DE60114985T2

DE60114985T2 - Bildprojektionsgerät

Info

Publication number: DE60114985T2
Application number: DE60114985T
Authority: DE
Inventors: Taketoshi Hibi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: DE60114985D1; JP2002268006A; CN1374794A; US20020130977A1; US6862047B2; EP1241897A2; EP1241897A3; JP4628566B2; EP1241897B1; CN1204755C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die für Fernsehprojektion oder dergleichen verwendet wird.
Verschiedene Typen von Bildprojektionsvorrichtungen werden für die Fernsehprojektion oder dergleichen verwendet, wobei der Typ der verwendeten Bildprojektionsvorrichtung gemäß dem beabsichtigten Gebrauch bestimmt wird. Unter diesen verwendet das System, bei dem das projizierte Bild durch einen räumlichen optischen Modulator mit einer Ebene gebildet wird, weniger Elemente und kann mit geringeren Kosten realisiert werden als das System, bei dem drei Ebenen von räumlichen optischen Modulatoren für die jeweiligen der Primärfarben verwendet werden. Aus diesem Grund werden sie in weitem Umfang verwendet. Wenn ein Mehrfarbenbild durch die Verwendung eines räumlichen optischen Modulator mit einer Ebene projiziert wird, werden Projektionsbilder der drei Primärfarben rot, grün und blau durch das Verfahren der Zeitteilung oder räumlichen Teilung gebildet, und jede gewünschte Farbe wird durch additives Mischen projiziert. Das Verfahren, bei dem die Primärfarben-Lichtkomponenten durch die Zeitteilung projiziert werden, kann eine Bildprojektion ohne Veränderung der Anzahl von Pixeln des räumlichen optischen Modulators realisieren, und es ist daher vorteilhaft für die Projektion von Fernsehsignalen, die eine hohe Auflösung erfordern, wie die Fernsehsignale gemäß dem HDTV(hochauflösendes Fernsehen)-Standard. Bei einem Verfahren, bei dem das Licht zeitgeteilt wird, geht weißes Licht von einer Lichtquelle durch ein Farbrad hindurch, um zeitgeteilte Primärfarben-Lichtkomponenten zu erzeugen, die einen räumlichen optischen Modulator beleuchten, um Bilder von jeweiligen Farben zu erzeugen.
Bei einem Verfahren, bei dem die drei Primärfarben-Lichtkomponenten zeitgeteilt und zur Beleuchtung verwendet werden, werden andere Lichtkomponenten als die verwendete Primärfarben-Lichtkomponente nicht benutzt (werden reflektiert oder absorbiert, um einen Verlust zu bewirken), so dass der Lichtausnutzungs-Wirkungsgrad niedrig ist. Verbesserungen in dieser Hinsicht waren erwünscht.
8 zeigt die Konfiguration einer herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine Weißlichtquelle, die eine Lampe 2 und einen Reflektor 3 enthält. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine erste optische Vorrichtung zum Konvergieren des von der Lichtquelle 1 emittierten Lichts. Die Bezugszahl 5 bezeichnet ein Farbrad, das aus Farbfiltern von drei Primärfarben gebildet ist. Die Bezugszahl 6 bezeichnet eine Drehachse des Farbrads. Die Bezugszahl 7 bezeichnet eine zweite optische Vorrichtung zum Umwandeln des durch das Farbrad 5 hindurchgegangenen Lichts in Licht, das den räumlichen optischen Modulator 8 beleuchtet. Die Bezugsmarke Sd bezeichnet ein Signal zum Treiben des räumlichen optischen Modulators 8.
Die Bezugsmarke L1 bezeichnet von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht. Die Bezugsmarke L2 bezeichnet auf das Farbrad 5 auftreffendes Licht. Die Bezugsmarke L3 bezeichnet von dem Farbrad 5 reflektiertes Licht. Die Bezugsmarke L4 bezeichnet Licht, das durch das Farbrad 5 hindurchgegangen ist. Die Bezugsmarke L5 bezeichnet Licht, das den räumlichen optischen Modulator beleuchtet. Die Bezugsmarke L6 bezeichnet Licht, das durch den räumlichen optischen Modulator moduliert wurde. Das Licht L6 trifft auf eine Projektionslinse (nicht gezeigt) auf und wird auf ein Objekt (nicht gezeigt) projiziert. Das Objekt kann ein Projektionsschirm, ein fotoempfindlicher Film oder dergleichen sein.
9 und 10 zeigen die Konfiguration des Farbrads in einer herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung, die beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung Kokai Nr. H5-273673 gezeigt ist. 9 zeigt ein Farbrad und die Bezugszahlen 21, 22 und 23 bezeichnen Farbfilter, die rotes Licht, grünes Licht bzw. blaues Licht hindurchlassen. Der durch jedes der Farbfilter 21, 22 und 23 eingenommene Winkel beträgt 120 Grad. 10 zeigt ein Farbrad enthaltend eine transparente Platte, die zusätzlich zu den Farbfiltern der drei Primärfarben vorgesehen ist für den Zweck der Erhöhung der Helligkeit des Beleuchtungslichts. Die Bezugszahlen 24, 25 und 26 bezeichnen Farbfilter zum Hindurchlassen des roten Lichts, grünen Lichts bzw. blauen Lichts. Die Bezugszahl 27 bezeichnet eine transparente Platte. Der von jedem der Filter 24, 25 und 26 sowie der transparenten Platte 27 eingenommene Winkel beträgt 90 Grad.
In 8 erzeugt die Lampe 2 Licht, das rote, grüne und blaue Lichtspektren enthält, und der Reflektor 3 lenkt das von der Lampe 2 emittierte Licht zu der ersten optischen Vorrichtung 4. Das Licht L1 wird hierdurch von der Lichtquelle 1 emittiert. Die erste optische Vorrichtung 4 empfängt das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht L1 und konvergiert das Licht zu dem Farbrad hin. Das konvergierte Licht L2 trifft auf die Farbfilter des Farbrads.
Wenn das Farbrad wie in 9 gezeigt ausgebildet ist und das Farbrad sich mit 60 Umdrehungen pro Sekunde dreht, trifft das Licht L2 bei einer festen Position auf, so dass das durch das Farbrad hindurchgehende Licht in der Folge von rot, grün und blau in Abhängigkeit von den Drehpositionen der Farbfilter 21, 22 und 23 umgeschaltet wird, und dieser Vorgang wird in jeder Sekunde 60 mal wiederholt. Das durch die Farbfilter 21, 22 und 23 hindurchgegangene Licht wird durch die zweite optische Vorrichtung 7 in im Wesentlichen parallel gerichtetes Licht L5 umgewandelt und beleuchtet den räumlichen Lichtmodulator 8. Der räumliche Lichtmodulator 8 wird durch das Treibersignal Sd angetrieben und moduliert die Intensität des Lichts derart, dass jede der Primärfarben ein entsprechendes Bild bildet, und das Licht L6 wird hierdurch emittiert. Das Licht L6 besteht aus den Lichtkomponenten der aufeinander folgend emittierten drei Primärfarben, so dass die Lichtkomponenten additiv gemischt werden, um Bilder jeder gewünschten Farbe zu projizieren. Die Lichtkomponenten, die nicht durch die Farbfilter 21, 22 und 23 hindurchgehen, werden absorbiert oder reflektiert und werden nicht für die Lichtprojektion verwendet. Als eine Folge wird im Durchschnitt ein Drittel des Lichts von der Lichtquelle für die Lichtprojektion ausgenutzt, während zwei Drittel nicht ausgenutzt werden.
Wenn das Farbrad die in 10 gezeigte Konfiguration hat, wiederholt das Licht L4 60 mal in der Sekunde die Änderung in der Reihenfolge rot, grün, blau und weiß. Wenn weißes Licht projiziert wird, wird die Helligkeit erhöht, aber da die von den Farbfiltern eingenommenen Winkel verkleinert sind, wird das Bild in dem Fall von hochgesättigten Farben dunkel und die Lebhaftigkeit der Farben geht verloren.
11 ist eine dreidimensionale Darstellung. des zeitlichen Durchschnitts der Helligkeitsflussintensität (zeitlicher Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität) des Lichts L5, das den räumlichen Lichtmodulator 8 in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung beleuchtet. In der Figur bezeichnen Bezugszahlen 31 bis 33 jeweils Koordinatenachsen, die den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensitäten IR, IG und IB der Primärfarben rot, grün und blau darstellen. Die Punkte R1, G1 und B1 stellen jeweils den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensitäten der Primärfarben rot, grün und blau dar. Der Punkt W1 stellt den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität des Lichts dar, das sich aus der Kombination des Lichts der drei Primärfarben ergibt. Die Innenseite eines rechteckigen Quaders mit seinen Scheitelpunkten am Ursprung O, den Punkten R1, G1, B1, W1, usw., stellt den Bereich dar, der zum Bilden projizierter Bilder durch Modulation der Intensität des Lichts L6 mittels des räumlichen Lichtmodulators 8 verwendet werden kann. Je größer das rechteckige Quader ist, desto heller sind die durch die Lichtprojektionsvorrichtung gebildeten Bilder, und desto weiter ist der Bereich des Ausdrucks. Das bild mit einer höheren Helligkeit kann heller projiziert werden, wenn der Punkt W1 weiter von dem Ursprung Oentfernt ist. Das Bild mit einer höheren Sättigung kann heller Projiziert werden, wenn die Punkte R1, G1 und B1 weiter von dem Ursprung entfernt sind.
12 ist eine Draufsicht, die die Projektion der verschiedenen Punkte in 11 auf eine Ebene, die die IG-Achse und die IB-Achse enthält, zeigt. Die Maßstäbe der Achsen sind willkürlich, aber für die Zwecke des folgenden Vergleichs wird angenommen, dass der Koordinatenwert des Punkts G1 auf der IB-Achse und der Koordinaten des Punkts B1 auf der IB-Achse gleich "1" sind. D.h., der zeitliche Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität von jeder der drei Primärfarben, der erhalten wird, wenn Farbfilter verwendet werden, die 120 Grad einnehmen, beträgt "1".
13 ist eine Draufsicht, die eine Projektion des zeitlichen Durchschnitts der Helligkeitsflussintensität des den räumlichen optischen Modulator 8 beleuchtenden Lichts L5 auf eine Ebene, die durch die IG-Achse und die IB-Achse definiert ist, in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung zeigt, in einer Situation, in der das Farbrad die in 10 gezeigte Konfiguration hat. Die Punkte G2 und B2 stellen den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensitäten der grünen und blauen Primärfarbe dar, und der Punkt W2 stellt den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität des die drei Primärfarben kombinierenden Lichts dar. Bei dem in 10 gezeig ten Farbrad beträgt der durch jedes Farbfilter eingenommene Winkel 90 Grad, so dass der Koordinatenwert des Punkts G2 auf der IG-Achse gleich 0,75 ist, da 90/120 = 0,75. In gleicher Weise ist der Koordinatenwert des Punkts B2 auf der IB-Achse gleich 0,75. Die transparente Platte lässt das Licht der drei Primärfarben gleichzeitig durch und erstreckt über 90 Grad, so dass der Helligkeitsfluss für jede Farbe um 0,75 erhöht wird. Wenn beispielsweise das weiße Licht zu dem die drei Primärfarben darstellenden Licht hinzugefügt wird, ist die Lichtintensität wie durch W2 in 13 angezeigt, und dies ist die maximale Helligkeit. Der Bereich, in welchem die Beleuchtung mit Licht möglich ist, erstreckt sich über das durch den Ursprung O und die Punkte G2, W2 und B2 definierte Sechseck. Die Bereiche auf anderen projizierten Ebenen sind ähnlich. Wenn die Koordinate eines Punktes dargestellt wird durch (IR-Achsenkoordinate, IG-Achsenkoordinate, IB-Achsenkoordinate), ist der Punkt W2 in 13 gleich (1,5; 1,5; 1,5), und ist 1,5 mal stärker als die Koordinate (1; 1; 1) des in 12 gezeigten Punkts W1. Die Koordinate des Punkts G2 in 13 ist gleich (0; 0,75; 0), so dass das grüne Beleuchtungslicht 75% der Koordinate (0; 1; 0) des Punktes G1 in 12 ist. Demgemäß hat das Bild mit einer hohen Sättigung eine auf 75% reduzierte Helligkeit.
Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Erhöhen der Helligkeit unter Verwendung des Farbrads nach 9 ist es wichtig, dass die Verhältnisse zwischen den von den Farbfiltern und der transparenten Platte, die das Farbrad bilden, eingenommenen Winkeln so gesetzt sind, dass sie dem zu projizierten Bild angepasst sind. Jedoch ist es gewöhnlich nicht möglich, die Farben und die Sättigung des projizierten Bildes vor herzusagen, so dass es nicht möglich ist, das optimale Verhältnis zu kennen. Darüber hinaus besteht ein Kompromissverhältnis zwischen der Helligkeit der weißen Spitze und der Sättigung der Farbe. Demgemäß gibt es Bilder, wie auch immer das Verhältnis bestimmt wird, die dunkel projiziert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung dient dazu, die vorstehend diskutierten Probleme zu eliminieren. Es ist ihre Aufgabe, die Helligkeit von nahezu allen projizierten Bildern in einer Bildprojektionsvorrichtung mit einem einzelnen räumlichen optischen Modulator zu erhöhen im Vergleich mit der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung.
Es ist eine andere Aufgabe, eine Bildprojektionsvorrichtung mit einem hohen Leistungsvermögen und geringen Kosten vorzusehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Bildprojektionsvorrichtung vorgesehen, welche aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren von unterschiedliche Farbkomponenten enthaltendem Licht;
eine sequentielle Farbauswahlvorrichtung zum sequentiellen Durchlassen unterschiedlichen Farbkomponenten des Lichts von der Lichtquelle;
Mittel zum Erzeugen von weißem Licht;
einen räumlichen Lichtmodulator;
Mittel zum Führen des Lichts, das durch die sequentielle Farbauswahlvorrichtung hindurchgegangen ist, und des weißen Lichts zu dem räumlichen Lichtmodulator; und
Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts;
worin der räumliche Lichtmodulator das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht und das weiße Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt wurde, räumlich moduliert, um Bildlicht zu erzeugen.
Bei der vorbeschriebenen Anordnung wird nicht nur das Licht, das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangen ist, sondern auch das weiße Licht zum räumlichen Lichtmodulator geführt, so dass die Helligkeit des projizierten Bildes erhöht werden kann. Darüber hinaus können durch Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts die Helligkeit und die Sättigung des Bildes in Abhängigkeit von den Merkmalen des Bildes eingestellt werden. Beispielsweise wird in dem Fall eines Bildes mit einer kleineren Sättigung die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts erhöht, um ein helleres Bild zu erhalten. In dem Fall eines Bildes mit einer größeren Sättigung kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts herabgesetzt werden, um nicht die Lebhaftigkeit der Farben des Bilds zu verlieren.
Die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts können eine Flüssigkristallblende enthalten.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung können die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts durch ein Teil realisiert werden, das kostengünstiger ist und weniger Leistung verbraucht. Die Mittel zum Erzeugen des weißen Lichts können Mittel zum Kombinieren von Licht, das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektiert wurde, und des Lichts, das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangen ist, enthalten.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung wird das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierte Licht zur Erzeugung des Lichts des Bildes verwendet, so dass das Licht von der Lichtquelle effizient ausgenutzt werden kann.
Die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts können ausgebildet sein für die Einstellung des an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierten Lichts, um hierdurch die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts indirekt einzustellen.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts durch eine einfache Konfiguration eingestellt werden.
Die Ausbildung kann derart sein, dass die sequentiellen Farbauswahlmittel mehrere Farbfilter haben, die aus dichroitischen Filtern gebildet sind, und dass an einer Auftrefffläche der sequentiellen Farbauswahlmittel reflektierte Licht wird zu einer Austrittsfläche der sequentiellen Farbauswahlmittel geleitet, so dass es mit dem Licht kombiniert wird, das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangen ist.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung bestehen die die sequentiellen Farbauswahlmittel bildenden Farbfilter aus dichroitischen Filtern, so dass das Licht mit anderen Wellenlängen als denen des hindurchgehenden Lichts wirksam reflektiert werden kann und wirksam an der Austrittsfläche kombiniert werden. kann.
Die Ausbildung kann derart sein, dass die sequentiellen Farbauswahlmittel ein Plattenteil enthalten, das drehbar um eine Drehachse gehalten ist, wobei das Plattenteil in drei oder mehr Bereiche durch Linien, die sich von der Drehachse aus in radialer Richtung erstrecken, geteilt ist, und zumindest drei der Bereiche Farbfilter von drei Primärfarben rot, grün und blau haben.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung ist eine vollfarbige Lichtprojektion möglich. Darüber hinaus kann durch Addieren aller drei Primärfarben weißes Licht erhalten werden und die Projektion von monochromatischen Bildern kann erzielt werden.
Der räumliche Lichtmodulator kann eine digitale Mikrospiegelvorrichtung aufweisen.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung ist es möglich, eine Pulsbreitenmodulation mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, und selbst wenn die Zeit zum Beleuchten des räumlichen Lichtmodulators mit irgendeinem Licht aufgrund der Einstellung der zeitlichen Durchschnittsintensität jeder Farbe verkürzt wird, kann die Impulsbreiteneinheit reduziert werden, um eine Impulsbreitenmodulation mit einer ausreichenden Anzahl von Grauskalenpegeln zu erzielen.
Eine Steuervorrichtung kann zusätzlich vorgesehen sein für die Einstellung der zeitlichen Durch schnittsintensität in Abhängigkeit von dem Inhalt eines das zu projizierende Bild darstellenden Bildsignals.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung können die Helligkeit und die Sättigung automatisch in Abhängigkeit von dem Inhalt des Bildsignals eingestellt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Bildprojektionsvorrichtung vorgesehen, welche aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren von verschiedene Farbkomponenten enthaltendem Licht;
sequentielle Farbauswahlmittel für das sequentielle Hindurchlassen und Reflektieren unterschiedlicher Farbkomponenten des Lichts von der Lichtquelle;
einen räumlichen Lichtmodulator;
Mittel zum Leiten des durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangenen und des an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierten Lichts zu dem räumlichen Lichtmodulator; und
Einstellmittel, die die zeitliche Durchschnittsintensität des reflektierten Lichts herabsetzen können;
worin der räumliche Lichtmodulator das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht und das reflektierte Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt wurde, räumlich moduliert, um Licht des Bildes zu erzeugen.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung wird nicht nur das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht, sondern auch das reflektierte Licht zu dem räumlichen Lichtmodulator geleitet, so dass die Helligkeit des projizierten Bildes erhöht werden kann. Darüber hinaus kann, da das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierte Licht zur Erzeugung des Lichts verwendet wird, das Licht von der Lichtquelle effizient ausgenutzt werden.
Die Rate der Reduktion durch die Einstellmittel kann variabel sein.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung kann die Rate der Reduktion bei den Einstellmitteln variiert werden, um die Helligkeit und Sättigung in Abhängigkeit von den Merkmalen des Bildes zu verändern. Beispielsweise wird in dem Fall eines Bildes mit kleinerer Sättigung die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts erhöht, um ein helleres Bild zu erhalten. In dem Fall eines Bildes mit einer größeren Sättigung kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts herabgesetzt werden, um nicht die Lebhaftigkeit der Farben des Bildes zu verlieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen:
1 ist eine Zeichnung, die die Ausbildung der Bildprojektionsvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung zeigt;
2A bis
2E sind Diagramme, die den Zeitverlauf der Drehung des Farbrads, den Zeitverlauf des Öffnens/Schließens der Lichtblende und den Zeitverlauf der Beleuchtung des räumlichen optischen Modulators beim Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung zeigen;
3 ist eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht, das für die Beleuchtung verwendet werden kann, auf einer Ebene zeigt, die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der roten und grünen Primärfarbe darstellen, gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
4 ist eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht, das für die Beleuchtung verwendet werden kann, auf einer Ebene zeigt, die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der grünen und blauen Primärfarbe darstellen, gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
5A bis
5E sind Diagramme, die den Zeitverlauf der Drehung des Farbrads, den Zeitverlauf des Öffnens/Schließens der Lichtblende und den Zeitverlauf der Beleuchtung des räumlichen optischen Modulators beim Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigen;
6A bis
6D sind Diagramme, die das Ergebnis der Teilung des auf den räumlichen optischen Modulator auftreffenden Lichts in das weiße Licht und das Licht (Komponente) jeder Farbe gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigen;
7 ist eine Zeichnung, die die Ausbildung einer Bildprojektionsvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 3 dieser Erfindung zeigt;
8 ist ein Diagramm, das die Ausbilddung einer herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Anordnung der Farbfilter in einem Farbrad bei der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
10 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der Anordnung der Farbfilter in einem Farbrad bei der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
11 ist eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, in einem Raum, der durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der drei Primärfarben darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung wie in 9 gezeigt ist;
12 ist eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, auf einer Ebene, die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuch tungsintensitäten von grün und blau darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung wie in 9 gezeigt ist; und
13 ist eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, auf einer Ebene, die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten von grün und blau darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung wie in 10 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
1 ist ein Diagramm, das die Ausbildung einer Bildprojektionsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine lichtemittierende Lichtquelle, wie weißes Licht, das unterschiedliche Farbkomponenten enthält. Die Lichtquelle 1 enthält eine Lampe 2 und einen Reflektor 3 und emittiert Licht L1. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine erste optische Vorrichtung zum Konvergieren von von der Lichtquelle 1 emittiertem Licht L1 und emittiert Licht L2.
Die Bezugszahl 51 bezeichnet eine drehbare sequentielle Farbauswahlvorrichtung (Farbrad) mit einem scheibenförmigen Kombinationsfilter 60 mit einer Auftrefffläche 60a und einer Austrittsfläche 60b und einer Welle 61, die sich senkrecht zu der Auftreff- und der Austrittsfläche 60a und 60b erstreckt. Die Welle 61 ist durch einen Winkel θ mit Bezug auf die Richtung geneigt, in der sich das Licht L2 von der ersten optischen Vorrichtung 4 fortbewegt. Von dem Licht L2 ist die Lichtkomponente, die durch das Farbrad 51 hindurchgegangen ist, durch L41 angezeigt, während die reflektierte Lichtkomponente durch L31 angezeigt ist. Der Winkel θ der Neigung ist so gesetzt, dass das auftreffende Licht L2 und das reflektierte Licht L31 getrennt werden können.
Die Bezugszahl 10 bezeichnet eine dritte optische Vorrichtung zum Umwandeln des reflektierten Lichts L31 in ein parallel gerichtetes Licht mit einem Querschnitt vorbestimmter Größe. Die Bezugszahlen 11a bis 11c bezeichnen eine Lichtleitvorrichtung, die beispielsweise aus reflektierenden Spiegeln gebildet ist. Die Bezugszahl 12 bezeichnet eine aus einem Flüssigkristall gebildete Lichtblende. Die Bezugsmarke 11c bezeichnet ein Signal zum Steuern der Lichtblende 12. Die Bezugsmarke L33 bezeichnet ein auf die Lichtblende 12 fallendes Licht. Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine vierte optische Vorrichtung zum Umwandeln des durch die Lichtblende 12 hindurchgegangenen Lichts in parallel gerichtetes Licht, die so ausgebildet ist, dass das parallel gerichtete Licht auf den Teil der Farbfilter des Farbrads 51 (der Teil der Austrittsfläche 60b) auftrifft, an dem das hindurchgehende Licht austritt. Die Bezugsmarke L35 bezeichnet auf die vierte optische Vorrichtung 14 auftreffendes Licht. Die Bezugsmarke L36 bezeichnet von der vierten optischen Vorrichtung 14 emittiertes Licht. Die Bezugsmarke L37 bezeichnet Licht, das sich aus der Reflexion des Lichts L36 an der Austrittsfläche 60b ergibt.
Die Bezugszahl 7 bezeichnet eine zweite optische Vorrichtung zum Umwandeln des durch das Farbrad 51 hindurchgegangenen Lichts in das einen räumlichen Lichtmodulator 8 in einer nachfolgenden Stufe beleuchtende Licht. Der räumliche Lichtmodulator 8 ist aus einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung gebildet. Die Bezugsmarke Sd bezeichnet ein Signal zum Treiben des räumlichen Lichtmodulators 8. Die Bezugszahl 15 bezeichnet eine Steuervorrichtung, die ein Bildsignal Si empfängt, das Steuersignal Sc und das Treibersignal Sd erzeugt und eine Synchronisation zwischen der Drehung des Farbrads 51 und der Operation der Lichtblende 12 und dem räumlichen Lichtmodulator 8 bewirkt.
Die Bezugsmarke L51 bezeichnet Licht, das durch Addition (Synthese oder Überlagerung) des Lichts L41 und des Lichts L37 gebildet ist, und beleuchtet den räumlichen Lichtmodulator 8. Die Bezugsmarke L61 bezeichnet Licht, das von dem räumlichen Lichtmodulator 8 moduliert und emittiert wurde.
Wie vorstehend beschrieben ist, enthält das Farbrad 51 das scheibenförmige Kombinationsfilter 60. Das scheibenförmige Kombinationsfilter 60 ist durch drei Linien, die sich in den radialen Richtungen erstrecken und im gegenseitigen Abstand von 120 Grad angeordnet sind, in drei Bereiche geteilt und hat in den jeweiligen Bereichen Farbfilter für die drei Primärfarben, die aus dichroitischen Filtern gebildet sind. Demgemäß nimmt jedes der Farbfilter 120 Grad des Kombinationsfilters ein. Jedes dichroitische Filter lässt gerade eine Farbe der drei Primärfarben passie ren und reflektiert die verbleibenden Farben.
Das von der ersten optischen Vorrichtung 4 konvergierte Licht L2 fällt auf die Farbfilter des Farbrads 51 und ein Teil des auftreffenden Lichts (die durch das Farbfilter, auf die das Licht auftritt, ausgewählte Farbkomponente) geht durch das Farbfilter hindurch und setzt sich gerade als das Licht L41 fort und tritt in die zweite optische Vorrichtung 7 ein. Der verbleibende Teil des Lichts L2 (das meiste der Farbkomponenten, die durch das Farbfilter, auf die das Licht L2 auftrifft, nicht ausgewählt wurden) wird in einer Richtung reflektiert, die um den Winkel 2 × θ gegenüber der Richtung, in der das Licht auftrifft, verschieden ist, und tritt in die dritte optische Vorrichtung 10 ein, in der es in das parallel gerichtete Licht L32 umgewandelt wird, das durch die Lichtleitvorrichtung 11a geleitet wird, und tritt als das Licht L33 in die Lichtblende 12 ein.
In Übereinstimmung mit dem Steuersignal Sc steuert die Lichtblende 12 den Anteil des Lichts L33, der hindurchgelassen wird. Das hindurchgehende Licht L34 wird durch die Lichtleitvorrichtung 11b und 11c geleitet, um das Licht L35 zu werden. Durch Steuern des Anteils, mit dem das Licht L33 hindurchgeht, wird die zeitliche Durchschnittsintensität des Lichts L35 eingestellt. Das Licht L35 tritt in die vierte optische Vorrichtung 14 ein und wird in das parallel gerichtete Licht L36 umgewandelt. Das Licht L36 tritt auf den Teil (der Austrittsfläche) auf, an dem das Licht L41, das durch das Farbrad 51 hindurchgegangen ist, austritt, in der Richtung, die identisch mit der Richtung ist, in der das Licht L31 sich fortpflanzt, und wird in der Richtung reflektiert, die identisch mit der Richtung des Lichts L2 ist, um das Licht L37 zu werden, und wird zusammengesetzt oder kombiniert mit dem Licht L41, das die Komponente des Lichts L2 ist, die durch das Farbfilter hindurchgegangen ist. Das kombinierte Licht, das durch das Zusammensetzen oder Kombinieren des Lichts L37 und des Lichts L41 gebildet ist, wird als Licht L50 identifiziert. Das Licht L50 geht durch die zweite optische Vorrichtung 7 hindurch, um das Licht L51 zu werden.
Wenn das Licht L41 rotes Licht ist, enthält das Licht L31 die grüne Lichtkomponente und die blaue Lichtkomponente. Wenn die Lichtblende 12 in einem Lichtdurchlasszustand ist, gehen die grüne Lichtkomponente und die blaue Lichtkomponente als das Licht L37 hindurch und werden mit dem Licht L41 kombiniert, so dass das den räumlichen Lichtmodulator 8 beleuchtende Licht L51 weißes Licht ist.
2A ist ein Diagramm, das die Bewegung jedes Filters während der Drehung des Farbfilters 51 zeigt, d.h., welches von dem roten, grünen und blauen Filter an der Position ist, an der das Licht L2 auftrifft, mit anderen Worten, welche der Lichtkomponenten durch das Filter hindurchgeht. 2B ist ein Diagramm, das die Öffnungs- und Schließzeiten der Lichtblende 12 zeigt. 2C bis 2E sind Zeitdiagramme, die die Augenblickswerte iR(t), iG(t) und iB(t) der Intensität der roten, grünen und blauen Lichtkomponente zeigen.
In 2A trifft während der Periode von der Zeit t1 bis t2 das Licht L2 auf das rote Filter auf (das rote Filter ist an der Position, an der das Licht L2 auftrifft). Während der Periode von der Zeit t2 bis t3 trifft das Licht L2 auf das grüne Filter auf. Während der Periode von der Zeit t3 bis t4 trifft das Licht L2 auf das blaue Filter auf. Das Farbrad 51 führt während der Zeit von t1 bis t4 eine Umdrehung durch. Die Umdrehungszeit TF des Farbrads 51 beträgt weniger als 1/60 s, so dass das Flimmern nicht auffällig ist.
In 2B ist während der Periode von t1 bis t5 die Lichtblende 12 geschlossen; während der Periode von t5 bis t6 ist die Lichtblende 12 geöffnet; und während der Periode von t6 bis t4 ist die Lichtblende 12 geschlossen. Die Zeit t5 ist an der zeitlichen Position von 2/3 der Periode von t2 bis t3 von t2. Die Zeit t6 ist an der zeitlichen Position von 1/3 der Periode von t3 bis t4 von t3. Bei der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels wird angenommen, dass, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist, sie voll geöffnet ist, und das auftreffende Licht tritt ohne Dämpfung aus. Währen der Periode von t5 bis t3, von der Zeitperiode (t5 bis t6), in der die Lichtblende 12 geöffnet ist, ist das grüne Filter an der Auftreffposition des Lichts L2, so dass die rote und die blaue Lichtkomponente durch das Filter reflektiert werden und durch die Lichtblende 12 hindurchgehen und als das reflektierte Licht L37 zu dem räumlichen Lichtmodulator 8 geleitet werden. Während der Periode von t3 bis t5 ist das blaue Filter an der Auftreffposition des Lichts L2, so dass die rote und die grüne Lichtkomponente durch das Filter reflektiert werden und durch die Lichtblende 12 hindurchgehen, und sie werden als das reflektierte Licht L37 zu dem räumlichen Lichtmodulator 8 geleitet.
Wie in 2C gezeigt ist, trifft die rote Lichtkomponente auf den räumlichen Lichtmodulator 8 als das hindurchgehende Licht L41 während der Periode von t1 bis t2 und als das reflektierte Licht L37 während der Periode von t5 bis t6 auf. Wie in 2D gezeigt ist, trifft die grüne Lichtkomponente auf den räumlichen Lichtmodulator 8 als das hindurchgehende Licht L41 während der Periode von t2 bis t3 und als das reflektierte Licht L37 während der Periode von t3 bis t6 auf. Wie in 2E gezeigt ist, trifft die blaue Lichtkomponente auf den räumlichen Lichtmodulator 8 als das reflektierte Licht L37 während der Periode von t5 bis t3 und als das hindurchgehende L41 während der Periode von t3 bis t4 auf.
Wie beschrieben ist, wird angenommen, dass, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist, keine Dämpfung stattfindet, so dass während der Periode (von t5 bis t6), in der die Lichtblende 12 geöffnet ist, die Kombination des hindurchgehenden Lichts L41 und des reflektierten Lichts L37 weißes Licht ergibt. Demgemäß geht die Periode, in der nur das grüne Licht auf den räumlichen Modulator 8 auftrifft, von t2 bis t5, und die Periode, in der nur das blaue Licht auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft, geht von t6 bis t4.
Somit treffen das Licht der drei Primärfarben und das weiße Licht aufeinander folgend auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auf (bei dem vorstehenden Beispiel in der Reihenfolge rot, grün, weiß und blau). Demgemäß ist die Ausbildung dieses Ausführungsbeispiels, das in der vorbeschriebenen Weise arbeitet, äquivalent der herkömmlichen Vorrichtung nach 10, so ausgebildet, dass die transparente Platte in der Auftreffposition angeordnet ist und das weiße Licht auf den räumlichen Lichtmodulator 8 während der Periode von t5 bis t6 auftrifft (in der die Lichtblende 12 geöffnet ist). Durch Erhöhen des Anteils des weißen Lichts kann die Helligkeit in derselben Weise, wie dies in Verbindung mit der herkömmlichen Vorrichtung beschrieben wurde, vergrößert werden.
Die maximale Helligkeit jeweils von rot, grün und blau wird bestimmt durch die Länge der Zeit, während der die Lichtkomponente dieser Farbe allein auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft, d.h., die Länge der Zeit, während der die Lichtkomponente dieser Farbe auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft, minus der Länge der Zeit, während der das weiße Licht auf den räumlichen Modulator 8 auftrifft. In dem in 2C bis 2E gezeigten Beispiel wird die maximale Helligkeit jeder Farbe bestimmt durch die Länge der Zeit von t1 bis t2 für rot, die Länge der Zeit von t2 bis t5 für grün und die Länge der Zeit von t6 bis t4 für blau.
Der räumliche Lichtmodulator 8 wird durch das Signal entsprechend der Farbe des auftreffenden Lichts getrieben. D.h., wenn nur das rote Licht auftrifft, wird der räumliche Lichtmodulator 8 durch das Signal für rot getrieben. Wenn nur das grüne Licht auftrifft, wird der räumliche Lichtmodulator 8 durch das Signal für grün getrieben. Wenn nur das blaue Licht auftrifft, wird der räumliche Lichtmodulator 8 durch das Signal für blau getrieben. Wenn das weiße Licht auftrifft, wird der räumliche Lichtmodulator 8 durch das Helligkeitssignal getrieben.
Räumliche Lichtmodulatoren, die bei einer Geschwindigkeit von 10 Mikrosekunden arbeiten, sind erhältlich. Wenn die Zeit für die Beleuchtung durch jede Farbe in der Größenordnung von 2 Millisekunden ist, ist es möglich, eine Pulsbreitenmodulation von 200 Grauskalenpegeln zu erzielen, so dass die Lichtprojektion mit einer ausreichenden Anzahl von Grauskalenpegeln erzielt werden kann. In dem illustrierten Beispiel wird jede der Perioden von t1 bis t2 für rot, von t2 bis 5 für grün, von t6 bis t4 für blau und von t5 bis t6 für weiß in die Anzahl von Grauskalenpegeln der Impulsbreitenmodulation geteilt, und eine Steuerung über den Ton wird hierdurch erzielt.
Die Lichtblende 12 kann aus einer Polarisationsumwandlungsvorrichtung, einem Flüssigkristall und einer Analysevorrichtung gebildet sein, die in dieser Reihenfolge von der Lichtauftreffseite aus angeordnet sind. Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung sollte bevorzugt eine solche Ausgestaltung haben, dass die Komponente des auftreffenden Lichts, die in einer ersten Richtung polarisiert ist, ohne Änderung durchgelassen wird, und die Komponente des auftreffenden Lichts, die in einer zweiten Richtung normal zu der ersten Richtung polarisiert ist, wird in in der ersten Richtung polarisiertes Licht umgewandelt, und das Licht, dessen Polarisationsrichtung umgewandelt wurde, wird dann emittiert.
Die Zeit t5 und die Zeit t6 können durch die Zeit der Erzeugung des Steuersignals Sc gesteuert werden, und sie können in Abhängigkeit von dem projizierten Bild verändert werden. Beispielsweise kann in dem Fall eines bewegten Bildes die Einstellung der Zeit des Steuersignals Sc für jedes Halbbild durchgeführt werden. Diese Steuerung erfolgt durch die Steuervorrichtung 15.
Das in 2A bis 2E gezeigte Beispiel ist geeignet für eine Situation, in der die Sättigung von rot hoch ist und die Sättigung von anderen Farben niedrig ist, so dass die Gesamtheit des roten Lichts während der Periode von t1 bis t2 für die Projektion mit rot verwendet wird, und die Periode von t5 bis t6, die ein Teil der Periode für die Beleuchtung mit grün und blau ist, wird ersetzt durch die Beleuchtung durch weißes Licht, indem die Lichtblende 12 geöffnet wird.
In dem in 2A bis 2E gezeigten Beispiel tritt die Zeit, zu der das weiße Licht erzeugt wird, nur einmal bei einer Umdrehung des Farbrads auf. Die Erfindung ist nicht auf diese Anordnung begrenzt, sondern das weiße Licht kann mehr als einmal während einer Umdrehung des Farbrads erzeugt werden, und die Zeitdauer, während der das weiße Licht erzeugt wird, kann in verschiedener Weise eingestellt werden.
Wenn das Bild ein monochromatisches Bild ist, kann die Lichtblende 12 offen gehalten werden. In diesem Fall beträgt die Helligkeit der Projektion das Dreifache von der einer Vorrichtung, die kein weißes Licht verwendet.
3 und 4 zeigen den Bereich der Veränderung der zeitlichen Helligkeitsfluss-Durchschnittsintensität des den räumlichen Lichtmodulator 8 beleuchtenden Lichts L51 in der Bildprojektionsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt die Projektion des Bereichs auf die Ebene, die durch die IR-Achse für rotes Licht und die IG-Achse für grünes Licht definiert ist. 4 zeigt die Projektion des Bereichs auf die Ebene, die durch die IG-Achse für grünes Licht und die IB-Achse für blaues Licht definiert ist. Wenn die Lichtblende 12 während der in 2B gezeigten Periode geöffnet ist, werden die Beleuchtungsintensitäten des roten Lichts, grünen Lichts und blauen Lichts dargestellt durch Punkt R3 (1, 0, 0), Punkt G3 (0, 0,67, 0) bzw. Punkt B3 (0, 0, 0,67). Die maximale Helligkeit, die durch Addition des weißen Lichts erhalten wird, ist am Punkt W3 (1,67, 1,33, 1,33).
Durch Verändern der Zeiten, zu denen die Lichtblende 12 geöffnet und geschlossen ist, können die Punkte R3, G3, B3 und W3 bewegt werden, aber ihre maximalen Werte sind R4 (1, 0, 0), G4 (0, 1, 0), B4 (0, 0, 1) bzw. W (3, 3, 3). Am Punkt W4 sind alle Koordinatenwerte gleich "3", und eine Projektion mit einer Helligkeit, die das Dreifache von der einer herkömmlichen Vorrichtung ist, kann durchgeführt werden, wenn das Bild ein monochromatisches Bild ist, wie vorstehend beschrieben ist. Wenn die Sättigung mit Bezug auf alle Farben hoch ist, wird eine Beleuchtung mit weißem Licht nicht durchgeführt. In dem Fall eines nur roten Bildes kann die Periode der Beleuchtung durch grünes und blaues Licht beseitigt werden.
Durch die Einstellung der Zeiten t5 und t6, oder allgemeiner gesagt, der Periode, während der das weiße Licht auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft, können die Helligkeit und Sättigung des Bildes eingestellt werden. Demgemäß können die Helligkeit und die Sättigung des Bildes in Abhängigkeit von dem Merkmal des Bildes eingestellt werden. Beispielsweise kann in dem Fall eines Bildes mit einer kleinen Sättigung die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts vergrößert werden, um die Helligkeit des Bildes zu erhöhen. In dem Fall eines Bildes mit einer hohen Sättigung wird die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts verringert, um nicht die Lebhaftigkeit der Farben des Bildes zu verlieren.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden das an dem Farbrad 51 reflektierte Licht und das durch das Farbrad 51 hindurchgegangene Licht kombiniert, um weißes Licht zu bilden, so dass das Licht von der Lichtquelle wirksam ausgenutzt werden kann. Weiterhin wird durch Einstellen der Zeiten, zu denen die Lichtblende 12 geöffnet und geschlossen ist, die Zeitdauer, während der das an dem Farbrad 51 reflektierte Licht und das durch das Farbrad 51 hindurchgegangene Licht kombiniert werden, um weißes Licht zu erzeugen, eingestellt, um hierdurch indirekt die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts und die Intensität des Lichts jeder Farbe einzustellen. Demgemäß können das weiße Licht und das Licht jeder Farbe mit einer einfachen Konfiguration und effizient eingestellt werden.
Darüber hinaus wird, da das Filter jeder Farbe aus dichroitischem Filter gebildet ist, das Licht effizient reflektiert, und das Licht von der Lichtquelle kann effizienter ausgenutzt werden.
Weiterhin wird das an der Auftrefffläche des Farbfilters reflektierte Licht an der Austrittsfläche desselben Farbfilters kombiniert, so dass die Gesamtkonfiguration der Vorrichtung einfach ist und der Ausnutzungsgrad des Lichts hoch ist.
Zusätzlich wird die Lichtblende 12 aus einer Flüssigkristallblende gebildet, die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität von weißem Licht können durch Teile realisiert werden, die kostengünstig sind und wenig Leistung verbrauchen.
Ausführungsbeispiel 2
Beim Ausführungsbeispiel 1 wird die Periode, während der die Lichtblende 12 geöffnet ist, eingestellt, um die zeitliche Durchschnittsintensität von Licht einzustellen. Alternativ kann das Verhältnis des hin durchgehenden Lichts zu dem auf die Lichtblende 12 auftreffenden Licht eingestellt werden. Die Illustration einer derartigen Konfiguration ist identisch mit der nach 1. Jedoch ist die Arbeitsweise der Lichtblende 12 unterschiedlich.
D.h., beim Ausführungsbeispiel 1 ist, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist, die Intensität des von der Lichtblende 12 emittierten Lichts identisch mit der des auftreffenden Lichts. Beim Ausführungsbeispiel 2 ist ein vorbestimmter Anteil des auftreffenden Lichts das emittierte Licht. Ein Beispiel ist in 5 gezeigt. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Öffnung (Gesamtdurchlässigkeit) P der Lichtblende 12 gleich 1/3 während der Periode, während der das Farbrad 51 das grüne Licht und das blaue Licht durchlässt. D.h., ein Drittel (oder 33,3%) des auftreffenden Lichts ist das emittierte Licht.
Das von der Lichtblende 12 emittierte Licht wird an der Austrittsfläche 60b des Farbrads 51 mit dem Licht kombiniert, das durch das Farbrad 51 hindurchgegangen ist. Demgemäß ist das auf den räumlichen optischen Modulator 8 auftreffende Licht wie in 5C biss 5E gezeigt. D.h., das rote Licht trifft mit einer Intensität von 100% auf (Dies nimmt die Intensität des auf das Farbrad 51 auftreffenden Lichts als eine Bezugsgröße. Dies gilt für die nachfolgende Beschreibung.) während der Periode von t1 bis t2, und 33,3% während der Periode von t2 bis t4. Das grüne Licht trifft auf den räumlichen optischen Modulator 8 mit einer Intensität von 100% während der Periode von t2 bis t3 und von 33,3% während der Periode von t3 bis t4 auf. Das blaue Licht trifft auf den räumlichen optischen Modulator 8 mit einer Intensität von 33,3% während der Periode von t2 bis t3 und von 100% wäh rend der Periode von t3 bis t4 auf.
Demgemäß beträgt die zeitliche Durchschnittsintensität des roten Lichts: 1 + 0,333 × 2 = 1,67;
die zeitliche Durchschnittsintensität des grünen Lichts beträgt: 1 + 0,333 × 1 = 1,33; und
die zeitliche Durchschnittsintensität des blauen Lichts beträgt: 1 + 0,333 × 1 = 1,33.
Das Ergebnis ist äquivalent zu dem des in Verbindung mit Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Beispiels, bei dem die Lichtblende 12 während eines Drittels der Periode von jeder der Perioden für grün und blau vollständig geöffnet ist.
Da die Intensität von auf den räumlichen optischen Modulator 8 während der Periode von t2 bis t3 33,3% in Bezug auf das rote Licht und das blaue Licht und 100% mit Bezug auf das grüne Licht beträgt, kann dies so betrachtet werden, dass P = 33,3% des grünen Lichts zusammen mit dem roten und dem blauen Licht weißes Licht bildet, während der Rest (1 – P) = 66,7% den räumlichen optischen Modulator 8 als grünes Licht erreicht. In gleicher Weise kann, da die Intensität von auf den räumlichen optischen Modulator 8 auftreffenden Licht während der Periode von t3 bis t4 gleich 33,3% mit Bezug auf das rote Licht und das grüne Licht und gleich 100% mit Bezug auf das blaue Licht beträgt, dies so betrachtet werden, dass P = 33,3% des blauen Lichts zusammen mit dem roten und dem grünen Licht weißes Licht bildet, während der Rest (1 – P) = 66,7% den räumlichen optischen Modulator 8 als blaues Licht erreicht. 6A bis 6D zeigen die Teilung von jeder drei Primärfarben in die das weiße Licht iW'(t) bildende Komponente und die verbleibende Komponente iR'(t), iG'(t) und iB'(t) (als rote Lichtkomponente, grüne Lichtkomponente bzw. blaue Lichtkomponente bezeichnet).
Wie illustriert ist, werden während der Periode von t2 bis t4 das weiße Licht und die grüne Lichtkomponente und die blaue Lichtkomponente überlagert, so dass der räumliche optische Modulator 8 durch eine Kombination des Helligkeitssignals und der Signale der jeweiligen einander überlagerten Farben getrieben wird. Beispielsweise werden von t2 bis t3 das weiße Licht und die grüne Lichtkomponente einander überlagert, so dass der räumliche optische Modulator 8 durch ein Signal getrieben wird, das durch Überlagern des Helligkeitssignals und des grünen Lichtsignals erhalten wurde. Von t3 bis t4 werden das weiße Licht und die blaue Lichtkomponente einander überlagert, so dass der räumliche optische Modulator 8 durch ein Signal, das durch Überlagern des Helligkeitssignals und des blauen Lichtsignals erhalten wurde, getrieben wird. Die Steuerung und Zuführung des Treibersignals für diesen Zweck werden von der Steuervorrichtung 15 durchgeführt.
Die zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität von Licht verwendete Lichtblende 12 braucht nicht eine solche zu sein, die die optische Durchlässigkeit gleichförmig über die Ebene verändert. Beispielsweise kann eine Blende, bei der ihre Ebene in mehrere Bereiche geteilt ist und das Öffnen/Schließen jedes Bereichs unabhängig gesteuert wird, kombiniert mit einer Vorrichtung (räumliche Durchschnittswertbildungsvorrichtung) zum Erhöhen der Gleichförmigkeit des Lichts über die Ebene verwendet werden. Eine derartige räumliche Durchschnittswertbildungsvorrichtung kann bereits in der optischen Vorrichtung 7 für andere Zwecke enthalten sein, beispielsweise zum Kompensieren der Ungleichförmigkeit von Licht von der Lichtquelle, und in diesem Fall kann dieselbe Vorrichtung verwendet werden zur Erhöhung der Gleichförmigkeit über die Ebene des Lichts, das durch die Lichtblende 12 hindurchgegangen ist.
Somit ist die Gleichförmigkeit der Lichtdurchlässigkeit über die Fläche, durch die das Licht hindurchgeht, nicht notwendigerweise wichtig, so dass verschiedene Typen von Flüssigkristallvorrichtungen verwendet werden können. Unter den verschiedenen Typen können ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen mit einer hohen Geschwindigkeit von mehreren zehn Mikrosekunden arbeiten, und sie sind vorteilhaft darin, dass sie die Schaltzeiten verkürzen können.
Darüber hinaus können die Steuerung des Öffnens/Schließens (wie mit Bezug auf 2 erläutert) und die Steuerung des Durchlässigkeitsverhältnisses (wie mit Bezug 5 und 6 erläutert) kombiniert durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiel 3
Beim Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 2 wird das an der Auftrefffläche 60a des Farbrads reflektierte Licht zu der Lichtblende 12 geleitet. Jedoch kann anderes als das an der Auftrefffläche 60a des Farbrads 51 reflektierte Licht zu der Lichtblende 12 geleitet werden, und das durch die Lichtblende 12 hindurchgegangene Licht kann mit dem Licht, das durch das Farbrad hindurchgegangen ist, kombiniert werden. Beispielsweise ist, wie in 7 gezeigt ist, eine Lichtquelle 41 vorgesehen, die von der das zu dem Farbrad gerichtete Licht emittierenden Lichtquelle 1 getrennt ist, und das Licht von der Lichtquelle 41 wird durch eine der optischen Vorrichtung 4 ähnliche optische Vorrichtung 44, die Lichtblende 12 und eine der Lichtleitvorrichtung 11b ähnliche Lichtleitvorrichtung 45 geleitet und werden in einer Zusammensetzvorrichtung wie einem dichroitischen Prisma 43 kombiniert, und das kombinierte Licht kann zu dem räumlichen optischen Modulator 8 geleitet werden. In diesem Fall kann das Farbrad 51 ein solches sein, dessen Drehachse mit der Richtung übereinstimmt, in der sich das auftreffende Licht fortpflanzt (d.h., dieselbe wie die bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik gemäß 8 gezeigte). Aus diesem Grund wird das Farbrad in 7 durch die Bezugszahl 5 identifiziert, die identisch mit der in 8 ist.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wird die Lichtblende 12 aus einer Flüssigkristallblende gebildet. Die Lichtblende 12 kann jedoch jede andere Konfiguration haben. Darüber hinaus sind in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Farbfilter dichroitische Filter, aber andere Typen von Farbfiltern können stattdessen verwendet werden. Weiterhin ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die sequentielle Farbauswahlvorrichtung aus einem plattenförmigen Teil gebildet, das um eine Drehachse drehbar gehalten ist, und das plattenförmige Teil wird durch Linien, die sich radial von der Drehachse erstrecken, in drei oder mehr Bereiche geteilt, und zumindest drei dieser Bereiche haben Farbfilter von drei Primärfarben rot, grün und blau. Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt, und jeder andere Typ von Filtern kann verwendet werden.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wird die sich drehende sequentielle Farbauswahlvorrichtung verwendet, aber andere Typen von Filtern können verwendet werden.

Claims

Bildprojektionsgerät, welches aufweist: eine Lichtquelle (1) zum Emittieren von unterschiedliche Farbkomponenten enthaltendem Licht; eine sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) zum sequenziellen Durchlassen und Reflektieren unterschiedlicher Farbkomponenten des Lichts von der Lichtquelle (1); einen räumlichen Lichtmodulator (8); gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (11a, 11b, 11c, 60b, 7) zum Führen des Lichts, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) hindurchgegangen ist, und des Lichts, das an der sequenziellen Farbauswahlvorrichtung (51) reflektiert wurde, zu dem räumlichen Lichtmodulator (8); und eine Einstellvorrichtung (12), die die zeitliche Durchschnittsintensität des reflektierten Lichts reduzieren kann; wobei der räumliche Lichtmodulator (8) das Licht, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) hindurchgegangen ist, und das reflektierte Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt wurde, räumlich moduliert, um Licht des Bildes zu erzeugen.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 1, bei dem das Licht, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) hindurchgegangen ist, und das Licht, das an der sequenziellen Farbauswahlvorrichtung (51) reflektiert wurde, an einer Austrittsfläche (60b) der sequenziellen Farbauswahlvorrichtung (51) kombiniert werden.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 2, bei dem die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) mehrere Farbfilter hat, die aus dichroitischen Filtern gebildet sind, und das an einer Auftrefffläche (60a) der sequenziellen Farbauswahlvorrichtung (51) reflektierte Licht zu der Austrittsfläche (60b) der sequenziellen Farbauswahlvorrichtung (51) so geführt wird, dass es mit dem Licht, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (51) hindurchgegangen ist, kombiniert wird.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Steuervorrichtung (15) zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität in Abhängigkeit von dem Inhalt eines Bildsignals, das das zu projizierende Bild darstellt.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Rate der Reduktion durch die Einstellvorrichtung (12) veränderlich ist.
Bildprojektionsgerät, welches aufweist: eine Lichtquelle (1) zum Emittieren von unterschiedliche Farbkomponenten enthaltendem Licht; eine sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (5) zum sequenziellen Hindurchlassen unterschiedlicher Farbkomponenten des Lichts von der Lichtquelle (1); und einen räumlichen Lichtmodulator (8); gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von weißem Licht (41); eine Vorrichtung (45, 43, 7) zum Führen des Lichts, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (5) hindurchgegangen ist, und des weißen Lichts zu dem räumlichen Lichtmodulator (8); und eine Vorrichtung zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts (12); wobei der räumliche Lichtmodulator (8) das Licht, das durch die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung (5) hindurchgegangen ist, und das weiße Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt wurde, räumlich moduliert, um Licht des Bildes zu erzeugen.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 6, bei dem die Vorrichtung (12) zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts eine Flüssigkristallblende enthält.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 1 oder 6, bei dem die sequenzielle Farbauswahlvorrichtung ein Plattenteil enthält, das um eine Drehachse drehbar gehalten ist, welches Plattenteil in drei oder mehr Bereiche geteilt ist durch Linien, die sich von der Drehachse in radialen Richtungen erstrecken, und zumindest drei der Bereiche Farbfilter der drei Grundfarben rot, grün und blau haben.
Bildprojektionsgerät nach Anspruch 1 oder 6, bei dem der räumliche Lichtmodulator eine digitale Mikrospiegelvorrichtung aufweist.