JP2003287802A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
つ、赤色(R),緑色(G),青色(B)の3色につい
て全てレーザ光源を用いてカラー画像の表示を行う。 【解決手段】 赤色、緑色及び青色の三原色のうちの二
色の光を発するレーザ光源と励起光を発する励起光源レ
ーザとを用い、これらレーザ光源及び励起光源レーザよ
り発せられた光束を強度変調してスクリーンに投射す
る。スクリーンは、励起光によって励起されこの励起光
を三原色のうちの残る一色に波長変換する蛍光物質を投
影面上に有している。
Description
画像をスクリーン上に投射して表示する画像表示装置に
関する。
ができる画像表示装置として、いわゆる「フロントプロ
ジェクタ」といわれる画像表示装置が提案されている。
R(赤色)成分、G(緑色)成分及びB(青色)成分を
分担して表示する3管の陰極線管(CRT)を備え、こ
れら陰極線管が表示する画像をそれぞれR(赤色)フィ
ルタ、G(緑色)フィルタ及びB(青色)フィルタを透
して重ね合わせて、スクリーンに前面側から投影する構
成のものが提案されている。しかしながら、このような
「3管CRTタイプ」の画像表示装置は、装置構成が大
型で重く、セッティングが困難であり、価格も高価であ
るため、主に業務用途を中心に使用され、家庭用途とし
ては、あまり普及していない。
使用した「フロントプロジェクタ」型の画像表示装置が
提案されている。この画像表示装置は、陰極線管を備え
ていたものに比較して、装置構成の小型化、軽量化が可
能であり、セッティングも容易で、低価格化も可能であ
るため、業務用途のみならず、家庭用途としての普及も
期待されている。
して、レーザ光は、液晶表示パネルに対する集光効率が
高い、色再現域が広い、フォーカス特性がいい等の特徴
があり、非常に適した光と考えられる。
装置における光源としては、赤色(R),緑色(G),
青色(B)の3色の全てのレーザ光を揃える必要があ
る。しかしながら、赤色(R),緑色(G),青色
(B)の3色のレーザ光を得ることは困難であり、ま
た、装置の小型軽量化及び低コスト化が困難であること
もあり、なかなか実用化には到っていない。
発されているが、その発光波長は400nm乃至410
nmであり、青色として使うには視感度が悪く、また、
画像表示装置の光源としての効率が極めて悪くなる。青
色の光源として使うには、450nm近辺への長波長化
が必要である。
療領域における固体レーザの進歩が著しいが、半導体レ
ーザ化は非常に遅れている。ZnSe系によるレーザ開
発が行なわれたが、現在は、青色のGaNにInをドー
ピングする方法が主流と考えられているが、実用化の目
処はついていない。
でに、発光波長647nm(3W)の商品化が行なわれ
た実績があり、技術的な問題は少ないものの、低コスト
化、高信頼性化には、未だ課題が残っている。
み、装置の小型軽量化及び低コスト化を実現しつつ、赤
色(R),緑色(G),青色(B)の3色について全て
レーザ光源を用いてカラー画像の表示を行う画像表示装
置を提供しようとするものである。
め、本発明に係る画像表示装置は、赤色、緑色及び青色
の三原色のうちの二色の光を発するレーザ光源と、励起
光を発する励起光源レーザと、これらレーザ光源及び励
起光源レーザより発せられた光束を画像情報に応じて強
度変調する空間光変調手段と、励起光によって励起され
この励起光を三原色のうちの残る一色に波長変換する蛍
光物質を投影面上に有するスクリーンと、空間光変調手
段によって強度変調された二原色光及び励起光をスクリ
ーン上に投影する投影手段とを備え、スクリーンは、投
影手段により投射された二原色光を反射するとともに、
該投影手段により投射された励起光を三原色のうちの残
る一色に波長変換して放射することを特徴とするもので
ある。
ちの一色の光は、スクリーンにおける励起光からの波長
変換によってこのスクリーンから放射されるので、励起
光の波長の許容幅を広くすることができる。
を参照しながら説明する。
ように、画像を投影するプロジェクタ1と、このプロジ
ェクタが画像を投影するスクリーン2との2つの要素よ
り構成されている。プロジェクタ1は、赤色(R),緑
色(G),青色(B)の三原色色のうちの二色の可視光
レーザ光を発するレーザ光源と、励起光となる紫外線レ
ーザ光を発する励起光源レーザとを有して構成されてい
る。また、スクリーン2は、前面の画像投影面上に、紫
外光を、三原色光のうちの残る一色に変換する蛍光物質
が含まれている。
第1及び第2の可視光レーザ3,4と、励起光源レーザ
となる紫外光レーザ5とを備えている。これら第1及び
第2の可視光レーザ3,4及び紫外光レーザ5から発せ
られた各レーザ光は、クロスダイクロイックプリズム6
に入射されて合成され、投射手段となる投射レンズ部7
を経て、スクリーン2上に投射される。
レーザ光は、空間光変調手段となる図示しない制御回路
によって、各色ごとに画像情報に応じて強度変調される
とともに、スクリーン2上において画像を形成するよう
に、投射方向を走査される。
光が入射されて、これらレーザ光を画像情報に応じて各
色ごとに強度変調する反射型または透過型の液晶変調素
子や、マイクロミラーアレイ等のスイッチング素子を用
いることもできる。
ようとする画像の第1の原色成分の画像を第1の原色光
によってスクリーン2に投影し、表示しようとする画像
の第2の原色成分の画像を第2の原色光によってスクリ
ーン2に投影し、表示しようとする画像の第3の原色成
分の画像を紫外光によってスクリーン2に投影して、こ
れらを重ねる。
タ1から投射されるレーザ光は、図2中の(A)に示す
ように、半導体レーザからの赤色(R)レーザ光と、固
体レーザからの緑色(G)レーザ光と、紫外光半導体レ
ーザからの紫外線レーザ光とからなっている。そして、
これらレーザ光は、スクリーン2に投射されると、図2
中の(B)に示すように、このスクリーン2の投射面に
塗布された蛍光物質、例えば、Sr10(PO4)6C
l2:Euによって、410nmの紫外線レーザ光が、
450nm近辺の青色(B)の光に波長変換され、スク
リーン2から放射される。赤色(R)及び緑色(G)の
レーザ光は、スクリーン2においてそのまま反射される
ので、これら赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の
光が合成されてスクリーン2から放射されることとな
り、フルカラーの画像が表示される。
6Cl2:Euは、赤色(R)及び緑色(G)の光によ
っては、ほとんど励起されない。
(A)に示すように、赤色(R)及び青色(B)の光が
半導体レーザから投射され、紫外線レーザ光が半導体レ
ーザから投射されるようにし、半導体レーザから投射さ
れる紫外線レーザ光が、図3中の(B)に示すように、
スクリーン2において緑色(G)に波長変換されるよう
に構成することもできる。
面に塗布された蛍光物質、例えば、ZnS;Cu,Al
によって、410nmの紫外線レーザ光が、530nm
近辺の緑色(G)の光に波長変換され、スクリーン2か
ら放射される。赤色(R)及び青色(B)のレーザ光
は、スクリーン2においてそのまま反射されるので、こ
れら赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の光が合成
されてスクリーン2から放射されることとなり、フルカ
ラーの画像が表示される。
は、赤色(R)及び青色(B)の光によっては、ほとん
ど励起されない。
(A)に示すように、青色(B)の光が半導体レーザか
ら投射され、緑色(G)の光がを固体レーザから投射さ
れ、紫外線レーザ光が半導体レーザから投射されるよう
にし、半導体レーザから投射される紫外線レーザ光が、
図4中の(B)に示すように、スクリーン2において赤
色(R)に波長変換されるように構成することもでき
る。
面に塗布された蛍光物質によって、410nmの紫外線
レーザ光が、650nm近辺の赤色(R)の光に波長変
換され、スクリーン2から放射される。青色(B)及び
緑色(G)のレーザ光は、スクリーン2においてそのま
ま反射されるので、これら赤色(R)、緑色(G)及び
青色(B)の光が合成されてスクリーン2から放射され
ることとなり、フルカラーの画像が表示される。
蛍光物質は、青色(B)及び緑色(G)の光によって
は、ほとんど励起されない。
ては、図5に示すように、スクリーン2からは、赤色
(R)(波長650nm近辺)、緑色(G)(波長53
0nm近辺)及び青色(B)(波長450nm近辺)の
3種類の光が放射され、フルカラーの画像表示が行われ
る。この画像表示装置においては、このような3種類の
光が放射されることにより、図6の色度図特性に示すよ
うに、良好な色再現を行うことができる。
半導体レーザが使え、緑色(G)光については固体レー
ザが使え、また、スクリーン上の蛍光物質を励起するた
めの紫外線レーザとしては、発光波長410nmの半導
体レーザが使える。さらに具体的には、赤色(R)光レ
ーザとしては、発光波長647nm(3W)の半導体レ
ーザが、米国「SDL社」より、緑色(G)光レーザと
しては、発光波長532nm(〜10W)の固体レーザ
が、「コヒーレント(Coherent)社」他より、青色
(B)光レーザとしては、発光波長457nm(400
mW)の固体レーザが、「Melles Griot社」より、それ
ぞれ商品化されている。また、紫外線レーザとしては、
発光波長400nm乃至420nmの半導体レーザが、
近年開発されている。
される特性としては、以下の点が挙げられる。すなわ
ち、400nmよりも長波長の紫外線によって励起され
て所定の色光(可視光)を放射すること(なお、他の色
とのクロストークを防ぐため、放射光の波長幅は狭い方
がよい)、他の可視光レーザによって励起されないこ
と、及び、励起光から所定の可視光への変換効率が高い
ことである。
色顔料、ゲインコントロール剤及びバインダー等と紫外
線励起型の蛍光物質とを混合してペースト化させたもの
を、図7に示すように、スプレイガン8を用いて、ある
いは、他のコート法を用いて、ベースシート9上に塗布
して蛍光物質層10を形成する方法が挙げられる。蛍光
物質としては、上述したように、「Sr10(PO4)
6Cl2:Eu」や「ZnS;Cu,Al」などを用い
る。
ト9自体を作成するときに、ベースシート材中に蛍光物
質を練り込む方法によっても、このスクリーン2を製造
することができる。この場合、ベースシート材9は、サ
プライローラ13より引き出されてテイクアップローラ
14に巻き取られる間に、ドクターブレード11によっ
て蛍光物質を含むペーストを練り込まれ、乾燥機12に
よって乾燥されて、表面に蛍光物質層10が形成され
る。
は、図9に示すように、ベースシート9の前面に、蛍光
物質層10が被着された状態となっている。
像表示装置においては、例えば、スクリーン2上での全
白輝度が300lm(ルーメン)程度の「フルカラーレ
ーザディスプレイシステム」を実現することができる。
置においては、三原色のうちの一色の光は、スクリーン
における励起光からの波長変換によってこのスクリーン
から放射されるので、励起光の波長の許容幅を広くする
ことができる。
は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色
のレーザ光源が全て用意できない場合においても、フル
カラーの画像表示が可能である。
ーザ、緑色(G)光について固体レーザを用いることに
より、発光波長450nm程度の青色(B)光レーザを
用いずとも、フルカラーの画像表示が可能である。
ザを用いることができるならば、赤色(R)光を発光す
る半導体レーザ及び励起光(紫外光)を発光する半導体
レーザと組み合わせて用いることによって、全ての光源
を半導体レーザとすることができる。このように、半導
体レーザや固体レーザを用いることにより、装置構成の
小型化、照明光の利用効率の向上を図ることができる。
ーザ及び緑色(G)光を発光する固体レーザを用いる場
合、赤色(R)光を発光するレーザに関するフレキシビ
リティが大きくなり、設計自由度が増加する。
ーザによるスペックルノイズが大きい場合であっても、
スペックルノイズを低減させることができる(特に、緑
色(G)光について、この効果が大きい)。
び低コスト化を実現しつつ、赤色(R),緑色(G),
青色(B)の3色について全てレーザ光源を用いてカラ
ー画像の表示を行う画像表示装置を提供することができ
るものである。
である。
の波長特性を示すグラフ(A)及びスクリーン2から放
射される光の波長特性を示すグラフ(B)である。
の波長特性の他の形態を示すグラフ(A)及びスクリー
ン2から放射される光の波長特性を示すグラフ(B)で
ある。
の波長特性のさらに他の形態を示すグラフ(A)及びス
クリーン2から放射される光の波長特性を示すグラフ
(B)である。
の波長特性を示すグラフである。
度図である。
法を示す側面図である。
法の他の形態を示す側面図である。
示す縦断面図である。
レーザ、4 第2の可視光レーザ、5 紫外光レーザ、
9 ベースシート、10 蛍光物質層
Claims (6)
- 【請求項1】 赤色、緑色及び青色の三原色のうちの二
色の光を発するレーザ光源と、 励起光を発する励起光源レーザと、 上記レーザ光源及び上記励起光源レーザより発せられた
光束を画像情報に応じて強度変調する空間光変調手段
と、 上記励起光によって励起され、この励起光を上記三原色
のうちの残る一色に波長変換する蛍光物質を投影面上に
有するスクリーンと、 上記空間光変調手段によって強度変調された二原色光及
び励起光を上記スクリーン上に投影する投影手段とを備
え、 上記スクリーンは、上記投影手段により投射された上記
二原色光を反射するとともに、該投影手段により投射さ
れた励起光を上記三原色のうちの残る一色に波長変換し
て放射することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項2】 上記スクリーンが投影面上に有する蛍光
物質は、上記レーザ光源から発せられた三原色のうちの
二色の光によっては励起されない物質であることを特徴
とする請求項1記載の画像表示装置。 - 【請求項3】 上記励起光源レーザから発せられる励起
光は、波長が400nm以上であって、 上記投影手段を構成する光学部品は、可視光を対象とし
て設計されたものであることを特徴とする請求項1記載
の画像表示装置。 - 【請求項4】 上記レーザ光源は、赤色レーザ光を発す
る半導体レーザ及び緑色レーザ光を発する固体レーザか
らなり、 上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザで
あって、 上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫
外光を青色光に波長変換して放射することを特徴とする
請求項1記載の画像表示装置。 - 【請求項5】 上記レーザ光源は、赤色レーザ光を発す
る半導体レーザ及び青色レーザ光を発する半導体レーザ
からなり、 上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザで
あって、 上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫
外光を緑色光に波長変換して放射することを特徴とする
請求項1記載の画像表示装置。 - 【請求項6】 上記レーザ光源は、緑色レーザ光を発す
る固体レーザ及び青色レーザ光を発する半導体レーザか
らなり、 上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザで
あって、 上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫
外光を赤色光に波長変換して放射することを特徴とする
請求項1記載の画像表示装置。
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JP2002089584A JP4061940B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 画像表示装置 |
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