JP2013120250A - Projection video display device - Google Patents

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学 奥野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection video display device that utilizes a laser beam having high luminance efficiency as excitation light.SOLUTION: The present invention relates to a projection video display device provided with an illumination optical system 10 in which fluorescent light or phosphorescent light is emitted by irradiating a fluorescent substance 15 or a phosphor with a laser beam from a laser emitter 11A as excitation light and the fluorescent light or the phosphorescent light is at least a part of color light in illumination light. The illumination optical system 10 is configured such that a diffusion plate, preferably an anisotropic diffusion plate 14, is provided between the laser emitter 11A and the fluorescent substance 15 or the phosphor, and, after the laser beam is transmitted by the anisotropic diffusion plate 14, the fluorescent substance 15 or the phosphor is irradiated therewith. The laser emitter 11A, e.g., a laser semiconductor is utilized.

Description

本発明は、投写型映像表示装置に関し、特に、蛍光体又は燐光体に対しレーザ発光器からレーザ光を励起光として照射することにより、蛍光体又は燐光体から発光される蛍光光又は燐光光を照明光として利用する投写型映像表示装置に関する。   The present invention relates to a projection display apparatus, and in particular, irradiates fluorescent light or phosphorescence emitted from a phosphor or phosphor by irradiating the phosphor or phosphor with laser light as excitation light from a laser emitter. The present invention relates to a projection display apparatus used as illumination light.

従来、蛍光体に対しレーザ発光器からレーザ光を励起光として照射することにより、蛍光体から蛍光光を発光させ、これを照明光として光変調して映像光を生成し、この映像光を投写レンズにより拡大投写するようにした投写型映像表示装置が種々されている。このような投写型映像表示装置としては例えば特許文献1、特許文献2などに記載されたものがある。   Conventionally, by emitting laser light as excitation light from a laser emitter to a phosphor, fluorescent light is emitted from the phosphor, and this is modulated as illumination light to generate image light, and this image light is projected. There are various types of projection-type image display devices that perform magnification projection using a lens. Examples of such a projection display apparatus include those described in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like.

特開2011−215531号公報JP 2011-215531 A 特開2009−277516号公報JP 2009-277516 A

しかし、このような従来の投写型映像表示装置においては、レーザ光の強い指向性によりレーザ発光器表面におけるレーザ光の照射面積が小さく集光効率が高いため、光密度が大きくなっていた。また、蛍光体には温度依存性があるため、レーザ光が照射されると、照射された部分の温度が上がり、発光効率が低下するという問題があった。   However, in such a conventional projection display apparatus, the light density is increased because the irradiation area of the laser beam on the surface of the laser emitter is small and the light collection efficiency is high due to the strong directivity of the laser beam. Further, since the phosphor has temperature dependency, there is a problem that when the laser beam is irradiated, the temperature of the irradiated portion is increased and the light emission efficiency is decreased.

本発明は、このような従来技術における問題点を解決するものであって、レーザ光を励起光として利用する、効率の良い投写型映像表示装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such problems in the prior art, and to provide an efficient projection display apparatus that uses laser light as excitation light.

請求項1に記載された発明に係る投写型映像表示装置は、蛍光体又は燐光体に対し励起光としてレーザ発光器からレーザ光を照射することにより蛍光光又は燐光光を発光させ、この蛍光光又は燐光光を少なくとも一部の色光の照明光とする照明光学系を備えた投写型映像表示装置であって、前記照明光学系は、レーザ発光器と蛍光体または燐光体との間に拡散板が設けられ、レーザ発光器からのレーザ光がこの拡散板を透過して前記蛍光体又は燐光体を照射するように構成されていることを要旨とする。   The projection display apparatus according to the first aspect of the present invention emits fluorescent light or phosphorescent light by irradiating a fluorescent light or phosphor with laser light from a laser emitter as excitation light. Or a projection-type image display device having an illumination optical system that uses phosphorescent light as illumination light of at least a part of color light, wherein the illumination optical system includes a diffusion plate between a laser emitter and a phosphor or phosphor. And the laser light from the laser emitter is transmitted through the diffuser plate to irradiate the phosphor or phosphor.

このような構成によれば、蛍光体又は燐光体に照射されるレーザ光が拡散板により拡散されるため、蛍光体又は燐光体の表面におけるレーザ光照射部分の光密度が軽減されてレーザ光照射部分の蛍光体又は燐光体の温度上昇が抑制される。これにより、蛍光体又は燐光体の発光効率を向上させることができる。   According to such a configuration, since the laser light irradiated to the phosphor or phosphor is diffused by the diffusion plate, the light density of the laser light irradiation portion on the surface of the phosphor or phosphor is reduced, and laser light irradiation is performed. The temperature rise of the phosphor or phosphor in the part is suppressed. Thereby, the luminous efficiency of the phosphor or phosphor can be improved.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の投写型映像表示装置において、前記拡散板を異方性拡散板とすることにより、蛍光体または燐光体の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を楕円形とし、この楕円形の短辺寸法を、後段の光学系における前記蛍光光又は燐光光を集光して入射する長方形入射部の短辺寸法に近似させていることを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a projection image display device according to the first aspect, wherein the diffuser plate is an anisotropic diffuser plate, thereby collecting the laser light focused on the surface of the phosphor or phosphor. The light surface shape is an ellipse, and the short side dimension of the ellipse is approximated to the short side dimension of the rectangular incident part that collects and enters the fluorescent light or phosphorescent light in the subsequent optical system. And

このように構成すれば、蛍光体又は燐光体の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を楕円形とし、この楕円形の短辺寸法を後段の光学系における前記蛍光光又は燐光光を集光して入射する長方形入射部の短辺寸法に近似させることができる。したがって、蛍光光又は燐光光を長方形入射部に効率よく取り込み、光の利用効率を向上させることができる。なお、前記拡散板として通常の等方性拡散板を使用した場合は、蛍光体又は燐光体の表面に集光されるレーザ光の集光面形状が円形となるため、レーザ発光器からのレーザ光を拡散板を使用して拡散させると、後段の光学系の入射部に取り込まれない光束が生じ、光の利用効率が低下する。   If comprised in this way, let the condensing surface shape of the laser beam condensed on the surface of a fluorescent substance or a phosphor be an ellipse, and let the short side dimension of this ellipse be the said fluorescence light or phosphorescence light in an optical system of a back | latter stage. Can be approximated to the short side dimension of the rectangular incident portion where the light is condensed and incident. Therefore, fluorescent light or phosphorescent light can be efficiently taken into the rectangular incident portion, and the light utilization efficiency can be improved. When a normal isotropic diffusion plate is used as the diffusion plate, the shape of the condensing surface of the laser light collected on the surface of the phosphor or phosphor is circular, so that the laser from the laser emitter is used. When light is diffused using a diffusion plate, a light beam that is not taken into the incident portion of the subsequent optical system is generated, and the light utilization efficiency is reduced.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の投写型映像表示装置において、前記照明光学系は、赤色光用光源、青色光用光源及び緑色光用光源を備え、これら光源のうち、赤色光用光源は赤色発光ダイオードにより構成され、青色光用光源は青色発光ダイオードにより構成され、緑色光用光源は、レーザ発光器からのレーザ光が励起光として蛍光体または燐光体に照射され、これにより蛍光体又は燐光体から発光される緑色の蛍光光又は燐光光を利用するように構成されていることを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the projection display apparatus according to the second aspect, the illumination optical system includes a light source for red light, a light source for blue light, and a light source for green light. The light source for the light is composed of a red light emitting diode, the light source for the blue light is composed of a blue light emitting diode, and the light source for the green light is irradiated with the laser light from the laser emitter as the excitation light on the phosphor or phosphor. The gist of the present invention is to use green fluorescent light or phosphorescent light emitted from the phosphor or phosphor.

このような構成によれば、発光ダイオードによっても所望の高出力を得ることが容易な赤色光用光源及び青色光用光源としては、安価な発光ダイオードが用いられている。一方、発光ダイオードでは所望の高出力を得ることが難しい緑色光用光源には、レーザ発光器が用いられ、レーザ発光器から射出されるレーザ光が励起光として蛍光体又は燐光体に照射され、蛍光体又は燐光体から発光される緑色の蛍光光又は燐光光が利用されている。したがって、発光ダイオードの使用を優先し、レーザ発光器の使用を限定的としながら、十分な出力の光源を得ることができる。   According to such a configuration, inexpensive light emitting diodes are used as the light source for red light and the light source for blue light that can easily obtain a desired high output even by the light emitting diode. On the other hand, a laser light emitter is used for a light source for green light, which is difficult to obtain a desired high output with a light emitting diode, and laser light emitted from the laser light emitter is irradiated as an excitation light to a phosphor or phosphor, Green fluorescent light or phosphorescent light emitted from a phosphor or phosphor is used. Therefore, it is possible to obtain a light source with sufficient output while giving priority to the use of the light emitting diode and limiting the use of the laser emitter.

請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の投写型映像表示装置において、前記照明光学系は、フライアイレンズ及び偏光ビームスプリッタを使用するものであって、この偏光ビームスプリッタの短冊状を成す入射許容面が前記長方形入射部となるように構成されていることを要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the projection display apparatus according to the second or third aspect, the illumination optical system uses a fly-eye lens and a polarizing beam splitter, and the polarizing beam splitter has a strip shape. The gist of the present invention is that the allowable incidence surface is configured to be the rectangular incident portion.

このように構成すれば、偏光ビームスプリッタの短冊状に形成される入射許容面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状を楕円形とし、その楕円形の短辺寸法を偏光ビームスプリッタの入射許容面の短辺寸法に近似するように構成させることができる。したがって、偏光ビームスプリッタに効率よく光を取り込み、光の利用効率を向上させることができる。   If comprised in this way, the condensing surface shape of the fluorescence light or phosphorescence light condensed on the entrance allowable surface formed in the strip shape of a polarization beam splitter is made into an ellipse, and the short side dimension of the ellipse is made into a polarization beam. It can be configured to approximate the short side dimension of the entrance allowable surface of the splitter. Therefore, light can be efficiently taken into the polarization beam splitter and the light utilization efficiency can be improved.

なお、このようにフライアイレンズ及び偏光ビームスプリッタを使用する投写型映像表示装置において、レーザ光の照射により蛍光体又は燐光体から発光される蛍光光又は燐光光は、フライアイレンズの第2レンズアレイ表面に集光される。また、偏光ビームスプリッタにおける照明光の長方形入射部となる入射許容面は、フライアイレンズの第2レンズアレイ表面に集光された光を漏らさずに取り込むようにするために、フライアイレンズの第2レンズアレイ表面に近接して配置されている。このため、偏光ビームスプリッタの入射許容面に集光して入射される蛍光光又は燐光光の集光面形状は、蛍光体または燐光体の表面に集光して照射されるレーザ光の集光面形状と略同一になる。   Note that, in the projection display apparatus using the fly-eye lens and the polarization beam splitter as described above, the fluorescent light or phosphorescent light emitted from the phosphor or phosphor upon irradiation with the laser light is the second lens of the fly-eye lens. Focused on the array surface. In addition, the incident allowable surface that is a rectangular incident portion of the illumination light in the polarization beam splitter is configured to capture the light collected on the second lens array surface of the fly-eye lens without leaking, so that the first eye of the fly-eye lens can be captured. Two lens arrays are arranged close to the surface. For this reason, the condensing surface shape of the fluorescent light or phosphorescent light that is condensed and incident on the incident allowable surface of the polarization beam splitter is the condensing of the laser light that is condensed and irradiated on the surface of the phosphor or phosphor It is almost the same as the surface shape.

したがって、通常の等方性の拡散板を使用した場合には、偏光ビームスプリッタの入射許容面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状が略円形となるため、拡散板の拡散角度を大きくしようとすると、偏光ビームスプリッタに取り込まれない光束が生じ、光の利用効率が低下する。また、蛍光光又は燐光光の集光面形状の直径を偏光ビームスプリッタの入射許容面における短辺方向の長さに合わせると、拡散角度が小さくなり良好な拡散効果を得ることが困難となる。   Therefore, when a normal isotropic diffuser plate is used, the shape of the condensing surface of the fluorescent light or phosphorescent light collected on the entrance allowable surface of the polarizing beam splitter becomes a substantially circular shape. If an attempt is made to increase the angle, a light beam that is not taken into the polarization beam splitter is generated, and the light utilization efficiency is lowered. Further, if the diameter of the condensing surface shape of the fluorescent light or phosphorescent light is adjusted to the length in the short side direction on the incidence allowable surface of the polarizing beam splitter, the diffusion angle becomes small and it becomes difficult to obtain a good diffusion effect.

請求項5記載の発明は、請求項2又は3記載の投写型映像表示装置において、前記照明光学系は、入射面の形状が長方形に形成された棒状又は筒状の導光部材を備えたものであって、この導光部材の入射面が前記長方形入射部となるように構成されていることを要旨とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the projection display apparatus according to the second or third aspect, the illumination optical system includes a rod-shaped or cylindrical light guide member having a rectangular incident surface. And it makes it a summary that the entrance plane of this light guide member is comprised so that it may become the said rectangular entrance part.

このように構成すれば、入射面の形状が長方形に形成された棒状又は筒状の導光部材の入射面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状が楕円形に形成し、さらにこの楕円形の短辺寸法を前記導光部材の入射面の短辺寸法に近似させることができる。したがって、導光部材に効率よく光を取り込み、光の利用効率を向上させることができる。   If comprised in this way, the condensing surface shape of the fluorescence light or phosphorescent light condensed on the incident surface of the rod-shaped or cylindrical light guide member formed in the rectangular shape of the incident surface is formed in an ellipse, Furthermore, the short side dimension of the ellipse can be approximated to the short side dimension of the incident surface of the light guide member. Therefore, light can be efficiently taken into the light guide member and the light utilization efficiency can be improved.

なお、このように入射面が長方形を成す棒状又は筒状の導光部材を使用する投写型映像表示装置において、レーザ光の照射により蛍光体又は燐光体から発光される蛍光光又は燐光光は、導光部材の入射面に集光される。このため、導光部材の入射面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状と、蛍光体または燐光体の表面に集光されるレーザ光の集光面形状とが略同一になる。したがって、通常の等方性の拡散板を使用した場合には、導光部材の入射面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状が略円形となるため、効率よく光を取り込むためには拡散角度を大きくすることが難しくなる。しかし、異方性拡散板を使用した場合は、導光部材の入射面に集光される蛍光光又は燐光光の集光面形状を楕円形とし、この楕円形の短辺寸法を導光部材の入射面の短辺寸法に近似させることができるため、良好な拡散効果を得ながら効率よく光学系に光を取り込むことができる。   In addition, in the projection display apparatus using the rod-shaped or cylindrical light guide member whose incident surface is rectangular in this way, the fluorescent light or phosphorescent light emitted from the phosphor or phosphor by irradiation of the laser light is: It is condensed on the incident surface of the light guide member. For this reason, the shape of the condensing surface of the fluorescent light or phosphorescent light collected on the incident surface of the light guide member is substantially the same as the shape of the condensing surface of the laser light condensed on the surface of the phosphor or phosphor. Become. Therefore, when a normal isotropic diffusion plate is used, the light collecting surface shape of the fluorescent light or phosphorescent light collected on the incident surface of the light guide member is substantially circular, so that light is efficiently captured. Therefore, it is difficult to increase the diffusion angle. However, when an anisotropic diffusion plate is used, the shape of the light collecting surface of the fluorescent light or phosphorescent light collected on the incident surface of the light guide member is an ellipse, and the short side dimension of this ellipse is the light guide member. Therefore, the light can be efficiently taken into the optical system while obtaining a good diffusion effect.

請求項6記載の発明は、請求項4記載の投写型映像表示装置であって、光変調装置として赤色光用液晶パネル、緑色光用液晶パネル及び青色光用液晶パネルを使用した3板式投写型映像表示装置に形成されていることを要旨とする。   A sixth aspect of the present invention is the projection display apparatus according to the fourth aspect, wherein a three-plate projection type using a red light liquid crystal panel, a green light liquid crystal panel and a blue light liquid crystal panel as the light modulation device. The gist is that it is formed in a video display device.

このような構成によれば、照明光学系の少なくとも一部の光源としてレーザ発光器を使用するため、寿命が長く、高電圧が不要で、高効率の発光を行う光源を備えた3板式投写型映像表示装置を提供することができる。   According to such a configuration, since the laser emitter is used as at least a part of the light source of the illumination optical system, the three-plate projection type having a light source that has a long life, does not require a high voltage, and emits light with high efficiency. A video display device can be provided.

請求項7記載の発明は、請求項5記載の投写型映像表示装置であって、光変調装置としてマイクロミラー素子からなる反射型表示素子を用いた投写型映像表示装置に形成されていることを要旨とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the projection display apparatus according to the fifth aspect, wherein the projection display apparatus uses a reflective display element composed of a micromirror element as a light modulation device. The gist.

このような構成によれば、照明光学系の少なくとも一部の光源としてレーザ発光器を使用することができるため、寿命が長く、高電圧が不要で、高効率な発光を行う光源を備えた、光変調装置としてマイクロミラーからなる反射型表示素子を用いた投写型映像表示装置を提供することができる。   According to such a configuration, since a laser emitter can be used as at least a part of the light source of the illumination optical system, the light source has a long life, does not require a high voltage, and emits light efficiently. A projection display apparatus using a reflective display element made of a micromirror as a light modulator can be provided.

本発明に係る投写型映像表示装置によれば、蛍光体又は燐光体に照射されるレーザ光が拡散板により拡散されるため、蛍光体又は燐光体の表面におけるレーザ光照射部分の光密度が軽減されるとともに、レーザ光照射部分の蛍光体又は燐光体の温度上昇が抑制される。これにより、蛍光体又は燐光体の発光効率を向上させることができる。   According to the projection display apparatus of the present invention, the laser light irradiated to the phosphor or phosphor is diffused by the diffusion plate, so that the light density of the laser beam irradiated portion on the surface of the phosphor or phosphor is reduced. At the same time, the temperature rise of the phosphor or phosphor in the laser light irradiation portion is suppressed. Thereby, the luminous efficiency of the phosphor or phosphor can be improved.

本発明の実施の形態1に係る投写型映像表示装置の光学系の系統図である。1 is a system diagram of an optical system of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 同投写型映像表示装置における偏光ビームスプリッタの入射許容面への光束の入射状態説明図である。It is explanatory drawing of the incident state of the light beam to the entrance allowable surface of the polarization beam splitter in the projection type image display apparatus. 同偏光ビームスプリッタの入射許容面全面における蛍光光の集光面形状を示す図面であって、(a)は等方性拡散板を使用した場合のものであり、(b)は異方性拡散板を使用した場合のものである。It is drawing which shows the condensing surface shape of the fluorescence light in the whole entrance permissible surface of the polarization beam splitter, (a) is a thing at the time of using an isotropic diffuser, (b) is anisotropic diffusion It is a thing when a board is used. 同偏光ビームスプリッタの入射許容面における蛍光光の集光面形状を示すb部分拡大図面であって、(a)は等方性拡散板を使用した場合のものであり、(b)は異方性拡散板を使用した場合のものである。FIG. 3 is a partial enlarged view of a b portion showing the shape of a fluorescent light condensing surface on the entrance allowable surface of the polarization beam splitter, wherein (a) is a case where an isotropic diffuser is used, and (b) is anisotropic. This is the case where a functional diffusion plate is used. 本発明の実施の形態2に係る投写型映像表示装置の光学系の系統図である。It is a systematic diagram of the optical system of the projection type video display apparatus concerning Embodiment 2 of this invention.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係る投写型映像表示装置について図1〜図4を参照しながら説明する。この投写型映像表示装置は、液晶パネルを用いた3板式液晶投写型映像表示装置である。また、投写型映像表示装置は、照明光を出射する照明光学系10と、この照明光学系10から出射される照明光束を複数の色光束に分離する色分離光学系20と、各色光束を映像情報に従って光変調する光変調光学系30と、変調された各色光束を合成する色合成光学系40と、合成された映像光を投写する投写光学系50とから成る。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. This projection display apparatus is a three-plate liquid crystal projection display apparatus using a liquid crystal panel. The projection display apparatus includes an illumination optical system 10 that emits illumination light, a color separation optical system 20 that separates an illumination light beam emitted from the illumination optical system 10 into a plurality of color light beams, and images each color light beam. It comprises a light modulation optical system 30 that modulates light according to information, a color synthesis optical system 40 that synthesizes each modulated color beam, and a projection optical system 50 that projects the synthesized image light.

本実施の形態に係る照明光学系10は、青色光光源には青色発光ダイオード(LED)11Bを用い、赤色光光源には赤色発光ダイオード(LED)11Rを用いている。また、照明光学系10は、緑色光光源として、レーザ発光器11Aから出射されるレーザ光を励起光として蛍光体15に照射することにより、蛍光体15を励起させて緑色の蛍光光を発生させる光源を用いている。   The illumination optical system 10 according to the present embodiment uses a blue light emitting diode (LED) 11B as a blue light source and a red light emitting diode (LED) 11R as a red light source. In addition, the illumination optical system 10 irradiates the phosphor 15 as excitation light with the laser light emitted from the laser emitter 11A as a green light source, thereby exciting the phosphor 15 to generate green fluorescent light. A light source is used.

青色発光ダイオード11Bと赤色発光ダイオード11Rとは光軸が直交するように配置されるとともに、光軸の交差位置に第1ダイクロイックミラー13Rが配置されている。
第1ダイクロイックミラー13Rは、青色波長域の光束を透過させ、他の波長域の光束を反射させるものである。したがって、この実施の形態において、第1ダイクロイックミラー13Rは、青色発光ダイオード11Bから出射された青色波長域の青色光が直進透過し、赤色発光ダイオード11Rから出射された赤色波長域の赤色光が青色発光ダイオード11Bの位置とは反対の方向へ反射されるように配置されている。なお、青色発光ダイオード11Bと第1ダイクロイックミラー13Rとの間、及び、赤色発光ダイオード11Rと第1ダイクロイックミラー13Rとの間には、それぞれコリメートレンズ12B,12Rが配置されている。青色光及び赤色光は、このコリメートレンズ12B,12Rにより第1ダイクロイックミラー13Rに到達する前にコリメートされる。
The blue light emitting diode 11B and the red light emitting diode 11R are disposed so that the optical axes are orthogonal to each other, and the first dichroic mirror 13R is disposed at the intersection of the optical axes.
The first dichroic mirror 13R transmits a light beam in a blue wavelength region and reflects a light beam in another wavelength region. Therefore, in this embodiment, the first dichroic mirror 13R transmits blue light in the blue wavelength range emitted from the blue light emitting diode 11B in a straight line, and red light in the red wavelength range emitted from the red light emitting diode 11R in blue. It arrange | positions so that it may reflect in the direction opposite to the position of the light emitting diode 11B. Note that collimating lenses 12B and 12R are disposed between the blue light emitting diode 11B and the first dichroic mirror 13R and between the red light emitting diode 11R and the first dichroic mirror 13R, respectively. Blue light and red light are collimated by the collimating lenses 12B and 12R before reaching the first dichroic mirror 13R.

この第1ダイクロイックミラー13Rの後段には、第2ダイクロイックミラー13Gが配置されている。第2ダイクロイックミラー13Gは、緑色波長域の光束を反射し、他の波長域の光束を透過させるものである。したがって、青色発光ダイオード11Bから出射された青色光、及び、赤色発光ダイオード11Rから出射された赤色光は、それぞれこの第2ダイクロイックミラー13Gを透過して直進する。   A second dichroic mirror 13G is disposed following the first dichroic mirror 13R. The second dichroic mirror 13G reflects a light beam in the green wavelength region and transmits a light beam in another wavelength region. Therefore, the blue light emitted from the blue light emitting diode 11B and the red light emitted from the red light emitting diode 11R pass through the second dichroic mirror 13G and go straight.

レーザ発光器11Aは、アレイ状に配列された複数の青色レーザダイオードからなるものであって、レーザ発光器11Aの前方に第2ダイクロイックミラー13Gが位置するとともに、レーザ発光器11Aの光軸と青色発光ダイオード11Bの光軸とが直交するように配置されている。また、レーザ発光器11Aと第2ダイクロイックミラー13Gとの間には異方性拡散板14が配置されている。さらに、第2ダイクロイックミラー13Gを挟みその前方には、コリメートレンズ12Aと蛍光体15とが直列的に配置されている。蛍光体15は、反射ミラーの表面に蛍光層を形成したものである。   The laser emitter 11A is composed of a plurality of blue laser diodes arranged in an array. The second dichroic mirror 13G is located in front of the laser emitter 11A, and the optical axis of the laser emitter 11A is blue. It arrange | positions so that the optical axis of the light emitting diode 11B may orthogonally cross. An anisotropic diffusion plate 14 is disposed between the laser emitter 11A and the second dichroic mirror 13G. Further, the collimating lens 12A and the phosphor 15 are arranged in series in front of the second dichroic mirror 13G. The phosphor 15 is obtained by forming a phosphor layer on the surface of a reflection mirror.

異方性拡散板14は、透過する光束を拡散するものであって、方向により拡散角度が異なるように形成されたものである。このような異方性拡散板14は、例えば、ポリカーボネイト(PC)、ポリエステルアクリル、ガラスなどの基板表面にレリーフホログラムパターンの表面構造を施したもので、マイクロレンズアレイと同様に屈折機能で光を拡散させるものである。また、このパターン形状を適宜変更することにより、方向によって拡散角度を調整することができる。したがって、このパターン形状の設定により異方性拡散板14を透過する略円形のレーザ光の面形状を任意の楕円形に変更するように設定することができる。   The anisotropic diffusion plate 14 diffuses the transmitted light beam and is formed so that the diffusion angle differs depending on the direction. Such an anisotropic diffusion plate 14 has a relief hologram pattern surface structure on the surface of a substrate such as polycarbonate (PC), polyester acrylic, or glass, for example. It is intended to diffuse. In addition, by appropriately changing the pattern shape, the diffusion angle can be adjusted depending on the direction. Therefore, by setting the pattern shape, the surface shape of the substantially circular laser beam that passes through the anisotropic diffusion plate 14 can be changed to an arbitrary elliptical shape.

蛍光体15は、YAG系材料からなるもので、励起光としての青色レーザ光が照射されることにより緑色の蛍光光が発生するようになっている。
レーザ発光器11Aから出射された青色レーザ光は、異方性拡散板14を透過することにより拡散されるとともに、その面形状が予め設定された形状及び大きさに拡散変形される。そして、この青色レーザ光は、第2ダイクロイックミラー13G及びコリメートレンズ12Aを透過して蛍光体15の表面に集光されて照射される。このとき、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状の大きさは異方性拡散板14がないときに比し大きく、かつ、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状は、異方性拡散板14が使用されていることにより、所定の楕円形状に変形されている。このようにして、励起光としての青色レーザ光が照射されることにより、所望の発光面形状を成す緑色光が発生する。また、発生した緑色光は、蛍光体15が塗布された反射ミラーにより第2ダイクロイックミラー13Gに反射される。したがって、この緑色光も、前述の赤色光及び青色光と合体されてフライアイレンズ16へ照射される。
The phosphor 15 is made of a YAG material, and emits green fluorescent light when irradiated with blue laser light as excitation light.
The blue laser light emitted from the laser emitter 11A is diffused by passing through the anisotropic diffusion plate 14, and its surface shape is diffused and deformed to a preset shape and size. Then, the blue laser light passes through the second dichroic mirror 13G and the collimating lens 12A, and is condensed and irradiated on the surface of the phosphor 15. At this time, the size of the condensing surface shape of the laser light condensed on the surface of the phosphor 15 is larger than that when the anisotropic diffusion plate 14 is not provided, and is condensed on the surface of the phosphor 15. The condensing surface shape of the laser light is deformed into a predetermined elliptical shape by using the anisotropic diffusion plate 14. In this manner, green light having a desired light emitting surface shape is generated by irradiating with blue laser light as excitation light. Further, the generated green light is reflected to the second dichroic mirror 13G by the reflection mirror to which the phosphor 15 is applied. Therefore, this green light is also combined with the above-mentioned red light and blue light and applied to the fly-eye lens 16.

フライアイレンズ16は、図2に部分的に示されるように、碁盤目状に形成された複数のセルレンズ群からなる第1レンズアレイ16a及び第2レンズアレイ16bから構成されている。フライアイレンズ16に照射された光束は、第1レンズアレイ16aにおいて複数のセルレンズにより複数の微小な部分光束に分割される。そして、第1レンズアレイ16aから出射された複数の部分光束それぞれが対応する第2レンズアレイ16bのセルレンズ上に集光される。なお、集光された光束は、後述する液晶ライトバルブの全面を照射するように設計されており、これにより光源から出射された光束に存在する部分的な輝度むらが平均化され、画面中央部と周辺部とでの光量差を低減している。   As partially shown in FIG. 2, the fly-eye lens 16 is composed of a first lens array 16a and a second lens array 16b that are composed of a plurality of cell lens groups formed in a grid pattern. The light beam applied to the fly-eye lens 16 is divided into a plurality of minute partial light beams by the plurality of cell lenses in the first lens array 16a. Then, each of the plurality of partial light beams emitted from the first lens array 16a is condensed on the cell lens of the corresponding second lens array 16b. The condensed light beam is designed to irradiate the entire surface of the liquid crystal light valve, which will be described later, and this causes the partial luminance unevenness present in the light beam emitted from the light source to be averaged, so that the center of the screen is The difference in the amount of light at the periphery is reduced.

フライアイレンズ16の後方に配置される偏光ビームスプリッタ17は、図2に示すごとく、断面が平行四辺形の複数の棒状プリズム片17a,17bが互いに接合されている。すなわち、フライアイレンズ16からの光が直接入射される棒状プリズム片17aとフライアイレンズ16からの光が直接入射されない棒状プリズム片17bとが交互に配列されて貼り付けられている。したがって、偏光ビームスプリッタ17のフライアイレンズ16側の面には、フライアイレンズ16からの光が直接入射される棒状プリズム片17aの面が細長の長方形状、すなわち短冊状に形成されている。本発明において、この短冊状の面は、光源の後段の光学系における光束の長方形入射部を成すものであって、入射許容面Fと称されている。また、この入射許容面Fは、光が直接入射されない棒状プリズム片17bを間に挟んで並列に並ぶように形成されている。   As shown in FIG. 2, the polarizing beam splitter 17 disposed behind the fly-eye lens 16 has a plurality of rod-shaped prism pieces 17a and 17b whose cross sections are parallelograms joined together. That is, rod-shaped prism pieces 17a to which light from the fly-eye lens 16 is directly incident and rod-shaped prism pieces 17b to which light from the fly-eye lens 16 is not directly incident are alternately arranged and pasted. Therefore, on the surface of the polarizing beam splitter 17 on the fly eye lens 16 side, the surface of the rod-shaped prism piece 17a on which the light from the fly eye lens 16 is directly incident is formed in an elongated rectangular shape, that is, a strip shape. In the present invention, the strip-shaped surface forms a rectangular incident portion of the light beam in the optical system at the rear stage of the light source, and is referred to as an incident allowable surface F. In addition, the incident permissible surface F is formed so as to be arranged in parallel with a rod-shaped prism piece 17b on which light is not directly incident, sandwiched therebetween.

また、偏光ビームスプリッタ17において、棒状プリズム片17aと棒状プリズム片17bとの貼り付け面には反射膜17cが形成されている。この反射膜17cは、ハーフミラー処理と鏡面処理とが施されており、図示するようにフライアイレンズ16から入射される光束のうちP偏光光及びS偏光光の何れか一方の偏光光、例えばP偏光光を透過し、他方のS偏光光を反射するように構成されている。また、光が直接入射されない棒状プリズム片17bの出射面には、位相差板17dが貼り付けられている。位相差板17dは、これを透過するP偏光光をS偏光光に変換するようにしている。偏光ビームスプリッタ17がこのように構成されているので、入射許容面Fから取り込まれたS偏光光は、反射膜17cで2回反射され、変換されずにS偏光光のまま棒状プリズム片17aの出射側の面から出射される。また、入射許容面Fから取り込まれたP偏光光は、反射膜17c及び棒状プリズム片17bを透過した後、位相差板17dを透過することによりS偏光光に変換されて棒状プリズム片17aの出射側の面から出射される。   Further, in the polarizing beam splitter 17, a reflective film 17c is formed on the bonding surface of the rod-shaped prism piece 17a and the rod-shaped prism piece 17b. The reflection film 17c is subjected to half mirror processing and mirror surface processing, and as shown in the drawing, one of P-polarized light and S-polarized light among the light beams incident from the fly-eye lens 16, for example, The P-polarized light is transmitted and the other S-polarized light is reflected. A retardation plate 17d is attached to the exit surface of the rod-shaped prism piece 17b where light is not directly incident. The phase difference plate 17d converts the P-polarized light transmitted therethrough into S-polarized light. Since the polarization beam splitter 17 is configured in this way, the S-polarized light taken in from the incidence allowable surface F is reflected twice by the reflection film 17c, and is not converted and remains as the S-polarized light in the rod-shaped prism piece 17a. The light is emitted from the emission side surface. Further, the P-polarized light taken in from the entrance allowable surface F is transmitted through the reflection film 17c and the rod-shaped prism piece 17b, and then is transmitted through the phase difference plate 17d to be converted to S-polarized light, and emitted from the rod-shaped prism piece 17a. The light is emitted from the side surface.

偏光ビームスプリッタ17は、上記のように構成されるものであって、図2に示すようにフライアイレンズ16の第2レンズアレイ16bのセルレンズ上に集光された光束を、複数の短冊状の入射許容面Fから取り込み、取り込んだ光束を全て一方向の偏光光に揃えて出射するためのものである。このために、偏光ビームスプリッタ17は、フライアイレンズ16の第2レンズアレイ16bのセルレンズに集光された光を個々に偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに取り込むことができるように、フライアイレンズ16に接近して配置されている。   The polarization beam splitter 17 is configured as described above. As shown in FIG. 2, the polarization beam splitter 17 divides the light beam condensed on the cell lens of the second lens array 16 b of the fly-eye lens 16 into a plurality of strips. In this case, all the captured light fluxes are aligned and emitted in one direction of polarized light. For this reason, the polarization beam splitter 17 is configured so that the light condensed on the cell lens of the second lens array 16b of the fly-eye lens 16 can be individually taken into the incidence allowable plane F of the polarization beam splitter 17. It is arranged close to the eye lens 16.

このようにして、フライアイレンズ16の第2レンズアレイ16bの各セルレンズから出射された光束(照明光)は、短冊状に形成された、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに取り込まれる。なお、この入射許容面Fに取り込まれる緑色光は、前述の異方性拡散板14により楕円形に拡散されるとともに、この楕円形の短辺寸法が偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fの短辺寸法に近似するように形成されている(図3(b)及び図4(b)参照。なお、この点について後で詳しく説明する)。そして、偏光ビームスプリッタ17に取り込まれた光束は、所定の偏光光に揃えられてコンデンサーレンズ18を通して色分離光学系20へ出射されるように構成されている。   In this way, the light flux (illumination light) emitted from each cell lens of the second lens array 16b of the fly-eye lens 16 is taken into the entrance allowable surface F of the polarization beam splitter 17 formed in a strip shape. The green light taken into the allowable incidence surface F is diffused in an elliptical shape by the anisotropic diffusion plate 14 and the short side dimension of the elliptical shape is shorter than the allowable incidence surface F of the polarization beam splitter 17. It is formed so as to approximate the side dimension (see FIGS. 3B and 4B, which will be described in detail later). The light beam taken into the polarization beam splitter 17 is configured to be aligned with predetermined polarized light and emitted to the color separation optical system 20 through the condenser lens 18.

色分離光学系20は、図1に示すように、第3ダイクロイックミラー21、第4ダイクロイックミラー22、反射ミラー23,24,25、リレーレンズ26,27、コンデンサーレンズ28R、28G、28Bなどから構成されたものであって、照明光学系10から射出される照明光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する機能を有している。   As shown in FIG. 1, the color separation optical system 20 includes a third dichroic mirror 21, a fourth dichroic mirror 22, reflection mirrors 23, 24, and 25, relay lenses 26 and 27, condenser lenses 28R, 28G, and 28B. And has a function of separating the illumination light emitted from the illumination optical system 10 into red light, green light, and blue light.

第3ダイクロイックミラー21は、赤色光を透過させるとともに、緑色光及び青色光を反射する。第3ダイクロイックミラー21を透過した赤色光は、反射ミラー23で反射され、コンデンサーレンズ28Rを透過して赤色光用液晶ライトバルブ30Rに導かれる。コンデンサーレンズ28Rは、照明光学系10からの複数の部分光束がそれぞれ赤色光用液晶ライトバルブ30Rに集光するように設定されている。なお、後述する緑色光用液晶ライトバルブ30G及び青色光用液晶ライトバルブ30Bの入射側に配設されたコンデンサーレンズ28G,28Bもコンデンサーレンズ28Rと色光を異にするが同様に設定されている。   The third dichroic mirror 21 transmits red light and reflects green light and blue light. The red light that has passed through the third dichroic mirror 21 is reflected by the reflecting mirror 23, passes through the condenser lens 28R, and is guided to the red light liquid crystal light valve 30R. The condenser lens 28R is set so that a plurality of partial light beams from the illumination optical system 10 are condensed on the red light liquid crystal light valve 30R. The condenser lenses 28G and 28B disposed on the incident side of the green light liquid crystal light valve 30G and the blue light liquid crystal light valve 30B, which will be described later, are also set in the same manner, although the color light is different from that of the condenser lens 28R.

第3ダイクロイックミラー21で反射された緑色光と青色光のうち緑色光は、第4ダイクロイックミラー22によって反射され、コンデンサーレンズ28Gを透過して緑色光用液晶ライトバルブ30Gに導かれる。一方、青色光は、第4ダイクロイックミラー22を透過し、リレーレンズ26、反射ミラー24、リレーレンズ27を順次透過して青色光用液晶ライトバルブ30Bに導かれる。   Of the green light and blue light reflected by the third dichroic mirror 21, green light is reflected by the fourth dichroic mirror 22, passes through the condenser lens 28G, and is guided to the green light liquid crystal light valve 30G. On the other hand, the blue light is transmitted through the fourth dichroic mirror 22, is sequentially transmitted through the relay lens 26, the reflection mirror 24, and the relay lens 27, and is guided to the blue light liquid crystal light valve 30B.

光変調光学系30は、赤色光用液晶ライトバルブ30R、緑色光用液晶ライトバルブ30G及び青色光用液晶ライトバルブ30Bにより構成される。また、赤色光用液晶ライトバルブ30R、緑色光用液晶ライトバルブ30G及び青色光用液晶ライトバルブ30Bは、それぞれ透過型の液晶パネル、液晶パネルの入射側に配置された入射側偏光板、液晶パネルの出射側に配置された出射側偏光板などから構成されている。   The light modulation optical system 30 includes a red light liquid crystal light valve 30R, a green light liquid crystal light valve 30G, and a blue light liquid crystal light valve 30B. The liquid crystal light valve for red light 30R, the liquid crystal light valve for green light 30G and the liquid crystal light valve for blue light 30B are respectively a transmissive liquid crystal panel, an incident side polarizing plate disposed on the incident side of the liquid crystal panel, and a liquid crystal panel. It is comprised from the output side polarizing plate etc. which are arrange | positioned at the output side.

色合成光学系40は、クロスダイクロイックプリズム41などから構成されている。また、クロスダイクロイックプリズム41は、赤色光を反射させる反射面及び青色光を反射させる反射面を備えている。したがって、赤色光用液晶ライトバルブ30Rにて変調されて出射された赤色光及び青色光用液晶ライトバルブ30Bにて変調されて出射された青色光は、クロスダイクロイックプリズム41に入射した後、それぞれの反射面で反射される。そして、この赤色光及び青色光は、クロスダイクロイックプリズム41に入射して直進透過する緑色光と合成され、合成光が映像光として出射されるように構成されている。   The color synthesizing optical system 40 includes a cross dichroic prism 41 and the like. The cross dichroic prism 41 includes a reflective surface that reflects red light and a reflective surface that reflects blue light. Therefore, the red light modulated and emitted by the red light liquid crystal light valve 30R and the blue light modulated and emitted by the blue light liquid crystal light valve 30B are incident on the cross dichroic prism 41, respectively. Reflected by the reflecting surface. Then, the red light and the blue light are combined with the green light that is incident on the cross dichroic prism 41 and passes straight through, and the combined light is emitted as image light.

投写光学系50は、クロスダイクロイックプリズム41の出射側に配置されており、投写レンズユニット51と、投写映像を上下左右に移動させためのレンズシフト機構(具体的な構成は図示せず)などから構成されている。この投写レンズユニット51により色合成光学系40から出射された映像光が、スクリーン等の投写面に拡大投写される。   The projection optical system 50 is disposed on the exit side of the cross dichroic prism 41, and includes a projection lens unit 51 and a lens shift mechanism (a specific configuration is not shown) for moving the projected image vertically and horizontally. It is configured. The image light emitted from the color synthesizing optical system 40 by the projection lens unit 51 is enlarged and projected onto a projection surface such as a screen.

ここで、以上のように構成された投写型映像表示装置における照明光学系10の作用について説明する。なお、色分離光学系20、光変調光学系30、色合成光学系40、投写光学系50は、上記の通り一般的な構成のものであるので、ここでは改めての作用の説明を省略する。   Here, the operation of the illumination optical system 10 in the projection display apparatus configured as described above will be described. Note that the color separation optical system 20, the light modulation optical system 30, the color synthesis optical system 40, and the projection optical system 50 have a general configuration as described above, and thus the description of the operation is omitted here.

青色発光ダイオード11Bから出射された青色光は、コリメートレンズ12Bによりコリメートされて第1ダイクロイックミラー13R及び第2ダイクロイックミラー13Gを透過してフライアイレンズ16に入射される。   The blue light emitted from the blue light emitting diode 11B is collimated by the collimating lens 12B, passes through the first dichroic mirror 13R and the second dichroic mirror 13G, and enters the fly-eye lens 16.

赤色発光ダイオード11Rから出射された赤色光は、コリメートレンズ12Rによりコリメートされ、第1ダイクロイックミラー13Rにより反射される。第1ダイクロイックミラー13Rで反射された赤色光は、第2ダイクロイックミラー13Gを透過してフライアイレンズ16に入射される。   The red light emitted from the red light emitting diode 11R is collimated by the collimating lens 12R and reflected by the first dichroic mirror 13R. The red light reflected by the first dichroic mirror 13R passes through the second dichroic mirror 13G and enters the fly-eye lens 16.

次に、レーザ発光器11Aは、複数の青色レーザダイオードがアレイ状に配列されたものであって、個々の青色レーザダイオードから発光されたレーザ光は、異方性拡散板14を透過する際に、レリーフホログラムパターンの表面構造による屈折作用により拡散される。また、青色レーザダイオードから出射されたレーザ光は、当初の発光面形状は略円形であるが、所定の表面構造に形成された異方性拡散板14を透過することにより、所望の面形状に変形される。異方性拡散板14を透過したレーザ光は、第2ダイクロイックミラー13Gを透過した後、コリメートレンズ12Aを透過することにより蛍光体15の表面に集光されて、反射ミラー表面に塗布された蛍光体15に照射される。この蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状は、異方性拡散板14により楕円形に変形されるとともに、この楕円形の短辺寸法が偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fの短辺寸法に近似するように拡散変形されている(図3(b)及び図4(b)参照、なお、これら図面については後で説明する)。   Next, the laser emitter 11A has a plurality of blue laser diodes arranged in an array, and the laser light emitted from each blue laser diode passes through the anisotropic diffusion plate 14. It is diffused by the refraction action by the surface structure of the relief hologram pattern. The laser light emitted from the blue laser diode has an initial light emitting surface shape that is substantially circular. However, the laser light has a desired surface shape by transmitting through the anisotropic diffusion plate 14 formed in a predetermined surface structure. Deformed. The laser light that has passed through the anisotropic diffusion plate 14 passes through the second dichroic mirror 13G, and then passes through the collimating lens 12A to be condensed on the surface of the phosphor 15 and applied to the surface of the reflecting mirror. The body 15 is irradiated. The condensing surface shape of the laser light condensed on the surface of the phosphor 15 is deformed into an ellipse by the anisotropic diffusion plate 14, and the short side dimension of the ellipse is allowed to enter the polarizing beam splitter 17. It is diffused and deformed so as to approximate the short side dimension of the surface F (see FIGS. 3B and 4B, which will be described later).

蛍光体15は、レーザ光により励起されて緑色光(すなわち、緑色の蛍光光)を発光する。発光した緑色光は、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状と同様の面形状で発光され、射出され拡散される。射出された緑色光は、蛍光体15が塗布された反射ミラーにより反射されて、コリメートレンズ12Aでコリメートされる。コリメートされた緑色光は、第2ダイクロイックミラー13Gへ入射され、この第2ダイクロイックミラー13Gで反射されて、前述の赤色光及び青色光と合体されてフライアイレンズ16に照射される。   The phosphor 15 is excited by laser light to emit green light (that is, green fluorescent light). The emitted green light is emitted with a surface shape similar to the shape of the condensing surface of the laser light collected on the surface of the phosphor 15, and is emitted and diffused. The emitted green light is reflected by the reflecting mirror coated with the phosphor 15 and collimated by the collimating lens 12A. The collimated green light is incident on the second dichroic mirror 13G, reflected by the second dichroic mirror 13G, combined with the red light and blue light described above, and applied to the fly-eye lens 16.

上記において、蛍光体15に集光されるレーザ光は、青色レーザダイオードから発光されたままの発光面形状ではなく拡散されているので、光密度が低減される。したがって、蛍光体15が青色レーザダイオードから発光されたままの集光面形状で照射される場合と比較すると、蛍光体15の温度上昇が緩和される。   In the above, the laser light focused on the phosphor 15 is diffused rather than the light emitting surface shape as it is emitted from the blue laser diode, so that the light density is reduced. Therefore, the temperature rise of the phosphor 15 is mitigated as compared with the case where the phosphor 15 is irradiated with the condensing surface shape as it is emitted from the blue laser diode.

フライアイレンズ16に入射された青色光領域の青色光、赤色光領域の赤色光、及び緑色光領域の緑色光を含む照明光は、第1レンズアレイ16aにおいて、碁盤目状に配列されたセルレンズによりそれぞれ碁盤目状に一旦分割され、その後第1レンズアレイ16aのセルレンズに対応する第2レンズアレイ16bのセルレンズ上に集光される。上記のように第2レンズアレイ16bのセルレンズ上に集光されるということは、偏光ビームスプリッタ17がフライアイレンズ16に近接して配置されていることから、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに集光されることと略同義である。そして、このようにセルレンズ上に集光された光は、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fから偏光ビームスプリッタ17に取り込まれる。   The illumination light including blue light in the blue light region, red light in the red light region, and green light in the green light region incident on the fly-eye lens 16 is arranged in a grid pattern in the first lens array 16a. Each of the lenses is once divided into a grid pattern, and then condensed onto the cell lens of the second lens array 16b corresponding to the cell lens of the first lens array 16a. Condensing light onto the cell lens of the second lens array 16b as described above means that the polarization beam splitter 17 is disposed close to the fly-eye lens 16, and therefore the entrance allowable surface of the polarization beam splitter 17 It is almost synonymous with being focused on F. Then, the light condensed on the cell lens in this way is taken into the polarization beam splitter 17 from the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17.

また、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに集光される照射光を構成する各色光の集光面形状は、発光時の面形状で入射される。すなわち、緑色光については、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状で入射される。したがって、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状は、等方性拡散板で拡散された場合略円形状となるが、この発明においては、異方性拡散板14により楕円形に変形されるとともに、この楕円形の短辺寸法が偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fの短辺寸法に近似するように拡散変形されている。   Further, the condensing surface shape of each color light constituting the irradiation light condensed on the incident allowable surface F of the polarization beam splitter 17 is incident in a surface shape at the time of light emission. That is, the green light is incident on the surface of the phosphor 15 in the shape of a condensing surface of the laser light that is condensed. Therefore, the shape of the condensing surface of the laser beam condensed on the surface of the phosphor 15 becomes a substantially circular shape when diffused by the isotropic diffusing plate. In the present invention, however, the anisotropic diffusing plate 14 While being deformed into an ellipse, the ellipse is deformed so that the short side dimension of the ellipse approximates the short side dimension of the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17.

図3及び図4は、このように拡散変形させていることの意味を説明する図である。偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに集光される緑色光の集光面形状Eが略円形のままであると、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fが短冊状を成す長方形であるため、光の利用効率が低下するか、拡散角度を大きくすることができなくなる。   3 and 4 are diagrams for explaining the meaning of the diffusion deformation. If the condensing surface shape E of the green light collected on the incident allowable surface F of the polarizing beam splitter 17 remains substantially circular, the incident allowable surface F of the polarizing beam splitter 17 is a rectangular rectangle. The light utilization efficiency decreases or the diffusion angle cannot be increased.

この点についてさらに具体的に説明する。図3(a)及び図4(a)に示すように、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに集光される緑色光の集光面形状Eである円形の直径を、拡散角度を重視して拡散すると、入射許容面Fの短辺方向には取り込まれない光束が生じ、光の利用効率が低下する恐れがある。他方、このような取り込まれない光束が生じるのを避けるために、集光面形状Eの円形の直径を偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fの短辺寸法に合わせると、集光面形状Eを小さくしなければならず拡散角度を大きくすることができない。   This point will be described more specifically. As shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), the circular diameter, which is the condensing surface shape E of the green light condensed on the incident allowable surface F of the polarization beam splitter 17, is emphasized with respect to the diffusion angle. If the light is diffused, a light flux that is not captured in the short side direction of the incidence allowable surface F is generated, and the light use efficiency may be reduced. On the other hand, in order to avoid the generation of such a light beam that is not captured, when the diameter of the circular shape of the condensing surface shape E is adjusted to the short side dimension of the incidence allowable surface F of the polarizing beam splitter 17, the condensing surface shape E is changed. The diffusion angle must be reduced and the diffusion angle cannot be increased.

これに対し、本実施の形態の場合は、図3(b)及び図4(b)に図示するように偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに集光される緑色光の集光面形状Eを楕円形とするとともに、この楕円形の短辺寸法を、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fの短辺寸法に近似するように拡散変形させている。したがって、拡散角度を大きくすることができるとともに、光源の後段に位置する光学系における長方形入射部、すなわち偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fに取り込まれない光束の発生を大幅に減少させることができる。また、これにより光の利用効率を向上させることができる。   On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in FIGS. 3B and 4B, the condensing surface shape E of the green light condensed on the incident allowable surface F of the polarization beam splitter 17 is illustrated. And the elliptical short side dimension is diffused and deformed so as to approximate the short side dimension of the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17. Therefore, the diffusion angle can be increased, and the generation of a light beam that is not taken into the rectangular incident portion in the optical system located at the rear stage of the light source, that is, the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17 can be greatly reduced. . This also improves the light utilization efficiency.

次に以上のように構成された本発明の実施の形態に係る効果について説明する。
(1)蛍光体15の表面に照射されるレーザ光が拡散されるため、蛍光体15の表面におけるレーザ光照射部分の光密度が軽減され、同表面におけるレーザ光照射部分の温度上昇が抑制される。これにより、蛍光体15の発光効率を向上させることができる。
Next, effects according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
(1) Since the laser light irradiated on the surface of the phosphor 15 is diffused, the light density of the laser light irradiated portion on the surface of the phosphor 15 is reduced, and the temperature rise of the laser light irradiated portion on the surface is suppressed. The Thereby, the luminous efficiency of the phosphor 15 can be improved.

(2)拡散板として異方性拡散板14が使用されているので、蛍光体15の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を楕円形とするとともに、この楕円形の短辺寸法を、後段の光学系における長方形入射部(この実施の形態においては偏光ビームスプリッタ17の入射許容面F)の短辺寸法に近似させた状態に拡散変形することができる。これにより、後段の光学系に取り込まれない光量を減少させることができ、光の利用効率を向上させることができる。   (2) Since the anisotropic diffusion plate 14 is used as the diffusion plate, the condensing surface shape of the laser light condensed on the surface of the phosphor 15 is an ellipse, and the short side dimension of the ellipse is Can be diffused and deformed in a state that approximates the short side dimension of the rectangular incident portion (in this embodiment, the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17) in the subsequent optical system. As a result, the amount of light that is not taken into the subsequent optical system can be reduced, and the light utilization efficiency can be improved.

(3)発光ダイオードによっても所望の高出力を得ることが容易な赤色光用光源及び青色光用光源としては、安価な発光ダイオードが用いられている。一方、発光ダイオードでは所望の高出力を得ることが難しい緑色光用光源には、レーザ発光器11Aが用いられ、レーザ発光器11Aから射出されるレーザ光が励起光として蛍光体15に照射され、蛍光体15から発光される緑色の蛍光光が緑色光として利用されている。したがって、発光ダイオードの使用を優先し、レーザ発光器11Aの使用を限定的としながら、十分な出力の光源を得ることができる。   (3) As a light source for red light and a light source for blue light that can easily obtain a desired high output even by a light emitting diode, inexpensive light emitting diodes are used. On the other hand, a laser light emitter 11A is used as a light source for green light, which is difficult to obtain a desired high output with a light emitting diode, and laser light emitted from the laser light emitter 11A is irradiated to the phosphor 15 as excitation light. Green fluorescent light emitted from the phosphor 15 is used as green light. Accordingly, it is possible to obtain a light source with sufficient output while giving priority to the use of the light emitting diode and limiting the use of the laser emitter 11A.

(4)本実施の形態に係る投写型映像表示装置のように、フライアイレンズ16及び偏光ビームスプリッタ17を使用する投写型映像表示装置においては、フライアイレンズ16の第2レンズアレイ16bの表面に蛍光光が集光される。また、この集光位置は、実質的に偏光ビームスプリッタ17の入射部であり、それは偏光ビームスプリッタ17の短冊状の入射許容面Fとなる。そこで、蛍光体15の表面に集光して照射されるレーザ光の集光面形状を異方性拡散板14により楕円形に拡散変形.するとともに、この楕円形の短辺寸法を、偏光ビームスプリッタ17の短冊状の入射許容面Fの短辺寸法に近似するように変形させている。これにより、偏光ビームスプリッタ17の入射許容面Fから効率よく光を取り込むことができ、光の利用効率を向上させることができる。   (4) In the projection display apparatus using the fly-eye lens 16 and the polarization beam splitter 17 as in the projection display apparatus according to the present embodiment, the surface of the second lens array 16b of the fly-eye lens 16 Fluorescent light is collected on the surface. Further, this condensing position is substantially the incident portion of the polarizing beam splitter 17, which becomes the strip-shaped incident allowable surface F of the polarizing beam splitter 17. Therefore, the condensing surface shape of the laser light condensed and irradiated on the surface of the phosphor 15 is diffused and deformed into an ellipse by the anisotropic diffusion plate 14, and the short side dimension of the ellipse is changed into a polarized beam. The splitter 17 is deformed so as to approximate the short side dimension of the strip-shaped entrance allowable surface F. Thereby, light can be efficiently taken in from the incidence allowable surface F of the polarization beam splitter 17, and the utilization efficiency of light can be improved.

(5)本実施の形態に係る投写型映像表示装置は、光変調装置として液晶パネルを使用した3板式投写型映像表示装置であって、照明光学系10の一部の光源としてレーザ発光器11Aを使用するため、寿命が長く、高電圧が不要で、高効率の発光を行う光源を備えた3板式投写型映像表示装置を提供することができる。   (5) The projection display apparatus according to the present embodiment is a three-plate projection display apparatus using a liquid crystal panel as a light modulation device, and a laser emitter 11A as a part of the light source of the illumination optical system 10. Therefore, it is possible to provide a three-plate projection image display apparatus having a light source that has a long life, does not require a high voltage, and emits light with high efficiency.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る投写型映像表示装置について、図5を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Next, a projection display apparatus according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG.

実施の形態2に係る投写型映像表示装置は、実施の形態1における照明光学系を利用して、マイクロミラー素子からなる反射型表示素子を光変調素子とする投写型映像表示装置を形成したものである。   The projection display apparatus according to the second embodiment is a projection display apparatus in which the illumination optical system in the first embodiment is used and a reflection display element composed of a micromirror element is used as a light modulation element. It is.

図5の投写型映像表示装置は、実施の形態1と同様な構成の照明光学系110と、この照明光学系110から射出される光束を光変調光学系130へ導くガイド光学系120と、ガイド光学系120に導かれた光束を光変調する光変調光学系130と、光変調された映像光を拡大投写する投写光学系140とから成る。   The projection display apparatus of FIG. 5 includes an illumination optical system 110 having the same configuration as that of the first embodiment, a guide optical system 120 that guides a light beam emitted from the illumination optical system 110 to the light modulation optical system 130, and a guide. It comprises a light modulation optical system 130 that optically modulates a light beam guided to the optical system 120, and a projection optical system 140 that enlarges and projects the light-modulated image light.

照明光学系110は、実施の形態1における照明光学系10と同様に、青色発光ダイオード(LED)111Bを用い、赤色光光源には赤色発光ダイオード(LED)111Rを用いている。また、照明光学系110は、緑色光光源として、レーザ発光器111Aから出射されるレーザ光を蛍光体115に照射することにより蛍光体115を励起させて緑色光を発光させる光源を用いている。この構成において、青色発光ダイオード111B及び赤色発光ダイオード111R、レーザ発光器111A及び蛍光体115の構成は、実施の形態1における青色発光ダイオード11B及び赤色発光ダイオード11R、レーザ発光器11A及び蛍光体15と同一である。   The illumination optical system 110 uses a blue light emitting diode (LED) 111B as in the illumination optical system 10 in the first embodiment, and a red light emitting diode (LED) 111R as a red light source. Further, the illumination optical system 110 uses a light source that emits green light by exciting the phosphor 115 by irradiating the phosphor 115 with laser light emitted from the laser emitter 111A as a green light source. In this configuration, the configurations of the blue light emitting diode 111B and the red light emitting diode 111R, the laser light emitter 111A, and the phosphor 115 are the same as the blue light emitting diode 11B and the red light emitting diode 11R, the laser light emitter 11A, and the phosphor 15 in the first embodiment. Are the same.

また、照明光学系110は、青色光、及び赤色光を射出するための、上記以外の装置として、第1ダイクロイックミラー113R、第2ダイクロイックミラー113G、コリメートレンズ112B、112Rを有している。これら機器は、実施の形態1における第1ダイクロイックミラー13R、第2ダイクロイックミラー13G、コリメートレンズ12B、12Rと同一のものであり、実施の形態1の場合と同一に配置されている。   The illumination optical system 110 includes a first dichroic mirror 113R, a second dichroic mirror 113G, and collimating lenses 112B and 112R as devices other than those described above for emitting blue light and red light. These devices are the same as the first dichroic mirror 13R, the second dichroic mirror 13G, and the collimating lenses 12B and 12R in the first embodiment, and are arranged in the same manner as in the first embodiment.

また、照明光学系110には、緑色光を発生するための、上記以外の装置として異方性拡散板114、蛍光体115、コリメートレンズ112Aが設けられているが、これら機器の構成及び配置も、実施の形態1における異方性拡散板14、蛍光体15、コリメートレンズ12Aと同一である。したがって、照明光学系110における光源の構成は、実施の形態1のものと同一である。ただし、照明光学系110における各光源は、実施の形態1における照明光学系10と異なり、時分割で発光するように制御されている。   The illumination optical system 110 is provided with an anisotropic diffuser 114, a phosphor 115, and a collimator lens 112A as devices other than those described above for generating green light. This is the same as the anisotropic diffusion plate 14, phosphor 15 and collimating lens 12A in the first embodiment. Therefore, the configuration of the light source in the illumination optical system 110 is the same as that in the first embodiment. However, unlike the illumination optical system 10 in Embodiment 1, each light source in the illumination optical system 110 is controlled to emit light in a time division manner.

また、実施の形態2における照明光学系110では、実施の形態1におけるフライアイレンズ16、偏光ビームスプリッタ17が用いられていないが、これに代わる装置として、第2ダイクロイックミラー113Gを経由して出射される光を集光するコンデンサ−レンズ116、集光された光を導入する横断面長方形の導光部材117が設けられている。導光部材117は、コンデンサ−レンズ116により集光された照明光の輝度分布を均一にするものであって、この実施の形態では、ガラス等の角棒体からなるロッドインテグレータが用いられている。   In the illumination optical system 110 according to the second embodiment, the fly-eye lens 16 and the polarization beam splitter 17 according to the first embodiment are not used. As an alternative device, the light is emitted via the second dichroic mirror 113G. A condenser lens 116 for collecting the collected light and a light guide member 117 having a rectangular cross section for introducing the collected light are provided. The light guide member 117 makes the luminance distribution of the illumination light collected by the condenser lens 116 uniform. In this embodiment, a rod integrator made of a square bar such as glass is used. .

ガイド光学系120は、照明光学系110から出射された光を光変調光学系130へ導光するように構成されたものであって、リレーレンズ121、123及び全反射ミラー122等の機器から構成されている。   The guide optical system 120 is configured to guide the light emitted from the illumination optical system 110 to the light modulation optical system 130, and includes devices such as relay lenses 121 and 123 and a total reflection mirror 122. Has been.

光変調光学系130は、一般にDMD(Digital Micromirror Device)と略称されているマイクロミラー素子からなる反射型表示素子131及びアブソーバ132を用いたものであって、ディジタル光変調が行われている。   The light modulation optical system 130 uses a reflective display element 131 and an absorber 132, which are generally abbreviated as DMD (Digital Micromirror Device), and performs digital light modulation.

反射型表示素子131は、約50万〜130万個のマイクロミラー素子がマトリックス状に敷き詰められた構造の半導体集積光スイッチであり、画像フレームにおける画素と、このマイクロミラー素子とが対応するように配列されている。また、反射型表示素子131におけるマイクロミラー素子は、オンとオフの状態で±10度程度傾斜が変化するように支柱に取り付けられている。反射型表示素子131は、オン状態においては、ガイド光学系から照射された光がマイクロミラー素子で反射されて投写光学系に向けて出射される、またオフ状態においては、マイクロミラー素子から反射された光がアブソーバ132に吸収されるように反射される。アブソーバ132は、オン状態の光線から約20度傾斜する方向に配置されている。   The reflective display element 131 is a semiconductor integrated optical switch having a structure in which about 500,000 to 1.3 million micromirror elements are spread in a matrix, so that the pixels in the image frame correspond to the micromirror elements. It is arranged. In addition, the micromirror element in the reflective display element 131 is attached to the support so that the inclination changes about ± 10 degrees in the on and off states. In the on state, the reflective display element 131 reflects light emitted from the guide optical system by the micromirror element and is emitted toward the projection optical system. In the off state, the reflective display element 131 reflects from the micromirror element. The reflected light is reflected so as to be absorbed by the absorber 132. The absorber 132 is arranged in a direction inclined about 20 degrees from the light beam in the on state.

このように構成された反射型表示素子131は、照明光学系110から時分割されて順次入射される青色光、赤色光、及び緑色光に同期してマイクロミラー素子がオンオフされるとともにスイッチングレシオが制御される、所謂PWM制御により光変調される。   The reflective display element 131 configured as described above is turned on / off in synchronization with blue light, red light, and green light sequentially time-divided from the illumination optical system 110 and has a switching ratio. Optical modulation is performed by so-called PWM control.

投写光学系140は、反射型表示素子131がオン状態となって反射された映像光を、拡大してスクリーン等の投写面に投写する投写レンズからなるものであって、実施の形態1のものと同一である。   The projection optical system 140 includes a projection lens that enlarges and projects the image light reflected when the reflective display element 131 is turned on onto a projection surface such as a screen. Is the same.

次に、以上のように構成された実施の形態2における照明光学系110の作用について説明する。なお、ガイド光学系120、光変調光学系130、投写光学系140は、上記のようなに一般的なものであるので、ここではこれら光学系についての作用の説明を省略する。   Next, the operation of the illumination optical system 110 according to Embodiment 2 configured as described above will be described. Since the guide optical system 120, the light modulation optical system 130, and the projection optical system 140 are general as described above, description of the operation of these optical systems is omitted here.

この実施の形態において、青色光及び赤色光は、実施の形態1の場合と同様に青色発光ダイオード111B及び赤色発光ダイオード111Rから出射され、コリメートレンズ112B、コリメートレンズ112R、第1ダイクロイックミラー113R及び第2ダイクロイックミラー113Gを経由して、コンデンサーレンズ116に向けて出射される。   In this embodiment, the blue light and the red light are emitted from the blue light emitting diode 111B and the red light emitting diode 111R as in the case of the first embodiment, and the collimating lens 112B, the collimating lens 112R, the first dichroic mirror 113R, and the first light emitting diode 111R. The light is emitted toward the condenser lens 116 via the two-dichroic mirror 113G.

また、緑色光は、実施の形態1の場合と同様に、レーザ発光器111Aからの青色レーザ光を励起光として、蛍光体115に照射され、蛍光体115から緑色の蛍光光が緑色光として発光される。発光された緑色光は、蛍光体15が塗布された反射ミラーにより反射され、さらに、コリメートレンズ12Aでコリメートされて第2ダイクロイックミラー13Gへ出射される。そして、この緑色光は、第2ダイクロイックミラー13Gで反射され、コンデンサーレンズ116に向けて出射される。   Similarly to the first embodiment, green light is emitted to phosphor 115 using blue laser light from laser emitter 111A as excitation light, and green fluorescent light is emitted from phosphor 115 as green light. Is done. The emitted green light is reflected by the reflecting mirror coated with the phosphor 15, and further collimated by the collimating lens 12A and emitted to the second dichroic mirror 13G. The green light is reflected by the second dichroic mirror 13G and emitted toward the condenser lens 116.

上記緑色光の発光過程において、レーザ発光器111Aから発光される青色レーザ光は、異方性拡散板114により所定の面形状となるように変形されつつ拡散される。さらに具体的には、蛍光体115の表面に集光される青色レーザ光の集光面形状は、楕円形に変形されるとともに、この楕円形の短辺寸法が導光部材117の長方形入射面の短辺寸法に近似するように拡散変形される。また、青色レーザ光がこのように拡散変形されることにより、蛍光体115表面における温度上昇が抑制されるので、蛍光体115における発光効率が向上する。導光部材117の長方形入射面は、光源の後段に位置する光学系における長方形入射部である。   In the green light emission process, the blue laser light emitted from the laser emitter 111A is diffused while being deformed to have a predetermined surface shape by the anisotropic diffusion plate 114. More specifically, the condensing surface shape of the blue laser light condensed on the surface of the phosphor 115 is deformed into an ellipse, and the short side dimension of the ellipse is a rectangular incident surface of the light guide member 117. Is diffused and deformed so as to approximate the short side dimension. Further, since the blue laser light is diffused and deformed in this manner, the temperature rise on the surface of the phosphor 115 is suppressed, and the light emission efficiency in the phosphor 115 is improved. The rectangular incident surface of the light guide member 117 is a rectangular incident portion in the optical system located at the rear stage of the light source.

上記のように発光される青色光、赤色光及び緑色光は、制御部(不図示)により制御され、時分割されて順次発光される。順次発光された各色光は、コンデンサーレンズ116により導光部材117の長方形入射部としての入射面に集光される。この場合において、導光部材117の入射面に集光される緑色光の集光面形状は、楕円形に変形されるとともに、この楕円形の短辺寸法が導光部材117の入射面の短辺寸法に近似するように異方性拡散板114が設定されているので、導光部材117に取り込まれない光を減少させることができ、緑色光の光の利用効率が向上する。   Blue light, red light, and green light emitted as described above are controlled by a control unit (not shown), and are sequentially emitted in a time-division manner. Each color light sequentially emitted is condensed by the condenser lens 116 on an incident surface as a rectangular incident portion of the light guide member 117. In this case, the shape of the condensing surface of the green light collected on the incident surface of the light guide member 117 is deformed into an ellipse, and the short side dimension of the ellipse is shorter than the incident surface of the light guide member 117. Since the anisotropic diffusion plate 114 is set so as to approximate the side dimension, the light that is not taken into the light guide member 117 can be reduced, and the utilization efficiency of green light is improved.

そして、導光部材117の入射面に集光された各色光は、導光部材117に入射される。入射された各色光は、導光部材117内で反射を繰り返し輝度分布が均一化にされる。このようにして輝度分布が均一な光となって出射された光は、ガイド光学系120に導かれる。ガイド光学系120、光変調光学系130、投写光学系140は、前述のように従来公知の一般的な構成であり、ガイド光学系120から光変調光学系130に導かれた各色光は、従来公知のように、変調処理されて投写光学系140により映像光として拡大投写される。   Then, each color light condensed on the incident surface of the light guide member 117 enters the light guide member 117. Each incident color light is repeatedly reflected in the light guide member 117 to make the luminance distribution uniform. The light emitted in this way as light having a uniform luminance distribution is guided to the guide optical system 120. As described above, the guide optical system 120, the light modulation optical system 130, and the projection optical system 140 have a conventionally known general configuration, and each color light guided from the guide optical system 120 to the light modulation optical system 130 is a conventional one. As is well known, it is modulated and projected as image light by the projection optical system 140.

実施の形態2に係る投写型映像表示装置は、以上のように構成されているので、実施の形態1における(1)〜(3)及び(5)の効果に加え、次の効果を奏することができる。   Since the projection display apparatus according to Embodiment 2 is configured as described above, in addition to the effects (1) to (3) and (5) in Embodiment 1, the following effects can be obtained. Can do.

(6)実施の形態2に係る投写型映像表示装置は、入射面が長方形を成す棒状又は筒状の導光部材117を使用するが、異方性拡散板114により、蛍光体115の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を楕円形とするとともに、この楕円形の短辺寸法を導光部材117の入射面の短辺寸法に近似するように拡散変形させている。これにより、導光部材117に光を効率よく取り込むことができ、光の利用効率を向上させることができる。   (6) The projection display apparatus according to the second embodiment uses a rod-shaped or cylindrical light guide member 117 having a rectangular incident surface, but the anisotropic diffusion plate 114 causes the phosphor 115 to be on the surface. The condensing surface shape of the laser beam to be condensed is an ellipse, and the elliptical short side dimension is diffused and deformed to approximate the short side dimension of the incident surface of the light guide member 117. Thereby, light can be efficiently taken into the light guide member 117, and the light use efficiency can be improved.

(7)実施の形態2に係る投写型映像表示装置は、光変調装置としてマイクロミラー素子からなる反射型表示素子を使用した投写型映像表示装置であって、照明光学系110の一部の光源としてレーザ発光器111Aを使用するため、寿命が長く、高電圧が不要で、高効率の発光を行う光源を備えた投写型映像表示装置を提供することができる。   (7) The projection display apparatus according to Embodiment 2 is a projection display apparatus that uses a reflective display element composed of a micromirror element as a light modulation device, and is a partial light source of the illumination optical system 110. Since the laser emitter 111A is used, a projection display apparatus having a light source that has a long life, does not require a high voltage, and emits light with high efficiency can be provided.

(変形例)
本発明は、上記実施の形態において、以下のように変更することもできる。
・前記各実施の形態は、拡散板として異方性拡散板14、114を使用しているが、何れの方向の拡散角度も同一な等方性拡散板を使用することもできる。
(Modification)
The present invention can be modified as follows in the above embodiment.
In each of the above embodiments, the anisotropic diffusion plates 14 and 114 are used as the diffusion plate, but an isotropic diffusion plate having the same diffusion angle in any direction may be used.

・前記各実施の形態においては、緑色光を得る場合のみにレーザ光を用いるようにしているが、他の色光を得るための励起光としてレーザ光を用いる場合にも、拡散板を使用することにより発光効率を向上させることもできる。また、この場合にも、異方性拡散板14、114を使用することにより、後段の光学系に効率よく光を取り込むようにして、光の利用効率を向上させるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, laser light is used only when green light is obtained. However, a diffusion plate is also used when laser light is used as excitation light for obtaining other color light. Thus, the luminous efficiency can be improved. Also in this case, the use efficiency of light may be improved by using the anisotropic diffusion plates 14 and 114 so that light is efficiently taken into the optical system at the subsequent stage.

・前記各実施の形態においては、緑色光を発生させるために、青色波長域のレーザ光を出力する青色レーザダイオードを用いているが、このレーザダイオードを、紫外線を出力する紫外線レーザダイオードとしてもよい。   In each of the above embodiments, a blue laser diode that outputs laser light in the blue wavelength region is used to generate green light. However, this laser diode may be an ultraviolet laser diode that outputs ultraviolet light. .

・前記各実施の形態においては、励起光であるレーザ光を照射する物質を蛍光体15,115としていたが、これを燐光を発光する燐光体としてもよい。なお、両者は実用上は区別されず、蛍燐光体又は単に蛍光体と呼ばれることもあり、本発明はこれらを包含するものである。   In each of the above embodiments, the phosphors 15 and 115 are irradiated with the laser beam that is the excitation light. However, these may be phosphors that emit phosphorescence. The two are not distinguished from each other in practice, and may be called a phosphor or simply a phosphor, and the present invention encompasses these.

・実施の形態2において、導光部材117として入射面が長方形の棒状のロッドインテグラを使用しているが、これに代えて、入射部が長方形入射面であって、内面がミラーで形成された筒状のライトトンネルを用いてもよい。この場合は、蛍光体115の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を、このライトトンネルの長方形入射部(すなわち、ライトトンネルの入口)の形状に近似させるようにすればよい。   In the second embodiment, a rod-shaped rod integrator having a rectangular incident surface is used as the light guide member 117. Instead, the incident portion is a rectangular incident surface, and the inner surface is formed of a mirror. A cylindrical light tunnel may be used. In this case, the shape of the condensing surface of the laser light condensed on the surface of the phosphor 115 may be approximated to the shape of the rectangular incident portion of the light tunnel (that is, the entrance of the light tunnel).

・投写型映像表示装置の形式は、前記実施の形態のものに拘泥されるものではない。たとえば、反射型の液晶パネルを利用した投写型映像表示装置とすることもできる。   The type of the projection display apparatus is not limited to that of the above embodiment. For example, a projection-type image display device using a reflective liquid crystal panel can be used.

本発明に係る投写型映像表示装置は、ホームシアター、会議室、研修室、教室、娯楽場、各種展示室、スタジオなど多方面の施設における映像表示システムとして利用することができる。   The projection display apparatus according to the present invention can be used as an image display system in various facilities such as a home theater, a conference room, a training room, a classroom, an amusement hall, various exhibition rooms, and a studio.

E…(蛍光光又は燐光光の)集光面形状、F…(偏光ビームスプリッタの)入射許容面、10,110…照明光学系、11A,111A…レーザ発光器、11B,111B…青色発光ダイオード、11R,111R…赤色発光ダイオード、14,114…異方性拡散板、15,115…蛍光体、16…フライアイレンズ、17…偏光ビームスプリッタ、117…導光部材、131…反射型表示素子。   E ... Condensation surface shape (fluorescent light or phosphorescent light), F ... Incident acceptance surface (of polarization beam splitter), 10, 110 ... Illumination optical system, 11A, 111A ... Laser emitter, 11B, 111B ... Blue light emitting diode , 11R, 111R ... red light emitting diode, 14, 114 ... anisotropic diffusion plate, 15, 115 ... phosphor, 16 ... fly-eye lens, 17 ... polarization beam splitter, 117 ... light guide member, 131 ... reflective display element .

Claims (7)

蛍光体又は燐光体に対し励起光としてレーザ発光器からレーザ光を照射することにより蛍光光又は燐光光を発光させ、この蛍光光又は燐光光を少なくとも一部の色光の照明光とする照明光学系を備えた投写型映像表示装置であって、
前記照明光学系は、レーザ発光器と蛍光体または燐光体との間に拡散板が設けられ、レーザ発光器からのレーザ光がこの拡散板を透過して前記蛍光体又は燐光体を照射するように構成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
An illumination optical system that emits fluorescent light or phosphorescent light by irradiating the fluorescent material or phosphor with laser light as excitation light from a laser emitter, and uses the fluorescent light or phosphorescent light as illumination light of at least a part of colored light A projection display device comprising:
In the illumination optical system, a diffusion plate is provided between the laser emitter and the phosphor or phosphor, and the laser light from the laser emitter passes through the diffusion plate to irradiate the phosphor or phosphor. A projection-type image display device characterized by comprising:
請求項1記載の投写型映像表示装置において、
前記拡散板を異方性拡散板とすることにより、蛍光体または燐光体の表面に集光されるレーザ光の集光面形状を楕円形とし、この楕円形の短辺寸法を、後段の光学系における前記蛍光光又は燐光光を集光して入射する長方形入射部の短辺寸法に近似させている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 1, wherein
By making the diffuser plate an anisotropic diffuser plate, the condensing surface shape of the laser beam condensed on the surface of the phosphor or phosphor is made elliptical, and the short side dimension of this elliptical is the optical length of the latter stage. A projection-type image display apparatus, characterized in that it approximates the short side dimension of a rectangular incident portion on which the fluorescent light or phosphorescent light is collected and incident in the system.
請求項2記載の投写型映像表示装置において、
前記照明光学系は、赤色光用光源、青色光用光源及び緑色光用光源を備え、これら光源のうち、赤色光用光源は赤色発光ダイオードにより構成され、青色光用光源は青色発光ダイオードにより構成され、緑色光用光源は、レーザ発光器からのレーザ光が励起光として蛍光体または燐光体に照射され、これにより蛍光体又は燐光体から発光される緑色の蛍光光又は燐光光を利用するように構成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 2, wherein
The illumination optical system includes a light source for red light, a light source for blue light, and a light source for green light. Among these light sources, the light source for red light is composed of a red light emitting diode, and the light source for blue light is composed of a blue light emitting diode. The green light source uses the green fluorescent light or phosphorescent light emitted from the phosphor or phosphor by irradiating the phosphor or phosphor with the laser light from the laser emitter as excitation light. A projection-type image display device characterized by comprising:
請求項2又は3記載の投写型映像表示装置において、
前記照明光学系は、フライアイレンズ及び偏光ビームスプリッタを使用するものであって、この偏光ビームスプリッタの短冊状を成す入射許容面が前記長方形入射部となるように構成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 2 or 3,
The illumination optical system uses a fly-eye lens and a polarizing beam splitter, and is configured such that an incident permissible surface forming a strip shape of the polarizing beam splitter is the rectangular incident portion. Projection-type image display device.
請求項2又は3記載の投写型映像表示装置において、
前記照明光学系は、入射面の形状が長方形に形成された棒状又は筒状の導光部材を備えたものであって、この導光部材の入射面が前記長方形入射部となるように構成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 2 or 3,
The illumination optical system includes a rod-shaped or cylindrical light guide member having an incident surface formed in a rectangular shape, and the incident surface of the light guide member is configured to be the rectangular incident portion. A projection-type image display device characterized by that.
請求項4記載の投写型映像表示装置であって、
光変調装置として赤色光用液晶パネル、緑色光用液晶パネル及び青色光用液晶パネルを使用した3板式投写型映像表示装置に形成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 4, wherein
A projection-type image display device, characterized in that it is formed in a three-plate projection-type image display device that uses a red light liquid crystal panel, a green light liquid crystal panel, and a blue light liquid crystal panel as the light modulation device.
請求項5記載の投写型映像表示装置であって、
光変調装置としてマイクロミラー素子からなる反射型表示素子を用いた投写型映像表示装置に形成されている
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
The projection display apparatus according to claim 5, wherein
A projection-type image display device, characterized in that it is formed in a projection-type image display device using a reflection-type display element comprising a micromirror element as a light modulation device.
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