(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、
前記光源の放射光を集光する集光手段と、
前記集光手段で集光した光のうち、赤、緑、青の帯域の光を所定の順序で選択的に透過または反射する色選択手段と、
前記色選択手段により透過または反射された光を集光して、後述する空間光変調素子を照明する照明手段と、
前記照明手段から入射した光の変調を行う空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調した光を外部のスクリーン上に投影する投写手段と、
前記色選択手段の入射光、若しくは、前記色選択手段により透過または反射された光の一部を遮光し、スクリーン上に表示される予定の色とは異なる色の帯域の光が前記空間光変調素子に入射するのを防止する遮光手段とを備えた、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、光を遮断する部材からなり、光が通過する所定の大きさの光透過部を有することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の投写型表示装置において、
前記色選択手段により透過または反射された光の波長に応じて、前記遮光手段の光透過部の大きさが変化することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】
請求項２記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段の光透過部に入射する光から、特定の波長帯域の光を一部除去する光除去手段を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、前記色選択手段の出射側に配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項６】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、前記色選択手段との空気間隔が５ｍｍ以下に配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項８】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記集光手段は、楕円面鏡であることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の投写型表示装置において、
前記色選択手段は、光の透過面又は反射面が前記楕円面鏡の長焦点近傍に配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１０】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記色選択手段は、扇型の赤、緑、青のカラーフィルタを円盤状に配置して構成されるカラーホイルであり、カラーホイルを回転させることで各色の帯域の光が順次透過することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、入射光を前記カラーホイルの回転方向については一部遮光し、前記カラーホイルの半径方向については遮光しないことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、入射光が通過する所定の大きさの開口部を有する絞りであり、カラーホイルの回転方向についての絞りの開口幅は、前記光源の使用初期時にカラーホイル上に形成される集光スポットの直径と同等、または、それより小さく設定されており、カラーホイルの半径方向についての絞りの開口幅は、前記集光スポットの直径以上に設定されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１３】
請求項１記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、光軸に直交する面が略円形断面であることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、略円柱状であることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の投写型表示装置において、
前記遮光手段は、略円錐状であることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から放射される光によって照明され、同時に外部から映像信号が供給されることで光学像を形成する空間光変調素子及び投写レンズを用いて、映像をスクリーン上に拡大投影する投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面用の映像機器として各種の空間光変調素子を用いた投写型表示装置が知られている。これらは、例えば透過型や反射型の液晶パネルを空間光変調素子とし、光源により液晶パネルを照明すると共に、外部から供給される映像信号に応じた光学像を液晶パネル上に形成し、液晶パネル上に形成された光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投影するものである。
【０００３】
近年、高輝度化に対するニーズが高まる中、液晶パネル等の空間光変調素子を３枚使用した３板式の投写型表示装置が主流となっている。しかし、装置全体のコストが高くなるという問題があった。
【０００４】
一方、液晶パネルを１枚だけ使用して低コスト化を図った、例えば、特開昭５９−２３０３８３号公報記載の単板式の投写型表示装置が知られている。しかし、このような投写型表示装置は、液晶パネル上の各画素に三原色のカラーフィルタを設ける必要があるため実質的に解像度が低下する、という問題があった。また、カラーフィルタで照明光の約２／３を損失するため画面輝度が低下する、という問題があった。
【０００５】
これに対して、円盤状のカラーホイルを用いた色順次方式の投写型表示装置が知られている。この方式は、一つの空間光変調素子に赤、緑、青の三原色光を順次照射してフルカラー表示を行うものである。
【０００６】
図１３は従来の投写型表示装置の構成例を示す図である。
楕円面鏡１０１は、放電ランプ１００から放射される白色光をカラーホイル１０３上に集光する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０２は、放電ランプ１００の放射光から紫外線と赤外線を取り除く。カラーホイル１０３は、赤、緑、青の扇形のカラーフィルタを円盤状に組み合わせたものであり、回転させることによって、放電ランプ１００から入射する光から赤、緑、青の帯域の光を選択的に透過することができる。集光レンズ１０４は、カラーホイル１０３の透過光を効率よく集光し、液晶パネル１０６を照射する。フィールドレンズ１０５は、液晶パネル１０６を透過する光を投写レンズ１０７に集光するために用いられる。
【０００７】
放電ランプ１００の放射光をカラーホイル１０３、集光レンズ１０４、フィールドレンズ１０５を介して液晶パネル１０６に照射し、液晶パネル１０６の画像表示に同期させてカラーホイル１０３を回転させることにより、液晶パネル１０６上には赤、緑、青の映像信号に対応した光学像が時分割で形成される。液晶パネル１０６上の光学像を投写レンズ１０７でスクリーン（図示せず）上に拡大投影することにより、フルカラー表示の大画面映像を得ることができる。
【０００８】
この方式によれば、１枚の液晶パネルで３板式と同等の高解像度なカラー画像が得られる。また、液晶パネル上の各画素に微細なカラーフィルタを設ける必要がなくなるので、液晶パネルの歩留まりが向上し、装置の低コスト化が可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１３に示す投写型表示装置は、１枚の空間光変調素子で３板方式並の解像度を実現するとともに、装置の低コスト化と小型化を可能にするものであるが、以下のような課題がある。
図１３において、カラーホイル１０３上には、放電ランプ１００の放射光による集光スポット１０８が形成される。集光スポット１０８の大きさは、放電ランプ１００の発光部１００ａの大きさに依存し、発光部１００ａが大きい程、集光スポット１０８も大きくなる。
【００１０】
図１４はカラーホイル１０３と集光スポット１０８の関係を説明するための図である。
カラーホイル１０３は、例えば、赤、緑、青の扇形のカラーフィルタ１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂを円盤状に組み合わせて構成したものであり、液晶パネル１０６の表示に同期させて回転させることによりフルカラー表示が可能になる。しかしながら、集光スポット１０８が隣接する２色のカラーフィルタ間にまたがる場合は、２色のカラーフィルタの透過光が同時に液晶パネルに入射することで混色が起こり、本来表示したい色とは異なる色の画像がスクリーン上に表示されてしまうという問題が発生する。
【００１１】
実際には、各カラーフィルタ１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂの境界１０３ＲＧ、１０３ＧＢ、１０３ＢＲが集光スポット１０８を通過する期間は、液晶パネル１０６を黒表示、すなわちＯＦＦ状態にすることで上記混色の問題を解決している（以下、液晶パネル１０６を黒表示する期間を黒表示期間という）。
【００１２】
しかし、放電ランプ１００等の投写型表示装置に用いられる光源は、使用中に発光部１００ａの大きさ（以下、アーク長と呼ぶ）が変化することが知られており、一般には、放電ランプ１００の点灯時間に応じてアーク長は長くなる傾向がある。従って、放電ランプ１００の寿命中に徐々に、カラーホイル１０３における集光スポット１０８が大きくなり、集光スポット１０８が隣接する２色のカラーフィルタにまたがっている期間が液晶パネル１０６の黒表示期間より大きくなる場合がある。その場合、最初に設定した黒表示期間では液晶パネル１０６上に混色の光学像が形成されるのを防止できず、本来表示したい色とは異なる色の画像がスクリーン上に表示されてしまう。
【００１３】
放電ランプ１００のアーク長の変化に伴い、カラーホイル１０３に形成される集光スポット１０８が徐々に大きくなるのを想定し、液晶パネル１０６の黒表示期間を長めに設定すれば良いが、黒表示期間を長くする程、液晶パネル１０６に照射して本来の画像表示に寄与する光の割合が減少する。従って、放電ランプ１００のアーク長が比較的短い、使用初期の段階では、不要な黒表示期間を設定することになり、光利用効率が低下し、スクリーンに投写される画像の輝度が低下してしまう。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、使用中に光源の発光部が大きくなった場合でも、液晶パネルの黒表示期間を不要に長く設定することなく混色を防止し、明るく、高画質な画像表示のできる投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る投写型表示装置は、白色光源と、前記光源の放射光を集光する集光手段と、前記集光手段で集光した光のうち、赤、緑、青の帯域の光を所定の順序で選択的に透過または反射する色選択手段と、前記色選択手段により透過または反射された光を集光して、後述する空間光変調素子を照明する照明手段と、前記照明手段から入射した光の変調を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子で変調した光を外部のスクリーン上に投影する投写手段と、前記色選択手段の入射光、若しくは、前記色選択手段により透過または反射された光の一部を遮光し、スクリーン上に表示される予定の色とは異なる色の帯域の光が前記空間光変調素子に入射するのを防止する遮光手段とを備えた、ことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項２に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、光を遮断する部材からなり、光が通過する所定の大きさの光透過部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項３に係る投写型表示装置は、請求項２記載の投写型表示装置において、前記色選択手段により透過または反射された光の波長に応じて、前記遮光手段の光透過部の大きさが変化することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項４に係る投写型表示装置は、請求項２記載の投写型表示装置において、前記遮光手段の光透過部に入射する光から、特定の波長帯域の光を一部除去する光除去手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項５に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、前記色選択手段の出射側に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の請求項６に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、前記色選択手段との空気間隔が５ｍｍ以下に配置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項７に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の請求項８に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記集光手段は、楕円面鏡であることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の請求項９に係る投写型表示装置は、請求項８記載の投写型表示装置において、前記色選択手段は、光の透過面又は反射面が前記楕円面鏡の長焦点近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項１０に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記色選択手段は、扇型の赤、緑、青のカラーフィルタを円盤状に配置して構成されるカラーホイルであり、カラーホイルを回転させることで各色の帯域の光が順次透過することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の請求項１１に係る投写型表示装置は、請求項１０記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、入射光を前記カラーホイルの回転方向については一部遮光し、前記カラーホイルの半径方向については遮光しないことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の請求項１２に係る投写型表示装置は、請求項１１記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、入射光が通過する所定の大きさの開口部を有する絞りであり、カラーホイルの回転方向についての絞りの開口幅は、前記光源の使用初期時にカラーホイル上に形成される集光スポットの直径と同等、または、それより小さく設定されており、カラーホイルの半径方向についての絞りの開口幅は、前記集光スポットの直径以上に設定されていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の請求項１３に係る投写型表示装置は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、光軸に直交する面が略円形断面であることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の請求項１４に係る投写型表示装置は、請求項１３記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、略円柱状であることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の請求項１５に係る投写型表示装置は、請求項１３記載の投写型表示装置において、前記遮光手段は、略円錐状であることを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投写型表示装置に関する具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による投写型表示装置の構成を示す図である。
図において、１０は放電ランプ、１１は楕円面鏡、１２はＵＶ−ＩＲカットフィルタ、１３は遮光絞り、１５はカラーホイル、１６は回転用モータ、１７は回転制御部、１８は集光レンズ、１９はフィールドレンズ、２０は透過型の液晶パネル、２１は液晶駆動部、２２は投写レンズである。
【００３１】
放電ランプ１０は、超高圧水銀ランプである。この種のランプは、発光部の輝度が高く、放射光を効率よく集光することができ、また、演色性が良く、フルカラー表示に適している。放電ランプ１０は、その電極間に形成される発光部１０ａの重心が楕円面鏡の第１焦点Ｆ１（短焦点）とおよそ一致するように配置される。
【００３２】
楕円面鏡１１は、放電ランプ１０の放射光を効率よく集光して、第２焦点Ｆ２（長焦点）に集光スポット１４を形成する。この集光スポット１４は、発光部１０ａの実像と等価な二次光源である。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１２は、放電ランプ１０の放射光から紫外線と赤外線を取り除く。
【００３３】
遮光絞り１３は、カラーホイル１５の光の出射側に配置された円錐状の絞りであり、楕円面鏡１１で集光され、カラーホイル１５を透過した光の一部を遮光する。また、遮光絞り１３の材質は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド、耐熱温度２６０℃）等の熱可塑性プラスチックを使用することにより、成形によって安価に遮光絞り１３を得ることができる。
【００３４】
カラーホイル１５は、例えば、図２に示すように、扇型の赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを円盤状に組み合わせ、ドーナツ状の保持具１５ａで固定したものであり、カラーホイル１５面が楕円面鏡１１の第２焦点Ｆ２の位置と重なるように配置される。また、カラーホイル１５は、例えば、扁平モータ、ステッピングモータ等の回転用モータ１６が付設されている。
【００３５】
回転制御部１７は、赤、緑、青の各色の映像信号を受け、映像信号に含まれる同期信号に従って、液晶パネル２０の赤、青、緑の各色表示に同期して、各色の帯域を有する光がカラーホイル１５を透過するように回転用モータ１６を駆動する。なお、カラーホイル１５の回転を制御するためには位置検出が必要になるが、例えば、カラーホイル１５の保持具１５ａを黒色とし、その一部に光反射面を設けてフォトセンサー等でその位置を検出すれば位置検出が可能となる。
【００３６】
集光レンズ１８は、正パワーの平凸レンズであり、カラーホイル１５の透過光を液晶パネル２０上に効率よく集光する。フィールドレンズ１９は、集光レンズ１８による液晶パネル２０への照明光を集光して、投写レンズ２２に導くために用いられる。
【００３７】
液晶パネル２０は、液晶層と、液晶層に電圧を印加し、ＯＮ／ＯＦＦの２つの状態をスイッチする双安定素子とを備えた強誘電性液晶パネルである。液晶パネル２０では、例えば、階調表現をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することによって双安定素子のＯＮ時間を変化させ、液晶分子の配向方向を変化させることができる。また、液晶パネル２０は、入射側と出射側に偏光板（図示せず）を備えており、その偏光軸は液晶分子の配光方向に応じて設定される。尚、双安定素子は応答時間が比較的短いため、本発明のように、液晶パネル２０にて色順次表示を行う場合には適している。
【００３８】
液晶駆動部２１は、外部装置から受けた赤、緑、青の映像信号に従って、液晶パネル２０のＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行う。
投写レンズ２２は、液晶パネル２０の透過光を受け、液晶パネル２０上の画像、すなわち光学像を拡大してスクリーン（図示せず）上に拡大投影する。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態１による投写型表示装置の動作について説明する。放電ランプ１０の放射光が楕円面鏡１１により集光され、カラーホイル１５に入射すると、カラーホイル１５面に集光スポット１４が形成される。回転用モータ１６の回転によって各カラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが集光スポット１４を通過する際に、赤、緑、青の帯域の光が順次各カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを透過する。
【００４０】
そして、例えば、液晶パネル２０が赤表示用の映像信号に基づいて液晶駆動部２１により制御される期間と、カラーホイル１５の赤色フィルタ１５Ｒが集光スポット１４を通過する期間とが同期するように、回転制御部１７はカラーホイル１５の回転を制御する。回転制御部１７は、その他緑色，青色の映像信号を受信した場合も同様にカラーホイル１５の回転を制御する。
【００４１】
このようにカラーホイル１５を回転させ、赤、緑、青のモノクロ階調表示を時系列で短期間で切り替えて液晶パネル２０上に表示することにより、結果として、スクリーン上に表示される画像が視覚上で合成され、観察者はフルカラー画像を認識する。
【００４２】
しかし、カラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの境界が集光スポット１４を通過する一定期間は、カラーホイル１５において、集光スポット１４が隣り合う２色のカラーフィルタにまたがるので、液晶パネル２０を黒表示駆動して混色の発生を防止する。
【００４３】
図３はカラーホイル１５の入射側から見たカラーホイル１５と集光スポット１４の関係を補足説明するための図であり、この図を用いて液晶パネル２０の黒表示期間について説明する。また、図３は、放電ランプ１０の使用初期の状態を示している。
【００４４】
カラーホイル１５が図中の矢印の方向に回転している場合、例えば、赤のカラーフィルタと緑のカラーフィルタの境界１５ＲＧが集光スポット１４を通過する期間を、液晶パネル２０の黒表示期間とする。その他の境界１５ＧＢ、１５ＢＲについても同様に、集光スポット１４を通過する期間を黒表示期間とする。このように、液晶パネル２０の黒表示期間は、カラーホイル１５の１回転につき３回設定されることとなるが、この黒表示期間は放電ランプ１０の使用初期にカラーホイル１５に形成される集光スポット１４の大きさに合わせて設定される。
【００４５】
放電ランプ１０を使用して間のない比較的初期の段階では、楕円面鏡１１で集光された光はカラーホイル１５に達し、図３に示す大きさの集光スポット１４がカラーホイル１５面に形成される。この段階では、集光スポット１４が隣接する２色のカラーフィルタにまたがっている期間が液晶パネル２０の黒表示期間より短いので、液晶パネル２０上に混色の光学像が形成されることはない。
【００４６】
これに対し、放電ランプ１０を長期間使用するにつれてアーク長が長くなり、図４に示すように、アーク長に比例して集光スポット１４径も大きくなる。従って、集光スポット１４が隣接する２色のカラーフィルタにまたがっている期間が液晶パネル２０の黒表示期間より長くなるため、液晶パネル２０上に混色の光学像が形成される。
【００４７】
上記問題点を図３及び図４を用いて具体的に説明すると、集光スポット１４が赤色フィルタ１５Ｒに形成されている時は、液晶パネル２０は赤表示用の駆動を行っている。そして、カラーホイル１５の境界１５ＲＧが黒表示期間の開始点３１ａに達する直前、すなわち、液晶パネル２０が黒表示を行う直前には、集光スポット１４の一部が緑のフィルタ１５Ｇ領域にも存在するため、液晶パネル２０上には赤表示に緑色が混色した映像が表示されることとなる。
【００４８】
次に、境界１５ＲＧが黒表示期間３１の終了点３１ｂに達すると、液晶パネル２０は黒表示を終了し、その直後に緑表示用の駆動を開始する。しかし、この時、集光スポット１４の一部が赤のフィルタ１５Ｒ領域にも存在するため、液晶パネル２０上には緑表示に赤色が混色した映像が表示されることとなる。
【００４９】
境界１５ＧＢ、１５ＢＲが集光スポット１４を通過する時も同様に、液晶パネル２０は、本来表示する色とは異なる青と緑が混色した画像、青と赤が混色した画像を表示する。
【００５０】
そのため、光源のアーク長が大きくなることを想定して、予め長めの黒表示期間を設定しておけばよいが、液晶パネル２０の黒表示期間が長時間になると表示画像の明るさが低下するので好ましくない。
【００５１】
そこで、本発明では上記問題点を解消するために、遮光絞り１３により楕円面鏡１１で集光され、カラーホイル１５を透過した光の一部を遮光して、集光スポット１４の大きさが所望のサイズより大きくなるのを防止する。
【００５２】
以下、図５、図６を用いて、遮光絞り１３の具体的な構成及び作用について説明する。
図５はカラーホイル１５の出射側から見たカラーホイル１５と集光スポット１４と遮光絞り１３の関係を説明するための図であり、放電ランプ１０の使用初期の状態を示している。
【００５３】
図５において、遮光絞り１３は、カラーホイル１５の回転方向に沿って集光スポット１４の大きさを制限する必要がある。従って、カラーホイル１５の回転方向における遮光絞り１３の開口幅は、放電ランプ１０使用開始時の集光スポット１４の直径とおよそ等しくなるように設定されている。一方、カラーホイル１５の半径方向については、特に遮光絞り１３の開口幅を制限する必要はなく、集光スポット１４を遮光しないように十分な開口幅を与えればよい。
【００５４】
ここで、放電ランプ１０を使用して間もない比較的初期の段階では、図５に示すように集光スポット１４が小さく、カラーホイル１５の透過光は遮光絞り１３によりほとんど遮光されることはなく、遮光絞り１３により光利用効率が大きく低下することは無い。
【００５５】
図６に示すように集光スポット１４のサイズが大きくなった場合に、液晶パネル２０の黒表示期間の直前及び直後には、光が隣接する２色のカラーフィルタに同時に入射するが、遮光絞り１３は混色発生に寄与する光を遮光することで、画像における混色の発生を防止する。しかも、遮光絞り１３を用いることで液晶パネル２０の黒表示期間を最短に抑えることができ、画像の輝度を損なわずに高画質の画像を得ることができる。
【００５６】
カラーホイル１５の回転方向における遮光絞り１３の開口幅は、放電ランプ１０使用開始時の集光スポット１４の直径より小さく設定しても、本発明の効果を得ることができる。ただし、この場合は、集光スポット１４の明るさ分布に応じて、光利用効率が低下する。
【００５７】
また、カラーホイル１５の透過光の強度は入射光の約１／３であるため、カラーホイル１５の出射側に配置された遮光絞り１３により遮光される光量も、入射光の約１／３になる。これにより、光による遮光絞り１３の発熱が抑えられ、装置の信頼性が向上する。
【００５８】
また、遮光絞り１３は円錐状のものを用いているので、カラーホイル１５回転時の空気抵抗を小さくすることができ、騒音を抑制することができる。なお、遮光絞り１３をは円錐状のものに限らず、光軸に垂直な面が略円形の断面を有する形状であればよい。
【００５９】
以上のように構成された本発明の実施の形態１による投写型表示装置によれば、遮光絞り１３を設けることによって、液晶パネル２０の黒表示期間を不要に長期間に設定することなく、画像における混色の発生を防止することができ、明るく、高画質な画像表示が可能な投写型表示装置を実現できる。また、遮光絞り１３をカラーホイル１５の出射側に配置することによって、遮光絞り１３の温度上昇を抑制し、装置の信頼性を向上できる。更に、遮光絞り１３の形状を円錐状として、カラーホイル１５回転時の騒音を抑制することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
【００６１】
図７は本発明の実施の形態２による投写型表示装置の構成例を示す図である。図において、 図１と同一符号は同一または相当部分である。図８は図７の遮光絞りの正面図である。
本実施の形態２では、液晶パネル２０の表示と同期して遮光絞り５１の開口部の大きさを変化させることができる点で、実施の形態１と異なる。
具体的には、図８に示すように、遮光絞り５１は、主絞り５１ａ，可動部５１ｂ、及び可動部５１ｂを駆動する絞り制御用モータ５１ｃで構成される。
【００６２】
主絞り５１ａの開口形状は図５に示したものと同様であり、カラーホイル１５の回転方向における開口幅が、放電ランプ１０使用開始時の集光スポット１４の直径とおよそ等しくなるように設定されている。絞り制御用モータ５１ｃを駆動することによって、可動部５１ｂが実線５１ｂ″で示す位置から波線５１ｂ´で示す位置にまたはその逆の方向に移動し、遮光絞り５１の開口の大きさを調整することができる。
【００６３】
絞り制御用モータ５１ｃの駆動は、図７に示す絞り制御部５２によって行われる。絞り制御部５２は、外部装置から赤，青，緑の各色の映像信号を受け、映像信号に含まれる同期信号に従って絞り制御用モータ５１ｃを駆動し、液晶パネル２０の画像表示と遮光絞り５１の可動部５１ｂの開閉とが同期するように制御する。
【００６４】
例えば、液晶パネル２０が赤、青に対応する映像表示の期間は、制御用モータ５１ｃの駆動により遮光絞り５１の可動部５１ｂを波線５１ｂ´の位置に移動させ、逆に、液晶パネル２０が緑に対応する映像表示の期間は、可動部５１ｂを実線５１ｂ″の位置に移動させる。結果として、液晶パネル２０に到達する緑の光量が減少するので、白色表示におけるホワイトバランスが変化する。
このように、特定の色の光が遮光絞り５１を通過する際に、遮光絞り５１の開口の大きさを調整すれば、画像のホワイトバランスを任意に調整することが可能になる。
【００６５】
以上のように構成された本発明の実施の形態２による投写型表示装置によれば、映像信号に同期して遮光絞り５１の開口の大きさを調整できるので、液晶パネル２０における画像の混色表示を防止すると共に、表示画像のホワイトバランスを任意に調整することができ、明るく、高画質な画像表示が可能な投写型表示装置を実現できる。
【００６６】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３による投写型表示装置の構成例を示す図ある。図において、図１と同一符号は同一または相当部分であり、また、６１はカラーホイルユニットである。図１０は図９のカラーホイルユニットの分解斜視図である。
カラーホイルユニット６１は、カラーホイル７１、モータ７３、カラーホイルケース７４、７５とを備える。
【００６７】
カラーホイル７１は、扇型の赤、緑、青のカラーフィルタ７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂを円盤状に組み合わせ、保持具７２で固定したものであり、モータ７３により回転する。
【００６８】
モータ７３は回転部７３ａとベース板７３ｂで構成され、モータ７３の回転部７３ａはカラーホイル７１の保持具７２に接続され、モータ７３のベース板７３ｂは、カラーホイルケース７４に固定される。
【００６９】
カラーホイルケース７４は、透光性ガラスで覆われた光路に十分な大きさの入射窓７７と、遮光絞り７６とを備えている。カラーホイルケース７５は、透光性ガラスで覆われた光路に十分な大きさの出射窓７８を備えている。また、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１２を設置する代わりに、カラーホイルケース７４、７５の入射窓７７及び出射窓７８に設けた透光性ガラスのうち少なくともいずれか一方を紫外線や赤外線を除去するフィルタとしてもよい。
【００７０】
遮光絞り７６は、絞り開口部がカラーホイル７１に近接して配置されるように、絞り開口部をカラーホイルケース７４の内側に突出させている。また、この遮光絞り７６の突出部は円柱状に形成されている。遮光絞り７６は、カラーホイル７１の回転方向における開口幅が、放電ランプ１０使用開始時の集光スポット１４の直径とおよそ等しくなるように設定される。なお、遮光絞り７６は、カラーホイルケース７４と別体、一体のいずれであっても良い。
【００７１】
カラーホイルケース７４にカラーホイルケース７５を固定すれば、カラーホイル７１を密閉空間内に保持することができ、カラーホイル７１破損時の安全性を向上させることができる。
【００７２】
楕円面鏡１１で集光した光は、カラーホイルケース７４の入射窓７７から入射し、カラーホイル７１を選択的に透過した光がカラーホイルケース７５の出射窓７８から出射する。遮光絞り７６は実施の形態１と同様の作用を有し、カラーホイルケース７４，７５への入射光を一部遮光し、放電ランプ１０の長時間使用後に問題となる画像の混色表示を防止することができる。
【００７３】
ここで、カラーホイル７１、モータ７３、カラーホイルケース７４，７５を相互に固定した時のカラーホイル７１と遮光絞り７６の空気間隔は、例えば２ｍｍに設定されている。このように、カラーホイル７１と遮光絞り７６との空気間隔は小さいほど好ましく、５ｍｍ以下に設定すれば効率よく遮光効果が得られる。
【００７４】
また、上述したように遮光絞り７６をカラーホイル７１に近接して配置しても、遮光絞り７６の突出部は円柱状に形成されているので、カラーホイル７１回転時に遮光絞り７６の空気抵抗が小さく、騒音を低減させることができる。また、遮光絞り７６の突出部は円柱状以外の形状でもよく、例えば、突出部の側面を傾斜させて円錐状にする等、空気抵抗が小さくなるような形状であれば同様の効果を得ることができる。
【００７５】
以上のように構成された本発明の実施の形態３による投射型表示装置によれば、遮光絞り７６を備えたカラーホイルケース７４，７５内にカラーホイル７１を密閉保持することにより、液晶パネル２０による画像の混色表示を防止すると共に、安全性能の向上を図ることができる。さらに、カラーホイルケース７４，７５内の遮光絞り７６の突出部を空気抵抗が比較的小さい形状にすることによって、騒音の低減を図ることができる。しかも、カラーホイル７１と遮光絞り７６の空気間隔を５ｍｍ以内にすることで、効率よく遮光効果を得ることができる。
【００７６】
（実施の形態４）
図１１は本発明の実施の形態４による投写型表示装置の構成例を示す図である。図において、図１と同一符号は同一または相当部分であり、また、８１は遮光絞りである。図１２は図１１の遮光絞りの正面図である。
遮光絞り８１は、主絞り８２と補助絞り８３から構成される。
【００７７】
カラーホイル１５の回転方向における主絞り８２の開口幅は、図４と同様に放電ランプ１０使用開始時の集光スポット１４の直径とおよそ等しくなるように設定されている。
【００７８】
補助絞り８３は、透光性ガラス８３ａの斜線で示す領域に多層膜８３ｂをコーテイングしたものである。多層膜８３ｂは、入射光に対して特定波長の光のみを反射する。補助絞り８３には、多層膜８３ｂの非蒸着部の大きさが主絞り８２の開口よりも小さくなるように多層膜８３ｂが蒸着されている。
【００７９】
これにより、遮光絞り８３の入射光が主絞り８２の開口を通過した後に、補助絞り８３の多層膜８３ｂにより特定波長の光が一部反射され、特定波長の通過光量が減少する。例えば、多層膜８３ｂが緑帯域の光のみ反射するものであれば、遮光絞り８１の入射光は緑帯域の光が少なくなって遮光絞り８１を出射する。
従って、光源のスペクトルに応じて多層膜８３ｂの特性を設定すれば、液晶パネル２０の表示画像のホワイトバランスを任意に設定できる。
【００８０】
また、図１２に示した主絞り８２を使用する代わりに、遮光絞り８３を構成する透光性ガラス８３ａの平面上に、例えば可視光を効率よく反射する銀やアルミニウム等を蒸着して、主絞り８２と等価な作用を有する蒸着膜を形成してもよい。その場合、主絞り用の蒸着膜と補助絞り用の多層膜８３ｂとは、透光性ガラス８３ａの同一平面上に重ねて形成してもよいし、それぞれを透光性ガラス８３ａの表裏に形成してもよい。
【００８１】
以上のように構成された本発明の実施の形態４による投写型表示装置によれば、遮光絞り８１に特定波長の光を反射する多層膜が設けられているので、液晶パネル２０による画像の混色表示を防止するとともに、表示画像のホワイトバランスを任意に調整することができ、明るく、高画質な画像表示が可能な投写型表示装置を実現できる。
【００８２】
なお、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨に反しない範囲で種々の変形や変更が可能である。
例えば、本発明の実施の形態では、放電ランプ１０に超高圧水銀ランプを用いた例を示したが、メタルハライドランプやキセノンランプ等を用いても良い。その他ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の放電ランプ以外の光源を用いても良い。
【００８３】
楕円面鏡１１の代わりに、放物面鏡と正パワーのレンズを組み合わせて光源の放射光を集光する構成にしてもよい。また、放物面鏡で反射した平行光をそのまま集光スポットとして利用する構成であってもよい。
【００８４】
遮光絞り１３は、その配置を特に限定するものではないが、カラーホイル１５の集光スポット１４が形成される位置に近いほど、画像の混色表示を効率的に防止することができ、具体的には集光スポット１４から空気間隔５ｍｍ以内の距離に遮光絞り１３を配置すればより好ましい。
【００８５】
遮光絞りは、カラーホイル１５回転時の空気抵抗が小さくなるような形状、例えば、光軸に垂直な面が略円形断面でえあれば好ましい。
遮光絞りは、カラーホイル１５の入射側、出射側のいずれに配置してもよいが、出射側に配置した方が遮光絞りの発熱が抑えられるのでより好ましい。
【００８６】
カラーホイル１５は、吸収型のフィルタの代わりに反射型のダイクロイックミラーを用いたものを使用して、その反射光により赤、緑、青の帯域の光の選択を行ってもよい。
【００８７】
カラーホイル１５は、赤、青、緑のフィルタで３分割したものに限定されず、分割数が３分割以上のものであってもよい。また、カラーホイル１５の形状は円盤状のものに限定されず、入射光に対して特定の波長帯域の光を時系列的に順次選択できるものであれば、本発明を実施する色選択手段として用いることができる。
【００８８】
本発明の実施の形態では、空間光変調素子として強誘電液晶パネル２０を用いた例を示したが、色順次表示が可能な応答時間を有するものであれば空間光変調素子として使用可能であり、例えば、ツイストネマティック液晶パネルや、光の散乱を利用した液晶パネル、その他光の回折，反射などの変化として映像信号に応じた光学像を形成するＤＭＤ等を用いてもよい。
【００８９】
本発明の実施の形態では、空間光変調素子を照明する照明手段として集光レンズ１８を用いているが、その代わりに２枚のレンズアレイや、ロッドレンズを用いてもよい。
【００９０】
本発明の実施の形態では、スクリーン上へ正面投写を行う投写型表示装置を記載しているが、透過型のスクリーンを用いて背面投写を行う投写型表示装置を構成してもよい。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る投写型表示装置によれば、白色光源と、前記光源の放射光を集光する集光手段と、前記集光手段で集光した光のうち、赤、緑、青の帯域の光を所定の順序で選択的に透過または反射する色選択手段と、前記色選択手段により透過または反射された光を集光して、後述する空間光変調素子を照明する照明手段と、前記照明手段から入射した光の変調を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子で変調した光を外部のスクリーン上に投影する投写手段と、前記色選択手段の入射光、若しくは、前記色選択手段により透過または反射された光の一部を遮光し、スクリーン上に表示される予定の色とは異なる色の帯域の光が前記空間光変調素子に入射するのを防止する遮光手段とを備えた構成であるので、前記空間光変調素子の黒表示期間を不要に長く設定しなくても混色を防止し、明るく、高画質な画像表示が可能な投写型表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による投写型表示装置の構成例を示す図である。
【図２】図１のカラーホイルの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、光の入射側から見たカラーホイルと集光スポットの関係を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、光の入射側から見たカラーホイルと集光スポットの関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、光の出射側から見たカラーホイルと集光スポットと遮光絞りの関係を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、光の出射側から見たカラーホイルと集光スポットと遮光絞りの関係を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２による投写型表示装置の構成例を示す図である。
【図８】図７の遮光絞りの正面図である。
【図９】本発明の実施の形態３による投写型表示装置の構成例を示す図である。
【図１０】図９のカラーホイルユニットの分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による投写型表示装置の構成例を示す図である。
【図１２】図１１の遮光絞りの正面図である。
【図１３】従来の投写型表示装置の構成例を示す図である。
【図１４】従来の投射型表示装置において、カラーホイルと集光スポットの関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０、１００  放電ランプ
１０ａ、１００ａ  発光部
１１、１０１  楕円面鏡
１２、１０２  ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
１３、５１、７６、８１  遮光絞り
１４、１０８  集光スポット
１５、７１、１０３  カラーホイル
１６、７３  モータ
１７  回転制御部
１８、１０４  集光レンズ
１９、１０５  フィールドレンズ
２０、１０６  液晶パネル
２１  液晶駆動部
２２、１０７  投写レンズ
５２  絞り制御部
６１  カラーホイルユニット
７４、７５  カラーホイルケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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