JP2018146836A - Projector and modulation method - Google Patents
Projector and modulation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018146836A JP2018146836A JP2017042711A JP2017042711A JP2018146836A JP 2018146836 A JP2018146836 A JP 2018146836A JP 2017042711 A JP2017042711 A JP 2017042711A JP 2017042711 A JP2017042711 A JP 2017042711A JP 2018146836 A JP2018146836 A JP 2018146836A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- display panel
- projector
- color
- modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
Description
本発明はプロジェクタおよび変調方法に関する。 The present invention relates to a projector and a modulation method.
近年、超高精細な大画面映像システム、フレームレートおよび色再現範囲の向上を目指した映像システムなどが提案されている。2020年には、4K・8K放送の普及によって、多くの視聴者がテレビで、また、パブリックビューイングで、世界各地でスポーツの感動が共有されることが予想され、映像システムは着実に高画質化の道を歩んでいる。プロジェクタに関して言えば、高精細化に関しては、使用する空間光変調器であるマイクロディスプレイの進化により着実に高精細化がなされている。その一方、より広い輝度ダイナミックレンジを持つプロジェクタが望まれており、それを実現する先行技術が、特許文献1ないし特許文献3、および、非特許文献1などに開示されている。 In recent years, ultra-high-definition large-screen video systems, video systems aimed at improving the frame rate and color reproduction range, and the like have been proposed. In 2020, with the spread of 4K / 8K broadcasting, it is expected that many viewers will share the excitement of sports around the world through television and public viewing. We are on the path of becoming With regard to projectors, high definition has been steadily increased due to the evolution of the micro display which is a spatial light modulator to be used. On the other hand, a projector having a wider luminance dynamic range is desired, and prior arts for realizing the projector are disclosed in Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Document 1, and the like.
これら先行技術文献に開示される技術では、液晶やDMD(Digital Micromirror Device)、あるいはLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの空間光変調器を持つ第1の光変調部と、同じく、液晶やDMD、あるいはLCOSを有する第2の光変調部を備えている。そして、第1の光変調部で表示すべき画像に対応する画像データに基づいて光源からの光を変調(1次光変調)してRGBの各色の画像光を出力する。第1の光変調部で合成された各色の画像光はリレーレンズ系を用いて第2の変調部の光変調器に重畳結像され、第2の変調部によりさらに画像光が変調される(2次変調)。したがって2度にわたる光変調が行われるので、広い輝度ダイナミックレンジが得られる。 In the technologies disclosed in these prior art documents, a liquid crystal, a DMD (Digital Micromirror Device), or a LCOS (Liquid Crystal On Silicon) or the like having a spatial light modulator, as well as a liquid crystal, a DMD, Alternatively, a second light modulation unit having LCOS is provided. Then, the light from the light source is modulated (primary light modulation) based on the image data corresponding to the image to be displayed by the first light modulation unit, and the image light of each color of RGB is output. The image light of each color synthesized by the first light modulation unit is superimposed and formed on the light modulator of the second modulation unit using a relay lens system, and the image light is further modulated by the second modulation unit ( Secondary modulation). Therefore, since light modulation is performed twice, a wide luminance dynamic range can be obtained.
上記のような2つの変調部を備えたプロジェクタは、変調部が1つのプロジェクタに比べると、変調部が多い分だけ使用する空間光変調器の数が増える。また、プロジェクタの光学系の構成も複雑になりがちである。 The projector including the two modulation units as described above increases the number of spatial light modulators to be used as much as there are more modulation units than a projector having one modulation unit. In addition, the configuration of the optical system of the projector tends to be complicated.
単一のDMDパネルを用いた単板型のDLP(Digital Light Processing:登録商標)プロジェクタが知られている。DLPプロジェクタの一形態として、白色光源からの光をカラーホイールによりRGBの3色に分解し、時分割で単一のDMD表示パネルに照射し、同期制御された画像を拡大投射してカラー画像を得るものがあり、構成が非常にシンプルであるという長所がある。 A single plate type DLP (Digital Light Processing: registered trademark) projector using a single DMD panel is known. As one form of DLP projector, light from a white light source is separated into three colors of RGB by a color wheel, irradiated to a single DMD display panel in a time-sharing manner, and a synchronously controlled image is enlarged and projected to produce a color image. There is an advantage that there is something to get and the configuration is very simple.
ここで、この単板型のDLPプロジェクタを基本とし、第2の変調部を追加することで2重変調を可能とする広いダイナミックレンジを持つプロジェクタを構成することが可能であると考える。 Here, based on this single plate type DLP projector, it is considered that a projector having a wide dynamic range capable of dual modulation can be configured by adding a second modulation unit.
ところで、第1変調部にDMDを用いる場合に問題となるのは光源の光利用率をいかに高めるかという点である。一般に2重変調方式では、コントラストに関しては2つの変調器によるコントラストの掛け合わせになるものの、光変調器の光損失も掛け算で効いてくると考えられる。従って、各々の光変調器での光損失は出来るだけ抑えたいとことである。特にDMDの場合にはPWM(Pulse Width Modulation)制御により階調映像表示を行っており、DMDミラーのオフ光が光損失となる。従ってこのオフ光による光損失を低減することができれば、光源の光利用率の改善が一気に進み、明るく、広ダイナミックレンジの2重変調方式のプロジェクタを実現できる。 By the way, a problem in using DMD for the first modulation section is how to increase the light utilization rate of the light source. In general, in the double modulation system, the contrast is multiplied by the contrast by two modulators, but the optical loss of the optical modulator is considered to be effective by multiplication. Therefore, it is desired to suppress the optical loss in each optical modulator as much as possible. In particular, in the case of DMD, gradation image display is performed by PWM (Pulse Width Modulation) control, and the off-light of the DMD mirror causes light loss. Therefore, if the light loss due to the off-light can be reduced, the light utilization rate of the light source can be improved at a stretch, and a bright and wide dynamic range dual modulation projector can be realized.
本発明は、明るく、広ダイナミックレンジの2重変調方式のプロジェクタおよび変調方法を実現する。 The present invention realizes a bright and wide dynamic range dual modulation type projector and modulation method.
本発明のプロジェクタは、第1の光変調部により変調された画像光を第2の光変調部によりさらに変調するプロジェクタであって、
光源と、
前記光源からの光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの光の少なくとも一部を第1の方向又は第2の方向に反射する表示パネルと、
前記表示パネルにより前記第1の方向へ反射された光が入射し、前記表示パネルと共役関係にある蛍光プレートと、
前記表示パネルにより前記第2の方向に反射された光が入射する位相差板と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記光源からの光と、前記位相差板からの光の少なくとも一部と、を同じ方向に向けて出射し、
前記第2の光変調部は、
前記蛍光プレートに形成される蛍光画像を色分解して複数の色画像を生成し、異なる方向に出射する色分解プリズムと、
前記蛍光プレートと共役関係にあり、前記色分解プリズムにより生成された複数の色画像のそれぞれに設けられた複数の光変調器と、を備える。
The projector of the present invention is a projector that further modulates the image light modulated by the first light modulation unit by the second light modulation unit,
A light source;
A polarizing beam splitter on which light from the light source is incident;
A display panel that reflects at least a portion of light from the polarizing beam splitter in a first direction or a second direction;
A fluorescent plate incident by the light reflected by the display panel in the first direction and conjugated with the display panel;
A retardation plate on which light reflected in the second direction by the display panel is incident,
The polarizing beam splitter emits light from the light source and at least part of the light from the retardation plate in the same direction,
The second light modulator is
A color separation prism that color-separates a fluorescent image formed on the fluorescent plate to generate a plurality of color images and emits the images in different directions;
A plurality of light modulators that are in a conjugate relationship with the fluorescent plate and are provided in each of a plurality of color images generated by the color separation prism.
本発明の変調方法は、第1の光変調部により変調された画像光を第2の光変調部によりさらに変調するプロジェクタで行われる変調方法であって、
光源と、
前記光源からの光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの光の少なくとも一部を第1の方向又は第2の方向に反射する表示パネルと、
前記表示パネルにより前記第1の方向へ反射された光が入射し、前記表示パネルと共役関係にある蛍光プレートと、
前記表示パネルにより前記第2の方向に反射された光が入射する位相差板と、を設け、
前記偏光ビームスプリッタに、前記光源からの光と、前記位相差板からの光の少なくとも一部と、を同じ方向に向けて出射させ、
前記第2の光変調部に、
前記蛍光プレートに形成される蛍光画像を色分解して複数の色画像を生成し、異なる方向に出射する色分解プリズムと、
前記蛍光プレートと共役関係にあり、前記色分解プリズムにより生成された複数の色画像のそれぞれに設けられた複数の光変調器と、を設ける。
The modulation method of the present invention is a modulation method performed by a projector that further modulates the image light modulated by the first light modulation unit by the second light modulation unit,
A light source;
A polarizing beam splitter on which light from the light source is incident;
A display panel that reflects at least a portion of light from the polarizing beam splitter in a first direction or a second direction;
A fluorescent plate incident by the light reflected by the display panel in the first direction and conjugated with the display panel;
A retardation plate on which light reflected in the second direction by the display panel is incident;
The polarizing beam splitter causes the light from the light source and at least part of the light from the retardation plate to be emitted in the same direction,
In the second light modulator,
A color separation prism that color-separates a fluorescent image formed on the fluorescent plate to generate a plurality of color images and emits the images in different directions;
A plurality of light modulators which are in a conjugate relationship with the fluorescent plate and are provided in each of the plurality of color images generated by the color separation prism.
上記の構成を備える本発明では、明るく、広ダイナミックレンジの2重変調方式のプロジェクタおよび変調方法が実現する。 In the present invention having the above-described configuration, a bright and wide dynamic range dual modulation type projector and a modulation method are realized.
第1の実施形態
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明によるプロジェクタの第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a projector according to the present invention.
本実施形態は、光源101と、偏光ビームスプリッタ102と、レンズ103および104と、反射ミラー105および106と、TIRプリズム107と、DMD表示パネル108と、反射ミラー109と、レンズ110および111と、位相差板112と、レンズ113と、反射ミラー114と、レンズ115と、蛍光プレート116と、レンズ117および118と、TIRプリズム119と、3色分解プリズム120と、DMD表示パネル121、122および123と、投射レンズ124と、を備える。
In this embodiment, the
光源101にはB(Blue:青)色帯域の光を発する半導体レーザー光源を使用した。波長帯域の目安としては400nm〜470nmが利用できる。この種のレーザー光源の入手は難しくない。また、利用できるレーザー光源の数としては図1では説明を簡潔にするため1個しか描いていないが、複数のレーザー光源が使用できることは言うまでもない。
As the
偏光ビームスプリッタ102は、2つの直角プリズムの斜面同士を張り合わせたキューブ形状の外形を有するもので、張り合わせ面に誘電体多層膜を備える。偏光ビームスプリッタ102は、入射する第1の直線偏光であるP偏光を通過させ、入射する第2の直線偏光であるS偏光を反射する特性を有する光学素子である。本実施形態では偏光ビームスプリッタにはB色帯域の光が入射することを考慮して、この帯域に関して透過および反射特性が最適になるように設計してある。このような偏光ビームスプリッタは容易に設計および製造が可能である。
The polarizing
レンズ103、104は光学レンズである。材質はガラスの他、光学樹脂などを利用してもよい。レンズの曲面形状は球面のみならず非球面や自由曲面なども可能であり、それは設計事項である。
The
反射ミラー105、106はB色帯域の光を反射する特性を有するもので、ガラスに、アルミや銀などの金属薄膜を蒸着することや、誘電多層膜を蒸着することで製作が可能である。 The reflection mirrors 105 and 106 have a characteristic of reflecting light in the B color band, and can be manufactured by depositing a metal thin film such as aluminum or silver or a dielectric multilayer film on glass.
図2はTIRプリズム107の構成をより詳細に示す図である。TIRプリズム107は入射光をDMD表示パネル108のミラー面に照射してオン光を取り出すと同時にオフ光はオン光と異なる方向に向かうように構成されたプリズム組立体である。TIRプリズム107は、プリズム301、302、および303で構成され、各々の接合界面には微小な空気層を有している。一般には3つのプリズムは同じ材質の光学ガラスを利用することができる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
DMD表示パネル108は2次元のMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーアレイであり、画素数分のミラーを持つ。各ミラーはオン状態とオフ状態の2つのミラーチルト角を有し、入射する光の偏向方向を可変にする。このミラーのオンオフの回数を制御することで映像の階調表示が可能になる。
The
反射ミラー109は、B色帯域の光を反射する特性を有するもので、ガラスに、アルミや銀などの金属薄膜を蒸着することや、誘電多層膜を蒸着することで製作が可能である。
The
レンズ110、111は光学レンズである。使用する枚数や形状仕様などは光学系により適宜決定されるべきものであり、図1に示されるような1枚構成が必ずしも最適という訳ではない。
The
位相差板112は1/2波長板を用いることができる。B色帯域の直線偏光の偏光方向を90度回転させている。このような波長板はプロジェクタの分野では周知技術である。
The
レンズ113は光学レンズである。使用する枚数や形状仕様などは光学系により適宜決定されるべきものであり、図1に示されている1枚構成が必ずしも最適という訳ではない。
The
反射ミラー114は、B色帯域の光を反射する特性を有する。ガラスに、アルミや銀などの金属薄膜を蒸着することや、誘電多層膜を蒸着することで製作が可能である。
The
レンズ115は光学レンズである。使用する枚数や形状仕様などは光学系により適宜決定されるべきものであり、図1に示されている1枚構成が必ずしも最適という訳ではない。
The
図3は蛍光プレート116の構成を詳細に示す図である。蛍光プレート115は板状の蛍光体であり、図3(a)に示すようにガラス基板502上に蛍光体501を定着させたものや、図3(b)のように蛍光体503を板状に焼結させたものなどを利用することができる。蛍光体材料としてはB色帯域の光を照射したときにG色やY色やR色などに蛍光する材料を利用することができる。このような蛍光体材料としては白色LEDやレーザー蛍光方式のプロジェクタに利用される蛍光ホイールなどに使われる材料が知られている。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
レンズ117、118は光学レンズである。使用する枚数や形状仕様などは光学系により適宜決定されるべきものであり、図1に示されているような2枚構成が必ずしも最適という訳ではない。
The
TIRプリズム119は入射光をDMD表示パネル122のミラー面に照射してオン光を取り出すと同時に、DMD表示パネル122のオフ光はオン光と異なる方向に向かうように構成したプリズム組立体である。単板型や3板型のDLPプロジェクタでは頻繁に使用されているので詳しい説明はここではしない。
The
図4は3色分解プリズム120の構成を詳細に示す図である。3色分解プリズム120は、例えば白色光をR、G、Bの3色の帯域に分離し、R、G、Bの3色の帯域の光を合成する。3色分解プリズム120は3板型のDLPプロジェクタでは必須と言ってよいほどの光学部品である。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the three-
DMD表示パネル121、122、123は2次元のMEMSミラーアレイであり、画素数分のミラーを持つ。各ミラーはオン状態とオフ状態の2つのミラーチルト角の状態を有し、入射する光の偏向方向を可変にしている。このミラーのオン、オフの回数を制御してやることで映像の階調表示が可能になる。図1に示される第1の実施形態では、R(Red:赤)色用、G(Green:緑)色用、B色用に3つのDMD表示パネルを用いている。
The
投射レンズ124はDMD表示パネル121、122、123により生成された画像を拡大投射するレンズであって、図1では簡単のために1枚のレンズで表示したが、実際には複数のレンズを用いたレンズ系で構成されている。投射レンズ124はプロジェクタ装置の商品仕様に応じて設計、製造されるべきものである。
The
次に、本実施形態の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
光源101であるB色半導体レーザーからは直線偏光が射出している。一般に半導体レーザー光源からの光は直線偏光であって、レーザービームの射出方向を光軸回りに適切な配置にすることで直線偏光の偏光軸を任意に調整できる。
Linearly polarized light is emitted from the B-color semiconductor laser that is the
光源101からP偏光が射出するように光源101の配置を調整すると、出射したP偏光は偏光ビームスプリッタ102を直進する。なぜなら偏光ビームスプリッタ102の偏光分離面がレーザービームの光軸と45度になるように偏光ビームスプリッタ102を配置したからである。偏光ビームスプリッタ102を透過したP偏光の光は、その後、レンズ103、104や反射ミラー105、106で屈折や反射し、TIRプリズム107に入射する。レンズ103、104は必要に応じて備えるレンズである。必ずしもこの図の場所に必要という訳ではなく光学設計如何で変わる。
When the arrangement of the
ここで、図2に示すようにTIRプリズム107を構成するプリズム301への入射光は斜面31で全反射してDMD表示パネル108へ到達することになる。なぜならプリズム301の斜面31とプリズム302の境界面には微小空気間隔があるからである。DMD表示パネル108の画素ミラーがオン状態(図2では実線で示す)では、DMD表示パネル108の画素ミラーを反射した光はプリズム301からプリズム302へ進行し、TIRプリズム107から射出される。
Here, as shown in FIG. 2, incident light to the
一方、DMD表示パネル108の画素ミラーがオフ状態(図2では破線で示す)で反射した光はプリズム301からプリズム303へ進行し、TIRプリズム107から射出される。斜面31はプリズム303との間に微小空気間隔を有する。このように、DMD表示パネル108の画素ミラーがオン状態とオフ状態とで、反射光は全く別の方向に進行してゆくことになる。
On the other hand, the light reflected when the pixel mirror of the
DMD表示パネル108の画素ミラーの反射光の進行状態について、図1に戻って説明を続ける。TIRプリズム107を出ていくオン光は、レンズ113を通り、反射ミラー114で進行方向を変え、さらにレンズ115で光学作用を受けて蛍光プレート116にDMD表示パネル108の駆動に基づいて表示された画像を結像する。なぜなら、DMD表示パネル108と蛍光プレート116とは光学的に共役関係、つまり結像関係になるようにレンズ113や115の形状緒元、配置を設計したからである。このような共役関係を構成することは難しくなく周知技術である。
Returning to FIG. 1, the description will be continued with respect to the progress of the reflected light of the pixel mirror of the
DMD108上の画像が蛍光プレート116に結像されて蛍光プレート116上に蛍光画像が形成される。この蛍光プレート116はY色の蛍光体で形成されており、B色の光の一部をY色に波長変換する。従って、この蛍光プレート116を形成する蛍光物質の濃度や厚みなどを適切に設計することにより、蛍光プレート116上には発光する白色画像が形成される。この白色画像はレンズ117、118により共役関係の位置に置かれる、R、G、Bの各色に対応するDMD表示パネル121、122、123に結像する(照明光として照射される)。
An image on the
蛍光プレート116とDMD表示パネル121、122、123との間には、TIRプリズム119と色分解プリズム120とがある。色分解プリズム120では蛍光プレート116上の白色画像がR、G、Bの各色に分解されて各々対応するR光用DMD121、G光用DMD122、B光用DMD123に照明光として結像する。その後、各DMD表示パネル121、122、123で光変調される。そして各DMD表示パネル121、122、123におけるオン光は色分解プリズム120で色合成された上でTIRプリズム119を射出し、投射レンズ124で拡大投射され、大画面映像を得る。
Between the
ここで、上記の3色のDMD表示パネル121、122、123へ結像される照明光の輝度分布に関しては、蛍光プレート116であらかじめ映像の輝度情報を反映した輝度分布のものが各色DMD表示パネルに照射されていること、さらにこの照明光に対して各DMD表示パネル121、122、123で光変調が実施されることを考えると、全体として2度の変調を受けて拡大投射されることになる。従って、投射画像のコントラストは非常に高いものとなる。
Here, regarding the luminance distribution of the illumination light imaged on the three-color
次に、第1変調部としてのDMD表示パネル108のオフ光に関して説明する。このオフ光はTIRプリズム107を射出後は別系統に準備された光学経路をたどり、DMD表示パネル108の照明光に再利用される。
Next, the off light of the
DMD表示パネルのオフ光は、反射ミラー109、レンズ110、111を通り、さらに位相差板112を通過することにより偏光光方向がP偏光からS偏光へ変わる。なぜなら、光源101が出力するレーザー光はP偏光であり、さらに位相差板112が1/2波長板だからである。
The off-light of the DMD display panel passes through the
位相差板112を通過したS偏光の光は、偏光ビームスプリッタ102で光源101からの再利用される前のP偏光レーザービームの進行経路と合流して進むことになる。従って、その後はDMD表示パネル108の照明光として利用され、オン光が蛍光プレート116で光源画像を形成し、それがDMD表示パネル121、122、123でさらに光変調されて拡大投射される。
The S-polarized light that has passed through the
上記のように、本実施形態においては、DMD表示パネル108でのオフ光は、光損失されることなくもう一度DMD表示パネル108の照明光として再利用されるので、光源101が出力するレーザー光の光利用率が各段に高まり、高効率な光変調が可能になっている。なお、波長板112の配置する場所としては、偏光ビームスプリッタ102を除く、再利用される前の光学経路中でも、DMD表示パネル108のオフ光と偏光ビームスプリッタ102との間のどちらでも良い。
As described above, in this embodiment, the off-light in the
第2の実施形態
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。図5は、本発明によるプロジェクタの第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the projector according to the second embodiment of the invention.
本実施形態と第1の実施形態との違いは、第1の実施形態が3板型のDLPプロジェクタであったのに対して、本実施形態では3板型の液晶プロジェクタの構成となっている点である。つまり、本発明のプロジェクタはDMD表示パネルであっても液晶表示パネルであっても、同様の広ダイナミックのプロジェクタが構成できると言える。 The difference between this embodiment and the first embodiment is that the first embodiment is a three-plate type DLP projector, whereas the present embodiment has a configuration of a three-plate type liquid crystal projector. Is a point. In other words, it can be said that the same wide dynamic projector can be configured regardless of whether the projector of the present invention is a DMD display panel or a liquid crystal display panel.
図5において、図1と同様の構成および動作を示す箇所は同じ符号としてある。構成の違いとして、ダイクロイックミラー201、203と、反射ミラー202、205、206と、レンズ204、206と、R色用液晶パネル208と、G色用液晶パネル209と、B色用液晶パネル210と、クロスダイクロイックプリズム211と、投射レンズ212を備える。いずれの構成要素ともに周知技術である。動作に関しても同様に、蛍光プレート116に形成される白色の光源画像が、R、G、Bの3色に分離されて、各々対応する液晶パネル208、209、210に結像する。ここで各液晶パネルには予め表示画像の輝度分布を反映した照明情報を持つ照明光が結像されるので、最終的に表示される画像としては3つの液晶パネルでさらに光変調された画像が拡大投射されるので非常にコントラストの優れた画像となっている。しかも、蛍光プレート116に照射する励起光の画像変調に関してはDMD表示パネル108のオン光だけでなく、オフ光についても再利用することにより、光源101である半導体レーザーの光利用率を高めており、高効率な光変調が実現されている。
In FIG. 5, the same reference numerals are given to the same components and operations as those in FIG. 1. Differences in configuration include
ところで、この方式では蛍光プレート116上に形成される画像が蛍光であって、その発光特性である指向性に関しては等方的なものである。そのため、光損失を抑制し、効率的に光利用するには、蛍光プレート116の構成に工夫を加えることが効果的である。非特許文献2にあるようにフォトニック結晶技術や表面プラズモニクス技術など最先端の微細加工を導入することで蛍光の発光特性のコントロールが可能になることが報告されている。
By the way, in this method, the image formed on the
図6のようにYAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体プレート上にアルミのナノロッド602を周期的に形成する構成とすることで、励起光の照射に対して侠角の蛍光の発光指向性が得られるとの提案がある。この構造を適用すれば、第2変調器の光学系での光損失が少なくなり、さらに高効率なプロジェクタを実現できる。
As shown in FIG. 6, by adopting a configuration in which
また、実施形態1では光源をB色帯域のレーザー光源としているが、B色以外のレーザー光源を利用することも可能である。例えば、紫外レーザー光源を用いて蛍光プレートには、B色およびY色の両方が発光する蛍光材料を形成することで白色の変調画像を得ることができる。 In the first embodiment, the light source is a laser light source in the B color band. However, a laser light source other than the B color can be used. For example, a white modulated image can be obtained by forming a fluorescent material that emits both B and Y colors on a fluorescent plate using an ultraviolet laser light source.
上記のように、本発明によるプロジェクタは第1変調部と第2変調部とを有する2重変調方式のプロジェクタである。特に第1変調部にはDMDが備えられている。光源はB色帯域のレーザー光源を用いた。このB色レーザー光は第1変調部においてDMD表示パネルで光変調されたあと、蛍光プレートに結像され、蛍光プレート上に蛍光画像を形成する。B色レーザー光は励起光である。 As described above, the projector according to the present invention is a dual modulation type projector having the first modulation unit and the second modulation unit. In particular, the first modulation unit is equipped with a DMD. As the light source, a laser light source of B color band was used. The B color laser light is optically modulated by the DMD display panel in the first modulation section, and then imaged on the fluorescent plate to form a fluorescent image on the fluorescent plate. B color laser light is excitation light.
一般的にDMD表示パネルはPWM変調で映像表示する。1画素を構成するMEMSミラーがオンのときに入射したオン光は投射画像に利用されるが、MEMSミラーがオフの状態に入射したオフ光は反射後に投射レンズに向かうことなく光損失となる。即ち、DMD表示パネルへ入射する光線全てを投射画像に利用することが難しい。もし全ての入射光を利用できれば最高の光利用率を達成できる。 In general, a DMD display panel displays an image by PWM modulation. The on-light that is incident when the MEMS mirror constituting one pixel is on is used for the projection image. However, the off-light that is incident when the MEMS mirror is off does not go to the projection lens after reflection and becomes a light loss. That is, it is difficult to use all light rays incident on the DMD display panel for the projection image. If all incident light is available, the highest light utilization can be achieved.
本発明のプロジェクタでは第1変調部のDMD表示パネルの光変調時において、オフ光を別系統の光学経路を用いて導光し、その光を再度DMD表示パネルへ入射する光として再利用する。その結果として再利用光がまたDMD表示パネルで光変調されて蛍光プレート上に照射結像する。そのため光源からの光は効率よく変調に利用されるので、蛍光プレート上には明るい画像が得られる。 In the projector of the present invention, during the light modulation of the DMD display panel of the first modulation unit, off-light is guided using an optical path of another system, and the light is reused as light incident on the DMD display panel again. As a result, the reused light is also optically modulated by the DMD display panel and irradiated onto the fluorescent plate. Therefore, the light from the light source is efficiently used for modulation, so that a bright image is obtained on the fluorescent plate.
蛍光プレート上の画像は、第2変調部のDMDまたは液晶パネルなどのマイクロディスプレイ表示パネルの照明光として利用される。第1変調部の変調器であるDMD表示パネルと蛍光プレートは共役関係に配置されている。また第1変調部の蛍光プレートと第2変調部の変調器とは光学的に共役である。従って第1変調部のDMD表示パネル上に表示する映像の輝度分布を反映した照明情報が蛍光プレート上に形成されることになり、これが第2変調部の変調器の照明光として結像する2重変調の構成である。 The image on the fluorescent plate is used as illumination light for a micro display display panel such as a DMD or a liquid crystal panel of the second modulation unit. The DMD display panel, which is the modulator of the first modulator, and the fluorescent plate are arranged in a conjugate relationship. The fluorescent plate of the first modulation unit and the modulator of the second modulation unit are optically conjugate. Accordingly, illumination information reflecting the luminance distribution of the image displayed on the DMD display panel of the first modulation unit is formed on the fluorescent plate, and this forms an image as illumination light of the modulator of the second modulation unit 2. This is a configuration of multiple modulation.
2重変調方式では、第1変調部と第2変調部の掛け算のコントラストが得られる。そのため、投射画像は非常に広ダイナミックレンジを実現する。しかも、従来は光損失している第1変調部のDMDのオフ光も再利用できるので非常に光利用率の高い広ダイナミックレンジのプロジェクタが提供できる。 In the double modulation method, the contrast of multiplication of the first modulation unit and the second modulation unit is obtained. Therefore, the projection image realizes a very wide dynamic range. In addition, since the DMD off-light of the first modulation unit that has conventionally lost light can be reused, it is possible to provide a projector with a very high light utilization rate and a wide dynamic range.
なお、実施例の説明では光源をレーザーとしているがLEDでも同様の効果が実現できる。 In the description of the embodiments, the light source is a laser, but the same effect can be realized by using an LED.
また、偏光ビームスプリッタは、光源からの直線偏光を通過させ位相差板からの直線偏光を反射するものとして説明したが、これらは逆であってもよく、これらが同じ方向に向けて出射される構成であればよい。 The polarization beam splitter has been described as passing the linearly polarized light from the light source and reflecting the linearly polarized light from the phase difference plate, but these may be reversed, and they are emitted in the same direction. Any configuration may be used.
101 光源
102 偏光ビームスプリッタ
103、104、113、110、111、113、115、117、118、204、206 レンズ
105、106、109、114、202、205、207 ミラー
107 TIRプリズム
108、121、122、123 DMD表示パネル
112 位相差板
116 蛍光プレート
119 TIRプリズム
120 色分解プリズム
124、212 投射レンズ
201、203 ダイクロイックミラー
208、209、210 液晶パネル
211 ダイクロイックプリズム
301、302、303、401、402、403 プリズム
31 斜面
501、503、601 蛍光体
502 基板
602 Alナノロッド
101
Claims (6)
光源と、
前記光源からの光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの光の少なくとも一部を第1の方向又は第2の方向に反射する表示パネルと、
前記表示パネルにより前記第1の方向へ反射された光が入射し、前記表示パネルと共役関係にある蛍光プレートと、
前記表示パネルにより前記第2の方向に反射された光が入射する位相差板と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記光源からの光と、前記位相差板からの光の少なくとも一部と、を同じ方向に向けて出射し、
前記第2の光変調部は、
前記蛍光プレートに形成される蛍光画像を色分解して複数の色画像を生成し、異なる方向に出射する色分解プリズムと、
前記蛍光プレートと共役関係にあり、前記色分解プリズムにより生成された複数の色画像のそれぞれに設けられた複数の光変調器と、を備えるプロジェクタ。 A projector that further modulates the image light modulated by the first light modulator by the second light modulator,
A light source;
A polarizing beam splitter on which light from the light source is incident;
A display panel that reflects at least a portion of light from the polarizing beam splitter in a first direction or a second direction;
A fluorescent plate incident by the light reflected by the display panel in the first direction and conjugated with the display panel;
A retardation plate on which light reflected in the second direction by the display panel is incident,
The polarizing beam splitter emits light from the light source and at least part of the light from the retardation plate in the same direction,
The second light modulator is
A color separation prism that color-separates a fluorescent image formed on the fluorescent plate to generate a plurality of color images and emits the images in different directions;
A projector comprising: a plurality of light modulators that are conjugated with the fluorescent plate and provided in each of a plurality of color images generated by the color separation prism.
前記複数の光変調器がDMD表示パネルである、プロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein
The projector, wherein the plurality of light modulators are DMD display panels.
前記色分解プリズムがクロスダイクロイックプリズムであり、前記複数の光変調器が液晶パネルである、プロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein
The projector, wherein the color separation prism is a cross dichroic prism, and the plurality of light modulators are liquid crystal panels.
光源と、
前記光源からの光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの光の少なくとも一部を第1の方向又は第2の方向に反射する表示パネルと、
前記表示パネルにより前記第1の方向へ反射された光が入射し、前記表示パネルと共役関係にある蛍光プレートと、
前記表示パネルにより前記第2の方向に反射された光が入射する位相差板と、を設け、
前記偏光ビームスプリッタに、前記光源からの光と、前記位相差板からの光の少なくとも一部と、を同じ方向に向けて出射させ、
前記第2の光変調部に、
前記蛍光プレートに形成される蛍光画像を色分解して複数の色画像を生成し、異なる方向に出射する色分解プリズムと、
前記蛍光プレートと共役関係にあり、前記色分解プリズムにより生成された複数の色画像のそれぞれに設けられた複数の光変調器と、を設ける変調方法。 A modulation method performed by a projector that further modulates the image light modulated by the first light modulation unit by the second light modulation unit,
A light source;
A polarizing beam splitter on which light from the light source is incident;
A display panel that reflects at least a portion of light from the polarizing beam splitter in a first direction or a second direction;
A fluorescent plate incident by the light reflected by the display panel in the first direction and conjugated with the display panel;
A retardation plate on which light reflected in the second direction by the display panel is incident;
The polarizing beam splitter causes the light from the light source and at least part of the light from the retardation plate to be emitted in the same direction,
In the second light modulator,
A color separation prism that color-separates a fluorescent image formed on the fluorescent plate to generate a plurality of color images and emits the images in different directions;
A modulation method comprising: a plurality of light modulators provided in each of a plurality of color images that are conjugated with the fluorescent plate and generated by the color separation prism.
前記複数の光変調器としてDMD表示パネルを用いる、変調方法。 The modulation method according to claim 4, wherein
A modulation method using a DMD display panel as the plurality of optical modulators.
前記色分解プリズムとしてクロスダイクロイックプリズムを用い、前記複数の光変調器が液晶パネルを用いる、変調方法。 The modulation method according to claim 4, wherein
A modulation method in which a cross dichroic prism is used as the color separation prism, and the plurality of light modulators use liquid crystal panels.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017042711A JP2018146836A (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Projector and modulation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017042711A JP2018146836A (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Projector and modulation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018146836A true JP2018146836A (en) | 2018-09-20 |
Family
ID=63591085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017042711A Pending JP2018146836A (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Projector and modulation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018146836A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110456603A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 深圳光维科技有限公司 | Projection display optical system |
-
2017
- 2017-03-07 JP JP2017042711A patent/JP2018146836A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110456603A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 深圳光维科技有限公司 | Projection display optical system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9344696B2 (en) | Methods and apparatus for optical display using multiple spatial light modulators for increased resolution | |
US10230928B2 (en) | Color recapture using polarization recovery in a color-field sequential display system | |
US10819961B2 (en) | Light source apparatus for use in projection three-dimensional display apparatus, with dynamic diffusion plate | |
US6637888B1 (en) | Full color rear screen projection system using a single monochrome TFT LCD panel | |
JP5360683B2 (en) | projector | |
US7255448B2 (en) | Pixelated color management display | |
US10678061B2 (en) | Low etendue illumination | |
US7396131B2 (en) | Projection assembly | |
JP2007199292A (en) | Screen and image projector | |
JP2004163817A (en) | Projector | |
JP2002023101A (en) | Picture projecting device | |
JP2006189573A (en) | Projection display unit | |
JP2012230321A (en) | Scanning type image display device | |
JP2010271443A (en) | Projector and picture-displaying method | |
JP2002182307A (en) | Projection type display device | |
JP2018060042A (en) | Light source device and projector | |
JP2017032631A (en) | Projector | |
JP2004070095A (en) | Optical waveguide, optical unit, and video display unit using same | |
EP2963493B1 (en) | Image projection device | |
WO2014064743A1 (en) | Projector | |
WO2015075945A1 (en) | Display device | |
JP2018146836A (en) | Projector and modulation method | |
JP2008102193A (en) | Polarized light conversion element, illuminator, and image display device | |
JP2007025287A (en) | Projector apparatus and dmd element | |
WO2014073043A1 (en) | Projecting video display device |