(57)【要約】【課題】カラードラムを用いて光の効率を向上させる表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置は、入射される光を全反射させ、光の経路を変えるためのロッドレンズを備える。このようなロッドレンズから出射された光に対向するようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されたカラードラムをさらに備える。ここで、セルフィルタは直線状になっている。従って、カラードラムによって反射された光は、外部に損失することなくロッドレンズに再入射され再使用が可能となるため、光の効率を向上させる。また、直線状のセルフィルタによって直線スクロールが可能となり、信号処理アルゴリズムが単純化する。【選択図】　図７
2004004793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射された光を全反射し、光の経路を変えて出射させるロッドレンズと、
前記ロッドレンズから出射された光を選択的に透過させるため、光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、
前記カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズと、
を有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記ロッドレンズが、前記外部で生成された光を透過させる開口と反射領域とからなる入射面と、前記入射面から入射した光を全反射させる側面部と、前記開口を設けた端部と反対側の端部に設け、前記全反射された光が出射される出射面とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記入射面に入射された光の経路を変えるため、前記出射面と一定の角度で傾斜している反射面を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記反射面に全反射物質が塗布されており、または、全反射鏡が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の光学系。
【請求項５】
前記出射面が、少なくとも前記カラードラムの複数のセルフィルタを含む大きさの開口で構成されることを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項６】
前記カラードラムのセルフィルタの面が、前記出射面に曲面状に対向するように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記カラードラムのセルフィルタが、直線状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
前記ロッドレンズが、内部へ入射した光を全反射させる側面部を備え、外部で生成された光を透過させる開口と反射領域とからなる入射面を前記側面部の所定の領域に設け、前記開口を通して入射し、側面部で全反射された光を出射させる出射面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項９】
前記ロッドレンズが、前記入射面に入射された光の経路を変えるため、前記入射面と一定の角度で傾斜している反射面を有することを特徴とする請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記出射面が、少なくとも前記カラードラムの複数のセルフィルタを含む大きさの開口で構成されることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
【請求項１１】
小画面の画像を拡大投射して大画像を実現する表示装置であって、
光を生成して集光させるランプ系と、
前記ランプ系から集光された光を均一化させて出射させるロッドレンズと、前記ロッドレンズから出射される光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、前記カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズとを備える光学系と、
前記光学系で集光された光を用いて印加される電気信号に応じて画像を表現する画像表示デバイスと、
前記画像表示デバイスで表現された色を拡大投射させる投射系と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
前記ロッドレンズは、前記ランプ系で生成された光を入射させる入射面と、前記入射面から入射した光を全反射させる側面部と、前記側面部で全反射した光を前記カラードラムに出射させる出射面と、前記ランプ系から入射された光の経路を変えるため前記出射面と一定の角度で傾斜している反射面とを有することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記出射面が、少なくとも前記カラードラムの複数のセルフィルタを含む大きさの開口で構成されることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記カラードラムのセルフィルタが、前記出射面に曲面状に対向するように配列されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記カラードラムのセルフィルタが、直線状に配列されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記ロッドレンズが、前記ランプ系で生成された光が入射されるように前記側面部の所定の領域に設けられる入射面と、前記入射面を介して入射した光の経路を変えるため前記入射面と一定の角度で傾斜している反射面と、前記反射面で光経路の変化した光を全反射させる側面部と、前記側面部で全反射された光を前記カラードラムに出射させるための出射面とを有することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記出射面が、少なくとも前記カラードラムの複数のセルフィルタを含む大きさの開口で構成されることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記画像表示装置が、透過型と反射型とのいずれか一方であることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１９】
小画面の画像を拡大投射して大画像を実現する表示装置であって、
光を生成して集光させるランプ系と、
前記ランプ系から集光された光を均一化すると共に、出射される光の経路を変更させるロッドレンズと、
前記ロッドレンズから出射される光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、
前記カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズと、
前記カラードラムからの集光レンズで集光された光を用いて印加される電気信号に応じて画像を表現する画像表示デバイスと、
前記画像表示デバイスから表現された色を拡大投射させる投射系と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２０】
前記光の経路を変更させるための反射面が、前記ロッドレンズの出射面と一定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記光の経路を変更させるための反射面が、前記ロッドレンズの入射面と一定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記ロッドレンズが、入射される光を全反射させるための側面部を備えていることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記カラードラムのセルフィルタが、前記出射面に曲面状に対向するように配列されていることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記カラードラムのセルフィルタが、直線状に配列されていることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記画像表示装置が、反射型と透過型とのいずれか一方であることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大画面の画像を表示する装置に関し、特に、セルフィルタと称する小さな多数のフィルタを円筒の表面となるように配置したカラードラムを用いて光の効率を向上させる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画面の大きさに制限があり、サイズの大きな既存の陰極線管（ＣＲＴ）に代えて、薄型で大画面を実現することのできるフラットパネルディスプレイが注目されつつある。このようなフラットパネルディスプレイとしては、ＬＣＤ、ＰＤＰおよびプロジェクタなどが挙げられる。中でも、ＬＣＤなどを用いた小画面の画像を投射レンズによって大画面のスクリーンに拡大投射させる方式のプロジェクタが新しい表示装置として脚光を浴びている。
【０００３】
プロジェクタは、光を生成するランプ系と、生成された光を集光する光学系と、印加される電気信号に応じて集光された光を色として表現する画像表示デバイスと、表現された画像を拡大投射する投射系とで構成される。ここで、画像表示デバイスは、入射される光を用いて、印加される電気信号に応じて透過させる透過型と、反射させる反射型とに区分される。また、画像表示デバイスとしては、薄型化に有利なＬＣＤが主に使用されている。
【０００４】
最近、小型の画像表示デバイスの開発に伴い種々の投射型プロジェクタが商用化されている。一般に、投射型プロジェクタは、画像表示デバイス一枚を使用する単板式、二枚を使用する２板式、３枚を使用する３板式とに分けられる。
【０００５】
このなかで、現在、一枚の画像表示デバイスを用いて画像を表示する単板式のプロジェクタが費用または構造的な面から多く使用されている。
【０００６】
単板式プロジェクタにおいては、色を表現するため画像表示デバイスにＲ、Ｇ、Ｂの色フィルタを取り付ける方式、画像表示デバイスにマイクロレンズを取付けＲ、Ｇ、Ｂ色の光が互いに異なる角度を有するように分離させる方式、また、カラーホイールを用いてＲ、Ｇ、Ｂ色の光を時間的に選択して透過させる方式がある。
【０００７】
図１は、従来の画像表示デバイスにカラー液晶パネルを用いたプロジェクタを示すものである。図２は、従来の画像表示装置にダイクロイックミラーとマイクロレンズを用いたプロジェクタを示すものである。
【０００８】
図１に示したように、画像表示デバイス１２０には、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素１２２が一列に配列され、配列された各画素１２２にそれぞれフィルタ１２４が取り付けられている。ランプ系１００で生成された光を光学系１１０で集光して、画像表示デバイス１２０に入射させる。画像表示デバイス１２０は、印加された電気信号に応じて入射される光を画像として表現する。従って、集光された光は、画像表示デバイス１２０の各画素１２２に印加される電気信号に応じて変化して、フィルタ１２４に透過または反射される。また、透過された色付きの画像が、投射レンズ１３０によってスクリーン１４０に拡大投射される。
【０００９】
しかし、このような方式では、３つの画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で任意の色を表現しているため、画像表示デバイス１２０に存在する全ての画素数を用いて１／３だけ減少させて表現することになるだけである。このように、色を表現するには、それだけ広面積が必要となるため、解像度が低下するという問題点がある。また、画像表示デバイス１２０に取り付けられるフィルタ１２４は、透過特性が良くないため、光の効率性がさらに低下してしまう。
【００１０】
他の案として、図２に示したように、画像表示デバイス１６０にマイクロレンズ１６５を３つの画素、即ちＲ、Ｇ、Ｂ画素１６１、１６２、１６３当り１つとなるように配置し、さらに光をＲ、Ｇ、Ｂに分離して各画素１６１、１６２、１６３ごとに特定の角度で入射させるようにＲ、Ｇ、Ｂ反射鏡（ダイクロイックミラー）１５２、１５４、１５６を光学系１１０と画像表示デバイス１６０との間に設けたものも知られている。これは、ランプ系１００で生成された光を光学系１１０を経由させて反射鏡１５２、１５４、１５６で色ごとに分離させ、反射鏡１５２、１５４、１５６の傾きによってそれらを互いに異なる角度で画像表示デバイス１６０の所定の位置に入射させるようになっている。画像表示デバイス１６０は、反射鏡１５２、１５４、１５６で反射させた光をマイクロレンズ１６５を経て受け、それぞれの対応する画素１６１、１６２、１６３に送って印加される電気信号に応じた明るさにそれぞれ表現させる。
【００１１】
しかし、このような方式においても、画像表示デバイスにフィルタを取り付けた方式（図１）と同様に、３つの画素で１つの色を表現しているため、解像度が低下するという問題点がある。
【００１２】
図１および図２のような方式における解像度低下の問題を解決するため、図３のような方式も提案されている。
【００１３】
図３は、従来のカラーホイールを用いたプロジェクタを示すものである。
同図に示したように、画像表示デバイス１８０には、１つの画素が１つの濃淡を表現するように画素１８２、１８３、１８４が配列されている。また、ランプ系１００と光学系１１０との間に回転円板にＲ、Ｇ、Ｂ透過フィルタ１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃが一定の領域別に配置されているカラーホイール１７０を備えている。
【００１４】
すなわち、ランプ系１００で生成された光をカラーホイール１７０に入射させる。カラーホイール１７０は、モータ１７２によって回転させられ、各色光を分離して光学系１１０に伝達する。次いで、光学系１１０においては、分離された色の光を画面表示デバイス１８０に集光させて該当する色を表現する。
【００１５】
このような方式は、１つの画素で１つの色を表現することができるため、解像度は、図１および図２に比べて３倍程度向上するが、明るさは反対に１／３に低下する。これは、カラーホイール１７０が、透過フィルタ１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃに対応する光のみを透過させ、それ以外の光は透過されずに失われるので、それだけ光量が少なくなるためである。よって、光の効率性が低下する。
【００１６】
上記の方式によれば、解像度は良好であるが明るさは良くないため、図３の方式を基にしながらカラーホイールで反射され失われる光を再使用し、光の効率性を向上させる方法が開発されている。
【００１７】
図４は、従来のロッドレンズを備えたプロジェクタを示す図である。
同図に示した従来のロッドレンズを備えたプロジェクタは、光を生成するランプ系２１０と、ランプ系２１０で生成された光を先端部から入射させ、内部で全反射させて他端部から出射させるとともに、カラーホイール２３０で反射して再入射される光を反射させて再度出射させる直六面体状のロッドレンズ２２０と、ロッドレンズ２２０から出射される光を選択的に透過させるカラーホイール２３０と、カラーホイール２３０を透過した光を集光させる集光レンズ２４０と、集光レンズ２４０で集光された光で画像を表現する画像表示デバイス２５０と、その画像表示デバイス２５０を透過した光で表現された像をスクリーン１７０に拡大投射させる投射レンズ２６０とを有している。
【００１８】
ランプ系２１０は、光を生成する光源２１２と、生成された光がロッドレンズ２２０に入射されるように調節するための楕円体反射鏡２１４とを備えている。これによって、集光レンズ２１０で生成された光は、全てロッドレンズ２２０に入射される。
【００１９】
ロッドレンズ２２０は、光学ガラスまたは光学プラスチック製で形成させるか、あるいは内部を空洞とすることもできる。その際、外部壁に全反射コーティングを施すこともある。また、入射面２２２には、ランプ系２１０で生成された光を内部に導く開口２２４が形成され、それ以外の入射面の内側の領域２２６の表面には反射コーティングを施こす。このように領域２２６に反射コーディングを施すことにより、カラーホイール２３０によって反射されてロッドレンズ２２０に再度入射した光を反射させることで再度カラーホイール２３０に投射させ、光の利用効率を上げることができる。従って、ロッドレンズ２２０は、ランプ系２１０で生成された光を開口２２４を介して入射させ、内部で全反射が行われた後、出射面２２８を介してカラーホイール２３０に出射する。又、カラーホイール２３０で反射された光を領域２２６で反射させて再びカラーホイール２３０を透過させる。
【００２０】
なお、ランプ系２１０で生成された光の明るさの均一度が低下しても、ロッドレンズ２２０の内部による全反射で出射面２２８から光が均一に出射される。ここで、明るさの均一度は、ロッドレンズ２２０の長さまたは媒質の種類によって異なる。
【００２１】
ロッドレンズ２２０から出射された光は、カラーホイール２３０を透過するか又はホイール２３０で反射する。このとき、カラーホイール２３０で反射した光は、ロッドレンズ２２０に再入射し、内部で反射され再度カラーホイール２３０に出射される。再入射したあとに出射し光は、ロッドレンズ２２０から直接出射した光と位置が異なる。これは、カラーホイール２３０によって反射された光の角度とロッドレンズ２２０の内部で全反射される位置が、最初に出射される光のそれと異なっているためである。例えば、最初に出射する光はロッドレンズ２２０の出射面２２８の中央を通ってカラーホイール２３０に入射するとすれば、カラーホイール２３０で反射された光は、反射される角度によってロッドレンズ２２０の出射面２２８の中央でない位置から再入射し、また、そのようにして再入射した光は、ロッドレンズ２２０内部で全反射が行われる位置が異なるため、結局、最終的にロッドレンズ２２０の出射面２２８に出射される光の位置は、最初にカラーホイール２３０へ出射される光の位置と異なることになる。このように、カラーホイール２３０に最初に出射される光と後で出射される光とが異なっていおり、出射面２２８の大きさが図５に示すように３色の色幅にほぼ対応しているので、ホイール２３０で反射した光を有効に利用することが可能となる。
【００２２】
ロッドレンズ２２０の出射面２２８はカラーホイール２３０の彩色部に対応させて向き合わされており、Ｒ、Ｇ、Ｂ透過フィルタが螺旋形に形成されている。このように透過フィルタを螺旋形に形成することで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光が一様に透過フィルタを介して出射される。
【００２３】
このように、従来のカラーホイール２３０は螺旋形透過フィルタからなるので、カラーホイール２３０を介して出射される光は、曲線の境界線２３４、２３６を有することになる。境界が直線になることが望ましいが円板を回転させる形式ではそれが不可能である。
【００２４】
図５に示したように、カラーホイール２３０がモータ２３２によって回転させられると、Ｒ、Ｇ、Ｂ透過フィルタが順次動いて色を選択しながら光を透過させる。これを集光レンズ２４０を介して画像表示デバイス２５０に透過させると、曲線形の境界２３４、２３６を有する色が現われる。
【００２５】
従って、このような曲線形の境界２３４、２３６を有する色光を、直線状にさせるためのアルゴリズムが要求される。しかし、このような曲線形の境界を有する色光を直線状にするためのアルゴリズムは、非常に複雑であるという問題点がある。
【００２６】
なお、このように曲線状の境界２３４、２３６を直線にするためにはカラーホイールを比較的大きくし、その周辺部を使用することが好ましい。しかし、このように直線状にするため大きなカラーホイールを使用すると、それだけカラーホイールの大きさが大きくなるという問題がある。また、カラーホイールをいくら大きくしても、完全に境界２３４、２３６が直線状となるわけではない。
【００２７】
また、従来のカラーホイールを用いるプロジェクタでは、図６に示したように、平面状のカラーホイールがロッドレンズの出射面と対向しているため、ロッドレンズの外側周辺部から出射される光が反射される場合、反射された光がロッドレンズに再入射されずにそのまま外部に失われる。そのため、ロッドレンズの周辺部から出射される光による光損失で全体として光の明るさが低下するという問題点があった。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、円筒形カラードラムを用いてロッドレンズとカラードラムとの間で発生する光損失を極力減らすことで光の効率を向上させることができる表示装置を提供することが目的である。
【００２９】
本発明の他の目的は、円筒形カラードラムに矩形形状の透過フィルタを設けることで境界が直線状となるようにし、画面表示デバイスへの信号処理を単純化させることのできる表示装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の好適な一実施態様によれば、光学系は、外部から入射された光を全反射させ、光の経路を変えて出射させるロッドレンズと、ロッドレンズから出射された光を選択的に透過させるため、光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズとを有する。
【００３１】
このような本光学系によれば、ロッドレンズが、外部で生成された光を透過させる開口と反射コーティングされた反射領域とからなる入射面を備え、入射面に入射された光を全反射させる側面部を備え、さらに、側面部で全反射された光が出射される出射面を備えている。また、本ロッドレンズは、入射面に入射された光の経路を変えるため出射面と一定の角度で傾斜している反射面を備えている。出射面には、少なくともカラードラムの複数のセルフィルタを含む大きさの開口が形成されている。
【００３２】
カラードラムのセルフィルタの面は、出射面に曲面形で対向するように配列されている。しかし、カラードラムのセルフィルタは出射面に直線状に配列されていてもよい。
【００３３】
ある光学系によれば、ロッドレンズが、内部に入射された光を全反射させる側面部を備え、その側面部の所定の領域に外部で生成された光を透過させる開口と反射領域とからなる入射面が設けられ、かつ、全反射された光が出射される出射面を備えている。さらに、入射面に入射された光の経路を変えるため入射面と一定の角度で傾斜している反射面を備えている。
【００３４】
本発明の好適な他の実施態様によれば、表示装置は、光を生成して集光させるランプ系と、ランプ系から集光された光を均一化して出射するロッドレンズと、ロッドレンズから出射される光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズとを有する光学系と、光学系で集光された光を用いて印加される電気信号に応じて画像を表現する画像表示デバイスと、画像表示デバイスで表現された色を拡大投射させる投射系とを有する。
【００３５】
このような表示装置のロッドレンズは、ランプ系で生成された光を入射させる入射面と、入射面に入射された光を内部で全反射させる側面部と、側面部で全反射された光をカラードラムに出射させる出射面と、ランプ系から入射された光の経路を変えるため出射面と一定の角度で傾斜している反射面とを有する。
【００３６】
ロッドレンズは、ランプ系で生成された光が入射されるように側面部の所定の領域に設けられる入射面と、入射面を介して入射された光の経路を変えるため入射面と一定の角度で傾斜している反射面と、反射面によって光経路の変化した光を全反射させるため全反射物質の塗布された側面部と、側面部で全反射された光をカラードラムに出射させる出射面とを有することもできる。
【００３７】
本発明の好適なさらに他の実施態様によれば、表示装置は、光を生成して集光させるランプ系と、ランプ系から集光された光を全反射で均一化すると共に、出射される光の経路を変えるロッドレンズと、ロッドレンズから出射される光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って配列されているカラードラムと、カラードラムを透過した光を集光させる集光レンズと、カラードラムからの集光レンズで集光された光を用いて印加される電気信号に応じて画像を表現する画像表示デバイスと、画像表示デバイスで表現された画像を拡大投射させる投射系とを有する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態による表示装置について説明する。
【００３９】
図７は、本発明の好適な一実施形態に係るカラードラムを用いたプロジェクタを概略的に示す図である。
同図に示したように、プロジェクタは、光を生成して焦点距離付近に集光させるランプ系４１０と、ランプ系４１０から集光された光を入射させ、内部で全反射させ、その後光の経路を変えて出射させるロッドレンズ４２０と、ロッドレンズ４２０から出射された光を選択的に透過させるため、出射される光の経路を横切るようにセルフィルタが円筒形に沿って順次配列されるスクロール部４３０と、スクロール部４３０から透過された光を集光させる集光レンズ４４０と、集光レンズ４４０で集光された光を用いて印加される電気信号に応じて画像を表現する画像表示デバイス４５０と、画像表示デバイス４５０で表現された画像を拡大投射する投射系４６０とからなる。ここで、好ましくは、スクロール部４３０は、モータ４３２で回転可能なカラードラム４３６を備えている。
【００４０】
ランプ系４１０は、光を生成する光源４１２と、生成された光をロッドレンズ４２０の入射部に集光させる楕円体反射鏡４１４とからなる。即ち、楕円体反射鏡４１４は、光源４１２で生成された全ての光をロッドレンズ４２０の入射面付近で焦点を結ばせるような幾何学的形状にされている。
【００４１】
ロッドレンズ４２０は、直六面体状の構造であって、先端部に入射面４２１、中間に側面部４２４、他端に反射面４２８と出射面４２６を有する。入射面４２１は、図９に示したように、ランプ系４１０で生成された光が透過される開口４２２と、スクロール部４３０から反射された光がロッドレンズ４２０の内部に戻された場合、当該光がスクロール部４３０に再び出射されるように反射させる反射領域４２３とからなる。反射領域４２３は、開口４２２を除いた領域であって、全て反射物質でコーティングされている。
【００４２】
側面部４２４の所定の領域においては、図示の例では他端側に内部に入射された光をスクロール部４３０に出射するための出射面４２６を備えている。ここで、出射面４２６に開口を形成することが好ましい。このとき、通常、入射面４２１の開口４２２よりは出射面４２６の開口の方が大きくなっている。なぜならば、入射面４２１の開口４２２は、ランプ系４１０から集光された光が入射されるため、このような集光された光のみが透過されれば良いが、出射面４２６の開口は、反射面４２８で反射される光の反射角度が広く分布し、このように広く分布している光を全て外部へ出射できる必要があるためである。言い換えれば、出射面４２６の開口は、少なくともカラードラム４３６の３つのセルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃを含む大きさとなっていることが好ましい。または、出射面４２６の開口は、使用する色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のセルフィルタの数を含む大きさであることが好ましい。
【００４３】
ロッドレンズ４２０には、入射面４２１と出射面４２６との間で光の経路を変えるための反射面４２８を備えている。反射面４２８は、出射面４２６に対して所定の角度になるように傾斜していることが好ましい。従って、入射面４２１を介して入射された光は、反射面４２８によって所定の角度で反射され出射面４２６を介してスクロール部４３０に出射される。または、反射面４２８は、全反射物質を塗布するか、全反射する部材を取り付ける方式をとることもできる。入射面４２１を介して入射された光は、側面部４２４で全反射された後、反射面４２８を経由して出射面４２６から出射される。
【００４４】
なお、出射面４２６から出射された光は、スクロール部４３０によって一部が透過され、他の一部が反射されて出射面４２６からロッドレンズ４２０の内部に再入射される。このとき、出射面４２６に入った光が、反射面４２８で反射され、側面部４２４で全反射された後、入射面４２１の反射領域４２３で反射され、次いで、反射面４２８で反射され、スクロール部４３０に出射される。このように、スクロール部４３０で反射された光は、ロッドレンズ４２０において反射が行われ、再びスクロール部４３０を介して透過されることで、光の再使用が可能となり、光の効率性が向上する。
【００４５】
スクロール部４３０は、図８に示したように、回転力を発生させるモータ４３２と、モータ４３２の回転力に従って回転されるカラードラム４３６と、カラードラム４３６をモータ４３２に連結させる媒介体であるカプラー４３４とを備えている。カラードラム４３６は、ロッドレンズ４２０の側面部４２４を取り囲むように円筒形となっている。このようなカラードラム４３６には、図９に示したように、Ｒ、Ｇ、Ｂセルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃが円筒形に沿って配列され、または、多数の色のセルフィルタの組み合わせで配列される。セルフィルタ４３８ａ　、４３８ｂ、４３８ｃは、直線状に配列されることが好ましい。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂセルフィルタ４３８ａ　、４３８ｂ、４３８ｃの面は、ロッドレンズ４２０の出射面４２６に対向することが好ましい。
【００４６】
従って、ロッドレンズ４２０の出射面４２６に出射された光は、Ｒ、Ｇ、Ｂセルフィルタ４３８ａ　、４３８ｂ、４３８ｃのいずれか１つに入射され、このとき、透過条件を満たしていると、透過されて集光レンズ４４０に入射されるが、透過条件を満たしていないと、反射されて再度出射面４２６を介してロッドレンズ４２０内に戻される。このように戻された光は、ロッドレンズ４２０で再使用され、カラードラム４３６に出射される。例えば、ロッドレンズ４２０から出射された光がＲセルフィルタ４３８ｃに入射される場合、Ｒ色の光が透過され、そうでない光は透過されずに反射されロッドレンズ４２０に入射される。次いで、ロッドレンズ４２０で全反射が行われ再度出射された光がＧセルフィルタ４３８ｂに入射されると、Ｇ色の光は透過され、他の光はロッドレンズ４２０に入射される。このような過程を経ることで、当該セルフィルタに継続して当該色光が透過される。
【００４７】
図６に示したように、従来は、カラーホイールが平面状となっているため、カラーホイールに出射された光が反射されると、一部の光がロッドレンズに入射されずにそのまま外部に損失されていた。しかし、上記のようにカラードラム４３６に出射された光が透過条件を満たさずに反射される場合、図１０に示したように、ロッドレンズ４２０から出射された光がカラードラム４３６によって反射されると、カラードラム４３６のセルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃが出射面４２６に対して曲面であるため、カラードラム４３６によって反射される角度がより小さくなり、外部へ光が失われることなくロッドレンズ４２０に再入射されることができる。これによって、従来に比べて外部への損失光が減少すると共に光の効率が高くなり、均一な明るさの画像が実現される。
【００４８】
図１０は、本発明に係るカラードラムの回転によるスクロールを示す図である。
同図に示したように、カラードラム４３６が回転するとカラードラム４３６のセルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃを介して当該色光が透過される。このとき、カラードラム４３６に配列されるセルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃが図８に示されたように直線状となっているため、セルフィルタ４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃを介して透過された色光の間に存在する境界４３７、４３９が、図１１に示したように全て直線状となる。従って、このような直線状の色光を用いて画像表示デバイス４５０でそのまま直線スクロール照明が可能となるため、画像表示デバイス４５０の信号処理を単純化することができる。
【００４９】
図１２は、本発明の好適な他の実施形態に係るカラードラムを備えたプロジェクタを概略的に示す図である。
同図に示したように、ロッドレンズ４７０をカラードラム４３６の内部に完全におさまるようにして、プロジェクタの大きさを減らすようにした例である。そのため、ロッドレンズ４７０の側面一端部に光源を向いた入射面４７１を設け、その入射面から光の進行方向所定位置に一定の角度で傾斜している反射面４７７を一端から他方の側面にかけて形成させ、入射面４７１に入射される光の経路を変え、他方の先端へ向ける構成とした他の実施形態が提供されている。
【００５０】
ここで、ロッドレンズ４７０の入射面４７１は、側面部４７３の所定の領域に設けられ、図７と同様にその中央付近に開口が形成され、それ以外の領域、すなわち、反射領域には反射コーティングが施されている。反射面４７７とカラードラム４３６との間に形成される光の経路上に反射面４７７で反射された光が出射されるように開口を有する出射面４７５を備えている。
【００５１】
図１３は、本発明の好適なさらに他の実施形態に係るカラードラムを備えたプロジェクタを概略的に示す図である。
同図に示したように、本発明のさらに他の実施形態によるプロジェクタでは、図７のプロジェクタにおける画像表示デバイスが透過型の代わりに反射型のものを採用している。これによって、集光レンズ４４０で集光された光は、画像表示デバイス４８０で色が表現された後、反射され投射系４６０で拡大投射される。なお、ランプ系４１０、ロッドレンズ４２０、カラードラム４３６などは、図７の構成要素と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
従って、本発明に係るプロジェクタは、反射型および透過型のいずれにおいても適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の表示装置によれば、ロッドレンズの出射面に曲面形に対向するようにセルフィルタが配列されるカラードラムを備える。また、セルフィルタはロッドレンズを取り囲むように円筒状に配列される。また、カラードラムのセルフィルタは直線状となっている。
【００５４】
このように出射面に対してセルフィルタが曲面形に配列されるため、カラードラムによって反射される光の外部への損失を極力防止し、光効率を向上することができ、光の明るさが一層高くなるという効果を奏する。
【００５５】
また、直線状となっているセルフィルタによって直線スクロールが可能となるため、別の直線スクロール照明が不要であり、信号処理の単純化が可能となる効果が得られる。
【００５６】
さらに、ロッドレンズを円筒形カラードラムの内部に取り付けることができるため、装置のコンパクト化が可能となり、薄型化に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像表示デバイスにカラーフィルタが取り付けられたプロジェクタを示す図である。
【図２】従来の画像表示デバイスにマイクロレンズが取り付けられたプロジェクタを示す図である。
【図３】従来のカラーホイールを用いたプロジェクタを示す図である。
【図４】従来のロッドレンズを備えたプロジェクタを示す図である。
【図５】図４のプロジェクタにおいてカラーホイールの回転によるスクロール形態を示す図である。
【図６】図４のプロジェクタにおいてカラーホイールによって光が透過または反射される様子を示す図である。
【図７】本発明の好適な一実施形態に係るカラードラムを用いたプロジェクタを概略的に示す図である。
【図８】図７のプロジェクタにおいてカラードラムを概略的に示す図である。
【図９】図７のプロジェクタにおいてロッドレンズとカラードラムとの間で光が進行する様子を示す図である。
【図１０】図７のプロジェクタにおいてカラードラムで光が透過または反射される様子を示す図である。
【図１１】図７のプロジェクタにおいてカラードラムの回転によるスクロール形態を示す図である。
【図１２】本発明の好適な他の実施形態に係るカラードラムを用いたプロジェクタを概略的に示す図である。
【図１３】本発明の好適なまた他の実施形態に係るカラードラムを用いたプロジェクタを概略的に示す図である。
【符号の説明】
４１０　ランプ系
４１２　光源
４１４　反射鏡
４２０　ロッドレンズ
４２１　入射面
４２２　開口
４２３　反射領域
４２４　側面部
４２６　出射面
４２８　反射面
４３０　スクロール部
４３２　モータ
４３４　カプラー
４３６　カラードラム
４３７、４３９　境界
４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃ　セルフィルタ
４４０　集光レンズ
４５０　画像表示デバイス
４６０　投射系
４７０　ロッドレンズ
４７１　入射面
４７５　出射面
４７７　反射面
【図１】
2004004793.tif 000003
【図２】
2004004793.tif 000004
【図３】
2004004793.tif 000005
【図４】
2004004793.tif 000006
【図５】
2004004793.tif 000007
【図６】
2004004793.tif 000008
【図７】
2004004793.tif 000009
【図８】
2004004793.tif 000010
【図９】
2004004793.tif 000011
【図１０】
2004004793.tif 000012
【図１１】
2004004793.tif 000013
【図１２】
2004004793.tif 000014
【図１３】
2004004793.tif 000015