JP2013011652A - 投写型表示装置および光変換デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイスを提供する。
【解決手段】プロジェクタは、B光を出射する青色レーザアレイ11と、B光を、当該光とは波長帯の異なるG光に変換するホイール110と、ホイール110から出射された光を変調するDMD31と、を備える。ここで、ホイール110は、緑色セグメント領域110Gを有する。緑色セグメント領域110Gは、B光に励起されてG光を発する緑色蛍光層114と、緑色蛍光層114に対してB光の入射側に配され、B光を透過するとともにG光を反射するB光透過膜112と、緑色蛍光層114に対してB光の入射側と反対側に配され、B光を反射するとともにG光を透過するB光反射膜115と、を含む。
【選択図】図3
【解決手段】プロジェクタは、B光を出射する青色レーザアレイ11と、B光を、当該光とは波長帯の異なるG光に変換するホイール110と、ホイール110から出射された光を変調するDMD31と、を備える。ここで、ホイール110は、緑色セグメント領域110Gを有する。緑色セグメント領域110Gは、B光に励起されてG光を発する緑色蛍光層114と、緑色蛍光層114に対してB光の入射側に配され、B光を透過するとともにG光を反射するB光透過膜112と、緑色蛍光層114に対してB光の入射側と反対側に配され、B光を反射するとともにG光を透過するB光反射膜115と、を含む。
【選択図】図3
Description
本発明は、光源からの光を変調して被投写面に投写する投写型表示装置に関する。また、本発明は、光源からの光を、当該光の波長帯とは異なる波長帯の光に変換する光変換デバイスに関する。
従来、投写型表示装置(以下、「プロジェクタ」という)において、光変調素子により変調される所定の波長帯の光を、蛍光体を用いて、他の波長帯の光から生成する構成が考えられている。たとえば、カラーホイールの光源側である表面に紫外線を透過し可視光を反射する可視光反射膜が形成され、カラーホイールの裏面にR、G、Bの可視光を発する蛍光体層が形成される。光源から出射された紫外線が励起光としてカラーホイールの表面に照射され、可視光反射膜を透過して各蛍光体層に達する。励起光によって励起され、各蛍光体層からはR、G、Bの可視光が発せられる。蛍光体層から発せられた可視光は、カラーホイールから出射される。このとき、蛍光体層からは光源側にも可視光が発せられるが、光源側に発せられた可視光は可視光反射膜で反射されて出射側に向かう。このように、光源側に発せられた可視光もカラーホイールから出射されるので、光の利用効率が向上する(特許文献1参照)。
しかしながら、上記の構成では、励起光の一部は、蛍光体層で可視光に変換されないまま、蛍光体層を通過し、そのままカラーホイールから出射されてしまう。このように変換されずに蛍光体層を通過した励起光を、さらに利用することで、蛍光体による光の生成効率が高められれば、光の利用効率をさらに高めることが可能となる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイスを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、投写型表示装置に関する。本態様に係る投写型表示装置は、第1の波長帯の光を出射する光源と、前記第1の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第2の波長帯の光に変換する光変換部と、前記光変換部から出射された光を変調する光変調素子と、を備える。ここで、前記光変換部は、前記第1の波長帯の光に励起されて前記第2の波長帯の光を発する蛍光体と、前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側に配され、前記第1の波長帯の光を透過するとともに、前記第2の波長帯の光を反射する第1の分光体と、前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第1の波長帯の光を反射するとともに、前記第2の波長帯の光を透過する第2の分光体と、を含む変換領域を有する。
本発明の第1の態様に係る投写型表示装置によれば、蛍光体によって変換されずに蛍光体を透過した第1の波長帯の光は、第2の分光体により反射されて、再び蛍光体に入射し、第2の波長帯の光に変換される。よって、一度、蛍光体を透過した第1の波長帯の光を再度利用できるので、蛍光体による第2の波長帯の光の生成効率を高めることができる。
第1の態様に係る投写型表示装置において、前記変換領域は、前記第2の分光体が配される第1の領域と前記第2の分光体が配されない第2の領域とを含むような構成とされ得る。この場合、前記第1の波長帯の光が時分割で前記第1の領域および前記第2の領域に入射する。
このような構成とすれば、第1の領域では、一度、蛍光体を透過した第1の波長帯の光が蛍光体に戻って第2の波長帯の光に変換される。一方、第2の領域では、蛍光体を透過した第1の波長帯の光がそのまま出射されるので、第1の波長帯の光と第2の波長帯の光が混合された光が出射される。よって、蛍光体による第2の波長帯の光の生成効率を高めることができるとともに、第1の波長帯の光と第2の波長帯の光を混合させることにより、変換部から出射された光の色を調整することができる。
第1の態様に係る投写型表示装置において、前記光変換部は、前記第1の波長帯の光を透過する透過領域を含むような構成とされ得る。この場合、前記第1の波長帯の光が時分割で前記変換領域および前記透過領域に入射する。
このような構成とすれば、光源から出射された第1の波長帯の光と第1の波長帯の光から生成された第2の波長帯の光とを、時分割にて光変換部から出射でき、これらの光を変調に用いることができる。
しかも、光変換部からは、第1の波長帯の光と第2の波長帯の光とが同じ方向に出射されるので、光変換部から光変調素子までの導光路に、第1の波長帯の光が通る光路と第2の波長帯が通る光路とを別々に設ける必要がない。よって、光変調素子までの導光路を簡素化できる。
上記構成とした場合、たとえば、前記第1の波長帯の光は、青色波長帯の光とされ得る。この場合、前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて緑色波長帯の光を発し、前記第1の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記緑色波長帯の光を反射し、前記第2の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記緑色波長帯の光を透過する、緑色変換領域を有するような構成とされ得る。
このような構成とすれば、青色波長帯の光を出射する光源を用いて、青色波長帯の光および緑色波長帯の光を時分割で光変調素子に照射することができる。
さらに、前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて赤色波長帯の光を発し、前記第1の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記赤色波長帯の光を反射し、前記第2の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記赤色波長帯の光を透過する、赤色変換領域をさらに有するような構成とされ得る。
このような構成とすれば、青色波長帯の光を出射する光源を用いて、青色波長帯の光、緑色波長帯の光および赤色波長帯の光を時分割で光変調素子に照射することができる。
第1の態様に係る投写型表示装置において、前記光変換部は、モータにより回転するホイールを含むような構成とされ得る。この場合、前記ホイールに、前記ホイールの回転方向に沿って前記変換領域および前記透過領域が設けられる。
このような構成とすれば、ホイールを回転することにより、容易に、第1の波長帯の光を時分割で変換領域および透過領域に入射させることができる。
本発明の第2の態様は、光源から出射された第1の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第2の波長帯の光に変換する光変換デバイスに関する。本態様に係る光変換デバイスは、前記第1の波長帯の光に励起されて前記第2の波長帯の光を発する蛍光体と、前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側に配され、前記第1の波長帯の光を透過するとともに、前記第2の波長帯の光を反射する第1の分光体と、前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第1の波長帯の光を反射するとともに、前記第2の波長帯の光を透過する第2の分光体と、を含む変換領域を有する。
本発明の第2の態様に係る光変換デバイスによれば、第1の態様に係る投写型表示装置と同様、蛍光体による第2の波長帯の光の生成効率を高めることができる。
以上のとおり、本発明によれば、蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイスを提供することができる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
以下、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。プロジェクタは、光学エンジン1と、投写レンズユニット2と、制御回路3とを含む。光学エンジン1は、光源から出射された光を映像信号に基づいて変調し、映像光を生成する。投写レンズユニット2は、光学エンジン1で生成された映像光を、プロジェクタの前方に配されたスクリーン面に拡大投写する。
図1は、第1実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。プロジェクタは、光学エンジン1と、投写レンズユニット2と、制御回路3とを含む。光学エンジン1は、光源から出射された光を映像信号に基づいて変調し、映像光を生成する。投写レンズユニット2は、光学エンジン1で生成された映像光を、プロジェクタの前方に配されたスクリーン面に拡大投写する。
光学エンジン1は、光源として、青色レーザアレイ11を備えている。青色レーザアレイ11は、一列に配列された複数の青色レーザダイオード11aを含む。青色レーザダイオード11aは、青色波長帯の光(以下、「B光」という)を出射する。なお、青色レーザダイオード11aは、一次元配列でなく、2次元配列されても良い。
青色レーザアレイ11から出射されたB光は、レンズアレイ12に入射する。レンズアレイ12は、各青色レーザダイオード11aに対応する小レンズ12aを備える。各青色
レーザダイオード11aから出射されたB光は、各小レンズ12aによって平行光化される。
レーザダイオード11aから出射されたB光は、各小レンズ12aによって平行光化される。
レンズアレイ12から出射されたB光は、ミラーアレイ13により反射される。ミラーアレイ13は、各青色レーザダイオード11aから出射されたB光を反射する小ミラー13aを備える。
ミラーアレイ13で反射されたB光は、凸レンズ14、凹レンズ15および凸レンズ16からなるレンズ群により収束され、光変換ユニット17のホイール110に入射する。光変換ユニット17は、ホイール110がB光の集光点付近に位置するように配されている。ホイール110には、B光をそのまま通過させる青色セグメント領域と、B光を緑色波長帯の光(以下、「G光」という)に変換して出射する緑色セグメント領域が回転方向に沿うように形成されている。光変換ユニット17からは、時分割でB光およびG光が出射される。光変換ユニット17の詳細な構成については、追って説明する。
光変換ユニット17から出射されたB光およびG光は、凸レンズ18により平行光化されてダイクロイックミラー19に入射する。
光学エンジン1は、光源として、さらに、赤色LED20を備えている。赤色LED20は、赤色波長帯の光(以下「R光」という)を出射する。赤色LED20から出射されたR光は、凸レンズ21により平行光化されてダイクロイックミラー19に入射する。ダイクロイックミラー19は、B光およびG光を反射するとともにR光を透過する。これにより、R光、G光およびB光の光路が統合される。
ダイクロイックミラー19から出射された光(R光、G光、B光)は、2つの凸レンズ22、24のレンズ作用とミラー23での反射によりロッドインテグレータ25に入射する。ロッドインテグレータ25に入射した光は、ロッド内部を伝搬する際に内壁面で繰り返し反射され、光量分布が均一化されて出射面から出射される。
ロッドインテグレータ25から出射された光は、3つの凸レンズ26、28、30のレンズ作用と2つのミラー27、29での反射によってDMD(Digital Micro-mirror Device)31に照射される。
DMD31には、時分割でR光、G光およびB光が順次照射される。DMD31は、マトリクス状に配されたマイクロミラーを備える。DMD31には、入射したR光、G光およびB光に応じたDMD駆動信号が制御回路3から入力される。DMD駆動信号に基づいてマイクロミラーがオン・オフ駆動されることにより、各光が変調される。
DMD31で変調された光は、投写レンズユニット2によってスクリーンに投写される。ここで、R光による画像、B光による画像およびG光による画像が高速で切り替わるため、スクリーン上に順次投写された各光による画像は、ユーザの目には一つのカラー画像として映る。
図2は、第1実施形態に係る光変換ユニット17の構成を示す図である。図2(a)は、光変換ユニット17を後方から見た斜視図である。図2(b)は、光変換ユニット17の縦断面図である。なお、便宜上、光変換ユニット17において、モータ120が配されている側を背面とする。
光変換ユニット17は、ホイール110と、モータ120と、位置センサ130とを備えている。
ホイール110は、リング形状を有し、外周部が青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gとに区画されている。青色レーザアレイ11からのB光は、後方からホイール110の外周部の背面に入射する。
モータ120は、アウターロータ型のモータである。モータ120は、固定板121と、ステータ122と、ロータ123と、マーカー124とを備えている。固定板121は円盤状を有している。モータ120は、固定板121を介して、光学エンジン1内の所定の取付部(図示せず)に固定される。固定板121の前方にはステータ122が配されている。ステータ122の外周部にはコイル122aが配されている。ロータ123は、ステータ122に設けられた支軸122bに回転可能に取り付けられている。ロータ123は、後面が開放した円筒形状を有する。ロータ123の内周面には、コイル122aに対向するように、磁石123aが配置されている。ロータ123の前端部にホイール110が固定されている。
ロータ123は、金属材料で形成されており、その外周面は光を反射する。ロータ123の外周面には、マーカー124が配されている。マーカー124は、黒色を有しており、光を吸収する。マーカー124は、ホイール110の回転基準位置を決めるためのものである。
位置センサ130は、ロータ123の外周面から反射された光の光量に基づいて、ホイール110の回転基準位置を検出する。位置センサ130は、発光素子131と、受光素子132とを備えている。発光素子131から発せられた光は、ロータ123の外周面に照射される。マーカー124が回転基準位置に到来すると、マーカー124が受光素子132の正面を通過するので、受光素子132の受光量が少なくなる。これにより、位置センサ130からは、マーカー124が回転基準位置に到来したことを示す位置検出信号が制御回路3へ出力される。ホイール110が1回転する度に、マーカー124が回転基準値に到来したタイミングで、位置センサ130から位置検出信号が出力される。
図3は、第1実施形態に係るホイール110の構成を示す図である。図3(a)は、光変換ユニット17の正面図であり、図3(b)は、光変換ユニット17の背面図である。図3(c)は、ホイール110の青色セグメント領域110Bにおける断面図(図3(a)のA−A´断面図)であり、図3(d)は、ホイール110の緑色セグメント領域110Gにおける断面図(図3(a)のB−B´断面図)である。なお、図3(c)、(d)は模式図であり、ベース基板111、ダイクロイック膜112、マルチARコート113、緑色蛍光層114およびダイクロイック膜115の正確な厚み、および、各部の正確な厚みの比率が示された図ではない。
ホイール110は、リング状のベース基板111を備えている。ベース基板111は、ガラス材料、または、アクリルなどの透明な樹脂材料により形成されている。
図3(a)、(b)および(c)に示すように、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の正面側に、青色波長帯の光を透過し青色波長帯以外の波長帯の光を反射する光学特性を有するダイクロイック膜112(以下、「B光透過膜」という)が形成されている。たとえば、B光の中心波長が450nmであり、G光の波長帯域を500nm以上である場合、B光透過膜112のカットオフ波長が、たとえば、480nmに設定される。また、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の背面側にマルチARコート113が施されている。
図3(c)に示すように、青色セグメント領域110Bに入射したB光は、マルチAR
コート113により反射が防止され、その大部分がベース基板111を透過する。さらに、ベース基板111を透過したB光は、B光透過膜112を透過する(白抜き矢印参照)。このようにして、青色セグメント領域110Bに入射したB光は、B光のまま、ホイール110から出射される。
コート113により反射が防止され、その大部分がベース基板111を透過する。さらに、ベース基板111を透過したB光は、B光透過膜112を透過する(白抜き矢印参照)。このようにして、青色セグメント領域110Bに入射したB光は、B光のまま、ホイール110から出射される。
一方、図3(a)、(b)および(d)に示すように、緑色セグメント領域110Gには、青色セグメント領域110Bと同様、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成され、背面側にマルチARコート113が施されている。また、B光透過膜112の正面側には、緑色蛍光体による緑色蛍光層114が形成されている。さらに、緑色蛍光層114の正面側には、青色波長帯の光を反射し青色波長帯以外の波長帯の光を透過する光学特性を有するダイクロイック膜115(以下、「B光反射膜」という)が形成されている。
図3(d)に示すように、緑色セグメント領域110Gに入射したB光は、青色セグメント領域110Bと同様、その大部分がベース基板111およびB光透過膜112を透過する。B光透過膜112を透過したB光は、励起光として緑色蛍光層114に照射される(白抜き矢印参照)。緑色蛍光層114からは、B光により励起されて、G光が前方および後方に放出される(黒矢印参照)。このとき、後方に向かって放出されたG光は、B光透過膜112により反射されて前方へ向かう。
B光の一部は、緑色蛍光層114によりG光に変換されず、緑色蛍光層114を透過し得る。しかしながら、緑色蛍光層114を透過したB光は、B光反射膜115により反射される。反射されたB光は、再び、緑色蛍光層114に照射され、G光に変換される。
このようにして、緑色セグメント領域110Gに入射したB光は、緑色蛍光層114によりG光に変換され、変換により生じたG光がホイール110から出射される。
青色レーザアレイ11、赤色LED20、およびモータ120は、制御回路3により制御される。ホイール110は、モータ120により一定速度で回転される。青色レーザアレイ11は、ホイール110が1回転する間点灯され、次に1回転する間消灯される。即ち、青色レーザアレイ11は、ホイール110が1回転する度に、点灯と消灯を繰り返す。一方、赤色LED20は、青色レーザアレイ11が消灯する期間に点灯され、青色レーザアレイ11が点灯している期間には消灯される。このように青色レーザアレイ11および赤色LED20が点灯制御されることにより、R光、B光およびG光が、時分割でDMD31に照射される。
以上、本実施の形態によれば、緑色蛍光体を用いた光変換ユニット17により、B光からG光が生成される。この際、緑色蛍光層114によって変換されずに緑色蛍光層114を透過したB光は、B光反射膜115により反射されて、再び緑色蛍光層114に入射し、G光に変換される。よって、一度、緑色蛍光層114を透過したB光を再度利用できるので、緑色蛍光層114によるG光の生成効率を高めることができる。
また、本実施の形態によれば、B光を出射する青色レーザアレイ11を用いて、B光およびG光を時分割でDMD31に照射することができる。しかも、ホイール110からは、B光とG光とが同じ方向に出射されるので、光変換ユニット17からDMD31までの導光路に、B光が通る光路とG光が通る光路とを別々に設ける必要がない。よって、DMD31までの導光路を簡素化でき、光学エンジン1の小型化が図れる。
なお、本実施の形態とは違い、緑色セグメント領域110Gを、B光の入射側から順に、緑色蛍光層と反射ミラーとで構成し、緑色蛍光層で変換されたG光を反射ミラーにより
反射させることで、変換されたG光を、青色セグメント領域を透過するB光とは反対の方向に出射する構成を採ることもできる。しかしながら、このような構成とした場合、ホイール110から出射されたB光とG光にそれぞれ異なる光路を用意する必要が生じてしまう。よって、光学エンジン1の小型化を図りにくい。
反射させることで、変換されたG光を、青色セグメント領域を透過するB光とは反対の方向に出射する構成を採ることもできる。しかしながら、このような構成とした場合、ホイール110から出射されたB光とG光にそれぞれ異なる光路を用意する必要が生じてしまう。よって、光学エンジン1の小型化を図りにくい。
さらに、本実施の形態によれば、緑色セグメント領域110Gと青色セグメント領域110Bとがホイール110に設けられている。よって、ホイール110を回転することにより、容易に、B光を時分割で緑色セグメント領域110Gおよび青色セグメント領域110Bに入射させることができる。
<第2実施形態>
図4は、第2実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。
図4は、第2実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。
上記第1実施形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ11と赤色LED20が備えられている。光青色レーザアレイ11から出射されたB光は、光変換ユニット17によってG光に変換され、これにより、光変換ユニット17からは時分割でG光およびB光が出射される。また、赤色LED20からはR光が出射され、ダイクロイックミラー19によりR光の光路が、G光およびB光の光路と統合される。
これに対し、図4に示すように、本実施の形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ11のみが備えられている。光変換ユニット17のホイール110には、青色セグメント領域および緑色セグメント領域に加えて、B光をR光に変換して出射する赤色セグメント領域が形成されている。光変換ユニット17からは、時分割でR光、G光およびB光が出射される。
さらに、本実施の形態のプロジェクタでは、ダイクロイックミラー19に替えて、ミラー32が配されている。光変換ユニット17から出射された光(R光、G光、B光)は、ミラー32により反射されて凸レンズ22に入射する。
図5は、第2実施形態に係るホイール110の構成を示す図である。図5(a)は、光変換ユニット17の正面図であり、図5(b)は、光変換ユニット17の背面図である。図5(c)は、ホイール110の赤色セグメント領域110Rにおける断面図(図5(a)のC−C´断面図)である。なお、図5(c)は模式図であり、ベース基板111、B光透過膜112、マルチARコート113、B光反射膜115、赤色蛍光層116の正確な厚み、および、各部の正確な厚みの比率が示された図ではない。
ホイール110は、外周部が青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gと赤色セグメント領域110Rに区画されている。青色レーザアレイ11からのB光は、後方からホイール110の外周部の背面に入射する。
青色セグメント領域110Bおよび緑色セグメント領域110Gの構成は、赤色セグメント領域110Rの追加により、それぞれ、領域の大きさが小さくなった点を除き、第1実施形態と同様である。
青色セグメント領域110Bに入射したB光は、B光のまま、ホイール110から出射される。また、緑色セグメント領域110Gに入射したB光は、緑色蛍光層114によりG光に変換され、変換により生じたG光がホイール110から出射される。
図5(a)、(b)および(c)に示すように、赤色セグメント領域110Rには、青色セグメント領域110Bと同様、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成
され、背面側にマルチARコート113が施されている。さらに、赤色セグメント領域110Rには、B光透過膜112の正面側に赤色蛍光体による赤色蛍光層116が形成されている。さらに、赤色蛍光層116の正面側に、B光反射膜115が形成されている。
され、背面側にマルチARコート113が施されている。さらに、赤色セグメント領域110Rには、B光透過膜112の正面側に赤色蛍光体による赤色蛍光層116が形成されている。さらに、赤色蛍光層116の正面側に、B光反射膜115が形成されている。
図5(c)に示すように、赤色セグメント領域110Rに入射したB光は、その大部分がベース基板111およびB光透過膜112を透過する。B光透過膜112を透過したB光は、励起光として赤色蛍光層116に照射される(白抜き矢印参照)。赤色蛍光層116からは、B光により励起されて、R光が前方および後方に放出される(黒矢印参照)。このとき、後方に向かって放出されたR光は、B光透過膜112により反射されて前方へ向かう。また、赤色蛍光層116によりR光に変換されず、赤色蛍光層116を透過したB光は、B光反射膜115により反射される。反射されたB光は、再び、赤色蛍光層116に照射され、R光に変換される。
このようにして、赤色セグメント領域110Rに入射したB光は、赤色蛍光層116によりR光に変換され、変換により生じたR光がホイール110から出射される。
ホイール110は、モータ120によって一定速度で回転される。青色レーザアレイ11は、ホイール110が回転する間点灯される。これにより、R光、G光およびB光が、時分割でホイール110から出射され、順次DMD31に照射される。
以上、本実施の形態によれば、緑色蛍光体および赤色蛍光体を用いた光変換ユニット17により、B光からG光およびR光が生成される。この際、一度、緑色蛍光層114および赤色蛍光層116を透過したB光を再度利用できるので、緑色蛍光層114によるG光の生成効率および赤色蛍光層116によるR光の生成効率を高めることができる。
また、本実施の形態によれば、B光を出射する青色レーザアレイ11を用いて、青B光、G光およびR光を時分割でDMD31に照射することができる。
<第3実施形態>
図6は、第3実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。図7は、第3実施形態に係るホイール110の構成を示す図である。図7(a)は、光変換ユニット17の正面図であり、図7(b)は、光変換ユニット17の背面図である。
図6は、第3実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。図7は、第3実施形態に係るホイール110の構成を示す図である。図7(a)は、光変換ユニット17の正面図であり、図7(b)は、光変換ユニット17の背面図である。
図6に示すように、本実施の形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ11および赤色LED20に加えて、青色LED33が備えられている。また、ダイクロイックミラー19に替えて、2つのダイクロイックミラー35、36が配されている。
青色LED33からはB光が出射される。出射されたB光は、凸レンズ34により平行光化されて、ダイクロイックミラー35に入射する。赤色LED20から出射されたR光もダイクロイックミラー35に入射する。ダイクロイックミラー35は、R光を透過しB光を反射する。これにより、R光とB光の光路が統合される。
図7に示すように、光変換ユニット17のホイール110には、全周に亘って、緑色セグメント領域110Gのみが形成されている。よって、青色レーザアレイ11から出射されたB光は、光変換ユニット17でのG光の生成のみに用いられる。光変換ユニット17からはG光が出射される。
ダイクロイックミラー36は、R光およびB光を透過しG光を反射する。これにより、R光、B光およびG光の光路が統合される。
ホイール110は、モータ120によって一定速度で回転される。赤色LED20、青色LED33および光変換ユニット17からは、それぞれ、R光、B光およびG光が時分割で出射され、順次DMD31に照射される。
以上、本実施の形態によれば、第1実施形態と同様、緑色蛍光層114によるG光の生成効率を高めることができる。
<変更例>
図8は、変更例に係るホイール110の構成を示す図である。
図8は、変更例に係るホイール110の構成を示す図である。
本変更例に係るホイール110では、緑色セグメント領域110Gが、緑色蛍光層114の正面側にB光反射膜115が形成された第1の領域Xと、緑色蛍光層114の正面側にB光反射膜115が形成されていない第2の領域Yとを含む。
第2の領域Yは、図8(a)のように、緑色セグメント領域110Gの一端側に形成されても良いし、図8(b)のように、第1の領域Xに挟まれるように形成されても良い。また、図8(c)のように、第2の領域Yが緑色セグメント領域110G内に分散するように形成されても良い。
第1の領域Xでは、一度、緑色蛍光層114を透過したB光が、B光反射膜115での反射により緑色蛍光層114に戻ってG光に変換される。一方、第2の領域Yでは、緑色蛍光層114を透過したB光がそのまま出射されるので、B光とG光が混合された光が出射される。
よって、本変更例の構成とすれば、緑色蛍光層114によるG光の生成効率を高めることができるとともに、B光とG光を混合させることにより、ホイール110から出射された光の色を調整することができる。
特に、緑色蛍光層114から発せられるG光の波長帯が、R光の波長帯に寄っており、緑色の純度が低下している場合には、G光にB光を適度に混合させることにより、緑色の純度を高めることができる。
なお、第1の領域Xと第2の領域Yの比率は、G光とB光の混合による色(色度)の調整具合などにより、適宜、設定され得る。
また、本変更例では、第1実施形態と同様に、ホイール110に青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gとが形成されている。しかしながら、第2実施形態のように、ホイール110に、さらに、赤色セグメント領域110Rが追加されても良い。この場合、赤色セグメント領域110Rも、第1の領域Xと第2の領域Yとに区画されても良い。さらに、第3実施形態のように、ホイール110に緑色セグメント領域110Gのみが形成されても良い。
<その他>
以上のとおり、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態および変更例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態および変更例以外に、種々の変更が可能である。
以上のとおり、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態および変更例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態および変更例以外に、種々の変更が可能である。
たとえば、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、ホイール110の青色セグメント領域110Bにおいて、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成されている(図3参照)。しかしながら、青色セグメント領域110Bは、B光がそのまま透
過する構成であればよい。よって、図9(a)に示すように、上記第1実施形態のホイール110において、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成されなくても良い。同様に、図9(b)に示すように、上記第2実施形態のホイール110において、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成されなくても良い。ただし、青色セグメント領域110BにもB光透過膜112を形成する場合には、ベース基板111の全周に亘ってB光透過膜112を形成すればよい。よって、ベース基板111において、B光透過膜112を形成する領域と形成しない領域とを分ける必要がなく、B光透過膜112を形成する処理が容易となり得る。
過する構成であればよい。よって、図9(a)に示すように、上記第1実施形態のホイール110において、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成されなくても良い。同様に、図9(b)に示すように、上記第2実施形態のホイール110において、青色セグメント領域110Bには、ベース基板111の正面側にB光透過膜112が形成されなくても良い。ただし、青色セグメント領域110BにもB光透過膜112を形成する場合には、ベース基板111の全周に亘ってB光透過膜112を形成すればよい。よって、ベース基板111において、B光透過膜112を形成する領域と形成しない領域とを分ける必要がなく、B光透過膜112を形成する処理が容易となり得る。
また、上記第1実施形態では、ホイール110の外周部全体が青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gに区画されている。しかしながら、これに限らず、ホイール110を、図10(a)に示すような構成とすることもできる。即ち、ホイール110の外周部には、青色セグメント領域110Bおよび緑色セグメント領域110Gでないセグメント外領域が形成される。このセグメント外領域は、内周部と同様、ベース基板111の背面側にB光透過膜112および緑色蛍光層114が形成されない。この場合、ホイール110の回転時において、青色セグメント領域110Bおよび緑色セグメント領域110GがB光の光路位置を通過している間は、青色レーザアレイ11が点灯し、赤色LED20が消灯する。一方、セグメント外領域がB光の光路位置を通過している間は、青色レーザアレイ11が消灯し、赤色LED20が点灯する。
さらに、図10(a)の構成とされた場合、図10(b)に示すように、青色セグメント領域110BにB光透過膜112が形成されない構成とされても良い。
さらに、上記第1実施形態では、ホイール110の外周部に、青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gが形成されている。しかしながら、内周部を含めホイール110全体に青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gとが形成されても良い。同様に、上記第2実施形態において、ホイール110全体に青色セグメント領域110Bと緑色セグメント領域110Gと赤色セグメント領域110Rとが形成されても良い。さらに、上記第3実施形態において、ホイール110全体に緑色セグメント領域110Gが形成されても良い。
さらに、上記第1実施形態、上記第2実施形態および上記第3実施形態では、B光を出射する光源として、青色レーザダイオード11aがアレイ化された青色レーザアレイ11が用いられている。しかしながら、これに限らず、青色LEDがアレイ化された青色LEDアレイが用いられても良い。ただし、レーザダイオードは、LEDに比べて出射される光の拡がり角が小さいため、隣り合うレーザダイオード同士の距離を短くできる。よって、青色レーザアレイ11は、青色LEDアレイよりも小型化できるので、青色レーザアレイ11を用いることにより、光学エンジン1を小さくできる。
さらに、上記第1実施形態では、R光を出射する光源として、赤色LED20が用いられている。しかしながら、赤色レーザダイオードが用いられても良い。また、求められる輝度に応じて、赤色LED20あるいは赤色レーザダイオードがアレイ化されても良い。なお、光学エンジン1の小型化が必要な場合には、赤色レーザダイオードがアレイ化されることが望ましい。また、第3実施形態の青色LED33が、青色レーザダイオードに置き換えられても良く、また、青色LEDアレイや青色レーザアレイに置き換えられても良い。
さらに、上記第1実施形態では、緑色セグメント領域110Gが青色セグメント領域110Bより大きくなるように、双方のセグメント領域が区画されている。しかしながら、
緑色セグメント領域110Gと青色セグメント領域110Bの比率は、適宜、設定され得る。たとえば、緑色セグメント領域110Gと青色セグメント領域110Bとが同じ大きさ(同じ比率)とされても良い。また、第2実施形態も同様であり、緑色セグメント領域110G、青色セグメント領域110Bおよび赤色セグメント領域110Rの比率も、適宜、設定され得る。
緑色セグメント領域110Gと青色セグメント領域110Bの比率は、適宜、設定され得る。たとえば、緑色セグメント領域110Gと青色セグメント領域110Bとが同じ大きさ(同じ比率)とされても良い。また、第2実施形態も同様であり、緑色セグメント領域110G、青色セグメント領域110Bおよび赤色セグメント領域110Rの比率も、適宜、設定され得る。
さらに、上記第3実施形態では、ホイール110に緑色セグメント領域110Gが形成されている。しかしながら、セグメント領域が1つである場合には、セグメント領域の切替えが必要でないため、B光をG光に変換する光変換部が、必ずしもホイールで実現される必要はない。よって、図11に示すように、ベース基板111、B光透過膜112、マルチARコート113、緑色蛍光層114、B光反射膜115からなる、適宜な形状(たとえば、四角形)の光変換素子37が、図6に示す光変換ユニット17に替えて、光学エンジン1内に配置されても良い。
さらに、上記第1実施形態では、光変調素子としてDMD31が用いられているが、これに限らず、たとえば、反射型の液晶パネルが用いられてもよい。
この他、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
11 青色レーザアレイ(光源)
17 光変換ユニット
110 ホイール(光変換部、光変換デバイス)
110G 緑色セグメント領域(変換領域)
110B 青色セグメント領域(透過領域)
110R 赤色セグメント領域(変換領域)
113 B光透過膜(第1の分光体)
114 緑色蛍光層(蛍光体)
115 B光反射膜(第2の分光体)
116 赤色蛍光層(蛍光体)
120 モータ
31 DMD(光変調素子)
37 光変換素子(光変換部、光変換デバイス)
X 第1の領域
Y 第2の領域
17 光変換ユニット
110 ホイール(光変換部、光変換デバイス)
110G 緑色セグメント領域(変換領域)
110B 青色セグメント領域(透過領域)
110R 赤色セグメント領域(変換領域)
113 B光透過膜(第1の分光体)
114 緑色蛍光層(蛍光体)
115 B光反射膜(第2の分光体)
116 赤色蛍光層(蛍光体)
120 モータ
31 DMD(光変調素子)
37 光変換素子(光変換部、光変換デバイス)
X 第1の領域
Y 第2の領域
Claims (7)
- 第1の波長帯の光を出射する光源と、
前記第1の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第2の波長帯の光に変換する光変換部と、
前記光変換部から出射された光を変調する光変調素子と、
を備え、
前記光変換部は、
前記第1の波長帯の光に励起されて前記第2の波長帯の光を発する蛍光体と、
前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側に配され、前記第1の波長帯の光を透過するとともに、前記第2の波長帯の光を反射する第1の分光体と、
前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第1の波長帯の光を反射するとともに、前記第2の波長帯の光を透過する第2の分光体と、
を含む変換領域を有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項1に記載の投写型表示装置において、
前記変換領域は、前記第2の分光体が配される第1の領域と前記第2の分光体が配されない第2の領域とを含み、
前記第1の波長帯の光が時分割で前記第1の領域および前記第2の領域に入射する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項1または2に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、前記第1の波長帯の光を透過する透過領域を含み、
前記第1の波長帯の光が時分割で前記変換領域および前記透過領域に入射する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項3に記載の投写型表示装置において、
前記第1の波長帯の光は、青色波長帯の光であり、
前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて緑色波長帯の光を発し、前記第1の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記緑色波長帯の光を反射し、前記第2の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記緑色波長帯の光を透過する、緑色変換領域を有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項4に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて赤色波長帯の光を発し、前記第1の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記赤色波長帯の光を反射し、前記第2の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記赤色波長帯の光を透過する、赤色変換領域をさらに有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項3ないし5の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、モータにより回転するホイールを含み、
前記ホイールに、前記ホイールの回転方向に沿って前記変換領域および前記透過領域が設けられる、
ことを特徴とする投写型表示装置。 - 光源から出射された第1の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第2の波長帯の光に変換する光変換デバイスにおいて、
前記第1の波長帯の光に励起されて前記第2の波長帯の光を発する蛍光体と、
前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側に配され、前記第1の波長帯の光を透過するとともに、前記第2の波長帯の光を反射する第1の分光体と、
前記蛍光体に対して前記第1の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第1の波長帯の光を反射するとともに、前記第2の波長帯の光を透過する第2の分光体と、
を含む変換領域を有する、
ことを特徴とする光変換デバイス。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011142750A JP2013011652A (ja) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | 投写型表示装置および光変換デバイス |
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