(57)【要約】【課題】  プロジェクションシステム及びカラー画像形成方法を提供する。【解決手段】  本発明のプロジェクションシステムは、光源と、前記光源から出射された光を複数の波長領域によって分離するカラー分離器と、前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理して画像を形成する少なくとも２つのライトバルブとを備えている。そのため、光源から出射された光をより多くの複数のカラー光に分離することが容易になり、よって、カラーガマットとカラー温度範囲とが拡大されてより自然色に近いカラー画像が形成できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光を複数の波長領域によって分離するカラー分離器と、
前記カラー分離器により分離されたカラー光をスクローリングさせるスクローリングユニットと、
前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、
前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、
前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、
前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理して画像を形成する少なくとも２つのライトバルブと、を備えていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項２】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、回転可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列された第１及び第２スパイラルレンズディスクを備えていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２スパイラルレンズディスク間に導光板またはガラスロッドが配置されることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５】
前記スクローリングユニットは、円筒形の外周面に円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項６】
前記スクローリングユニットの内部に導光板またはガラスロッドが設けられていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項７】
前記カラー分離器は、
光軸に対して相異なる角度に傾けられて配置された少なくとも２つのダイクロイックフィルタを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項８】
前記カラー分離器は、
ダイクロイックフィルタを有する少なくとも２つのプリズムを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項９】
前記光源とカラー分離器間の光路上に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１０】
前記画像合成器は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとされていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのライトバルブと画像合成器を通して出てくる光を検光するための検光器とをさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１２】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に前記スクローリングユニットに入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズが設けられ、前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に前記スクローリングユニットを通過した光を平行光にするための第２シリンダーレンズが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１３】
前記画像合成器と少なくとも２つのライトバルブ間にそれぞれ１／４波長板がさらに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１４】
前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１５】
前記第２フライアイレンズアレイと画像合成器間の光路上にリレーレンズが設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１６】
光源と、
前記光源から出射された光を複数の波長領域の光に分離し、光軸に対して相異なる角度に傾けられて配置された第１及び第２ダイクロイックフィルタを有するカラー分離器と、
前記カラー分離器により分離されたカラー光をスクローリングさせるスクローリングユニットと、
前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、
前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、
前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、
前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理して画像を形成する第１及び第２ライトバルブと、を備えていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項１７】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、回転可能とされていることを特徴とする請求項１６に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１８】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列された第１及び第２スパイラルレンズディスクを備えていることを特徴とする請求項１６に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２スパイラルレンズディスク間に導光板またはガラスロッドが配置されることを特徴とする請求項１８に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２０】
前記スクローリングユニットは、円筒形の外周面に円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成されていることを特徴とする請求項１６に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２１】
前記スクローリングユニットの内部に導光板またはガラスロッドが設けられていることを特徴とする請求項２０に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２２】
前記カラー分離器は、前記第１ダイクロイックフィルタを具備した第１プリズムと第２ダイクロイックフィルタを具備した第２プリズムとを備えていることを特徴とする請求項１６に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２３】
前記第１及び第２ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１波長領域の光と第２波長領域の光とに分離し、前記カラー選択素子は、前記第１及び第２波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換するように設けられているを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２４】
前記第１ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光のうち第１カラー光と第２カラー光とを含む第１波長領域の光を反射させ、第２ダイクロイックフィルタは、第３カラー光と第４カラー光とを含む第２波長領域の光を反射させ、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光と第３カラー光との偏光方向を変換させるように設けられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２５】
前記カラー分離器は、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタと異る角度に傾いた第３ダイクロイックフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２６】
前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１ないし第３波長領域の光に分離し、前記カラー選択素子は、前記第１ないし第３波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換するように設けられているを特徴とする請求項２５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２７】
前記第１ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光のうち第１カラー光と第２カラー光とを含む第１波長領域の光を反射させ、第２ダイクロイックフィルタは、第３カラー光と第４カラー光とを含む第２波長領域の光を反射させ、第３ダイクロイックフィルタは、第５カラー光と第６カラー光とを含む第３波長領域の光を反射させ、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光、第３カラー光及び第５カラー光の偏光方向を変換させることを特徴とする請求項２５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２８】
前記カラー分離器は、第３ダイクロイックフィルタを備えている第３プリズムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２に記載のプロジェクションシステム。
【請求項２９】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのフィルタは、空間フィルタを備えていることを特徴とする請求項２９に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのフィルタは、空間フィルタ及び少なくとも１つのトリムフィルタを備えていることを特徴とする請求項２９に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３２】
前記画像合成器は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとされていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３３】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に前記スクローリングユニットに入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズが設けられ、前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に前記スクローリングユニットを通過した光を平行光にするための第２シリンダーレンズが設けられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３４】
前記画像合成器と第１ライトバルブ間及び画像合成器と第２ライトバルブ間にそれぞれ１／４波長板がさらに設けられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３５】
前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３６】
前記第２フライアイレンズアレイと画像合成器間の光路上にリレーレンズが設けられていることを特徴とする請求項３５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３７】
光源と、
少なくとも１つのレンズセルを備え、前記光源から出射された光を前記レンズセル別に分離し、この分離された光をスクローリングさせる回転可能とされているスクローリングユニットと、
前記スクローリングユニットを経由した光を少なくとも２つの波長領域によって分離するカラー分離器と、
前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、
前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、
前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、
前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理してカラー画像を形成する少なくとも２つのライトバルブと、を備えていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項３８】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、スクローリングユニットの回転運動が光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に変換されるように設けられていることを特徴とする請求項３７に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３９】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、相互所定間隔に離隔されて配置された第１及び第２スパイラルレンズディスクを備えていることを特徴とする請求項３７に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４０】
前記第１及び第２スパイラルレンズディスク間に導光板またはガラスロッドが配置されていることを特徴とする請求項３９に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４１】
前記スクローリングユニットは、円筒形の外周面に円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成されていることを特徴とする請求項３７に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４２】
前記スクローリングユニットの内部に導光板またはガラスロッドが設けられていることを特徴とする請求項４１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４３】
前記カラー分離器は、
相互平行に配置された少なくとも２つのダイクロイックフィルタを備えていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４４】
前記カラー分離器は、
ダイクロイックフィルタを有する少なくとも２つのプリズムを備えていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４５】
前記光源とカラー分離器間の光路上に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４６】
前記画像合成器は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとされていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４７】
前記少なくとも２つのライトバルブと画像合成器を通して出てくる光を検光するための検光器とをさらに具備することを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４８】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に前記スクローリングユニットに入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズが設けられ、前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に前記スクローリングユニットを通過した光を平行光にするための第２シリンダーレンズとが設けられていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項４９】
前記画像合成器と少なくとも２つのライトバルブ間にそれぞれ１／４波長板がさらに設けられていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５０】
前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項３７ないし請求項４２のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５１】
前記第２フライアイレンズアレイと画像合成器間の光路上にリレーレンズが設けられていることを特徴とする請求項５０に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５２】
光源と、
少なくとも１つのレンズセルを備え、前記光源から出射された光を前記レンズセル別に分離し、この分離された光をスクローリングさせる回転可能とされているスクローリングユニットと、
相互平行に配列された第１及び第２ダイクロイックフィルタを備え、前記スクローリングユニットを経由した光を波長によって分離するカラー分離器と、
前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、
前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、
前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、
前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理してカラー画像を形成する第１及び第２ライトバルブと、を備えていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項５３】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、スクローリングユニットの回転運動が光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に変換されることを特徴とする請求項５２に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５４】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、相互離隔されて配置された第１及び第２スパイラルレンズディスクを備えていることを特徴とする請求項５２に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５５】
前記第１及び第２スパイラルレンズディスク間に導光板またはガラスロッドが配置されることを特徴とする請求項５４に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５６】
前記スクローリングユニットは、円筒形の外周面に円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成されていることを特徴とする請求項５２に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５７】
前記スクローリングユニットの内部に導光板またはガラスロッドが設けられていることを特徴とする請求項５６に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５８】
前記カラー分離器は、前記第１ダイクロイックフィルタを具備した第１プリズムと第２ダイクロイックフィルタを具備した第２プリズムとを備えていることを特徴とする請求項５２に記載のプロジェクションシステム。
【請求項５９】
前記第１及び第２ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１及び第２波長領域の光に分離し、前記カラー選択素子は、前記第１及び第２波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の一部カラー光の偏光方向を変換するように設けられているを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載のプロジェクションシステム。
【請求項６０】
前記第１及び第２ダイクロイックフィルタは、光源から出射された光を第１及び第２波長領域の光に分離し、前記第１波長領域の光は、第１カラー光と第２カラー光とを含み、前記第２波長領域の光は、第３カラー光と第４カラー光とを含み、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光と第３カラー光との偏光方向を変換させるように設けられていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載のプロジェクションシステム。
【請求項６１】
前記カラー分離器は、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタと異なる角度に傾いた第３ダイクロイックフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５７のうち何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
【請求項６２】
前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１ないし第３波長領域の光に分離し、前記カラー選択素子は、前記第１ないし第３波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換するように設けられているを特徴とする請求項６１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項６３】
前記光源から出射された光は、前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタにより第１ないし第３波長領域の光に分離され、前記第１波長領域の光は、第１及び第２カラー光を含み、前記第２波長領域の光は、第３及び第４カラー光を含み、前記第３波長領域の光は、第５及び第６カラー光を含み、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光、第３カラー光及び第５カラー光の偏光方向を変換させることを特徴とする請求項６１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項６４】
前記カラープリズムは、第３ダイクロイックフィルタを備えている第３プリズムをさらに備えていることを特徴とする請求項５８に記載のプロジェクションシステム。
【請求項６５】
前記光源とカラー分離器間の光路上に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載のプロジェクションシステム。
【請求項６６】
前記画像合成器は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとされていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載のプロジェクションシステム。
【請求項６７】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に前記スクローリングユニットに入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズが設けられ、前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に前記スクローリングユニットを通過した光を平行光にするための第２シリンダーレンズが設けられていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載のプロジェクションシステム。
【請求項６８】
前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項５２ないし請求項５８のうち何れか１項記載の
プロジェクションシステム。
【請求項６９】
前記第２フライアイレンズアレイと画像合成器間の光路上にリレーレンズが設けられていることを特徴とする請求項６８に記載のプロジェクションシステム。
【請求項７０】
（ａ）入射光を複数の波長領域の光に分離する段階と、
（ｂ）入射光を第１偏光方向を有する光に変換する段階と、
（ｃ）前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光を前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向を有するように変換する段階と、
（ｄ）前記第１偏光方向を有するカラー光と第２偏光方向を有するカラー光とを複数のライトバルブでそれぞれ変調する段階と、
（ｅ）前記第１偏光方向を有するカラー光と第２偏光方向を有するカラー光とをスクローリングしてカラー画像を形成する段階と、を備えていることを特徴とするカラー画像形成方法。
【請求項７１】
前記（ａ）段階は、相互平行に配列された複数のダイクロイックフィルタを備えているカラー分離器を利用して行われることを特徴とする請求項７０に記載のカラー画像形成方法。
【請求項７２】
前記（ａ）段階は、相異なる角度に配列された複数のダイクロイックフィルタを備えているカラー分離器を利用して行われることを特徴とする請求項７０に記載のカラー画像形成方法。
【請求項７３】
前記（ｅ）段階は、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成されたスクローリングユニットの回転運動が、光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に変換されることによって行われることを特徴とする請求項７０ないし請求項７２に記載のプロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率プロジェクションシステム及びカラー画像形成方法に係り、より詳細には、スクローリングによりカラー画像を形成し、複数のライトバルブを採用して広いカラーガマットとカラー温度とが具現できるだけでなく、光効率を改善したプロジェクションシステム及びカラー画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションシステムは、高出力ランプ光源から出射された光を画素単位にオン／オフ制御して画像を形成するライトバルブの数によって３板式と単板式とに分れる。単板式プロジェクションシステムは３板式に比べて光学系構造を小さくできるが、白色光をシーケンシャル方法でＲ、Ｇ、Ｂカラーに分離して使用するので、３板式に比べて光効率が１／３に落ちる問題点がある。したがって、単板式プロジェクションシステムの場合には、光効率を増加させるための努力が進められてきた。
【０００３】
一般的な単板式プロジェクション光学系の場合、白色光源から照射された光をカラーフィルタを利用して赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）３色光に分離し、各カラー光を順番にライトバルブに送る。そして、このカラー順に合わせてライトバルブを動作させて映像を具現する。このように単板式光学系は、カラーをシーケンシャルに利用するために光効率が３板式に比べて１／３に落ちる。したがって、単板式プロジェクションシステムの場合には、光効率を増加させるための努力が進められ、このような方法のうちの１つとしてスクローリング方法が提案された。カラースクローリング方法は、白色光をＲ、Ｇ、Ｂ３色光に分離し、これを同時にライトバルブの相異なる位置に送る。そして、１画素当たりＲ、Ｇ、Ｂカラーが何れも到達して初めてカラー映像が具現可能であるので、特定の方法で各カラーバーを周期的に循環させる。
【０００４】
従来の単板式スクローリングプロジェクションシステムが特許文献１に開示されている。そこで開示されたプロジェクションシステムは、図１に示されるように、光源１００から照射された白色光が第１及び第２レンズアレイ１０２、１０４と偏光変換器１０５とを経由して第１ないし第４ダイクロイックフィルタ１０９、１１２、１３９、１２２によりＲ、Ｇ、Ｂ３色光に分離される。まず、前記第１ダイクロイックフィルタ１０９により、例えばＲとＧは透過されて第１光路Ｌ１に導かれ、Ｂは反射されて第２光路Ｌ２に導かれる、そして、前記第１光路Ｌ１に導かれるＲとＧは、前記第２ダイクロイックフィルタ１１２により分離される。前記第２ダイクロイックフィルタ１１２によりＲは透過されて、第１光路Ｌ１に直進し続け、Ｇは反射されて第３光路Ｌ３に導かれる。
【０００５】
前記第１ないし第３光路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３上には、それぞれ回転可能なプリズム１１４、１３５、１４２が配置されている。前記光源１００で照射された光がＲ、Ｇ、Ｂに分離されてそれぞれに対応する回転可能な第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２を通過しながらスクローリングされる。前記第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２がそれぞれ均一な速度で回転させられることによってＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーバーがスクローリングされる。前記第２及び第３光路Ｌ２、Ｌ３に沿ってそれぞれ導かれたＢとＧとが第３ダイクロイックフィルタ１３９により反射及び透過されて合成され、最終的に前記第４ダイクロイックフィルタ１４１によりＲ、Ｇ、Ｂ３色光が合成されて偏光ビームスプリッタ１２７によりライトバルブ１３０に送られ、前記ライトバルブ１３０によりカラー画像が形成される。
【０００６】
前記偏光変換器１０５の次には、集束レンズ１０７が設けられ、前記第１ないし第３光路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３上には、光路補正のためのレンズ１１０、１１７、１３１、１３７、１４５が設けられる。また、第１ダイクロイックフィルタ１１２と第４ダイクロイックフィルタ１４１間及び第３ダイクロイックフィルタ１３９と第４ダイクロイックフィルタ１４１間には、それぞれ集束レンズ１２０、１４０が配置され、前記第４ダイクロイックフィルタ１４１と偏光ビームスプリッタ１２７間の光路上には、集束レンズ１２４と偏光器１２５とが配置される。前記第１光路Ｌ１と第３光路Ｌ３上には、各経路に導かれる光路を変換させるための光路変換器、例えば反射ミラー１１８、１３３がさらに設けられる。
【０００７】
一方、前記第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２の回転によりＲ、Ｇ、Ｂカラーバーがスクローリングされる過程が図２に示されている。これは、各カラーに対応する第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２を同期を合せて回転させる時、前記ライトバルブ１３０面に形成されたカラーバーが周期的に循環されることを示したものである。このようにＲ、Ｇ、Ｂカラーバーが一度循環した時、１フレームのカラー画像が形成される。
【０００８】
前記ライトバルブ１３０で各画素に対する画像信号を処理してカラー画像を形成し、この画像が投射レンズユニット（図示せず）を経て拡大されてスクリーンに集束される。
【０００９】
前記第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２の回転によりＲ、Ｇ、Ｂカラーバーがスクローリングされる過程が図２に示されている。これは、各カラーに対応する第１ないし第３プリズム１１４、１３５、１４２を同期を合せて回転させる時、前記ライトバルブ１３０面に形成されたカラーバーが周期的に循環されることを示したものである。
【００１０】
スクローリング方式を利用してカラー画像を具現する単板式システムでは、カラーバーを３個以上形成して多チャンネルにすることが難しい。単板式プロジェクションシステムで光源から出射された光を３個以上のカラーに分離する場合、光学系のエタンデュが増加して光学系を構成し難くなる。
【００１１】
エタンデュＥとは、任意の光学系での光学的保存量を表すものであって、エタンデュを測定しようとする対象体の面積とその面積に入射または出射する光線の入射角または出射角の半角に対するｓｉｎ値との積により求められる。エタンデュが増加すれば、光学系の体積が大きくなり、光学系の構成が複雑になる。
【００１２】
このようにカラースクローリングによる単板式プロジェクションシステムでは、カラーバーを３個以上に形成し難いので、カラーガマットを広めるのに限界があり、多様なカラーの実現が難しい。
【特許文献１】米国特許２００２／１９１１５４Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであって、光源から照射された光が複数のカラー光に分離され、この分離されたカラー光が複数のライトバルブに別々に集束されるようにしてスクローリングによりカラー画像が形成されることによってカラーガマット及びカラー温度範囲が改善され、エタンデュ調節を有利にできるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
また、スクローリングによりカラー画像を形成するシステムで複数のライトバルブを利用し、スクローリングによりカラー画像が形成できる方法を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成するために、本発明によるプロジェクションシステムは、光源と、前記光源から出射された光を複数の波長領域によって分離するカラー分離器と、前記カラー分離器により分離されたカラー光をスクローリングさせるスクローリングユニットと、前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理して画像を形成する少なくとも２つのライトバルブと、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、回転可能とされていることを特徴とする。
【００１７】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列された第１及び第２スパイラルレンズディスクを備え、前記第１及び第２スパイラルレンズディスク間に導光板またはガラスロッドが配置される。
【００１８】
前記スクローリングユニットは、円筒形の外周面に円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成される。
【００１９】
前記カラー分離器は、光軸に対して相異なる角度に傾けられて配置された少なくとも２つのダイクロイックフィルタを備えていることを特徴とする。
【００２０】
前記カラー分離器は、ダイクロイックフィルタを有する少なくとも２つのプリズムを備えている。
【００２１】
前記光源とカラー分離器間の光路上に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが設けられる。
【００２２】
前記画像合成器は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとされていることが望ましい。
【００２３】
前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイが設けられる。
【００２４】
前記目的を達成するために本発明によるプロジェクションシステムは、光源と、前記光源から出射された光を複数の波長領域の光に分離し、光軸に対して相異なる角度に傾けられて配置された第１及び第２ダイクロイックフィルタを有するカラー分離器と、前記カラー分離器により分離されたカラー光をスクローリングさせるスクローリングユニットと、前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向とに変換するカラー選択素子と、前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理して画像を形成する第１及び第２ライトバルブと、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
前記第１及び第２ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１波長領域の光と第２波長領域の光とに分離し、前記カラー選択素子は、前記第１及び第２波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換する。
【００２６】
前記第１ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光のうち第１カラー光と第２カラー光とを含む第１波長領域の光を反射させ、第２ダイクロイックフィルタは、第３カラー光と第４カラー光とを含む第２波長領域の光を反射させ、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光と第３カラー光との偏光方向を変換させる。
【００２７】
前記カラー分離器は、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタと異なる角度に傾いた第３ダイクロイックフィルタをさらに備えることができる。
【００２８】
前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光を第１ないし第３波長領域の光に分離し、前記カラー選択素子は、前記第１ないし第３波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換する。
【００２９】
前記第１ダイクロイックフィルタは、前記光源から出射された光のうち第１カラー光と第２カラー光とを含む第１波長領域の光を反射させ、第２ダイクロイックフィルタは、第３カラー光と第４カラー光とを含む第２波長領域の光を反射させ、第３ダイクロイックフィルタは、第５カラー光と第６カラー光とを含む第３波長領域の光を反射させ、前記カラー選択素子は、前記第１カラー光、第３カラー光及び第５カラー光の偏光方向を変換させる。
【００３０】
前記光源とスクローリングユニット間の光路上に前記スクローリングユニットに入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズが設けられ、前記カラー分離器と画像合成器間の光路上に前記スクローリングユニットを通過した光を平行光にするための第２シリンダーレンズが設けられる。
【００３１】
前記目的を達成するために本発明によるプロジェクションシステムは、光源と、少なくとも１つのレンズセルと、を備え、前記光源から出射された光を前記レンズセル別に分離し、この分離された光をスクローリングさせる回転可能なスクローリングユニットと、前記スクローリングユニットを経由した光を少なくとも２つの波長領域によって分離するカラー分離器と、前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理してカラー画像を形成する少なくとも２つのライトバルブと、を備えていることを特徴とする。
【００３２】
前記目的を達成するために本発明によるプロジェクションシステムは、光源と、少なくとも１つのレンズセルと、を備え、前記光源から出射された光を前記レンズセル別に分離し、この分離された光をスクローリングさせる回転可能とされているスクローリングユニットと、相互平行に配列された第１及び第２ダイクロイックフィルタを備え、前記スクローリングユニットを経由した光を波長によって分離するカラー分離器と、前記光源から出射された光を第１偏光方向を有する光にする偏光変換器と、前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換するカラー選択素子と、前記カラー選択素子を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器と、前記画像合成器を経由した光が入射され、入射された光を画像信号によって処理してカラー画像を形成する第１及び第２ライトバルブと、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
前記スクローリングユニットは、少なくとも１つの円柱レンズセルが螺旋形に配列されて形成され、スクローリングユニットの回転運動が光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に変換されることを特徴とする。
【００３４】
前記目的を達成するために本発明によるカラー画像形成方法は、（ａ）入射光を複数の波長領域の光に分離する段階と、（ｂ）入射光を第１偏光方向を有する光に変換する段階と、（ｃ）前記第１偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光を前記第１偏光方向と異なる第２偏光方向を有するように変換する段階と、（ｄ）前記第１偏光方向を有するカラー光と第２偏光方向を有するカラー光とを複数のライトバルブでそれぞれ変調する段階と、（ｅ）前記第１偏光方向を有するカラー光と第２偏光方向を有するカラー光とをスクローリングしてカラー画像を形成する段階と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によるプロジェクションシステムは、複数のライトバルブに複数のカラー光を分けて入射させ、複数のライトバルブを独立的に駆動させることによって、光源から出射された光をより多くの複数のカラー光、例えば４つ以上のカラー光に分離することが容易になる。カラー光の数を増加させることによって、カラーガマット及びカラー温度範囲が拡大され、これによってカラー画質を多様に演出でき、より自然色に近いカラー画像が形成できる。また、分離されたカラー光を複数のライトバルブに分けて集束させることによって同数のカラー光を利用してカラー画像を形成することにおいて、１つのライトバルブを使用する場合に比べてエタンデュを減らせるので、光学系の構成が簡単になり、かつ小型化することができる。
【００３６】
また、３つ以上のカラー光が１つの光路に導かれるので、システムのサイズを増加させずに、コストの増加なしに多チャンネルのカラー画像システムが具現できる利点がある。さらに、本発明によるカラー画像形成方法によれば、スクローリングによりカラー画像を具現するいかなるシステムでも幾つかの光学素子のみをさらに具備して簡単に多チャンネルのカラー画像が形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態に対して詳細に説明する。
【００３８】
本発明の望ましい第１実施形態によるプロジェクションシステムは、図３を参照すれば、光源１０と、この光源１０から照射された光を波長によって複数のカラー光に分離させるカラー分離器１５、この分離されたカラー光をスクローリングさせるためのスクローリングユニット２０、前記カラー分離器１５により分離されたカラー光のうち所定波長を有する光の偏光方向を変換するカラー選択素子３２、前記スクローリングユニット２０によりスクローリングされる光を画像信号によって処理してカラー画像を形成する少なくとも２つのライトバルブ、前記少なくとも２つのライトバルブで形成された画像をスクリーン５０に拡大投射させる投射レンズユニット４５を備えている。
【００３９】
また、入射光を一偏光方向を有する光にする偏光変換器３０が設けられている。この偏光変換器３０は、光源１０と前記カラー選択素子３２の間のどこに配置されても良い。望ましくは、前記光源１０とカラー分離器１５間に配置されるのが良い。
【００４０】
前記光源１０は、白色光を照射するものであって、光を生成するランプ１１と、このランプ１１から出射された光を反射させてその進路を案内する反射鏡１３とを備えている。前記反射鏡１３は、前記ランプ１１の位置を一焦点とし、光が集束される地点を他の焦点とする楕円鏡から構成することができる。または、前記ランプ１１の位置を一焦点とし、このランプ１１から出射されて前記反射鏡１３で反射された光を平行光にする放物鏡で構成してもよい。図３は、反射鏡１３として楕円鏡を採用した場合を例に示したものである。一方、反射鏡１３として放物鏡を採用する場合には光を集束させるためのレンズがさらに設けられねばならない。
【００４１】
一方、前記光源１０とカラー分離器１５間の光路上に入射光を平行光にするコリメーティングレンズ１４が設けられている。このコリメーティングレンズ１４は、前記光源１０とこの光源１０から出射された光が集束される焦点ｆ間の距離をｐとする時、前記焦点ｆからｐ／５ほど離れた位置に配置されることが望ましい。このように配置することによって光学系の構成が小型化できる。
【００４２】
前記光源１０とカラー分離器１５間の光路上には、入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタが配置可能とされている。ここで、前記フィルタは、例えば空間フィルタ５であり、この空間フィルタ５は、前記光源１０の焦点ｆに設置されることが望ましい。
【００４３】
前記カラー分離器１５は、前記光源１０から照射された白色光を少なくとも２つのカラー光に分離するためのものであって、例えば入射光軸に対して相異なる角度に傾けられて配置された少なくとも２つのダイクロイックフィルタを備えて構成することができる。
【００４４】
一方、図３では、前記カラー分離器１５が前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂを備えて構成された例を図示した。前記第１ダイクロイックフィルタ１５ａは、入射光のうち第１波長領域の光を反射させ、残りの光は透過させ、前記第２ダイクロイックフィルタ１５ｂは第２波長領域の光を反射させ、残りの光は透過させる。
【００４５】
前記スクローリングユニット２０は、入射光を多数のビームに分ける少なくとも１つのレンズセル２０ａを備え、前記スクローリングユニット２０の回転運動が、光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に転換されて、入射光をスクロールさせるようになっている。図４Ａを参照すれば、前記スクローリングユニット２０は、少なくとも１つの円柱レンズセル２０ａが螺旋形に形成、配列された少なくとも１つのスパイラルレンズディスクを備えることができる。前記スクローリングユニット２０は、所定回転軸を中心として回転可能であり、スクローリングユニット２０が矢印Ｊ方向に回転することによって入射光Ｌがスクローリングユニット２０を通過する領域にあるレンズアレイが矢印Ｑ方向に直線運動することによって入射光がスクローリングされる。
【００４６】
これを入射光Ｌを基準として説明すれば、レンズアレイが矢印Ｑ方向に直線運動することによって、相対的に入射光Ｌが前記矢印Ｑ方向と反対方向に直線運動するような効果が得られる。この直線運動は、前記スクローリングユニット２０の回転軸に対して遠ざかるか、または近づく方向に行われる。言い換えれば、図４Ｂに示されるように、スクローリングユニット２０が矢印Ｊ方向に回転する時、スクローリングユニット２０に入射される光がスクローリングユニット２０の回転軸に対して遠ざかるか、または近づく方向に直線運動するような効果が生じる。
【００４７】
一方、前記スクローリングユニット２０は、図４Ｂに示されるように所定間隔離隔されて配置された第１及び第２スパイラルレンズディスク２３、２４、前記第１及び第２スパイラルレンズディスク２３、２４間に配置された導光板またはガラスロッド２８を備えて構成することができる。前記第１及び第２スパイラルレンズディスク２３、２４は、少なくとも一面に円柱レンズセル２３ａ、２４ａが螺旋形に配列されて形成される。そして、スパイラルレンズディスク２３、２４の断面形状は、円柱レンズアレイの構造を有する。
【００４８】
前記第１及び第２スパイラルレンズディスク２３、２４は、円柱レンズセル２３ａ、２４ａが螺旋形に配列されて形成され、回転可能になっている。前記第１スパイラルレンズディスク２３を通過した光は、前記導光板またはガラスロッド２８に入射される。前記導光板またはガラスロッド２８を通過した光は、前記第２スパイラルレンズディスク２４に入射されるが、前記導光板またはガラスロッド２８と第２スパイラルレンズディスク２４とは、前記第１スパイラルレンズディスク２３による発散現象を防止する。
【００４９】
前記カラー分離器１５とスクローリングユニット２０間に第１シリンダーレンズ１６が配置され、前記スクローリングユニット２０とカラー選択素子３２間の光路上に第２シリンダーレンズ１７、第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７及び偏光変換器３０が設けられている。前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７は、レンズセル２５ａ、２７ａが２次元的に配列されて形成されたものである。前記第２シリンダーレンズ１７は、前記スクローリングユニット２０の次に配置されるか、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７間に配置することができる。また、前記偏光変換器３０は、前記光源１０とカラー分離器１５間に配置されることが望ましいが、前記第２フライアイレンズアレイ２７の次に配置されることもある。
【００５０】
また、前記第２フライアイレンズアレイ２７を通過した光をカラーによってライトバルブの相異なる領域に送るリレーレンズ３４と、前記カラー選択素子３２を通過した光を偏光方向によって反射及び透過させて前記少なくとも２つのライトバルブに送り、前記少なくとも２つのライトバルブで形成された画像を合成する画像合成器３５とが設けられている。前記少なくとも２つのライトバルブは、例えば第１及び第２ライトバルブ３８、４０を備えている。前記画像合成器３５は、例えば入射光を偏光方向によって透過及び反射させる偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとすることができる。また、前記第１及び第２ライトバルブ３８、４０として、ＬＣＤまたはＬＣＯＳを使うことができる。
【００５１】
次に、本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムの作用効果について説明する。
【００５２】
前記光源１０から出射された光は、前記偏光変換器３０により第１偏光方向を有する光に変換され、前記コリメーティングレンズ１４を通して平行光になってカラー分離器１５に入射する。ここで、相異なる角度に傾けられて配置された第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂを前記カラー分離器１５が備えている場合を例に挙げて説明する。前記第１偏光方向を有する光は、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂにより第１波長領域の光Ｅと第２波長領域の光Ｆとに分離される。第１波長領域の光Ｅは、第１カラー光I、例えばＢと、第２カラー光II、例えばＧを含み、第２波長領域の光Ｆは、第３カラー光III、例えばＹと、第４カラー光IV、例えばＲを含んでいる。
【００５３】
例えば、前記第１ダイクロイックフィルタ１５ａは、図５Ａに示されるようにＢとＧ波長帯の第１波長領域の光Ｅを反射させ、ＹとＲ波長帯の第２波長領域の光Ｆを透過させる。そして、第２ダイクロイックフィルタ１５ｂは、第１波長領域の光Ｅを透過させ、第２波長領域の光Ｆを反射させる。ここで、前記第２ダイクロイックフィルタは、全反射ミラーに代替可能である。
【００５４】
前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂにより、入射光は、第１及び第２波長領域の光に分離され、前記第１波長領域の光と第２波長領域の光とは、前記第１シリンダーレンズ１６によりその幅が減少されて前記スクローリングユニット２０に入射され、前記第２シリンダーレンズ１７により平行光になる。前記スクローリングユニット２０を経由した光は、前記第１フライアイレンズアレイ２５のレンズセル２５ａ毎にカラーラインに形成される。そして、前記第２フライアイレンズアレイ２７とリレーレンズ３４とは、光をカラー別にライトバルブの相異なる領域に集束させてカラーバーを形成する。
【００５５】
ここで、前記スクローリングユニット２０により各レンズセル２０ａ毎に形成されたカラーラインが前記第１フライアイレンズアレイ２５の各レンズセル２５ａに集束される。したがって、前記スクローリングユニット２０を通過する光が占めるレンズセルと前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７のローアレイ（行配列）とが１：１対応することが望ましい。すなわち、スクローリングユニット２０を通過する光が占めるレンズセルの数が４つである時、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７のローアレイの数が４つとされていることが良い。
【００５６】
次いで、前記カラー選択素子３２は、前記第１波長領域の光Ｅと第２波長領域の光Ｆのうち所定波長の光の偏光方向を選択的に変換させる。望ましくは、前記カラー選択素子３２は、第１波長領域の光と第２波長領域の光とのうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換させる。
【００５７】
言い換えれば、第１波長領域の光Ｅのうち一部カラー光と第２波長領域の光とのうち一部カラー光の偏光方向を変換させるか、第１波長領域の光Ｅまたは第２波長領域の光Ｆの一部カラー光の偏光方向を変換させる。このように入射光をカラー別に選択的に偏光方向を変化させることによって偏光方向によって第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離することができる。例えば、前記カラー選択素子３２は、図５Ｂに示されるように、第１波長領域の光のうち第２カラー光II、例えばＧと、第２波長領域の光のうち第３カラー光III、例えばＹの偏光方向を第２偏光、例えばＰ偏光に変換させる。
【００５８】
最終的に、図５Ｃに示されるように、偏光変換器３０と前記カラー分離器１５とを通過したＳ偏光の第１波長領域の光Ｅと第２波長領域の光Ｆとは、前記カラー選択素子３２によりＳ偏光の第１カラー光IＳ、例えばブルー光ＢＳ、Ｐ偏光の第２カラー光IIＰ、例えばグリーン光ＧＰ、Ｐ偏光の第３カラー光IIIＰ、例えばイエロー光ＹＰ及びＳ偏光の第４カラー光IVＳ、例えばレッド光ＲＳに分離される。ここで、第１グループのカラー光は、Ｓ偏光の第１カラー光と第４カラー光とを含み、第２グループのカラー光は、Ｐ偏光の第２カラー光と第３カラー光とを含む。
【００５９】
前記第１ないし第４カラー光IＳ、IIＰ、IIIＰ、IVＳは、前記リレーレンズ３４を経由して前記画像合成器３５に入射され、前記画像合成器３５により、例えばＳ偏光である第１グループのカラー光は、透過されて第１ライトバルブ３８に入射され、Ｐ偏光である第２グループのカラー光は、反射されて第２ライトバルブ４０に入射される。すなわち、前記第１カラー光IＳと第４カラー光IVＳとは、透過されて第１ライトバルブ３８に集束され、第２カラー光IIＰと第３カラー光IIIＰとは、反射されて第２ライトバルブ４０に集束される。
【００６０】
前記第１カラー光と第４カラー光とが第１ライトバルブ３８に集束される時、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７とリレーレンズ３４とにより、カラーによって相異なる領域に集束されて第１及び第４カラーバーが形成される。また、第２カラー光と第３カラー光とが第２ライトバルブ４０に集束される時、カラーによって相異なる領域に集束されて第２及び第３カラーバーが形成される。ここで、第１ないし第４カラーバーの参照符号には、第１ないし第４カラー光の参照符号と同じ符号を使用する。図６は、波長による光強度変化と、第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂによるカラー分離領域と、カラー選択素子３２による偏光分離領域とをそれぞれ示した図である。
【００６１】
第１及び第４カラーバーI、IVと第２及び第３カラーバーII、IIIは、図７Ａ及び図７Ｂを参照すれば、前記スクローリングユニット２０が回転することによってそれぞれ周期的にスクローリングされ、前記第１及び第４カラーバーI、IVと第２及び第３カラーバーII、IIIが１回スクローリングされた時、１つのフレームのカラー画像が形成される。スクローリング作用の周期は、スクローリングユニット２０のレンズセル２０ａの幅とスクローリングユニット２０の回転周波数とにより決定される。
【００６２】
前記第１及び第２ライトバルブ３８、４０でそれぞれ反射された光が画像合成器３５と前記投射レンズユニット４５とを通じてスクリーン５０に拡大投射される。この時、前記第１ライトバルブ３８は、第１カラーバーと第４カラーバーとによる画像生成のための信号プロセシングによって第１画像を形成し、第２ライトバルブ４０は、第２カラーバーと第３カラーバーとによる画像生成のための信号プロセシングによって第２画像を形成する。前記第１及び第２画像は、前記画像合成器３５により合成される。
【００６３】
そして、前記スクローリングユニット２０の回転によって前記第１カラーバーと第４カラーバーとがスクローリングされると同時に、前記第２カラーバーと第３カラーバーとがスクローリングされることによってカラー画像が形成される。
【００６４】
一方、前記画像合成器３５と投射レンズユニット４５間の光路上にカラー画像の画質を向上させるために検光子４３をさらに設けることができる。前記検光子４３は、前記画像合成器３５により合成された光をカラーによって偏光方向を変換して検光するように構成することができる。
【００６５】
次に、本発明の第１実施形態の変形例として、図８に示されるように、前記カラー分離器１５が第１、第２及び第３ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備えて構成されている。このようにカラー分離器が構成された場合に、カラー画像が形成される作動関係について説明する。
【００６６】
前記光源１０から出射された光は、前記偏光変換器３０により第１偏光方向を有する光、例えばＳ偏光の光になる。第１偏光の光は、前記第１ダイクロイックフィルタ１５ａにより第１波長領域の光Ｅは反射され、残りの波長領域の光は透過され、前記第２ダイクロイックフィルタ１５ｂにより第２波長領域の光Ｆは反射され、残りの波長領域の光は透過され、第３ダイクロイックフィルタ１５ｃにより第３波長領域の光Ｈは反射され、残りの波長領域の光は透過することができる。ここで、前記第３ダイクロイックフィルタ１５ｃは全反射ミラーに代替可能である。
【００６７】
言い換えれば、図９Ａに示されるように前記光源１０から出射された光は、前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈに分離される。前記第１波長領域の光Ｅは、第１カラー光Iと第２カラー光IIとを含み、第２波長領域の光Ｆは、第３カラー光IIIと第４カラー光IVとを含み、第３波長領域の光Ｈは、第５カラー光Vと第６カラー光VIとを含んでいる。
【００６８】
例えば、前記第１波長領域の光Ｅは、ＢとＣとを含み、第２波長領域の光Ｆは、ＧとＹとを含み、第３波長領域の光Ｈは、ＭとＲとを含んでいる。
【００６９】
次に、前記カラー選択素子３２により第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈのうち少なくとも一部カラー光の偏光方向が変換される。望ましくは、前記カラー選択素子３２は、前記第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈのうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を第２偏光方向、例えばＰ偏光に変換する。
【００７０】
具体的に、前記カラー選択素子３２は、図９Ｂに示されるように前記第１波長領域の光Ｅのうち第１カラー光または第２カラー光の偏光方向を変換し、例えば、ＣをＰ偏光の光に変換する。そして、第２波長領域の光Ｆのうち第３カラー光または第４カラー光の偏光方向を変換し、例えばＧをＰ偏光の光に変換する。そして、第３波長領域の光Ｈのうち第５カラー光または第６カラー光の偏光方向を変換し、例えばＲをＰ偏光の光に変換する。
【００７１】
最終的に、前記第１波長領域の光Ｅのうち第１カラー光は、Ｓ偏光の光IＳ、第２カラー光は、Ｐ偏光の光IIＰ、第２波長領域の光Ｆのうち第３カラー光は、Ｐ偏光の光IIIＰ、第４カラー光は、Ｓ偏光の光IVＳ、第３波長領域の光Ｈのうち第５カラー光は、Ｓ偏光の光VＳ、第６カラー光は、Ｐ偏光の光VIになる。具体的に、図９Ｃを参照すれば、Ｓ偏光のブルー光ＢＳ、Ｐ偏光のシアン光ＣＰ、Ｐ偏光のグリーン光ＭＰ、Ｓ偏光のイエロー光ＹＳ、Ｓ偏光のマゼンタ光ＭＳ及びＰ偏光のレッド光ＲＰが生成される。ここで、第１グループのカラー光は、Ｓ偏光のＢ、Ｙ、Ｍを含み、第２グループのカラー光は、Ｐ偏光のＣ、Ｇ、Ｒを含んでいる。
【００７２】
前記第１ないし第６カラー光は、偏光方向によって前記画像合成器３５により反射及び透過され、第１グループのカラー光は第１ライトバルブ３８に、第２グループのカラー光は第２ライトバルブ４０にそれぞれ入射される。例えば、図１０Ａに示されるように、Ｓ偏光方向を有する第１カラー光、第４カラー光及び第５カラー光が前記画像合成器３５を透過して第１ライトバルブ３８に集束され、Ｐ偏光方向を有する第２カラー光、第３カラー光及び第６カラー光が前記画像合成器３５で反射されて第２ライトバルブ４０に集束される。ここで、前記第１ないし第６カラー光が第１及び第２ライトバルブ３８、４０に集束される時、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７及びリレーレンズ３４によりカラー別にそれぞれライトバルブの相異なる領域に集束されることによって第１ないし第６カラーバーが形成される。ここで、便宜上、第１ないし第６カラーバーの参照番号を第１ないし第６カラー光の参照番号と同一にして使用する。
【００７３】
次に、前記スクローリングユニット２０が回転することによって図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示されるように、前記第１、第４及び第５カラーバーIＳ、IVＳ、VＳが（IＳ、IVＳ、VＳ）⇒VＳ、IＳ、IVＳ⇒（IVＳ、VＳ、IＳ）にスクローリングされ、同時に第２、第３及び第６カラーバーIIＰ、IIIＰ、VIＰが（IIＰ、IIIＰ、VIＰ）⇒（VIＰ、IIＰ、IIIＰ）⇒（IIIＰ、VIＰ、IIＰ）にスクローリングされる。このようなスクローリング作用が周期的に行われ、前記第１ないし第６カラーバーの一周期のスクローリングにより１フレームのカラー画像が形成される。
【００７４】
前記スクローリングユニット２０によりカラーバーがスクローリングされる過程を図１１Ａないし図１１Ｃを参照して説明する。ここでは、簡単にスクローリングユニット２０、第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７及びリレーレンズ３４のみを図示した。
【００７５】
図１１Ａに示されるように、前記カラー分離器１５で第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈに分離された光が前記スクローリングユニット２０、第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７、リレーレンズ３４を経由して、例えばＥ、Ｆ、Ｈ順に上面に集束される。次いで、前記スクローリングユニット２０が回転することによって、入射光が前記スクローリングユニット２０を通過する領域にあるレンズアレイが次第に上下に移動する。したがって、スクローリングユニット２０を通過するカラー光それぞれの焦点位置がスクローリングユニット２０の回転によって変わって図１１Ｂに示されるようにＦ、Ｈ、Ｅ順にカラーバーが形成される。継続的に前記スクローリングユニット２０が回転することによって図１１Ｃに示されるようにＨ、Ｅ、Ｆ順にカラーバーが形成される。このようなスクローリングが周期的に繰り返される。前記第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈは、画像合成器３５により偏光方向によって相異なる経路に分けられて導かれ、第１及び第２ライトバルブ３８、４０に入射される。
【００７６】
図１０Ａないし図１０Ｃでは、前記カラー選択素子３２が第１ないし第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈそれぞれに対して少なくとも一部光の偏光方向を変換する場合を例に挙げて説明したが、この他に前記カラー選択素子３２により偏光方向を変えようとする波長領域を自由に選択できる。例えば、前記第１波長領域の光Ｅのうち第１カラー光の偏光方向を変換し、第２波長領域の光Ｆのうち第３カラー光の偏光方向を変換する一方、第３波長領域の光Ｈは、偏光方向をそのまま維持するようにしてもよい。
【００７７】
前記カラー選択素子３２により選択されて偏光方向が第１偏光方向から第２偏光方向に変更された光は、前記第１ライトバルブ３８（または第２ライトバルブ４０）に入射され、偏光方向が変更されなかった光は、第２ライトバルブ４０（または第１ライトバルブ３８）に入射される。
【００７８】
前記カラー分離器１５、偏光変換器３０及びカラー選択素子３２を利用して前記光源１０から出射された光を第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離させる他の例が図１２Ａないし図１２Ｃに示されている。
【００７９】
まず、光源１０から出射された光は、前記偏光変換器３０により一偏光方向を有する光、例えばＳ偏光の光になる。そして、図１２Ａを参照すれば、前記第１ないし第３ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより光源１０から出射された光が第１波長領域の光Ｅ、例えばＢ、第２波長領域の光Ｆ、例えばＧ及び第３波長領域の光Ｈ、例えばＲに分離される。次に、図１２Ｂを参照すれば、前記カラー選択素子３２により第１ないし第３波長領域の光のうち第１及び第２波長領域の光Ｅ、Ｆ、例えばＢとＧとがＰ偏光の光に変換され、第３波長領域の光ＨはＳ偏光に維持される。
【００８０】
図１２Ｃを参照すれば、光源１０から出射された白色光は、最終的にＰ偏光のブルー光ＢＰ、Ｐ偏光のグリーン光ＧＰ及びＳ偏光のレッド光ＲＳに分離される。そして、図１３Ａに示されるように、前記画像合成器３５によりＳ偏光のレッド光ＲＳは、透過されて第１ライトバルブ３８に入射され、Ｐ偏光のブルー光ＢＰとグリーン光ＧＰとは、第２ライトバルブ４０に入射される。次いで、前記スクローリングユニット２０が回転することによって図１３Ｂに示されるように第１及び第２ライトバルブ３８、４０に形成されたカラーバーがスクローリングされながらカラー画像が形成される。
【００８１】
前述したように前記光源１０から出射された白色光を一偏光状態の光にし、前記カラー分離器１５により１次的に多数のカラー光に分離し、前記カラー選択素子３２により２次に分離することによって第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離することができる。そして、第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とをそれぞれ第１及び第２ライトバルブ３８、４０に送ることができる。
【００８２】
前記カラー分離器１５、偏光変換器３０及びカラー選択素子３２を利用して白色光を所望の数のカラー光に分離し、このカラー光をスクローリングさせることによってカラーガマットを広めることができ、これにより表現できるカラー範囲を広くすることができる。
【００８３】
一方、図８に示されているように、前記画像合成器３５と第１ライトバルブ３８間及び画像合成器３５と第２ライトバルブ４０間にそれぞれ１／４波長板３９がさらに設けられてもよい。この場合、Ｓ偏光の第１グループカラー光は、画像合成器３５を透過した後、前記１／４波長板３９により概略一円偏光に変わって第１ライトバルブ３８に集束される。第１ライトバルブ３８で画像信号によって偏光変調されて反射された光のうち前記１／４波長板３９を経由しながらＰ偏光に変わった光のみが前記画像合成器３５で反射されて投射レンズユニット４５方向に進行する。
【００８４】
また、Ｐ偏光の第２グループカラー光は、画像合成器３５で反射された後、１／４波長板３９で概略一円偏光に変わって第２ライトバルブ４０に集束される。第２ライトバルブ４０で画像信号により偏光変調され、反射された光のうち前記１／４波長板３９を経由しながらＳ偏光に変わった光のみが画像合成器３５を透過して投射レンズユニット４５方向に進行する。
【００８５】
前記１／４波長板３９は、ライトバルブ３８、４０の種類によって選択的に設けることができる。
【００８６】
次に、本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムの変形例が図１４に示されている。
【００８７】
図１４を参照すれば、スクローリングユニット２０′が柱型の外周面２１に少なくとも１つのレンズセル２２が螺旋形に配列されて形成される。前記レンズセル２２は、円柱レンズセルとされていることが望ましい。
【００８８】
前記柱型の外周面２１は、円筒形または多角柱型を有することができ、図１４では、円筒形の外周面が例示されている。
【００８９】
図１５Ａは、前記スクローリングユニット２０′の正面図であり、図１５Ｂは、前記スクローリングユニット２０′を光Ｌが通過する領域を中心として切断した断面図であって、光が通過する領域の断面がシリンダーレンズアレイ構造を有する。
【００９０】
前記スクローリングユニット２０′は、回転可能になっており、このスクローリングユニット２０′の回転運動は、図１５Ａに示されるように、光が通過する領域Ａを基準とする時、レンズアレイの直線運動（図面で矢印Ｄ方向）に変換される。図１５Ａ及び図１５Ｂは、回転するスクローリングユニット２０を通じて光が通過する時、光が通過する領域Ａのレンズアレイの相対的な直線運動過程を示した図である。
【００９１】
前記スクローリングユニット２０′は少なくとも１つのレンズセル２２が螺旋形に配列されて形成されているが、相対的に狭い幅を有する前記所定領域Ａを見れば、シリンダーレンズアレイ構造を有する。スクローリングユニット２０′が回転されることによって光が通過するレンズアレイの位置が連続的であり、周期的に変わる。シリンダーレンズアレイの直線運動は、レンズセル２２の断面幅αを周期として反復的に行われる。前記少なくとも１つのレンズセル２２は、前記柱型の外周面２１に同じ傾度を維持しながら形成され、配列されることが望ましい。それにより、前記スクローリングユニット２０′の回転運動によってレンズアレイの直線運動が周期的に行われる。そして、前記レンズセル２２の幅αと傾度とを調節することによって前記レンズアレイの直線運動の周期が調節できる。
【００９２】
前記スクローリングユニット２０′は、光が入射する第１面２２ａと、光が通過して出て行く第２面２２ｂとを有する。したがって、円筒形のスクローリングユニット２０は、光が２枚のレンズ面を通過するような効果を生じさせる。前記第１面２２ａを通過する光は、前記レンズセル２２単位で多数のビームに分けられ、前記第２面２２ｂに多重の光スポットを形成する。このビームは、前記スクローリングユニット２０′の回転運動がレンズアレイの直線運動に変換されることによってスクローリングされる。前記スクローリングユニット２０′は、図３及び図８に示されるプロジェクションシステムにスクローリングユニット２０の代りに採用することができる。
【００９３】
さて、図１６に示す、本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムのさらに他の変形例は、光源１０と、この光源１０から照射された光を波長によって分離するカラー分離器１５、入射光を多数のビームに分離し、このビームをスクローリングさせ、その内部に導光板またはガラスロッド２６が配置されたスクローリングユニット２０′、前記スクローリングユニット２０′によりスクローリングされる光を、入力された画像信号によって処理してカラー画像を形成する少なくとも２個のライトバルブ、このライトバルブで形成された画像をスクリーン５０に拡大投射させる投射レンズユニット４５を備えている。
【００９４】
また、前記スクローリングユニット２０′に入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズ１６及び入射光を平行光にする第２シリンダーレンズ１７が前記スクローリングユニット２０′の前後にそれぞれ設けられている。そして、光源１０から出射された光を第１偏光方向を有する光、例えばＳ偏光の光に変換させる偏光変換器３０と、前記Ｓ偏光の光のうち所定波長領域の光のみを選択的に偏光方向を変換するカラー選択素子３２とが設けられている。ここで、図３及び図８と同じ参照番号を使用する部材は、実質的に同じ機能及び作用をするものであってその詳細なる説明は省略する。
【００９５】
前記円筒形のスクローリングユニット２０′の内部にガラスロッドまたは導光板２６が設けられる場合、前記スクローリングユニット２０′とリレーレンズ３４間の光路上には、第１及び第２シリンダーレンズアレイ４６、４７が設けられる。前記第１及び第２シリンダーレンズアレイ４６、４７は、シリンダーレンズセル４６ａ、４７ａが平行に配列されて形成される。図１６では、前記第１シリンダーレンズアレイ４６が第２シリンダーレンズ１７の前に配置されているが、その位置が相互に入れ変わって配置されることもある。
【００９６】
前記導光板２６は、前記第１面２２ａを通過した光を所定の一方向に対して均一な光にする機能を持つ。前記導光板２６による導光機能は、前記スクローリングユニット２０′のレンズアレイの直線運動方向（ｙ方向）と光の進行方向（ｘ方向）とに対して直角である方向（ｚ方向）に行われることが望ましい。また、前記第１及び第２シリンダーレンズアレイ４６、４７は、レンズセル４６ａ、４７ａの配列方向（ｙ方向）が前記導光板２６の導光方向（ｚ方向）と光の進行方向（ｘ方向）とに対して直角とされていることが望ましい。
【００９７】
前記光源１０から出射された光は、偏光変換器３０により第１偏光方向を有する光になり、前記カラー分離器１５は、第１、第２及び第３ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備えて前記第１偏光の光を第１、第２及び第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈに分離する。次に、前記カラー選択素子３２により第１偏光の光のうち少なくとも一部カラー光が第２偏光の光に変わって第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離される。例えば、Ｓ偏光の第１グループのカラー光は、画像合成器３５により透過されて第１ライトバルブ３８に入射され、Ｐ偏光の第２グループのカラー光は、画像合成器３８で反射されて第２ライトバルブ４０に入射される。
【００９８】
前記スクローリングユニット２０′が回転することによって前記第１及び第２グループカラー光が同時にスクローリングされる。そして、前記第１ライトバルブ３８で処理された第１画像と第２ライトバルブ４０で処理された第２画像とが前記画像合成器３５を通じて合成されてカラー画像が形成され、このカラー画像が投射レンズユニット４５を通じてスクリーン５０に拡大投射される。
【００９９】
ここで、図９Ａないし図９Ｃ及び図１２Ａないし図１２Ｃを参照して説明したカラー分離過程及び偏光分離過程は、この場合にも同じようにあてはめられる。また、前記カラー分離器１５が第１及び第２ダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂを備えて構成される場合には、図５Ａないし図５Ｃを参照して説明したカラー分離過程及び偏光分離過程が同じようにあてはめられる。
【０１００】
次に、本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムについて説明する。
【０１０１】
本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムは、図１７を参照すれば、光源１０と、光源１０から出射された光を波長によって分離するロッド型のカラー分離器５３と、スクローリングユニット２０と、前記光源１０から出射された光を一偏光方向を有する光に変換する偏光変換器５６と、前記一偏光方向を有する光の少なくとも一部カラー光の偏光方向を変換するカラー選択素子３２と、入射光を入力された画像信号によって処理してカラー画像を形成する複数のライトバルブと、カラー画像を拡大投射してスクリーン５０に送る投射レンズユニット４５と、を備えている。
【０１０２】
そして、前記カラー分離器５５とカラー選択素子３２とにより分離された光を前記複数のライトバルブに分けて送り、前記複数のライトバルブにより形成された画像を合成して前記投射レンズユニット４５に向かわせる画像合成器３５が設けられている。
【０１０３】
前記光源１０は、白色光を照射し、光を生成するランプ１１と、このランプ１１から出射された光を反射させてその進路を案内する反射鏡１３とを備えている。前記反射鏡１３は、前記ランプ１１の位置を一焦点とし、光が集束される地点を他の焦点とする楕円鏡で構成することができる。または、前記ランプ１１の位置を一焦点とし、このランプ１１から出射されて前記反射鏡１３で反射された光を平行光にする放物鏡で構成することができる。
【０１０４】
前記光源１０とカラー分離器５３間の光路上には、入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタ５と入射光を平行光にするコリメーティングレンズ１４とが設けられている。
【０１０５】
前記偏光変換器５６は、光源１０と前記カラー分離器５５間に配置することができる。前記偏光変換器５６は、図１８Ａを参照すれば、第１及び第２偏光ビームスプリッタ５７、５８及び１／２波長板５９を備えて構成されている。
【０１０６】
前記第１偏光ビームスプリッタ５７は、前記第１プリズム５２の光入射面に設けられるものであって、入射された無偏光の白色光のうち一偏光方向を有する光は透過させて前記第１プリズム５２の方に向かわせ、他の偏光方向を有する光は反射させて前記第２偏光ビームスプリッタ５８の方に向かわせる。
【０１０７】
例えば、Ｐ偏光とＳ偏光とが混合された白色光のうち、前記第１偏光ビームスプリッタ５７がＳ偏光を透過させ、Ｐ偏光を反射させ、前記第２偏光ビームスプリッタ５８は、前記第１偏光ビームスプリッタ５７で反射されたＰ偏光を反射させる。ここで、前記第２偏光ビームスプリッタ５８は、入射されたＰ偏光の光を、偏光状態を変えずに経路のみを変えるものであって、第１偏光ビームスプリッタ５７を透過したＳ偏光と平行に光が進むようにする。前記第２偏光ビームスプリッタ５８は、入射光を全反射させる全反射ミラーに置き換えられてもよい。
【０１０８】
前記１／２波長板５９は、入射された所定偏光の位相を１８０°変える。したがって、入射された所定直線偏光を他の直線偏光に変える。前記１／２波長板５９が前記第２偏光ビームスプリッタ５８と前記第１プリズム５２間に配置されて前記第１偏光ビームスプリッタ５７を通過した光と第２偏光ビームスプリッタ５８で反射された光との偏光方向が同じになるように偏光状態を変換する。すなわち、第２偏光ビームスプリッタ５８で反射されたＰ偏光を前記第１偏光ビームスプリッタ５７を通過した光の偏光方向と同じＳ偏光に変える。一方、１／２波長板５９は、前記第１偏光ビームスプリッタ５７と前記第１プリズム５２間に配置することもできる。
【０１０９】
前記偏光変換器５６により光源１０から出射された白色光が一偏光方向を有する光に変換されてカラー分離器５５に入射される。
【０１１０】
前記カラー分離器５１は、入射光軸に対して所定角度傾けられたダイクロイックフィルタを有する複数のプリズムを備えて構成されている。例えば、カラー分離器５１は、第１ダイクロイックフィルタ５５ａを有する第１プリズム５２と第２ダイクロイックフィルタ５５ｂを有する第２プリズム５３とを備えてロッド型に構成することができる。
【０１１１】
前記カラー分離器５５は、それぞれ特定波長領域の光は反射させ、他の波長領域の光は透過させ、入射光を第１及び第２波長領域の光に分離させる。
【０１１２】
前記第１プリズム５２は、入射光の光軸に対して傾斜して配置された第１ダイクロイックフィルタ５５ａを有する。この第１ダイクロイックフィルタ５５ａは、入射光のうち第１波長領域の光は反射させ、第２波長領域の光は透過させる。ここで、第１波長領域の光と第２波長領域の光に対して、図５Ａを参照して説明した例が同じようにあてはまる。例えば、前記第１ダイクロイックフィルタ５５ａによりＢとＧとを含む第１波長領域の光Ｅが反射され、ＹとＲとを含む第２波長領域の光Ｆが透過されて第２ダイクロイックフィルタ５５ｂに入射される。前記第２波長領域の光Ｆは、前記第２ダイクロイックフィルタ５５ｂにより反射される。
【０１１３】
また、第１プリズム５２は、その外形をなすものであって、外部との屈折率差により所定傾斜度に入射された光を前記第１プリズム５２の内部で全反射させる第１反射面５２ａを具備する。具体的に説明すれば、前記第１反射面５２ａは、前記第１プリズム５２とその外部の空気間の屈折率差によって所定角度、すなわち臨界角より大きい角度に入射された光を全反射させる。したがって、入射光の光利用効率を高められる。
【０１１４】
前記第２プリズム５３は、前記第１プリズム５２に隣接配置され、第２ダイクロイックフィルタ５５ｂは、入射光を全て反射できる全反射ミラーに置き換えられてもよい。また、前記第２プリズム５３は、側壁に第２反射面５３ａを具備する。この第２反射面５３ａは、前述した第１反射面５２ａと役割が実質上同一であるので、その詳細なる説明を省略する。
【０１１５】
代替構成として、前記偏光変換器５６が前記カラー分離器５５の前に配置される代わりに、前記カラー分離器５５とカラー選択素子３２間に配置されてもよい。
【０１１６】
前記スクローリングユニット２０は、スクローリングユニットの回転運動が、光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に変換されることによって入射光をスクローリングさせるものであって、図４Ａ、図４Ｂ及び図１４を参照して説明した通りである。
【０１１７】
図１７では、前記スクローリングユニット２０が第１及び第２スパイラルレンズディスク２３、２４、導光板２８を備えて構成される例を図示した。
【０１１８】
前記カラー分離器５５とスクローリングユニット２０間にスクローリングユニット２０に入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズ１６が設けられ、前記スクローリングユニット２０の次に前記第１シリンダーレンズ１６により幅が減少した光を平行光に作って元の状態に復帰させるための第２シリンダーレンズ１７が設けられる。前記第１シリンダーレンズ１６によりスクローリングユニット２０に入射される光幅を減らしてスクローリングユニットのレンズセルの形状と光の断面形状とを類似に対応させることによって光損失を減らせる。
【０１１９】
また、前記スクローリングユニット２０と前記画像合成器３５間の光路上に第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７、カラー選択素子３２、リレーレンズ３４が設けられている。これら構成要素の作動関係は、第１実施形態の説明と実質的に同一であるので、ここではその詳細なる説明を省略する。代替構成として、前記第２シリンダーレンズ１７は、前記スクローリングユニット２０と第１フライアイレンズアレイ２５間に配置される代わりに、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７間に配置することができる。
【０１２０】
一方、図１７及び図１８Ａでは、前記カラー分離器５５が第１及び第２ダイクロイックフィルタ５５ａ、５５ｂを有する第１及び第２プリズム５２、５３を備えて構成される場合を例示したが、図１８Ｂに示されるように第１ないし第３ダイクロイックフィルタ５５ａ、５５ｂ、５５ｃを備えている第１ないし第３プリズム５２、５３、５４を備えて構成される場合もある。
【０１２１】
前記光源１０から出射された光は、偏光変換器５６により一偏光方向を有する光に変換され、前記カラー分離器５５により１次的に多数の波長領域による光に分離される。そして、この分離された光は、カラー選択素子３２により２次的に偏光によって分離され、第１及び第２グループのカラー光に分けられる。
【０１２２】
ここで、前記少なくとも１つのライトバルブは、第１及び第２ライトバルブ３８、４０を備え、前記第１グループのカラー光が第１ライトバルブ３８に入射される一方、第２グループのカラー光が第２ライトバルブ４０に入射される。この第１及び第２グループのカラー光は、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ２５、２７とリレーレンズ３４とによりそれぞれ第１及び第２グループのカラーバーに形成される。前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光には、図５Ａないし図５Ｃ及び図９Ａないし図９Ｃ及び図１２Ａないし図１２Ｃを参照して説明した例が同じようにあてはまる。
【０１２３】
第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとは、前記スクローリングユニット２０が回転することによってスクローリングされながら、前記第１及び第２ライトバルブ３８、４０により画像信号によって処理され、前記カラー合成器３５を通じて合成されてカラー画像が形成される。
【０１２４】
次に、本発明の第３実施形態によるプロジェクションシステムについて説明する。
【０１２５】
第３実施形態によるプロジェクションシステムは、図１９を参照すれば、光源６０と、光源６０から出射された光をスクローリングさせるスクローリングユニット６５、前記スクローリングユニット６５を通過した光を波長によって分離するカラー分離器７０、前記光源６０から出射された光を一偏光方向を有する光に変換する偏光変換器７６、前記一偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光を他の偏光方向を有する光に変換させるカラー選択素子７７を備えている。
【０１２６】
また、入射光を入力された画像信号によって処理して画像を形成する少なくとも２つのライトバルブと、前記カラー分離器７０、偏光変換器７６及びカラー選択素子７７により分離された少なくとも２つのグループのカラー光を前記少なくとも２つのライトバルブにそれぞれ送り、前記ライトバルブでそれぞれ形成された画像を合成して投射レンズユニット８５を通じてスクリーン９０に送る画像合成器８０を備えている。
【０１２７】
前記光源６０は、白色光を照射し、光を生成するランプ６１と、このランプ６１から出射された光を反射させてその進路を案内する反射鏡６３を備えている。前記反射鏡６３は、前記ランプ６１の位置を一焦点とし、光が集束される地点を他の焦点とする楕円鏡で構成することができる。または、前記ランプ６１の位置を一焦点とし、このランプ６１から出射されて前記反射鏡６３で反射された光を平行光にする放物鏡で構成することができる。ここでは、反射鏡６３として楕円鏡を採用した場合を例示した。
【０１２８】
前記スクローリングユニット６５は、少なくとも１つのレンズセル６５ａが螺旋形に形成、配列されてスクローリングユニット６５の回転運動が、光が通過する領域にあるレンズアレイの直線運動に転換されるようになっている。前記レンズセル６５ａは、円柱レンズセルとされていることが望ましい。前記スクローリングユニット６５としては、図４Ａ、図４Ｂ、図１４を参照して説明したようなディスク型または円筒形のユニットが同じように適用できる。
【０１２９】
前記光源６０とスクローリングユニット６５間の光路上には、入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタ５と、入射光を平行光にするコリメーティングレンズ６４と、前記スクローリングユニット６５に入射される光幅を減少させるための第１シリンダーレンズ６７が配置される。
【０１３０】
前記少なくとも１つのフィルタ５は、前記光源６０の焦点ｆに配置されることが望ましく、前記コリメーティングレンズ６４は、前記光源６０の焦点距離がｐである時、光源の焦点ｆから、例えば１／５ｐほど離れた所に配置されて光学系を小型化することが望ましい。
【０１３１】
前記カラー分離器７０と画像合成器８０間の光路上には、前記第１シリンダーレンズ６７により幅が狭まった光を平行光にして元の幅にする第２シリンダーレンズ６８と、前記スクローリングユニット６５を通過した光を波長によって相異なる領域に重畳して集束させてカラーバーを形成するための第１及び第２フライアイレンズアレイ７４、７５、リレーレンズ７８とが設けられている。ここで、前記偏光変換器７６が前記第２フライアイレンズアレイ７５の次に配置される例が示されているが、前記偏光変換器７６は、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ７４、７５間に配置することができ、前記光源６０とスクローリングユニット６５間に配置することもできる。
【０１３２】
前記カラー分離器７０は、前記光源６０から出射された光を波長によって分離させるためのものであって、例えば入射光を波長によって透過及び反射させる第１及び第２ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂを備え、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂを平行に配列することができる。前記スクローリングユニット６５とカラー分離器７０間の光路上には、プリズム７１をさらに配置することができる。
【０１３３】
また、前記少なくとも１つのライトバルブは、例えば第１及び第２ライトバルブ８２、８３を備えることができる。
【０１３４】
前記光源６０から出射された光は、前記コリメーティングレンズ６４、第１シリンダーレンズ６７を経由してスクローリングユニット６５に入射され、このスクローリングユニット６５を通過した光が前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂにより第１波長領域の光と第２波長領域の光とに分離される。この第１及び第２波長領域の光は、前記偏光変換器７６により一偏光方向を有する光に変わり、カラー選択素子７７により所定波長領域の光のみが上述した偏光方向と異なる変更方向を有する光に変換され、一偏光方向を有する第１グループのカラー光と他の偏光方向を有する第２グループのカラー光とに分離される。
【０１３５】
前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とは、前記画像合成器８０によりそれぞれ透過及び反射されて前記第１ライトバルブ８２と第２ライトバルブ８３とに入射される。前記画像合成器８０は、偏光ビームスプリッタまたはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタとすることができる。前記第１及び第２グループのカラー光としては、例えば図５Ａないし図５Ｃを参照して説明した例を適用できる。
【０１３６】
前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とは、前記第１及び第２フライアイレンズアレイ７４、７５とリレーレンズ７８により第１及び第２ライトバルブ８２、８３にそれぞれカラーによって異なる領域に重畳的に集束されて第１グループ及び第２グループのカラーバーに形成される。
【０１３７】
前記スクローリングユニット６５が回転することによって前記第１及び第２グループのカラーバーが同時にスクローリングされながら第１及び第２ライトバルブ８２、８３でそれぞれ第１及び第２画像が形成され、前記第１及び第２画像が前記画像合成器８０により合成されて投射レンズユニット８５を通じてスクリーン９０に拡大投射される。
【０１３８】
前記例では、カラー分離器７０は、第１及び第２ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂを備えて構成されたが、図２０に示されるように、第１、第２及び第３ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂ、７０ｃを備えて構成されてもよい。
【０１３９】
前記光源６０から出射された光は、図２１Ａを参照すれば、前記第１、第２及び第３ダイクロイックフィルタ７０ａ、７０ｂ、７０ｃにより第１、第２及び第３波長領域の光Ｅ、Ｆ、Ｈに分離される。例えば、第１波長領域の光ＥはＢとＣとを含み、第２波長領域の光ＦはＧとＹとを含み、第３波長領域の光ＨはＲを含む。
【０１４０】
次に、図２１Ｂを参照すれば、前記第１ないし第３波長領域の光が前記偏光変換器７６により第１偏光の光、例えばＳ偏光の光になり、前記カラー選択素子７７により一部カラー光の偏光方向が第２偏光、例えばＰ偏光の光に変換される。例えば、Ｃ、Ｇ、ＹがＰ偏光の光に変換される。最終的に、図２１Ｃを参照すれば、Ｓ偏光の第１グループのカラー光はブルー光ＢＳとレッド光ＲＳとを含み、Ｐ偏光の第２グループのカラー光はシアン光ＣＰ、グリーン光ＧＰ、イエロー光ＹＰを含む。
【０１４１】
第１グループのカラー光は、画像合成器８０を通して透過されて第１ライトバルブ８２に入射され、第２グループのカラー光は、画像合成器８０で反射されて第２ライトバルブ８３に入射される。
【０１４２】
前記第１及び第２グループのカラー光は、第１及び第２フライアイレンズアレイ７４、７５及びリレーレンズ７８により図２２に示されるように第１グループのカラーバー及び第２グループのカラーバーに形成される。前記第１及び第２グループのカラーバーは、前記スクローリングユニット６５の回転によって同時にスクローリングされ、画像合成器８０を通して合成されてカラー画像が形成される。
【０１４３】
一方、前記画像合成器８０と投射レンズユニット８５間の光路上に検光子８４をさらに設けることができる。この検光子８４は、前述した検光子４３と同じ機能を行うものであって、ここではその詳細なる説明を省略する。また、前記第１及び第２ライトバルブ８２、８３の種類によってライトバルブの前に１／４波長板（図示せず）をさらに設けることができる。
【０１４４】
前記光源６０から出射された光は、前記カラー分離器７０、偏光変換器７６及びカラー選択素子７７を利用して第１及び第２グループのカラー光に分離されるが、図２１Ａないし図２１Ｃを参照して説明した例の以外に多様な方式に分離させることができる。例えば、図９Ａないし図９Ｃ、図１２Ａないし図１２Ｃを参照して説明したようなカラー分離方法を同じように適用することができる。また、第１及び第２実施形態でも、図２１Ａないし図２１Ｃを参照して説明したカラー分離方法を適用することができる。
【０１４５】
一方、第１ないし第３実施形態によるプロジェクションシステムで光源１０、６０とカラー分離器１５、５５、７０間に入射光の発散角を調節するためのスリットを有する少なくとも１つのフィルタ５が配置されるが、前記少なくとも１つのフィルタ５の構成及び作用について説明する。
【０１４６】
前記少なくとも１つのフィルタ５は、空間フィルタを備えていてもよい。前記空間フィルタ５は、そのスリット５ｃの幅ｗが調節できるようになっている。例えば、前記空間フィルタ５は、図２３に示されるように、第１フィルタ面５ａと、この第１フィルタ面５ａと離隔されて配置された第２フィルタ面５ｂと、前記第１及び第２フィルタ面５ａ、５ｂをそれぞれ支持し、移送スクリュー７により移動可能にした第１及び第２支持板６ａ、６ｂと、前記移送スクリュー７が回転可能に支持されたフレーム８とを具備する。前記移送スクリュー７を回転させれば、第１及び第２支持板６ａ、６ｂが移送スクリュー７に沿って移動して前記第１及び第２フィルタ面５ａ、５ｂ間のスリット５ｃの幅ｗが調節される。前記スリット５ｃの幅は、カラー分離方向またはカラースクローリング方向に調節されることが望ましい。
【０１４７】
例えば、図２４Ａに示されるように、スリット５ｃの幅ｗがｗ１である時、第１及び第２グループのカラーバーが第１及び第２ライトバルブ３８、４０、８２、８３の３つの領域または２つの領域に等分されて形成されると仮定すれば、スリット幅ｗがｗ１より小さなｗ２（ｗ１＞ｗ２）に変わる時、図２４Ｂに示されるように、第１及び第２グループのカラーバー間にブラックバーｋが生じる。もちろん、スリット幅ｗがｗ１より大きいｗ３（ｗ３＞ｗ１）に変わる時、図２４Ｃに示されるように第１及び第２グループのカラーバーの面積が広くなってカラーバー間に重畳される部分ｋ′が生じる。
【０１４８】
次に、図２５Ａないし図２５Ｃに示されるように、少なくとも１つのフィルタが、空間フィルタ５と、少なくとも１つのトリムフィルタ、例えば第１ないし第３スリット１ａ、２ａ、３ａを有するトリムフィルタ１、２、３とを備えるものであってもよい。前記トリムフィルタ１、２、３の第１ないし第３スリット１ａ、２ａ、３ａを通してあらゆるカラーの光がそのまま通過され、フィルタ１、２、３を通して所定カラーの光は反射され、残りの光は透過されて所定カラー光の発散角が調節できる。
【０１４９】
図２５Ａは、空間フィルタ５に第１トリムフィルタ１が装着された場合を示したものであり、前記第１トリムフィルタ１は、所定波長領域の光は反射させ、残りの波長領域の光は透過させ、第１スリット１ａを通じては、あらゆるカラーの光が通過される。前記第１トリムフィルタ１は、前記空間フィルタ５の前後に設置されることができ、図面では、空間フィルタ５の次に配置された場合を図示した。ここで、前記空間フィルタ５のスリット５ｃの幅ｗにより前記第１及び第２グループのカラーバーの幅が同一に決定され、前記第１トリムフィルタ１のスリット１ａの幅ｔ１により前記所定波長領域のカラーバーの幅が選択的に決定される。
【０１５０】
図７Ａ及び図７Ｂに示されるように第１グループのカラーバーが第１カラーバーIＳと第４カラーバーIVＳとを備え、第２グループのカラーバーが第２カラーバーIIＰと第３カラーバーIIIＰとを備えている時、前記空間フィルタ５により第１ないし第４カラーバーの幅が決定され、前記第１トリムフィルタ１により、例えば第１カラーバーＩＳと第２カラーバーIIＰとの幅が調節されるか、第３カラーバーIIIＰ、第４カラーバーIVＰの幅が調節することができる。または、第１ないし第４カラーバーのうち何れか１つの幅が調節されることもできる。
【０１５１】
または、図１０Ａないし図１０Ｃに示されるように第１グループのカラーバーが３つであり、第２グループのカラーバーが３つである時、第１トリムフィルタ１により第１グループのカラーバーのうち何れか１つのカラーバーと第２グループのカラーバーのうち何れか１つのカラーバーの幅が調節することができる。または、図２２に示されるように第１グループのカラーバーが３つであり、第２グループのカラーバーが２つである時、第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとのうち少なくとも１つのカラーバーの幅が調節することができる。
【０１５２】
図２５Ｂは、空間フィルタ５に第１及び第２トリムフィルタ１、２が装着された場合を示したものであり、図２５Ｃは、空間フィルタ５なしに第１、第２及び第３トリムフィルタ１、２、３が設けられている場合を示したものである。前記第１ないし第３トリムフィルタ１、２、３は、前記空間フィルタ５または別途のガラスに各フィルタをコーティングして製作するか、それぞれ別途のフィルタプレートに製作される場合もある。
【０１５３】
前記第１ないし第３トリムフィルタ１、２、３の幅を調節して所望のカラーバーの幅が調節できる。
【０１５４】
ここで、前記第１ないし第３スリット１ａ、２ａ、３ａとスリット５ｃの幅は、前記カラー分離器１５、５５、７０によるカラー分離方向またはカラースクローリング方向に調節されることが望ましい。
【０１５５】
前記のようにカラーバーの幅を選択的に調節することによってカラーバランスが調節でき、カラー温度範囲を広めることができる。
【０１５６】
また、前記カラーバーの幅を調節して必要に応じて各カラーバー間にブラックバーｋを形成させることができる。前記第１及び第２ライトバルブ３８、４０、８２、８３としてＬＣＤまたはＬＣＯＳが使われる。そのため、カラーバーが連続的にスクローリングされる時、カラーバーが変わる度に画像信号が変わるが、変わった画像信号を連続的に処理し難い。各カラーバーに対応する画像信号がオンになるのにかかる時間を立上がり時間と呼び、画像信号がオフになるのにかかる時間を立下り時間と呼ぶことにすると、各カラーバー間に画像信号処理を変えるための立上がり時間と立下り時間とが要求される。この時間を得るために各カラーバー間にブラックバーｋが必要になる。
【０１５７】
このように、ブラックバーが要求される場合、前記空間フィルタ５、第１ないし第３トリムフィルタ１、２、３などを利用してカラーバーの幅を選択的に調節することによってブラックバーを形成することができる。これにより高画質のカラー画像を形成することができる。
【０１５８】
次に、本発明の第４実施形態によるプロジェクションシステムが図２６に示されている。このプロジェクションシステムは、光源２００と、光源２００から出射された光を一偏光方向を有する光に変換する偏光変換器２０５、前記一偏光方向を有する光を複数の波長領域によって分離するカラー分離器、カラー選択素子２５０、第１及び第２ライトバルブ２６０、２６１を備えている。そして、前記カラー選択素子２５０を通過した光を偏光方向によって透過及び反射させる画像合成器２５５と、前記カラー分離器により分離されたカラー光をスクローリングさせるためのスクローリングユニットとが設けられる。
【０１５９】
前記カラー分離器は、第１ダイクロイックフィルタ２０９、第２ダイクロイックフィルタ２１２を備え、前記スクローリングユニットは、前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ２０９、２１２により分離された第１、第２及び第３カラー光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の経路上に回転可能に配置された第１、第２及び第３プリズム２１４、２３５、２４２を備えている。前記第１、第２及び第３プリズム２１４、２３５、２４２が回転することによってカラー光がスクローリングされる。一方、前記第１、第２及び第３プリズム２１４、２３５、２４２の前にそれぞれ入射光の発散角を調節するためのスリットを有する第１、第２及び第３フィルタ２１３、２３４、２４３をさらに設けることができる。
【０１６０】
前記光源２００から照射された白色光が第１及び第２レンズアレイ２０２、２０４と偏光変換器２０５とを経由して第１偏光方向を有する光になり、第１及び第２ダイクロイックフィルタ２０９、２１２により第１、第２及び第３波長領域の光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分離される。
【０１６１】
前記第１ないし第３波長領域の光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ前記プリズム２１４、２３５、２４２を通じてスクローリングされる。前記第２及び第３波長領域の光Ｌ２、Ｌ３は、第３ダイクロイックフィルタ２３９により反射及び透過されて合成され、最終的に第４ダイクロイックフィルタ２２２により第１ないし第３波長領域の光が合成されて１つの経路に導かれる。そして、前記カラー選択素子２５０により第１偏光の光のうち少なくとも一部カラー光が選択的に第２偏光方向に変換されて第１及び第２グループのカラー光に分離される。前記第１及び第２グループのカラー光は、画像合成器２５５によりそれぞれ第１及び第２ライトバルブ２６０、２６１に送られ、第１及び第２ライトバルブ２６０、２６１により第１及び第２画像が形成され、この第１及び第２画像は、前記画像合成器２５５により合成される。
【０１６２】
前記偏光変換器２０５の次には、集束レンズ２０７が設けられ、前記第１ないし第３波長領域の光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光路上には、光路補正のためのレンズ２１０、２１７、２３１、２３７、２４５が設けられている。また、第１ダイクロイックフィルタ２１２と第４ダイクロイックフィルタ２２２間及び第３ダイクロイックフィルタ２３９と第４ダイクロイックフィルタ２２２間には、それぞれ集束レンズ２２０、２４０が配置され、前記第４ダイクロイックフィルタ２２２と画像合成器２５５間の光路上には、集束レンズ２２４が配置されている。前記第１波長領域の光Ｌ１及び第２波長領域の光Ｌ２の経路上には、各経路に導かれる光路を変換させるための光路変換器、例えば反射ミラー２１８、２３３がさらに設けられている。
【０１６３】
前記第１、第２及び第３波長領域の光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、第４ダイクロイックフィルタ２２２により１つの経路に導かれ、前記カラー選択素子２５０により前記第１、第２及び第３波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光の偏光方向が第１偏光方向と異なる第２偏光方向に変換されて第１及び第２グループのカラー光に分離される。
【０１６４】
前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とは、第１ないし第３実施形態で説明したカラー分離及び偏光分離方式によって分離することができる。このように本発明によるプロジェクションシステムは、スクローリングによりカラー画像を形成するシステムの何れにも適用可能である。
【０１６５】
次に、本発明の望ましい実施形態によるカラー画像方法について説明する。
【０１６６】
本発明によるカラー画像形成方法は、図３及び図８を参照すれば、光源１０から出射された光を複数の波長領域の光に分離し、前記複数の波長領域の光を一偏光方向を有する光に変換する。ここで、前記光源１０から出射された光を一偏光方向を有する光に分離した後、複数の波長領域の光に分離することもできる。
【０１６７】
前記光源１０から出射された光は、複数のダイクロイックフィルタを有するカラー分離器１５により分離される。カラー分離器１５は、図３及び図８に示されるように複数のダイクロイックフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを相異なる角度に傾けて配置させることができる。または、光源１０から出射された光は、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるようにロッド型のカラー分離器５５により複数の波長領域の光に分離させるか、図１９及び図２０に示されるようにダイクロイックフィルタが平行に配置されたカラー分離器７０により分離させることができる。
【０１６８】
次に、前記一偏光方向を有する光のうち少なくとも一部カラー光の偏光方向を他の偏光方向に変換して第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離する。ここで、前記カラー分離器１５、５５、７０により分離された複数の波長領域の光のうち少なくとも１つの波長領域の光の少なくとも一部カラー光を偏光方向を変換させる。カラー選択素子３２、７７により所望の波長領域の光のみに関して選択的に偏光方向を変換できる。
【０１６９】
前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが複数のライトバルブ、例えば第１及び第２ライトバルブ３８、４０、８２、８３に集束され、第１及び第２ライトバルブでそれぞれ第１画像と第２画像とが形成される。ここで、前記第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが第１及び第２ライトバルブに集束される時、第１グループのカラーバーと第２グループのカラーとに形成され、第１及び第２グループのカラーバーは、スクローリングユニット２０、６５により同時に周期的にスクローリングされる。前記第１及び第２画像は、画像合成器３５、８０により合成されてカラー画像が形成され、このカラー画像は、投射レンズユニット４５、８５により拡大投射されてスクリーン５０、９０に集束される。
【０１７０】
本発明による方法により光源から出射された白色光を所望の数のカラー光に分離し、この分離されたカラー光を複数のライトバルブに分けて集束させることによって多チャンネルのカラー画像を容易に形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、複数のライトバルブを設け、光源から出射された光をより多くの複数のカラー光に分離し、それによりカラーガマットとカラー温度範囲とを拡大させ、自然色に近い高画質のカラー画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】従来のプロジェクションシステムの概略図である。
【図２】従来のプロジェクションシステムでのカラースクローリング方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムの構成図である。
【図４Ａ】本発明によるプロジェクションシステムに採用されるスクローリングユニットの構成例を示した図である。
【図４Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムに採用されるスクローリングユニットの構成例を示した図である。
【図５Ａ】本発明によるプロジェクションシステムによるカラー分離及び偏光分離により第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離される方式を説明するための図である。
【図５Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムによるカラー分離及び偏光分離により第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離される方式を説明するための図である。
【図５Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムによるカラー分離及び偏光分離により第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とに分離される方式を説明するための図である。
【図６】本発明によるプロジェクションシステムで波長による光強度分布とカラー分離領域及び偏光分離領域を共に示した図である。
【図７Ａ】本発明によるプロジェクションシステムにより形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示したものであって、スクローリング作用を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムにより形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示したものであって、スクローリング作用を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムの変形例を示した図である。
【図９Ａ】図８に示されたプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とを形成する過程を説明するための図である。
【図９Ｂ】図８に示されたプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とを形成する過程を説明するための図である。
【図９Ｃ】図８に示されたプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とを形成する過程を説明するための図である。
【図１０Ａ】図８に示されたプロジェクションシステムにより形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示した図であって、スクローリング作用を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図８に示されたプロジェクションシステムにより形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示した図であって、スクローリング作用を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図８に示されたプロジェクションシステムにより形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示した図であって、スクローリング作用を説明するための図である。
【図１１Ａ】本発明によるプロジェクションシステムに採用されたスクローリングユニットによるカラースクローリング過程を示した図である。
【図１１Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムに採用されたスクローリングユニットによるカラースクローリング過程を示した図である。
【図１１Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムに採用されたスクローリングユニットによるカラースクローリング過程を示した図である。
【図１２Ａ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を説明するための図である。
【図１２Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を説明するための図である。
【図１２Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を説明するための図である。
【図１３Ａ】図１２に示された例によって形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとのスクローリング作用を説明するための図である。
【図１３Ｂ】図１２に示された例によって形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとのスクローリング作用を説明するための図である。
【図１４】本発明によるプロジェクションシステムに採用されるスクローリングユニットの変形例である。
【図１５Ａ】図１４に示されたスクローリングユニットの回転によるスクローリング作用を説明するための図である。
【図１５Ｂ】図１４に示されたスクローリングユニットの回転によるスクローリング作用を説明するための図である。
【図１６】本発明の第１実施形態によるプロジェクションシステムのさらに他の変形例である。
【図１７】本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムの構成図である。
【図１８Ａ】本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムに採用されるカラー分離器を示した図である。
【図１８Ｂ】本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムに採用されるカラー分離器を示した図である。
【図１９】本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムの構成図である。
【図２０】本発明の第２実施形態によるプロジェクションシステムの変形例を示した図である。
【図２１Ａ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を示した図である。
【図２１Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を示した図である。
【図２１Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムにより第１グループのカラー光と第２グループのカラー光とが形成される例を示した図である。
【図２２】図２１に示されたように形成された第１グループのカラーバーと第２グループのカラーバーとを示した図である。
【図２３】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタの斜視図である。
【図２４Ａ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２４Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２４Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２５Ａ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタ及びスリームフィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２５Ｂ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタ及びスリームフィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２５Ｃ】本発明によるプロジェクションシステムに採用された空間フィルタ及びスリームフィルタのスリット幅を調節してライトバルブに形成されるカラーバーの幅を調節する例を示した図である。
【図２６】本発明の第４実施形態によるプロジェクションシステムの構成図である。
【符号の説明】
【０１７３】
１０・・・光源
１１・・・ランプ
１３・・・反射鏡
１４・・・コリメーティングレンズ
１５・・・カラー分離器
１５ａ、１５ｂ・・・前記第１及び第２ダイクロイックフィルタ
１６・・・第１シリンダーレンズ
１７・・・第２シリンダーレンズ
２０・・・スクローリングユニット
２０ａ・・・レンズセル
２５、２７・・・第１及び第２フライアイレンズアレイ
２５ａ、２７ａ・・・レンズセル
３０・・・偏光変換器
３２・・・カラー選択素子
３４・・・リレーレンズ
３５・・・画像合成器
３８、４０・・・第１及び第２ライトバルブ
４３・・・検光子
４５・・・投射レンズユニット
５０・・・スクリーン
ｆ・・・焦点
【図１】
2005004223.tif 000003
【図２】
2005004223.tif 000004
【図３】
2005004223.tif 000005
【図４Ａ】
2005004223.tif 000006
【図４Ｂ】
2005004223.tif 000007
【図５Ａ】
2005004223.tif 000008
【図５Ｂ】
2005004223.tif 000009
【図５Ｃ】
2005004223.tif 000010
【図６】
2005004223.tif 000011
【図７Ａ】
2005004223.tif 000012
【図７Ｂ】
2005004223.tif 000013
【図８】
2005004223.tif 000014
【図９Ａ】
2005004223.tif 000015
【図９Ｂ】
2005004223.tif 000016
【図９Ｃ】
2005004223.tif 000017
【図１０Ａ】
2005004223.tif 000018
【図１０Ｂ】
2005004223.tif 000019
【図１０Ｃ】
2005004223.tif 000020
【図１１Ａ】
2005004223.tif 000021
【図１１Ｂ】
2005004223.tif 000022
【図１１Ｃ】
2005004223.tif 000023
【図１２Ａ】
2005004223.tif 000024
【図１２Ｂ】
2005004223.tif 000025
【図１２Ｃ】
2005004223.tif 000026
【図１３Ａ】
2005004223.tif 000027
【図１３Ｂ】
2005004223.tif 000028
【図１４】
2005004223.tif 000029
【図１５Ａ】
2005004223.tif 000030
【図１５Ｂ】
2005004223.tif 000031
【図１６】
2005004223.tif 000032
【図１７】
2005004223.tif 000033
【図１８Ａ】
2005004223.tif 000034
【図１８Ｂ】
2005004223.tif 000035
【図１９】
2005004223.tif 000036
【図２０】
2005004223.tif 000037
【図２１Ａ】
2005004223.tif 000038
【図２１Ｂ】
2005004223.tif 000039
【図２１Ｃ】
2005004223.tif 000040
【図２２】
2005004223.tif 000041
【図２３】
2005004223.tif 000042
【図２４Ａ】
2005004223.tif 000043
【図２４Ｂ】
2005004223.tif 000044
【図２４Ｃ】
2005004223.tif 000045
【図２５Ａ】
2005004223.tif 000046
【図２５Ｂ】
2005004223.tif 000047
【図２５Ｃ】
2005004223.tif 000048
【図２６】
2005004223.tif 000049