JP2012027106A - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
励起光により蛍光体を発光させる光源を使用した際に、装置の大型化を招くことなく、蛍光体光源の寿命を改善した投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】
当該投写型映像表示装置は、励起光を発光する励起光源群と、励起光の入射により蛍光光を発光する蛍光体が塗布された基材と、励起光の強度を検出する第1の光強度検出器と、蛍光光の強度を検出する第2の光強度検出器と、第1及び第2の光強度検出器の検出値に基づいて、基材を移動させるか否かを判断する制御装置と、制御装置の指示に応じて基材を移動させる移動装置を備える。当該制御装置は、励起光の強度の低下に対する蛍光光の強度の低下の割合が所定値を超えた場合、基材を移動するよう移動装置に指示を出してもよい。又、当該制御装置は、基材を、励起光が基材に入射する入射光軸方向と直交する方向に移動するようにしてもよい。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明の目的は、装置の大型化を招くことなく、蛍光体光源の寿命を改善した投写型映像表示装置を提供することにある。
円盤1は、回転素子2を中心軸とする回転制御可能な円形上の基材であり、連結部40を介して、円盤1をZ軸方向に移動できる移動装置42と接続されている。連結部40には穴が開いており、位置決めピン41を穴に通している。そこで、制御装置60は、移動装置42を作動させることにより、Z軸方向に円盤1を移動することができる。
円盤1の後面には、励起光源群5から射出した励起光の強度を検出する第1の光強度検出器50を配置する。又、円盤1の後面で励起光強度を検出するため、円盤1の基材は透過基材とし、蛍光体が接着されていない領域(無蛍光体領域30)を設ける。更に、ダイクロイックミラー7の投写レンズ側に、蛍光光の強度を検出する第2の光強度検出器51を配置する。
第1の光強度検出器50及び第2の光強度検出器51は、各々、光強度のモニタ結果を制御装置60に送信する。制御装置60は、受信したモニタ結果に基づいて、円盤1を移動させるか否かを判断する。
投写型映像表示装置の実使用に伴い、励起光源、蛍光体とも徐々に劣化し、投写型映像表示装置としての明るさも低下する。励起光源が劣化した場合は、励起光出力が低下するため、励起される蛍光光の出力も励起光強度の低下と比例して低下し、投写型映像表示装置の明るさが低下する。又、蛍光体のみが劣化した場合も、蛍光光の出力が低下し、投写型映像表示装置の明るさが低下する。
蛍光体の劣化が大きい場合は、励起光強度の低下と比較し、蛍光光強度の低下が大きく検出される。そこで、制御装置60は、励起光強度の低下に対する蛍光光強度の低下の割合が所定値を超えた場合、円盤1を移動させる、と判断する。
次に、制御装置60は、円盤1をZ軸方向にレーザ照射サイズ程度(例えば、1〜2mm)移動させる。例えば、蛍光体3の塗布幅10mm、レーザ照射サイズ2mmの場合、移動回数は5回となる。即ち、移動させない場合(特許文献1)と比べると、寿命が約5倍となる。
記憶装置61は、蛍光体3の塗布幅、レーザ照射サイズ、現在集光位置となっている円周上の位置等を記憶しており、制御装置60はこれらの情報に基づいて、移動装置42に円盤1を移動するよう指示を出す。次に移動させるべき位置がなくなったと判断した場合は、ユーザインタフェースを介して円盤1を交換するようユーザに通知するようにしてもよい。
尚、制御装置60は、投写型映像表示装置を作動中(レーザを照射中)、常に円盤を回転させる。ここで用いる蛍光光は高ワット(20〜30W)のため、回転させないで一点に熱を集中させてしまうと一瞬で蛍光体を基材に接着するシリコン接着剤が焼けてしまうためである。常に回転させるため、1回転に1回は、無蛍光体領域30が集光位置を通過する。よって、第1の光強度検出器50は確実に蛍光光強度を検出できる。
図1(C)は、円盤の位置をZ軸方向に移動した場合の一例を示している。蛍光体3が接着されている領域における半径方向の幅は、照射領域31を半径方向に複数収容できる大きさとなっている。円盤の位置を照射領域31と同程度のサイズだけ移動することにより、劣化した蛍光体領域とは別の領域の蛍光体に励起光を照射することができるため、蛍光光の出力が上昇し、明るさを回復することができる。即ち、光源としての寿命を改善できる。
まず、赤色光及び緑色光が液晶型表示素子17R、17Gに均一な照度で照射される原理を説明する。
励起光源としては、青色レーザを使用する。レーザは発光源の発光領域が小さいため、光の集光やコリメートが容易なためである。励起光源群5から射出した青色励起光は、コリメートレンズ群6により略平行となり、ダイクロイックミラー7に入射する。ダイクロイックミラー7は青色光を透過し、黄色光(緑色光及び赤色光)を反射する特性を持つ。従って、青色励起光はダイクロイックミラー7を通過し、集光レンズ4で集光し、円盤1に集光する。黄色蛍光体3で励起された黄色光は、円盤1から射出後、集光レンズ4を通過して平行となり、ダイクロイックミラー7で反射して、偏光変換インテグレータ70に入射する。
偏光変換インテグレータ70は、第1のレンズ群8と第2のレンズ群9からなる均一照明行うオプチカルインテグレータと、光の偏光方向を所定偏光方向に揃えて直線偏光光に変換する偏光ビームスプリッタアレイの偏光変換素子10とを含む。第2のレンズ群9からの光は偏光変換素子10により、所定の偏光方向、例えば直線偏光光のY偏光光に略揃えられる。そして、第1のレンズ群8の各レンズセルの投影像は、それぞれ集光レンズ11、コリメートレンズ15R、15Gにより各液晶型映像表示素子17R、17G上に重ね合わせられる。
その際、集光レンズ11を通過した黄色光は、ダイクロイックミラー12により、赤色光と緑色光に分離される。ダイクロイックミラー12は緑色光を通過、赤色光を反射する特性を有しているので、ダイクロイックミラー12に入射した黄色光の内、緑色光はダイクロイックミラー12を通過し、反射ミラー13で反射し、フィールドレンズ15Gで略平行となり、入射偏光板16GでX偏光光を更に取り除いた後、液晶型映像表示素子17Gに入射する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー12で反射し、反射ミラー14で反射し、フィールドレンズ15Rで略平行となり、入射偏光板16RでX偏光光を更に取り除いた後、液晶型映像表示素子17Rに入射する。
LED19から発光した青色光は、直後に配置された多重反射素子20に入射する。青色光は多重反射素子20で複数回反射し、多重反射素子20の出射開口面では、均一照度分布を有する光となる。多重反射素子20の出射開口面の形状は、液晶型映像表示素子17Bと略相似な形状である。多重反射素子20を射出した青色光はコリメートレンズ15Bで略平行となり、入射偏光板16Bに入射する。LEDから射出する光は偏光方向がランダムな光であるため、入射偏光板16Bにより、X偏光光が取り除かれ、Y偏光光のみが通過し、液晶型映像表示素子17Bに入射する。
このようにして、励起光源群5からの偏光方向がランダムな光を所定偏光方向(ここではY偏光光)に揃えながら、液晶パネルを均一照明することができる。
続いて、光強度変調部を構成する各液晶パネル17(17R、17G、17B)は、Y方向を透過軸とする入射側偏光板16(16R、16G、16B)により偏光度が高められ、図示しないカラー映像信号に応じて変調(光強度変調)し、各色光のX偏光の光学像を形成する。
このように形成された各色光のX偏光の光学像は、出射偏光板18(18R、18G、18B)に入射する。出射側偏光板18R、18G、18Bは、X方向を透過軸とする偏光板である。これにより、不要な偏光光成分(ここでは、Y偏光光)が除去され、コントラストが高められる。
このように形成された各色光のY偏光の光学像は、光合成手段である光合成プリズム21に入射する。この時、緑色光の光学像は、X偏光(光合成プリズム21のダイクロイック膜面に対してP偏光)のままで入射する。一方、青色光路及び赤色光路では、出射側偏光板18B、18Rと光合成プリズム21との間に図示しない1/2λ波長板を設けていることから、X偏光の青色光及び赤色光の光学像は、Y偏光(光合成プリズム21の色合成を行うダイクロイック膜面に対してS偏光)の光学像に変換された後、光合成プリズム21に入射する。これは、ダイクロイック膜の分光特性を考慮したもので、緑色光をP偏光光、赤色光と青色光をS偏光光とする所謂SPS合成とすることで、効率良く光合成するためである。
続いて、光合成プリズム21は、青色光を反射するダイクロイック膜(誘電体多層膜)と、赤色光を反射するダイクロイック膜(誘電体多層膜)とが、4つの直角プリズムの界面に略X字状(クロス状)に形成されたものである。光合成プリズム21の3つの入射面の内、対向する入射面に入射した青色光と赤色光(ダイクロイック膜面に対してS偏光光)は、クロスした青色光用のダイクロイック膜及び赤色光用のダイクロイック膜でそれぞれ反射される。又、中央の入射面に入射した緑色光(ダイクロイック膜面に対してP偏光光)は直進する。これらの各色光の光学像は光合成され、カラー映像光(合成光)が出射面から出射する。
Claims (6)
- 励起光を発光する励起光源群と、
前記励起光を励起して蛍光光に変化させる蛍光体が塗布された基材と、
前記励起光の強度を検出する第1の光強度検出器と、
前記蛍光光の強度を検出する第2の光強度検出器と、
前記第1及び第2の光強度検出器の検出値に基づいて、前記基材を移動させるか否かを判断する制御装置と、
前記制御装置の指示に応じて前記基材を移動させる移動装置を備える、投写型映像表示装置。 - 前記制御装置は、前記励起光の強度の低下に対する前記蛍光光の強度の低下の割合が所定値を超えた場合、前記基材を移動するよう前記移動装置に指示を出す、請求項1記載の投写型映像表示装置。
- 前記移動装置は、前記基材を、前記励起光が前記基材に入射する入射光軸方向と直交する方向に移動させる、請求項2記載の投写型映像表示装置。
- 前記基材における前記励起光を受光する側の面は、前記励起光を透過させるための無蛍光体領域を備える、請求項1乃至3何れか一に記載の投写型映像表示装置。
- 前記蛍光体が塗布される領域は、前記励起光が実際に集光する照射領域を含み、
当該蛍光体が塗布される領域は円状に形成されると共に、当該円状における半径方向の幅は、前記照射領域を当該半径方向に複数収容できる大きさである、請求項4記載の投写型映像表示装置。 - 前記励起光源群は青色レーザであり、スクリーンへの投写用光源はLEDである、請求項1乃至5何れか一に記載の投写型映像表示装置。
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