JPH11502094A - ２ランプ、単一光弁投写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 投写装置が互いに対してある角で置かれ、且つ分割された回転フィルタ輪の異なる面上の点を照明するために照明サイクルのそれぞれの異なる位相の間活性化される第１及び第２光源を含んでいる。前記のフィルタ輪は、出力がスクリーン上へ投写される光弁へ、光源のうちの一方からの光を透過するため、及び他方の光源からの光を反射するために交互に用いられる。そのフィルタ輪の切片は交互に透明及び反射性であってもよく、すなわち光弁の色順次式照明を発生するために交互に色を透過及び反射し得る。カラーアーティファクトを低減するために隣接しない小さい方の位相へ色位相を分離する可能性を含んでいる、赤、青、緑照明の系列を発生するフィルタ輪に加えて、拡張された色全範囲に帰着する、赤、青、緑、シアン、マジェンタ、黄色照明の系列を２回転内に発生する簡単なフィルタ輪も開示されている。双方のランプがターンオフされているブランキング期間がその点を通る切片境界線の各通過を補う。

Description

【発明の詳細な説明】 ２ランプ、単一光弁投写装置 液晶、可動鏡、油膜、又は他の技術を用いる、透過又は反射モードで動作する 光弁は、映像制御信号に応答して二次元で光ビームの断面を変調するために既知 である。そのような光弁のキー使用はビデオ映像、特にカラービデオ映像を表示 するために光の後部又は前部投写を使用する装置においてである。従来技術の単 一ランプ、単一光弁装置はマイクロフィルタ、色順次式アドレシング又は落下ラ スターアドレシングにより、光弁内の赤、緑及び青補助画素を使用するような、 種々の方法によって全色を作る。光弁投写に適したランプの選択は、特に長寿命 が望ましい場合には、非常に制限される。長寿命及びワット当たり高ルーメンの 観点から一つの適切なランプは、フィリップス照明会社から入手できる 100Ｗの UHP ランプ、又は他の製造業者から入手できる類似のランプである。これらの超 寿命、短アークランプを使用することによる主な問題点は、短アークランプはそ れらがしばしば、もっと高い出力レベルへ大型化され得ないことである。一般に 、キセノン又は金属ハロゲンのような高出力ランプは、短寿命又は大アーク寸法 のような他の望ましくない特性を有している。それ故に、もっと明るい装置が望 まれる場合には、複式のランプが用いられねばならない。 ２ランプ、１光弁装置が、本願出願人による米国特許第5,386,250 号明細書に 開示されている。この特許は変形できるマイクロ鏡装置(DMD;deformable micro- mirrored device)がランプ出力の結合器として用いられている。この装置は二つ の主な問題点に悩まされ、それはすなわち、近い将来に期待される効率の改善に よってさえも、単一ランプからの照明に対して光弁を照明する光の明るさの二倍 よりもはるかに少なくなるような、変形できるマイクロ鏡装置の高い費用と低効 率とである。 ２個のランプからの光に単一の光弁上へ効率的に多重化されることを許容し、 それにより装置の明るさを実質的に二倍にすることが本発明の目的である。 前述の及びその他の目的は、分割された回転できる輪と、互いに対して及び前 記輪に対して、各々が同じ位置で前記輪の異なる面上に合焦される点を照明する ように、ある角度で置かれた第１及び第２光源とを具えている投写装置を提供す ることにより満たされる。それらの光源は光源照明サイクルの各自の異なる位相 の間付勢できる。受け取られた光から形成される出力光ビームを変調するため、 前記の輪を通る透過の後に第１光源により照明される点からの光と、前記の輪か ら反射の後に第２光源により照明された点からの光とを、受け取るように光弁が 位置決めされている。 前記の輪の第１実施例によると、それは、反射に用いられる他の半数の切片と 交互に透過に用いられる半数の切片による、偶数の切片を有している。色順次で ない装置に用い得る輪は、好適に１個は透明で且つ１個は反射する、２個の切片 を有している。 色順次式装置に用いるための本発明の装置用のフィルタ輪の第２実施例による と、前記輪は６個の色フィルタ切片を有し、それらは光弁へ向かって第１光源か らの三色の組のうちの異なる一つを伝達するための透過に用いられる３個の切片 と、前記の光弁に向かって第２光源からの三色のうちの異なる一つを反射するた めの反射に用いられる３個の切片とである。第１光源から輪の前記の一面までの 通路部分と、輪の前記の他面から光弁までの通路部分とが、第１ランプが付勢さ れる場合に透過に用いられる切片により結合され、且つ第２光源から輪の前記の 他面までの前記通路部分と、輪の前記の他面から光弁までの前記の通路部分とが 、第２ランプが付勢される場合に反射で用いられる切片により結合されるように 、前記の切片が配置され且つ前記の輪が第１及び第２光源の付勢と回転で同期化 される。好適に、透過に用いられる３切片は反射に用いられる３切片であるのと 同様に連続である。このことが光源の照明サイクルの周期にビデオフィールドの 周期の二倍（すなわち光源は交互のビデオフィールドの間活性である）であるこ とを許容し、且つ前記輪にビデオフィールド当たりに半回転で回転されることを 許容する。 色フィルタリング輪の第３実施例は、透過又は反射のうちの一方で用いられる 第１及び第２光フィルタリング切片と、透過又は反射のうちの他方で用いられる 第３切片とを有している。そのような実施例においては、光源は異なってもよく 、 一つがこれら二つの色のうちの比較的富んでいる第１及び第２の色を供給し、且 つ一つがその色のうちの比較的富んでいる第３の色を供給する。 本発明に使用できる色フィルタリング輪の第４実施例は４個の切片を有し、そ れらのうちの２個の隣接しない切片は、同じ色を透過又は反射する。これら２個 の切片は他の切片の角度幅の各々半分である。 色フィルタタング輪の第５実施例においては、第１、第２及び第３の色の組を 発生するための少なくとも３個の光フィルタリング切片を有し、光弁へ向かって 第１光源から前記の組の第１の色を透過するための第１切片、光弁へ向かって第 ２光源から前記の組の第２の色を反射するための第２切片、及び光弁へ第２光源 から前記の組の第３の光を反射するための第３切片を含んでいる。３切片輪のう ちの切片が、１個が透明で且つ２個が反射性であるように選ばれる、類似の実施 例も可能である。 最後に、第６実施例においては、３個の光フィルタリング切片を有する輪が用 いられ、且つ第１及び第２光源は、照明サイクルが輪の２回転を具えるように、 輪の交互の回転の間交互に活性化できる。各切片は輪の交互の回転中に反射でと 投写でとで用いられる。この最後の実施例は見掛け上の拡張された色全範囲を考 慮している。 本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と一緒に取られた場合に以下 の詳細な記載の熟読に際して明らかになるであろう。 図１はフィルタ輪を使用する本発明による、２ランプ、単一光弁装置を示して おり、 図2Aは図１の装置に用いるための２切片フィルタ輪の前面図を示し、その前面 は側対面ランプL1であり、 図2Bは図１の装置に使用するための図１用の６切片色フィルタ輪の前面図を示 し、 図2Cは図１の装置に使用するための図１用の３切片色フィルタ輪の前面図を示 し、 図2Dは図１の装置に使用するための図１用の４切片色フィルタ輪の前面図を示 し、 図2Eは図１の装置に使用するための代わりの３切片色フィルタ輪の前面図を示 し、 図3A〜3Eはそれぞれ図2A〜2Eのフィルタ輪を用いる場合に発生されるランプ活 性化、活動するフィルタ輪切片、及び多重ビームのタイミング図であり、 図４は図3Eにおけるタイミング図による図2Eの色フィルタ輪を用いる場合に発 生される色全範囲を示している。 図面のうちの図１を最初に参照して、本発明の装置10は２個のランプL1及びL2 を具え、それらは互いに90°を向けられて、且つ45°に向けられたフィルタ輪Ｗ の反対面上の同じ点12における焦点へ、それぞれ入力光ビームIB1 及びIB2 を収 斂することを管理する。ランプL1及びL2の各々が電球14、反射器16及び焦点レン ズ18を具えている。フィルタ輪Ｗの環状部分20はハブモータ22を介してそれの軸 の周囲を回転させられる。ビーム環状部分20は、光弁LVを照明する多重化された 光ビームMBを形成するために、ランプL1からの光の透過、及びランプL2からの入 力光の反射のために用いられる。フィルタ輪Ｗを出る多重化された光ビームMBは 光弁LVへ到達する前に、（図示されない）任意の積分器を通過してもよい。光弁 LVが多重化された光ビームMBを変調し、且つ映像が投写スクリーン26上へレンズ 24により投写される。合焦された点の直径は１cmよりも典型的に小さくなく、且 つフィルタ輪の些細でない角の範囲、例えば、フィルタ輪Ｗの中心から点12まで の半径が３インチである場合に、約7.5°に対するだろう。 ビデオ入力はビデオに応答して光弁LVの画素の状態を設定するために線30を介 して制御信号を与える光弁制御回路において受け取られ、且つそれにより光弁を 出て且つ投写スクリーン26上へ投写される光の二次元変調を発生する。ハブ制御 回路32がフィルタ輪Ｗの回転速度と位相とを制御する。ハブ制御回路は位相ロッ クループ内に組み込まれた、（図示されない）適切な角度位置センサを含んでも よい。ランプL1及びL2は、線42上で光弁制御回路28から与えられる信号に応答し てビデオフィールド速度と典型的に同期化された照明サイクルに従って、それぞ れ線38と40とを介して、電源36から交互に付勢される。 ランプL1及びL2は、互いに対して90°以外の角であってもよい。その必要条件 は、フィルタ輪の後の反射されたビームと透過されたビームとが、多重化された ビームMBを形成するように相互に一致するように、そのフィルタ輪が向けられる ことである。更に、単一の光弁LVのみが示されているけれども、２個のランプと フィルタ輪装置とが、２及び３個の光弁装置及び反射型光弁を含んで、単一ラン プにより普通に照明され得る、あらゆる種類の光弁投写器を照明するために用い られ得ることは理解されねばならない。 図2Aに図解されたようなフィルタ輪Ｗ及び図3Aにおける対応するタイミング図 をも参照して、フィルタ輪Ｗの環状部分20が 180°角度範囲の２個の切片から成 っていることが判り、一方の切片TRANS はランプL1からの照明を透過するように 透明であり、且つ他方の切片REFLはランプL2からの照明を反射するように銀めっ きされ、すなわち鏡化されている。回転周期TRの間フィルタ輪Ｗの１回転に対応 する期間TIを有する照明サイクルとなり、そのサイクルにおいてランプL1及びL2 が交互に付勢される。ランプL1がオンの場合に、透明切片TRANS が照明路内にあ るように、図2Aにおけるフィルタ輪が同期化される。ランプL1からの光がフィル タ輪を通過し、且つ光弁LVを照明する。鏡化された切片REFLが光路へ入る点へフ ィルタ輪が回転する場合に、ランプL1がスイッチオフされ且つランプL2がスイッ チオンされる。ランプL1が先に行ったのと同じ方法で今やランプL2からの光が光 弁LVを照明する。出力光効率を改善するために、ランプL1及びL2の交互の付勢の 間にブランキング期間BLが好適に存在し、それは点12の角度範囲がフィルタ輪Ｗ の透明切片と鏡化された切片との間の境界線を横切る場合の時間に対応している 。各ブランキング期間BLがフィルタ輪Ｗの９°の角度範囲に対応していると仮定 して、ランプL1及びL2の各々が全平均電力であるが、ほぼ47.5％のデューティー サイクルで運転され、それはフィルタ輪Ｗの回転に同期している。図3Aから判る ように、照明期間TIに広がるランプL1及びL2の各照明サイクルにおいて、光弁LV はフィルタ輪Ｗから出力光Ｏを見て、それは各々が期間TOを有する２サイクルの 照明を経験する。期間TOは入力ビデオのフィールド期間TFと等しく便利に設定さ れ得るので、フィルタ輪Ｗはフィールド速度の半分で回転するだけが必要で、且 つランプL1，L2の照明サイクルはフィールド速度の半分で反復するだけが必要で ある。 色順次式である多重化されたビームMBをフィルタ輪Ｗが発生しない、図2Aに図 解されたようなフィルタ輪Ｗを用いる装置においては、線34及び42上の光弁制御 回路28からの同期化信号が所望ならば除去され得て、その代わりに線44上でハブ 制御器32とランプ電源36とのうちの一方から他方へ同期化信号が供給され得る。 そのような場合には、ランプL1，L2の照明サイクル、及びフィルタ輪Ｗの対応す る回転速度が、フィールド速度と無関係に選択され得る。動作のこのモードにお いては、切片透過におけるブランキング期間BLが用いられず、且つ多重化された 光ビームが光弁LVの本質的に安定した照明を発生する。 この投写装置が色順次式装置である場合には、透過において及び反射において 交互に用いられるフィルタ輪Ｗの回転環状部分20が、図2Bに示されたような色フ ィルタ輪であり得る。透過において見られる場合に、フィルタは、例えば、赤、 緑、青、シアン、マゼンタ及び黄の順序にある。 図3Bから明らかであるように、輪の赤／緑／青半分の間に、ランプL1が各切片 中にターンオンされ、その切片のブランキング期間BLは切片間の境界線が光路を 通過する場合に、その間にランプL1がオフされるように置かれている。この輪Ｗ は、各色間のブランキング期間BLと共に連続して赤、緑及び青光を伝達し、輪Ｗ を出る多重化されたビームMBにより色順次式光弁LVを照明する。勿論、この装置 においてはその輪とランプとがビデオ信号と同期化されねばならないので、照明 サイクルTIの半分がビデオフィールド期間TFと等しい。従って、各々赤、緑又は 青切片の持続時間は、ビデオフィールド期間TFの１／３である。切片持続時間は 60Hz NTSC装置に対しては5.6 msecであり、50Hzフィールド速度装置に対しては6 .7 msecである。 輪は回転を継続し、且つシアン、マゼンタ、黄切片を有する輪の半分が光路内 へ来るので、ランプL1がターンオフされ、且つ再び切片間におけるブランキング 期間BLを有し、各切片の間ランプL2がターンオンされる。シアン切片が光弁LVを 照明するために赤光を反射する。マゼンタ切片が光弁LV上へ緑光を反射し、且つ 黄切片が光弁LV上へ青光を反射する。 回転周期TRの間の輪の１回転の間は照明サイクルTIと等しく、光弁LVは赤、緑 及び青照明の２系列を見て、第１はランプL1からの光の透過により、第２はラン プL2からの光の反射による。それ故に、60Hzビデオフィールド速度に対しては、 輪は毎秒30回転(RPS)で回転することが必要なだけであり、ランプL1，L2の照明 サイクルは30Hzである。約９°だけ回転させるために輪Ｗに対して必要な時間に 対応する３個のブランキング期間により中断されるランプL1及びL2の各々の付勢 により、各ランプが全平均電力であるが約42.5％のデューティーサイクルで点灯 される。 図2B内に示された６個の切片は等しい幅のものである。これらの幅は色補正目 的のために等しくなく作られてもよい。 図2Bは角度範囲で各切片が60°を有する６切片輪を示している。これらの切片 のうちの１個又は複数個が、カラー順次式アーティファクトを低減するために分 割され得る。例えば、緑は次の切片サイズと順序、すなわち赤‐60°、緑‐30° 、青‐60°、緑‐30°、シアン‐60°、マゼンタ‐30°、黄‐60°及びマゼンタ ‐30°により、８個の切片輪を発生して、輪上で分割されてもよい。 含意により、図１のランプは同じである。しかしながら、それらは異なっても く、且つ異なる色に合わされてもよい。例えば、ランプL1がフィリップスのUHP ランプ（青及び緑が豊富）であり、且つランプL2がハロゲン化金属ランプ（赤が 豊富）である場合には、図2C内の輪が用いられ得る。この例においては、図3Cに 図解されたように、ランプL1は約61.7％のデューティーサイクルを有し且つその 間緑及び青切片が光路内にあり、且つランプL2は約30.8％のデューティーサイク ルを有し且つその間シアン切片が光路内にある。切片境界線が光路を通過する場 合の各々に約９°のブランキング期間BLの間双方のランプがオフされる。この輪 の回りに一系列の色があるだけだから、この輪は60RPS(毎秒60回転)で回転しな くてはならない。 図2Dは２個の異なるランプによる使用のための分割緑輪を示している。動作は ランプ電源36がランプL1がターンオフされる付加ブランキング期間BLを発生する ことを除いて、図2Cの輪による動作と類似しており、ランプL1のデューティーサ イクルを約59.2％へ低減し、且つ光弁制御回路28により発生される色順次式制御 信号は、図3Dに示されたような輪ビデオを出る色順次式照明Ｏ内の結果として生 じる分割緑位相を収容しなくてはならない。この実施例の利点はカラーアーティ ファクトの低減である。 フィルタの他の装置が色輪上で用いられ得る。例えば、信号色を発生するため の切片は、赤（L1）、シアン（L2赤）、緑（L1）、マゼンタ（L2緑）、青（L1） 、黄（L2青）の順で一緒に集められてもよい。このことはビデオフィールド速度 の３倍で各ランプをオン及びオフに切換することを必要とする。このより高い周 波数は実際には幾つかのランプに対する動作の好適なモードであり得る。 もう一つの装置は緑／マゼンタ切片により緑又は他の色フィールドを分割しな くてはならない。このことが赤、シアン、緑、黄、青、マゼンタのフィルタ順へ 導く。黄と青との見掛け上の反転は双方のランプ上のパルス幅を全部の色に対し て等しく保たねばならない。 他の切片順もこの技術に熟達した者に対しては容易に起こり得るだろう。 同じフィルタ（赤、緑及び青）が、シアン、マゼンタ及び黄フィルタを置き換 えることにより、透過及び反射フィルタの双方に対して用いられ得る。これはフ ィルタのうちの正副どちらかの組によるか、又は図2Eに示されたような３個だけ の切片を有するフィルタ輪Ｗを回転することにより、二倍速くなされ得る。図3E から判るように、ランプL1がフィルタ輪Ｗの１回転の間赤、緑及び青色の系列の 源であり、且つランプL2がフィルタ輪Ｗの次の回転の間、それらの補色であるシ アン、マゼンタ及び黄の系列の源である。前のように、ブランキング期間BLがラ ンプL1、L2による照明内と、フィルタ輪Ｗを出る光の連続する色間の双方に現れ る。ランプL1，L2の各々の付勢は３個のブランキング期間BLにより中断され、且 つランプL1，L2の照明サイクルはフィルタ輪の 720°回転にまたがるので、各ラ ンプは全平均電力であるが約 46.25％のデューティーサイクルで点灯される。図 ４はこの表示装置の全色範囲が辺Ｔを有する三角形から辺Ｈを有する六角形へ拡 張されることを図解している。 図2Eのフィルタ輪を用いる場合に、光弁制御回路28は非標準RGB-CMY ビデオ信 号への標準RGB ビデオ信号へ造形される。デコーディング角をシアン、マゼンタ 及び黄へ割り当てることにより、RGB-CMY がNTSC合成ビデオから直接容易に引き 出される。プリンタインクは赤、緑及び青よりもむしろ、普通はシアン、マゼン タ及び黄であるから、印刷する装置用の表示装置として用いられる場合には、こ の装置は特別の効用を有し得る。この装置の付加的な利点は、白い明るさが標準 ２ランプRGB 装置よりも50％高いことである。 輪上に良好な塗布を有する回転輪装置は単一ランプ装置の約98％効率的でなく てはならない。それ故に、２ランプ装置からの全光は、単一ランプ装置からの光 の、２×.98＝ 1.96 倍、すなわち約二倍である。 本発明が特別に詳細に記載されてきたが、多くの変形が本発明の企図された精 神及び範囲内で可能であることは認識されねばならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｚ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分割された回転できる輪と、 互いに対して及び前記輪に対して、各々が同じ位置で前記輪の異なる面上に 合焦される点を照明するように、ある角度で置かれた第１及び第２光源であって 、前記の光源は光源照明サイクルの各自の異なる位相の間付勢され得る光源と、 受け取られた光から形成される出力光ビームを変調するために、前記の輪を 通る透過の後に第１光源により照明される点からの光と、前記の輪から反射の後 に第２光源により照明された点からの光とを、受け取るように位置決めされてい る光弁と、 を具えている投写装置。 ２．請求項１記載の投写装置であって、前記の輪が、反射に用いられる他の半数 の切片と交互に透過に用いられる半数の切片による、偶数の切片を有している投 写装置。 ３．請求項１記載の投写装置であって、前記輪は６個の色フィルタ切片を有し、 それらは前記の光弁へ向かって前記の第１光源からの三色の組のうちの異なる一 つを伝達するための透過に用いられる３個の切片と、前記の光弁に向かって前記 の第２光源からの前記の三色のうちの異なる一つを反射するための反射に用いら れる３個の切片とであり、第１光源から輪の前記の一面までの通路部分と、輪の 前記の他の面から光弁までの通路部分とが、第１ランプが付勢される場合に透過 に用いられる切片により結合され、且つ第２光源から輪の前記の他面までの前記 通路部分と輪の前記の他面から光弁までの前記の通路部分とが、第２ランプが付 勢される場合に反射で用いられる切片により結合されるように、前記の切片が配 置され且つ前記の輪が第１及び第２光源の付勢と回転で同期化される投写装置。 ４．請求項１記載の投写装置であって、前記の輪が第１、第２及び第３の色の組 を発生するための少なくとも３個の光フィルタリング切片を有し、前記の光弁へ 向かって前記第１光源から前記の組の第１の色を透過するための第１切片、 前記の光弁へ向かって前記第１光源から前記の組の第２の色を伝達するための第 ２切片、及び前記の光弁へ前記第２光源から前記の組の第３の色を反射するため の第３切片を含んでいる投写装置。 ５．請求項４記載の投写装置であって、前記の輪が第４切片を具え、該切片が前 記の光弁に向かって前記第１光源から前記の第２の色を伝達するために、前記第 ２切片と角度的に隣接しない投写装置。 ６．請求項４記載の投写装置であって、前記の第１光源が第１及び第２の色に比 較的富んでおり、前記の第２光源が前記第３の色に比較的富んでいる投写装置。 ７．請求項１記載の投写装置であって、前記輪が第１、第２及び第３の色を発生 するための少なくとも３個の光フィルタリング切片を有し、前記光弁へ向かって 前記第１光源から前記の組の第１の色を透過するための第１切片、前記光弁へ向 かって前記第２光源から前記の組の第２の色を反射するための第２切片、及び前 記光弁へ前記第２光源から前記の組の第３の色を反射するための第３切片を含ん でいる投写装置。 ８．請求項７記載の投写装置であって、前記の輪が第４切片を具え、該切片が前 記の光弁に向かって前記第１光源から前記の第２の色を反射するために、前記第 ２切片と角度的に隣接しない投写装置。 ９．請求項７記載の投写装置であって、前記の第１光源が第１の色に比較的富ん でおり、前記の第２光源が前記第２及び第３の色に比較的富んでいる投写装置。 10．請求項１記載の投写装置であって、前記の輪が複数の切片を有し、各々が前 記輪の異なる回転中に反射と伝達とで用いられる投写装置。 11．請求項１〜１１のいずれか１項記載の投写装置であって、付勢される場合に 、前記輪の切片間の境界線がその間に前記のランプにより照明される範囲を通過 する期間の間第１及び第２ランプのいずれもが付勢されない投写装置。