JP2015028504A - 照明装置および投射表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[投射表示装置の構成]
以下に、本願の一実施例を、図面を参照しながら説明する。図1に、本願の実施例1における照明装置2およびこの照明装置2を備えた投射表示装置(プロジェクタ)1の光学図を示す。この図1に示すように、実施例1の投射表示装置1は、照明装置2と、制御部3と、導光光学系4と、画像生成部5と、投影光学系6と、を備えている。この投射表示装置1は、投影面であるスクリーンScに画像を投影して拡大表示する装置である。
照明装置2は、青色光、緑色光、黄色光、赤色光を、時分割で順次に、またはこれらを組み合わせて(混合して)出射する装置である。照明装置2は、導光光学系4の後述するライトトンネル4aへ向けて、各色の光(光束)を出射する。この照明装置2の構成の詳細については、後述する。
導光光学系4は、照明装置2から出射された光を、画像生成部5に導くものである。導光光学系4は、ライトトンネル4aと、複数の集光素子4b、4cからなりライトトンネル4aから出射する光をリレーする集光光学系4dと、を有している。ライトトンネル4aは、照明装置2から出射された光が入射するものであり、内部を中空とする筒状を呈し、その内側面にミラーが設けられた構成を有している。ライトトンネル4aは、その内部で光の反射を繰り返すことにより、入射された光の輝度分布を均一化する機能、すなわち、入射された光の光量むらをなくす機能を有している。集光素子4bは、ライトトンネル4aを経て輝度分布が均一化された光(光束)を適宜集光して、画像生成部5の後述する反射ミラー(被照射部)5aへと導く。なお、ライトトンネル4aは、照度均一化手段としての一例であり、フライアイレンズなどの他の均一化手段を採用してもよい。
画像生成部5は、導光光学系4により導かれた光を用いて、画像生成データに基づくフルカラーの画像を形成するものである。画像生成部5は、反射ミラー5aと、光変調素子5bと、を有している。反射ミラー5aは、導光光学系4により導かれた光を光変調素子5bへ向けて反射し、当該光変調素子5bへと進行させる。
投影光学系6は、画像生成部5の光変調素子5bにより生成された投影画像をスクリーンScに投影する。この投影光学系6は、固定鏡筒に設けられた固定レンズ群や可動鏡筒に設けられた可動レンズ群を備えている。この可動レンズ群を移動させることにより、フォーカス調整やズーム調整を行うことが可能となっている。
制御部3は、投射表示装置1の全体の動作を統括制御するものであり、画像処理制御部3aと、インターフェース3bとを有している。制御部3のハードウェア構成としては、CPU(中央処理ユニット;Central Processing Unit)、ROM(リードオンリーメモリ;Read Only Memory)、RAM(ランダムアクセスメモリ;Random Access Memory)等を有して構成される。制御部3の画像処理制御部3aは、ROMに予め記憶されているプログラムに従って、RAMをワークメモリとして用いて、以下のように投射表示装置1の各部を駆動制御する。
次に、本願に係る照明装置の一実施例としての照明装置2の構成について、図1〜図3を用いて説明する。図2は、照明装置2で用いる光路切り替え素子14の拡大平面図であって、励起光の入射側から見た図である。図3は、照明装置2で用いる色選択素子17の拡大平面図であって、照明光の入射側から見た図である。
以下、図5を用いて、実施例1の投射表示装置1における各色の画像の生成シーケンスについて、照明装置2による照明手順(照明動作)およびこのときの画像生成部5で生成される画像に基づいて説明する。図5は、照明装置2から各色の光を出射するための各部の状態と、画像フレームと、画像生成部5での画像生成タイミングとの関係を示す説明図である。すなわち、図5では、照明光として取り出される色、LD光源10aの発光状態、光路切り替え素子14の状態、色選択素子17での選択色(透過色)、画像フレーム、画像生成部5での画像生成タイミングの関係を、タイムチャートで示している。
次に、本願の実施例2に係る照明装置について、図9に基づいて説明する。図9は、実施例2に係る照明装置2Aの光学図である。この図9に示す実施例2の照明装置2Aは、光路切り替え素子14と波長変換部材15との間に、リレー光学系18を配置したこと以外は、図1に示す実施例1の照明装置2と同様の基本構成を有している。そのため、実施例1と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
次に、本願の実施例3に係る照明装置を備えた投射表示装置について、図10〜図12に基づいて説明する。図10は、実施例3に係る照明装置2Bを備えた投射表示装置(プロジェクタ)1Bを示す光学図である。図11は、実施例3で用いる波長変換部材としての蛍光ホイール15−2の拡大平面図であって、励起光の入射側から見た図である。図12は実施例3において照明光として取り出される色、LD光源10aの発光状態、光路切り替え素子14の状態、蛍光ホイール15−2の状態、画像フレーム、および、画像生成部5で生成される画像の関係を示すタイムチャートである。
次に、図12を用いて、実施例3における各色の画像の生成シーケンスを説明する。実施例3でも、光源ユニット10のLD光源10aは、常時点灯(ON)状態となっている。なお、光路切り替え素子14の反射部14aと透過部14bとの境界、蛍光ホイール15−2の第2〜第4領域15−2G、15−2Y、15−2Rの境界では、隣接する色が混ざり合う混色の時間には、LD光源10aを消灯(OFF)する等して、照明光の色の純色率を高めるようにしてもよい。
5b 光変調素子(被照射部) 6 投影光学系
10 光源ユニット(光源) 11 光路分離素子(光路分離手段)
12 1/4波長板(π/4板)
14 光路切り替え素子(第一、第二の光路切り替え手段) 14a 反射部
14b 透過部 14c 基板 15 波長変換部材
15−2 蛍光ホイール(波長変換部材) 17 色選択素子
18 リレー光学系 Oi 光路 Pi 出射光路
Claims (11)
- 所定の波長帯域の第一の光を出射する光源と、
前記光源からの前記第一の光を励起光とし、当該励起光に励起されて前記第一の光と異なる波長帯域の第二の光を生じさせる波長変換部材と、
前記第一の光を反射させる反射部、および、前記第一の光を透過させ、前記波長変換部材に導く透過部が、前記第一の光の光路中に時間的に交互に配置される光路切り替え手段と、を備え、
前記第一の光を前記反射部により反射させて第一の照明光として出射光路に導き、
前記第一の光が前記透過部を透過して前記波長変換部材を照射することで、前記波長変換部材から生じる前記第二の光を第二の照明光とし、当該第二の照明光を、前記光路切り替え手段を通過させた後に、前記第一の照明光と同一の前記出射光路上に導くように構成されたことを特徴とする照明装置。 - 前記第一の光の前記光路中に、
前記光源から出射する前記第一の光を、所定方向の偏光に変える波長板と、
前記波長板によって所定方向の偏光とされた前記第一の光を前記光源からの前記第一の光と分離して、前記第一の照明光として前記出射光路上に導く第一の光路分離手段と、
前記光路切り替え手段を透過した後の前記第二の光を、前記第一の照明光と同一の前記出射光路上に導く第二の光路分離手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 前記第一の光路分離手段と、前記第二の光路分離手段とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記第一の光路分離手段は、前記第一の光の前記波長帯域に対して、前記光源からの前記第一の光と所定方向の偏光とされた前記第一の光とを分離する偏光分離素子として機能し、前記第二の光路分離手段は、前記第二の光の波長帯域に対して、当該第二の光を反射するダイクロイックミラーとして機能するよう構成されたことを特徴とする請求項2または3に記載の照明装置。
- 前記出射光路中に、前記第一の光と、前記第二の光とを、時分割に選択的に取り出す色選択素子を、さらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記光路切り替え手段は、前記第一の光を透過する基板を備え、前記第一の光を反射する前記反射部を、前記基板の前記第一の光の入射側の面とは反対側の面に設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記光源は、前記第一の光として青色の波長領域の青色光を発し、
前記波長変換部材は、前記青色光に励起され、黄色の波長帯域の黄色光を前記第二の光として生じさせる黄色蛍光体が設けられ、
前記青色光からなる前記第一の光の光路と、前記黄色光からなる前記第二の光の光路とを前記出射光路上に合成するように構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記青色光の前記光路と前記黄色光の前記光路とが合成された前記出射光路中に、少なくとも青色、緑色、および、赤色の単色光を、時分割に選択的に取り出す色選択素子を備えたことを特徴とする請求項7に記載の照明装置。
- 前記光路切り替え手段と、前記波長変換部材との間に、前記波長変換部材から生じる前記第二の光を前記光路切り替え手段に導くリレー光学系を設けたことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記励起光により励起された互いに異なる波長帯域の光を生じる少なくとも2つの波長変換部材を備え、前記少なくとも2つの波長変換部材が、前記第一の光の前記光路中に、時間的に交互に配置されるように構成され、
前記少なくとも2つの波長変換部材から生じる各光を、前記光路切り替え手段を通過させた後に、前記第一の照明光と同一の前記出射光路上に導くように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の照明装置を備え、前記照明装置から出射された光が照射される画像生成部と、該画像生成部で変調された画像を投射する投影光学系と、を備えたことを特徴とする投射表示装置。
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