JP7704875B2 - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、投写型画像表示装置に関し、詳しくは、光源からのレーザー光を絞りを用いて広がりの小さい照明光にして高コントラストな画像光を提供する構成に関する。

投写型画像表示装置は固体光源技術の進歩により、その光源として従来の放電管ランプから、長寿命である、水銀を含まない、爆発しないなどの長所を有するＬＥＤまたはレーザーに置き換わりつつある。特にレーザーは１つの個体からの光出力は小さいが、光出力のエタンデュが比較的小さいことから、複数個アレイ状にユニット化されたものが光源として用いられており、５０００ルーメンを超えるような高出力のプロジェクターも商品化されている。

多数のレーザーを２次元状に高密度に実装されパッケージに収納されたレーザーユニットが一般的である。また、明るさを一定の値まで実現されつつある中、高画質化のため投写画像の高コントラスト化がもとめられつつある。

しかしながら、投写型画像表示装置において、コントラストは、自発光デバイスに比べて劣る。コントラストを向上するには広がりの少ない照明（Ｆ値の大きい照明）を実現する必要があるが、従来の光源では高コントラスト化のためＦ値を大きくした照明系を導入すると光源からの光のうち、広がりの大きい光を除くこととなり、明るさを大きく損なっていた。

また、画像表示デバイスは小型、高精細化されているが微小な画素ごとに変調された光同志が干渉し、投写光学系内において迷光となってコントラストを損なう一因となっている。この状況に鑑み、従来より以下のような提案が成されている。

例えば、特許文献１では照明光学系または投写光学系のいずれかに、１つの絞り手段を配置して、赤、緑、及び青色の少なくとも１つの色光について他の色光と異なる配光特性を有し、絞り手段で絞った際に生じる最終的に得られる画像での色バランスの変化が生じるが、それを光源の変調で補正して維持している。

また、特許文献２は照明光学系と投写光学系にそれぞれ絞り径が可変な絞りが配置され、照明光学系の絞り率が投写光学系の絞り率より大きい。これによりコントラストの高い画像を得ることを狙っている。

特開２００６－１７８０８０号公報 特開２００６－２８５０８９号公報

特許文献１では、絞り変化で投写画像の色が変わる。光源出力変化で色変化を抑えることができるが、全体の色変化が許容出来ないレベルになる場合があり、一般的に中心、周辺の明るさ分布も変わってしまう。このように、光源の変調だけでは部分的な改善でしかない。

特許文献２では、照明光学系と投写光学系にそれぞれ可変絞りを設けることでコントラストを得ることができる。しかしながら、光源として単一のキセノン管や水銀灯を用いており、照明光学系の絞りによって輝度が低減しやすい。

本開示は、投写型画像表示装置において、輝度の低下を抑制し、色変化を抑制し、コントラストを向上させた投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

本開示の投写型画像表示装置は、青色である第１の色のレーザー光と、青色と異なる第２の色のレーザー光とを出射する光源部と、光源部からの、第１の色のレーザー光と、第２の色のレーザー光と、を合成することによって照明光を生成する照明光学系と、照明光学系からの照明光を外部から入力される画像信号に応じて変調して画像光を生成する光変調部と、光変調部から出射される画像光を拡大して投写対象物に投写する投写光学系と、を備える。光源部は、第１の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第１のレーザー発光素子を含む第１の光源部品と、第２の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第２のレーザー発光素子を含む第２の光源部品と、を備える。第１の光源部品の発光面の面積は、第２の光源部品の発光面の面積と異なる。照明光学系は、照明光を光変調部へ導光するリレー光学系を備える。光源部は、第１の色のレーザー光の光源像の高さ、および、第２の色のレーザー光の光源像の高さのうちの少なくとも一方を変更する光学系をさらに備える。光源部の光学系は、第１の色のレーザー光の光源像の高さと第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差が小さくなるように、構成されている。リレー光学系は、照明光が集光される第１の瞳位置に配置された、可変な開口径を有する反射型の第１の絞りを備える。投写光学系は、第１の瞳位置と共役である第２の瞳位置に配置された、可変な開口径を有する吸収型の第２の絞りを備える。

本開示における投写型画像表示装置は、輝度の低下を抑制し、色変化を抑制し、コントラストを向上させた投写型画像表示装置を提供することが可能である。

実施の形態の投写型画像表示装置の全体構成図 青レーザーユニットの形状と赤及び緑レーザーユニットの形状を示す正面図 赤及び緑レーザーユニットの比較例の配置例を示す正面図 赤及び緑レーザーユニットの比較例の配置例で得られる光束分布を説明する説明図 赤及び緑レーザーユニットの本開示による配置例を示す斜視図 赤及び緑レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を説明する説明図 青レーザーユニットの本開示による配置例を示す斜視図 青レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を説明する説明図 アフォーカル光学系入射前の光束分布を説明する説明図 アフォーカル光学系出射後の光束分布を説明する説明図 絞りユニットの構成の一例を示す斜視図 絞りの開口径の比較図

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、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態）
以下、図１～図１２を参照して、実施の形態を説明する。まず、図１を参照する。図１は、本開示の実施の形態１の投写型画像表示装置１の構成図である。

［１－１．構成］
図１に示すように、投写型画像表示装置１は、光源部１０と、照明光学系２０と、光変調部３０と、投写光学系としての投写レンズユニット１３８と、制御部５０とを備える。光源部１０は、青色である第１の色のレーザー光と、青色と異なる緑色の第２の色のレーザー光と、青色及び緑色と異なる赤色の第３の色のレーザー光を出射する。照明光学系２０は、光源部１０からの、青色のレーザー光と、緑色のレーザー光と、赤色のレーザー光とを合成することによって照明光を生成する。光変調部３０は、照明光学系２０からの照明光を外部から入力される画像信号に応じて変調して画像光を生成する。投写レンズユニット１３８は、光変調部３０から出射される画像光を投写対象物に拡大投写する。

光源部１０は、青色のレーザー光（以下、青光と称す）を出射する青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂと、緑色のレーザー光（以下、緑光と称す）を出射する緑レーザーユニット１０２ａ，１０２ｂと、赤色のレーザー光（以下、赤光と称す）を出射する赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂとを備える。光源部１０は、各色のレーザー光を出射するレーザー光ユニットをそれぞれ２つずつ配置して、これらの色のレーザー光を合成して白色光を得ている。

上述した各色の光の光源はそれぞれレーザー光源の出射側にレンズを置いて平行光を得る組み合わせをアレイ状に配置してなっている。このうち、青色レーザーは発光効率が他の色光に対して高いので、他の色光と合成して最終的に白色を得るために、他の色光よりも発光素子の数が少ないレーザー光源とレンズの組み合わせで構成可能である。これにより、サイズの小さなパッケージで構成され低価格に抑えることも可能である。

図２を参照する。図２は光源パッケージを示す正面図であり、図２（ａ）は青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂの正面図であり、図２（ｂ）は、緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂと、赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂのそれぞれの正面図である。本実施の形態において、図２（ａ）に示すように、青光は１４個のレーザー発光素子１０４ａを配置した青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂ、図２（ｂ）に示すように、緑光及び赤光用にそれぞれ２０個のレーザー発光素子１０５ａ、１０６ａを配置した緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂと、赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂとが配置されている。青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ、第１の光源部品、第４の光源部品の一例である。緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、第２の光源部品、第５の光源部品の一例である。赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂは、それぞれ、第３の光源部品、第６の光源部品の一例である。

図３及び図４を参照する。図３は赤レーザーユニット、または緑レーザーユニットを比較例として平面的においた際の構成図である。図４は図３の場合の光束の配置図である。上記各色光のレーザーユニットは外形に対して、中央部に発光部が集中配置されている。図３に示すように、比較例において、赤レーザーユニット１０３ａと１０３ｂとがそれぞれの外形を接して並べられている。また、同様に、緑レーザーユニット１０２ａと１０２ｂとがそれぞれの外形を接して並べられている。

なお、実際には、平面的に配置するとパッケージの外形の干渉を避けるため発光部間に間隔をより必要とするので、従来においては、それぞれのレーザーユニット間により長い間隔がある。この構成において、図４に示すように、例えば赤色で説明すると赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂからの光束１０３ａＬ、１０３ｂＬ間に距離Ｄ１Ｒだけ間隔が空いてしまう。すなわち光源としては、光束１０３ａＬ、１０３ｂＬにこの距離Ｄ１Ｒを含めた光束を赤光束１０７Ｒとして扱うことになる。緑色も同様に、緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂからの光束１０２ａＬ、１０２ｂＬ間に距離Ｄ１Ｒだけ間隔が空き、光源として光束１０２ａＬ、１０２ｂＬにこの距離Ｄ１Ｒを含めた光束を緑光束１０７Ｇとして扱うことになる。

一方、本実施の形態では図５のようにミラーを介して光源からの光束を併せている。図５は本開示による赤及び緑色用レーザーユニットの配置である。

赤レーザーユニット１０３ａからの光束１０３ａＬと、赤レーザーユニット１０３ｂからの光束１０３ｂＬとが、それぞれ、ミラー１０８ａ、１０８ｂで反射されて、併せて１つの赤光束１０９Ｒとして光源部１０から出射される。ミラー１０８ａ、１０８ｂは、例えば、ダイクロイックミラーである。ミラー１０８ａでは下半分の領域に赤光を反射する薄膜が形成されている。ミラー１０８ｂは同じミラーを上下逆に配置し、上半分の領域に入射した赤光を反射する特性を有している。ミラー１０８ａ、１０８ｂを配置することで、赤レーザーユニット１０３ａ及び赤レーザーユニット１０３ｂとは、正面視または側面視においてそれぞれの外形が重なるように（図６（ｂ）参照）、且つ、それぞれのレーザー発光素子１０６ａの配置領域が重ならないように、配置することができ、併せられた１つの光束１０７Ｒの大きさを小さくすることができる。ミラー１０８ｂは、第３のミラーの一例である。ミラー１０８ａは、第６のミラーの一例である。

また、緑レーザーユニット１０２ａからの光束１０２ａＬと、緑レーザーユニット１０２ｂからの光束１０２ｂＬとが、それぞれ、ミラー１１０ａ、１１０ｂで反射されて、併せて１つの緑光束１０９Ｇとして光源部１０から出射される。ミラー１１０ａ、１１０ｂは、例えば、反射面の上下のそれぞれ片方に全反射の特性を有する部分ミラーである。例えば、ミラー１１０ａでは下半分の領域に全反射面が形成されている。ミラー１１０ｂは同じミラーを上下逆に配置し、上半分の領域に全反射面が形成されている。ミラー１１０ａ及び、１１０ｂを配置することで、緑レーザーユニット１０２ａ及び緑レーザーユニット１０２ｂとは、正面視または側面視においてそれぞれの外形が重なるように（図６（ｂ）参照）、且つ、それぞれのレーザー発光素子１０５ａの配置領域が重ならないように、配置することができ、併せられた１つの緑光束１０９Ｇの大きさを小さくすることができる。ミラー１１０ｂは、第２のミラーの一例である。ミラー１１０ａは、第５のミラーの一例である。

これにより、各ミラーで反射後の光源光は、ミラー１０８ａ、１０８ｂで反射された光路を図１の－Ｙ方向から見た図６で示すように、距離Ｄ１Ｒ（図４）よりも十分に小さい距離Ｄ２Ｒの間隔で光源からの光束を配列することができる。図６は、赤及び緑色用レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を説明する説明図である。図６（ａ）は、赤及び緑色用レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を示す正面図であり、図６（ｂ）は、赤及び緑色用レーザーユニットの側面図である。

この距離Ｄ２Ｒを挟んで形成される赤光束１０９Ｒは、距離Ｄ１Ｒを含む赤光束１０７Ｒよりも小さな光束で同じ出力の光を出射できる。したがって、光源部１０から最終的に出射される赤レーザーユニット１０３ａからの光束１０３ａＬの重心位置１０３ａＧと赤レーザーユニット１０３ｂからの光束１０３ｂＬの重心位置１０３ｂＧとの間隔Ｄ４Ｒは、間隔方向において赤レーザーユニット１０３ａの外形と赤レーザーユニット１０３ｂの外形とを接して並べて形成されるそれぞれの光束１０３ａＬの重心位置１０３ａＦ（図４参照）と光束１０３ｂＬの重心位置１０３ｂＦとの間隔Ｄ３Ｒより短い。これにより、赤光は光密度の高い光束に変換できる。つまり、ミラー１０８ｂが反射した赤色のレーザー光の光束の重心位置とミラー１０８ａが反射した赤色のレーザー光の光束の重心位置との間隔Ｄ４Ｒは、赤レーザーユニット１０３ａの外形と赤レーザーユニット１０３ｂの外形とを接して並べたときの赤レーザーユニット１０３ａの中心位置（重心位置１０３ａＦ）と赤レーザーユニット１０３ｂの中心位置（重心位置１０３ｂＦ）との間隔Ｄ３Ｒより短い。

また、赤光と同様に、距離Ｄ２Ｒを挟んで形成される緑光束１０９Ｇは、距離Ｄ１Ｒを含む緑光束よりも小さな光束で同じ出力の光を出射できる。したがって、光源部１０から最終的に出射される緑レーザーユニット１０２ａからの光束１０２ａＬの重心位置１０２ａＦと緑レーザーユニット１０２ｂからの光束１０２ｂＬの重心位置１０２ｂＧとの間隔Ｄ４Ｒは、間隔方向において緑レーザーユニット１０２ａの外形と緑レーザーユニット１０２ｂの外形とを接して並べて形成されるそれぞれの光束１０２ａＬの重心位置１０２ａＦ（図４参照）と光束１０２ｂＬの重心位置１０２ｂＦとの間隔Ｄ３Ｒより短い。これにより、緑光についても光密度の高い光束に変換できる。つまり、ミラー１１０ｂが反射した緑色のレーザー光の光束の重心位置とミラー１１０ａが反射した緑色のレーザー光の光束の重心位置との間隔Ｄ４Ｒは、緑レーザーユニット１０２ａの外形と緑レーザーユニット１０２ｂの外形とを接して並べたときの緑レーザーユニット１０２ａの中心位置（重心位置１０２ａＦ）と緑レーザーユニット１０２ｂの中心位置（重心位置１０２ｂＦ）との間隔Ｄ３Ｒより短い。

図５に示すように、緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂは、例えば、赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂと同じサイズであり、同じ光路上を反射面の上下の片方に全反射の特性を有するミラー１１０ａ、１１０ｂが配置されているので、ミラー１１０ａ、１１０ｂで反射された光が赤反射ダイクロイックミラーであるミラー１０８ａ、１０８ｂを透過して得られる緑光の光源光束は赤光束１０９Ｒに重畳するように構成される。

青光と赤光とにおいてそれぞれのレーザーユニットの形状、大きさ、向きは異なるが、従来のように、レーザーユニットを同一平面上に配置すると、それぞれの光源パッケージの干渉を避けるためにレーザーユニット間の間隔が大きくなってしまう。青光においても、赤光、緑光と同様に、上下片方のどちらかだけに反射特性を持たせたミラー１１１ａ、１１１ｂで合成することで、小さな青光束を実現することができる。ミラー１１１ｂは、第１のミラーの一例である。ミラー１１１ａは、第４のミラーの一例である。

図７は、青色用レーザー光源の本開示による配置例を示す斜視図である。図８は、青レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を説明する説明図である。図８（ａ）は、青レーザーユニットの本開示による配置例で得られる光束分布を示す正面図であり、図８（ｂ）は、青レーザーユニットの側面図である。このように、図７において、青の光源パッケージとミラーの配置例が示され、図８において、合成後の光源光束が示される。

赤光と同様に、距離Ｄ６Ｒを挟んで形成される青の光源光束１１２は、それぞれの外形が接するように配置された２つの青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂからの光束１０１ａＬ、１０１ｂＬを含む青光束よりも小さな光束で同じ出力の光を出射できる。したがって、光源部１０から最終的に出射される青レーザーユニット１０１ａからの光束１０１ａＬの重心位置１０１ａＧと青レーザーユニット１０１ｂからの光束１０１ｂＬの重心位置１０１ｂＧとの間隔Ｄ８Ｒは、赤光、緑光と同様に、間隔方向において青レーザーユニット１０１ａの外形と青レーザーユニット１０１ｂの外形とを接して並べて形成される、それぞれの光束１０１ａＬの重心位置と光束１０２ｂＬの重心位置との間隔より短い。これにより、青光についても光密度の高い光束に変換できる。つまり、ミラー１１１ｂが反射した青色のレーザー光の光束の重心位置とミラー１１１ａが反射した青色のレーザー光の光束の重心位置との間隔Ｄ８Ｒは、青レーザーユニット１０１ａの外形と青レーザーユニット１０１ｂの外形とを接して並べたときの青レーザーユニット１０１ａの中心位置と青レーザーユニット１０１ｂの中心位置との間隔より短い。

なお、図１及び図７において、ミラー１１０ａ、１１１ａを透過させる光は無いので、通常の全ての可視光を反射するミラーでもよく、同じ理由でミラー１１０ｂ、１１１ｂは部分的にすべての可視光を反射するミラーでもよい。

照明光学系２０は図５に示す赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂ及び緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂと図７に示す青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂからのレーザー光を用いる。しかしながら、赤及び緑の光源光束１０９と青の光源光束１１２は大きさが異なるのでそのまま合成すると、ロッドインテグレータ１１３に集光する集光レンズ１１４に入射するそれぞれの光線高さが異なる。これにより、ロッドインテグレータ１１３に対して、青のレーザー光よりも赤及び緑のレーザー光が大きな角度で入射するので、投写画像において中心部分よりも周辺部分で赤及び緑の強い画像となり色むらの原因となる。

そこで、本実施の形態では、光源部１０は、青、赤及び緑それぞれの光束の高さを揃える青用アフォーカル光学系１１５と、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６とを備える。青用アフォーカル光学系１１５は凸レンズ１１５ａと、凹レンズ１１５ｂとを備える。赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、凸レンズ１１６ａと、凹レンズ１１６ｂとを備える。青用アフォーカル光学系１１５から出射する青光と、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６から出射する赤光及び緑光とは、青透過ダイクロイックミラー１１７で合成されて集光レンズ１１４に入射する。

図９を参照する。図９は、アフォーカル光学系に入射前の光束分布を説明する説明図である。ここで、光束（光源像）の高さとは、青色のレーザー光の光束１０１ａＬ、１０１ｂＬを構成する各レーザー光の短径ＤＳ方向である幅方向の長さであってもよいし、長径ＤＬ方向の長さであってもよい。以下、光束の高さとして光束の幅方向の長さを揃える例を説明する。ここで青用アフォーカル光学系１１５に入射する光束の幅をＢＷ１とし、青用アフォーカル光学系１１５を経て出射される光束の幅をＢＷ２とし、青用アフォーカル光学系１１５の倍率をＢＷ２／ＢＷ１とする。すなわち、青用アフォーカル光学系１１５（第１のアフォーカル光学系の一例）は、幅ＢＷ１（青色のレーザー光の光源像の高さ）を幅ＢＷ２（第１の高さ）に変更する。

同様に、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６に入射する光束の幅をＲＧＷ１とし、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を経て出射される光束の幅をＲＧＷ２として赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の倍率をＲＧＷ２／ＲＧＷ１とする。すなわち、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６（第２のアフォーカル光学系の一例）は、幅ＲＧＷ１（緑色のレーザー光の光源像の高さ）を幅ＲＧＷ２（第２の高さ）に変更する。また、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６（第２のアフォーカル光学系の一例）は、幅ＲＧＷ１（赤色のレーザー光の光源像の高さ）を幅ＲＧＷ２（第２の高さ）に変更する。ここで、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を経て出射される緑色のレーザー光の光源の高さは、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を経て出射される赤色のレーザー光の光源の高さと必ずしも同じではなく、異なっていてもよい。なお、青用アフォーカル光学系１１５および赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、光源部１０の光学系の一例である。

図１０を参照する。図１０は、アフォーカル光学系出射後の光束分布を説明する説明図である。このとき、集光レンズ１１４に入射する光線高さを合わせようとするとＢＷ２＝ＲＧＷ２となり、一方でＢＷ１＜ＲＧＷ１であることから、青用アフォーカル光学系１１５と赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の倍率が異なる。このように、青色のレーザー光の光束１０１ａＬ、１０１ｂＬの像の幅ＢＷ２と緑色及び赤色のレーザー光の光束１０２ａＬ、１０２ｂＬ、１０３ａＬ、１０３ｂＬの像の幅ＲＧＷ２とが、それぞれの出射時の光束１０１ａＬ、１０１ｂＬの像の幅ＢＷ１と光束１０２ａＬ、１０２ｂＬ、１０３ａＬ、１０３ｂＬの像の幅ＲＧＷ１よりも等しくなるように、青用アフォーカル光学系１１５と赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の倍率が異なる。ただし、ここでの幅方向での一致は一例であり、各光源の光量分布、全体の光学特性によってはレーザー光の長径ＤＬ方向で合わせる、あるいは、レーザー光の短径ＤＳ方向と長径ＤＬ方向との両方向で合わせる、あるいは、レーザー光の短径ＤＳ方向において青色の光束が赤、緑の光束よりも拡がり、長径ＤＬ方向において赤、緑の光束が青色の光束よりも拡がるように合わせてもよい。以上のように、青用アフォーカル光学系１１５および赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差が小さくなるように構成されている。より具体的には、青用アフォーカル光学系１１５および赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差が、幅ＢＷ１と幅ＲＧＷ１との差よりも小さくなるように、構成されている。ここで、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差、および、幅ＢＷ１と幅ＲＧＷ１との差のそれぞれは、差の絶対値を意味する。

特に赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の方が光束の幅の縮小率が大きい。なお、青用光源がさらに小さい、または、集光レンズ１１４が大きい場合でＢＷ１＝ＢＷ２で構成される場合は、青用アフォーカル光学系１１５は不要だが、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の倍率がこれより小さいことは同様に言える。図１０は青光、赤及び緑光の倍率を併せて重畳させた図となっている。このように、光源部１０には倍率の異なる、青用アフォーカル光学系１１５と赤及び緑用アフォーカル光学系１１６とが備えられている。

なお、光源部１０は、必ずしも青用アフォーカル光学系１１５、および、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６の両方を備えていなくてもよい。一例において、光源部１０は、青用アフォーカル光学系１１５を備え、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を備えていない。この場合、光源部１０は赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を備えていないため、幅ＲＧＷ１は幅ＲＧＷ２と等しくなる。青用アフォーカル光学系１１５は、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差が、幅ＢＷ１と幅ＲＧＷ１との差よりも小さくなるように、構成される。具体的には、青用アフォーカル光学系１１５は、幅ＢＷ１を幅ＢＷ２に拡大することで、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差を小さくする。別の一例において、光源部１０は、青用アフォーカル光学系１１５を備えておらず、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を備えている。この場合、光源部１０は青用アフォーカル光学系１１５を備えていないため、幅ＢＷ１は幅ＢＷ２と等しくなる。赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差が、幅ＢＷ１と幅ＲＧＷ１との差よりも小さくなるように、構成される。具体的には、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６は、幅ＲＧＷ１を幅ＲＧＷ２に縮小することで、幅ＢＷ２と幅ＲＧＷ２との差を小さくする。

照明光学系２０は、ロッドインテグレータ１１３と、リレー光学系１２１とを備える。リレー光学系１２１は、レンズ１１８、照明絞りユニット１１９、レンズ１２３、折り返しミラー１２４、及びフィールドレンズ１２５を備える。

ロッドインテグレータ１１３に入射した光は、ロッドインテグレータ１１３内で多重反射した後、レンズ１１８を経て照明絞りユニット１１９に至る。照明絞りユニット１１９はレンズ１１８により光源像が形成される位置、あるいはその近傍に配置される。この位置はロッドインテグレータ１１３の出射口１１３ａからの像を画像表示素子上に転写するリレー光学系１２１の第１の瞳位置となる。

照明絞りユニット１１９の開口１２２を透過した光はレンズ１２３を通過して折り返しミラー１２４で反射されたのち、フィールドレンズ１２５を経て、全反射プリズム１２６に入射する。

光変調部３０は、全反射プリズム１２６、カラープリズムユニット１３１、及び光変調素子１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂと、を備える。

全反射プリズム１２６は第１のプリズム１２７、第２のプリズム１２８がわずかな間隙（エアギャップ）を維持して固定されて成る。全反射プリズム１２６に入射した光は全反射面１２９で全反射された後、面１３０を経てカラープリズムユニット１３１に入射する。

このカラープリズムユニット１３１は青色光を反射する特性を備えた青透過ダイクロイックミラー面１３２を備えた第１のプリズム１３３と、赤光、青光を反射する特性を有する緑透過ダイクロイックミラー面１３４を備えた第２のプリズム１３５と、第３のプリズム１３６とを接着固定して構成されている。ただし、第１のプリズム１３３と、第２のプリズム１３５との間は全反射を利用するためエアギャップが設けられている。

図１に示すように、各プリズムの端面と対向するように、光変調素子１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂが配置されている。これらの光変調素子は、例えば、微小なミラーが２次元的に配置されたＤＭＤである。外部から制御部５０を介して入力される映像信号に合わせて、微小なミラーの倒れ方向が２方向に制御される。ＯＮ信号時の倒れ角で微小なミラーで反射した反射光はカラープリズムユニット１３１に対して入射角０°で戻る。ＯＦＦ信号時の倒れ角で微小なミラーで反射した反射光はカラープリズムユニット１３１に対して大きな角度で再度カラープリズムユニット１３１に入射する。光変調素子１３７Ｂは青光変調用、光変調素子１３７Ｒは赤光変調用、光変調素子１３７Ｇは緑光変調用である。

光変調素子１３７Ｒ，１３７Ｇ，１３７Ｂでそれぞれの各画素において白表示モードのものは再度カラープリズムユニット１３１に戻り、ここを経たのち全反射プリズム１２６の第２のプリズム１２８、第１のプリズム１２７を透過して投写レンズユニット１３８に入射する。

投写レンズユニット１３８の第２の瞳位置には投写絞りユニット１３９が配置されている。照明絞りユニット１１９が配置される第１の瞳位置と投写レンズユニット１３８が配置される第２の瞳位置は、互いに共役である。投写レンズユニット１３８への入射光は開口１４０を通過して、図には示していない投写対象物としてのスクリーンに至る。投写レンズユニット１３８はその投写レンズフランジ部１４１を介して、図には示していない、投写型画像表示装置１の本体の筐体に備えられたマウント部材１４２に脱着可能に固定されている。このような固定部分の構成はバイヨネットなどで構成することができる。このようにして、光変調素子１３７Ｒ，１３７Ｇ，１３７Ｂに画像信号に応じて異なる信号を入力することでカラー表示をスクリーン上に実現できる。

照明絞りユニット１１９は、その表面において高反射の特性を有し、さらに、拡散特性を有する複数の羽根部材を備える。照明絞りユニット１１９の拡散反射は表面の梨地処理や多くの凹凸をランダムに配置したスタッコ柄処理により形成される。これにより、強力な光を受けても絞り自身の発熱を抑え、反射光は拡散することで任意の位置に集光して他の部材の発熱や焼けを抑制することができる。

しかしながら高反射材でも吸熱は発生するので、材質はアルミ、銅などの熱伝導性の優れた材料を用いて焼けなどの発生を抑制する。このように、照明光学系２０の照明絞りユニット１１９は、高熱伝導、高反射処理を施された材料から成る可動な複数の羽根部材で構成され、その表面は拡散反射面である。一例において、複数の羽根部材は、複数の羽根部材に入射する光の７０％以上を主に拡散反射する。別の一例において、複数の羽根部材は、複数の羽根部材に入射する光の８０％以上を拡散反射する。

これらの絞りは本体３の制御部５０からの制御によりカムを介して連結されるアクチュエータにより駆動され、照明絞りユニット１１９の開口１２２の開口径を任意に設定できるように構成されている。照明絞りユニット１１９の具体構造の一例を図１１に示す。図１１は、照明絞りユニット１１９及び、投写レンズユニット１３８の構成の一例を示す斜視図である。

照明絞りユニット１１９は、アクチュエータにステッピングモータ１４３、その出力軸上にスリップクラッチ１４４、連結するギヤ１４５を備え、図には示していない絞りのカムより延出するに扇状ギヤ１４６に連結することで、ステッピングモータ１４３の回転量に応じて複数の絞り羽根１４７を動かし、これにより開口１２２の絞り径を制御できる。なお、入射側には高反射アルミ材による前面プレート１４８を備えている。この前面プレート１４８も光拡散処理がされていてもよい。

同様に、投写レンズユニット１３８の投写絞りユニット１３９も複数の絞り羽根１４７がカムを介して駆動され、開口１４０の径を本体側からの制御により可変としている。照明絞りユニット１１９と異なり、投写レンズユニット１３８の絞り羽根１４７の表面処理は耐熱黒色処理を施されている。これにより投写レンズユニット１３８内の迷光の発生を抑えている。このように、投写絞りユニット１３９は、光吸収処理が施された材料を含み、可動な複数の絞り羽根１４７を有する。一例において、複数の絞り羽根１４７は、複数の絞り羽根１４７に入射する可視光の９０％以上を吸収する。別の一例において、複数の絞り羽根１４７は、複数の絞り羽根１４７に入射する可視光の９５％以上を吸収する。なお、照明絞りユニット１１９で決まる照明光学系２０のＦナンバーと、投写絞りユニット１３９で決まる投写レンズユニット１３８（投写光学系）のＦナンバーとにおいて、常に照明光学系２０のＦナンバーが投写レンズユニット１３８のＦナンバー以上の大きさになる関係が維持されており、これにより、投写絞りユニット１３９の熱負担を抑えることができる。

照明光学系Ｆナンバー ≧ 投写光学系Ｆナンバー
なお、この投写レンズユニット１３８は上述の通り交換可能な交換レンズ方式となっている。したがって、投写レンズユニット１３８を投写型画像表示装置１の本体３から外した状態、あるいは本開示の機能を満たす本体３以外の本体に装備した場合の投写絞りユニット１３９の絞りの径は、第１の開口径ＰＤ１に設定される第１の状態になる。つまり、投写レンズユニット１３８が、投写型画像表示装置１の本体３から外されて、外部から制御されない状態の場合、投写絞りユニット１３９の絞りの径は、第１の開口径ＰＤ１に設定される。本開示の機能を満たす本体３に装備した場合の投写絞りユニット１３９の絞りの径は、第２の開口径ＰＤ２に設定される第２の状態になり、本開示の機能を満たす本体３に装備して絞り込む制御を行った場合の投写絞りユニット１３９の絞りの径は、第３の開口径ＰＤ３になる。第１の開口径ＰＤ１、第２の開口径ＰＤ２、及び第３の開口径ＰＤ３は、以下の関係が成り立つよう構成されている。

第１の開口径ＰＤ１＞第２の開口径ＰＤ２＞第３の開口径ＰＤ３
図１２は、絞りの開口径の比較図を示す。図１２（ａ）は第１の状態における第１の開口径ＰＤ１、図１２（ｂ）は第２の状態における第２の開口径ＰＤ２、図１２（ｃ）は第３の状態における第３の開口径ＰＤ３を示す説明図である。なお、第１の状態における第１の開口径ＰＤ１及び第２の状態における第２の開口径ＰＤ２は、予め決められた大きさであり、本体３内の制御部５０からの制御により、第２の状態から第３の状態へ第３の開口径ＰＤ３が任意の大きさで設定可能である。投写絞りユニット１３９の絞りの径を第２の状態からさらに絞っていくことで、投写する光量が低下するもののコントラストを上げることができる。したがって、投写サイズや、周囲の明るさなど、投写型画像表示装置１の使い方によって、第２の状態よりコントラストが欲しい場合に、第３の開口径ＰＤ３が任意の大きさで設定可能であることで所望のコントラストを得ることができる。つまり、投写絞りユニット１３９は、第２の状態から、第２の開口径ＰＤ２よりも小さい第３の開口径ＰＤ３に設定される第３の状態となるように構成されている。第３の開口径ＰＤ３は、本体３内の制御部５０からの制御により、第２の開口径ＰＤ２より小さい任意の大きさに設定される。

上述の通り、投写レンズユニット１３８は、本開示によるものでないプロジェクター本体に装着された際に、照明絞りユニット１１９が無い場合、そのまま画像光に照射されると投写絞りユニット１３９の羽根が熱で損傷する可能性がある。本開示の機能を満たす本体３に装備した場合、照明絞りユニット１１９によって、照明光が絞られているので、第１の開口径ＰＤ１よりも小さい第２の開口径ＰＤ２であっても、投写絞りユニット１３９の羽根が熱で損傷するのを防止することができる。したがって、第１の開口径ＰＤ１と第２の開口径ＰＤ２とは、上述のような関係を有している。つまり、投写絞りユニット１３９は、第１の状態における第１の開口径ＰＤ１が常に、第２の状態における第２の開口径ＰＤ２よりも大きくなるように、構成されている。

なお、セット本体３と投写レンズユニット１３８間、マウント部材１４２と投写レンズユニット１３８の投写レンズフランジ部１４１間において、本開示によるセットの場合は、装着時に機械的あるいは電気的作用で上記第２の開口径ＰＤ２への移行が行われ、その他のセットの場合は装着時にも上記作用はないので第１の開口径ＰＤ１を維持することとなる。

本体３と投写レンズユニット１３８の脱着の検出や絞り駆動については、上述の通り電気接点を本体３と投写レンズユニット１３８との両方に持たせて駆動してもよいし、本開示の機能を満たす本体３に装備した時にだけ作用する機構構造を備えてもよい。その際には投写絞り駆動可能にすることで具現化できる。なお、投写絞りユニット１３９の基本構造は照明絞りユニット１１９と同じだが、投写レンズユニット１３８内に納める必要があることから、より小型のアクチュエータを用い、連結するギヤも小型で円環形状に倣った配列で構成してもよい。

このように、投写レンズユニット１３８が投写型画像表示装置１に装着された状態において、投写レンズユニット１３８は投写型画像表示装置１の本体３からの機械的な操作制御、または電気的な操作制御よって、投写絞りユニット１３９の開口径を設定可能である。

[１－２．効果等]
以上のように、本実施の形態に係る投写型画像表示装置１は、青色である第１の色のレーザー光と、青色と異なる緑色の第２の色のレーザー光とを出射する光源部１０と、光源部１０からの、前記第１の色のレーザー光と、前記第２の色のレーザー光と、を合成することによって照明光を生成する照明光学系２０と、照明光学系２０からの照明光を外部から入力される画像信号に応じて変調して画像光を生成する光変調部３０と、光変調部３０から出射される画像光を投写対象物に拡大投写する投写レンズユニット１３８と、を備え。光源部１０は、青色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の青色のレーザー発光素子がアレイ状に配置された青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂと、緑色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の緑色のレーザー発光素子がアレイ状に配置された緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂと、赤色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の赤色のレーザー発光素子がアレイ状に配置された赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂと、を備える。青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂの発光面の面積は、緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂ及び赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂの発光面の面積と異なる。照明光学系２０は、照明光を光変調部３０へ導光するリレー光学系１２１を備える。リレー光学系１２１において、照明光が集光される第１の瞳位置に、青色、緑色及び赤色のレーザー光の光源像の高さがそれぞれのレーザーユニットからの出射時の高さよりも等しくなるように、青色、緑色及び赤色のそれぞれのレーザー光に応じて異なる倍率の青用アフォーカル光学系１１５、赤及び緑用アフォーカル光学系１１６を備える。リレー光学系１２１は、第１の瞳位置に、開口径が可変な、反射型の照明絞りユニット１１９を備える。投写レンズユニット１３８は、第１の瞳位置と共役な第２の瞳位置に、開口径が可変な、吸収型の投写絞りユニット１３９を備える。

以上のように構成することで高Ｆナンバーの照明、投写レンズユニットを備えることで投写域全域を白、黒としその明るさ比であるコントラストはもちろん、白画面内に小面積の黒表示を行うウインドウコントラストでも高いコントラストを得ることができる。特に後者は投写光学系内、特に投写レンズユニット１３８内での反射光、迷光が劣化原因となることから従来システムよりも秀でた性能を得ることができる。なお、本開示では光源部１０がレーザーで光の広がりが小さいので照明光学系２０での照明光の広がりを最小限に抑えることができ、従来のシステムよりも照明絞りユニット１１９及び投写絞りユニット１３９により高Ｆナンバーとしても明るさは落ちにくい。さらにリレー光学系１２１が異なる倍率のアフォーカル光学系１１５、１１６を備えることで、色光ごとでの照明光学系２０での瞳内の強度分布もほぼ同じなので、投写レンズユニット１３８の投写絞りユニット１３９と連動して照明絞りユニット１１９が開口１２２を更に絞ってより高いコントラストを得る際にも、各色間のバランスが変わることなく、色変化のない画像を提供できる。

青レーザーユニット１０１ａ、１０１ｂの発光面の面積は、緑レーザーユニット１０２ａ、１０２ｂ及び赤レーザーユニット１０３ａ、１０３ｂの発光面の面積と異なって、小さい。これにより、青の光量が中心領域に集中し、このまま緑色及び赤色のレーザー光と合成すると、合成光の中心領域が青っぽく、周辺領域は青が足らない状態になる。この状態で、照明光が照明絞りユニット１１９に絞られ、画像光が投写絞りユニット１３９により絞られると、絞り具合で周りの光のケラレにより色が変わる場合がある。これに対して、青色、緑色及び赤色のレーザー光の光源像の高さがそれぞれのレーザーユニットからの出射時の高さよりも等しくなるように、それぞれのレーザー光に応じて異なる倍率の光学系を備えるので、青の光量が中心領域に集中するのを低減し、光のケラレにより色が変わるのを低減することができる。なお、ここで、「青色、緑色及び赤色のレーザー光の光源像の高さがそれぞれのレーザーユニットからの出射時の高さよりも等しくなるように、」とは、完全に等しくなる場合だけでなく、青色、緑色及び赤色のレーザー光のそれぞれの光源像の高さが、それぞれのレーザーユニットからの出射された時の高さよりも近づく場合も含まれる。

（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、上記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。

実施の形態では、本実施形態においては光源であるレーザーユニット、ミラーの配置への工夫で各色光の光束を高密度に配置したが、その手段はこれに縛られるものではなく、プリズムを利用したものなどでも、アフォーカル光学径倍率を色光によって変えることで最終的に得られる光源像サイズ（光軸からの光束高さ）が近い値に変換されれば同じ効果を期待できる。

実施の形態では光変調部３０は、光変調素子としてのＤＭＤデバイスを３枚備えたシステムであったがＤＭＤを１つ使う１チップ方式でも、ＬＣＤパネルを３枚使う方式でも応用可能である。ただしＬＣＤパネル方式の主流はインテグレータをマイクロレンズアレイで構成されたものとなっているが、この際には出射側のマイクロレンズアレイを瞳位置としてその近傍に照明絞りを置けば同じ効果を得られる。

実施の形態では光源部１０は、青レーザーユニット、緑レーザーユニット、赤レーザーユニットと、を備え、それぞれ青レーザー光、緑レーザー光、赤レーザー光を出射していたがこれに限らない。光源部１０は、青レーザーユニットと緑レーザーユニット、または、青レーザーユニットと赤レーザーユニットとを備え、２色のレーザー光を出射する構成でもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、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。

（実施の形態の概要）
（１）本開示の投写型画像表示装置は、青色である第１の色のレーザー光と、青色と異なる色の第２の色のレーザー光とを出射する光源部と、光源部からの、第１の色のレーザー光と、第２の色のレーザー光と、を合成することによって照明光を生成する照明光学系と、照明光学系からの照明光を外部から入力される画像信号に応じて変調して画像光を生成する光変調部と、光変調部から出射される画像光を投写対象物に拡大投写する投写光学系と、を備える。光源部は、第１の色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の第１のレーザー発光素子がアレイ状に配置された第１の光源部品と、第２の色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の第２のレーザー発光素子がアレイ状に配置された第２の光源部品と、を備える。第１の光源部品の発光面の面積は、第２の光源部品の発光面の面積と異なる。照明光学系は、照明光を光変調部へ導光するリレー光学系を備える。リレー光学系において、照明光が集光される第１の瞳位置に、第１の色及び第２の色のレーザー光の光源像の高さがそれぞれの出射時の高さよりも等しくなるように、第１の色及び第２の色のそれぞれのレーザー光に応じて異なる倍率の光学系を備える。リレー光学系は、第１の瞳位置に、開口径が可変な、反射型の第１の絞りを備える。投写光学系は、第１の瞳位置と共役な第２の瞳位置に、開口径が可変な、吸収型の第２の絞りを備える。

これにより、高いコントラストを得ることができ、さらに、投写光学系内での反射光、迷光を低減することができる。さらに、光源がレーザーで広がりが小さいので照明光学系での照明光の広がりを最小限に抑えることができ、従来のシステムよりも高Ｆナンバーとしても明るさは落ちにくい。さらに、リレー光学系が異なる倍率の光学系を備えることで、色光ごとでの照明光学系での瞳内の強度分布もほぼ同じである。したがって、投写レンズユニットの絞りと連動して照明絞りが更に絞ってより高いコントラストを得る際にも各色間のバランスが変わることなく、色変化のない画像を提供できる。

（２）（１）の投写型画像表示装置において、光源部は、第１及び第２の色と異なる色の第３の色のレーザー光を出射し、照明光学系は、第１の色のレーザー光と、第２の色のレーザー光と、第３の色のレーザー光と、を合成することによって照明光を生成する。光源部は、第３の色のレーザー光をそれぞれ出射する複数の第３のレーザー発光素子がアレイ状に配置された第３の光源部品を備える。第１の光源部品の発光面の面積は、少なくとも第２の光源部品及び第３の光源部品のいずれかの発光面の面積と異なる。リレー光学系の光学系は、照明光が集光される第１の瞳位置に、第１の色、第２の色及び第３の色のレーザー光の光源像の高さがそれぞれの出射時の高さよりも等しくなるように、少なくとも前記第１の色のレーザー光の倍率が、前記第２の色または前記第３の色のそれぞれのレーザー光倍率と異なる。

（３）（１）または（２）の投写型画像表示装置において、投写光学系は、投写型画像表示装置の本体に着脱可能な投写レンズユニットである。投写レンズユニットは、第２の絞りを備え、第２の絞りが外部から制御されない場合、第２の絞りは第１の開口径に設定される第１の状態となり、投写レンズユニットが所定のプロジェクターに装着された場合、第２の絞りは第２の開口径に設定される第２の状態となる。第２の絞りの第１の状態及び第２の状態におけるそれぞれの開口径は、常に、第１の状態の開口径＞第２の状態の絞りの開口径、となるように制御される。

（４）（３）の投写型画像表示装置において、投写レンズユニットが所定の投写型画像表示装置に装着され状態において、投写レンズユニットの第２の絞りは、第２の開口径に設定される第２の状態に加えて、投写型画像表示装置の本体からの制御を受けて第２の絞りを第３の開口径に設定される第３の状態に変化可能である。第２の絞りの第１、第２、及び第３の状態におけるそれぞれの開口径は、第１の状態の開口径＞第２の状態の開口径＞第３の状態の開口径、の関係を有し、本体からの制御により第２の状態から第３の状態へ、第２の絞りの第３の開口径が任意の大きさで設定可能である。

（５）（４）の投写型画像表示装置において、投写レンズユニットが投写型画像表示装置に装着された状態において、投写レンズユニットは投写型画像表示装置の本体からの機械的な操作制御、または電気的な操作制御よって、第２の絞りの開口径を設定可能である。

（６）（１）から（５）のいずれか１つの投写型画像表示装置において、照明光学系の第１の絞りは、高熱伝導、高反射処理を施された材料から成る可動な複数の羽根で構成され、その表面は拡散反射面である。

（７）（３）から（５）のいずれか１つの投写型画像表示装置において、投写レンズユニットの第２の絞りは、光吸収処理が施された材料を含み、可動な複数の羽根を有する。

（８）（１）から（７）のいずれか１つの投写型画像表示装置において、照明光学系には倍率の異なるアフォーカル光学系が備えられている。

（９）（８）の投写型画像表示装置において、少なくとも第１の色の光路に備えられたアフォーカル光学系は、他の色の光路に備えられたアフォーカル光学系と倍率が異なっている。

（１０）（１）から（９）のいずれか１つの投写型画像表示装置において、光源部から出射される第１の色のレーザー光は、複数の第１の光源部品からそれぞれ出射される第１の色のレーザー光が併せて出射され、複数の第１の光源部品からのそれぞれの光束の重心位置の間隔は、間隔方向においてそれぞれの第１の光源部品の外形を接して並べて形成される間隔より短い。

（１１）（１）から（１０）のいずれか１つの投写型画像表示装置において、光源部から出射される第２の色のレーザー光は、複数の第２の光源部品からそれぞれ出射される第２の色のレーザー光が併せて出射され、複数の第２の光源部品からのそれぞれの光束の重心位置の間隔は、間隔方向においてそれぞれの第２の光源部品の外形を接して並べて形成される間隔より短い。

（１２）（２）の投写型画像表示装置において、光源部から出射される第３の色のレーザー光は、複数の第３の光源部品からそれぞれ出射される第３の色のレーザー光が併せて出射され、複数の第３の光源部品からのそれぞれの光束の重心位置の間隔は、間隔方向においてそれぞれの第３の光源部品の外形を接して並べて形成される間隔より短い。

本開示は、レーザー光を光源として用いる投写型表示装置に適用可能である。

１ 投写型画像表示装置
１０ 光源部
２０ 照明光学系
３０ 光変調部
５０ 制御部
１０１ａ、１０１ｂ 青レーザーユニット
１０２ａ、１０２ｂ 緑レーザーユニット
１０３ａ、１０３ｂ 赤レーザーユニット
１０４ａ レーザー発光素子
１０５ａ レーザー発光素子
１０６ａ レーザー発光素子
１０７Ｇ、１０９Ｇ 緑光束
１０７Ｒ、１０９Ｒ 赤光束
１０８ａ、１０８ｂ ミラー
１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ ミラー
１１２ 光源光束
１１３ ロッドインテグレータ
１１３ａ 出射口
１１４ 集光レンズ
１１５ 青用アフォーカル光学系
１１５ａ 凸レンズ
１１５ｂ 凹レンズ
１１６ 赤及び緑用アフォーカル光学系
１１６ａ 凸レンズ
１１６ｂ 凹レンズ
１１７ 青透過ダイクロイックミラー
１１８ レンズ
１１９ 照明絞りユニット
１２１ リレー光学系
１２２ 開口
１２３ レンズ
１２４ 折り返しミラー
１２５ フィールドレンズ
１２６ 全反射プリズム
１２７ 第１のプリズム
１２８ 第２のプリズム
１２９ 全反射面
１３０ 第１のプリズムの面
１３１ カラープリズムユニット
１３２ 青透過ダイクロイックミラー面
１３３ 第１のプリズム
１３４ 緑透過ダイクロイックミラー面
１３５ 第２のプリズム
１３６ 第３のプリズム
１３７Ｒ、１３７Ｇ、１３７Ｂ 光変調素子
１３８ 投写レンズユニット
１３９ 投写絞りユニット
１４１ 投写レンズフランジ部
１４２ マウント部材
１４３ ステッピングモータ
１４４ スリップクラッチ
１４５ ギヤ
１４６ 扇状ギヤ
１４７ 絞り羽根
１４８ 前面プレート

Claims (17)

1. 青色である第１の色のレーザー光と、青色と異なる第２の色のレーザー光とを出射する光源部と、
   前記光源部からの、前記第１の色のレーザー光と、前記第２の色のレーザー光と、を合成することによって照明光を生成する照明光学系と、
   前記照明光学系からの照明光を外部から入力される画像信号に応じて変調して画像光を生成する光変調部と、
   前記光変調部から出射される画像光を拡大して投写対象物に投写する投写光学系と、を備え、
   前記光源部は、
   前記第１の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第１のレーザー発光素子を含む第１の光源部品と、
   前記第２の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第２のレーザー発光素子を含む第２の光源部品と、を備え、
   前記第１の光源部品の発光面の面積は、前記第２の光源部品の発光面の面積と異なり、
   前記照明光学系は、前記照明光を前記光変調部へ導光するリレー光学系を備え、
   前記光源部は、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さ、および、前記第２の色のレーザー光の光源像の高さのうちの少なくとも一方を変更する光学系をさらに備え、
   前記光源部の光学系は、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差が小さくなるように、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さを変更する倍率と前記第２の色のレーザー光の光源像の高さを変更する倍率が異なるように構成されており、
   前記リレー光学系は、前記照明光が集光される第１の位置に配置された、可変な開口径を有する反射型の第１の絞りを備え、
   前記投写光学系は、前記第１の位置と共役である第２の位置に配置された、可変な開口径を有する吸収型の第２の絞りを備え、
   前記第２の絞りの開口径は、前記第１の絞りの開口径以上である、
   投写型画像表示装置。
2. 前記光源部は、前記第１の色及び前記第２の色と異なる第３の色のレーザー光を出射し、
   前記照明光学系は、前記第１の色のレーザー光と、前記第２の色のレーザー光と、前記第３の色のレーザー光と、を合成することによって前記照明光を生成し、
   前記光源部は、前記第３の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第３のレーザー発光素子を含む第３の光源部品をさらに備え、
   前記第１の光源部品の発光面の面積は、前記第３の光源部品の発光面の面積と異なり、
   前記光源部の光学系は、前記第３の色のレーザー光の光源像の高さを変更し、
   前記光源部の光学系は、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第３の色のレーザー光の光源像の高さとの差が小さくなるように、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さを変更する倍率と前記第３の色のレーザー光の光源像の高さを変更する倍率が異なるように構成されている、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 前記投写光学系は、前記投写型画像表示装置の本体に着脱可能な投写レンズユニットであり、
   前記投写レンズユニットは、前記第２の絞りを備え、
   前記第２の絞りが外部から制御されない場合、前記第２の絞りは第１の開口径に設定される第１の状態となり、
   前記投写レンズユニットが所定のプロジェクターに装着された場合、前記第２の絞りは第２の開口径に設定される第２の状態となり、
   前記第２の絞りは、前記第１の状態における前記第１の開口径が常に、前記第２の状態における前記第２の開口径よりも大きくなるように、構成されている、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記第２の絞りは、前記第２の状態から、前記第２の開口径よりも小さい第３の開口径に設定される第３の状態となるように構成され、
   前記第３の開口径は、前記本体からの制御により、前記第２の開口径より小さい任意の大きさに設定される、
   請求項３に記載の投写型画像表示装置。
5. 前記投写レンズユニットが前記投写型画像表示装置に装着された状態において、前記投写型画像表示装置の本体からの機械的な操作制御、または電気的な操作制御よって、前記第２の絞りの開口径は設定される、
   請求項４に記載の投写型画像表示装置。
6. 前記第１の絞りは、
   可動な複数の羽根を有し、
   前記可動な複数の羽根は、前記可動な複数の羽根に入射する光の７０％以上を主に拡散反射する、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
7. 前記第２の絞りは、
   可動な複数の羽根を有し、
   前記可動な複数の羽根は、前記可動な複数の羽根に入射する可視光の９０％以上を吸収する、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
8. 前記光源部の光学系は、
   前記第１の色のレーザー光の光源像の高さを、第１の高さに変更する第１のアフォーカル光学系と、
   前記第２の色のレーザー光の光源像の高さを、第２の高さに変更する第２のアフォーカル光学系と、を備え、
   前記第１のアフォーカル光学系および前記第２のアフォーカル光学系は、前記第１の高さと前記第２の高さとの差が、前記第１のアフォーカル光学系に入射する前の前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第２のアフォーカル光学系に入射する前の前記第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差よりも小さくなるように、構成されている、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
9. 前記照明光学系は、前記第１の色のレーザー光と、前記第２の色のレーザー光とを合成するダイクロイックミラーをさらに備え、
   前記第１のアフォーカル光学系は、前記第１の光源部品と、前記ダイクロイックミラーとの間に配置され、
   前記第２のアフォーカル光学系は、前記第２の光源部品と、前記ダイクロイックミラーとの間に配置されている、
   請求項８に記載の投写型画像表示装置。
10. 前記光源部の光学系は、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さを、第１の高さに変更する第１のアフォーカル光学系を備え、
    前記第１のアフォーカル光学系は、前記第１の高さと前記第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差が、前記第１のアフォーカル光学系に入射する前の前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差よりも小さくなるように、構成されている、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。
11. 前記光源部の光学系は、前記第２の色のレーザー光の光源像の高さを、第２の高さに変更する第２のアフォーカル光学系を備え、
    前記第２のアフォーカル光学系は、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第２の高さとの差が、前記第１の色のレーザー光の光源像の高さと前記第２のアフォーカル光学系に入射する前の前記第２の色のレーザー光の光源像の高さとの差よりも小さくなるように、構成されている、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。
12. 前記光源部は、
    前記第１の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第４のレーザー発光素子を含む第４の光源部品と、
    前記第１の光源部品が出射した前記第１の色のレーザー光を反射する第１のミラーと、
    前記第４の光源部品が出射した前記第１の色のレーザー光を反射する第４のミラーと、をさらに備え、
    前記第１のミラーが反射した前記第１の色のレーザー光の光束の重心位置と前記第４のミラーが反射した前記第１の色のレーザー光の光束の重心位置との間隔は、前記第１の光源部品の外形と前記第４の光源部品の外形とを接して並べたときの前記第１の光源部品の中心位置と前記第４の光源部品の中心位置との間隔より短い、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。
13. 前記光源部は、
    前記第２の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第５のレーザー発光素子を含む第５の光源部品と、
    前記第２の光源部品が出射した前記第２の色のレーザー光を反射する第２のミラーと、
    前記第５の光源部品が出射した前記第２の色のレーザー光を反射する第５のミラーと、をさらに備え、
    前記第２のミラーが反射した前記第２の色のレーザー光の光束の重心位置と前記第５のミラーが反射した前記第２の色のレーザー光の光束の重心位置との間隔は、前記第２の光源部品の外形と前記第５の光源部品の外形とを接して並べたときの前記第２の光源部品の中心位置と前記第５の光源部品の中心位置との間隔より短い、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。
14. 前記光源部は、
    前記第３の色のレーザー光をそれぞれ出射し、アレイ状に配置された複数の第６のレーザー発光素子を含む第６の光源部品と、
    前記第３の光源部品が出射した前記第３の色のレーザー光を反射する第３のミラーと、
    前記第６の光源部品が出射した前記第３の色のレーザー光を反射する第６のミラーと、をさらに備え、
    前記第３のミラーが反射した前記第３の色のレーザー光の光束の重心位置と前記第６のミラーが反射した前記第３の色のレーザー光の光束の重心位置との間隔は、前記第３の光源部品の外形と前記第６の光源部品の外形とを接して並べたときの前記第３の光源部品の中心位置と前記第６の光源部品の中心位置との間隔より短い、
    請求項２に記載の投写型画像表示装置。
15. 前記第２の色は、緑色であり、
    前記第３の色は、赤色である、
    請求項２に記載の投写型画像表示装置。
16. 前記第１の光源部品の発光面の面積は、前記第２の光源部品の発光面の面積よりも小さい、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。
17. 前記リレー光学系は、前記照明光を前記第１の位置に集光するレンズをさらに備える、
    請求項１に記載の投写型画像表示装置。

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