(57)【要約】本発明は、発光装置、空間光変調器（３０７）、画素シフト装置（３０８）、投影レンズ（３０９）及び制御処理器（３１１）を含む投影機器を提供する。発光装置は、励起光源（３０１）、色光発生装置（３０３）及び駆動装置を含む。制御処理器（３１１）は、それぞれ駆動装置、光源（３０１）、空間光変調器（３０７）及び画素シフト装置（３０８）に接続されており、駆動装置の周期的運動頻度を制御し、色光発生装置（３０３）の変換領域（００１）を移動して励起光により照射された位置を通過させる駆動装置の駆動期間において光源（３０１）をオフにして、あるいは空間光変調器（３０７）が非投影状態となるように制御する。画素シフト装置（３０８）が状態切替を行うときに、それを通過する光が存在しないため、コントラストへの影響が回避される。さらに、投影制御システム及び投影制御方法を提供する。【選択図】図２
2018506070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影画像を形成するように画像光を発生する画像光発生装置と、
前記画像光発生装置により発生される画像光の伝送光路に設けられ、状態切替により、状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と、状態切替後に前記画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像とを画素シフトさせる画素シフト装置と、
それぞれ前記画像光発生装置及び前記画素シフト装置に接続され、前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御するとともに、前記画素シフト装置による状態切替の期間において前記画像光発生装置が前記画像光を発生しないように制御する制御処理器と、
を含むことを特徴とする投影機器。
【請求項２】
前記画像光発生装置は、
投影用光線を発生する発光装置と、
前記発光装置により発光された前記投影用光線を受光し、入力画像信号に基づいて前記投影用光線を変調して画像光を出射する空間光変調器と、
を含み、
前記制御処理器は、前記入力画像信号に基づいて、前記空間光変調器が前記投影用光線を変調するように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影機器。
【請求項３】
前記空間光変調器は、デジタルマイクロミラー素子又はシリコンベース液晶である、
ことを特徴とする請求項２に記載の投影機器。
【請求項４】
前記制御処理器は、画素シフト装置による状態切替の期間において、前記空間光変調器に非投影状態にさせるように制御すること又は前記発光装置が発光しないように制御することにより、前記画像光発生装置が前記画像光を発生しないように制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の投影機器。
【請求項５】
前記発光装置は、
光線を発生する光源と、
カラーセグメント領域及び変換領域を含む色光発生装置であって、前記カラーセグメント領域は、前記光源により発生された光線の照射の下で対応色の投影用光線を出射する色光発生装置と、
前記色光発生装置に結合され、前記色光発生装置が前記光源により発生されて前記色光発生装置に照射された光線に対して周期的に運動するように前記色光発生装置を駆動し、前記色光発生装置における前記カラーセグメント領域及び前記変換領域を所定のタイミングに従って順次に移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置と、
を含み、
前記制御処理器は、それぞれ前記駆動装置、前記空間光変調器及び前記画素シフト装置に接続されており、前記駆動装置の周期的運動頻度を制御し、前記制御処理器は、さらに、前記変換領域に移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の投影機器。
【請求項６】
前記変換領域に移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動操作と前記画素シフト装置の切替操作とは、同一の時間帯又は互いに近い時間帯に行われる、
ことを特徴とする請求項５に記載の投影機器。
【請求項７】
前記色光発生装置は、センシングユニットをさらに含み、前記センシングユニットは、前記光源により発生された光線が前記変換領域に照射されたとき、シフトフィードバック信号を生成して前記制御処理器に送信し、前記制御処理器は、前記シフトフィードバック信号に基づいて、前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御するとともに、画像光を前記画素シフト装置に照射しないように制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載の投影機器。
【請求項８】
前記制御処理器は、前記変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記空間光変調器が非投影状態となるように制御し、前記カラーセグメント領域を移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記空間光変調器が投影状態となるように制御し、
あるいは、制御処理器がさらに前記光源に接続され、前記制御処理器は、前記変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記光源をオフに制御し、前記カラーセグメント領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記光源をオンに制御し、
あるいは、前記色光発生装置の前記変換領域は光不透過性材料を含む、
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の投影機器。
【請求項９】
前記画素シフト装置を通過した画像光を受光して前記画像光を表示画面に投射することで画像を形成する投影レンズをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投影機器。
【請求項１０】
投影機器の制御システムであって、
前記投影機器は、
投影画像を形成する画像光を発生する画像光発生装置と、
前記画像光発生装置により発生される画像光の伝送光路に設けられ、状態切替により、状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と、状態切替後に前記画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像との間に画素シフトを発生させる前記画素シフト装置と、
を含み、
前記制御システムは、
前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御し、前記画素シフト装置による状態切替の期間において前記画像光発生装置が前記画像光を発生しないように制御する第１の手段を含む、
ことを特徴とする投影機器の制御システム。
【請求項１１】
前記画像光発生装置は、
投影用光線を発生する発光装置と、
前記発光装置により発光された前記投影用光線を受光し、入力画像信号に基づいて前記投影用光線を変調して画像光を出射する空間光変調器と、
を含み、
前記制御システムは、さらに
入力画像信号に基づいて、前記空間光変調器に前記投影用光線を変調するように制御する第２の手段、を含み、
前記第１の手段は、前記画素シフト装置による状態切替の期間において、前記空間光変調器が非投影状態となるように制御することあるいは前記発光装置が発光しないように制御することにより、前記画像光発生装置が前記画像光を発生しないように制御する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記発光装置は、
光線を発生する光源と、
カラーセグメント領域及び変換領域を含む色光発生装置であって、前記カラーセグメント領域は、前記光源により発生された光線の照射の下で対応色の投影用光線を出射する色光発生装置と、
前記色光発生装置に結合され、前記色光発生装置が前記光源により発生されて前記色光発生装置に照射された光線に対して周期的に運動するように前記色光発生装置を駆動し、前記色光発生装置における前記カラーセグメント領域及び前記変換領域に、所定のタイミングに従って順次に移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置と、
を含み、
前記制御システムは、さらに
表示画像のフレームレートに基づいて前記駆動装置の周期的運動頻度を特定し、運動頻度に基づいて前記駆動装置に周期的に運動させるように制御する第３の手段を含み、
前記第１の手段は、さらに、前記変換領域に移動させて前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動操作と前記画素シフト装置の切替操作とは、同一の時間帯又は互いに近い時間帯に行われる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の手段は、前記変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、空間光変調器が非投影状態となるように制御し、カラーセグメント領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、空間光変調器が投影状態となるように制御し、
あるいは、前記第１の手段は、前記変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記光源をオフに制御し、前記カラーセグメント領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる前記駆動装置の駆動期間において、前記光源をオンに制御する、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
空間光変調器が入力画像信号に基づいて入射光を変調して画像光を出射するように制御し、
前記画像光が画素シフト装置に入射し、前記画素シフト装置を通過して投影画像を形成し、
前記画素シフト装置が状態切替を行うように制御し、状態切替前に前記画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と、状態切替後に前記画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像とを画素シフトさせるように制御し、前記画素シフト装置による状態切替の期間において画像光を前記画素シフト装置に照射しないように制御することを特徴とする投影制御方法。
【請求項１６】
前記画像光を前記画素シフト装置に照射しないように制御することは、
前記空間光変調器が非投影状態となるように制御し、
あるいは、入射光光源をオフに制御する
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影技術分野に関し、具体的には、投影機器、投影制御システム及び投影制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示技術が進んできており、表示装置の画像表示品質への要求がますます高くなり、画像表示品質の向上に関しては、表示の解像度の向上が有効なルートの１つであると考えられている。投影分野において、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，液晶・オン・シリコン，シリコンベース液晶，単結晶シリコン反射型液晶）及びＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ，液晶ディスプレイ）技術に基づく空間光変調器４Ｋ２Ｋ（４Ｋ２Ｋが本分野の通称であり、高精細表示解像度を表し、通常、水平方向における画素数が４Ｋに近く、垂直方向における画素数が２Ｋに近いことを表し、例えば、３８４０×２１６０解像度であってもよい）パネルも相次いで提供されている。しかし、それが依然として高価である。また、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ディジタルライトプロセッシング）技術に基づく４Ｋ２Ｋパネルは、構造又はプロセスがより難しいので、未だに提供されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コストを考慮すると、ＪＶＣ（Ｖｉｃｔｏｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，  Ｌｉｍｉｔｅｄ）社は、４Ｋ２Ｋの表示を実現するために、ｅ−ｓｈｉｆｔ（画素シフト）テクノロジーを提供している。２Ｋ１Ｋ（２Ｋ１Ｋが本分野の通称であり、通常、水平方向における画素数が２Ｋに近く、垂直方向における画素数が１Ｋに近いことを表し、例えば１９２０×１０８０解像度であってもよい）を利用した空間光変調器パネルにおいては、ｅ−ｓｈｉｆｔ素子を用いて画像を画素点の対角線方向に１つの画素の半分ほどずれることにより４Ｋ２Ｋ表示を実現する。その実現方式は、偏光パネル（ＬＣＯＳ又はＬＣＤ）技術を用いている。また、ｅ−ｓｈｉｆｔ素子は電気光学効果、磁気光学効果又は音響光学効果により実現可能であり、ｅ−ｓｈｉｆｔ素子による実現方式は切換え速度が非常に速く、すなわち、対角線シフトの速度が非常に速く、表示要求を満足することができる。
【０００４】
幾つかのメーカーは、ＤＬＰ投影機器の画像鮮明度を向上させるためにｅ−ｓｈｉｆｔ素子をＤＬＰ投影機器にも応用している。図１は、ＴＩ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，テキサスインスツルメンツ）により製造されたｅ−ｓｈｉｆｔ素子の基本動作原理を示しており、該技術は、ガラスシート１００を回転させることにより、１つの画素の半分を対角線にシフトすることを実現する。仮に画素点の大きさが５．４μｍであれば、対角線にシフトされる１つの画素の半分が３．８１８μｍであり、仮にガラスシートの材料がＢＫ７であって厚さが０．７ｍｍであれば、ガラスシートを約０．９２°回転させる必要がある。ガラスシートは微細構造ではないので、回転の時間が短くなく、通常、約０．５ｍｓが必要される。これでわかるように、ｅ−ｓｈｉｆｔ素子は、ＤＬＰ投影機器において迅速な投影を実現することが非常に困難である。また、実験により、ｅ−ｓｈｉｆｔ素子のＤＬＰ投影機器への使用が、画像に対する増強効果には限りがあると証明されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が解決する主な技術課題は、投影機器、投影制御システム及び投影制御方法を提供し、ＤＬＰ投影機器の表示品質を向上させることである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、１つの実施例では、投影画像を形成するように画像光を発生する画像光発生装置と、画像光発生装置により発生される画像光の伝送光路に設けられ、状態切替により、状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と、状態切替後に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像とを画素シフトさせる画素シフト装置と（状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像を第１の画像とし、状態切替後に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像を第２の画像とすると、画素シフト装置は状態切替によって第１の画像と第２の画像とを画素シフトさせる効果を奏しうる。具体的に、状態切替によって、第１の画像と第２の画像とが異なる位置に投射され、これにより、第１の画像と第２の画像とを画素シフトさせる効果を達する）、それぞれ画像光発生装置及び画素シフト装置に接続され、画素シフト装置が状態切替を行うように制御して、画素シフト装置による状態切替の期間において、画像光発生装置が画像光を発生しないように制御する制御処理器と、を含む投影機器を提供する。
【０００７】
１つの実施形態において、画像光発生装置は、投影用光線を発生する発光装置と、発光装置により発光された投影用光線を受光し、入力画像信号に基づいて投影用光線を変調して画像光を出射する空間光変調器と、を含み、制御処理器は、入力画像信号に基づいて空間光変調器に投影用光線を変調させるように空間光変調器を制御する。
【０００８】
１つの実施形態において、空間光変調器は、デジタルマイクロミラー素子又はシリコンベース液晶（ＬＣＯＳ，Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，シリコンコーティング液晶とも称される）である。
【０００９】
１つの実施形態において、制御処理器は、画素シフト装置による状態切替の期間において、空間光変調器が非投影状態となるように制御すること又は発光装置が発光しないように制御することにより、画像光発生装置が画像光を発生しないように制御する。
【００１０】
１つの実施形態において、発光装置は、光線を発生する光源と、カラーセグメント領域及び変換領域を含む色光発生装置であって、カラーセグメント領域は、光源により発生された光線の照射の下で対応色の投影用光線を出射する色光発生装置（１つの実施形態において、色光発生装置は、例えば、蛍光体ホイール、カラーホイールなどのような波長変換装置であり、別の実施形態において、フィルタホイールであってもよい）と、色光発生装置に結合（カップリング）され、色光発生装置が光源により発生されて色光発生装置に照射された光線に対して周期的に運動するように色光発生装置を駆動し、色光発生装置におけるカラーセグメント領域及び変換領域を所定のタイミングに従って順次に移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置と、を含み、制御処理器は、それぞれ駆動装置、空間光変調器及び画素シフト装置に接続されており、駆動装置の周期的運動頻度を制御し、制御処理器は、さらに、変換領域を駆動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、画素シフト装置が状態切替を行うように制御する。
【００１１】
変換領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動操作と画素シフト装置の切替操作とは、同一の時間帯又は互いに近い時間帯に行われる。
【００１２】
１つの実施形態において、色光発生装置は、センシングユニットをさらに含み、センシングユニットは、光源により発生された光線が変換領域に照射されたとき、シフトフィードバック信号を生成して制御処理器に送信し、制御処理器は、シフトフィードバック信号に基づいて、画素シフト装置が状態切替を行うように制御するとともに、画像光を画素シフト装置に照射しないように制御する。
【００１３】
制御処理器は、変換領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、空間光変調器が非投影状態となるように制御し、カラーセグメント領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、空間光変調器が投影状態となるように制御し、あるいは、制御処理器がさらに光源に接続され、制御処理器は、変換領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、光源をオフに制御し、カラーセグメント領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、光源をオンに制御し、あるいは、前記色光発生装置の変換領域は光不透過性材料を含む。
【００１４】
１つの実施形態において、画素シフト装置を通過した画像光を受光して画像光を表示画面に投射することで画像を形成する投影レンズをさらに含む。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、１つの実施例は、投影機器の制御システムを提供する（すなわち、投影機器の制御処理器又は制御チップ）。
投影機器は、投影画像を形成するように画像光を発生する画像光発生装置と、画像光発生装置により発生される画像光の伝送光路に設けられ、状態切替により、状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と、状態切替後に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像との間に画素シフトを発生させる画素シフト装置（状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像を第１の画像とし、状態切替後に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像を第２の画像とすると、画素シフト装置は状態切替によって第１の画像と第２の画像とを画素シフトさせる効果を奏しうる。具体的に、状態切替によって、第１の画像と第２の画像とが異なる位置に投射され、これにより、第１の画像と第２の画像とを画素シフトさせる効果を達する）と、を含む。制御システムは、画素シフト装置が状態切替を行うように制御して、画素シフト装置による状態切替の期間において画像光発生装置が画像光を発生しないように制御する第１の手段を含む。
【００１６】
１つの実施形態において、画像光発生装置は、投影用光線を発生する発光装置と、発光装置により発光された投影用光線を受光し、入力画像信号に基づいて投影用光線を変調して画像光を出射する空間光変調器と、を含み、制御システムは、さらに、入力画像信号に基づいて、空間光変調器に投影用光線を変調させるように制御する第２の手段、を含む。
１つの実施形態において、空間光変調器はデジタルマイクロミラー素子又はＬＣＯＳである。
１つの実施形態において、第１の手段は、画素シフト装置による状態切替の期間において空間光変調器が非投影状態となるように制御することあるいは発光装置が発光しないように制御することにより、画像光発生装置が画像光を発生しないように制御する。
【００１７】
１つの実施形態において、発光装置は、光線を発生する光源と、カラーセグメント領域及び変換領域を含む色光発生装置であって、カラーセグメント領域は、光源により発生された光線の照射の下で対応色の投影用光線を出射する色光発生装置（１つの実施形態において、色光発生装置は、例えば、蛍光体ホイール、カラーホイールなどのような波長変換装置であり、別の実施形態において、フィルタホイールであってもよい）と、色光発生装置に結合され、色光発生装置が光源により発生されて色光発生装置に照射された光線に対して周期的に運動するように色光発生装置を駆動し、色光発生装置におけるカラーセグメント領域及び変換領域を、所定のタイミングに従って順次に移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させるための駆動装置と、を含む。制御システムは、さらに、表示画像のフレームレートに基づいて駆動装置の周期的運動頻度を特定し、運動頻度に基づいて駆動装置を周期的に運動するように制御する第３の手段を含み、第１の手段は、さらに、変換領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において画素シフト装置が状態切替を行うように制御し、カラーセグメント領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において画素シフト装置が状態切換を行わないように制御する。
【００１８】
１つの実施形態において、変換領域を移動して光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動操作と画素シフト装置の切替操作とは、同一の時間帯又は互いに近い時間帯に行われる。
【００１９】
１つの実施形態において、色光発生装置は、センシングユニットをさらに含み、センシングユニットは、前記光源により発生された光線が変換領域に照射されたとき、シフトフィードバック信号を生成して制御システムの第１の手段に送信し、制御システムの第１の手段は、シフトフィードバック信号に基づいて画素シフト装置が状態切替を行うように制御して、画像光を画素シフト装置に照射しないように制御する。
１つの実施形態において、第１の手段は、変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において空間光変調器が非投影状態となるように制御し、カラーセグメント領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、空間光変調器が投影状態となるように制御し、あるいは、前記第１の手段は、変換領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、光源をオフに制御し、カラーセグメント領域を移動して前記光源により発生された光線の照射位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、光源をオンに制御する。
１つの実施形態において、投影機器は、前記画素シフト装置を通過した画像光を受光して前記画像光を表示画面に投射することで画像を形成するための投影レンズをさらに含む。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、１つの実施例では、下記のステップを含む投影制御方法を提供する。
空間光変調器が入力画像信号に基づいて入射光を変調して画像光を出射するように制御する。
画像光が画素シフト装置に入射し、画素シフト装置を通過して投影画像を形成する。
画素シフト装置が状態切替を行うように制御し、状態切替前に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像と状態切替後に画素シフト装置を通過した画像光により形成された投影画像とを画素シフトさせるように制御し、画素シフト装置による状態切替の期間において画像光を画素シフト装置に照射しないように制御する。
【００２１】
上記の投影制御方法において、画像光を画素シフト装置に照射しないように制御する方式は、
空間光変調器が非投影状態となるように制御し、
あるいは、入射光光源をオフに制御する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の有益な効果は、画素シフト装置が切替操作を行う期間において、画素シフト装置を通過する光がないため、投影画像のコントラストが影響を受けるのを避けている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、従来技術における画素シフト装置の動作原理模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る投影機器の構造模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係るカラーホイールの構造模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１に係る別のカラーホイールの構造模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１に係る投影画像效果模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施例２に係る投影機器の構造模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施例２に係るカラーホイールの構造模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施例３に係るカラーホイールの構造模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施例４に係る投影機器の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、具体的な実施形態に図面を組み合わせることで本発明をさらに詳しく説明する。
ＤＬＰ投影機器は、通常、発光装置、空間光変調器、投影レンズ及び制御処理器を含み、発光装置は、所定のタイミングを有する複数種の単色光を発光し、制御処理器は、フレーム毎の映像信号を各単色光信号に変換し、各単色光信号に基づいて空間光変調器を、受信された画像信号を変調するように制御する。画素シフト装置をＤＬＰ投影機器に用いるときに、発明者は、画素シフト装置が画像のコントラストに影響を与えていることを見出した。発明者が検討した結果、発明者は、画素シフト装置が状態切替を行うときに、画素シフト装置に光が照射されていれば、画像のコントラストが低下してしまい、これによって最後に画像の表示品質が低下してしまうことを見出した。さらに検討した結果、発明者は、画素シフト装置が状態切替を行うときに、各種の制御手段によって画素シフト装置に光を照射しないようにし、そして、画素シフト装置の状態切替が終了したとき、光が正常に画素シフト装置に照射するように制御でき、こうすると、画素シフト装置上の状態切替によって画像の解像度が向上されるとともに、コントラストに影響を与えることもないことを見出した。
【００２５】
実施例１：
図２は、本発明の１つの実施例に係る投影機器の構造模式図を示している。投影機器は、主に励起光源３０１、励起光の照射を受光して被励起光を発光する波長変換装置、空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ，ＳＬＭ）３０７、画素シフト装置３０８、投影レンズ３０９及び制御処理器３１１を含む。好ましい実施例において、さらに入射レンズ３０２、整形レンズ３０４、出射レンズ３０５及びプリズム装置３０６をさらに含んでも良い。
【００２６】
励起光源３０１、入射レンズ３０２、波長変換装置、整形レンズ３０４及び駆動装置（図示していないが、モータであってもよい）が共に発光装置を構成し、周期的タイミングの色光アレイを発生し、該色光アレイを所定の光路に沿って外へ投射し、出射レンズ３０５及びプリズム装置３０６を通過した後、空間光変調器３０７へ投射される。
【００２７】
本実施例において、波長変換装置としては、回転可能なカラーホイール３０３が用いられ、駆動装置はカラーホイール３０３を回転させるように駆動することでカラーホイール３０３のその表面に照射される励起光に対する周期的運動を実現する。他の実施例において、波長変換装置は、その他の方式、例えば、往復式振動又は揺動を用いて、駆動装置による駆動によって励起光に対する周期的運動を実現することができる。
【００２８】
励起光源３０１は、波長変換材料（例えば、蛍光粉）により励起可能な短波長励起光を発光し、励起光源３０１としては、例えば青色光ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ又はそのアレイ、あるいは青色光ＬＤ、紫外線ＬＤ又はそのアレイが用いられる。幾つかの実施例において、励起光源３０１は白色光を発光してもよい。
【００２９】
入射レンズ３０２は、励起光源３０１とカラーホイール３０３との間の光路に設けられており、集光する。励起光源３０１から発光された励起光は集光されてカラーホイール３０３上に入射して特定な形状のスポットを形成する。本発明の別の実施形態において、励起光源３０１は入射レンズ３０２とともに集積されてもよく、すなわち、励起光源３０１の出光面上に入射レンズ３０２を設けることにより、励起光源３０１において出射光線を集光する機能を実現する。
【００３０】
カラーホイール３０３は、円盤状（例えば、環形又は円形）又は矩形などの形状であってもよい。本実施例において、カラーホイール３０３は、少なくとも一部の領域がカラーセグメント領域であり、カラーセグメント領域には少なくとも２種の光波長変換材料が分布又は塗布されており、異なる光波長変換材料は、異なる領域に分布又は塗布されることによって異なるカラーセグメント領域を形成する。本実施例においてカラーセグメント領域は少なくとも２つある。また、カラーホイール３０３はさらに１つの変換領域を含み、変換領域とカラーセグメント領域とは隣接してカラーホイール３０３に設けられている。図３は、円盤状のカラーホイールの構造模式図を示しており、カラーホイール３０３は、変換領域００１、赤色光カラーセグメント領域００２、緑色光カラーセグメント領域００３及び青色光カラーセグメント領域００４を含み、変換領域００１、赤色光カラーセグメント領域００２、緑色光カラーセグメント領域００３及び青色光カラーセグメント領域００４は、所定の順序に従ってカラーホイール３０３の周方向に沿って順次連なって配列されている。カラーホイール３０３はさらにスポーク領域を含み、スポーク領域はカラーホイール３０３上の隣接領域の境界であり、スポーク領域は、隣接領域の材料を隔て、スポーク領域が狭いほどはっきりしており、カラーホイール３０３の加工プロセスが優れていることを示す。投影機器が動作状態にある場合、回転軸に固定されているカラーホイール３０３がモータにより回転軸の周りを回転し、カラーホイール３０３が励起光の伝送経路に向けて設けられているため、励起光のカラーホイール３０３上に投射されたスポットの軌跡が１つの円形経路１１１を形成している。図３では、カラーホイール３０３が赤色光カラーセグメント領域００２、緑色光カラーセグメント領域００３及び青色光カラーセグメント領域００４を含むことを例示的に示しているのみであり、本発明の別の実施形態において、カラーセグメント領域は赤色光、緑色光、黄色光の３つのカラーセグメントを含んでも良く、あるいは、カラーセグメント領域は２つのカラーセグメント又は４つ以上のカラーセグメント、例えば、赤色光、緑色光、青色光カラーセグメントを除き、さらに白色光カラーセグメント領域及び黄色光カラーセグメント領域を含んでもよく、図４に示している五段カラーホイールは、変換領域００１、赤色光カラーセグメント領域００２、緑色光カラーセグメント領域００３及び青色光カラーセグメント領域００４を含む以外、さらに白色光カラーセグメント領域１０５及び黄色光カラーセグメント領域１０６を含んでいる。変換領域００１は、如何なる波長変換材料を含んでもよく、励起光照射を受けたときに該波長変換材料に相応する光を発光する。変換領域は、如何なる波長変換材料も含まなくてもよく、その表面に光不透過性材料を塗布してもよい。励起光源３０１から発する励起光は、集光レンズ３０２を経てカラーホイール３０３上に集光してスポットを形成し、スポットが位置する領域の光波長変換材料は、励起光を光波長変換材料に対応する被励起光に変換し、スポット位置が回転軸に対して固定であるため、回転軸によりカラーホイール３０３が回転される場合、回転軸の周りにある角度で分布されている複数個のカラーセグメント領域が順次にスポットの照射位置を通過し、各々のカラーセグメント領域の光波長変換材料は励起光を対応する被励起光に変換し、各種の色の被励起光が周期的タイミングの色光アレイを構成してカラーホイール３０３から出射される。カラーホイール３０３は、透過型発光又は反射型発光であってもよい。幾つかの実施例において、単色蛍光粉を基板に塗布し、あるいは単色蛍光粉を基板にドーピングする方式によって励起光を相応する波長の光に変換する。また、励起光が白色光である場合、カラーホイール３０３は、相応するフィルタシートを取り付けることによって波長変換を実現することができ、励起光が青色光である場合、カラーホイール３０３上の青色光カラーセグメント領域はさらに透過性青色光の領域であって、青色光を直接に透過させてもよい。
【００３１】
当業者であれば、カラーホイール３０３はさらに具体的な状況に応じてより多くの柔軟性のある選択を行えると理解すべきであり、これは本分野の公知常識であり、例えば、シングルチップ型投影システムに対して、カラーホイール３０３としては赤色光、緑色光、青色光の３つの基本色カラーセグメントが用いられ、ダブルチップ型投影システムに対して、青色光、黄色光カラーセグメント、青色光、赤色光カラーセグメント、あるいは緑色光、マゼンタカラーセグメントが用いられ、トリプルチップ型投影システムについて、青色光光源に黄色光カラーセグメントを搭載したもの、あるいは赤色光光源に青色光カラーセグメントを搭載したものなどが用いられる。具体的なカラーホイールに対して、投影機器の具体的な制御方式をそれに応じて調整する必要があり、これは本分野の公知常識であり、ここではその説明を省略する。
【００３２】
励起光源３０１から発する励起光は、集光レンズ３０２を経てカラーホイール３０３上に集光され、励起光源３０１、入射レンズ３０２及びカラーホイール３０３の三者間の位置関係を調整すること、及び入射レンズ３０２に対してパラメータ調整を行うことにより、励起光のカラーホイール３０３上のスポット位置及び方向を制御することができ、これによりカラーホイール３０３がより優れた発光効率及び変換效率を有するようになる。
【００３３】
整形レンズ３０４が被励起光の出射される光路に設けられており、カラーホイール３０３から出射された、被励起光を含む色光アレイを受光し、それに対して光束整形を行い、出射レンズ３０５による集光及びプリズム装置３０６による光路方向変換の過程が行われた後、色光アレイを空間光変調器３０７上に投射する。カラーホイール３０３及び整形レンズ３０４は集積されてもよく、すなわち、カラーホイール３０３の出光面に整形レンズ３０４を設けることで被励起光を含む色光アレイの出射角度を調整する機能を実現する。
【００３４】
空間光変調器３０７は、波長変換装置から発する被励起光を受光し、入力画像信号に基づいて被励起光を変調して画像光を出射する。本実施例において、空間光変調器３０７はデジタルマイクロミラー素子（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ，ＤＭＤ）である。デジタルマイクロミラー素子としては、通常、デジタルマイクロミラーデバイスが用いられ、デジタルマイクロミラーデバイスは半導体光スイッチとして簡単に説明されてもよい。何千何万個の微小なレンズは、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）に設けられてデジタルマイクロミラーデバイスを構成する。１枚のレンズ毎に１つの画素の光をオン・オフすることができる。レンズを２つの傾斜状態間に切り換えるように制御することにより光の「オン」及び「オフ」が実現され、例えば＋１０°が「オン」、−１０°が「オフ」（あるいは、＋１２°が「オン」、−１２°が「オフ」である）、レンズが動作しない場合、それらが０°の「停止」状態にある。０°の「停止」状態と「オフ」状態が非投影状態と称される。また、レンズ「オン」の時間及び速度をさらに制御することにより、画素輝度０．に対する変調が実現される。
【００３５】
画素シフト装置３０８は、入射光の出射位置を変更し、２つの状態を有し、状態切替によってシフト操作前及び後の投影光により形成された画像を所定の方向に所定距離のシフトを発生させることができる。説明の便宜上、図５に示すように、画素シフト装置３０８を第１の状態とする場合、それにより透過された投影光により形成される画像が画像Ａであり、状態切替を経て、画素シフト装置３０８を第２の状態とする場合、それにより透過された投影光により形成された画像が画像Ｂである。そこで、画像Ａ及び画像Ｂのシフト效果は、画像Ｂが画像Ａの対角線方向に沿って１つの画素の半分シフトしたものであってもよく、図５に示すように、幾つかの場合、必要に応じて画像Ｂが画像Ａの水平方向に沿って１つの画素の半分シフトしたものであってもよく、さらに画像Ｂが画像Ａの垂直方向に沿って１つの画素の半分シフトしたものなどであってもよい（具体的にシフトする距離は１つの画素の半分に限られず、１／Ｎ個の画素又はＮ個の画素であってもよく、ただし、Ｎは正整数である）。画素シフト装置３０８としては、上記の機能を実現できる既存又は将来現れる画素シフト装置が用いられる。画素シフト装置３０８としては、ＪＶＣにより提供される製品を直接に使用可能である。
【００３６】
制御処理器３１１は、投影機器の主な制御及び処理素子として、データに対する処理及び各部品に対する制御に用いられ、それが主に、表示画像のフレームレートに基づいて駆動装置の周期的運動頻度を特定する手段と、運動頻度に基づいて駆動装置に周期的運動させるように制御する手段と、励起光源３０１のオン・オフを制御する手段と、カラーホイール３０３の信号フィードバックを受信する手段と、デジタル又はアナログ映像又はパターン信号を赤色光、緑色光、青色光（ＲＧＢ）データとなるように処理し、その後、ＲＧＢデータを二進法平面データとなるようにフォーマットして空間光変調器３０７のメモリに書き込むことにより、空間光変調器３０７上の各画素レンズの動作を制御する手段と、画素シフト装置３０８が状態切替を行うように制御する手段と、を含む。
【００３７】
投影レンズ３０９は、画素シフト装置３０８を通過した画像光を受光して画像光を表示画面に投射して画像を形成する。
【００３８】
以下、本実施例に係る投影機器の動作メカニズムを具体的に説明する。
【００３９】
映像信号３１０が制御処理器３１１に入力され、制御処理器３１１は映像信号３１０をＲＧＢ数据形式のデジタル信号となるように処理し、空間光変調器３０７に書き込む。まず、画素シフト装置３０８が第１の状態にあり、制御処理器３１１がカラーホイール３０３の回転を駆動し、例えば、図２及び図３に示すように、駆動装置がカラーセグメント領域を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、制御処理器３１１は励起光源３０１をオンにするように制御し、励起光源３０１に励起光を発光させ、励起光は入射レンズ３０２を通過した後に、さらにカラーホイール３０３に入射し、これによりカラーホイール３０３上にスポットを形成する。カラーホイールの回転により、スポットが赤色光カラーセグメント領域００２にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が赤色画像を表示するように制御し、カラーホイールの回転によりスポットが緑色光カラーセグメント領域００３にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が緑色画像を表示するように制御し、カラーホイールの回転によりスポットが青色光カラーセグメント領域００４にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が青色画像を表示するように制御し、このように、赤・緑・青色の１フレームの画像表示が終了し、人間の目の視覚残像効果のため、観察者が見た画像は図５に示す画像Ａ（すなわち、実線により標記した画像）の位置に位置している。
【００４０】
その後、カラーホイールの回転によりスポットが変換領域００１にある場合、制御処理器３１１は励起光源３０１をオフにするように制御し、画素シフト装置３０８が状態切替操作を行うように制御し、画素シフト装置３０８を第２の状態とし、すなわち、再び画素シフト装置３０８を通過する投影光により形成された画像は、画像Ａに比べて、対角線に沿って１つの画素の半分シフトされている。変換領域００１の角度及び画素シフト装置３０８の切替速度を設置することにより、駆動装置は変換領域の移動を駆動して励起光により照射される位置を通過させる操作と画素シフト装置３０８の切替とは同一の時間帯又は互いに近い時間帯に行われることにより、画素シフト装置３０８のシフト操作が終了した後、カラーホイールがちょうど１週回転して再度赤色光カラーセグメント領域に入る。同じ理由にて、上記過程を繰り返し、カラーホイール３０３の回転によりスポットが赤色光カラーセグメント領域００２にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が赤色画像を表示するように制御し、カラーホイール３０３の回転によりスポットが緑色光カラーセグメント領域００３にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が緑色画像を表示するように制御し、カラーホイール３０３の回転によりスポットが青色光カラーセグメント領域００４にある場合、制御処理器３１１は空間光変調器３０７が青色画像を表示するように制御し、このように、赤・緑・青色の１フレームの画像表示が終了し、観察者が見た画像は図５に示す画像Ｂ（すなわち、点線により標記される画像）の位置に位置している。カラーホイール３０３が継続して回転することによりスポットが再度変換領域００１にある場合、制御処理器３１１は再度励起光源３０１をオフにするように制御し、同時に、画素シフト装置３０８が状態切替操作を行うように制御し、画素シフト装置３０８を第一状態とする。上記の過程を繰り返して、連続的な画像を表示することができる。
【００４１】
カラーホイール３０３が回転すると、赤色光、緑色光、青色光の色光アレイ光束は順次にデジタルマイクロミラーデバイスに投射し、赤色光がデジタルマイクロミラーデバイスに投射すると、レンズは赤色情報の表示すべき位置及び強度に従って「オン」へと傾斜し、緑色光及び青色光ならびに画像信号もこのように動作し、デジタルマイクロミラーデバイスに反射された光束はシフト装置３０８を通過した後、さらに投影レンズ３０９によって表示画面に投影され、人体の視覚システムが表示画面上の赤色光、緑色光、青色光情報に集中して１つのフルカラー画像が見られる。また、画像Ａは、シフトした後の画像Ｂと重なり、視覚上では画素がより小さくなり、人の目が感じた画像がより明晰となり、これにより画像表示の解像度が向上される。空間光変調器３０７の解像度が２Ｋ１Ｋである場合、上記の制御により、解像度が４Ｋ２Ｋである１フレームの画像表示を完成した。
【００４２】
当業者であれば、画像Ａ及び画像Ｂは対角線に沿って１つの画素の半分シフトしたものに限られず、画像Ｂを画像Ａの水平方向に沿って１つの画素の半分シフトしたもの、あるいは画像Ｂを画像Ａの垂直方向に沿って１つの画素の半分シフトしたものであってもよいと理解すべきであろう。
【００４３】
１つの実施形態において、制御処理器３１１は励起光源３０１及び画素シフト装置３０８をタイミング上の一致を保持するように制御し、すなわち、画素シフト装置３０８が切替操作を行う期間において、励起光源３０１をオフにし、画素シフト装置３０８が切替操作を行わない期間において、励起光源３０１をオンにする。励起光源３０１及び画素シフト装置３０８のタイミングは予め設定されていればよく、本発明の所望の効果を奏しうる。
【００４４】
１つの実施形態において、制御処理器３１１はカラーホイール３０３、励起光源３０１及び画素シフト装置３０８をタイミング上の一致性を保持するように制御し、すなわち、カラーホイール３０３の移動によりカラーセグメント領域に移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、励起光源３０１をオンにし、また、カラーホイール３０３の移動により変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、励起光源３０１をオフにし、かつ、画素シフト装置３０８が切替操作を行う。カラーホイール３０３、励起光源３０１及び画素シフト装置３０８の三者のタイミングは予め設定されていればよく、本発明の所望の効果を奏しうる。
【００４５】
１つの実施形態において、カラーホイール３０３にはさらにセンサ素子を設置してもよく、変換領域が励起光に照射される場合、センサ素子はシフトフィードバック信号を発生してシフトフィードバック信号を制御処理器３１１に送信し、制御処理器３１１はシフトフィードバック信号を受信した後、画素シフト装置３０８が状態切替を行うように制御して励起光源３０１をオフに制御し、画素シフト装置３０８が状態切替を行う期間において、画素シフト装置に照射される画像光はない。
【００４６】
本実施例において、カラーホイール３０３の変換領域００１を移動させて励起光に照射される位置を通過させる期間において、励起光源３０１をオフにし、これにより励起光源３０１の持続的発光を避け、電気エネルギーを節約する効果を奏する。特に、ＤＬＰ技術を用いた投影機器に対して、その画素シフト装置の切替速度が遅くいので、励起光源３０１をオフにする時間が長く、電気エネルギー節約効果がより顕著である。同時に、カラーホイール３０３の変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、画素シフト装置３０８が状態切替を行い、この期間において画素シフト装置３０８を通過する光はなく、これにより投影画像のコントラストが影響される問題を防止し、使用者が見た画面がより明晰となり、使用者の視学体験を最適化した。
【００４７】
当業者であれば、カラーホイール３０３の変換領域００１が光不透過性材料である場合、変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において励起光源３０１をオフにする必要がなく、この場合、画素シフト装置３０８が状態切替を行う期間において、画素シフト装置３０８を通過する光はないので、同様に投影画像のコントラストが影響される問題を防止することができ、これにより使用者が見た画面がより明晰となり、使用者の視学体験を最適化したことを理解すべきであろう。
【００４８】
実施例２：
図６は本実施例に係る投影機器の構造模式図を示す。投影機器は、主に励起光源６０１、入射レンズ６０２、波長変換装置、整形装置６０５、空間光変調器６０７、画素シフト装置６０８、投影レンズ６０９及び制御処理器６１１を含む。
【００４９】
本実施例と実施例１との主たる相違点は、本実施例で用いる波長変換装置が図７に示されるカラーホイールであり、それが第１の変換領域００１、第１の赤色光カラーセグメント領域００２、第１の緑色光カラーセグメント領域００３、第１の青色光カラーセグメント領域００４、第２の変換領域００５、第２の赤色光カラーセグメント領域００６、第２の緑色光カラーセグメント領域００７及び第２の青色光カラーセグメント領域００８を含む。中でも、第１の変換領域００１、第１の赤色光カラーセグメント領域００２、第１の緑色光カラーセグメント領域００３、第１の青色光カラーセグメント領域００４はそれぞれ第２の変換領域００５、第２の赤色光カラーセグメント領域００６、第２の緑色光カラーセグメント領域００７、第２の青色光カラーセグメント領域００８と中心対称となるように分布されておりこのように対称形式で設計されたカラーホイールは画面のカラーをより良く処理することができる。
【００５０】
以下、本実施例の投影機器の動作メカニズムを具体的に説明する。
【００５１】
映像又は画像信号６１０が制御処理器６１１に入力され、制御処理器６１１はカラーホイール６０３を回転するように駆動し、図６及び図７に示すように、まず、画素シフト装置６０８が第１の状態にあり、駆動装置がカラーセグメント領域を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、制御処理器６１１は励起光源６０１を点灯することで励起光源６０１に励起光を発光させ、励起光が入射レンズ６０２を通過した後にさらにカラーホイール６０３に入射し、これによってカラーホイール６０３にスポットを形成し、カラーホイールの回転によりスポットが第１の赤色光カラーセグメント領域００２にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が赤色画像を表示するように制御し、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第１の緑色光カラーセグメント領域００３にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が緑色画像を表示するように制御し、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第１の青色光カラーセグメント領域００４にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が青色画像を表示するように制御し、このように赤・緑・青の１フレーム画像表示が完了し、人間の目の視覚残像効果のため、観察者が見た画像が図５に示す画像Ａ（すなわち、実線により標記される画像）の位置に位置している。
【００５２】
その後、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第２の変換領域００５にある場合、制御処理器６１１は励起光源６０１をオフにし、同時に空間光変調器６０７を暗視野に打ち込み、画素シフト装置６０８が状態切替操作を行うように制御し、画素シフト装置６０８を第２の状態とし、画素シフト装置６０８を再度通過する投影光により形成される画像は画像Ａに比べて、対角線に沿って１つの画素の半分シフトするようになり、第２の変換領域００５の角度及び画素シフト装置６０８の切替速度を設定することで、画素シフト装置６０８のシフト操作完成後、カラーホイール６０３がちょうど第２の赤色光カラーセグメント領域００６に入り、同じ理由にて、上記の過程を繰り返して、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第２の赤色光カラーセグメント領域００６にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が赤色画像を表示するように制御し、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第２の緑色光カラーセグメント領域００７にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が緑色画像を表示するように制御し、カラーホイール６０３の回転によりスポットが第２の青色光カラーセグメント領域００８にある場合、制御処理器６１１は空間光変調器６０７が青色画像を表示するように制御し、このように赤・緑・青の１フレーム画像表示が完了し、観察者が見た画像は図５に示す画像Ｂ（すなわち、点線により標記される画像）の位置に位置しており、このように４Ｋ２Ｋの１フレーム画像表示を完成した。
【００５３】
画像Ａとシフトした後の画像Ｂとは前後に投影レンズ３０９により表示画面に投影され、人間の目で見れば、画像Ａと画像Ｂとが互いに重なり、これにより人間の目がよりはっきりとした画像を感じるという効果を奏する。
【００５４】
カラーホイール６０３が継続して回転することにより、スポットが第１の変換領域００１にあり、制御処理器６１１は、励起光源６０１をオフにし、同時に空間光変調器６０７を暗視野に打ち込み、画素シフト装置６０８が切替操作を行うように制御し、画素シフト装置６０８を第１の状態にし、画素シフト装置６０８のシフト操作が完成した後、カラーホイール６０３がちょうど第１の赤色光カラーセグメント領域００２に入り、これにより上記の過程を絶えずに繰り返すため、その説明を省略する。上記過程の繰り返しにつれて、人間の目がはっきりとした画像を持続的に感じることができる。
【００５５】
本実施例において、カラーホイール６０３の変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、励起光源６０１がオフにされることで、励起光源６０１の持続的発光が避けられ、電気エネルギーを節約した。特にＤＬＰ技術を用いた投影機器は、その画素シフト装置の切替速度が遅いので、励起光源がオフにされる時間がより長く、電気エネルギー節約の効果がより顕著である。同時に、カラーホイール６０３の変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、画素シフト装置６０８が状態切替を行い、この期間において画素シフト装置６０８を通過する光はなく、これにより投影画像のコントラストが影響される問題を防止し、使用者が見た画面がより明晰となり、使用者の視学体験を最適化した。
【００５６】
実施例３：
【００５７】
当業者であれば、本発明に係る投影機器としては、その他の任意タイプのカラーホイール、例えば、環形カラーホイール及びゲインカラーホイールなどが用いられると理解すべきであろう。図８は、本実施例が用いた環形カラーホイールの構造模式図であり、変換領域００１、赤色光カラーセグメント領域００２、緑色光カラーセグメント領域００３及び青色光カラーセグメント領域００４を含み、各カラーセグメント領域は、内部から外部へと分布される同心エンドレスベルトであり、変換領域００１は環形カラーホイールの円心が外縁へと貫通する扇形領域であり、これにより各カラーセグメント領域が開口するエンドレスベルトとなっている。それに応じて、励起光源は３本の互いに独立した励起光を発し、３本の励起光は集光レンズを通過した後にそれぞれ３つのカラーセグメント領域にスポットを形成し、３つのカラーセグメント領域はそれぞれに対応する励起光を吸収することで３本の被励起光、すなわち、赤色光被励起光、緑色光被励起光及び青色光被励起光を発生する。
【００５８】
３本の被励起光は空間光変調手段を通過した後に３本の投射光を形成し、３本の投射光は合波装置を通過した後に赤色光、緑色光及び青色光を含む混合投影光が得られ、混合投影光は画素シフト装置及び投影レンズを通過した後に画像を形成することができる。
【００５９】
あるいは、３本の投射光は、まず合波装置を通過した後に赤色光、緑色光及び青色光を含む混合被励起光が得られ、混合被励起光は空間光変調手段を通過した後に投射光を形成し、投射光は画素シフト装置及び投影レンズを通過した後に画像を形成することができる。
【００６０】
当業者であれば、環形カラーホイールを用いた投影機器の動作過程において、励起光のスポット位置が変換領域００１にある場合、画素シフト装置が状態切替操作を行うと理解すべきであり、そのメカニズムが上記実施例１及び実施例２と同じであるので、その説明を省略する。
【００６１】
また、当業者であれば、シングルチップ、ダブルチップ及びトリプルチップ型投影システムにとって、その具体的な控制方式は相応的な投影システムに応じて調整されるものであり、例えば、シングルチップ投影システムにとって、赤色光、緑色光、青色光の３つのカラーホイールであれば、赤色光、緑色光、青色光カラーホイールのそれぞれに対応する光源を時間に分けて交替にオンにする必要があり、これにより波長変換装置はタイミングに従って赤色光、緑色光、青色光を発する。ダブル型システムにとって、一般には、青色、黄色カラーホイールを用い、かつ、青色、黄色カラーホイールのそれぞれに対応する光源を時間に分けて交替にオンにする必要があり、これにより波長変換装置はタイミングに従って青色光、黄色光を発する。トリプルチップ型システムにとって、赤色光、緑色光、青色光の３つのカラーホイールを用いても良く、かつ、赤色光、緑色光、青色光カラーホイールのそれぞれに対応する光源を同時にオンにし、波長変換装置に赤色光、緑色光、青色光を同時に発光させる。これは本分野の公知常識であるため、その説明を省略する。
【００６２】
実施例４：
図９は、本実施例に係る投影機器の構造模式図を示す。投影機器は主に励起光源９０１、入射レンズ９０２、波長変換装置、整形装置９０５、空間光変調器９０７、画素シフト装置９０８、投影レンズ９０９及び制御処理器９１１を含む。
本実施例において波長変換装置はカラーホイールであり、所定の順序に従ってカラーホイールの周方向に沿って順次連なって配布された赤色光カラーセグメント、緑色光カラーセグメント、青色光カラーセグメント及び変換領域を含む。
【００６３】
以下、本実施例の投影機器の動作メカニズムを具体的に説明する。
映像又は画像信号９１０が制御処理器９１１に入力され、制御処理器９１１はカラーホイール９０３を回転するように駆動し、図９に示すように、まず、画素シフト装置９０８が第１の状態にあり、カラーセグメント領域を移動して励起光により照射される位置を通過させる駆動装置の駆動期間において、励起光が入射レンズ９０２を通過した後にさらにカラーホイール９０３に入射し、これによってカラーホイール９０３にスポットを形成し、カラーホイールの回転によりスポットが赤色光カラーセグメント領域にある場合、制御処理器９１１は空間光変調器９０７が赤色画像を表示するように制御し、カラーホイール９０３の回転によりスポットが緑色光カラーセグメント領域にある場合、制御処理器９１１は空間光変調器９０７が緑色画像を表示するように制御し、カラーホイール９０３の回転によりスポットが青色光カラーセグメント領域にある場合、制御処理器９１１は空間光変調器９０７が青色画像を表示するように制御し、このように赤・緑・青の１フレーム画像表示が完了し、人間の目の視覚残像効果のため、観察者が見た画像が図５に示す画像Ａ（すなわち、実線により標記される画像）の位置に位置している。
【００６４】
その後、カラーホイール９０３の回転によりスポットが変換領域にある場合、制御処理器は空間光変調器９０７を暗視野に打ち込むように制御し（暗視野に打ち込むとは、ＤＭＤが光線を反射し、かつ、反射された光線が画素シフト装置及び投影レンズに入ることはなく、すなわち、非投影状態にある）、さらに画素シフト装置９０８が状態切替操作を行うように制御し、画素シフト装置９０８を第２の状態にあるようにし、画素シフト装置９０８を再度通過する投影光により形成される画像は、画像Ａに比べて、対角線に沿って１つの画素の半分シフトするようになり、変換領域の角度及び画素シフト装置９０８の切替速度を設定することで、画素シフト装置９０８のシフト操作完成後、カラーホイール９０３がちょうど赤色光カラーセグメント領域に入り、同じ理由にて、上記の過程を繰り返す。
【００６５】
画像Ａとシフトした後の画像Ｂとは前後に投影レンズ９０９により表示画面に投影され、人間の目で見れば、画像Ａと画像Ｂとが互いに重なり、これにより人間の目がよりはっきりとした画像を感じるという効果を奏する。
【００６６】
１つの実施形態において、制御処理器３１１は、空間光変調器９０７及び画素シフト装置３０８をタイミング上の一致性を保持するように制御し、すなわち、画素シフト装置３０８が切替操作を行う期間において、空間光変調器９０７が非投影状態にあり、画素シフト装置３０８が切換切替操作を行わない期間において、空間光変調器９０７が投影状態にある。空間光変調器９０７及び画素シフト装置３０８のタイミングは予め設定されていればよく、本発明の所望の効果を奏しうる。
【００６７】
１つの実施形態において、制御処理器９１１は、カラーホイール９０３、空間光変調器９０７及び画素シフト装置９０８をタイミング上の一致性を保持するように制御し、すなわち、カラーホイール９０３の移動によりカラーセグメント領域を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、空間光変調器９０７が投影状態にあり、また、カラーホイール９０３の移動により変換領域００１を移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、空間光変調器９０７が非投影状態にあり、かつ、画素シフト装置９０８が切替操作を行う。カラーホイール９０３、空間光変調器９０７及び画素シフト装置９０８の三者のタイミングは予め設定されていればよく、本発明の所望の効果を奏しうる。
【００６８】
１つの実施形態において、カラーホイール９０３には、さらにセンサ素子を設置してもよく、変換領域が励起光に照射される場合、センサ素子がシフトフィードバック信号を発生してシフトフィードバック信号を制御処理器９１１に送信し、制御処理器９１１がシフトフィードバック信号を受信した後、画素シフト装置９０８が状態切替を行うように制御して空間光変調器９０７を暗視野に打ち込むように制御し、画素シフト装置９０８が状態切替を行う期間において、空間光変調器９０７が暗視野に打ち込まれるので、画素シフト装置を照射する画像光はない。
【００６９】
本実施例において、カラーホイール９０３の変換領域に移動させて励起光により照射される位置を通過させる期間において、画素シフト装置９０８が状態切替を行い、この期間において画素シフト装置９０８を通過する光はないため、投影画像のコントラストが影響される問題を防止し、使用者が見た画面がより明晰となり、使用者の視覚的体験を最適化した。
【００７０】
以上、具体例をもって本発明を説明したが、それが本発明を理解しやすくするためであり、本発明を制限するものではない。本発明に属する分野の技術者は、本発明の思想に基づき、幾つか簡単な導出、変形又は代替を行うことができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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