JP2011048044A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】投写画像を明るくすることが可能で、かつ、投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】主励起光を射出する第1固体光源と、主励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置20と、青色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置120と、各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置400R,400G,400Bと、各光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系600と、反射型偏光板40と、ダイクロイックミラー42とを備えるプロジェクター1000。
【選択図】図1
【解決手段】主励起光を射出する第1固体光源と、主励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置20と、青色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置120と、各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置400R,400G,400Bと、各光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系600と、反射型偏光板40と、ダイクロイックミラー42とを備えるプロジェクター1000。
【選択図】図1
Description
本発明は、プロジェクター、特に、固体光源を用いたプロジェクターに関する。
従来、白色光を射出する1つの固体光源装置と、1つの固体光源装置からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載されているプロジェクターによれば、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、白色光を射出する1つの固体光源装置から色分離して得られる3つの色光を用いるため、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターの場合のように固体光源装置ごとに発光効率(単位電力あたりの明るさ)や温度特性(温度の変化による光量の変化)が異なることがなくなり、その結果、投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
また、赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置と、各固体光源装置からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2に記載されているプロジェクターによれば、各色光(赤色光、緑色光及び青色光)ごとに別個の固体光源装置(赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置)を備え、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、上記の3つの固体光源装置がそれぞれ射出する3つの色光を用いるため、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能となる。
しかしながら、特許文献1に記載されているプロジェクターにおいては、1つの固体光源装置から赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を発生させているため、3つの固体光源装置を備えるプロジェクターの場合とは異なり1つの固体光源装置に大きな熱的負荷が集中してしまうこととなり、その結果、投写画像をより明るくすることが困難であるという問題がある。
また、特許文献2に記載されているプロジェクターにおいては、赤色光、緑色光及び青色光を射出するための3つの固体光源装置(赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置)のそれぞれが有する発光効率や温度特性を揃えることが困難であるため、投写画像の色バランスを安定させることが困難であるという問題がある。
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
[1]本発明のプロジェクターは、主励起光を射出する第1固体光源と、前記第1固体光源から射出される前記主励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置と、青色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置と、前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、前記第2固体光源装置から射出される前記青色光を、前記光変調装置で変調する一方の青色偏光成分と副励起光として前記蛍光層に入射させるための他方の青色偏光成分とに偏光分離する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で分離された前記副励起光を前記蛍光層へ向けて反射して、前記副励起光を、前記主励起光が入射する方向とは異なる方向から前記蛍光層に入射させる青色光反射光学素子とを備え、前記蛍光層は、前記主励起光とともに前記副励起光を前記赤色光及び前記緑色光を含む光に変換して射出するように構成されていることを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクターによれば、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置が射出する1つの色光(青色光)を用いるため、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターの場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能となる。
また、本発明のプロジェクターによれば、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源及び第2固体光源)を用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、本発明のプロジェクターは、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、本発明のプロジェクターによれば、光変調装置で変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源及び第2固体光源)を用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、本発明のプロジェクターは、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
ところで、プロジェクターの光変調装置が液晶光変調装置を用いる光変調装置である場合においては、光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分のみを変調に用い、他方の偏光成分を変調に用いないことが一般的である。従って、プロジェクターの光源として、一方の偏光成分及び他方の偏光成分の両方を含む光を射出する光源を用いる場合には、他方の偏光成分を入射側偏光板により除去する必要があり、これに起因して光利用効率が低下してしまう。
これに対して、本発明のプロジェクターによれば、第2固体光源装置から射出される青色光を、光変調装置で変調する一方の青色偏光成分と、副励起光として前記蛍光層に入射させるための他方の青色偏光成分とに偏光分離し、蛍光層が主励起光とともに副励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出するように構成されているため、他方の青色偏光成分を副励起光として有効利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
これに対して、本発明のプロジェクターによれば、第2固体光源装置から射出される青色光を、光変調装置で変調する一方の青色偏光成分と、副励起光として前記蛍光層に入射させるための他方の青色偏光成分とに偏光分離し、蛍光層が主励起光とともに副励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出するように構成されているため、他方の青色偏光成分を副励起光として有効利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
[2]本発明のプロジェクターにおいては、前記第1固体光源装置から射出される光を平行化する第1コリメート光学系と、前記第2固体光源装置から射出される青色光を平行化する第2コリメート光学系とをさらに備え、前記反射型偏光板は、前記第2コリメート光学系の後段に位置し、前記青色光反射光学素子は、前記第1コリメート光学系の後段に位置することが好ましい。
このような構成とすることにより、第2コリメート光学系によって平行光にされた副励起光は、反射型偏光板により平行光のまま偏光分離され、青色光反射光学素子により反射された後、第1コリメート光学系によって集光され、蛍光層の発光領域に効率よく入射するようになるため、反射型偏光板と青色光反射光学素子とを備えることに起因して発光領域が拡がってしまうことを抑制することができる。
[3]本発明のプロジェクターにおいては、前記第1コリメート光学系の後段に位置し、前記第1固体光源装置から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分を前記蛍光層に向けて反射する第2反射型偏光板をさらに備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、他方の偏光成分を再び蛍光層に戻すとともに他方の偏光成分を蛍光層の表面で反射させることで、他方の偏光成分の一部を一方の偏光成分に変換して再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
また、上記のような構成とすることにより、第1コリメート光学系によって平行光にされた他方の偏光成分は、第2反射型偏光板により平行光のまま反射された後、第1コリメート光学系によって集光され、蛍光層の発光領域に効率よく入射するようになるため、第2反射型偏光板をさらに備えることに起因して発光領域が拡がってしまうことを抑制することができる。
[4]本発明のプロジェクターにおいては、前記主励起光は、青色光であることが好ましい。
このように構成することにより、青色光を射出する第1固体光源及び第2固体光源を用いて、赤色光と緑色光とを含む光を第1固体光源装置から射出させることが可能となる。
ところで、緑色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源は、赤色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源及び青色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源に比べて相対的に発光効率が低いという問題がある。これに対して、本発明のプロジェクターによれば、緑色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源よりも発光効率が高い第1固体光源及び第2固体光源(ともに青色光を射出)を用いて緑色光を発生させることとしているため、緑色光を射出する固体光源装置を用いるよりも発光効率を高くすることが可能となる。
[5]本発明のプロジェクターにおいては、前記第1固体光源と、前記第2固体光源とは、同一の温度特性を有することが好ましい。
このように構成することにより、全ての色光について、温度の変化による光量の変化が揃うようになるため、投写画像の色バランスをより安定させることが可能となる。
[6]本発明のプロジェクターにおいては、前記主励起光は、紫外光であることが好ましい。
このように構成することにより、紫外光を射出する第1固体光源並びに青色光を射出する第2固体光源を用いて、赤色光と緑色光とを含む光を第1固体光源装置から射出させることが可能となる。
また、緑色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源よりも発光効率が高い第1固体光源(紫外光を射出)及び第2固体光源(青色光を射出)を用いて緑色光を発生させることとしているため、緑色光を射出する固体光源装置を用いるよりも発光効率を高くすることが可能となる。
[7]本発明のプロジェクターにおいては、前記蛍光層から射出される光をそのまま通過させるとともに、前記蛍光層で変換されずにそのまま射出される前記紫外光を前記蛍光層に向けて反射する紫外光反射ミラーをさらに備えることが好ましい。
ところで、本発明のプロジェクターにおいては、第1固体光源から射出される紫外光の一部が蛍光層をそのまま通過してしまうため、これに起因して光利用効率が低下する場合がある。
しかしながら、上記のような構成とすることにより、蛍光層をそのまま通過した紫外光が再び蛍光層に入射するため、紫外光を再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
しかしながら、上記のような構成とすることにより、蛍光層をそのまま通過した紫外光が再び蛍光層に入射するため、紫外光を再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
[8]本発明のプロジェクターにおいては、前記蛍光層は、YAG系蛍光体、シリケート系蛍光体又はTAG系蛍光体を含有する層からなることが好ましい。
上記した蛍光体は、励起光(主励起光及び副励起光)を赤色光及び緑色光を含む光に効率よく変換して射出することが可能であり、また、蛍光体自身の信頼性も高いため、上記のように構成することにより、投写画像をより明るくすることが可能で、また、信頼性の高いプロジェクターとすることが可能となる。
なお、YAG系蛍光体とは、例えば(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、イットリウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
また、シリケート系蛍光体とは、例えば(Ca,Sr,Ba)SiO4:Euのように、種々の成分が導入されたケイ酸塩(シリケート)を基本とする蛍光体のことをいう。
また、TAG系蛍光体とは、例えばTb3Al5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、テルビウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
なお、YAG系蛍光体とは、例えば(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、イットリウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
また、シリケート系蛍光体とは、例えば(Ca,Sr,Ba)SiO4:Euのように、種々の成分が導入されたケイ酸塩(シリケート)を基本とする蛍光体のことをいう。
また、TAG系蛍光体とは、例えばTb3Al5O12:Ceのように、結晶構造がガーネット構造であり、テルビウムとアルミニウムとの複合酸化物を基本とする蛍光体のことをいう。
[9]本発明のプロジェクターにおいては、前記第1固体光源装置からの光から黄色光を除去する機能を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、第1固体光源装置からの光から黄色光を除去することが可能となり、その結果、黄色光による色再現性の劣化を防ぐことが可能となる。
なお、本発明のプロジェクターにおいては、第1固体光源装置からの光から黄色光を除去する機能を有しなくてもよい。この場合には、第1固体光源装置からの光に含まれることがある黄色光を積極的に利用することが可能となり、より明るい投写画像を投写することが可能となる。
以下、本発明のプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
[実施形態1]
まず、実施形態1に係るプロジェクター1000の構成を説明する。
まず、実施形態1に係るプロジェクター1000の構成を説明する。
図1は、実施形態1に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図である。
図2は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源装置20及び第2固体光源装置120を説明するために示す図である。図2(a)は第1固体光源装置20の断面図であり、図2(b)は第2固体光源装置120の断面図である。
図3は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源24、蛍光層26及び第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。図3(a)は第1固体光源24の相対発光強度を示すグラフであり、図3(b)は蛍光層26の相対発光強度を示すグラフであり、図3(c)は第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。相対発光強度とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光層であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を1としている。グラフの横軸は、波長を表す。
図2は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源装置20及び第2固体光源装置120を説明するために示す図である。図2(a)は第1固体光源装置20の断面図であり、図2(b)は第2固体光源装置120の断面図である。
図3は、実施形態1に係るプロジェクター1000における第1固体光源24、蛍光層26及び第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。図3(a)は第1固体光源24の相対発光強度を示すグラフであり、図3(b)は蛍光層26の相対発光強度を示すグラフであり、図3(c)は第2固体光源124の相対発光強度を示すグラフである。相対発光強度とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光層であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を1としている。グラフの横軸は、波長を表す。
実施形態1に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、第1照明装置10と、第2照明装置110と、色分離導光光学系300と、光変調装置としての3つの液晶光変調装置400R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600とを備える。
第1照明装置10は、第1固体光源装置20と、第1コリメート光学系30と、ダイクロイックミラー42と、ロッドインテグレーター光学系50とを備える。
第1固体光源装置20は、図2(a)に示すように、基台22、第1固体光源24、蛍光層26及び封止部材28を有する発光ダイオードであり、赤色光、黄色光及び緑色光を含む光を射出する(後述する図3(b)参照。)。なお、第1固体光源装置20は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
基台22は、第1固体光源24を搭載する基台である。
第1固体光源24は、主励起光として青色光(発光強度のピーク:約460nm、図3(a)参照。)を射出する。図3(a)において、符号Bで示すのは、第1固体光源24が主励起光(青色光)として射出する色光成分である。第1固体光源24は、窒化ガリウムを主成分とし、pn結合型の構造を有する。なお、第1固体光源はpn接合型の構造を有していなくてもよく、ダブルヘテロ接合型、量子井戸接合型等の構造を有してもよい。
第1固体光源24と基台22との間には反射層(図示せず。)が形成されており、第1固体光源から基台22側へ射出された青色光は、反射層によって蛍光層26側へ反射される。
第1固体光源24は、主励起光として青色光(発光強度のピーク:約460nm、図3(a)参照。)を射出する。図3(a)において、符号Bで示すのは、第1固体光源24が主励起光(青色光)として射出する色光成分である。第1固体光源24は、窒化ガリウムを主成分とし、pn結合型の構造を有する。なお、第1固体光源はpn接合型の構造を有していなくてもよく、ダブルヘテロ接合型、量子井戸接合型等の構造を有してもよい。
第1固体光源24と基台22との間には反射層(図示せず。)が形成されており、第1固体光源から基台22側へ射出された青色光は、反射層によって蛍光層26側へ反射される。
蛍光層26は、YAG系蛍光体の(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する層からなり、第1固体光源24の被照明領域側に配置されている。蛍光層26は、波長が約460nmの青色光によって最も効率的に励起され、図3(b)に示すように、第1固体光源24が射出した青色光及び第2固体光源が射出した副励起光(青色光のp偏光成分、後述)を赤色光(発光強度のピーク:約610nm)、黄色光(発光強度のピーク:約580nm)及び緑色光(発光強度のピーク:約550nm)を含む光に変換して射出する。なお、図3(b)において、符号Rで示すのは、蛍光層26が射出する光のうち赤色光として利用可能な色光成分である。また、符号Gで示すのは、蛍光層26が射出する光のうち緑色光として利用可能な色光成分である。また、符号Yで示すのは、蛍光層が黄色光として射出する色光成分である。
封止部材28は、透明なエポキシ樹脂からなり、第1固体光源24及び蛍光層26を保護する。
封止部材28は、透明なエポキシ樹脂からなり、第1固体光源24及び蛍光層26を保護する。
第1コリメート光学系30は、図1に示すように、第1固体光源装置20からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ32と、凸メニスカスレンズ32からの光を平行化する凸レンズ34とを備え、全体として、第1固体光源装置20からの光を平行化する機能を有する。
ダイクロイックミラー42は、第1コリメート光学系30の後段に位置し、反射型偏光板40(後述)で分離された副励起光(後述)を蛍光層26へ向けて反射して、副励起光を、主励起光(青色光)が入射する方向とは異なる方向から蛍光層26に入射させる青色光反射光学素子である。具体的には、ダイクロイックミラー42は、基板上に、青色光を反射し、赤色光、黄色光及び緑色光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ロッドインテグレーター光学系50は、凸レンズ52、ロッドレンズ54及び凸レンズ56を備える。
凸レンズ52は、コリメート光学系30からの平行光を集光してロッドレンズ54の入射面に導光する。
ロッドレンズ54は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ56は、ロッドレンズ54の射出面から射出された光を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400R,400Gにおける画像形成領域に導光する。
凸レンズ52は、コリメート光学系30からの平行光を集光してロッドレンズ54の入射面に導光する。
ロッドレンズ54は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ56は、ロッドレンズ54の射出面から射出された光を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400R,400Gにおける画像形成領域に導光する。
第2照明装置110は、第2固体光源装置120と、第2コリメート光学系130と、反射型偏光板40と、ロッドインテグレーター光学系150とを備える。
第2固体光源装置120は、図2(b)に示すように、基台122、第2固体光源124及び封止部材128を有する発光ダイオードであり、青色光を射出する(後述する図3(c)参照。)。なお、第2固体光源装置120は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
第2固体光源124は、図3(c)に示すように、色光及び副励起光(後述)として青色光(発光強度のピーク:約460nm)を射出する。図3(c)において、符号Bで示すのは、第2固体光源124が色光及び副励起光(青色光)として射出する色光成分である。
基台122は基台22と、第2固体光源124は第1固体光源24と、封止部材128は封止部材28と、それぞれ同様の構成を有するため、詳しい説明は省略する。
第2固体光源124は、図3(c)に示すように、色光及び副励起光(後述)として青色光(発光強度のピーク:約460nm)を射出する。図3(c)において、符号Bで示すのは、第2固体光源124が色光及び副励起光(青色光)として射出する色光成分である。
基台122は基台22と、第2固体光源124は第1固体光源24と、封止部材128は封止部材28と、それぞれ同様の構成を有するため、詳しい説明は省略する。
第1固体光源24と第2固体光源124とは、同様の材料、同様の製造方法で作られ、同様の構造を有する。このため、第1固体光源24と第2固体光源124とは、同一の温度特性を有し、温度の変化による光量の変化が互いに等しくなる。
第2コリメート光学系130は、図1に示すように、第2固体光源装置120からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ132と、凸メニスカスレンズ132からの光を平行化する凸レンズ134とを備え、全体として、第2固体光源装置120からの光を平行化する機能を有する。
反射型偏光板40は、第2コリメート光学系130の後段に位置し、第2固体光源装置120から射出される青色光を、液晶光変調装置400B(後述)で変調する一方の青色偏光成分(s偏光成分)と、副励起光として蛍光層26に入射させるための他方の青色偏光成分(p偏光成分)とに偏光分離する反射型偏光板である。具体的には、反射型偏光板40は、特定のピッチで格子状に配置された極細の金属線によって、s偏光成分をそのまま通過させ、p偏光成分を反射させるワイヤーグリッド偏光板である。なお、反射型偏光板として、ワイヤーグリッド偏光板の代わりに、基板上に誘電体多層膜が形成されている偏光ビームスプリッター(PBS)を用いることもできる。図1において、反射型偏光板40からロッドインテグレーター光学系150へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板40を通過した一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板40からダイクロイックミラー42へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板40によって反射された他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
ロッドインテグレーター光学系150は、凸レンズ152、ロッドレンズ154及び凸レンズ156を備える。
凸レンズ152は、反射型偏光板40からの青色光(s偏光成分)を集光してロッドレンズ154の入射面に導光する。
ロッドレンズ154は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した青色光(s偏光成分)を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ156は、ロッドレンズ154の射出面から射出された青色光(s偏光成分)を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400Bにおける画像形成領域に導光する。
凸レンズ152は、反射型偏光板40からの青色光(s偏光成分)を集光してロッドレンズ154の入射面に導光する。
ロッドレンズ154は、中実の柱状レンズであり、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した青色光(s偏光成分)を射出面から射出する。なお、ロッドレンズとしては、中実の柱状レンズに代えて、中空の柱状レンズを用いることもできる。
凸レンズ156は、ロッドレンズ154の射出面から射出された青色光(s偏光成分)を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400Bにおける画像形成領域に導光する。
色分離導光光学系300は、光路前段に配置されているダイクロイックミラー310、光路後段に配置されているダイクロイックミラー320及び反射ミラー330並びに青色光用の反射ミラー340を備える。色分離導光光学系300は、第1照明装置10からの光を赤色光及び緑色光に分離し、赤色光及び緑色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置400R,400Gに導光する機能並びに第2照明装置110からの青色光(s偏光成分)を照明対象となる液晶光変調装置400Bに導光する機能を有する。
ダイクロイックミラー310,320は、基板上に、所定の波長領域の光を反射し、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー310は、緑色光成分を反射し、赤色光成分及び黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー320は、赤色光成分を反射し、黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー320を通過した黄色光成分は、系外に除去される。つまり、プロジェクター1000は、ダイクロイックミラー320によって、黄色光を除去する機能を有する。なお、図1において、ダイクロイックミラー320から伸びる点線矢印(符号Y参照。)で示すのは、ダイクロイックミラー320を通過した黄色光である。
反射ミラー330は、緑色光成分を反射する反射ミラーである。
ダイクロイックミラー310は、緑色光成分を反射し、赤色光成分及び黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー320は、赤色光成分を反射し、黄色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー320を通過した黄色光成分は、系外に除去される。つまり、プロジェクター1000は、ダイクロイックミラー320によって、黄色光を除去する機能を有する。なお、図1において、ダイクロイックミラー320から伸びる点線矢印(符号Y参照。)で示すのは、ダイクロイックミラー320を通過した黄色光である。
反射ミラー330は、緑色光成分を反射する反射ミラーである。
ダイクロイックミラー310を通過した赤色光は、ダイクロイックミラー320で反射され、赤色光用の液晶光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー310で反射された緑色光は、反射ミラー330でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
第2照明装置110からの青色光(s偏光成分)は、反射ミラー340で反射され、青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー310で反射された緑色光は、反射ミラー330でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
第2照明装置110からの青色光(s偏光成分)は、反射ミラー340で反射され、青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、第1照明装置10及び第2照明装置110の照明対象となる。なお、図示を省略したが、ダイクロイックミラー320と液晶光変調装置400Rとの間、反射ミラー330と液晶光変調装置400Gとの間及び反射ミラー340と液晶光変調装置400Bとの間には、入射側偏光板が配置され、液晶光変調装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。これら入射側偏光板、液晶光変調装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された色光毎に、変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。
次に、実施形態1に係るプロジェクター1000の効果を説明する。
実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用いるため、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターの場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、実施形態1に係るプロジェクター1000は、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、実施形態1に係るプロジェクター1000は、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、第2固体光源装置120から射出される青色光を、液晶光変調装置400Bで変調する一方の青色偏光成分(s偏光成分)と、副励起光として蛍光層26に入射させるための他方の青色偏光成分(p偏光成分)とに偏光分離し、蛍光層26が主励起光(青色光)とともに副励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出するように構成されているため、他方の青色偏光成分(p偏光成分)を副励起光として有効利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、反射型偏光板40が第2コリメート光学系130の後段に位置し、ダイクロイックミラー42が第1コリメート光学系30の後段に位置するため、第2コリメート光学系130によって平行光にされた副励起光は、反射型偏光板40により平行光のまま偏光分離されて反射され、ダイクロイックミラー42によりさらに反射された後、第1コリメート光学系30によって集光され、蛍光層26の発光領域に効率よく入射するようになるため、反射型偏光板と青色光反射光学素子とを備えることに起因して発光領域が拡がってしまうことを抑制することができる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、主励起光が青色光であるため、青色光を射出する第1固体光源24及び第2固体光源124を用いて、赤色光と緑色光とを含む光を第1固体光源装置20から射出させることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、緑色光を射出する固体光源装置に用いる固体光源よりも発光効率が高い第1固体光源24及び第2固体光源124(ともに青色光を射出)を用いて緑色光を発生させることとしているため、緑色光を射出する固体光源装置を用いるよりも発光効率を高くすることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、第1固体光源24と、第2固体光源124とが同一の温度特性を有するため、全ての色光について、温度の変化による光量の変化が揃うようになるため、投写画像の色バランスをより安定させることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、蛍光層26がYAG系蛍光体の(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する層からなるため、投写画像をより明るくすることが可能で、また、信頼性の高いプロジェクターとすることが可能となる。
また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、ダイクロイックミラー320によって、第1固体光源装置20からの光から黄色光を除去する機能を有するため、第1固体光源装置20からの光から黄色光を除去することが可能となり、その結果、黄色光による色再現性の劣化を防ぐことが可能となる。
[実施形態2]
図4は、実施形態2に係るプロジェクター1002の光学系を示す平面図である。
図4は、実施形態2に係るプロジェクター1002の光学系を示す平面図である。
実施形態2に係るプロジェクター1002は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、反射型偏光板の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。
すなわち、実施形態2に係るプロジェクター1002においては、反射型偏光板40と同様の構造を有し、固体光源装置120からの青色光を一方の青色偏光成分(s偏光成分)と、他方の青色偏光成分(p偏光成分)とに偏光分離する反射型偏光板44が、図4に示すように、色分離導光光学系302の中に配置されている。また、これに伴い、反射型偏光板44で偏光分離された他方の青色偏光成分(p偏光成分)が副励起光として第1固体光源装置20の蛍光層26に入射するように、反射ミラー330の代わりに、緑色光を反射し青色光を通過させるダイクロイックミラー350を用いることとしている。さらにまた、ダイクロイックミラー310として、緑色光とともに青色光を反射するダイクロイックミラーを用いることとしている。
なお、図4において、反射型偏光板44から反射ミラー340へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板44を通過した一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板44からダイクロイックミラー310へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板44によって反射された他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
すなわち、実施形態2に係るプロジェクター1002においては、反射型偏光板40と同様の構造を有し、固体光源装置120からの青色光を一方の青色偏光成分(s偏光成分)と、他方の青色偏光成分(p偏光成分)とに偏光分離する反射型偏光板44が、図4に示すように、色分離導光光学系302の中に配置されている。また、これに伴い、反射型偏光板44で偏光分離された他方の青色偏光成分(p偏光成分)が副励起光として第1固体光源装置20の蛍光層26に入射するように、反射ミラー330の代わりに、緑色光を反射し青色光を通過させるダイクロイックミラー350を用いることとしている。さらにまた、ダイクロイックミラー310として、緑色光とともに青色光を反射するダイクロイックミラーを用いることとしている。
なお、図4において、反射型偏光板44から反射ミラー340へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板44を通過した一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板44からダイクロイックミラー310へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板44によって反射された他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
このように、実施形態2に係るプロジェクター1002は、反射型偏光板の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用い、また、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態2に係るプロジェクター1002は反射型偏光板の配置位置以外の点においては、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態3]
図5は、実施形態3に係るプロジェクター1004の光学系を示す平面図である。
図5は、実施形態3に係るプロジェクター1004の光学系を示す平面図である。
実施形態3に係るプロジェクター1004は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、第2照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。
すなわち、実施形態3に係るプロジェクター1004においては、図5に示すように、第2照明装置112が、p偏光成分をそのまま通過させ、s偏光成分を反射するワイヤーグリッド型の反射型偏光板46を備える。また、これに伴って、第2固体光源装置120と第2コリメート光学系130とが、ダイクロイックミラー42と反射型偏光板46とを通る光路の延長上に配置されている。なお、図5において、反射型偏光板46からロッドインテグレーター光学系150へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板46で反射された一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板46からダイクロイックミラー42へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板46を通過した他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
すなわち、実施形態3に係るプロジェクター1004においては、図5に示すように、第2照明装置112が、p偏光成分をそのまま通過させ、s偏光成分を反射するワイヤーグリッド型の反射型偏光板46を備える。また、これに伴って、第2固体光源装置120と第2コリメート光学系130とが、ダイクロイックミラー42と反射型偏光板46とを通る光路の延長上に配置されている。なお、図5において、反射型偏光板46からロッドインテグレーター光学系150へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板46で反射された一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板46からダイクロイックミラー42へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板46を通過した他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
このように、実施形態3に係るプロジェクター1004は、第2照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用い、また、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態3に係るプロジェクター1004は、色分離導光光学系の構成、第1照明装置の構成及び第2照明装置の構成以外の点においては、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態4]
図6は、実施形態4に係るプロジェクター1006の光学系を示す平面図である。
図6は、実施形態4に係るプロジェクター1006の光学系を示す平面図である。
実施形態4に係るプロジェクター1006は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、第1照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。
すなわち、実施形態4に係るプロジェクター1006においては、図6に示すように、第1照明装置14が、第1コリメート光学系30の後段に位置し、第1固体光源装置20から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分(s偏光成分)をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分(p偏光成分)を蛍光層26に向けて反射する第2反射型偏光板60を備える。なお、第2反射型偏光板60は、ワイヤーグリッド型の偏光板である。図6において、符号R(s),G(s),Y(s)で示すのは、それぞれ第2反射型偏光板60を通過した各色光(赤色光、緑色光及び黄色光)の一方の偏光成分(s偏光成分)である。また、第2反射型偏光板60から第1コリメート光学系30へ向かって伸びる実線矢印(符号R(p),G(p),Y(p)参照。)で示すのは、第2反射型偏光板60によって反射された各色光(赤色光、緑色光及び黄色光)の他方の偏光成分である。また、反射型偏光板40からロッドインテグレーター光学系150へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板40を通過した一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板40からダイクロイックミラー42へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板40によって反射された他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
すなわち、実施形態4に係るプロジェクター1006においては、図6に示すように、第1照明装置14が、第1コリメート光学系30の後段に位置し、第1固体光源装置20から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分(s偏光成分)をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分(p偏光成分)を蛍光層26に向けて反射する第2反射型偏光板60を備える。なお、第2反射型偏光板60は、ワイヤーグリッド型の偏光板である。図6において、符号R(s),G(s),Y(s)で示すのは、それぞれ第2反射型偏光板60を通過した各色光(赤色光、緑色光及び黄色光)の一方の偏光成分(s偏光成分)である。また、第2反射型偏光板60から第1コリメート光学系30へ向かって伸びる実線矢印(符号R(p),G(p),Y(p)参照。)で示すのは、第2反射型偏光板60によって反射された各色光(赤色光、緑色光及び黄色光)の他方の偏光成分である。また、反射型偏光板40からロッドインテグレーター光学系150へ向かって伸びる実線矢印(符号B(s)参照。)で示すのは、反射型偏光板40を通過した一方の青色偏光成分である。また、反射型偏光板40からダイクロイックミラー42へ向かって伸びる実線矢印(符号B(p)参照。)で示すのは、反射型偏光板40によって反射された他方の青色偏光成分、つまり、副励起光である。
このように、実施形態4に係るプロジェクター1006は、第1照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用い、また、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態4に係るプロジェクター1006によれば、第2反射型偏光板60をさらに備えるため、他方の偏光成分(p偏光成分)を再び蛍光層26に戻すとともに他方の偏光成分(p偏光成分)を蛍光層26の表面で反射させることで、他方の偏光成分(p偏光成分)の一部を一方の偏光成分(s偏光成分)に変換して再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。
また、実施形態4に係るプロジェクター1006によれば、第2反射型偏光板60が第1コリメート光学系30の後段に位置するため、第1コリメート光学系30によって平行光にされた他方の偏光成分(p偏光成分)は、第2反射型偏光板60により平行光のまま反射された後、第1コリメート光学系30によって集光され、蛍光層26の発光領域に効率よく入射するようになるため、第2反射型偏光板60をさらに備えることに起因して発光領域が拡がってしまうことを抑制することができる。
なお、実施形態4に係るプロジェクター1006は、第1照明装置の構成以外の点においては、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態5]
図7は、実施形態5に係るプロジェクター1008の光学系を示す平面図である。
図7は、実施形態5に係るプロジェクター1008の光学系を示す平面図である。
実施形態5に係るプロジェクター1008は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、光変調装置の構成及び色分離導光光学系の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。
すなわち、実施形態5に係るプロジェクター1008においては、光変調装置は、図7に示すように、反射型の液晶光変調装置402R,402G,402Bからなる。また、色分離導光光学系は、緑色光成分を反射し、その他の色光成分を通過させるダイクロイックミラー310と、s偏光成分をそのまま通過させ、p偏光成分を反射する反射型偏光板322,332,342とを備える色分離導光光学系304からなる。反射型偏光板322は、黄色光成分を反射し、赤色光成分を通過させるダイクロイックミラーとしての機能をも有する。反射型偏光板322は、例えば、基板の一方の面上に、ワイヤーグリッド偏光板として特定のピッチで格子状に配置された極細の金属線を有し、基板の他方の面上に、ダイクロイックミラーとして波長選択透過膜を有する光学素子である。つまり、プロジェクター1008は、反射型偏光板322によって、黄色光を除去する機能を有する。なお、図7において、反射型偏光板322から伸びる点線矢印(符号Y参照。)で示すのは、反射型偏光板322で反射された黄色光である。
すなわち、実施形態5に係るプロジェクター1008においては、光変調装置は、図7に示すように、反射型の液晶光変調装置402R,402G,402Bからなる。また、色分離導光光学系は、緑色光成分を反射し、その他の色光成分を通過させるダイクロイックミラー310と、s偏光成分をそのまま通過させ、p偏光成分を反射する反射型偏光板322,332,342とを備える色分離導光光学系304からなる。反射型偏光板322は、黄色光成分を反射し、赤色光成分を通過させるダイクロイックミラーとしての機能をも有する。反射型偏光板322は、例えば、基板の一方の面上に、ワイヤーグリッド偏光板として特定のピッチで格子状に配置された極細の金属線を有し、基板の他方の面上に、ダイクロイックミラーとして波長選択透過膜を有する光学素子である。つまり、プロジェクター1008は、反射型偏光板322によって、黄色光を除去する機能を有する。なお、図7において、反射型偏光板322から伸びる点線矢印(符号Y参照。)で示すのは、反射型偏光板322で反射された黄色光である。
液晶光変調装置402R,402G,402Bは、色分離導光光学系304における反射型偏光板322,332,342とともに、入射する各色光の光変調を行う。色分離導光光学系304は、第1照明装置10からの光を赤色光及び緑色光に分離し、赤色光及び緑色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置402R,402Gに導光し、液晶光変調装置402R,402Gで反射された光を変調光としてクロスダイクロイックプリズム500に導光する機能並びに第2照明装置110からの青色光を照明対象となる液晶光変調装置402Bに導光し、液晶光変調装置で反射された光を変調光としてクロスダイクロイックプリズム500に導光する機能を有する。
上記したように、実施形態5に係るプロジェクター1008は、光変調装置の構成及び色分離導光光学系の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、液晶光変調装置402R,402G,402Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用い、また、液晶光変調装置402R,402G,402Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態5に係るプロジェクター1008は、光変調装置の構成及び色分離導光光学系の構成以外の点においては、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
[実施形態6]
図8は、実施形態6に係るプロジェクター1010の光学系を示す平面図である。
図8は、実施形態6に係るプロジェクター1010の光学系を示す平面図である。
実施形態6に係るプロジェクター1010は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、第1照明装置の構成及び第2照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。
すなわち、実施形態6に係るプロジェクター1010においては、図8に示すように、第1照明装置16がロッドインテグレーター光学系50に代えてレンズインテグレーター光学系70を備え、また、第2照明装置116がロッドインテグレーター光学系150に代えてレンズインテグレーター光学系170を備える。レンズインテグレーター光学系70は、第1レンズアレイ72、第2レンズアレイ74及び重畳レンズ76を備える。レンズインテグレーター光学系170は、第1レンズアレイ172、第2レンズアレイ174及び重畳レンズ176を備える。
すなわち、実施形態6に係るプロジェクター1010においては、図8に示すように、第1照明装置16がロッドインテグレーター光学系50に代えてレンズインテグレーター光学系70を備え、また、第2照明装置116がロッドインテグレーター光学系150に代えてレンズインテグレーター光学系170を備える。レンズインテグレーター光学系70は、第1レンズアレイ72、第2レンズアレイ74及び重畳レンズ76を備える。レンズインテグレーター光学系170は、第1レンズアレイ172、第2レンズアレイ174及び重畳レンズ176を備える。
このように、実施形態6に係るプロジェクター1010は、第1照明装置の構成及び第2照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)として、第1固体光源装置20が射出する2つの色光(赤色光及び緑色光)及び第2固体光源装置120が射出する1つの色光(青色光)を用い、また、液晶光変調装置400R,400G,400Bで変調する3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち2つの色光(赤色光及び緑色光)については、共通の固体光源(第1固体光源24及び第2固体光源124)を用いて発生させているため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1つの固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備えるプロジェクターよりも投写画像の色バランスを安定させることが可能なプロジェクターとなる。
また、実施形態6に係るプロジェクター1010は、第1照明装置の構成及び第2照明装置の構成以外の点においては、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有し、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果と同様の効果をそのまま有する。
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
(1)上記各実施形態においては、蛍光層26が(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する層からなるものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蛍光層が、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce以外のYAG系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、シリケート系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、TAG系蛍光体を含有する層からなるものであってもよい。また、蛍光層が、励起光を赤色光に変換する蛍光体と、励起光を緑色に変換する蛍光体との混合物を含有する層からなるものであってもよい。
(2)上記各実施形態においては、プロジェクターの光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置等を用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
(3)上記各実施形態においては、第1固体光源装置20及び第2固体光源装置120が発光ダイオードからなるものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。第1固体光源装置及び第2固体光源装置が、例えば、半導体レーザーからなるものであってもよいし、有機発光ダイオードからなるものであってもよい。
(4)上記各実施形態においては、主励起光が青色光であるが、本発明はこれに限定されるものではない。主励起光が紫外光であってもよい。このように構成することによっても、赤色光と緑色光とを含む光を第1照明装置から射出させることが可能となり、また、緑色光を射出する固体光源装置を用いるよりも発光効率を高くすることが可能となる。
(5)また、上記のように励起光が紫外光である場合には、第1コリメート光学系の後段に、赤色光、緑色光及び青色光をそのまま通過させるとともに、蛍光層で変換されずにそのまま射出される紫外光を蛍光層に向けて反射する紫外光反射ミラーをさらに備えてもよい。このような構成とすることにより、蛍光層をそのまま通過した紫外光が再び蛍光層に入射するため、紫外光を再利用して光利用効率を向上させることが可能となり、ひいては、投写画像をより明るくすることが可能となる。また、第1固体光源装置からの光から紫外光を除去することが可能となり、その結果、紫外光による光変調装置の劣化を防ぐことが可能となる。
(6)また、上記のように励起光が紫外光である場合には、第1固体光源装置から光変調装置までの光路中に、紫外光を吸収する光学素子を備えてもよい。このように構成とすることによっても、第1固体光源装置からの光から紫外光を除去することが可能となり、その結果、紫外光による光変調装置の劣化を防ぐことが可能となる。
(7)上記各実施形態においては、プロジェクターが第1固体光源装置20からの黄色光を除去する機能を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プロジェクターが黄色光を除去する機能を有しなくてもよい。この場合には、第1照明装置からの光に含まれる黄色光を積極的に利用することが可能となり、より明るい投写画像を投写することが可能となる。また、黄色光を除去しない場合には、黄色光を赤色光や緑色光とは別の光変調装置を用いて変調することにより、上記の効果に加えて、より色再現性に優れる投写画像を投写することが可能となるという効果を得られる。
(8)上記各実施形態においては、プロジェクターが偏光変換装置をさらに備えていてもよい。偏光変換装置とは、一方の偏光成分と他方の偏光成分との両方を含む光を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光に変換する偏光変換素子である。
(9)上記各実施形態においては、各コリメート光学系がそれぞれ凸メニスカスレンズと凸レンズとの2枚のレンズを備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、コリメート光学系が1枚のレンズのみを備えてもよいし、3枚以上のレンズを備えてもよい。
(10)上記各実施形態におけるプロジェクターの光路に用いられている各レンズの形状は、上記各実施形態に記載したものに限られない。必要に応じて、種々の形状のレンズを用いることができる。
(11)上記各実施形態においては、3つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。1つ、2つ又は4つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
(12)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
(13)上記各実施形態においては、一方の偏光成分がs偏光成分、他方の偏光成分がp偏光成分であるが、本発明はこれに限定されるものではない。一方の偏光成分がp偏光成分、他方の偏光成分がs偏光成分であってもよい。
10,12,14,16…第1照明装置、20…第1固体光源装置、22,122…基台、24…第1固体光源、26…蛍光層、28,128…封止部材、30…第1コリメート光学系、32,132…凸メニスカスレンズ、34,52,56,134,152,156…凸レンズ、42,44,310,320,350…ダイクロイックミラー、50,150…ロッドインテグレーター光学系、40,46,322,332,342…反射型偏光板、54,154…ロッドレンズ、60…第2反射型偏光板、70,170…レンズインテグレーター光学系、72,172…第1レンズアレイ、74,174…第2レンズアレイ、76,176…重畳レンズ、110,112,114,116…第2照明装置、120…第2固体光源装置、124…第2固体光源、130…第2コリメート光学系、300,302,304…色分離導光光学系、330,340…反射ミラー、400R,400G,400B,402R,402G,402B…液晶光変調装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、1000,1002,1004,1006,1008,1010…プロジェクター、SCR…スクリーン
Claims (9)
- 主励起光を射出する第1固体光源と、前記第1固体光源から射出される前記主励起光を赤色光及び緑色光を含む光に変換して射出する蛍光層とを備える第1固体光源装置と、
青色光を射出する第2固体光源を備える第2固体光源装置と、
前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、
前記第2固体光源装置から射出される前記青色光を、前記光変調装置で変調する一方の青色偏光成分と副励起光として前記蛍光層に入射させるための他方の青色偏光成分とに偏光分離する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板で分離された前記副励起光を前記蛍光層へ向けて反射して、前記副励起光を、前記主励起光が入射する方向とは異なる方向から前記蛍光層に入射させる青色光反射光学素子とを備え、
前記蛍光層は、前記主励起光とともに前記副励起光を前記赤色光及び前記緑色光を含む光に変換して射出するように構成されていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源装置から射出される光を平行化する第1コリメート光学系と、
前記第2固体光源装置から射出される青色光を平行化する第2コリメート光学系とをさらに備え、
前記反射型偏光板は、前記第2コリメート光学系の後段に位置し、
前記青色光反射光学素子は、前記第1コリメート光学系の後段に位置することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1コリメート光学系の後段に位置し、前記第1固体光源装置から射出される光に含まれる偏光成分のうち一方の偏光成分をそのまま通過させるとともに、他方の偏光成分を前記蛍光層に向けて反射する第2反射型偏光板をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記主励起光は、青色光であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項4に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源と、前記第2固体光源とは、同一の温度特性を有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記主励起光は、紫外光であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項6に記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層から射出される光をそのまま通過させるとともに、前記蛍光層で変換されずにそのまま射出される前記紫外光を前記蛍光層に向けて反射する紫外光反射ミラーをさらに備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層は、YAG系蛍光体、シリケート系蛍光体又はTAG系蛍光体を含有する層からなることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記第1固体光源からの光から黄色光を除去する機能を有することを特徴とするプロジェクター。
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