JP2012088473A

JP2012088473A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2012088473A
Application number: JP2010234255A
Authority: JP
Inventors: Shingo Tada; 慎吾多田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】使用目的や場所、表示する内容に応じて、投射型表示装置の色域を任意に調整することを課題とする。
【解決手段】本発明の投射型表示装置は、表示映像を構成する複数の色光のうち少なくとも１つ以上の色光の彩度を高める光学フィルター４を備える。光学フィルターは入射する色光とのなす角度により、透過または反射する波長帯域が連続的に変化する。この光学フィルターの角度調整により、色光の彩度を変えることで、投射型表示装置の色域の調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオ映像やコンピューター画像等を表示する投射型表示装置に関するものである。

一般に、投射型表示装置は、使用目的や表示する内容に応じて要求される性能が異なる。例えば、パーソナルコンピューターの画面を表示する際には、明るい場所でも表示内容が正しく認識できる必要があり、色再現の正確さよりも、明るさが求められる。それに対し、テレビや映画等の映像を表示する際には、比較的暗い場所で使用する場合が多く、明るさより正しい色再現が求められる。

このような複数の表示特性を１台の投射表示装置で実現する為には、使用目的や場所、表示する内容に応じて、投射型表示装置の光学系を切り換える必要がある。このような技術の一例が、特許文献１に記載されている。
この技術は、映像表示装置に色光の彩度を高める着脱可能な光学フィルターを備え、使用目的に応じてこの光学フィルターを着脱することで、入力された映像信号を適切に再現するものである。

特開２００５−２６５９２７号公報

しかし、特許文献１で開示された技術では、色光の彩度は装着される光学フィルターの特性により一意的に決定されるため、色光の色を調整するためには複数の光学フィルターを備える必要があり、色を細かに調整ができないという課題がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る投射型表示装置は、光束を射出する光源と、前記光源より射出された光束を赤、緑、青の３つの色光に分離する色分離手段と、入射する前記色光の角度により透過または反射する波長帯域を調整可能な光学フィルターと、前記各色光のそれぞれを変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段で合成された光を投射する投射手段と、を有し、前記光学フィルターは、前記色分離手段によって分離された色光のうちの少なくとも１つの色光を透過または反射させるように配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、光学フィルターは入射する色光の角度により、透過または反射する波長帯域が変化する特性を有しており、光学フィルターと色光のなす角度を任意に設定することにより、色光の彩度、色相、明るさを細かに設定することが可能となり、これによって、投射される表示の色を細かに調整することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に記載の投射型表示装置において、前記光学フィルターを前記色光に対して連続的に角度の調整が可能な機構が搭載されていることを特徴とする。

本適用例によれば、光学フィルターは入射する色光の角度により、透過または反射する波長帯域が変わるため、光学フィルターと色光のなす角度を連続的に調整可能な機構を搭載することで、透過または反射する波長帯域を連続的に変えることが可能となり、これによって、投射される表示の色を細かに調整することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に記載の投射型表示装置において、前記光源は高圧水銀ランプを含み、前記少なくとも１つの色光は赤の色光であることを特徴とする。

本適用例によれば、色光のうち少なくとも高圧水銀ランプの波長に対する強度で急峻な特性を持っていない赤の色光に対して、光学フィルターが配置されているため、赤色を表示した時の色域を広くすることが可能となり、調整範囲を広くすることが可能となる。

本発明の実施例１に於ける投射型表示装置の構成を示す。入射する光の角度を変えた場合の光学フィルターの透過率特性を示す。光源から出力される光の分光特性。ダイクロイックミラーにより分離された赤色光、緑色光、青色光の分光特性。光学フィルターの設置する角度を調整することによる、投射型表示装置の出力光の分光特性の変化を示す。光学フィルターの設置する角度を調整することによる、投射型表示装置の色域の変化を示す。

本発明における投射型表示装置の構成の一例を、以下に図面を用いて説明する。また、図に於いては理解しやすいよう部材の縮尺や長さを変えて記載してあり、実際の部材の縮尺や長さとは異なっている。

図１は、本発明における投射型表示装置の構成の一例である。
（投射型表示装置の構成と機能）
まず、図１の投射型表示装置の構成要素とその機能を説明する。
光源１から出力された光は、分離手段としてのダイクロイックミラー２により、赤、緑、青の３色の色光に分離される。ダイクロイックミラー２により分離された各色光は、ミラー３で反射されて液晶ライトバルブ６に入射される。入射された各色光は液晶ライトバルブ６において、色光毎に表示画面内の各画素を画像に応じた光量に減光し、ダイクロイックプリズム７に入射する。ダイクロイックプリズム７に入射した赤、緑、青の３色の色光は、再び重ね合わされ投射レンズ８を通して投射される。
また、液晶ライトバルブ６とミラー３の間には、光学フィルター４が設けられている。この光学フィルター４は色光の入射角度が変わることで、透過した色光の色が変化する。光学フィルター４は回転軸５に固定されており、回転軸５を中心に回転させることで色光の入射角度を連続的に調整できる。

（光学フィルター４の構成）
光学フィルター４は、具体的な図示は省略するが、青板ガラスまたは白板ガラス等からなるガラス基板と、このガラス基板の表面に対して、蒸着等により、屈折率の異なる薄膜である高屈折率膜および低屈折率膜が交互に積層された光学変換膜とを含んで構成される。
ここで、前記高屈折率膜の材料としては、例えば、五酸化タンタルを採用できる。また、前記低屈折率膜としては、例えば、二酸化珪素を採用することができる。

図２は光学フィルター４の分光透過率特性を示した図であり、図２の光学フィルター４は赤色光用である。図２の（Ａ）は光学フィルター４に入射する光の角度がＡ度のときの分光特性、（Ｂ）は光学フィルター４に入射する光の角度がＢ度のときの分光特性、（Ｃ）は光学フィルター４に入射する光の角度がＣ度のときの分光特性である。

図３は、光源１の分光特性の一例を示す図である。
本実施形態では、光源１に高圧水銀ランプを採用している。この光源１において、波長４４０ｎｍ近傍（４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ）に青色光を示すスペクトルのピークが現れ、波長５５０ｎｍ近傍（５００〜５７０ｎｍ）に緑色光を示すスペクトルのピークを有している。これに対して、赤色光に対応する６００〜７００ｎｍにおいては、青色光や緑色光のようなピークは見られず、青色光や緑色光に比べて強度が低く、赤色光の強度は緑色光の強度の６０％程度である。
光源１の分光特性にピークの見られない赤色光に光学フィルターを用いると、ピークを有している青色光や緑色光に比べて、出力光の波長帯域を狭くすることによる、色域を広くする効果が大きい。

図４は、ダイクロイックミラー２により分離された赤色光、緑色光、青色光の分光特性の一例を示す図である。
光源１からの光は、ダイクロイックミラー２により３つの色光に分離され、赤色光の波長はλ１以上、緑色光の波長はλ１以下λ２以上、青色光はλ２以下に分布する。λ１は５５０ｎｍから６５０ｎｍ、λ２は４５０ｎｍから５５０ｎｍが適している。

図２に示すように、光学フィルター４の分光特性は、入射する光の角度により連続的に変化するため、光学フィルター４の光の入射方向に対する角度を調整することにより、色光の波長帯域の制御が可能となる。したがって、この光学フィルター４の角度を任意に調整することで、投射型表示装置の色を細かく調整することが可能となる。

光学フィルター４の波長に対する透過率が最大の透過率の５０％以上となる波長帯域を透過波長帯域と定義すると、光学フィルター４の透過波長帯域はダイクロイックミラー２の透過波長帯域と一致する、または広い状態から、ダイクロイックミラー２の透過波長帯域よりも狭い透過波長帯域に、連続的に変化する特性であることが好ましい。
その際、１つの色光につき２枚の光学フィルター４を用いて、長波長側と短波長側からそれぞれ色光の波長帯域を狭めると、より目的とする色光を得やすい。

図５は、図２で示した光学フィルター４を用いた際の投射型表示装置の出力光の分光特性の変化を示している。
Ｒ１は光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＡ度のときの赤色光の分光特性、
Ｒ２は光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＢ度のときの赤色光の分光特性、
Ｒ３は光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＣ度のときの赤色光の分光特性、
である。

図５から分かるように、光学フィルター４と入射する色光のなす角度を変えることで、表示される赤色光の波長帯域が変わる。

図６は光学フィルター４を用いた際の投射型表示装置の色域の変化を示している。
ＲＡは光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＡ度のときの投射型表示装置の色域、
ＲＢは光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＢ度のときの投射型表示装置の色域、
ＲＣは光学フィルター４と入射する色光のなす角度がＣ度のときの投射型表示装置の色域、
である。
図６のように、光学フィルター４と入射する色光のなす角度を変えることで、色域が狭いが明るい状態から、暗くはなるが色域が広くなる状態へ、連続的に色域を変化することができる。

１…光源、２…ダイクロイックミラー、３…ミラー、４…光学フィルター、５…回転軸、６…液晶ライトバルブ、７…ダイクロイックプリズム、８…投射レンズ。

Claims

光束を射出する光源と、前記光源より射出された光束を赤、緑、青の３つの色光に分離する色分離手段と、入射する前記色光の角度により透過または反射する波長帯域を調整可能な光学フィルターと、前記各色光のそれぞれを変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段で合成された光を投射する投射手段と、を有し、
前記光学フィルターは、前記色分離手段によって分離された色光のうちの少なくとも１つの色光を透過または反射させるように配置されていることを特徴とする投射型表示装置。
請求項１記載の投射型表示装置において、前記光学フィルターを前記色光に対して連続的に角度の調整が可能な機構が搭載されていることを特徴とする投射型表示装置。
請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置において、前記光源は高圧水銀ランプを含み、前記少なくとも１つの色光は赤の色光であることを特徴とする投射型表示装置。