JP2011043596A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】励起光を射出する第1固体光源と、第1固体光源から射出される励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置20と、青色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置120と、各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置400R,400G,400Bと、各光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系600とを備えるプロジェクター1000。
【選択図】図1
Description
また、本発明のプロジェクターによれば、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(第1色光及び第2色光)については、同一の固体光源(第1固体光源)を用いて発生させているため、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、本発明のプロジェクターは、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
なお、YAG系蛍光体とは、例えば(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、イットリウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
また、シリケート系蛍光体とは、例えば(Ca,Sr,Ba)SiO4:Euのように、種々の成分が導入されたケイ酸塩(シリケート)を基本とする蛍光体のことをいう。
また、TAG系蛍光体とは、例えばTb3Al5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、テルビウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
しかしながら、上記のような構成とすることにより、第1固体光源装置からの光から励起光を除去することが可能となり、その結果、励起光による色再現性の劣化や光変調装置の劣化を防ぐことが可能となる。
しかしながら、上記のような構成とすることにより、蛍光層をそのまま通過した励起光を再び蛍光層に入射させることで励起光を再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。また、上記のような構成とすることにより、第1固体光源装置からの光から励起光を除去することが可能となり、その結果、励起光による色再現性の劣化や光変調装置の劣化を防ぐことが可能となる。
これに対して、上記のような構成とすることにより、他方の偏光成分を再び蛍光層に戻すとともに他方の偏光成分を蛍光層の表面で反射させることで、他方の偏光成分の一部を一方の偏光成分に変換して再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
しかしながら、上記のように構成することにより、励起光反射光学系で反射された励起光の一部が反射型偏光板で吸収されることがなくなるため、光の利用効率を向上させることが可能となる。
まず、実施形態1に係るプロジェクター1000の構成を説明する。
図2は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源装置20及び第2固体光源装置120を説明するために示す図である。図2(a)は第1固体光源装置20の断面図であり、図2(b)は第2固体光源装置120の断面図である。
図3は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源24、蛍光層26及び第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。図3(a)は第1固体光源24の相対発光強度を示すグラフであり、図3(b)は蛍光層26の相対発光強度を示すグラフであり、図3(c)は第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。相対発光強度とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光層であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を1としている。グラフの横軸は、波長を表す。
第1固体光源24は、励起光として青色光(発光強度のピーク:約460nm、図3(a)参照。)を射出する。図3(a)において、符号Bで示すのは、第1固体光源24が励起光(青色光)として射出する色光成分である。第1固体光源24は、窒化ガリウムを主成分とし、pn結合型の構造を有する。なお、第1固体光源はpn接合型の構造を有していなくてもよく、ダブルヘテロ接合型、量子井戸接合型等の構造を有してもよい。
第1固体光源24と基台22との間には反射層(図示せず。)が形成されており、第1固体光源から基台22側へ射出された青色光は、反射層によって蛍光層26側へ反射される。
封止部材28は透明なエポキシ樹脂からなり、第1固体光源24及び蛍光層26を保護する。
凸レンズ42は、コリメート光学系30からの平行光を集光してロッドレンズ44の入射面に導光する。
ロッドレンズ44は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ46は、ロッドレンズ44の射出面から射出された光を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400R,400Gにおける画像形成領域に導光する。
第2固体光源124は、図3(c)に示すように、色光として青色光(発光強度のピーク:約460nm)を射出する。図3(c)において、符号Bで示すのは、第2固体光源124が色光(青色光)として射出する色光成分である。
基台122は基台22と、第2固体光源124は第1固体光源24と、封止部材128は封止部材28と、それぞれ同様の構成を有するため、詳しい説明は省略する。
凸レンズ142は、コリメート光学系130からの平行光を集光してロッドレンズ144の入射面に導光する。
ロッドレンズ144は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ146は、ロッドレンズ144の射出面から射出された光を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400Bにおける画像形成領域に導光する。
ダイクロイックミラー310は、緑色光成分及び青色光成分を反射し、赤色光成分及び黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー320は、赤色光成分を反射し、黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー320を通過した黄色光成分は、系外に除去される。つまり、プロジェクター1000は、ダイクロイックミラー320によって、黄色光を除去する機能を有する。なお、図1において、ダイクロイックミラー320から伸びる点線矢印(符号Y参照。)で示すのは、ダイクロイックミラー320を通過した黄色光である。
ダイクロイックミラー330は、緑色光成分を反射し、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー330を通過した青色光成分は、系外に除去される。つまり、プロジェクター1000は、ダイクロイックミラー330によって、励起光(青色光)を除去する機能を有する。なお、図1において、ダイクロイックミラー330から伸びる点線矢印(符号B参照。)で示すのは、ダイクロイックミラー330を通過した青色光である。
ダイクロイックミラー310で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー330でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
第2照明装置110からの青色光は、反射ミラー340で反射され、青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、同一の固体光源(第1固体光源24)を用いて発生させているため、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、実施形態1に係るプロジェクター1000は、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
図4は、実施形態2に係るプロジェクター1002の光学系を示す平面図である。
すなわち、実施形態2に係るプロジェクター1002においては、第1照明装置12は、図4に示すように、コリメート光学系30の後段に位置し、蛍光層26から射出される光(赤色光、緑色光及び黄色光)と、蛍光層26で変換されずにそのまま射出される励起光(青色光)とを分離し、そのまま射出される励起光(青色光)を蛍光層26へ向けて戻す励起光反射光学系としての励起光反射ミラー50をさらに備える。なお、励起光反射ミラー50は、基板上に、青色光を反射し、赤色光、緑色光及び黄色光を通過させる波長選択透過膜が形成されたダイクロイックミラーである。なお、図4において励起光反射ミラー50から伸びる点線矢印(符号B参照。)で示すのは、励起光反射ミラー50によって反射された青色光である。
また、これに伴い、色分離導光光学系302には励起光(青色光)が入射されなくなるため、励起光(青色光)を除去する機能を有するダイクロイックミラー330は不要となる。このため、色分離導光光学系302は、ダイクロイックミラー330に代えて反射ミラー350を備える。
図5は、実施形態3に係るプロジェクター1004の光学系を示す平面図である。
すなわち、実施形態3に係るプロジェクター1004においては、第1照明装置14は、図5に示すように、コリメート光学系30の後段に位置し、第1固体光源装置20から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分(例えばs偏光成分)をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分(例えばp偏光成分)を蛍光層26に向けて反射する反射型偏光板52をさらに備える。反射型偏光板52は、特定のピッチで格子状に配置された極細の金属線を有するワイヤーグリッド偏光板である。なお、反射型偏光板として、ワイヤーグリッド偏光板の代わりに、基板上に誘電体多層膜が形成されている偏光ビームスプリッター(PBS)を用いることもできる。図5において反射型偏光板52から伸びる実線矢印(符号R(p),G(p),Y(p)参照。)で表すのは、反射型偏光板52によって反射された他方の偏光成分である。
図6は、実施形態4に係るプロジェクター1006の光学系を示す平面図である。
すなわち、実施形態4に係るプロジェクター1006においては、光変調装置は、図6に示すように、反射型の液晶光変調装置402R,402G,402Bからなる。また、色分離導光光学系は、緑色光成分を反射し、その他の色光成分を通過させるダイクロイックミラー310と、一方の偏光成分(例えばs偏光成分)をそのまま通過させ、他方の偏光成分(p偏光成分)を反射する反射型偏光板322,332,342とを備える色分離導光光学系304からなる。反射型偏光板322は、黄色光成分を反射し、赤色光成分を通過させるダイクロイックミラーとしての機能をも有する。反射型偏光板322は、例えば、基板の一方の面上に、ワイヤーグリッド偏光板として特定のピッチで格子状に配置された極細の金属線を有し、基板の他方の面上に、ダイクロイックミラーとして波長選択透過膜を有する光学素子である。つまり、プロジェクター1006は、反射型偏光板322によって、黄色光を除去する機能を有する。
図7は、実施形態5に係るプロジェクター1008の光学系を示す平面図である。
すなわち、実施形態5に係るプロジェクター1008においては、図7に示すように、第1照明装置16がロッドインテグレーター光学系40に代えてレンズインテグレーター光学系60を備え、また、第2照明装置112がロッドインテグレーター光学系140に代えてレンズインテグレーター光学系160を備える。レンズインテグレーター光学系60は、第1レンズアレイ62、第2レンズアレイ64及び重畳レンズ66を備える。レンズインテグレーター光学系160は、第1レンズアレイ162、第2レンズアレイ164及び重畳レンズ166を備える。
Claims (12)
- 励起光を射出する第1固体光源と、前記第1固体光源から射出される前記励起光を第1色光及び前記第1色光とは異なる第2色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置と、
前記第1色光及び前記第2色光のいずれとも異なる第3色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置と、
前記第1色光、前記第2色光及び前記第3色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記励起光は青色光であり、
前記第1色光は赤色光であり、
前記第2色光は緑色光であり、
前記第3色光は青色光であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源と、前記第2固体光源とは、同一の温度特性を有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記励起光は紫外光であり、
前記第1色光は赤色光であり、
前記第2色光は緑色光であり、
前記第3色光は青色光であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層は、YAG系蛍光体、シリケート系蛍光体又はTAG系蛍光体を含有する層からなることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置からの光から黄色光を除去する機能を有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置からの光から前記励起光を除去する機能を有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層から射出される光と、前記蛍光層で変換されずにそのまま射出される励起光とを分離し、前記そのまま射出される励起光を前記蛍光層へ向けて戻す励起光反射光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項8に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置から射出される光を平行化するコリメート光学系をさらに備え、
前記励起光反射光学系は、前記コリメート光学系の後段に位置することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜9のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分を前記蛍光層に向けて反射する反射型偏光板をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項10に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置から射出される光を平行化するコリメート光学系をさらに備え、
前記反射型偏光板は、前記コリメート光学系の後段に位置することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項8又は9に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分を前記蛍光層に向けて反射する反射型偏光板をさらに備え、
前記反射型偏光板は、前記励起光反射光学系の後段に配置されることを特徴とするプロジェクター。
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