JP2014174242A - Illumination optical device and projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、小型の画像形成手段上に形成される画像を照明光で照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。 The present disclosure relates to a projection display apparatus that irradiates an image formed on a small image forming unit with illumination light and enlarges and projects it onto a screen by a projection lens.
液晶やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）の画像形成手段を用いた投写型表示装置の光源として、放電ランプが広く利用されている。放電ランプは寿命が短く信頼性が低いことや、赤色成分が少なく色純度が低い、などの問題点を抱えている。この課題を解決するため、近年、光源として、半導体レーザーや発光ダイオードの固体光源を用いた投写型表示装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Discharge lamps are widely used as light sources for projection display devices using liquid crystal or DMD (digital micromirror device) image forming means. Discharge lamps have problems such as short life and low reliability and low red component and low color purity. In order to solve this problem, in recent years, a projection display apparatus using a solid-state light source such as a semiconductor laser or a light emitting diode as a light source has been disclosed.
図６は、従来の投写型表示装置の構成図である。図６は、従来の固体光源とＤＭＤを用いた投写型表示装置である。発光ダイオード１からの紫外光は、カラーホィール２に入射する。カラーホィール２には、紫外線を透過し可視光を反射する反射膜が形成されている。反射膜の出射側の円盤は、３つの領域に分割され、それぞれ赤、緑、青の蛍光体層が形成されている。カラーホィール２に入射した紫外線により、赤、緑、青の色光が発光される。発光した光は、リレーレンズ３、反射ミラー４、プリズム５を透過および反射して、ＤＭＤ６に入射する。映像信号に応じて、ＤＭＤ６で変調された光は投写レンズ７により拡大投写される。（特許文献１参照）。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional projection display device. FIG. 6 shows a projection display device using a conventional solid-state light source and DMD. Ultraviolet light from the
また、特許文献２の光源装置には、複数のセグメント領域を有し、セグメント領域の一部には、励起光を受けて発光する蛍光体層が形成された反射領域と、蛍光体層が形成されない透過領域をもつ蛍光体ホイールを用い、蛍光光と、励起光光源の光と、励起光と異なる波長の光を発する光源の光とを、同一光路上に集光させる集光光学系により、投写型表示装置の輝度の向上を図る光源装置が開示されている。
Further, the light source device of
一般に、半導体レーザーや発光ダイオードなどの固体光源は放電ランプと比較して、発光光束が少ない。このため、固体光源を用いた光源装置の高輝度化を図る手法として、多数の固体光源を用いて蛍光体を励起、蛍光発光させて光束の増大を図る手法が有望である。 In general, solid-state light sources such as semiconductor lasers and light-emitting diodes have a smaller luminous flux than discharge lamps. For this reason, as a technique for increasing the brightness of a light source device using a solid light source, a technique for exciting a phosphor using a large number of solid light sources and increasing the luminous flux by emitting fluorescence is promising.
しかしながら、赤色を蛍光発光する赤色蛍光体は、緑色蛍光体や黄色蛍光体に比べて蛍光変換効率が低く、色純度が低い、という問題がある。また、高輝度化のため、赤色を発光する固体光源のみを多数用いて光源を構成すると大型化し、高コストになるという問題がある。 However, the red phosphor that emits red fluorescence has a problem that the fluorescence conversion efficiency is low and the color purity is low as compared with the green phosphor and the yellow phosphor. In addition, there is a problem that if a light source is configured using only a large number of solid-state light sources that emit red light in order to increase brightness, the light source is increased in size and cost.
したがって、広色域化と高輝度化の実現には、色純度の高い赤色を発光する固体光源と、青、緑、赤色光を発光する光源とを、効率よく合成する照明光学装置と、その照明光学装置を用いた投写型表示装置を構成することが課題であった。 Therefore, in order to realize a wider color gamut and higher brightness, an illumination optical device that efficiently combines a solid light source that emits red with high color purity and a light source that emits blue, green, and red light, and its It has been a problem to construct a projection display device using an illumination optical device.
本開示は、小型化を図りつつ、複数の固体光源を用いた明るい投写型表示装置を提供する。 The present disclosure provides a bright projection display device using a plurality of solid-state light sources while reducing the size.
本開示にかかる照明光学装置および照明光学装置を備えた投写型表示装置は、第１の光源と、第２の光源と、第１の照明手段と、第２の照明手段と、を備え、第２の照明手段は、第１の照明手段の光路上において、第１の光源の光源像が形成される面の近傍に設けられる。 An illumination optical device according to the present disclosure and a projection display device including the illumination optical device include a first light source, a second light source, a first illumination unit, and a second illumination unit. The second illumination means is provided in the vicinity of the surface on which the light source image of the first light source is formed on the optical path of the first illumination means.
本開示によれば、第１の光源と、色純度の高い赤色光を出射する固体光源からの光を照明する第２の照明手段を、第１の照明手段の光路中に備えて空間的に合成することにより、赤色光の色純度を向上し、広色域化した小型、高輝度な照明光学装置が構成できる。その照明装置を用いることにより、広い色再現範囲を実現する高輝度な投写型表示装置が実現できる。 According to the present disclosure, the first light source and the second illumination unit that illuminates light from the solid-state light source that emits red light with high color purity are provided in the optical path of the first illumination unit in a spatial manner. By combining them, it is possible to improve the color purity of red light and to construct a compact and high-brightness illumination optical device with a wide color gamut. By using the illumination device, a high-brightness projection display device that realizes a wide color reproduction range can be realized.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における照明光学装置の構成図である。照明光学装置３１０は、第１の光源３９と、第１の照明光学系４２と、第２の照明光学系６５と、画像形成素子４４とを有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an illumination optical apparatus according to the first embodiment. The illumination
第１の光源３９は、第１の固体光源ユニット２３と、各種光学系と、ダイクロイックミラー２９と、蛍光基板３５と、１／４波長板３６と、反射板３７と、コンデンサレンズ３８とを有している。
The
第１の固体光源ユニット２３は、第１の固体光源である青光発光の半導体レーザー２０と、放熱板２１と、集光レンズ２２とを備えている。各種光学系は、レンズ２６、レンズ２７などのレンズである。レンズ２６およびレンズ２７は、半導体レーザー２０から出射した光の光路上に設けられる。拡散板２８は、光を拡散させる。ダイクロイックミラー２９は、拡散板２８を透過した光を所定の波長で分離する。蛍光基板３５は、反射膜３１および蛍光体層３２を形成したアルミニウム基板３３と、モーター３４とから構成される。図中に示す光束２５は、第１の固体光源ユニット２３から出射する各光束の様相を示している。
The first solid-state
第１の照明光学系４２は、ロッド４０と、リレーレンズ４１とを有している。
The first illumination optical system 42 includes a
第２の照明光学系６５は、第２の光源である赤色を発光する半導体レーザー６０と、集光レンズ６１と、第１のレンズ６２と、反射ミラー６３と、第２のレンズ６４と、を有してる。フィールドレンズ４３と、画像形成素子４４は、第２の照明光学系６５の光の光路上に設けられる。
The second illumination optical system 65 includes a semiconductor laser 60 that emits red, which is a second light source, a condenser lens 61, a
第１の固体光源ユニット２３は、半導体レーザー２０と、放熱板２１と、集光レンズ２２とを有している。半導体レーザー２０は、青光発光の半導体レーザーである。放熱板２１上には、半導体レーザー２０と集光レンズ２２とが配置されている。半導体レーザー２０と集光レンズ２２とは、放熱板２１上に、一定の間隔で、光軸に対称になるようにｘｙ軸面内で２次元状に２４個（６×４）正方配置されている。放熱板２１は、ヒートシンク２４に接続されている。ヒートシンク２４は、第１の固体光源ユニット２３を冷却する。
The first solid
半導体レーザー２０は、４４０ｎｍから４５５ｎｍの波長で青の色光を発光し、直線偏光を出射する。半導体レーザー２０から出射する偏光は、半導体レーザーの数量の約８０％がダイクロイックミラー２９の入射面に対してＰ偏光、約２０％がＳ偏光である。
The semiconductor laser 20 emits blue color light at a wavelength of 440 nm to 455 nm and emits linearly polarized light. About 80% of the number of semiconductor lasers emitted from the semiconductor laser 20 is P-polarized with respect to the incident surface of the
複数の半導体レーザー２０を出射した光は、対応する集光レンズ２２により、それぞれ集光され、平行な光束２５に変換される。光束２５群は、凸面のレンズ２６と凹面のレンズ２７とにより、さらに小径化され、拡散板２８に入射する。拡散板２８は、ガラス製の拡散板である。拡散板２８は、表面の微細な凹凸形状で光を拡散する。拡散光の最大強度の５０％となる半値角度幅である拡散角度は、略３度と小さい。このため、拡散板２８は、偏光特性を保持する。拡散板２８を出射した光は、ダイクロイックミラー２９に入射する。図中には、ダイクロイックミラー２９へ入射する光のＰ偏光、Ｓ偏光の方向を示している。
Light emitted from the plurality of semiconductor lasers 20 is collected by the corresponding condenser lens 22 and converted into a parallel light beam 25. The light beam 25 group is further reduced in diameter by the convex lens 26 and the concave lens 27 and is incident on the diffusion plate 28. The diffusion plate 28 is a glass diffusion plate. The diffusion plate 28 diffuses light with a fine uneven shape on the surface. The diffusion angle, which is a half-value angle width that is 50% of the maximum intensity of the diffused light, is as small as about 3 degrees. For this reason, the diffuser plate 28 retains the polarization characteristics. The light emitted from the diffusion plate 28 enters the
ダイクロイックミラー２９は、波長４４５ｎｍ付近の半導体レーザー光のＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射し、さらに緑および赤の色光含む黄色光を透過する。ダイクロイックミラー２９で反射したＳ偏光の光束は、コンデンサレンズ３０により集光される。Ｓ偏光の光束は、直径が１ｍｍ〜２ｍｍのスポット光に重畳され、蛍光基板３５に入射する。直径が１ｍｍ〜２ｍｍのスポット光は、光強度がピーク強度に対して１３．５％となっている。拡散板２８は、そのスポット光の径が所望の径となるよう光を拡散させる。蛍光基板３５は、
アルミニウム基板３３とモーター３４とを有している。アルミニウム基板３３の表面には、反射膜３１および蛍光体層３２が形成されている。モーター３４は、アルミニウム基板３３の中央部に備えられている。蛍光基板３５は、回転制御可能な円形基板である。反射膜３１は、可視光を反射する金属膜である。蛍光体層３２には、青色光により励起され、緑、赤成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体が形成されている。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。蛍光体層３２は、円環状に形成されている。スポット光で励起された蛍光体層３２は、緑、赤成分の光含む黄色光を発光する。蛍光基板３５は、アルミニウム基板である。蛍光基板３５を回転させることにより、励起光による蛍光体層３２の温度上昇を抑制し、蛍光変換効率を安定に維持することができる。蛍光体層３２に入射した光は、黄色光を蛍光発光し、蛍光基板３５を出射する。また、反射膜３１側に発光する光は、反射膜３１で反射されて、蛍光基板３５を出射する。蛍光基板３５から出射した黄色光は、再びコンデンサレンズ３０で集光され、略平行光に変換後、ダイクロイックミラー２９を透過する。
The
An aluminum substrate 33 and a motor 34 are provided. A reflective film 31 and a phosphor layer 32 are formed on the surface of the aluminum substrate 33. The motor 34 is provided at the center of the aluminum substrate 33. The fluorescent substrate 35 is a circular substrate that can be rotationally controlled. The reflective film 31 is a metal film that reflects visible light. In the phosphor layer 32, a Ce-activated YAG yellow phosphor that is excited by blue light and emits yellow light containing green and red components is formed. A typical chemical structure of the crystal matrix of this phosphor is Y3Al5O12. The phosphor layer 32 is formed in an annular shape. The phosphor layer 32 excited by the spot light emits yellow light including green and red component lights. The fluorescent substrate 35 is an aluminum substrate. By rotating the fluorescent substrate 35, the temperature rise of the phosphor layer 32 due to the excitation light can be suppressed, and the fluorescence conversion efficiency can be stably maintained. The light incident on the phosphor layer 32 fluoresces yellow light and exits the fluorescent substrate 35. The light emitted to the reflective film 31 side is reflected by the reflective film 31 and exits the fluorescent substrate 35. The yellow light emitted from the fluorescent substrate 35 is condensed again by the
一方、ダイクロイックミラー２９を透過するＰ偏光の青色光は、１／４波長板３６に入射する。１／４波長板３６は、半導体レーザー２０の発光波長近傍で位相差が１／４波長となる位相差板である。１／４波長板３６は、水晶や延伸フィルムなどで構成される。入射するＰ偏光の光は、１／４波長板３６で円偏光に変換される。１／４波長板３６を透過した光は、円偏光の光となり反射板３７で反射される。反射された光は、円偏光の位相が反転し、再び、１／４波長板３６へ入射する。１／４波長板３６に再度入射した光は、円偏光からＳ偏光に変換され、青色光はダイクロイックミラー２９で反射する。このようにして、蛍光基板３５からの黄色光と、青色光とがダイクロイックミラー２９で合成され、白色光を出射する。合成された白色光は、コンデンサレンズ３８で集光される。半導体レーザー２０からコンデンサレンズ３８までの構成を第１の光源３９としている。
On the other hand, the P-polarized blue light transmitted through the
第１の照明光学系４２は、ロッド４０と、リレーレンズ４１とにより構成される。第１の光源からの光は、ロッド４０に入射する。ロッド４０への入射光は、ロッド内部で複数回反射する。これにより、光強度分布が、均一化される。ロッド４０を出射した光は、リレーレンズ４１により、フィールドレンズ４３を透過後、画像形成素子４４に照明される。
The first illumination optical system 42 includes a
第１の照明光学系の光路中で、第１の光源の光源像が形成される面近傍には、第２の光源と、第２の照明光学系を配置している。 In the optical path of the first illumination optical system, a second light source and a second illumination optical system are arranged in the vicinity of the surface on which the light source image of the first light source is formed.
図２は、実施の形態１における光源像の様相を示す図である。図２中に示すように、第１の照明光学系の光源像形成面４５上に、第１の光源の光源像４６および第２の光源の光源像４７が示されている。第１の光源の光源像４６は、第１の照明光学系の光源像形成面４５上に、離散的に形成されている。つまり、第１の光源の光源像４６は、第１の照明光学系の光源像形成面４５上に、それぞれが、所定の間隔を有するように配置されている。第２の光源の光源像は、第１の照明光学系の光源像形成面４５上の、第１の光源の光源像４６と、第１の光源の光源像４６との空隙部分に形成される。第２の照明光学系は、このような像を形成するように配置される。このように配置することで、第１の光源からの光束と、第２の光源からの光束とを損失なく、空間的に合成することができる。
FIG. 2 is a diagram showing the appearance of the light source image in the first embodiment. As shown in FIG. 2, a
第２の光源は、波長６３８ｎｍ近傍で色純度の高い赤色を発光する半導体レーザー６０である。赤色の半導体レーザー６０は、８個（２×４）を配置されている。複数の半導体レーザー６０を出射した光は、それぞれの半導体レーザー６０に対応する複数の集光レンズ６１により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。複数の集光レンズ６１からの光は、それぞれ対応する複数の第１のレンズ６２に入射する。複数の第１のレンズ６２からの光は、複数の反射ミラー６３により、反射される。反射された光は、それぞれ対応する複数の第２のレンズ６４に収束する。第１のレンズ６２は、画像形成素子と相似形の開口形状である。第２のレンズ６４は、第１のレンズ６２と、画像形成素子４４とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。複数の第２のレンズ６４を出射した光は、それぞれ対応する第１のレンズからの光を、画像形成素子４４上に重畳、照明する。複数の第２のレンズからの光が、画像形成素子上で重畳するように、第１および第２のレンズを偏芯させている。第２のレンズの開口形状は、第１の光源像の光束を遮光しない形状になるように形成される。
The second light source is a semiconductor laser 60 that emits red with high color purity in the vicinity of a wavelength of 638 nm. Eight (2 × 4) red semiconductor lasers 60 are arranged. The light emitted from the plurality of semiconductor lasers 60 is condensed and converted into parallel light beams by the plurality of condensing lenses 61 corresponding to the respective semiconductor lasers 60. Light from the plurality of condenser lenses 61 is incident on the corresponding
小型な半導体レーザーと、その半導体レーザーと同サイズの第１およびレンズを用いるため、リレーレンズ４１から画像形成素子４４に向う光軸方向の狭い空間で、第２の照明光学系６５を配置構成できる。このように、第１の照明光学系の光路中で、第１の光源像が形成される面近傍に、第２の照明光学系を構成するため、第１の光源からの光と、第２の光源からの光を空間的に損失なく合成できる。 Since the small semiconductor laser and the first and lens having the same size as the semiconductor laser are used, the second illumination optical system 65 can be arranged and configured in a narrow space in the optical axis direction from the relay lens 41 toward the image forming element 44. . In this way, the second illumination optical system is configured in the vicinity of the surface on which the first light source image is formed in the optical path of the first illumination optical system, so that the light from the first light source and the second The light from the light source can be combined without any spatial loss.
図３は、実施の形態１における白色光の分光特性を示す図である。図３は、第１と第２の光源からの光を合成した白色光の分光特性を示している。波長４４８ｎｍ付近の青色光と、４８０ｎｍ〜７００ｎｍ黄色光が、第１の光源からの光であり、第２の波長６３８ｎｍ付近の赤色光が、第２の光源からの光である。黄色光の分光特性において５８０ｎｍ〜５９０ｎｍの光をカットしつつ、緑色成分と赤色成分を波長分離すれば、色純度の高い青、緑、赤の色光を得ることができる。 FIG. 3 is a diagram showing the spectral characteristics of white light in the first embodiment. FIG. 3 shows the spectral characteristics of white light obtained by combining the light from the first and second light sources. Blue light near a wavelength of 448 nm and yellow light between 480 nm and 700 nm are light from the first light source, and red light near the second wavelength of 638 nm is light from the second light source. If the green component and the red component are wavelength-separated while cutting light of 580 nm to 590 nm in the spectral characteristics of yellow light, blue, green, and red color lights with high color purity can be obtained.
以上のように、本実施の形態における照明光学装置は、色純度の高い赤色成分が不足している第１の光源からの光を照明する照明光学系の光路中で、光源像が形成される面近傍に、色純度の高い第２の光源からの赤色光を照明する照明光学系を配置構成する。このため、第１および第２の光源からの光を効率よく空間的に合成でき、広色域で高輝度な照明光学装置が構成できる。
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における照明光学装置である。実施の形態２の照明光学装置３２０は、実施の形態１で説明した第１の光源３９の代わりに、第１の光源１０２を備えている。照明光学装置３２０は、第１の光源１０２と、第１の照明光学系４２と、第２の照明光学系６５と、画像形成素子４４とを有している。
As described above, in the illumination optical apparatus according to the present embodiment, a light source image is formed in the optical path of the illumination optical system that illuminates light from the first light source that lacks a red component with high color purity. An illumination optical system that illuminates red light from the second light source with high color purity is arranged and configured near the surface. For this reason, the light from the first and second light sources can be spatially combined efficiently, and an illumination optical device having a wide color gamut and high brightness can be configured.
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows an illumination optical apparatus according to the second embodiment. The illumination optical device 320 according to the second embodiment includes a first light source 102 instead of the
第１の光源１０２は、超高圧水銀ランプである放電ランプ１００と、反射鏡１０１とを、有している。
The first light source 102 includes a
放電ランプ１００から出射した光は、反射鏡１０１で集光される。第１の光源１０２からの光は、ロッド４０に入射する。ロッド４０への入射光は、ロッド内部で複数回反射する。これにより、光強度分布が、均一化される。
The light emitted from the
ロッド４０からの出射光は、リレーレンズ４１により集光され、フィールドレンズ４３を透過する。透過した光は、画像形成素子４４へ照明される。
Light emitted from the
第１の照明光学系の光路中で、第１の光源系の光源像が形成される面近傍には、第２の光源と、第２の照明光学系とを配置している。 In the optical path of the first illumination optical system, a second light source and a second illumination optical system are disposed in the vicinity of the surface on which the light source image of the first light source system is formed.
第２の光源は、波長６３８ｎｍ近傍で色純度の高い赤色を発光する半導体レーザー６０である。複数の半導体レーザー６０を出射した光は、対応する集光レンズ６１により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。集光レンズ６１からの光は、第１のレンズに入射する。第１のレンズからの光は、反射ミラー６３で反射されて、第２のレンズ６４に収束する。複数の第２のレンズ６４は、それぞれ対応する第１のレンズ６２からの光を画像形成素子４４に重畳、照明する。
The second light source is a semiconductor laser 60 that emits red with high color purity in the vicinity of a wavelength of 638 nm. The light emitted from the plurality of semiconductor lasers 60 is condensed by the corresponding condenser lens 61 and converted into a parallel light beam. The light from the condenser lens 61 is incident on the first lens. The light from the first lens is reflected by the reflection mirror 63 and converges on the second lens 64. The plurality of second lenses 64 superimpose and illuminate the light from the corresponding
小型な半導体レーザーと、その半導体レーザーと同サイズの第１およびレンズを用いるため、リレーレンズ４１から画像形成素子４４に向う光軸方向の狭い空間で、第２の照明光学系６５が配置構成できる。このように、第１の照明光学系の光路中で、第１の光源像が形成される面近傍に、第２の照明光学系を構成するため、第１の光源からの光と、第２の光源からの光を空間的に損失なく合成できる。 Since the small semiconductor laser and the first and lens of the same size as the semiconductor laser are used, the second illumination optical system 65 can be arranged and configured in a narrow space in the optical axis direction from the relay lens 41 toward the image forming element 44. . In this way, the second illumination optical system is configured in the vicinity of the surface on which the first light source image is formed in the optical path of the first illumination optical system, so that the light from the first light source and the second The light from the light source can be combined without any spatial loss.
以上のように、本実施の形態の照明光学装置は、色純度の高い赤色成分が不足している第１の放電ランプ光源からの光を照明する照明光学系の光路中で、光源像が形成される面近傍に、色純度の高い第２の光源からの赤色光を照明する照明光学系を配置構成する。このため、第１および第２の光源からの光を効率よく空間的に合成でき、広色域で小型、高輝度な照明光学装置が構成できる。 As described above, the illumination optical apparatus according to the present embodiment forms a light source image in the optical path of the illumination optical system that illuminates light from the first discharge lamp light source that lacks a red component with high color purity. An illumination optical system that illuminates red light from the second light source with high color purity is arranged and configured in the vicinity of the surface. For this reason, the light from the first and second light sources can be efficiently and spatially combined, and a compact and high-brightness illumination optical device can be configured with a wide color gamut.
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３における投写型表示装置の構成図である。実施の形態３のプロジェクタ４００は、実施の形態１で説明した照明光学装置３１０を備えた投写型表示装置である。画像形成手段として、３つのＤＭＤを用いている。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a configuration diagram of the projection display apparatus according to the third embodiment. The
実施の形態１で説明したように、第１の光源からの青色光と黄色光は、第１の照明光学系４２で均一化される。第１の照明光学系４２で均一化された光は、反射ミラー１１０で反射した後、フィールドレンズ１１１に入射する。一方、第２の光源である半導体レーザー６０からの色純度の高い赤色光は、第１の照明光学系４２の光路中で、第１の光源３９からの光を遮光しないように光源像が形成される面の近傍に配置された第２の照明光学系６５を出射した後、反射ミラーで反射し、フィールドレンズ１１１に入射する。
As described in the first embodiment, the blue light and the yellow light from the first light source are made uniform by the first illumination optical system 42. The light made uniform by the first illumination optical system 42 is reflected by the
フィールドレンズ１１１を出射した光は、全反射プリズムに入射する。全反射プリズムは、プリズム１１２と、プリズム１２３との２つのプリズムから構成される。プリズム１１２と、プリズム１２３との近接面には、薄い空気層１１３が形成されている。空気層１１３は、臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ１１１からの光は、プリズム１１２の全反射面で反射されて、プリズム１１４に入射する。カラープリズムは、プリズム１１４と、プリズム１２１と、プリズム１２２との３つのプリズムから構成される。プリズム１２２とプリズム１２１との近接面には、青色の光を反射する、青反射のダイクロイックミラー１１５が設けられている。また、プリズム１２１とプリズム１１４との近接面には、赤色の光を反射する赤反射のダイクロイックミラー１１６が設けられている。青反射のダイクロイックミラー１１５と、赤反射のダイクロイックミラー１１６とにより、青、赤、緑の色光に分離され、それぞれＤＭＤ１１７、１１８、１１９に入射する。
The light emitted from the field lens 111 enters the total reflection prism. The total reflection prism is composed of two prisms, a prism 112 and a prism 123. A thin air layer 113 is formed on the proximity surface between the prism 112 and the prism 123. The air layer 113 totally reflects light incident at an angle greater than the critical angle. Light from the field lens 111 is reflected by the total reflection surface of the prism 112 and enters the prism 114. The color prism is composed of three prisms: a prism 114, a prism 121, and a prism 122. A blue reflecting dichroic mirror 115 that reflects blue light is provided on a proximity surface between the prism 122 and the prism 121. Further, a red reflecting dichroic mirror 116 that reflects red light is provided on the adjacent surface of the prism 121 and the prism 114. The light is separated into blue, red, and green color lights by the blue reflecting dichroic mirror 115 and the red reflecting dichroic mirror 116, and is incident on
ＤＭＤ１１７、１１８、１１９は、映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、投写レンズに入射する光と、投写レンズの有効外へ進む光とに反射させる。ＤＭＤ１１７、１１８、１１９により反射された光は、再度プリズム１１４を透過する。プリズム１１４を透過する過程で、分離された青、赤、緑の各色光は合成される。プリズム１１４での色分離、色合成の過程で、第１の光源３９の黄色光成分の５７５〜６００ｎｍ付近のオレンジ光がカットされる。このため、色純度の高い、緑色光と赤色光とが、プリズム１１４から出射され、プリズム１１２に入射する。プリズム１１２に入射した光は、空気層１１３に臨界角以下で入射する。このため、全反射プリズムに入射した光は、プリズム１１２を透過して、投写レンズ１２０に入射する。このようにして、ＤＭＤ１１７、１１８、１１９により形成された画像光がスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。
第１の光源は、複数の固体光源で構成され、高輝度な青色光と黄色光を出射する。第２の光源は、複数の固体光源で構成され、色純度の高い赤色光を出射する。本実施の形態の投写型表示装置は、第１の光源および第２の光源からの光を効率よく空間的に合成する照明光学装置を用いる。このため、長寿命で、広色域で高輝度な投写型表示装置を実現できる。また、画像形成手段にＤＭＤを用いるため、液晶を用いた画像形成手段と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置が構成できる。さらに、３つＤＭＤを用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。 The first light source is composed of a plurality of solid light sources, and emits high-luminance blue light and yellow light. The second light source is composed of a plurality of solid light sources, and emits red light with high color purity. The projection display device according to the present embodiment uses an illumination optical device that efficiently and spatially combines light from the first light source and the second light source. Therefore, it is possible to realize a projection display device that has a long lifetime and a wide color gamut and high brightness. In addition, since DMD is used for the image forming means, a projection display device having higher light resistance and heat resistance than the image forming means using liquid crystal can be configured. Furthermore, since three DMDs are used, color reproduction is good and a bright and high-definition projected image can be obtained.
以上のように、本実施の形態の投写型表示装置は、第１の光源からの光と、色純度の高い赤色光を出射する第２の光源からの光を効率よく合成し、ＤＭＤへ照明する照明光学装置を用いているため、小型でかつ、広色域で高輝度な投写型表示装置が構成できる。 As described above, the projection display apparatus according to the present embodiment efficiently synthesizes light from the first light source and light from the second light source that emits red light with high color purity to illuminate the DMD. Therefore, a projection display device that is small in size and has a wide color gamut and high brightness can be configured.
第１の光源として、図１に示す固体光源を用いたが、図２に示す放電ランプを用いて構成してもよい。また、画像形成素子として、３つのＤＭＤを用いて投写型表示装置を構成しているが、１つのＤＭＤを用いて投写型表示装置を構成してもよい。 Although the solid light source shown in FIG. 1 is used as the first light source, the discharge lamp shown in FIG. 2 may be used. Further, although the projection display apparatus is configured using three DMDs as image forming elements, the projection display apparatus may be configured using one DMD.
本開示は、画像形成手段を用いた投写型表示装置に関するものである。 The present disclosure relates to a projection display apparatus using an image forming unit.
２０、６０ 半導体レーザー
２１ 放熱板
２２、６１ 集光レンズ
２３ 第１の固体光源ユニット
２４ ヒートシンク
２５ 光束
２６、２７ レンズ
２８ 拡散板
２９ ダイクロイックミラー
３０、３８ コンデンサレンズ
３１ 反射膜
３２ 蛍光体層
３３ アルミニウム基板
３４ モーター
３５ 蛍光基板
３６ １／４波長板
３７ 反射板
３９、１０２ 第１の光源
４０ ロッド
３、４１ リレーレンズ
４２ 第１の照明光学系
４３、１１１ フィールドレンズ
４４ 画像形成素子
４５ 第１の照明光学系の光源像形成面
４６ 第１の光源の光源像
４７ 第２の光源の光源像
６２ 第１のレンズ
４、６３、１１０ 反射ミラー
６４ 第２のレンズ
６５ 第２の照明光学系
１００ 放電ランプ
１０１ 反射鏡
５、１１２、１１４、１２１、１２２、１２３ プリズム
１１３ 空気層
１１５ 青反射のダイクロイックミラー
１１６ 赤反射のダイクロイックミラー
６、１１７、１１８、１１９ ＤＭＤ
７、１２０ 投写レンズ
３１０、３２０ 照明光学装置
４００ プロジェクタ
20, 60 Semiconductor laser 21 Heat radiation plate 22, 61
7, 120
Claims (7)
第２の光源と、
前記第１の光源からの出射光を画像形成手段へ照明する第１の照明手段と、
前記第２の光源からの出射光を前記画像形成手段へ照明する第２の照明手段と、を備え、
前記第２の照明手段は、前記第１の照明手段の光路上において、前記第１の光源の光源像が形成される面の近傍に設けられる照明光学装置。 A first light source;
A second light source;
First illumination means for illuminating the image forming means with light emitted from the first light source;
A second illuminating means for illuminating the image forming means with the light emitted from the second light source,
The second illuminating unit is an illumination optical device provided in the vicinity of a surface on which a light source image of the first light source is formed on the optical path of the first illuminating unit.
複数の青色半導体レーザーを有する第１の固体光源と、
前記第１の固体光源により励起されて蛍光発光する光源と、を備えた請求項１記載の照明光学装置。 The first light source is
A first solid-state light source having a plurality of blue semiconductor lasers;
The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising: a light source that emits fluorescence when excited by the first solid-state light source.
複数の赤色半導体レーザーを有する第２の固体光源である請求項１記載の照明光学装置。 The second light source is
2. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the illumination optical apparatus is a second solid-state light source having a plurality of red semiconductor lasers.
前記光源からの光を集光し被照明領域に照明する照明手段と、
映像信号に応じて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で形成された画像を拡大投写する投写レンズとを備え、
前記照明手段は、請求項１記載の照明光学装置である投写型表示装置。 A light source;
Illumination means for condensing light from the light source and illuminating the illuminated area;
Image forming means for forming an image according to a video signal;
A projection lens for enlarging and projecting the image formed by the image forming means,
The projection display apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit is an illumination optical apparatus.
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