(57)【要約】【課題】構成を簡易にしながら、より明るく色バランスの良い画像を投影する。【解決手段】光源ランプ21及びリフレクタ22を含む光源と、それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を透過させる複数のダイクロイックフィルタを回転面に分割配置し、光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を透過させるカラーホイール24と、カラーホイール24で反射された光CLの一部を回収してカラーホイール24の透過光OLに重畳させる光リサイクルループ26と、光リサイクルループ26で反射光CLの一部が重畳されたカラーホイールの透過光OLを用い、複数の色光に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影系とを備える。【選択図】      図１
2007271769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を透過させる複数のダイクロイックフィルタを回転面に分割配置し、上記光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を透過させるカラーホイールと、
このカラーホイールで反射された光を上記カラーホイールの透過光に重畳させるリサイクルループ手段と、
このリサイクルループ手段を通過する光量を調整する通過光量調整手段と、
上記リサイクルループ手段で反射光の一部が重畳された上記カラーホイールの透過光を用い、複数の色光に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
光源と、
それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を反射させる複数のダイクロイックミラーを回転面に分割配置し、上記光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を反射させるカラーホイールと、
このカラーホイールで透過された光を上記カラーホイールの反射光に重畳させるリサイクルループ手段と、
このリサイクルループ手段を通過する光量を調整する通過光量調整手段と、
上記リサイクルループ手段で透過光の一部が重畳された上記カラーホイールの反射光を用い、空間光変調器に入射する複数の色光に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項３】
上記カラーホイールを、上記光源からの光軸が略４５°の角度で各ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに当接するように回転軸を傾けて配置することを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
【請求項４】
上記リサイクルループ手段は、ガラスロッド、ライトトンネル、及び光ファイバ束のうちの少なくとも１つで構成することを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
【請求項５】
上記通過光量調整手段は、液晶シャッタ機構、メカニカルシャッタ機構、開口絞り機構、及び回動周面に配置した減光率の異なる複数の減光フィルタ中の１つを光路中に選択的に挿入する減光フィルタホイール機構のうちの少なくとも１つで構成することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の投影装置。
【請求項６】
上記リサイクルループ手段は、プリズムミラー素子で構成することを特徴とする請求項２記載の投影装置。
【請求項７】
上記交換光変調器は、３原色以外の色に対応する光像を時分割に形成し、
上記投影手段は、この空間光変調器で時分割に形成された光像の投影を行なうことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の投影装置。
【請求項８】
光源と、それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を透過させる複数のダイクロイックフィルタを回転面に分割配置し、上記光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を透過させるカラーホイールを備えた投影装置での投影方法であって、
上記カラーホイールで反射された光を上記カラーホイールの透過光に重畳させるリサイクルループ工程と、
このリサイクルループ工程中で通過光量を調整する通過光量調整工程と、
上記リサイクルループ工程で反射光の一部が重畳された上記カラーホイールの透過光を用い、複数の色光に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影工程と
を有したことを特徴とする投影方法。
【請求項９】
光源と、それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を反射させる複数のダイクロイックミラーを回転面に分割配置し、上記光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を反射させるカラーホイールを備えた投影装置の投影方法であって、
上記カラーホイールで透過された光を上記カラーホイールの反射光に重畳させるリサイクルループ工程と、
このリサイクルループ工程中で通過光量を調整する通過光量調整工程と、
上記リサイクルループ工程で透過光の一部が重畳された上記カラーホイールの反射光を用い、空間光変調器に入射する複数の色光に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影工程と
を有したことを特徴とする投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像を投影する投影装置及び投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に一般的なプロジェクタ装置の光学系の構成を示す。同図で、高圧水銀灯等で構成される光源ランプ１１がリフレクタ１２内に配置されている。この光源ランプ１１からの光、及び該光源ランプ１１から発せられた後にリフレクタ１２内面で反射された光が、回転駆動されるカラーホイール１３の一部を通過する。
【０００３】
カラーホイール１３は、例えば図６（Ａ）に示すようにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各セグメントの扇形のダイクロイックフィルタを円周上に分割配置したものであり、回転駆動されることで、その時点で光源側からの光路中に挿入されているダイクロイックフィルタの波長帯域を有する色成分のみを選択的に透過させる。
【０００４】
カラーホイール１３を介して適宜色成分毎に選択された光は、インテグレータ１４で投影に適した断面形状及び輝度密度の光束とされた後に光源側レンズ群１５を介してミラー１６で全反射され、空間光変調器、例えばマイクロミラー素子１７に照射される。
【０００５】
マイクロミラー素子１７は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）（登録商標）とも称され、アレイ状に配列した多数の極小ミラーの各対向角度を個別にオン／オフ制御する表示動作を実行することで、その反射光により瞬間的には２値化された光像を形成する。
【０００６】
しかるに、カラーホイール１３の回転とマイクロミラー素子１７で形成する光像とを同期させ、例えばカラーホイール１３のＲセグメントが光路中にある時にマイクロミラー素子１７で赤色成分の色画像を表示させるようにして、カラーホイール１３が１回転する間にＲ，Ｇ，Ｂの各色画像を連続してマイクロミラー素子１７で表示させることで、結果として１枚のフルカラー画像が投影されることとなる
加えて、各色画像を表示する期間中でマイクロミラー素子１７を構成する各画素単位の極小ミラーの反射時間を調整することにより、階調表現が実現される。
【０００７】
しかるにマイクロミラー素子１７で形成された光像は、投影レンズ群１８を介して、ここでは図示しない投影対象のスクリーン面上に結像される。
【０００８】
また、上記図６（Ａ）で示したカラーホイール１３では投影する画像が充分な明るさを得ることができないとして、図６（Ｂ）に示すようなセグメント構成のカラーホイール１３′を代わって使用することが多くの装置で行なわれている。
【０００９】
すなわち、図６（Ｂ）に示すカラーホイール１３′では、ＲＧＢに加えてＷ（白（正確には透明）のセグメントを有し、これに合わせてマイクロミラー素子１７ではＲＧＢの各色成分に対応した画像とＹ（輝度）信号に対応した画像とを表示することで、特に白色を投影した場合の明るさを向上させるようにしたものである。
【００１０】
また、これとは別に、色バランス、光利用効率が良く、小型で低コストなカラー投影装置を提供するべく、カラーホイールが照明系からの白色光を異なる波長成分の２つの色光に分離するとともに、回転により各色光の波長成分を時間的に変化させ、透過型液晶パネルが分離された色光をそれぞれ時間的な変化に対応させて変調し、さらにカラーホイールが変調された２つの色校の画像を合成し、投影光学系が合成されたカラー画像をスクリーン上に投影するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平１１−２６４９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７（Ａ）は、上記図６（Ｂ）で示した構成のカラーホイール１３′を使用したプロジェクタ装置で得られる色別の明るさをグラフ化したものである。同図で「Ｗ」「Ｙ」「Ｃ」「Ｇ」「Ｍ」「Ｒ」「Ｂ」はそれぞれ「白（透明）（Ｗｈｉｔｅ）」、「黄（Ｙｅｌｌｏｗ）」「シアン（Ｃｙａｎ）」「緑（Ｇｒｅｅｎ）」「マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）」「赤（Ｒｅｄ）」「青（Ｂｌｕｅ）」を示す。
【００１２】
白以外の色の明るさに比して、白はカラーホイール１３′のＷ，Ｒ，Ｇ，Ｂすべてのセグメントに相当する期間にマイクロミラー素子１７でフル階調値の光像を形成して投影を行なうことになるため、非常に大きくなる。
【００１３】
したがって、白と白以外の色を同時に投影すると、白以外の色は暗く濁って見えてしまうことになる。  
これはつまり、透明セグメントＷを追加することにより投影画像中の白は明るくなるものの、それ以外の色は相対的に暗くなり、結果として画質を低下させてしまうことを意味する。
【００１４】
また、上記図６（Ｂ）のカラーホイール１３′であえて透明セグメントＷを使用しない場合の色別の明るさを図７（Ｂ）に示す。この場合、白はカラーホイール１３′のＷのセグメントを除くＲ，Ｇ，Ｂの各セグメントに相当する期間中、マイクロミラー素子１７でフル階調値の光像を形成することで得られるもので、色のバランスが良く再現できるものの、全体に暗いものとなってしまう。
【００１５】
これは、透明セグメントＷに相当する期間分だけ光源ランプ１１からの光を利用していないことに起因するもので、ここでは図示しないが、上記図６（Ａ）に示した透明セグメントＷのないカラーホイール１３で各色を表示する場合に比しても暗いものとなる。
【００１６】
なお、上記特許文献に記載された技術では、色バランスと光利用効率の点では問題ないものの、与えられた画像信号に対応した画像を表示して光像を形成するための、装置構成中でも単価が高い光学変調素子が必ず２つ必要となるため、低コストなカラー投影装置となるとは言い難い。
【００１７】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、できる限り構成を簡易なものとしながら、より明るく色バランスの良い画像を投影することが可能な投影装置及び投影方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１記載の発明は、光源と、それぞれ異なる目的の波長帯域の色光を透過させる複数のダイクロイックフィルタを回転面に分割配置し、上記光源からの光路中に回転面の一部を挿入して時分割的に複数の色光を透過させるカラーホイールと、このカラーホイールで反射された光の一部を回収して上記カラーホイールの透過光に重畳させるリサイクルループ素子と、このリサイクルループ素子で反射光の一部が重畳された上記カラーホイールの透過光を用い、複数の色校に対応した光像を時分割で形成してカラー画像の投影を行なう投影手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の光学変調素子を用いるなどの複雑な構成をとることなく、構成を簡易なものとしながら、カラーホイールで反射された光を有効に活用してより明るい画像を投影することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）  
以下、本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置の光学系の構成を示すものである。同図で、高圧水銀灯等で構成される光源ランプ２１がリフレクタ２２内に配置されている。この光源ランプ２１からの光、及び該光源ランプ２１から発せられた後にリフレクタ２２内面で反射された光が、光源側レンズ２３を介して略平行光とされた後に、回転駆動されるカラーホイール２４の一部を通過する。
【００２２】
このカラーホイール２４は、上記図６（Ａ）に示したようにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各セグメントの扇形のダイクロイックフィルタを円周上に分割配置したものであり、図１に示す如く光源ランプ２１を含む光源側からの光軸に対して４５°の角度でその回転軸が傾けて配置される。
【００２３】
したがって、各色のダイクロイックフィルタは、光源側からの光路中に挿入された状態で、当該フィルタが直交する方向より外周側に４５°傾いた角度より光源光が照射されることとなる。
【００２４】
しかして、カラーホイール２４を透過した色光（以下「目的色光」と称する）ＯＬは、直接インテグレータ２５に送られる。
【００２５】
一方で、上記光源側レンズ２３を介して送られてきた光源光のうち、カラーホイール２４で対象波長範囲外であるために透過することができず、反射された光（以下「補色光ＣＬ」と称する）が光リサイクルループ２６の入射端２６ａより回収される。
【００２６】
この光リサイクルループ２６は、例えば図２に示すように、２対のコ字状ガラスロッド２６１，２６２を組み合わせて全体で略Ｃ字状となるように構成される。  
コ字状ガラスロッド２６１，２６２はそれぞれ、３本の角柱状のガラスロッドが各９０°の角度で当接構成され、且つ各コーナー部の外側が４５°の角度で面取りされて全反射ミラー加工される。
【００２７】
コ字状ガラスロッド２６１の上記入射端２６ａより入射した補色光ＣＬは、各ロッド中を図中に矢印で示す方向に進み、途中の上記全反射ミラー部分で２回反射した後にコ字状ガラスロッド２６１の出射端２６ｂより出射する。
【００２８】
このコ字状ガラスロッド２６１の出射端２６ｂとコ字状ガラスロッド２６２の入射端２６ｃとが相対向して配置され、その間に光学フィルタ素子２７が配設される。
【００２９】
この光学フィルタ素子２７は、その透過光量を電気的に制御（減衰）可能な素子、具体的には液晶シャッタ機構、メカニカルシャッタ機構、開口絞り機構、及び回動周面に配置した減光率の異なる複数の減光フィルタ中の１つを光路中に選択的に挿入する減光フィルタホイール機構、などで構成される。
【００３０】
この光学フィルタ素子２７で透過光量が意図的に減衰された補色光ＣＬは、コ字状ガラスロッド２６２の入射端２６ｃよりコ字状ガラスロッド２６２に入射し、これも各ロッド中を図中に矢印Ｒで示す方向に進み、途中の上記全反射ミラー部分で２回反射した後にコ字状ガラスロッド２６２の出射端２６ｄより出射する。
【００３１】
コ字状ガラスロッド２６１の入射端２６ａとコ字状ガラスロッド２６２の出射端２６ｄは、相対向するように配置され、且つ上記図１で示すように光源からの光が直接照射されるカラーホイール２４の部分をその表裏で挟み込むようにして配置されるものであり、出射端２６ｄより出射した、減衰した補色光ＣＬはカラーホイール２４に４５°の角度で投射され、上記目的色光ＯＬとともにインテグレータ２５に入射される。
【００３２】
このインテグレータ２５内では、上記目的色光ＯＬと補色光ＣＬとがそれぞれインテグレータ２５の内周面で反射を繰返して適宜重畳されながらインテグレータ２５内を進んでいく。
【００３３】
しかして、インテグレータ２５の出射する、目的色光ＯＬと補色光ＣＬとが重畳され、且つ輝度密度が平均化された光が、ここでは図示しない空間的光学変調素子であるマイクロミラー素子に送られてその色光に応じた光像が形成され、同じく図示しない投影形のレンズ群によって投影対象のスクリーン上に投影表示される。
【００３４】
なお、インテグレータ２５以降の投影系に関する構成は、一般的なＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置と基本的に同様であるため、その図示と説明については省略するものとする。
【００３５】
上記のような構成にあっては、カラーホイール２４で反射された、本来は投影に利用されない補色光ＣＬを光リサイクルループ２６で回収し、光学フィルタ素子２７で意図的に減衰させた後にカラーホイール２４を透過した目的色光ＯＬに重畳して投影動作を実行させることになる。
【００３６】
光学フィルタ素子２７は、上述した如く電気的に透過光量を制御できるものであり、カラーホイール２４の回転位置、より正確にはカラーホイール２４の各Ｒ，Ｇ，Ｂのセグメントが光源からの光路中に挿入されるタイミングに同期してその透過光量を可変制御する。
【００３７】
例えば、光学フィルタ素子２７を液晶シャッタ機構で構成した場合には、液晶シャッタ機構を構成するモノクロの液晶パネルの全信号電極に印加する電圧を加減制御することで、表示階調を「白（全透過）」と「黒（全遮蔽）」との間で制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００３８】
また、光学フィルタ素子２７をメカニカルシャッタ機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入された開始時のタイミングでメカニカルシャッタを開状態とし、その後、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間にメカニカルシャッタを閉状態とするまでの時間を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００３９】
また、光学フィルタ素子２７を開口絞り機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間の開口絞りの口径を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００４０】
また、光学フィルタ素子２７を減光フィルタホイール機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間にコ字状ガラスロッド２６１の出射端２６ｂとコ字状ガラスロッド２６２の入射端２６ｃの間の光路中に位置させる減光フィルタの減光率を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００４１】
このように、本来は反射により無効とされてしまう補色光ＣＬを回収した上で意図的にその光量を制限して、カラーホイール２４を透過した後の目的色光ＯＬに重畳し、インテグレータ２５を介して投影動作を実行させる。
【００４２】
したがって、光学フィルタ素子２７で減衰させる補色光ＣＬの光量を少なくし、目的色光ＯＬに重畳される補色光ＣＬの割合が高くなるに連れて、カラーホイール２４を構成するＲ，Ｇ，Ｂ各セグメントのダイクロイックフィルタの性能を悪化させ、投影画像の色再現範囲を狭める結果となってしまう。
【００４３】
しかしながら、特に人間の眼は色彩よりも輝度による影響が大きく、プロジェクタ装置においては、色の再現性よりもまず明るさが優先される場合があるので、必要とされる状況に応じ、色の再現性を犠牲にする代わりに、より明るい画像を投影することができる。
【００４４】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、光学フィルタ素子２７での補色光ＣＬの透過量（減衰量）を制御して各種表示モードを設定した場合の、投影画像で得られる色別の明るさをグラフ化して示すものである。
【００４５】
図３（Ａ）は彩度優先モード、図３（Ｂ）は中間モード、図３（Ｃ）は明度優先モードでの各色の明るさを示すもので、いずれも「Ｗ」「Ｙ（Ｙ′，Ｙ″）」「Ｃ（Ｃ′，Ｃ″）」「Ｇ（Ｇ′，Ｇ″）」「Ｍ（Ｍ′，Ｍ″）」「Ｒ（Ｒ′，Ｒ″）」「Ｂ（Ｂ′，Ｂ″）」はそれぞれ「白（透明）（Ｗｈｉｔｅ）」、「黄（Ｙｅｌｌｏｗ）」「シアン（Ｃｙａｎ）」「緑（Ｇｒｅｅｎ）」「マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）」「赤（Ｒｅｄ）」「青（Ｂｌｕｅ）」を示す。
【００４６】
図３（Ａ）の彩度優先モードは、光学フィルタ素子２７で補色光ＣＬを完全に減衰（遮蔽）するか、あるいは同減衰率を極力大きく設定した場合について例示するもので、目的色光ＯＬに重畳する補色光ＣＬの割合を極力抑えたものとする。これにより、元の画像信号に忠実な色彩の画像を投影するもので、投影する画像の明るさについては一般的なプロジェクタ装置と大差がない。
【００４７】
対して、図３（Ｃ）の明度優先モードは、光学フィルタ素子２７での減衰率を最も低く設定し、目的色光ＯＬに重畳する補色光ＣＬの割合を充分大きなものとする。これにより、元の画像信号の色彩の再現性は大幅に低下してモノクロ画像に近い、色彩の薄い印象の画像となるが、その分だけ画像全体を明るいものとしてコントラストが高く、「メリハリ」のきいた画像を投影することができる。
【００４８】
図３（Ｂ）は、上記図３（Ａ）と図３（Ｃ）の中間であり、ある程度の色彩の再現性と明るさとを両立し得るものとなる。
【００４９】
以上に説明した如く、複数の光学変調素子を用いるなどの複雑な構成をとることなく、構成をより簡易なものとしながらも、カラーホイール２４で反射された、本来は使用しない補色光ＣＬを有効に活用して、より明るい画像を投影することが可能となる。
【００５０】
また、上記実施の形態では、光源からの光軸が４５°の角度で各ダイクロイックフィルタに当接するようにカラーホイール２４の回転軸を傾けて配置するものとしたことにより、カラーホイール２４での補色光ＣＬの反射と光リサイクルループ２６による回収、及び目的色光ＯＬへの重畳を正確にコントロールすることができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、光リサイクルループ２６を複数のガラスロッドにより構成するものとして説明したが、本発明はこれに限ることなく、他にも内周面全面を全反射ミラーで構成した中空のライトトンネルや複数の光ファイバを束ねて構成する光ファイバ束で構成するものとしてもよい。
【００５２】
上記ライトトンネルを用いた場合には、光源側の構成をより軽量化することができ、また光ファイバ束を用いた場合には曲線状に曲げて構成することができるために小型化に寄与できる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、上記光リサイクルループ２６がカラーホイール２４で回収した補色光ＣＬに対し、その光量（減光量）を光学フィルタ素子２７で調整した上でカラーホイール２４透過後の目的色光ＯＬに重畳させるものとしたので、色彩を優先させる場合や色彩よりも明るさを優先する場合、あるいはその中間である場合など、ユーザの必要とする状況に対応して当画像の画質を任意に選択することができる。
【００５４】
そのような光学フィルタ素子２７として、具体的には液晶シャッタ機構、メカニカルシャッタ機構、開口絞り機構、及び回動周面に配置した減光率の異なる複数の減光フィルタ中の１つを光路中に選択的に挿入する減光フィルタホイール機構を考えることができ、いずれも光学フィルタ素子２７を透過する光量を正確にコントロールして、効率的に減光させることができる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、リサイクルループ２６において所定量の光を目的色光ＯＬに重畳させるようにした場合、時分割に構成した光の色と対応した空間光変調器での光変調を行なうにあたっては、Ｒ，Ｇ，Ｂと対応するような画像となるように制御せずとも構わない。
【００５６】
例えば、目的光色ＯＬが「赤」のときはリサイクルループ２６に入射した光の３割を重畳し、目的光色ＯＬが「緑」のときはリサイクルループ２６に入射した光の４割を重畳し、目的光色ＯＬが「青」のときはリサイクルループ２６に入射した光の２割を重畳するものとした場合、目的光色ＯＬとリサイクルした光とを重畳した合成光の関係は、実際には目的色光ＯＬが「赤」の時には合成光が「ピンク色」、目的色光ＯＬが「緑」の時には合成光が「うぐいす色」、目的色光ＯＬが「青」の時には合成光が「水色」となるので、上記空間光変調器での光変調は、ピンク色、うぐいす色、水色と対応するような画像となるように制御した方が、より自然で適切な画像となり得る。
【００５７】
（第２の実施の形態）  
以下、本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５８】
図４は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置の光学系の構成を示すものである。同図で、高圧水銀灯等で構成される光源ランプ３１がリフレクタ３２内に配置されている。この光源ランプ３１からの光、及び該光源ランプ３１から発せられた後にリフレクタ３２内面で反射された光が、光源側レンズ３３を介して略平行光とされた後に、回転駆動されるカラーホイール３４の一部で反射される。
【００５９】
このカラーホイール３４は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各セグメントの扇形のダイクロイックミラーを円周上に分割配置したものであり、図１に示す如く光源ランプ３１を含む光源側からの光軸に対して４５°の角度でその回転軸が傾けて配置される。
【００６０】
したがって、各色のダイクロイックミラーは、光源側からの光路中に挿入された状態で、当該ミラーが直交する方向より外周側に４５°傾いた角度より光源光が照射されることとなる。
【００６１】
しかして、カラーホイール３４で反射された色光（以下「目的色光」と称する）ＯＬは、直接インテグレータ３５に送られる。
【００６２】
一方で、上記光源側レンズ３３を介して送られてきた光源光のうち、カラーホイール３４で対象波長範囲外であるために反射することができず、透過した光（以下「補色光ＣＬ」と称する）が光リサイクルループ３６の入射端３６ａより回収される。
【００６３】
この光リサイクルループ３６は、例えば図示する如く２対のプリズムミラー（ペンタプリズム）３６１，３６２を組み合わせて構成される。  
第１のプリズムミラー３６１で鋭角に反射された補色光ＣＬは、プリズムミラー３６１の出射端３６ｂより出射する。
【００６４】
第１のプリズムミラー３６１の出射端３６ｂと第２のプリズムミラー３６２の入射端３６ｃとが相対向して配置され、その間に光学フィルタ素子３７が配設される。
【００６５】
この光学フィルタ素子３７は、その透過光量を電気的に制御（減衰）可能な素子、具体的には液晶シャッタ機構、メカニカルシャッタ機構、開口絞り機構、及び回動周面に配置した減光率の異なる複数の減光フィルタ中の１つを光路中に選択的に挿入する減光フィルタホイール機構、などで構成される。
【００６６】
この光学フィルタ素子３７で透過光量が意図的に減衰された補色光ＣＬは、第２のプリズムミラー３６２の入射端３６ｃより入射し、鋭角に反射された後に出射端３６ｄより出射する。
【００６７】
この第２のプリズムミラー３６２の出射端３６ｄは、上記カラーホイール３４を介して上記インテグレータ３５の入射面に対向配置されるものであり、出射端３６ｄより出射した、減衰した補色光ＣＬはカラーホイール３４に４５°の角度で投射され、ここを透過して上記目的色光ＯＬとともにインテグレータ３５に入射される。
【００６８】
このインテグレータ３５内では、上記目的色光ＯＬと補色光ＣＬとがそれぞれインテグレータ３５の内周面で反射を繰返して適宜重畳されながらインテグレータ３５内を進んでいく。
【００６９】
しかして、インテグレータ３５の出射する、目的色光ＯＬと補色光ＣＬとが重畳され、且つ輝度密度が平均化された光が、ここでは図示しない空間的光学変調素子であるマイクロミラー素子に送られてその色光に応じた光像が形成され、同じく図示しない投影形のレンズ群によって投影対象のスクリーン上に投影表示される。
【００７０】
なお、インテグレータ３５以降の投影系に関する構成は、一般的なＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置と基本的に同様であるため、その図示と説明については省略するものとする。
【００７１】
上記のような構成にあっては、カラーホイール３４で透過された、本来は投影に利用されない補色光ＣＬを光リサイクルループ３６で回収し、光学フィルタ素子３７で意図的に減衰させた後にカラーホイール３４を反射した目的色光ＯＬに重畳して投影動作を実行させることになる。
【００７２】
光学フィルタ素子３７は、上述した如く電気的に透過光量を制御できるものであり、カラーホイール３４の回転位置、より正確にはカラーホイール３４を構成するダイクロイックミラーによる各Ｒ，Ｇ，Ｂのセグメントが光源からの光路中に挿入されるタイミングに同期してその透過光量を可変制御する。
【００７３】
例えば、光学フィルタ素子３７を液晶シャッタ機構で構成した場合には、液晶シャッタ機構を構成するモノクロの液晶パネルの全信号電極に印加する電圧を加減制御することで、表示階調を「白（全透過）」と「黒（全遮蔽）」との間で制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００７４】
また、光学フィルタ素子３７をメカニカルシャッタ機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入された開始時のタイミングでメカニカルシャッタを開状態とし、その後、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間にメカニカルシャッタを閉状態とするまでの時間を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００７５】
また、光学フィルタ素子３７を開口絞り機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間の開口絞りの口径を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００７６】
また、光学フィルタ素子３７を減光フィルタホイール機構で構成する場合には、当該色のセグメントが光源からの光路に挿入されている間に第１のプリズムミラー３６１の出射端３６ｂと第２のプリズムミラー３６２の入射端３６ｃの間の光路中に位置させる減光フィルタの減光率を制御することにより、透過される光量を調整することができる。
【００７７】
このように、本来は透過により無効とされてしまう補色光ＣＬを回収した上で意図的にその光量を制限して、カラーホイール３４を反射した後の目的色光ＯＬに重畳し、インテグレータ３５を介して投影動作を実行させる。
【００７８】
したがって、光学フィルタ素子３７で減衰させる補色光ＣＬの光量を少なくし、目的色光ＯＬに重畳される補色光ＣＬの割合が高くなるに連れて、カラーホイール３４を構成するＲ，Ｇ，Ｂ各セグメントのダイクロイックミラーの性能を悪化させ、投影画像の色再現範囲を狭める結果となってしまう。
【００７９】
しかしながら、特に人間の眼は色彩よりも輝度による影響が大きく、プロジェクタ装置においては、色の再現性よりもまず明るさが優先される場合があるので、必要とされる状況に応じ、色の再現性を犠牲にする代わりに、より明るい画像を投影することができる。
【００８０】
以上に説明した如く、複数の光学変調素子を用いるなどの複雑な構成をとることなく、構成をより簡易なものとしながらも、カラーホイール３４で透過された、本来は使用しない補色光ＣＬを有効に活用して、より明るい画像を投影することが可能となる。
【００８１】
なお、上記第２の実施の形態では、光リサイクルループ３６を２つのプリズムミラー３６１，３６２により構成するものとしたので、第１の実施の形態で示したコ字状ガラスロッド２６１，２６２で構成した光リサイクルループ２６に比して、よりコンパクトにすることができ、コストの低減と装置全体の小型化に寄与することができる。
【００８２】
また、上記実施の形態では、リサイクルループ２６において所定量の光を目的色光ＯＬに重畳させるようにした場合、時分割に構成した光の色と対応した空間光変調器での光変調を行なうにあたっては、Ｒ，Ｇ，Ｂと対応するような画像となるように制御せずとも構わない。
【００８３】
例えば、目的光色ＯＬが「赤」のときはリサイクルループ２６に入射した光の３割を重畳し、目的光色ＯＬが「緑」のときはリサイクルループ２６に入射した光の４割を重畳し、目的光色ＯＬが「青」のときはリサイクルループ２６に入射した光の２割を重畳するものとした場合、目的光色ＯＬとリサイクルした光とを重畳した合成光の関係は、実際には目的色光ＯＬが「赤」の時には合成光が「ピンク色」、目的色光ＯＬが「緑」の時には合成光が「うぐいす色」、目的色光ＯＬが「青」の時には合成光が「水色」となるので、上記空間光変調器での光変調は、ピンク色、うぐいす色、水色と対応するような画像となるように制御した方が、より自然で適切な画像となり得る。
【００８４】
さらに、上記第１及び第２の実施の形態はいずれも、画像信号に応じた光像を形成するための光学変調素子としてマイクロミラー素子を用いるＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合について例示したが、本発明はこれに限るものではなく、透過型の液晶表示パネル、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む反射型の液晶表示パネル、あるいはＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｕｅ：光回析格子）技術を用いたＧ×Ｌ（登録商標）素子など、いずれの空間的光変調素子を用いる投影装置であっても、光源に交流駆動の放電ランプを用いるものであれば同様に適用することが可能となる。
【００８５】
その他、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施の形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施の形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の光学系の構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係る光リサイクルループの具体構成を例示する斜視図。
【図３】同実施の形態に係る各投影色毎の明るさを例示する図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置の光学系の構成を示す図。
【図５】一般的なプロジェクタ装置の光学系の構成を示す図。
【図６】図５のカラーホイールの構成を示す図。
【図７】図６のカラーホイールを用いた各投影色毎の明るさを例示する図。
【符号の説明】
【００８７】
１１…光源ランプ、１２…リフレクタ、１３，１３′…カラーホイール、１４…インテグレータ、１５…光源側レンズ群、１６…ミラー、１７…マイクロミラー素子、１８…投影レンズ群、２１…光源ランプ、２２…リフレクタ、２３…光源側レンズ、２４…（ダイクロイックフィルタ）カラーホイール、２５…インテグレータ、２６…光リサイクルループ、２６ａ，２６ｃ…入射端、２６ｂ，２６ｄ…出射端、２６１，２６２…コ字状ガラスロッド、２７…光学フィルタ素子、３１…光源ランプ、３２…リフレクタ、３３…光源側レンズ、３４…（ダイクロイックミラー）カラーホイール、３５…インテグレータ、３６…光リサイクルループ、３６ａ，３６ｃ…入射端、３６ｂ，３６ｄ…出射端、３６１，３６２…プリズムミラー（ペンタプリズム）、３７…光学フィルタ素子、ＣＬ…補色光、ＯＬ…目的色光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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