(57)【要約】【課題】投射型画像表示装置において、簡単な構成で画像投射用の光の配色タイミングを精確に検出する。【解決手段】投射型画像表示装置１は、画像投射用の光を出射するランプ１１と、ランプ１１から出射された光を配色する配色装置１２と、配色装置１２により配色された光を集光するダブレットレンズ１４と、ダブレットレンズ１４により集光された光を反射して画像を形成する画像形成素子１７と、ダブレットレンズ１４の表面で反射された光を受光するフォトディテクタ１８とを備える。配色装置１２により配色された光の一部は、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射されてフォトディテクタ１８により受光され、フォトディテクタ１８は、受光した光の色に応じた信号を出力する。このフォトディテクタ１８の出力信号に基づいて、配色装置１２による配色タイミングが検出される。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
画像投射用の光を出射するランプと、円周方向に沿って複数色のカラーフィルタが設けられたカラーホイールを回転駆動し、該カラーホイールに前記ランプから出射された画像投射用の光を透過させることにより、前記画像投射用の光を配色する配色装置と、前記配色装置により配色された画像投射用の光を凝縮し均一化して出射するライトインテグレータと、前記ライトインテグレータから出射された画像投射用の光を集光するダブレットレンズと、前記ライトインテグレータから出射され前記ダブレットレンズを介した画像投射用の光を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーにより反射された画像投射用の光を集光するリレーレンズと、前記リレーレンズから送られた画像投射用の光を多数のマイクロミラーで反射することにより画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により形成された画像を投射するための投射レンズと、前記配色装置、ライトインテグレータ、ダブレットレンズ、反射ミラー、リレーレンズ、画像形成素子、及び投射レンズを保持するキャスティングとを備えた投射型画像表示装置において、
前記ライトインテグレータを透過し前記ダブレットレンズにより反射された光を受光するフォトディテクタをさらに備え、
前記ダブレットレンズは、前記ライトインテグレータからの光の入射面がフラットな平面形状であり、
前記フォトディテクタは、前記ダブレットレンズにおける前記ライトインテグレータからの光の入射面に隣接して前記キャスティングに取付けられており、
前記フォトディテクタからの出力信号に基づいて、前記配色装置による画像投射用の光の配色タイミングを検出し、該検出した配色タイミングで前記画像形成素子の各マイクロミラーの角度を制御するようにしたことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
画像投射用の光を出射するランプと、前記ランプから出射された画像投射用の光を配色する配色装置と、前記配色装置により配色された画像投射用の光を集光するレンズと、前記レンズから送られた画像投射用の光を用いて画像を形成する画像形成素子とを備え、前記画像形成素子により形成された画像を投射して表示する投射型画像表示装置において、
前記配色装置により配色されて前記レンズにより反射された光を受光するフォトディテクタをさらに備え、
前記フォトディテクタからの出力信号に基づいて、前記配色装置による画像投射用の光の配色タイミングをとるようにしたことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記レンズは、前記配色装置からの光入射面がフラットな平面形状である請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、画像を投射してスクリーン等に表示する投射型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パソコンやビデオカメラ等からの画像データを基に、ランプから出射される光を用いて画像形成素子により画像を形成し、その画像をスクリーン等に投射して表示する投射型画像表示装置が知られている。この種の投射型画像表示装置は、カラー画像を投射するために、ランプから出射される光を配色する配色装置を備えている。配色装置は、円周方向に沿って赤、緑、青、白（透明）の４枚のカラーフィルタが配列されたカラーホイールをモータにより回転駆動し、ランプから出射された光を回転しているカラーホイールに透過させることにより、ランプから出射された光を時系列的に赤、緑、青、白（透明）に変化させて配色するようになっている。
【０００３】
このような投射型画像表示装置では、配色装置による時系列的な光の配色タイミング（すなわち、光の色の赤、緑、青、白（透明）の変化）に合せて、画像形成素子の各画素での光の反射又は透過を制御することによりカラー画像を形成している。つまり、画像形成素子の各画素による光の反射又は透過タイミングを、配色装置による光の配色タイミングに合せる必要がある。
【０００４】
このため、従来の投射型画像表示装置では、配色装置により配色された後の光をフォトディテクタで受光し、その受光出力に基づいて配色タイミングを検出するようになっており、配色装置により配色された後の光の一部を導光板等を用いてフォトディテクタの配置箇所へ導光する構成になっている。
【０００５】
また、回転色フィルタを用いてカラー画像を表示する反射型プロジェクタに関し、回転色フィルタ上に回転位相を表すインデックス部を設け、このインデックス部をセンサにより検出して、表示デバイスを駆動するためのタイミングパルスを生成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、カラーホイールを用いてカラー画像を表示するプロジェクタに関し、カラーホイールによる配色後の光を導光するライトトンネルの光出射側に傾斜面を設け、その傾斜面でカラーホイールによる配色後の光の一部をフォトディテクタの配置箇所に向けて反射させ、その反射光をフォトディテクタで受光してカラーホイールによる配色タイミングを検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、カラーホイールを用いてカラー画像を表示する表示装置に関し、画像形成素子の直前にフォトディテクタを配置し、そのフォトディテクタでカラーホイールによる配色後の光を受光して、カラーホイールによる配色タイミングを検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−２３９３５９号公報
【特許文献２】米国特許第６１５５６８７号明細書
【特許文献３】米国特許第６０８４２３５号明細書
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した従来の投射型画像表示装置においては、配色装置による配色後の光の一部を導光板等を用いてフォトディテクタの配置箇所へ導光する構成であるため、部品点数が増加すると共に構成が複雑化し、高コストになっていた。また、導光板等に部品誤差があると、配色後の光をフォトディテクタに上手く導光できず、配色装置による配色タイミングを検出できない虞がある。
【０００７】
なお、上述の特許文献１に記載のプロジェクタでは、回転色フィルタ上に回転位相を表すインデックス部を設ける必要があり、また、そのインデックス部をセンサで検出する必要があるため、構成が複雑化する。また、上述の特許文献２に記載のプロジェクタでは、ライトトンネルの光出射側に傾斜面を設け、その傾斜面で反射された光をフォトディテクタで受光するようにしているため、構成が複雑化する。また、傾斜面に誤差があると、反射光をフォトディテクタで上手く受光できず、配色装置による配色タイミングを検出できない虞がある。また、上述の特許文献３に記載の表示装置では、画像形成素子の直前にフォトディテクタを配置するのは技術的に困難であるため、構成が複雑化する。
【０００８】
本考案は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で精確に画像投射用の光の配色タイミングを検出することができる投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の考案は、画像投射用の光を出射するランプと、円周方向に沿って複数色のカラーフィルタが設けられたカラーホイールを回転駆動し、該カラーホイールにランプから出射された画像投射用の光を透過させることにより、画像投射用の光を配色する配色装置と、配色装置により配色された画像投射用の光を凝縮し均一化して出射するライトインテグレータと、ライトインテグレータから出射された画像投射用の光を集光するダブレットレンズと、ライトインテグレータから出射されダブレットレンズを介した画像投射用の光を反射する反射ミラーと、反射ミラーにより反射された画像投射用の光を集光するリレーレンズと、リレーレンズから送られた画像投射用の光を多数のマイクロミラーで反射することにより画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子により形成された画像を投射するための投射レンズと、配色装置、ライトインテグレータ、ダブレットレンズ、反射ミラー、リレーレンズ、画像形成素子、及び投射レンズを保持するキャスティングとを備えた投射型画像表示装置において、ライトインテグレータを透過しダブレットレンズにより反射された光を受光するフォトディテクタをさらに備え、ダブレットレンズは、ライトインテグレータからの光の入射面がフラットな平面形状であり、フォトディテクタは、ダブレットレンズにおけるライトインテグレータからの光の入射面に隣接してキャスティングに取付けられており、フォトディテクタからの出力信号に基づいて、配色装置による画像投射用の光の配色タイミングを検出し、該検出した配色タイミングで画像形成素子の各マイクロミラーの角度を制御するようにしたものである。
【００１０】
この構成においては、配色装置により配色された画像投射用の光は、ライトインテグレータから出射された後にダブレットレンズに照射され、ダブレットレンズにより集光される。このとき、ダブレットレンズに照射された画像投射用の光の一部は、ダブレットレンズの表面で反射されて、フォトディテクタにより受光される。従って、フォトディテクタの出力信号は、配色装置により配色された画像投射用の光の色に応じて変化する。また、ダブレットレンズの光の入射面がフラットな平面形状であるため、ダブレットレンズの表面で反射される画像投射用の光は拡散され難く、これにより、より多くのダブレットレンズからの反射光がフォトディテクタにより受光され、フォトディテクタの出力信号の精度が高められる。このフォトディテクタからの出力信号に基づいて、配色装置による画像投射用の光の配色タイミングが検出される。
【００１１】
請求項２の考案は、画像投射用の光を出射するランプと、ランプから出射された画像投射用の光を配色する配色装置と、配色装置により配色された画像投射用の光を集光するレンズと、レンズから送られた画像投射用の光を用いて画像を形成する画像形成素子とを備え、画像形成素子により形成された画像を投射して表示する投射型画像表示装置において、配色装置により配色されてレンズにより反射された光を受光するフォトディテクタをさらに備え、フォトディテクタからの出力信号に基づいて、配色装置による画像投射用の光の配色タイミングをとるようにしたものである。
【００１２】
この構成においては、配色装置により配色された画像投射用の光は、レンズに照射され、レンズにより集光される。このとき、レンズに照射された画像投射用の光の一部は、レンズの表面で反射されて、フォトディテクタにより受光される。従って、フォトディテクタの出力信号は、配色装置により配色された画像投射用の光の色に応じて変化する。このフォトディテクタからの出力信号に基づいて、配色装置による画像投射用の光の配色タイミングが検出される。
【００１３】
請求項３の考案は、請求項２に記載の投射型画像表示装置において、レンズは、配色装置からの光の入射面がフラットな平面形状であるものである。
【００１４】
この構成においては、レンズの表面で反射される画像投射用の光は、レンズの光の入射面がフラットな平面形状であるため、拡散され難い。従って、より多くのレンズからの反射光がフォトディテクタにより受光され、フォトディテクタの出力信号の精度が高められる。
【考案の効果】
【００１５】
請求項１の考案によれば、ダブレットレンズにより反射された光を受光するフォトディテクタを備えることにより、フォトディテクタ以外の部品（従来の導光板等）を用いることなく簡単な構成で画像投射用の光の配色タイミングを検出することができ、低コスト化を図ることができる。しかも、フォトディテクタ以外の部品を用いないため、部品誤差等による影響が少なくなり、配色タイミングをより精確に検出することができる。また、ダブレットレンズの光の入射面がフラットな平面形状であるため、フォトディテクタが受光する光の強度が高められ、これにより、配色タイミングをより精確に検出することができる。
【００１６】
請求項２の考案によれば、レンズにより反射された光を受光するフォトディテクタを備えたことにより、フォトディテクタ以外の部品を用いることなく簡単な構成で画像投射用の光の配色タイミングを検出することができ、低コスト化を図ることができる。しかも、フォトディテクタ以外の部品を用いないため、部品誤差等による影響が少なくなり、配色タイミングをより精確に検出することができる。
【００１７】
請求項３の考案によれば、レンズの光の入射面がフラットな平面形状であるため、フォトディテクタが受光する光の強度が高められ、これにより、配色タイミングをより精確に検出することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本考案を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。図１において、投射型画像表示装置１は、パソコンやビデオカメラ等から入力される画像信号を基に、内蔵の画像形成素子を用いて画像を形成し、その画像をスクリーンや壁面等に投射表示する装置である。
【００１９】
この投射型画像表示装置１は、外装ケース２の前面に投射レンズ３を備えており、画像形成素子で形成した画像をこの投射レンズ３から投射するようになっている。また、投射型画像表示装置１は、外装ケース２の内部に、画像を形成して投射レンズ３から投射させるための画像投射光学系を備えている。
【００２０】
次に、上記画像投射光学系について図２及び図３を参照して説明する。画像投射光学系１０は、上述の投射レンズ３に加え、ランプ１１と、配色装置１２と、ライトインテグレータ１３と、ダブレットレンズ１４と、反射ミラー１５と、リレーレンズ１６と、画像形成素子１７と、フォトディテクタ１８とを備えている。投射レンズ３、配色装置１２、ライトインテグレータ１３、ダブレットレンズ１４、反射ミラー１５、リレーレンズ１６、画像形成素子１７、及びフォトディテクタ１８は、キャスティング１９に保持されている（図３参照）。なお、ランプ１１は、交換可能なようにランプ保持部材（図示省略）に着脱自在に保持されている。
【００２１】
ランプ１１は、画像投射用の光を出射するものであり、ランプバルブ２１とランプリフレクタ２２とを有し、ランプバルブ２１から放射された画像投射用の光をランプリフレクタ２２により反射集光して出射するようになっている。ランプ１１は、白色光を出射するものが用いられる。
【００２２】
配色装置１２は、ランプ１１から出射された画像投射用の光を配色するものであり、カラーホイール３１とモータ３２とを有し、カラーホイール３１がモータ３２により回転駆動される構成となっている。カラーホール３１は、円周方向（カラーホイール３１の回転方向）に沿って赤、緑、青、白（透明）の４色のカラーフィルタ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ，３１ｗが配列された構成になっている。ランプ１１から出射された画像投射用の光は、回転しているカラーホイール３１を透過することにより、赤、緑、青、白（透明）の４色に時系列的に配色される。
【００２３】
ライトインテグレータ１３は、配色装置１２により配色された画像投射用の光を凝縮し、均一化して出射するものであり、４枚の硝子板を両端に開口（光入射側開口と光出射側開口）を有する筒状に接合することにより構成されている。このライトインテグレータ１３は、光入射側開口が配色装置１２のカラーホイール３１に隣接するように配置されている。配色装置１２により配色された画像投射用の光は、ライトインテグレータ１３の光入射側開口に入射し、内部で反射を繰り返すことにより凝縮され均一化されて、光出射側開口から広がりながら出射される。
【００２４】
ダブレットレンズ１４は、ライトインテグレータ１３から広がりながら出射される画像投射用の光を集光するものであり、２枚のレンズを含んでいる。このダブレットレンズ１４は、ライトインテグレータ１３の光出射側開口に隣接して配置されており、ライトインテグレータ１３からの光の入射面１４ａがフラットな平面形状に構成されている。
【００２５】
反射ミラー１５は、ライトインテグレータ１３から出射されてダブレットレンズ１４を通った画像投射用の光を反射するものである。リレーレンズ１６は、反射ミラー１５により反射された画像投射用の光を集光するものである。
【００２６】
画像形成素子１７は、リレーレンズ１６から送られた画像投射用の光を反射することにより画像を形成するものである。この画像形成素子１７は、多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されて画像形成面が構成されており、各マイクロミラーの角度が制御部（不図示）からの信号により制御されることで、画像形成面（各マイクロミラー）に照射される光を反射して画像を形成する。投射レンズ３は、画像形成素子１７により形成された画像を投射するものであり、複数のレンズを含んでいる。
【００２７】
フォトディテクタ１８は、配色装置１２による画像投射光の配色タイミングを検出するためのものであり、ライトインテグレータ１３を透過してダブレットレンズ１４の表面（すなわちダブレットレンズ１４におけるライトインテグレータ１３からの光の入射面１４ａ）で反射された光を受光して、その受光強度に応じた信号を出力するようになっている。このフォトディテクタ１８は、ダブレットレンズ１４の表面１４ａに隣接してキャスティング１９に保持されている。なお、フォトディテクタ１８は、回路基板４１及びコネクタ４２と共に取付部材（図示省略）に取付けられ、その取付部材をキャスティング１９にネジ止めすることにより、キャスティング１９に保持されている。
【００２８】
このような構成の画像投射光学系１０によれば、ランプ１１から出射された画像投射用の光は、配色装置１２により配色され、ライトインテグレータ１３により凝縮、均一化されて出射された後、ダブレットレンズ１４に照射される。そして、画像投射用の光は、ダブレットレンズ１４により集光され、反射ミラー１５により反射された後、リレーレンズ１６により集光されて、画像形成素子１７に照射される。そして、画像形成素子１７にて画像投射用の光を反射することにより画像が形成され、画像形成素子１７からの反射光、すなわち画像形成素子１７にて形成された画像が投射レンズ３を介してスクリーン等に投射される。
【００２９】
このとき、ライトインテグレータ１３から出射されてダブレットレンズ１４に照射される画像投射用の光の一部は、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射されて、フォトディテクタ１８により受光される。ライトインテグレータ１３から出射される画像投射用の光は、上述のように広がりながら出射されるため、その光の一部は、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで広がりながら反射される。これにより、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射された光がフォトディテクタ１８により受光可能になっている。なお、ダブレットレンズ１４の表面１４ａは、上述のようにフラットな平面形状であるため、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射される画像投射用の光は、拡散され難く、より多くの光がフォトディテクタ１８により受光される。また、フォトディテクタ１８は、上述のようにダブレットレンズ１４の表面１４ａに隣接して配置されているため、ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射される画像投射用の光の拡散が少ないうちに、より多くの光がフォトディテクタ１８により受光される。
【００３０】
ダブレットレンズ１４の表面１４ａで反射される画像投射用の光は、配色装置１２により配色された後の光であり、その色に応じて光強度が異なっている。従って、フォトディテクタ１８の出力信号は、配色装置１２により配色された画像投射用の光の色に応じて変化することになる。このフォトディテクタ１８の出力信号は制御部に送られる。そして、制御部は、フォトディテクタ１８からの出力信号に基づいて、配色装置１２による画像投射用の光の配色タイミングを検出し、その検出した配色タイミング及びパソコンやビデオカメラ等から入力された画像信号に基づいて、画像形成素子１７の各マイクロミラーの角度を制御する。これにより、画像形成素子１７にて、パソコンやビデオカメラ等から入力された画像信号を基にしたカラー画像が形成される。
【００３１】
上記構成の投射型画像表示装置１によれば、ダブレットレンズ１４により反射された光をフォトディテクタ１８で受光する構成であるため、フォトディテクタ１８以外の導光板等の部品を用いることなく簡単な構成で画像投射用の光の配色タイミングを検出することができる。しかも、フォトディテクタ１８以外の導光板等の部品を用いないため、部品誤差等による影響が少なくなり、配色タイミングをより精確に検出することができる。また、ダブレットレンズ１４の光の入射面１４ａがフラットな平面形状であることによりフォトディテクタ１８の受光強度が高められ、さらに、フォトディテクタ１８がダブレットレンズ１４の表面１４ａに隣接していることによってもフォトディテクタ１８の受光強度が高められる。これらにより、配色装置１２による画像投射用の光の配色タイミングをより精確に検出することができる。
【００３２】
なお、本考案は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、画像投射光学系１０は、ライトインテグレータ１３や反射ミラー１５を備えていないものであってもよい。また、画像投射光学系１０は、ダブレットレンズ１４により反射された光をフォトディテクタ１８で受光する構成に限らず、配色装置１２から画像形成素子１７に至る光路中に設けたレンズにより反射される光をフォトディテクタ１８で受光する構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００３３】
また、配色装置１２は、カラーホイール３１を用いたものに限らず、画像投射用の光を時系列的に配色するものであれば、どのような構成のものであってもよい。また、画像形成素子１７は、光を反射して画像を形成するものに限らず、例えば液晶等の光を透過して画像を形成するものであってもよい。また、投射型画像表示装置１は、装置１と別に設けられたスクリーン等に画像を投射して表示するものに限らず、装置１に備えられたディスプレイパネルに投射して表示するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本考案の一実施形態に係る投射型画像表示装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同投射型画像表示装置の画像投射光学系を示す斜視図。
【図３】同画像投射光学系の保持構造を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１  投射型画像表示装置
２  外装ケース
３  投射レンズ
１０  画像投射光学系
１１  ランプ
１２  配色装置
１３  ライトインテグレータ
１４  ダブレットレンズ
１４ａ  入射面
１５  反射ミラー
１６  リレーレンズ
１７  画像形成素子
１８  フォトディテクタ
１９  キャスティング
２１  ランプバルブ
２２  ランプリフレクタ
３１  カラーホイール
３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ，３１ｗ  カラーフィルタ
【図１】
0003104647.tif 000003
【図２】
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【図３】
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