(57)【要約】      （修正有）【課題】単一なチップを用いた投影装置において、簡単な方法で異なった色の光を得る。【解決手段】直流（ＤＣ）により駆動される金属ハライド・ランプ（２）と、光学アセンブリーで構成されるリレー光学系（８）と、単一光バルブ素子（１０）と、前記金属ハライド・ランプとリレー光学系の間に配置され、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含む回転カラー・ホイール（１１）と、金属ハライド・ランプを通る電流のブーストを規則的な時間間隔で実現する手段と、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の特定のカラー・フィルターの通過が、金属ハライド・ランプを通る電流の前記ブースト、および光バルブ素子による対応するイメージ成分の投影と一致するように、前記カラー・ホイールの回転速度を前記光バルブ素子による異なる色成分の生成のシーケンスと同期させる手段（１２）とを含む、改良された単一光バルブ投影装置である。【選択図】図１
2006261114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流（ＤＣ）により駆動される金属ハライド・ランプと、光学アセンブリーで構成されるリレー光学系と、単一光バルブ素子と、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間に配置され、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含む回転カラー・ホイールと、規則的な時間間隔で前記金属ハライド・ランプを通る電流のブーストを実現する手段と、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の特定のカラー・フィルターの通過が、前記金属ハライド・ランプを通る電流の前記ブースト、および前記光バルブ素子による対応するイメージ成分の投影と一致するように、前記カラー・ホイールの回転速度を前記光バルブ素子による異なる色成分の生成のシーケンスと同期させる手段とを含む、改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項２】
当該カラー・フィルターの少なくとも一つは白フィルターであり、前記白フィルターの当該金属ハライド・ランプと当該リレー光学系の間の通過が、前記金属ハライド・ランプを通る電流のブースト、および当該光バルブ素子による白イメージ成分の投影と同期される、請求項１に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項３】
当該カラー・ホイールが、少なくとも４つの異なるカラー・フィルターを含む、請求項２に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項４】
当該カラー・ホイールが、少なくとも一つの赤フィルター、一つの緑フィルター、一つの青フィルター、および一つの白フィルターを備える、請求項３に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項５】
当該カラー・ホイールが、少なくとも一つのシアン・フィルター、一つのマゼンタ・フィルター、一つの黄フィルター、および一つの白フィルターを備える、請求項３に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項６】
当該光バルブ素子がディジタル・ミラー装置から構成される、請求項１に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項７】
当該カラー・ホイールが、電気モーターの形態の駆動手段を備える、請求項１に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項８】
当該電気モーターが周波数駆動型である、請求項７に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項９】
当該リレー光学系と当該光バルブ素子の間に、全反射（ＴＩＲ）プリズムが備えられた、請求項１に記載の改良された単一光バルブ投影装置。
【請求項１０】
ランプと、光学アセンブリーから構成されるリレー光学系と、単一光バルブ素子と、前記ランプと前記リレー光学系の間に配置され、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含む回転カラー・ホイールと、を含む単一光バルブ投影装置によりイメージを投影する方法であって、直流により駆動される金属ハライド・ランプの使用を提供し、前記ランプを通る駆動電流の、規則的なブーストを適用するステップと、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の特定のカラー・フィルターの通過を、前記金属ハライド・ランプを通る駆動電流の前記ブースト、および前記光バルブ素子による対応するイメージ成分の投影と同期させるステップとを含む方法。
【請求項１１】
当該フィルターの少なくとも一つは白フィルターであり、駆動電流の当該ブーストが、当該金属ハライド・ランプと当該リレー光学系の間の前記白フィルターの通過、および当該光バルブ素子による白のイメージ成分の投影と同期される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
赤フィルター、緑フィルター、青フィルター、および白フィルターを備えるフィルターが使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
シアン・フィルター、マゼンタ・フィルター、黄フィルター、および白フィルターを備えるフィルターが使用される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一チップ投影装置などの改良された単一光バルブ投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一チップ投影装置は、ランプおよび反射器と、ランプおよび反射器の組合せから光を取り入れる、リレー光学系と呼称される光学アセンブリーとから構成される。
【０００３】
リレー光学系の出力は、「全反射プリズム」（ＴＩＲ−プリズム）と呼ばれるプリズムに投射され、プリズムはランプから到来する光を、「ディジタル・ミラー・デバイス」（ＤＭＤ）などの光バルブ素子に投射する。
【０００４】
前記ＤＭＤは、それがプログラムされたディジタル・パターン（例えば、ビデオ・イメージ信号）に従って光を反射し、この光パターンを反射させてＴＩＲ−プリズムに戻し、このＴＩＲ−プリズムは、戻る光をプロジェクション・レンズ光学系を通してスクリーンに導く。
【０００５】
ランプとリレー光学系の間には、例えば赤、緑、青（ＲＧＢ）フィルターであるカラー・フィルターを含む、回転カラー・ホイールが配置されている。
【０００６】
彩色されたビデオ・イメージは、例えば赤、緑、青の成分から構成され、かつここでは単一の光バルブのみしか存在しないので、カラー・ホイールと光バルブ素子の組合せは、スクリーン上のイメージのＲＧＢ成分を再構成するために、視聴者の目の残像効果を利用する。
【０００７】
カラー・ホイールの回転は、光バルブ素子のＲＧＢシーケンスと同期している。
【０００８】
光バルブ素子がイメージの赤の部分を表現している場合には、ホイールは赤のフィルターでランプの光をフィルターし、赤の光のみをバルブ素子に投射し、その結果、スクリーン上にイメージの赤の成分の情報のみを投影する。同じことが、緑と青についても行われて、色情報のシーケンスにより、完全に合成されて彩色されたイメージが得られる。この工程は、カラー・シーケンスと呼ばれる。
【０００９】
現在までのところ、そのような単一光バルブ投影装置に対しては、点灯中に超高圧を有する超高圧（ＵＨＰ）ランプが使用されている。
【００１０】
そのようなＵＨＰランプは、極めてコンパクトではあるが、純粋な水銀の充填物を有し、交流電流（ＡＣ）により駆動される。
【００１１】
そのようなＵＨＰランプの欠点は、電力が限定され、かつ光出力が低いことである。
【００１２】
任意の光バルブ投影装置でより高い光出力を得るためには、一般的にキセノン・ランプが用いられる。
【００１３】
これらは、直流を使用して駆動される高圧ランプである。
【００１４】
そのようなキセノン・ランプの欠点は、それらのサイズ、およびそれらが極めて高価であり、それらは非動作の状態でも高圧の下に置かれ、そのことがそれらのキセノン・ランプがコンパクトな単一チップ光バルブ投影装置として用いられることを困難にするという事実である。そのような光バルブ投影装置として使用されることができる他の型式のランプは、交流金属ハライド・ランプである。
【００１５】
そのような交流金属ハライド・ランプは、アーク・チェンバーを有するガラス・バルブを含み、そこでは、それらの間にギャップを画定する、互いにある距離を隔てられた二つの電極が備えられ、そのガラス・バルブの内部には、水銀と重金属の混合物との組合せを含んでいる。
【００１６】
これらのランプは、非動作の状態では低い圧力を有し、それらの取り扱いを安全にする。
【００１７】
そのような交流金属ハライド・ランプの使用の欠点は、そのようなランプが互いに遠く隔たった、二つの交番するホット・スポットを有する、相対的に長いアークにより特徴付けられており、これは、そのような交流金属ハライド・ランプにより放射される光を、相対的に大きな表面にわたって拡散させ、従って単一の光バルブが比較的小さいので、放射される光の輝度が低くなることを意味している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、以上に言及した欠点、および他の欠点を示さない、改良された単一光バルブ投影装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的のために、本発明は、直流により駆動される金属ハライド・ランプと、光学アセンブリーで構成されるリレー光学系と、単一光バルブ素子と、前記金属ハライド・ランプとリレー光学系の間に配置され、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含む回転カラー・ホイールと、金属ハライド・ランプを通る電流のブーストを規則的な時間間隔で実現する手段と、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の特定のカラー・フィルターの通過が、金属ハライド・ランプを通る電流の前記ブースト、および光バルブ素子による対応するイメージ成分の投影と一致するように、前記カラー・ホイールの回転速度を前記光バルブ素子による異なる色成分の生成のシーケンスと同期させる手段とを含む、改良された単一光バルブ投影装置に関する。
【００２０】
これは、カラー・ホイールの有色フィルターの一つが通過する間、光出力をブーストして、ブーストが実行される時のフィルターの色、およびブーストの強度に依存して、投影装置の光出力の色温度の変化を起こさせることを可能にする。
【００２１】
これは、例えば、赤の欠如を示すＵＨＰランプを使用する場合に特に有利であり、その場合、ランプを通る駆動電流は、赤フィルターが通過する間にブーストされることができる。
【００２２】
本発明による、単一光バルブ投影装置の実施形態の好ましい形態では、前記カラー・フィルターの少なくとも一つは白フィルターであり、前記白フィルターの前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の通過は、金属ハライド・ランプを通る電流の前記ブースト、および光バルブ素子による白イメージ成分の投影と同期される。
【００２３】
そのような改良された単一光バルブ投影装置は、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の白フィルターの通過中に、ＤＣ駆動金属ハライド・ランプの電力をパルス化することにより、光出力を増加させることができるようにするので、安全な直流金属ハライド・ランプを、投影の用途のための投影装置のスクリーンにおいての全体的に高い光出力と組合せることを可能にする。
【００２４】
実際、金属ハライド・ランプは直流により駆動され、そのことがランプの電極において唯一のホット・スポットを有するアークをもたらし、結果として、より高い光出力が発生され、したがって、そのようなＤＣ金属ハライド・ランプは、同じ光出力を実現するために、ＡＣ金属ハライド・ランプの電力の半分しか必要としない。
【００２５】
本発明によれば、電力のブースト、より具体的にはランプを通る駆動電流のブーストは、規則的に適用されるので、光出力にピークが発生される。
【００２６】
電流のブーストのタイミングと、白イメージ成分の投影の瞬間と、前記金属ハライド・ランプの前での白フィルターの通過の瞬間とが同期するように、前記同期手段を使用して、カラー・ホイールの回転速度がランプの直流駆動電流の前記ブーストの周期と同期され、それにより、ランプの光出力の一時的な増加と、装置の全体的な光出力の増加とが実現される。
【００２７】
本発明はまた、ランプと、光学アセンブリーから構成されるリレー光学系と、単一光バルブ素子と、前記ランプとリレー光学系の間に配置され、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含む回転カラー・ホイールと、を含む単一光バルブ投影装置によりイメージを投影する方法であって、直流により駆動される金属ハライド・ランプの使用を提供し、前記ランプを通る駆動電流の、規則的なブーストを適用するステップと、前記金属ハライド・ランプと前記リレー光学系の間の特定のカラー・フィルターの通過を、金属ハライド・ランプを通る駆動電流の前記ブースト、および光バルブ素子による対応するイメージ成分の投影と同期させるステップとを含む方法にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の特徴をより良く示すための意図を持って、限定的な特徴を伴わない例として、添付された図面を参照しつつ、以下に実施形態のいくつかの好ましい形態が、そのような改良された単一光バルブ投影装置によりイメージを投影する方法とともに説明される。
【００２９】
図１は、図示されないケースを含み、金属ハライド・ランプ２が備えられた、改良された単一光バルブ投影装置１を概略的に示している。
【００３０】
前記ランプ２は、主に従来技術の方法により形成され、ガラス・バルブ３を含んでいる。ガラス・バルブ３は、アーク・チャンバー４と、前記アーク・チャンバー４内に相互に隔てられて配置され、その間にギャップを画定する、二つの電極５を封入している。前記バルブ３内部には、例えば水銀ハライドなどの金属ハライド・ガスが含まれている。
【００３１】
各々の電極５は、前記バルブ３の外部に延伸する電気導体６の形態の接続手段を備えている。
【００３２】
前記ランプ２の背後には、凹面鏡７が配置されている。
【００３３】
前記単一光バルブ投影装置１はさらに、図１に概略的に示され、複数のレンズ、フィルターまたは他の光学素子などの光学アセンブリーから構成されるリレー光学系８を含んでいる。
【００３４】
この場合、前記装置１は全反射（ＴＩＲ）プリズム９、および、例えばディジタル・ミラー装置（ＤＭＤ）の形態の単一光バルブ素子１０を含んでいる。
【００３５】
前記リレー光学系８と前記ランプ２の間には、少なくとも二つの異なるカラー・フィルターを含み、この場合は、赤、緑、青および白（ＲＧＢＷ）フィルターを含む回転カラー・ホイール１１が備えられている。これらのフィルターは例えば、赤のフィルターは赤の光のみを通し、同様に、緑、青および白フィルターが、それぞれ緑、青、白の光を通すように実現されている。
【００３６】
本発明によれば、単一光バルブ投影装置１は、金属ハライド・ランプ２を通して、直流駆動電流Ｉのブーストを定期的な間隔で実現する手段を備えている。
【００３７】
さらに、前記単一光バルブ投影装置１は、前記カラー・ホイール１１の回転速度を、前記金属ハライド・ランプ２の駆動電流Ｉのブーストの周期と同期させ、また光バルブ素子１０による異なる色成分の生成のシーケンスと同期させる同期手段１２を備えている。
【００３８】
この場合、ランプ２への電力供給に規則的なブーストを生じさせる前記手段は、前記同期手段１２に内蔵されている。
【００３９】
前記同期手段１２は、前記ランプ２の導体６、回転カラー・ホイール１１用の駆動モーター１３、および前記光バルブ素子１０に接続されている。
【００４０】
さらに、前記同期手段１２は、例えば交流電流源等の形態の電源１４に接続されている。
【００４１】
好ましくは、前記リレー光学系８の背後にはレンズ１５が配置されるが、そのようなレンズ１５も、前記リレー光学系８に内蔵されることができる。
【００４２】
改良された単一光バルブ投影装置１の機能はかなり簡潔で、以下のようなものである。
【００４３】
電源１４は同期手段１２に給電し、次に同期手段１２が、前記導体６を経由して、前記ランプ２の前記電極５に直流Ｉを供給する。
【００４４】
バルブ３内部の金属ハライドのイオン化に起因して、電極５の間にアーク放電が発生して、光が出力される。
【００４５】
規則的な時間間隔で、金属ハライド・ランプ２を通る駆動電流Ｉが、駆動電流でブーストを実現する前記手段を使用してブーストされて、前記ランプ２の光出力を周期的に増加させ、その光は前記回転カラー・ホイール１１を通して投影される。図２に示されるように、回転カラー・ホイール１１は、金属ハライド・ランプ２の前記駆動電流Ｉのブーストと同期している。
【００４６】
この目的のために、同期手段１２は、金属ハライド・ランプ２の駆動電流Ｉのブーストの周期と、例えば周波数駆動型である前記カラー・ホイール１１の駆動モーター１３の回転速度とを同期させる。
【００４７】
本発明によれば、カラー・ホイール１１と、金属ハライド・ランプ２の駆動電流Ｉのブーストとの間の同期は、ランプ２を通る駆動電流Ｉのブーストの瞬間に、リレー光学系８とランプ２の間を白フィルターが通るようにすることで実現される。
【００４８】
前記フィルターを通過後に、光がリレー光学系８により取り入れられ、リレー光学系はその光をＴＩＲプリズム９に投射し、ＴＩＲプリズムがその光を光バルブ素子１０に投影する。
【００４９】
光バルブ素子１０が、駆動電流Ｉのブーストの瞬間、及び前記ランプ２と前記リレー光学系８の間を白フィルターが通過する瞬間に白イメージを投影するために、光バルブ素子１０は、同期手段１２により、ランプ２の駆動電流Ｉのブーストの周期と同期される。
【００５０】
ランプ２の前での白フィルターの通過の瞬間に増加する光出力と、丁度この瞬間の白イメージの投影により、これは、投影装置１の光出力の全体的な増加につながる。
【００５１】
この光信号はＴＩＲプリズム９に反射され、リレー光学系８に戻って、最終的に、この目的のための使用に適切であるスクリーン、壁、または任意の他の媒体に光を投影する投影レンズ１５を通して光を投射する。
【００５２】
ランプ２の駆動電流Ｉの二つの連続するブーストの間には、駆動電流Ｉのブーストの時と比較して光出力が削減されている時間間隔Ａが存在する。
【００５３】
この時間間隔Ａの間に、赤、緑、青のフィルターが金属ハライド・ランプ２とリレー光学系８の間を通過し、光バルブ素子１０は、イメージの赤、緑、青の部分をそれぞれ表現する。
【００５４】
彩色されたビデオ・イメージは赤、緑、および青の成分により構成され、単一の光バルブ素子１０のみが存在するので、カラー・ホイール１１と光バルブ素子１０の組合せは、スクリーン上のイメージのＲＧＢ成分を再構成するために、視聴者の目の残像効果を利用して、色情報のシーケンスにより、完全に構成された彩色イメージとなる。
【００５５】
本発明による、改良された単一光バルブ投影装置１の実施形態のこの形態では、前記金属ハライド・ランプ２は水銀ハライド・ランプである。他の形式の金属ハライド・ランプの使用も除外されない。
【００５６】
本発明によれば、例えば時計回りにＲＧＢＷＲＧＢＷのシーケンスを示す、任意の数のカラー・フィルターが前記カラー・ホイール１１上に設けられることができる。そのような変形の重要な利点は、前記カラー・ホイール１１が、実施形態の前記第１の形式に対して、半分の速度で回転してもよいことであり、この場合それは、カラー・ホイール１１がランプ２の駆動電流Ｉのブーストの周期と同じ周期で回転されることができることを意味する。
【００５７】
本発明によれば、前記カラー・ホイール１１が一つまたは複数の、シアン、マゼンタ、黄、および白フィルター（ＣＭＹＷ）を備える一方、前記光バルブ素子が、それぞれシアン、マゼンタ、黄、および白のイメージ用の色成分を生成し、それにより、白の光出力も規則的な時間間隔でブーストされるようにすることも同様に可能である。
【００５８】
実施形態の特定の形態では、前記駆動モーター１３が伝達手段により前記カラー・ホイール１１と組合せられる。これは、モーター１３またはカラー・ホイール１１が、低減された回転速度で回転することを可能にする。
【００５９】
本発明によれば、カラー・ホイール１１の有色フィルターのうちの一つが光ビームを通過する間に、ランプ２の駆動電流Ｉをブーストすることも同様に可能である。
【００６０】
その結果として、投影装置１の光出力の色温度が、ブーストが実行される時のフィルターの色とそのブーストの強度に依存して変化する。
【００６１】
これは、例えば、赤の欠如を示すＵＨＰランプの使用時に有利であり、そのような場合、ランプは、赤フィルターが通過する間ブーストされることができる。
【００６２】
本発明が反射型の光バルブ素子の使用に限定されず、透過型の光バルブ素子の使用も可能であることは明らかである。
【００６３】
本発明は、以上に記述され、かつ図面に表わされた実施形態に限定されることは決してなく、そのような改良された単一光バルブ投影装置、およびそのような改良された単一光バルブ投影装置によるイメージ投影方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な方法で実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による改良された単一光バルブ投影装置の略図である。
【図２】金属ハライド・ランプの電力供給のブーストの周期と、カラー・ホイールの回転速度との間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  単一光バルブ投影装置
２  金属ハライド・ランプ
３  ガラス・バルブ
４  アーク・チャンバー
５  電極
６  電気導体
７  凹面鏡
８  リレー光学系
９  全反射（ＴＩＲ）プリズム
１０  単一光バルブ素子
１１  回転カラー・ホイール
１２  同期手段
１３  駆動モーター
１４  電源
１５  レンズ
【図１】
2006261114.tif 000003
【図２】
2006261114.tif 000004