JP2005517366A - カラー投射システムのピクチャ信号における乱れを補正する方法及びこのようなカラー投射システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ｍ×ｎの行のマトリックスに構成される多数のピクセルを有する光変調パネルを備えるカラー投射システムのピクチャ信号における乱れを補正する方法に関する。この光変調パネルは、投射レンズによってスクリーンに投射され、２つ以上のカラーの曲がった光スポットによって同時に照明される。こうした光スポットは光変調パネルを横切って動かされ、ピクチャ信号を投射するためにピクセルが行ごとに駆動される。本発明は、更に、光源と、レンズ及びミラーを有する光学システムと、光源からの光ビームを種々の異なるカラーの幾つかのバーに分割するための手段と、ｍ行及びｎ列のマトリックスに構成される多数のピクセルを備える光変調パネルと、投射レンズと、情報を投射するために行ごとにピクセルを駆動するための駆動手段とを有するカラー投射システムに関する。

Description

本発明は、カラー投射システムのピクチャ信号における乱れ(perturbation)を補正する方法であって、ｍ×ｎの行のマトリックスに構成される多数のピクセルを有する光変調パネルが投射レンズによって投射され、これと同時にこの光変調パネルが２つ以上のカラーの曲がった光スポットにより照明され、この光スポットが光変調パネルを横切って動かされ、ピクチャ信号を投射するためにピクセルが行ごとに駆動される方法に関する。

本発明は、更に、冒頭段落に説明された方法を実施するためのカラー投射システムであって、このカラー投射システムが、少なくとも１つの光源と、光源の前方に配置されたミラー及びレンズを具える少なくとも１つのシステムと、少なくとも光源とシステムとの間に配置され、光源により発せられる光信号を異なるカラーの複数の光ビームに分割するための異なるカラーの複数のバーをもつ手段と、ｍ×ｎの行及び列のマトリックスに構成される多数のピクセルを有する少なくとも１つの光変調パネルと、投射レンズと、情報を投射するために行ごとにピクセルを駆動するための駆動手段とを有するカラー投射システムに関する。

このようなカラー投射システムは、例えば、本出願人の名において公開された特許出願の国際公開第００６５８４５号パンフレット（出願人整理番号６００３５１）から知られている。この国際公開パンフレットでは、光ビームを分割するための手段が、光源により発せられた光ビームを異なるカラーの光ビームに分割するための複数のらせん状バーを備えた回転可能なカラーホイールによって形成され、このようなバーの色は、赤色、青色及び緑色であり得る。カラーフィルタの比較的高速な回転により、投射されるべきピクチャ信号の赤色の部分、青色の部分及び緑色の部分が、光変調パネルのそれぞれの部分において生成され、投射レンズを介して投射スクリーンに投射される。ピクチャ信号の３つの異なる原色を順次に高速に投射することによって、人間の目は十分に彩色されたピクチャを確認する。

光ビームが専らカラーフィルタ素子の１つを経て入射し、それゆえ、単一色の光により光変調パネル全体を照らすような標準のカラーホイールとは対照的に、らせん状カラーバーをもつカラーホイールは、光ビームを別個の色をもつ光スポットに同時に分割し、このような光スポットが光変調パネルに同時に結像（image，像形成）される。

しかし、らせん形カラーバーは、光変調パネル上に結像される光バーが直線状ではなく、曲がった(カーブした)形状を有するという欠点をもつ。この曲がったバーが、光変調パネルに曲がった形状で結像されるので、光変調パネルは、別個の色の部分間における黒色のバンド(band，帯)をもって駆動されるべきである。カラーバーの曲がり（curvature）を減少させるための解決策は、カラーバーの形状が直線のバンドの形状に一層近づくように、カラーホイールを拡大することである。しかし、カラーホイールの寸法を増大させることは、投射システムのための所望の組み込み（build-in）スペースによって制限される。

本発明の目的は、上記に記載された欠点を取り除くことにある。

本発明による方法は、カラーの光ビームの曲がりが、光変調パネルにおいて補正されることを特徴とする。この曲がりは、カラー投射システムの結像部分(imaging part)である光変調パネルにおいて補正され、カラーホイールのらせん状カラーバーのために、照明側(illumination side)においては補正されないので、照明側の構成部品、特にカラーホイールは、より小さな形状を与えられることができ、そのため、相当な組み込みスペースが確保され得る。こうしたこと全てが、更に、より低い原価をもたらす。

本発明による方法のある実施形態では、光変調パネルのピクセルが、曲線上で駆動される。

本発明によれば、光変調パネルは、異なるカラーの光ビームの曲がりを補正する補正手段が設けられることを特徴とする。

特定の実施形態では、補正手段が光変調パネルのピクセルの駆動手段の一部を形成することが可能であり、より具体的には、駆動手段がマトリックス内の曲線上のピクセルを駆動させる。

非常に効果的であると分かっている本発明によるカラー投射システムの他の実施形態において、このカラー投射システムは、補正手段がピクセルのマトリックスの一部を形成し、より具体的には、ピクセルの行がマトリックスに曲がった構成にて組み込まれることを特徴とする。

光源により発せられた光信号を異なるカラーの複数の光ビームに分割するための手段は、カラーフィルタから構成されることができ、このカラーフィルタが、シャフトを中心に回転可能であり、異なるカラーの複数のらせん形バーをもつ。

本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して明瞭に説明されるであろう。

図４は、本発明による方法を実施するのに適したカラー投射システムを示す。このカラー投射システム１は、光源２と、回転可能なカラーホイール３と、レンズ、ミラー及び偏光依存型ビームスプリッタ５を具えるシステム４と、電気光学的な光変調パネル１０と、この光変調パネル１０の少なくとも前方に配置された投射レンズ６と、投射スクリーン７とを有している。

カラーホイール３は、ディスク形状であり、適切な駆動手段によりシャフト８を中心に回転され得る。図４の拡大部分Ａ−Ａに示されるように、カラーホイール３は、原色の赤色、緑色及び青色について、複数のカラーバー３ａ乃至３ｃ、すなわち、この実施形態では３つのカラーバーを有している。光源２により発せられた光ビーム９は、回転するカラーホイール３に入射し、そのため、光ビームが別個のらせん形カラーバンドに分割され、このようなカラーバンドの各色はらせん形カラーバー３ａ乃至３ｃの各色に対応する。カラーバンド９は、光変調パネル１０に入射する前に、連続的なレンズ、ミラー及び偏光依存型ビームスプリッタ５を具えるシステム４を通る。

カラーホイール３により生成されたカラーパターンは、ミラー及びレンズを具えるシステムを通り、更に、偏光依存型ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization-dependent Beam Splitter）５を通った後、光変調パネル１０に結像される。光変調パネル１０に結像された光スポットは、曲がったバーを示し、各々のバーが、所望の色である赤色の光、緑色の光及び青色の光で埋められる。同時に、投射されるべきピクチャ信号のうち個々の色に関連した部分を有する画像が、光変調パネル１０に生成される。光変調パネル１０に生成されたピクチャ信号は、その後、投射レンズ６によって投射スクリーン７に結像される。

カラーホイール３を回転させることによって、赤色の光バンド、緑色の光バンド及び青色の光バンドが、光変調パネル１０全体にわたって走査され、従って、光変調パネル１０に生成されたピクチャ信号が適応化される。カラーホイール３を高速に回転させ、該回転と同期して光変調パネル１０に生成されたピクチャ信号を同時に適応化することにより、画像全体の赤色の部分、緑色の部分及び青色の部分が、比較的高速に連続して時系列に投射され得る。十分に高速な場合、見る人はもはや別個のカラーフラッシュを確認することはあり得ず、振動及びちらつき（flicker，フリッカ）のないカラー画像が確認される。

３つの原色に加えて、カラーホイールは、白色のらせん形バーをもつこともできる。

長い間知られているカラーホイール３の一実施形態では、交互する赤色のバー３ａ、緑色のバー３ｂ及び青色のバー３ｃが、互いに平行して延在する。カラーホイールのパターンが光変調パネル上に直接的には結像されず、光変調パネルが赤色の光、緑色の光及び青色の光の連続的なフラッシュにより照らされるような投射システムの位置にカラーホイールが置かれる、投射システムにおいて、上述のカラーホイールが用いられる。３つの基本色の赤色、緑色及び青色のすべてが、光変調パネルに同時に入射されなければならないシステムにおいて、このようなカラーホイールが用いられる場合、各々の基本色の各々の光が、光変調パネルの一部に入射されるように、このカラーホイールのパターンは、光変調パネルに結像されなければならない。交互する赤色のバー３ａ、緑色のバー３ｂ及び青色のバー３ｃが互いに平行して延在するカラーホイール３の知られた実施形態が、この目的のために用いられる場合、図１に示されるように、分割されたカラーの光ビームがくさび形であるという結果がもたらされる。

種々の異なるカラーバーがカラーホイールにらせん形状で位置する、これも知られているカラーホイール３の一実施形態では、分割されたカラーの光ビームはより対称的に形成される。しかし、この光ビームは図２に示されるように依然として曲がった形状をもつ。分割された光ビームがくさび形である場合と、分割された光ビームが曲がっている場合のどちらの場合においても、ピクチャ信号は歪められ、この歪みが最終的に投射されたピクチャに悪影響を及ぼす。分割されたカラービームが「より直線的な」形状をもつように、カラーホイール３を相対的に拡大させることによって、この歪みを補正するための解決策がある。このことが図３に示されている。しかし、この実施形態においてカラーホイール３の寸法を増大させることは、このことが組み込みスペースの低減をもたらさないので、多くの状況において望ましくない。

本発明の目的は、現行のカラー投射システムのピクチャ信号の歪みに対する解決策を提供することにある。この解決策は、照明側ではなく、結像側に求められるものである。従って、このカラー投射システムは、像生成側において標準の構成部品を用いながらも、比較的コンパクトであり且つ安価であり得る。

分割されたカラービームの曲がりを補正するためにピクチャ信号が行ごとに書き込まれる、ピクセルのｍ×ｎの行及び列のマトリックスから構成されるスクリーンパネルは、ピクチャ信号が行ごとに書き込まれるように駆動される。そのような行は、分割されたカラーの光ビームの曲がりを補償する湾曲を有する。

このことは、ピクセルのｍ×ｎの行及び列のマトリックスが、直交系を有する図５に示されている。このようなピクセルのマトリックスの既知の駆動とは対照的に、ピクチャ信号は、マトリックスフィールドの直交マトリックスの直線的な行ごとに書き込まれるのではなく、各々のピクチャラインが直交マトリックスの複数の行にわたって曲線状に書き込まれるように、ピクセルのマトリックスフィールドは駆動される。このことが図５に示されており、この図において、参照符号１１により示されるピクチャラインは、直交マトリックスの一直線の行に書き込まれるのではなく、序数ｘ−１、ｘ及びｘ＋１によってマトリックスフィールドに示され、直交マトリックスの３つの行に曲線状に配置されたピクセルに曲がった形状で書き込まれる。

同様に、第１のピクチャライン１２もまた、曲がった形状で書き込まれる。この場合、目に見える投射スクリーンの第１のマトリックス行ｍ＋１における２つのピクセルのみが駆動される。マトリックス行ｍ＋１の上に位置する直線的なマトリックス行のピクセルは、見る人には見えない。同様に、画像信号において最後のピクチャラインとして書き込まれるべきピクチャライン１３は、３つの直線的なマトリックス行ｍ＝ｚ−１、ｍ＝ｚ及びｍ＝ｚ＋１にわたって曲がった形状でピクセルのマトリックスに書き込まれる。この場合、ピクチャラインｍ＝ｚ＋１は、投射スクリーンの目に見える画像プレーンの外側に位置する。

従って、ピクセル２０のマトリックスフィールドを駆動する駆動手段は、従来技術のように、直交駆動を特徴とはせず、各々のピクチャラインのための駆動手段が、分割されたカラービームの曲がりの補償として、曲線状に分布するピクセル、すなわち、異なるマトリックス行に分布するピクセルに割り当てられる。

分割されたカラービームの曲がりを補正するために、ピクチャラインが曲がった形状で書き込まれる他の実施形態では、ピクセルのマトリックスが、行及び列の直交系から構成されずに、各々のマトリックス行のピクセルは、該ピクセル自体マトリックスフィールドに曲がった形状で組み込まれる。その場合、各々の行トランジスタは、関連するマトリックス行を駆動するが、このマトリックス行が、物理的に当該マトリックスに曲線状に位置するので、各々のピクチャラインは、それゆえ、曲がった形状で書き込まれ、投射される。

直線的なカラーバーをもつカラーホイールにより得られた、投射されるべきピクチャ信号におけるカラーバンドの形状を概略的に示す図である。 らせん形カラーバーを備えた既知のカラーホイールにより得られた、投射されるべきピクチャ信号におけるカラーバンドの形状を概略的に示す図である。 比較的大きい寸法のらせん形カラーバーをもつカラーホイールにより得られた、投射されるべきピクチャ信号におけるカラーバンドの形状を概略的に示す図である。 本発明によるカラー投射システムの一実施形態を示す図である。 本発明による方法が概略的に示される、図４に示されるカラー投射システムの光変調パネルの正面図である。

Claims (8)

1. カラー投射システムのピクチャ信号における乱れを補正する方法であって、ｍ×ｎの行のマトリックスに構成される多数のピクセルを有する光変調パネルが投射レンズによって投射され、前記光変調パネルが２つ以上のカラーの曲がった光スポットにより同時に照明され、前記光スポットが前記光変調パネルを横切って動かされ、前記ピクチャ信号を投射するために前記ピクセルが行ごとに駆動される方法であって、
   カラーの光ビームの曲がりが、前記光変調パネルにおいて補正されることを特徴とする方法。
2. 前記光変調パネルの前記ピクセルが、曲線上で駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法を実施するためのカラー投射システムであって、前記カラー投射システムが、少なくとも１つの光源と、前記光源の前方に配置されたミラー及びレンズを具える少なくとも１つのシステムと、少なくとも前記光源と前記システムとの間に配置され、前記光源により発せられる光信号を異なるカラーの複数の光ビームに分割するための異なるカラーの複数のバーをもつ手段と、ｍ×ｎの行及び列のマトリックスに構成される多数のピクセルを有する少なくとも１つの光変調パネルと、投射レンズと、情報を投射するために行ごとにピクセルを駆動するための駆動手段とを有するカラー投射システムであって、
   前記異なるカラーの光ビームの前記曲がりを補正する補正手段が設けられることを特徴とするカラー投射システム。
4. 前記補正手段が、前記光変調パネルの前記ピクセルの前記駆動手段の一部を形成することを特徴とする、請求項３に記載のカラー投射システム。
5. 前記駆動手段が、前記マトリックス内の曲線上の前記ピクセルを駆動させることを特徴とする、請求項４に記載のカラー投射システム。
6. 前記補正手段が、前記ピクセルの前記マトリックスの一部を形成することを特徴とする、請求項３に記載のカラー投射システム。
7. 前記ピクセルの前記行が、前記マトリックスに曲がった構成にて組み込まれることを特徴とする、請求項６に記載のカラー投射システム。
8. 前記光源により発せられた前記光信号を異なるカラーの複数の光ビームに分割するための前記手段は、カラーフィルタから構成され、前記カラーフィルタが、シャフトを中心に回転可能であり、異なるカラーの複数のらせん形バーをもつことを特徴とする、請求項３乃至７の何れか一項に記載のカラー投射システム。
   
   

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