JP7008177B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、反射型表示素子を２枚用いて映像表示を行う、２板式の投写型映像表示装置に関する。

特許文献１には、ＴＩＲプリズムと、ダイクロイックプリズムと、２枚の反射型の空間光変調素子と、偏光素子から構成される２板式の投影装置において、時分割でＲＧＢ各色の偏光方向を切り替える光学系を備えることにより、高品質なカラー映像を投写可能な投影装置が開示されている。

特開２０１０－９７００２号公報

本開示は、反射型表示素子を２枚用いた２板式構成において、構成が複雑化することなく明るい映像表示が可能な投写型映像表示装置を提供する。

本開示の投写型映像表示装置は、光源部と、光源部からの出射光を第１の色光と第２の色光に分離する色分離ミラーと、第１の色光を変調する第１の光変調素子と、第２の色光を変調する第２の光変調素子と、第１の光変調素子によって変調された第１の色光と第２の光変調素子によって変調された第２の色光とを色合成する色合成プリズムユニットと、色合成プリズムユニットから出射する合成光を投写する投写ユニットとを備える。色合成プリズムユニットは、４つのプリズムから構成され、光の入射角に応じて全反射もしくは透過する２つのエアギャップ面を有する。

本開示によれば、反射型表示素子を２枚用いた２板式構成において、簡素な構成で明るい投写光が得られる。

実施の形態１における投写型映像表示装置を示す図 実施の形態１における蛍光体ホイールを示す図 実施の形態１における色分離合成部の詳細を示す図 実施の形態１におけるＤＭＤの動作を示す図 実施の形態２における色分離合成部の詳細を示す図 実施の形態２におけるＤＭＤの動作を示す図

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。

［実施の形態１］
（投写型映像表示装置）
以下において、実施の形態１に係る投写型映像表示装置の構成について、図１～図４を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１００の光学構成を示す図である。

図１に示すように、第１に、投写型映像表示装置１００は、光源ユニット１０と、ダイクロイックミラー２０と、蛍光体ホイール３０と、λ／４板４０と、ロッドインテグレータ５０と、色分離ミラー６０と、色合成プリズムユニット７０と、２つのＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）（第１のＤＭＤ８０ａおよび第２のＤＭＤ８０ｂ）と、投写ユニット９０とを有する。

光源ユニット１０は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの複数の固体光源によって構成される。本実施の形態では固体光源としてレーザダイオード、特に青色光を出射するレーザダイオード１１を使用している。

光源ユニット１０から出射される光は、波長４５５ｎｍの青色光であり、映像光として用いられるとともに、蛍光体ホイール３０の蛍光体を励起するための励起光としても用いられる。ただし、光源ユニット１０から出射する青色光の波長は４５５ｎｍに限定されるものではなく、例えば、波長４４０～４６０ｎｍであっても良い。

光源ユニット１０から出射される青色光は、レンズ１１１、レンズ１１２、拡散板１１３を透過しダイクロイックミラー２０に入射する。ダイクロイックミラー２０は、青色光を反射する。ダイクロイックミラー２０で反射した青色光は、レンズ１１４、１１５で集光されて、蛍光体ホイール３０の蛍光体を励起し発光させる。

また、光源ユニット１０から出射される光はＳ偏光の青色光であって、ダイクロイックミラー２０は、Ｓ偏光の青色光を反射し、蛍光体ホイール３０で発光した黄色の発光光及び蛍光体ホイールで反射されたＰ偏光の青色光を透過する。すなわち、ダイクロイックミラー２０は、Ｓ偏光の青色光を反射し、Ｐ偏光の青色光と無偏光の黄色の発光光を透過する。

レーザダイオード１１を含む光源ユニット１０、レンズ１１１、レンズ１１２、拡散板１１３、ダイクロイックミラー２０、レンズ１１４、１１５、蛍光体ホイール３０、λ／４板４０によって、光源部１１０が構成される。

蛍光体ホイール３０は、図２に示すように、基板３１と、基板３１上に形成された反射膜３２と、反射膜３２上に円環状に塗布形成された黄色蛍光体膜３３Ｙおよび拡散層３３Ｂと、基板３１を回転させるためのモーター３４とにより構成されている。図２の（ａ）は蛍光体ホイールを図１の－ｚ方向に向かって見た図、図２の（ｂ）は図１のｙ方向に向かって見た図である。

黄色蛍光体膜３３Ｙは、例えば、セラミック蛍光体の粉末を接着剤（シリコーン樹脂）に混ぜ込んで基板に塗布し、高温で硬化させることで作製することが可能である。黄色蛍光体膜３３Ｙに使用されるセラミック蛍光体としては、例えば、セリウム付活ガーネット構造蛍光体であるＹＡＧ蛍光体やＬＡＧ蛍光体である。

蛍光体ホイール３０は、図２の（ａ）に示すように、円周方向において２つのセグメントから構成される。第１のセグメント（角度領域θ_Ｙ）は、黄色光Ｙｅを生成するための領域である。第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）は、青色光Ｂを生成するための領域である。

黄色蛍光体膜３３Ｙは、光源ユニット１０から出射される青色光（励起光）に応じて黄色の発光光を発光する蛍光体Ｙを有する。なお、黄色蛍光体膜３３Ｙは、蛍光体ホイール３０の回転中において、青色光（励起光）が照射される領域である。言い換えると、黄色蛍光体膜３３Ｙ上には、レンズ１１５によって青色光が集光される。

拡散層３３Ｂは、光源ユニット１０から出射される青色光（映像光）を、偏光を維持しながら拡散する。拡散層３３Ｂは、例えば、屈折型の拡散構造で形成されている。

図１に戻って、青色光（励起光）が蛍光体ホイールの第１のセグメント（角度領域θ_Ｙ）を照射するとき、発光した黄色光Ｙｅはレンズ１１４、レンズ１１５によって平行光化され、ダイクロイックミラー２０を透過し、ダイクロイックミラー２０からの出射光はレンズ１１６によってロッドインテグレータ５０に集光される。

青色光（映像光）が蛍光体ホイールの第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）を照射するとき、Ｓ偏光の青色光はλ／４板４０を透過することによって円偏光となり、蛍光体ホイール３０の拡散層３３Ｂで拡散されつつ、反射膜３２で反射され、再びλ／４板４０を透過することによってＰ偏光となる。Ｐ偏光となった青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２０を透過し、レンズ１１６によってロッドインテグレータ５０に集光される。

このように、蛍光体ホイール３０は、青色光が、励起光として第１のセグメント（角度領域θ_Ｙ）に照射されることにより黄色光Ｙｅを生成し、第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）に照射されることにより映像光としての青色光Ｂを生成する。また、蛍光体ホイール３０は回転することにより黄色光Ｙｅと青色光Ｂ（映像光）を時分割で生成する。したがって、ロッドインテグレータ５０には、黄色光Ｙｅと青色光Ｂ（映像光）が時分割で入射し、時間平均としては白色光となって入射する。

ロッドインテグレータ５０は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ５０は、蛍光体ホイール３０で生成された白色光（黄色光Ｙｅ＋青色光Ｂ）を均一化する。なお、ロッドインテグレータ５０は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。ロッドインテグレータ５０は、光均一化素子の一例である。

レンズ１２１、レンズ１２２、レンズ１２３は、色分離ミラー６０を介して、ロッドインテグレータ５０で均一化された光をＤＭＤ８０ａ、ＤＭＤ８０ｂに導くリレー光学系である。

次に、色分離合成部の詳細について、図３を用いて説明する。図３で示される色分離合成部は、色分離ミラー６０と、色合成プリズムユニット７０と、第１のＤＭＤ８０ａと、第２のＤＭＤ８０ｂとから構成される。図３では、光軸中心を通る光線（基準光線）についてのみ、実線および破線で示してある。

色分離ミラー６０は、ロッドインテグレータ５０から出射される白色光を第１のＤＭＤ８０ａへ向かう光路と第２のＤＭＤ８０ｂへ向かう光路に分離するダイクロイックミラーである。本実施の形態においては、色分離ミラー６０は、緑色光Ｇを反射し、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを透過する。すなわち、図３に示すように、白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）は、色分離ミラー６０によって、第１の照明光２ａ（Ｇ）と第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）に分離される。第１の照明光２ａ（Ｇ）は、第１の色光の一例であり、第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）は、第２の色光の一例である。

色合成プリズムユニット７０は、プリズム７１ａ、プリズム７１ｂ、プリズム７２ａ、プリズム７２ｂの４つのプリズムが、図３のように、第１のエアギャップ面７３ａ、第２のエアギャップ面７３ｂ、ダイクロイック膜７４を介して、接着された一体型のプリズムユニットである。

色合成プリズムユニット７０を構成する４つのプリズム７１ａ、プリズム７１ｂ、プリズム７２ａ、プリズム７２ｂは、図３において、紙面奥行方向（紙面に対して垂直な方向）に一定の厚みを持つ三角柱型のプリズム形状をしている。色合成プリズムユニット７０を構成する４つのプリズムのうちの２つのプリズム７１ａとプリズム７１ｂは、ダイクロイック膜７４を含む面を対称面として、面対称の形状および配置となっている。プリズム７２ａとプリズム７２ｂは、ダイクロイック膜７４を含む面を対称面として、面対称の形状および配置となっている。さらに言えば、色合成プリズムユニット７０を構成する４つのプリズムのうちの２つのプリズム７２ａとプリズム７２ｂは、ダイクロイック膜７４を挟んで対向配置されている。

本実施の形態では、プリズム７１ａ、プリズム７１ｂ、プリズム７２ａ、プリズム７２ｂは、共通の硝材ＢＫ７である。硝材は、光学用途として使えるものであれば何でも良く、光学設計に応じて変更可能である。

第１のエアギャップ面７３ａおよび第２のエアギャップ面７３ｂは、エアギャップ面への光線入射角が臨界角を超える場合に全反射が起こるように、微小な隙間（空気層）が設けられている。ただし、第１のエアギャップ面７３ａおよび第２のエアギャップ面７３ｂは、光が入射しない領域において、接着剤により接着されている。エアギャップ間隔としては、例えば、２～１０μｍ程度の間隔とすれば良い。

本実施の形態においては、ダイクロイック膜７４は、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを反射し、緑色光Ｇを透過する。ダイクロイック膜７４は、プリズム７２ａもしくはプリズム７２ｂのいずれかの面にコーティングが施されており、接着剤を介してプリズム７２ａとプリズム７２ｂは光学的に接触している。プリズム７２ａとプリズム７２ｂは、オプティカルコンタクトによって接着しても良い。色合成プリズムユニット７０は、ＤＭＤを用いた投写型映像表示装置において汎用的に使用されているＴＩＲプリズムとダイクロイックプリズムの機能を併せ持ったプリズムとなっている。

第１のＤＭＤ８０ａと第２のＤＭＤ８０ｂは、ロッドインテグレータ５０で均一化された光を変調する。詳細には、第１のＤＭＤ８０ａと第２のＤＭＤ８０ｂは、複数の微小ミラーによって構成される反射型表示素子であり、複数の微小ミラーは可動式である。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。第１のＤＭＤ８０ａと第２のＤＭＤ８０ｂは、各微小ミラーの角度を映像信号に応じて変更する変調動作によって、オン（ＯＮ）光（投写光）とオフ（ＯＦＦ）光（不要光）を切り替える。第１のＤＭＤ８０ａは、第１の光変調素子の一例であり、第２のＤＭＤ８０ｂは、第２の光変調素子の一例である。

色分離ミラー６０で反射した第１の照明光２ａ（Ｇ）は、プリズム７１ａに入射し、第１のエアギャップ面７３ａで全反射し、第１のＤＭＤ８０ａを照射する。第１のエアギャップ面７３ａへの第１の照明光２ａ（Ｇ）の入射角は、臨界角を超えるようにプリズム形状が決定されている。本実施の形態では、硝材がＢＫ７であり、屈折率が１．５１８７（波長５４６．１ｎｍの場合）であるため、臨界角は４１．１８度と計算される。第１のＤＭＤ８０ａでＯＮ光となった第１の投写光３ａ（Ｇ）は、再びプリズム７１ａに入射し、第１のエアギャップ面７３ａを透過し、ダイクロイック膜７４を透過する。

第１のエアギャップ面７３ａへの第１の投写光３ａ（Ｇ）の入射角は、臨界角より小さくなるようプリズム形状が決定されている。第１のＤＭＤ８０ａから出射される第１の投写光３ａ（Ｇ）の基準光線は、第１のＤＭＤ８０ａに対して、垂直となっている。言い換えると、第１の照明光２ａ（Ｇ）の基準光線の第１のＤＭＤ８０ａへの入射角は、第１の投写光３ａ（Ｇ）の基準光線が第１のＤＭＤ８０ａに対して垂直となるよう、調整されている。本実施の形態では、第１のＤＭＤ８０ａへの第１の照明光２ａ（Ｇ）の基準光線の入射角は、３４度である。

色分離ミラー６０で透過した第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）は、プリズム７１ｂに入射し、第２のエアギャップ面７３ｂで全反射し、第２のＤＭＤ８０ｂを照射する。第２のエアギャップ面７３ｂへの第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）の入射角は、臨界角を超えるようにプリズム形状が決定されている。本実施の形態では、硝材がＢＫ７であり、屈折率が１．５１８７（波長５４６．１ｎｍの場合）であるため、臨界角は４１．１８度と計算される。第２のＤＭＤ８０ｂでＯＮ光となった第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）は、再びプリズム７１ｂに入射し、第２のエアギャップ面７３ｂを透過し、ダイクロイック膜７４で反射する。

第２のエアギャップ面７３ｂへの第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）の入射角は、臨界角より小さくなるようプリズム形状が決定されている。第２のＤＭＤ８０ｂから出射される第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）の基準光線は、第２のＤＭＤ８０ｂに対して、垂直となっている。言い換えると、第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）の基準光線の第２のＤＭＤ８０ｂへの入射角は、第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）の基準光線が第２のＤＭＤ８０ｂに対して垂直となるよう、調整されている。本実施の形態では、第２のＤＭＤ８０ｂへの第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）の基準光線の入射角は、３４度である。

ここで、図３に示すように、白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）の色分離ミラー６０への入射角（面法線と基準光線のなす角）を入射角θ_１とし、第１の投写光３ａ（Ｇ）および第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）の基準光線の色合成プリズムユニット７０のダイクロイック膜７４への入射角（面法線と基準光線のなす角）を入射角θ_２とすると、入射角θ_１および入射角θ_２はできるだけ小さい方が望ましい。具体的には、入射角θ_１≦６０度、入射角θ_２≦４５度であることが望ましい。本実施の形態では、入射角θ_１＝５５度、入射角θ_２＝３５度であり、入射角θ_１≦６０度、入射角θ_２≦４５度となっている。このような角度設定とすることで、色分離ミラー６０のコート設計および、ダイクロイック膜７４のコート設計がしやすくなり、色分離合成での効率を高めることができる。

また、同時に、入射角θ_１＞入射角θ_２であることが望ましい。本実施の形態では、入射角θ_１＝５５度、入射角θ_２＝３５度であり、入射角θ_１＞入射角θ_２となっている。このような角度設定とすることで、色分離ミラー６０のコート設計および、ダイクロイック膜７４のコート設計がしやすくなり、色分離合成での効率を高めることができる。

このようにして、色分離ミラー６０で白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）から分離した第１の照明光２ａ（Ｇ）と第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）は、色合成プリズムユニット７０で合成され合成光となって出射する。

なお、本実施の形態では、色分離ミラー６０は、緑色光Ｇを反射し、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを透過する構成としているが、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを反射し、緑色光Ｇを透過する構成としても良い。また、本実施の形態では、ダイクロイック膜７４は、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを反射し、緑色光Ｇを透過する構成としているが、緑色光Ｇを反射し、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを透過する構成としても良い。

次に、第１のＤＭＤ８０ａと第２のＤＭＤ８０ｂを用いたカラー映像表示の原理について、図４を用いて説明する。

第１のＤＭＤ８０ａは、緑（Ｇ）用映像信号に基づいて、各微小ミラーの変調動作によって、緑色光Ｇの階調表現を行う。具体的には、時刻ｔ_０～ｔ_１において、緑色光Ｇの階調表現を行い、時刻ｔ_１～ｔ_２において、映像表示を行わない。時刻ｔ_２～ｔ_３において、緑色光Ｇの階調表現を行い、時刻ｔ_３～ｔ_４において、映像表示を行わない。図示しないが、時刻ｔ_４以降も映像信号に基づいて、同様の処理が繰り返される。

第２のＤＭＤ８０ｂは、赤（Ｒ）用映像信号および青（Ｂ）用映像信号に基づいて、各微小ミラーの変調動作によって、赤色光Ｒおよび青色光Ｂの階調表現を行う。具体的には、時刻ｔ_０～ｔ_１において、赤色光Ｒの階調表現を行い、時刻ｔ_１～ｔ_２において、青色光Ｂの階調表現を行う。時刻ｔ_２～ｔ_３において、赤色光Ｒの階調表現を行い、時刻ｔ_３～ｔ_４において、青色光Ｂの階調表現を行う。図示しないが、時刻ｔ_４以降も映像信号に基づいて、同様の処理が繰り返される。

なお、時刻ｔ_０～ｔ_２（もしくはｔ_２～ｔ_４）の時間間隔を映像の１フレームとしても良いし、１サブフレームとして、３サブフレームを映像の１フレームとして構成しても良い。

ここで、時刻ｔ_０～ｔ_１および時刻ｔ_２～ｔ_３は、蛍光体ホイール３０の第１のセグメント（角度領域θ_Ｙ）に青色光が励起光として照射されている時間に対応する。すなわち、時刻ｔ_０～ｔ_１および時刻ｔ_２～ｔ_３において、蛍光体ホイール３０で黄色光Ｙｅが生成され、色分離ミラー６０で緑色光Ｇと赤色光Ｒに分離され、第１のＤＭＤ８０ａに緑色光Ｇが照明されており、第２のＤＭＤ８０ｂに赤色光Ｒが照明されている。

時刻ｔ_１～ｔ_２および時刻ｔ_３～ｔ_４は、蛍光体ホイール３０の第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）に青色光が映像光として照射されている時間に対応する。すなわち、時刻ｔ_１～ｔ_２および時刻ｔ_３～ｔ_４において、蛍光体ホイール３０で青色光が反射され、色分離ミラー６０で第２のＤＭＤ８０ｂに導く光路に分離され、第２のＤＭＤ８０ｂに青色光Ｂが照明されている。

（作用および効果）
実施の形態１では、２枚のＤＭＤを用いた２板式構成において、４つのプリズムで構成され、２つのエアギャップ面と１つのダイクロイック膜を有する色合成プリズムユニットにより、小型で簡素な光学系を実現できる。さらに、ダイクロイック膜７４への基準光線の入射角を、色分離ミラー６０への基準光線の入射角より小さくすることで、色分離合成での効率を高めることができ、明るい投写型映像表示装置が可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、色分離ミラー６０は、緑色光Ｇを反射し、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを透過する構成としていた。また、実施の形態１では、ダイクロイック膜７４は、赤色光Ｒおよび青色光Ｂを反射し、緑色光Ｇを透過する構成としていた。すなわち、白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）を色分離ミラー６０で第１の照明光２ａ（Ｇ）と第２の照明光２ｂ（Ｒ＋Ｂ）に分離し、色合成プリズムユニット７０のダイクロイック膜７４で、第１の投写光３ａ（Ｇ）と第２の投写光３ｂ（Ｒ＋Ｂ）を合成する構成としていた。

実施の形態２では、図５に示すように、色分離ミラー６０の代わりに色分離ミラー６１を配置し、色分離ミラー６１は、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒを透過する。また、色合成プリズムユニット７７は、ダイクロイック膜７４の代わりにダイクロイック膜７５で構成され、ダイクロイック膜７５は、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを透過し、赤色光Ｒを反射する。すなわち、白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）を色分離ミラー６１で第１の照明光２ａ（Ｇ＋Ｂ）と第２の照明光２ｂ（Ｒ）に分離し、色合成プリズムユニット７７のダイクロイック膜７５で、第１の投写光３ａ（Ｇ＋Ｂ）と第２の投写光３ｂ（Ｒ）を合成する。このように、図５で示す色分離合成部は、色分離ミラー６１と、色合成プリズムユニット７７と、第１のＤＭＤ８０ａと、第２のＤＭＤ８０ｂとから構成される。第１の照明光２ａ（Ｇ＋Ｂ）は、第１の色光の一例であり、第２の照明光２ｂ（Ｒ）は、第２の色光の一例である。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、色分離ミラー６１で反射された第１の照明光２ａ（Ｇ＋Ｂ）は、プリズム７１ａに入射し、第１のエアギャップ面７３ａで全反射され、第１のＤＭＤ８０ａを照射する。第１のＤＭＤ８０ａで反射されてＯＮ光となった第１の投写光３ａ（Ｇ＋Ｂ）は、再びプリズム７１ａに入射し、第１のエアギャップ面７３ａを透過し、ダイクロイック膜７５を透過する。

また、色分離ミラー６１を透過した第２の照明光２ｂ（Ｒ）は、プリズム７１ｂに入射し、第２のエアギャップ面７３ｂで全反射され、第２のＤＭＤ８０ｂを照射する。第２のＤＭＤ８０ｂで反射されてＯＮ光となった第２の投写光３ｂ（Ｒ）は、再びプリズム７１ｂに入射し、第２のエアギャップ面７３ｂを透過し、ダイクロイック膜７５で反射される。

なお、第１のエアギャップ面７３ａと第１のＤＭＤ８０ａへの第１の照明光２ａ（Ｇ＋Ｂ）の入射角、および第１のエアギャップ面７３ａへの第１の投写光３ａ（Ｇ＋Ｂ）の入射角は、実施の形態１の場合と同様である。同様に、第２のエアギャップ面７３ｂと第２のＤＭＤ８０ｂへの第２の照明光２ｂ（Ｒ）の入射角、および第２のエアギャップ面７３ｂへの第２の投写光３ｂ（Ｒ）の入射角は、実施の形態１の場合と同様である。

また、図５に示すように、色分離ミラー６１への白色照明光１（Ｙｅ＋Ｂ）の入射角θ_１、色合成プリズムユニット７７のダイクロイック膜７５への第１の投写光３ａ（Ｇ＋Ｂ）および第２の投写光３ｂ（Ｒ）の基準光線の入射角θ_２、並びに入射角θ_１と入射角θ_２との関係は、実施の形態１の場合と同様である。

なお、本実施の形態では、色分離ミラー６１は、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒを透過する構成としているが、赤色光Ｒを反射し、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを透過する構成としても良い。また、本実施の形態では、ダイクロイック膜７５は、赤色光Ｒを反射し、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを透過する構成としているが、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒを透過する構成としても良い。

実施の形態２における、カラー映像表示の原理について、図６を用いて説明する。

第１のＤＭＤ８０ａは、緑（Ｇ）用映像信号および青（Ｂ）用映像信号に基づいて、各微小ミラーの変調動作によって、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの階調表現を行う。具体的には、時刻ｔ_０～ｔ_１において、緑色光Ｇの階調表現を行い、時刻ｔ_１～ｔ_２において、青色光Ｂの階調表現を行う。時刻ｔ_２～ｔ_３において、緑色光Ｇの階調表現を行い、時刻ｔ_３～ｔ_４において、青色光Ｂの階調表現を行う。図示しないが、時刻ｔ_４以降も映像信号に基づいて、同様の処理が繰り返される。

第２のＤＭＤ８０ｂは、赤（Ｒ）用映像信号に基づいて、各微小ミラーの変調動作によって、赤色光Ｒの階調表現を行う。具体的には、時刻ｔ_０～ｔ_１において、赤色光Ｒの階調表現を行い、時刻ｔ_１～ｔ_２において、映像表示を行わない。時刻ｔ_２～ｔ_３において、赤色光Ｒの階調表現を行い、時刻ｔ_３～ｔ_４において、映像表示を行わない。図示しないが、時刻ｔ_４以降も映像信号に基づいて、同様の処理が繰り返される。

ここで、実施の形態１と同様に、時刻ｔ_０～ｔ_１および時刻ｔ_２～ｔ_３は、蛍光体ホイール３０の第１のセグメント（角度領域θ_Ｙ）に青色光が励起光として照射されている時間に対応し、時刻ｔ_１～ｔ_２および時刻ｔ_３～ｔ_４は、蛍光体ホイール３０の第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）に青色光が映像光として照射されている時間に対応する。実施の形態２では、時刻ｔ_１～ｔ_２および時刻ｔ_３～ｔ_４において、蛍光体ホイール３０で反射された青色光Ｂは、色分離ミラー６１で第１のＤＭＤ８０ａに導く光路に分離され、第１のＤＭＤ８０ａに照明される。

実施の形態２のように、色分離ミラー６１およびダイクロイック膜７５を有する色合成プリズムユニット７７を用いて色分離合成部を構成する場合も、実施の形態１と同様の効果を奏する。

［他の実施の形態］
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１及び２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１及び２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。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１、２では、映像光としての青色光を、蛍光体ホイール３０の拡散層３３Ｂで拡散されつつ、反射膜３２で反射されることにより作成したが、実施の形態は、これに限定されるものではない。蛍光体ホイール３０の拡散層３３Ｂが形成されている部分を開口とすることにより、蛍光体ホイールの第２のセグメント（角度領域θ_Ｂ）に入射する青色光を透過させ、ミラーによって反射させて再びダイクロイックミラー２０に導き、ダイクロイックミラー２０で反射させてレンズ１１６に導いてもよい。このようにしても、青色光（映像光）と黄色光に時分割された白色光を得ることができる。

実施の形態１、２では、光変調素子として、第１のＤＭＤ８０ａおよび第２のＤＭＤ８０ｂが例示されているが、実施の形態は、これに限定されるものではない。光変調素子は、反射型の液晶パネルであってもよい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。

１０ 光源ユニット
２０ ダイクロイックミラー
３０ 蛍光体ホイール
３１ 基板
３２ 反射膜
３３Ｙ 黄色蛍光体膜
３３Ｂ 拡散層
３４ モーター
４０ λ／４板
５０ ロッドインテグレータ
６０，６１ 色分離ミラー
７０，７７ 色合成プリズムユニット
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ プリズム
７３ａ，７３ｂ エアギャップ面
７４，７５ ダイクロイック膜
８０ａ，８０ｂ ＤＭＤ
９０ 投写ユニット
１００ 投写型映像表示装置
１１０ 光源部
１１１，１１２ レンズ
１１３ 拡散板
１１４，１１５，１１６ レンズ
１２１，１２２，１２３ レンズ

Claims (6)

1. 光源部と、
   前記光源部からの出射光を第１の色光と第２の色光に分離する色分離ミラーと、
   前記第１の色光を変調する第１の光変調素子と、
   前記第２の色光を変調する第２の光変調素子と、
   前記第１の光変調素子によって変調された前記第１の色光と前記第２の光変調素子によって変調された前記第２の色光とを色合成する色合成プリズムユニットと、
   前記色合成プリズムユニットから出射する合成光を投写する投写ユニットと、を備え、
   前記色合成プリズムユニットは、４つのプリズムから構成され、光の入射角に応じて全反射もしくは透過する２つのエアギャップ面を有し、
   前記色合成プリズムユニットを構成する４つのプリズムのうちの２つはダイクロイック膜を挟んで対向配置されており、前記ダイクロイック膜への基準光線の入射角が、前記色分離ミラーへの基準光線の入射角より小さい、投写型映像表示装置。
2. 前記ダイクロイック膜への基準光線の入射角が、４５度以下である、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記色合成プリズムユニットは、前記ダイクロイック膜を対称面として面対称の形状を有する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記２つのエアギャップ面は、変調される前の前記第１の色光と前記第２の色光とをそれぞれ全反射し、変調された後の前記第１の色光と前記第２の色光とをそれぞれ透過する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記ダイクロイック膜が前記第１の光変調素子によって変調された前記第１の色光を透過し前記第２の光変調素子によって変調された前記第２の色光を反射することにより、前記色合成プリズムユニットは前記第１の色光と前記第２の色光とを色合成する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
6. 前記光源部からの前記出射光は青色光と黄色光に時分割されている、請求項１に記載の投写型映像表示装置。

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