JP2014044291A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の反射型表示素子を備える投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection display device including a reflective display element such as a digital micromirror device (DMD).
デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の反射型表示素子を備える投射型表示装置では、色分解合成プリズムと内部全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）とを組み合わせたプリズムユニットが使用される。 In a projection display device including a reflective display element such as a digital micromirror device (DMD), a prism unit that combines a color separation / synthesis prism and an internal total reflection prism (TIR prism) is used.
光照射手段からの照明光は、ＴＩＲプリズムを介して色分解合成プリズムに入射する。色分解合成プリズムは、照明光を青色光、赤色光、及び緑色光に分解して個々の反射型表示素子に入射させる。また、反射型表示素子で反射された光は、色分解合成プリズムで合成された後にＴＩＲプリズムを介して投影光学系に投影光として出射されるか、または、投影光学系から外れるように色分解合成プリズムから非投影光として出射される。 Illumination light from the light irradiation means enters the color separation / combination prism via the TIR prism. The color separation / combination prism separates the illumination light into blue light, red light, and green light, and enters each of the reflective display elements. The light reflected by the reflective display element is synthesized by the color separation / combination prism and then emitted as projection light to the projection optical system via the TIR prism, or is separated from the projection optical system. The light is emitted as non-projection light from the combining prism.
このような、構成を有する投射型表示装置は、特開２００８−２９２５４７号公報（特許文献１）、特開２００８−１１２００９号公報（特許文献２）、および、特開２００８−２５０１２２号公報（特許文献３）に開示されている。 Projection type display devices having such a configuration are disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-292547 (Patent Document 1), Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-112009 (Patent Document 2), and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-250122 (Patent Document 1). Document 3).
幅広い色再現性を達成するためには、単色性の優れたＲＧＢのレーザー光源を用いるとともに、水色光（シアン：波長４８０ｎｍ〜５２０ｎｍ）の光源を加えた４色（赤色光、緑色光、青色光、水色光）により、画像を形成することが必要である。 In order to achieve a wide range of color reproducibility, four colors (red light, green light, blue light) with a light source of cyan light (cyan: wavelength 480 nm to 520 nm) are used in addition to a monochromatic RGB laser light source. It is necessary to form an image with (light blue light).
しかしながら反射型表示素子（ＤＭＤ）とダイクロイックコートとを有する色分解合成プリズムを用いた投射型表示装置においては、照明光の色分解と投影光の色合成を同一のプリズムで行うために、照明光と投影光でダイクロイックコートへの入射角度が異なることによるコート特性シフトの発生、入射角度自体が大きくなることで偏光によるコート特性の差が発生する課題があった。 However, in a projection display device using a color separation / combination prism having a reflective display element (DMD) and a dichroic coat, the illumination light is separated in order to perform color separation of illumination light and color synthesis of projection light. There is a problem that the coating characteristic shift occurs due to the difference in the incident angle to the dichroic coat between the projection light and the projection light, and the difference in the coating characteristic due to the polarization occurs when the incident angle itself increases.
したがって、本発明は上記課題を解決することにあり、幅広い色再現性を達成することを可能とする投射型表示装置を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-described problems and to provide a projection display device that can achieve a wide range of color reproducibility.
この発明に基づいた投射型表示装置においては、６２０ｎｍ以上の波長を有する第１光、４７０ｎｍ以下の波長を有する第２光、４７０ｎｍを越え６２０ｎｍ未満の波長を有し、それぞれ異なる波長を有する第３光および第４光を有する照明光を照射する光照射手段と、第１反射型表示素子、第２反射型表示素子、および第３反射型表示素子と、上記光照射手段から照射された上記照明光を色分解し、色分解されたそれぞれの光を上記第１反射型表示素子、上記第２反射型表示素子、および上記第３反射型表示素子に出射するとともに、上記第１反射型表示素子、上記第２反射型表示素子、および上記第３反射型表示素子が反射したそれぞれの上記光を合成して、投影光を形成する色分解合成プリズムと、上記光照射手段と上記色分解合成プリズムとの間に配置され、上記光照射手段から照射された上記照明光を上記色分解合成プリズムに導くとともに、上記色分解合成プリズムで合成された上記投影光を投影光学系に出射する内部全反射プリズムと、上記光照射手段の上記照明光の照射タイミングに同期して、上記第１反射型表示素子、上記第２反射型表示素子、および上記第３反射型表示素子の動作制御を行なう同期制御手段とを備える。 In the projection display device according to the present invention, the first light having a wavelength of 620 nm or more, the second light having a wavelength of 470 nm or less, a wavelength of more than 470 nm and less than 620 nm, each having a different wavelength. Light irradiation means for irradiating illumination light having light and fourth light, a first reflective display element, a second reflective display element, a third reflective display element, and the illumination irradiated from the light irradiation means The light is color-separated, and each color-separated light is emitted to the first reflective display element, the second reflective display element, and the third reflective display element, and the first reflective display element A color separation / combination prism that forms projection light by combining the light reflected by the second reflection type display element and the third reflection type display element, and the light irradiation means and the color separation / synthesis program. The illumination light emitted from the light irradiation means is guided to the color separation / combination prism and the projection light synthesized by the color separation / combination prism is emitted to the projection optical system. Synchronous operation for controlling the operation of the first reflective display element, the second reflective display element, and the third reflective display element in synchronization with the irradiation timing of the illumination light of the reflecting prism and the light irradiation means. Control means.
上記色分解合成プリズムは、上記照明光から上記第１光を色分解して反射し、上記第１光を上記第１反射型表示素子に向けて入射させる第１ダイクロイックコート面を有する第１プリズムと、上記照明光から上記第２光を色分解して反射し、上記第２光を上記第２反射型表示素子に向けて入射させる第２ダイクロイックコート面を有する第２プリズムと、上記第３光および上記第４光を通過させ、上記第３光および上記第４光を上記第３反射型表示素子に向けて入射させる第３プリズムとを有する。 The color separation / combination prism includes a first prism having a first dichroic coating surface that color-separates and reflects the first light from the illumination light and makes the first light incident on the first reflective display element. A second prism having a second dichroic coating surface for reflecting the second light from the illumination light by color separation and reflecting the second light toward the second reflective display element, and the third prism. And a third prism that allows the light and the fourth light to pass therethrough and causes the third light and the fourth light to enter the third reflective display element.
上記同期制御手段は、上記第３反射型表示素子に入射する上記第３光および上記第４光を時分割で発光させる発光制御手段を含み、上記第３光および上記第４光の発光に同期して上記第３反射型表示素子の動作を制御する。 The synchronization control means includes light emission control means for emitting the third light and the fourth light incident on the third reflective display element in a time division manner, and is synchronized with the light emission of the third light and the fourth light. Then, the operation of the third reflective display element is controlled.
他の形態においては、上記光照射手段は、上記第１光として波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色光を照射し、上記第２光として波長が４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色光を照射し、上記第３光として、波長が５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色光を照射し、上記第４光として波長が４８０ｎｍ〜５２０ｎｍの水色光を照射する。 In another embodiment, the light irradiating means irradiates red light having a wavelength of 620 nm to 660 nm as the first light, irradiates blue light having a wavelength of 430 nm to 470 nm as the second light, and the third light. As described above, green light having a wavelength of 520 nm to 560 nm is irradiated, and light blue light having a wavelength of 480 nm to 520 nm is irradiated as the fourth light.
他の形態においては、上記発光制御手段は、上記緑色光と上記水色光とを時分割発光させる。 In another embodiment, the light emission control means causes the green light and the light blue light to be emitted in a time-sharing manner.
上記発光制御手段は、上記水色光の発光時間が、上記緑色光の発光時間よりも長くなるように制御する。 The light emission control unit controls the light emission time of the light blue light to be longer than the light emission time of the green light.
本発明によれば、幅広い色再現性を達成することを可能とする投射型表示装置を提供することを可能とする。 According to the present invention, it is possible to provide a projection display device that can achieve a wide range of color reproducibility.
本発明に基づいた実施の形態における投射型表示装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。 A projection display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
（実施の形態１）
まず、図１から図３を参照して本実施の形態における投射型表示装置に用いられるプリズムユニット１００の基本的構成について説明する。図１は、プリズムユニット１００の平面図、図２は、プリズムユニットの正面図、図３は、プリズムユニットの斜視図である。なお、本明細書においては、説明の便宜上、図１から図３において、紙面に平行な平面を水平方向とし、紙面に垂直な方向を鉛直方向として説明する。
(Embodiment 1)
First, the basic configuration of the
（プリズムユニット１００）
このプリズムユニット１００は、照明光ＩＬを、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６に導くための、内部全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）７および色分解合成プリズム８を有する。本実施の形態におけるプリズムユニット１００は５ピースプリズムユニットである。
(Prism unit 100)
The
色分解合成プリズム８は、３個のプリズムブロック（第１プリズム８１、第２プリズム８２、および第３プリズム８３）を有し、ＴＩＲプリズム７は、２個のプリズムブロック（第４プリズム７Ａおよび第５プリズム７Ｂ）を有している。
The color separation /
ＴＩＲプリズム７は、略三角柱状の第４プリズム７Ａと略三角柱状の第５プリズム７Ｂを有している。各プリズムの斜面間にはエアギャップ層が設けられている。ＴＩＲプリズム７によって、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６に対する入力光と出力光との分離が行われる。第４プリズム７Ａは、後述する光照射手段３００の反射ミラー３７０から出射された照明光を、全反射面７１で全反射させ、プリズム端面７２から色分解合成プリズム８に向けて出射する。
The
色分解合成プリズム８は、ＴＩＲプリズム７に隣接して（図１において上側）配置されており、略三角柱状の第１プリズム８１、略三角柱状の第２プリズム８２、および略台形柱状の第３プリズム８３が組み合わされている。
The color separation /
第１プリズム８１は、ＴＩＲプリズム７のプリズム端面７２に対向する全反射面８１１、第２プリズム８２に対向する第１ダイクロイックコート面８１２、および、第１反射型表示素子１４が対向するプリズム端面８１３を有する。
The
第２プリズム８２は、第１ダイクロイックコート面８１２に対向する全反射面８２１、第３プリズム８３に対向する第２ダイクロイックコート面８２２、および、第２反射型表示素子１５が対向するプリズム端面８２３を有する。
The
第３プリズム８３は、第２ダイクロイックコート面８２２に対向するプリズム端面８３１と、第３反射型表示素子１６に対向するプリズム端面８３２とを有する。
The
第１プリズム８１の全反射面８１１および第２プリズム８２の全反射面８２１のうち第１プリズム８１の全反射面８１１と、ＴＩＲプリズム７のプリズム端面７２との間にはエアギャップ層ＡＧが設けられている。
Of the
第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６は、それぞれが１画素に対応する多数のマイクロミラー（図示せず）を備える。個々のマイクロミラーの傾斜角度ないし姿勢は２つの状態に切換可能である。２つの状態のうちの一方の状態（オン状態）のマイクロミラーは、ＴＩＲプリズム７を介して、後述する投影光学系２００に向かう投影光となるように照明光を反射する。他方の状態（オフ状態）のマイクロミラーは、ＴＩＲプリズム７から外れた方向に向かう非投影光となるように照明光を反射する。
The first
（投射型表示装置１）
図４を参照して、上記プリズムユニット１００を備える投射型表示装置１について説明する。なお、図４は、本実施の形態における投射型表示装置１の機能ブロック図である。
(Projection type display device 1)
With reference to FIG. 4, the projection type display apparatus 1 provided with the said
本実施の形態における投射型表示装置１は、上記プリズムユニット１００に照明光を照射する光照射手段３００と、上記プリズムユニット１００から出射される投影光を被投影対象物（スクリーン等）に投影するための投影光学系２００と、光照射手段３００の照明光の照射タイミングに同期して、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６の制御を行なう同期制御手段３８０とを備えている。
The projection display device 1 according to the present embodiment projects light irradiation means 300 for irradiating the
さらに、同期制御手段３８０は、第３反射型表示素子１６に入射する第３光および第４光を時分割で発光させる発光制御手段３９０を含み、第３光および第４光の発光に同期して第３反射型表示素子１６の動作を制御する。
Furthermore, the synchronization control means 380 includes light emission control means 390 that emits the third light and the fourth light incident on the third
（光照射手段３００）
本実施の形態における光照射手段３００は、６２０ｎｍ以上の波長を有する第１光、４７０ｎｍ以下の波長を有する第２光、４７０ｎｍを越え６２０ｎｍ未満の波長を有し、それぞれ異なる波長を有する第３光および第４光を有する照明光を照射する。
(Light irradiation means 300)
The light irradiation means 300 in the present embodiment is a first light having a wavelength of 620 nm or more, a second light having a wavelength of 470 nm or less, a third light having a wavelength of more than 470 nm and less than 620 nm, each having a different wavelength And the illumination light which has 4th light is irradiated.
具体的には、第１光として波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色光を照射する赤色レーザー光照射装置３０１、第２光として波長が４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色光を照射する青色レーザー光照射装置３０２、第３光として波長が５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色光を照射する緑色レーザー光照射装置３０３、および、第４光として波長が４８０ｎｍ〜５２０ｎｍの水色光を照射する水色レーザー光照射装置３０４を有する。
Specifically, a red laser
本実施の形態では、赤色レーザー光照射装置３０１は、主波長が６４０ｎｍの赤色レーザー光を照射し、青色レーザー光照射装置３０２は、主波長が４５０ｎｍの青色レーザー光を照射し、緑色レーザー光照射装置３０３は、主波長が５３２ｎｍの緑色レーザー光を照射し、水色レーザー光照射装置３０４は、主波長が５００ｎｍの水色レーザー光を照射する。
In the present embodiment, the red laser
波長が５３２ｎｍの緑色レーザー光と波長が５００ｎｍの水色レーザー光とは、偏光ビームスプリッタ３１０で合成され、波長が６４０ｎｍの赤色レーザー光と波長が４５０ｎｍの青色レーザー光とは、それぞれダイクロイックフィルター３２０により合成され、４色のレーザー光が合成された照明光が形成される。
A green laser beam having a wavelength of 532 nm and a light blue laser beam having a wavelength of 500 nm are combined by the
４色のレーザー光が合成された照明光は、集光レンズ３３０、ファイバー３４０およびロッドインテグレータ３５０を通過し、所定の矩形に成形される。その後、所定の矩形に成形された照明光は、リレー光学系３６０を順次通過し、反射ミラー３７０により反射された照明光が、ＴＩＲプリズム７に出射される。なお、照明光は、ファイバー３４０を通過した後は無偏光となる。
The illumination light in which the four colors of laser light are combined passes through the
次に、図５および図６を参照して、ＴＩＲプリズム７に出射された照明光について説明する。図５は、プリズムユニット１００の詳細平面図であり、図６は、プリズムユニット１００の詳細側面図である。
Next, the illumination light emitted to the
プリズムユニット１００において、第１プリズム８１の第１ダイクロイックコート面８１２には、６４０ｎｍ付近を主波長とする光を分離する第１ダイクロイックコート８１２Ｃが成膜され、第２プリズム８２の第２ダイクロイックコート面８２２には、４５０ｎｍ付近を主波長とする光を分離する第２ダイクロイックコート８２２Ｃが成膜されている。
In the
一般的にダイクロイックコートへの光の入射角度が大きくなると偏光によるコート特性の差が大きくなるため、偏光に関係なく主波長の近いレーザー光を分離合成するためには、ダイクロイックコートの角度依存性が小さくなるように、屈折率の高い薄膜材料の組合せで層数を多く重ねる必要がある。 In general, when the incident angle of light on the dichroic coat increases, the difference in the coating characteristics due to the polarization increases. Therefore, in order to separate and synthesize laser light with a dominant wavelength regardless of the polarization, the angle dependence of the dichroic coat is In order to reduce the number of layers, it is necessary to increase the number of layers by combining thin film materials having a high refractive index.
本実施の形態では、最も主波長の近い緑色レーザー光（第３光：５３２ｎｍ）および水色レーザー光（第４光：５００ｎｍ）を、同一の第３反射型表示素子１６に入射させ、その次に主波長の近い青色レーザー光（第２光：４５０ｎｍ）と水色レーザー光（第４光：５００ｎｍ）との分離合成においては、第２ダイクロイックコート面８２２への主光線の入射角度が小さくなるように配置することで、第２ダイクロイックコート８２２Ｃの膜厚（層数）を不必要に増やすことなく効率的に４つのレーザー光を分離合成することを可能としている。
In the present embodiment, green laser light (third light: 532 nm) and light blue laser light (fourth light: 500 nm) having the closest dominant wavelength are incident on the same third
具体的には、第１ダイクロイックコート面および第２ダイクロイックコート面への主光線の水平方向傾きが、平面視における第１プリズム８１の全反射面８１１を基準とした場合の、第１ダイクロイックコート面８１２の傾きは２８．５度（大きい角度）であり、第２ダイクロイックコート面８２２の傾きは、１１．２５度（小さい角度）である。
Specifically, the first dichroic coated surface when the horizontal inclination of the principal ray to the first dichroic coated surface and the second dichroic coated surface is based on the
第１プリズム８１の全反射面８１１から入光した照明光は、第１ダイクロイックコート面８１２において、波長が６４０ｎｍの赤色レーザー光のみが反射する。光赤色レーザー光は、さらに全反射面８１１で全反射し、第１反射型表示素子１４に出射される。
The illumination light incident from the
赤色レーザー光が分離され、第１ダイクロイックコート面８１２を通過した照明光は、第２プリズム８２の全反射面８２１から入光し、第２ダイクロイックコート面８２２において、波長が４５０ｎｍの青色レーザー光のみが反射する。青色レーザー光は、全反射面８２１で全反射し、第２反射型表示素子１５に出射される。
The illumination light separated from the red laser light and having passed through the first
赤色レーザー光および青色レーザー光が分離され第２ダイクロイックコート面８２２を通過した照明光は、第３プリズム８３の内部を通過し、第３反射型表示素子１６に出射される。
The illumination light that has been separated from the red laser light and the blue laser light and passed through the second
ここで、図７を参照して、第１ダイクロイックコート面および第２ダイクロイックコート面への主光線の水平方向傾きと鉛直方向傾きについて説明する。上記したように、平面視における第１プリズム８１の全反射面８１１を基準とした場合の、第１ダイクロイックコート面８１２の傾きは２８．５度であり、第２ダイクロイックコート面８２２の傾きは、１１．２５度である。
Here, with reference to FIG. 7, the horizontal direction inclination and the vertical direction inclination of the chief ray to the first dichroic coat surface and the second dichroic coat surface will be described. As described above, when the
次に、プリズムユニット１００を側面（図６）から見た場合、第３反射型表示素子１６に照明光は投影光軸（ＨＬ）より鉛直方向に２６度傾いた角度で入射しており、プリズムの屈折率が１．５１６８（ＢＫ７）であるとすると、プリズムユニット１００内では投影光軸（ＨＬ）より鉛直方向に１６．８度傾くことになる。
Next, when the
このことから、照明光ＩＬの主光線および投影光ＨＬの主光線がプリズムユニット１００の内部から第１ダイクロイックコート面８１２および第２ダイクロイックコート面８２２ダイクロイックコート面へ実際に入射する角度は、水平方向と鉛直方向の合成角度により、図７に示すように第１ダイクロイックコート面８１２への最大入射角度は、３２．７°、第２ダイクロイックコート面８２２への最大入射角度は２０．１°となる。
Therefore, the angles at which the principal ray of the illumination light IL and the principal ray of the projection light HL are actually incident on the first
よって、照明光の最大入射角度が大きくなる第１ダイクロイックコート面８１２でスペクトルの間隔が広く、分離が容易な６２０ｎｍ以上の光を分離し、その次に分離が容易な４７０ｎｍ以下の光を第２ダイクロイックコート面で分離するとよい。
Therefore, the first
ここで、図８および図９を参照して、第１ダイクロイックコート面８１２および第２ダイクロイックコート面８２２への照明光および投影光に対するコート特性について説明する。図８および図９は、第１ダイクロイックコート面および第２ダイクロイックコート面への照明光および投影光に対するコート特性を示す第１および第２の図である。
Here, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the coating characteristic with respect to the illumination light and projection light to the 1st
照明光から赤と青を分離し、また、合成する場合には、ダイクロイックコート面へ照明光と投影光とは分離している必要がある。赤色の照明光と投影光、および青色の照明光と投影光の４本の光において、本実施の形態では、ダイクロイックコート面への入射角度が大きい（２８．５度）第１ダイクロイックコート面８１２で赤色を分離し、ダイクロイックコート面への入射角度が小さい（１１．２５度）第２ダイクロイックコート面８２２で、青色を分離している。これは、図８に示すように、青色の照明光と投影光とのコート特性シフトの間隔が狭いため、ダイクロイックコート面への入射角度が小さい第２ダイクロイックコート面８２２で分離合成した方が良いからである。
When red and blue are separated from the illumination light and combined, the illumination light and the projection light need to be separated on the dichroic coat surface. In the present embodiment, the first
逆に、図９に示すように、ダイクロイックコート面への入射角度が大きい（２８．５度）第１ダイクロイックコート面８１２で青色を分離し、ダイクロイックコート面への入射角度が小さい（１１．２５度）第２ダイクロイックコート面８２２で、赤色を分離しようとした場合には、青色の照明光と投影光とコート特性シフトの間隔が広がり、分離合成性能が低下する。
Conversely, as shown in FIG. 9, the first
このように、照明光の最大入射角度が大きくなる第１ダイクロイックコート面８１２でスペクトルの間隔が広く、分離が容易な６２０ｎｍ以上の光である赤色光（第１光）を分離し、その次に分離が容易な４７０ｎｍ以下の光である青色光（第２光）を第２ダイクロイックコート面８２２で分離するとよい。
As described above, the first
そこで、本実施の形態においては、上述したように、第１ダイクロイックコート面８１２において、波長が６４０ｎｍの赤色レーザー光のみを反射させて、第１反射型表示素子１４に出射し、第２ダイクロイックコート面８２２において、波長が４５０ｎｍの青色レーザー光のみを反射させて、第２反射型表示素子１５に出射している。
Therefore, in the present embodiment, as described above, only the red laser light having a wavelength of 640 nm is reflected on the first
また、図１０および図１１を参照して、赤色光、青色光、および緑色光の３色に、水色光を用いた場合の効果について説明する。図１０は、赤色光、青色光、および緑色光の３色で３００００ルーメンの白色照明光を得た場合と、赤色光、青色光、緑色光、および水色光の４色で３００００ルーメンの白色照明光を得た場合の、各色のルーメンを対比した図、図１１は、色再現性範囲を示す図である。 In addition, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, an effect when light blue light is used for three colors of red light, blue light, and green light will be described. FIG. 10 shows a case where white illumination light of 30000 lumens is obtained with three colors of red light, blue light, and green light, and white illumination of 30000 lumens with four colors of red light, blue light, green light, and light blue light. FIG. 11 is a diagram showing the color reproducibility range, in which the lumens of the respective colors are compared when light is obtained.
図１０を参照して、赤色光、青色光、および緑色光の３色で３００００ルーメンの白色照明光を得る場合と、赤色光、青色光、緑色光、および水色光の４色で３００００ルーメンの白色照明光を得る場合とを比較すると、１６８２２ルーメンの水色光を加えることで、赤色光、青色光、および緑色光の各ルーメンを低下させることができる。特に、スペックル（粗い面にレーザー光をあてた時に現れる斑点模様）が目立つ緑色光のルーメンを２２９５１ルーメンから、７３．３％の１６８２２ルーメンに低下させることができるため、スペックルの影響を効果的に低下させることができる。 Referring to FIG. 10, a white illumination light of 30000 lumens is obtained with three colors of red light, blue light, and green light, and 30000 lumens of four colors of red light, blue light, green light, and light blue light. Comparing with the case of obtaining white illumination light, each lumen of red light, blue light, and green light can be reduced by adding 16822 lumens of light blue light. In particular, the speckle (spotted pattern that appears when laser light is applied to a rough surface) can be reduced from 22951 lumens to 73.3% 16822 lumens, reducing the speckle effect. Can be reduced.
また、図１１を参照して、赤色光、青色光、および緑色光の３色により得られる色再現性範囲に比べ、水色光を加えることで、図中のハッチングで示した領域に対して、色再現性を向上させることができる。 In addition, referring to FIG. 11, compared to the color reproducibility range obtained by three colors of red light, blue light, and green light, by adding light blue light, the area indicated by hatching in the figure, Color reproducibility can be improved.
さらに、本実施の形態における投射型表示装置１においては、同期制御手段３８０を備え、この同期制御手段３８０は、発光制御手段３９０を含んでいる。以下、図１２および図１３を参照して、この同期制御手段３８０および発光制御手段３９０について説明する。なお、図１２は、本実施の形態における時分割制御を示す図であり、図１３は、本実施の形態における他の時分割制御を示す図である。 Further, the projection display device 1 according to the present embodiment includes synchronization control means 380, and the synchronization control means 380 includes light emission control means 390. Hereinafter, the synchronization control means 380 and the light emission control means 390 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram illustrating time-sharing control in the present embodiment, and FIG. 13 is a diagram illustrating another time-sharing control in the present embodiment.
図１２を参照して、発光制御手段３９０により、第３反射型表示素子１６に入射した緑色レーザー光（第３光：５３２ｎｍ）と水色レーザー光光（第４光：５００ｎｍ）を時分割発光させ、同期制御手段３８０により光照射手段３００による照明光のタイミングと、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６の動作を同期させている。
Referring to FIG. 12, the light emission control means 390 causes the green laser light (third light: 532 nm) and the light blue laser light (fourth light: 500 nm) incident on the third
図１２に示すように、白色光を得る場合には、第１反射型表示素子１４は、赤色レーザー光を投影光となるように反射させ、第２反射型表示素子１５は、青色レーザー光を投影光となるように反射させる。また、第３反射型表示素子１６は、緑色レーザー光と水色レーザー光とを時分割発光させる。これにより、赤色レーザー光、青色レーザー光、緑色レーザー光、および水色レーザー光の４色を用いた白色レーザー光を得ることができる。
As shown in FIG. 12, when obtaining white light, the first
また、緑色レーザー光のみを得る場合には、第１反射型表示素子１４および第２反射型表示素子１５は、ＴＩＲプリズム７から外れた方向に向かう非投影光となるように照明光を反射し（オフ状態）、第３反射型表示素子１６は、緑色レーザー光のみを時分割発光させる。
When only the green laser light is obtained, the first
水色レーザー光のみを得る場合には、第１反射型表示素子１４および第２反射型表示素子１５は、ＴＩＲプリズム７から外れた方向に向かう非投影光となるように照明光を反射し（オフ状態）、第３反射型表示素子１６は、水色レーザー光のみを時分割発光させる。黄色レーザー光を得る場合には、第１反射型表示素子１４は、赤色光を投影光となるように反射させ、第３反射型表示素子１６は、緑色レーザー光のみを時分割発光させる。
When only light blue laser light is obtained, the first
このようにして、第３反射型表示素子１６に入射した緑色レーザー光と水色レーザー光を時分割発光させ、同期制御手段３８０により光照射手段３００による照明光のタイミングと、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６の動作を同期させることで、色再現性範囲を拡大させることができる。
In this manner, the green laser light and the light blue laser light incident on the third
なお、第１反射型表示素子１４、第２反射型表示素子１５、および第３反射型表示素子１６の駆動時間は、約５０００Ｈｚ程度である。反射型表示素子のマイクロミラーを、１秒間に最大で５０００回の割合でオン状態とオフ状態とを切り替えることで、反射する光により、被投影対象物（スクリーン等）に画像を作成する。
The driving time of the first
図１３に同期制御手段３８０および発光制御手段３９０を用いた他の時分割制御について説明する。図１２に示した、第３反射型表示素子１６の時分割制御においては、緑色レーザー光（５３２ｎｍ）と水色レーザー光（５００ｎｍ）との発光時間は同じであった。一方、図１３に示す時分割制御においては、水色レーザー光に比べて比視感度の高い緑色レーザー光の発光時間を短くし、水色レーザー光の発光時間を長くしている。
FIG. 13 illustrates another time division control using the synchronization control means 380 and the light emission control means 390. In the time division control of the third
これにより、緑色レーザー光よりもレーザー光源出力の低い水色レーザー光のレーザー光源出力を調整することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to adjust the laser light source output of the light blue laser light whose laser light source output is lower than that of the green laser light.
以上、本実施の形態における投射型表示装置１によれば、スペクトルが近くダイクロイックコートでは分離が最も困難である緑色レーザー光と水色レーザー光とを分離せずに同一の反射型表示素子に入射させ時分割制御により、緑色レーザー光と水色レーザー光との個別反射および合成反射を可能としている。 As described above, according to the projection type display device 1 of the present embodiment, the green laser light and the light blue laser light, which are close in spectrum and are most difficult to separate by dichroic coating, are incident on the same reflective display element without being separated. The time-sharing control enables individual reflection and combined reflection of green laser light and light blue laser light.
また、赤色レーザー光、青色レーザー光、緑色レーザー光、および水色レーザー光の４色を用いた照明光のダイクロイックコート面におけるレーザー光の分解合成においては、ダイクロイックコート面への入射角度が大きく設けられた第１プリズム８１により赤色レーザー光を分離し、第１プリズム８１よりもダイクロイックコート面への入射角度が小さく設けられた第２プリズム８２により分離が困難な青色レーザー光と水色レーザー光とにおいて、青色レーザー光の分離を行なっている。
Also, in the decomposition and synthesis of laser light on the dichroic coating surface of illumination light using four colors of red laser light, blue laser light, green laser light, and light blue laser light, the incident angle on the dichroic coating surface is large. The
これにより、投射型表示装置１においては、既存のプリズムユニットを大きく変更することなく、赤色レーザー光、青色レーザー光、緑色レーザー光、および水色レーザー光の４色のレーザー光を分離合成して、幅広い色再現性の達成を可能とする。 Thereby, in the projection display apparatus 1, the laser beams of four colors of red laser light, blue laser light, green laser light, and light blue laser light are separated and synthesized without greatly changing the existing prism unit, A wide range of color reproducibility can be achieved.
なお、上記実施の形態においては、レーザー光を照射する光照射手段３００について説明しているが、光源はレーザー光に限定されない。光源として、たとえば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることも可能である。また、用いる光源の種類によっては、カラーホイール等による色分離手段が必要になる場合がある。 In the above embodiment, the light irradiation means 300 for irradiating laser light has been described, but the light source is not limited to laser light. As the light source, for example, a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like can be used. Depending on the type of light source used, color separation means such as a color wheel may be required.
また、上記投射型表示装置１においては、４色の光の分離合成について説明しているが、５色以上の光の分離合成において本発明の構成を適用することが可能である。たとえば、１つの反射型表示素子を用いて３色以上の光の時分割合成を行なう方法、複数の反射型表示素子を用いて、それぞれ２以上の光の時分割合成を行なう方法を採用することも可能である。 In the projection display device 1 described above, the separation and synthesis of four colors of light is described. However, the configuration of the present invention can be applied to the separation and synthesis of five or more colors of light. For example, a method of performing time-division synthesis of light of three or more colors using a single reflective display element, or a method of performing time-division synthesis of two or more lights using a plurality of reflective display elements, respectively. Is also possible.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 投射型表示装置、７１，８１１，８２１ 全反射面、７２，８１３，８２３，８３１，８３２ プリズム端面、８１ 第１プリズム、８２ 第２プリズム、８３ 第３プリズム、１００ プリズムユニット、２００ 投影光学系、３００ 光照射手段、３０１ 赤色レーザー光照射装置、３０２ 青色レーザー光照射装置、３０３ 緑色レーザー光照射装置、３０４ 水色レーザー光照射装置、３１０ 偏光ビームスプリッタ、３２０ ダイクロイックフィルター、３３０ 集光レンズ、３４０ ファイバー、３５０ ロッドインテグレータ、３６０ リレー光学系、３７０ 反射ミラー、３８０ 同期制御手段、３９０ 発光制御手段、８１２ 第１ダイクロイックコート面、８１２Ｃ 第１ダイクロイックコート、８２２ 第２ダイクロイックコート面、８２２Ｃ 第２ダイクロイックコート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection type display apparatus, 71,811,821 Total reflection surface, 72,813,823,831,832 Prism end surface, 81 1st prism, 82 2nd prism, 83 3rd prism, 100 Prism unit, 200 Projection optical system , 300 light irradiation means, 301 red laser light irradiation device, 302 blue laser light irradiation device, 303 green laser light irradiation device, 304 light blue laser light irradiation device, 310 polarizing beam splitter, 320 dichroic filter, 330 condenser lens, 340 fiber , 350 rod integrator, 360 relay optical system, 370 reflecting mirror, 380 synchronization control means, 390 light emission control means, 812 first dichroic coating surface, 812C first dichroic coating, 822 second dichroic coating , 822C second dichroic coating.
Claims (4)
第１反射型表示素子、第２反射型表示素子、および第３反射型表示素子と、
前記光照射手段から照射された前記照明光を色分解し、色分解されたそれぞれの光を前記第１反射型表示素子、前記第２反射型表示素子、および前記第３反射型表示素子に出射するとともに、前記第１反射型表示素子、前記第２反射型表示素子、および前記第３反射型表示素子が反射したそれぞれの前記光を合成して、投影光を形成する色分解合成プリズムと、
前記光照射手段と前記色分解合成プリズムとの間に配置され、前記光照射手段から照射された前記照明光を前記色分解合成プリズムに導くとともに、前記色分解合成プリズムで合成された前記投影光を投影光学系に出射する内部全反射プリズムと、
前記光照射手段の前記照明光の照射タイミングに同期して、前記第１反射型表示素子、前記第２反射型表示素子、および前記第３反射型表示素子の動作制御を行なう同期制御手段と、を備え、
前記色分解合成プリズムは、
前記照明光から前記第１光を色分解して反射し、前記第１光を前記第１反射型表示素子に向けて入射させる第１ダイクロイックコート面を有する第１プリズムと、
前記照明光から前記第２光を色分解して反射し、前記第２光を前記第２反射型表示素子に向けて入射させる第２ダイクロイックコート面を有する第２プリズムと、
前記第３光および前記第４光を通過させ、前記第３光および前記第４光を前記第３反射型表示素子に向けて入射させる第３プリズムと、を有し、
前記同期制御手段は、
前記第３反射型表示素子に入射する前記第３光および前記第４光を時分割で発光させる発光制御手段を含み、前記第３光および前記第４光の発光に同期して前記第３反射型表示素子の動作を制御する、投射型表示装置。 First light having a wavelength of 620 nm or more, second light having a wavelength of 470 nm or less, irradiating illumination light having a wavelength of more than 470 nm and less than 620 nm, each having a different wavelength. Light irradiation means;
A first reflective display element, a second reflective display element, and a third reflective display element;
The illumination light emitted from the light irradiating means is color-separated, and each color-separated light is emitted to the first reflective display element, the second reflective display element, and the third reflective display element. And a color separation / synthesis prism that combines the light reflected by the first reflective display element, the second reflective display element, and the third reflective display element to form projection light,
The projection light that is disposed between the light irradiating means and the color separation / combination prism, guides the illumination light emitted from the light irradiation means to the color separation / combination prism, and is synthesized by the color separation / combination prism. An internal total reflection prism that emits light to the projection optical system
Synchronization control means for controlling operations of the first reflective display element, the second reflective display element, and the third reflective display element in synchronization with the illumination timing of the illumination light of the light irradiating means; With
The color separation / synthesis prism is
A first prism having a first dichroic coating surface that separates and reflects the first light from the illumination light and makes the first light incident on the first reflective display element;
A second prism having a second dichroic coating surface for color-separating and reflecting the second light from the illumination light and causing the second light to enter the second reflective display element;
A third prism that transmits the third light and the fourth light and makes the third light and the fourth light enter the third reflective display element;
The synchronization control means includes
Light emission control means for emitting the third light and the fourth light incident on the third reflective display element in a time-sharing manner, and synchronizes with the light emission of the third light and the fourth light; A projection display device for controlling the operation of the display device.
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