JP2001004931A - 映像投射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーホイールの色フィルタの光吸収による
加熱、破損を防止すると共に、太陽電池の実行や光源の
冷却も容易に行えるようにすること。 【解決手段】 反射型カラーホイール１７を用いた白色
光源１１から出射される白色光Ｌ１１をＲ、Ｇ、Ｂの有
効光Ｌ１２に分散して白色光源１１とは異なる方向に反
射し、その反射された有効光Ｌ１２を空間光変調素子１
６へ入射してＲ、Ｇ、Ｂの映像光Ｌ１３に変調し、その
変調された映像光Ｌ１３を投射レンズ１８でスクリーン
に投射するようにし、その反射型カラーホイール１７を
透過した不要光Ｌ１４を太陽電池３０や放熱部である処
理及び／又は利用する手段２９によって太陽発電を実行
したり、放熱等を行うようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カラー映
像をスクリーン等に投射するプロジェクタ装置に適用す
るのに最適な映像投射装置であって、特に、光源から出
射される白色光をカラーホイールを用いて時間的に異な
る波長帯域のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等の
有効光に分割し、その分割したＲ、Ｇ、Ｂの有効光を液
晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイ
ス）等の空間光変調素子によってＲ、Ｇ、Ｂ等の映像光
に変調してスクリーン等に投射するようにした映像投射
装置の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種映像投射装置には、大
別して２つの方式があり、第１の方式の映像投射装置
は、液晶パネルやＤＭＤ等の空間光変調素子をＲ（赤色
光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）用に３枚使用する方
式であり、光源から出射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂ用の
３枚のダイクロイックミラーを通してＲ、Ｇ、Ｂの３つ
の有効光に分割して３枚の空間光変調素子にそれぞれ入
射し、その３枚の空間光変調素子を個別に駆動して、こ
れら３枚の空間光変調素子によってそれぞれ変調した
Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの映像光をプリズム方式で合成してス
クリーン等に投射するものである。

【０００３】次に、図２１に示すように、第２の方式の
映像投射装置１は、放電ランプ２ａと反射鏡（リフレク
タ）２ｂ等によって構成されている白色光源２から出射
された白色光Ｌ１の水平状の光軸Ｐ上に集光レンズ３、
透過型カラーホイール４及び１枚の空間光変調素子５を
直列状に配置している。そして、図２２の（Ａ）に示す
ように、透過型カラーホイール４のホイール面４ａの外
周には周方向に３分割されたＲ、Ｇ、Ｂの３色の色フィ
ルタ４ｂで構成された赤色光透過領域ＲＦ、緑色光透過
領域ＧＦ、青色光透過領域ＢＦが形成されている。な
お、図２２の（Ｂ）に示すように、透過型カラーホイー
ル４の色フィルタ４ｂに白色光透過領域ＷＦを加えて周
方向に４分割して輝度を向上させるようにしたものもあ
る。

【０００４】そして、図２１に示すように、この透過型
カラーホイール４は白色光源２から出射された白色光Ｌ
１の光軸Ｐに対して直角状に配置されていて、この透過
型カラーホイール４は駆動手段（図示せず）によって高
速回転（１秒間に数１０回転〜数１００回転）される。
そして、白色光源２から出射された白色光Ｌ１を集光レ
ンズ３によって透過型カラーホイール４の色フィルタ４
ｂの赤色光透過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光
透過領域ＢＦ（及び白色光透過領域ＷＦ）の回転位置に
直角状に入射して、これらの赤色光透過領域ＲＦ、緑色
光透過領域ＧＦ、青色光透過領域ＢＦ（白色光透過領域
ＷＦ）を透過させる。すると、この透過型カラーホイー
ル４によって白色光Ｌ１が時間的に異なるＲ、Ｇ、Ｂの
３〜４色の有効光Ｌ２に分割され、その有効光Ｌ２が空
間光変調素子５に時間差を有して入射される。そこで、
空間光変調素子５で、Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有
効光Ｌ２の入射時間に同期してＲ、Ｇ、Ｂの３色の映像
信号（及び輝度を向上させるための信号）を印加するこ
とによって時間的に異なるＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３色の映
像光Ｌ３（及び輝度を向上させるための白色光）に光変
調して、その映像光Ｌ３を出射する。この時、Ｒ、Ｇ、
Ｂの３色の映像光Ｌ３（及び輝度を向上させるための白
色光）は人間の目には重なって見えるものであり、この
映像光Ｌ３を投射レンズ６によってスクリーン７等に投
射してフルカラーの映像を映し出すようにしたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、３枚の空間
光変調素子及びダイクロイックミラーを用いる第１の方
式の映像投射装置は、部品点数が多く、省スペース化が
困難であることから、小型化に適さないと言う問題があ
る。

【０００６】また、図２１に示した透過型カラーホイー
ル４及び１枚の空間光変調素子５を用いる第２の方式の
映像投射装置１は、装置全体の高さを小さくすることが
困難であると言う問題がある。即ち、図２３に示すよう
に、透過型カラーホイール４を使用する場合には、この
透過型カラーホイール４に入射される白色光Ｌ１の光ス
ポットＳＬの断面積を透過型カラーホイール４の直径に
対して十分に小さくする必要があり、その光スポットＳ
Ｌが赤色光透過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光
透過領域ＢＦの分割点ＲＧＰ、ＧＢＰ、ＢＲＰを通過す
る瞬間には２色の有効光Ｌ２が混合されてしまうことに
なり、この混合された有効光Ｌ２が入射された瞬間に空
間光変調素子５が動作してしまうと、スクリーン７上に
は２色の光が混合された映像光Ｌ３が投射されてしま
う。これを防ぐためには、光スポットＳＬが赤色光透過
領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光透過領域ＢＦの
分割点ＲＧＰ、ＧＢＰ、ＢＲＰを通過する時間に空間光
変調素子５をオフの状態にして、スクリーン７に２色の
光が混合された映像光Ｌ３を投射しないようにする必要
がある。

【０００７】図２４は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの色の有効光
Ｌ２の入射に同期して空間光変調素子５にＲ、Ｇ、Ｂの
映像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを印加する様子を示したもの
であって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各映像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの
印加時間の間に空間光変調素子５をオフする時間Ｔを設
定して、上記した映像光Ｌ３の２色の光が混合されてし
まうことを防いでいる。しかし、空間光変調素子５のオ
フ時間Ｔは、スクリーン７に投射される映像光Ｌ３の輝
度が低下することになり、投射されるフルカラー映像の
画質の低下を招くことになる。従って、透過型カラーホ
イール４に入射する出射光Ｌ１の光スポットＳＬはでき
る限り小さくすることが望ましいが、放電ランプ２ａ等
の白色光源１から出射される白色光Ｌ１はもともと有限
の大きい光源から発光されたものであり、集光レンズ３
によって集光しても、この白色光Ｌ１を１点に完全に絞
り切ることはできず、光スポットＳＬはある大きさを持
つことになる。

【０００８】以上の理由から、図２５に示すように、透
過型カラーホイール４の直径Ｄを比較的大きくする（通
常は直径Ｄが約１０ｃｍ以上になっている）必要があ
り、透過型カラーホイール４を白色光源１から出射され
る白色光Ｌ１の光軸Ｐに対して直角状に配置する方式の
従来の映像投射装置１では、その透過型カラーホイール
４の直径Ｄに比例して、映像投射装置１全体の高さＨが
増大する。そして、映像投射装置１全体の高さＨが増大
すれば、映像投射装置１全体の体積が増大して、その映
像投射装置１の大型化や大重量化を招く上に、映像投射
装置１のケース材料の増加等によるコストアップを招い
てしまう。

【０００９】そこで、図２６に示すように、透過型カラ
ーホイール４を光軸Ｐに対して少し傾斜させることによ
って、図２５に示した映像投射装置１全体の高さＨをで
きるだけ小さくすることが考えられている。しかし、透
過型カラーホイール４を光軸Ｐに対して傾斜させると、
図２７の（Ａ）に示すように、白色光Ｌ１の光スポット
ＳＬが楕円形になってその断面積が大きくなり、上記し
たように、その光スポットＳＬが透過型カラーホイール
４の赤色光透過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光
透過領域ＢＦの分割点ＲＧＰ、ＧＢＰ、ＢＲＰを通過す
る時間が長くなり、図２４に示した空間光変調素子５を
オフにする時間Ｔが長くなって、スクリーン７に投射さ
れる映像光Ｌ３の輝度が低下してしまうことになる。な
お、これを防ぐには、図２７の（Ｂ）に示すように、光
スポットＳＬの入射位置を透過型カラーホイール４の回
転中心の真下位置又は真上位置に配置して、楕円形状の
光スポットＳＬの短軸方向を透過型カラーホイール４の
回転方向に合せれば、光スポットＳＬが分割点ＲＧＰ、
ＧＢＰ、ＢＲＰを通過する時間があまり長くならない。
しかし、このように、光スポットＳＬの入射位置を透過
型カラーホイール４の回転中心の真下位置又は真上位置
に配置させるためには、白色光源１から出射された白色
光Ｌ１の光軸Ｐに対して透過型カラーホイール４を上方
又は下方へ偏位させなければならず、その透過型カラー
ホイール４を光軸Ｐに対して上方又は下方へ偏位させて
しまうと、映像投射装置１全体の高さＨが増大してしま
うと言う問題がある。

【００１０】一方、透過型カラーホイール４の赤色光透
過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光透過領域ＢＦ
（白色光透過領域ＷＦ）を構成している３〜４色の色フ
ィルタ４ｂは、それぞれ指定された色の光のみを透過す
る一方、それ以外の色の光である不要光は吸収又は反射
させるように構成されている。即ち、赤色光透過領域Ｒ
Ｆであれば、Ｒのみを透過し、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の不要光は
吸収又は反射する。また、緑色光透過領域ＧＦであれ
ば、Ｇのみを透過し、Ｒ、Ｂ（Ｗ）の不要光は吸収又は
反射する。更に、青色光透過領域ＢＦであれば、Ｂのみ
を透過し、Ｒ、Ｇ（Ｗ）の不要光は吸収又は反射する。
従って、白色光源２から出射する白色光Ｌ１の光エネル
ギを高くして高輝度の映像光Ｌ３を投射するようにした
高輝度の映像投射装置１では、透過型カラーホイール４
における色フィルタ４ｂの部分での不要光の吸収量が増
大して、その光フィルタ４ｂが加熱されて破損され易
い。このために、色フィルタ４ｂは不要光をなるべく反
射させることが望ましい。

【００１１】そこで、透過型カラーホイール４の赤色光
透過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光透過領域Ｂ
Ｆ（白色光透過領域ＷＦ）を構成している３〜４色の色
フィルタ４ｂに、ダイクロイックミラーと呼ばれる薄膜
を複数層コーティングしたものを用いる方法がある。こ
のダイクロイックミラーであれば、色フィルタ４ｂの赤
色光透過領域ＲＦ、緑色光透過領域ＧＦ、青色光透過領
域ＢＦ（白色光透過領域ＷＦ）ではそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ
（Ｗ）の特定の有効光Ｌ２のみを透過し、他の不要光は
反射することができるので、色フィルタ４ｂ部分での不
要光の吸収量が低減し、色フィルタ４ｂが加熱、破壊さ
れ難くなる。しかし、このダイクロイックミラーを図２
１に示した透過型カラーホイール４の色フィルタ４ｂに
使用すると白色光源２から出射された白色光Ｌ１を透過
型カラーホイール４の３〜４色の色フィルタ４ｂに入射
してＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の有効光Ｌ２を透過する際、図２
１に点線で示すように、その色フィルタ４ｂで反射され
た不要光Ｌ４が白色光源１側へ直接戻されてしまい、そ
の不要光Ｌ４が逆に、集光レンズ３を通して白色光源２
側へ照射され、反射鏡２ｂによって集光されて放電ラン
プ２ａを照射、加熱してしまうことになる。

【００１２】この際、一般的に、放電ランプ２ａ内には
高圧ガスが封入されていて、不要光Ｌ４によってこの放
電ランプ２ａが加熱されれば、内部の高圧ガスが膨張し
て、この放電ランプ２ａが破壊され易い。しかも、この
放電ランプ２ａの周囲が反射鏡１ｂで囲まれている関係
で、この放電ランプ２ａの周囲の通気性が非常に悪く、
この放電ランプ２ａは温度上昇し易い環境下にあるため
に、この放電ランプ２ａは不要光Ｌ４の照射によって簡
単に温度上昇してしまい、破壊され易くなる。従って、
不要光Ｌ４の照射による放電ランプ２ａの加熱、破壊を
防止するためには、この放電ランプ２ａを冷却する必要
があるが、反射鏡２ｂによって周囲が囲まれている放電
ランプ２ａを効率よく冷却することは非常に困難であ
り、空冷ファン等を用いて、強い冷却を行おうとすれ
ば、冷却ファンの大型化が必要になって、映像投射装置
１全体の大型化や大重量化を招く上に、大型の空冷ファ
ンを駆動することによる消費電力の増加や大型の空冷フ
ァンの回転によって発生する騒音発生等の新たな問題が
生じることになる。

【００１３】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであって、カラーホイールの色フィルタの光
吸収による加熱、破損を防止すると共に、太陽発電や光
源の冷却等を容易に行えるようにした映像投射装置を提
供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の映像投射装置は、光源から出射された白色
光を時間的に異なる波長帯域の有効光に分割して反射
し、その有効光を光源へ戻すことなく空間光変調素子へ
導くようにした反射型カラーホイールで構成し、その反
射型カラーホイールを透過した不要光を処理及び／又は
利用する手段を備えたものである。

【００１５】上記のように構成された本発明の映像投射
装置は、反射型カラーホイールを用いて、光源から出射
された白色光を時間的に異なる波長帯域の有効光に分割
して反射し、その有効光を光源へ戻すことなく空間光変
調素子へ導くようにし、その反射型カラーホイールを透
過した不要光を処理及び／又は利用する手段を備えたの
で、透過型カラーホイールのように色フィルタが光の吸
収によって加熱、破損されることを防止することができ
ると共に、その反射型カラーホイールを透過した不要光
を処理及び／又は利用する手段によって太陽発電や放熱
等を行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した映像投射
装置の実施の形態を図を参照して説明する。

【００１７】「第１の実施形態」まず、図１〜図４によ
って、映像投射装置１０の第１の実施形態を説明する
と、この場合には、放電ランプ１１ａと反射鏡１１ｂ等
によって構成された光源である白色光源１１からの出射
される白色光Ｌ１１の光軸Ｐが水平状に設定されてい
て、その光軸Ｐに沿って第１の集光レンズ１２、第１、
第２のミラー１３、１４、第２の集光レンズ１５、空間
光変調素子１６がほぼ直列状に配置されている。そし
て、反射型カラーホイール１７が２つのミラー１３、１
４の上部間又は下部間に跨がるようにして光軸Ｐとほぼ
平行な水平状（この反射型カラーホイール１７のホイー
ル面１７ａを光軸Ｐとほぼ平行な水平状に配置するこ
と）に配置されている。そして、第１、第２のミラー１
３、１４は光軸Ｐに対して互いに反対方向に対称形状に
傾斜されたほぼハの字状に配置されていて、これら第
１、第２のミラー１３、１４によって白色光Ｌ１１を反
射型カラーホイール１７に斜めに入射し、反射型カラー
ホイール１７で白色光Ｌ１１とは反対方向に斜めに反射
された有効光Ｌ１２を空間光変調素子１６に光軸Ｐに沿
って入射するように光路を変更するための光路変更手段
に構成されている。

【００１８】そして、この反射型カラーホイール１７
は、その外周に配置されて、周方向に３〜４分割された
３〜４色の色フィルタ１７ｂで構成されている赤色光反
射領域ＲＦ、緑色光反射領域ＧＦ、青色光反射領域ＢＦ
（必要に応じて配置される白色光反射領域ＷＦ）がダイ
クロイックミラーと呼ばれる薄膜を複数層コーティング
した色フィルタで構成されていて、これら３〜４色の色
フィルタ１７ｂにおける有効光Ｌ１２の反射率を不要光
Ｌ１４の透過率より高くしたいわゆる反射型カラーホイ
ール１７に構成されている。但し、白色光反射領域ＷＦ
については白色の有効光を全て反射できるように鏡面仕
上げ、つまり、一般的な反射ミラーに構成すれば良い。
但し、赤外線や紫外線が空間光変調素子１６に照射され
ることを防ぐには、可視光線のみを反射するミラーに構
成すれば良い。

【００１９】そして、この反射型カラーホイール１７を
用いたこの映像投射装置１０は、その反射型カラーホイ
ール１７を光軸Ｐとほぼ平行な状態で駆動手段（図示せ
ず）によって高速回転（１秒間に数１０回転〜数１００
回転）させる。そして、白色光源１１から出射された白
色光Ｌ１１を第１の集光レンズ１２によって第１のミラ
ー１３に照射して、その第１のミラー１３で斜め上方又
は斜め下方に反射（１回目の光路変更動作）して反射型
カラーホイール１７の３〜４色の色フィルタ１７ｂの赤
色光反射領域ＲＦ、緑色光反射領域ＧＦ、青色光反射領
域ＢＦ（白色光反射領域ＷＦ）に斜め下方又は斜め上方
から入射する。すると、これら赤色光反射領域ＲＦ、緑
色光反射領域ＧＦ、青色光反射領域ＢＦ（白色光反射領
域ＷＦ）によって白色光Ｌ１１が時間的に異なる波長帯
域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ１２に分割
され、その分割された有効光Ｌ１２が第１のミラー１３
側とは反対側である第２のミラー１４側に向けて斜め下
方又は斜め上方へ反射される。

【００２０】即ち、赤色光反射領域ＲＦであれば、Ｒの
みの有効光Ｌ１２を反射し、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の不要光Ｌ１
４は透過する。また緑色光反射領域ＧＦであれば・Ｇの
みの有効光Ｌ１２を反射し、Ｒ、Ｂ（Ｗ）の不要光Ｌ１
４は透過する。更に青色光反射領域ＢＦであれば、Ｂの
みの有効光Ｌ１２を反射し、Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の不要光
Ｌ１４は透過する。そして、このようにして、この反射
型カラーホイール１７によって時間的に異なる波長帯域
のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色に分割された有効光Ｌ１
２が第２のミラー１４側へ反射され、その反射された有
効光Ｌ１２は更に第２のミラー１４で光軸Ｐと平行な方
向に反射（２回目の光路変更動作）されて第２の集光レ
ンズ１５に照射される。そこで、空間光変調素子１６
で、入射されるＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ
１２の入射時間に同期してＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像信号
を印加することによって時間的に異なる波長帯域のＲ、
Ｇ、Ｂ（Ｗ）の色の映像光（及び輝度向上のための白色
光）Ｌ１３に光変調して、その映像光Ｌ１３を投射レン
ズ１８によってスクリーン１９等に投射してフルカラー
の映像をスクリーン１９等に映し出すようにしたもので
ある。

【００２１】この映像投射装置１０の第１の実施形態に
よれば、白色光源１１から出射された白色光Ｌ１１を第
１の光路変更手段である第１のミラー１３によって反射
型カラーホイール１７に斜めに入射して、３〜４色の色
フィルタ１７ｂによって時間的に異なる波長帯域のＲ、
Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ１２に分割して反射
し、不要光Ｌ１４を白色光源１１へ戻すことなく、色フ
ィルタ１７ｂで反射されたＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の有効光Ｌ
１２を第２の光路変更手段である第２のミラー１４によ
って空間光変調素子１６へ導くようにしたものである。
従って、反射型カラーホイール１７を白色光源１１から
出射される白色光Ｌ１１の光軸Ｐに対して直角以外の希
望する角度に自由に設定して、映像投射装置１０全体の
高さを増大することなく、反射型カラーホイール１７の
直径を大きくすることが可能である。

【００２２】即ち、この映像投射装置１０の第１の実施
形態によれば、図１及び図２に示すように、反射型カラ
ーホイール１７のホイール面１７ａを光軸Ｐとほぼ平行
状に配置する方式を採用しているので、図３に示すよう
に、反射型カラーホイール１７を映像投射装置１０内の
上面側又は下面側に水平状に配置することが可能にな
る。従って、映像投射装置１０によれば、反射型カラー
ホイール１７の直径Ｄ１１の大きさによって映像投射装
置１０全体の高さＨ１１が制限されてしまうような不都
合が発生せず、その映像投射装置１０全体の高さＨ１１
を従来の映像投射装置７の全体の高さＨに比べて著しく
小さくすることが可能である。換言すれば、反射型カラ
ーホイール１７の直径Ｄ１１を従来の透過型のカラーホ
イール３の直径Ｄより十分に大きくしても、映像投射装
置１０全体の高さＨ１１を従来の映像投射装置７の全体
の高さＨより十分に小さい最小の高さに構成することが
できる。

【００２３】そして、反射型カラーホイール１７の直径
Ｄ１１を従来の透過型カラーホイール４の直径Ｄよりも
十分に大きくすることが可能であることから、その反射
型カラーホイール１７の回転速度を従来の透過型カラー
ホイール４の回転速度と同じ速度（１秒間に数１０回転
〜数１００回転）に設定したとしても、その反射型カラ
ーホイール１７の外周上に形成されている３〜４色の色
フィルタ１７ｂの回転時の周速度を従来の透過型カラー
ホイール４の色フィルタ４ｂの回転時の周速度よりも速
くすることが可能になる。そして、その色フィルタ１７
ｂの回転時の周速度が速くなれば、図２４で説明した空
間光変調素子１６に映像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを印加す
る時間の間にその空間光変調素子１６をオフにする時間
Ｔを短くすることができるので、スクリーン１９等に投
射される映像光Ｌ１３の輝度を向上させることができ
る。

【００２４】なお、この映像投射装置１０によれば、図
４に示すように、白色光源１１から出射された白色光Ｌ
１１を反射型カラーホイール１７の３〜４色の色フィル
タ１７ｂに斜めに入射させるために、図２７の（Ａ）で
説明した時と同じように、その色フィルタ１７ｂ上での
出射光Ｌ１１の光スポットＳＬが楕円形になってその断
面積が大きくなり、その光スポットＳＬが反射型カラー
ホイール１７の３〜４色の色フィルタ１７ｂの赤色光反
射領域ＲＦ、緑色光反射領域ＧＦ、青色光反射領域ＢＦ
（白色光反射領域ＷＦ）を通過する時間が長くなり、空
間光変調素子１６をオフする時間Ｔが長くなると言う問
題が発生するが、これも上記したように、反射型カラー
ホイール１７の直径Ｄ１１を大きくして、その色フィル
タ１７ｂの回転時の周速度を大きくすることによって回
避することができる。また、図２７の（Ｂ）でも説明し
たように、楕円形状の光スポットＳＬの短軸方向を反射
型カラーホイール１７の回転方向に合せることができる
ように、色フィルタ１７ｂへの光スポットＳＬの入射位
置を選ぶことによっても、上記した空間光変調素子１６
をオフにする時間Ｔが長くなることを回避して、白色光
Ｌ１１が反射型カラーホイール１７の色フィルタ１７ｂ
に垂直状に入射される場合とほぼ同等の空間光変調素子
１６の短いオフ時間Ｔを設定することができる。

【００２５】そして、図１及び図２に示すように、反射
型カラーホイール１７のホイール面１７ａを白色光源１
１からの出射される白色光Ｌ１１の光軸Ｐとほぼ平行に
配置して、白色光Ｌ１１を第１のミラー１３によって反
射型カラーホイール１７の３〜４色の色フィルタ１７ｂ
に斜めに入射させる方式では、その反射型カラーホイー
ル１７によって選択されなかった不要光Ｌ１４が反射型
カラーホイール１７の裏側へ透過されるために、その不
要光Ｌ１４が白色光源１１を構成している放電ランプ１
１ａへ向うことが全くない。従って、その不要光Ｌ１４
によって放電ランプ１１ａが加熱されることがなく、放
電ランプ１１ａにかかる熱的な負荷を低減することがで
き、その放電ランプ１１ａの冷却を容易に行える。

【００２６】「第２の実施形態」次に、図１５は映像投
射装置１０の第２の実施形態を示したものであって、こ
の場合は、第１の実施形態で示した第１、第２の集光レ
ンズ１２、１５を第１、第２の偏芯レンズ２１、２２に
置き換えて、これら第１、第２の偏芯レンズ２１、２２
を集光レンズ及び光路変更手段に兼用させるようにし、
第１の実施形態で示した光路変更手段を構成している第
１、第２のミラー１３、１４を省略することによりコス
トダウンを図るようにしたものである。即ち、この映像
投射装置１０の第２の実施形態では、白色光源１１から
の出射された白色光Ｌ１１を第１の偏芯レンズ２１によ
って反射型カラーホイール１７に斜めに集光して入射さ
せ、その反射型カラーホイール１７で分割されて斜めに
反射された時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）
の３〜４色の有効光Ｌ１２を第２の偏芯レンズ２２で集
光して空間光変調素子１６へ光軸Ｐと平行に照射させる
ようにしたものである。なお、この際、反射型カラーホ
イール１７と空間光変調素子１６との間にライトインテ
グレータと呼ばれる輝度を均一に照明することが可能な
光学デバイスを配置することも可能である。そして、そ
のライトインテグレータとガラスロッドを組み合せるこ
とや、ライトインテグレータとしてマルチレンズアイを
２組用いることもできる。

【００２７】「第３の実施形態」次に、図６は映像投射
装置１０の第３の実施形態を示したものであって、この
場合は、空間光変調素子１６として液晶材料で構成され
ている透過型液晶パネル２３を用いたものであり、透過
型液晶パネル２３の前後には入射側偏光板２４と出射側
偏光板２５が配置されている。そして、反射型カラーホ
イール１７によってＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色に分割
されて反射された時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ
（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ１２を第２のミラー１４及
び第２の集光レンズ１５によって入射側偏光板２４を通
して透過型液晶パネル２３に入射する。そして、透過型
液晶パネル２３で、Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効
光Ｌ１２の入射時間に同期してＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像
信号を印加することによって時間的に異なる波長帯域の
Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の映像光（及び輝度向上の
ための白色光）Ｌ１３を透過して出射し、その映像光Ｌ
１３を投射レンズ１８によってスクリーン１９等に投射
するようにしたものである。

【００２８】「第４の実施形態」次に、図７及び図８は
映像投射装置１０の第４の実施形態を示したものであっ
て、この場合には、空間光変調素子１６としてＤＭＤ
（デジタル・マイクロミラー・デバイス）２６を用いた
ものであり、このＤＭＤ２６は映像信号に基づき、各々
独立に駆動される２次元アレイ構造を有する多数の微小
ミラーにより入射光を反射させて映像光を出射制御する
ものである。そして、反射型カラーホイール１７によっ
て分割されて反射された時間的に異なる波長帯域のＲ、
Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ１２を第２のミラー
１４及び第２の集光レンズ１５によってＤＭＤ２６に集
光して入射する。そして、ＤＭＤ２６に入射されるＲ、
Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色の有効光Ｌ１２の入射時間に同
期してそのＤＭＤ２６にＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像信号を
印加することによって、そのＤＭＤ２６の１画素を構成
している微小な反射鏡を可動して、時間的に異なる波長
帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３色の映像光（及び輝度向上
のための白色光）Ｌ１３を光軸Ｐを含む水平面内で一側
方に反射して、投射レンズ１８によってスクリーン１９
等に投射するようにしたものである。

【００２９】「第５の実施形態」次に、図９及び図１０
は映像投射装置１０の第５の実施形態を示したものであ
る。この場合は、空間光変調素子１６として液晶材料で
構成されている反射型液晶パネル２７を用いたものであ
り、第２の集光レンズ１５と反射型液晶パネル２７との
間に偏光ビームスプリッタ２８が配置されている。そし
て、反射型カラーホイール１７によって分割されて反射
された時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３
〜４色の有効光Ｌ１２は第２のミラー１４及び第２の集
光レンズ１５によって偏光ビームスプリッタ２８を透過
し、所定の偏光波（例えばＳ波）が反射型液晶パネル２
７に入射する。そして、反射型液晶パネル２７に対し、
有効光Ｌ１２のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の入射時間に同期して
Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像信号を印加することによって、
その信号に合せて光の偏光状態を制御し、偏光ビームス
プリッタ２８によって所定の偏光波（例えばＰ波）を反
射することにより映像光Ｌ１３を得る。そして、偏光ビ
ームスプリッタ２８により光軸Ｐを含む水平面内で９０
°曲げられた映像光Ｌ１３は、投射レンズ１８に入射
し、スクリーン１９等へ投射するようにしたものであ
る。

【００３０】「第６の実施形態」次に、図１１は映像投
射装置１０の第６の実施形態を示したものであって、こ
の場合は、反射型カラーホイール１７の裏側に不要光Ｌ
１４の処理及び／又は利用する手段２９の一例である太
陽電池３０を配置して、反射型カラーホイール１７の裏
側に透過した不要光Ｌ１４で太陽電池３０を照明するこ
とにより、その太陽電池３０で不要光Ｌ１４を利用して
発電を行い、映像投射装置１０の消費電力の一部をその
発電した電力でまかなうようにして、映像投射装置１０
の省電力化を図るようにしたものである。また、この場
合には、太陽電池３０部分が光から電力への変換を行う
ことによって、その電力への変換分だけ熱エネルギの発
生を抑えることができ、映像投射装置１０内部の冷却も
容易になる。

【００３１】「第７の実施形態」次に、図１２は映像投
射装置１０の第７の実施形態を示したものであって、こ
の場合は、反射型カラーホイール１７を白色光源１１か
ら出射される白色光Ｌ１１の光軸Ｐ上にほぼ４５°に傾
斜させて配置し、有効光Ｌ１２の反射効率と不要光Ｌ１
４の透過効率とをほぼ均一にしたものである。そして、
第６の実施形態で示した白色光源１１側の集光レンズ１
２を削除して、白色光源１１を構成している放電ランプ
１１ａから出射される白色光Ｌ１１を反射鏡１１ｂによ
って反射型カラーホイール１７の３〜４色の色フィルタ
１７ｂ上にほぼ４５°の角度で入射し、前述したように
時間的に異なる波長帯域に分割されたＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）
の有効光Ｌ１２をほぼ４５°の角度で高効率に反射して
空間光変調素子１６に入射する。そして、空間光変調素
子１６によって前述したように時間的に異なる波長帯域
に変調されたＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像光Ｌ１３を投射レ
ンズ１８によってスクリーン１９等に投射するようにし
ている。そして、反射型カラーホイール１７の裏側（白
色光源１１とは反対側）で、白色光源１１の光軸Ｐ上に
不要光Ｌ１４を処理及び／又は利用する手段２９の一例
である太陽電池３０がその不要光Ｌ１４に対して直角状
に配置されていて、反射型カラーホイール１７の裏側に
高効率に透過された白色光Ｌ１１の不要光Ｌ１４をこの
太陽電池３０に照射して、この太陽電池３０で太陽発電
を行い、第６の実施形態と同様に、映像投射装置１０の
省電力を図るようにしたものである。なお、白色光源１
１側の集光レンズ１２を削除して、部品点数及び組立工
数の削減によるコストダウンも図っている。なお、反射
型カラーホイール１７の光軸Ｐに対する傾斜角度は必ず
しも４５°である必要はなく、映像投射装置１０の光学
系の配置等に応じて適宜変更することが可能である。

【００３２】「第８の実施形態」次に、図１３は映像投
射装置１０の第８の実施形態を示したものであって、こ
の場合は、第７の実施形態における空間光変調素子１６
として透過型液晶パネル２３を用い、その入射側と出射
側に入射側偏光板２４と出射側偏光板２５を配置したも
のである。

【００３３】「第９の実施形態」次に、図１４は映像投
射装置１０の第９の実施形態を示したものであって、こ
の場合は、第７の実施形態における不要光Ｌ１４を処理
及び／又は利用する手段２９として放熱部３１を配置し
たものである。この放熱部３１は不要光Ｌ１４を遮光
し、かつ、多数の放熱フィン３１ａによって不要光Ｌ１
４を高効率に放熱するようにしたものであり、空冷ファ
ン（図示せず）を併用して、その放熱部３１での不要光
Ｌ１４の放熱効率を高めることも可能である。従って、
この第９の実施形態によれば、不要光Ｌ１４を白色光源
１１へ戻すことなく、放熱部３１にて高効率に放熱する
ことができ、映像投射装置１０内の熱源を白色光源１１
部分と放熱部３１部分とに分散して、その両方で効果的
に冷却することが可能であるから、映像投射装置１０内
全体の冷却が容易になり、従来のように大型の空冷ファ
ンを用いる必要もなくなる。

【００３４】「第１０の実施形態」次に、図１５は映像
投射装置１０の第１０の実施形態を示したものであっ
て、この場合は、第９の実施形態における空間光変調素
子１６として透過型液晶パネル２３を用い、その入射側
と出射側に入射側偏光板２４と出射側偏光板２５を配置
したものである。

【００３５】「第１１の実施形態」次に、図１６は映像
投射装置１０の第１１の実施形態を示したものであっ
て、この場合は、次に説明する図２０に示した従来の映
像投射装置１における白色光源２側の反射ミラー３３を
反射型カラーホイール１７で兼用させることにより、そ
の反射ミラー３３を省略して、部品点数及び組立工数の
削減によるコストダウンや映像投射装置１０全体の軽量
化を図るようにしたものである。

【００３６】即ち、図２０に示すように、従来この種映
像投射装置１では、装置内部での白色光源２の配置場所
が制限される場合等において、白色光源２から光軸Ｐに
沿って出射された白色光Ｌ１を透過型カラーホイール４
で時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４
色の有効光Ｌ２に分割した後に、その有効光Ｌ２の光軸
Ｐを複数の反射ミラー３３、３４を用いて複数回に亘っ
て屈曲する光路変更を行うようにし、その間に有効光Ｌ
２を集光レンズ３によって空間光変調素子５に照射し
て、その空間光変調素子５で時間的に異なる波長帯域の
Ｒ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の映像光Ｌ３に変調し、その変調され
た映像光Ｌ３をスクリーン（図示せず）に投射するよう
にして映像投射装置１のコンパクト化を図るようにした
ものがある。しかし、この場合は、複数の反射ミラー３
３、３４が必要となり、部品点数及び組立工数が増大し
てコストアップになっている。これに対して、図１６に
示す映像投射装置１０の第１１の実施形態では、反射ミ
ラー３３で省略できることになる。

【００３７】「第１２の実施形態」次に、図１７は映像
投射装置１０の第１２の実施形態を示したものであっ
て、この場合は、第７〜第１０の実施形態における空間
光変調素子１６に反射型液晶パネル２７を用いたもので
あり、その反射型液晶パネル２７の入射側には偏光ビー
ムスプリッタ２８を配置して、反射型カラーホイール１
７によって時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）
の３〜４色に分割された有効光Ｌ１２を偏光ビームスプ
リッタ２８によって９０°に屈曲して反射型液晶パネル
２７に照射し、その反射型液晶パネル２７によって変調
した時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３色
の映像光（及び輝度向上のための白色光）Ｌ１３を偏光
ビームスプリッタ２８を透過して、投射レンズ１８によ
りスクリーン１９等に投射するようにしたものである。

【００３８】「第１３の実施形態」次に、図１８は映像
投射装置１０の第１３の実施形態を示したものであっ
て、この場合には、第７〜第１０の実施形態における空
間光変調素子１６にＤＭＤ２６を用いたものであり、反
射型カラーホイール１７によって３〜４色の分割された
有効光Ｌ１２をＤＭＤ２６に斜めに入射して、そのＤＭ
Ｄ２６によって変調されて斜めに出射される時間的に異
なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３色の映像光（及び
輝度向上のための白色光）Ｌ１３を投射レンズ１８によ
りスクリーン１９等に投射するようにしたものである。

【００３９】

【変形例】次に、図１９はこの映像投射装置１０の変形
例を示したものである。即ち、図２５に示した従来の映
像投射装置１では、透過型カラーホイール４を白色光源
２から水平に出射される白色光Ｌ１の光軸Ｐに対して直
角状に配置していたために、その透過型カラーホイール
４の直径Ｄが映像投射装置１全体の高さＨに直接影響
し、その高さＨを小さくしようとすれば、透過型カラー
ホイール４の直径Ｄを小さくしなければならなかった。
そこで、この映像投射装置１０の変形例では、透過型カ
ラーホイール３６を白色光Ｌ１１の水平な光軸Ｐとほぼ
平行（透過型カラーホイール３６のホイール面３６ａが
光軸Ｐとほぼ平行になること）となるように水平状に配
置して、白色光源１１と空間光変調素子１６とをその透
過型カラーホイール３６の上下に２段状に配置したもの
である。そして、この場合は、白色光源１１から水平に
出射された白色光Ｌ１１を第１の集光レンズ１２を通し
て第１の反射ミラー３７によって上向き（又は下向き）
の垂直状に９０°に屈曲して透過型カラーホイール３６
に入射する。そして、この透過型カラーホイール３６で
時間的に異なる波長帯域のＲ、Ｇ、Ｂ（Ｗ）の３〜４色
の光に分割された有効光Ｌ１２を上向き（又は下向き）
に透過し、その透過された有効光Ｌ１２を第２の反射ミ
ラー３８によって光軸Ｐとほぼ平行な水平状になるよう
に再び９０°に屈曲して第２の集光レンズ１２を通して
空間光変調素子１６に照射するようにしたものである。

【００４０】従って、この映像投射装置１０の変形例に
よれば、白色光源１１と空間光変調素子１６を水平状に
配置された反射型カラーホイール３６の上下に２段に配
置することにより、映像投射装置１０全体の高さＨ１１
が多少制限される反面、透過型カラーホイール３６の直
径Ｄ１１を従来に比べて著しく拡大することが可能にな
る。そして、この透過型カラーホイール３６の直径Ｄ１
１を著しく拡大することによって、図２４で説明した空
間光変調素子１６に映像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを印加す
る間にその空間光変調素子１６をオフする時間Ｔを大幅
に短かくすることができて、スクリーン１９等に投射さ
れる映像光の輝度を大幅に向上することができる。

【００４１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記した実施の形態に限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の映像投
射装置は、次のような効果を奏することができる。

【００４３】本発明の映像投射装置は、反射型カラーホ
イールを用いて、光源から出射された白色光を時間的に
異なる波長帯域の有効光に分割して反射し、その有効光
を光源へ戻すことなく空間光変調素子へ導くようにし、
その反射型カラーホイールを透過した不要光を処理及び
／又は利用する手段を備えて、透過型カラーホイールの
ように色フィルタが光吸収によって加熱、破損されるこ
とを防止することができると共に、その反射型カラーホ
イールを透過した不要光を処理及び／又は利用する手段
によって太陽発電や放熱等を行えるようにしたので、太
陽発電した電力で映像投射装置で使用する電力の一部を
まかなうことによる省電力化を実現でき、不要光の放熱
による熱源の分散によって光源及び映像投射装置の内部
の冷却を高効率に、かつ、容易に行えるようにして、映
像投射装置の信頼性の向上と共に、大型の冷却ファンを
使用することによる騒音の発生も防止することができ
る。

【００４４】本発明の映像投射装置は、反射型カラーホ
イールを用いて、光源から出射された白色光を時間的に
異なる波長帯域の有効光に分割して反射し、その有効光
を光源へ戻すことなく空間光変調素子へ導くようにし、
その反射型カラーホイールを光路変更手段に兼用させた
ので、光路変更用の反射ミラー等を削減でき、部品点数
及び組立工数の削減によるコストダウンや映像投射装置
の小型化及び軽量化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した映像投射装置の第１の実施形
態における白色光源から空間光変調素子までの反射型カ
ラーホイールを含む構成を説明する模式図の側面図であ
る。

【図２】本発明を同上の映像投射装置の反射型カラーホ
イールからスクリーンまでの構成を説明する模式図の側
面図である。

【図３】同上の映像投射装置の装置全体の高さと反射型
カラーホイールの拡大状況を説明する模式図の斜視図で
ある。

【図４】同上の映像投射装置の反射型カラーホイールに
入射される白色光の光スポットを説明する下方から見た
斜視図である。

【図５】本発明を適用した映像投射装置の第２の実施形
態を説明する模式図の側面図である。

【図６】本発明を適用した映像投射装置の第３の実施形
態を説明する模式図の側面図である。

【図７】本発明を適用した映像投射装置の第４の実施形
態を説明する模式図の側面図である。

【図８】図７の平面図である。

【図９】本発明を適用した映像投射装置の第５の実施形
態を説明する模式図の側面図である。

【図１０】図９の平面図である。

【図１１】本発明を適用した映像投射装置の第６の実施
形態を説明する模式図の側面図である。

【図１２】本発明を適用した映像投射装置の第７の実施
形態を説明する模式図の平面図である。

【図１３】本発明を適用した映像投射装置の第８の実施
形態を説明する模式図の平面図である。

【図１４】本発明を適用した映像投射装置の第９の実施
形態を説明する模式図の平面図である。

【図１５】本発明を適用した映像投射装置の第１０の実
施形態を説明する模式図の平面図である。

【図１６】本発明を適用した映像投射装置の第１１の実
施形態を説明する模式図の平面図である。

【図１７】本発明を適用した映像投射装置の第１２の実
施形態を説明する模式図の平面図である。

【図１８】本発明を適用した映像投射装置の第１３の実
施形態を説明する模式図の平面図である。

【図１９】本発明の変形例を示した模式図の斜視図であ
る。

【図２０】従来の映像投射装置で、光路を複数回に亘っ
て屈曲する例を説明する模式図の平面図である。

【図２１】従来の映像投射装置で透過型カラーホイール
を用いた例を説明する模式図の側面図である。

【図２２】一般的な透過型カラーホイールの色フィルタ
を説明する正面図である。

【図２３】同上の透過型カラーホイールへ入射及び透過
される光の光スポットを説明する斜視図である。

【図２４】空間光変調素子に印加する映像信号と、その
映像信号のオフ時間を説明する図面である。

【図２５】従来の映像投射装置の装置全体の高さと透過
型カラーホイールの直径との関係を説明する模式図の斜
視図である。

【図２６】従来の映像投射装置における透過型カラーホ
イールを光軸に対して傾斜させた例を説明する模式図の
側面図である。

【図２７】図２６に示した傾斜形の透過型カラーホイー
ルを透過する光スポットを説明する正面図である。

【符号の説明】

１０は映像投射装置、１１は光源である白色光源、１
３、１４は光路変更手段であるミラー、１６は空間光変
調素子、１７は反射型カラーホイール、１８は投射レン
ズ、１９はスクリーン、２３は液晶材料で構成された透
過型空間光変調素子である透過型液晶パネル、２６は１
画素が可動式の微小な反射鏡で構成された反射型空間光
変調素子であるＤＭＤ、２７は液晶材料で構成された反
射型空間光変調素子である反射型液晶パネル、２９は不
要光の処理及び／又は利用する手段、３０は太陽電池、
３１は放熱部、Ｌ１１は白色光、Ｌ１２は有効光、Ｌ１
３は映像光である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 上記光源から出射された白色光を時間的に異なる波長帯
   域の有効光に分割するカラーホイールと、 上記カラーホイールによって分割された時間的に異なる
   波長帯域の有効光が入射され、その有効光の波長帯域に
   応じた映像信号の印加によって時間的に波長帯域が異な
   る映像光に変調する空間光変調素子と、 上記空間光変調素子によって変調された映像光を投射す
   る投射レンズとを備えた映像投射装置において、 上記カラーホイールを、上記光源から出射された白色光
   を時間的に異なる波長帯域の有効光に分割して反射し、
   その有効光を上記光源へ戻すことなく上記空間光変調素
   子へ導くようにした反射型カラーホイールに構成し、 上記反射型カラーホイールを透過した不要光の処理及び
   ／又は利用する手段を備えたことを特徴とする映像投射
   装置。
2. 【請求項２】上記反射型カラーホイールを透過する不要
   光の処理及び／又は利用する手段を太陽電池に構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
3. 【請求項３】上記反射型カラーホイールを透過する不要
   光の処理及び／又は利用する手段を放熱部に構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
4. 【請求項４】光源と、 上記光源から出射された白色光を時間的に異なる波長帯
   域の有効光に分割するカラーホイールと、 上記カラーホイールによって分割された時間的に異なる
   波長帯域の有効光が入射され、その有効光の波長帯域に
   応じた映像信号の印加によって時間的に波長帯域が異な
   る映像光に変調する空間光変調素子と、 上記空間光変調素子によって変調された映像光を投射す
   る投射レンズとを備えた映像投射装置において、 上記カラーホイールを、上記光源から出射された白色光
   を時間的に異なる波長帯域の有効光に分割して反射し、
   その有効光を上記光源へ戻すことなく上記空間光変調素
   子へ導くようにした反射型カラーホイールに構成し、 上記反射型カラーホイールを光路変更手段に兼用させた
   ことを特徴とする映像投射装置。
5. 【請求項５】上記反射型カラーホイールがダイクロイッ
   クミラーで構成されていることを特徴とする請求項１又
   は請求項４に記載の映像投射装置。
6. 【請求項６】上記空間光変調素子が液晶材料で構成され
   ていることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の
   映像投射装置。
7. 【請求項７】上記空間光変調素子が変調した映像光を透
   過して出力する透過型に構成されていることを特徴とす
   る請求項１又は請求項４に記載の映像投射装置。
8. 【請求項８】上記空間光変調素子が変調した映像光を反
   射して出力する反射型に構成されていることを特徴とす
   る請求項１又は請求項４に記載の映像投射装置。