プロジェクタの表示方式とシステムについて

プロジェクタとは

プロジェクタとは小さい画像を拡大して投影する装置の事です。
採用する表示素子とそれと組み合わせるシステムがあり、ホームシアター用途では大きく分けて3種類となっています。

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主な表示素子は3種類

用いられる表示素子は,主に次の三つです。

  • LCOS(licluid crystal on silicon)
  • HTPS(High Temperature Poly-Silicon)
  • DMD(Digital Micromirror Device)
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表示方式は素子に合わせて同じく3種類

それぞれの表示素子にあわせたシステムでの製品があります。

  • LCOS-反射型3LCD方式
  • HTPS-透過型3LCD方式
  • DMD-DLP方式
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LCOS-反射型3LCD方式

ハイエンド機を中心に採用されている方式の一つです。
LCOSはシリコンICチップとガラス基板で液晶層をはさんだ反射型デバイスです。
LCOSに外部から光を入射し,ミラー電極で反射します。
液晶層に加える電圧によって反射光の偏光状態を変えるようになっています。
LCOSと偏光ビーム・スプリッタを組み合わせることで光のオン・オフを行います。
赤色、緑色、青色、の3原色に対応する3枚のLCOSを使う方法が主流となっています。
この3枚のLCOS(反射型3LCD)で各色の映像を作った後、プロジェクタ内で合成して、1組のレンズから投写する仕組みとなっています。

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反射型3LCD方式メリット

  • 安定したカラー映像
  • 明るく鮮やかな色彩
  • 非常に滑らかな映像

反射型3LCD方式デメリット

  • 高価

主なメーカー

  • SONY
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HTPS-透過型3LCD方式

現在、ホームシアター用プロジェクターで主流の方式です。
HTPSは高温多結晶シリコンのことです。
これは液晶パネルのガラス基板上に形成する薄膜トランジスタ材料の一つです。
高温多結晶シリコンは,大型の液晶パネルに使われるアモルファスシリコンに比べて電子の移動が容易でありTFTのサイズを小さくできます。
このため高い開口率を確保しやすく 高精細化に有利です。
しかし,TFTを形成するときに数百度という高温を必要とするため,アモルファスシリコンのように安価なガラス基板を使うことができません。
代わりに高価な石英ガラス基板を使用しています。
この液晶パネル(LCD)をそれぞれ、赤色、緑色、青色用に合計3枚使用します。
透過型液晶パネルで各色の映像を作った後、プロジェクター内で合成して、1組のレンズから投写する仕組みとなっています。
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透過型3LCD方式メリット

  • 安定したカラー映像
  • 明るく鮮やかな色彩
  • 比較的安価

透過型3LCD方式デメリット

  • 粒状感がある

主なメーカー

  • JVC
  • EPSON
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DMD-DLP方式

DMDは1987年に米Texas Instruments社が開発しました。
この表示素子を利用したものは,「DLP(Digital Light Processing)」方式と呼ばれています。
CMOS技術を使ったシリコンチップ上に,微小な鏡を敷き詰めた構造で、一つの鏡が1画素に当たる仕組みとなっています。
この鏡は入力データに応じて角度が切り替わるようになっています。
それぞれの鏡の切り替わるスピードは,毎秒何十万回という高速です。
このDMDの表面に光を当て,鏡に反射した光をレンズを通して投影する仕組みがDLP方式です。
ホームシアター用では、1つのDMDを用い、カラーホイールで3色~6色程度に分割したモノカラー映像を、時間差で高速に重ねてカラー映像に見せる単板式が主流です。
映画館や超ハイエンドホームシアター用では、赤色、緑色、青色にそれぞれ1つ、合計3つのDMDを使用する製品も存在しますが、数百万円ととても高価です。
最近では光原をLED化し、赤色、緑色、青色のLEDを高速で切り替えて映像を投写できる単板式が登場しています。
カラーホイールを廃したことで、コンパクト、低価格、レインボーノイズの無いプロジェクタの開発が進んでいます。

DLP方式のメリット

  • 画素間の隙間が小さい
  • 滑らかで明るい映像
  • 黒の再現性が高く高コントラストも
  • 残像が少なくキレの良い映像

DLP方式のデメリット

  • 安価な単板式はレインボーノイズが発生する
  • 三板式レインボーノイズは発生しないが高価
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