JP-2026076693-A - 投射型表示装置

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Abstract

【課題】投射される光のスペックルノイズやフリンジの発生を軽減しつつ、この光の輝度の低下を適切に抑制できる投射型表示装置を提供する。【解決手段】第１固体光源２Ａから射出された第１青色光が照射されることにより、第１青色光を所定面内の第１軸と平行な第１方向に拡散して射出する拡散板３と、第２固体光源２Ｂから射出され、第１青色光と波長の異なる第２青色光が照射されることにより、第２青色光の一部を黄色光に変換するとともに、第２青色光および黄色光を前記所定面内の第１軸と直交する第２軸と平行な第２方向に射出する蛍光体５３と、第１青色光を第１方向に透過させ、第２青色光を第１方向に反射させて第１青色光と第２青色光とを混合した青色光を第１方向に射出するとともに、黄色光を第２方向に透過させる第１色分離素子１１と、を備える。【選択図】図１

Inventors

新島愛美
相崎隆嗣
小林建

Assignees

株式会社ＪＶＣケンウッド

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (4)

第１光源から射出された第１青色光が照射されることにより、前記第１青色光を所定面内の第１軸と平行な第１方向に拡散して射出する拡散板と、第２光源から射出され、前記第１青色光と波長の異なる第２青色光が照射されることにより、前記第２青色光の一部を黄色光に変換するとともに、前記第２青色光および前記黄色光を前記所定面内の前記第１軸と直交する第２軸と平行な第２方向に射出する蛍光体と、前記第１青色光を前記第１方向に透過させ、前記第２青色光を前記第１方向に反射させて前記第１青色光と前記第２青色光とを混合した青色光を前記第１方向に射出するとともに、前記黄色光を前記第２方向に透過させる第１色分子素子と、を備える投射型表示装置。
前記第２青色光は、前記第１青色光よりも短波長である、請求項１に記載の投射型表示装置。
前記第１色分子素子を透過した前記黄色光を、緑色光と赤色光とに分離する第２色分離素子を備える、請求項１に記載の投射型表示装置。
前記第１色分子素子および前記第２色分離素子で色分離された前記青色光、前記緑色光および前記赤色光を画像データに基づいてそれぞれ光変調する反射型液晶パネルを備え、前記緑色光および前記赤色光は、前記第２色分離素子から各反射型液晶パネルまでの各光路長を同一とした、請求項３に記載の投射型表示装置。

Description

本発明は、投射型表示装置に関する。一般に、複数の光変調素子を異なる色光で照明する照明光学系と、光変調素子で光変調された複数の色光を合成して合成光を生成する合成光学系と、合成光学系で生成された合成光を投射する投射光学系とを備えた投射型表示装置が知られている。この種の投射型表示装置では、投射される光（合成光）のスペックルノイズやフリンジの発生を軽減するために、波長の異なる複数の青色レーザ光源を備えた構成が提案されている。特開２０１２－００８５４９号公報図１は、本実施形態に係る投射型表示装置の一例を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る投射型表示装置の一例を模式的に示す斜視図である。図３は、第１色分離素子の光透過率の特性と各光源装置から射出される光の波長とを示すグラフである。図４は、本実施形態に係る投射型表示装置の作用を説明するための平面図である。本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の第１軸であるＸ軸と平行な方向をＸ軸方向、所定面内において第１軸と直交する第２軸であるＹ軸と平行な方向をＹ軸方向、第１軸および第２軸と直交する第３軸であるＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。第３軸は、所定面と直交する。また、Ｘ軸方向の一方向を＋Ｘ方向とし、＋Ｘ方向の逆方向を－Ｘ方向とする。Ｙ軸方向の一方向を＋Ｙ方向とし、＋Ｙ方向の逆方向を－Ｙ方向とする。Ｚ軸方向の一方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向の逆方向を－Ｚ方向とする。本実施形態において、所定面は水平面と平行であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。以下の説明においては、所定面を適宜ＸＹ平面と称する。図１は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の一例を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図１および図２に示すように、投射型表示装置１００は、光を発生する光源装置１と、第１色分離素子１１および第２色分離素子１２を有し、光源装置１から射出された各光を色分離して第１色光（青色光）Ｌｂ、第２色光（緑色光）Ｌｇ、および第３色光（赤色光）Ｌｒを生成する照明光学系１０と、照明光学系１０で生成された第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、および第３色光Ｌｒの光路のそれぞれに配置され、画像データに基づいて第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、および第３色光Ｌｒのそれぞれを光変調する第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、および第３反射型液晶パネル３３と、第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、および第３反射型液晶パネル３３で光変調された第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、および第３色光Ｌｒを合成して合成光を生成する合成光学系４０と、合成光学系４０で生成された合成光を投射する投射光学系５０とを備える。光源装置１は、第１光源装置１Ａと第２光源装置１Ｂとを備えて２つの光を発生する。本実施形態において、第１光源装置１Ａは、特定波長（例えば４６５ｎｍ）の第１青色光を射出する第１固体光源（第１光源部）２Ａと、第１青色光が照射されることにより該第１青色光を拡散させる拡散板３と、第１固体光源２Ａから射出された第１青色光を拡散板３に導くハーフミラー４と、拡散板３に照射される第１青色光を集光する集光光学系５とを有する。第１固体光源２Ａは、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）を含む。拡散板３は、第１固体光源２Ａから射出された青色レーザ光（第１青色光）を拡散して反射する。第１光源装置１Ａで発生した第１青色光は、照明光学系１０に入射する。また、本実施形態において、第２光源装置１Ｂは、励起光を射出する第２固体光源２Ｂ（第２光源部）と、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体５３と、第２固体光源２Ｂから射出された励起光を蛍光体５３に導くハーフミラー４と、蛍光体５３に照射される励起光を集光する集光光学系５とを有する。第２固体光源２Ｂは、第１固体光源２Ａと同様にレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）を含む。第２固体光源２Ｂは、励起光として、第１青色光とは波長の異なる第２青色光（青色レーザ光）を射出する。具体的には、第２固体光源２Ｂは、第１青色光よりも短波長（例えば４５５ｎｍ）となる第２青色光を射出する。第２固体光源２Ｂから射出された励起光としての第２青色光は、ハーフミラー４および集光光学系５を介して蛍光体５３に照射される。第２青色光が照射されることにより、蛍光体５３は第２青色光の一部により黄色の蛍光（黄色光という）を発生させ、この黄色光と第２青色光とを反射する。黄色光と第２青色光とに基づいて白色光が発生する。第２光源装置１Ｂで発生した白色光（黄色光と第２青色光）は、照明光学系１０に入射する。なお、ハーフミラー４はダイクロイックミラーで構成してもよい。具体的には第２青色の一方の偏光を反射し、第２青色光の他方の偏光と黄色光を透過するような構成でもよい。また第１光源装置のハーフミラー４と第２光源装置のハーフミラー４の特性が異なっていてもよい。照明光学系１０は、光源装置１から射出された光を色分離して複数の色光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒを生成する。照明光学系１０は、第１光源装置１Ａから射出された光が入射する第１インテグレータ光学系５１と、第２光源装置１Ｂから射出された光が入射する第２インテグレータ光学系５２とを備える。また、照明光学系１０は、第１インテグレータ光学系５１および第２インテグレータ光学系５２からそれぞれ射出された光から第１色光Ｌｂを分離して、－Ｘ方向に射出する第１色分離素子１１と、第１色分離素子１１から射出された黄色光Ｌｇｒを第２色光Ｌｇと第３色光Ｌｒとに分離して、第２色光Ｌｇを－Ｘ方向に射出し、第３色光Ｌｒを＋Ｙ方向に射出する第２色分離素子１２とを備える。また、照明光学系１０は、第１色分離素子１１から射出された第１色光Ｌｂを＋Ｚ方向に反射する第１反射部材１３と、第２色分離素子１２から射出された第２色光Ｌｇを＋Ｚ方向に反射する第２反射部材１４と、第２色分離素子１２から射出された第３色光Ｌｒを＋Ｚ方向に反射する第３反射部材１５と、第１色光Ｌｂの光路に配置され、正立像を形成するリレー光学系２０とを備える。第１インテグレータ光学系５１および第２インテグレータ光学系５２は、第１光源装置１Ａおよび第２光源装置１Ｂからそれぞれ射出された光の照度を均一化する。第１インテグレータ光学系５１および第２インテグレータ光学系５２は、それぞれ第１レンズアレイ６Ａと、第２レンズアレイ６Ｂと、偏光変換素子７と、コンデンサレンズ８とを含む。第１インテグレータ光学系５１の光軸はＸ軸と平行であり、第１インテグレータ光学系５１から射出される光は－Ｘ方向に進行する。また、第２インテグレータ光学系５２の光軸はＹ軸と平行であり、第２インテグレータ光学系５２から射出される光は＋Ｙ方向に進行する。第１レンズアレイ６Ａは、ＹＺ平面内もしくはＸＺ平面内においてマトリクス状に配置される複数のレンズを有する。第２レンズアレイ６Ｂは、ＹＺ平面内もしくはＸＺ平面内においてマトリクス状に配置される複数のレンズを有する。第１レンズアレイ６Ａの複数のレンズと第２レンズアレイ６Ｂの複数のレンズとは１対１で対応する。偏光変換素子７は、複数の偏光変換ユニットを有する。偏光変換ユニットは、偏光分離膜、反射ミラー、および位相板を含む。第２レンズアレイ６Ｂの複数のレンズと偏光変換素子７の複数の偏光変換ユニットとは１対１で対応する。第１インテグレータ光学系５１もしくは第２インテグレータ光学系５２に入射した光は、第１レンズアレイ６Ａの複数のレンズのそれぞれに入射する。第１レンズアレイ６Ａの複数のレンズのそれぞれには、レンズの位置に応じて、第１インテグレータ光学系５１もしくは第２インテグレータ光学系５２の各入射面に入射する光のうち一部の光が入射する。そのため、各レンズが受光する光は異なる。第１レンズアレイ６Ａの各レンズは、第１光源装置１Ａまたは第２光源装置１Ｂから射出された光を、第１レンズアレイ６Ａの各レンズに対応する第２レンズアレイ６Ｂの各レンズに集光する。第２レンズアレイ６Ｂの複数のレンズのそれぞれに２次光源像が形成される。第２レンズアレイ６Ｂの各レンズに形成された２次光源像からの光は、第２レンズアレイ６Ｂのレンズに対応する偏光変換素子７の各偏光変換ユニットに入射する。偏光変換ユニットに入射した光は、偏光分離膜により第１偏光状態の光と第２偏光状態の光とに分離される。偏光分離膜により分離された第２偏光状態の光は、反射ミラーで反射した後、位相板を通過することにより、第１偏光状態の光に変換される。すなわち、第１光源装置１Ａまたは第２光源装置１Ｂから射出された光は、それぞれ偏光変換素子７を通過することにより、第１偏光状態の光に変換される。複数の偏光変換ユニットのそれぞれから射出された光は、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８は、複数の偏光変換ユニットのそれぞれから射出された光を１の光束に重畳させる。これにより、第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、および第３反射型液晶パネル３３のそれぞれにおける照度分布が均一化される。第１色分離素子１１は、第１インテグレータ光学系５１の－Ｘ側、および第２インテグレータ光学系５２の＋Ｙ側に配置される。すなわち、第１色分離素子１１は、第１インテグレータ光学系５１から射出された光と第２インテグレータ光学系５２から射出された光とが交差する位置に配置されている。第１色分離素子１１は、ダイクロイックミラーを含む。第１色分離素子１１は、第１光源装置１Ａから射出され第１インテグレータ光学系５１を透過した光（第１青色光）を透過させるとともに、第２光源装置１Ｂから射出され第２インテグレータ光学系５２を透過した光（第２青色光および黄色光）から第２青色光を分離する。図３は、第１色分離素子の光透過率の特性と各光源装置から射出される光の波長とを示すグラフである。この図３において、符号１０１は、第１色分離素子１１における光透過率と波長との関係を示している。また、符号１０２は、第１光源装置１Ａから射出された第１青色光を含む光の波長を示している。また、符号１０３は、第２光源装置１Ｂから射出された第２青色光および黄色光を含む光の波長を示している。本実施形態では、図３に示すように、第１色分離素子１１は、約４６０ｎｍ以上の波長の光を透過する特性を有する。すなわち、第１色分離素子１１は、約４６０ｎｍ未満の範囲では光の透過率が低下し、約４５５ｎｍ以下の範囲ではほとんど光を透過しない特性を有している。この場合、第１光源装置１Ａから射出された第１青色光は、波長が４６５ｎｍとなっているため、第１色分離素子１１を透過する。また、第２光源装置１Ｂから射出された第２青色光は、波長が４５５ｎｍとなっており、第２青色光の一部が蛍光体５３によって変換された黄色光は、波長が約５６０ｎｍとなっている。このため、図１に示すように、第１色分離素子１１は、第１光源装置１Ａから射出された第１青色光Ｌｂ１を透過させ、この第１青色光Ｌｂ１は－Ｘ方向に進行する。また、第１色分離素子１１は、第２光源装置１Ｂから射出された白色光を、第２青色光Ｌｂ２と、青色光とは別の波長の黄色光Ｌｇｒとに分離する。第２青色光Ｌｂ２は、第１色分離素子１１で反射して、－Ｘ方向に進行する。ここで、第１青色光Ｌｂ１と第２青色光Ｌｂ２とは合成（混合）して第１色光（青色光）Ｌｂとなる。すなわち、本実施形態では、第１色光（青色光）Ｌｂは、波長の異なる複数（２つ）の青色光により生成されている