JP4487543B2

JP4487543B2 - 投影型画像表示装置

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Publication number: JP4487543B2
Application number: JP2003404905A
Authority: JP
Inventors: 義樹城地; 博明鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-03
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Description

本発明は、投影型画像表示装置、特に、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子を照射する投影型画像表示装置に関する。

投影型画像表示装置の一種に、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）素子を光変調素子として用いたＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシング)が実用化されている。ＤＭＤ素子は、多数の微小なミラーをチップ上に２次元的に配列した光反射素子であり、個々の画素（ミラー）毎にメモリ素子が配置されている。そして、メモリ素子の静電作用によってそれぞれのミラーの傾き角を変化させることによって反射光の方向を制御し、ＯＮ(明)状態とＯＦＦ(暗)状態とを作りだす。

投影型画像表示装置の方式には、赤，緑，青色の３つの波長帯域の光にそれぞれ対応して３つの光変調素子を使う３板方式と、光変調素子を１つだけしか使わない単板方式とがあるが、ＤＬＰでは、ＤＭＤ素子を３つ使うと高価になることから単板方式がよく利用されている。

図１７は、単板方式のＤＬＰの光学系の概要を示す。光源１０１から射出した白色光が、円盤状のカラーホイール１０２に入射する。カラーホイール１０２は、例えば中心角１２０°ずつの赤，緑，青色の３つのカラーフィルターから成っており、映像信号の１フィールド期間に１回転することにより、入射した白色光から時分割に（１／３フィールド期間ずつ）赤，緑，青色の波長帯域の光を分離する。カラーホイール１０２で分離された光は、ＤＭＤ素子１０３に照射される。

ＤＭＤ素子１０３は、カラーホイール１０２で赤，緑，青色の波長帯域の光が分離されるのに対応して、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号によって時分割に（１／３フィールド期間ずつ）駆動される。ＯＮ状態になったミラーからの反射光は、図に実線で示すように投影レンズ１０４に入射してスクリーン（図示略）に投影されるが、ＯＦＦ状態になったミラーからの反射光は、図に破線で示すように投影レンズ１０４に入射しない。

このようにして、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のレベルに応じて変調された赤，緑，青色の波長帯域の光が１フィールド期間内に順次スクリーンに投影されることによって、カラー画像が表示される。こうした表示方式は、フィールド・シーケンシャル方式と呼ばれている。

ところで、フィールド・シーケンシャル方式の画像表示装置は、ヒトが視覚的な刺激を時間的に積分して色を知覚する性質を利用している。例えば、白色を表示するときには、赤，緑，青色の波長帯域の光が順次スクリーンに投影され、目に映った赤，緑，青色の光が時間的に積分されることによって白色が知覚される。

そのため、画像を見ている途中で視線が動いた場合、一部の色しか目に映らなかったことによって本来表示すべき色とは異なる色が知覚され（例えば白色の表示時に、赤，緑，青色のうちの１色しか目に映らなかったことによって単色が知覚され）、それが画像のちらつきとして認識されてしまうことがある。この現象は「カラーフリッカー」もしくは「カラーブレーキング」等と呼ばれており、画質劣化の一因となる。

従来、このカラーフリッカーによる画質の劣化を低減する方法としては、互いに異なる波長帯域の光をフィールド毎に異なる順番で光変調素子に時分割に照射し、且つ、その順番をその波長帯域の数に相当するフィールド数で一巡させるという方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。

この方法は、例えば白色の表示時に、１フィールド目は赤，緑，青色の波長帯域の光の順番で照射し、２フィールド目は緑，青，赤色の波長帯域の光の順番で照射し、３フィールド目は青，赤，緑色の波長帯域の光の順番で照射することにより、被写体の動きに応じて視線が動いても、３フィールド単位では青，赤，緑色が均等に目に映るようにするものである。
特開２０００−７８６０２号公報（段落番号００２２〜００３９、図１〜図４）

しかし、この従来の方法では、視線の動きと被写体の動きとが一致しない場合には、３フィールド単位でも赤，緑，青色のうちの１色しか目に映らず、その結果白色の表示時に単色が知覚されてしまうことがあり得る。

本発明は、上述の点に鑑み、ＤＬＰのように、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子に照射する投影型画像表示装置において、白色の表示時に単色が知覚されること等を防止して、カラーフリッカーによる画質の劣化を低減することを課題としてなされたものである。

この課題を解決するために、本発明に係る投影型画像表示装置は、光源と、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段と、分離手段で分離された光が照射される光変調素子と、光変調素子で変調された光を投影する投影手段とを有する投影型画像表示装置において、光変調素子をそれぞれ別々に設けた第１の光学系及び第２の光学系を備えており、１つの分離手段が、この第１の光学系の光変調素子と第２の光学系の光変調素子に、分離する波長帯域を切換えるタイミングを揃えながら同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離して照射するように配置されるとともに、第１の光学系の光変調素子，第２の光学系の光変調素子を、同一の映像信号に基づき、それぞれこの分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で、信号を切換えるタイミングを揃えながら時分割に駆動する信号処理部を備え、第１の光学系の光変調素子で変調された光と第２の光学系の前記光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影されることを特徴とする。

この投影型画像表示装置では、第１の光学系と第２の光学系とで、分離する波長帯域を切換えるタイミングを揃えながら、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光が共通の１つの分離手段で分離されて光変調素子に照射される。また、同一の映像信号に基づき、第１の光学系の光変調素子，第２の光学系の光変調素子が、それぞれこの共通の分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で、信号を切換えるタイミングを揃えながら時分割に駆動される。

そして、第１の光学系の光変調素子で変調された光と第２の光学系の光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、２通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。

これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも２通りの波長帯域を合せた色が知覚される（単色が知覚されることがなくなる）ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。

また、第１の光学系と第２の光学系とで１つの分離手段を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化することができる。

なお、この投影型画像表示装置において、一例として、第１の光学系と第２の光学系とにそれぞれ光源を別々に設けることが好適である。

それにより、第１の光学系の光源と第２の光学系の光源とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した光源を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができるので、投影型画像表示装置としての利便性が向上する。

本発明によれば、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子に照射する投影型画像表示装置において、例えば白色の表示時に単色が知覚されることをなくして、カラーフリッカーによる画質の劣化を低減することができるという効果が得られる。

また、第１の光学系と第２の光学系とで１つの分離手段を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化できるという効果も得られる。

さらに、第１の光学系と第２の光学系とにそれぞれ光源を別々に設けることなどにより、第１の光学系の光源と第２の光学系の光源とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した光源を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができるので、投影型画像表示装置としての利便性が向上するという効果が得られる。

以下、ＤＬＰに本発明を適用した例について、図面を用いて具体的に説明する。

図１は、本願の発明を適用したＤＬＰの第１実施例に係る全体構成を示す。このＤＬＰ１には、光学系２，光学系３という２つの光学系と、信号処理部４とが設けられている。

光学系２と光学系３とは、互いに同一の構成をしている。図２は、この光学系２，３の構成を示す。放電ランプ１１が、回転楕円形状のリフレクター１２の第１焦点位置に設置されている。放電ランプ１１としては、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが用いられている。リフレクター１２の内側表面はダイクロイックミラーが形成されており、これによって放電ランプ１１の射出光のうちの可視光線を反射して赤外線及び紫外線を透過する。

リフレクター１２で反射された光束（白色光）は、第２焦点位置に集光される。この第２焦点位置には、ロッドインテグレータ１３が配置されている。ロッドインテグレータ１３は、断面が矩形型の形状をもつ光伝送媒体であり、断面における長辺と短辺との比が、後述するＤＭＤ素子１８の光の照射面の長辺と短辺との比と等しく（１６：９もしくは４：３に）なっている。ロッドインテグレータ１３に入射した光束は、内部で反射を繰り返すことによって空間的に均一な光強度分布となり、その出口側から射出される。

ロッドインテグレータ１３から射出した光束は、円盤状のカラーホイール１４に入射する。カラーホイール１４は、モータ１５により、映像信号の１フィールド期間に１回転の速度で回転する。モータ１５には、後述する信号処理部４内のマイクロプロセッサ２４から、カラーホイール１４の回転位置を制御する信号が与えられる。

図３は、カラーホイール１４の構成を示す。カラーホイール１４は、中心角１２０°ずつの赤，緑，青色の３つのカラーフィルター１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから成っており、矢印の方向に回転することにより、入射した白色光から時分割に（１／３フィールド期間ずつ）緑，赤，青色の波長帯域の光を分離する。

図２に示すように、カラーホイール１４で時分割に分離された緑，赤，青色の波長帯域の光は、コンデンサーレンズ１６によって平行光にされ、ミラー１７で反射された後、ＤＭＤ素子１８に照射される。

ＤＭＤ素子１８は、後述する信号処理部４内の映像信号処理回路（光学系２については映像信号処理回路２１、光学系３については映像信号処理回路２２）からの映像信号によって駆動される。ＤＭＤ素子１８を構成する多数の微小なミラーのうち、ＯＮ状態になったミラーからの反射光は投影レンズ１９に入射し、ＯＦＦ状態になったミラーからの反射光は投影レンズ１９に入射しない。

光学系２の投影レンズ１９に入射した光と、光学系３の投影レンズ１９に入射した光とは、図１に示すように、スクリーン７１に重ね合せて投影される。（その際、光学系２から光が投影されるエリアと光学系３から光が投影されるエリアとが合致するように、投影レンズ１９を光軸に垂直な面内でシフトさせる光学的な補正か、またはＤＭＤ素子１８による画像の空間補正を行う。）

図４は、ＤＬＰ１の信号処理部４の回路構成を示すブロック図である。信号処理部４は、映像信号処理回路２１，２２と、同期信号分離回路２３と、マイクロプロセッサ２４とを含んでいる。映像信号処理回路２１，２２は、ＤＬＰ１に入力した映像信号からＲ，Ｇ，Ｂ信号を取り出す処理や、それらのＲ，Ｇ，Ｂ信号を時間軸圧縮する処理を行う回路である。映像信号処理回路２１から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号は光学系２内のＤＭＤ素子１８（図２）に送られ、映像信号処理回路２２から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号は光学系３内のＤＭＤ素子１８（図２）に送られる。

同期信号分離回路２３は、ＤＬＰ１に入力した映像信号から水平同期信号や垂直同期信号を分離する回路である。マイクロプロセッサ２４は、同期信号分離回路２３で分離された同期信号に基づき、映像信号処理回路２１，２２と光学系２，３内のモータ１５（図２）とを制御する。

図５は、このマイクロプロセッサ２４の制御内容を示すタイミングチャートである。図５（ａ）に示すように、マイクロプロセッサ２４は、映像信号処理回路２１に対して、入力した各フィールドｉの映像信号から分離したＲ，Ｇ，Ｂ信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）を、それぞれ１／３フィールドずつの期間に時間軸圧縮してＧｉ，Ｒｉ，Ｂｉの順に出力させる制御を行う。

また、図５（ｃ）に示すように、マイクロプロセッサ２４は、光学系２内のモータ１５に対して、映像信号処理回路２１から信号Ｇｉ，Ｒｉ，Ｂｉが出力されるのと同期して、カラーフィルター１４Ｇ，１４Ｒ，１４Ｂ（図３）の箇所に光が入射するようにカラーホイール１４の回転位置を制御する信号を送る。

また、図５（ｂ）に示すように、マイクロプロセッサ２４は、映像信号処理回路２２に対して、入力した各フィールドｉの映像信号から分離したＲ，Ｇ，Ｂ信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）を、それぞれ１／３フィールドずつの期間に時間軸圧縮してＢｉ，Ｇｉ，Ｒｉの順に出力させる制御を行う。

また、図５（ｄ）に示すように、マイクロプロセッサ２４は、光学系３内のモータ１５に対して、映像信号処理回路２２から信号Ｂｉ，Ｇｉ，Ｒｉが出力されるのと同期して、カラーフィルター１４Ｂ，１４Ｇ，１４Ｒの箇所に光が入射するようにカラーホイール１４の回転位置を制御する信号を送る。

図６は、図５に示した制御による光学系２内のカラーホイール１４と光学系３内のカラーホイール１４との回転位置の関係を示す図である。図６（ａ）に示すように、光学系２内のカラーホイール１４が、カラーフィルター１４Ｒの中央の箇所に光が入射する回転位置にある時刻には、光学系３内のカラーホイール１４は、カラーフィルター１４Ｇの中央の箇所に光が入射する回転位置にある。

また、図６（ｂ）に示すように、光学系２内のカラーホイール１４が、カラーフィルター１４Ｒとカラーフィルター１４Ｂとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある時刻（図６（ａ）から１／６フィールド分の期間が経過した時刻）には、光学系３内のカラーホイール１４は、カラーフィルター１４Ｇとカラーフィルター１４Ｒとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある。

このように、このＤＬＰ１では、光学系２と光学系３とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光がカラーホイール１４で分離されてＤＭＤ素子１８に照射される。また、同一の映像信号に基づき、光学系２のＤＭＤ素子１８，光学系３のＤＭＤ素子１８が、それぞれ光学系２のカラーホイール１４，光学系３のカラーホイール１４で分離される波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。

そして、光学系２のＤＭＤ素子１８で変調された光と光学系３のＤＭＤ素子１８で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、２通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。

これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも２通りの波長帯域を合せた色が知覚される（赤，緑，青色といった単色が知覚されることがなくなる）ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。

また、このＤＬＰ１では、光学系２と光学系３とはそれぞれ光源（放電ランプ１１）を別々に有するとともに、光学系２のカラーホイール１４と光学系３のカラーホイール１４とは、分離する光の波長帯域が互いに同一であり（赤，緑，青色の波長帯域であり）且つそれぞれの波長帯域の光を分離する時間の長さが互いに等しく（１／３フィールド期間ずつに）なっている。

これにより、光学系２の放電ランプ１１と第２の光学系３の放電ランプ１１とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した放電ランプ１１を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができる。したがって、投影型画像表示装置としての利便性も向上する。

次に、このＤＬＰ１の変更例をいくつか説明する。図７は、信号処理部４内のマイクロプロセッサ２４の制御内容の変更例を示すタイミングチャートである。この図７の例では、映像信号処理回路２１に対する制御及び光学系２内のカラーホイール１４の回転位置の制御は、図５に示したのと同じである（図７（ａ）及び（ｃ））。

他方、図７（ｂ）に示すように、映像信号処理回路２２に対しては、入力した各フィールドｉの映像信号から分離したＲ，Ｇ，Ｂ信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）を、Ｒｉ（１／６フィールド期間），Ｂｉ（１／３フィールド期間），Ｇｉ（１／３フィールド期間），Ｒｉ（１／６フィールド期間）の順に出力させる制御を行う。

また、図７（ｄ）に示すように、光学系３内のモータ１５に対しては、映像信号処理回路２２から信号Ｒｉ，Ｂｉ，Ｇｉが出力されるのと同期して、カラーフィルター１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇの箇所に光が入射するようにカラーホイール１４の回転位置を制御する信号を送る。

図８は、図７に示した制御による光学系２内のカラーホイール１４と光学系３内のカラーホイール１４との回転位置の関係を示す図である。図８（ａ）に示すように、光学系２内のカラーホイール１４が、カラーフィルター１４Ｒの中央の箇所に光が入射する回転位置にある時刻には、光学系３内のカラーホイール１４は、カラーフィルター１４Ｂとカラーフィルター１４Ｇとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある。

また、図８（ｂ）に示すように、光学系２内のカラーホイール１４が、カラーフィルター１４Ｒとカラーフィルター１４Ｂとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある時刻（図８（ａ）から１／６フィールド分の期間が経過した時刻）には、光学系３内のカラーホイール１４は、カラーフィルター１４Ｇの中央の箇所に光が入射する回転位置にある。

この例の場合にもやはり、同一時刻に、２通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されるので、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。

図９は、カラーホイール１４の構成の変更例を示す。この例では、カラーフィルター１４Ｇの中心角が、カラーフィルター１４Ｒやカラーフィルター１４Ｂの中心角よりも狭くなっている。

カラーホイール１４をこうした構成にしても、例えば光学系２のカラーホイール１４の回転位置と光学系３のカラーホイール１４の回転位置とを１８０°ずらすことにより、それらのカラーホイール１４で同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離させることが可能である。

また、超高圧水銀ランプのような放電ランプの射出光は、赤色や青色の波長帯域の成分よりも緑色の波長帯域の成分が多いので、このようにカラーフィルター１４Ｇの中心角を狭くすることにより、画像の色バランスを調整することもできる。

図１０は、カラーホイール１４の構成のさらに別の変更例を示す。この例では、カラーホイール１４は、中心角９０°ずつのカラーフィルター１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ，透明板１４Ｗから成っている。

カラーホイール１４をこうした構成にする場合には、光学系２のカラーホイール１４の透明板１４Ｗ，光学系３のカラーホイール１４の透明板１４Ｗに光が入射する１／４フィールドの期間には、それぞれ映像信号処理回路２１，映像信号処理回路２２から白レベルの信号を出力させるようにすればよい。

また、このＤＬＰ１では光学系２，光学系３にそれぞれ別々に放電ランプ１１を設けているが、別の例として、放電ランプを１つだけ設け、その放電ランプの射出光を２つの光束に分割して一方を光学系２内のカラーホイール１４に入射させるとともに他方を光学系３内のカラーホイール１４に入射させるようにしてもよい。

また、このＤＬＰ１では光学系２，光学系３にそれぞれ別々に投影レンズ１９を設けているが、別の例として、投影レンズを１つだけ設け、光学系２のＤＭＤ素子１８で変調された光と光学系３のＤＭＤ素子１８で変調された光とを、プリズム等で重ね合わせた後その投影レンズに入射させてスクリーンに投影するようにしてもよい。

図１１は、本願の発明を適用したＤＬＰの第２実施例に係る全体構成を示す。このＤＬＰ３１には、光学系３２，光学系３３という２つの光学系と、信号処理部３６とが設けられている。光学系３２と光学系３３とは、１つの円盤状のカラーホイール３４を共用するようになっている。

カラーホイール３４は、モータ３５により、映像信号の１フィールド期間に１回転の速度で回転する。モータ３５には、後述する信号処理部３６内のマイクロプロセッサ５４から、カラーホイール３４の回転位置を制御する信号が与えられる。

光学系３２と光学系３３とは、互いに同一の構成をしている。図１２は、この光学系３２，３３の構成を示す。各光学系３２，３３において、放電ランプ４１が、回転楕円形状のリフレクター４２の第１焦点位置に設置されている。放電ランプ４１としては、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが用いられている。リフレクター４２の内側表面はダイクロイックミラーが形成されており、これによって放電ランプ４１の射出光のうちの可視光線を反射して赤外線及び紫外線を透過する。

リフレクター４２で反射された光束（白色光）は、第２焦点位置に集光される。この第２焦点位置には、ロッドインテグレータ４３が配置されている。ロッドインテグレータ４３は、断面が矩形型の形状をもつ光伝送媒体であり、断面における長辺と短辺との比が、後述するＤＭＤ素子４６の光の照射面の長辺と短辺との比と等しく（１６：９もしくは４：３に）なっている。ロッドインテグレータ４３に入射した光束は、内部で反射を繰り返すことによって空間的に均一な光強度分布となり、その出口側から射出される。

光学系３２のロッドインテグレータ４３から射出した光束と、光学系３３のロッドインテグレータ４３から射出した光束とは、共にカラーホイール３４に入射する。図１３は、カラーホイール３４の構成及びカラーホイール３４への光の入射位置を示す。カラーホイール３４は、中心角１２０°ずつの赤，緑，青色の３つのカラーフィルター３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから成っており、矢印の方向に回転することにより、入射した白色光から時分割に（１／３フィールド期間ずつ）緑，赤，青色の波長帯域の光を分離する。

また、この図１３に示すように、カラーホイール３４には、光学系３２の放電ランプ４１からロッドインテグレータ４３を介してフィルター３４Ｒの中央の箇所に光が入射する時刻には、光学系３３の放電ランプ４１からロッドインテグレータ４３を介してフィルター３４Ｇの中央の箇所に光が入射する。このように、カラーホイール３４は、光学系３２の放電ランプ４１から入射する光の位置と、光学系３３の放電ランプ４１から入射する光の位置とが、回転方向上で互いに１２０°ずれた位置になるようにしてこのＤＬＰ３１内に配置されている。

図１２に示すように、各光学系３２，３３において、カラーホイール３４で時分割に分離された赤，緑，青色の波長帯域の光は、コンデンサーレンズ４４によって平行光にされ、ミラー４５で反射された後、ＤＭＤ素子４６に照射される。

ＤＭＤ素子４６は、後述する信号処理部３６内の映像信号処理回路（光学系３２については映像信号処理回路５１、光学系３３については映像信号処理回路５２）からの映像信号によって駆動される。ＤＭＤ素子４６を構成する多数の微小なミラーのうち、ＯＮ状態になったミラーからの反射光は投影レンズ４７に入射し、ＯＦＦ状態になったミラーからの反射光は投影レンズ４７に入射しない。

光学系３２の投影レンズ４７に入射した光と、光学系３３の投影レンズ４７に入射した光とは、図１１に示すように、スクリーン７１に重ね合せて投影される。（その際、光学系３２から光が投影されるエリアと光学系３３から光が投影されるエリアとが合致するように、投影レンズ４７を光軸に垂直な面内でシフトさせる光学的な補正か、またはＤＭＤ素子４６による画像の空間補正を行う。）

図１４は、ＤＬＰ３１の信号処理部３６の回路構成を示すブロック図である。信号処理部３６は、映像信号処理回路５１，５２と、同期信号分離回路５３と、マイクロプロセッサ５４とを含んでいる。映像信号処理回路５１，５２は、ＤＬＰ３１に入力した映像信号からＲ，Ｇ，Ｂ信号を取り出す処理や、それらのＲ，Ｇ，Ｂ信号を時間軸圧縮する処理を行う回路である。映像信号処理回路５１から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号は光学系３２内のＤＭＤ素子４６（図１２）に送られ、映像信号処理回路５２から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号は光学系３３内のＤＭＤ素子４６（図１２）に送られる。

同期信号分離回路５３は、ＤＬＰ３１に入力した映像信号から水平同期信号や垂直同期信号を分離する回路である。マイクロプロセッサ５４は、同期信号分離回路５３で分離された同期信号に基づき、映像信号処理回路５１，５２とモータ３５（図１１，図１２）とを制御する。

図１５は、このマイクロプロセッサ５４の制御内容を示すタイミングチャートである。図１５（ａ）に示すように、マイクロプロセッサ５４は、映像信号処理回路５１に対して、入力した各フィールドｉの映像信号から分離したＲ，Ｇ，Ｂ信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）を、それぞれ１／３フィールドずつの期間に時間軸圧縮してＧｉ，Ｒｉ，Ｂｉの順に出力させる制御を行う。

また、図１５（ｂ）に示すように、マイクロプロセッサ５４は、映像信号処理回路５２に対して、入力した各フィールドｉの映像信号から分離したＲ，Ｇ，Ｂ信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（ｉ＝１，２，３…）を、それぞれ１／３フィールドずつの期間に時間軸圧縮してＢｉ，Ｇｉ，Ｒｉの順に出力させる制御を行う。

また、図１５（ｃ）に示すように、マイクロプロセッサ５４は、モータ３５に対して、映像信号処理回路５１から信号Ｇｉ，Ｒｉ，Ｂｉが出力されるのと同期して、光学系３２の放電ランプ１１の出射光がカラーフィルター３４Ｇ，３４Ｒ，３４Ｂ（図１３）の箇所に入射するようにカラーホイール３４の回転位置を制御する信号を送る。

これにより、図１３に示したようなカラーホイール３４の配置から、カラーホイール３４には、映像信号処理回路５２から信号Ｂｉ，Ｇｉ，Ｒｉが出力されるのと同期して、光学系３３の放電ランプ１１の出射光がカラーフィルター３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒの箇所に入射するようになる。

このＤＬＰ３１では、光学系３２と光学系３３とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光が、共通の１つのカラーホイール３４で分離されてＤＭＤ素子４６に照射される。また、同一の映像信号に基づき、光学系３２のＤＭＤ素子４６，光学系３３のＤＭＤ素子４６が、それぞれこの共通のカラーホイール３４で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。

そして、光学系３２のＤＭＤ素子４６で変調された光と光学系３３のＤＭＤ素子４６で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、２通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。

また、このＤＬＰ３１では、光学系３２と光学系３３とがそれぞれ光源（放電ランプ４１）を別々に有していることから、光学系３２の放電ランプ４１と第２の光学系３３の放電ランプ４１とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した放電ランプ４１を交換するまでの間画像を見ることができる。したがって、投影型画像表示装置としての利便性も向上する。

また、光学系３２と光学系３３とで１つのカラーホイール３４を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化することができる。

なお、このＤＬＰ３１におけるカラーホイール３４の配置は、図１３に示したような配置に限らず、例えば図１６に示すように、光学系３２の放電ランプ４１から入射する光の位置と、光学系３３の放電ランプ４１から入射する光の位置とが、回転方向上で互いに１８０°ずれた位置になるような配置にしてもよい。

また、このＤＬＰ３１でも、カラーホイール３４として、図１３に示した構成のものに代えて、〔実施例１〕でカラーホイール１４について示した図９や図１０のような構成のものを用いるようにしてよい。

また、このＤＬＰ３１でも、光学系３２，光学系３３にそれぞれ別々に放電ランプ４１を設ける代わりに、放電ランプを１つだけ設け、その放電ランプの射出光を２つの光束に分割してカラーホイール３４に入射させ、一方の光束からカラーホイール３４で分離された光を光学系３２内のＤＭＤ素子４６に照射するとともに他方の光束からカラーホイール３４で分離された光を光学系３３内のＤＭＤ素子４６に照射するにしてよい。

また、このＤＬＰ３１でも、光学系３２，光学系３３にそれぞれ別々に投影レンズ４７を設ける代わりに、投影レンズを１つだけ設け、光学系３２のＤＭＤ素子４６で変調された光と光学系３３のＤＭＤ素子４６で変調された光とをプリズム等で重ね合わせた後その投影レンズに入射させてスクリーンに投影するようにしてもよい。

また、以上の〔実施例１〕，〔実施例２〕では、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段としてカラーホールを用いているが、これに限らず、カラーホール以外の分離手段を用いて光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離してもよい。

また、以上の〔実施例１〕，〔実施例２〕では、ＤＬＰに本発明を適用しているが、これに限らず、ＤＭＤ素子以外の光変調素子（例えば液晶素子）を用いた投影型画像表示装置であって、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離してその光変調素子に照射するものにも本発明を適用してよい。

本発明を適用したＤＬＰの全体構成を示す図である。図１の各光学系の構成を示す図である。図１のカラーホイールの構成を示す図である。図１の信号処理部の回路構成を示すブロック図である。図４のマイクロプロセッサの制御内容を示すタイミングチャートである。図５に示した制御による各光学系内のカラーホイールの回転位置の関係を示す図である。マイクロプロセッサの制御内容の変更例を示すタイミングチャートである。図７に示した制御による各光学系内のカラーホイールの回転位置の関係を示す図である。カラーホイールの構成の変更例を示す図である。カラーホイールの構成の変更例を示す図である。本発明を適用したＤＬＰの全体構成を示す図である。図１１の各光学系の構成を示す図である。図１１のカラーホイールの構成及びこのカラーホイールへの光の入射位置を示す図である。図１１の信号処理部の回路構成を示すブロック図である。図１４のマイクロプロセッサの制御内容を示すタイミングチャートである。図１１のカラーホイールへの光の入射位置の変更例を示す図である。ＤＬＰの光学系の概要を示す図である。

符号の説明

１ＤＬＰ
２光学系
３光学系
４信号処理部
１１放電ランプ
１４カラーホイール
１５モータ
１８ＤＭＤ素子
２１映像信号処理回路
２２映像信号処理回路
２３同期信号分離回路
２４マイクロプロセッサ
３１ＤＬＰ
３２光学系
３３光学系
３４カラーホイール
３５モータ
３６信号処理部
４１放電ランプ
４６ＤＭＤ素子
５１映像信号処理回路
５２映像信号処理回路
５３同期信号分離回路
５４マイクロプロセッサ

Claims

光源と、前記光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された光が照射される光変調素子と、前記光変調素子で変調された光を投影する投影手段とを有する投影型画像表示装置において、
前記光変調素子をそれぞれ別々に設けた第１の光学系及び第２の光学系を備えており、
１つの前記分離手段が、前記第１の光学系の前記光変調素子と前記第２の光学系の前記光変調素子に、分離する波長帯域を切換えるタイミングを揃えながら同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離して照射するように配置されるとともに、
前記第１の光学系の前記光変調素子，前記第２の光学系の前記光変調素子を、同一の映像信号に基づき、それぞれ前記分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で、信号を切換えるタイミングを揃えながら時分割に駆動する信号処理部
を備え、
前記第１の光学系の前記光変調素子で変調された光と前記第２の光学系の前記光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影される
投影型画像表示装置。
請求項１に記載の投影型画像表示装置において、
前記光変調素子はデジタル・マイクロミラー・デバイスである
投影型画像表示装置。
請求項１に記載の投影型画像表示装置において、
前記第１の光学系と前記第２の光学系とに、それぞれ光源が別々に設けられている
投影型画像表示装置。