JP2005043854A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、明るさの向上を実現する投射型映像表示装置を提供することにある。
【解決手段】
時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の１種を、光源ユニットからの光から分離する光学特性切り替え素子を用い、白色光を含む複数種の波長帯域の光の各々が分離される時間比率を可変制御することにより、明るさを向上させた投射型映像表示装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネルあるいは反射型映像表示素子などのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式映像表示プロジェクタ装置、投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置に関するものである。

従来の電子的色分離素子として、色切替え手段は、少なくとも光学特性が異なる複数のダイクロイック光学素子、複数の光スイッチング手段、光路合成手段を有し、光スイッチング手段により光路を選択する事により色を切り替える技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、従来のカラーホイールとして、光源からの白色光をカラーホイールにより時分割に色分離する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０００−１４７３９４（２頁、図１）

特開２００３−１６７２９７（５頁、図１）

単板パネル構成の投射型映像表示装置において、明るさの劣化が重要な課題である。即ち、色分離を時分割で行う必要があり、使用しない色の分だけ明るさが劣化すると云う課題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、明るさの向上を実現する投射型映像表示装置を提供することにある。

光を出射する光源ユニットと、時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の何れか１種の光を切り替えて出力する光学特性切り替え手段と、前記光学特性切り替え手段により出力する光の時間比率を調整する制御手段と、前記出力した光を映像信号に基づいて変調する映像表示素子と、該映像表示素子で変調した光を投射する投射手段とを有するように構成する。

以上説明したように、本発明により、投射型映像表示装置の明るさの向上を可能とする。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明における投射型映像表示装置の第１の実施の形態の光学構成図であり、ライトバルブとして反射型液晶パネル１２ａを１枚用いた単板式投射型表示装置を示している。上記装置では液晶パネルに入射する色を周期的に変化させることにより、色を表示する。

光源７から出射される光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ１にて集光され、この反射面鏡リフレクタ１の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズセルにより構成され、リフレクタ１から出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第一のアレイレンズ２に入射し、さらに複数の集光レンズセルにより構成され、前述の複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつ液晶パネル１２に第一のアレイレンズ２の個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズ３を透過する。

ここで、アレイレンズ２、３の作用を説明する。リフレクタ出射後の照度分布は一般的に、周辺部が暗く、中央に近いほど高くなる。ただし、最も中央で、管球で光がけられるために、照度は低くなる。アレイレンズは、リフレクタ出射後の照度分布を細かく分割してから、総和することにより、液晶パネル上に均一な照度分布を得るように作用する。

出射光は第二のアレイレンズ３の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムの列により構成された偏光ビームスプリッタ４へ入射する。このプリズム面には偏光ビームスプリッタ膜の膜付けが施されており、入射光は、この偏光ビームスプリッタ膜にてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光ビームスプリッタ膜を直行し、このプリズムの出射面に設けられたλ／２位相差板４ａにより、偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光光に変換され出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッタ膜により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してからＳ偏光光として出射される。

その後、集光レンズ５に入射する。集光レンズ５は、アレイレンズ通過後の光をパネルに集光するコリメータレンズ５ａと、パネルへの入射光をテレセントリックに変換するコンデンサレンズ５ｂにより構成される。

出射光は、出射光の偏光をそろえる光学素子、例えば偏光板８により特定偏光に揃えて、電子式の時分割光学特性切り替え素子９ａ（以下、切り替え素子と言う）に入射する。ここで、偏光板８と切り替え素子９ａを一つの空冷ファン（図示せず）で冷却する構成となっている。

切り替え素子９ａは、特定波長帯域とそれと異なる波長帯域とでは、異なる偏光軸を有する出射光に変換し、かつ、前記波長帯域を周期的に切り替える。例えば、切り替え素子９ａからの出射光は、ある時点で赤がＳ偏光、青と緑はＰ偏光、次の時点で青がＳ偏光、赤と緑はＰ偏光、その次の時点で緑がＳ偏光、青と赤はＰ偏光となり、上記３つの状態を周期的に切り替える。

その後の光路で、特定の偏光軸、ここではＳ偏光のみ反射し、Ｐ偏光は透過する偏光ビームスプリッタ膜１０ａを膜付けした直方体型偏光ビームスプリッタ１０に入射させることにより、ある時点で赤のみ反射、次に青、次に緑のみ反射することになる。不要色はＰ偏光ゆえ、偏光ビームスプリッタ膜１０ａを透過し、液晶パネル２へ入射することはない。上記により、時分割色分離が行われた後、光は変調素子である反射型液晶パネル１２を照射する。ここで、位相補償によるコントラスト向上を可能にするλ／４位相差板１１をパネル１２前に配置している。

この反射型液晶パネル１２は、表示する画素に対応する（例えば横１０２４画素、縦７６８画素など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より入力される信号に従って、液晶パネル１２の各画素の偏光角度が変わり、最終的に入射の偏光方向と直交方向になった光が出射され、偏光方向の一致した光が偏光ビームスプリッタ膜１０ａにより検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、偏光ビームスプリッタ膜１０ａの偏光度との関係で偏光ビームスプリッタ膜１０ａを通る光の量と検光される量とが決まる。このようにして、外部信号に従った画像を投影する。この時、直方体型偏光ビームスプリッタ１０は、反射型液晶パネル２が黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と同等であり、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。

その後、映像である光は、例えばズームレンズである投射レンズ１３を通過し、スクリーンに到達する。投射レンズ１３により、反射型液晶パネル１２に形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。この映像液晶表示装置は、電源により、光源７およびパネル１２の駆動を行っている。

切り替え素子９ａは、各色用のＲ偏光回転制御素子、Ｇ偏光回転制御素子、Ｂ偏光回転制御素子を有し、偏光回転制御素子は、これに電圧を印加しないと、特定波長域の光の偏光軸が変換され、電圧を印加すると光の偏光軸が変換されずにそのまま出射される。これにより、切り替え素子９ａはＲ、Ｇ、Ｂと順次、各色の偏光を変換する。ここでは、切り替え素子９ａにＳ偏光で入射するので、ＧとＢを、次のタイミングにＢとＲ、次のタイミングにＲとＧをＰ偏光に変換して出射する。電子式であるので、電圧を印加するタイミングと周期を変更することにより、下の図２、図３で説明する比率と周期を変更できる。本構成により、出射側に配置された偏光ビームスプリッタ１９ａにより、Ｐ偏光は透過し、Ｓ偏光はパネル１２ａ側へ反射されるので、パネル１２ａ側へはＲ、Ｇ、Ｂの順で出射される。この色光の照射のタイミングに合わせて、パネル１２ａで各色用の映像を表示する。この各色光の切り替えのタイミングは速いので、スクリーン（図示せず）上に投射される映像は、人間の目には、３色の映像が合成されたものとして表示される。

図２（ａ）から（ｆ）に本発明に用いる切り替え素子９ａにより切り替えられる各色の時間の比率を示す。帯の長さがその色が出射される時間の長さを示している。Ｒは赤光、Ｇは緑光、Ｂは青光、Ｗは白色光が切り替え素子より出射されることを示す。左端から右端に向けて、順次、出射されることを示している。

画像の色の作り方として、映像信号がＲ、Ｇ、Ｂの単色を表示した場合、切り替え素子から白色光を出射している間、パネル１２側を黒表示とするか、白表示とするかの２種類ある。黒表示にした場合、単色の色純度の劣化はないが、白表示部と単色表示部の照度の差は大きくなり、再現性が劣化する。白表示にした場合、単色の色純度が劣化する。ここでは、まず、黒表示に設定した場合を例に取り、説明する。

図２（ａ）ではＲ：Ｇ：Ｂは３：２：２であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に出射され、また、Ｒに戻る。光源に用いる水銀ランプは、赤色が弱く、Ｒの比率を大きくすることにより、装置の色再現性を高めている。図２（ｂ）は、Ｒ：Ｇ：Ｂの比は、図２（ａ）と同じままで、白色を入れている。ＲＧＢ総計で３に対し白色１である。白色を入れることにより、投射画像の白色表示部の明るさが向上する。ただし、図２（ａ）に比べて単色表示部の明るさは劣化することになるので、映像の再現性は劣化する。図２（ｃ）はさらに、白色の比率を増やして、ＲＧＢ総計で１に対し白色１である。白色表示部の明るさは、さらに、向上するが、単色表示部の明るさは劣化する。図２（ｄ）はさらに、白色の比率を増やして、ＲＧＢ総計で１に対し白色３である。白色表示部の明るさは、さらに、向上するが、単色表示部の明るさは、さらに、劣化する。図２（ｅ）は、全て白色のみである。投射画像は、白黒になり、色は表示されない。

図２（ｆ）は、Ｒ：Ｇ：Ｂは１：２：１である。人間の目は視感度を有し、緑色光を最も明るく感じるので、このように緑色光を増加させることにより、白色表示時の明るさを向上できる。白色表示部の色再現性は、劣化する。図２（ｇ）は、ＲＧＢ比は図２（ｆ）のままで、白色を入れている。ＲＧＢ総計で１に対し白色１である。ＲＧＢとＷの比は図２（ｃ）と同じであるが、Ｇ成分が多い分、図２（ｃ）に比べ、白色部の明るさが向上する。

このように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの比率を変更することにより、トレードオフの関係にある白色部の明るさと映像の再現性の関係を変化させることができる。上記の割合は一例であり、割合は連続的に変更可能であり、これらと異なる割合にすることも可能である。現在、投射型映像表示装置で投影される画像は、大きく分けて２つある。一つは、プレゼンテーション用の資料を表示する場合であり、主にパソコン等で作成したグラフ等の資料を静止画で表示する。これらのグラフは一般的に白を背景とすることが多く、白色部の明るさが、再現性よりも、強く求められる。もう一方は、映画等の動画の再生であり、白色部の明るさより、再現性が強く求められる。

本装置は、明るさの性能を優先させるか、再現性の性能を優先させるかを光学的に変更可能としたことを特徴とする。従来より、回路的に、明るさを上げたり、再現性を向上させたりすることができたが、本発明の方が変更の度合いが大きい。

次に、映像信号がＲ、Ｇ、Ｂの単色を表示した場合、切り替え素子から白色光を出射している間、パネル１２ａを白表示とした場合について説明する。

この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの表示の比率に対しＷの表示の比率を多くするほど、投射画像の明るさが向上するが、単色の色再現性は劣化する。

このように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの比率を変更することにより、明るさと色再現性を変化させることができる。前記の、プレゼンテーション用の資料を表示する場合は、多人数相手のプレゼンテーションが想定されるので、色再現性よりも、明るさが強く求められる。もう一方は、映画等の動画の再生であり、明るさより色再現性が強く求められる。

本装置は、明るさの性能を優先させるか、色再現性の性能を優先させるかを光学的に変更可能としたことを特徴とする。従来より、回路的に、明るさを上げたり、色再現性を向上させたりすることができたが、本発明の方が変更の度合いが大きい。

このように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの比率を変更することにより、トレードオフの関係にある白色部の明るさと単色部の明るさの関係を変化させることができる。現在、投射型映像表示装置で投影される画像は、大きく分けて２つある。一つは、プレゼンテーション用の資料を表示する場合であり、主にパソコン等で作成したグラフ等を静止画で表示する。多人数相手のプレゼンテーションが想定されるので、色再現性よりも、明るさが強く求められる。もう一方は、映画等の動画の再生であり、明るさより色再現性が強く求められる。

本装置は、明るさの性能を優先させるか、色再現性の性能を優先させるかを光学的に変更可能としたことを特徴とする。従来より、回路的に、明るさを上げたり、色再現性を向上させたりすることができたが、本発明の方が変更の度合いが大きい。

切り替え素子９にての比率の切り替えは、その駆動回路にて、切り替えのタイミングを変更することにより行う。

また、これに伴い、パネル１２ａにても、これに照射される色の画像を表示する必要がある。よって、パネルの駆動のタイミングも、切り替え素子９に合わせて切り替える必要がある。パネルは、各画素用に記憶できるメモリを備えるゆえに、全画面に一度に書き込めるフレームバッファを用いている。

図３（ａ）、（ｂ）に本発明に用いる切り替え素子により切り替えられる各色の周期を示す。Ｒは赤光、Ｇは緑光、Ｂは青光、Ｗは白色光が切り替え素子より出射されることを示す。

図３（ａ）は、図３（ｂ）の２倍の周期であることを示す。時分割色分離システムにおいては、時間的に分割して各色を表示するために、まばたきや急激な目の移動で、各色に分かれて見えることがあり、これをカラーセパレーションという。カラーセパレ−ションは、周期が短いほど、見えにくいが、一方で、周期が短いと、その分、映像を速く切り替えなければならない。信号の書込み時間や、パネル１２ａの立ち上がり時間を一定とすると、周期が短くなるほど、暗くなる。液晶パネル１２ａの立ち上がり時間とは、液晶が、投影すべき情報に応じた位相角度になるまでの時間を意味する。

明るさとカラーセパレ−ションの関係も、前記した明るさと色再現性の関係と同様に、トレードオフの関係にある。本発明では、周期を変更可能としている。

比率、あるいは、周期の変更の方法は幾つかある。

一つは、ユーザーインターフェイス４１によるものである。ユーザーが、装置、もしくは、リモコンにより、ユーザーインターフェイス４１を介して、明るさを優先するか、再現性を優先するかを段階的に変更可能とする。

他の一つは、照度センサーにより得られる値により、条件設定を参照し、変更する。装置の外部の明るさを測定可能な照度センサー４２を内蔵している。照度センサー４２の情報を基に、駆動回路４０には、あらかじめ、照度が幾つの時に幾つの比率にするとの条件設定がしてあり、それに従い、比率を決定するものである。室内が明るければ、より明るい照度が必要であるし、暗い場合は、暗くて良い。例えば、屋外に設定した装置において、広告等を投影する時、上記判別を自動的に行うことにより、常に必要な、明るさを提供することにより、見る人たちに、有効に情報を伝達する。

他の一つは、投射レンズにより映像が投射される位置までの距離を測定することにより、比率を決定する。投射レンズにより映像が投射される位置までの距離を測定する機構４３を内蔵している。測定機構４３には、カメラ等に用いられる光学的オートフォーカス機構を流用すればよい。測定機構４３の情報を基に、駆動回路４０には、あらかじめ、距離が幾つの時に幾つの比率にするとの条件設定がしてあり、それに従い、比率を決定するものである。

投射距離が遠ければ、装置により、照射される領域も大きくなるので、より明るさが必要である。逆に、投射距離が短ければ、照射される領域も少ないので、明るさは少なくてすむ。

他の一つは、液晶パネルを駆動している駆動回路５０は、投影している入力映像信号の変化の差分を監視する回路を有し、一定時間、この映像信号に変化がない場合、静止画が表示されていると判断し、明るさを優先した比率を選択し、差分が観測された場合は、動画再生と判断し、再現性のよい設定に比率を変更する。

インターフェイス４１において、ユーザーは、上記の自動切り替えのモードへの切り替えを変更可能である。

切り替え素子９ａでの色の切り替えは、上述の全面で行う方法の他に、面の上部から下部へ向けて色帯の移動を行うスクロールの方法がある。切り替え素子９ａを液晶パネルに結像させて、映像表示素子上で、色帯を上下方向に移動させる。これに同期させて、映像表示素子で、信号を書き込んで行くことにより、信号書込み時間による明るさの損失を防ぐことができる。

図４（ａ）に、スクロールに用いる切り替え素子９ａを示す。色帯の移動は、切り替え素子９ａをライン状に区切って領域を作成し、各領域毎に素子上をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの色帯がスクロールする。画面全体で見た場合に、色帯の移動として観察される現象は、色が切り替わる現象である。切り替え素子９ａは、最小領域で各色の表示の割合と周期を切り替え可能な構成である。また、画面単位で見た場合には、各色が表示する領域の面積が色帯の幅に相当するので、各色の色帯の幅を変えることができる構成である。これにより、図２で述べた効果と同様な効果を得ることができる。例えば、色再現性を向上させる場合には、白表示を０とする図２（ｆ）に相当する割合の表示とする。更に、光源に水銀ランプを用いた場合、赤成分が弱いので、赤の割合を増加させて、図２（ａ）に相当する割合の表示として色再現性を向上させる。領域単位でみれば、表示時間を図２（ａ）に相当する割合とすることであり、画面単位でみれば、色幅の割合を図２（ａ）に相当する割合とする。また、より明るく表示する場合には、領域単位では、白の表示時間の全体に占める割合を増加させる。画面単位でいえば、白の色幅の全体に占める割合を増加させる。具体的には、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の順番で白色光の割合を連続的に変更することにより、明るさを増加させることを可能とする。

図４（ｂ）には、縦方向と横方向にライン状に区切って、領域を作成した切り替え素子９ａを示す。色切り替え用バッファメモリ９ａａは切り替え素子の全ての各領域毎の画像色情報を記憶し、且つ全領域に、同時に画像色情報を出力可能である。色切り替え用バッファメモリ９ａａは、各領域毎に色の比率及び周期の制御を行う。分割が細かいほど、画素単位により近いレベルで、より精密に、この切り替えを可能とする。例えば、映像表示素子と同じ数の領域を作成し、１対１で結像させた場合に各画素の表示に合わせて、各画素の結像される領域において、上記、周期と比率の変更を行い、図２で説明した効果と同様の効果を得ることができる。切り替え素子の領域の大きさに制限がある場合、切り替え素子を映像表示素子の２倍にして、結像レンズで二分の一に結像することにより、切り替え素子上でのより細かい分割を可能にすることもできる。例として、一つの画面内で、ある部分は、動画や色彩の艶やかな画像が表示され、ある部分は、文字のみが表示された場合について考える。この場合、動画の部分に結像される領域では、図２（ａ）に示すＲ、Ｇ、Ｂ光のみの色再現性の良い割合とし、文字のみが表示される領域は、Ｗの割合の多い図２（ｃ）の割合として、より明るく表示する。また、画面上で一部を黒表示する場合には、切り替え素子から該当する領域のみ光を出射しない構成として、コントラストを向上させることも可能である。

また、他の実施例として、映像表示素子として用いている反射型の液晶パネルに、各画素の画像色情報を記憶可能なフレームバッファ（図示せず）を備える構成について述べる。例として、切り替え素子９ａが結像される反射型の液晶パネル上の領域で赤を多く表示する場合には、赤の割合を増やし、緑を多く表示する場合には、緑の割合を、青を多く表示する場合には、青の割合を増やす構成とする。これにより、白を含めた各色の明るさの再現性を向上させることができる。具体例を述べると、同じエネルギーで発光している赤の光源と白の光源がある場合を考える。従来のように、３原色時分割の表示システムでは、白の明るさは再現可能であるが、赤の明るさは、再現すべき明るさに対して約１／３となる。この原因は、赤のエネルギーは時分割のために、白の表示できるエネルギーの約１／３になることにある。ここでは、議論の簡便化のために、発光効率は各波長で同等とし、３原色間のエネルギー差は無視している。前記した方法で赤の表示の割合を増やせば、赤の明るさの再現性を高めることが可能となる。同様にして、青、緑の明るさの再現性を向上することも可能となる。

次に、時分割により階調表示を行う映像表示素子（図示せず）を用いた実施例について説明する。各画素の画像色情報を記憶可能なフレームバッファを備えている。例えば、時分割の映像表示素子に１周期の間に赤のみが表示された場合には、切り替え素子は、赤のみを出射する構成である。映像表示素子により、時分割で階調を制御するが、赤の表示時間が、元々の赤、緑、青を表示する場合に比べて約３倍となっている。よって、映像表示素子の１階調あたりの所要時間を同一とした場合、階調の総数も３倍にすることが可能となる。即ち、従来を２５６階調とした場合に、本実施例では３倍の７６８階調を可能にしている。本実施例においては、赤、緑、青の場合について説明したが、白色や他の色にも適用可能である。

更に、映像表示素子として用いている透過型の液晶パネル（図示せず）を用いた実施例について説明する。液晶パネルは、各画素の画像色情報を記憶可能なフレームバッファを備える。本構成では、切り替え素子にて、Ｒ、Ｇ、Ｂの割合を、表示する色に必要な割合にして、１フレーム毎に制御して出射する。この時分割で出射された色は、１フレームの時間が短いため、人間の目には、合成された色として見える。このようにして、表示する色は、切り替え素子により決定される。透過型の液晶パネルは、各画素に入射する光の位相を制御することにより、合成色に対する階調のみを、１フレーム毎に変調する。本構成では、合成された色に対してのみ、即ち、１フレーム毎に階調を表示すればよいので、各色に対して階調表示する必要がない。よって、映像表示素子に要求される応答速度は、３枚の映像表示素子を用いる方式と同一となり、液晶層が厚いために応答速度が遅い透過型の液晶パネルを用いても、満足できる滑らかさで動画の表示を可能とする。透過型の液晶パネルを用いる場合、光学構成はより単純になり、結像レンズ群が不要となり、切り替え素子の略直後に、偏光板を間に挟んで、透過型の液晶パネルを配置する構成を可能とする。これにより、偏光ビームスプリッタも不要となるので、投射レンズに要求されるバックフォーカスも短くなり、結像性能の向上やレンズ枚数削減によるコストダウン及び小型化を可能とする。

図５は、本発明における第２の実施の形態の構成図である。

光源７から出射した光は、楕円リフレクタにより集光され、回転型の切り替え素子（以下、カラーホイールと言う）９ｂに入射する。反射型マイクロミラー型映像表示素子１２ｍに、Ｒ、Ｇ、Ｂ光を順次照射するために、カラーホイール９ｂを用いている。カラーホイール９ｂは、薄板の円板であり、中央にモーターが設けてあり、これにより回転させている。

２枚のカラーホイールは、楕円リフレクタの略焦点位置に、２枚の膜面の略中間が来るように、そして、光軸に対して、略垂直に設けてある。この２枚の距離をできるだけ近づけるために、略平行に、かつ、モーターが干渉しないように、向き合わせの形で配置してある。さらに、近づけるために、膜面は、１枚目は出射側、２枚目は入射側に設けてある。この距離が遠いと、カラーホイールの膜面に入射する光のスポットのサイズが大きくなる。混色を防ぐためには、各色用の膜の切り替わり部分がスポットを横切る期間、映像表示素子を黒表示とする必要がある。このスポットが大きいほど、黒表示の時間が長くなるために、明るさが劣化する。よって、上記の構成とすることにより、明るさの劣化を最小限に留めることができる。

図６（ａ）に光源から見て１枚目と２枚目のカラーホイール９ｂｄ、９ｂｅの詳細を示す。図中Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗｔは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各光を透過する膜を設けた各円弧と反射防止膜のみを設けた白色を透過する円弧の板を示し、カラーホイールは、これらを接合して作成している。１枚目と２枚目で、同一構成のカラーホイール９ｂｄ、９ｂｅを用いることにより、コストダウンが可能である。

比率の切り替えは、この２枚目のカラーホイール９ｂｅを回転させる位相の変更、あるいは、回転させるか否かで行う。

図７、図８、図９に２枚のカラーホイールと出射光の位相の関係を示す。図７は２枚のカラーホイールを１８０度位相をずらして回転させる場合、図８は、２枚のカラーホイールを同一の位相で回転させる場合、図９は２枚目のカラーホイールを停止させる場合のものである。ここでは、繰り返し周期の１周期を位相（１）〜位相（６）の６つの位相に分割して説明する。図において、左端から右端への流れが、１周期内での時間軸の推移を表し、各位相の長さは、それの相対的な時間の割合を示している。即ち、時間の推移と共に、位相（１）〜位相（６）に推移して、また位相（１）に戻る。図中の（ａ）には、位相（１）〜位相（６）に至る各位相において、入射光の光軸位置に、カラーホイール１枚目９ｂｄのどの色の透過膜が配置されているかの時間的推移を示す。（ｂ）はカラーホイール２枚目９ｂｅのそれを示す。（ｃ）には、１枚目と２枚目を透過した後、出射される色光の推移を示す。厳密にいえば、カラーホイールに入射する光のスポットは、ある大きさを有しているので、膜の切り替わり部では、二つの色光が混じった光が出射されるが、ここでは、議論の簡便化のために無視している。実際には、この切り替わり期間において、映像表示素子を黒表示として、混色を防ぐ方法、あるいは、映像表示素子を白表示として、色純度は劣化させるものの、明るさを向上させる方法の２つ対応の仕方がある。

まず、図７を用いて、色再現性を良くするために、Ｗを除き、Ｒ、Ｇ、Ｂのみを繰り返して出射する構成について説明する。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、２枚目のカラーホイール９ｂｅの位相を１枚目のカラーホイール９ｂｄに対して、１８０度ずらして、かつ、周期を同一にするために、２枚を同一の回転数で回転している。回転により、光の入射位置に、１枚目はＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗｔの順で、２枚目はＷｔ、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で透過膜がくる。位相（１）では、白色光は１枚目のＲ透過膜に入射し、Ｒ光が出射され、２枚目に入射する。この時、２枚目の回転位相は１８０度ずらしているので、白色透過膜Ｗｔに入射する。よって、光は、Ｒ光のまま、出射する。時間の推移により、２枚のカラーホイールが回転して、位相（２）では、白色光は１枚目のＧ透過膜に入射し、Ｇ光が出射され、２枚目の白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｇ光のまま、出射する。さらに、時間が推移し、位相（３）では、白色光は１枚目のＢ透過膜に入射し、Ｂ光が出射され、２枚目の白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｂ光のまま、出射される。さらに、時間が推移し、位相（４）では、光は１枚目の白色透過膜Ｗｔに入射し、白色光として出射される。２枚目の回転位相はＲ透過膜の位相となっており、出射光はＲ光となって出射する。次に、位相（５）では、１枚目で白色透過膜Ｗｔ、２枚目でＧ透過膜に入射するので、Ｇ光となって出射する。次に、位相（６）では、１枚目で白色透過膜Ｗｔ、２枚目でＢ透過膜に入射するので、Ｂ光となって出射する。そして、位相（１）に戻り、以降、この位相（１）〜位相（６）を繰り返す。このようにして、映像表示素子に照射される光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの繰り返しとなる。

次に、より明るく表示させるために、これに白色Ｗを加えて、映像表示素子にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗで繰り返し照射する構成を図８を用いて説明する。そのためには、この２枚のカラーホイールを同じ位相で回転させる。位相（１）では、光は１枚目でＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目のＲ透過膜に入射する。よって、光は、Ｒ光のまま、出射する。次に、２枚のカラーホイールが回転して、位相（２）では、光が１枚目のＧ透過膜に入射すると、Ｇ光となって出射され、２枚目のＧ透過膜に入射する。よって、光は、Ｇ光のまま、出射する。さらに、２枚のカラーホイールが回転して、位相（３）では、光がＢ透過膜に入射すると、Ｂ光となって出射され、２枚目のＢ透過膜に入射し、Ｂ光のまま、出射される。さらに、２枚のカラーホイールが回転して、位相（４）〜位相（６）では、光は１枚目の白色透過膜Ｗｔに入射すると、そのまま、白色光として出射され、２枚目の白色透過膜Ｗｔに入射すると、そのまま、白色光として出射される。次に位相（１）に戻る。このようにして、映像表示素子に照射される光は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの繰り返しとなる。本構成では、Ｒ透過膜、Ｇ透過膜、Ｂ透過膜を２回透過するので、透過膜での他の色の漏れ光を低下させ、混色を少なくできるので、単色表示時の色純度を向上させることができる。

次に、より明るく表示させるもう一つの構成を図９を用いて説明する。ここでは、２枚目のカラーホイール９ｂｅを、光が白色透過膜Ｗｔを透過する位相で静止させる。１枚目９ｂｄで、位相（１）でＲ光が、位相（２）でＧ光が、位相（３）でＢ光が、位相（４）〜位相（６）で白色光が順次透過して、２枚目に入射する。２枚目は上述のようにＷｔの位相で静止させているので、そのまま、透過され、入射光と略同じ状態のまま、図９（ｃ）に示すＲ、Ｇ、Ｂ、白色光の順でこれを透過する。白色光Ｗが含まれる分、より明るく表示される。

２枚とも光が白色透過膜を透過する位置で静止させ、色表現はしないが最も明るい映像情報を出力する構成にすることも可能である。これにより、周期と比率の変更を可能にして、ユーザーの必要、あるいは、状況に応じた、明るさと再現性の設定の変更を可能にする。これにより、高輝度化と小型化、低コスト化の両立を図る。

本実施の形態では、カラーホイールを２枚配置した場合について記載したが、図１０、図１１に示したカラーホイールを３枚配置することも可能である。

最初に、図６（ｂ）に示すカラーホイールを３枚配置した場合について説明する。図１０（ａ）に１枚目の位相、（ｂ）に２枚目の位相、（ｃ）に３枚目の位相、（ｄ）にその時の３枚目から出射される色光のパターンを示す。（ｅ）〜（ｆ）には図示しないが、３枚のカラーホイールの位相及び回転させるか否かを変更した場合の他に選択可能な出射される色光の２種類のパターンを示す。（ｄ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光のみの出射なので、最も色再現性がよく、（ｅ）は白色を加えて明るい設定であり、（ｆ）は、さらに白色の割合を増やしているので、より明るい設定となっている。

まず、出射される色光が（ｄ）の場合について説明する。３枚のカラーホイールは、位相をそれぞれ１２０度ずらして回転するように設定されている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目、３枚目に入射する。２枚目は位相が１２０度、３枚目は位相が２４０度ずれているので白色透過膜Ｗｔを透過し、Ｒ光のまま出射される。位相（２）では、位相（１）と同様に、Ｇ光のまま出射される。位相（３）では、位相（１）と同様に、Ｂ光のまま出射される。位相（４）では、１枚目で光は白色透過膜Ｗｔを透過し、２枚目でＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射される。３枚目では白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｒ光のまま出射される。位相（５）では、位相（４）と同様に、Ｇ光のまま出射される。位相（６）では、位相（４）と同様に、Ｂ光のまま出射される。位相（７）では、１枚目と２枚目では白色透過膜Ｗｔを透過し、３枚目でＲ透過膜に入射しＲ光となって出射する。位相（８）では、位相（７）と同様に、Ｇ光となって出射する。位相（９）では、位相（７）と同様に、Ｂ光となって出射する。

次に、出射される色光が（ｅ）の場合について説明する。２枚目のカラーホイールを１枚目のカラーホイールに対して１２０度位相をずらして回転し、３枚目のカラーホイールは光が白色透過膜Ｗｔを透過するように停止した設定となっている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目、３枚目に入射する。２枚目は位相が１２０度ずれているので、Ｒ光は白色透過膜Ｗｔを透過し、３枚目は白色透過膜Ｗｔに固定されているので、Ｒ光のまま出射される。位相（２）では、位相（１）と同様に、Ｇ光のまま出射される。位相（３）では、位相（１）と同様に、Ｂ光のまま出射される。位相（４）では、１枚目は白色透過膜Ｗｔを透過し、２枚目ではＲ透過膜を透過し、３枚目は白色透過膜に固定されているので、Ｒ光のまま出射する。位相（５）では、位相（４）と同様に、Ｇ光のまま出射する。位相（６）では、位相（４）と同様に、Ｂ光のまま出射する。位相（７）〜位相（９）では、白色透過膜Ｗｔを透過するので白色で出射される。

３番目に、出射される色光が（ｆ）の場合について説明する。１枚目のカラーホイール９を回転し、２枚目と３枚目のカラーホイール９は白色透過膜Ｗｔを透過する位相で停止した設定となっている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目、３枚目に入射する。２枚目と３枚目は白色透過膜Ｗｔに固定されているので、Ｒ光のまま出射される。位相（２）では、位相（１）と同様に、Ｇ光のまま出射される。位相（３）では、位相（１）と同様に、Ｂ光のまま出射される。位相（４）〜位相（９）では、白色透過膜Ｗｔを透過するので白色で出射される。

次に、図６（ａ）に示すカラーホイールを１枚目に配置し、図６（ｃ）に示すカラーホイールを２枚目と３枚目に配置した実施例について説明する。図１１（ａ）に１枚目の位相、（ｂ）に２枚目の位相、（ｃ）に３枚目の位相、（ｄ）にその時の３枚目から出射される色光のパターンを示す。（ｅ）〜（ｇ）には、図示しないが、３枚のカラーホイールの位相及び回転させるか否かを変更した場合の他に選択可能な出射される色光の３種類のパターンを示す。

まず、出射される色光が（ｄ）の場合について説明する。２枚目のカラーホイールは１枚目のカラーホイールに対して１８０度ずらして回転するようにし、３枚目のカラーホイールは２枚目のカラーホイールに対して９０度ずらして回転し、且つ１枚目のカラーホイールの白色透過膜Ｗｔと重なって回転するように設定されている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目、３枚目に入射する。２枚目では１枚目に対して位相が１８０度、３枚目は位相が２２５度ずれているので共に白色透過膜Ｗｔを透過し、Ｒ光のまま出射される。同様に１枚目の透過膜により決定され、位相（２）ではＧ光で、位相（３）ではＢ光で出射される。位相（４）では、１枚目で光は白色透過膜Ｗｔを透過し、２枚目でＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、３枚目では白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｒ光のまま出射される。同様に２枚目の透過膜により決定され、位相（５）ではＧ光で、位相（６）ではＢ光で出射される。位相（７）では、１枚目と２枚目では白色透過膜Ｗｔを透過し、３枚目でＲ透過膜に入射し、Ｒ光となって出射する。同様に３枚目の透過膜により決定され、位相（８）ではＧ光で、位相（９）ではＢ光で出射する。このようにして、Ｒ、Ｇ、Ｂの繰り返しとして出射される。

次に、出射される色光が（ｅ）の場合について説明する。２枚目のカラーホイールは１枚目のカラーホイールに対して１８０度ずらして回転するようにし、３枚目のカラーホイールは白色透過膜Ｗｔを透過するように停止した設定となっている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目、３枚目に入射する。２枚目では１枚目に対して位相が１８０度ずれており、３枚目は白色透過膜Ｗｔで固定されているので、白色透過膜Ｗｔを透過し、Ｒ光のまま出射される。同様に１枚目の透過膜により決定され、位相（２）ではＧ光で、位相（３）ではＢ光で出射される。位相（４）では、１枚目で光は白色透過膜Ｗｔを透過し、２枚目でＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、３枚目では白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｒ光のまま出射する。同様に２枚目の透過膜により決定され、位相（５）ではＧ光で出射、位相（６）ではＢ光で出射する。位相（７）〜位相（９）では、３枚とも白色透過膜Ｗｔを透過するので白色で出射される。

３番目に、出射される色光が（ｆ）の場合について説明する。１枚目のカラーホイールを回転し、２枚目と３枚目のカラーホイールは白色透過膜Ｗｔを透過するように停止した設定となっている。位相（１）では、１枚目で光はＲ透過膜に入射すると、Ｒ光となって出射され、２枚目と３枚目の白色透過膜Ｗｔに入射し、Ｒ光のまま出射される。同様に１枚目の透過膜により決定され、位相（２）ではＧ光で、位相（３）ではＢ光で出射される。位相（４）〜位相（９）では、３枚とも白色透過膜Ｗｔを透過するので白色で出射される。

４番目に、出射される色光が（ｇ）の場合について説明する。１枚目と２枚目のカラーホイールを白色透過膜Ｗｔを透過するように固定し、３枚目のカラーホイールを回転する設定となっている。位相（１）〜位相（６）では、白色透過膜Ｗｔを透過するので白色で出射される。位相（７）では、１枚目と２枚目では白色透過膜Ｗｔを透過し、３枚目に入射する。３枚目で、Ｒ透過膜に入射して、Ｒ光となって出射される。同様に３枚目の透過膜により決定され、位相（８）ではＧ光で、位相（９）では、Ｂ光となって出射される。

色再現性が最も良い（ｄ）から、徐々に白色の割合を増して明るさを増していく（ｅ）から（ｇ）の設定まで、選択可能であり、状況に応じて、選択して使用する。

カラーホイールを透過した出射光は、ライトパイプ２０を透過して、ＴＩＲプリズム１４に入射される。ＴＩＲプリズム内の全反射面にて、反射された光は反射型のマイクロミラー型映像表示素子１２ｍに入射される。表示素子１２ｍには画素単位の小さい鏡が設けられており、電圧を印加することによって、この鏡を３０度程度回転させることができる。ＯＮ光の時は投射レンズ１３の光軸方向に出射させ、ＯＦＦ光は、各画素が具備するミラーを略３０度回転させて、反射方向を変えて、投射レンズ１３ではない方向に出射する。

投射スクリーンに黒を出したいときには、ＯＦＦ光とする。投射スクリーンに白又は色を出したいときはＯＮ光とする。灰色にする場合には、ＯＮ光の時間と、ＯＦＦ光の時間を変えて明るさの階調を制御することができる。

図１２は、本発明における第３の実施の形態の構成図である。ここでは、２つの円筒型のカラーホイール９ｂｆ、９ｂｇを用いている。この２つの円筒型のカラーホイール９ｂｆ、９ｂｇは、その円筒面を、所定の角度毎に分割して、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの透過膜を施したものから成る。光が最初に入射する円筒型のカラーホイール９ｂｆが、次に入射する円筒型のカラーホイール９ｂｇより、半径が大きい構成となっている。それぞれの円筒型のカラーホイールは、お互いのモーター部が干渉しないように向き合う構成で保持されている。また、切り替え素子９ｂｆの底面部には、光を透過できるように、透明版９ｂｆａで作成されている。本実施の形態にても、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの割合の変更は前記の、カラーホイールの実施の形態において説明したように、お互いの回転位相の変更、もしくは、片方を白色が透過する位置で固定することにより行う。また、本実施の形態では２枚の円筒型のカラーホイール構成した場合について説明したが、１枚の円筒型のカラーホイールと１枚のカラーホイールで構成した場合でも、上記した内容と同様の効果を得ることができる。

図１３は、本発明における第４の実施の形態を示す図である。

投射型映像表示装置には光源を有する光源ユニット１がある。楕円リフレクタにより集光され、回転型の切り替え素子９ｂに入射する。反射型マイクロミラー型映像表示素子１２ｍに、Ｒ、Ｇ、Ｂ光を順次照射するために、切り替え素子９ｂを用いている。切り替え素子９ｂは、薄板の円板である。中央にモーターが設けてあり、これにより回転させている。ここでは、光路に対し、略４５度傾斜して、２枚、配置している。

図１４（ａ）に光源から見て１枚目の切り替え素子９ｂａの詳細を示す。左側の図が上面図、右側の図がその側面図である。図中Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗｔは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各光を反射する膜を設けた各円弧と反射防止膜のみを設けた白色を透過する円弧の板を示し、これらを接合して作成している。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各光を反射する膜の透過出射側には、白色光を吸収する吸収材９ｂａａが貼り付けてある。これにより、色光を吸収して、２枚目の切り替え素子９ｂｂに光が到達しない構成としている。ただし、色光を吸収する際に、吸収材９ｂａａは発熱するが、カラーホイール自身の回転により冷却される。さらに冷却したい場合には冷却ファン（図示）で冷却してもよい。これにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各光の反射膜の出射側に、２枚目の白色反射膜Ｗｒが来る位相の時、Ｗｒで他の色光が反射されて戻ってきて、混色することを防ぐことができ、色純度が向上する。Ｗｔの透過出射側には、何も貼り付けておらず、光は、そのまま、２枚目の切り替え素子９ｂｂに到達する。

図１４（ｂ）に光源から見て２枚目の切り替え素子９ｂｂの詳細を示す。図中Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗｒは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、白色光の各光を反射する膜を設けた各円弧を示し、これらを接合して作成している。比率の切り替えは、この２枚目の切り替え素子９ｂａの回転位相を、１枚目の切り替え素子９ｂｂの回転位相に対してずらすことにより行う。

例えば、より明るく表示させたい時は、１枚目のカラーホイール９ｂａと２枚目のカラーホイール９ｂｂを同じ位相で回転させた時、１枚目９ｂａでＲ，Ｇ、Ｂ光が反射されて出射する。次のタイミングには、１枚目９ｂａのＷｔ部を透過して、２枚目９ｂｂのＷｒ部で白色光が反射されて、再度、１枚目９ｂａのＷｔ部を透過して出射する。即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの組み合わせである図２（ｃ）で、説明した割合の光が出射される。次に、色再現性を向上させたい時は、色の割合を変えるために、１枚目の位相に対して、２枚目の位相を１８０度ずらすと、１枚目９ｂａで、Ｒ，Ｇ、Ｂ光が順次反射する。次のタイミングには、１枚目９ｂａのＷｔ部を透過して、２枚目９ｂｂで、Ｒ，Ｇ、Ｂ光が順次反射する。即ち、この状態では、図２（ａ）に示す割合で、その周期を２倍にした光が出射される。
これにより、周期と比率の変更を可能にして、ユーザーの必要、あるいは、状況に応じた、明るさと再現性の設定の変更を可能にする。これにより、高輝度化と小型化、低コスト化の両立を図る。

切り替え素子を透過した出射光は、ライトパイプ２０を透過して、ＴＩＲプリズム１４に入射される。ＴＩＲプリズム内の全反射面にて、反射された光は反射型のマイクロミラー型映像表示素子１２ｍに入射される。表示素子１２ｍには画素単位の小さい鏡が設けられており、電圧を印加することによって、この鏡を３０度程度回転させることができる。ＯＮ光の時は投射レンズ１３の光軸方向に出射させ、ＯＦＦ光は、各画素が具備するミラーを略３０度回転させて、反射方向を変えて、投射レンズ１３ではない方向に出射する。

投射スクリーンに黒を出したいときには、ＯＦＦ光とする。投射スクリーンに白色又は色を出したいときはＯＮ光とする。灰色にする場合には、ＯＮ光の時間と、ＯＦＦ光の時間を変えて明るさの階調を制御することができる。

以上の実施の形態は、回転型の切り替え素子９ｂとして２枚構成の回転板の場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図１５に示すように３枚構成の回転板を用いる場合にも適用可能であり、回転板の枚数を特に限定するものではない。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の反射コーティング部を示し、Ｗｒは白色反射膜、Ｗｔは反射防止膜のみ設けた白色透過膜である。また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の反射膜の裏面には、白色光用の吸収材が貼り付けてある。３枚とも、図１５に示す位相で回転した場合、光は１枚目の、Ｒ、Ｇ、Ｂで各色光が反射され、次にＷｔで白色光が透過する。この白色光は、２枚目のＷｔで透過し、３枚目のＷｒで反射される。次に２枚目のＷｒが来るので、光は反射される。次に最初に戻る。即ち、ここでは、Ｒ（１枚目でＲ反射）、Ｇ（１枚目でＧ反射）、Ｂ（１枚目でＢ反射）、Ｗ（１、２枚目を白透過し、３枚目で白反射）、Ｗ（１枚目を白透過し、２枚目で白反射）の順で色が出射される。ここで、各色の割合を変えるために、３枚目の位相を９０度進める。すると、Ｗｒの代わりにＲ、Ｇ、Ｂの反射が来る。ここでは、色重視でＲの割合を最も多くしている。即ち、Ｒ（１枚目でＲ反射）、Ｇ（１枚目でＧ反射）、Ｂ（１枚目でＢ反射）、Ｒ（１、２枚目を白透過し、３枚目でＲ反射）、Ｇ（１、２枚目を白透過し、３枚目でＧ反射）、Ｂ（１、２枚目を白透過し、３枚目でＢ反射）、Ｗ（１枚目を白透過し、２枚目で白反射）となる。さらに９０度位相を進めると、Ｒ、Ｇ、Ｂをほぼ均等にした部分が対応し、さらに、９０度位相を進めると、明るさを重視したためにＧが最も多い部分が来る。次に、２枚目を１８０度位相をずらすと、Ｒ（１枚目でＲ反射）、Ｇ（１枚目でＧ反射）、Ｂ（１枚目でＢ反射）、Ｒ（１枚目を白透過し、２枚目でＲ反射）、Ｇ（１枚目を白透過し、２枚目でＧ反射）、Ｂ（１枚目を白透過し、２枚目でＢ反射）となる。白色がなくなるので明るさは落ちるが色再現性は向上する。

上記全ての実施の形態の光源ユニットとして、赤、橙、緑、シアン、青等のＬＥＤを用いてもよい。これにより、単色の高純度化と小型化を可能とする。

以上のように、本発明により、波長帯域を周期性を持って切り替える光学特性切り替え素子にて、切り替える波長帯域の相互の時間の比率を変更可能とする。

本発明における第１の実施の形態を示す投射型映像表示装置の構成図である。 本発明の時分割光学特性切り替え素子により変更可能な波長域の比率について示す図である。 本発明の時分割光学特性切り替え素子により変更可能な波長域の周期について示す図である。 本発明に用いるの時分割光学特性切り替え素子について示す図である。 本発明における第２の実施の形態を示す投射型映像表示装置の構成図である。 本発明における第２の実施の形態に用いる時分割光学特性切り替え素子について示す図である。 本発明における２枚の回転型の時分割光学特性切り替え素子の位相と、それからの出射光の位相を示す図である。 本発明における２枚の回転型の時分割光学特性切り替え素子の位相と、それからの出射光の位相を示す図である。 本発明における２枚の回転型の時分割光学特性切り替え素子の位相と、それからの出射光の位相を示す図である。 本発明における３枚の回転型の時分割光学特性切り替え素子の位相と、それからの出射光の位相の一例を示す図である。 本発明における３枚の回転型の時分割光学特性切り替え素子の位相と、それからの出射光の位相の他の一例を示す図である。 本発明における第３の実施の形態を示す投射型映像表示装置の構成図である。 本発明における第４の実施の形態を示す投射型映像表示装置の構成図である。 本発明における第４の実施の形態に用いる時分割光学特性切り替え素子について示す図である。 本発明における第４の実施の形態に用いる他の時分割光学特性切り替え素子について示す図である。

符号の説明

１…リフレクタ、２…第一アレイレンズ、３…第二アレイレンズ、４…偏光ビームスプリッタ、４ａ…λ/２位相差板、５…集光レンズ、５ａ…コリメータレンズ、５ｂ…コンデンサレンズ、７…光源、８…偏光板、９ａ…電子式の時分割光学特性切り替え素子、９ａａ…色切り替え用バッファメモリ、９ｂ、９ｂａ、９ｂｂ、９ｂｃ、９ｂｄ、９ｂｅ…カラーホイール、９ｂｆ、９ｂｇ…円筒型のカラーホイール、９ｂｆａ…透明板、９ｂａａ…吸収材、１０…直方体型偏光ビームスプリッタ、１０ａ…偏光ビームスプリッタ膜、１１…λ/４位相差板、１２ａ…反射型液晶パネル、１２ｍ…反射型マイクロミラー型映像表示素子、１３…投射レンズ、１４…ＴＩＲプリズム、１６…反射ミラー、２０…ライトパイプ、２１…結像レンズ、４０…時分割光学特性切り替え素子の駆動回路、４１…ユーザーインターフェイス、４２…照度センサー、４３…投射距離測定センサー、５０…映像表示素子の駆動回路。

Claims (23)

1. 光を出射する光源ユニットと、
   時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の何れか１種の光を切り替えて出力する光学特性切り替え手段と、
   前記光学特性切り替え手段により出力する光の時間比率を調整する制御手段と、
   前記出力した光を映像信号に基づいて変調する映像表示素子と、
   該映像表示素子で変調した光を投射する投射手段とを有することを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 前記光源ユニットから出射された光は、前記光学特性切り替え手段に白色光で入射することを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
3. 前記光学特性切り替え手段は、前記光源ユニットから出射された光を、時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の何れか１種の光を出力する部分を表面或いは側面に有する少なくとも１個の円筒型のカラーホイールを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
4. 前記光学特性切り替え手段は、第１と第２の円筒型のカラーホイールで構成され、
   光を反射する反射素子を有し、
   前記第１と第２の円筒型のカラーホイールで出力された光の光軸を前記反射素子で変更するように構成したことを特徴とする請求項２乃至請求項３の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
5. 光を出射する光源ユニットと、
   該光源ユニットから出射された光を、時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の何れか１種の光を切り替えて出力する部分を有する２枚以上のカラーホイールで構成される光学特性切り替え手段と、
   該光学特性切り替え手段により出力する光の時間比率を調整する制御手段と、
   前記出力した光を映像信号に基づいて変調する映像表示素子と、
   該映像表示素子で変調した光を投射する投射手段とを有し、
   前記制御手段は、前記各色光を出力するように、前記光学特性切り替え手段を制御することを特徴とする投射型映像表示装置。
6. 前記制御手段は、前記カラーホイールがＲ光、Ｇ光、Ｂ光のみを出力する場合を含めて、前記各色光を出力するように前記カラーホイールを制御することを特徴とする請求項５に記載の投射型映像表示装置。
7. 前記制御手段は、前記カラーホイールの少なくとも１枚を停止するように前記カラーホイールを制御することを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
8. 前記制御手段は、前記カラーホイールの少なくとも１枚の回転位相を変更制御することを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
9. 前記光学特性切り替え手段は、前記白色光を含む複数種の波長帯域の光を、所定の順序で繰り返し出力するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
10. 前記光学特性切り替え手段は、前記白色光を含む複数種の波長帯域の光を繰り返し出力する周期を可変制御するように構成することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
11. 前記制御手段は、前記光学特性切り替え手段により出力した光を、同時に、前記映像表示素子上の異なる領域に照射し、且つ該照射する領域の面積を可変制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
12. 前記光学特性切り替え手段は、前記白色光を含む複数種の波長帯域の光が照射される領域を、所定の速度で所定の方向に移動するように構成したことを特徴とする請求項１１に記載の投射型映像表示装置。
13. 前記光学特性切り替え手段は、前記複数種の波長帯域の光の少なくとも１種の偏光方向を変えることにより、該波長帯域の光の１種を出力するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
14. 操作スイッチを有し、該操作スイッチにより、前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
15. 入力映像信号が動画と静止画の何れかであるかを検出する検出回路を有し、
    該検出回路の検出結果に基づいて、前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
16. 前記投射手段により映像が投射される位置までの距離を測定する測定機構を有し、
    該測定機構からの出力に基づいて、前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
17. 前記映像表示素子は画像色信号を記憶するフレームバッファを有し、
    該フレームバッファからの該画像色信号の読み出しと略同一のタイミングで、前記光学特性切り替え手段は、該画像色信号と同じ色の光を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
18. 前記光学特性切り替え手段は、各領域に分割され、該各領域毎に前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１７の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
19. 前記光学特性切り替え手段は、前記各領域毎に各色の比率と周期の少なくとも何れか一方のデータが記憶された色切り替え用バッファメモリを有し、
    前記制御手段は、該色切り替え用バッファメモリに記憶された前記データに基づいて、該各領域毎に前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御することを特徴とする請求項１８に記載の投射型映像表示装置。
20. 前記映像表示素子は、時分割の階調表示を行い、前記光学特性切り替え手段の各色光の出力の時間の変更に合わせて、表示する色の階調を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１９の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
21. 光を出射する光源ユニットと、
    時間軸上の異なる期間に、白色光を含む複数種の波長帯域の光の内の何れか１種の光を切り替えて出力する光学特性切り替え手段と、
    外光の明るさを検出する照度センサーと、
    該照度センサーの結果に基づいて、前記光学特性切り替え手段により出力する光の時間比率を調整する制御手段と、
    前記光源ユニットからの光を映像信号に基づいて変調する映像表示素子と、
    該映像表示素子で変調した光を投射する投射手段とを有することを特徴とする投射型映像表示装置。
22. 前記光学特性切り替え手段は、前記白色光を含む複数種の波長帯域の光を所定の順序で繰り返し出力するように構成され、
    前記照度センサーからの検出結果に基づいて、
    前記白色光を含む複数種の波長帯域の光を繰り返し出力する周期を可変制御するように構成したことを特徴とする請求項２１に記載の投射型映像表示装置。
23. 前記投射手段により映像が投射される位置までの距離を測定する測定機構を有し、
    該測定機構からの出力に基づいて、前記比率と前記周期の少なくとも何れか一方を変更制御するように構成したことを特徴とする請求項２１乃至請求項２２の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
    

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