(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
画像を形成するライトバルブと、
上記ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、
更に、入力端及び出力端を有し、上記光源と上記ライトバルブとの間に配設した光インテグレータと、
光透過部と少なくとも光反射部からなる光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、上記光源と上記ライトバルブとの間の光軸上であって、上記周期的模様の形成可能な面が上記光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、
上記光インテグレータと上記光源との間配設され、上記光源からの光の通過する窓付きミラーと、を備え、
上記シャッター手段は、上記光インテグレータと上記ライトバルブとの間に配設され、上記シャッター手段の光反射部において反射した光が、上記光インテグレータ内部に進行するように構成されている投写装置。
【請求項２】
反射板を有する光源と、
画像を形成するライトバルブと、
上記ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、
更に、光透過部と少なくとも光反射部からなる光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、上記光源と上記ライトバルブとの間の光軸上であって、上記周期的模様の形成可能な面が上記光軸に略直交するように配設したシャッター手段を備え、
上記シャッター手段は、光透過部と光反射部とが周期的模様を形成している第１シャッター部材と、光透過部と光拡散又は光吸収部とが上記第１シャッター部材の周期的模様と略同模様に周期的模様を形成している第２シャッター部材とからなり、
上記第１シャッター部材は、上記第２シャッター部材に対して光源側に、それぞれの上記周期的模様の形成された面が略平行して上記光源側を向くように、かつ、接するか又は近接して配設させるものであって、
上記第１シャッター部材と上記第２シャッター部材との相互位置を変化させることにより透過光量が調節可能である投写装置。
【請求項３】
光源と、
画像を形成するライトバルブと、
上記ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、
更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、上記光源と上記ライトバルブとの間の光軸上であって、上記周期的模様の形成可能な面が上記光軸に略直交するように配設したシャッター手段を備え、
上記シャッター手段は、円盤状部材で形成され、上記円盤状部材は回転するものである投写装置。
【請求項４】
上記シャッター手段の周期的模様が解像限界以下となるように、上記ライトバルブに光を伝達する光伝達手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の投写装置。
【請求項５】
上記シャッター手段は、周期的模様が解像限界以下となるように上記周期的模様が連続的に移動するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の投写装置。
【請求項６】
上記光源は、白色光を発するランプからなるものであり、
更に、上記光源と上記ライトバルブとの間に配設し、上記ランプの発する光を少なくとも青、緑及び赤の三原色光に分離する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の投写装置。
【請求項７】
１枚のライトバルブに少なくとも三原色光を照射することにより多色画像が形成され、
三原色光の切り替わりと上記シャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的にビート又はモアレ発生の条件を満足しない関係とすることを特徴とする請求項６記載の投写装置。
【請求項８】
三原色光の切り替わりと上記シャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的に同期した関係であることを特徴とする請求項７記載の投写装置。
【請求項９】
上記ライトバルブは、反射型光変調素子から構成されるものであり、
更に、上記ライトバルブの出力する光のうち非投写光を回収する光回収手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の投写装置。
【請求項１０】
光源と、
反射型光変調素子から構成され、画像を形成するライトバルブと、
上記ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、
更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、上記光源と上記ライトバルブとの間の光軸上であって、上記周期的模様の形成可能な面が上記光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、
上記ライトバルブの出力する光のうち非投写光を回収する光回収手段と、
上記ライトバルブの出力する非投写光の強度を検出する光検出手段と、
上記光検出手段の出力に基づいて上記シャッター手段を制御する制御手段と
を有する投写装置。
【請求項１１】
光源と、
反射型光変調素子から構成され、画像を形成するライトバルブと、
上記ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、
更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、上記光源と上記ライトバルブとの間の光軸上であって、上記周期的模様の形成可能な面が上記光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、
上記ライトバルブの出力する非投写光の強度を検出する光検出手段と、
上記光検出手段の出力に基づいて上記シャッター手段を制御する制御手段と
を有する投写装置。
【請求項１２】
投写画像のピーク輝度に基づいて、上記シャッター手段が制御されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の投写装置。
【請求項１３】
上記ライトバルブ及び上記シャッター手段の少なくとも一方は、反射型液晶素子又はマイクロミラー素子から構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の投写装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン画像等を投写する装置に関し、特に、光源、ライトバルブ、シャッター手段及び投写レンズを備える投写装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画面の対角長が４０インチを超える大型の投写型テレビジョンが広く利用されており、直視型ＣＲＴ（陰極線管）方式テレビジョンと比較すると、映画やスポーツの試合等を大迫力かつ高い臨場感で鑑賞することができるといった利点がある。投写型テレビジョンの方式は、投写スクリーンに光を照射する方向によってフロント投写方式とリア投写方式とに大別されるが、投写光を発生する光学エンジン部分の構成は類似しており、一例としては、ランプの発する光をライトバルブに照射するとともにライトバルブにより画像パターンを形成し、この画像パターンの形成された光線を投写レンズによりスクリーンに投写するものがある。
【０００３】
ところで、大迫力かつ高い臨場感で投写表示を行うためには、テレビジョン画像のハイライト部分は一層明るく、逆に暗い部分は一層暗く、また画面各部の明るさバラツキが少なく表示されることが望ましい。画像を明るく表示する方法としては、明るいランプを使用する等の方法があるが、一方、光学エンジンの投写する光の白黒の強度比であるコントラストは、ライトバルブの消光特性や光学部品により発生する迷光等が要因で無限大にはできず、例えば数百対１程度の値になっているので、画像のハイライト領域を十分に明るく表示するために例えば上記にようにランプを明るくすると、夜景等の暗い画像もそれにつれて明るくなってしまい、結果的に、明るいランプを使用しただけでは画像のコントラストを向上させることはできなかった。
【０００４】
暗い画像を一層暗く表示する方法として、例えば特開平８−２１９７７号公報においては、ランプを発した光の進路にシャッターを設けることを記載している。このシャッターとしては、印加電圧に従って光が透過又は阻止される液晶素子が例示されており、暗い画像を表示するときにはシャッターがオフされてより暗い画像を得ることができる。
【０００５】
画像を一層明るく表示する方法としては、例えば米国特許５５３２７６３号においては、白色ランプの光を複数の色の光に分離し、これら複数の色の光を単一のライトバルブに同時に照射する装置を記載している。この装置によれば、複数の色の光が同時に照射されるので、光の利用効率が改善されて投写画像を明るく表示することができる。
【０００６】
画像を均一な明るさで表示する方法として、光インテグレータを使用することにより、ランプの光を均一な明るさの面光源に変換する方法があり、例えば特許第２８７８９４４号公報には、光インテグレータとして柱状光学素子を用いる投写装置が開示されている。この装置においては、柱状光学素子の入力端に集光されたランプの光は、柱状光学素子の内部を繰り返し反射しながら進行することにより混ぜ合わされ、出力端においては、均一な光強度の面光源に変換される。この面光源を光学手段によりライトバルブ受光面に導くことにより、均一な照明を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、従来の投写装置は、ライトバルブや光学部品の特性から投写する画像のコントラストが決まってしまうので、コントラスト比の大きい画像やシーンによって明るさが大きく変化する画像を表示する場合に、ピークの輝度を明るくすると画像の黒い領域が白っぽく浮き上がって見えるという現象を引き起こす。これは、例えば映画の暗いシーン等で画面全体が白っぽく浮いて見えてしまうものであり、臨場感が損なわれるといった問題があった。
【０００８】
また、特開平８−２１９７７号公報に記載された、光の進路にシャッターを備えた装置によると、液晶シャッターが用いられているので、光の通過状態において２方向の偏光のうち一方向の光が失われるために、シャッター挿入による光の損失が大きいことが問題であった。
【０００９】
上記のような液晶シャッターの代わりにメカニカルシャッターを用いた場合には、シャッターを開いたときと閉じたときとにおいて同じ指向特性の光源を実現することが難しいことが問題であった。例として図１２に示す一般的なメカニカルシャッターについて説明を行うと、シャッター板１が保持枠２内部で移動して光路３を遮ることにより、光の透過率が変化するものであり、シャッター板１を閉めるにつれて、光路３の外側から順に光が遮蔽される。図１２に示すメカニカルシャッターをランプの直後に配置した場合には、シャッター板１を閉じることによりランプの中央部分の光だけを使うこととなるので、ランプの光を集光してダイクロイックフィルターにより色分離すると、光の入射角度の平均値が変化して、分離した光の色合いが変化してしまう。また、このメカニカルシャッターを光インテグレータの後に配置した場合には、ライトバルブを照明する光の均一性を保持することが難しいという問題があった。
【００１０】
さらに、米国特許５５３２７６３号に記載された、分離した３色の光を１枚のライトバルブに照射する構成の装置によると、輝度は向上するが、それにつれて黒レベルも上昇し、その結果として投写画像のコントラストは向上しないことが問題であった。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、画像が明るく、画像の黒レベルの浮き上がりが少なく、従ってコントラストが良好で、同時に画像の輝度が適切でムラの少ない投写装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の投写装置は、光源と、画像を形成するライトバルブと、ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、更に、入力端及び出力端を有し、光源と上記ライトバルブとの間に配設した光インテグレータと、光透過部と少なくとも光反射部からなる光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、光源とライトバルブとの間の光軸上であって、周期的模様の形成可能な面が光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、上記光インテグレータと光源との間に配設され、光源からの光の通過する窓付きミラーと、を備え、シャッター手段は、光インテグレータとライトバルブとの間に配設され、シャッター手段の光反射部において反射した光が、光インテグレータ内部に進行するように構成されたものである。
【００１３】
また、本発明の投写装置は、反射板を有する光源と、画像を形成するライトバルブと、ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、更に、光透過部と少なくとも光反射部からなる光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、光源とライトバルブとの間の光軸上であって、周期的模様の形成可能な面が光軸に略直交するように配設したシャッター手段を備え、上記シャッター手段は、光透過部と光反射部とが周期的模様を形成している第１シャッター部材と、光透過部と光拡散又は光吸収部とが第１シャッター部材の周期的模様と略同模様に周期的模様を形成している第２シャッター部材とからなり、第１シャッター部材は、第２シャッター部材に対して光源側に、それぞれの周期的模様の形成された面が略平行して光源側を向くように、かつ、接するか又は近接して配設させるものであって、第１シャッター部材と第２シャッター部材との相互位置を変化させることにより透過光量が調節可能に構成されたものである。
【００１４】
また、本発明の投写装置は、光源と、画像を形成するライトバルブと、ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、光源とライトバルブとの間の光軸上であって、周期的模様の形成可能な面が光軸に略直交するように配設したシャッター手段を備え、シャッター手段は、円盤状部材で形成され、円盤状部材は回転するものである。
【００１５】
更に、シャッター手段の周期的模様が解像限界以下となるように、ライトバルブに光を伝達する光伝達手段を備えるものである。
【００１６】
また、上記シャッター手段は、周期的模様が解像限界以下となるように周期的模様が連続的に移動するものである。
【００１７】
また、上記光源は、白色光を発するランプからなるものであり、更に、光源とライトバルブとの間に配設し、ランプの発する光を少なくとも青、緑及び赤の三原色光に分離する手段を備えるものである。
【００１８】
また、１枚のライトバルブに少なくとも三原色光を照射することにより多色画像が形成され、三原色光の切り替わりとシャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的にビート又はモアレ発生の条件を満足しない関係とするものである。
【００１９】
また、上記三原色光の切り替わりとシャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的に同期した関係である。
【００２０】
また、上記ライトバルブは、反射型光変調素子から構成されるものであり、更に、ライトバルブの出力する光のうち非投写光を回収する光回収手段を備えるものである。
【００２１】
また、本発明の投写装置は、光源と、反射型光変調素子から構成され、画像を形成するライトバルブと、ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、光源とライトバルブとの間の光軸上であって、周期的模様の形成可能な面が光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、ライトバルブの出力する光のうち非投写光を回収する光回収手段と、ライトバルブの出力する非投写光の強度を検出する光検出手段と、光検出手段の出力に基づいてシャッター手段を制御する制御手段とを有するものである。
【００２２】
また、本発明の投写装置は、光源と、反射型光変調素子から構成され、画像を形成するライトバルブと、ライトバルブの出力する光を投写する投写レンズとをこの順に備え、更に、光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能で、かつ、光源とライトバルブとの間の光軸上であって、周期的模様の形成可能な面が光軸に略直交するように配設したシャッター手段と、ライトバルブの出力する非投写光の強度を検出する光検出手段と、光検出手段の出力に基づいてシャッター手段を制御する制御手段とを有するものである。
【００２３】
また、投写画像のピーク輝度に基づいて、シャッター手段が制御されるものである。
【００２４】
また、上記ライトバルブ及び上記シャッター手段の少なくとも一方は、反射型液晶素子又はマイクロミラー素子から構成されるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の投写装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０はランプ１１及び反射板１２からなる光源、１３はシャッター手段、１４はカラーホイール、１５は柱状光学素子（光インテグレータ）、１６は光伝達手段、１７はマイクロミラー素子から構成されるライトバルブ、１８は投写レンズ、１９はシャッター駆動手段、２０はカラーホイール１４のモーター、２１はモーター駆動手段、２２は制御手段、２３は信号入力端子、２４は信号処理回路、２５はライトバルブ駆動手段、２６は信号の特徴検出手段、２７は同期分離手段である。また、Ｌ１は光源を出た光、Ｌ２は柱状光学素子１５を通過した光、Ｌ３はライトバルブ１７への照明光、Ｌ４はライトバルブ１７から反射された投写光、Ｌ５は投写レンズ１８を通過した投写光、Ｌ６はライトバルブ１７から反射された非投写光である。
【００２６】
図２は光源１０側からみたシャッター手段１３の構造を示す図であり、図２（ａ）は全開状態のシャッター手段１３の正面図及び側面図、図２（ｂ）は半開状態のシャッター手段１３の正面図である。
【００２７】
シャッター手段１３は、第１シャッター部材１３Ａ及び第２シャッター部材１３Ｂとからなるものであり、第１シャッター部材１３Ａは、第２シャッター部材１３Ｂに対して光源１０側に配置される。第１シャッター部材１３Ａは、ミラー部（光反射部）１３１と光透過部１３２とが市松模様（周期的模様）を形成するように構成されている。図２（ａ）及び（ｂ）において、３は、光源１０から光を受ける投影線を示す。
【００２８】
上記第２シャッター部材１３Ｂは、第１シャッター部材１３Ａと略同模様となるように構成されており、光透過部と光吸収部とが交互に周期的模様を形成している。即ち、第１シャッター部材１３Ａ及び第２シャッター部材１３Ｂを重ね合わせたときに、第２シャッター部材１３Ｂの光透過部が第１シャッター部材１３Ａの光透過部１３２に対応するように設けられており、第２シャッター部材１３Ｂの光吸収部１３３は第１シャッター部材のミラー部１３１に対応するように設けられている。上記光吸収部１３３は、光拡散部であってもよいが、迷光抑制の点から光吸収部であることが好ましい。
【００２９】
上記第１シャッター部材１３Ａ及び第２シャッター部材１３Ｂにおいて、ミラー部１３１は金属膜又は誘電体膜が表面に形成されたもの、光透過部１３２はガラス材からなるもの、光吸収部１３３は黒塗装されたものを、それぞれ用いることができる。
【００３０】
上記シャッター手段１３は、第１シャッター部材１３Ａ及び第２シャッター部材１３Ｂそれぞれの周期的模様の形成された面が略平行して光源１０側を向くように、かつ、図２（ａ）側面図に示すように、接して配設するものである。
【００３１】
上記シャッター手段１３の全開状態においては、図２（ａ）正面図に示すように、光源１０側からは第１シャッター部材１３Ａだけが見える。また、図２（ｂ）は半開状態のシャッター手段１３の正面図であり、第２シャッター部材１３Ｂが第１シャッター部材１３Ａの右側に移動しており、第１シャッター部材１３Ａの光透過部１３２において、第２シャッター部材１３Ｂの光吸収部１３３が見えている。上記全開状態及び半開状態においては、ミラー部１３１からなる光不透過部と光透過部１３２、又は、ミラー部１３１及び光吸収部１３３からなる光不透過部と光透過部１３２とが、周期的模様を形成可能であり、周期的模様の形成された面が光軸１０００に略直交するように配設する。本明細書中において、周期的模様が形成可能とは、周期的模様が少なくとも光を受ける投影線３内において形成可能であればよく、シャッター手段１３の全面に形成されているか否かを問わない。また、常時周期的模様が形成されていることを要するものではなく、シャッター手段１３の開閉状態のいずれかにおいて形成可能に構成されているものであればよい。上記周期的模様については、光を受ける投影線３内において、光透過部と光不透過部との繰り返し数が２個ずつ又はそれ以上ずつあればよい。周期的模様を構成する光透過部及び光不透過部の繰り返し数の上限は、特に限定されないが、製造のしやすさやコスト等を考慮すると、光を受ける投影線３内において１００００個程度である。また、各模様については略同一又は相似形であってよく、完全に同一の模様が繰り返されている必要はない。
【００３２】
図１において、光源１０を構成するランプ１１から出た光は、光の一部が反射板１２により反射されて光線Ｌ１となり、シャッター手段１３上の投影線３に照射される。シャッター手段１３が全開状態の場合には、図２（ａ）に示したように、光透過部１３２に照射された光は透過していき、一方、ミラー部１３１に照射された光は反射する。上記全開状態のシャッター手段１３は光源１０に正対しており、ミラー部１３１において反射された光は、光源の反射板１２により反射されて再度光線Ｌ１として利用されるので、シャッター手段１３を挿入することによる光の損失を抑制することができる。また、シャッター手段１３が半開状態の場合には、図２（ｂ）に示したように、光吸収部１３３において光は吸収され、シャッター手段１３全体としては、上記全開状態の場合に比べて光の透過率は減少する。シャッター手段１３が全閉状態の場合には、光は透過されずに反射又は吸収される。
【００３３】
上記シャッター手段１３においては、シャッター駆動手段１９がモーター（図示せず）やソレノイド（図示せず）等の駆動力発生手段により第２シャッター部材１３Ｂを移動させることにより、透過光量を調節することができる。第２シャッター部材１３Ｂが、光透過部１３２の１つ分の長さだけ移動することによりシャッター手段１３を全開から全閉まで変化することができる。シャッター手段１３を閉じるために必要な移動距離は、シャッター手段１３の周期的模様を細かくすることにより更に小さくすることができる。なお、シャッター手段１３による透過光量の調節は、第１シャッター部材１３Ａと第２シャッター部材１３Ｂとの相互位置を変化させることにより行うことができ、上述のような第２シャッター部材１３Ｂを移動する方法のほかに、第１シャッター部材１３Ａ又はその両方ともを移動する方法を挙げることができる。
【００３４】
上記シャッター手段１３の次にはカラーホイール１４が配置されている。カラーホイール１４は、モーター２０によって回転し、モーター２０はモーター駆動手段２１により駆動される。カラーホイール１４には、赤、緑及び青色の三原色光に分離するダイクロイックフィルターが、カラーホイールの回転軸を中心とする放射状になるように各色１枚又は複数枚ずつ装着されている。また、所望により白色光を通過させる透過部が上記ダイクロイックフィルターの間に装着されていてもよい。赤、緑及び青色のダイクロイックフィルターがカラーホイール１４の回転とともに順次光線Ｌ１の進路に入ることにより、各ダイクロイックフィルターが光線Ｌ１に照射されている時間だけそれぞれの単色光が順次取り出されていく。
【００３５】
上記カラーホイール１４によって分離された単色光は、柱状光学素子１５の入力端に入射する。柱状光学素子１５の内部においては、光線は繰り返し反射しながら進行して混ぜ合わされ、出口の出力端においては、一様な強度の面光源に変換され、シャッター手段１３の周期的模様は見えなくなる。上記柱状光学素子１５としては、特許第２８７８９４４号公報に記載のものを好適に使用することができる。
【００３６】
上記柱状光学素子１５については、光線を一様な強度の面光源に変換することができる光インテグレータであればよく、アルミ蒸着等の光反射材による鏡面処理を内面に施した中空パイプ等であってもよい。
【００３７】
上記柱状光学素子１５から出力された光線Ｌ２は、光伝達手段１６により、柱状光学素子１５の出口の出力端像を導いてライトバルブ１７表面に結像させることにより、ライトバルブ１７表面を一様に照明することができる。上記光伝達手段１６としては、柱状光学素子１５から出力された光線Ｌ２を、ライトバルブ１７の画像表示領域と略相似形にかつやや大きい照射寸法で、ライトバルブ１７に照射することができるものであれば特に限定されず、レンズ、ミラー等を挙げることができる。レンズ及びミラーは、それぞれ複数枚用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
上記ライトバルブ１７は、画像表示領域を有する面内に画像を形成するべく、照射される三原色光のいずれかの色に合わせて、該当する画素が受ける照明光線Ｌ３を投写光線Ｌ４又は非投写光線Ｌ６として反射する。ライトバルブ１７は、投写する画像パターンに応じて、ライトバルブ駆動手段２５により駆動される。投写光線Ｌ４は投写レンズ１８を通過し、光線Ｌ５となって、スクリーン（図示せず）に投写される。
【００３９】
投写装置が投写する信号は、入力端子２３から入力され、信号処理回路２４、特徴検出手段２６及び同期分離手段２７に信号が伝達される。信号処理回路２４は信号を受け入れてライトバルブ１７を駆動するための面順次かつ色順次信号に変換した後に、ライトバルブ駆動手段２５に出力し、ライトバルブ駆動手段２５は上記のライトバルブ１７を駆動する。
【００４０】
上記特徴検出手段２６は、入力画像の平均輝度を求め、平均輝度が低い画像が連続する場合にはシャッター手段１３の開閉を指示する信号を出力する。これを受けた制御手段２２はシャッター駆動手段１９に対してシャッター手段１３を閉じるように制御する信号を出力し、シャッター駆動手段１９はシャッター手段１３を駆動して通過する光の量を少なくする。また、特徴検出手段２６は、ハイライトのレベルを求め、平均輝度が高くハイライトも高い場合には白い領域が多くあると判定し、シャッター手段１３を所定の開閉状態に保持するように制御することにより、メニュー等の文字表示を眩しくない輝度レベルに保って投写する。
【００４１】
上記同期分離手段２７は、入力画像信号を受け入れて垂直同期信号を分離し、そのタイミング信号を制御手段２２に出力する。これを受けて制御手段２２が駆動手段２１に制御信号を出力することにより、画面フレームとタイミングが合うようにカラーホイール１４を回転させる。
【００４２】
上記シャッター手段１３は通常は開いておき、映画の暗いシーン等暗い画面領域が多い場合に、シャッター手段１３を閉じることにより、照明光量を減少する。シャッター手段１３の開閉速度や開閉の度合いは、テレビジョン画像が不自然に見えないように徐々に、又は、画面の切り替わりと略同時に行う。画面全体に渡って輝度が低く、画像のピーク輝度が投写可能な最大輝度より低い場合には、シャッター手段１３によって光量を減少させると同時に、信号処理回路２４においてピーク輝度を光量の減少分を補うだけ高くなるように補正したうえで、ライトバルブ１７を駆動することにより、投写画像の見かけの輝度は維持したまま、黒い領域の浮き上がりを防止することができる。
【００４３】
なお、この実施の形態１において、ライトバルブ１７は、マイクロミラー素子から構成されるものとしたが、反射型液晶素子から構成されるものを用いることも可能である。
【００４４】
また、シャッター手段１３は光線の伝達率を変化する手段としているが、簡易な構成とする場合にはシャッター手段１３の光線伝達率を画面輝度が最適となるように固定することも可能であり、投射装置が小さいスクリーンに投射することが定まっている場合には伝達率を小さくし、大きいスクリーンに投射することが定まっている場合には伝達率を大きくすることにより、例えば背面投射テレビにおいて同一ワット数のランプを用いて様々な寸法のスクリーンに対し画質を変化することなく最適な輝度を得るようにすることができる。この場合には、第２シャッター部材１３Ｂ、シャッター駆動手段１９及び特徴検出手段２６は不要であり、第１シャッター部材１３Ａに光反射部、光透過部及び光吸収部からなるパターンを形成し、所定の光線伝達率を得るようにするともに、スクリーンの大きさに応じて伝達率の異なるパターンのシャッター手段１３を用いるようにする。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１の投写装置では、シャッター手段１３は、光源１０のすぐ後であってカラーホイール１４の直前に配設した場合を示したが、光源１０とライトバルブ１７との間であればよく、ライトバルブ１７の直前に配設した場合を実施の形態２に示す。
【００４６】
図３は、実施の形態２の投写装置の構成を示すブロック図である。図３において、シャッター手段１３を柱状光学素子１５とライトバルブ１７との間に配設したこと以外は実施の形態１に示した投写装置と同じ構成である。
【００４７】
図４は、シャッター手段１３及び光伝達手段３２近傍の構成と光路を示す図である。３２Ａは光伝達手段３２を構成する光学手段、Ｐ１は柱状光学素子１５のライトバルブ１７側の出力端上の点、Ｐ２はＰ１の共役点、Ｐ３は柱状光学素子１５の光源１０側の入力端上の点、Ｐ４はＰ３の共役点である。
【００４８】
光源１０からの光Ｌ１は、カラーホイール１４によって三原色光に分離されて、柱状光学素子１５の入力端Ｐ３から出力端へ、次いで光伝達手段３２へと進行した場合は、Ｐ４に集光スポット像を作る。Ｐ４を通り光軸１０００と垂直な平面上には、柱状光学素子１５内部で反射された光線が作る複数の集光スポット像が、万華鏡を見るように２次元的に配置される。
【００４９】
シャッター手段１３はＰ４位置又はその近傍に配置され、複数の集光スポット像からランダムに又は所定のものについて、透過又は反射若しくは吸収することにより、ライトバルブ１７を照明する光の強度を調節することができる。
【００５０】
図２（ａ）に示したシャッター手段１３の反射部１３１で反射された光は、一部が柱状光学素子１５の出力端に達して内部に進行し、反射されても柱状光学素子１５の内部に進行しない他の光は失われる。光の利用効率を向上させるためには、シャッター手段１３により反射される光ができるだけ多く柱状光学素子１５の出力端に戻るようにする構成が望ましく、例えば、シャッター手段１３を柱状光学素子１５に接近させる配置としたり、シャッター手段１３の反射部を凹面鏡とすることができる。シャッター手段１３を柱状光学素子１５に接近させる配置とする場合には、シャッター手段１３の光透過部１３２の周期的模様がライトバルブ１７の表面に形成されずに解像限界以下となるように、光伝達手段３２からの光をライトバルブ１７に伝達する必要がある。このため、共役点Ｐ２の位置がライトバルブ１７の照射面から離れるように、光伝達手段３２及びライトバルブ１７が配置される。
【００５１】
シャッター手段１３の周期的模様は、Ｐ４における集光スポット像に合わせて変形することが可能であり、光透過部１３２が光強度の高い位置に配置される模様とすることにより、シャッター手段１３を挿入することによる光の損失を低減することができる。
【００５２】
また、シャッター手段１３のうち第１シャッター部材１３Ａは、実施の形態１に示したようなミラー部１３１、ガラス材の光透過部１３２からなるものであってもよいが、反射型光変調素子により構成してもよく、その場合は、ライトバルブ１７として用いることのできる反射型光変調素子よりも、画素数が大幅に少なく、従って安価なものでよい。シャッター手段１３の画素数としては、照明光量を調節するという目的や製造のしやすさ、コスト等を考慮すると、ライトバルブ１７として用いられる反射型光変調素子の画素数に対して、１／１００００から１／１００程度でよい。また、シャッター手段１３を構成する反射型光変調素子から出力される少なくとも２つの状態の光について、一方を透過光、他方を不透過光とするとともに、光の利用効率を改善するために、不透過光については柱状光学素子１５の出力端側に入力可能となるように、ミラー等を更に配置してもよい。上記反射型光変調素子としては、反射型液晶素子及びマイクロミラー素子を挙げることができる。
【００５３】
図４において、光伝達手段３２は、シャッター手段１３よりも柱状光学素子１５側に配設する場合を示したが、他の配置でもよく、上述のようにシャッター手段１３として反射型液晶素子を用いた場合等のように、光伝達手段３２を構成する複数の光学手段の間にシャッター手段１３が配置される構成であってもよい。
【００５４】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３の投写装置の構成を示すブロック図である。図５において、４１は光源１０からの光だけが通過する小窓付きミラー、４２は円盤状部材で形成されている第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂからなるシャッター手段、４３Ａ及び４３Ｂはモータ、４４Ａ及び４４Ｂはモータ駆動手段、４５は制御手段、４６はレンズ４６Ａ及びミラー４６Ｂからなる非投写光回収手段、４７は信号の特徴検出手段である。その他については、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
【００５５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの光源１０側から見た正面図である。図６（ａ）において、４２Ａは第１シャッター部材であるガラス材円盤状部材、５１はガラス材円盤状部材表面に形成したミラー部、５２は透明な光透過部、５３は柱状光学素子１５からの光を受ける投影線、図６（ｂ）において、４２Ｂは第２シャッター部材であるガラス材円盤状部材、５４は光吸収部、５５は透明な光透過部である。また、第２シャッター部材４２Ｂの光吸収部５４の裏面はミラー部、第１シャッター部材４２Ａのミラー部５１の裏面はミラーである（図示せず）。ミラー部５１及び光透過部５２は第１シャッター部材４２Ａ表面に放射状にかつ交互に周期的模様となるように全周に形成される。同様に光吸収部５４及び光透過部５５は第２シャッター部材４２Ｂ表面に放射状にかつ交互に第１シャッター部材の模様と同一周期となるように全周に形成される。ミラー部５１、光透過部５２、光吸収部５４及び光透過部５５の一つの模様が占有するガラス材円盤状部材における角度は、ほぼ同一であり、一例としては０．５度とする。
【００５６】
図５において、ランプ１１を発した光は反射板１２により反射され、この光線Ｌ１は次いで、カラーホイール１４において、回転するダイクロイックフィルタにより順次変化する三原色光に分離される。分離された三原色光は、柱状光学素子１５の入力端近傍に設けられた小窓付きミラー４１の小窓を通過する。小窓付きミラー４１の小窓の面積は、光源１０から発した光が通過できる程度の小さい領域とし、望ましくは、柱状光学素子１５の入力端面積の１０％程度以下とする。その後、小窓付きミラー４１を通過した光線は、柱状光学素子１５の入力端からその内部に入る。柱状光学素子１５の内部で、光線は、繰り返し反射しながら進行することにより混ぜ合わされて、均一な光強度の面光源となって出力端を通過する。
【００５７】
上記柱状光学素子１５の出力端近傍には、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂからなるシャッター手段４２が配置されており、これらの周期的模様が解像限界以下となるように、それらの周期的模様を連続的に移動させる。第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂはともに、円盤状部材で形成されているので、回転させることにより、それらの周期的模様の連続的な移動を容易に行うことができる。第１シャッター部材４２Ａをモーター４３Ａが回転させており、第１シャッター部材４２Ａに近接して第２シャッター部材４２Ｂが配置され、第２シャッター部材４２Ｂを第１シャッター部材４２Ａの回転に同期するようにモーター４３Ｂが回転させる。
【００５８】
柱状光学素子１５の出力端から出た光は第１シャッター部材４２Ａに入射し、ミラー部５１に進行した光は反射されて柱状光学素子１５の出力端へと逆方向に進行し、光透過部５２に進行した光は通過して第２シャッター部材４２Ｂに入射する。第２シャッター部材４２Ｂの光吸収部５４に進行した光は吸収され、光透過部５５に進行した光は通過して進行する。第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂを透過する光量は、第１シャッター部材４２Ａと第２シャッター部材４２Ｂとの相互位置を変化させること、即ち回転位相により調節可能である。
【００５９】
図７は、柱状光学素子１５側から回転するシャッター手段４２をある時刻において見た場合の外観図であり、第１シャッター部材４２Ａの光透過部５２のなかに第２シャッター部材４２Ｂの光吸収部５４及び光透過部５５がおよそ半分ずつ見えている半開状態である。図７における第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの回転位相を変化させて光吸収部５４が全く見えない回転位相とした場合がシャッター手段４２の全開状態であり、光透過部５５が全く見えない回転位相とした場合がシャッター手段４２の全閉状態である。第１シャッター部材４２Ａと第２シャッター部材４２Ｂとの回転位相は、制御手段４５が、モータ駆動手段４４Ａ及び４４Ｂにタイミング信号を送り、これを受けた駆動手段４４Ａ及び４４Ｂがモータを駆動することにより制御される。
【００６０】
上記シャッター手段４２の全開状態においてもおよそ５０％の光が反射されるため、ライトバルブ１７を照明する光がシャッター手段４２を設けない場合よりも減少することになるが、これを防止すべく、上述の小窓付きミラー４１によって第１シャッター部材４２Ａにおいて反射される光を再度利用することができるようにしている。第１シャッター部材４２Ａのミラー部５１において反射された光が、柱状光学素子１５の出力端から内部に入り逆方向に進行して柱状光学素子１５の入力端から出射し小窓付きミラー４１に到達する。小窓付きミラー４１の小窓を通って光源１０へ向けて進行する光の割合が１０％である場合には、９０％の光は反射されて照明光として再利用される。反射や拡散による光の損失を考えない場合には、等比級数の公式により繰り返し反射がある場合の光線の伝達率を計算することができる。小窓付きミラー４１の小窓を通って光源１０へ向けて進行する光の割合をα、第１シャッター部材４２Ａにおけるミラー部５１の面積の割合をβとし、α及びβをそれぞれ０＜α＜１及び０＜β＜１を満たす数とするとき、光源１０より小窓付きミラー４１を通過した光線が柱状光学素子１５及び第１シャッター部材４２Ａを通過する伝達率Ｔは、β／（１−（１−β）ｘ（１−α））で表され、α＝０．１、β＝０．５のときＴ＝０．９１となる。即ち、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの位相位置を全開状態にすることにより、９１％の光を伝達することができることになる。
【００６１】
上記カラーホイール１４の回転による三原色光の切り替わりとシャッター手段４２による光強度の変化とは、時間的及び空間的にビート又はモアレ発生の条件を満足しない関係とする必要がある。なお、ビートとは時間的な周期で発生する縞状のパターン、モアレとは空間的な周期で発生する縞状のパターンである。例えば、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの回転速度や、シャッター手段４２と柱状光学素子１５との相互の位置関係等を調節することにより、時間的及び空間的にビート又はモアレ発生の条件を満足しない関係とすることができる。
【００６２】
即ち、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの回転速度については、カラーホイール１４の回転による三原色光の切り替わり及びライトバルブ１７の画素の投写非投写状態の切り替わりとの関係を考慮することによって、ビートやフリッカ等を起こさない値とすることができる。第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの回転速度が例えば毎秒２４０回転の場合、ライトバルブ１７上の任意の画素が第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂにより遮られる時間は、全開状態の場合で（１回転に要する時間）ｘ（ミラー部５１の１模様が閉める角度の割合）であるから、（１／２４０）秒ｘ（０．５／３６０）を計算すると５．８マイクロ秒である。この速度は、ライトバルブ１７を構成するマイクロミラー素子の動作速度である約１０マイクロ秒よりも短いため、ライトバルブ１７上の画素が隠れることはない。従って、シャッター手段４２によるライトバルブ１７における光強度の変化が、カラーホイール１４の回転による三原色光の切り替わりに対して、時間的及び空間的に同期した関係となるように、シャッター手段４２の回転速度を設定する。
【００６３】
また、第１シャッター部材４２Ａと柱状光学素子１５との相互の位置については、図６（ａ）において、第１シャッター部材４２Ａの光透過部５２の模様が柱状光学素子１５の投影線５３により示される矩形のいずれか１辺に略平行となる模様が存在しないように、いずれの１辺に対しても斜めに横切るように配置されるものである。このように配置することにより、シャッター手段４２を透過した光によりライトバルブ１７上に形成される模様が、カラーホイール１４による色の切り替わりやライトバルブ１７の画素配列の模様とは異なる模様となり、モアレやフリッカーが発生することを防止することができる。ただし、ミラー部５１の模様は図６に示した形状に制限されるものではなく、フォトリソグラフィ等により所望の形状や細かさで形成することができる。また、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの回転速度についても種々の変形が可能である。
【００６４】
第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂを透過した光Ｌ２は、光伝達手段１６に伝達され、光線Ｌ３としてライトバルブ１７に照射される。図５において、非投写光回収手段４６は、レンズ４６Ａ、ミラー４６Ｂによりライトバルブ１７の非投写状態の画素の反射する非投写光Ｌ６を回収する。レンズ４６Ａは非投写光Ｌ６を集光し、凹面ミラー４６により反射し、光線Ｌ７が光を発した非投写状態の画素に戻る。光線Ｌ７を受けたライトバルブ１７の画素は、非投写状態であるので、照明光線Ｌ３と逆方向に進行する光線Ｌ８を反射する。光線Ｌ８は光伝達手段１６内部を逆方向に進行し、光線Ｌ９が出力され第２シャッター部材４２Ｂに到達する。第２シャッター部材４２Ｂ及び第１シャッター部材４２Ａをライトバルブ１７側から見ると、どちらも光透過部又はミラー部であるため、光線Ｌ９は第２シャッター部材４２Ｂ及び第１シャッター部材４２Ａにおいて反射されても又は透過しても照明光として再利用される。回収することができる光量は、ライトバルブ１７の反射率Ｒ、ライトバルブ１７における非投写状態である画素の割合Ｌｏｆｆをもとに見積もることが可能であり、回収可能な光の割合Ｒｒｅｃは（Ｌｏｆｆ）ｘ（Ｒ）ｘ（Ｒ）で表わすことができる。一例として、暗い背景画面の一部に画像がある場合を想定しＬｏｆｆが０．９、ライトバルブ１７の反射率Ｒが０．７であるとき、Ｒｒｅｃは０．４４であり、４４％の照明光が回収対象となるので、これを本来の照明光に加え合わせることにより、照明光Ｌ３の強さは１４４％、すなわち１．４４倍になる。同様の順序で繰り返し回収される光を考慮すると、さらに照明光Ｌ３は明るくなる。
【００６５】
図５において、制御手段４５は、明るい投写画像が必要な場合には、モータ駆動手段４４Ａ及び４４Ｂに第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの位相位置を全開状態にするようにタイミング信号を出力する。また、暗い場面が連続する場合には、第２シャッター部材４２Ｂ及び第１シャッター部材４２Ａの位相位置を閉状態へと変化させて、画面の暗い領域の浮き上がりを防止する。ライトバルブ１７からの非投写光Ｌ６を回収する際には、投写画像の平均輝度が低いほど非投写光Ｌ６の光量が多いため、回収することができる光Ｌ７の量も多くなる。
【００６６】
また、特徴検出手段４７は、入力画像の平均輝度のレベルを求めるとともに、ライトバルブ１７において非投写光Ｌ６が発生する割合を入力信号のレベル等より求め、回収することができる光の強さ、さらに回収光Ｌ７を加えた後の照明光Ｌ３の強さを近似的に予測し、これらの値を制御手段４５に伝達する。制御手段４５は、画像の平均輝度レベルと照明光Ｌ３の強さを表すデータを受け、暗い画面においても表示画像の輝度が急変し不自然に見えないように、第１シャッター部材４２Ａ及び第２シャッター部材４２Ｂの位相位置を制御する。
【００６７】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４の投写装置の構成を示すブロック図である。図８において、６１は円盤状部材で形成されている第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂからなるシャッター手段、６２は光伝達手段、６３は赤色反射ダイクロイックミラー６３Ａ、緑色反射ダイクロイックミラー６３Ｂ、ミラー６３Ｃからなる色分離手段、６４は非投写光集光レンズ（光回収手段）、６５は色フィルタ、６６は光センサー（光検出手段）、６７は制御手段、６８はライトバルブ駆動手段、６９は記憶手段である。その他については、上記実施の形態１乃至実施の形態３と同様である。
【００６８】
図９は、第１シャッター部材６１Ａの正面図であり、図において７１は光透過部、７２はミラー部、７３は柱状光学素子１５から光を受ける投影線である。第２シャッター部材６１Ｂは、図９に示した第１シャッター部材６１Ａの正面図と同一の周期的模様（図示せず）であり、光透過部７１は同様であるが、ミラー部７２の代わりに光吸収部を有する。第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂにおいて、渦巻き模様の幅は回折が起こらない幅である。
【００６９】
図８において、ランプ１１の発した白色光は反射板１２により集められ光線Ｌ１となって、小窓付きミラー４１を通過して柱状光学素子１５内部に入り、繰り返し反射することにより均一な面光源となって、図９に示す第１シャッター部材６１Ａ表面の投影線７３内に向けて進行する。この投影線７３内において、ミラー部７２に進行した光は反射されて柱状光学素子１５の内部に戻ることにより上記実施の形態において示したように再利用される。一方、光透過部７１に進行した光は、第１シャッター部材６１Ａを通過して、第１シャッター部材６１Ａに近接して設置された第２シャッター部材６１Ｂに向かい、第２シャッター部材６１Ｂにおいて光透過部に進行した光は通過し、光吸収部に進行した光は吸収される。モーター４３Ａ及び４３Ｂは、それぞれ第１シャッタ−部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂを同期させて毎秒２４０回転させる。
【００７０】
上記第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂを通過する光の強さは、これらの相互位置、即ち位相差によって決まり、位相差が無い場合はシャッター手段６１が全開状態である。図９に示した光透過部７１は模様の幅が光吸収部７２の幅の半分であり、第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの模様は各々１条の渦巻き模様であるので、第１シャッター部材６１Ａと第２シャッター部材６１Ｂとの位相が１２０度ずれるとシャッター手段６１が全閉状態になる。
【００７１】
上記第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂを通過した光Ｌ２は、光伝達手段６２が導くことにより色分離手段６３に向けて進行する。色分離手段６３においては、赤色光、緑色光及び青色光が順次赤色反射ダイクロイックミラー６３Ａ、緑色反射ダイクロイックミラー６３Ｂ及びミラー６３Ｃにより反射されて方向を変え、３色が並んだ状態で光線Ｌ３としてライトバルブ１７に照射される。
【００７２】
図１０（ａ）は、ライトバルブ１７の受光面及びその近傍においてある時刻に照射される照明光線Ｌ３の照射領域とライトバルブ１７の駆動画素との関係を示す図である。図１０（ａ）において、８２、８３及び８４はそれぞれ赤色光、緑色光及び青色光の照射範囲、８１は赤色反射ダイクロイックミラー６３Ａ及び緑色反射ダイクロイックミラー６３Ｂが無い場合の仮想的な白色光照射範囲、８５はライトバルブ１７の受光面、８６はライトバルブ１７の画素である。赤色光、緑色光及び青色光の照射範囲８２、８３及び８４は、図１０（ａ）及び以下に説明する図１０（ｂ）においてこの順番で繰り返されているものである。図１０（ａ）及び以下の図１０（ｂ）において、上下左右は、図９の投影線７３との対応が理解し易いように同一に表示したものであり、実際には、光伝達手段６２及び色分離手段６３の光学的構成により左右及び/又は上下が反転するが、そのような場合には以下の説明は各々の場合に対応するように理解されるべきものである。
【００７３】
図１０（ｂ）は、ライトバルブ１７の画素８６近傍の部分拡大図であり、８７はライトバルブ画素８６を含む行、８８は行８７において画像の緑色成分を表示するように駆動される画素の領域、８９は画像の赤色成分を表示するように駆動される画素の領域、９０は光が非投写状態の画素領域を示す。図９に示した模様のシャッター手段６１が時計方向に毎秒２４０回転するとき、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）における赤色光、緑色光及び青色光の照射範囲８２、８３及び８４は、左下方向に６０分の１秒ごとにほぼ対角線の長さ移動する。各色の照射範囲８２、８３及び８４が移動するのに合わせてライトバルブ１７の各画素を駆動することにより多色画像を表示することができる。画素８６についてみると、６０分の１秒の間に、非表示状態をはさんだ赤色、緑色、青色の表示を４周期繰り返すが、ライトバルブ１７を構成するマイクロミラー素子は１０マイクロ秒程度で光の投写状態を変化できるので、追従して表示するように駆動手段６８が駆動する。第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの光透過部の模様によって、ライトバルブ１７に照射する光の形状が決まる。メモリ６９にシャッター手段６１の模様に対応するライトバルブ１７上での光の照射領域境界のアドレスと、照明光の色の変化に相当するアドレスのオフセットをあらかじめ記憶しておく。駆動手段６８がライトバルブ１７を駆動する場合に、メモリ６９のアドレスデータを参照することにより、各画素を適切に駆動することができる。
【００７４】
ライトバルブ１７を駆動するタイミング及び光をライトバルブ１７に照射するタイミングは、光学手段の位置の公差や、第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの回転タイミングの誤差等により、ズレを発生することがあるので、適切に制御する必要がある。ライトバルブ１７が反射する非投写光Ｌ６は集光レンズ６４により集光され、後続する色フィルタ６５が緑色光だけを通過させ、光センサー６６が通過した緑色光の強度を検出する。光センサー６６が検出した強度信号は制御手段６７に入力され、ライトバルブ１７を駆動するタイミングと第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂを回転するタイミングを合わせるための誤差検出信号として使用される。制御手段６７は、第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの駆動タイミングの誤差を検出した場合には、駆動手段６８に対してライトバルブ１７を全面非投写状態にするように制御し、光センサー６６が出力する検出信号を読み込む。
【００７５】
図１１は、ライトバルブ１７の駆動タイミングと第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの回転タイミングとの誤差時間に対する、緑色光の検出レベルの関係を示す図である。図１１において、９１は光検出レベルを表す曲線、９２、９３及び９４は検出レベルの例である。図１０（ｂ）に示すように、緑色光の照射範囲８３がライトバルブ１７の領域８８を中央に含んでいる場合は、図１１における点９２に示す光検出レベルが得られる。第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの回転タイミングがライトバルブ１７の駆動タイミングに比べて遅れるにつれて、図１０（ｂ）において緑色光の照射範囲８３が右上に移動し、まずライトバルブ１７の非投写状態の画素領域９０を全領域含むようになり、次に領域８８を含まなくなって、その結果光検出レベルが低下し、例として図１１における点９４の光検出レベルとなる。逆に、第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの回転タイミングが早まるにつれて同様に光検出レベルが低下し、例としては点９３に示すレベルとなる。光検出レベルは点９３と点９４ではほぼ同じであるが、制御手段６７は光検出レベルが最大になるようにシャッター駆動手段４４Ａ及び４４Ｂを駆動するタイミングを制御することにより、点９２近傍に第１シャッター部材６１Ａ及び第２シャッター部材６１Ｂの回転タイミングを制御する。このタイミングの制御を行う場合には、ライトバルブ１７を非投写状態にするので投写画像は前面黒になる。投写装置の電源投入時や入力信号切り替え時に非投写状態とし、その間に、このタイミングの制御を行うことで、実際に使用する場合に画面が見えなくなる等の問題は発生しない。
【００７６】
上記シャッター手段６１を閉状態にすることにより、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）における各色の照射範囲８２、８３及び８４は幅が狭くなり、色と色の間には隙間が発生する。緑色光の照射範囲８３について見たとき、例えば青色光の照射範囲８４側から光の照射されない隙間ができるように、シャッター手段６１を閉状態とした時には、緑色光の照射範囲８３における赤色光の照射範囲８２の側にだけ照明光が照射される。ライトバルブ１７の各画素を駆動する場合に、画像の各階調を表示するパルス幅変調のパルスが緑色光の照射範囲８３の左右に分散して配置されるように、ライトバルブ１７を駆動しておくことにより、シャッター手段６１の閉状態において、緑色光照射範囲８３上の赤色光照射範囲８２側にだけ光が照射される場合にも画像の階調を損なうことなく表示することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、ライトバルブ１７に照射する光線は、図１０に示すパターンとしたが、これに限定されるものではなく、さらに細かい原色光の帯とする、縞の方向を垂直方向、水平方向とする、縞の間に常に隙間を空ける等種々変形を行うことができる。また、色フィルタ６５は緑色光だけを通過させ、光センサー６６により通過した緑色光の強度を検出するようにしたが、赤色光又は青色光だけを通過させ、その強度を検出するようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００７９】
投写装置の光路に設けたシャッター手段を光透過部と光不透過部とによる周期的模様が形成可能であるように構成したので、シャッター手段を閉じたときにもランプ光の特定の領域だけを伝達することがないため、色あいを劣化させたり輝度ムラを生じることなく、ライトバルブ照明光の強度を小さくすることにより黒レベルの浮き上がりを防止することが可能となり、投写画像のコントラストを改善することができる。
【００８０】
また、ランプ及び反射板からなる光源を有する投写装置において、光路に設けたシャッター手段を光透過部と光反射部との周期的模様が形成可能となるように構成したので、シャッター手段の光反射部において反射した光は光源の反射板により反射して再利用することが可能となり、シャッター手段を挿入することによる光の損失を小さくすることができる。
【００８１】
また、光インテグレータの入力端近傍において光の通過する小窓付きミラーを設け、シャッター手段は光インテグレータとライトバルブの間に設けるとともに、シャッター手段の光反射部において反射した光が、光インテグレータ内部に進行するように配置したので、シャッター手段による反射光を照明光として確実に利用することが可能となり、シャッター手段を挿入することによる光の損失を小さくすることができる。
【００８２】
また、シャッター手段を、光透過部と光反射部とが周期的模様を形成している第１シャッター部材と、光透過部と光拡散又は光吸収部とが第１シャッター部材の周期的模様と略同模様に周期的模様を形成している第２シャッター部材とからなり、第１シャッター部材と第２シャッター部材との相互位置を変化させることにより透過光量が調節可能であるように構成したので、第１シャッター部材及び/又は第２シャッター部材の小さな移動量により全開状態から全閉状態まで変えることが可能であり、同じ速度で第１シャッター部材と第２シャッター部材とを動かす場合には迅速な開閉を行うことができる。
【００８３】
また、光伝達手段が、シャッター手段の周期的模様が解像限界以下となるようにライトバルブに照明光を伝達するように構成したので、光インテグレータの出射する照明光の均一さを保持してライトバルブを照明することが可能となる。
【００８４】
また、シャッター手段の周期的模様が解像できないように、周期的模様が連続的に移動するようにしたので、照明光の均一性を十分に保持することができる。
【００８５】
また、シャッター手段が円盤状部材で形成され、該部材が回転するようにしたので、シャッター手段の周期的模様を連続的に移動することを容易に行うことができる。
【００８６】
また、白色光を発する光源ランプと、ランプの発する光を赤、緑、青の三原色に分離する手段を設けたので、単一のランプにより多色画像を投写することができる。
【００８７】
また、一枚のライトバルブに三原色光を照射することにより多色画像を形成する際に、三原色光の切り替わりとシャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的にビート又はモアレ発生の条件を満足しない関係となるようにしたので、投写画像の画質を良好に保つことができる。
【００８８】
また、三原色光の切り替わりとシャッター手段による光強度の変化とが、時間的及び空間的に同期した関係としたので、ビートやモアレの発生を防止することが可能で、投写画像の画質を良好に保つことができる。
【００８９】
また、ライトバルブを反射型光変調素子から構成されるものとし、更に、ライトバルブの出力する光のうち非投写光を回収する光回収手段を備えるようにしたので、光の利用効率が改善されることにより、投写画像を明るく表示することができる。
【００９０】
また、更に、ライトバルブの出力する非投写光の強度を検出する光検出手段と、上記光検出手段の出力に基づいてシャッター手段を制御する制御手段とを設けたので、ライトバルブの照明光の強さを正確に制御することができる。
【００９１】
また、投写画像のピーク輝度に基づいて、シャッター手段が制御されるので、文字等を含む投写画像を安定した輝度で表示することができる。
【００９２】
また、ライトバルブが反射型液晶素子又はマイクロミラー素子から構成されるものであるので、投写光を回収することが可能で、回収した光を照明光として再利用することにより、光の利用効率の良好な投写装置を実現することができる。更に、シャッター手段が反射型液晶素子又はマイクロミラー素子から構成されるものであるので、ライトバルブにおける素子と同様の動作をさせることにより、投写状態の素子を透過状態、非投写状態の素子を不透過状態とすることにより、細かく周期的な光透過部の模様を有するシャッター手段を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の投写装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  実施の形態１の投写装置におけるシャッター手段の外観図である。
【図３】  実施の形態２の投写装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  実施の形態２の投写装置におけるシャッター手段及び光伝達手段近傍の構成と光路を示す図である。
【図５】  実施の形態３の投写装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  実施の形態３の投写装置におけるシャッター手段の外観図である。
【図７】  実施の形態３の投写装置におけるシャッター手段の一状態を示す外観図である。
【図８】  実施の形態４の投写装置の構成を示すブロック図である。
【図９】  実施の形態４の投写装置におけるシャッター手段の外観図である。
【図１０】  実施の形態４の投写装置におけるライトバルブの受光面における照明光線の照射領域とライトバルブの駆動画素との関係を示す図である。
【図１１】  実施の形態４の投写装置における、シャッター手段の移動とライトバルブの画素駆動とのタイミング誤差に対する、非投写光の検出レベルの関係を表す図である。
【図１２】  従来のシャッター手段の外観図である。
【符号の説明】
１０  光源
１３、４２、６１  シャッター手段
１４  カラーホイール
１５  光インテグレータ
１６、３２  光伝達手段
１７  ライトバルブ
１８  投写レンズ
４１  小窓付きミラー
１３Ａ、４２Ａ、６１Ａ  第１シャッター部材
１３Ｂ、４２Ｂ、６１Ｂ  第２シャッター部材
４６  光回収手段
６３  色分離手段
６７  制御手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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