フィルタ素子、フィルタユニット、およびプロジェクタ
【課題】本発明は、所定色の光を透過させるフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタに関し、高速な色の切り換えと静音性の確保とが両立可能なフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタを提供することを目的とする。
【解決手段】いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備え、各液体収容器に収容された液体の色は異なっており、それら各液体収容器が、所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだものであって、第２の電極が光透過性を有する。
【解決手段】いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備え、各液体収容器に収容された液体の色は異なっており、それら各液体収容器が、所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだものであって、第２の電極が光透過性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定色の光を透過させるフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、１つ１つが独立して角度制御される、約５０万個〜１３０万個の微小な鏡（以下、このような鏡の１つ１つをマイクロミラーと称する）が半導体上にマトリクス状に敷設されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）と称される光半導体が組み込まれたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標）方式のプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に開示されたプロジェクタは、ＤＭＤを１枚用いる単板式のプロジェクタであって、このプロジェクタには、光源から出射された光の光路上に配備された、Ｒ（Ｒｅｄ：赤）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ：緑）、Ｂ（Ｂｌｕｅ：青）の３つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚の円盤状のカラーホイールが備えられている。このカラーホイールは高速回転され、光源から出射された光がこのカラーホイールを透過することによってＲ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する光となる。この周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光がＤＭＤに順次入射される。ここで、このＤＭＤに備えられた各マイクロミラーは、このプロジェクタによって投影される画像における画素の１つ１つに対応している。また、各マイクロミラーは、＋１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オン状態”と称する）と、−１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オフ状態”と称する）とのいずれかの角度への切り換えが、各マイクロミラーごとに独立に、毎秒数千回という高速で可能である。ＤＭＤに画像データが入力されると、このプロジェクタによって投影される画像の光量が、入力された画像データに応じた光量となるように、この画像データにより表される画像における各画素に対応するマイクロミラーの１つ１つにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御される。このように制御されるＤＭＤに、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光が入射されると、各マイクロミラーのうちのオン状態のマイクロミラーに反射した反射光は、投影レンズを介して拡大投射され、画像投影面に投影される。一方、オフ状態のマイクロミラーに反射した反射光は光吸収板に吸収される。この結果、画像投影面には、画像データにより表される画像がフルカラー表示される。また、画像投影面に投影される画像の階調は、上述した、各マイクロミラーにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御されることによって表現される。例えば、オン状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は明るく表示され、オフ状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は暗く表示される。
【特許文献１】特開２００３−３０７７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示された単板式のプロジェクタでは、上述したように、光源から出射された光を、周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光に切り換える手段としてカラーホイールが用いられていることから、画像投影面に投影される画像の１画面を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色の投射時間が長くなり、その結果、視聴者によっては、画像投影面に投影された画像がＲ、Ｇ、Ｂの３色に分離しているように知覚したり、視線を大きく移動させた際に目に焼きついた残像を知覚する、いわゆる「カラーブレーキング」と呼ばれる現象が生じて、視聴の快適感が損なわれてしまうといった問題がある。
【０００５】
このような問題点に対しては、カラーホイールの回転速度を早めて色の切り換えを高速に行うことによってカラーブレーキング現象の発生を抑制する対処方法が知られている。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚のカラーホイールの回転速度を従来の回転速度の倍速にしたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの６つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚のカラーホイールの回転速度を従来の回転速度の倍速にすることで実質４倍速にすることによってカラーブレーキング現象の発生を抑制する方法が実用化されている。しかしながら、カラーホイールの回転速度を早めることは、カラーホイールを回転させる駆動部における駆動音が増大することとなり、例えば、静かなシアタールームにおいてはその駆動音が視聴の妨げとなってしまうおそれがある。また、カラーホイールの回転速度を早めることによって、駆動部の経年変化による劣化が早まることも危惧される。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、高速な色の切り換えと静音性の確保とが両立可能なフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のフィルタ素子は、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルタ素子は、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備えているため、第１の電極および第２の電極に対して電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内を高速に移動して色が高速に切り換えられる。また、本発明のフィルタ素子は、色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。また、本発明のフィルタ素子を構成する各液体収容器が、所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだものであって、第２の電極が光透過性を有するものであるため、このフィルタ素子を透過型のフィルタ素子として利用することができる。また、本発明のフィルタ素子を構成する各液体収容器に収容された液体の色は異なっているため、その透過型フィルタの色を切り換えることができる。
【０００９】
ここで、上記本発明のフィルタ素子は、
「上記複数の液体収容器それぞれの内面の、上記第２の電極に沿った部分を覆う、光透過性を有する、上記導電性液体に対する濡れ性が上記絶縁性液体に対する濡れ性よりも低い被覆膜を備え、
上記導電性液体が無色透明の液体であって、上記絶縁性液体が有色透明の液体である」
ことが好ましい。
【００１０】
このような被覆膜を備えたフィルタ素子によれば、上記第１の電極および上記第２の電極に対して電圧が印加されると、第１の電極から導電性水溶液中に電荷が放出され、放出された電荷が導電性水溶液中の、絶縁性オイルとの界面部分に溜まる現象が生じ、この界面部分に溜まった電荷と、この電荷とは逆極性の、第２の電極に集まった電荷とがクーロン力によって引き合って、導電性水溶液中の電荷が被覆膜付近に引き付けられる。その結果、導電性水溶液がその被覆膜を濡らし始めて、絶縁性液体が液体集容器内を高速に移動することによって色が高速に切り換えられる。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のフィルタユニットは、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備え、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、色が変わることを特徴とする。
【００１２】
本発明のフィルタユニットによると、本発明のフィルタ素子と同様に、有色の液体が液体集容器内を高速に移動して色が高速に切り換えられる。
【００１３】
なお、本発明にいうフィルタユニットについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうフィルタユニットには、上記の基本形態のみではなく、上述したフィルタ素子の形態に対応する形態が含まれる。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明のプロジェクタは、
光を出射する光源と、この光源から出射される光の光路上に配備された、所定色の光を透過させるフィルタと、このフィルタを透過した光を、入力された画像データに応じた光量となるように変調する変調素子と、この変調素子で変調された光を投射することにより、その画像データにより表される画像を表示する投射部とを有するプロジェクタにおいて、
上記フィルタが、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたフィルタ素子を有するものであり、
上記フィルタ素子の第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加してそのフィルタ素子の色を変える電圧制御部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明のプロジェクタは、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備えたフィルタ素子を有するものであるため、第１の電極および第２の電極に対して電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内を高速に移動することによって色が高速に切り換えられる。また、本発明のプロジェクタは、フィルタ素子における色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。また、上記フィルタ素子を構成する各液体収容器に収容された液体の色は異なっているため、そのフィルタ素子の色を切り換えることができる。
【００１６】
ここで、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
上記電圧印加系が、上記モノクロモードでは、上記カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧を印加するものである」
ことが好ましい。
【００１７】
このように、カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内をより確実に移動し、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質が向上する。
【００１８】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
上記モノクロモードでは、上記フィルタを上記光路上から退避させるフィルタ退避機構を備えた」
ことも好ましい形態である。
【００１９】
このようなフィルタ退避機構を備えたプロジェクタによれば、フィルタ素子を光が透過することによる、意図しない薄い着色が回避されるため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質がより一層向上する。
【００２０】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「上記電圧印加系で印加する電圧値を操作に応じて設定する電圧値設定部を備え、
上記電圧印加系が、上記電圧値設定部により設定された電圧値に応じた電圧を印加するものである」
ことが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明にいうフィルタ素子の経年変化によって、第１の電極および第２の電極に対して当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体のうちの一部の液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。例えばこのような経年変化が生じたとしても、上記電圧値設定部を備えたプロジェクタによれば、色の切り換えが適正に行われる程度に電圧値を増加させて設定することができ、そのように設定された電圧値の電圧を印加することができる。
【００２２】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するゲインパラメータ設定部と、
上記画像データに対して、上記ゲインパラメータ設定部により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施す信号処理部とを備えた」
という形態も好ましい。
【００２３】
ここで、本発明にいうフィルタ素子は、光源から出射される光の光路上に配備されるものであるため、このフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体は、経年変化によって褪色するおそれがある。例えばこのような褪色現象が生じたとしても、上記ゲインパラメータ設定部および上記信号処理部を備えたプロジェクタによれば、ゲインパラメータで画像データのゲインを増加させて、より濃い画像が表示されるようにゲインパラメータを設定することができ、入力された画像データに対して、そのように設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すことができる。
【００２４】
さらに、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、画像表示を行う表示モードと、上記フィルタ素子の機能を回復させるリフレッシュモードとを有するものであって、
上記電圧印加系が、上記リフレッシュモードでは、上記表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とを交互に印加するものである」
ことがさらに好ましい。
【００２５】
ここで、本発明にいうフィルタ素子の経年変化によって、第１の電極および第２の電極に対して当初印加されていた電圧が印加されても、そのフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体のうちの一部の液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。例えばこのような経年変化が生じたとしても、上記リフレッシュモードを有するプロジェクタによれば、表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とが交互に印加されることによって、そのフィルタ素子の性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高速な色の切り換えと静音性の確保とが両立可能なフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
ここでは、本発明を、１つ１つが独立して角度制御される、約５０万個〜１３０万個の微小な鏡（以下、このような鏡の１つ１つをマイクロミラーと称する）が半導体上にマトリクス状に敷設されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）と称される光半導体が組み込まれたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標）方式のプロジェクタに適用した実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に相当するプロジェクタの概略構成図である。
【００３０】
図１に示すように、プロジェクタ１００には、光源としての放電ランプ１０、楕円鏡２０、ライトトンネル３０、フィルタ４０、コンデンサレンズ５０、一対の反射鏡６１，６２、ＤＭＤ７０、および投射光学系８０が備えられている。
【００３１】
プロジェクタ１００の放電ランプ１０は、楕円鏡２０に一体に取り付けられていて、ここでは可視光を出射するキセノンアークショートランプが用いられている。尚、プロジェクタ１００の光源としては、この放電ランプ１０に替えて、例えば、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどといった光源も採用可能である。但し、以下では、放電ランプ１０が光源として採用されているものとして説明を続ける。
【００３２】
楕円鏡２０は、放電ランプ１０から出射された可視光を反射するとともに、赤外光を透過するダイクロックミラーであって、この楕円鏡２０から漏れた可視光の遮光およびこの楕円鏡２０を透過した赤外光の吸収のために、この楕円鏡２０の外側には黒色無機質顔料がコーティングされている。
【００３３】
また、ライトトンネル３０は、一定の長さを有する、断面が矩形状の光伝送媒体であって、均一な光強度分布をもった光線を出射する。楕円鏡２０によって反射された可視光の収束光線が、このライトトンネル３０の入り口から所定の入射角で入射し、入射した可視光がライトトンネル３０内の屈折率の高い内壁を多重反射してその出口へ伝播される。また、このライトトンネル３０から出射される可視光の出射口径は、長辺と短辺の比が４：３である。
【００３４】
また、フィルタ４０は、ライトトンネル３０から出射した可視光が、フィルタ４０の表面に対してほぼ垂直に入射するような光路上に配備されている。また、このフィルタ４０は、その可視光が入射する面の１辺が５００μｍの、本発明にいうフィルタ素子の一例に相当するフィルタ素子が、その面上に１００個×１００個マトリクス状に敷設されて構成されている。このフィルタ４０に入射した可視光がこのフィルタ４０を透過すると、Ｒ（Ｒｅｄ：赤）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ：緑）、Ｂ（Ｂｌｕｅ：青）の各色の光となる。尚、このフィルタ４０を構成するフィルタ素子の詳細な説明は後述するが、フィルタ４０の色は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に切り替わっており、フィルタ４０を透過する光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する。
【００３５】
また、コンデンサレンズ５０は、フィルタ４０を透過することによって得られた、周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を平行光線に変換するものである。このコンデンサレンズ５０によって平行光線に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の光は、一対の反射鏡６１，６２によってＤＭＤ７０に導かれる。
【００３６】
また、ＤＭＤ７０は、上述したように、約５０万個〜１３０万個の微小なマイクロミラーが半導体上にマトリクス状に敷設されたものであって、このＤＭＤ７０に備えられた各マイクロミラーは、このプロジェクタ１００によって投影される画像における画素の１つ１つに対応している。また、各マイクロミラーは、＋１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オン状態”と称する）と、−１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オフ状態”と称する）とのいずれかの角度への切り換えが、各マイクロミラーごとに独立に、毎秒数千回という高速で可能である。ＤＭＤ７０に画像データが入力されると、このプロジェクタ１００によって投影される画像の光量が、入力された画像データに応じた光量となるように、この画像データにより表される画像における各画素に対応するマイクロミラーの１つ１つにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御される。このように制御されるＤＭＤ７０に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光が入射されると、各マイクロミラーのうちのオン状態のマイクロミラーに反射した反射光は、投射光学系８０を介して拡大投射され、図示しない画像投影面に投影される。一方、オフ状態のマイクロミラーに反射した反射光は、図示しない光吸収板に吸収される。この結果、画像投影面には、画像データにより表される画像がフルカラー表示される。また、画像投影面に投影される画像の階調は、上述した、各マイクロミラーにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御されることによって表現される。例えば、オン状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は明るく表示され、オフ状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は暗く表示される。
【００３７】
ここで、この図１に示すプロジェクタにおける、本発明の一実施形態としての特徴は、このプロジェクタ１００に備えられたフィルタ４０に関連があり、以下、先ず、このフィルタ４０について説明する。
【００３８】
図２は、図１に示すプロジェクタに備えられたフィルタを構成するフィルタ素子の模式図であり、図３は、図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された後の状態の模式図である。なお、図２，図３の左側から矢印Ｏの方向に光が入射し、光が入射する側（図２，図３の左側）を前側、光が出射する側（図２，図３の右側）を後側と称して説明を行う。
【００３９】
図２に示すように、フィルタ素子４００は、断面が四角形のチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａの両端が、光透過性を有する透明なエンドキャップ４１１ｂ，４１１ｃ，４２１ｂ，４２１ｃ，４３１ｂ，４３１ｃで塞がれた３つの液体収容器４１１，４２１，４３１で構成されていて、これら３つの液体収容器４１１，４２１，４３１が、ライトトンネル３０（図１参照）から出射した可視光の光軸方向に並んで構成されている。これら各液体収容器４１１，４２１，４３１は、透明なガラスで構成されており、本発明にいう液体収容器の一例に相当する。
【００４０】
３つの液体収容器４１１，４２１，４３１のうちの第１の液体収容器４１１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｒ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９１との双方が収容されている。また、第２の液体収容器４２１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｇ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９２との双方が収容されている。また、第３の液体収容器４３１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｂ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９３との双方が収容されている。本実施形態では、導電性液体９０として、水に支持電解質（テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート）が加えられたものが適用され、絶縁性液体９１，９２，９３の溶媒として有機溶媒（アイソパー：エクソン社製）が適用される。この導電性液体９０は、本発明にいう導電性液体の一例にあたり、各絶縁性液体９１，９２，９３は、本発明にいう絶縁性液体の一例に相当する。
【００４１】
３つのチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａそれぞれの後側を塞ぐ各エンドキャップ４１１ｃ，４２１ｃ，４３１ｃ側の、液体と接触する面（内面）は、導電性液体９０に対する濡れ性が絶縁性液体９１，９２，９３に対する濡れ性よりも低い、いわゆる撥水性を有する絶縁膜４１２，４２２，４３２で覆われている。また、これら各絶縁膜４１２，４２２，４３２は光透過性を有するものであって、本実施形態では、絶縁膜４１２，４２２，４３２として、サイトップ（旭硝子社製）が適用される。これら各絶縁膜４１２，４２２，４３２は、本発明にいう被覆膜の一例に相当する。
【００４２】
各液体収容器４１１，４２１，４３１には、それぞれのチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａの液体と接触する面（内面）に埋め込まれた、液体と接触する第１電極４１３，４２３，４３３が備えられている。また、各エンドキャップ４１１ｃ，４２１ｃ，４３１ｃと絶縁膜４１２，４２２，４３２に挟まれた、絶縁膜４１２，４２２，４３２によって液体と絶縁された、光透過性を有する第２電極４１４，４２４，４３４も備えられている。これら各第１電極４１３，４２３，４３３、および各第２電極４１４，４２４，４３４は、後述するフィルタ制御部と接続されており、フィルタ制御部によって、これらの電極間に電圧が印加される。これら各第１電極４１３，４２３，４３３は、本発明にいう第１の電極の一例に相当し、各第２電極４１４，４２４，４３４は、本発明にいう第２の電極の一例に相当する。また、フィルタ制御部は、本発明にいう電圧制御部の一例に相当する。
【００４３】
各第１電極４１３，４２３，４３３と各第２電極４１４，４２４，４３４との間に電圧が印加されていない状態では、導電性液体９０が撥水性を有する絶縁膜４１２，４２２，４３２と反撥することによって、各絶縁膜４１２，４２２，４３２と各絶縁性液体９１，９２，９３とが接触する。
【００４４】
次に、図３を参照して、図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された際の様態を説明する。
【００４５】
この図３に示す例では、図２に示すフィルタ素子４００のうちの、Ｇ色の絶縁性液体９２が収容された液体収容器４２１、およびＢ色の絶縁性液体９３が収容された液体収容器４３１それぞれに備えられた第１電極４２３，４３３および第２電極４２４，４３４に対して電圧が印加された後の状態のフィルタ素子が示されている。
【００４６】
絶縁性液体９２，９３が収容された液体収容器４２１，４３１に備えられた第１電極４２３，４３３と第２電極４２４，４３４との相互間に電圧が印加されると、第１電極４２３，４３３から導電性液体９０に電荷が放出され、第２電極４２４，４３４には、導電性液体９０に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。この導電性液体９０に放出された電荷と、第２電極４２４，４３４の電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体９０中の電荷が撥水性を有する絶縁膜４２２，４３２付近に引き付けられる。その結果、導電性液体９０が、絶縁膜４２２，４３２を濡らし始めて、絶縁性液体９２，９３が液体集容器４２１，４３１内を高速に移動して液体収容器４２１，４３１の一角に追いやられる。この結果、Ｇ色とＢ色の絶縁性液体９２，９３はほとんど光に作用しない状態となる。
【００４７】
従って、図３に示す状態のフィルタ素子に、図１に示すライトトンネル３０から出射した可視光が入射して透過すると、Ｒ色の光が出射することとなる。
【００４８】
このように、本実施形態に適用されるフィルタ素子は、色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。
【００４９】
図４は、図１に示すプロジェクタの機能ブロック図である。
【００５０】
図４に示すように、プロジェクタ１００には、ゲインパラメータ設定部１、信号処理部２、モード切替スイッチ３、電圧値設定部４、および制御部５が備えられている。さらに、このプロジェクタ１００には、図１にも示すように、放電ランプ１０、フィルタ４０、コンデンサレンズ５０、ＤＭＤ７０、および投射光学系８０が備えられていて、放電ランプ１０を駆動する放電ランプ駆動回路６、フィルタ４０の駆動を制御するフィルタ制御部７も備えられている。
【００５１】
ゲインパラメータ設定部１は、入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するものであって、このゲインパラメータ設定部１は、本発明にいうゲインパラメータ設定部の一例に相当するものである。
【００５２】
また、信号処理部２は、図示しないパーソナルコンピュータなどから画像データの入力を受けて、その画像データを、図１にも示すＤＭＤ７０のマイクロミラーと同数の画素数のＲＧＢ画像データに変換するものである。また、この信号処理部２は、入力された画像データに対して、ゲインパラメータ設定部１により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すものでもあって、この信号処理部２は、本発明にいう信号処理部の一例に相当するものである。
【００５３】
ここで、図５を参照して、信号処理部２における色補正の手順を説明する。
【００５４】
図５は、図４に示す信号処理部における色補正の機能ブロック図である。
【００５５】
信号処理部２に、図示しないパーソナルコンピュータなどから画像データが入力されると、入力された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１１でＹＣ信号に変換される。ＹＣ信号に変換された画像データに対して、必要に応じて、ノイズ低減部１２でノイズ低減処理が施され、エッジ強調部１３でエッジ強調処理が施される。その後、画像データに対して、色強調部１４で色強調処理が施され、その後の画像データのＹＣ信号が画像信号処理部１５でＲＧＢ信号に変換される。ＲＧＢ信号に変換された画像データに対して、リニアマトリックス１６で色補正処理が施され、その後に、ゲインパラメータ設定部１により設定されたゲインパラメータに応じた色補正が、ゲイン調整部１７で施され、信号処理部２から出力される。
【００５６】
図１に示すように、フィルタ４０は、放電ランプ１０から出射される光の光路上に配備されるものであるため、このフィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３は、経年変化によって褪色するおそれがある。このような褪色現象が生じたとしても、ゲインパラメータ設定部１および信号処理部２を備えた本実施形態のプロジェクタ１００によれば、ゲインパラメータで画像データのゲインを増加させて、より濃い画像が表示されるようにゲインパラメータを設定することができ、入力された画像データに対して、そのように設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すことができる。
【００５７】
図４に戻って説明を続ける。
【００５８】
モード切替スイッチ３は、カラー画像を表示するカラーモード、モノクロ画像を表示するモノクロモード、および図１〜図３にも示すフィルタ４０の機能を回復させるリフレッシュモードのいずれかのモードを選択するものである。
【００５９】
また、電圧値設定部４は、図１〜図３にも示すフィルタ４０に対して印加する電圧値を操作に応じて設定するものであって、この電圧値設定部４は、本発明にいう電圧値設定部の一例に相当するものである。
【００６０】
フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の経年変化によって、第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３のうちの一部の絶縁性液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。このような経年変化が生じたとしても、電圧値設定部４を備えた本実施形態のプロジェクタ１００によれば、色の切り換えが適正に行われる程度に電圧値を増加させて設定することができ、そのように設定された電圧値の電圧が印加される。
【００６１】
また、制御部５は、信号処理部２で変換された、図１にも示すＤＭＤ７０のマイクロミラーと同数の画素数のＲＧＢ画像データに基づいてＤＭＤ７０の駆動を制御するとともに、後述する放電ランプ駆動回路６も制御する。また、この制御部５は、モード切替スイッチ３で選択されたモードや、電圧値設定部４で設定された電圧値に応じて、後述するフィルタ制御部７も制御する。
【００６２】
放電ランプ駆動回路６は、放電ランプ１０の起動、及び起動後の放電ランプ１０のＡＣ駆動を、制御部からの信号に応じて制御する。
【００６３】
フィルタ制御部７は、制御部５からの信号に応じてフィルタ４０に対して印加する電圧を制御する。このフィルタ制御部７は、本発明にいう電圧制御部の一例に相当するものである。モード切替スイッチ３でカラーモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によって、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に印加される電圧が制御され、３組の電極４１３，４１４；４２３，４２４；４３３，４３４のうちの２組づつに周期的に電圧が印加される。これによって，フィルタ４０に入射した可視光は、このフィルタ４０を透過することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する光となる。また、モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によって電圧が制御されて、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間には、カラーモードで印加される電圧よりも高い電圧が印加される。このように，高い電圧がフィルタ４０に対して印加されると、図２，図３に示す有色の絶縁性液体９１，９２，９３が液体集容器４１１，４２１，４３１内をより確実に移動するため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質が向上する。また、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によってリフレッシュモード用に電圧が制御されて、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に、カラーモードやモノクロモードで印加する電圧よりも低い電圧と高い電圧とが交互に印加される。
【００６４】
ここで、図６を参照して、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタ制御部７での印加電圧の制御を説明する。
【００６５】
図６は、モード切替スイッチでリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタに対して印加される電圧と時間の関係を示した図である。横軸は時間を示し、縦軸はフィルタ４０に対する印加電圧を示す。また、Ｖ0はモード切替スイッチ３でカラーモードが選択されている場合におけるフィルタ４０に対する印加電圧であり、Ｖ1はモード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合におけるフィルタ４０に対する印加電圧である。
【００６６】
図６に示すように、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合には、フィルタ４０に対して電圧が印加されない状態と、カラーモードやモノクロモードで印加される電圧よりも高い電圧が印加される状態とが交互に実行される。
【００６７】
フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の経年変化によって、第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３のうちの一部の絶縁性液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。このような経年変化が生じたとしても、リフレッシュモードを有する本実施形態のプロジェクタ１００によれば、この図６に示すような低い電圧と高い電圧とが交互に印加されることによって、そのフィルタ素子４００の性能を回復させることができる。
【００６８】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了する。
【００６９】
次に、第２実施形態では、モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合に、上述した第１実施形態で説明したフィルタ４０の動作とは異なる動作を行うプロジェクタについて説明する。
【００７０】
尚、以下説明する第２実施形態では、第１実施形態で説明した装置構成とほぼ同じ装置構成を有するため、第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図７は、第２実施形態のプロジェクタの機能ブロック図である。
【００７２】
図７に示すように、プロジェクタ２００には、上述した第１実施形態のプロジェクタ１００に備えられた構成要素に加えて、フィルタ退避制御部８と、駆動回路９が備えられている。また、フィルタ４１にはラック４２が設けられている。
【００７３】
モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合には、フィルタ退避制御部８によって駆動回路９が駆動されることによって、フィルタ４１が光路上から退避されるように制御される。
【００７４】
ここで、図８を参照して、フィルタ４１が光路上から退避される機構を説明する。
【００７５】
図８は、フィルタが光路上から退避される機構の説明図である。
【００７６】
図８（Ａ）には、図１にも示すライトトンネル３０と、このライトトンネル３０から出射した可視光が、フィルタ４０の表面に対してほぼ垂直に入射するような光路上に配備されているフィルタ４１が示されている。また、フィルタ４１にはラック４２が設けられている。また、この図８（Ａ）には、図７に示す駆動回路９に接続されたモータ３００と、モータの回転をラック４２に伝達する歯車３１０，３２０が示されている。
【００７７】
モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択され、フィルタ退避制御部８によって駆動回路９が駆動されると、この駆動回路９に接続されたモータが回転し、歯車３１０，３２０を介してラック４２に動力が伝達される。ラック４２に動力が伝達されると、図８（Ｂ），図８（Ｃ）に示すように、フィルタ４１が光路上から退避される。このようなフィルタ退避機構を備えた第２実施形態のプロジェクタ２００によれば、フィルタ４１を構成するフィルタ素子を光が透過することによる、意図しない薄い着色が回避されるため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質がより一層向上する。
【００７８】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。
＜液体＞
本発明にいう導電性液体、および絶縁性液体は、それぞれが光透過性を有し、互いに混合しない、いずれか一方が有色の液体であればよい。
【００７９】
これらの液体の組み合わせとしては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、水と有機溶媒の組み合わせである。有機溶媒としては、炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、オクタン、アイソパー（エクソン社製）など）、炭化水素系芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなど）、ハロゲン系炭化水素（ジフルオロプロパン、ジクロロエタン、クロロエタン、ブロモエタンなど）、ハロゲン系炭化水素系芳香族化合物（クロロベンゼンなど）、エーテル系化合物（ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなど）が挙げられる。好ましくは、炭化水素、炭化水素系芳香族化合物、エーテル系化合物で、テトラリン、デイフノンが挙げられる。
【００８０】
また、水には、電気伝導度を高める目的で、支持電解質を添加することが好ましい。支持電解質としては、テトラアルキルアンモニウム塩が好適に用いられる。具体的には、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどが挙げられる。
【００８１】
ここで、上記では、本発明の概念を実現するための基本的な実施形態について説明したが、本発明に採用するフィルタ素子を実用化するにあたっては、光路上にゴミや水滴などが付着してフィルタ性能が劣化してしまう不具合を防止するための工夫を施すことが好ましい。
【００８２】
例えば、液体が収容された容器の光路と交わる外面（以下では、この面を光透過面と称する）に撥水性膜を付設することが好ましい。光透過面に撥水性を付与することによって、ゴミや水滴の付着などが防止され、フィルタ素子の高い光透過性を維持することができる。この撥水性膜を構成する材料としては、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサンのブロック共重合体、フッ素系ポリマー、およびポリテトラフルオロエタンなどが好ましい。
【００８３】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、親水性膜を付設することも好ましい。光透過面に親水撥油性を付与することによっても、ゴミの付着を防止することができる。この親水性膜としては、アクリレート系ポリマーで構成されたものや、非イオン性オルガノシリコーン系界面活性剤などといった界面活性剤を塗布したものなどが好ましく、親水性膜の作製方法としては、シラン系モノマーのプラズマ重合や、イオンビーム処理などを適用することができる。
【００８４】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、酸化チタンなどといった光触媒を付設することも好ましい。光と反応した光触媒によって汚れなどが分解され、光透過面をきれいに保つことができる。
【００８５】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、帯電防止膜を付設することも好ましい。容器の光透過面に静電気が溜まったり、電極によって帯電してしまうと、光透過面にゴミや埃がくっついてしまう恐れがある。光透過面に帯電防止膜を付設することによって、このような不要物の付着を防止し、フィルタ素子の光透過性を維持することができる。この帯電防止膜は、ポリマーアロイ系の材料で構成されていることが好ましく、このポリマーアロイ系が、ポリエーテル系や、ポリエーテルエステルアミド系や、カチオン性基を有するものや、レオミックス（商品名、第一工業製薬株式会社）であることが特に好ましい。また、この帯電防止膜が、ミスト法によって作製されたものであることが好ましい。
【００８６】
また、フィルタ素子を構成する容器に、防汚性素材を適用しても良い。防汚性素材としてはフッ素樹脂が好ましいが、具体的には、含フッ素アルキルアルコキシシラン化合物や、含フッ素アルキル基含有ポリマー、オリゴマー等が好ましく、上記硬化性樹脂と架橋可能な官能基を有するものが特に好ましい。また、防汚性素材の添加量は、防汚性を発現する必要最低量であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に相当するプロジェクタの概略構成図である。
【図２】図１に示すプロジェクタに備えられたフィルタを構成するフィルタ素子の模式図である。
【図３】図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された後の状態の模式図である。
【図４】図１に示すプロジェクタの機能ブロック図である。
【図５】図４に示す信号処理部における色補正の機能ブロック図である。
【図６】モード切替スイッチでリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタに対して印加する電圧と時間の関係を示した図である。
【図７】第２実施形態のプロジェクタの機能ブロック図である。
【図８】フィルタが光路上から退避される機構の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ ゲインパラメータ設定部
２ 信号処理部
３ モード切替スイッチ
４ 電圧値設定部
５ 制御部
６ 放電ランプ駆動回路
７ フィルタ制御部
８ フィルタ退避制御部
９ 駆動回路
１１ 画像信号処理部
１２ ノイズ低減部
１３ エッジ強調部
１４ 色強調部
１５ 画像信号処理部
１６ リニアマトリックス
１７ ゲイン調整部
１０ 放電ランプ
２０ 楕円鏡
３０ ライトトンネル
４０ フィルタ
４１ フィルタ
４２ ラック
５０ コンデンサレンズ
６１，６２ 反射鏡
７０ ＤＭＤ
８０ 投射光学系
１００ プロジェクタ
２００ プロジェクタ
３００ モータ
３１０，３２０ 歯車
４００ フィルタ素子
４１１，４２１，４３１ 液体収容器
４１１ａ，４２１ａ，４３１ａ チューブ
４１１ｂ，４１１ｃ，４２１ｂ，４２１ｃ，４３１ｂ，４３１ｃ エンドキャップ
４１２，４２２，４３２ 絶縁膜
４１３，４２３，４３３ 第１電極
４１４，４２４，４３４ 第２電極
９０ 導電性液体
９１，９２，９３ 絶縁性液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定色の光を透過させるフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、１つ１つが独立して角度制御される、約５０万個〜１３０万個の微小な鏡（以下、このような鏡の１つ１つをマイクロミラーと称する）が半導体上にマトリクス状に敷設されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）と称される光半導体が組み込まれたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標）方式のプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に開示されたプロジェクタは、ＤＭＤを１枚用いる単板式のプロジェクタであって、このプロジェクタには、光源から出射された光の光路上に配備された、Ｒ（Ｒｅｄ：赤）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ：緑）、Ｂ（Ｂｌｕｅ：青）の３つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚の円盤状のカラーホイールが備えられている。このカラーホイールは高速回転され、光源から出射された光がこのカラーホイールを透過することによってＲ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する光となる。この周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光がＤＭＤに順次入射される。ここで、このＤＭＤに備えられた各マイクロミラーは、このプロジェクタによって投影される画像における画素の１つ１つに対応している。また、各マイクロミラーは、＋１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オン状態”と称する）と、−１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オフ状態”と称する）とのいずれかの角度への切り換えが、各マイクロミラーごとに独立に、毎秒数千回という高速で可能である。ＤＭＤに画像データが入力されると、このプロジェクタによって投影される画像の光量が、入力された画像データに応じた光量となるように、この画像データにより表される画像における各画素に対応するマイクロミラーの１つ１つにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御される。このように制御されるＤＭＤに、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光が入射されると、各マイクロミラーのうちのオン状態のマイクロミラーに反射した反射光は、投影レンズを介して拡大投射され、画像投影面に投影される。一方、オフ状態のマイクロミラーに反射した反射光は光吸収板に吸収される。この結果、画像投影面には、画像データにより表される画像がフルカラー表示される。また、画像投影面に投影される画像の階調は、上述した、各マイクロミラーにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御されることによって表現される。例えば、オン状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は明るく表示され、オフ状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は暗く表示される。
【特許文献１】特開２００３−３０７７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示された単板式のプロジェクタでは、上述したように、光源から出射された光を、周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光に切り換える手段としてカラーホイールが用いられていることから、画像投影面に投影される画像の１画面を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色の投射時間が長くなり、その結果、視聴者によっては、画像投影面に投影された画像がＲ、Ｇ、Ｂの３色に分離しているように知覚したり、視線を大きく移動させた際に目に焼きついた残像を知覚する、いわゆる「カラーブレーキング」と呼ばれる現象が生じて、視聴の快適感が損なわれてしまうといった問題がある。
【０００５】
このような問題点に対しては、カラーホイールの回転速度を早めて色の切り換えを高速に行うことによってカラーブレーキング現象の発生を抑制する対処方法が知られている。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚のカラーホイールの回転速度を従来の回転速度の倍速にしたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの６つのカラーフィルタが放射状に配列された１枚のカラーホイールの回転速度を従来の回転速度の倍速にすることで実質４倍速にすることによってカラーブレーキング現象の発生を抑制する方法が実用化されている。しかしながら、カラーホイールの回転速度を早めることは、カラーホイールを回転させる駆動部における駆動音が増大することとなり、例えば、静かなシアタールームにおいてはその駆動音が視聴の妨げとなってしまうおそれがある。また、カラーホイールの回転速度を早めることによって、駆動部の経年変化による劣化が早まることも危惧される。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、高速な色の切り換えと静音性の確保とが両立可能なフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のフィルタ素子は、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルタ素子は、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備えているため、第１の電極および第２の電極に対して電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内を高速に移動して色が高速に切り換えられる。また、本発明のフィルタ素子は、色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。また、本発明のフィルタ素子を構成する各液体収容器が、所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだものであって、第２の電極が光透過性を有するものであるため、このフィルタ素子を透過型のフィルタ素子として利用することができる。また、本発明のフィルタ素子を構成する各液体収容器に収容された液体の色は異なっているため、その透過型フィルタの色を切り換えることができる。
【０００９】
ここで、上記本発明のフィルタ素子は、
「上記複数の液体収容器それぞれの内面の、上記第２の電極に沿った部分を覆う、光透過性を有する、上記導電性液体に対する濡れ性が上記絶縁性液体に対する濡れ性よりも低い被覆膜を備え、
上記導電性液体が無色透明の液体であって、上記絶縁性液体が有色透明の液体である」
ことが好ましい。
【００１０】
このような被覆膜を備えたフィルタ素子によれば、上記第１の電極および上記第２の電極に対して電圧が印加されると、第１の電極から導電性水溶液中に電荷が放出され、放出された電荷が導電性水溶液中の、絶縁性オイルとの界面部分に溜まる現象が生じ、この界面部分に溜まった電荷と、この電荷とは逆極性の、第２の電極に集まった電荷とがクーロン力によって引き合って、導電性水溶液中の電荷が被覆膜付近に引き付けられる。その結果、導電性水溶液がその被覆膜を濡らし始めて、絶縁性液体が液体集容器内を高速に移動することによって色が高速に切り換えられる。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のフィルタユニットは、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備え、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、色が変わることを特徴とする。
【００１２】
本発明のフィルタユニットによると、本発明のフィルタ素子と同様に、有色の液体が液体集容器内を高速に移動して色が高速に切り換えられる。
【００１３】
なお、本発明にいうフィルタユニットについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうフィルタユニットには、上記の基本形態のみではなく、上述したフィルタ素子の形態に対応する形態が含まれる。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明のプロジェクタは、
光を出射する光源と、この光源から出射される光の光路上に配備された、所定色の光を透過させるフィルタと、このフィルタを透過した光を、入力された画像データに応じた光量となるように変調する変調素子と、この変調素子で変調された光を投射することにより、その画像データにより表される画像を表示する投射部とを有するプロジェクタにおいて、
上記フィルタが、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、その光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
上記複数の液体収容器それぞれに付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
上記複数の液体収容器それぞれに、上記光軸方向と交わる位置に付設された、それら複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたフィルタ素子を有するものであり、
上記フィルタ素子の第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加してそのフィルタ素子の色を変える電圧制御部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明のプロジェクタは、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が収容された液体収容器と、その導電性液体に接触した第１の電極と、その導電性液体に対して絶縁された第２の電極とを複数組備えたフィルタ素子を有するものであるため、第１の電極および第２の電極に対して電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内を高速に移動することによって色が高速に切り換えられる。また、本発明のプロジェクタは、フィルタ素子における色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。また、上記フィルタ素子を構成する各液体収容器に収容された液体の色は異なっているため、そのフィルタ素子の色を切り換えることができる。
【００１６】
ここで、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
上記電圧印加系が、上記モノクロモードでは、上記カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧を印加するものである」
ことが好ましい。
【００１７】
このように、カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧が印加されると、有色の液体が液体集容器内をより確実に移動し、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質が向上する。
【００１８】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
上記モノクロモードでは、上記フィルタを上記光路上から退避させるフィルタ退避機構を備えた」
ことも好ましい形態である。
【００１９】
このようなフィルタ退避機構を備えたプロジェクタによれば、フィルタ素子を光が透過することによる、意図しない薄い着色が回避されるため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質がより一層向上する。
【００２０】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「上記電圧印加系で印加する電圧値を操作に応じて設定する電圧値設定部を備え、
上記電圧印加系が、上記電圧値設定部により設定された電圧値に応じた電圧を印加するものである」
ことが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明にいうフィルタ素子の経年変化によって、第１の電極および第２の電極に対して当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体のうちの一部の液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。例えばこのような経年変化が生じたとしても、上記電圧値設定部を備えたプロジェクタによれば、色の切り換えが適正に行われる程度に電圧値を増加させて設定することができ、そのように設定された電圧値の電圧を印加することができる。
【００２２】
また、上記本発明のプロジェクタは、
「入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するゲインパラメータ設定部と、
上記画像データに対して、上記ゲインパラメータ設定部により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施す信号処理部とを備えた」
という形態も好ましい。
【００２３】
ここで、本発明にいうフィルタ素子は、光源から出射される光の光路上に配備されるものであるため、このフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体は、経年変化によって褪色するおそれがある。例えばこのような褪色現象が生じたとしても、上記ゲインパラメータ設定部および上記信号処理部を備えたプロジェクタによれば、ゲインパラメータで画像データのゲインを増加させて、より濃い画像が表示されるようにゲインパラメータを設定することができ、入力された画像データに対して、そのように設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すことができる。
【００２４】
さらに、上記本発明のプロジェクタは、
「このプロジェクタが、画像表示を行う表示モードと、上記フィルタ素子の機能を回復させるリフレッシュモードとを有するものであって、
上記電圧印加系が、上記リフレッシュモードでは、上記表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とを交互に印加するものである」
ことがさらに好ましい。
【００２５】
ここで、本発明にいうフィルタ素子の経年変化によって、第１の電極および第２の電極に対して当初印加されていた電圧が印加されても、そのフィルタ素子の液体集容器内に収容された有色の液体のうちの一部の液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。例えばこのような経年変化が生じたとしても、上記リフレッシュモードを有するプロジェクタによれば、表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とが交互に印加されることによって、そのフィルタ素子の性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高速な色の切り換えと静音性の確保とが両立可能なフィルタ素子、フィルタユニット、およびこのようなフィルタ素子を用いて画像を表示するプロジェクタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
ここでは、本発明を、１つ１つが独立して角度制御される、約５０万個〜１３０万個の微小な鏡（以下、このような鏡の１つ１つをマイクロミラーと称する）が半導体上にマトリクス状に敷設されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）と称される光半導体が組み込まれたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標）方式のプロジェクタに適用した実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に相当するプロジェクタの概略構成図である。
【００３０】
図１に示すように、プロジェクタ１００には、光源としての放電ランプ１０、楕円鏡２０、ライトトンネル３０、フィルタ４０、コンデンサレンズ５０、一対の反射鏡６１，６２、ＤＭＤ７０、および投射光学系８０が備えられている。
【００３１】
プロジェクタ１００の放電ランプ１０は、楕円鏡２０に一体に取り付けられていて、ここでは可視光を出射するキセノンアークショートランプが用いられている。尚、プロジェクタ１００の光源としては、この放電ランプ１０に替えて、例えば、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどといった光源も採用可能である。但し、以下では、放電ランプ１０が光源として採用されているものとして説明を続ける。
【００３２】
楕円鏡２０は、放電ランプ１０から出射された可視光を反射するとともに、赤外光を透過するダイクロックミラーであって、この楕円鏡２０から漏れた可視光の遮光およびこの楕円鏡２０を透過した赤外光の吸収のために、この楕円鏡２０の外側には黒色無機質顔料がコーティングされている。
【００３３】
また、ライトトンネル３０は、一定の長さを有する、断面が矩形状の光伝送媒体であって、均一な光強度分布をもった光線を出射する。楕円鏡２０によって反射された可視光の収束光線が、このライトトンネル３０の入り口から所定の入射角で入射し、入射した可視光がライトトンネル３０内の屈折率の高い内壁を多重反射してその出口へ伝播される。また、このライトトンネル３０から出射される可視光の出射口径は、長辺と短辺の比が４：３である。
【００３４】
また、フィルタ４０は、ライトトンネル３０から出射した可視光が、フィルタ４０の表面に対してほぼ垂直に入射するような光路上に配備されている。また、このフィルタ４０は、その可視光が入射する面の１辺が５００μｍの、本発明にいうフィルタ素子の一例に相当するフィルタ素子が、その面上に１００個×１００個マトリクス状に敷設されて構成されている。このフィルタ４０に入射した可視光がこのフィルタ４０を透過すると、Ｒ（Ｒｅｄ：赤）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ：緑）、Ｂ（Ｂｌｕｅ：青）の各色の光となる。尚、このフィルタ４０を構成するフィルタ素子の詳細な説明は後述するが、フィルタ４０の色は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に切り替わっており、フィルタ４０を透過する光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する。
【００３５】
また、コンデンサレンズ５０は、フィルタ４０を透過することによって得られた、周期的に変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を平行光線に変換するものである。このコンデンサレンズ５０によって平行光線に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の光は、一対の反射鏡６１，６２によってＤＭＤ７０に導かれる。
【００３６】
また、ＤＭＤ７０は、上述したように、約５０万個〜１３０万個の微小なマイクロミラーが半導体上にマトリクス状に敷設されたものであって、このＤＭＤ７０に備えられた各マイクロミラーは、このプロジェクタ１００によって投影される画像における画素の１つ１つに対応している。また、各マイクロミラーは、＋１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オン状態”と称する）と、−１２度に傾く状態（以下、このような状態を“オフ状態”と称する）とのいずれかの角度への切り換えが、各マイクロミラーごとに独立に、毎秒数千回という高速で可能である。ＤＭＤ７０に画像データが入力されると、このプロジェクタ１００によって投影される画像の光量が、入力された画像データに応じた光量となるように、この画像データにより表される画像における各画素に対応するマイクロミラーの１つ１つにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御される。このように制御されるＤＭＤ７０に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光が入射されると、各マイクロミラーのうちのオン状態のマイクロミラーに反射した反射光は、投射光学系８０を介して拡大投射され、図示しない画像投影面に投影される。一方、オフ状態のマイクロミラーに反射した反射光は、図示しない光吸収板に吸収される。この結果、画像投影面には、画像データにより表される画像がフルカラー表示される。また、画像投影面に投影される画像の階調は、上述した、各マイクロミラーにおけるオン状態とオフ状態との割合が制御されることによって表現される。例えば、オン状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は明るく表示され、オフ状態の割合が多くなるように制御されたマイクロミラーに対応する画素は暗く表示される。
【００３７】
ここで、この図１に示すプロジェクタにおける、本発明の一実施形態としての特徴は、このプロジェクタ１００に備えられたフィルタ４０に関連があり、以下、先ず、このフィルタ４０について説明する。
【００３８】
図２は、図１に示すプロジェクタに備えられたフィルタを構成するフィルタ素子の模式図であり、図３は、図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された後の状態の模式図である。なお、図２，図３の左側から矢印Ｏの方向に光が入射し、光が入射する側（図２，図３の左側）を前側、光が出射する側（図２，図３の右側）を後側と称して説明を行う。
【００３９】
図２に示すように、フィルタ素子４００は、断面が四角形のチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａの両端が、光透過性を有する透明なエンドキャップ４１１ｂ，４１１ｃ，４２１ｂ，４２１ｃ，４３１ｂ，４３１ｃで塞がれた３つの液体収容器４１１，４２１，４３１で構成されていて、これら３つの液体収容器４１１，４２１，４３１が、ライトトンネル３０（図１参照）から出射した可視光の光軸方向に並んで構成されている。これら各液体収容器４１１，４２１，４３１は、透明なガラスで構成されており、本発明にいう液体収容器の一例に相当する。
【００４０】
３つの液体収容器４１１，４２１，４３１のうちの第１の液体収容器４１１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｒ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９１との双方が収容されている。また、第２の液体収容器４２１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｇ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９２との双方が収容されている。また、第３の液体収容器４３１の内部には、無色透明の導電性液体９０と、導電性液体９０とは不混和な、Ｂ色の油溶性染料が添加された有色透明の絶縁性液体９３との双方が収容されている。本実施形態では、導電性液体９０として、水に支持電解質（テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート）が加えられたものが適用され、絶縁性液体９１，９２，９３の溶媒として有機溶媒（アイソパー：エクソン社製）が適用される。この導電性液体９０は、本発明にいう導電性液体の一例にあたり、各絶縁性液体９１，９２，９３は、本発明にいう絶縁性液体の一例に相当する。
【００４１】
３つのチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａそれぞれの後側を塞ぐ各エンドキャップ４１１ｃ，４２１ｃ，４３１ｃ側の、液体と接触する面（内面）は、導電性液体９０に対する濡れ性が絶縁性液体９１，９２，９３に対する濡れ性よりも低い、いわゆる撥水性を有する絶縁膜４１２，４２２，４３２で覆われている。また、これら各絶縁膜４１２，４２２，４３２は光透過性を有するものであって、本実施形態では、絶縁膜４１２，４２２，４３２として、サイトップ（旭硝子社製）が適用される。これら各絶縁膜４１２，４２２，４３２は、本発明にいう被覆膜の一例に相当する。
【００４２】
各液体収容器４１１，４２１，４３１には、それぞれのチューブ４１１ａ，４２１ａ，４３１ａの液体と接触する面（内面）に埋め込まれた、液体と接触する第１電極４１３，４２３，４３３が備えられている。また、各エンドキャップ４１１ｃ，４２１ｃ，４３１ｃと絶縁膜４１２，４２２，４３２に挟まれた、絶縁膜４１２，４２２，４３２によって液体と絶縁された、光透過性を有する第２電極４１４，４２４，４３４も備えられている。これら各第１電極４１３，４２３，４３３、および各第２電極４１４，４２４，４３４は、後述するフィルタ制御部と接続されており、フィルタ制御部によって、これらの電極間に電圧が印加される。これら各第１電極４１３，４２３，４３３は、本発明にいう第１の電極の一例に相当し、各第２電極４１４，４２４，４３４は、本発明にいう第２の電極の一例に相当する。また、フィルタ制御部は、本発明にいう電圧制御部の一例に相当する。
【００４３】
各第１電極４１３，４２３，４３３と各第２電極４１４，４２４，４３４との間に電圧が印加されていない状態では、導電性液体９０が撥水性を有する絶縁膜４１２，４２２，４３２と反撥することによって、各絶縁膜４１２，４２２，４３２と各絶縁性液体９１，９２，９３とが接触する。
【００４４】
次に、図３を参照して、図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された際の様態を説明する。
【００４５】
この図３に示す例では、図２に示すフィルタ素子４００のうちの、Ｇ色の絶縁性液体９２が収容された液体収容器４２１、およびＢ色の絶縁性液体９３が収容された液体収容器４３１それぞれに備えられた第１電極４２３，４３３および第２電極４２４，４３４に対して電圧が印加された後の状態のフィルタ素子が示されている。
【００４６】
絶縁性液体９２，９３が収容された液体収容器４２１，４３１に備えられた第１電極４２３，４３３と第２電極４２４，４３４との相互間に電圧が印加されると、第１電極４２３，４３３から導電性液体９０に電荷が放出され、第２電極４２４，４３４には、導電性液体９０に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。この導電性液体９０に放出された電荷と、第２電極４２４，４３４の電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体９０中の電荷が撥水性を有する絶縁膜４２２，４３２付近に引き付けられる。その結果、導電性液体９０が、絶縁膜４２２，４３２を濡らし始めて、絶縁性液体９２，９３が液体集容器４２１，４３１内を高速に移動して液体収容器４２１，４３１の一角に追いやられる。この結果、Ｇ色とＢ色の絶縁性液体９２，９３はほとんど光に作用しない状態となる。
【００４７】
従って、図３に示す状態のフィルタ素子に、図１に示すライトトンネル３０から出射した可視光が入射して透過すると、Ｒ色の光が出射することとなる。
【００４８】
このように、本実施形態に適用されるフィルタ素子は、色の切り替えにあたって駆動部が不要であるため、静音性も確保される。
【００４９】
図４は、図１に示すプロジェクタの機能ブロック図である。
【００５０】
図４に示すように、プロジェクタ１００には、ゲインパラメータ設定部１、信号処理部２、モード切替スイッチ３、電圧値設定部４、および制御部５が備えられている。さらに、このプロジェクタ１００には、図１にも示すように、放電ランプ１０、フィルタ４０、コンデンサレンズ５０、ＤＭＤ７０、および投射光学系８０が備えられていて、放電ランプ１０を駆動する放電ランプ駆動回路６、フィルタ４０の駆動を制御するフィルタ制御部７も備えられている。
【００５１】
ゲインパラメータ設定部１は、入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するものであって、このゲインパラメータ設定部１は、本発明にいうゲインパラメータ設定部の一例に相当するものである。
【００５２】
また、信号処理部２は、図示しないパーソナルコンピュータなどから画像データの入力を受けて、その画像データを、図１にも示すＤＭＤ７０のマイクロミラーと同数の画素数のＲＧＢ画像データに変換するものである。また、この信号処理部２は、入力された画像データに対して、ゲインパラメータ設定部１により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すものでもあって、この信号処理部２は、本発明にいう信号処理部の一例に相当するものである。
【００５３】
ここで、図５を参照して、信号処理部２における色補正の手順を説明する。
【００５４】
図５は、図４に示す信号処理部における色補正の機能ブロック図である。
【００５５】
信号処理部２に、図示しないパーソナルコンピュータなどから画像データが入力されると、入力された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１１でＹＣ信号に変換される。ＹＣ信号に変換された画像データに対して、必要に応じて、ノイズ低減部１２でノイズ低減処理が施され、エッジ強調部１３でエッジ強調処理が施される。その後、画像データに対して、色強調部１４で色強調処理が施され、その後の画像データのＹＣ信号が画像信号処理部１５でＲＧＢ信号に変換される。ＲＧＢ信号に変換された画像データに対して、リニアマトリックス１６で色補正処理が施され、その後に、ゲインパラメータ設定部１により設定されたゲインパラメータに応じた色補正が、ゲイン調整部１７で施され、信号処理部２から出力される。
【００５６】
図１に示すように、フィルタ４０は、放電ランプ１０から出射される光の光路上に配備されるものであるため、このフィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３は、経年変化によって褪色するおそれがある。このような褪色現象が生じたとしても、ゲインパラメータ設定部１および信号処理部２を備えた本実施形態のプロジェクタ１００によれば、ゲインパラメータで画像データのゲインを増加させて、より濃い画像が表示されるようにゲインパラメータを設定することができ、入力された画像データに対して、そのように設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施すことができる。
【００５７】
図４に戻って説明を続ける。
【００５８】
モード切替スイッチ３は、カラー画像を表示するカラーモード、モノクロ画像を表示するモノクロモード、および図１〜図３にも示すフィルタ４０の機能を回復させるリフレッシュモードのいずれかのモードを選択するものである。
【００５９】
また、電圧値設定部４は、図１〜図３にも示すフィルタ４０に対して印加する電圧値を操作に応じて設定するものであって、この電圧値設定部４は、本発明にいう電圧値設定部の一例に相当するものである。
【００６０】
フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の経年変化によって、第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３のうちの一部の絶縁性液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。このような経年変化が生じたとしても、電圧値設定部４を備えた本実施形態のプロジェクタ１００によれば、色の切り換えが適正に行われる程度に電圧値を増加させて設定することができ、そのように設定された電圧値の電圧が印加される。
【００６１】
また、制御部５は、信号処理部２で変換された、図１にも示すＤＭＤ７０のマイクロミラーと同数の画素数のＲＧＢ画像データに基づいてＤＭＤ７０の駆動を制御するとともに、後述する放電ランプ駆動回路６も制御する。また、この制御部５は、モード切替スイッチ３で選択されたモードや、電圧値設定部４で設定された電圧値に応じて、後述するフィルタ制御部７も制御する。
【００６２】
放電ランプ駆動回路６は、放電ランプ１０の起動、及び起動後の放電ランプ１０のＡＣ駆動を、制御部からの信号に応じて制御する。
【００６３】
フィルタ制御部７は、制御部５からの信号に応じてフィルタ４０に対して印加する電圧を制御する。このフィルタ制御部７は、本発明にいう電圧制御部の一例に相当するものである。モード切替スイッチ３でカラーモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によって、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に印加される電圧が制御され、３組の電極４１３，４１４；４２３，４２４；４３３，４３４のうちの２組づつに周期的に電圧が印加される。これによって，フィルタ４０に入射した可視光は、このフィルタ４０を透過することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に周期的に変化する光となる。また、モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によって電圧が制御されて、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間には、カラーモードで印加される電圧よりも高い電圧が印加される。このように，高い電圧がフィルタ４０に対して印加されると、図２，図３に示す有色の絶縁性液体９１，９２，９３が液体集容器４１１，４２１，４３１内をより確実に移動するため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質が向上する。また、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合には、このフィルタ制御部７によってリフレッシュモード用に電圧が制御されて、フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に、カラーモードやモノクロモードで印加する電圧よりも低い電圧と高い電圧とが交互に印加される。
【００６４】
ここで、図６を参照して、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタ制御部７での印加電圧の制御を説明する。
【００６５】
図６は、モード切替スイッチでリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタに対して印加される電圧と時間の関係を示した図である。横軸は時間を示し、縦軸はフィルタ４０に対する印加電圧を示す。また、Ｖ0はモード切替スイッチ３でカラーモードが選択されている場合におけるフィルタ４０に対する印加電圧であり、Ｖ1はモード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合におけるフィルタ４０に対する印加電圧である。
【００６６】
図６に示すように、モード切替スイッチ３でリフレッシュモードが選択されている場合には、フィルタ４０に対して電圧が印加されない状態と、カラーモードやモノクロモードで印加される電圧よりも高い電圧が印加される状態とが交互に実行される。
【００６７】
フィルタ４０を構成するフィルタ素子４００の経年変化によって、第１電極４１３，４２３，４３３と第２電極４１４，４２４，４３４との間に当初印加されていた電圧と同じ電圧が印加されても、そのフィルタ素子４００の液体集容器４１１，４２１，４３１内に収容された有色の絶縁性液体９１，９２，９３のうちの一部の絶縁性液体が停滞して、色の切り換えが不完全になってしまうおそれがある。このような経年変化が生じたとしても、リフレッシュモードを有する本実施形態のプロジェクタ１００によれば、この図６に示すような低い電圧と高い電圧とが交互に印加されることによって、そのフィルタ素子４００の性能を回復させることができる。
【００６８】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了する。
【００６９】
次に、第２実施形態では、モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合に、上述した第１実施形態で説明したフィルタ４０の動作とは異なる動作を行うプロジェクタについて説明する。
【００７０】
尚、以下説明する第２実施形態では、第１実施形態で説明した装置構成とほぼ同じ装置構成を有するため、第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図７は、第２実施形態のプロジェクタの機能ブロック図である。
【００７２】
図７に示すように、プロジェクタ２００には、上述した第１実施形態のプロジェクタ１００に備えられた構成要素に加えて、フィルタ退避制御部８と、駆動回路９が備えられている。また、フィルタ４１にはラック４２が設けられている。
【００７３】
モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択されている場合には、フィルタ退避制御部８によって駆動回路９が駆動されることによって、フィルタ４１が光路上から退避されるように制御される。
【００７４】
ここで、図８を参照して、フィルタ４１が光路上から退避される機構を説明する。
【００７５】
図８は、フィルタが光路上から退避される機構の説明図である。
【００７６】
図８（Ａ）には、図１にも示すライトトンネル３０と、このライトトンネル３０から出射した可視光が、フィルタ４０の表面に対してほぼ垂直に入射するような光路上に配備されているフィルタ４１が示されている。また、フィルタ４１にはラック４２が設けられている。また、この図８（Ａ）には、図７に示す駆動回路９に接続されたモータ３００と、モータの回転をラック４２に伝達する歯車３１０，３２０が示されている。
【００７７】
モード切替スイッチ３でモノクロモードが選択され、フィルタ退避制御部８によって駆動回路９が駆動されると、この駆動回路９に接続されたモータが回転し、歯車３１０，３２０を介してラック４２に動力が伝達される。ラック４２に動力が伝達されると、図８（Ｂ），図８（Ｃ）に示すように、フィルタ４１が光路上から退避される。このようなフィルタ退避機構を備えた第２実施形態のプロジェクタ２００によれば、フィルタ４１を構成するフィルタ素子を光が透過することによる、意図しない薄い着色が回避されるため、モノクロモードで表示されるモノクロ画像の画質がより一層向上する。
【００７８】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。
＜液体＞
本発明にいう導電性液体、および絶縁性液体は、それぞれが光透過性を有し、互いに混合しない、いずれか一方が有色の液体であればよい。
【００７９】
これらの液体の組み合わせとしては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、水と有機溶媒の組み合わせである。有機溶媒としては、炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、オクタン、アイソパー（エクソン社製）など）、炭化水素系芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなど）、ハロゲン系炭化水素（ジフルオロプロパン、ジクロロエタン、クロロエタン、ブロモエタンなど）、ハロゲン系炭化水素系芳香族化合物（クロロベンゼンなど）、エーテル系化合物（ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなど）が挙げられる。好ましくは、炭化水素、炭化水素系芳香族化合物、エーテル系化合物で、テトラリン、デイフノンが挙げられる。
【００８０】
また、水には、電気伝導度を高める目的で、支持電解質を添加することが好ましい。支持電解質としては、テトラアルキルアンモニウム塩が好適に用いられる。具体的には、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどが挙げられる。
【００８１】
ここで、上記では、本発明の概念を実現するための基本的な実施形態について説明したが、本発明に採用するフィルタ素子を実用化するにあたっては、光路上にゴミや水滴などが付着してフィルタ性能が劣化してしまう不具合を防止するための工夫を施すことが好ましい。
【００８２】
例えば、液体が収容された容器の光路と交わる外面（以下では、この面を光透過面と称する）に撥水性膜を付設することが好ましい。光透過面に撥水性を付与することによって、ゴミや水滴の付着などが防止され、フィルタ素子の高い光透過性を維持することができる。この撥水性膜を構成する材料としては、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサンのブロック共重合体、フッ素系ポリマー、およびポリテトラフルオロエタンなどが好ましい。
【００８３】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、親水性膜を付設することも好ましい。光透過面に親水撥油性を付与することによっても、ゴミの付着を防止することができる。この親水性膜としては、アクリレート系ポリマーで構成されたものや、非イオン性オルガノシリコーン系界面活性剤などといった界面活性剤を塗布したものなどが好ましく、親水性膜の作製方法としては、シラン系モノマーのプラズマ重合や、イオンビーム処理などを適用することができる。
【００８４】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、酸化チタンなどといった光触媒を付設することも好ましい。光と反応した光触媒によって汚れなどが分解され、光透過面をきれいに保つことができる。
【００８５】
また、フィルタ素子を構成する容器の光透過面に、帯電防止膜を付設することも好ましい。容器の光透過面に静電気が溜まったり、電極によって帯電してしまうと、光透過面にゴミや埃がくっついてしまう恐れがある。光透過面に帯電防止膜を付設することによって、このような不要物の付着を防止し、フィルタ素子の光透過性を維持することができる。この帯電防止膜は、ポリマーアロイ系の材料で構成されていることが好ましく、このポリマーアロイ系が、ポリエーテル系や、ポリエーテルエステルアミド系や、カチオン性基を有するものや、レオミックス（商品名、第一工業製薬株式会社）であることが特に好ましい。また、この帯電防止膜が、ミスト法によって作製されたものであることが好ましい。
【００８６】
また、フィルタ素子を構成する容器に、防汚性素材を適用しても良い。防汚性素材としてはフッ素樹脂が好ましいが、具体的には、含フッ素アルキルアルコキシシラン化合物や、含フッ素アルキル基含有ポリマー、オリゴマー等が好ましく、上記硬化性樹脂と架橋可能な官能基を有するものが特に好ましい。また、防汚性素材の添加量は、防汚性を発現する必要最低量であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に相当するプロジェクタの概略構成図である。
【図２】図１に示すプロジェクタに備えられたフィルタを構成するフィルタ素子の模式図である。
【図３】図２に示すフィルタ素子に対して電圧が印加された後の状態の模式図である。
【図４】図１に示すプロジェクタの機能ブロック図である。
【図５】図４に示す信号処理部における色補正の機能ブロック図である。
【図６】モード切替スイッチでリフレッシュモードが選択されている場合における、フィルタに対して印加する電圧と時間の関係を示した図である。
【図７】第２実施形態のプロジェクタの機能ブロック図である。
【図８】フィルタが光路上から退避される機構の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ ゲインパラメータ設定部
２ 信号処理部
３ モード切替スイッチ
４ 電圧値設定部
５ 制御部
６ 放電ランプ駆動回路
７ フィルタ制御部
８ フィルタ退避制御部
９ 駆動回路
１１ 画像信号処理部
１２ ノイズ低減部
１３ エッジ強調部
１４ 色強調部
１５ 画像信号処理部
１６ リニアマトリックス
１７ ゲイン調整部
１０ 放電ランプ
２０ 楕円鏡
３０ ライトトンネル
４０ フィルタ
４１ フィルタ
４２ ラック
５０ コンデンサレンズ
６１，６２ 反射鏡
７０ ＤＭＤ
８０ 投射光学系
１００ プロジェクタ
２００ プロジェクタ
３００ モータ
３１０，３２０ 歯車
４００ フィルタ素子
４１１，４２１，４３１ 液体収容器
４１１ａ，４２１ａ，４３１ａ チューブ
４１１ｂ，４１１ｃ，４２１ｂ，４２１ｃ，４３１ｂ，４３１ｃ エンドキャップ
４１２，４２２，４３２ 絶縁膜
４１３，４２３，４３３ 第１電極
４１４，４２４，４３４ 第２電極
９０ 導電性液体
９１，９２，９３ 絶縁性液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたことを特徴とするフィルタ素子。
【請求項２】
前記複数の液体収容器それぞれの内面の、前記第２の電極に沿った部分を覆う、光透過性を有する、前記導電性液体に対する濡れ性が前記絶縁性液体に対する濡れ性よりも低い被覆膜を備え、
前記導電性液体が無色透明の液体であって、前記絶縁性液体が有色透明の液体であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ素子。
【請求項３】
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、色が変わることを特徴とするフィルタユニット。
【請求項４】
光を出射する光源と、該光源から出射される光の光路上に配備された、所定色の光を透過させるフィルタと、該フィルタを透過した光を、入力された画像データに応じた光量となるように変調する変調素子と、該変調素子で変調された光を投射することにより、該画像データにより表される画像を表示する投射部とを有するプロジェクタにおいて、
前記フィルタが、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたフィルタ素子を有するものであり、
前記フィルタ素子の第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して該フィルタ素子の色を変える電圧制御部を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
前記電圧印加系が、前記モノクロモードでは、前記カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧を印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項６】
このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
前記モノクロモードでは、前記フィルタを前記光路上から退避させるフィルタ退避機構を備えたことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記電圧印加系で印加する電圧値を操作に応じて設定する電圧値設定部を備え、
前記電圧印加系が、前記電圧値設定部により設定された電圧値に応じた電圧を印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項８】
入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するゲインパラメータ設定部と、
前記画像データに対して、前記ゲインパラメータ設定部により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施す信号処理部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項９】
このプロジェクタが、画像表示を行う表示モードと、前記フィルタ素子の機能を回復させるリフレッシュモードとを有するものであって、
前記電圧印加系が、前記リフレッシュモードでは、前記表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とを交互に印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項１】
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたことを特徴とするフィルタ素子。
【請求項２】
前記複数の液体収容器それぞれの内面の、前記第２の電極に沿った部分を覆う、光透過性を有する、前記導電性液体に対する濡れ性が前記絶縁性液体に対する濡れ性よりも低い被覆膜を備え、
前記導電性液体が無色透明の液体であって、前記絶縁性液体が有色透明の液体であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ素子。
【請求項３】
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、色が変わることを特徴とするフィルタユニット。
【請求項４】
光を出射する光源と、該光源から出射される光の光路上に配備された、所定色の光を透過させるフィルタと、該フィルタを透過した光を、入力された画像データに応じた光量となるように変調する変調素子と、該変調素子で変調された光を投射することにより、該画像データにより表される画像を表示する投射部とを有するプロジェクタにおいて、
前記フィルタが、
相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、いずれか一方が有色の導電性液体および絶縁性液体の双方が各々の内部に収容された、各々に収容された液体の色が異なる、少なくとも所定の光軸方向についてはそれぞれが光を透過させる、該光軸方向に並んだ複数の液体収容器と、
前記複数の液体収容器それぞれに付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に接触した複数の第１の電極と、
前記複数の液体収容器それぞれに、前記光軸方向と交わる位置に付設された、該複数の液体収容器それぞれの内部に収容された導電性液体に対して絶縁された、光透過性を有する複数の第２の電極とを備えたフィルタ素子を有するものであり、
前記フィルタ素子の第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して該フィルタ素子の色を変える電圧制御部を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
前記電圧印加系が、前記モノクロモードでは、前記カラーモードで印加する電圧よりも高い電圧を印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項６】
このプロジェクタが、カラー画像を表示するカラーモードと、モノクロ画像を表示するモノクロモードとを有するものであって、
前記モノクロモードでは、前記フィルタを前記光路上から退避させるフィルタ退避機構を備えたことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記電圧印加系で印加する電圧値を操作に応じて設定する電圧値設定部を備え、
前記電圧印加系が、前記電圧値設定部により設定された電圧値に応じた電圧を印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項８】
入力された画像データに対するゲインパラメータを操作に応じて設定するゲインパラメータ設定部と、
前記画像データに対して、前記ゲインパラメータ設定部により設定されたゲインパラメータに応じた色補正を施す信号処理部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項９】
このプロジェクタが、画像表示を行う表示モードと、前記フィルタ素子の機能を回復させるリフレッシュモードとを有するものであって、
前記電圧印加系が、前記リフレッシュモードでは、前記表示モードにおける電圧よりも低い電圧と高い電圧とを交互に印加するものであることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−６４８７２（Ｐ２００６−６４８７２Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４５６７３（Ｐ２００４−２４５６７３）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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