JP2017072835A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度出力を有する固体光源を用いた投写型画像表示装置において、高画質な立体映像システムを実現するのに有効な投写型画像表示装置を提供する。【解決手段】本開示における投写型画像表示装置１００は、蛍光体と、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、励起光学系と、ＤＭＤ１２６と、投写光学系と、偏光板１３０と、偏光解消板１２９とを備える。蛍光体は、励起光によって所定の蛍光を発光する特性を有する。青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、蛍光体の励起波長のレーザ光を発する半導体レーザを有する。励起光学系は、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからの光を集光する。ＤＭＤ１２６は、外部からの信号により制御可能である。投写光学系は、ＤＭＤ１２６が表示する画像を拡大投写可能な光学系である。偏光板１３０は、投写光学系の出射側に配置される。【選択図】図２

Description

本開示は、例えば偏光を利用した立体映像投写に使用される投写型画像表示装置に関する。

立体映像を実現する方式は主に以下の３種類が挙げられる。１）視差を与えられた右目用映像信号及び左目用映像信号を、それぞれ別の投写型画像表示装置に入力する。それぞれの投写型画像表示装置から投写された映像を専用のメガネを用いて、右目だけあるいは左目だけに導く。２）視差を与えられた右目用映像と左目用映像とを交互に高速に切り替えて投写し、これをこの映像に同期した高速シャッターを備えたメガネを用いて右目だけあるいは左目だけに映像を導く。３）映像信号の各原色を、右目用映像と左目用映像とで波長をずらして投写する。たとえば右目用映像は短波長側にシフトさせ、左目用映像は長波長側にシフトさせて投写する。投写型画像表示装置が投写する映像を短波長のみ透過するメガネを通すことで右目用映像だけを右目に導くことができる。左目についても同様である。

以上の各方式で長所短所はあるが、特に、１）の方式は、大人数で鑑賞する際にはメガネが安価に構成できることで、使い捨ても可能で、衛生面で有利であることから最も普及が進んでいる。特許文献１は、このような偏光メガネ方式の投写型画像表示装置を使用したシステムが開示されている。

特開２０１３−１２０３２８号公報

本開示は、高輝度出力を有する固体光源を使用した投写型画像表示装置において、高画質な立体映像システムを実現する投写型画像表示装置を提供する。

本開示における投写型画像表示装置は、蛍光体と、励起光源装置と、励起光学系と、画像表示素子と、投写光学系と、偏光板と、偏光解消板とを備える。蛍光体は、励起光によって所定の蛍光を発光する特性を有する。励起光源装置は、蛍光体の励起波長のレーザ光を発する半導体レーザを有する。励起光学系は、励起光源装置からの光を集光する。画像表示素子は、外部からの信号により制御可能である。投写光学系は、画像表示素子が表示する画像を拡大投写可能な光学系である。偏光板は、投写光学系の出射側に配置される。

本開示の投写型画像表示装置は、高輝度出力を有する固体光源を用いた投写型画像表示装置において、高画質な立体映像システムを実現するのに有効である。

偏光を利用した立体映像システムの構成を示す図 実施の形態の偏光を利用する立体映像投写型表示装置の構成を示す図 投映画像の色ムラの発生状況を説明する図 蛍光体ホイール装置の正面図 偏光板のみを使用した場合の光利用効率を説明する図 偏光解消板の側面図 偏光解消板の斜視図 偏光板、偏光解消板を使用した場合の光利用効率を説明する図 偏光解消板を内蔵した場合の配置図 偏光解消板を内蔵した場合の他の配置図 偏光解消板を備えての第一の色ムラの状況を示す図 偏光解消板を備えての第二の色ムラの状況を示す図 偏光解消板を２重に備えての色ムラの状況を示す図 偏光解消板の設置条件を改善した立体映像システムでの色ムラの状況を示す図 偏光解消板の設置条件の改善前の立体映像システムでの色ムラの状況を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

従来は、投写型画像表示装置（プロジェクタ）の光源に、高圧水銀ランプが用いられてきた。しかし、近年は、投写型画像表示装置の光源として、固体光源を用いるようになりつつある。固体光源は、寿命が長く、瞬時点灯が可能であり、水銀が不要であるという利点がある。大多数で鑑賞する用途に用いるため、特に高い輝度を必要とする投写型画像表示装置においては、固体光源として青色半導体レーザが用いられる。青色は青色半導体レーザの青色レーザ光を用いて投写する。緑色、赤色については、青色レーザ光を励起光として蛍光体に照射し、蛍光体が発する光を用いて投写する。

本実施の形態に係る投写型画像表示装置は、偏光フィルタを備えたメガネで立体視を実現する方式である。視差を与えられた左右の映像信号は、外部信号源から投射型画像表示装置へ入力される。投写型画像表示装置は、２台のプロジェクタを用いて、１台のプロジェクタからは「右目の映像」を、もう１台のプロジェクタからは「左目の映像」を同時にスクリーン上に投写する。スクリーン上に投写された左右の映像は、そのままではスクリーン上でズレた映像として視認されるだけであり、立体的には見えない。そこで、２台のプロジェクタのレンズの前に特殊な偏光フィルタ（円偏光、縦横偏光など）を取り付ける。さらに観察者は、右目側と左目側にそれぞれ対応した偏光フィルタを取り付けた専用メガネを装着する。これによって、観察者は、右目は右目の映像だけを、左目は左目の映像だけを見ることとなり、立体視が可能となる。偏光フィルタは偏光板あるいは偏光板の出射側に円偏光板を備えてなる。

図１を用いて偏光を利用した立体映像システムの構成について説明する。１０ａは右目用、１０ｂは左目用の映像信号に応じた画像を投映する投写型画像表示装置である。投写型画像表示装置の出射部近傍には出射側に１／４位相差板を備えた位相差板付き偏光板１１ａ，１１ｂが配置されている。図１に示すように、位相差板付き偏光板１１ａ，１１ｂにおいて偏光板は、偏光板の吸収軸１２ａ，１２ｂが同方向となるように設けられている。それぞれの位相差板付き偏光板１１ａ，１１ｂが有する１／４位相差板は、出射光を円偏光とするため、遅延軸１３ａ，１３ｂと偏光板の吸収軸１２ａ，１２ｂとの角度が４５度となるように設けられている。１／４位相差板は、位相差板付き偏光板１１ａ，１１ｂで逆方向の円偏光とするため、各遅延軸１３ａ，１３ｂは、図１に示すように逆方向に傾いている。これにより位相差板付き偏光板１１ａ，１１ｂを経た光は回転方向が逆方向の円偏光光となっている。

各投写光は偏光特性を維持するスクリーン１４上に重なるように投写される。入射光はそれぞれスクリーン上で反射によって逆回転の円偏光特性を有する光となる。

観察者はメガネ１５をかけて観察する。メガネ１５は、１／４位相差板と偏光板とを有する。例えば右目用映像信号に応じた画像を投映する投写型画像表示装置１０ａは、１／４位相差板を備えた位相差板付き偏光板１１ａから左回転の円偏光光を投射する。この左回転の円偏光光は、スクリーン１４で反射されて逆の右回転の円偏光光となって戻ってくる。この右回転の円偏光光は、メガネ１５の右目光路に配置された１／４位相差板（遅延軸１６ａは図の方向に配置）により、投写光とは直交する偏光特性を持った光となって偏光板に入射する。メガネ１５の右目光路に配置された偏光板の吸収軸は、投射側とは直交する方向に設定されていることから、上記の光はメガネ１５の右目光路に配置された偏光板を透過するため、右目で観察することが出来る。一方、メガネ１５の左目光路に配置された１／４位相差板は、右目光路に配置された１／４位相差板と逆の特性を持ち、投写光と平行な偏光特性を持った光がメガネ１５の偏光板に入射する。この光はメガネ１５の偏光板で遮断されるため、左目では観察できない。左目用映像信号に応じた画像を投映する投写型画像表示装置１０ｂについても同様である。これにより、観察者は立体映像を観察することが可能となる。

本開示の一つの実施の形態では投写型画像表示装置の出射側に偏光板を加えた構成について述べるものであって、以下の実施の形態はこの構成を説明するものである。

（実施の形態）
以下、図１〜図１０を用いて、固体光源を用いた照明装置の実施の形態を説明する。

図１は、実施の形態にかかる偏光を利用した立体映像システムの構成を示す図である。立体映像システムは、投写型画像表示装置１０ａ及び投写型画像表示装置１０ｂとして、投写型画像表示装置１００を備える。図２は、実施の形態の偏光を利用する立体映像投写型表示装置の構成を示す図である。図３は投影画像の色ムラの発生状況を説明する図である。図４は、投写型画像表示装置１００に使用される蛍光体ホイール装置の表面側を示す平面図である。図５は、偏光板のみを使用した場合の光利用効率を説明する図である。図６は、偏光解消板の側面図である。図７は、偏光解消板の斜視図である。図８は、偏光板及び偏光解消板を使用した場合の光利用効率を説明する図である。図９は、偏光解消板を内蔵した場合の配置図である。図１０は、偏光解消板を内蔵した場合の別の配置図である。

励起光の光源用に用いられる青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから図２における−Ｙ方向に出射された青色光は、コリメートレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃでコリメートされる。コリメートされた青色光は、アフォーカル系を構成するレンズ１０３とレンズ１０４で収束され、拡散板１０５に入射される。拡散板１０５に入射された青色レーザ光は拡散板１０５により拡散され、ダイクロイックミラー１０６に入射する。

ダイクロイックミラー１０６は、青色光を透過し、それ赤色光及び緑色光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１０６は、光軸に対して４５度傾斜して配置されている。拡散板１０５からダイクロイックミラー１０６へ入射した青色光は、ダイクロイックミラー１０６と、第１レンズ１０７と、第２レンズ１０８とを通過して、蛍光体ホイール装置１０９の基板１１０上に環状に形成された蛍光体１１１、１１２を照射する。

蛍光体ホイール装置１０９の基板１１０は、モータ１１３により回転駆動されている。基板１１０が回転することにより、蛍光体ホイール装置１０９に照射される青色光のエネルギーが高い場合でも蛍光時に関わる蛍光体の面積を広く取ることができ、蛍光時の単位面積当たりの発熱を抑制することが出来る。ここで蛍光体１１１は青色光を励起光として受けて緑色の蛍光光を発光する特性を有した蛍光体である。蛍光体１１２は青色光を励起光として受けて赤色の蛍光光を発光する特性を有した蛍光体である。蛍光体１１１及び蛍光体１１２から発光した緑色光及び赤色光は、図２における＋Ｙ方向に出射される。各蛍光体からの蛍光光である緑色光及び赤色光は、ダイクロイックミラー１０６に再度入射する。ダイクロイックミラー１０６は緑色光及び赤色光を反射する特性を有しているので、緑色光及び赤色光はダイクロイックミラー１０６により反射され、図２における＋Ｘ方向に進む。レンズ１１４に入射した黄色光（緑色光と赤色光の合成光）は、前方に配置された矩形開口を持つロッドインテグレータ１１５の入射面に集光される。

青色光の光源用に用いられる青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂから＋Ｘ方向に出射された青色光は、コリメートレンズ１１７ａ、１１７ｂでコリメートされる。コリメートされた青色光は、レンズ１１８で集光される。青色光がレンズ１１８で集光された位置には拡散板１１９が配置され、ここで拡散された青色光はレンズ１２０で略平行光となる。レンズ１２０から出射された光は、ダイクロイックミラー１０６に入射する。ダイクロイックミラー１０６に入射した青色光は、ダイクロイックミラー１０６を透過し、レンズ１１４によりロッドインテグレータ１１５の入射面に集光される。

これによって、青色光光源用の青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂから＋Ｘ方向に出射された青色光は、蛍光体１１１及び蛍光体１１２から出射され、ダイクロイックミラー１０６で＋Ｘ方向に反射された緑色光及び赤色光と合成されて白色光となる。これによって、ロッドインテグレータ１１５の入射面には、白色光が集光される。

蛍光体ホイール装置と、励起光源用の青色レーザダイオードとは、励起光源装置を構成する。また、レンズ１０３、１０４、拡散板１０５、レンズ１０７、レンズ１０８、ダイクロイックミラー１０６は、励起光源装置からの光を集光する励起光学系を構成する。図４に示すように、蛍光体ホイール装置の基板１１０の同一半径上には、蛍光体１１１、蛍光体１１２、非蛍光体形成部１２１が配置される。

このようにして青色レーザダイオードから白色を得ることが出来る。なお、緑色光と赤色光は順番に発光する。励起光が非蛍光体形成部１２１を照射するタイミングには、励起光の光源用の青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは消灯し、青色光の光源用の青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂが点灯する。励起光が蛍光体１１１または蛍光体１１２に入射するタイミングには、青光光源用の青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂが消灯し、励起光源用の青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが点灯する。これにより、青色光、緑色光、赤色光を順にロッドインテグレータ１１５の出射面より出射することが出来る。すなわち、ロッドインテグレータ１１５を通過する白色光は、時分割された青色光、緑色光、赤色光からなる。

ロッドインテグレータ１１５から出射された光は、レンズ１２２及びレンズ１２３を通過してミラー１２４、１２５で反射されてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）１２６に入射する。ＤＭＤ１２６は、入射光を映像信号によって変調し、映像光を生成する。すなわち、ＤＭＤ１２６は外部からの信号により制御可能な画像素子である。

ＤＭＤ１２６で生成された映像光は、＋Ｙ方向に出射され拡大投写系を構成する投写レンズ１２７で拡大されて図示しないスクリーンに拡大投写される。スクリーンは入射光の偏光性を維持するシルバースクリーンである。投写レンズ１２７の出射面側近傍に偏光解消板１２９が配置されている。さらに、偏光解消板１２９の出射側に偏光板１３０が配置されている。すなわち、偏光解消板１２９は、投写レンズ１２７と偏光板１３０との間の光路上に配置される。なお、ＤＭＤ１２６から投写レンズ１２７に至る光軸とミラー１２５とは、空間的にずれた位置に配置されている。

一般的に、レーザダイオードの出射光は偏光性を有している。また、青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂは、出射する青色光の偏光方向が揃うように配置されている。一方、蛍光体が出射する蛍光は偏光性を有していない。これにより、投写レンズ１２７から出射された光のうち、青色光は偏光性を有し、緑色光・赤色光は偏光性を有しない。

ここで、投写レンズ１２７の出射面側に偏光解消板１２９を設けず、偏光板１３０だけを配した場合について説明する。図５に示すように、青色光の偏光方向と偏光板１３０の偏光軸が一致していた場合、青色光は１００％透過する（偏光板での吸収はここでは考慮しない）。一方で、偏光性を有しない緑色光・赤色光は５０％が偏光板１３０を通過し、残りの５０％は偏光板１３０に吸収される。これによる、緑色光・赤色光と比較して青色光が強くなり、ホワイトバランスの崩れた画像が投写される。なお、青色光の偏光方向と偏光板の偏光軸が直交する場合は、青色光は偏光板１３０に吸収される。

実際は、偏光性を有する青色光が各光学系を通過する間に、その偏光特性が変化する。偏光特性の変化は、青色光の通過する経路によって異なるため、投写レンズ１２７から出射された青色光は、出射方向によって偏光特性が異なる。これにより、偏光板１３０に入射する青色光の偏光特性は、全体として均一性が保てないため、スクリーン１８に投写される画像には、図３に示すようなムラが生じる。なお、図３において、ハッチング部は黄色がかった部分、他は青色が強い白色の部分である。

本実施の形態においては、投写レンズ１２７の出射側に偏光解消板１２９を配置している。図６に示すように、偏光解消板１２９は、プリズム１３１ａと、プリズム１３１ｂとからなる。プリズム１３１ａは、厚み分布を持つ複屈折性を有する光学用水晶からなる。プリズム１３１ｂは、偏光解消板１２９の入射面と出射面とが平行となるように、プリズム１３１ａと対向して固定されている。プリズム１３１ａのウエッジ面と、プリズム１３１ｂのウエッジ面とは、互いに対向するように接着層１３２によって接着される。接着層１３２は、紫外線硬化性樹脂（ＵＶ樹脂）などである。

ここで、プリズム１３１ａ及びプリズム１３１ｂは、厚みは一定の傾斜を有している。さらに、図７に示すように、プリズム１３１ａの結晶軸とプリズム１３１ｂの結晶軸とは、接着された状態でＣ軸が互いに直交している。プリズム１３１ａの結晶軸に対して４５度傾いた偏光軸をもつ偏光光が入射すると、プリズム１３１ａの出射面からは、偏光特性がほぼランダムな出射光が出射される。入射光の偏光軸が結晶軸に対して４５度傾いたものとなっていない場合、偏光特性が十分に解消されない場合がある。プリズム１３１ｂの結晶軸をプリズム１３１ａの結晶軸と直交する方向とすることにより、入射光の偏光軸の角度への依存性を低減し、偏光を解消しやすくすることができる。

プリズム１３１ａとプリズム１３１ｂとは、同じ材質であることが望ましい。同じ材質を用いることにより、プリズム１３１ａに入射した点からプリズム１３１ｂから出射される点までの光路長を、光軸に垂直な面内でほぼ一定にすることができる。すなわち、偏光特性の解消に伴う光学特性の変化を補償することができ、投写画像に与える影響を抑えることが出来る。なお、偏光解消板１２９の入射面及び出射面には、反射防止コートなどを施すことが望ましい。

図８を用いて、偏光板、偏光解消板を使用した場合の光利用効率を説明する。偏光解消板１２９は、プリズム１３１ａのＣ軸の方向と、青色光の偏光方向とが、４５度異なる角度となるように配置される。青色光は、偏光解消板１２９により偏光性が解消される。緑色光・赤色光は、もともと偏光性を有していない。従って、偏光板１３０の透過率は、偏光板１３０の偏光軸の向きにかかわらず、青色光、緑色光、赤色光とも５０％となる。これにより、偏光板透過後もホワイトバランスを崩すこと無く高品位の画像を得ることが出来る。

本実施の形態では投写レンズ１２７から出射された青色光の偏光軸に対して偏光解消板１２９のＣ軸が４５度の角度を成す様に配置されている。

ここでは、偏光解消板１２９を構成するプリズム（ウエッジ基板）を水晶としたが、少なくとも片側が水晶であれば、他方は透明な光学用硝材であれば使用可能である。他の材質を用いた場合でも一定の効果を得ることでき、さらにコストを低下させることができる。

ただし、この偏光解消板をなす水晶は複屈折性を有しており、正常光線と異常光線の分離量が大きい場合、投写画像に影響がでることがある。このため、プリズム１３１ａ、１３１ｂのウエッジ角は１度以下が望ましい。特に偏光解消性能とフォーカス性能の両立を考慮すると、プリズム１３１ａ、１３１ｂのウエッジ角は、およそ３０分（０．５度）であることがより望ましい。

ここでは青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂはその偏光方向が揃うように配置されているとした。しかし、青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂの偏光方向が直交する様に配置されても問題ないことは上述にて明らかである。

また、実施の形態では、青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂが青色光の光源用として設けられているが、励起光源用の青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから出射される励起用の青色光の一部を分離して、青色光とするように構成しても良い。その場合、青色光源用の青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂは、不要となる。

図２の構成においては、偏光解消板１２９及び偏光板１３０を投写レンズ１２７の前に配している。これにより、立体映像を投写しない場合は、偏光解消板１２９や偏光板１３０が不要となるが、投写レンズ１２７までの構成はそのままで利用できる。言い換えれば、偏光解消板１２９及び偏光板１３０を備えていない投写型画像表示装置に対して、立体映像を投写する必要性に応じて偏光解消板１２９及び偏光板１３０を付加することによって、偏光を利用した立体映像を投写する投写型画像表示装置を構成できる。これにより、投写型画像表示装置の構成の大部分を、立体映像を投写する機能の有無に関わらず、共通とすることができ、コストを低減することができる。

一方で、この点を考慮せず、偏光を利用した立体映像を投写する投写型画像表示装置の小型化や簡素化を優先する場合、図９に示す構成とすることも有効である。図９に示す投写型画像表示装置において、偏光解消板１２９は、投写レンズ１２７の入射面側の光路上に配置される。狭い面積に光が集光されている場所に偏光解消板１２９を配置すると、偏光解消板１２９を透過する光による加熱が懸念される。そこで、ロッドインテグレータ１１５の出射面側からＤＭＤ１２６に入射するまでの間に偏光解消板１２９が配置されることが望ましい。ここでは、リレー光学系のレンズ１２３の出射面側に偏光解消板１２９を配置している。レンズ１２３の出射面側に偏光解消板１２９を配置することにより、単位面積あたりの加熱を抑制しつつ、偏光を解消することができる。また、ミラー１２４やミラー１２５により偏光特性の面内ばらつきが増大する構成においては、ミラー１２４に入射する前に偏光解消板１２９により偏光性をより均一に解消できる。

また、図１０は投写型画像表示装置の内部に偏光解消板１２９を配置する他の構成を示すものである。偏光解消板１２９は、投写レンズの入射面近傍に配されている。これにより、偏光解消板１２９を小型にすることが出来る。特に投写レンズに偏光解消板１２９を取り付け可能にすれば、投写レンズにシフト機能がある場合にも、シフト操作に自動的に追従することが出来る。更に、投写レンズが投写型画像表示装置本体から着脱可能な交換レンズ方式の場合、偏光解消板１２９を備えた交換レンズと、偏光解消板１２９を備えていない交換レンズとを、用途に合わせて選択できる。これにより、立体投写が必要ない場合、比較的高価な偏光解消板を備えていない交換レンズを使用することができるため、コストの低減が可能である。このとき偏光解消板１２９は、投写レンズ１２７に対して回転方向に微調整が可能であることが望ましい。さらに、偏光解消板１２９と投写レンズ１２７の角度を調整した後に固定するため、偏光解消板１２９を投写レンズ１２７に対して固定可能にすることが望ましい。

このように偏光性を有する光源を用いる場合、偏光解消板によって可視光全域の偏光性を解消することにより、高画質な立体映像システムを実現することができる。本実施の形態では、１つのＤＭＤを用いて各色の光を高速で切り替えてカラー表示を行う１チップ構成を示した。しかしながら、ＤＭＤを各色に１つずつ用いる構成でもよい。具体的には、青色光、緑色光、赤色光、のそれぞれに対応する３つのＤＭＤを用いる３チップ構成でもよい。３チップ構成においても、偏光解消板１２９を配置することにより同様の効果を得られることは言うまでも無い。

また同じ１チップ構成でも蛍光体ホイール装置１０９の基板１１０の非蛍光体形成部１２１に貫通穴を設けてもよい。貫通穴を通った青色光を、緑色光及び赤色光と合成する青色光用光学系を構成することにより、青色レーザダイオード１１６ａ、１１６ｂを不要とすることができる。この構成においても、偏光解消板１２９を配置することが有効であることは言うまでも無い。このとき、偏光解消板１２９は青色光用光学系の途中に設けられてもよい。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

画像表示素子がＤＭＤの場合で述べたが、液晶パネルを各色光の光路に配する液晶方式の投写機にも同様に応用可能である。ただし、液晶パネルに入射する入射光は偏光光であるほうが液晶パネルの光利用効率を高めることができる。すなわち、液晶パネルの出射面側の光路上に偏光解消板１２９を設ける構成がより有効である。

上述のように偏光解消板１２９を用いることで画質改善を図ることが出来る。しかしながら、偏光解消板は、偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向に対応する方向に色ムラが生じることがある。図１１は、偏光板２０１の入射面側に偏光解消板２０２を備えた投写型画像表示装置２００により投写された画像の色ムラ（第一の色ムラ）を示している。なお、偏光解消板２０２の外形は円形である。第一の色ムラは、スクリーン２０３上で右上がりの帯状であり、周期的な淡い黄色に視認される。スクリーン２０３上に現れる帯状の色ムラの方向は、偏光解消板２０２のウエッジ基板の傾斜方向と一致する方向である。

図１２に示す投写型画像表示装置２０４は、偏光解消板２０６を備えている。偏光解消板２０６は、偏光解消板２０２と同じものを９０度回した方向に取り付けられている。これにより、投写型画像表示装置２０４が投写する画像の色ムラ（第二の色ムラ）の方向は、スクリーン２０３上で右下がりとなる。

図１３に示す投写型画像表示装置２０７は、２つの偏光解消板２０２，２０６を備える。偏光解消板２０２と偏光解消板２０６とは、ウエッジ基板の傾斜方向が直交するように配置されている。これにより、第一の色ムラと第二の色ムラが重畳されたパターンがスクリーン２０３上に投写される。このとき、重畳された色ムラのパターンは帯状の色ムラに比較して認識されにくい。さらに、第一の色ムラと第二の色ムラとが重なる部分以外においては、黄色の帯と、相対的に青色の強い部分が重なるため、色ムラはより視認されにくい。これにより、色ムラによる画質の劣化を抑制することができる。

図１４に示す投写型画像表示装置は、第一の投写型画像表示装置と、第二の投写型画像表示装置とを備えている。第一の投写型画像表示装置は、図１１に示す投写型画像表示装置２００である。第二の投写型画像表示装置は、図１２に示す投写型画像表示装置２０４である。第一の投写型画像表示装置が投写する画像と、第二の投写型画像表示装置が投写する画像とは、スクリーン２０３上において重畳される。第一の投写型画像表示装置が備える偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向と、第二の投写型画像表示装置が備える偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向とは直交する方向である。図１５のスクリーン２０３には、このときの色ムラの状況を示している。この構成においても、図１３の構成と同様の効果が得られる。

図１５は、図１４に示す投写型画像表示装置の構成において、２枚の偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向が同じ方向であった場合を示している。第一の投写型画像表示装置が投写する色ムラと第二の投写型画像表示装置が投写する色ムラとが重なるように投射された場合、観察者により視認されやすいパターンの色ムラが生じる。このような色ムラによる画質の劣化を避けるためには、偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向を調整できることが望ましい。

なお、図１１から図１４の構成では偏光解消板を投写レンズと偏光板の間に配置する構成で説明した。しかし、インテグレータ素子出射部から画像表示素子までの間、投写レンズと画像表示素子との間に配置された場合にも応用可能なことは言うまでも無い。

本開示は、偏光を利用する立体映像投写型表示装置に適用可能である。

１０ａ，１０ｂ，１００，２００，２０４，２０７ 投写型画像表示装置
１１ａ，１１ｂ 位相差板付き偏光板
１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂ 吸収軸
１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂ 遅延軸
１５ メガネ
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１１６ａ，１１６ｂ 青色レーザダイオード
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１１７ａ，１１７ｂ コリメートレンズ
１０３，１０４，１１４，１１８，１２０，１２２，１２３ レンズ
１０５，１１９ 拡散板
１０６ ダイクロイックミラー
１０７ レンズ
１０８ レンズ
１０９ 蛍光体ホイール装置
１１０ 基板
１１１，１１２ 蛍光体
１１３ モータ
１１５ ロッドインテグレータ
１２１ 非蛍光体形成部
１２４，１２５ ミラー
１２６ ＤＭＤ
１２７ 投写レンズ
１２８ スクリーン
１２９，２０２，２０６ 偏光解消板
１３０，２０１，２０５ 偏光板
１３１ａ，１３１ｂ プリズム
１３２ 接着層
１４，１８，２０３ スクリーン

Claims (18)

1. 励起光によって所定の蛍光を発光する特性を有する蛍光体と、
   前記蛍光体の励起波長のレーザ光を出射する半導体レーザを有する励起光源装置と、
   前記励起光源装置からの光を集光する励起光学系と、
   外部からの信号により制御可能な画像表示素子と、
   前記画像表示素子上の画像を拡大投写可能な投写光学系と、
   前記投写光学系の出射側に配置された偏光板と、
   偏光解消板と、を備えた投写型画像表示装置。
2. 前記偏光解消板に入射する光の全波長域、あるいは一部の波長域において偏光光を含む、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 前記偏光解消板のＣ軸と前記偏光解消板への入射光の偏光軸は４５度の角度を成すように配置されている、請求項２に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記蛍光体は励起光を受け、緑色光、赤色光、あるいは黄色光を発光する特性を有している、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
5. 前記半導体レーザは青色光を出射し、その出射光の偏光方向は全て同じ、あるいは直交する方向に配置されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
6. 前記偏光解消板は、２枚のウエッジ基板からなり、少なくとも一方が水晶からなるウエッジ基板同士を、ウエッジ面を１８０度回転し対向して貼り合せてなり、入射面、出射面は平行に構成されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
7. 前記偏光解消板は２枚の水晶のウエッジ基板からなり、Ｃ軸が直交する方向になるよう２つの水晶のウエッジ基板が配されてなる、請求項６に記載の投写型画像表示装置。
8. 前記偏光解消板をなすウエッジ基板のウエッジ角は１度未満である、請求項６に記載の投写型画像表示装置。
9. 前記偏光解消板をなすウエッジ基板のウエッジ角はおよそ０．５度である、請求項６に記載の投写型画像表示装置。
10. 前記偏光解消板は前記投写光学系と前記偏光板との間の光路上に配置されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
11. 前記画像表示素子への均一照明のための光積分装置であるインテグレータ素子を備え、このインテグレータ素子の出射部から前記画像表示素子までの間の光路上に前記偏光解消板が配置されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
12. 前記偏光解消板は前記投写光学系と前記画像表示素子との間に配され、前記投写光学系に取り付け可能に支持されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
13. 前記投写光学系は投写型画像表示装置本体から着脱可能な、交換レンズ方式である、請求項１２に記載の投写型画像表示装置。
14. 前記半導体レーザは青色光を出射し、前記蛍光体は青色光を受けて黄色光を発する特性を有し、前記偏光解消板は前記半導体レーザからの青色光の偏光軸に対してＣ軸が４５度を成すように配置されている、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
15. 前記画像表示素子は個々に傾き角を制御可能なミラーが２次元的に配されてなるＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）である、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
16. 前記画像表示素子を変調する映像信号は視差の異なる右目用、あるいは左目用の映像である、請求項１に記載の投写型画像表示装置。
17. 前記偏光解消板は光軸上に２つが順に配置されており、各々の前記偏光解消板のウエッジ基板の傾斜方向は投写光軸に鉛直な面上において、およそ直交する関係に配置されている請求項１に記載の投写型画像表示装置。
18. 第一の投写型画像表示装置と、第二の投写型画像表示装置と、を有する投写型画像表示装置であって、
    前記第一の投写型画像表示装置と前記第二の投写型画像表示装置との各々は、請求項１に記載の投写型画像表示装置であり、
    前記第一の投写型画像表示装置は、前記偏光解消板として第一偏光解消板を備えるとともに、右目用の映像信号に基づき前記画像表示素子を制御し、
    前記第二の投写型画像表示装置は、前記偏光解消板として第二偏光解消板を備えるとともに、左目用の映像信号に基づき前記画像表示素子を制御し、
    前記右目用の映像信号と、前記左目用の映像信号とは、視差のある一対の映像に対応した映像信号であり、
    前記第一偏光解消板のウエッジ基板と、前記第二偏光解消板のウエッジ基板との傾斜方向の関係は、各々投写光軸に鉛直な面上においておよそ直交する、投写型画像表示装置。