(57)【要約】【課題】この発明は、特性の異なる複数のカラーホイルを、用途に応じて切り替えることができる映像投影装置を提供することを目的としている。【解決手段】光源２０１と、白フィルタと色フィルタとが第１の面積比で配置された第１のカラーホイル２０２ａと、白フィルタと色フィルタとが第１の面積比とは異なる第２の面積比で配置された第２のカラーホイル２０２ｂと、第１及び第２のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂのいずれか一方を、光源２０１からの出射光が色フィルタを透過するように回転させる制御手段と、制御手段により第１または第２のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーによって光学像を形成するように反射させるマイクロミラーデバイス２０３と、マイクロミラーデバイス２０３で反射された光を投射するためのレンズ２０４とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
無着色光透過部と色フィルタ部とが第１の面積比で配置された第１のカラーホイルと、
無着色光透過部と色フィルタとが前記第１の面積比とは異なる第２の面積比で配置された第２のカラーホイルと、
前記第１及び第２のカラーホイルのいずれか一方を、前記光源からの出射光が色フィルタを透過するように回転させる制御手段と、
前記制御手段により第１または第２のカラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーによって光学像を形成するように反射させるマイクロミラーデバイスと、
前記マイクロミラーデバイスで反射された光を投射するためのレンズとを具備することを特徴とする映像投影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、第１のカラーホイルの回転軸と第２のカラーホイルの回転軸とを同軸上に配置し、一方のカラーホイルを無着色光透過部が前記光源からの出射光を透過させる位置で停止させ、他方のカラーホイルを回転駆動させるように構成されることを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、第１のカラーホイルの回転軸と第２のカラーホイルの回転軸とを、前記第１及び第２のカラーホイルの一部が重なり合うように並列に配置し、一方のカラーホイルを無着色光透過部が前記光源からの出射光を透過させる位置で停止させ、他方のカラーホイルを回転駆動させるように構成されることを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項４】
前記第１のカラーホイルの外周に設置された第１の磁性体と、
前記第１のカラーホイルの外周の近傍に設けられ、通電されることにより前記第１の磁性体を引きつけて、前記第１のカラーホイルを無着色光透過部が前記光源からの出射光を透過させる位置で停止させるように位相制御する第１の磁気装置と、
前記第２のカラーホイルの外周に設置された第２の磁性体と、
前記第２のカラーホイルの外周の近傍に設けられ、通電されることにより前記第２の磁性体を引きつけて、前記第２のカラーホイルを無着色光透過部が前記光源からの出射光を透過させる位置で停止させるように位相制御する第２の磁気装置とを具備することを特徴とする請求項２または３記載の映像投影装置。
【請求項５】
前記第１のカラーホイルの外周で前記第１の磁性体と逆位相側に設置された第１のバランサと、
前記第２のカラーホイルの外周で前記第２の磁性体と逆位相側に設置された第２のバランサとを具備することを特徴とする請求項４記載の映像投影装置。
【請求項６】
前記無着色光透過部は、無着色の透明フィルタで構成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の映像投影装置。
【請求項７】
前記無着色光透過部は、空間として構成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の映像投影装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のカラーホイルは外周に補強用リングが設置されることを特徴とする請求項７記載の映像投影装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のカラーホイルは無着色光透過部と軸対称の位置にバランサを有することを特徴とする請求項７記載の映像投影装置。
【請求項１０】
前記色フィルタは、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項１１】
光源と、
それぞれが色フィルタを含み、異なる特性を有する複数のカラーホイルと、
前記複数のカラーホイルのいずれか１つを、前記光源からの出射光が色フィルタを透過するように回転させる制御手段と、
前記制御手段により前記１つのカラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーによって光学像を形成するように反射させるマイクロミラーデバイスと、
前記マイクロミラーデバイスで反射された光を投射するためのレンズとを具備することを特徴とする映像投影装置。
【請求項１２】
それぞれが色フィルタを含み、異なる特性を有する複数のカラーホイルのいずれか１つを、光源からの出射光が色フィルタを透過するように回転させる第１のステップと、
前記１つのカラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーによって光学像を形成するように反射させ、該反射された光をレンズによって投射する第２のステップとを具備することを特徴とする映像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特にデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）方式のカラープロジェクタに用いて有効な映像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＤＬＰ方式のカラープロジェクタでは、白色光源からの出射光を、回転するカラーホイルに設けられたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色フィルタを順次透過させて、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のパネル面に照射させている。
【０００３】
ＤＭＤでは、そのパネル面において、時分割で順次与えられるＲ，Ｇ，Ｂフィルタからの各光に同期してＲ，Ｇ，Ｂ光にそれぞれ対応する光学像を多数のマイクロミラーの反射により形成する。そして、ＤＭＤで形成されたＲ，Ｇ，Ｂの各光学像が、投射レンズにより拡大されてスクリーンに投影され、ここにカラー映像表示が行なわれることになる。
【特許文献１】特開２００４−３５４９５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなＤＬＰ方式のカラープロジェクタにあっては、表示映像の明るさを向上させるために、カラーホイルとして、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ以外に、無着色の光透過部としてＷ（白）フィルタを付加したものが採用されてきている。
【０００５】
このようなカラーホイルを用いることにより、ＤＭＤパネル面には、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ光が時分割で順次照射されることになり、Ｗ光をＤＭＤの全マイクロミラーで投射レンズに反射させることによって輝度を高めることができるようにしている。
【０００６】
このようにＷフィルタを利用した場合、その面積に応じて輝度を向上させることができるが、その反面Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの面積が減少するために、色純度の悪化や、色の彩度の悪化を避けることができなくなる。
【０００７】
このような色の彩度の悪化は、色の薄い高輝度の部分の輝度が光学的に向上することから、その投影映像が、白を背景としたシーンにおいて、人間の目の性質から、着色された被写体の色が背景の白色と対比して認識されるために、逆に着色部が黒ずんで見えてしまう（感じられる）ことによる。つまり、白色の視覚的な影響のため、色の鮮やかさが逆に失われて感じられるからである。
【０００８】
要するに、投影映像の明るさと色味とは互いに相反する性質を持っている。このため、カラーホイルとして、投影映像の明るさを優先させた特性のものを使用するか、色味を優先させた特性のものを使用するか、ユーザの多様化する映像品質の要求に対して、いずれか一方に決定せざるを得ないのが現状である。
【０００９】
特許文献１には、赤、緑、青及び白の各光透過領域を有する第１のカラーフィルタと、他の第２のカラーフィルタとを同軸上に配置し、両カラーフィルタを共に回転させて、明るさ重視の設定と、色味重視の設定とに切り替えることができるようにした構成が開示されているが、両カラーフィルタの回転制御が非常に困難になっている。
【００１０】
そこで、この発明は上記事情に基づいてなされたもので、特性の異なる複数のカラーホイルを選択的に切り替えて使用することにより、簡易な構成で、ユーザの要求する映像品質を容易に得ることができるようにした映像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る映像投影装置は、光源と、無着色光透過部と色フィルタ部とが第１の面積比で配置された第１のカラーホイルと、無着色光透過部と色フィルタとが第１の面積比とは異なる第２の面積比で配置された第２のカラーホイルと、第１及び第２のカラーホイルのいずれか一方を、光源からの出射光が色フィルタを透過するように回転させる制御手段と、制御手段により第１または第２のカラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーによって光学像を形成するように反射させるマイクロミラーデバイスと、マイクロミラーデバイスで反射された光を投射するためのレンズとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記のような構成によれば、第１及び第２のカラーホイルのいずれか一方を光源からの出射光が色フィルタを透過するように回転させるようにしたので、投影映像の明るさを優先するか、色味を優先するかなど用途に応じて切り替えることができ、簡易な構成で、ユーザの要求する映像品質を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するＤＬＰ方式カラープロジェクタの概略を示している。すなわち、入力部１１には、アナログのＲ，Ｇ，Ｂ信号が入力され、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３に導かれる。Ａ／Ｄ変換器１３は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル化して、スケーラ２２に出力している。
【００１４】
一方、入力部１２には、ビデオ信号が導入され、ビデオデコーダ１４に導かれる。このビデオデコーダ１４は、入力されたビデオ信号からデジタルの輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ／Ｃｒを得ることができ、ここからの輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ／Ｃｒもスケーラ２２にそれぞれ導くことができる。なお、このスケーラ２２は、いずれか一方の系統の映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ及びＹ，Ｃｂ／Ｃｒを選択的に導入するものであり、図示していないが、入力部にセレクタが設けられている。
【００１５】
このスケーラ２２は、その後段のＤＭＤ制御回路２３とともに、ＤＭＤパネル２０３を駆動するパネル駆動装置を構成している。
【００１６】
すなわち、スケーラ２２は、ＤＭＤパネル２０３の解像度（画素数）に対応したＲ，Ｇ，Ｂ画素信号を得るためのもので、入力した映像信号の解像度と、ＤＭＤパネル２０３の解像度との整合を取っている。つまり、入力した映像信号の画素数を調整してＤＭＤパネル２０３の複数のマイクロミラー（複数の画素）に適合するようにしている。
【００１７】
スケーラ２２から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ画素信号は、ＤＭＤ制御回路２３に入力される。ＤＭＤ制御回路２３では、後述するカラーホイルに設けられたＷフィルタに対応するＷ画素信号を生成している。そして、ＤＭＤ制御回路２３は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂ画素信号と、生成したＷ画素信号とを、光学エンジン２４を構成しているＤＭＤパネル２０３に時分割で与える。
【００１８】
光学エンジン２４は、上記したＤＭＤパネル２３のほかに、光源２０１、カラーホイル部２０２、投射レンズ２０４等を含み、スクリーン２０５に映像を投影するように機能している。
【００１９】
図２は、上記光学エンジン２４の詳細な構成を示している。光源２０１から出射された光は、カラーホイル部２０２を透過して、ＤＭＤパネル２０３のマイクロミラーアレイ面に照射される。
【００２０】
この場合、カラーホイル部２０２は、詳細は後述するが、それぞれがＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗフィルタを有し，特性の異なる２枚のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂを備えている。各カラーホイル２０２ａ、２０２ｂは、それぞれ同軸上に配置された回転軸２０６ａ、２０６ｂにより，互いに重なり合うようにして、回転可能に支持されている。
【００２１】
また、カラーホイル２０２ａ、２０２ｂは、それぞれ同期回転モータ２０７によって選択的に回転駆動されるようになっている。この場合、いずれのカラーホイルを回転選択させるかは、ユーザがカラープロジェクタに設けられた図示しない切り替えスイッチを操作することにより選択することができる。
【００２２】
そして、停止している方のカラーホイル２０２ａまたは２０２ｂは、そのＷフィルタが、光源２０１からの出射光が透過される位置となるように制御されている。これにより、光源２０１からの出射光は、回転している方のカラーホイルのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗフィルタを順次透過してＤＭＤパネル２０３に照射されるようになる。
【００２３】
一方、ＤＭＤパネル２０３は、Ｒ，Ｇ，Ｂ画素信号及びＷ画素信号に応じて各マイクロミラーの反射方向が時分割で切換られ、入射光を投射レンズ２０４方向へ着色映像光として反射している。
【００２４】
そして、ＤＭＤパネル２０３の各マイクロミラーがＲ，Ｇ，Ｂ画素信号及びＷ画素信号に対応して駆動されるのに同期して、回転要求された方のカラーホイル２０２ａまたは２０２ｂは、そのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗフィルタを透過した光がＤＭＤパネル２０３に時分割で照射されるように、同期回転モータ２０７によって回転制御されている。このようにしてＤＭＤパネル２０３で反射された映像光が投射レンズ２０４によって拡大出射され、スクリーン２０５に投影される。
【００２５】
図３（ａ）、（ｂ）は、上記カラーホイル２０２ａ、２０２ｂの一例を示している。カラーホイル２０２ａ、２０２ｂは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４つのフィルタを有しており、この４枚のフィルタのうち、無着色光透過部であるＷフィルタの占める面積の大きさに応じて、投影映像の明るさを優先する特性とするか、色味を優先する特性とするかを決定することができる。
【００２６】
すなわち、図３（ａ）に示すカラーホイル２０２ａは、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの面積に対しＷフィルタの面積比を小さくしたもので、この場合、色味を優先した特性を持つことになる。
【００２７】
一方、図３（ｂ）に示すカラーホイル２０２ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの面積に対して、Ｗフィルタの占める面積比を大きくしたもので、この場合、明るさを優先した特性を持つことになる。
【００２８】
このように、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの面積に対して、Ｗフィルタの占める面積比を変えることで、色味と、明るさのバランスを変えることができる。なお、カラーホイルの各フィルタのそれぞれの面積比率は、必要に応じて適宜設定可能であり、様々な特性を得ることができる。
【００２９】
図４は、２つのカラーホイル２０２ａ、２０２ｂのうち、回転されない方のカラーホイルを、そのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止させる構成の一例を示している。
【００３０】
例えば、ユーザが明るさを優先したカラーホイル２０２ａの使用を選択したとすると、もう一方のカラーホイル２０２ｂに対して、そのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止させるといった位相制御を行なう必要がある。
【００３１】
この場合、カラーホイル２０２ｂの外周の所定位置（例えばＧフィルタ側）に、鉄などの強磁性体３３ｂを設置する。また、カラーホイル２０２ｂの外周近傍に磁気装置３２を設ける。そして、磁気装置３２に通電してオン制御することにより、磁気装置３２が強磁性体３３ｂを引きつけ、カラーホイル２０２ｂを、そのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止させるように位相制御することができる。
【００３２】
また、このとき、カラーホイル２０２ｂに強磁性体３３ｂを付加したため、ホイルバランスが崩れて振動が発生することが懸念される。そこで、カラーホイル２０２ｂに強磁性体３３ｂを付加した箇所と逆位相側に、強磁性体３３ｂと同重量のバランサ３４を付加することにより、回転バランスを整えている。
【００３３】
このようにして、カラーホイル２０２ｂを位相制御し、光源２０１からの出射光（図中、ライトスポットとして示している）がＷフィルタを透過するように制御する。
【００３４】
一方、カラーホイル２０２ａの外周には、強磁性体３３ａが設置され、カラーホイル２０２ａの外周近傍に磁気装置３１が設けられている。これにより、カラーホイル２０２ｂをユーザが選択した場合、磁気装置３１に通電してオン制御すれば、磁気装置３１が強磁性体３３ａを引きつけ、カラーホイル２０２ａをそのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止されるように位相制御することができる。
【００３５】
この場合、カラーホイル２０２ａにも、カラーホイル２０２ｂと同様に、強磁性体３３ａを付加した箇所と逆位相側に図示しないバランサが設置されている。
【００３６】
上記した実施の形態によれば、特性の異なる２つのカラーホイル２０２ａ、２０２ｂを同軸上に設定し、一方のカラーホイル２０２ａまたは２０２ｂを回転させて映像表示に用い、他のカラーホイル２０２ｂまたは２０２ａを、そのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止させるようにしたので、非常に簡単な構成で映像品質を容易に切り替えることができるようになる。
【００３７】
図５は、カラーホイル２０２ａ、２０２ｂの配置の他の例を示している。すなわち、図４と同一部分には同一符号を付して説明すると、２枚のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂの回転軸２０６ａと２０６ｂを、各カラーホイル２０２ａ、２０２ｂの一部が重なり合うように平行に設置している。そして、２枚のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂの重なり合う部分に、光源２０１からの出射光が照射されるように配置されている。
【００３８】
この場合、回転されない方のカラーホイル２０２ａまたは２０２ｂは、図４で説明したように、それぞれ強磁性体３３ａまたは３３ｂと磁気装置３１または３２とにより、そのＷフィルタが光源２０１からの出射光を透過させる位置で停止させられるといった位相制御を行なわれる。
【００３９】
ここで、カラーホイル２０２ａ、２０２ｂのＷフィルタとしては、無着色の透明ガラス材等でなる光透過材料が使用されるが、図６に示すように、Ｗフィルタ部分を、光透過材料を除去して空間として形成するようにすれば、光学的な透過率が理想的となり、カラーホイルを複数枚重ねても輝度の低下を防ぐことができる。
【００４０】
さらに、カラーホイルを停止して光を照射すると、カラーホイル自身が加熱され問題が発生するが、この問題を回避することができる。
【００４１】
なお、Ｗフィルタ部分の光透過材料を除去することによる、機械的強度の低下を防止するために、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの外周や、Ｗフィルタ部分の周囲に沿って補強用リング３５で補強することができる。Ｗフィルタ部分の材料を除去したことにより、カラーホイル２０２ａ、２０２ｂの重量バランスが変化するため、補強用リング３５にはＷフィルタの除去部分と軸対称の位置にバランサ３４を設置することも可能である。
【００４２】
さらに、上記した実施の形態では、２枚のカラーホイル２０２ａ、２０２ｂを使用する例を示したが、カラーホイルは複数枚用いることも可能である。この場合、複数のカラーホイルは、図示しないチェンジャーによって選択的に光源２０１からの出射光が照射される位置に移動させる構造とすることができる。
【００４３】
なお、この発明は、上記した実施の形態そのまま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構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除することができる。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合せることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、ＤＬＰ方式カラープロジェクタの概略を説明するために示す図。
【図２】同実施の形態におけるＤＬＰ方式カラープロジェクタの光学エンジンの一例を説明するために示す図。
【図３】同実施の形態における光学エンジンに使用された２枚のカラーホイルの特性を説明するために示す図。
【図４】同実施の形態における２枚のカラーホイルに対する位相制御を説明するために示す図。
【図５】同実施の形態における２枚のカラーホイルの配置の他の例を説明するために示す図。
【図６】同実施の形態におけるカラーホイルの変形例を説明するために示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…ビデオデコーダ、２２…スケーラ、２３…ＤＭＤ制御回路、２４…光学エンジン、３１…磁気装置、３２…磁気装置、３３ａ…強磁性体、３３ｂ…強磁性体、３４…バランサ、３５…補強用リング、２０１…光源、２０２ａ…カラーホイル、２０２ｂ…カラーホイル、２０３…ＤＭＤパネル、２０４…投射レンズ、２０５…スクリーン、２０６ａ…回転軸、２０６ｂ…回転軸、２０７…同期回転モータ。
【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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