JP5845684B2 - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector.
液晶表示装置において、液晶パネルの全表示領域を複数の領域に分け、領域毎にバックライトの発光量を調整することでコントラストを高める技術、いわゆる「ローカルディミング」と呼ばれる技術が知られている（例えば、下記の特許文献１，２）。光変調素子としてミラーデバイスを用いたプロジェクターにおいても、ミラーデバイスを複数の領域に分割し、分割した領域毎に照明光の強度を調整するものが提案されている（例えば、下記の特許文献３）。なお、本明細書において、上記のようにローカルディミング技術を用いる場合に光変調素子を分割して得られる複数の領域各々を分割領域と呼ぶ。
In a liquid crystal display device, a technique called “local dimming”, which is a technique for increasing contrast by dividing the entire display area of a liquid crystal panel into a plurality of areas and adjusting the light emission amount of the backlight for each area, is known ( For example, the following
上記のローカルディミング技術においては、複数の分割領域毎に対応させて設けられた照明光の強度を個別に調整する。さらに、調整された照明光の強度に応じて、照明光の各画素による変調量を補正する。これによれば、全体的にコントラストや階調表現能力が向上した画像を表示することができる。その反面、分割領域毎の照明光の調整の仕方や照明光の各画素による変調量の補正の仕方によっては、生成された画像において、互いに隣り合う領域間で輝度ムラが生じる場合がある。その結果、画像を見た観察者が違和感を抱くという問題があった。 In the local dimming technique, the intensity of illumination light provided corresponding to each of the plurality of divided regions is individually adjusted. Further, the modulation amount of each pixel of the illumination light is corrected according to the adjusted intensity of the illumination light. According to this, it is possible to display an image having improved overall contrast and gradation expression ability. On the other hand, depending on how to adjust the illumination light for each divided region and how to correct the modulation amount by each pixel of the illumination light, luminance unevenness may occur between adjacent regions in the generated image. As a result, there is a problem that an observer who sees the image feels uncomfortable.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ローカルディミング技術を採用したプロジェクターにおいて、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、より高画質の表示が可能なプロジェクターの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a projector employing a local dimming technique, luminance unevenness between divided areas that can be recognized by an observer is reduced, and a higher quality display is achieved. The purpose is to provide a possible projector.
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、第１の光源と第２の光源とを含む光源部と、前記光源部からの光の入射に応じて散乱光を射出させる散乱体と、前記散乱体から射出された光を変調する光変調素子と、前記第１の光源から射出された第１の光束を前記散乱体の第１の領域に照射するとともに、前記第２の光源から射出された第２の光束を前記散乱体の第２の領域に照射する集光光学系と、前記散乱体の前記第１の領域から射出された第１の散乱光を前記光変調素子の第１の分割領域に照射するとともに、前記散乱体の前記第２の領域から射出された第２の散乱光を前記光変調素子の第２の分割領域に照射する結像光学系と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes a light source unit including a first light source and a second light source, and a scatterer that emits scattered light in response to incidence of light from the light source unit. Irradiating the first region of the scatterer with the light modulation element that modulates the light emitted from the scatterer and the first light beam emitted from the first light source, and from the second light source. A condensing optical system that irradiates the second region of the scatterer with the emitted second light beam, and a first scattered light emitted from the first region of the scatterer. And an imaging optical system that irradiates the first divided region and irradiates the second divided region of the light modulation element with the second scattered light emitted from the second region of the scatterer. It is characterized by that.
本発明のプロジェクターにおいては、集光光学系によって、第１の光源から射出された第１の光束は散乱体の第１の領域に照射され、第２の光源から射出された第２の光束は散乱体の第２の領域に照射される。そして、散乱体の第１の領域から第１の散乱光が射出され、散乱体の第２の領域から第２の散乱光が射出される。これにより、第１の光束と第２の光束の双方によって、散乱光パターンが散乱体上に形成される。次に、結像光学系によって、散乱体の第１の領域から射出された第１の散乱光は光変調素子の第１の分割領域に照射され、散乱体の第２の領域から射出された第２の散乱光は光変調素子の第２の分割領域に照射される。このため、第１の散乱光と第２の散乱光の双方によって、照射パターンが光変調素子上に形成される。 In the projector of the present invention, the first light beam emitted from the first light source is irradiated to the first region of the scatterer by the condensing optical system, and the second light beam emitted from the second light source is The second region of the scatterer is irradiated. Then, the first scattered light is emitted from the first region of the scatterer, and the second scattered light is emitted from the second region of the scatterer. Thereby, a scattered light pattern is formed on the scatterer by both the first light flux and the second light flux. Next, the first scattered light emitted from the first region of the scatterer is irradiated to the first divided region of the light modulation element and emitted from the second region of the scatterer by the imaging optical system. The second scattered light is applied to the second divided region of the light modulation element. Therefore, an irradiation pattern is formed on the light modulation element by both the first scattered light and the second scattered light.
ここで、散乱体から射出された散乱光の光束形状は、光源からの光が散乱体に入射する前の光束形状に比べて広がりを持つ。このように広がりを持った第１の散乱光と第２の散乱光とが結像光学系によって光変調素子上に照射される。そして、光変調素子の第１の分割領域に照射された第１の散乱光と光変調素子の第１の分割領域と隣り合う第２の分割領域に照射された第２の散乱光とは、互いに部分的に重なり合う。そのため、第１の分割領域の照射強度と第２の分割領域の照射強度とが互いに異なっていても、その差は認識されにくい。その結果、ローカルディミング使用時において、分割領域毎の照明光の調整の仕方や照明光の各画素による変調量の補正の仕方が不適切であった場合に観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターを提供することができる。 Here, the luminous flux shape of the scattered light emitted from the scatterer is wider than the luminous flux shape before the light from the light source enters the scatterer. The first scattered light and the second scattered light having such a spread are irradiated onto the light modulation element by the imaging optical system. The first scattered light irradiated to the first divided region of the light modulation element and the second scattered light irradiated to the second divided region adjacent to the first divided region of the light modulation element are: Partially overlap each other. Therefore, even if the irradiation intensity of the first divided region and the irradiation intensity of the second divided region are different from each other, the difference is not easily recognized. As a result, when using local dimming, between the divided areas that can be recognized by the observer if the method of adjusting the illumination light for each divided area or the method of correcting the modulation amount by each pixel of the illumination light is inappropriate Luminance unevenness is reduced and a projector with excellent image quality can be provided.
本発明のプロジェクターにおいて、前記散乱体が、基板と、前記基板の一面に形成された蛍光体層と、を備えた蛍光体基板であっても良い。 In the projector according to the aspect of the invention, the scatterer may be a phosphor substrate including a substrate and a phosphor layer formed on one surface of the substrate.
この構成によれば、光源部から射出される光は蛍光体層を励起する励起光として機能し、蛍光体層の内部で蛍光発光が生じる。例えば青色光を射出する光源部を用い、青色光を励起光として黄色光を発光する蛍光体層を用いると、散乱体を、白色光を射出する面状光源として用いることができる。 According to this configuration, the light emitted from the light source unit functions as excitation light that excites the phosphor layer, and fluorescence is emitted inside the phosphor layer. For example, when a light source unit that emits blue light is used and a phosphor layer that emits yellow light using blue light as excitation light is used, the scatterer can be used as a planar light source that emits white light.
本発明のプロジェクターにおいて、前記散乱体の前記第２の領域は前記散乱体の前記第１の領域とは異なる領域であってもよい。 In the projector according to the aspect of the invention, the second region of the scatterer may be a region different from the first region of the scatterer.
この構成によれば、散乱体の第１の領域には第２の光束が入射しないので、散乱体の第１の領域から射出される第１の散乱光の強度を第１の光源によって的確に調整することができる。また、散乱体の第２の領域には第１の光束が入射しないので、散乱体の第２の領域から射出される第２の散乱光の強度を第２の光源によって的確に調整することができる。したがって、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラの改善効果がより大きくなる。 According to this configuration, since the second light flux does not enter the first region of the scatterer, the intensity of the first scattered light emitted from the first region of the scatterer is accurately determined by the first light source. Can be adjusted. In addition, since the first light flux does not enter the second region of the scatterer, the intensity of the second scattered light emitted from the second region of the scatterer can be accurately adjusted by the second light source. it can. Therefore, the effect of improving luminance unevenness between the divided areas that can be recognized by the observer is further increased.
本発明のプロジェクターにおいて、前記散乱体の前記第２の領域と前記散乱体の前記第１の領域とは、少なくとも部分的に互いに重なっていてもよい。 In the projector according to the aspect of the invention, the second region of the scatterer and the first region of the scatterer may overlap each other at least partially.
この構成によれば、散乱体を小型化することができる。 According to this configuration, the scatterer can be reduced in size.
本発明のプロジェクターにおいて、前記結像光学系が、前記散乱体の像を前記光変調素子上にデフォーカス状態で生成するものであっても良い。 In the projector according to the aspect of the invention, the imaging optical system may generate an image of the scatterer on the light modulation element in a defocused state.
この構成によれば、互いに隣り合う光変調素子の第１の分割領域と光変調素子の第２の分割領域との境界において、第１の散乱光と第２の散乱光とが互いにより多く混じり合い、境界がぼける効果が大きくなる。その結果、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラの改善効果がより大きくなる。 According to this configuration, the first scattered light and the second scattered light are more mixed with each other at the boundary between the first divided region of the light modulation elements adjacent to each other and the second divided region of the light modulation element. The effect of blurring the boundaries is increased. As a result, the effect of improving the luminance unevenness between the divided areas that can be recognized by the observer is further increased.
本発明のプロジェクターにおいて、前記光源部には、前記第１の光源と前記第２の光源とを少なくとも含む複数の固体光源が配列された構成を適用することが望ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that a configuration in which a plurality of solid light sources including at least the first light source and the second light source are arranged is applied to the light source unit.
この構成によれば、例えば複数の固体光源を直交する２方向にアレイ状に配列することにより、矩形状の光変調素子に合致した矩形状の照射領域を有する光源部を実現することができる。 According to this configuration, for example, by arranging a plurality of solid state light sources in two orthogonal directions in an array, it is possible to realize a light source unit having a rectangular irradiation region that matches a rectangular light modulation element.
本発明のプロジェクターにおいて、前記結合光学系と前記散乱体との間に設けられ、第１の導光ロッドと第２の導光ロッドとを含む導光ロッド群を備え、前記散乱体の第１の領域から射出された前記第１の散乱光が前記第１の導光ロッドに入射し、前記散乱体の第２の領域から射出された前記第２の散乱光が前記第２の導光ロッドに入射する構成を採用することもできる。 In the projector according to the aspect of the invention, the projector includes a light guide rod group that is provided between the coupling optical system and the scatterer and includes a first light guide rod and a second light guide rod, and the first of the scatterers. The first scattered light emitted from the region is incident on the first light guide rod, and the second scattered light emitted from the second region of the scatterer is the second light guide rod. The structure which injects into can also be employ | adopted.
一般に散乱体から射出される光は、その輝度分布が中央で明るく、周縁で暗い傾向を持つ。しかし、この構成によれば、第１の散乱光と第２の散乱光各々を、均一化することができる。これにより、光変調素子の第１の分割領域と光変調素子の第２の分割領域各々において、輝度分布を均一化することができる。 In general, light emitted from a scatterer has a tendency that the luminance distribution is bright at the center and dark at the periphery. However, according to this configuration, each of the first scattered light and the second scattered light can be made uniform. Thereby, the luminance distribution can be made uniform in each of the first divided region of the light modulation element and the second divided region of the light modulation element.
本発明のプロジェクターにおいて、前記導光ロッド群の光射出側に、前記導光ロッド群から射出された光を散乱させる散乱板を備えた構成としても良い。 In the projector according to the aspect of the invention, a configuration may be adopted in which a scattering plate that scatters the light emitted from the light guide rod group is provided on the light emission side of the light guide rod group.
この構成によれば、導光ロッドによって輝度分布が均一化された第１の散乱光と第２の散乱光とが、さらに散乱板で散乱されるため、導光ロッド群の光射出側において、互いに隣り合う導光ロッド同士の境界で光が混じり合う。その結果、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラをさらに低減することができる。 According to this configuration, since the first scattered light and the second scattered light whose luminance distribution is made uniform by the light guide rod are further scattered by the scattering plate, on the light exit side of the light guide rod group, Light mixes at the boundary between adjacent light guide rods. As a result, the luminance unevenness between the divided areas that can be recognized by the observer can be further reduced.
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光源部からの光を蛍光体基板に入射させた際に蛍光体基板から発せられる蛍光を表示に利用するプロジェクターの一例である。
図１は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The projector according to this embodiment is an example of a projector that uses, for display, fluorescence emitted from a phosphor substrate when light from a light source unit is incident on the phosphor substrate.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to the present embodiment.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.
本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、光源部２と、集光レンズ３（集光光学系）と、蛍光体基板４と、結像光学系５と、色分離光学系６と、液晶ライトバルブ７Ｒ（光変調素子），液晶ライトバルブ７Ｇ（光変調素子），液晶ライトバルブ７Ｂ（光変調素子）と、色合成光学系８と、投射レンズ９と、を備えている。光源部２は、基板１０に実装された複数のレーザーダイオード１１（固体光源）と、複数のコリメーターレンズ１２と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
結像光学系５は、ピックアップ光学系１３を構成する第１レンズ１４および第２レンズ１５と、結像レンズ１６と、で構成されている。色分離光学系６は、青色光を反射し、緑色光および赤色光を透過する分光特性を有する第１のダイクロイックミラー１７と、緑色光を反射し、赤色光を透過する分光特性を有する第２のダイクロイックミラー１８と、で構成されている。
The imaging
液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂは、青色光を変調する青色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｂと、緑色光を変調する緑色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｇと、赤色光を変調する赤色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｒと、を備えている。すなわち、本実施形態のプロジェクター１は、３組の液晶ライトバルブを備えた、いわゆる３板式の液晶プロジェクターである。各液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂは、液晶パネル１９と、液晶パネル１９の光入射側に配置された入射側偏光板２０と、液晶パネル１９の光射出側に配置された射出側偏光板２１と、を備えている。液晶パネル１９の寸法は、一例として９．６ｍｍ×１２．８ｍｍとする。
液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂの各々は、図９に示すように、画面を４×５個の領域に分割され、分割領域Ａ１１ないし分割領域Ａ４５毎に照明光の強度が調整される。
The liquid
As shown in FIG. 9, the liquid
色合成光学系８は、緑色光を反射し、青色光を透過する分光特性を有する波長分離膜を備えた第１のダイクロイックプリズム２２と、赤色光を反射し、緑色光および青色光を透過する分光特性を有する波長分離膜を備えた第２のダイクロイックプリズム２３と、を備えている。その他、本実施形態のプロジェクター１は、青色光の光路に設けられた第１の反射ミラー２４と、赤色光の光路に設けられた第２の反射ミラー２５と、を備えている。
The color synthesis optical system 8 reflects the green light and the first
光源部２は、図２に示すように、基板１０の法線方向から見て、水平方向に５個ずつ、垂直方向に４個ずつ、合計２０個のレーザーダイオード１１がアレイ状に配列された構成を有している。水平方向をｘ軸方向とし、垂直方向をｙ軸方向とする。水平方向もしくは垂直方向に互いに隣り合うレーザーダイオード１１は、所定の間隔をおいて配置されている。なお、本実施形態では、２０個のレーザーダイオード１１は全て同一のレーザーダイオードである。したがって、特許請求の範囲で言うところの「第１の光源」および「第２の光源」は、本実施形態では互いに異なる位置にある２つのレーザーダイオードを意味する。例えば、レーザーダイオード１１Ａが第１の光源であり、レーザーダイオード１１Ｂが第２の光源である。
As shown in FIG. 2, the
図３（Ａ）は、本実施形態のプロジェクター１のうち、光源部２から蛍光体基板４までの構成を、Ｘ軸と平行な方向から見た略側面図である。
図３（Ａ）に示すように、基板１０には貫通孔１０ａが設けられており、一つの貫通孔１０ａの内部にレーザーダイオード１１とコリメーターレンズ１２とが配置されている。レーザーダイオード１１は、中心波長が例えば４６０ｎｍの青色光を射出するものである。ただし、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であれば、４６０ｎｍ以外の中心波長を有する青色光を射出するものであっても良い。レーザーダイオード１１から射出された青色光は、コリメーターレンズ１２によって平行化され、光源部２から射出される。光源部２から射出された青色光は、集光レンズ３によって集束され、蛍光体基板４上に照射される。
FIG. 3A is a schematic side view of the configuration from the
As shown in FIG. 3A, the
本明細書において、複数のレーザーダイオード１１の中から２個のレーザーダイオード（レーザーダイオード１１Ａとレーザーダイオード１１Ｂ）を任意に選び、レーザーダイオード１１Ａを第１の光源と呼び、レーザーダイオード１１Ｂを第２の光源と呼ぶことがある。また、レーザーダイオード１１Ａから射出される青色光を第１の光束Ｐ１と呼び、レーザーダイオード１１Ｂから射出される青色光を第２の光束Ｐ２と呼ぶことがある。
In the present specification, two laser diodes (
蛍光体基板４は、光透過性を有する基板２６と、基板２６の一面に形成された蛍光体層２７と、を有している。蛍光体層２７は、散乱体としても機能する。基板２６は、例えばガラス基板等で構成されている。蛍光体層２７は、光透過性を有する基材（図示略）と、励起光を吸収して蛍光を発する複数の蛍光体粒子（図示略）と、を含んでいる。基材の構成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコン樹脂（屈折率：約１．４）を好適に用いることができる。
The
蛍光体粒子は、レーザーダイオード１１から射出される青色光（励起光）を吸収して蛍光を発する粒子状の蛍光体である。例えば、蛍光体粒子には、中心波長が４６０ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれている。蛍光体粒子は、レーザーダイオード１１が射出する青色光の一部を緑色の波長帯域（例えば中心波長が５３０ｎｍ）から赤色の波長帯域（例えば中心波長が６３０ｎｍ）までの波長帯域を含む、広い波長分布を有する黄色光に変換して射出する。
The phosphor particles are particulate phosphors that emit blue light by absorbing blue light (excitation light) emitted from the
このような蛍光体粒子としては、平均粒径が１μｍから数十μｍ程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。具体的には、例えば平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体（屈折率：約１．８）を用いることができる。 なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であっても良いし、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いても良い。 As such phosphor particles, those having an average particle diameter of about 1 μm to several tens of μm are known to exhibit high luminous efficiency. As the phosphor particles, commonly known YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphors can be used. Specifically, for example, a YAG phosphor having a composition represented by (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce having an average particle diameter of 10 μm (refractive index: about 1.8) is used. it can. The phosphor particle forming material may be one kind, or a mixture of particles formed using two or more kinds of forming materials may be used as the phosphor particles.
蛍光体基板４には、基板２６の裏面（蛍光体層が形成された側と反対側の面）側から青色光が照射される。蛍光体基板４に照射された青色光は、全てが蛍光体層２７の励起に消費されるわけではない。青色光は、一部が吸収されて蛍光体層２７の励起光として消費される一方、残りは吸収されずに蛍光体層２７を透過する。したがって、蛍光体層２７を透過する青色光と蛍光体層２７で発生した赤色光および緑色光を含む黄色光とが合成される結果、蛍光体基板４から白色光が射出される。
The
青色光が蛍光体層２７を透過する際には、青色光が蛍光体粒子で散乱されるため、青色光は広がりを持った散乱光として蛍光体基板４から射出される。また、蛍光体粒子からは等方的に蛍光が発せられるため、黄色光も広がりを持った散乱光として蛍光体基板４から射出される。したがって、蛍光体基板４から射出される白色光は所定の広がりを有する散乱光となる。
When the blue light passes through the
基板２６の裏面には、誘電体多層膜からなる波長分離ミラー２８が形成されている。波長分離ミラー２８は、励起光である中心波長が４６０ｎｍ付近の青色光を透過し、蛍光体層２７で生じる波長が５００ｎｍ以上の蛍光を反射する特性を有する。これにより、青色光（励起光）は波長分離ミラー２８を透過して蛍光体層２７に支障なく到達できる一方、蛍光は波長分離ミラー２８で反射して効率良く前方に射出される。
A
２０個のレーザーダイオード１１から射出された青色光は集光レンズ３によって集束される。ただし、蛍光体層２７上での各青色光の照射スポットが互いに異なる領域に位置するように、蛍光体基板４を配置する。蛍光体層２７上の複数の照射スポットの間隔は、光源部２での複数のレーザーダイオード１１の間隔よりも小さい。具体的には、図３（Ａ）に示したように、レーザーダイオード１１Ａから射出された第１の光束Ｐ１は集光レンズ３によって集束され、蛍光体層２７の第１の領域に照射される。レーザーダイオード１１Ｂから射出された第２の光束Ｐ２は集光レンズ３によって集束され、蛍光体層２７の第１の領域とは異なる第２の領域に照射される。そして、蛍光体層２７の第１の領域からは白色光である第１の散乱光ＰＳ１が射出され、蛍光体層２７の第２の領域からは白色光である第２の散乱光ＰＳ２が射出される。
Blue light emitted from the 20
図３（Ｂ）は、蛍光体基板４上に形成されるアレイ状散乱光パターンＬを示す図である。アレイ状散乱光パターンＬは、２０個の散乱光パターンＬ１から構成されている。上述したように、蛍光体基板４からは散乱光が射出されるため、第１の光束Ｐ１によって形成される蛍光体基板４上の一つの散乱光パターンＬ１は、第１の光束Ｐ１に比べて広がった円形の形状を呈する。同様に、第２の光束Ｐ２によって形成される蛍光体基板４上の一つの散乱光パターンＬ１は、第２の光束Ｐ２に比べて広がった円形の形状を呈する。また、上述したように、複数の照射スポットは蛍光体層２７上で互いに異なる領域に位置している。したがって、互いに隣り合う散乱光パターンＬ１同士が部分的に重なることで、輝度分布が略均一化されたアレイ状散乱光パターンＬが形成される。アレイ状散乱光パターンＬは、一例として寸法が１．５ｍｍ×２ｍｍ程度の略長方形状となる。
FIG. 3B is a diagram showing an arrayed scattered light pattern L formed on the
図１に示すように、蛍光体基板４から射出された白色光は、ピックアップ光学系１３を構成する第１レンズ１４および第２レンズ１５によって略平行化され、結像レンズ１６を透過する。その後、白色光は色分離光学系６によって青色光、緑色光、赤色光の各色光に分離され、対応する液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂを照明する。本実施形態の例では、第１のダイクロイックミラー１７によって白色光から青色光が分離され、青色光が第１の反射ミラー２４を経て青色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｂに導かれる。第１のダイクロイックミラー１７を透過した緑色光、赤色光のうち、第２のダイクロイックミラー１８によって緑色光が分離され、緑色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｇに導かれる。残りの赤色光が第２の反射ミラー２５を経て赤色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｒに導かれる。
As shown in FIG. 1, the white light emitted from the
図４（Ａ）は、本実施形態のプロジェクター１のうち、蛍光体基板４から液晶ライトバルブ７Ｇまでの構成を示している。なお、図４（Ａ）では、蛍光体基板４をｘ軸と平行な方向から見ているとする。また、蛍光体基板４からは２０個の散乱光が射出されるが、見やすくするために、３個の散乱光(散乱光Ｑ１、散乱光Ｑ２、散乱光Ｑ３)のみを図示している。さらに、第１のダイクロイックミラー、第２のダイクロイックミラー等の図示を省略し、蛍光体基板４から液晶ライトバルブ７Ｇまでの光路を直線状に描いている。また、ここでは緑色光変調用の液晶ライトバルブ７Ｇで代表して説明するが、液晶ライトバルブ７Ｂ、液晶ライトバルブ７Ｒにおいても以下の作用は同様である。
FIG. 4A shows a configuration from the
図４（Ｂ）は、蛍光体層２７の表面に形成される散乱光パターンＬを示す図である。本実施例では、散乱体として蛍光体層２７を用いているため、散乱光パターンＬは蛍光パターンである。また、図４（Ｃ）は、液晶パネル１９上に形成されるアレイ状照射パターンＳを示す図である。なお、図４（Ｂ）では、２０個のレーザーダイオード１１によって形成される２０個の散乱光パターンＬ１を図示し、図４（Ｃ）では、２０個のレーザーダイオード１１によって形成される２０個の照射パターンＳ１を図示している。
FIG. 4B is a diagram showing a scattered light pattern L formed on the surface of the
本実施形態では、蛍光体基板４上の蛍光体層２７の表面と各液晶パネル１９とは、ピックアップ光学系１３と結像レンズ１６とによって結像関係の位置にある。つまり、結像光学系５が、蛍光体層２７の像、すなわち散乱光パターンＬの像を液晶パネル１９上に結像させる。したがって、図４（Ｂ）に示す蛍光体層２７の表面でのアレイ状散乱光パターンＬがそのままの形状で拡大され、図４（Ｃ）に示すように、液晶パネル１９上にアレイ状照射パターンＳが形成される。アレイ状照射パターンＳは２０個の照射パターンＳ１からなっている。また、２０個の照射パターンＳ１各々は、２０個の分割領域各々と対応している。図４（Ｃ）に示した照射パターンＳ１ａは、第１の散乱光Ｑ１が分割領域Ａ１１に照射されることによって生じる照射パターンであり、照射パターンＳ１ｂは、第２の散乱光Ｑ２が分割領域Ａ２１に照射されることによって生じる照射パターンである。蛍光体層２７上に生じる複数の散乱光パターンＬ１と同様に、互いに隣り合う照射パターンＳ１同士は部分的に重なっている。
In the present embodiment, the surface of the
本実施形態では、ピックアップ光学系１３と結像レンズ１６とによる結像倍率は６．４倍とする。この場合、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬが１．５ｍｍ×２ｍｍであれば、アレイ状照射パターンＳは９．６ｍｍ×１２．８ｍｍとなる。アレイ状照射パターンＳの寸法は液晶パネル１９の寸法と略一致する。そのため、本実施形態の光学系によれば、液晶パネル１９を無駄なく照射することができる。
In the present embodiment, the imaging magnification of the pickup
液晶パネル１９の光入射側および光射出側には、偏光板２０，２１がそれぞれ設けられている。液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂでは、後述する駆動部からの映像信号により、液晶パネル１９の各画素における液晶の配向状態が個々に制御されることで偏光成分の透過率が変調され、映像が形成される。各液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂによって変調された各色光は、第１のダイクロイックプリズム２２、第２のダイクロイックプリズム２３によって順次合成されてフルカラー映像となり、投射レンズ９によって図示しないスクリーン上に投影される。
Polarizers 20 and 21 are provided on the light incident side and the light emission side of the
本実施形態の場合、２０個のレーザーダイオード１１がアレイ状に配列された光源部２を備えているため、レーザーダイオード１１各々から射出される光の量を個別に調整することによって、アレイ状散乱光パターンＬの輝度を局所的に変化させることができる。このようにして、本実施形態のプロジェクター１はローカルディミングが可能となる。
In the case of this embodiment, since the 20
以下、ローカルディミングの手法について、図５〜図９を用いて説明する。
図６は本実施形態のプロジェクター１の駆動部３０の構成を示すブロック図である。ローカルディミング機能を持たない従来のプロジェクターの場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバーに供給される。これに対して、ローカルディミング機能を有する本実施形態のプロジェクター１の場合、基本的な構成として、以下に説明するようにデジタル信号処理ブロックであるデジタル・シグナル・プロセッサー（Digital Signal Processor, 以下、ＤＳＰと略記する）などの回路が必要となる。
Hereinafter, the local dimming method will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the
本実施形態では、図６に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がＡＤコンバーター３１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）３２に入力される。ＤＳＰ（１）３２では、映像信号から明るさ制御信号が決定される。ＤＳＰ（２）３３では、明るさ制御信号に基づいてＬＤ（レーザーダイオード）ドライバー３４を制御し、最終的にはＬＤドライバー３４がレーザーダイオード１１を実際に駆動する。一方、映像信号はＤＡコンバーター３５により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバー３６に入力され、パネルドライバー３６から各液晶ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに供給される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a video signal input as an analog signal is input to a DSP (1) 32 that is a first digital signal processing circuit via an
レーザーダイオード１１の制御方法に関しては、［１］表示映像に適応して制御する方法、［２］使用環境や使用者の好みに対応して制御する方法、の２つが考えられる。以下にそれぞれの方法について説明する。
Regarding the control method of the
［１］表示映像適応型の制御
表示映像適応型の制御、すなわち一つの画面の中の明るい個所では光量を多くし、暗い個所では光量を少なくするような表示映像に適応した明るさ制御を行う場合について考える。最初に、分割領域毎の明るさ制御信号を決定する前に、映像全体にわたる平均の明るさ制御信号を決定する。この場合、上記で説明したように、ＤＳＰ（１）３２で映像信号に基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の２通りが考えられる。
[1] Display image adaptive control Display image adaptive control, that is, brightness control adapted to a display image in which the amount of light is increased in a bright portion of a screen and the amount of light is decreased in a dark portion. Think about the case. First, before determining the brightness control signal for each divided area, an average brightness control signal over the entire video is determined. In this case, as described above, the brightness control signal is determined by the DSP (1) 32 based on the video signal. For example, the following two methods are conceivable.
（ａ）注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図７のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
(A) A method in which the brightness control signal is the number of gradations having the maximum brightness among the pixel data included in the frame of interest.
For example, a video signal including the number of gradations of 256 steps from 0 to 255 is assumed. When attention is paid to an arbitrary frame constituting a continuous video, it is assumed that the appearance number distribution (histogram) for each gradation number of pixel data included in the frame is as shown in FIG. In this case, since the brightest number of gradations included in the histogram is 190, this number of
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）において、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図８のようであった場合、ヒストグラムにおいて明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図８に示したヒストグラムのように、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場合でも上記（ａ）の方法を採用すると階調数２５５が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は画面全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程度の範囲で変化させてもよい。
(B) In the appearance number distribution (histogram) for each number of gradations included in the frame of interest, the number of gradations having a certain ratio (for example, 10%) with respect to the number of appearances from the maximum brightness A method of using a control signal.
For example, when the appearance number distribution of the video signal is as shown in FIG. 8, a 10% region is taken from the bright side in the histogram. If the number of gradations corresponding to 10% is 230, the number of
以上の手順により、映像全体にわたる平均の明るさ制御信号を決定した後、今度は個々の分割領域毎に明るさ制御信号を決定し、その分割領域間で重み付けを行う。本実施形態の場合、アレイ状に配列された２０個のレーザーダイオード１１を含む光源部２を備えたことで、２０個の分割領域毎に透過率を調整できるようになっている。したがって、例えば図９に示すように、画面を４×５個の領域に分割し、それぞれの分割領域Ａ１１ないし分割領域Ａ４５毎に上記（ａ）もしくは（ｂ）の方法により明るさ制御信号を決定する。
After determining the average brightness control signal over the entire image by the above procedure, this time, the brightness control signal is determined for each divided area, and weighting is performed between the divided areas. In the case of this embodiment, by providing the
例えば、ある一つの映像が図５（ａ）のようであったとする。この映像は画面の中の右下側が明るく、左上側が暗い映像を示している。この映像を基に上記の方法により、画面を分割した４×５個の分割領域毎に明るさ制御信号を決定し、さらに分割領域間で重み付けを行う。その結果、例えば図５（ｂ）に示す画面右下側の１１個の分割領域各々の明るさの評価が１０段階評価の「８」、画面左上側の３個の分割領域各々の明るさの評価が「２」、その他の６個の分割領域各々の明るさの評価が「５」であり、画面全体の平均の明るさの評価が「５」に相当していたと仮定する。ここでは、例えば最も明るい映像レベルを１０段階評価の「１０」、最も暗い映像レベルを１０段階評価の「１」とする。 For example, assume that one video is as shown in FIG. This video shows a video in which the lower right side of the screen is bright and the upper left side is dark. Based on this video, the brightness control signal is determined for each of 4 × 5 divided areas obtained by dividing the screen by the above method, and weighting is further performed between the divided areas. As a result, for example, the brightness evaluation of each of the 11 divided areas on the lower right side of the screen shown in FIG. 5B is “8” of 10-level evaluation, and the brightness of each of the three divided areas on the upper left side of the screen is Assume that the evaluation is “2”, the brightness evaluation of each of the other six divided areas is “5”, and the average brightness evaluation of the entire screen corresponds to “5”. Here, for example, it is assumed that the brightest video level is “10” in 10-level evaluation and the darkest video level is “1” in 10-level evaluation.
この時、画面全体の平均の明るさ制御信号が例えば階調数１２８に決定された場合、最大明るさ（階調数２５５）の光量を１００％とすると、１２８／２５５＝５０％の光量が得られるように光源部を駆動する。したがって、２０個の分割領域のうち、評価「５」の６個の分割領域が平均的な明るさと一致していた場合、この分割領域に対応するレーザーダイオード１１を光量が５０％となるように制御する。そして、平均明るさに対する変化幅を透過率５０％の±５０％に設定し、最大明るさの評価「８」の１１個の分割領域では光量が７５％となるように、最小明るさの評価「２」の３個の分割領域では透過率が２５％となるように、レーザーダイオード１１をそれぞれ制御する。
At this time, if the average brightness control signal of the entire screen is determined to be, for example, 128 gradations, assuming that the light quantity of the maximum brightness (255 gradations) is 100%, the light quantity is 128/255 = 50%. The light source unit is driven so as to be obtained. Therefore, of the 20 divided areas, when the six divided areas with the evaluation “5” match the average brightness, the
ここでは、平均明るさに対する変化幅を±５０％に設定したが、平均明るさに対する変化幅は５０％または５０％より小さくすることが望ましい。明るさの変化幅を５０％より大きくすると、液晶ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂで表現する以上に光源部で明るさの変化が付きすぎ、感覚的に映像が不自然に見えるからである。
Here, the change width with respect to the average brightness is set to ± 50%, but the change width with respect to the average brightness is desirably 50% or less than 50%. This is because if the change width of the brightness is larger than 50%, the brightness changes too much in the light source unit than expressed by the liquid
このような調整を行った結果、液晶パネル９に照射される照明光の明るさの分布は、模式的に示せば、図５（ｃ）に示すようになる。上記のような明るさ制御を行うことにより、表示画面内で図５（ａ）に示したような映像の明るい領域と暗い領域とのコントラストをより強調することができ、表現力に優れた映像を得ることができる。 As a result of such adjustment, the distribution of the brightness of the illumination light applied to the liquid crystal panel 9 is schematically shown in FIG. 5C. By performing the brightness control as described above, the contrast between the bright area and the dark area of the image as shown in FIG. Can be obtained.
次に、ＤＳＰ（２）３３において、上記の方法で決定した明るさ制御信号に基づいてＬＤドライバー３４を制御するが、この方法には例えば次の３通りが考えられる。
Next, the DSP (2) 33 controls the
（ａ）出力された明るさ制御信号に応じてリアルタイムで制御する方法。
この場合はＤＳＰ（１）３２から出力された明るさ制御信号をそのままＬＤドライバー３４に供給すればよいため、ＤＳＰ（２）３３での信号処理は不要となる。この方法は映像の明るさに完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容により画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
(A) A method of controlling in real time according to the output brightness control signal.
In this case, since the brightness control signal output from the DSP (1) 32 may be supplied to the
（ｂ）出力された明るさ制御信号にＬＰＦ（ローパスフィルター）をかけ、その出力で制御する方法。
例えばＬＰＦによって１〜３０秒以下の明るさ制御信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
(B) A method in which an LPF (low pass filter) is applied to the output brightness control signal and control is performed using the output.
For example, the change of the brightness control signal of 1 to 30 seconds or less is cut by the LPF, and control is performed by the output. According to this method, since the minute change in time is cut, it is possible to avoid the change in brightness in the short cycle as described above.
（ｃ）明るさ制御信号の切り替わりエッジを検出する方法。
明るさ制御信号に所定の大きさ以上（例えば６０階調以上）の変化があった場合にのみレーザーダイオード１１を制御する。この方法によれば、映像のシーンの切り替わりなどのみに応じた制御を行うことができる。
(C) A method for detecting a switching edge of a brightness control signal.
The
［２］外部からの制御
使用環境や使用者の好みに応じて光源部を制御できるようにする。例えば部屋の中で映像を鑑賞する際に部屋の中でも窓際と奥側というように明るさの分布がある場合、周囲の環境が明るい側では光量が多く、暗い側では光量が少なくなるように光源部を制御する。もしくは、使用者の好みにより映像中の字幕の部分の明るさを落としたい場合、例えば字幕が表示される画面下側の領域で光量が少なくなるように光源部を制御する。この場合、使用者がコントローラーを用いて調節する構成としてもよいし、明るさセンサなどを設けて自動的に制御される構成としてもよい。ただし、この制御を行うためには、図６でＤＳＰ（１）３２、ＤＳＰ（２）３３のような回路は不要であるが、それ以外の回路構成が必要になる。
[2] Control from the outside The light source unit can be controlled according to the usage environment and the user's preference. For example, when viewing an image in a room, if there is a brightness distribution such as the window side and the back side in the room, the light source has a large amount of light on the bright side and a small amount of light on the dark side. Control part. Alternatively, when it is desired to reduce the brightness of the subtitle portion in the video according to the user's preference, for example, the light source unit is controlled so that the amount of light is reduced in the lower area of the screen where the subtitle is displayed. In this case, the configuration may be such that the user adjusts using a controller, or may be configured to be automatically controlled by providing a brightness sensor or the like. However, in order to perform this control, circuits such as DSP (1) 32 and DSP (2) 33 in FIG. 6 are not required, but other circuit configurations are required.
本実施形態のプロジェクター１によれば、光源部２からの光を蛍光体基板４に入射させ、蛍光体基板４で発生した散乱光を液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂに照射する構成になっている。すなわち、蛍光体基板４から射出される光の散乱光パターンＬ１は青色光の照射スポットに比べて広がりを持つ。このように広がりを持った複数の散乱光パターンＬ１からなるアレイ状散乱光パターンＬが液晶パネル１９に結像される。したがって、分割領域間の境界の近傍では、当該境界の両側に位置する２つの散乱光パターンＬ１が混じり合った状態で蛍光体基板４から射出された散乱光が照射される。これにより、ローカルディミング使用時において、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターを実現することができる。
According to the
本実施形態の場合、液晶パネル１９の複数の画素のうち、特に分割領域の境界近傍の画素に対しては、複数のレーザーダイオード１１によって生成される光が照射される。例えば、液晶ライトバルブ７Ｂにおいては、分割領域Ａ１１と分割領域Ａ２１との境界近傍の画素には、レーザーダイオード１１Ａからの青色光とレーザーダイオード１１Ｂからの青色光が照射される。また、液晶ライトバルブ７Ｇにおいては、分割領域Ａ１１と分割領域Ａ２１との境界近傍の画素には、第１の散乱光Ｑ１に含まれる緑色光と第２の散乱光Ｑ２に含まれる緑色光が照射される。したがって、図６に示したＤＳＰ（１）３２において、複数のレーザーダイオード１１から当該画素への照明の寄与率を考慮し、各画素への光の総照射量を計算した後、その総照射量に応じて画像の階調数の伸長処理を行う。そして、伸長処理後の映像信号を、ＤＡコンバーター３５を介してパネルドライバー３６に供給する。このような光源部２の光量調整と映像信号の調光処理とを組み合わせることにより、液晶パネル全体を均一に照明した場合と比べて各分割領域のダイナミックレンジが広がり、その結果、コントラストを向上させることができる。
In the case of the present embodiment, among the plurality of pixels of the
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、蛍光体基板と液晶ライトバルブとの位置関係が第１実施形態と異なるのみである。
図１０（Ａ）は、本実施形態のプロジェクターにおいて、蛍光体基板から液晶ライトバルブまでの構成を示す図である。
図１０（Ａ）〜（Ｃ）において、第１実施形態の図４（Ａ）〜（Ｃ）と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the positional relationship between the phosphor substrate and the liquid crystal light valve is different from that of the first embodiment.
FIG. 10A is a diagram showing a configuration from the phosphor substrate to the liquid crystal light valve in the projector of this embodiment.
10A to 10C, the same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 4A to 4C of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
第１実施形態では、図４（Ａ）に示すように、蛍光体基板４で形成されるアレイ状散乱光パターンＬが結像光学系５によって結像される結像位置に液晶パネル１９が配置されていた。したがって、図４（Ｂ）に示すように、液晶パネル１９上には、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬの像がジャストフォーカス状態で結像されていた。
In the first embodiment, as shown in FIG. 4A, a
これに対して、本実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬが結像光学系５によってジャストフォーカスで結像される結像位置Ｍからずれた位置（蛍光体基板４から見て後方）に液晶パネル１９が配置されている。つまり、結像光学系５が、蛍光体層２７上の像、すなわち散乱光パターンＬの像を液晶パネル１９上にデフォーカス状態で生成する。したがって、図１０（Ｃ）に示すように、液晶パネル１９上には、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬの像がアレイ状照射パターンＳ’としてデフォーカス状態で形成される。アレイ状照射パターンＳ’は、照射パターンＳ１ａ’および照射パターンＳ１ｂ’を含む複数の照射パターンＳ１’からなっている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the imaging position M at which the arrayed scattered light pattern L on the
第１実施形態では、蛍光体基板４から散乱光が射出されることで、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和されるが、輝度ムラを緩和する効果がまだ不十分な場合も考えられる。その場合には、本実施形態のように、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬの像が液晶パネル１９上にデフォーカス状態で形成されるように、蛍光体基板４、結像光学系５、液晶パネル１９（液晶ライトバルブ７Ｒ，液晶ライトバルブ７Ｇ，液晶ライトバルブ７Ｂ）の相互の位置関係を設定することが望ましい。これにより、互いに隣り合う２つの分割領域の境界近傍における拡散光同士の混じり合いの程度が高くなり、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和される効果が高まる。
In the first embodiment, when the scattered light is emitted from the
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、導光ロッドアレイを装入した点が第１実施形態と異なるのみである。
図１１は、本実施形態の導光ロッドアレイを示す斜視図である。
図１１〜図１３において、第１実施形態で用いた図面と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the point that the light guide rod array is inserted is different from that of the first embodiment.
FIG. 11 is a perspective view showing the light guide rod array of the present embodiment.
In FIG. 11 to FIG. 13, the same reference numerals are given to components common to the drawings used in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態においては、図１１に示すように、蛍光体基板４の蛍光体層２７が形成された側の面（光射出側の面）に導光ロッドアレイ３７（導光ロッド群）が配置されている。導光ロッドアレイ３７は、結像光学系５と蛍光体層２７との間に設けられている。導光ロッドアレイ３７は、例えば屈折率が１．５のガラスで形成された同一の導光ロッド３８を２０本束ねたものである。導光ロッド３８は、例えば端面（光入射面および光射出面）の寸法が０．３６ｍｍ×０．３８４ｍｍであり、長さが１０ｍｍである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a light guide rod array 37 (light guide rod group) is arranged on the surface of the
各導光ロッド３８の間には厚さが０．０２ｍｍのスペーサー（図示略）が挿入され、互いに隣り合う導光ロッド３８同士が互いに接触しないようになっている。もしくは、互いに隣り合う導光ロッド３８を０．０２ｍｍの間隔をおいて配置し、その間隙を導光ロッド３８の屈折率よりも低い屈折率を有する透明樹脂等で埋める構成としても良い。このような構成により、導光ロッドアレイ３７の全体の端面は、寸法が１．５ｍｍ×２．０ｍｍの長方形状となる。この形状および寸法は、蛍光体基板４上のアレイ状散乱光パターンＬの形状および寸法と略一致する。
A spacer (not shown) having a thickness of 0.02 mm is inserted between the
導光ロッドアレイ３７は、２０本の導光ロッド３８の配置が、図３（Ｂ）に示したアレイ状散乱光パターンＬを構成する２０個の散乱光パターンＬ１の配置に対応するように設置されている。これにより、２０個の散乱光パターンＬ１のうち、一つの散乱光パターンＬ１を形成する散乱光Ｑ１は、当該散乱光パターンＬ１に対応する導光ロッド３８ａに入射され、当該導光ロッド３８ａの内部を進行する。また、２０個の散乱光パターンＬ１のうち、他の散乱光パターンＬ１を形成する散乱光Ｑ２は、当該散乱光パターンＬ１に対応する導光ロッド３８ｂに入射され、当該導光ロッド３８ｂの内部を進行する。このとき、図１２に示すように、互いに隣り合う導光ロッド３８の間隙には屈折率が１．０の空気層３９が介在しているため、導光ロッド３８の内部を進行する光は表面で全反射し、他の導光ロッド３８に漏れ出ることはない。そして、光は導光ロッド３８の内部で複数回の反射を繰り返すことで輝度分布が均一化された状態となり、導光ロッド３８の射出端面から射出される。
The light
図１３（Ａ）は、蛍光体基板４から液晶ライトバルブ７Ｂまでの構成を示している。図１３（Ａ）においても、見やすくするために、３個の散乱光（散乱光Ｑ１、散乱光Ｑ２、散乱光Ｑ３）のみを図示している。図１３（Ｂ）は、導光ロッドアレイ３７の射出端面において形成されるアレイ状散乱光パターンＬ’を示している。図１３（Ｃ）は、液晶パネル１９上でのアレイ状照射パターンＳ”を示している。
FIG. 13A shows the configuration from the
第１実施形態では、蛍光体基板４から射出された散乱光がそのまま結像光学系５に入射していたのに対し、本実施形態では、上述したように、蛍光体基板４から射出された散乱光が導光ロッドアレイ３７を経た後、結像光学系５に入射する。これにより、図１３（Ｂ）に示すように、導光ロッドアレイ３７の射出端面において形成されるアレイ状散乱光パターンＬ’は、輝度分布が均一化することに加えて、導光ロッドアレイ３７の形状を反映した長方形状に成型される。
In the first embodiment, the scattered light emitted from the
また、各液晶パネル１９上でのアレイ状照射パターンＳ”は、図１３（Ｃ）に示すように、導光ロッドアレイ２７を射出したアレイ状散乱光パターンＬ’の形状および輝度分布を略維持したまま、６．４倍の結像倍率で拡大されたものとなる。そのため、本実施形態の光学系によれば、アレイ状照射パターンＳ”が導光ロッドアレイ３７によって液晶パネル１９に合致した長方形状に成型されるため、液晶パネル３９を更に無駄なく照射することができる。
Further, as shown in FIG. 13C, the array irradiation pattern S ″ on each
本実施形態においても、ローカルディミング使用時において、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターを実現できる、といった第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、導光ロッドアレイ３７を備えたことで、個々の分割領域内での輝度ムラも十分に低減することができる。
Also in this embodiment, when using local dimming, luminance unevenness between divided areas that can be recognized by an observer is reduced, and an effect similar to those in the first and second embodiments can be realized. Can be obtained. In addition, since the light
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１４〜図１６を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、導光ロッドアレイを装入した点は第３実施形態と同様である。第３実施形態と異なる点は導光ロッドアレイの光射出側に均一化板を付加したことである。
図１４は、本実施形態の導光ロッドアレイの均一化板４２を示す斜視図である。
図１６（Ａ）は蛍光体基板４から液晶ライトバルブ７Ｂまでの構成を示す側面図、図１６（Ｂ）は均一化板４２の光射出面において形成されるアレイ状散乱光パターンＬ’を示す正面図、図１６（Ｃ）は液晶パネルでのアレイ状照射パターンＳ”を示す正面図である。図１６（Ａ）においても、見やすくするために、３個の散乱光のみを図示している。
図１４〜図１６において、第１実施形態で用いた図面と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the point that a light guide rod array is inserted is the same as that of the third embodiment. The difference from the third embodiment is that a homogenizing plate is added to the light exit side of the light guide rod array.
FIG. 14 is a perspective view showing the homogenizing
16A is a side view showing a configuration from the
14 to 16, the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
本実施形態においては、図１４に示すように、導光ロッドアレイ３７の射出端面上に１枚の均一化板４２が配置されている。均一化板４２は、例えば一般的なガラス板等の透明基板で構成されている。均一化板４２は、１．５ｍｍ×２．０ｍｍの長方形状の板体であり、平面形状および寸法は導光ロッドアレイ３７の射出端面と一致している。また、均一化板４２の厚さは、例えば１ｍｍ程度で良い。均一化板４２の厚さがあまり厚すぎると、異なる導光ロッド３８から射出された光が全て混ざり合い、全体が均一化されてしまう。この場合はローカルディミングが実施不可能になるため、好ましくない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, one
本実施形態においても、ローカルディミング使用時において、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターが実現できる、といった第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, when using local dimming, luminance unevenness between divided regions that can be recognized by an observer is reduced, and an effect similar to those in the first to third embodiments can be realized, such that a projector having excellent image quality can be realized. Can be obtained.
特に本実施形態の場合、導光ロッドアレイ３７の射出端面上に均一化板４２が備えられているため、図１５に示すように、導光ロッドアレイ３７によって輝度分布が均一化された第１の散乱光Ｑ１がさらに均一化板４２の内部で拡散され、導光ロッドアレイ３７によって輝度分布が均一化された第２の散乱光Ｑ２がさらに均一化板４２の内部で拡散される。そのため、導光ロッドアレイ３７の光射出側において、互いに隣り合う導光ロッド３８同士の境界で光が混じり合う。その結果、観察者に認識されうる分割領域間の輝度ムラが、さらに緩和される。さらに、均一化板４２の射出端面と液晶パネル１９とを結像関係の位置に配置すれば、導光ロッドアレイ３７の射出端面と液晶パネル１９とは、均一化板４２の厚さ分だけ結像関係の位置からずれることになる。その結果、図１６（Ｃ）に示すように、互いに隣り合う照射パターンＳ１”間の境界線が液晶パネル１９上ではデフォーカス状態となるため、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラをより目立たなくすることができる。
In particular, in the case of the present embodiment, since the
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１７を用いて説明する。
本実施形態は光源部から蛍光体基板までの構成の変形例を示しており、色分離光学系以降の構成は第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態では色分離光学系以降の構成の説明を省略する。
図１７は、本実施形態の光源部から蛍光体基板までの構成を示す側面図である。
図１７において、第１実施形態で用いた図面と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment shows a modification of the configuration from the light source unit to the phosphor substrate, and the configuration after the color separation optical system is the same as that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the configuration after the color separation optical system is omitted.
FIG. 17 is a side view showing a configuration from the light source unit to the phosphor substrate of the present embodiment.
In FIG. 17, the same reference numerals are given to components common to the drawings used in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
第１実施形態では、蛍光体層２７を形成する下地となる基板２６には、ガラス基板等の光透過性を有する基板が用いられていた。これに対して、本実施形態では、図１７に示すように、蛍光体層２７が設けられる基板４６に、例えばアルミニウム板等の光反射性を有する基板が用いられている。これにより、蛍光体基板４５において、蛍光体層２７から発せられた蛍光は基板４６の表面で反射して蛍光体層２７の上方に射出される。
In the first embodiment, a substrate having light transmissivity, such as a glass substrate, is used as the
集光レンズ３の光射出側に平行化レンズ４７が備えられ、平行化レンズ４７からの平行光が入射されるダイクロイックミラー４８が備えられている。ダイクロイックミラー４８は、中心波長が４６０ｎｍの青色光を反射し、それ以外の波長帯域の光を透過する分光特性を有している。蛍光体基板４５とダイクロイックミラー４８との間には、ピックアップ光学系１３を構成する第１レンズ１４および第２レンズ１５が備えられている。光源部２からの射出光の中心軸に対してダイクロイックミラー４８の選択反射面４８ａは４５°に配置されており、光源部２からの射出光の中心軸とピックアップ光学系１３の光軸とは直交している。光源部２の構成は第１実施形態と同様である。
A collimating
上記の構成において、光源部２から射出された青色光は、集光レンズ３、平行化レンズ４７を経てダイクロイックミラー４８に入射される。ここで、青色光は、ダイクロイックミラー４８で反射されて進行方向を変え、ピックアップ光学系１３によって蛍光体層２７上に集光される。蛍光体層２７は青色光によって励起され、赤色光および緑色光を含む黄色光が蛍光として発せられる。そして、青色光の一部と蛍光体層２７で発生した黄色光が蛍光体基板４５から射出される。このとき、蛍光体基板４５から射出される各色光が所定の広がりを有する散乱光である点は第１実施形態と同様である。
In the above configuration, the blue light emitted from the
具体的には、レーザーダイオード１１Ａから射出された第１の光束Ｐ１は集光レンズ３、平行化レンズ４７を経てダイクロイックミラー４８に入射される。ここで、第１の光束Ｐ１は、ダイクロイックミラー４８で反射されて進行方向を変え、ピックアップ光学系１３によって蛍光体層２７の第１の領域に照射される。レーザーダイオード１１Ｂから射出された第２の光束Ｐ２は集光レンズ３、平行化レンズ４７を経てダイクロイックミラー４８に入射される。ここで、第２の光束Ｐ１は、ダイクロイックミラー４８で反射されて進行方向を変え、ピックアップ光学系１３によって蛍光体層２７の第２の領域に照射される。そして、蛍光体層２７の第１の領域からは白色光である第１の散乱光Ｑ１が射出され、蛍光体層２７の第２の領域からは白色光である第２の散乱光Ｑ２が射出される。
Specifically, the first light beam P1 emitted from the
本実施形態の場合、蛍光体基板４５から射出される各色光のうち、赤色光および緑色光は、ダイクロイックミラー４８を透過し、後段の結像レンズ、色分離光学系に至る。一方、青色光は、ダイクロイックミラー４８で反射して光源部２に戻るため、表示に寄与することができない。そのため、本実施形態では、図１７に示す光源部２とは別に、表示に用いる青色光源を準備する必要がある。
In the case of this embodiment, red light and green light among the color lights emitted from the
本実施形態では、蛍光体基板４５が反射型であるが、光源部２の各レーザーダイオード１１からの光がピックアップ光学系１３によって蛍光体層２７上の僅かに異なる箇所に照射された結果、図示していないが、蛍光体層２７上にアレイ状の散乱光パターンが形成され、液晶パネル１９上にアレイ状照射パターンＳが形成される等、各光学系の作用は第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態においても、ローカルディミング使用時において、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターが実現できる、といった第１〜第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１８を用いて説明する。
第１〜第５実施形態は蛍光体基板から発せられる蛍光を利用して表示を行うプロジェクターであったのに対し、本実施形態のプロジェクターは蛍光体基板を備えていない点で第１〜第５実施形態と異なる。
図１８は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図１８において、第１実施形態で用いた図１と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The first to fifth embodiments are projectors that perform display using fluorescence emitted from a phosphor substrate, whereas the projectors of the present embodiment are first to fifth in that they do not include a phosphor substrate. Different from the embodiment.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of the projector according to the present embodiment.
In FIG. 18, the same reference numerals are given to components common to FIG. 1 used in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態のプロジェクター５１は、色分離光学系を備えておらず、赤色光用液晶ライトバルブ７Ｒ，緑色光用液晶ライトバルブ７Ｇ，青色光用液晶ライトバルブ７Ｂの各々に専用の光源部を備えている。すなわち、本実施形態のプロジェクター５１は、図１８に示すように、赤色光源部５２Ｒ、緑色光源部５２Ｇ、青色光源部５２Ｂの３組の光源部を備えている。赤色光源部５２Ｒは、赤色光を射出する複数個のレーザーダイオード５３Ｒがアレイ状に配列されたものである。同様に、緑色光源部５２Ｇは、緑色光を射出する複数個のレーザーダイオード５３Ｇがアレイ状に配列されたものである。青色光源部５２Ｂは、青色光を射出する複数個のレーザーダイオード５３Ｂがアレイ状に配列されたものである。
The
本実施形態では、第１〜第５実施形態において蛍光体基板４が設けられていた位置に、蛍光体基板４に代えて、散乱板５４（散乱体）が設けられている。散乱板５４は、ガラス基板等の光透過性を有する基板５５の一面に散乱層５６が形成されたものである。散乱層５６は、例えば多数のガラスビーズ等の粒子が混入された樹脂層が基板５５上に形成されたものであっても良いし、基板５５の表面自体に凹凸加工が施されたものであっても良い。
In the present embodiment, a scattering plate 54 (scatterer) is provided in place of the
本実施形態のプロジェクター５１は、散乱板５４を透過した各色光が結像光学系５を経て赤色光用液晶ライトバルブ７Ｒ，緑色光用液晶ライトバルブ７Ｇ，青色光用液晶ライトバルブ７Ｂに入射される構成となっている。赤色光源部５２Ｒから射出され散乱板５４を透過した赤色光は、結像光学系５、反射ミラー５７を経て赤色光用液晶ライトバルブ７Ｒに入射される。また、緑色光源部５２Ｇから射出され散乱板５４を透過した緑色光は、結像光学系５を経て緑色光用液晶ライトバルブ７Ｇに入射される。また、青色光源部５２Ｂから射出され散乱板５４を透過した青色光は、結像光学系５、反射ミラー５７を経て青色光用液晶ライトバルブ７Ｂに入射される。また、各色光は赤色光用液晶ライトバルブ７Ｒ，緑色光用液晶ライトバルブ７Ｇ，青色光用液晶ライトバルブ７Ｂで変調された後、クロスダイクロイックプリズム５８（色合成光学系）によって合成され、フルカラーの画像となる。
In the
本実施形態では、第１〜第５実施形態と比べて、蛍光体基板４と散乱板５４の違いはあるものの、光の広がりについては同様の作用を奏する。ここでは、赤色光源部５２Ｒについて説明する。緑色光源部５２Ｇの構成および青色光源部５２Ｂの構成は赤色光源部５２Ｒの構成と同様であるため、説明は省略する。
レーザーダイオード５３Ｒ１から射出された第１の光束Ｐ１は，集光レンズ３によって集束され、散乱板５４上の第１の領域に照射される。レーザーダイオード５３Ｒ２から射出された第２の光束Ｐ２は，集光レンズ３によって集束され、散乱板５４上の第１の領域とは異なる第２の領域に照射される。このとき、散乱板５４からは散乱光が射出されるため、図示していないが、第１実施形態ないし第５実施形態と同様に、第１の光束Ｐ１によって形成される散乱板５４上の一つの散乱光パターンＬ１は、第１の光束Ｐ１に比べて広がった円形の形状を呈する。同様に、第２の光束Ｐ２によって形成される散乱板５４上の一つの散乱光パターンＬ１は、第２の光束Ｐ２に比べて広がった円形の形状を呈する。また、上述したように、複数の照射スポットは散乱板５４上で互いに異なる領域に位置している。したがって、図示していないが、互いに隣り合う散乱光パターンＬ１同士が部分的に重なることで、輝度分布が略均一化されたアレイ状散乱光パターンＬが形成される。このように輝度分布が略均一化されたアレイ状散乱光パターンが結像光学系５によって液晶パネル１９上に結像されるため、液晶パネル１９上のアレイ状照射パターンも輝度分布が略均一化されたものとなる。
In the present embodiment, compared with the first to fifth embodiments, the
The first light beam P1 emitted from the laser diode 53R1 is converged by the
本実施形態においても、ローカルディミング使用時において、観察者に認識され得る分割領域間の輝度ムラが緩和され、画質に優れたプロジェクターが実現できる、といった第１〜第５実施形態と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, when using local dimming, luminance unevenness between divided regions that can be recognized by an observer is reduced, and an effect similar to that of the first to fifth embodiments can be realized, such that a projector excellent in image quality can be realized. Can be obtained.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記の第１実施形態ないし第５実施形態では、散乱体として蛍光体層２７を用い、蛍光体層２７の第２の領域は蛍光体層２７の第１の領域とは異なる領域とした。しかし、第１の領域の外周部と第２の領域の外周部とが互いに部分的に重なっていてもよい。この構成によれば、蛍光体基板４をさらに小型化することができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the first to fifth embodiments, the
上記の第６実施形態では、散乱体として散乱板５４を用い、蛍光体層２７の第２の領域は蛍光体層２７の第１の領域とは異なる領域とした。しかし、散乱板５４の第１の領域から射出される第１の散乱光が第１の分割領域に入射し、散乱板５４の第２の領域から射出される第２の散乱光が第１の分割領域とは異なる第２の分割領域に入射するように集光光学系や結像光学系が構成されていれば、第１の領域と第２の領域とが互いに重なっていてもよい。この構成によれば、散乱板５４をさらに小型化することができる。
In the sixth embodiment, the
例えば上記第１実施形態ないし第６実施形態では、光源としてレーザーダイオードを用いたが、レーザーダイオードに代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体光源を用いても良い。ランプを用いることも可能であるが、液晶パネルの形状に合わせてアレイ状に配列することを考えると、固体光源を用いる方が好ましい。その他、プロジェクター各部の形状、配置、数等に関しては、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。 For example, in the first to sixth embodiments, a laser diode is used as a light source, but a solid light source such as a light emitting diode (LED) may be used instead of the laser diode. Although it is possible to use a lamp, it is preferable to use a solid light source in consideration of the arrangement in an array according to the shape of the liquid crystal panel. In addition, the shape, arrangement, number, and the like of each part of the projector are not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate.
１，５１…プロジェクター、２…光源部、３…集光レンズ（集光光学系）、４，４５…蛍光体基板（散乱体）、５…結像光学系、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、１１，５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂ…レーザーダイオード（第１の光源、第２の光源、固体光源）、２６，４６…基板、２７…蛍光体層、３７…導光ロッドアレイ（導光ロッド群）、３８…導光ロッド、４２…均一化板（散乱板）、５２Ｒ…赤色光源部、５２Ｇ…緑色光源部、５２Ｂ…青色光源部、５４…散乱板（散乱体）。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光源部からの光の入射に応じて散乱光を射出させる散乱体と、
前記散乱体から射出された光を変調する光変調素子と、
前記第１の光源から射出された第１の光束を前記散乱体の第１の領域に照射するとともに、前記第２の光源から射出された第２の光束を前記散乱体の第２の領域に照射する集光光学系と、
前記散乱体の前記第１の領域から射出された第１の散乱光を前記光変調素子の第１の分割領域に照射するとともに、前記散乱体の前記第２の領域から射出された第２の散乱光を前記光変調素子の第２の分割領域に照射する結像光学系と、
を備え、
前記第１の光源と前記第２の光源とは個別に強度調整が可能であり、強度調整された前記第１の光束および前記第２の光束の強度に応じて、前記光変調素子は各画素における変調量の補正を行うことを特徴とするプロジェクター。 A light source unit including a first light source and a second light source;
A scatterer that emits scattered light in response to the incidence of light from the light source unit;
A light modulation element for modulating light emitted from the scatterer;
The first light beam emitted from the first light source is irradiated to the first region of the scatterer, and the second light beam emitted from the second light source is applied to the second region of the scatterer. A condensing optical system to irradiate;
The first scattered light emitted from the first region of the scatterer is irradiated to the first divided region of the light modulation element, and the second light emitted from the second region of the scatterer An imaging optical system for irradiating the second divided region of the light modulation element with scattered light;
With
The intensity of the first light source and that of the second light source can be adjusted individually, and the light modulation element is provided for each pixel according to the intensity of the first light flux and the intensity of the second light flux that have been adjusted in intensity. A projector that corrects a modulation amount in the projector.
前記散乱体の第１の領域から射出された前記第１の散乱光が前記第１の導光ロッドに入射し、
前記散乱体の第２の領域から射出された前記第２の散乱光が前記第２の導光ロッドに入射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクター。 A light guide rod group provided between the imaging optical system and the scatterer and including a first light guide rod and a second light guide rod;
The first scattered light emitted from the first region of the scatterer is incident on the first light guide rod;
The projector according to any one of claims 1 to 6, wherein the second scattered light emitted from the second region of the scatterer is incident on the second light guide rod.
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