JP2014206630A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの光について映像信号を用いてライトバルブにより強度変調し、強度変調された映像信号をスクリーン上に投射する投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection display device that modulates the intensity of light from a light source using a video signal by a light valve and projects the intensity-modulated video signal on a screen.
投射型表示装置はプロジェクタから投射される映像光を、略長方形平板状に形成された透過型スクリーンの背面に入射させることにより、この透過型スクリーンの前面側に位置する観察者が、透過型スクリーンを透過して出射する映像光を観察することができるように構成されたものである。投射型表示装置は、映像信号の成分であるR,G,B信号を透過型スクリーンに直接投射して映像を構成するようになっている。 The projection display device allows image light projected from the projector to be incident on the rear surface of the transmission screen formed in a substantially rectangular flat plate shape, so that an observer located on the front side of the transmission screen can transmit the projection screen. The image light that is transmitted through and is emitted can be observed. The projection display device is configured to directly project R, G, and B signals, which are components of a video signal, onto a transmissive screen to form an image.
このような構成では透過型スクリーンに使用されるフレネルレンズなどのレンズにおいてレンズ屈折率の波長依存性による色収差、および、透過型スクリーンの拡散部において波長による拡散の違いが発生し、視る角度によって透過型スクリーン上で色が変化するカラーシフトが発生する。 In such a configuration, chromatic aberration due to the wavelength dependence of the lens refractive index occurs in a lens such as a Fresnel lens used for a transmissive screen, and a diffusion difference due to wavelength occurs in the diffusing portion of the transmissive screen, depending on the viewing angle A color shift occurs where the color changes on the transmissive screen.
このようなカラーシフトを改善する方法として、レーザー光を2次元に走査し、これを励起光としてスクリーン上のR,G,B蛍光体を発光させることにより透過型スクリーンに比較して視野角を改善する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for improving such color shift, a laser beam is scanned two-dimensionally, and this is used as excitation light to emit R, G, B phosphors on the screen, thereby making the viewing angle larger than that of a transmissive screen. A method for improvement has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、紫外線を放出する陰極線管を用いて2次元的に画像を構成し、これをレンズにより拡大してスクリーン上のR,G,B蛍光体を発光させる方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、近年、蛍光体については照明用として開発が進められており、近紫外光の励起によるR,G,B蛍光体が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 In addition, a method has been proposed in which an image is two-dimensionally formed using a cathode ray tube that emits ultraviolet light, and this is enlarged by a lens to emit R, G, B phosphors on the screen (for example, patents). Reference 2). Further, in recent years, phosphors have been developed for illumination, and R, G, B phosphors by excitation of near-ultraviolet light have been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
しかしながら、スクリーン上に蛍光体を塗布し、紫外線または近紫外線により励起する方法は、視野角の改善という点においては優れているものの、レーザー光を2次元に走査するためにポリゴンミラーのような多角形ミラーを回転させ、ガルバノミラーのような可動ミラーが必要となる。このような可動部は寿命、信頼性の面で問題となる。 However, although a method of applying a phosphor on a screen and exciting it with ultraviolet rays or near ultraviolet rays is excellent in terms of improving the viewing angle, there are many methods such as a polygon mirror for scanning laser light two-dimensionally. A movable mirror such as a galvanometer mirror is required by rotating the square mirror. Such a movable part becomes a problem in terms of life and reliability.
また、2次元画像を形成してレンズにより拡大投射する方法は、構成部品のばらつきにより、励起光をR,G,B蛍光体に正確に照射することが難しく、結果的に色がずれてしまうという問題があった。 Further, in the method of forming a two-dimensional image and enlarging and projecting with a lens, it is difficult to accurately irradiate the R, G, and B phosphors with excitation light due to variations in components, resulting in a color shift. There was a problem.
そこで、本発明は、励起光を蛍光体に正確に照射することができ、映像の視野角に起因する輝度、色度ばらつきを目立たなくすることが可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a projection display device that can accurately irradiate phosphors with excitation light and can make luminance and chromaticity variations caused by the viewing angle of an image inconspicuous. And
本発明に係る投射型表示装置は、励起光源と、前記励起光源から出力された光について映像信号のR信号を用いて強度変調した励起光を出射する第1のプロジェクタと、前記励起光源から出力された光について前記映像信号のG信号を用いて強度変調した励起光を出射する第2のプロジェクタと、前記励起光源から出力された光について前記映像信号のB信号を用いて強度変調した励起光を出射する第3のプロジェクタと、前記第1〜第3のプロジェクタから出射された励起光が入射するフレネルレンズと、前記フレネルレンズから出射された前記第1〜第3のプロジェクタからの励起光をプロジェクタ毎に定められた集光点に集光するレンチキュラーレンズと、前記プロジェクタ毎に定められた集光点にそれぞれ配置され、かつ、前記レンチキュラーレンズを用いて集光された励起光をR,G,Bそれぞれの可視光に変換して発光するR,G,B蛍光体とを有するスクリーンとを備えたものである。 The projection type display apparatus according to the present invention includes an excitation light source, a first projector that emits excitation light that is intensity-modulated with respect to light output from the excitation light source using an R signal of a video signal, and output from the excitation light source. A second projector that emits excitation light that is intensity-modulated with respect to the emitted light using the G signal of the video signal, and excitation light that is intensity-modulated with respect to the light output from the excitation light source using the B signal of the video signal A third projector that emits light, a Fresnel lens to which excitation light emitted from the first to third projectors enters, and excitation light from the first to third projectors emitted from the Fresnel lens. A lenticular lens for condensing light at a condensing point determined for each projector; and a lenticular lens disposed at the condensing point determined for each projector; The excitation light is focused using a sieve lens are those with R, G, R which emits light by converting B to each of the visible light, G, and a screen having a B phosphor.
本発明によれば、励起光源と、励起光源から出力された光について映像信号のR信号を用いて強度変調した励起光を出射する第1のプロジェクタと、励起光源から出力された光について映像信号のG信号を用いて強度変調した励起光を出射する第2のプロジェクタと、励起光源から出力された光について映像信号のB信号を用いて強度変調した励起光を出射する第3のプロジェクタと、第1〜第3のプロジェクタから出射された励起光が入射するフレネルレンズと、フレネルレンズから出射された第1〜第3のプロジェクタからの励起光をプロジェクタ毎に定められた集光点に集光するレンチキュラーレンズと、プロジェクタ毎に定められた集光点にそれぞれ配置され、かつ、レンチキュラーレンズを用いて集光された励起光をR,G,Bそれぞれの可視光に変換して発光するR,G,B蛍光体とを有するスクリーンとを備えた。 According to the present invention, the excitation light source, the first projector that emits the excitation light that is intensity-modulated with respect to the light output from the excitation light source using the R signal of the image signal, and the image signal regarding the light output from the excitation light source. A second projector that emits excitation light that is intensity-modulated using the G signal, a third projector that emits excitation light that is intensity-modulated using the B signal of the video signal for the light output from the excitation light source, The Fresnel lens to which the excitation light emitted from the first to third projectors enters, and the excitation light from the first to third projectors emitted from the Fresnel lens are collected at a condensing point determined for each projector. The excitation light that is arranged at the condensing point determined for each projector and the lenticular lens and condensed using the lenticular lens is R, G, B, and so on. And a screen having R, G, and B phosphors to emit light by converting the respective visible light.
したがって、第1〜第3のプロジェクタからの励起光がスクリーン上のR,G,B蛍光体に正確に照射されるため、色のクロストークをなくすことができる。また、R,G,B蛍光体が発光するため、映像の視野角が広くなり、視野角に起因する輝度、色度ばらつきを目立たなくすることができる。 Therefore, since the excitation light from the first to third projectors is accurately applied to the R, G, B phosphors on the screen, color crosstalk can be eliminated. In addition, since the R, G, and B phosphors emit light, the viewing angle of the video is widened, and variations in luminance and chromaticity caused by the viewing angle can be made inconspicuous.
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1について、図面を用いて以下に説明する。図1は、実施の形態1に係る投射型表示装置の概略構成図であり、投射型表示装置の全体構成を上側から視た状態を模式的に示している。図1に示すように、投射型表示装置は、青色用(B)プロジェクタ1(第3のプロジェクタ)と、緑色用(G)プロジェクタ2(第2のプロジェクタ)と、赤色用(R)プロジェクタ3(第1のプロジェクタ)と、スクリーン30とを備え、さらに、プロジェクタ1〜3毎に設けられた光源11(図2参照)を備えている。
<
次に、プロジェクタ1〜3について説明するが、プロジェクタ1〜3は同じ構成であるため、ここでは、プロジェクタ1について説明する。図2は、プロジェクタ1の概略構成図である。プロジェクタ1は、励起光源である光源11と、レーザー駆動回路10と、コリメータレンズ12と、コンデンサレンズ13と、光インテグレータ14と、リレーレンズ15と、プリズム16と、ライトバルブ17と、投射レンズ18と、映像信号処理回路20(歪補正回路)とを備えている。
Next, although the projectors 1-3 are demonstrated, since the projectors 1-3 are the same structures, the
光源11は、半導体レーザーなどで構成され、励起光を出力する。より具体的には、光源11は、R,G,Bの3色または白色ではなく、例えば波長405nmの光を出力するレーザーダイオード(レーザー光源)で構成されている。レーザー駆動回路10は、光源11を駆動する回路である。コリメータレンズ12は、光源11からの光を平行光に変換し、コンデンサレンズ13は、コリメータレンズ12からの光を集光する。光インテグレータ14は、コンデンサレンズ13からの光をミキシングして照明光を均一にし、リレーレンズ15は、光インテグレータ14の出射面をライトバルブ17に結像させる。
The
ライトバルブ17は、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)で構成され、光インテグレータ14からリレーレンズ15とプリズム16を介して出射される照明光を変調する。プリズム16は、リレーレンズ15からの照明光とライトバルブ17からの反射光を分離する。投射レンズ18は、ライトバルブ17からの反射光を拡大投射する。映像信号処理回路20は、入力端子19からの映像信号を受けて解像度変換、ガンマ処理、歪補正、およびライトバルブ17の制御などを行う。
The
ここで、プロジェクタ1〜3は一般的なプロジェクタとほぼ同じ構成であるが、光源11がR,G,Bの3色または白色ではなく、波長405nmの光を出力するレーザーダイオードで構成されることと、投射光学系においては後述するようにプロジェクタ2は非オフセット、プロジェクタ1,3はともにオフセットして光を投射する点が異なる。
Here, the
図1を用いた投射型表示装置の説明に戻ると、プロジェクタ1は映像信号のB信号(図1において実線で示す)をスクリーン30に投射し、プロジェクタ2は映像信号のG信号(図1において一点鎖線で示す)をスクリーン30に投射し、プロジェクタ3は映像信号のR信号(図1において破線で示す)をスクリーン30に投射する。スクリーン30は、フレネルレンズ4と、レンチキュラーレンズ5と、蛍光体部6とを備え、入射側よりフレネルレンズ4、レンチキュラーレンズ5、蛍光体部6の順で配置されている。
Returning to the description of the projection display device using FIG. 1, the
プロジェクタ1〜3は、観察者側から視てプロジェクタ2を中心として左右方向(水平方向)に配置されるとともに、プロジェクタ1〜3の出射位置(瞳位置)が、蛍光体部6の1画素における後述のR,G,B蛍光体6a,6b,6c(図3参照)の配列方向と平行な同一軸上に並ぶように配置されている。
The
また、スクリーン30へのR,G,Bの各投射映像は、画素単位にて位置あわせが行われる。位置あわせのずれは高精細画像のエッジにおいて色にじみの原因となる。具体的な位置あわせは、各プロジェクタ1〜3について物理的に6軸の調整を行うことが最良ではあるが、光学系における歪などがある場合は映像信号処理回路20の歪補正機能などを用いて補正することも可能である。映像信号処理回路20の歪補正機能は、光学系の投射歪、位置および画面サイズを電気的に補正するものであり、光学系の投射歪を電気的に補正することで、光学系を安価に構成することが可能である。この場合、解像度の変換を行うため一部解像度の劣化を伴うが、一般的な動画像では十分許容範囲にある。
The R, G, and B projected images on the
次に、図3を用いて、スクリーン30の端部における光路について説明する。図3は、図2の一点鎖線で囲んだ部分IIIの拡大図であり、すなわち、スクリーン30の端部における光路概略図である。なお、プロジェクタ1の光路は実線で図示され、プロジェクタ2の光路は一点鎖線で図示され、プロジェクタ3の光路は破線で図示されている。
Next, the optical path at the end of the
プロジェクタ1〜3からの投射光は、まずフレネルレンズ4に入射される。フレネルレンズ4の焦点距離はプロジェクタ2の投射距離と一致しており、プロジェクタ2の投射光はフレネルレンズ4の出射側において略平行光となる。
The projection light from the
プロジェクタ1についてはその投射距離とフレネルレンズ4の焦点距離が一致しているが、プロジェクタ1は、プロジェクタ1からプロジェクタ2までの距離分だけ右側にシフトしているため、フレネルレンズ4からの出射光はシフト量に応じて左側に出射される。
For the
プロジェクタ3についてはその投射距離とフレネルレンズ4の焦点距離が一致しているが、プロジェクタ3は、プロジェクタ3からプロジェクタ2までの距離分だけ左側にシフトしているため、フレネルレンズ4からの出射光はシフト量に応じて右側に出射される。
For the
フレネルレンズ4を透過したプロジェクタ1〜3のそれぞれの励起光は、次にレンチキュラーレンズ5に入射される。レンチキュラーレンズ5は、シリンドリカルレンズを等間隔に左右方向に並べた構造となっている。
The excitation lights of the
プロジェクタ2の投射光は、フレネルレンズ4の出射側において略平行光となっているため、レンチキュラーレンズ5には平行光として入力される。レンチキュラーレンズ5は凸レンズで構成されているため平行光が入力されると焦点位置に集光する。プロジェクタ1の投射光はフレネルレンズ4の出射側において左方向の略平行光となっているため、レンチキュラーレンズ5の焦点距離の一点に集光する。プロジェクタ3の励起光は、フレネルレンズ4の出射側において右方向の略平行光となっているため、レンチキュラーレンズ5の焦点距離の一点に集光する。
Since the projection light of the projector 2 is substantially parallel light on the emission side of the
プロジェクタ1〜3においてレンチキュラーレンズ5の出射側の集光位置関係は、プロジェクタ2の励起光の集光点を中心として間隔をあけて左右に位置する。このように、レンチキュラーレンズ5のレンズピッチに対しプロジェクタ1〜3の励起光がそれぞれ集光点をもつことになる。それぞれの集光点はレンチキュラーレンズ5の焦点距離とフレネルレンズ4からの励起光出射角度で決定されるため、極めて高い精度で集光点を特定できる。
In the
レンチキュラーレンズ5の出射側にはR,G,B蛍光体6a,6b,6cを塗布した蛍光体部6が配置されている。蛍光体部6には励起光をR,G,Bそれぞれの波長域に変換、すなわち、R,G,Bそれぞれの可視光に変換して発光する蛍光体6a,6b,6cが、予め定められた間隔をあけて塗布されている。蛍光体部6において、プロジェクタ1の励起光集光点を中心にB蛍光体6cが塗布され、プロジェクタ2の励起光集光点を中心にG蛍光体6bが塗布され、プロジェクタ3の励起光集光点を中心にR蛍光体6aが塗布されている。
On the exit side of the
また、蛍光体部6においてR,G,B蛍光体6a,6b,6cのそれぞれの境界には、蛍光体を含まずに光を吸収する遮光体6d(遮蔽手段)が塗布されている。遮光体6dがフレネルレンズ4およびレンチキュラーレンズ5の迷光などに起因するR,G,B蛍光体6a,6b,6cの発光を防ぐため、R,G,B蛍光体6a,6b、6cにおいて正しい色を表示することが可能である。また、遮光体6dがスクリーン30の表面での外光を吸収することで、R,G,B蛍光体6a,6b,6cにおいてコントラストを改善することが可能である。
Further, in the
次に、図4を用いて、スクリーン30の中央部における光路について説明する。図4は、図2の一点鎖線で囲んだ部分IVの拡大図であり、すなわち、スクリーン30の中央部における光路概略図である。プロジェクタ1〜3から投射された励起光は、図3に示したスクリーン30の端部の場合と同様に、プロジェクタ2からの励起光はフレネルレンズ4の出射側において平行光に変換され、プロジェクタ1からの投射光はフレネルレンズ4の出射側において左方斜めの略平行光の角度で屈折し、プロジェクタ3からの投射光はフレネルレンズ4の出射側において右方斜めの略平行光の角度で屈折する。レンチキュラーレンズ5からの出力もこれと同様に、焦点距離の位置にそれぞれ集光される。
Next, the optical path at the center of the
以上のように、プロジェクタ1〜3からそれぞれ投射されるR,G,Bの励起光は、最終的にレンチキュラーレンズ5の集光点に配置されたR、G,B蛍光体6a,6b,6cをそれぞれ正確に励起し、発光させることができる。したがって、観察者側からは視野角の広い良好な画像を観察することを可能にしている。また、各励起光の集光点は最終的にレンチキュラーレンズ5の焦点距離と入射角度によって決定される。また、入射角度については、フレネルレンズ4の焦点距離およびプロジェクタ1〜3の投射角度で決定される。
As described above, the R, G, and B excitation lights projected from the
それぞれの構成要素において温度、湿度などの環境条件によってそれぞれのパラメータは変化するが、最も敏感なのがレンチキュラーレンズ5と蛍光体部6の位置関係である。したがって、レンチキュラーレンズ5と蛍光体部6との位置関係を精度よく保つことで焦点位置の変動を防ぐことが可能である。この方法として、レンチキュラーレンズ5の焦点距離をレンチキュラーレンズ5の厚みとほぼ等しくするとともに、レンチキュラーレンズ5の出射側の面にR,G,B蛍光体6a,6b,6cを印刷または塗布することで位置ずれを防ぐことが可能である。レンチキュラーレンズ5の材質についてはガラスあるいは光学アクリルが採用可能である。
Although each parameter varies depending on environmental conditions such as temperature and humidity in each component, the most sensitive is the positional relationship between the
図5は、観察者側から視たスクリーンの構成図である。蛍光体部6はレンチキュラーレンズ5のレンズ構成部に沿ってレンズピッチ内にR,G,B蛍光体6a,6b,6cが直線上に配置されている。例としてDMDのサイズを0.65インチとして60インチに拡大した場合、拡大率は約92倍となる。DMDの1画素が10μmとすれば1画素は920μmまで拡大される。解像度を劣化させないためにはレンチキュラーレンズ5のレンズピッチを画素サイズである920μmよりも十分小さくするとともに、干渉によるモアレに注意する必要がある。
FIG. 5 is a configuration diagram of the screen viewed from the observer side. In the
例えば、画素ピッチの1/2.5の370μmとすれば、R,G,B蛍光体6a,6b,6cのピッチは平均して約120μmとなる。遮光体6dを50μmとしてもR,G,B蛍光体6a,6b,6cのそれぞれの幅は70μmとなり、集光サイズは70μm以下とする必要がある。レーザー光における集光スポットサイズは下記の数式で示される。
d=4・λ・f・M2/(π・D)
ここで、dはスポット径、λはレーザー光源の波長、fはレンチキュラーレンズ5の焦点距離、M2はレーザーのビーム品質、Dはレンチキュラーレンズ5のレンズ径である。レンチキュラーレンズ5の焦点距離fを3.0mm、レンチキュラーレンズ5のレンズ径Dを460μm、レーザーのビーム品質M2を4.0とすると、集光スポットサイズdは13.5μmとなり、レンズの収差を考慮しても蛍光体サイズと比べて十分小さくできる。
For example, if the pixel pitch is 1 / 2.5, which is 370 μm, the average pitch of the R, G,
d = 4 · λ · f · M 2 / (π · D)
Here, d is the spot diameter, λ is the wavelength of the laser light source, f is the focal length of the
したがって、R,G、B蛍光体6a,6b,6cのピッチは表示される1画素のピッチより小さくできるため、蛍光体ピッチの制限による解像度劣化は生じない。
Therefore, since the pitch of the R, G,
以上のように、実施の形態1に係る投射型表示装置では、光源11と、プロジェクタ1〜3と、プロジェクタ1〜3から出射された励起光が入射するフレネルレンズ4と、フレネルレンズ4から出射されたプロジェクタ1〜3からの励起光をプロジェクタ1〜3毎に定められた焦点位置に集光するレンチキュラーレンズ5と、プロジェクタ1〜3毎に定められた焦点位置にそれぞれ配置され、かつ、レンチキュラーレンズ5を用いて集光された励起光をR,G,Bそれぞれの可視光に変換して発光するR,G,B蛍光体6a,6b,6cとを有するスクリーン30とを備えた。
As described above, in the projection display device according to the first embodiment, the
したがって、プロジェクタ1〜3からの励起光がスクリーン30のR,G,B蛍光体6a,6b,6cに正確に照射されるため、色のクロストークをなくすことができる。また、R,G,B蛍光体6a,6b,6cが発光するため、画像の視野角が広くなり、視野角に起因する輝度、色度ばらつきを目立たなくすることができる。
Therefore, since the excitation light from the
また、複数の投射型表示装置を鉛直方向および水平方向に並べて配置した際に生じる投射型表示装置間の輝度色度差が少なくなり、投射型表示装置間のつなぎ目が目立たせないようにすることが可能となる。 Also, the luminance and chromaticity difference between the projection display devices that occurs when a plurality of projection display devices are arranged side by side in the vertical direction and the horizontal direction is reduced, so that the joints between the projection display devices are not noticeable. Is possible.
プロジェクタ1〜3は、それぞれの出射位置が、1画素におけるR,G,B蛍光体6a,6b,6cの配列方向と平行な同一軸上に並ぶように配置され、フレネルレンズ4は、プロジェクタ1〜3のうち中央に配置されたプロジェクタ2からの励起光を平行光に変換するため、他のプロジェクタ1,2からの励起光についても略平行光に変換され、プロジェクタ1〜3からの励起光をレンチキュラーレンズ5に対してバランスよく入射することが可能となる。
The
プロジェクタ1〜3は、光学系の投射歪、位置および画面サイズを電気的に補正する映像信号処理回路20をそれぞれ備えたため、光学系の投射歪を電気的に補正することで、光学系を安価に構成することが可能である。
Since each of the
スクリーン30は、R,G,B蛍光体6a,6b,6cのそれぞれの境界に光を吸収する遮光体6dをさらに備えたため、フレネルレンズ4、レンチキュラーレンズ5の迷光などに起因するR,G,B蛍光体6a,6b,6cの発光を防ぎ、正しい色を表示することが可能である。また、スクリーン30の表面での外光を吸収することでコントラストを改善することが可能である。
Since the
R,G,B蛍光体6a,6b,6cは、レンチキュラーレンズ5の出射側に塗布され、かつ、レンチキュラーレンズ5は、その厚みがその焦点距離と等しくなるように形成される場合、R,G,B蛍光体6a,6b,6cをレンチキュラーレンズ5の出射側の面に塗布しレンチキュラーレンズ5の厚みをその焦点距離とほぼ等しくなるようにすることで、R,G,B蛍光体6a,6b,6cの位置と焦点距離の関係を固定することが可能となり、温度、湿度などの環境変化によるレンズなどの寸法変化に対してR,G,Bのクロストークを防止することが可能となる。
When the R, G,
光源11は、波長405nmの光を出力するレーザー光源であるため、光源が小さくなり、R,G,B蛍光体6a,6b,6cに集光するドットサイズを小さくすることができる。これにより、R,G,Bの色分離をより完全に行うことができるとともに蛍光体ピッチを小さくすることができるため高解像度化が可能となる。また、波長405nmの光はブルーレイディスクに使用されており、安価に構成可能である。さらに、レーザー光源は、複数のレーザーを合成して出力を高めることが容易であり、高輝度化が可能となる。
Since the
レーザーを光源とすることで、拡散光成分が少なくライトバルブ17の照明効率を上げることが可能になり結果的にライトバルブ17の寸法を小さくできるため低コスト化が可能となる。また、投射レンズのF値を大きくすることができるためレンズの製造精度がよくなり、レンズ自体を小さくすることができるため歪率の低減などの性能向上とともに低コスト化が可能となる。
By using a laser as a light source, it is possible to increase the illumination efficiency of the
さらに、光源の1波長であり波長帯域が極めて狭いため、レンズの色消しなどの補正が不要となり、レンズ枚数を減らすとともに低コスト化が可能となる。また、電気、光変換効率を高くすることが可能であり、消費電力(エネルギー消費量)を削減できるとともに、複数のレーザーを合成することも可能であり、必要輝度に応じて複数のレーザー光を合成すればよい。 Furthermore, since the wavelength of the light source is one wavelength and the wavelength band is extremely narrow, correction such as lens achromaticity becomes unnecessary, and the number of lenses can be reduced and the cost can be reduced. In addition, it is possible to increase the efficiency of electricity and light conversion, reduce power consumption (energy consumption), and combine multiple lasers. What is necessary is just to synthesize.
また、励起光として波長405nmのレーザー光を用いたことで、励起光に起因するR,G,B蛍光体6a,6b,6cの温度上昇は極めて少ないため、R,G,B蛍光体6a,6b,6cの熱に起因する劣化はほとんどない。したがって、投射型表示装置の長期に亘る使用においても焼き付きの症状が発生しにくくなり、投射型表示装置の長期使用が可能となる。
In addition, since the laser light having a wavelength of 405 nm is used as the excitation light, the temperature rise of the R, G,
なお、本実施の形態では、光源11として、波長が405nmのレーザー光源1種類を使用したが、紫外〜青色領域において種々の波長の光を発生するLEDおよびレーザー光源が商品化されており、これらについていずれも光源11として使用することが可能である。発光効率を最大化するためには、R,G,Bについて異なる波長の光で励起してもよい。また、コストの観点で、R,G,Bについて同じ波長の光で励起するか、または異なる波長の光で励起するかを選択することも可能である。
In the present embodiment, one type of laser light source having a wavelength of 405 nm is used as the
また、本実施の形態では、レンチキュラーレンズ5の出射側に蛍光体部6を設けたが、レンチキュラーレンズ5と蛍光体部6との間に、励起光を透過するとともに、R,G,B蛍光体6a,6b,6cから発光された可視光を反射する光学フィルタ(第2の光学フィルタ)を配置してもよい。この場合、R,G,B蛍光体6a,6b,6cからの可視光がより観察者側に向かうため、輝度の向上が可能となる。
In the present embodiment, the
また、R,G,B蛍光体6a,6b,6cに対してレンチキュラーレンズ5と反対側、すなわち蛍光体部6の観察者側に、R,G,Bそれぞれの可視光を透過するとともに励起光を反射する光学フィルタ(第1の光学フィルタ)を配置してもよい。この場合、励起光が外部に漏れることを防止でき、観察者の安全を確保することが可能である。また、励起光が紫などの可視光の場合、これを遮光することにより色再現性を向上させることが可能である。
The R, G, and
さらに、R,G,B蛍光体6a,6b,6cの発光は一般的に波長帯域が広いため色純度が低い場合がある。この場合、R,G,B蛍光体6a,6b,6cに対してレンチキュラーレンズ5と反対側、すなわち蛍光体部6の観察者側に、蛍光体部6からの発光波長を制限する光学フィルタ(第3の光学フィルタ)を配置してもよい。これにより、色純度を制御することが可能で、より色純度の高い画像を表示することが可能である。
Furthermore, since the R, G,
本実施の形態では、R,G,B蛍光体6a,6b,6cに保護膜を設けていないが、温度などの環境変化に弱いR,G,B蛍光体を使用する場合は、R,G,B蛍光体への水分侵入を防止するために、R,G,B蛍光体に防湿コーティングを施してもよい。防湿コーティングによりR,G,B蛍光体の化学変化を抑制でき、変換効率の劣化を防止できる。
In this embodiment, the R, G,
本実施の形態では、プロジェクタ1〜3について、観察者側から視て水平方向に配置したが鉛直方向に配置してもよい。この場合、実施の形態の場合に対して水平軸を中心にスクリーン30を90度回転して配置すればよい。
In the present embodiment,
本実施の形態では、プロジェクタ1〜3については独立して配置しているが、スクリーン30上での画像の形成に関してより精度を高めるためには、ダイキャストなどを用いてプロジェクタ1〜3を一体化製造すれば位置精度の向上が図れるため、スクリーン30上での画像の形成をより精度よくできる。また、同時に投射型表示装置の製造コストの低減も可能となる。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、ライトバルブ17としてDMDを使用したが、ライトバルブ17として透過型LCDまたは反射型LCDなどのLCDを使用しても同一の効果が得られる。但し、この場合、照明系にはPS変換などを使用して偏光の向きを揃えるなどして光源の利用効率を上げる必要がある。
In this embodiment, DMD is used as the
本実施の形態では、光源11をプロジェクタ1〜3にそれぞれ設けたが、1つの光源をプロジェクタ1〜3に共通に設け、光源から出力される光をプロジェクタ1〜3に分配するための励起光源分配光学系を設けてもよい。1つの光源からの光を分配することで、光源の劣化に起因する輝度低下がR,G,B独立でなく同じ比率で低下するため、R,G,Bのバランスが崩れてホワイトバランスの変化など色合いの変化をなくすことができる。
In the present embodiment, the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 青色プロジェクタ、2 緑色プロジェクタ、3 赤色プロジェクタ、4 フレネルレンズ、5 レンチキュラーレンズ、6a R蛍光体、6b G蛍光体、6c B蛍光体、6d 遮光体、11 光源、20 映像信号処理回路、30 スクリーン。 1 blue projector, 2 green projector, 3 red projector, 4 Fresnel lens, 5 lenticular lens, 6a R phosphor, 6b G phosphor, 6c B phosphor, 6d light shield, 11 light source, 20 video signal processing circuit, 30 screen .
Claims (11)
前記励起光源から出力された光について映像信号のR信号を用いて強度変調した励起光を出射する第1のプロジェクタと、
前記励起光源から出力された光について前記映像信号のG信号を用いて強度変調した励起光を出射する第2のプロジェクタと、
前記励起光源から出力された光について前記映像信号のB信号を用いて強度変調した励起光を出射する第3のプロジェクタと、
前記第1〜第3のプロジェクタから出射された励起光が入射するフレネルレンズと、前記フレネルレンズから出射された前記第1〜第3のプロジェクタからの励起光をプロジェクタ毎に定められた集光点に集光するレンチキュラーレンズと、前記プロジェクタ毎に定められた集光点にそれぞれ配置され、かつ、前記レンチキュラーレンズを用いて集光された励起光をR,G,Bそれぞれの可視光に変換して発光するR,G,B蛍光体とを有するスクリーンと、
を備えた、投射型表示装置。 An excitation light source;
A first projector that emits excitation light that is intensity-modulated with respect to light output from the excitation light source using an R signal of a video signal;
A second projector that emits excitation light intensity-modulated using the G signal of the video signal for the light output from the excitation light source;
A third projector that emits excitation light that is intensity-modulated with respect to light output from the excitation light source using a B signal of the video signal;
A Fresnel lens on which excitation light emitted from the first to third projectors enters, and a condensing point determined for each projector by the excitation light from the first to third projectors emitted from the Fresnel lens. The lenticular lens that condenses light and the excitation light that is arranged at the condensing point determined for each projector and is condensed using the lenticular lens is converted into visible light of R, G, and B, respectively. A screen having R, G, B phosphors emitting light;
A projection display device.
前記フレネルレンズは、前記第1〜第3のプロジェクタのうち中央に配置されたプロジェクタからの励起光を平行光に変換する、請求項1記載の投射型表示装置。 The first to third projectors are arranged so that their emission positions are aligned on the same axis parallel to the arrangement direction of the R, G, B phosphors in one pixel,
The projection display device according to claim 1, wherein the Fresnel lens converts excitation light from a projector disposed in the center of the first to third projectors into parallel light.
前記励起光源から出力される光を前記第1〜第3のプロジェクタに分配するための励起光源分配光学系をさらに備えた、請求項1記載の投射型表示装置。 The excitation light source is provided in common for the first to third projectors,
The projection display device according to claim 1, further comprising an excitation light source distribution optical system for distributing light output from the excitation light source to the first to third projectors.
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