(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
領域に分けた回転できる輪と、
前記輪の異なる面の同じ位置の合焦される点をそれぞれが照明するように、互いに対して及び前記輪に対してある角度で配置された第１及び第２光源であって、これら光源が、光源照明サイクルのそれぞれ異なる段階の間付勢され得るようになっている光源と、
前記輪を透過した後の第１光源により照明される点からの光と、前記輪から反射した後の第２光源により照明された点からの光とを受け取るように位置決めされた光弁であって、受け取られた光から形成される出力光ビームを変調するようになっている当該光弁と
を具えている投写装置。
【請求項２】
請求項１記載の投写装置であって、前記輪が偶数の領域を有しており、その半数の領域を透過に用い、それと交互に他の半数の領域を反射に用いるようになっている投写装置。
【請求項３】
請求項１記載の投写装置であって、前記輪は６個の色フィルタ領域を有し、３個の領域が透過に用いられ、３色の組のうち異なるものを前記第１光源から前記光弁へ透過させるようになっており、３個の領域が反射に用いられ、３色のうちの異なるものを前記第２光源から前記光弁へ反射させるようになっており、第１光源から前記輪の一方の面までの光路部分と、この輪の他方の面から前記光弁までの光路部分とが第１ランプが付勢された場合に、透過に用いられる領域により結合され、また第２光源から前記輪の他方の面までの光路部分と、前記輪の他方の面から前記光弁までの光路部分とが、第２ランプが付勢された際に、反射で用いられる領域により結合されるように、前記領域が配置されており、また前記輪がその回転において第１及び第２光源の付勢と同期化されるようになっている投写装置。
【請求項４】
請求項１記載の投写装置であって、前記輪が、第１、第２及び第３の色の組を発生するための少なくとも３個の光フィルタ領域であって、前記第１光源から前記光弁へ向かって前記色の組の第１の色を透過させるための第１領域と、前記第１光源から前記光弁へ向かって前記色の組の第２の色を透過させるための第２領域と、前記第２光源から前記光弁へ前記色の組の第３の色を反射させるための第３領域とを含む光フィルタ領域を有する投写装置。
【請求項５】
請求項４記載の投写装置であって、前記輪が、前記第２領域と角度的に隣接しない第４領域を具え、前記第１光源から前記光弁に向かって前記の第２の色を透過するようになっている投写装置。
【請求項６】
請求項４記載の投写装置であって、前記の第１光源が第１及び第２の色に比較的富んでおり、前記の第２光源が前記第３の色に比較的富んでいる投写装置。
【請求項７】
請求項１記載の投写装置であって、前記輪が、第１、第２及び第３の色の組を発生するための少なくとも３個の光フィルタ領域であって、前記第１光源から前記光弁へ向かって前記の色の組の第１の色を透過させるための第１領域と、前記第２光源から前記光弁へ向かって前記の色の組の第２の色を反射させるための第２領域と、前記第２光源から前記光弁へ前記の色の組の第３の色を反射させるための第３領域とを含む光フィルタ領域を有する投写装置。
【請求項８】
請求項７記載の投写装置であって、前記輪が、前記第２領域と角度的に隣接しない第４領域を具え、前記第１光源から前記光弁に向かって前記の第２の色を反射するようになっている投写装置。
【請求項９】
請求項７記載の投写装置であって、前記の第１光源が第１の色に比較的富んでおり、前記の第２光源が前記第２及び第３の色に比較的富んでいる投写装置。
【請求項１０】
請求項１記載の投写装置であって、前記輪が複数の領域を有し、各々が前記輪の種々の回転において反射及び透過に用いられるようになっている投写装置。
【請求項１１】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の投写装置であって、ランプが付勢された場合に当該ランプにより照明される範囲を前記輪の領域間の境界部分が通過する期間の間には、第１及び第２ランプのいずれもが付勢されないようになっている投写装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、単一光弁を用いる投射装置に関するものである。
映像制御信号に応答して二次元で光ビームの断面を変調するために、液晶、可動ミラー、油膜、又は他の技術を用いて透過又は反射モードで動作する光弁は既知である。そのような光弁の主要な用途は、ビデオ映像、特にカラービデオ映像を表示するために光を反射投影又は透過投影する装置である。従来技術の単一ランプ、単一光弁装置は、マイクロフィルタによる赤、緑及び青色の補助画素の光弁への使用や、色順次式アドレシングや又は落下ラスターアドレシングといった種々の方法によってフルカラーを作っている。光弁投写に適したランプの選択は、特に長寿命が望ましい場合には、非常に制御される。長寿命及びワット当たりのルーメンの高さの観点から好適なランプは、フィリップス照明会社から入手できる１００ＷのＵＨＰランプ、又は他の製造業者から入手できる類似のランプである。これらの長寿命、短アークランプを使用することによる主な問題点は、このようなランプはより高い出力レベルへスケールアップできない場合があることである。一般に、キセノン又は金属ハロゲンのような高出力ランプでは、短寿命であったり又はアーク寸法が大きかったりといった他の望ましくない特性を有している。それ故に、もっと明るい装置を所望する場合には、複数のランプを用いる必要がある。
２ランプ１光弁装置が、本願出願人による米国特許第５，３８６，２５０号明細書に開示されている。この特許は変形できるマイクロミラー装置（ＤＭＤ）がランプ出力の結合器として用いられている。この装置には二つの主な問題点、即ちＤＭＤの効率が低く、費用がかかるという問題があり、従って、近い将来に期待される効率の改善によっても、光弁を照明する光の明るさを単一ランプからの照明に対しての二倍とするにははるかに及ばないだろう。
２個のランプからの光を単一の光弁上へ効率的に多重化させ、それにより装置の明るさを実質的に二倍にすることが本発明の目的である。
前述の及びその他の目的は、領域に分けた回転できる輪と、前記輪の異なる面の同じ位置の合焦される点をそれぞれが照明するように、互いに対して及び前記輪に対してある角度で配置された第１及び第２光源とを具えている投写装置を提供することにより達成される。それらの光源は光源照明サイクルのそれぞれ異なる段階の間付勢され得るようになっている。前記輪を透過した後の第１光源により照明される点からの光と、前記輪から反射した後の第２光源により照明された点からの光とを受け取るように光弁が位置決めされており、この光弁が、受け取られた光から形成される出力光ビームを変調するようになっている。
前記輪の第１の例によると、輪は、偶数の領域を有しており、その半数の領域を透過に用い、それと交互して他の半数の領域を反射に用いるようになっている。色順次式でない装置に使用することのできる輪は、１個は透明で且つ１個は反射するようにした２個の領域を有するものとするのが好ましい。
色順次式装置に用いるための本発明の装置用のフィルタ輪の第２の例によると、前記輪は６個の色フィルタ領域であって、３個の領域が透過に用いられ、第１光源から光弁へ向かって三色の組のうち異なるものを透過させるようになっており、３個の領域が反射に用いられ第２光源から前記の光弁に向かって三色のうちの異なるものを反射するようになっている。第１光源から前記輪の一方の面までの光路部分と、この輪の他方の面から光弁までの光路部分とが、第１ランプが付勢された際に、透過に用いられる領域により結合され、第２光源から前記輪の他方の面までの光路部分と、前記輪の他方の面から光弁までの光路部分とが、第２ランプが付勢された際に、反射で用いられる領域により結合されるように、前記の領域が配置されており、また前記輪がその回転において第１及び第２光源の付勢と同期化されるようになっている。透過に用いられる３領域を連続したものとし、同様に反射に用いられる３領域も連続したものとすると好適である。このことにより、光源の照明サイクルの周期をビデオフィールドの周期の二倍とし（すなわち光源は交互のビデオフィールドの間動作する）、前記輪をビデオフィールド当たり半回転で回転させることができる。
色フィルタリング輪の第３の例は、透過又は反射のうちの一方で用いられる第１及び第２光フィルタ領域と、透過又は反射のうちのそれ以外で用いられる第３領域とを有している。そのような例においては、光源を異なるものとして、一方が第１及び第２色の２色が比較的富んでいる第１及び第２の色を供給し、一方が第３色が比較的富んでいる第３の色を供給するようにしてもよい。
本発明に使用できる色フィルタ輪の第４の例は４個の領域を有し、それらのうちの２個の隣接しない領域が、同じ色を透過又は反射するようにする。これら２個の領域は他の領域の角度幅の各々半分とする。
色フィルタ輪の第５の例においては、色フィルタ輪は、第１、第２及び第３の色の組を発生するための少なくとも３個の光フィルタ領域であって、第１光源から光弁へ向かって前記の色の組の第１の色を透過させるための第１領域と、第２光源から光弁へ向かって前記色の組の第２の色を反射させるための第２領域と、第２光源から光弁へ前記色の組の第３の光を反射させるための第３領域とを含む光フィルタ領域を有する。３領域輪のうちの領域を、１個が透明で且つ２個が反射性であるように選んだ、類似の例も可能である。
最後に、第６の例においては、３個の光フィルタ領域を有する輪を用いて、第１及び第２光源が輪の交互の回転の間交互に活性化できるようにして、照明サイクルに輪が２回転するようにする。各領域は輪の交互の回転中に反射及び透過に用いられる。この最後の例は色域を拡張させることができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と共に以下の詳細な記載を熟読することで明らかになるであろう。
図面のうちの図１を最初に参照すると、本発明の装置１０は、互いに９０度の角度に向けられた２個のランプＬ1及びＬ2を具え、これらランプは、４５°の角度に向けられたフィルタ輪Ｗの対向する面上の同じ点１２にある焦点へそれぞれ入力光ビームＩＢ１及びＩＢ２を収束させるよう向いている。ランプＬ1及びＬ2の各々がバルブ１４、反射器１６及び焦点レンズ１８を具えている。フィルタ輪Ｗの環状部分２０はハブモータ２２を介してフィルタ輪の軸線の周囲を回転するようになっている。ビーム環状部分２０は、光弁ＬＶを照明する多重化光ビームＭＢを形成するために、ランプＬ1からの光を透過し、ランプＬ2からの入力光を反射させるために用いられる。フィルタ輪Ｗを出る多重化光ビームＭＢが光弁ＬＶへ到達する前に（図示されない）任意の集積器を通過するようにしてもよい。光弁ＬＶが多重化光ビームＭＢを変調し、映像が投写スクリーン２６上へレンズ２４により投写される。典型的には、合焦された点の直径は１ｃｍよりも小さくなく、フィルタ輪の些細でない角度範囲、例えば、フィルタ輪Ｗの中心から点１２までの半径が３インチ（７．６２ｃｍ）である場合には約７．５°の角度に対するものとなる。
ビデオ入力は、光弁制御回路２８において受信され、この回路２８が、制御信号を発生しビデオ入力に応答して光弁ＬＶの画素の状態を設定し、それにより光弁を出て投写スクリーン２６上へ投写される光を二次元変調する。ハブ制御回路３２がフィルタ輪Ｗの回転速度と位相とを制御する。ハブ制御回路は位相ロックループ内に組み込まれた、（図示されない）適切な角度位置センサを含んでもよい。ランプＬ1及びＬ2は、照明サイクルに従ってライン３８及び４０のそれぞれを介して電源３６から交互に附勢されるようになっている。この照明サイクルは、代表的にはライン４２上で光弁制御回路２８から与えられる信号に応答してビデオフィールド速度と同期化されている。
ランプＬ1及びＬ2は、互いに対して９０°以外の角度としてもよい。その必要条件は、フィルタ輪を経た後の反射されたビームと透過されたビームとが相互に合致して、多重化ビームＭＢを形成するようにフィルタ輪を向けることである。更に、単一の光弁ＬＶのみが示されているけれども、２個のランプとフィルタ輪装置との構成を用いて、２又は３個の光弁装置及び反射型光弁を含む、通常は単一ランプにより照明されるいかなる種類の光弁投写器をも照明することができることを理解すべきである。
図２Ａに図示するフィルタ輪Ｗ及び図３Ａにおける対応するタイミング線図を参照することにより、フィルタ輪Ｗの環状部分２０が１８０°の角度範囲の２つの領域から成っていることが判る。この環状部分２０における一方の領域ＴＲＡＮＳはランプＬ1からの照明を透過するように透明となっており、他方の領域ＲＥＦＬはランプＬ2からの照明を反射するように銀色、すなわちミラー状にされている。照明サイクルは、回転周期ＴＲ中のフィルタ輪Ｗの１回転に対応する期間ＴＩを有するものとなり、この周期においてランプＬ1及びＬ2を交互に付勢する。ランプＬ1がオンの場合に、透明領域ＴＲＡＮＳが照明路内にあるように図２Ａにおけるフィルタ同期化させる。ランプＬ1からの光がフィルタ輪を通過し光弁ＬＶを照明する。ミラー状にした領域ＲＥＦＬが光路へ入る部分までフィルタ輪が回転すると、ランプＬ1がスイッチオフされランプＬ2がスイッチオンされる。ここで、ランプＬ1が先に行ったのと同じようにしてランプＬ2からの光が光弁ＬＶを照明するようになる。出力光効率を改善するために、ランプＬ1及びＬ2が交互に付勢される間にブランキング区間ＢＬを設け、ブランキング区間を、点１２の角度範囲がフィルタ輪Ｗの透明領域とミラー状領域との間の境界を横切る時間に対応させると好ましい。各ブランキング区間ＢＬがフィルタ輪Ｗの９°の角度範囲に対応していると、ランプＬ1及びＬ2の各々が全平均電力であるが、ほぼ４７．５％のデューティーサイクルで運転され、それはフィルタ輪Ｗの回転に同期している。図３Ａから判るように、照明期間ＴＩにわたるランプＬ1及びＬ2の各照明サイクルにおいて、光弁ＬＶはフィルタ輪Ｗからの多重化ビームＭＢを受け、この出力光は、各々が期間ＴＯを有する２サイクルの照明を経たものである。期間ＴＯをビデオ入力のフィールド期間ＴＦと等しく便利に設定して、フィルタ輪Ｗをフィールド速度の半分で回転させ、ランプＬ1，Ｌ2の照明サイクルをフィールド速度の半分で反復させることもできる。
色順次式である多重化ビームＭＢをフィルタ輪Ｗが発生しない、図２Ａに図示したようなフィルタ輪Ｗを用いる装置においては、所望の場合には、ライン３４及び４２の光弁制御回路２８からの同期化信号を除去することができ、その代わりにライン４４でハブ制御器３２及びランプ電源３６のうちの一方から他方へ同期化信号を供給することができる。
そのような場合には、ランプＬ1，Ｌ2の照明サイクル、及びフィルタ輪Ｗの対応する回転速度を、フィールド速度と無関係に選択することができる。この動作モードにおいては、領域移行部におけるブランキング区間ＢＬを使用せず、多重化光ビームが光弁ＬＶの本質的に安定した照明を発生する。
この投写装置が色順次式装置である場合には、透過及び反射に交互に用いられるフィルタ輪Ｗの回転する環状部分２０を、図２Ｂに示したような色フィルタ輪とすることができる。透過部から見ると、色フィルタは、例えば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ及びイエローの順序である。
図３Ｂから明らかであるように、フィルタ輪の赤／緑／青の半分の間に、ランプＬ1が各領域においてターンオンされるようになっており、ブランキング区間ＢＬを設けて、領域間の境界部分が光路を通過する際に、その間のランプＬ1がオフされるようになっている。このフィルタ輪Ｗは、各色間のブランキング区間ＢＬを伴いつつ連続して赤、緑及び青色の光を透過し、フィルタ輪Ｗからの多重化ビームＭＢにより色順次式光弁ＬＶを照明する。勿論、この装置においてはフィルタ輪及びランプがビデオ信号と同期化されねばならないので、照明サイクルＴＩの半分をビデオフィールド期間ＴＦと等しくしている。従って、赤、緑又は青色の領域の持続時間は、ビデオフィールド期間ＴＦの１／３である。領域持続時間は６０ＨｚのＮＴＳＣ装置に対して５．６ミリ秒であり、５０Ｈｚのフィールド速度の装置に対しては６．７ミリ秒である。
フィルタ輪が回転を継続し、シアン、マゼンタ、イエローの領域のあるフィルタ輪の半分が光路へ来ると、ランプＬ1がターンオフされて各領域の間ランプＬ２がターンオンされる。この場合も領域間においてブランキング区間ＢＬを伴う。シアン領域が赤色の光を反射して光弁ＬＶを照明する。マゼンタ領域は光弁ＬＶ上へ緑色の光を反射し、イエロー領域は光弁ＬＶ上へ青色の光を反射する。
照明サイクルＴＩと等しい回転周期ＴＲ中のフィルタ輪の１回転について、光弁ＬＶは、赤、緑及び青色の照明の系列を２回受ける。即ち、第１はランプＬ1からの光の透過によるもので、第２はランプＬ2からの光の反射によるものである。それ故に、６０Ｈｚのビデオフィールド速度に対しては、フィルタ輪は毎秒３０回転（ＲＰＳ）で回転することが必要なだけであり、ランプＬ1，Ｌ2の照明サイクルは３０Ｈｚである。フィルタ輪が約９°回転するために必要な時間に対応する３個のブランキング区間によりランプＬ1及びＬ2の各々の付勢が中断されることにより、各ランプは、全平均電力であるが約４２．５％のデューティーサイクルで点灯する。
図２Ｂ内に示された６個の領域は等しい幅のものである。これらの幅は色補正の目的のために等しくないものとして形成することができる。
図２Ｂは、各領域が６０°の角度範囲を有する６領域のフィルタ輪を示している。これらの領域のうちの１個又は複数個を、カラー順次式アーティファクトを低減するために分割することができる。例えば、フィルタ輪の緑を分割して、次の領域サイズと順序、すなわち赤-６０°、緑-３０°、青-６０°、緑-３０°、シアン-６０°、マゼンタ-３０°、イエロー-６０°及びマゼンタ-３０°として、８個の領域のフィルタ輪とすることができる。
含意により、図１のランプは同じものである。しかしながら、ランプを異なるものとして異なる色に調整してもよい。例えば、ランプＬ1をフィリップスのＵＨＰランプ（青及び緑色が豊富）として、ランプＬ2をハロゲン化金属ランプ（赤色が豊富）とすると、図２Ｃのフィルタ輪を用いることができる。この例においては、図３Ｃに図示するように、緑及び青色の領域が光路にある間にランプＬ1は約６１．７％のデューティーサイクルを有しオンとなり、シアンの領域が光路にある間に、ランプＬ2は約３０．８％のデューティーサイクルを有しオンとなる。領域境界部が光路を通過するそれぞれの場合に約９°のブランキング区間ＢＬの間双方のランプがオフとなる。このフィルタ輪の回りには一系列の色があるだけだから、このフィルタ輪は６０ＲＰＳ（毎秒６０回転）で回転させる必要がある。
図２Ｄは２個の異なるランプによる使用のための緑色を分割したフィルタ輪を示している。ランプ電源３６が、ランプＬ1をターンオフする付加ブランキング区間ＢＬを発生し、ランプＬ1のデューティーサイクルを約５９．２％へ低減することと、光弁制御回路２８により発生される色順次式制御信号が、図３Ｄに示されたように、フィルタ輪を出る色順次式照明における分割した緑色位相のビデオ信号を収容しなくてはならないこととを除いて、このフィルタ輪の動作は図２Ｃの輪による動作と類似している。この実施例の利点はカラーアーティファクトの低減である。
色フィルタ輪について他のフィルタ配置を用いることができる。例えば、単一色を発生するための領域を、赤色（Ｌ1）、シアン（Ｌ2赤色）、緑色（Ｌ1）、マゼンタ（Ｌ2緑色）、青色（Ｌ1）、イエロー（Ｌ2青色）の順に共に集めてもよい。このことはビデオフィールド速度の３倍で各ランプをオン及びオフに切換えることを必要とする。このより高い周波数は実際にはあるランプに対する動作の好適なモードとなり得る。
もう一つの配置は緑又は他の色のフィールドを緑／マゼンタ領域により分割することである。このようにすると、赤色、シアン、緑色、イエロー、青色、マゼンタのフィルタ順になる。イエローと青とを逆にして、双方のランプについてのパルス幅を全部の色に対して等しく保っている。
他の領域順も当業者は容易に考え得るだろう。
同じフィルタ（赤、緑及び青色）を、シアン、マゼンタ及びイエローフィルタの代わりに透過及び反射フィルタの双方に対して用いることができる。このことはフィルタを複製した２つの組とするか、又は図２Ｅに示したような３個だけの領域を有するフィルタ輪Ｗを２倍の速さで回転することにより行うことができる。図３Ｅから判るように、ランプＬ1がフィルタ輪Ｗの１回転の間の赤、青及び緑色の系列の光源であり、ランプＬ2がフィルタ輪Ｗの次の回転の間の、それらの補色であるシアン、マゼンタ及びイエローの系列の光源である。前述したのと同じく、ブランキング区間ＢＬが、ランプＬ1、Ｌ2による照明の双方において、フィルタ輪Ｗを出る光の順次の色の間に現れるようになっている。ランプＬ1，Ｌ2の各々の付勢が３個のブランキング区間ＢＬにより中断され、ランプＬ1，Ｌ2の照明サイクルはフィルタ輪の７２０°の回転にわたるものであるため、各ランプは全平均電力であるが約４６．２５％のデューティーサイクルで点灯される。図４は、この表示装置の色域が辺Ｔを有する三角形から辺Ｈを有する六角形へ拡張されたことを示している。
図２Ｅのフィルタ輪を用いる場合に、光弁制御回路２８は、標準ＲＧＢビデオ信号を非標準ＲＧＢ−ＣＭＹビデオ信号へ変えるよう構成する。デコーディング角をシアン、マゼンタ及びイエローへ割り当てることにより、ＲＧＢ−ＣＭＹがＮＴＳＣ複合ビデオから直接容易に引き出される。印刷インクは赤、緑及び青色よりもむしろ、普通はシアン、マゼンタ及びイエローであるから、印刷装置用の表示装置として用いるとこの装置は特に有用だろう。この装置の付加的な利点は、白色の明るさが標準２ランプＲＧＢ装置よりも５０％高いことである。
フィルタ輪上に良好な被膜を有する回転フィルタ輪装置は単一ランプ装置の約９８％の効率である。それ故に、２ランプ装置からの総計の光は、単一ランプ装置からの光の、２×０．９８＝１．９６倍、すなわち約二倍である。
本発明を特に詳細に説明したが、多くの変形が本発明の意図する精神及び範囲内で可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
図１は、図１はフィルタ輪を使用する本発明による２ランプ単一光便装置を示している。
図２Ａは、図１の装置に用いるための２領域フィルタ輪の前面図であり、その前面はランプＬ１に対向する面である。
図２Ｂは、図１の装置に使用するための６領域色フィルタ輪の前面図を示す。
図２Ｃは、図１の装置に使用するための３領域色フィルタ輪の前面図を示す。
図２Ｄは、図１の装置に使用するための４領域色フィルタ輪の前面図を示す。
図２Ｅは、図１の装置に使用するための他の３領域色フィルタ輪の前面図を示す。
図３Ａは、図２Ａのフィルタ輪を用いた場合の、ランプの動作、動作するフィルタ輪領域、及び発生する多重ビームのタイミング図である。
図３Ｂ〜３Ｅは、それぞれ図２Ｂ〜２Ｅのフィルタ輪を用いた場合の、ランプの動作、動作するフィルタ輪領域、及び発生する多重ビームのタイミング図である。
図４は、図３Ｅのタイミング図により図２Ｅの色フィルタ輪を用いた場合に発生する色域を示すグラフ線図である。
【図１】
0003694528.tif 000002
【図２Ａ】
0003694528.tif 000003
【図２Ｂ】
0003694528.tif 000004
【図２Ｃ】
0003694528.tif 000005
【図２Ｄ】
0003694528.tif 000006
【図２Ｅ】
0003694528.tif 000007
【図３Ａ】
0003694528.tif 000008
【図３Ｂ】
0003694528.tif 000009
【図３Ｃ】
0003694528.tif 000010
【図３Ｄ】
0003694528.tif 000011
【図３Ｅ】
0003694528.tif 000012
【図４】
0003694528.tif 000013