專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于投影電視等的圖像投影設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)用于投影電視類(lèi)器材的圖像投影設(shè)備類(lèi)型雖多，但所采納類(lèi)型須按用途確定，其中，單面立體光調(diào)制器圖像投影系統(tǒng)比三面立體光調(diào)制器原色圖像投影系統(tǒng)所用元件數(shù)少，且實(shí)現(xiàn)成本低，因此得以廣泛應(yīng)用。在以單面立體光調(diào)制器投影多色彩色圖像時(shí)，采用時(shí)間分割或空間分割法形成紅、綠、蘭三原色的投影圖像，并可由加色混合方式投影出所需任何顏色。時(shí)分原色光投影法不改變立體光調(diào)制器的像素個(gè)數(shù)，便可實(shí)現(xiàn)圖像投影，因而有利于高清晰度投影電視例如符合HDTV(高清晰度電視)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。一種光時(shí)分法，其讓光源發(fā)射的白光通過(guò)色輪，以發(fā)生被時(shí)分的原色光，通過(guò)向立體光調(diào)制器照射，進(jìn)而發(fā)生各色圖像。
但是，根據(jù)時(shí)分三原色光并照射的方法，不論在哪個(gè)時(shí)間時(shí)限除現(xiàn)用原色光之外的其他原色光(成分)不被利用(被反射或吸收至損)，因而光利用率低，需要改進(jìn)。
圖8是現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，1為白光源，包括燈2和反射片3。4為會(huì)聚光源1發(fā)射的光的第1光學(xué)裝置。5為由三原色濾色鏡組成的色輪，6為色輪5的轉(zhuǎn)軸，7為將色輪5的通過(guò)光轉(zhuǎn)換成后續(xù)的照射在立體光調(diào)制器8的光的第2光學(xué)裝置。Sd為驅(qū)動(dòng)立體光調(diào)制器8的信號(hào)，L1為光源1的發(fā)射光，L2為入射色輪5的光，L3為色輪5的反射光，L4為通過(guò)色輪5的光，L5為照射到立體光調(diào)制器的光，L6為接受了立體光調(diào)制器調(diào)制的光。光L6在入射投影透鏡(未圖示)后，在目標(biāo)物體上(未圖示)投影。目標(biāo)物體可以是投影屏、感光膠卷等。
圖9及圖10是如特開(kāi)平5-273673號(hào)公報(bào)示出的現(xiàn)有圖像投影設(shè)備中的色輪結(jié)構(gòu)示意圖，圖9為色輪，21、22和23分別為可讓紅、綠、蘭光通過(guò)的濾色鏡。濾色鏡21、22和23每個(gè)都占用120度角。圖10是以加強(qiáng)照射光亮度為目的，在三原色濾色鏡以外增加透明片所構(gòu)成的色輪，24、25和26分別為可使紅、綠、蘭光通過(guò)的濾色鏡，27為透明片。在色輪中，濾色鏡24、25和26及透明片27所占的角度都為90度角。
如圖8，燈2發(fā)生含紅、綠、蘭光譜的光，反射鏡3使燈2的射出的光朝向第1光學(xué)裝置4。由此光源1發(fā)射光L1。第1光學(xué)裝置4接收光源1的發(fā)射光L1，并將其向色輪會(huì)聚，被會(huì)聚的光L2對(duì)準(zhǔn)色輪濾色鏡。
當(dāng)色輪按圖9構(gòu)成且以每秒60轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于光L2對(duì)準(zhǔn)色輪的一定的地方，因此根據(jù)濾色鏡21、22和23的旋轉(zhuǎn)位置通過(guò)光變換為紅、綠、蘭光，此過(guò)程每秒重復(fù)60次。通過(guò)了濾色鏡21、22和23的光由第2光學(xué)裝置7轉(zhuǎn)換為基本平行的光L5，并照射到立體光調(diào)制器8，立體光調(diào)制器8由驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd驅(qū)動(dòng)，并調(diào)制光強(qiáng)，一邊形成對(duì)應(yīng)各色原色光的彩色圖像，并射出光L6。光L6通過(guò)依次射出三原色光投影加色混合的任何顏色的圖像。沒(méi)通過(guò)濾色鏡21、22和23的光被吸收或反射，沒(méi)被利用于光投影，因此光源發(fā)射的光平均僅三分之一通過(guò)濾色鏡用于光投影，而其余的三分之二得不到利用。
當(dāng)色輪按圖10配置時(shí)，光L4按紅、綠、蘭、白變化，并每秒重復(fù)60次。雖然投影白光可以增強(qiáng)亮度，但由于濾色鏡的占用角度變小，所以投影飽和度高的顏色時(shí)反到變暗，顏色的鮮艷性也隨之喪失。
色輪為圖9的結(jié)構(gòu)時(shí)，圖11為現(xiàn)有圖像投影設(shè)備上立體光調(diào)制器8的照射光L5的光通強(qiáng)度的時(shí)間平均值(時(shí)間平均光通強(qiáng)度)的立體表示，圖中，31至33分別為紅、綠、蘭三原色的時(shí)間平均光通強(qiáng)度IR、IG和IB的坐標(biāo)軸，點(diǎn)R1、G1和B1分別為紅、綠、蘭三原色的時(shí)間平均光通強(qiáng)度，點(diǎn)W1為三原色光合成的光的時(shí)間平均光通強(qiáng)度的點(diǎn)。頂點(diǎn)為原點(diǎn)O、點(diǎn)R1、G1、B1、W1等的長(zhǎng)方體內(nèi)部表示通過(guò)立體光調(diào)制器8調(diào)制光L6的強(qiáng)度而形成投影圖像的可用范圍。因此，長(zhǎng)方體越大，光投影設(shè)備的可形成圖像就越亮，表現(xiàn)范圍就越大。對(duì)亮度高的圖像，點(diǎn)W1離原點(diǎn)O距離越遠(yuǎn)，對(duì)飽和度高的圖像，點(diǎn)R1、G1和B1離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，投影就可以越亮。
圖12為圖11各點(diǎn)在IG軸和IB軸所形成的平面上投影的平面視圖，軸的刻度可以任選，但為了進(jìn)行以下相對(duì)比較，茲假定點(diǎn)G1的IG軸坐標(biāo)值和點(diǎn)B1的IB軸坐標(biāo)值分別為1。即在使用占用角度為120度的濾色鏡時(shí)得到的三原色的每個(gè)的時(shí)間平均光通強(qiáng)度為1。
色輪結(jié)構(gòu)為圖10的結(jié)構(gòu)時(shí)，圖13為在現(xiàn)有圖像投影設(shè)備中立體光調(diào)制器8的照射光L5的時(shí)間平均光通強(qiáng)度在IG軸和IB軸所表示平面上投影的平面視圖，點(diǎn)G2和點(diǎn)B2分別表示綠、蘭的原色的時(shí)間平均光通強(qiáng)度，點(diǎn)W2表示三原色組合光的時(shí)間平均光通強(qiáng)度的點(diǎn)。在圖10所示的色輪中，每個(gè)濾色鏡的占用角為90度，因此點(diǎn)G2由90/120＝0.75所以IG軸坐標(biāo)值為0.75，與之相同，點(diǎn)B2的IB坐標(biāo)軸值也為0.75。透明片可同時(shí)讓三原色光通過(guò)，并在90度間持續(xù)，因此對(duì)每種顏色同時(shí)增加光通0.75。例如，如果在三原色光中添加白光，在圖13中變?yōu)辄c(diǎn)W2所示光強(qiáng)度，此為亮度最大值。光照的可能范圍到原點(diǎn)O及點(diǎn)G2、W2和B2定義的六角形范圍。其它投影平面上的范圍與之類(lèi)似。如果以(IR軸坐標(biāo)，IG軸坐標(biāo)，IB軸坐標(biāo))表示點(diǎn)坐標(biāo)，則圖13的點(diǎn)W2為(1.5，1.5，1.5)，各色的光強(qiáng)度為圖12的點(diǎn)W1坐標(biāo)(1，1，1)的1.5倍。圖13的點(diǎn)G2坐標(biāo)為(0，0.75，0)，綠色照射光為圖12的點(diǎn)G1坐標(biāo)(0，1，0)的75％，因而飽和度高的圖像亮度降到75％。

發(fā)明內(nèi)容
如上上述，在圖9的采用色輪增加亮度的現(xiàn)有方法中，重要的是組成色輪的濾色鏡和透明片的角度比例要設(shè)定成與投影的圖像相吻合，然而，通常無(wú)法預(yù)測(cè)投影圖像是什么范圍的顏色和飽和度，從而難以決定最佳比例。另外，在白光的亮度峰值與顏色飽和度之間存在著一種協(xié)調(diào)關(guān)系，據(jù)此，不論比例如何確定，對(duì)多種圖像，都會(huì)有暗投影的圖像。
本發(fā)明旨在消除上述問(wèn)題，其目的在于在由單面立體光調(diào)制器構(gòu)成的圖像投影設(shè)備中，通過(guò)提高光的利用率使幾乎所有的投影圖像的亮度都比現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的大。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供性能高、費(fèi)用低的圖像投影設(shè)備。
權(quán)利要求1記載的圖像投影設(shè)備，其包括發(fā)生不同顏色成分的光的光源(1)；讓來(lái)自上述光源(1)光的不同顏色成分順序通過(guò)的順序色選裝置(51)；發(fā)生白光的裝置(10、11a、11b、11c、12)；立體光調(diào)制器(8)；將通過(guò)上述順序色選裝置的光和上述白光導(dǎo)向上述立體光調(diào)制器(8)的裝置(51)；調(diào)節(jié)上述白光的時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置(12)，上述立體光調(diào)制器(8)對(duì)通過(guò)上述順序色選裝置的光和調(diào)節(jié)了上述時(shí)間平均強(qiáng)度的上述白光進(jìn)行立體調(diào)制，并發(fā)生圖像光。
權(quán)利要求2記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求1記載的設(shè)備中，調(diào)節(jié)上述白光時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置包含液晶光閘。
權(quán)利要求3記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求1記載的設(shè)備中，上述發(fā)生白光的裝置包含合成上述順序色選裝置的反射光和通過(guò)上述順序色選裝置的光的裝置(51)。
權(quán)利要求4記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求3記載的設(shè)備中，調(diào)節(jié)上述白光時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置調(diào)節(jié)上述順序色選裝置反射的光，由此間接調(diào)節(jié)上述白光的時(shí)間平均強(qiáng)度。
權(quán)利要求5記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求3記載的設(shè)備中，上述順序色選裝置具有多個(gè)濾色鏡，上述濾色鏡由二向色濾光鏡構(gòu)成，通過(guò)向上述順序色選裝置的射出表面照射上述順序色選裝置的射入表面所反射的光，來(lái)合成上述順序色選裝置所反射的光和通過(guò)上述順序色選裝置的光。
權(quán)利要求6記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求1記載的設(shè)備中，上述順序色選裝置由可以以轉(zhuǎn)軸為中心保持旋轉(zhuǎn)的片狀部件形成，上述片狀部件被從上述轉(zhuǎn)軸起沿徑向延伸的直線分割為3個(gè)或更多的區(qū)域，其中至少3個(gè)區(qū)域分別具有紅、綠、蘭三原色的濾色鏡。
權(quán)利要求7記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求1記載的設(shè)備中，
上述立體光調(diào)制器為可變形鏡裝置。
權(quán)利要求8記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求1記載的設(shè)備中，還具有根據(jù)表示應(yīng)投影圖像的圖像信號(hào)的內(nèi)容調(diào)節(jié)上述時(shí)間平均強(qiáng)度的控制器。
權(quán)利要求9記載的圖像投影設(shè)備，包括發(fā)生含有不同顏色成分的光的光源(1)；讓來(lái)自上述光源(1)光的不同顏色成分順序通過(guò)的順序色選裝置(51)；立體光調(diào)制器(8)；將上述順序色選裝置的通過(guò)光和上述順序色選裝置的反射光導(dǎo)向上述立體光調(diào)制器(8)的裝置(51)；可使上述反射光的時(shí)間平均強(qiáng)度調(diào)低的調(diào)節(jié)裝置(12)，上述立體光調(diào)制器(8)對(duì)上述順序色選裝置的通過(guò)光和調(diào)節(jié)了上述時(shí)間平均強(qiáng)度的上述反射光進(jìn)行立體調(diào)制，并發(fā)生圖像光。
權(quán)利要求10記載的圖像投影設(shè)備，其特征是在權(quán)利要求9記載的設(shè)備中，上述調(diào)節(jié)裝置的調(diào)低率可變。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2的(a)至(e)是在本發(fā)明實(shí)施方式1中的色輪旋轉(zhuǎn)時(shí)限、光閘開(kāi)關(guān)時(shí)限、對(duì)立體光調(diào)制器的各色光及白光的照射時(shí)限的示意圖。
圖3是在以本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像投影設(shè)備的紅、綠的原色光平均照射強(qiáng)度為軸的平面上，可照射的光強(qiáng)度范圍示意圖。
圖4是在以本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像投影設(shè)備的綠、蘭的原色光平均照射強(qiáng)度為軸的平面上，可照射的光強(qiáng)度范圍示意圖。
圖5的(a)至(e)是在本發(fā)明實(shí)施方式2中的色輪旋轉(zhuǎn)時(shí)限、光閘開(kāi)關(guān)時(shí)限、對(duì)立體光調(diào)制器的各色光及白光的照射時(shí)限的示意圖。
圖6的(a)至(d)是將本發(fā)明實(shí)施方式2中的射入立體光調(diào)制器的光分解為白光和各種顏色光(成分)的結(jié)果示意圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式3的圖像投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是現(xiàn)有圖像投影設(shè)備中的色輪濾色鏡配置的示例圖。
圖10是現(xiàn)有圖像投影設(shè)備中的色輪濾色鏡配置的其他示例圖。
圖11是當(dāng)濾色鏡配置如圖9所示時(shí)，在以現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的三原色光平均照射強(qiáng)度為軸的平面內(nèi)可照射范圍的示意圖。
圖12是當(dāng)濾色鏡配置如圖9所示時(shí)，在以現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的綠和蘭的原色光平均照射強(qiáng)度為軸的平面內(nèi)可照射范圍的示意圖。
圖13是當(dāng)濾色鏡配置如圖10所示時(shí)，在以現(xiàn)有圖像投影設(shè)備的綠和蘭的原色光平均照射強(qiáng)度為軸的平面內(nèi)可照射范圍的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明1光源2燈3反射片8立體光調(diào)制器10光學(xué)裝置11a、11b、11c導(dǎo)光裝置12光閘14光學(xué)裝置15控制器51色輪60a射入表面60b射出表面實(shí)施方式以下參照各實(shí)施方式的圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的圖像投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，1為發(fā)生含不同顏色成分的光例如白光的光源，包括燈2和反射片3，并射出光L1。4為會(huì)聚光源1的發(fā)射光L1并發(fā)射光L2的第1光學(xué)裝置。
51為旋轉(zhuǎn)型順序色選裝置(色輪)，包括有射入表面為60a，射出表面為60b的元碟狀組合濾色鏡60和沿垂直于射入表面60a及射出表面60b的方向延伸的轉(zhuǎn)軸61，轉(zhuǎn)軸61配置成與來(lái)自第1光學(xué)裝置4的光L2的行進(jìn)方向的傾斜角為θ。光L2中，L41代表通過(guò)色輪51的光成分，L31代表反射光成分。傾斜角θ的設(shè)定使入射光L2和反射光L31可相互分離。
10為第3光學(xué)裝置，將反射光L31轉(zhuǎn)換為所定剖面尺寸的光束(平行光)。L32為被平行的反射光，11a至11c為光導(dǎo)裝置，比如由反射鏡組成，12為由液晶構(gòu)成的光閘，Sc為控制光閘12的信號(hào)，L33為入射光閘12上的光，L34為通過(guò)光閘12的光，14為第4光學(xué)裝置，其將通過(guò)光閘12的光轉(zhuǎn)換為會(huì)聚光，同時(shí)，使會(huì)聚光射向色輪51的濾色鏡中的通過(guò)光的射出點(diǎn)(射出表面60b中通過(guò)光通過(guò)的位置)，L35為射入第4光學(xué)裝置14的光，L36為第4光學(xué)裝置14的射出光，L37為光L36中的被色輪51的組合濾色鏡60的射出面60b所反射的光。
7為將色輪51的通過(guò)光轉(zhuǎn)換為后續(xù)的立體光調(diào)制器8的照射光的第2光學(xué)裝置。立體光調(diào)制器8由可變形鏡裝置構(gòu)成。Sd為立體光調(diào)制器8的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。15為接收?qǐng)D像信號(hào)Si、發(fā)生控制信號(hào)Sc及驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd并使色輪51的旋轉(zhuǎn)與光閘12及立體光調(diào)制器8的操作同步的控制器。
L51為光L41和光L37相互添加(合成或疊加)而形成并照射到立體光調(diào)制器8的光，L61為由立體光調(diào)制器8調(diào)制并射出的光。
如上上述，色輪51具有元碟狀的組合濾色鏡60，此元碟狀組合濾色鏡60由沿徑向延伸并彼此間隔120度角的3條直線分割成3個(gè)區(qū)域，而且在每個(gè)區(qū)域上，都有由二向色濾色鏡組成的三原色的濾色鏡。據(jù)此，各濾色鏡都在元碟狀組合濾色鏡中占有120度角。各二向色濾色鏡只讓三原色之一通過(guò)，并反射其余的光。
第1光學(xué)裝置4的會(huì)聚光L2射到色輪51的濾色鏡上，其一部分(由入射光所在濾色鏡選取的顏色成分)通過(guò)濾色鏡并作為光L41直線行進(jìn)而進(jìn)入第2光學(xué)裝置7。光L2中的其余部分(未被入射光L2所在的濾色鏡選取的大部分的顏色成分)被向與入射方向偏離(2×θ)角度的方向反射，射入第3光學(xué)裝置10并被轉(zhuǎn)換為平行光L32，再由光導(dǎo)裝置11a導(dǎo)向，作為光L33射入光閘12。
光閘12根據(jù)控制信號(hào)Sc控制光L33的通過(guò)比例，通過(guò)光L34由光導(dǎo)裝置11b和11c導(dǎo)向變?yōu)楣釲35。光閘12通過(guò)控制光L33的通過(guò)比例，可調(diào)節(jié)光L35的時(shí)間平均強(qiáng)度。光L35射入第4光學(xué)裝置14，并被轉(zhuǎn)換為會(huì)聚光L36。光L36在通過(guò)色輪51的光L41的(射出表面的)射出部位以與光L31的行進(jìn)方向相同的方向入射，并沿著光L2的方向被反射變?yōu)楣釲37，再與光L2中的通過(guò)濾色鏡的成分光L4合成。光L37和光L41的合成光稱(chēng)為光L50。光L50通過(guò)第2光學(xué)裝置7變成光L51。
當(dāng)光L41為紅光時(shí)，光L31含有綠光成分及蘭光成分，當(dāng)光閘12處于通過(guò)狀態(tài)時(shí)，綠光及蘭光作為光L37被傳送，并與光L41合成，其結(jié)果，成為白光L51照射到立體光調(diào)制器8。
圖2(a)是在濾色鏡51旋轉(zhuǎn)即每個(gè)濾色鏡的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，紅、綠、蘭濾色鏡中哪個(gè)處于光L2的入射位置，換言之，哪個(gè)顏色的光通過(guò)了濾色鏡的示意圖。圖2(b)表示光閘12的開(kāi)關(guān)時(shí)限，圖2(c)至圖2(e)分別為表示作為光L51入射立體光調(diào)制器的紅、綠、蘭光(成分)的強(qiáng)度瞬時(shí)值iR(t)、iG(t)和iB(t)的時(shí)限圖。
在圖2(a)中光L2從時(shí)間t1至t2入射紅濾色鏡(紅濾色鏡處于光L2的入射位置)，從時(shí)間t2至t3入射綠濾色鏡，從時(shí)間t3至t4入射蘭濾色鏡。色輪51在t1至t4的期間旋轉(zhuǎn)1圈。色輪51的旋轉(zhuǎn)時(shí)間TF一般低于1/60秒，使顏色的閃爍不易被察覺(jué)。
在圖2(b)中，光閘12在t1至t5期間關(guān)閉，在t5至t6期間打開(kāi)，在t6至t4期間關(guān)閉。t5的時(shí)限位置在從t2的t2至t3期間的2/3處，t6的時(shí)限位置在從t3的t3至t4期間的1/3處。在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，假定光閘12的開(kāi)是全開(kāi)狀態(tài)，并且入射光是無(wú)衰減地射出。在光閘12為開(kāi)的時(shí)間(t5至t6)內(nèi)，在t5至t3期間綠濾色鏡處于光L2的入射位置，因此紅、蘭光成分由濾色鏡反射而通過(guò)光閘12作為反射光L37被導(dǎo)向立體光調(diào)制器8。在t3至t6期間蘭濾色鏡處于光L2的入射位置，因此紅、綠光成分由濾色鏡反射而通過(guò)光閘12作為反射光L37被導(dǎo)向立體光調(diào)制器8。
如圖2(c)所示，在t1至t2期間，紅光成分作為通過(guò)光L41入射立體光調(diào)制器8，而在t5至t6期間，作為反射光L37入射立體光調(diào)制器8。如圖2(d)所示，在t2至t3期間，綠光成分作為通過(guò)光L41入射立體光調(diào)制器8，而在t3至t6期間，作為反射光L37入射立體光調(diào)制器8。如圖2(e)所示，在t5至t3期間，蘭光成分作為反射光L37入射立體光調(diào)制器8，而在t3至t4期間，作為通過(guò)光L41入射立體光調(diào)制器8。
如上上述，假定在光閘12開(kāi)時(shí)沒(méi)有衰減，因而在光閘打開(kāi)期間(t5至t6)，通過(guò)光L41和反射光L37合成為白光。據(jù)此，在立體光調(diào)制器8上(只有)綠光的入射期間為t2至t5，在立體光調(diào)制器8上(只有)蘭光入射的期間為t6至t4。
因此，三原色光和白光依次(如上例，順序?yàn)榧t、綠、白、蘭)入射立體光調(diào)制器8，由此，參照?qǐng)D10所示的現(xiàn)有設(shè)備中，與在t5至t6期間(光閘12打開(kāi)期間)在光L2的入射位置設(shè)置透明片而使白光入射立體光調(diào)制器8的結(jié)構(gòu)等價(jià)。所以，這跟現(xiàn)有設(shè)備相同，可以通過(guò)增加白光比例而加強(qiáng)亮度。
紅、綠、蘭的每個(gè)的最大亮度都分別只由該顏色的光(成分)在立體光調(diào)制器8上的入射期間的長(zhǎng)短，即從該顏色的光在立體光調(diào)制器8上的入射期間中減去白光在立體光調(diào)制器8上的入射期間而決定。在圖2(c)至2(e)的示例中，每種顏色的最大亮度由紅色為t1至t2，綠色為t2至t5而蘭色為t6至t4的長(zhǎng)度來(lái)決定。
立體光調(diào)制器8由對(duì)應(yīng)于入射光的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。即在(只有)紅光入射時(shí)由紅色信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在(只有)綠光入射時(shí)由綠色信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在(只有)蘭光入射時(shí)由蘭色信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在白光入射時(shí)由亮度信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
由于立體光調(diào)制器8以10微秒程度的高速度進(jìn)行工作，所以如果每種顏色的照射時(shí)間數(shù)量級(jí)為2毫秒，則可進(jìn)行200個(gè)階段的脈沖寬度調(diào)制，因而就有可能得到灰度級(jí)數(shù)量充足的光投影。在示圖例中，紅色的t1至t2期間、綠色的t2至t5期間、蘭色的t6至t4期間及白色的t5至t6期間都被分割為脈沖寬度調(diào)制的階段數(shù)而進(jìn)行灰度級(jí)的控制。
在光閘12上從光的入射側(cè)起按順序配置偏振光轉(zhuǎn)換裝置、液晶和檢光裝置，可使通過(guò)損失變小。這里偏振光轉(zhuǎn)換裝置最好是讓第一方向的偏振光無(wú)變化地通過(guò)，并將在入射光中與第一方向垂直的第二方向的偏振光轉(zhuǎn)換為第一方向的偏振光而射出。
時(shí)間t5和t6可以由控制信號(hào)Sc的發(fā)生時(shí)限進(jìn)行控制，也可隨投影的圖像而變化。例如，對(duì)于運(yùn)動(dòng)畫(huà)面，可以按每個(gè)視場(chǎng)來(lái)進(jìn)行其調(diào)節(jié)。此控制由控制器15來(lái)進(jìn)行。
圖2(a)至2(e)的示例適合紅色飽和度高而其它顏色飽和度低的情況，在t1至t2期間中全部紅光都用于紅色的投影，而在t5至t6期間通過(guò)打開(kāi)光閘12可以白光的照射替代綠光和蘭光照射的一部分。
在圖2(a)至2(e)的示例中，發(fā)生白光的時(shí)限在色輪每次旋轉(zhuǎn)中只有一次，但本發(fā)明對(duì)此并不作限制，在色輪的一次旋轉(zhuǎn)中可發(fā)生不只一次的白光，且白光的發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)度可以有各種設(shè)定。
當(dāng)圖像是單色時(shí)，可經(jīng)常使光閘12打開(kāi)而照射白光。這樣，投影亮度可以是不采用白光的設(shè)備的3倍。
圖3和圖4表示關(guān)于本發(fā)明實(shí)施方式的圖像投影設(shè)備，立體光調(diào)制器8的照射光L51的時(shí)間平均光通強(qiáng)度的變化范圍，圖3為在紅光IR軸和綠光IG軸所成的平面上，圖4為在綠光IG軸和蘭光IB軸所成平面上的投影。當(dāng)光閘12按圖2(b)所示時(shí)限打開(kāi)時(shí)，點(diǎn)R3(1，0，0)、點(diǎn)G3(0，0.67，0)和點(diǎn)B3(0，0，0.67)分別表示紅光、綠光和蘭光的照射強(qiáng)度，在點(diǎn)W3(1.67，1.33，1.33)可獲得添加了白光的最大亮度。
通過(guò)改變光閘12的開(kāi)關(guān)時(shí)限，可移動(dòng)點(diǎn)R3、G3、B3和W3，但其最大值分別是R4(1，0，0)、G4(0，1，0)、B4(0，0，1)和W4(3，3，3)。在點(diǎn)W4處，所有坐標(biāo)值都是3，并且如果是單色圖像，如上所述，可以得到3倍于現(xiàn)有設(shè)備亮度的投影。如果當(dāng)飽和度對(duì)所有顏色都高時(shí)則可以不用白光照射，而當(dāng)圖像只有紅色時(shí)則可以取消綠光和蘭光的照射時(shí)間。
這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)限t5和t6，或更一般地講，通過(guò)調(diào)節(jié)白光在立體光調(diào)制器8上的照射時(shí)限，可以調(diào)節(jié)圖像的亮度和飽和度。據(jù)此，可根據(jù)圖像特點(diǎn)調(diào)節(jié)圖像的亮度和飽和度。例如，當(dāng)圖像飽和度小時(shí)，可通過(guò)增加白光的時(shí)間平均強(qiáng)度來(lái)增加圖像亮度。并且，在圖像飽和度高時(shí)，可通過(guò)減少白光的時(shí)間平均強(qiáng)度來(lái)不損失圖像顏色的鮮艷性。
在上述實(shí)施方式中，通過(guò)合成色輪51的反射光和通過(guò)色輪51的光而形成白光，從而可有效利用光源的發(fā)射光。而且，通過(guò)調(diào)節(jié)光閘12的開(kāi)關(guān)時(shí)限，可對(duì)色輪51的反射光和通過(guò)色輪51的光進(jìn)行而形成的白光的期間長(zhǎng)度予以調(diào)節(jié)，由此來(lái)間接調(diào)節(jié)白光的時(shí)間平均強(qiáng)度和每種顏色光的強(qiáng)度。據(jù)此，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)便可以有效地進(jìn)行白光和每種顏色光的調(diào)節(jié)。
此外，由于每種顏色濾色鏡都由二向色濾色鏡形成，因此光得以有效反射，可更有效地利用光源的發(fā)射光。
進(jìn)言之，由于在同一濾色鏡的射出表面上合成濾色鏡射入表面的反射光，所以設(shè)備的整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且光的利用率高。
另外，光閘12由液晶光閘構(gòu)成，因此調(diào)節(jié)白光的時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置可以由成本低且耗能少的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施方式2在上述的實(shí)施方式1中，為了調(diào)節(jié)色輪51反射光的時(shí)間平均強(qiáng)度，而調(diào)節(jié)光閘12的打開(kāi)時(shí)限，取而代之還可以調(diào)節(jié)光閘12的開(kāi)口度(全體的透過(guò)率)，即在入射光閘12的光中通過(guò)光閘12的光的比例。其結(jié)構(gòu)的示圖與圖1相同。但是，圖1的光閘12的操作有所不同。
即，在實(shí)施方式1中，當(dāng)光閘12打開(kāi)時(shí)其射出光的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度相同，但在實(shí)施方式2中，入射光中所定比例的光成為射出光。圖5是其一示例。在圖5示例中，光閘12的開(kāi)口度P在色輪51讓綠光及蘭光通過(guò)的整個(gè)期間內(nèi)為1/3。即入射光中的P＝1/3＝33.3％成為射出光。
光閘12的射出光與實(shí)施方式1相同在色輪51的射出表面60b與通過(guò)色輪51的光合成。據(jù)此，射入立體光調(diào)制器8的光如圖5(c)至5(e)所示。即紅光在期間t1至t2內(nèi)以100％的強(qiáng)度(以色輪51的入射光強(qiáng)度為基準(zhǔn)。以下相同。)，在期間t2至t4內(nèi)以P＝33.3％的強(qiáng)度入射立體光調(diào)制器。綠光在期間t2至t3內(nèi)以100％的強(qiáng)度，在期間t3至t4內(nèi)以33.3％的強(qiáng)度入射立體光調(diào)制器8。蘭光在期間t2至t3內(nèi)以33.3％的強(qiáng)度，在期間t3至t4內(nèi)以100％的強(qiáng)度入射立體光調(diào)制器8。
據(jù)此，紅光的時(shí)間平均強(qiáng)度為1+0.333×2＝1.67；綠光的時(shí)間平均強(qiáng)度為1+0.333×1＝1.33；蘭光的時(shí)間平均強(qiáng)度為1+0.333×1＝1.33，結(jié)果與實(shí)現(xiàn)方式1的綠、蘭期間中的各自只有1/3的期間全開(kāi)光閘12的情況相同。
另外，由于在期間t2至t3內(nèi)到達(dá)立體光調(diào)制器8的光的強(qiáng)度對(duì)紅光和蘭光而言為33.3％，而對(duì)綠光而言為100％，因此可認(rèn)為綠光中的P＝33.3％與紅光及蘭光共同形成白光，而其余的(1-P)＝66.7％作為綠光到達(dá)立體光調(diào)制器8。與之類(lèi)似，由于在t3至t4期間內(nèi)到達(dá)立體光調(diào)制器8的光的強(qiáng)度對(duì)紅光與綠光而言是33.3％，而對(duì)蘭光而言為100％，因此可認(rèn)為蘭光中的P＝33.3％與紅光和綠光共同形成白光，而其余的66.7％作為蘭光到達(dá)立體光調(diào)制器8。如上所述，圖6表示在三原色各顏色的光中分解成白光iW’(t)和其以外的成分iR’(t)、iG’(t)、iB’(t)(分別稱(chēng)為紅光成分、綠光成分、蘭光成分)的情況。
如圖所示，在時(shí)間t2至t4的期間中，可認(rèn)為白光和綠光成分、蘭光成分相互重疊，因此此期間由重疊組合了亮度信號(hào)和各顏色信號(hào)的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)立體光調(diào)制器8。例如，在t2至t3中，白光和綠光成分重疊，因此立體光調(diào)制器8由亮度信號(hào)和綠光信號(hào)重疊組合所得到的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在t3至t4中，白光和蘭光成分重疊，因此立體光調(diào)制器8由亮度信號(hào)和蘭光信號(hào)重疊組合所得到的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。為此所進(jìn)行的控制和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的提供由控制器15來(lái)進(jìn)行。
另外，作為用以調(diào)節(jié)光的時(shí)間平均強(qiáng)度的光閘12，不需要整個(gè)面一起改變光透射率，例如，可以將整個(gè)面分割為多個(gè)區(qū)域，其各個(gè)區(qū)域的開(kāi)關(guān)可以單獨(dú)控制，與提高光在整個(gè)平面內(nèi)均勻性的裝置(均勻處理裝置)組合使用。這樣的均勻處理裝置因其它用途例如為補(bǔ)償光源發(fā)射光的不均勻性，而已經(jīng)例如作為光學(xué)裝置7的一部分被設(shè)置，這時(shí)可用同一裝置提高通過(guò)光閘12的光在平面內(nèi)的均勻性。
如此，因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)平面內(nèi)的透射率均勻性未必重要，所以使各種方式的液晶元件得以使用，其中強(qiáng)導(dǎo)電性液晶元件能以幾十微秒程度的高速工作，因而有利于縮短切換期間。
此外，也可以組合進(jìn)行參照?qǐng)D2說(shuō)明的光閘12的開(kāi)關(guān)時(shí)間控制和參照?qǐng)D5及圖6說(shuō)明的透射率的控制。
實(shí)施方式3在實(shí)施方式1和實(shí)施方式2中，將色輪射入表面60a的反射光導(dǎo)向光閘12，然而，亦可將色輪射入表面60a的反射光以外的光導(dǎo)向光閘12，并合成其通過(guò)光閘12的光與通過(guò)色輪的光。例如，如圖7所示，也可以在發(fā)生射入色輪的光的光源1以外準(zhǔn)備另外的光源41，并且對(duì)其發(fā)射光經(jīng)與第1光學(xué)裝置4相同的光學(xué)裝置44、光閘12和與光導(dǎo)裝置11b相同的光導(dǎo)裝置45，用合成器例如二向色棱鏡43進(jìn)行合成，并將合成光導(dǎo)向立體光調(diào)制器8。這時(shí)，作為色輪51可以采用與入射光行進(jìn)方向一致的轉(zhuǎn)軸(即與圖8的現(xiàn)有示例相同)。因此，圖7與圖8相同以5標(biāo)記色輪。
在上述實(shí)施方式1至3中，光閘12由液晶光閘構(gòu)成，但也可以采用其它形式的光閘。并且，在上述實(shí)施方式中，各濾色鏡由二向色濾色鏡形成，但取而代之也可采用其它形式的濾色鏡。而且，在上述實(shí)施方式中，順序色選裝置由可以轉(zhuǎn)軸為中心保持旋轉(zhuǎn)的片狀部件形成，上述片狀部件由從上述轉(zhuǎn)軸起沿徑向延伸的直線分割成3個(gè)或更多的區(qū)域，而其中至少3個(gè)區(qū)域裝有紅、綠、蘭三原色濾色鏡，當(dāng)然本發(fā)明對(duì)此不設(shè)限制，亦可采用其它形式的濾色鏡。
在實(shí)施方式1至3中，采用了旋轉(zhuǎn)型順序色選裝置，但取而代之亦可采用其它形式的濾色鏡。
本發(fā)明按以上說(shuō)明所構(gòu)成，具有下述效果。
基于權(quán)利要求1記載的圖像投影設(shè)備，不僅是通過(guò)了順序色選裝置的光，也將白光導(dǎo)向立體光調(diào)制器，因此可以增強(qiáng)投影圖像的亮度。并且，通過(guò)調(diào)節(jié)白光的時(shí)間平均強(qiáng)度，可以依據(jù)投影圖像的特征來(lái)調(diào)節(jié)圖像亮度和飽和度。例如對(duì)飽和度小的圖像可以通過(guò)加大白光的時(shí)間平均強(qiáng)度來(lái)圖像變亮。而且，對(duì)飽和度高的圖像可以通過(guò)減小白光的時(shí)間平均強(qiáng)度而不損失圖像顏色的鮮艷度。
基于權(quán)利要求2記載的圖像投影設(shè)備，可以用低價(jià)且低能耗的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)白光時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置。
基于權(quán)利要求3記載的圖像投影設(shè)備，利用順序色選裝置的反射光來(lái)發(fā)生白光，因此可以有效地利用來(lái)自光源的光。
基于權(quán)利要求4記載的圖像投影設(shè)備，可以由簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)白光的時(shí)間平均強(qiáng)度。
基于權(quán)利要求5記載的圖像投影設(shè)備，由二向色濾光鏡來(lái)構(gòu)成順序色選裝置的濾色鏡，因此可以有效地反射通過(guò)光以外的波長(zhǎng)的光，并在射出表面對(duì)其進(jìn)行有效的合成。
基于權(quán)利要求6記載的圖像投影設(shè)備，全色的光投影成為可能，并且也可以通過(guò)加入所有三原色使之變?yōu)榘坠?，從而進(jìn)行明亮的單色圖像的投影。
基于權(quán)利要求7記載的圖像投影設(shè)備，高速的脈沖寬度調(diào)制成為可能，而且由于各顏色的時(shí)間平均強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，即使某一顏色的光照射立體光調(diào)制器的時(shí)間變短，只是通過(guò)使脈沖寬度變窄，就能使有充分灰度級(jí)數(shù)量的脈沖寬度調(diào)制成為可能，從而可以由正確的顏色進(jìn)行光投影。
基于權(quán)利要求8記載的圖像投影設(shè)備，可以按圖像信號(hào)的內(nèi)容來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度和飽和度。
基于權(quán)利要求9記載的圖像投影設(shè)備，不僅是通過(guò)了順序色選裝置的光，也將反射光導(dǎo)向立體光調(diào)制器，因此可以增強(qiáng)投影圖像的亮度。而且，通過(guò)利用順序色選裝置的反射光來(lái)發(fā)生白光，進(jìn)而可以有效地利用來(lái)自光源的光。
基于權(quán)利要求10記載的圖像投影設(shè)備，按投影圖像的特征，變更調(diào)節(jié)裝置的調(diào)低率，據(jù)此可以變更圖像的亮度和飽和度。例如對(duì)飽和度小的圖像可以通過(guò)加大白光的時(shí)間平均強(qiáng)度來(lái)圖像變亮。而且，對(duì)飽和度高的圖像可以通過(guò)減小白光的時(shí)間平均強(qiáng)度而不損失圖像顏色的鮮艷度。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影設(shè)備，包括發(fā)生含有不同顏色成分的光的光源(1)；讓來(lái)自上述光源(1)光的不同顏色成分順序通過(guò)的順序色選裝置(51)；發(fā)生白光的裝置(10、11a、11b、11c、12)；立體光調(diào)制器(8)；將通過(guò)上述順序色選裝置的光和上述白光導(dǎo)向上述立體光調(diào)制器(8)的裝置(51)；調(diào)節(jié)上述白光的時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置(12)，上述立體光調(diào)制器(8)對(duì)通過(guò)上述順序色選裝置的光和調(diào)節(jié)了上述時(shí)間平均強(qiáng)度的上述白光進(jìn)行立體調(diào)制，并發(fā)生圖像光。
2.權(quán)利要求1記載的圖像投影設(shè)備，其特征在于上述調(diào)節(jié)白光時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置包含液晶光閘。
3.權(quán)利要求1記載的圖像投影設(shè)備，其特征在于上述發(fā)生白光的裝置包含合成上述順序色選裝置的反射光和通過(guò)上述順序色選裝置的光的裝置(51)。
4.權(quán)利要求3記載的圖像投影設(shè)備，其特征在于上述調(diào)節(jié)白光時(shí)間平均強(qiáng)度的裝置調(diào)節(jié)上述順序色選裝置反射的光，由此間接調(diào)節(jié)上述白光的時(shí)間平均強(qiáng)度。
5.權(quán)利要求3記載的圖像投影設(shè)備，其特征在于上述順序色選裝置具有多個(gè)濾色鏡，上述濾色鏡由二向色濾光鏡構(gòu)成，通過(guò)向上述順序色選裝置的射出表面照射上述順序色選裝置的射入表面所反射的光，來(lái)合成上述順序色選裝置所反射的光和通過(guò)上述順序色選裝置的光。
6.權(quán)利要求1記載的圖像投影裝置，其特征在于上述順序色選裝置由可以以轉(zhuǎn)軸為中心保持旋轉(zhuǎn)的片狀部件形成，上述片狀部件被從上述轉(zhuǎn)軸起沿徑向延伸的直線分割為3個(gè)或更多的區(qū)域，其中至少3個(gè)區(qū)域分別具有紅、綠、蘭三原色的濾色鏡。
7.權(quán)利要求1記載的圖像投影裝置，其特征在于上述立體光調(diào)制器為可變形鏡裝置。
8.權(quán)利要求1記載的圖像投影裝置，其特征在于還具有根據(jù)表示應(yīng)投影圖像的圖像信號(hào)的內(nèi)容調(diào)節(jié)上述時(shí)間平均強(qiáng)度的控制器。
9.一種圖像投影裝置，包括發(fā)生含有不同顏色成分的光的光源(1)；讓來(lái)自上述光源(1)光的不同顏色成分順序通過(guò)的順序色選裝置(51)；立體光調(diào)制器(8)；將上述順序色選裝置的通過(guò)光和上述順序色選裝置的反射光導(dǎo)向上述立體光調(diào)制器(8)的裝置(51)；可使上述反射光的時(shí)間平均強(qiáng)度調(diào)低的調(diào)節(jié)裝置(12)，上述立體光調(diào)制器(8)對(duì)上述順序色選裝置的通過(guò)光和調(diào)節(jié)了上述時(shí)間平均強(qiáng)度的上述反射光進(jìn)行立體調(diào)制，并發(fā)生圖像光。
10.權(quán)利要求9記載的圖像投影設(shè)備，其特征在于上述調(diào)節(jié)裝置的調(diào)低率可變。
全文摘要
在采用色輪按顏色順序向立體光調(diào)制器照射光的彩色圖像投影設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)無(wú)論投影什么樣的圖像都能清晰投影的亮度改善方法。將色輪51的反射光加入到色輪的通過(guò)光中之后進(jìn)行立體調(diào)制8形成圖像。如果將色輪51的射入表面60a所反射的光導(dǎo)向色輪51的射出表面60b,加入到通過(guò)色輪的光中,則可以改善光的利用率。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1374794SQ01135379
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月12日
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