KR20070036671A - 화상 표시 장치 및 광원 장치 - Google Patents

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light source
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마사토시 요네쿠보
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 장치 전체의 소형화를 도모함과 동시에, 비용을 절감할 수 있는 화상 표시 장치 및 광원 장치를 제공하는 것으로, 복수의 다른 색의 레이저광을 사출하는 복수의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)과, 복수의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광을 각각 변조하는 복수의 광 변조 장치와, 해당 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비하고, 복수의 광 변조 장치는 각각 다른 방향으로부터 광이 입사하도록 배치되며, 복수의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이 1개소에 집중하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

화상 표시 장치 및 광원 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS AND LIGHT SOURCE UNIT}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 프로젝터를 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 프로젝터의 광원 장치 주변의 확대도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 프로젝터를 나타내는 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 프로젝터를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 프로젝터를 나타내는 평면도,
도 6은 각 실시예에 따른 프로젝터의 변형예를 나타내는 평면도,
도 7은 각 실시예에 따른 프로젝터에 이용되는 미러의 변형예를 나타내는 평면도,
도 8은 각 실시예에 따른 프로젝터에 이용되는 미러의 다른 변형예를 나타내는 평면도,
도 9는 각 실시예에 따른 프로젝터에 이용되는 조도 균일화 소자의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 프로젝터(화상 표시 장치) 10 : 광원 장치
11R, 11G, 11B : 레이저 광원 12G, 12B : 파장 변환 소자
13, 101, 102, 103 : 케이스 14 : 조도 균일화 소자
15 : 광 확산판(광 확산 부재)
30R, 30G, 30B : 투과형 액정 광 밸브(광 변조 장치 : 액정 패널)
40 : 다이크로익 프리즘(색 합성 수단)
50 : 투사 렌즈(투사 장치) 71 : 적외선 차단 필터
120 : 회절 광학 소자 120a : 홈부
본 발명은 화상 표시 장치 및 광원 장치에 관한 것이다.
종래로부터 화상 표시 장치에 이용되는 광원 장치는 소형이고 밝고, 또한 조명광의 조도 분포가 균일한 것이 요망되고 있다. 이 광원으로는, 예컨대, 반도체 레이저로부터 사출되는 광을 평행화한 것을 주로 이용하고 있다(예컨대, 특허 문헌 1).
이 특허 문헌 1에 기재된 프로젝터 장치는 적색, 녹색, 청색의 반도체 레이저와, 각 반도체 레이저로부터 사출된 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈와, 콜리메이트 렌즈에 의해 평행화된 광을 도광하는 광섬유와, 광섬유로부터 사출된 각 색을 변조하는 공간 광 변조기를 구비하고 있다. 그리고, 각 공간 광 변 조기를 통과한 광은 투사 렌즈에 의해 스크린에 표시되게 되어 있다.
(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제2003-233123호
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 프로젝터 장치에서는, 복수의 반도체 레이저는 각 색마다 각각의 장소에 배치되어 있기 때문에, 각 광학 부품을 색광마다 개별적으로 마련할 필요가 있기 때문에, 비용이 비싸게 됨과 동시에, 장치 전체가 대형화되어 버린다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 반도체 레이저와 콜리메이트 렌즈가 이격하여 배치되어 있기 때문에, 반도체 레이저와 콜리메이트 렌즈를 포함시킨 광원 장치 전체도 대형화되어 버린다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 장치 전체의 소형화를 도모함과 동시에, 비용을 감소시키는 것이 가능한 화상 표시 장치 및 광원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 화상 표시 장치는 복수의 다른 색의 레이저광을 사출하는 복수의 레이저 광원과, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 각각 변조하는 복수의 광 변조 장치와, 해당 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비하고, 상기 복수의 광 변조 장치는 각각 다른 방향으로부터 광이 각각 입사하 도록 배치되고, 상기 복수의 레이저 광원이 1개소에 집중하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 복수의 레이저 광원에서 사출된 각 색광은 광 변조 장치에 의해 변조된다. 그리고, 변조된 색광은 투사 장치에 의해 피투사면에 투사되어 화상이 표시된다. 이 때, 종래에는, 레이저 광원이 각각의 개소에 배치되어 있기 때문에, 여러 가지 광학 부품도 개별적으로 배치할 수밖에 없어, 장치 전체가 대형화되어 버린다. 이에 대하여, 본 발명에서는, 레이저 광원이 1개소에 집중하여 배치되어 있기 때문에, 1개소로부터 레이저광이 사출되므로, 광학 부품을 공유화할 수 있기 때문에, 장치 전체가 소형화됨과 동시에, 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 상기 복수의 레이저 광원을 냉각하는 공통의 냉각 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 복수의 레이저 광원이 1개소에 집중하여 배치되어 있으므로, 복수의 레이저 광원을 각각의 냉각 장치에 의해 냉각하여도, 냉각 장치끼리를 집중하여 배치할 수 있기 때문에, 냉각 효율을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 공통의 냉각 장치에 의해, 복수의 레이저 광원을 동시에 냉각함으로써, 부품 수의 삭감을 도모하는 것도 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 조도 분포를 균일하게 하는 조도 균일화 소자를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 복수의 레이저 광원이, 1개소에 집중하여 배치되어 있으므로, 복수의 레이저 광원에 가까운 위치에서, 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 동시에 균일화할 수 있다. 따라서, 장치 전체의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.
상기 조도 균일화 소자가 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 상기 광 변조 장치의 피조사면의 형상 및 크기로 변환하는 회절 광학 소자인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 레이저 광원으로부터 사출된 레이저광은 회절 광학 소자에 의해, 광 변조 장치의 피조사면의 형상 및 크기로 변환된다. 따라서, 레이저 광원으로부터 사출된 광의 누출없이 광 변조 장치로 조사하는 것이 가능해지기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 회절 광학 소자에는, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부가 기재 상의 각 파장의 광의 입사 위치에 대응하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 각 색의 레이저 광원으로부터 사출된 광은 기재에 형성된 각각의 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부에 의해 회절하기 때문에, 하나의 회절 광학 소자에 의해 회절된 광은 최적의 상태로 광 변조 장치를 조사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 케이스를 구비하고, 상기 조도 균일화 소자가 상기 케이스에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 조도 균일화 소자를 케이스에 고정함으로써, 광 변조 장치에 대하여 최적의 조건으로 광이 사출되도록 위치 결정할 수 있고, 더욱이, 전체의 구성을 더욱 소형으로 하는 것도 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 상기 조도 균일화 소자와 각 상기 광 변조 장치간의 광로 길이가 모두 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 조도 균일화 소자와 광 변조 장치간의 광로 길이를 대략 동일하게 하는 것에 의해, 복수의 레이저 광원으로부터 사출되고, 광 변조 장치에 입사되는 각각의 광의 조사 각도가 동일해진다. 따라서, 각 색마다 계조의 차가 발생하지 않기 때문에, 선명한 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 확산하는 공통의 광 확산 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 레이저 광원으로부터 사출된 레이저광을 공통의 광 확산 부재에 의해 확산시킴으로써, 광 변조 장치로 향하는 광은 가간섭성이 저하하는 것으로 되기 때문에, 번쩍임(scintillation, speckle)의 발생이 억제되게 된다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 레이저 광원 중 적어도 하나가, 적외선 레이저로서, 상기 적외선 레이저와 상기 광 변조 장치 사이에, 적외선 차단 필터가 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 적외선 레이저로부터 사출된 광은, 예컨대, 파장 변환 소자에 의해 소정의 파장으로 변환된 후, 광 변조 장치를 조사한다. 이 때, 적외선 차단 필터에 의해, 적외광이 컷트되어 있기 때문에, 소정의 파장 대역의 광만을 광 변조 장치에 조사할 수 있으므로, 색 재현성이 좋은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 복수의 광 변조 장치가 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 색광에 각각 대응한 복수의 액정 패널이며, 해당 복수의 액정 패널로부터 사출된 각 색광을 합성하여 상기 투사 장치로 사출하는 색 합성 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 레이저 광원으로부터 사출된 각 색광은, 각각에 대응한 액정 패널에 의해 변조된 후, 색 합성 수단에 입사된다. 그리고, 색 합성 수단에 의해 합성된 광은 투사 장치에 의해 투사된다. 이와 같이, 예컨대, 적색, 녹색, 청색의 3색의 색광 성분을 각각 변조하는 액정 패널을 구비한 이른바 3판식의 것을 채용하고 있는 것에 의해, 3색의 색광 성분으로부터 화상 정보에 따른 컬러 화상을 적합하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 케이스를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 케이스에 하나 또는 복수의 레이저 광원을 수납함으로써, 예컨대, 냉각 장치에 의해 레이저 광원을 냉각할 때, 케이스를 소정의 장소에 배치하면 좋기 때문에, 간이한 구성에 의해, 복수의 레이저 광원 을 정리하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장을 소정 파장으로 변환하는 파장 변환 소자를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 예컨대, 적외선 레이저 광원을 이용한 경우, 적외선의 레이저광을 파장 변환 소자에 입사시켜 소정 파장으로 변환한다. 따라서, 파장 변환 소자를 구비하는 것에 의해, 간편하게 소정의 파장 대역으로 변환할 수 있기 때문에, 특히, 진동원(oscillation source)이 얻기 어려운 녹색광이나 청색광을 생성하는 데 바람직하다.
본 발명의 광원 장치는, 레이저광을 변조하는 광 변조 장치와, 해당 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비한 화상 표시 장치에 이용되는 광원 장치로서, 복수의 다른 색의 레이저광을 사출하는 복수의 레이저 광원과, 상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 케이스과, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 상기 광 변조 장치의 피조사면의 형상 및 크기로 변환하는 회절 광학 소자를 구비하고, 상기 회절 광학 소자가 상기 케이스에 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원 장치에서는, 회절 광학 소자에 의해, 레이저 광원으로부터 사출된 광은, 일괄해서 균일화됨과 동시에, 광 변조 장치의 크기 및 형상으로 변환된다. 이 때, 회절 광학 소자가 케이스에 마련되어 있기 때문에, 장치 전체가 소형화됨과 동시에, 회절 광학 소자의 위치 결정이 불필요해진다.
본 발명의 광원 장치는, 상기 회절 광학 소자에는, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부가 기재 상의 각 파장의 광의 입사 위치에 대응하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광원 장치에서는, 각 색의 레이저 광원으로부터 사출된 광은 기재에 형성된 각각의 광의 파장에 따른 홈부에 의해 회절되기 때문에, 회절 광학 소자에 의해 회절된 광은 최적의 상태로 광 변조 장치를 조사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 장치는, 상기 레이저 광원 중 적어도 하나가 적외선 레이저로서, 상기 적외선 레이저와 상기 광 변조 장치 사이에, 적외선 차단 필터가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 적외선 레이저로부터 사출된 광은, 예컨대, 파장 변환 소자에 의해 소정의 파장으로 변환된 후, 광 변조 장치를 조사한다. 이 때, 광 변조 장치를 조사하는 광은 적외선 차단 필터에 의해, 적외광이 차단되어 있기 때문에, 소정의 파장 대역의 광만을 광 변조 장치에 조사할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.
[실시예 1]
우선, 본 발명의 실시예 1에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
본 실시예의 화상 표시 장치로서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 화상 신호에 따른 광을 스크린(60)에 투사하는 프로젝터(1)를 예로 들어 설명한다.
프로젝터(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 적색광(이하, 「R광」이라 함)을 사출하는 R광용 광원 장치(10R)와 녹색광(이하, 「G광」이라 함)을 사출하는 G광용 광원 장치(10G)와 청색광(이하, 「B광」이라 함)을 사출하는 B광용 광원 장치(10B)를 갖는 광원 장치(10)와, 각각의 광원 장치(10R, 10G, 10B)로부터 사출된 R광, G광, B광의 휘도를 화상 신호에 따라 각각 변조하는 복수의 투과형 액정 광 밸브(광 변조 장치: 액정 패널, 이하, 액정 광 밸브라고 칭함)(30R, 30G, 30B)와, 변조된 각 색광을 합성하여 컬러 화상으로 하는 다이크로익 프리즘(색 합성 수단)(40)과, 다이크로익 프리즘(40)으로부터 사출된 컬러 화상을 스크린(60)에 투사하는 투사 렌즈(투사 장치)(50)를 구비하고 있다.
R광용 광원 장치(10R)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, R광을 사출하는 레이저 광원(11R)을 구비하고 있고, G광용 광원 장치(10G)는 적외선 레이저광을 사출하는 레이저 광원(예컨대, 파장: 1060㎚)(11G)과, 파장 변환 소자(12G)를 구비하고 있다. 여기서, R광 및 B광에 대해서는 반도체 레이저에 의해 진동원이 존재하지만, G광에 대해서는 진동원이 존재하지 않기 때문에, 적외선 레이저를 파장 변환 소자로 하여, 예컨대, PPLN(Periodically Poled LiNbO3:주기적 분극 니오브산리튬) 결정에 입사시켜 파장 변환하여, G광을 얻을 필요가 있다. 이 PPLN 결정은 큰 비선형 광학 정수를 이용할 수 있기 때문에, 높은 변환 효율로 파장 변환이 가능하므로 바람직하다. 또한, B광에 대해서는 반도체 레이저로 진동원이 존재하지만, 본 실시예에서는, 청색 광원 장치(10B)는 적외선의 레이저광을 사출하는 레이저 광원(예컨대, 파장: 900㎚)(11B)과, 파장 변환 소자(12B)를 구비하고, 적외선 레이저를 파장 변환 소자(12B)에 입사시켜 파장 변환하여, B광을 얻고 있다. 또, R광에 대해서도 마찬가지로 파장 변환 소자를 이용하여 적외선 레이저의 파장을 변환하여, R광을 얻어도 좋다.
또한, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)은 사출된 광이 대략 동일 방향, 즉, 다이크로익 프리즘(40)을 향하는 방향으로 배치되어 있다.
또한, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)은, 동일한 기판(10a) 상에, 1개소에 집중하여 배치되어 있고, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광을 외부로 조사 가능하게 하는 개구부(13a)를 갖는 케이스(13)의 내부에 모두 수납되어 있다. 또한, 광원 장치(10)는 개구부(13a)를 폐쇄하도록 고정된 조도 균일화 소자(14)와, 조도 균일화 소자(14)에 대하여 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이 배치되어 있는 쪽과는 반대쪽에 마련된 광 확산판(광 확산 부재)(15)을 구비하고 있다.
조도 균일화 소자(14)는 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광의 조도 분포를 균일하게 함과 동시에, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광을 투과형 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)의 피조사면의 형상 및 크기로 변환하는 회절 광학 소자이다. 회절 광학 소자로는, 예컨대, 홀로그램 광학 소자를 이용 할 수 있다. 이 홀로그램 광학 소자는, 예컨대, 홀로그램 원판에 계산기로 계산하여 인공적으로 작성한 간섭 줄무늬가 형성된 계산기 홀로그램(CGH : Computer Generated Hologram)이다. 계산기 홀로그램은 회절 격자의 분할 영역의 자유로운 설정이 용이하여, 수차 발생의 문제가 발생하지 않으므로 바람직하다.
광 확산판(15)은 조도 균일화 소자(14)에 의해 균일화된 광을 확산하여, 번쩍임의 발생을 억제하는 것이다. 또한, 이 광 확산판(15)은 입사면(15a)에 미세한 요철을 갖는 원반 형상의 불투명 유리에 의해 구성되어 있다. 또, 광 확산판(15)은 광 투과성을 갖는 것이면 좋고, 입사면(15a)에 임의적인 요철 패턴이 형성된 위상차판이나, 주기적인 광학 패턴을 갖는 회절 격자이더라도 좋다. 또, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)에 따라, 광 확산판(15)은 생략하여도 좋다.
또한, 케이스(13)을 구성하는 기판(10a)의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이 설치된 쪽과 반대쪽의 면에는, 광원 장치(10)를 냉각하는 냉각 장치(16)가 마련된다. 냉각 장치(16)는 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 발열된 열을 기판(10a)을 통해 확산시키는 히트 싱크(16a)와, 이 히트 싱크(16a)에 공기를 송풍하는 팬(16c)을 구비하고 있다. 이 팬(16c)은 히트 싱크(16a)의 방열핀(16b)에 공기를 송풍할 수 있는 위치에 배치되어 있다.
액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광이, 다른 방향으로부터 각각 입사하도록 배치되어 있다. 즉, 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)는 다이크로익 프리즘(40)의 입사면(40a, 40b, 40c)에 대향하여 배치되어 있다.
또한, 광원 장치(10)는 액정 광 밸브(30G)에 대향하여 배치되어 있다. 이에 따라, G광은 직진하여 액정 광 밸브(30G)로, R광 및 B광은 광로가 구부려져, 각 액정 광 밸브(30R, 30B)에 각각 도달하는 구성으로 되어있다. 구체적으로는, 레이저 광원(11G)으로부터 사출된 G광은 필드 렌즈(34G)에 직접 입사되고, 필드 렌즈(34G)에 의해 입사 각도가 조정된 후, 액정 광 밸브(30G)에 입사되게 되어 있다.
레이저 광원(11R)으로부터 사출된 R광은 제 1 미러(31R)에 의해, 광원 장치(10)로부터 이격되는 방향으로 광로를 90도 변환시키고, 그리고, 제 2 미러(32R)에 의해, 다이크로익 프리즘(40)의 방향으로 반사되고, 또한, 제 3 미러(33R)에 의해, 필드 렌즈(34R)를 향해 반사되는 것에 의해, 광로를 ㄷ자 형상으로 90도 변환하게 되어 있다. 그리고, 필드 렌즈(34R)로부터 사출된 R광은 필드 렌즈(34R)에 의해 각각 입사 각도가 조정되어, 액정 광 밸브(30R)에 입사되게 되어 있다.
또한, 레이저 광원(11B)으로부터 사출된 B광은 레이저 광원(11R)으로부터 사출된 R광과 마찬가지로, 제 1 미러(31B), 제 2 미러(32B), 제 3 미러(33B)에 의해, 광로를 ㄷ자 형상으로 90도 변환시킨 후, 필드 렌즈(34B)에 의해 각각 입사 각도가 조정되어, 액정 광 밸브(30B)에 입사하게 되어 있다.
또한, 조도 균일화 소자(14)와 액정 광 밸브(30R, 30B)간의 광로 길이는 동일하며, 이들 광로 길이와 비교하여, 조도 균일화 소자(14)와 액정 광 밸브(30G)간의 광로 길이 쪽이 약간 짧게 구성되어 있다. 이에 따라, 화상의 휘도에 가장 기여하는 G광의 손실을 억제한 구성으로 되어있다.
크로스다이크로익 프리즘(40)은 B광을 반사하고, G광 및 R광을 투과시키는 다이크로익막과, G광을 반사하고, B광 및 R광을 투과시키는 다이크로익막을 X자형으로 직교 배치하여 구성되어 있다. 크로스다이크로익 프리즘(40)은 각 광원 장치(10R, 10G, 10B)로부터 사출된 R광, G광 및 B광을 합성한다. 크로스다이크로익 프리즘(40)에서 합성된 광은 투사 렌즈(50)에 입사된다. 그 후, 투사 렌즈(50)에 의해 스크린(60)으로 투사된다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시예의 프로젝터(1)를 이용하여, 화상을 스크린(60)에 투사하는 방법에 대하여 설명한다.
우선, 광원 장치(10)의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)에 전류가 공급되면, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 조도 균일화 소자(14)를 향하여 사출된다. 이 때, 레이저 광원(11G, 11B)으로부터 사출된 광은 파장 변환 소자(12G, 12B)에 의해, 소정의 파장 대역으로 변환된 후, 조도 균일화 소자(14)에 입사된다. 조도 균일화 소자(14)에 의해, 조도가 균일화된 G광은 직진하고, 필드 렌즈(34G)를 통해 액정 광 밸브(30G)에 입사되고, R광 및 B광은 제 1 내지 제 3 미러(31R∼33R, 31B∼33B)에 의해 반사되며, 필드 렌즈(34R, 34B)를 통해 액정 광 밸브(30R, 30B)에 입사된다. 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)에 입사된 광은 프로젝터(1)에 입력된 영상 신호에 근거하여 변조되어, 다이크로익 프리즘(40)을 향해 사출된다.
다이크로익 프리즘(40)에 입사된 R광, G광, B광이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성되고, 투사 렌즈(50)를 향해 사출된다. 투사 렌즈(50)는 컬러 화상을 나타내는 광을 스크린(60)을 향해 확대 투사하여, 컬러 화상을 표시한다.
본 실시예에 따른 프로젝터(1)에서는, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이 1개소 에 집중하여 배치되어 있기 때문에, 조도 균일화 소자(14), 광 확산판(15) 및 냉각 장치(16)를 전부 공유하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 전체의 구성이 소형화됨과 동시에, 부품 수를 감소시킬 수 있어, 비용의 절감을 도모할 수 있다. 또한, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)을 1개소에 집중하여 배치하는 것에 의해, 이들 광원을 동시에 냉각할 수 있다. 따라서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에, 부품 수의 삭감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 광원 장치(10)는 조도 균일화 소자(14)가 케이스(13)에 마련되어 있기 때문에, 광원 장치 자체도 소형화된 구성으로 되어있다.
[실시예 2]
다음에, 본 발명에 따른 실시예 2에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 또, 이하에 설명하는 각 실시예에 있어서, 상술한 실시예 1에 따른 프로젝터(1)와 구성을 공통으로 하는 개소에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 실시예에 따른 프로젝터(70)에 있어서, 실시예 2에서는, 적외선 차단 필터(71)가 마련되어 있는 점에서, 실시예 1과 다르다.
적외선 차단 필터(71)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 케이스(13)의 개구부(13a)를 폐쇄하도록 고정되어 있고, 조도 균일화 소자(14)는 적외선 차단 필터(71)에 대하여 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이 배치되어 있는 쪽과는 반대쪽에 고정되어 있다. 적외선 차단 필터(71)는 가시광(약 380∼약 780㎚)을 투과하여, 적 외광(약 780㎚∼)을 차단하는 것이고, 또한, 조도 균일화 소자(14)는 적외선 차단 필터(71)를 통과한 광의 조도를 균일화하고 있다.
또한, 광 확산판(15)에는, 입사면(15a)으로부터 입사되고, 당해 광 확산판(15)의 사출면(15b)으로부터 사출되는 레이저광의 확산 상태를 시간적으로 변화시키는 가진기(exciter)(72)가 마련된다. 이 가진기(72)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 광 확산판(15)을 입사면(15a) 내에서 이동 및 회전시키는 것이다. 이에 따라, 광 확산판(15)의 입사면(15a)으로부터 입사된 레이저광은, 사출면(15b)으로부터 사출될 때, 확산 상태가 시간적으로 변화되기 때문에, 보다 균일화되어, 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)를 향하게 된다.
본 실시예에 따른 프로젝터(70)에서는, 적외선 차단 필터(71)에 의해, 적외광이 차단되어 있기 때문에, 소정의 파장 대역의 광만을 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)로 조사할 수 있으므로, 색 재현성이 좋은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또, 적외선 차단 필터(71)는 케이스(13)의 개구부(13a)에 마련된 구성으로 했지만, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)와의 사이에 마련되어 있으면 어떤 장소이더라도 좋다.
또한, 가진기(72)는 생략하여도 상관없지만, 사용함으로써, 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)로 사출되는 광의 번쩍임의 발생을 보다 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 조도 균일화 소자(14)를 가진기에 의해 진동을 가하여도 좋다. 이 경우는, 광 확산판(15)을 생략하여도 좋다. 또한, 적외선 차단 기능을 가진 조도 균일화 소자이더라도 좋다. 이 경우, 조도 균일화 소자의 표면에 적외선 차단이 실 시되어 있는 구성이라도 좋고, 또한, 조도 균일화 소자를 적외광을 흡수하는 기판에 의해 형성하여도 좋다.
[실시예 3]
다음에, 본 발명에 따른 실시예 3에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4(a)는 본 실시예의 프로젝터(80)의 평면도이며, 도 4(b)는 본 실시예의 프로젝터(80)의 측면도이다.
본 실시예에 따른 프로젝터(80)에 있어서, 실시예 3에서는, 조도 균일화 소자(14)와 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)간의 광로 길이가 모두 동일한 점에서, 실시예 1과 다르다.
프로젝터(80)는, 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이, R광 및 B광의 광로가, 수평면 내에서 구부려지고, G광의 광로만 수직면 내에서 구부려져 있다. 구체적으로는, 프로젝터(80)는 레이저 광원(11G)으로부터 사출된 광의 광로를 90도 변환하는 제 1 미러(81)와, 제 1 미러에서 반사된 광을 액정 광 밸브(30G) 방향으로 반사시키는 제 2 미러(82)와, 제 2 미러(82)에서 반사된 광의 광로를 90도 변환하는 제 3 미러(83)와, 제 3 미러(83)에서 반사된 광을 액정 광 밸브(30G)로 반사시키는 제 4 미러(84)를 구비하고 있다. 이들 제 1 내지 제 4 미러(81∼84)에 의해, 레이저 광원(11G)으로부터 사출되고, 조도 균일화 소자(14)를 통과한 G광의 광로 길이는 실시예 1, 2에 비하여 길어지게 되어, 조도 균일화 소자(14)와 액정 광 밸브(30R, 30B)간의 광로 길이와 동일하게 되어있다.
본 실시예에 따른 프로젝터(80)에서는, 조도 균일화 소자(14)와 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)간의 광로 길이를 대략 동일하게 하는 것에 의해, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출되고, 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)에 입사되는 각각의 광의 조사 각도가 동일해진다. 따라서, 각 색마다 콘트라스트의 차가 생기지 않기 때문에, 선명한 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
[실시예 4]
다음에, 본 발명에 따른 실시예 4에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다.
본 실시예에 따른 프로젝터(90)에 있어서, 실시예 4에서는, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)이, 1개소에 집중하여 배치되어 있는 점에서는, 실시예 1, 2와 마찬가지지만, 사출된 광이 각각 다른 방향을 향하도록 배치되어 있는 점에서, 실시예 1, 2와 다르다.
레이저 광원(11G)은 사출된 광이 다이크로익 프리즘(40)을 향하도록 배치되고, 레이저 광원(11R)은 사출된 광이 레이저 광원(11G)으로부터 사출된 광과 직교하는 방향을 향하도록 배치되어 있다. 또한, 레이저 광원(11B)은 레이저 광원(11R)으로부터 사출된 광과 반대 방향을 향하도록 배치되어 있다.
또한, 광원 장치(10)의 케이스(91)에는, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 각각의 광을 외부로 조사 가능하게 하는 개구부(91a, 91b, 91c)를 구비하고 있다. 그리고, 광원 장치(10)는 개구부(91a, 91b, 91c)를 폐쇄하여 고정되어 있음과 동시에, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광의 조도 분포를 균일하게 하는 조도 균일화 소자(92a, 92b, 92c)와, 각 조도 균일화 소자(92a, 92b, 92c)에 의해 균일화된 광을 각각 확산하는 광 확산판(광 확산 부재)(93a, 93b, 93c)을 구비하고 있다.
또한, 프로젝터(90)에는, 레이저 광원(11R, 11B)으로부터 사출된 광을 다이크로익 프리즘(40)의 방향으로 광로를 90도 변환하는 제 1 미러(95R, 95B)와, 제 1 미러(95R, 95B)에 의해 반사된 광을 필드 렌즈(34R, 34B)로 반사시키는 제 2 미러(96R, 96B)를 구비하고 있다.
본 실시예에 따른 프로젝터(90)에서는, 레이저 광원(11R, 11G, 11B)은 사출된 광이 각각 다른 방향을 향하도록 배치되어 있기 때문에, 실시예 1에 비하여, 미러의 매수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 부품 수를 삭감할 수 있기 때문에, 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기 각 실시예에서, 모든 레이저 광원(11R, 11G, 11B)은 하나의 케이스(13)에 수납된 구성이지만, 케이스(13)은 적어도 하나의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)을 수납하고 있으면 좋다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)은 각각 케이스(101, 102, 103)에 수납되고, 조도 균일화 소자(106, 107, 108)가 케이스(101, 102, 103)에 각각 마련되는 프로젝터(100)이더라도 좋다.
또한, 실시예 1 내지 4에 있어서, 제 1 미러는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 조도 균일화 소자(14, 92a, 92b, 92c)에 고정되어 있더라도 좋다. 또, 광 확산 부재(15)를 마련한 경우는, 광 확산 부재(15)에 조도 균일화 소자(14, 92a, 92b, 92c)를 고정하여도 좋다. 또한, 제 1 미러(31R, 31B, 95R, 95B) 대신, 도 8에 나타내는 바와 같이, 광로를 90도 변경하는 프리즘(110R, 110B)이더라도 좋다.
또한, 조도 균일화 소자(14)로서, 계산기 홀로그램(CGH)을 이용했지만, 이것에 한하지 않고, 예컨대, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광의 파장에 따른 홈부(120a)가 한 장의 기재(예컨대, 유리) 위의 각 파장의 광의 입사 위치에 대응하여 형성된 회절 광학 소자(120)이더라도 좋다. 이 회절 광학 소자(120)를 이용하는 것에 의해, 각 색의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광은 기재에 형성된 각각의 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부(120a)에 의해 회절하기 때문에, 회절 광학 소자(120)에 의해 회절된 광은 최적의 상태로 액정 광 밸브(30R, 30G, 30B)를 조사하는 것이 가능해진다.
또한, 실시예 1 내지 3에 있어서, 조도 균일화 소자(12)는 한 장의 기재에 의해, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)으로부터 사출된 광을 회절하는 구성이었지만, 각 레이저 광원(11R, 11G, 11B)마다 조도 균일화 소자를 마련하여도 좋다.
또한, 복수의 레이저 광원(11R, 11G, 11B)을 각각 별도의 냉각 장치에 의해 냉각하여도, 냉각 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 장치 전체의 소형화를 도모함과 동시에, 비용을 감소시키 는 것이 가능한 화상 표시 장치 및 광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 다른 색의 레이저광을 사출하는 복수의 레이저 광원과,
    상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 각각 변조하는 복수의 광변조 장치와,
    상기 광변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치
    를 구비하고,
    상기 복수의 광변조 장치는 각각 다른 방향으로부터 광이 입사하도록 배치되고,
    상기 복수의 레이저 광원은 1개소에 집중하여 배치되어 있는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원을 냉각하는 공통의 냉각 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 조도 분포를 균일하게 하는 조도 균일화 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조도 균일화 소자는 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 상기 광변조 장치의 피조사면의 형상 및 크기로 변환하는 회절 광학 소자인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회절 광학 소자에는, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부가 기재 상의 각 파장의 광의 입사 위치에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 하우징을 더 구비하고,
    상기 조도 균일화 소자는 상기 하우징에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조도 균일화 소자와 각 상기 광변조 장치 사이의 광로 길이는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출한 광을 확산하는 공통의 광확산 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 광원 중 적어도 하나는 적외선 레이저이고,
    상기 적외선 레이저와 상기 광변조 장치 사이에, 적외선 차단 필터가 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광변조 장치는 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 색광에 각각 대응한 복수의 액정 패널이며,
    상기 복수의 액정 패널로부터 사출된 각 색광을 합성하여 상기 투사 장치로 사출하는 색합성 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장을 소정의 파장으로 변환하는 파장 변환 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  13. 레이저광을 변조하는 광변조 장치와, 상기 광변조 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비한 화상 표시 장치에 이용되는 광원 장치로서,
    복수의 다른 색의 레이저광을 사출하는 복수의 레이저 광원과,
    상기 복수의 레이저 광원 중 적어도 하나의 레이저 광원을 수납하는 하우징과,
    상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광을 상기 광변조 장치의 피조사면의 형상 및 크기로 변환하는 회절 광학 소자
    를 구비하고,
    상기 회절 광학 소자는 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 회절 광학 소자에는, 상기 복수의 레이저 광원으로부터 사출된 광의 파장에 따른 깊이를 갖는 홈부가 기재 상의 각 파장의 광의 입사 위치에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 레이저 광원 중 적어도 하나는 적외선 레이저이고,
    상기 적외선 레이저와 상기 광변조 장치 사이에, 적외선 차단 필터가 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
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