(57)【要約】【課題】振動及び騒音を防止し、信頼性を向上させる。【解決手段】色切換用光反射素子１１は、赤色用領域１１ｒ、緑色用領域１１ｇ及び青色用領域１１ｂのミラーが順次オン／オフされることによって、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４、青色光分離プリズム１５に順次繰り返し光を照射する。赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４、青色分離プリズム１５からは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光が分離されて、表示用光反射素子７へ向けて順次出射され、以上の動作が繰り返し実行される。色分離ユニット６から照射された照明光は、表示用光反射素子７において映像信号に応じて変調され、表示用光反射素子７上の画像が投射レンズ９を通じてスクリーンに拡大投射される。【選択図】　図１
2004085813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラープロジェクタにおいて、光源から出射された出射光を受光して複数色の単色光に分離し、各色の単色光を時分割的に表示デバイスに照射して、カラー画像を得るために用いられる色分離ユニットであって、
傾斜可能な複数のミラーがそれぞれ配置され、前記出射光を反射する複数の反射領域を有する光反射手段と、
前記光反射手段から前記表示デバイスに至る光路上に配置され、前記光反射手段の前記複数の反射領域のうちそれぞれ所定の反射領域から出射した反射光からそれぞれ所定の色の単色光を分離して前記表示デバイスに照射する複数の分光手段と、
前記表示デバイスに供給される画像信号に基づいて、前記光反射手段を駆動し、少なくとも一部の前記反射領域から、それぞれ対応する前記分光手段へ向けて、前記反射領域毎に所定のタイミングで前記反射光を出射させる駆動手段と
を備えたことを特徴とするカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記光反射手段を構成する前記ミラーを駆動して、前記光源側から到来する前記出射光の入射方向に対する傾斜角を変更させることによって、対応する前記分光手段へ向けて前記反射光を出射するか、又は前記分光手段から逸れた方向へ前記反射光を出射するかを選択することを特徴とする請求項１記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記光反射手段を駆動して、前記各反射領域から、前記反射領域毎に循環的に所定の順にそれぞれ対応する前記分光手段へ向けて前記反射光を出射させることを特徴とする請求項１又は２記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記光反射手段を駆動して、所定の期間内では、同時に複数の前記反射領域から、それぞれ対応する前記分光手段へ向けて反射光を出射させることを特徴とする請求項１又は２記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記光反射手段を構成する前記各ミラーを、画像を形成するための前記表示デバイスに供給される画像信号に同期させて駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項６】
前記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項７】
前記分光手段は、対応する前記反射領域の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項８】
前記分光手段は、分光用プリズムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニット。
【請求項９】
カラープロジェクタにおいて、光源から出射された出射光を受光して複数色の単色光に分離し、各色の単色光を時分割的に表示デバイスに照射して、カラー画像を得るための色分離方法であって、
傾斜可能な複数のミラーがそれぞれ配置された複数の反射領域を有する光反射手段によって、前記出射光を反射し、
前記光反射手段から前記表示デバイスに至る光路上に配置された複数の分光手段によって、前記光反射手段の前記複数の反射領域のうちそれぞれ所定の反射領域から出射した反射光からそれぞれ所定の色の単色光を分離して前記表示デバイスに照射するとともに、
前記光反射手段は、前記表示デバイスに供給される画像信号に基づいて駆動され、少なくとも一部の前記反射領域から、それぞれ対応する前記分光手段へ向けて、前記反射領域毎に所定のタイミングで前記反射光を出射することを特徴とするカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１０】
前記光反射手段を構成する前記ミラーが、前記光源側から到来する前記放射光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、対応する前記分光手段へ向けて前記反射光を出射するか、又は前記分光手段から逸れた方向へ前記反射光を出射するかが選択されることを特徴とする請求項９記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１１】
前記各反射領域からは、前記反射領域毎に循環的に所定の順にそれぞれ対応する前記分光手段へ向けて前記反射光が出射されることを特徴とする請求項９又は１０記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１２】
所定の期間内では、同時に複数の前記反射領域から、それぞれ対応する前記分光手段へ向けて反射光が出射されることを特徴とする請求項９又は１０記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１３】
前記光反射手段を構成する前記各ミラーは、画像を形成するための前記表示デバイスに供給される画像信号に同期して駆動されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１４】
前記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１５】
前記分光手段は、分光用プリズムであることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法。
【請求項１６】
請求項１乃至８のいずれか１に記載の色分離ユニットを用いたカラープロジェクタであって、
光源と、前記色分離ユニットと、該色分離ユニットから出射された光を変調して画像を形成するための前記表示デバイスとを備えたことを特徴とするカラープロジェクタ。
【請求項１７】
光源と、光源から放射された放射光を受光して、複数色の単色光を色毎に循環的に所定の順に出射する複数色表示可能な液晶パネルと、前記液晶パネルから出射された出射光を変調して画像を形成する表示デバイスとを備えたことを特徴とするカラープロジェクタ。
【請求項１８】
前記液晶パネルは、前記表示デバイスに供給される画像信号に同期して駆動されることを特徴とする請求項１７記載のカラープロジェクタ。
【請求項１９】
前記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項１７又は１８記載のカラープロジェクタ。
【請求項２０】
前記表示デバイスは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１に記載のカラープロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）やＡＭＡ（ａｃｔｕａｔｅｄ　ｍｉｒｒｏｒ　ａｒｒａｙ）等の反射型ミラーデバイスを用いて白色光源から時分割により多色の単色光を得るカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びに例えば単板式のカラープロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルや、ＤＭＤ、ＡＭＡ等の反射型ミラーデバイスからなるライトバルブを使用したプロジェクタが普及してきている。
単一のライトバルブを用いる単板式のプロジェクタとしては、回転式カラーフィルタを用いて、１つのピクセルに赤、緑、青の光を順次照射して、時間混色によってフルカラー表示を行う色順次表示方式のカラープロジェクタが知られている（例えば、特開平８−２１９７７号公報参照）。
このカラープロジェクタ１０１は、例えば、図９に示すように、光源ランプ１０２と、反射鏡１０３と、ロッドインテグレータ１０４と、ロッドインテグレータ１０４の光源側に配置された時分割色分離手段としての回転式カラーフィルタ１０５と、レンズ１０６、１０７、１０８と、反射ミラー１０９と、プリズム１１０と、ライトバルブとしてのＤＭＤ１１１と、投射レンズ１１２とを備えている。
【０００３】
回転式カラーフィルタ１０５は、光源ランプ１０２から入射した光を波長によって選別透過させるように、通常は赤、青、緑の３色（または、マゼンダ、シアン、黄色の３色）が選択的に位置するように配置されたダイクロイックミラー等の素子と、ダイクロイックミラーを回転駆動させる駆動部１０５ａとを有している。
なお、回転式カラーフィルタ１０５は円形のホイール状であって、ダイクロイックミラーはホイール全体に概略等分配置している。なお、光源ランプ１０２の有する発光特性を考慮した、赤、青、緑のエネルギー比に対応させたダイクロイックミラーの配分比をとるようにする。
【０００４】
ＤＭＤ１１１は、光の反射方向を可変とし、シリコンベースの素子の上に微小な鏡が多数配列され、個々の鏡の向きを調節することによって、光の反射方向を変える素子である。したがって、任意の方向へ向かう光の量を調整することが可能となっている。ＤＭＤ１１１は、光反射率が９５％以上であり、殆どの光を反射することができる。なお、反射面の背面は冷却構造となっている。
ＤＭＤ１１１を照明した光は、ＤＭＤ１１１によって画像信号に応じて変調され、ＤＭＤ１１１上の画像を投射レンズ１１２を通じてスクリーン（不図示）に拡大投射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色分離のために回転式カラーフィルタを用いているので、例えば回転式カラーフィルタの回転に伴なう振動及び騒音が発生するという問題があった。
また、回転式カラーフィルタを回転させるために駆動モータを用いるので、寿命の制約を受け、十分な信頼性が得られないという問題があった。また、映像信号に同期させて色切換を行うためのタイミング制御が複雑になるという問題があった。
また、カラーフィルタには物理的な色のつなぎ目があるので、このための停止時間中の光の損失が発生するという問題があった。
また、リフレッシュレートが駆動モータの性能によって制約を受けるので、色フリッカが発生するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、例えば回転式カラーフィルタの回転に伴うような振動及び騒音を防止することができるカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタを提供することを第１の目的としている。
また、長寿命化を図り、信頼性を向上させることができるカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタを提供することを第２の目的としている。
また、映像信号に同期させて色切換を行うためのタイミング制御を簡単に行うことができるカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタを提供することを第３の目的としている。
また、光の損失を抑制することができるカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタを提供することを第４の目的としている。
また、リフレッシュレートを高めて色フリッカを抑制することができるカラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタを提供することを第５の目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、カラープロジェクタにおいて、光源から出射された出射光を受光して複数色の単色光に分離し、各色の単色光を時分割的に表示デバイスに照射して、カラー画像を得るために用いられる色分離ユニットに係り、傾斜可能な複数のミラーがそれぞれ配置され、上記出射光を反射する複数の反射領域を有する光反射手段と、上記光反射手段から上記表示デバイスに至る光路上に配置され、上記光反射手段の上記複数の反射領域のうちそれぞれ所定の反射領域から出射した反射光からそれぞれ所定の色の単色光を分離して上記表示デバイスに照射する複数の分光手段と、上記表示デバイスに供給される画像信号に基づいて、上記光反射手段を駆動し、少なくとも一部の上記反射領域から、それぞれ対応する上記分光手段へ向けて、上記反射領域毎に所定のタイミングで上記反射光を出射させる駆動手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記駆動手段は、上記光反射手段を構成する上記ミラーを駆動して、上記光源側から到来する上記出射光の入射方向に対する傾斜角を変更させることによって、対応する上記分光手段へ向けて上記反射光を出射するか、又は上記分光手段から逸れた方向へ上記反射光を出射するかを選択することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記駆動手段は、上記光反射手段を駆動して、上記各反射領域から、上記反射領域毎に循環的に所定の順にそれぞれ対応する上記分光手段へ向けて上記反射光を出射させることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記駆動手段は、上記光反射手段を駆動して、所定の期間内では、同時に複数の上記反射領域から、それぞれ対応する上記分光手段へ向けて反射光を出射させることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記駆動手段は、上記光反射手段を構成する上記各ミラーを、画像を形成するための上記表示デバイスに供給される画像信号に同期させて駆動することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記分光手段は、対応する上記反射領域の近傍に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１に記載のカラープロジェクタの色分離ユニットに係り、上記分光手段は、分光用プリズムであることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９記載の発明は、カラープロジェクタにおいて、光源から出射された出射光を受光して複数色の単色光に分離し、各色の単色光を時分割的に表示デバイスに照射して、カラー画像を得るための色分離方法に係り、傾斜可能な複数のミラーがそれぞれ配置された複数の反射領域を有する光反射手段によって、上記出射光を反射し、上記光反射手段から上記表示デバイスに至る光路上に配置された複数の分光手段によって、上記光反射手段の上記複数の反射領域のうちそれぞれ所定の反射領域から出射した反射光からそれぞれ所定の色の単色光を分離して上記表示デバイスに照射するとともに、上記光反射手段は、上記表示デバイスに供給される画像信号に基づいて駆動され、少なくとも一部の上記反射領域から、それぞれ対応する上記分光手段へ向けて、上記反射領域毎に所定のタイミングで上記反射光を出射することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、上記光反射手段を構成する上記ミラーが、上記光源側から到来する上記放射光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、対応する上記分光手段へ向けて上記反射光を出射するか、又は上記分光手段から逸れた方向へ上記反射光を出射するかが選択されることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、上記各反射領域からは、上記反射領域毎に循環的に所定の順にそれぞれ対応する上記分光手段へ向けて上記反射光が出射されることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１２記載の発明は、請求項９又は１０記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、所定の期間内では、同時に複数の上記反射領域から、それぞれ対応する上記分光手段へ向けて反射光が出射されることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１３記載の発明は、請求項９乃至１２のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、上記光反射手段を構成する上記各ミラーは、画像を形成するための上記表示デバイスに供給される画像信号に同期して駆動されることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１４記載の発明は、請求項９乃至１３のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、上記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１５記載の発明は、請求項９乃至１４のいずれか１に記載のカラープロジェクタにおける色分離方法に係り、上記分光手段は、分光用プリズムであることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１６記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１に記載の色分離ユニットを用いたカラープロジェクタに係り、光源と、上記色分離ユニットと、該色分離ユニットから出射された光を変調して画像を形成するための上記表示デバイスとを備えたことを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１７記載の発明に係るカラープロジェクタは、光源と、光源から放射された放射光を受光して、複数色の単色光を色毎に循環的に所定の順に出射する複数色表示可能な液晶パネルと、上記液晶パネルから出射された出射光を変調して画像を形成する表示デバイスとを備えたことを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１７記載のカラープロジェクタに係り、上記液晶パネルは、上記表示デバイスに供給される画像信号に同期して駆動されることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１７又は１８記載のカラープロジェクタに係り、上記単色光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１６乃至１９のいずれか１に記載のカラープロジェクタに係り、上記表示デバイスは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図、図２は、同カラープロジェクタの色切換用光反射素子の構成を示す図、また、図３は、同色切換用光反射素子の機能を説明するための説明図である。
【００２８】
この例のカラープロジェクタ１は、図１に示すように、光源ランプ（光源）２と、例えば楕円鏡からなる反射鏡３と、ロッドインテグレータ４と、集光レンズ５と、白色光を３原色の単色光に分離して出射する色分離ユニット６と、例えばＤＭＤ（米国テキサスインスツルメンツ社製）等の反射型ミラーデバイスからなるライトバルブとしての表示用光反射素子（表示デバイス）７と、表示用光反射素子７を駆動するための表示用素子駆動部８と、投射レンズ９とを備えている。このカラープロジェクタ１では、表示用光反射素子７に色分離ユニット６を介して、赤色光、緑色光、青色光が順次照射され、時間混色によってフルカラー表示が行われる。
色分離ユニット６は、同図に示すように、ＤＭＤ等の反射型ミラーデバイスからなり、反射領域が、赤色用領域１１ｒ、緑色用領域１１ｇ、青色用領域１１ｂに分割され、３原色の単色光を時分割的に得るために用いられる色切換用光反射素子（光反射手段）１１と、色切換用光反射素子１１を駆動するための色切換用素子駆動部（駆動手段）１２と、赤色光分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）１３と、緑色分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）１４と、青色光分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）１５とを有している。
【００２９】
光源ランプ２としては、発光部分の大きさが小さい、すなわちアーク長の短い例えば高圧水銀ランプ等が用いられる。アーク長が短いほど点光源性が強くなり、反射鏡３による光の収束性が増すことになる。
反射鏡３は、その第１焦点の付近に配置される光源ランプ２から発せられた光を、その第２焦点近傍に集光する。したがって、その第２焦点近傍にロッドインテグレータ４の入射端面の中央が一致するように配置されている。
【００３０】
ロッドインテグレータ４は、四角柱形状を呈し、照明光の波長領域に対して透明なガラス材料やプラスチック材料で作製され、光学的に研磨された入射端面と出射端面と全反射用の４つの側面とを有している。４つの側面は全反射面となるように鏡面仕上げされている。また、入射端面および出射端面には、出射光量の損失を抑えるために反射防止膜が形成されている。
入射光は、ロッドインテグレータ４内で側面反射を繰り返すか、あるいは側面で全反射することなく出射端面に到達し、複数の仮想２次光源を形成する。
出射端面では、多数の仮想２次光源による重畳照明がなされることによって、面内均一性の非常に高い照明が得られる。さらに、集光レンズ５により出射端面の照明情報を色切換用光反射素子１１の反射面上に結像され、均一に照明光が照射される。
【００３１】
色切換用光反射素子１１は、３原色（赤色、緑色、青色）の単色光を時分割的に得るために用いられ、シリコン基板上に多数の微小な（例えば略１３μｍ四方の）ミラーが格子状に配列され、静電気を利用して光源に対して微小なミラーを個々に傾けることによって、個々のミラーの向きを調節し、光の反射方向を変えるように構成されている。したがって、任意の方向へ向かう光の量を調整することが可能となっている。
色切換用光反射素子１１は、図２に示すように、光の反射領域が、赤色光を分離するために用いられる赤色用領域１１ｒと、緑色光を分離するために用いられる緑色用領域１１ｇと、青色光を分離するために用いられる青色用領域１１ｂとに分割されている。
【００３２】
この例では、同図に示すように、赤色用領域１１ｒ、緑色用領域１１ｇ及び青色用領域１１ｂは、例えば長さ方向が表示用光反射素子７の水平方向に対応するように、帯状に形成されている。
色切換用光反射素子１１は、色切換用素子駆動部１２から供給される駆動信号により、赤色用領域１１ｒ、緑色用領域１１ｇ及び青色用領域１１ｂのミラーが順次オン／オフされることによって、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４、青色光分離プリズム１５に順次繰り返し光を照射する。
【００３３】
色切換用光反射素子１１では、色切換用素子駆動部１２から供給された駆動信号により、まず、赤色用領域１１ｒのミラー１１ａのみオン状態となり、次に、緑色用領域１１ｒｇミラー１１ａのみオン状態となり、次に、青色用領域１１ｂのミラー１１ａのみオン状態となるオン／オフ動作が実行され、次に、再び赤色用領域１１ｒのミラー１１ａのみオン状態となり、上記オン／オフ動作が繰り返し実行される（図３参照）。
色切換用光反射素子１１は、赤色用領域１１ｒのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、赤色光分離プリズム１３へ導き、オフ状態となると、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。
【００３４】
また、色切換用光反射素子１１は、緑色用領域１１ｇのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、緑色分離プリズム１４へ導き、オフ状態となると、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ反射させる。
また、色切換用光反射素子１１は、青色用領域１１ｂのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、青色光分離プリズム１５へ導き、オフ状態となると、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ反射させる。
【００３５】
赤色光分離プリズム１３は、色切換用光反射素子１１から表示用光反射素子７へ至る光路上の色切換用光反射素子１１の赤色用領域１１ｒ近傍に配置され、色切換用光反射素子１１の赤色用領域１１ｒから入射された白色光から、赤色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
同様に、緑色分離プリズム１４は、色切換用光反射素子１１から表示用光反射素子７へ至る光路上の色切換用光反射素子１１の緑色用領域１１ｇ近傍に配置され、色切換用光反射素子１１の緑色用領域１１ｇから入射された白色光から、緑色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
また、青色分離プリズム１５は、色切換用光反射素子１１から表示用光反射素子７へ至る光路上の色切換用光反射素子１１の青色用領域１１ｂ近傍に配置され、色切換用光反射素子１１の青色用領域１１ｂから入射された白色光から、青色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
【００３６】
このようにして、まず、赤色用領域１１ｒに入射した白色光が赤色光分離プリズム１３に入射して、赤色光が分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射され、次に、緑色用領域１１ｇに入射した白色光が緑色分離プリズム１４に入射して、緑色光がが分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射され、次に、青色用領域１１ｂに入射した白色光が青色分離プリズム１５に入射して、青色光が分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射される動作が繰り返し実行される。
【００３７】
色切換用素子駆動部１２は、映像信号に同期して表示用素子駆動部８から供給される色切換信号に基づいて、色分離用光反射素子１１を構成するミラーをオン／オフさせる駆動信号を色切換用光反射素子１１に与える。
すなわち、色切換用素子駆動部１２は、まず、色切換用光反射素子１１の赤色用領域１１ｒのミラー１１ａのみオン状態とし、次に、緑色用領域１１ｇのミラー１１ａのみオン状態とし、次に、青色用領域１１ｂのミラー１１ａのみオン状態とするオン／オフ動作を繰り返し行わせる。
【００３８】
表示用光反射素子７は、色分離用光反射素子１１と同様に、ＤＭＤ等の反射型ミラーデバイスからなり、ライトバルブとしての機能を有し、シリコン基板上に多数の微小なミラーが格子状に配列され、静電気を利用して光源に対して微小なミラーを個々に傾けることによって、個々のミラーの向きを調節し、光の反射方向を変えるように構成されている。
表示用光反射素子７は、表示用素子駆動部８から供給された映像信号に基づく駆動信号に従って、所定のミラーがオン状態となると、ミラーは、色分離ユニット６から入射した赤色光、緑色光又は青色光を、投射レンズ９へ導き、オフ状態となると、投射レンズ９へは導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。
【００３９】
表示用素子駆動部８は、供給された映像信号に基づいて、表示用光反射素子７を構成するミラーをオン／オフさせる各色に対応した駆動信号を表示用光反射素子７に与えるとともに、映像信号に同期した色切換信号を色切換用素子駆動部１２に送出する。
表示用光反射素子７において投射レンズ９に向けて反射された光は、投射レンズ９を介してスクリーン（不図示）に到達する。すなわち、色分離ユニット６から照射された照明光は、表示用光反射素子７において映像信号に応じて変調され、表示用光反射素子７上の画像が投射レンズ９を通じてスクリーンに拡大投射される。
【００４０】
次に、図１及び図３を参照して、この例のカラープロジェクタの機能について説明する。
光源ランプ２から放射された光は、図１に示すように、反射鏡３により集光され、ロッドインテグレータ４の入射端面に入射し、側面反射を繰り返しながら出射端面に到達し出射する。さらに、集光レンズ５により出射端面の照明情報は、色切換用光反射素子１１の反射面上に結像される。
【００４１】
一方、色切換用素子駆動部１２は、映像信号に同期して表示用素子駆動部８から供給される色切換信号に基づいて、色分離用光反射素子１１を構成するミラーをオン／オフさせる駆動信号を色切換用光反射素子１１に与える。すなわち、色切換用素子駆動部１２は、まず、色切換用光反射素子１１の赤色用領域１１ｒのミラー１１ａのみオン状態とし、次に、緑色用領域１１ｇのミラー１１ａのみオン状態とし、次に、青色用領域１１ｂのミラー１１ａのみオン状態とするオン／オフ動作を繰り返し行わせる。
色切換用光反射素子１１は、図３（ａ）に示すように、赤色用領域１１ｒのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、赤色光分離プリズム１３へ導き、オフ状態となると、同図（ｂ）に示すように、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。
【００４２】
同様にして、色切換用光反射素子１１は、緑色用領域１１ｇのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、緑色分離プリズム１４へ導き、オフ状態となると、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ反射させる。
また、色切換用光反射素子１１は、青色用領域１１ｂのミラー１１ａがオン状態となると、ミラー１１ａは、光源側から入射した白色光を、青色光分離プリズム１５へ導き、オフ状態となると、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４及び青色光分離プリズム１５の何れへも光を導かず、例えば光吸収材へ反射させる。
このようにして、色切換用光反射素子１１は、色切換用素子駆動部１２から供給される駆動信号により、赤色用領域１１ｒ、緑色用領域１１ｇ及び青色用領域１１ｂのミラーが順次オン／オフされることによって、赤色光分離プリズム１３、緑色分離プリズム１４、青色光分離プリズム１５に順次繰り返し光を照射する。
【００４３】
赤色光分離プリズム１３は、色切換用光反射素子１１の赤色用領域１１ｒから入射された白色光から、赤色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
同様に、緑色分離プリズム１４は、色切換用光反射素子１１の緑色用領域１１ｇから入射された白色光から、緑色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
また、青色分離プリズム１５は、色切換用光反射素子１１の青色用領域１１ｂから入射された白色光から、青色光を分離して表示用光反射素子７へ向けて照射する。
【００４４】
このようにして、まず、赤色用領域１１ｒに入射した白色光が赤色光分離プリズム１３に入射して、赤色光が分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射され、次に、緑色用領域１１ｇに入射した白色光が緑色分離プリズム１４に入射して、緑色光がが分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射され、次に、青色用領域１１ｂに入射した白色光が青色分離プリズム１５に入射して、青色光が分離されて、表示用光反射素子７へ向けて出射される動作が繰り返し実行される。
【００４５】
また、表示用素子駆動部８は、供給された映像信号に基づいて、表示用光反射素子７を構成するミラーをオン／オフさせる各色に対応した駆動信号を表示用光反射素子７に与えるとともに、上述したように、映像信号に同期した色切換信号を色切換用素子駆動部１２に送出する。
表示用光反射素子９は、表示用素子駆動部８から供給された映像信号に基づく駆動信号に従って、所定のミラーがオン状態となると、ミラーは、色分離ユニット６から入射した赤色光、緑色光又は青色光を、投射レンズ９へ導き、オフ状態となると、投射レンズ９へは導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。
表示用光反射素子７において投射レンズ９に向けて反射された光は、投射レンズ９を通じてスクリーン（不図示）に到達する。すなわち、色分離ユニット６から照射された照明光は、表示用光反射素子７において映像信号に応じて変調され、表示用光反射素子７上の画像が投射レンズ９を通じてスクリーンに拡大投射される。
【００４６】
このように、この例の構成によれば、色分離のために回転式カラーフィルタ等の可動部を用いないので、例えば回転式カラーフィルタの回転に伴なう振動及び騒音を防止することができる。
また、回転式カラーフィルタを回転させるための駆動モータが必要ないので、長寿命化を図り、信頼性を向上させることができる。また、映像信号に同期させて色切換を行うためのタイミング制御を簡単に行うことができる。
【００４７】
また、カラーフィルタのように、物理的な色のつなぎ目がないので、従来、停止時間中に発生していたような光の損失を防止することができる。
また、リフレッシュレートも駆動モータの性能によって制約を受けないので、このリフレッシュレートを高めて色フリッカを抑制することができる。
また、色切換用光反射素子は、高速性や高精細度は要求されず、複雑な制御も不要であり、シャッタとしての機能のみで足りるので、その制御回路も安価で簡単に構成することができる。
【００４８】
◇第２実施例
図４は、この発明の第２実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
この例が上述した第１実施例と大きく異なるところは、第１実施例では、ＤＭＤ等の反射型ミラーデバイスと各単色光を分離するプリズムとを組み合わせて３原色の単色光を時分割的に得ていたのに対して、多色表示可能な反射型の液晶パネルを用いて全体の表示色を時間的に変化させて、３原色の単色光を時分割的に得るように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第１実施例の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【００４９】
この例のカラープロジェクタ２１は、図４に示すように、光源ランプ（光源）２２と、例えば楕円鏡からなる反射鏡２３と、ロッドインテグレータ２４と、集光レンズ２５と、反射型の液晶パネル２６と、液晶パネル２６を駆動させるための液晶駆動部２７と、色切換制御部２８と、光源から放射された照明光を液晶パネル２６へ向けて反射させると共に液晶パネル２６で反射された光を透過させるプリズム２９と、集光レンズ３１と、反射ミラー３２と、例えばＤＭＤ等の反射型ミラーデバイスからなるライトバルブとしての表示用光反射素子３３と、表示用光反射素子３３を駆動するための表示用素子駆動部３４と、投射レンズ３５とを備えている。
【００５０】
液晶パネル２６は、例えばＴＦＴ方式パネルであり、ＴＦＴと透明画素電極とが多数形成され、ＴＦＴや透明画素電極の上層側には反射層が形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板と数［μｍ］の間隙を介して対向して固定され、着色層（カラーフィルタ）が形成された対向基板と、上記間隙に封入された液晶層と、対向基板の外側に配設された偏向板及び四分の一波長板とを有している。
なお、この例では、ロッドインテグレータ２４からは、所定の直線偏光が出射されるようになされている。
【００５１】
次に、図４を参照して、このカラープロジェクタの機能について説明する。
光源２２から放射された光は、プリズム２９を介して液晶パネル２６に照射される。液晶パネル２６に入射した光のうち、偏光板を通過した直線偏光は、四分の一波長板によって円偏光に変換されて液晶層に入射し、反射層で反射される際に、液晶駆動部２７からの駆動信号によって、例えばオフ状態とされたときは、液晶層が円偏光を変調しない場合は円偏光の回転方向が逆転し、オン状態とされたときは円偏光の回転方向を維持する。円偏光が四分の一波長板を通過して直線偏光に変換された後は、この直線偏光は、オフ状態では偏光板を透過せずに吸収され、オン状態で偏光板を透過し、さらにプリズム２９を透過して集光レンズ３１へ向かう。
【００５２】
色切換部２８は、映像信号に同期して表示用素子駆動部３４から供給される色切換信号に基づいて、液晶駆動部２７へ駆動信号を送出し、液晶駆動部２７は、この駆動信号に基づいて、着色層（カラーフィルタ）の赤色部位、緑色部位又は青色部位に対応した各画素をオン状態、又はオフ状態とする。
こうして、液晶パネル２６の全画面は、表示色が、例えば、赤色、緑色、青色と、順に時間的に変化する。すなわち、液晶パネル２６からは、赤色光、緑色光及び青色光が順に時分割的に出射される。
【００５３】
この例の構成によれば、上述した第１実施例と略同様の効果を得ることができる。
【００５４】
◇第３実施例
図５は、この発明の第３実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
この例が上述した第２実施例と大きく異なるところは、第２実施例では反射型の液晶パネルを用いたのに対して、透過型の液晶パネルを用いた点である。
これ以外の構成は、上述した第２実施例の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【００５５】
この例のカラープロジェクタ４１は、図５に示すように、光源ランプ（光源）４２と、例えば楕円鏡からなる反射鏡４３と、ロッドインテグレータ４４と、集光レンズ４５と、透過型の液晶パネル４６と、液晶パネル４６を駆動させるための液晶駆動部４７と、色切換制御部４８と、集光レンズ５１と、反射ミラー５２と、例えばＤＭＤ等の反射型ミラーデバイスからなるライトバルブとしての表示用光反射素子５３と、表示用光反射素子５３を駆動するための表示用素子駆動部５４と、投射レンズ５５とを備えている。
【００５６】
液晶パネル４６は、例えばＴＦＴ方式パネルであり、ＴＦＴと透明画素電極とが多数形成されているＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板と数［μｍ］の間隙を介して対向して固定され、着色層（カラーフィルタ）が形成された対向基板と、上記間隙に液晶（例えば、ツイストネマチック（ＴＮ）液晶）が封入された液晶層と、ＴＦＴ基板、対向基板の外側に互いに直交するように配設された一対の偏向板とを有している。
なお、この例でも、ロッドインテグレータ４４からは、所定の直線偏光が出射されるようになされている。
【００５７】
次に、図５を参照して、このカラープロジェクタの機能について説明する。
光源４２から放射された光は、液晶パネル４６に照射される。液晶パネル４６に入射した光のうち、入射側の偏光板を通過した直線偏光は、液晶層に入射し、この液晶層を通過する際に、液晶駆動部４７からの駆動信号によって、例えばオフ状態とされたときは、液晶分子の捩じれに沿って偏波面が回転（旋光）して出射側の偏光板を通過し、集光レンズ５１へ向かう。オン状態とされたときは、液晶分子の捩じれ配向が解けて、直線偏光は、その偏波面が回転せずに出射側の偏光板によって遮られる。
【００５８】
色切換部４８は、映像信号に同期して表示用素子駆動部５４から供給される色切換信号に基づいて、液晶駆動部４７へ駆動信号を送出し、液晶駆動部４７は、この駆動信号に基づいて、着色層（カラーフィルタ）の赤色部位、緑色部位又は青色部位に対応した各画素をオン状態、又はオフ状態とする。
こうして、液晶パネル４６の全画面は、表示色が、例えば、赤色、緑色、青色と、順に時間的に変化する。すなわち、液晶パネル４６からは、赤色光、緑色光及び青色光が順に時分割的に出射される。
【００５９】
このように、この例の構成によれば、上述した第２実施例と略同様の効果を得ることができる。
【００６０】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述の実施例では、表示用又は色切換用の反射型ミラーデバイスとしてＤＭＤを用いる場合について述べたが、例えばＡＭＡを用いても良い。表示用の反射型ミラーデバイスに代えて、反射型又は透過型の液晶パネルをライトバルブとして用いるようにしても良い。また、３原色としＲＧＢに代えて、黄色、シアン、マゼンダを用いても良い。
【００６１】
また、中実の四角柱からなるロッドインテグレータを用いる場合について述べたが、ロッドインテグレータ以外でも、ライトパイプと呼ばれる、外枠がガラス等の反射面から構成された四角柱の中空のパイプでも同様の効果が得られる。
この例のカラープロジェクタでは、スクリーンに背面から投射する方式の他、前面から投射する方式でも構わない。
また、光源ランプと色切換用光反射素子の間の光路中に、紫外線及び熱線除去フィルタを設けるようにしても良い。これによって、光源ランプの発光成分中に含まれ、画像の表示に寄与しない紫外線や熱線を除去することができる。
また、光源ランプとしては、高圧水銀ランプに限らず、例えばキセノンランプを用いるようにしても良い。
【００６２】
また、反射鏡として、楕円鏡に代えて、放物面反射鏡を用いても構わない。この場合には、放物面反射鏡での反射光をロッドインテグレータの入射端面の中央に集光するレンズを新たに追加すれば、反射鏡と同様の効果が得られる。また、例えば楕円鏡と球面鏡とを組合せて用いても良い。また、画像を形成するためのライトバルブを、複数（例えば３つ）配置し、複数種の単色光をそれぞれのライトバルブに照射するようにしても良い。
【００６３】
また、第１実施例では、色切換用光反射素子の反射面を、例えば長さ方向が表示用光反射素子の水平方向に対応するように帯状に分割し、赤色用領域、緑色用領域及び青色用領域を形成した場合について述べたが、反射面の分割の仕方や対応する色の割当て方については、これに限らない。
【００６４】
例えば、図６に示すように、色切換用光反射素子６１の反射面を、例えば長さ方向が表示用光反射素子の垂直方向に対応するように帯状に分割し、赤色用領域６１ｒ、緑色用領域６１ｇ及び青色用領域６１ｂを形成しても良い。また、例えば帯状の赤色用領域、緑色用領域及び青色用領域をこの順に多数繰り返し形成するようにしても良い。
また、図７に示すように、色切換用光反射素子６２の反射面を、格子状に４分割し、かつ、例えば、緑色用領域を増加させて、赤色用領域６２ｒ、緑色用領域６２ｇ、６２ｇ及び青色用領域６２ｂを形成しても良い。
【００６５】
また、図８に示すように、色切換用光反射素子６３の反射面を、格子状に４分割し、赤色用領域６３ｒ、緑色用領域６３ｇ、及び青色用領域６３ｂ、白色用領域６３ｗを形成しても良い。このように、白色を加えることによって、一段と高輝度及び高コントラストを実現することができる。
また、赤色光、緑色光、及び青色光を順に選択する場合について述べたが、例えば、赤色光と緑色光とを同時に選択して、黄色としても良いし、部分的に重ねて、例えば、赤色光、黄色光、緑色光の順に照射するようにしても良い。
【００６６】
また、第１実施例では、色切換えのために、ＤＭＤからなる単一の色切換用光反射素子を用いる場合について述べたが、色切換用光反射素子を１枚とは限らず、例えば、各色に対応させて３枚の色切換用光反射素子を配置するようにしても良い。また、色切換用光反射素子については、必ずしも高速応答性や高精細性は要求されず、少なくともシャッタ機能を有していれば足りるので、比較的大面積であっても各色につき少なくとも１枚のミラーが配置されていれば良い。
また、第１実施例では、各単色光を分離するために、分光手段として、赤色光分離プリズム、緑色分離プリズム及び青色分離プリズムを用いる場合について述べたが、例えば、各単色光を分離するダイクロイックミラーを用いるようにしても良い。また、第２実施例及び第３実施例で用いた液晶パネルで用いる液晶としては、はＴＮの他、強誘電型や反強誘電型、水平配向型や垂直配向型、高分子分散型等であっても良い。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、色分離のために回転式カラーフィルタ等の可動部を用いる必要がないので、例えば回転式カラーフィルタの回転に伴なう振動及び騒音を防止することができる。
また、回転式カラーフィルタを回転させるための駆動モータが必要ないので、長寿命化を図り、信頼性を向上させることができる。また、映像信号に同期させて色切換を行うためのタイミング制御を簡単に行うことができる。
また、カラーフィルタのように、物理的な色のつなぎ目がないので、従来、停止時間中に発生していたような光の損失を防止することができる。
また、リフレッシュレートも駆動モータの性能によって制約を受けないので、このリフレッシュレートを高めて色フリッカを抑制することができる。
また、色切換用の光反射手段は、高速性や高精細度は要求されず、複雑な制御も不要であり、シャッタとしての機能のみで足りるので、その制御回路も安価にかつ簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
【図２】同カラープロジェクタの色切換用光反射素子の構成を示す図である。
【図３】同色切換用光反射素子の機能を説明するための説明図である。
【図４】この発明の第２実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
【図５】この発明の第３実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
【図６】この発明の第１実施例の変形例であるカラープロジェクタの色切換用光反射素子の構成を示す図である。
【図７】この発明の第１実施例の別の変形例であるカラープロジェクタの色切換用光反射素子の構成を示す図である。
【図８】この発明の第１実施例のさらに別の変形例であるカラープロジェクタの色切換用光反射素子の構成を示す図である。
【図９】従来技術を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１、２１、４１　　　カラープロジェクタ
２、２２、４２　　　光源ランプ（光源）
３　　　反射鏡
６　　　色分離ユニット
７、３４、５４　　　表示用光反射素子（表示デバイス）
１１　　　色切換用光反射素子（光反射手段）
１１ｒ　　　赤色用領域（反射領域）
１１ｇ　　　緑色用領域（反射領域）
１１ｂ　　　青色用領域（反射領域）
１２　　　色切換用素子駆動部（駆動手段）
１３　　　赤色光分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）
１４　　　緑色光分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）
１５　　　青色光分離プリズム（分光手段、分光用プリズム）
２６、４６　　　液晶パネル
【図１】
2004085813.tif 000003
【図２】
2004085813.tif 000004
【図３】
2004085813.tif 000005
【図４】
2004085813.tif 000006
【図５】
2004085813.tif 000007
【図６】
2004085813.tif 000008
【図７】
2004085813.tif 000009
【図８】
2004085813.tif 000010
【図９】
2004085813.tif 000011