JP2006220762A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 投射型画像表示装置において、量子効率の高い蛍光体を用いて光源から発せられた紫外光を十分に可視光に変換し、また、光源から直接発せられた可視光も十分に利用して空間光変調素子に到達するようにする。
【解決手段】 光源１から発せられた照明光から紫外光Ｖ及び一の色の可視光Ｂを他の二の色の可視光Ｒ，Ｂから分離させ、このうちの紫外光Ｖを反射型蛍光体５により一の色の可視光Ｂに変換させ、反射型蛍光体５を経た一の色の可視光Ｂ及び他の二の色の可視光Ｒ，Ｂを色合成して、照明光学系８，９を介して空間光変調素子１７，２２，２８に入射させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間光変調素子に対する照明光をこの空間光変調素子によって変調し、この変調光を結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて画像を表示する投射型画像表示装置に関する。

従来、反射型液晶ライトバルブ（ＬＣＯＳ）の如き空間光変調素子に対する照明光をこの空間光変調素子によって変調し、この変調光を投射レンズ等の結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて、画像を表示する投射型画像表示装置が提案されている。このような投射型画像表示装置においては、空間光変調素子のピクセルごとに照明光が制御されることにより、照明光の光量や偏光状態についての変調が行われ、画像表示が行われる。このような投射型画像表示装置において、空間光変調素子を照明する照明光を発する光源としては、超高圧水銀ランプ等の発光管が使用されている。

ところで、このような投射型画像表示装置の光源となるランプからは、画像表示に必要な可視光の他に、画像表示には不要な紫外光が発せられる。ランプにおける発光効率は、紫外光が発せられるために、必要な可視光については低くなってしまう。また、紫外光がランプに戻ることにより、ランプの寿命が短くなってしまう。また、ランプから発せられる可視光においては、相対的に青色光が不足している。

このような問題を解決するため、従来、蛍光体を用いて、照明光に含まれる紫外光を可視光に変換するようにした投射型画像表示装置が提案されている。例えば、特許文献１には、ランプからの照明光から、ダイクロイックミラーにより紫外光のみを取り出し、この紫外光を蛍光体に透過させて可視光に変換する構成が記載されている。また、特許文献２には、ランプのリフレクタ前面に蛍光体を配置し、ランプが発する照明光を蛍光体に透過させ、この照明光中の紫外光を可視光に変換する構成が記載されている。さらに、特許文献３には、ランプのリフレクタの前方に蛍光体を配置し、ランプが発する照明光を蛍光体に透過させ、この照明光中の紫外光を可視光に変換する構成が記載されている。

そして、特許文献４には、紫外光から可視光ヘ変換する蛍光体を、ランプの凹面リフレクタに配置した構成が記載されている。
特公平７−１１７８１７号公報 特開平１１−１９１３０８号公報 特開２００２−９０８８３号公報 特許３２９９２４２号公報

ところで、前述のような特許文献１に記載された投射型画像表示装置においては、紫外光から変換されて可視光となされた波長帯域（色）については、ランプから直接発せられた光が利用されていないため、全体としての光利用効率が改善されない虞れがある。また、この構成においては、透過型の蛍光体を用いている。透過型の蛍光体は、量子効率を高くすることが困難であり、紫外光を十分に可視光に変換できない虞れがある。

特許文献２及び特許文献３に記載された投射型画像表示装置においても、透過型の蛍光体を用いているので、紫外光を十分に可視光に変換できない虞れがある。

そして、特許文献４に記載された投射型画像表示装置においては、リフレクタにおいて、可視光反射膜と蛍光体とが重ね合わされて構成されているので、蛍光体によって可視光に変換された光が再び可視光反射膜を透過することとなるので、光の利用効率が低下する虞れがある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、量子効率の高い蛍光体を用いて光源から発せられた紫外光を十分に可視光に変換し、また、光源から直接発せられた可視光も十分に利用して空間光変調素子に到達するようになされた投射型画像表示装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、以下の構成を備えるものである。

〔構成１〕
光源から発せられる照明光により空間光変調素子を照明しこの照明光を空間光変調素子によって変調しこの変調光を結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて画像を表示する投射型画像表示装置において、光源から発せられた照明光から紫外光及び一の色の可視光を他の二の色の可視光から分離させる光束分離素子と、この光束分離素子により分離された紫外光及び一の色の可視光が入射され該紫外光を該一の色の可視光に変換する反射型蛍光体と、この反射型蛍光体を経た一の色の可視光及び他の二の色の可視光を色合成する光束合成素子と、光束合成素子を経た光束が入射される照明光学系と、この照明光学系を経た光束が入射される空間光変調素子と、この空間光変調素子により変調された変調光を結像させる結像光学系とを備え、光源から発せられた照明光の可視光成分及び紫外光成分を画像表示に使用することを特徴とするものである。

〔構成２〕
光源から発せられる照明光により空間光変調素子を照明しこの照明光を空間光変調素子によって変調しこの変調光を結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて画像を表示する投射型画像表示装置において、光源から発せられた照明光から紫外光を可視光から分離させる光束分離素子と、紫外光が分離された可視光の偏光方向を制御する第１の偏光制御素子と、光束分離素子により分離された紫外光が入射されこの紫外光を一の色の可視光に変換する反射型蛍光体と、紫外光から変換された一の色の可視光の偏光方向を制御する第２の偏光制御素子と、第１の偏光制御素子を経た可視光及び第２の偏光制御素子を経た一の色の可視光を偏光合成する光束合成素子と、この光束合成素子を経た光束が入射される照明光学系と、この照明光学系を経た光束が入射される空間光変調素子と、この空間光変調素子により変調された変調光を結像させる結像光学系とを備え、光源から発せられた照明光の可視光成分及び紫外光成分を画像表示に使用することを特徴とするものである。

これら投射型画像表示装置においては、量子効率の高い蛍光体を用いて光源から発せられた紫外光を十分に可視光に変換することができ、また、光源から直接発せられた可視光も十分に利用して空間光変調素子に到達させることができる。

本発明に係る投射型画像表示装置においては、光源から発せられた照明光から紫外光、または、紫外光及び一の色の可視光を分離させて反射型蛍光体に入射させているため、光源から直接発せられた可視光も十分に利用して空間光変調素子に到達させることができ、また、反射型蛍光体を用いているために高い量子効率で紫外光を可視光に変換することができる。

すなわち、本発明は、量子効率の高い蛍光体を用いて光源から発せられた紫外光を十分に可視光に変換することができ、また、光源から直接発せられた可視光も十分に利用して空間光変調素子に到達させることができる投射型画像表示装置を提供することができるものである。

以下、本発明に係る投射型画像表示装置の最良の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る投射型画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す側面図である。

この投射型画像表示装置は、図１に示すように、光源１を有している。この光源１としては、超高圧水銀ランプ等の発光管が使用されている。この光源から発せられた照明光は、直接前方に出射されるとともに、凹面リフレクタ２によって反射されて、前方に出射される。このようにして光源１から前方に出射された照明光は、赤外線反射フィルタ３を経て、赤外線を除去された状態で、光束分離素子となる第１のダイクロイックミラー４に入射される。

この第１のダイクロイックミラー４は、光源１から発せられた照明光から、紫外光Ｖ及び一の色の可視光、例えば、青色光Ｂを、他の二の色の可視光、例えば、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇから分離させるものである。この実施の形態においては、第１のダイクロイックミラー４においては、紫外光Ｖ及び青色光Ｂが反射され、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが透過することにより、これら各光束が分離される。

なお、この第１のダイクロイックミラー４においては、一の色の可視光を赤色光Ｒとして、紫外光Ｖ及び赤色光Ｒを反射し、青色光Ｂ及び緑色光Ｇを透過させることにより、これら各光束を分離するようにしてもよく、または、一の色の可視光を緑色光Ｇとして、紫外光Ｖ及び緑色光Ｇを反射し、青色光Ｂ及び赤色光Ｒを透過させることにより、これら各光束を分離するようにしてもよい。

第１のダイクロイックミラー４において反射された紫外光Ｖ及び青色光Ｂは、反射型蛍光体５に入射する。この反射型蛍光体５は、紫外線励起型発光素子（可視発光）であって、入射される紫外光Ｖ及青色光Ｂのうち、紫外光Ｖを青色光Ｂに変換して出射する。この反射型蛍光体５は、入射面側に蛍光体層を有し、この蛍光体層の背後に青色光Ｂを反射する反射層を有して構成されている。なお、青色光Ｂを反射する反射層は、蛍光体層に対して独立して設けてもよい。蛍光体層をなす蛍光体は、可視光に対して、透明膜、または、粉末状として構成することができるが、この実施の形態においては、粉末状にしている。蛍光体は、粉末状にすることにより、結晶性が良好な高量子効率のものとすることが可能である。この蛍光体層は、気相成長法や固相成長法などの結晶成長法、あるいは、電子ビーム蒸着法、スパッタ法などによって形成することができる。

蛍光体層をなす蛍光体は、波長２００ｎｍ乃至４００ｎｍで光励起され、可視光を発光する物質であればよく、その組成としては、紫外光から変換する一の色の可視光が青色光Ｂである場合には、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７、（Ｃａ，Ｅｕ）ＭｇＳｉ_２Ｏ_６、（Ｌａ，Ｔｍ）ＰＯ_４、（Ｙ，Ｔｍ）_２Ｏ_３などが挙げられる。また、紫外光から変換する一の色の可視光が緑色光Ｇである場合には、（Ｚｎ，Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ，Ｍｎ）Ａｌ_１２Ｏ_１９、（Ｙ，Ｔｂ）ＢＯ_３などが挙げられる。さらに、紫外光から変換する一の色の可視光が赤色光Ｒである場合には、（Ｙ，Ｅｕ）ＢＯ_３、（Ｙ，Ｅｕ）_２Ｏ_３、（Ｙ，Ｅｕ）（Ｖ，Ｐ）Ｏ_４などが挙げられる。

ここで、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７を例に、反射型蛍光体における発光過程について説明する。（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７母体結晶中のＢａ^２＋の一部を発光中心イオンであるＥｕ^２＋で置換したものであり、真空紫外領域から４００ｎｍ付近の範囲の光を吸収する特性を有している。光源１から発せられた紫外光Ｖのうち、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７励起スペク卜ルに応じた波長の光を吸収することで、Ｅｕ^２＋が励起され、基底状態に緩和される際に、４５０ｎｍ付近にピークを持つ青色光Ｂが発せられる。このＥｕ^２＋の発光は、〔４ｆ６ ５ｄ→４ｆ７〕の遷移に基づく発光である。また、蛍光体の組成が他のものであっても、遷移の仕方が異なるだけであり、紫外光を吸収して可視光を発するという基本原理は同一である。

反射型蛍光体５を経た青色光Ｂは、反射ミラー６によって反射されて、光束合成素子となる第２のダイクロイックミラー７に入射される。一方、第１のダイクロイックミラー４を透過した赤色光Ｒ及び緑色光Ｇも、第２のダイクロイックミラー７に入射される。この第２のダイクロイックミラー７においては、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが透過し、青色光Ｂが反射されることにより、これら各色光Ｒ，Ｇ，Ｂが色合成される。

そして、第２のダイクロイックミラー７を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、照明光学系を構成する第１のフライアイレンズアレイ８に入射される。照明光学系は、この第１のフライアイレンズアレイ８と、第２のフライアイレンズアレイ９とにより構成される。第１のフライアイレンズアレイ８を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、第２のフライアイレンズアレイ９に入射され、偏光変換素子１０に入射される。この偏光変換素子１０は、入射された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光方向を一定の方向に揃えて透過させる。

そして、偏光変換素子１０を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、クロスダイクロイックミラー１１に入射され、このクロスダイクロイックミラー１１により、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇと、青色光Ｂとに分離される。これら赤色光Ｒ及び緑色光Ｇと、青色光Ｂとは、クロスダイクロイックミラー１１により、互いに異なる方向に反射される。

クロスダイクロイックミラー１１を経た赤色光Ｒ及び緑色光Ｇは、反射ミラー１２及びコンデンサレンズ１３を経て、第３のダイクロイックミラー１４に入射される。この第３のダイクロイックミラー１４においては、赤色光Ｒが透過し、緑色光Ｇが反射されることにより、これら赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが分離される。

第３のダイクロイックミラー１４を経た赤色光Ｒは、偏光子１５を経て、第１の偏光ビームスプリッタ１６に入射される。この第１の偏光ビームスプリッタ１６において、赤色光Ｒは、偏光分離膜によって反射されてこの第１の偏光ビームスプリッタ１６から出射されて、空間光変調素子となる赤色用反射型液晶ライトバルブ１７に入射される。この赤色用反射型液晶ライトバルブ１７に入射された赤色光Ｒは、画像信号に応じて偏光変調されて、第１の偏光ビームスプリッタ１６に再入射される。偏光変調された赤色光Ｒは、第１の偏光ビームスプリッタ１６の偏光分離膜を透過し、この第１の偏光ビームスプリッタ１６から出射されて、さらに検光子１８を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して一側面から入射する。

また、第３のダイクロイックミラー１４を経た緑色光Ｇは、偏光子２０を経て、第２の偏光ビームスプリッタ２１に入射される。この第２の偏光ビームスプリッタ２１において、緑色光Ｇは、偏光分離膜によって反射されてこの第２の偏光ビームスプリッタ２１から出射されて、空間光変調素子となる緑色用反射型液晶ライトバルブ２２に入射される。この緑色用反射型液晶ライトバルブ２２に入射された緑色光Ｇは、画像信号に応じて偏光変調されて、第２の偏光ビームスプリッタ２１に再入射される。偏光変調された緑色光Ｇは、第２の偏光ビームスプリッタ２１の偏光分離膜を透過し、この第２の偏光ビームスプリッタ２１から出射されて、さらに検光子２３を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して後面から入射する。

一方、クロスダイクロイックミラー１１を経た青色光Ｂは、反射ミラー２４、コンデンサレンズ２５及び偏光子２６を経て、第３の偏光ビームスプリッタ２７に入射される。この第３の偏光ビームスプリッタ２７において、青色光Ｂは、偏光分離膜によって反射されてこの第３の偏光ビームスプリッタ２７から出射されて、空間光変調素子となる青色用反射型液晶ライトバルブ２８に入射される。この青色用反射型液晶ライトバルブ２８に入射された青色光Ｂは、画像信号に応じて偏光変調されて、第３の偏光ビームスプリッタ２７に再入射される。偏光変調された青色光Ｂは、第３の偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離膜を透過し、この第３の偏光ビームスプリッタ２７から出射されて、さらに検光子２９を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して他側面から入射する。

クロスダイクロイックプリズム１９においては、一側面から入射された赤色光Ｒが一方のダイクロイック膜によって反射されて前面より出射され、他側面から入射された青色光Ｂが他方のダイクロイック膜によって反射されて前面より出射され、後面から入射された緑色光Ｇが各ダイクロイック膜を透過して前面より出射される。このようにして、このクロスダイクロイックプリズム１９においては、各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂが色合成される。

クロスダイクロイックプリズム１９の前面から出射された各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂは、結像光学系となる投射レンズ３０に入射される。この投射レンズ３０は、入射された各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂを図示しないスクリーン上に結像させ、このスクリーン上に画像表示を行う。

この投射型画像表示装置においては、前述したように、反射型蛍光体５により、光源１から発せられる画像表示には不要な紫外光Ｖを画像表示に利用できる可視光に変換するので、光利用効率が高く、また、光源となるランプの長寿命化が実現される。また、この投射型画像表示装置においては、光源１が発する可視光のうち、光量が不足する色について、紫外光Ｖから変換された可視光によって補うことができ、良好な色温度の画像表示を行うことができる。

〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明に係る投射型画像表示装置の第２の実施の形態における構成を示す側面図である。

この投射型画像表示装置は、図２に示すように、光源１を有している。この光源１としては、前述の第１の実施の形態と同様に、超高圧水銀ランプ等の発光管が使用されている。この光源から発せられた照明光は、直接前方に出射されるとともに、凹面リフレクタ２によって反射されて、前方に出射される。このようにして光源１から前方に出射された照明光は、赤外線反射フィルタ３を経て、赤外線を除去された状態で、光束分離素子となる第１のダイクロイックミラー４に入射される。

この実施の形態において、第１のダイクロイックミラー４は、光源１から発せられた照明光から、紫外光Ｖを、可視光、すなわち、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂから分離させる。第１のダイクロイックミラー４を透過して紫外光Ｖが分離された後の可視光Ｒ，Ｇ，Ｂは、第１の偏光制御素子３１に入射される。この第１の偏光制御素子３１は、入射された可視光Ｒ，Ｇ，Ｂを、Ｐ偏光（図２中において紙面に沿う方向）に揃える。

そして、第１のダイクロイックミラー４において反射された紫外光Ｖは、反射型蛍光体５に入射する。この反射型蛍光体５は、紫外線励起型発光素子（可視発光）であって、入射される紫外光Ｖを、一の色の可視光、例えば、青色光Ｂに変換して出射する。なお、この反射型蛍光体５においては、一の色の可視光を赤色光Ｒとして、紫外光Ｖを赤色光Ｒに変換するようにしてもよく、または、一の色の可視光を緑色光Ｇとして、紫外光Ｖを緑色光Ｇに変換するようにしてもよい。

この反射型蛍光体５は、入射面側に蛍光体層を有し、この蛍光体層の背後に青色光Ｂを反射する反射層を有して構成されている。なお、青色光Ｂを反射する反射層は、蛍光体層に対して独立して設けてもよい。蛍光体層をなす蛍光体は、可視光に対して、透明膜、または、粉末状として構成することができるが、この実施の形態においては、粉末状にしている。蛍光体は、粉末状にすることにより、結晶性が良好な高量子効率のものとすることが可能である。この蛍光体層は、気相成長法や固相成長法などの結晶成長法、あるいは、電子ビーム蒸着法、スパッタ法などによって形成することができる。

蛍光体層をなす蛍光体は、波長２００ｎｍ乃至４００ｎｍで光励起され、可視光を発光する物質であればよく、その組成としては、紫外光から変換する一の色の可視光が青色光Ｂである場合には、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７、（Ｃａ，Ｅｕ）ＭｇＳｉ_２Ｏ_６、（Ｌａ，Ｔｍ）ＰＯ_４、（Ｙ，Ｔｍ）_２Ｏ_３などが挙げられる。また、紫外光から変換する一の色の可視光が緑色光Ｇである場合には、（Ｚｎ，Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ，Ｍｎ）Ａｌ_１２Ｏ_１９、（Ｙ，Ｔｂ）ＢＯ_３などが挙げられる。さらに、紫外光から変換する一の色の可視光が赤色光Ｒである場合には、（Ｙ，Ｅｕ）ＢＯ_３、（Ｙ，Ｅｕ）_２Ｏ_３、（Ｙ，Ｅｕ）（Ｖ，Ｐ）Ｏ_４などが挙げられる。

反射型蛍光体５において変換された青色光Ｂは、第２の偏光制御素子３２に入射される。この第２の偏光制御素子３２は、入射された青色光Ｂを、Ｓ偏光（図２中において紙面に直交する方向）に揃える。この第２の偏光制御素子３２を経た青色光Ｂは、反射ミラー６によって反射されて、光束合成素子となる偏光合成素子３３に入射される。一方、第１のダイクロイックミラー４を透過して第１の偏光制御素子３１を経た可視光Ｒ，Ｇ，Ｂも、偏光合成素子３３に入射される。この偏光合成素子３３においては、Ｐ偏光が透過し、Ｓ偏光が反射されることにより、紫外線Ｖから変換された青色光Ｂと可視光Ｒ，Ｇ，Ｂとが偏光合成される。

そして、偏光合成素子３３を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、照明光学系を構成する第１のフライアイレンズアレイ８に入射される。照明光学系は、この第１のフライアイレンズアレイ８と、第２のフライアイレンズアレイ９とにより構成される。第１のフライアイレンズアレイ８を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、第２のフライアイレンズアレイ９に入射され、偏光変換素子１０に入射される。この偏光変換素子１０は、入射された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光方向を一定の方向に揃えて透過させる。

そして、偏光変換素子１０を経た各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、クロスダイクロイックミラー１１に入射され、このクロスダイクロイックミラー１１により、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇと、青色光Ｂとに分離される。これら赤色光Ｒ及び緑色光Ｇと、青色光Ｂとは、クロスダイクロイックミラー１１により、互いに異なる方向に反射される。

クロスダイクロイックミラー１１を経た赤色光Ｒ及び緑色光Ｇは、反射ミラー１２及びコンデンサレンズ１３を経て、第３のダイクロイックミラー１４に入射される。この第３のダイクロイックミラー１４においては、赤色光Ｒが透過し、緑色光Ｇが反射されることにより、これら赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが分離される。

第３のダイクロイックミラー１４を経た赤色光Ｒは、偏光子１５を経て、第１の偏光ビームスプリッタ１６に入射される。この第１の偏光ビームスプリッタ１６において、赤色光Ｒは、偏光分離膜によって反射されてこの第１の偏光ビームスプリッタ１６から出射されて、空間光変調素子となる赤色用反射型液晶ライトバルブ１７に入射される。この赤色用反射型液晶ライトバルブ１７に入射された赤色光Ｒは、画像信号に応じて偏光変調されて、第１の偏光ビームスプリッタ１６に再入射される。偏光変調された赤色光Ｒは、第１の偏光ビームスプリッタ１６の偏光分離膜を透過し、この第１の偏光ビームスプリッタ１６から出射されて、さらに検光子１８を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して一側面から入射する。

また、第３のダイクロイックミラー１４を経た緑色光Ｇは、偏光子２０を経て、第２の偏光ビームスプリッタ２１に入射される。この第２の偏光ビームスプリッタ２１において、緑色光Ｇは、偏光分離膜によって反射されてこの第２の偏光ビームスプリッタ２１から出射されて、空間光変調素子となる緑色用反射型液晶ライトバルブ２２に入射される。この緑色用反射型液晶ライトバルブ２２に入射された緑色光Ｇは、画像信号に応じて偏光変調されて、第２の偏光ビームスプリッタ２１に再入射される。偏光変調された緑色光Ｇは、第２の偏光ビームスプリッタ２１の偏光分離膜を透過し、この第２の偏光ビームスプリッタ２１から出射されて、さらに検光子２３を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して後面から入射する。

一方、クロスダイクロイックミラー１１を経た青色光Ｂは、反射ミラー２４、コンデンサレンズ２５及び偏光子２６を経て、第３の偏光ビームスプリッタ２７に入射される。この第３の偏光ビームスプリッタ２７において、青色光Ｂは、偏光分離膜によって反射されてこの第３の偏光ビームスプリッタ２７から出射されて、空間光変調素子となる青色用反射型液晶ライトバルブ２８に入射される。この青色用反射型液晶ライトバルブ２８に入射された青色光Ｂは、画像信号に応じて偏光変調されて、第３の偏光ビームスプリッタ２７に再入射される。偏光変調された青色光Ｂは、第３の偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離膜を透過し、この第３の偏光ビームスプリッタ２７から出射されて、さらに検光子２９を経て、クロスダイクロイックプリズム１９に対して他側面から入射する。

クロスダイクロイックプリズム１９においては、一側面から入射された赤色光Ｒが一方のダイクロイック膜によって反射されて前面より出射され、他側面から入射された青色光Ｂが他方のダイクロイック膜によって反射されて前面より出射され、後面から入射された緑色光Ｇが各ダイクロイック膜を透過して前面より出射される。このようにして、このクロスダイクロイックプリズム１９においては、各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂが色合成される。

クロスダイクロイックプリズム１９の前面から出射された各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂは、結像光学系となる投射レンズ３０に入射される。この投射レンズ３０は、入射された各色の変調光Ｒ，Ｇ，Ｂを図示しないスクリーン上に結像させ、このスクリーン上に画像表示を行う。

この投射型画像表示装置においては、前述したように、反射型蛍光体５により、光源１から発せられる画像表示には不要な紫外光Ｖを画像表示に利用できる可視光に変換するので、光利用効率が高く、また、光源となるランプの長寿命化が実現される。また、この投射型画像表示装置においては、光源１が発する可視光のうち、光量が不足する色について、紫外光Ｖから変換された可視光によって補うことができ、良好な色温度の画像表示を行うことができる。

なお、前述の各実施の形態においては、空間光変調素子として反射型液晶ライトバルブを用いているが、この投射型画像表示装置における空間光変調素子は、反射型液晶ライトバルブに限定されず、透過型液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイスなどとしてもよい。また、照明光学系を経た後の各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを色分離及び色合成するための構成も、前述した各実施の形態中の構成に限定されるわけではない。さらに、空間光変調素子による変調光と非変調光との分離に用いる偏光ビームスプリッタは、前述の各実施の形態中に示したプリズム型のものに限定されず、ワイヤーグリッドのような平板状のものであってもよい。

本発明に係る投射型画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す側面図である。 本発明に係る投射型画像表示装置の第２の実施の形態における構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 光源
４ 第１のダイクロイックミラー
５ 反射型蛍光体
７ 第２のダイクロイックミラー
８ 第１のフライアイレンズアレイ
９ 第２のフライアイレンズアレイ
１７ 赤色用反射型液晶ライトバルブ
２２ 緑色用反射型液晶ライトバルブ
２８ 青色用反射型液晶ライトバルブ
３０ 投射レンズ
３１ 第１の偏光制御素子
３２ 第２の偏光制御素子
３３ 偏光合成素子
Ｒ 赤色光
Ｇ 緑色光
Ｂ 青色光
Ｖ 紫外光

Claims (2)

1. 光源から発せられる照明光により空間光変調素子を照明し、この照明光を前記空間光変調素子によって変調し、この変調光を結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて画像を表示する投射型画像表示装置において、
   前記光源から発せられた照明光から、紫外光及び一の色の可視光を他の二の色の可視光から分離させる光束分離素子と、
   前記光束分離素子により分離された紫外光及び一の色の可視光が入射され、該紫外光を該一の色の可視光に変換する反射型蛍光体と、
   前記反射型蛍光体を経た一の色の可視光及び前記他の二の色の可視光を色合成する光束合成素子と、
   前記光束合成素子を経た光束が入射される照明光学系と、
   前記照明光学系を経た光束が入射される空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子により変調された変調光を結像させる結像光学系と
   を備え、
   前記光源から発せられた照明光の可視光成分及び紫外光成分を画像表示に使用することを特徴とする投射型画像表示装置。
2. 光源から発せられる照明光により空間光変調素子を照明し、この照明光を前記空間光変調素子によって変調し、この変調光を結像光学系を介してスクリーン上に拡大して結像させて画像を表示する投射型画像表示装置において、
   前記光源から発せられた照明光から、紫外光を可視光から分離させる光束分離素子と、
   前記紫外光が分離された可視光の偏光方向を制御する第１の偏光制御素子と、
   前記光束分離素子により分離された紫外光が入射され、この紫外光を一の色の可視光に変換する反射型蛍光体と、
   前記紫外光から変換された一の色の可視光の偏光方向を制御する第２の偏光制御素子と、
   前記第１の偏光制御素子を経た可視光及び前記第２の偏光制御素子を経た一の色の可視光を偏光合成する光束合成素子と、
   前記光束合成素子を経た光束が入射される照明光学系と、
   前記照明光学系を経た光束が入射される空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子により変調された変調光を結像させる結像光学系と
   を備え、
   前記光源から発せられた照明光の可視光成分及び紫外光成分を画像表示に使用することを特徴とする投射型画像表示装置。

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