JP2004191839A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を用いて情報の書き込みを行う液晶ライトバルブ等の空間光変調装置を用いてカラー表示を行うプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ライトバルブである空間光変調装置を用いてカラー画像を投影する装置として、例えばメタルハライドランプから射出された読出し光を3つの偏光ビームスプリッタで3原色に分離し、3つの空間光変調装置にそれぞれ導くものが存在する。各空間光変調装置への画像書き込みは、これら3つの空間光変調装置の裏面側に対面配置された3つのCRTに3原色に対応する各画像を形成することによって行われる(例えば、特許文献1等参照)。
【0003】
また、カラー画像を単一の液晶ライトバルブを用いて形成する投射装置として、液晶ライトバルブの読出し側の光路上に各色のストライプフィルタを配置するものが存在する。この投射装置では、ストライプフィルタの色配列に対応する液晶ライトバルブ上のストライプ領域ごとに各色のビデオ信号を切り換え、かかるビデオ信号によって強度変調されたレーザ光を液晶ライトバルブの書込み側に走査しつつ入射させる(特許文献2参照)。
【0004】
また、カラー画像を単一の液晶ライトバルブを用いて形成する投射装置として、一対の同期回転する回転カラーフィルタを液晶ライトバルブの書込み側と読出し側に配置して、原稿からのRGBの各色の画像を液晶ライトバルブの全体に時系列で順次書き込みつつ、これと同期して読出しを行うものが存在する(特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−333367号公報
【特許文献2】
特開平5−203908号公報
【特許文献3】
特開平8−278512号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、3つの液晶ライトバルブを用いる第1例の投射装置は、各色ごとに書込み用のCRT、表示用の液晶ライトバルブ等を設ける必要があり、光学系が大型化するだけでなく、コストの増大を招く。
【0007】
また、ストライプフィルタの色配列に対応して各色のビデオ信号を切り換えて書込み用のレーザ光を走査する第2例の投射装置では、ストライプフィルタと液晶ライトバルブの対応領域とのアライメントに一定の限界があることに起因して、高い解像度の画像が得られない。
【0008】
さらに、一対の同期回転する回転カラーフィルタを液晶ライトバルブの書込み側と読出し側とに配置する第3例の投射装置では、実際に画像を形成するもの(例えば原稿やディスプレイ)が不可欠であり、光学系の大型化を招く。また、実際の画像を単に投射するだけであるので、一旦取り込んだ画像をその場で調整したり加工したりすることが容易でない。さらに、この投射装置では、読出し光の照射が終了するまで書込み光を継続して入射させている。このため、液晶ライトバルブが保持特性を有する場合、次の色の書込み完了すなわち書き込みの安定化に要する時間が増大し、読出し時間の全体に占める割合が減少して画像が暗くなる。
【0009】
そこで、本発明は、小型で安価でありながら高い性能を有する投射装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、簡易に高解像度を達成することができる投射装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明は、実在する原画の存在を必要とすることなく、簡易な信号制御によって多様な画像処理が可能な投射装置を提供することを目的とする。さらに、液晶ライトバルブが保持特性を有する場合であっても、明るい画像を投射することができる投射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】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、書き込み用のアドレッシング光の入射箇所で光学特性が変化する空間光変調装置と、アドレッシング光を空間光変調装置に入射させて、この空間光変調装置上でスキャンさせるアドレッシング手段と、色分割した各色の読出し光を空間光変調装置に時系列的に繰り返して入射させるシーケンシャル照明手段と、アドレッシング手段による書込みのタイミングとシーケンシャル照明手段による読出しのタイミングとを制御する制御手段とを備える。ここで、「空間光変調装置」とは、例えば光アドレッシング液晶等の光を用いて情報の書込みを行う液晶ライトバルブに代表される光デバイスであり、▲1▼アドレッシング光が入射する部分すなわちアドレッシング光により特性が変化する部分と、▲2▼読出し光が入射する部分すなわち読出し光を変調する部分とを有している。なお、光を用いて情報の書込みを行う液晶ライトバルブは、空間光増幅素子と称されることもあり、このような空間光増幅素子も「空間光変調装置」に含まれる概念である。
【0013】
上記プロジェクタでは、アドレッシング手段を利用してアドレッシング光を空間光変調装置上でスキャンさせるので、アドレッシング光の変調によって任意の画像を高速で書き込むことができ、画像の書込み部分を小型化することができる。また、シーケンシャル照明手段が色分割した各色の読出し光を空間光変調装置に時系列的に繰り返して入射させるので、プロジェクタを単一の空間光変調装置のみで構成することができるだけでなく、各色の画面単位で画像の読出しすなわち投射が行われることになり、滑らかで高い解像度のカラー画像を得ることができる。
【0014】
上記プロジェクタの具体的な態様では、空間光変調装置が、アドレッシング光によって書き込まれた画像を所定時間保持する保持性を有し、照明制御手段が、アドレッシング手段による特定色に関する一画面分の書込みの終了直後に、シーケンシャル照明手段によるこの特定色の読出しを開始させる。この場合、書込み中の画像が表示されることを防止できる。また、空間光変調装置が保持性、すなわちヒステリシス又はメモリ特性を有することを利用して、プロジェクタの省電力化を図ることができる。さらに、次の色の書込みの完了に要する時間を短縮することができるので、各色の画面に関し書込み時間に対する読出し時間の割合を減少させることができ、投射される画像を明るくすることができる。
【0015】
上記プロジェクタの具体的な態様では、シーケンシャル照明手段が、各色に対応する複数の固体発光素子を含み、制御手段は、各固体発光素子の点燈及び消灯のタイミングを調節することによって読出しのタイミングを制御する。この場合、シーケンシャル照明手段を小型にすることができるだけでなく、各色の読出し光を空間光変調装置に照射するタイミングを自在に、しかも極めて精密に調節することができる。
【0016】
上記プロジェクタの具体的な態様では、制御手段が、フレーム時間を各色の点燈時間で割ることによって得られる稼働率逆数を各固体発光素子の通常の光出力に対し掛けた出力で、この各固体発光素子を点燈させる。ここで、「フレーム時間」とは、各色を統合した1フレームの繰返し周期に対応する。この場合、各色を時系列的に投射するシーケンシャルな照明でありながら、各固体発光素子を連続点燈した場合の輝度に近い輝度を有する画像を得ることができる。
【0017】
上記プロジェクタの具体的な態様では、制御手段が、稼働率逆数を固体発光素子の連続駆動の定格電流に対し掛けた電流で、固体発光素子を点燈させる。この場合、各固体発光素子を定格以上に高い輝度で周期的に発光させつつ、全体として定格電流の範囲内で安定して動作させることができる。
【0018】
上記プロジェクタの具体的な態様では、空間光変調装置の周辺の所定位置に配置されるとともに、アドレッシング光によるスキャン開始とスキャン終了とをこのアドレッシング光の通過に基づいて検出するスキャンセンサをさらに備え、制御手段が、スキャンセンサの出力に基づいて各固体発光素子の点燈開始及び終了のタイミングとアドレッシング光の強度変調タイミングとを調整する。この場合、アドレッシング光のスキャン状態の変動に即応してこれを補償する書込み及び読出しが可能になり、投射される画像の画質を高めることができる。
【0019】
上記プロジェクタの具体的な態様では、アドレッシング手段が、アドレッシング光を発生する光源と、この光源からのアドレッシング光を偏向するスキャンミラーとを備え、制御手段が、スキャンミラーの駆動信号に基づいて各固体発光素子の点燈開始及び終了のタイミングを調整する。この場合、スキャンミラーの駆動信号を利用してアドレッシング光のスキャン状態の簡易な監視が可能になる。
【0020】
上記プロジェクタの具体的な態様では、シーケンシャル照明手段が、白色光源とカラーホイールとを含み、制御手段は、カラーホイールに設けた遮光部分を含み、カラーホイールの回転を制御することによって、読出しのタイミングを制御する。この場合、読出し光を照射するための装置部分を比較的簡単な構造とすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るプロジェクタ10の全体構造を概念的に説明するブロック図である。このプロジェクタ10は、空間光変調装置である光アドレッシング液晶20と、アドレッシング手段である書込み部30と、シーケンシャル照明手段である照明部40と、投射レンズ50と、制御装置60とを備える。
【0022】
図2は、図1に示す光アドレッシング液晶20の一例を示す断面構造図である。この光アドレッシング液晶20は、書き込まれた状態を一定期間維持する保持性を有し、一対の平板ガラス21、22の間に透明電極23、24を介して感光体層25とミラー層26と液晶層27との積層体を挟んだ構造となっている。そして、一対の透明電極23、24間には、交流電圧が印加される。
【0023】
光アドレッシング液晶20の作製の概要は以下のようなものである。まず、一方の平板ガラス21上に透明電極23と感光体層25とミラー層26とを順次形成し、他方の平板ガラス22上に透明電極24を形成する。その後、両平板ガラス21、22をミラー層26及び透明電極24側を内側にして対抗させた隙間に、液晶層27を注入して封入することによって、光アドレッシング液晶20を完成する。
【0024】
光アドレッシング液晶20への書込みに際しては、書込み側である平板ガラス21の表面に図1の書込み部30からのアドレッシング光ABが入射し、アドレッシング光ABの入射領域では感光体層25の導電性が低下する。これにより、この領域の背後にある液晶層27の対応領域に電圧が印加され、この対応領域の偏光特性が切り替わる。この際、感光体層25や液晶層27に一定の保持性を持たせておけば、アドレッシング光ABが通過した後も一定時間以上、液晶層27の状態すなわち偏光特性を維持することができる。光アドレッシング液晶20からの読出しに際しては、読出し側である平板ガラス21の表面に図1の照明部40からの有色の照明光CLが入射し、ミラー層26で反射される間に液晶層27で変調され画像光ILとして出射する。
【0025】
図1に戻って、書込み部30は、変調されたレーザ光を発生するレーザ光源31と、レーザ光源31からのレーザ光を反射するスキャンミラー32と、スキャンミラー32の角度を調節するアクチュエータ33と、レーザ光源31やアクチュエータ33を制御装置60からの指示に基づいて適宜駆動する駆動ユニット35とを備える。
【0026】
ここで、レーザ光源31については、光アドレッシング液晶20に設けた感光体層25のスペクトル特性を考慮して適宜発生波長が選択される。また、スキャンミラー32は、例えば半導体基板上に薄膜作製プロセスによりアクチュエータ33と一体的に形成されたMEMS(MicroElectroMechanical Systems)素子とすることができ、レーザ光源31からのアドレッシング光ABを光アドレッシング液晶20の書込み面20aの任意の画素位置に入射させることができ、アドレッシング光ABの高速スキャンを可能にする。なお、このアドレッシング光ABは、レンズ等のビーム整形光学系38を経て収束され、光アドレッシング液晶20の書込み面20aに微細スポットとして入射する。駆動ユニット35は、レーザ光源31の動作を制御して、アドレッシング光ABの強度をRBGの各色の画像の輝度分布に応じて変調する。この際、この駆動ユニット35は、レーザ光源31とアクチュエータ33とを同期させて動作させることができ、アドレッシング光ABが刻々と入射する画素位置に応じてアドレッシング光ABの強度変調を行う。
【0027】
図3は、光アドレッシング液晶20の書込み面20aにおけるアドレッシング光ABの具体的な走査を説明する図である。アドレッシング光が入射する画素点PPは、±X方向に高速で主走査され、±Y方向に低速で副走査され、走査全体によって書込み面20aの全面に書込みが行われる。
【0028】
図1に戻って、照明部40は、固体発光素子である3つの発光ダイオード41a、41b、41cと、各発光ダイオード41a、41b、41cを制御装置60からの指示に基づいて適宜発光させる駆動ユニット43とを備える。ここで、発光ダイオード41a、41b、41cは、RGBの各色をそれぞれ発生する。発光ダイオード41a、41b、41cからの各色の照明光CLa、CLb、CLcは、これらに内蔵し或いは外付けした光学系(不図示)を経て一様な分布とされ、偏光フィルタ25を通過して光アドレッシング液晶20の読出し面20bに均一に入射する。駆動ユニット43は、各発光ダイオード41a、41b、41cの動作を制御して照明光CLa、CLb、CLcの発光タイミングを調節する。つまり、駆動ユニット43は、光アドレッシング液晶20の書込み面20aに入射する書込み部30からのアドレッシング光ABと同期をとって、光アドレッシング液晶20の読出し面20bをRGBの3原色でカラーシーケンシャルに照明する。
【0029】
光アドレッシング液晶20で反射されて偏光フィルタ25を通過した画像光ILは、各色の画像の輝度分布に応じて変調されたものであり、投射レンズ50を経てスクリーンSC上に投射され、ここにRGBの3原色が合成されたカラー画像が形成される。
【0030】
制御装置60は、プロジェクタ10の動作を統括的に制御するための制御手段であり、外部から入力されるビデオ信号を適当に加工して、駆動ユニット35、43に適当な制御信号を与え、読出しや書込みのタイミング等を制御して、スクリーンSCにビデオ信号に対応する表示を行わせる。
【0031】
図4は、図1のプロジェクタ10の動作を説明するものであり、制御装置60に制御された書込み及び読出しを説明するタイミングチャートである。図4(a)は、アドレッシング光ABによる書込みのタイミングを示し、図4(b)は、R色発光ダイオード41aの動作すなわち照明光CLaを利用した読出しのタイミングを示し、図4(c)は、G色発光ダイオード41bの動作すなわち照明光CLbを利用した読出しのタイミングを示し、図4(d)は、B色発光ダイオード41cの動作すなわち照明光CLcを利用した読出しのタイミングを示す。
【0032】
図4(a)に示すように、アドレッシング光ABによる書込みは、1フレーム中に3回あり、同一周期で繰り返される。各色RGBの書込み時間Twr、Twg、Twbは、すべて等しく、アドレッシング光ABによって光アドレッシング液晶20の全面の走査が完了する時間に設定されている。また、図4(b)〜(d)に示すように、各色RGBの点燈時間Trr、Trg、Trbも、すべて等しくなっており、さらに、光アドレッシング液晶20に書き込まれた画像が保持される程度の時間に設定されている。なお、フレーム時間Tfが予め定まっているような場合、Trr=(Tf−3Twr)/3となるので、この時間に合わせて光アドレッシング液晶20の保持性を設定することで、各色RGBの点燈時間Trr、Trg、Trb中において各色RGBの画像をスクリーンSCに効率よく投射することができる。
【0033】
この際、各色RGBの書込み終了後に同色RGBの読出しを開始している。このため、書込み途中の画像が表示されることを防止できる。また、各色RGBの読出し開始後は、同色RGBの書込みを行わないので、光アドレッシング液晶20ひいてはプロジェクタ10を低電力で駆動することができる。さらに、各色RGBの読出期間中、同色RGBの書込みを行わないので、次の色の書込みが安定し易く次の色の書込みに要する時間を短縮することができ、投射される画像を明るくすることができる。
【0034】
図5は、図4のプロジェクタ10の動作の変形例を説明するタイミングチャートである。図5(a)は、書込みのタイミングを示し、図5(b)は、色Rの読出しのタイミングを示し、図5(c)は、色Gの読出しのタイミングを示し、図4(d)は、色Bの読出しのタイミングを示す。
【0035】
図5(b)〜図5(d)に示す各色RGBの読出しタイミングも、図4(b)〜図4(d)に示すものと同様である。ただし、各発光ダイオード41a、41b、41cの出力すなわち照明光量が図4の場合に比較して数倍程度大きくなっている。ここで、各色の通常の照明光量をINとし、各色の点燈時間をTrとすると、各色の照明光量IHは、
IH=IN×(Tf/Tr) … (式1)
で与えられ、稼働率(Tr/Tf)の逆数(Tf/Tr)が4程度であれば、IH=4INとなり、各発光ダイオード41a、41b、41cを通常の4倍程度の強度で発光させることになる。ここで、発光ダイオードは、発光量が電流によって制御されるので、各色の発光ダイオード41a、41b、41cの定格印加電流をCNとすると、各色の発光ダイオード41a、41b、41cへの印加電流CHは、
CH=CN×(Tf/Tr) … (式2)
となる。つまり、各発光ダイオード41a、41b、41cを連続動作させる場合の稼働率逆数(Tr/Tf)倍の照明光量を確保できることが分かる。この場合、各色を時系列的に投射するシーケンシャルな照明でありながら、各発光ダイオード41a、41b、41cによる個別の画像を合成して投影した場合の輝度に近い輝度を有する画像を得ることができる。なお、各発光ダイオード41a、41b、41cを定格電力以上で動作させることになるが、発光及び消灯が非常に短い周期で繰り返されるので、各発光ダイオード41a、41b、41cを安定して動作させることができる。
【0036】
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第2実施形態のプロジェクタは、第1実施形態の一部を変更したものであるので、変更部分についてのみ説明する。
【0037】
図6は、光アドレッシング液晶20及びその周辺の平面図である。光アドレッシング液晶20の周辺の一対の対角位置には、アドレッシング光ABの通過を検出するスキャンセンサ71、72が配置されている。一方のスキャンセンサ71の位置は、アドレッシング光ABによるスキャン開始位置に対応し、スキャンセンサ71の出力に基づいてスキャン開始を正確に予測することができる。他方のスキャンセンサ72の位置は、アドレッシング光ABによるスキャン終了位置に対応し、スキャンセンサ72の出力に基づいてスキャン終了を正確に予測することができる。
【0038】
図7は、第2実施形態のプロジェクタの動作を説明するタイミングチャートである。図7(a)は、図1等に示す書込み部30や照明部40を動作させる際の基本となるフレーム信号を示し、図7(b)は、図6に示すスキャンセンサ71の出力を示し、図7(c)は、スキャンセンサ72の出力を示す。また、図7(d)はアドレッシング光による書込みのタイミングを示し、図4(a)に対応する。さらに、図7(e)〜(g)は、色Rの読出しを示し、図7(h)〜(j)は、色Gの読出しを示し、図7(k)〜(m)は、色Bの読出しを示す。
【0039】
この場合に示すように、スキャンセンサ71の出力(図7(b)参照)は、フレーム信号(図7(a)参照)からずれたものとなることがある。このため、レーザ光源31に変調をかけるタイミング(図7(d)参照)は、スキャンセンサ71の出力等をトリガとして利用する。
【0040】
また、図7(e)及び(f)は、図7(b)及び(c)の両スキャンセンサ71、72からの両センサ出力をトリガとして得た信号であり、色Rの発光ダイオード41aを駆動する駆動ユニット43に入力されて、図4(b)に対応する図7(g)のタイミングでR光の点燈が行われる。同様に、図7(h)及び(i)も、両センサ出力をトリガとして得た信号であり、色Gの発光ダイオード41bを駆動する駆動ユニット43に入力されて、図4(c)に対応する図7(j)のタイミングでG光の点燈が行われる。同様に、図7(k)及び(l)も、両センサ出力をトリガとして得た信号であり、色Bの発光ダイオード41cを駆動する駆動ユニット43に入力され、図4(d)に対応する図7(m)のタイミングでB光の点燈が行われる。
【0041】
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第3実施形態のプロジェクタは、第1実施形態の一部を変更したものである。なお、この場合、図1に示すスキャンミラー32を駆動するアクチュエータ33としてガルバノ・アクチュエータを用いるガルバノミラー・タイプの書込み部30となっている。
【0042】
図8は、第3実施形態のプロジェクタの動作を説明するタイミングチャートである。ここで、図8(a)は、副走査用のガルバノ・アクチュエータに印加する電圧波形を示し、図8(b)は、図8(a)の印加電圧をコンパレータで2値化した信号を示し、図8(c)は、図8(b)のコンパレータ出力に基づいて間引きを行って遅延時間を与えた遅延信号を示す。この遅延信号は、制御装置60によって生成される。ここで、コンパレータ出力を間引くのは、ガルバノ・アクチュエータに正又は負の電圧を切替えて印加する区間が3回繰返されると、RGBの1画面(すなわち1フレーム)の表示サイクルが終了するからである。また、遅延時間を与えるのは、ガルバノミラーの動作の遅れを補償するためのものであり、遅延時間は、ガルバノミラーの慣性等を考慮して適当な値に設定される。図8(d)は、図8(c)の遅延信号の立下がりをトリガとして生成されたフレーム開始信号である。このようなフレーム開始信号に基づいて、図8(e)に示すアドレッシング光による書込みのタイミングと、図8(f)〜(h)に示すRGBの各色に関する読み出しのタイミングとが調整される。
【0043】
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第4実施形態のプロジェクタは、第1実施形態の一部を変更したものである。この場合、図1の発光ダイオード41a、41b、41cや駆動ユニット43に代えて、カラーホールを用いる。
【0044】
図9は、第4実施形態のプロジェクタに組み込まれる照明部140の構成を説明するブロック図である。この照明部140は、照明光を発生するランプ等の白色光源145と、この白色光源145からの光を時系列的に色分割した照明光CLとして射出させるカラーホイール146とを含む。カラーホイール146は、図1に示す制御装置60の制御下で、書込み部30と同期して動作するモータ(不図示)に駆動されて定速で回転している。
【0045】
図10は、カラーホイール146の構造を説明する平面図である。図からも明らかなように、カラーホイール146には、RGBの3色に対応する3つのフィルタ領域146a、146b、146cが形成されている。これらのフィルタ領域146a、146b、146cの間には、NDフィルタ等の遮光体、又は反射ミラー等からなる3つの同一形状の遮光部分146dが形成されている。各遮光部分146dは、中心から3等分した均等な角度方向に配置されている。
【0046】
カラーホイール146の各部は、白色光源145の正面を順次通過する。このカラーホイール146において、フィルタ領域146aは、図4(b)のR光読出しのタイミングに対応し、フィルタ領域146bは、図4(c)のG光読出しのタイミングに対応し、フィルタ領域146cは、図4(d)のG光読出しのタイミングに対応する。そして、3つの遮光部分146dは、図1に示す書込み部30によるRGBの各色の書き込みに際しての照明OFFを実現する。
【0047】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光アドレッシング液晶20として、感光体層の代わりに光起電力層を備えるものを用いることができる。また、読出し部40の光源の射出側には偏光変換素子を配置することができ、照明光をほぼ全て偏光光に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るプロジェクタを説明するブロック図である。
【図2】光アドレッシング液晶の一例の断面構造を説明する図である。
【図3】アドレッシング光の具体的な走査を説明する図である。
【図4】(a)〜(d)は動作を説明するタイミングチャートである。
【図5】(a)〜(d)は変形例のタイミングチャートである。
【図6】第2実施形態のプロジェクタの一部を説明する図である。
【図7】第2実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図8】第3実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図9】第2実施形態のプロジェクタの一部を説明する図である。
【図10】カラーホイールの構造を説明する平面図である。
【符号の説明】
10 プロジェクタ
20 光アドレッシング液晶
25 偏光フィルタ
30 書込み部
31 レーザ光源
32 スキャンミラー
33 アクチュエータ
35 駆動ユニット
40 照明部
41a〜41c 各発光ダイオード
43 駆動ユニット
50 投射レンズ
60 制御装置
71,72 スキャンセンサ
145 白色光源
146 カラーホイール
AB アドレッシング光
CLa〜CLc 照明光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector that performs color display using a spatial light modulator such as a liquid crystal light valve that writes information using light.
[0002]
[Prior art]
As a device for projecting a color image using a spatial light modulator as a liquid crystal light valve, for example, readout light emitted from a metal halide lamp is separated into three primary colors by three polarizing beam splitters, and the three spatial light modulators respectively. There is something to guide. Image writing to each spatial light modulator is performed by forming images corresponding to three primary colors on three CRTs facing each other on the back side of the three spatial light modulators (for example, Patent Document 1). Etc.).
[0003]
Further, as a projection device for forming a color image using a single liquid crystal light valve, there is a projection device in which a stripe filter of each color is arranged on an optical path on a reading side of a liquid crystal light valve. In this projection device, the video signal of each color is switched for each stripe region on the liquid crystal light valve corresponding to the color arrangement of the stripe filter, and the laser light intensity-modulated by the video signal is scanned toward the writing side of the liquid crystal light valve. (See Patent Document 2).
[0004]
In addition, as a projection device that forms a color image using a single liquid crystal light valve, a pair of synchronously rotating rotating color filters are arranged on the writing side and the reading side of the liquid crystal light valve, and each color of RGB from the original is There is a type in which an image is sequentially written in time series on the entire liquid crystal light valve and read out in synchronization therewith (see Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-33367
[Patent Document 2]
JP-A-5-203908
[Patent Document 3]
JP-A-8-278512
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the projection device of the first example using three liquid crystal light valves, it is necessary to provide a CRT for writing, a liquid crystal light valve for display, etc. for each color, which not only increases the size of the optical system but also reduces cost. Causes an increase.
[0007]
Further, in the projection device of the second example in which video signals of each color are switched according to the color arrangement of the stripe filter and the laser beam for scanning is scanned, a certain limit is imposed on the alignment between the stripe filter and the corresponding region of the liquid crystal light valve. Therefore, a high-resolution image cannot be obtained.
[0008]
Furthermore, in the projection device of the third example in which a pair of synchronously rotating rotary color filters are arranged on the writing side and the reading side of the liquid crystal light valve, a device that actually forms an image (for example, a document or a display) is indispensable. This leads to an increase in the size of the optical system. Further, since the actual image is simply projected, it is not easy to adjust or process the image once captured on the spot. Further, in this projection device, the writing light is continuously incident until the irradiation of the reading light is completed. For this reason, when the liquid crystal light valve has the holding characteristic, the time required for completing the writing of the next color, that is, for stabilizing the writing increases, and the ratio of the reading time to the entire reading time decreases to darken the image.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a projection device having high performance while being small and inexpensive.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a projection device that can easily achieve high resolution.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a projection device capable of performing various image processings by simple signal control without requiring the presence of a real original image. Still another object is to provide a projection device capable of projecting a bright image even when the liquid crystal light valve has a holding characteristic.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a projector according to the present invention includes a spatial light modulator in which optical characteristics change at a location where writing addressing light is incident, and a spatial light modulator in which addressing light is incident on the spatial light modulator. Addressing means for scanning on the apparatus, sequential illumination means for repeatedly irradiating the read light of each color divided into the spatial light modulator in time series, timing of writing by the addressing means and timing of reading by the sequential illumination means, And control means for controlling the Here, the "spatial light modulator" is an optical device represented by a liquid crystal light valve for writing information using light such as an optical addressing liquid crystal, and (1) a portion where addressing light enters, that is, addressing. It has a portion whose characteristics are changed by light, and (2) a portion where the reading light is incident, that is, a portion which modulates the reading light. A liquid crystal light valve for writing information using light is sometimes referred to as a spatial light amplifying element, and such a spatial light amplifying element is a concept included in the “spatial light modulator”.
[0013]
In the projector, since the addressing light is scanned on the spatial light modulator using the addressing means, an arbitrary image can be written at a high speed by modulating the addressing light, and the image writing portion can be reduced in size. . In addition, since the sequential illuminating means repeatedly reads the color-separated readout light of each color into the spatial light modulator in time series, not only can the projector be configured with only a single spatial light modulator, but also the The image is read out, that is, projected on a screen-by-screen basis, and a smooth and high-resolution color image can be obtained.
[0014]
In a specific aspect of the projector, the spatial light modulation device has a holding property of holding an image written by the addressing light for a predetermined time, and the illumination control unit controls writing of one screen of a specific color by the addressing unit. Immediately after the end, the reading of this specific color by the sequential lighting means is started. In this case, it is possible to prevent the image being written from being displayed. In addition, power saving of the projector can be achieved by utilizing the fact that the spatial light modulator has retentivity, that is, hysteresis or memory characteristics. Further, since the time required for completing the writing of the next color can be reduced, the ratio of the reading time to the writing time for the screen of each color can be reduced, and the projected image can be brightened.
[0015]
In a specific aspect of the projector, the sequential lighting unit includes a plurality of solid state light emitting elements corresponding to each color, and the control unit adjusts the timing of turning on and off the solid state light emitting elements to adjust the read timing. Control. In this case, not only can the size of the sequential illuminating means be reduced, but also the timing of irradiating the readout light of each color to the spatial light modulator can be adjusted freely and very precisely.
[0016]
In a specific embodiment of the projector, the control means multiplies the normal light output of each solid state light emitting element by the reciprocal of the operating rate obtained by dividing the frame time by the lighting time of each color, and outputs the solid state light. The light emitting element is turned on. Here, the “frame time” corresponds to a repetition period of one frame in which each color is integrated. In this case, it is possible to obtain an image having a luminance close to the luminance when each solid-state light-emitting element is continuously turned on, while being sequential illumination in which each color is projected in time series.
[0017]
In a specific aspect of the projector, the control unit turns on the solid state light emitting element with a current obtained by multiplying the reciprocal of the operation rate by the rated current for continuous driving of the solid state light emitting element. In this case, each solid state light emitting element can be stably operated as a whole within the range of the rated current while periodically emitting light with a luminance higher than the rating.
[0018]
In a specific aspect of the projector, the projector further includes a scan sensor that is arranged at a predetermined position around the spatial light modulator and detects a scan start and a scan end by addressing light based on the passage of the addressing light, The control means adjusts the timing of starting and ending the lighting of each solid state light emitting element and the timing of modulating the intensity of the addressing light based on the output of the scan sensor. In this case, writing and reading for compensating for a change in the scanning state of the addressing light can be performed immediately, and the image quality of the projected image can be improved.
[0019]
In a specific aspect of the projector, the addressing unit includes a light source that generates addressing light, and a scan mirror that deflects the addressing light from the light source, and the control unit controls each solid-state device based on a drive signal of the scan mirror. The timing of starting and ending the lighting of the light emitting element is adjusted. In this case, it is possible to easily monitor the scanning state of the addressing light using the drive signal of the scan mirror.
[0020]
In a specific aspect of the projector, the sequential lighting unit includes a white light source and a color wheel, and the control unit includes a light-shielding portion provided on the color wheel, and controls the rotation of the color wheel to read out the read timing. Control. In this case, the device portion for irradiating the reading light can have a relatively simple structure.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram conceptually illustrating the overall structure of the
[0022]
FIG. 2 is a sectional structural view showing an example of the optical addressing
[0023]
The outline of the fabrication of the optical addressing
[0024]
When writing to the optical addressing
[0025]
Returning to FIG. 1, the
[0026]
Here, with respect to the
[0027]
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific scanning of the addressing light AB on the
[0028]
Returning to FIG. 1, the
[0029]
The image light IL reflected by the optical addressing
[0030]
The
[0031]
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the
[0032]
As shown in FIG. 4A, writing with the addressing light AB occurs three times in one frame, and is repeated at the same cycle. Write time T for each color RGB wr , T wg , T wb Are equal to each other, and are set to a time when scanning of the entire surface of the optical addressing
[0033]
At this time, reading of the same color RGB is started after writing of each color RGB is completed. Therefore, it is possible to prevent an image being written from being displayed. After the start of reading of each color RGB, writing of the same color RGB is not performed, so that the optical addressing
[0034]
FIG. 5 is a timing chart illustrating a modification of the operation of the
[0035]
The read timing of each color RGB shown in FIGS. 5B to 5D is the same as that shown in FIGS. 4B to 4D. However, the output of each of the
IH = IN × (Tf / Tr) (Equation 1)
If the reciprocal (Tf / Tr) of the operation rate (Tr / Tf) is about 4, then IH = 4IN, and each of the
CH = CN × (Tf / Tr) (Expression 2)
It becomes. That is, it can be seen that the illumination light quantity of the reciprocal (Tr / Tf) times the operating rate when the
[0036]
[Second embodiment]
Hereinafter, a projector according to the second embodiment will be described. Since the projector of the second embodiment is a modification of the first embodiment, only the modified portions will be described.
[0037]
FIG. 6 is a plan view of the optical addressing
[0038]
FIG. 7 is a timing chart illustrating the operation of the projector according to the second embodiment. FIG. 7A shows a basic frame signal when operating the
[0039]
As shown in this case, the output of the scan sensor 71 (see FIG. 7B) may be shifted from the frame signal (see FIG. 7A). Therefore, the timing for modulating the laser light source 31 (see FIG. 7D) uses the output of the
[0040]
FIGS. 7E and 7F are signals obtained by using both sensor outputs from both the
[0041]
[Third embodiment]
Hereinafter, a projector according to the third embodiment will be described. The projector according to the third embodiment is a modification of the first embodiment. In this case, a galvano mirror
[0042]
FIG. 8 is a timing chart illustrating the operation of the projector according to the third embodiment. Here, FIG. 8A shows a voltage waveform applied to the galvano actuator for sub-scanning, and FIG. 8B shows a signal obtained by binarizing the applied voltage of FIG. FIG. 8C shows a delay signal obtained by performing thinning-out based on the comparator output of FIG. 8B and giving a delay time. This delay signal is generated by the
[0043]
[Fourth embodiment]
Hereinafter, a projector according to the fourth embodiment will be described. The projector according to the fourth embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment. In this case, a color hole is used instead of the
[0044]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a
[0045]
FIG. 10 is a plan view illustrating the structure of the
[0046]
Each part of the
[0047]
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the optical addressing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a projector according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of an example of an optical addressing liquid crystal.
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific scanning of the addressing light.
FIGS. 4A to 4D are timing charts for explaining the operation;
FIGS. 5A to 5D are timing charts of a modified example.
FIG. 6 is a diagram illustrating a part of a projector according to a second embodiment.
FIG. 7 is a timing chart illustrating the operation of the second embodiment.
FIG. 8 is a timing chart illustrating the operation of the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a part of a projector according to a second embodiment.
FIG. 10 is a plan view illustrating the structure of a color wheel.
[Explanation of symbols]
10 Projector
20 Optical addressing liquid crystal
25 Polarizing filter
30 Writing unit
31 Laser Light Source
32 scan mirror
33 Actuator
35 drive unit
40 Lighting unit
41a-41c each light emitting diode
43 Drive unit
50 Projection lens
60 control device
71,72 scan sensor
145 white light source
146 color wheel
AB addressing light
CLa to CLc Illumination light
Claims (8)
前記アドレッシング光を前記空間光変調装置に入射させて、当該空間光変調装置上でスキャンさせるアドレッシング手段と、
色分割した各色の読出し光を前記空間光変調装置に時系列的に繰り返して入射させるシーケンシャル照明手段と
前記アドレッシング手段による書込みのタイミングと、前記シーケンシャル照明手段による読出しのタイミングとを制御する制御手段と
を備えるプロジェクタ。A spatial light modulator in which the optical characteristics change at the point of incidence of the addressing light for writing,
Addressing means for causing the addressing light to be incident on the spatial light modulator, and scanning on the spatial light modulator,
Control means for controlling the timing of writing by the sequential illuminating means and the addressing means, and the timing of reading by the sequential illuminating means, wherein the reading light of each of the color-divided colors is repeatedly and chronologically incident on the spatial light modulator; Projector equipped with.
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