JP2019053214A - プロジェクタ及び画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光利用効率の改善及び消費電力の低減が可能であり、スペックルノイズも防止することができるプロジェクタを提供する。【解決手段】プロジェクタは、励起光を射出する光源2と、励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレート4と、光源2から射出された励起光で走査面上を2次元的に走査する走査ミラー3と、蛍光プレート4から放射された蛍光を変調する空間光変調器6と、蛍光プレート4と空間光変調器6との間に設けられ、蛍光プレート4上に形成された走査画像を空間光変調器6上に結像する光学系5と、空間光変調器6で形成された変調画像を投写する投写レンズ7と、入力映像信号に基づいて、光源2の駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに空間光変調器6の変調動作を制御する制御部1と、を有する。【選択図】図1A
Description
本発明は、HDR(High Dynamic Range)技術を用いたプロジェクタ及び画像表示方法に関する。
テレビ放送がアナログからデジタルに切り替わるとともに、HD(High Definition)やFHD(Full High Definition)といった非常に高画質の映像が提供されるようになってきた。最近では、FHDよりもさらに高解像度な4K(例えば、4096×2160)対応の映像機器が普及しつつある。また、次世代の高画質技術であるHDR技術を用いた映像機器の開発も進んでいる。
HDRは、高解像度化の技術とは異なり、従来の映像では表現できなかった明るさ情報(輝度)のレンジを拡大することで、表現可能な輝度の範囲を飛躍的に向上させる技術である。一般に、人間の目の明るさのレンジは20000nitと言われているのに対し、従来の映像では、100nitのレンジでしか表現できなかった。HDR技術を用いれば、10000nitまでレンジを拡大することができるため、従来よりも100倍の輝度の範囲で映像を表現できるようになる。これにより、より実物に近い明るさ情報を再現できるため、光や陰影、全体的な映像のコントラストなどが飛躍的に向上し、その結果、美しい映像を提供できる。
これまで、主に高解像度化に焦点をあてた技術開発が行われてきたが、これに、広範囲の輝度情報を加えることで、よりダイナミックでエキサイティングな映像を提供することができる。
これまで、主に高解像度化に焦点をあてた技術開発が行われてきたが、これに、広範囲の輝度情報を加えることで、よりダイナミックでエキサイティングな映像を提供することができる。
HDR技術を用いて広いダイナミックレンジを実現したプロジェクタとして、2重変調方式のプロジェクタが知られている(特許文献1参照)。このプロジェクタは、色変調を行う第1変調部と、輝度変調を行う第2変調部とを、直列に配置した2重変調構造を有する。第1変調部及び第2変調部には、透過型又は反射型の液晶パネルやDMD(Digital Mirror Device)などの空間光変調器が用いられる。
2重変調構造によれば、プロジェクタ全体のダイナミックレンジは、第1変調部及び第2変調部それぞれのダイナミックレンジの積で与えられる。このため、例えば、黒信号に対する光の出力レベルを大幅に下げることができ、非常に広いダイナミックレンジを実現できる。
さらに、投写画像の解像度は、投写側に配置された第1変調部の解像度に依存する。このため、光源側に配置された第2変調部に安価な低解像度の素子を用いたとしても、第1変調部に高解像度の素子を用いれば、高解像度の投写画像を得ることができる。
2重変調構造によれば、プロジェクタ全体のダイナミックレンジは、第1変調部及び第2変調部それぞれのダイナミックレンジの積で与えられる。このため、例えば、黒信号に対する光の出力レベルを大幅に下げることができ、非常に広いダイナミックレンジを実現できる。
さらに、投写画像の解像度は、投写側に配置された第1変調部の解像度に依存する。このため、光源側に配置された第2変調部に安価な低解像度の素子を用いたとしても、第1変調部に高解像度の素子を用いれば、高解像度の投写画像を得ることができる。
2重変調方式のプロジェクタの別の例として、特許文献2に、ホログラフィ画像投写システムが記載されている。
ホログラフィ画像投写システムも、第1変調部と第2変調部とを直列に配置した2重変調構造を有する。第1変調部では、空間変調器(SLM1)上にホログラムパターンを表示し、赤色LD、緑色LD及び青色LDそれぞれでホログラムパターンを照射することで画像を再生する。この再生画像を中間像とし、この中間像を、照明光を兼ねた画像として、第2変調部の空間変調器(SLM2)に照射する。第2変調部で生成された画像は、投写レンズによって拡大投写される。
ホログラフィ画像投写システムも、第1変調部と第2変調部とを直列に配置した2重変調構造を有する。第1変調部では、空間変調器(SLM1)上にホログラムパターンを表示し、赤色LD、緑色LD及び青色LDそれぞれでホログラムパターンを照射することで画像を再生する。この再生画像を中間像とし、この中間像を、照明光を兼ねた画像として、第2変調部の空間変調器(SLM2)に照射する。第2変調部で生成された画像は、投写レンズによって拡大投写される。
特許文献1に記載のプロジェクタにおいては、以下のような問題がある。
一般に、DMDやLCDなどの空間光変調器では、照明光を画像形成面全体に照射し、照明光の一部を投写レンズに入射しないように反射または吸収することで、画像が形成される。特許文献1に記載のプロジェクタでは、第1変調部と第2変調部がいずれも空間光変調器からなるため、第1変調部と第2変調部それぞれで、画像の形成に寄与しない光が生じる。特に、光源側に配置された第1変調部では、常時、照明光が画像形成面全体に照射され、全白画面を投写する場合を除き、必ず、画像の形成に寄与しない光が生じる。このように、画像の形成に寄与しない光が生じるために、光利用効率が低下する。
また、常時、光源を点灯する必要があるために、消費電力が増大する。
一般に、DMDやLCDなどの空間光変調器では、照明光を画像形成面全体に照射し、照明光の一部を投写レンズに入射しないように反射または吸収することで、画像が形成される。特許文献1に記載のプロジェクタでは、第1変調部と第2変調部がいずれも空間光変調器からなるため、第1変調部と第2変調部それぞれで、画像の形成に寄与しない光が生じる。特に、光源側に配置された第1変調部では、常時、照明光が画像形成面全体に照射され、全白画面を投写する場合を除き、必ず、画像の形成に寄与しない光が生じる。このように、画像の形成に寄与しない光が生じるために、光利用効率が低下する。
また、常時、光源を点灯する必要があるために、消費電力が増大する。
特許文献2に記載のホログラフィ画像投写システムにおいては、レーザー光を用いて形成した画像を投写するため、スクリーンで散乱した光が相互に干渉しあって、微細な斑点模様であるスペックルノイズが発生し、映像のちらつきを生じる場合がある。
本発明の目的は、上記問題を解決できるプロジェクタ及び画像表示方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第1のプロジェクタは、
励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートと、
前記光源から射出された前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査する走査ミラーと、
前記蛍光プレートから放射された蛍光を変調する空間光変調器と、
前記蛍光プレートと前記空間光変調器との間に設けられ、前記蛍光プレート上に形成された走査画像を前記空間光変調器上に結像する光学系と、
前記空間光変調器で形成された変調画像を投写する投写レンズと、
入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記励起光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する制御部と、を有する。
励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートと、
前記光源から射出された前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査する走査ミラーと、
前記蛍光プレートから放射された蛍光を変調する空間光変調器と、
前記蛍光プレートと前記空間光変調器との間に設けられ、前記蛍光プレート上に形成された走査画像を前記空間光変調器上に結像する光学系と、
前記空間光変調器で形成された変調画像を投写する投写レンズと、
入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記励起光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する制御部と、を有する。
また、本発明の第2のプロジェクタは、
第1画像光を出力する第1変調部と、
空間光変調器を用いて構成され、前記第1変調部から出力された前記第1画像光を前記空間光変調器で変調し、第2画像光を出力する第2変調部と、
前記第2変調部から出力された第2画像光を投写する投写レンズと、
前記第1変調部および第2変調部それぞれの動作を制御する制御部と、を有し、
前記第1変調部は、
光源と、
前記第1画像光を形成するための走査面を備えたプレート部材と、
前記光源の射出光で前記走査面を2次元的に走査する走査ミラーと、を有し、
前記制御部は、入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記射出光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する。
第1画像光を出力する第1変調部と、
空間光変調器を用いて構成され、前記第1変調部から出力された前記第1画像光を前記空間光変調器で変調し、第2画像光を出力する第2変調部と、
前記第2変調部から出力された第2画像光を投写する投写レンズと、
前記第1変調部および第2変調部それぞれの動作を制御する制御部と、を有し、
前記第1変調部は、
光源と、
前記第1画像光を形成するための走査面を備えたプレート部材と、
前記光源の射出光で前記走査面を2次元的に走査する走査ミラーと、を有し、
前記制御部は、入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記射出光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する。
本発明の第1の画像表示方法は、
励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートを用い、前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査して第1の変調画像光を形成し、
空間光変調器を用い、前記第1の変調画像光を変調して第2の変調画像光を形成し、
前記第2の変調画像光を投写面上に投写することを含む。
励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートを用い、前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査して第1の変調画像光を形成し、
空間光変調器を用い、前記第1の変調画像光を変調して第2の変調画像光を形成し、
前記第2の変調画像光を投写面上に投写することを含む。
本発明によれば、光利用効率の改善及び消費電力の低減が可能であり、スペックルノイズも防止することができる。
(第1の実施形態)
図1Aは、本発明の第1の実施形態によるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
図1Aに示すように、プロジェクタは、制御部1、光源2、走査ミラー3、蛍光プレート4、光学系5、空間光変調器6及び投写レンズ7を有する。光源2は、励起光を射出する。光源2として、例えば、青色LD(Laser Diode)を用いることができる。
図1Aは、本発明の第1の実施形態によるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
図1Aに示すように、プロジェクタは、制御部1、光源2、走査ミラー3、蛍光プレート4、光学系5、空間光変調器6及び投写レンズ7を有する。光源2は、励起光を射出する。光源2として、例えば、青色LD(Laser Diode)を用いることができる。
蛍光プレート4は、励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面4aを備える。蛍光プレート4は、励起光を受けて蛍光を発する。例えば、蛍光プレート4は、基板と、この基板の表面上に形成された蛍光体を含む蛍光膜とを有する。基板は、可視光を透過する透過特性を有する材料、例えばサファイヤやガラス素材などの材料からなる。走査面4aは、蛍光膜からなる。蛍光プレート4は、蛍光膜よりも光源2側に、励起光を透過し、蛍光を反射するダイクロイック膜を有していても良い。
走査ミラー3は、光源2から射出された励起光で蛍光プレート4の走査面4a上を2次元的に走査する。図1Bに、2次元的な走査の一例を模式的に示す。この例では、走査面4a上の左上を始点、右下を終点として、一筆書き状に水平方向への走査を繰り返す。光源2を強度変調させながら走査すれば、走査面4a上に2次元走査画像が形成される。
走査ミラー3は、光源2から射出された励起光で蛍光プレート4の走査面4a上を2次元的に走査する。図1Bに、2次元的な走査の一例を模式的に示す。この例では、走査面4a上の左上を始点、右下を終点として、一筆書き状に水平方向への走査を繰り返す。光源2を強度変調させながら走査すれば、走査面4a上に2次元走査画像が形成される。
光学系5は、蛍光プレート4と空間光変調器6との間に設けられている。光学系5は、走査面4a上に形成された走査画像を空間光変調器6上に結像するレンズ群を含む。空間光変調器6は、蛍光プレートから放射された蛍光を変調する。投写レンズ7は、空間光変調器6で形成された変調画像を拡大投写する。
空間光変調器6として、透過型又は反射型の液晶パネルやDMDを用いることができる。なお、図1Aにおいて、空間光変調器6として、反射型の液晶パネルやDMDを用いた場合には、空間光変調器6からの反射光が投写レンズ7に入射する。
空間光変調器6として、透過型又は反射型の液晶パネルやDMDを用いることができる。なお、図1Aにおいて、空間光変調器6として、反射型の液晶パネルやDMDを用いた場合には、空間光変調器6からの反射光が投写レンズ7に入射する。
制御部1は、光源2、走査ミラー3及び空間光変調器6を互いに同期させてそれぞれの動作を制御することができる。制御部1は、入力映像信号S1に基づいて、光源2の駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに空間光変調器6の変調動作を制御する。
本実施形態のプロジェクタによれば、光源2及び走査ミラー3を含む第1変調部と、空間光変調器6を含む第2変調部とを、光学的に直列に配置したことで、広いダイナミックレンジ及び高いコントラストを実現することができる。
また、第1変調部と第2変調部との2重変調構造であるため、投写画像は、空間光変調器6の解像度に依存する。このため、空間光変調器6として高解像度のものを使用することで、高解像度化が可能である。
また、第1変調部と第2変調部との2重変調構造であるため、投写画像は、空間光変調器6の解像度に依存する。このため、空間光変調器6として高解像度のものを使用することで、高解像度化が可能である。
さらに、空間光変調器6の解像度に比較して、第1変調部で形成される走査画像の解像度を低くできるため、解像度に対する走査ミラー3の要求精度を低くできる。走査ミラー3は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーである。
また、光源2からの強度変調された励起光が蛍光プレート4上に照射される。蛍光プレート4上に形成された2次元走査画像(蛍光)が新たな光源となり、蛍光プレート4から放射された蛍光が照明光として空間光変調器6に照射される。この構成によれば、光利用効率の改善及び消費電力の低減が可能であり、スペックルノイズも防止することができる。
また、光源2からの強度変調された励起光が蛍光プレート4上に照射される。蛍光プレート4上に形成された2次元走査画像(蛍光)が新たな光源となり、蛍光プレート4から放射された蛍光が照明光として空間光変調器6に照射される。この構成によれば、光利用効率の改善及び消費電力の低減が可能であり、スペックルノイズも防止することができる。
以下に、その理由を具体的に説明する。
特許文献1に記載されたプロジェクタでは、第1変調部と第2変調部のいずれも空間光変調器からなるため、第1変調部と第2変調部それぞれで、画像の形成に寄与しない光が生じ、光利用効率が低下する。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、第2変調部は空間光変調器6よりなるが、第1変調部は、空間光変調器ではなく、光源2と走査ミラー3とからなる走査型の変調構造である。この第1変調部では、光源2の強度変調を行いながら、走査ミラー3が光源2からの強度変調された励起光で蛍光プレート4上を2次元的に走査する。この場合、画像の形成に寄与しない光は生じないので、空間光変調器と比較して、光利用効率を向上することができる。
特許文献1に記載されたプロジェクタでは、第1変調部と第2変調部のいずれも空間光変調器からなるため、第1変調部と第2変調部それぞれで、画像の形成に寄与しない光が生じ、光利用効率が低下する。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、第2変調部は空間光変調器6よりなるが、第1変調部は、空間光変調器ではなく、光源2と走査ミラー3とからなる走査型の変調構造である。この第1変調部では、光源2の強度変調を行いながら、走査ミラー3が光源2からの強度変調された励起光で蛍光プレート4上を2次元的に走査する。この場合、画像の形成に寄与しない光は生じないので、空間光変調器と比較して、光利用効率を向上することができる。
また、特許文献1に記載されたプロジェクタでは、常時、光源を点灯しているため、消費電力が増大する。例えば、全黒画面を投写する場合でも、光源を点灯しており、電力が無駄に消費される。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、光源2の強度変調を行うので、常時、点灯する場合よりも、消費電力の低減することが可能である。例えば、全黒画面を投写する場合には、光源2はオフ状態になるので、電力が無駄に消費されることは無い。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、光源2の強度変調を行うので、常時、点灯する場合よりも、消費電力の低減することが可能である。例えば、全黒画面を投写する場合には、光源2はオフ状態になるので、電力が無駄に消費されることは無い。
特許文献2に記載されたプロジェクタでは、レーザー光を用いて形成した画像を投写するため、スペックルノイズが発生する。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、レーザー光である励起光は、蛍光プレート4にて、インコヒーレント光である蛍光に変換されるので、スペックルノイズは発生しない。
これに対して、本実施形態のプロジェクタでは、レーザー光である励起光は、蛍光プレート4にて、インコヒーレント光である蛍光に変換されるので、スペックルノイズは発生しない。
なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、制御部1は、入力映像信号S1から、光源2の駆動動作を制御するための変調信号S2と空間光変調器6の変調駆動を制御するための変調信号S3とを生成することができる。これら変調信号S2、S3の生成には、2重変調方式で知られている様々な方式を適用することができる。
例えば、制御部1は、入力映像信号S1に基づいて、2次元走査画像の解像度に対応する変調信号S2と、空間光変調器6の解像度に対応する変調信号S3とを生成する。ここで、変調信号S2と変調信号S3は共に輝度成分を含み、変調信号S2の輝度成分と変調信号S3の輝度成分の積が入力映像信号S1の輝度成分と一致する。
例えば、制御部1は、入力映像信号S1に基づいて、2次元走査画像の解像度に対応する変調信号S2と、空間光変調器6の解像度に対応する変調信号S3とを生成する。ここで、変調信号S2と変調信号S3は共に輝度成分を含み、変調信号S2の輝度成分と変調信号S3の輝度成分の積が入力映像信号S1の輝度成分と一致する。
以下、変調信号S2、S3の生成手順の一例を簡単に説明する。
例えば、2次元走査画像の画素と空間光変調器6の画素とが1対1で対応する場合(互いの解像度が同じ)で、Lビットの映像信号S1が入力され、M(<L)ビットの2次元走査画像が形成され、N(<L)ビットの画像が空間光変調器6にて形成されると仮定する。
例えば、2次元走査画像の画素と空間光変調器6の画素とが1対1で対応する場合(互いの解像度が同じ)で、Lビットの映像信号S1が入力され、M(<L)ビットの2次元走査画像が形成され、N(<L)ビットの画像が空間光変調器6にて形成されると仮定する。
まず、Lビットの映像信号S1に示される画像の各画素の入力正規化階調値を算出する。具体的には、画素の入力正規化階調値は、映像信号S1の画素値(階調値)を映像信号S1の入力階調の最大値(2L−1)で割ることで得られる。
次に、各画素について、Mビットの階調の最大値で割って1に正規化した時の値が、映像信号S1の入力正規化階調値以上となる最小の第1変調部階調値を算出する。具体的には、最小の第1変調部階調値は、映像信号S1の入力正規化階調値に「2M−1」を乗算した値の小数点以下を切り上げた値で与えられる。各画素について算出した第1変調部階調値に基づいて変調信号S2が生成される。
次に、各画素について、Mビットの階調の最大値で割って1に正規化した時の値が、映像信号S1の入力正規化階調値以上となる最小の第1変調部階調値を算出する。具体的には、最小の第1変調部階調値は、映像信号S1の入力正規化階調値に「2M−1」を乗算した値の小数点以下を切り上げた値で与えられる。各画素について算出した第1変調部階調値に基づいて変調信号S2が生成される。
次に、各画素について、第1変調部正規化階調値を算出する。具体的には、各画素について、第1変調部階調値をMビットの階調の最大値(2M−1)で割ることにより1に正規化することで第1変調部正規化階調値を算出する。
次に、各画素について、第1変調部正規化階調値から入力正規化階調値を差し引いた超過分Xを求める。この超過分Xは、空間光変調器6での減衰量(第2変調部減衰量)に対応する。各画素について、Nビットの階調の最大値で割って1に正規化した時の値が、空間光変調器6の最大出力量から第2変調部減衰量を差し引いた値に相当するように、第2変調部正規化階調値を求め、この第2変調部正規化階調値に基づいて、第2変調部階調値を算出する。各画素について算出した第2変調部階調値に基づいて変調信号S3が生成される。
次に、各画素について、第1変調部正規化階調値から入力正規化階調値を差し引いた超過分Xを求める。この超過分Xは、空間光変調器6での減衰量(第2変調部減衰量)に対応する。各画素について、Nビットの階調の最大値で割って1に正規化した時の値が、空間光変調器6の最大出力量から第2変調部減衰量を差し引いた値に相当するように、第2変調部正規化階調値を求め、この第2変調部正規化階調値に基づいて、第2変調部階調値を算出する。各画素について算出した第2変調部階調値に基づいて変調信号S3が生成される。
上述の変調信号S2、S3の算出手順では、2次元走査画像と空間光変調器6が互いに同じ解像度であることを前提としているが、互いの解像度が異なる場合でも、2次元走査画像と空間光変調器6との対応する画素の関係が分かっていれば、上述した手順を適用できる。例えば、上述した各画素の計算処理を、対応する画素について行うことで、変調信号S2、S3を生成することができる。
本実施形態のプロジェクタは、第1画像光を出力する第1変調部と、空間光変調器を用いて構成され、第1変調部から出力された第1画像光を空間光変調器で変調し、第2画像光を出力する第2変調部と、第2変調部から出力された第2画像光を投写する投写レンズと、第1変調部および第2変調部それぞれの動作を制御する制御部と、を有し、第1変調部は、光源と、第1画像光を形成するための走査面を備えたプレート部材と、光源の射出光で走査面を2次元的に走査する走査ミラーと、を有し、制御部が、入力映像信号に基づいて、光源の駆動動作を制御して光源の射出光の強度変調を行うとともに空間光変調器の変調動作を制御するように構成されても良い。ここで、制御部、光源、走査ミラー、空間光変調器、投写レンズはそれぞれ、制御部1、光源2、走査ミラー3、空間光変調器6、投写レンズ7に対応する。プレート部材として、蛍光プレート又は拡散板を用いることができる。蛍光プレートは、赤色蛍光を発する蛍光体、緑色蛍光を発する蛍光体、青色蛍光を発する蛍光体、黄色蛍光を発する蛍光体のいずれかを用いることができる。
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を3板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図2に示すプロジェクタは、青色LD11R、11G、11B、コリメートレンズ12R、12G、12B、走査ミラー13R、13G、13B、蛍光プレート14R、14G、拡散板14B、レンズ群15R、15G、15B、表示パネル16R、16G、16B、クロスダイクロイックプリズム17及び投写レンズ18を有する。なお、図2において、便宜上、図1Aに示した制御部1に相当する制御部は示されていない。
図2は、本発明の第2の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を3板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図2に示すプロジェクタは、青色LD11R、11G、11B、コリメートレンズ12R、12G、12B、走査ミラー13R、13G、13B、蛍光プレート14R、14G、拡散板14B、レンズ群15R、15G、15B、表示パネル16R、16G、16B、クロスダイクロイックプリズム17及び投写レンズ18を有する。なお、図2において、便宜上、図1Aに示した制御部1に相当する制御部は示されていない。
青色LD11R、11G、11Bはいずれも、青色レーザー光を射出する。コリメートレンズ12Rは、青色LD11Rから射出した青色レーザー光を平行光束化する。コリメートレンズ12Gは、青色LD11Gから射出した青色レーザー光を平行光束化する。コリメートレンズ12Bは、青色LD11Bから射出した青色レーザー光を平行光束化する。
青色LD11R、11G、11Bから射出した青色レーザー光はそれぞれ、コリメートレンズ12R、12G、12Bを介して走査ミラー13R、13G、13Bに入射する。走査ミラー13Rは、青色LD11Rからの青色レーザー光で蛍光プレート14R上を2次元的に走査する。走査ミラー13Gは、青色LD11Gからの青色レーザー光で蛍光プレート14G上を2次元的に走査する。走査ミラー13Bは、青色LD11Bからの青色レーザー光で拡散板14B上を2次元的に走査する。
青色LD11R、11G、11Bから射出した青色レーザー光はそれぞれ、コリメートレンズ12R、12G、12Bを介して走査ミラー13R、13G、13Bに入射する。走査ミラー13Rは、青色LD11Rからの青色レーザー光で蛍光プレート14R上を2次元的に走査する。走査ミラー13Gは、青色LD11Gからの青色レーザー光で蛍光プレート14G上を2次元的に走査する。走査ミラー13Bは、青色LD11Bからの青色レーザー光で拡散板14B上を2次元的に走査する。
蛍光プレート14Rは、青色レーザー光により励起されて赤色蛍光を発する蛍光体を含む。蛍光プレート14Rは、走査ミラー13Rの走査に応じた走査画像光(赤色蛍光)を形成する。蛍光プレート14Gは、青色レーザー光により励起されて緑色蛍光を発する蛍光体を含む。蛍光プレート14Gは、走査ミラー13Gの走査に応じた走査画像光(緑色蛍光)を形成する。拡散板14Bは、走査ミラー13Bの走査に応じた走査画像光(青色拡散光)を形成する。拡散板14Bは、青色レーザー光のコヒーレント性を弱める。この拡散板14Bを、光軸に対して水平方向と垂直方向に対して動かすことで、よりスペックル低減の効果を得られる。ここでは、拡散板14Bを回転させることで、スペックルを低減させるように構成されている。
蛍光プレート14Rから放射された赤色蛍光は、レンズ群15Rを介して表示パネル16Rに入射する。レンズ群15Rは、蛍光プレート14R上に形成された走査画像を表示パネル16R上に結像する。表示パネル16Rは、赤色蛍光を変調して、赤色変調画像光を形成する。
蛍光プレート14Gから放射された緑色蛍光は、レンズ群15Gを介して表示パネル16Gに入射する。レンズ群15Gは、蛍光プレート14G上に形成された走査画像を表示パネル16G上に結像する。表示パネル16Gは、緑色蛍光を変調して、緑色変調画像光を形成する。
蛍光プレート14Gから放射された緑色蛍光は、レンズ群15Gを介して表示パネル16Gに入射する。レンズ群15Gは、蛍光プレート14G上に形成された走査画像を表示パネル16G上に結像する。表示パネル16Gは、緑色蛍光を変調して、緑色変調画像光を形成する。
拡散板14Bを通過した青色光は、レンズ群15Bを介して表示パネル16Bに入射する。レンズ群15Bは、拡散板14B上に形成された走査画像を表示パネル16B上に結像する。表示パネル16Bは、青色光を変調して、青色変調画像光を形成する。
クロスダイクロイックプリズム17は、赤色光路、緑色光路及び青色光路の各光軸が直交する位置に配置されており、第1乃至第3の入射面と出射面を備える。
クロスダイクロイックプリズム17は、赤色光路、緑色光路及び青色光路の各光軸が直交する位置に配置されており、第1乃至第3の入射面と出射面を備える。
表示パネル16Rは、クロスダイクロイックプリズム17の第1の入射面と対向する位置に配置されている。表示パネル16Gは、クロスダイクロイックプリズム17の第2の入射面と対向する位置に配置されている。表示パネル16RBは、クロスダイクロイックプリズム17の第3の入射面と対向する位置に配置されている。投写レンズ18は、クロスダイクロイックプリズム17の出射面と対向する位置に配置されている。
クロスダイクロイックプリズム17は、可視光のうち、赤色波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する第1のダイクロイック膜と、可視光のうち、青色波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する第2のダイクロイック膜と、を有する。これら第1及び第2のダイクロイック膜は互いに直交するように配置されている。
クロスダイクロイックプリズム17では、第1の入射面から入射した赤色光は、直接、又は、第2のダイクロイック膜を介して、第1のダイクロイック膜に入射する。赤色光は、第1のダイクロイック膜で反射され、その反射光は出射面から投写レンズ18に向けて射出される。第2の入射面から入射した緑色光は、第1及び第2のダイクロイック膜を透過し、その透過光は出射面から投写レンズ18に向けて射出される。第3の入射面から入射した青色光は、直接、又は、第1のダイクロイック膜を介して、第2のダイクロイック膜に入射する。青色光は、第2のダイクロイック膜で反射され、その反射光は出射面から投写レンズ18に向けて射出する。
すなわち、クロスダイクロイックプリズム17は、表示パネル16R、16G、16Bからの赤色光、緑色光、青色光を同一光路にて投写レンズ18に入射させる。投写レンズ18は、表示パネル16R、16G、16Bそれぞれで形成された赤色画像、緑色画像、青色画像を投写面上に拡大投写する。
クロスダイクロイックプリズム17では、第1の入射面から入射した赤色光は、直接、又は、第2のダイクロイック膜を介して、第1のダイクロイック膜に入射する。赤色光は、第1のダイクロイック膜で反射され、その反射光は出射面から投写レンズ18に向けて射出される。第2の入射面から入射した緑色光は、第1及び第2のダイクロイック膜を透過し、その透過光は出射面から投写レンズ18に向けて射出される。第3の入射面から入射した青色光は、直接、又は、第1のダイクロイック膜を介して、第2のダイクロイック膜に入射する。青色光は、第2のダイクロイック膜で反射され、その反射光は出射面から投写レンズ18に向けて射出する。
すなわち、クロスダイクロイックプリズム17は、表示パネル16R、16G、16Bからの赤色光、緑色光、青色光を同一光路にて投写レンズ18に入射させる。投写レンズ18は、表示パネル16R、16G、16Bそれぞれで形成された赤色画像、緑色画像、青色画像を投写面上に拡大投写する。
本実施形態のプロジェクタにおいて、青色LD11R、11G、11B、コリメートレンズ12R、12G、12B、走査ミラー13R、13G、13B、蛍光プレート14R、14G及び拡散板14Bからなる部分が、第1変調部を構成する。表示パネル16R、16G、16Bからなる部分が、第2変調部を構成する。クロスダイクロイックプリズム17は、色合成素子と呼ぶことができる。
第1変調部において、青色LD11R、コリメートレンズ12R、走査ミラー13R及び蛍光プレート14Rからなる部分は、赤色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11G、コリメートレンズ12G、走査ミラー13G及び蛍光プレート14Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11B、コリメートレンズ12B、走査ミラー13B及び拡散板14Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第1変調部において、青色LD11R、コリメートレンズ12R、走査ミラー13R及び蛍光プレート14Rからなる部分は、赤色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11G、コリメートレンズ12G、走査ミラー13G及び蛍光プレート14Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11B、コリメートレンズ12B、走査ミラー13B及び拡散板14Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第2変調部において、表示パネル16Rは、赤色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル16Gは、緑色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル16Bは、青色空間光変調器と呼ぶことができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD11R、11G、11Bの駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部の表示パネル16R、16G、16Bの変調動作を制御する。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD11R、11G、11Bの駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部の表示パネル16R、16G、16Bの変調動作を制御する。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を単板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図3に示すプロジェクタは、青色LD21R、21G、21B、コリメートレンズ22R、22G、22B、走査ミラー23R、23G、23B、蛍光プレート24R、24G、拡散板24B、レンズ群25R、25G、25B、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28、TIR(Total Internal Reflection)プリズム29、DMD30及び投写レンズ31を有する。
図3は、本発明の第3の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を単板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図3に示すプロジェクタは、青色LD21R、21G、21B、コリメートレンズ22R、22G、22B、走査ミラー23R、23G、23B、蛍光プレート24R、24G、拡散板24B、レンズ群25R、25G、25B、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28、TIR(Total Internal Reflection)プリズム29、DMD30及び投写レンズ31を有する。
青色LD21R、21G、21B、コリメートレンズ22R、22G、22B、走査ミラー23R、23G、23B、蛍光プレート24G及び拡散板24Bは、第2の実施形態で説明したものと同じである。なお、図2において、便宜上、図1Aに示した制御部1に相当する制御部は示されていない。
ダイクロイックミラー26は、可視光のうち、赤色波長域の光を透過し、それ以外の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー27は、可視光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光を透過し、それ以外の光を反射する特性を有する。
ダイクロイックミラー26は、可視光のうち、赤色波長域の光を透過し、それ以外の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー27は、可視光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光を透過し、それ以外の光を反射する特性を有する。
蛍光プレート24Rは、青色レーザー光により励起されて黄色蛍光を発する蛍光体を含む。蛍光プレート24Rは、走査ミラー23Rの走査に応じた走査画像光(黄色蛍光)を形成する。
蛍光プレート24Rから放射された黄色蛍光は、レンズ群25Rを介してダイクロイックミラー26に入射する。ダイクロイックミラー26を通過した赤色成分の光は、ダイクロイックミラー27、レンズ28及びTIRプリズム29を介してDMD30に入射する。蛍光プレート24R上に形成された走査画像は、レンズ群25R及びレンズ28によってDMD30上に結像される。
蛍光プレート24Rから放射された黄色蛍光は、レンズ群25Rを介してダイクロイックミラー26に入射する。ダイクロイックミラー26を通過した赤色成分の光は、ダイクロイックミラー27、レンズ28及びTIRプリズム29を介してDMD30に入射する。蛍光プレート24R上に形成された走査画像は、レンズ群25R及びレンズ28によってDMD30上に結像される。
蛍光プレート24Gから放射された緑色蛍光は、レンズ群25G、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28及びTIRプリズム29を介してDMD30に入射する。蛍光プレート24G上に形成された走査画像は、レンズ群25G及びレンズ28によってDMD30上に結像される。
拡散板24Bを通過した青色光は、レンズ群25B、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28及びTIRプリズム29を介してDMD30に入射する。拡散板24B上に形成された走査画像は、レンズ群25B及びレンズ28によってDMD30上に結像される。
拡散板24Bを通過した青色光は、レンズ群25B、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28及びTIRプリズム29を介してDMD30に入射する。拡散板24B上に形成された走査画像は、レンズ群25B及びレンズ28によってDMD30上に結像される。
DMD30には、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光が時分割で照射される。DMD30は、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光それぞれを変調して赤色変調画像光、緑色変調画像光及び青色変調画像光を形成する。赤色変調画像光、緑色変調画像光及び青色変調画像光はそれぞれ、TIRプリズム29を介して投写レンズ31に入射する。
本実施形態のプロジェクタにおいて、青色LD21R、21G、21B、コリメートレンズ22R、22G、22B、走査ミラー23R、23G、23B、蛍光プレート24R、24G及び拡散板24Bからなる部分が、第1変調部を構成する。DMD30が、第2変調部を構成する。レンズ群25R、25G、25B、ダイクロイックミラー26、27、レンズ28及びTIRプリズム29からなる部分は、色合成光学系と呼ぶことができる。
第1変調部において、青色LD21R、コリメートレンズ22R、走査ミラー23R及び蛍光プレート24Rからなる部分は、赤色用第1変調部と呼ぶことができる。青色LD21G、コリメートレンズ22G、走査ミラー23G及び蛍光プレート24Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD21B、コリメートレンズ22B、走査ミラー23B及び拡散板24Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第2変調部において、DMD30は空間光変調器と呼ぶことができる。
第1変調部において、青色LD21R、コリメートレンズ22R、走査ミラー23R及び蛍光プレート24Rからなる部分は、赤色用第1変調部と呼ぶことができる。青色LD21G、コリメートレンズ22G、走査ミラー23G及び蛍光プレート24Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD21B、コリメートレンズ22B、走査ミラー23B及び拡散板24Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第2変調部において、DMD30は空間光変調器と呼ぶことができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD21R、21G、21Bの駆動動作を時分割に制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部のDMD30の変調動作を制御する。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4の実施形態)
図4は、本発明の第4の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第2の実施形態で説明した構成において、拡散板14Bを蛍光プレート34Bに置き換えたものである。蛍光プレート34B以外は、第2の実施形態と同じ構成である。
蛍光プレート34Bは、青色LD11Bから青色レーザー光により励起されて青色蛍光を発する蛍光体を含む。青色レーザー光の波長は、青色蛍光の波長よりも短い。蛍光プレート34Bは、走査ミラー13Bの走査に応じた走査画像光(青色蛍光)を形成する。蛍光プレート34Bから放射された青色蛍光は、レンズ群15Bを介して表示パネル16Bに入射する。レンズ群15Bは、蛍光プレート34B上に形成された走査画像を表示パネル16B上に結像する。
図4は、本発明の第4の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第2の実施形態で説明した構成において、拡散板14Bを蛍光プレート34Bに置き換えたものである。蛍光プレート34B以外は、第2の実施形態と同じ構成である。
蛍光プレート34Bは、青色LD11Bから青色レーザー光により励起されて青色蛍光を発する蛍光体を含む。青色レーザー光の波長は、青色蛍光の波長よりも短い。蛍光プレート34Bは、走査ミラー13Bの走査に応じた走査画像光(青色蛍光)を形成する。蛍光プレート34Bから放射された青色蛍光は、レンズ群15Bを介して表示パネル16Bに入射する。レンズ群15Bは、蛍光プレート34B上に形成された走査画像を表示パネル16B上に結像する。
本実施形態のプロジェクタにおいて、青色LD11R、11G、11B、コリメートレンズ12R、12G、12B、走査ミラー13R、13G、13B及び蛍光プレート14R、14G、34Bからなる部分が、第1変調部を構成する。表示パネル16R、16G、16Bからなる部分が、第2変調部を構成する。
第1変調部において、青色LD11R、コリメートレンズ12R、走査ミラー13R及び蛍光プレート14Rからなる部分は、赤色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11G、コリメートレンズ12G、走査ミラー13G及び蛍光プレート14Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11B、コリメートレンズ12B、走査ミラー13B及び蛍光プレート14Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第1変調部において、青色LD11R、コリメートレンズ12R、走査ミラー13R及び蛍光プレート14Rからなる部分は、赤色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11G、コリメートレンズ12G、走査ミラー13G及び蛍光プレート14Gからなる部分は、緑色第1変調部と呼ぶことができる。青色LD11B、コリメートレンズ12B、走査ミラー13B及び蛍光プレート14Bからなる部分は、青色第1変調部と呼ぶことができる。
第2変調部において、表示パネル16Rは、赤色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル16Gは、緑色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル16Bは、青色空間光変調器と呼ぶことができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD11R、11G、11Bの駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部の表示パネル16R、16G、16Bの変調動作を制御する。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD11R、11G、11Bの駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部の表示パネル16R、16G、16Bの変調動作を制御する。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5の実施形態)
図5は、本発明の第5の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を3板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図5に示すプロジェクタは、青色LD41、コリメートレンズ42、走査ミラー43、蛍光プレート44R、レンズ群45、ダイクロイックミラー46、47、レンズ48、49、51、54、ミラー50、53、表示パネル55R、55G、55B、クロスダイクロイックプリズム56及び投写レンズ57を有する。なお、図5において、便宜上、図1Aに示した制御部1に相当する制御部は示されていない。
図5は、本発明の第5の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を3板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図5に示すプロジェクタは、青色LD41、コリメートレンズ42、走査ミラー43、蛍光プレート44R、レンズ群45、ダイクロイックミラー46、47、レンズ48、49、51、54、ミラー50、53、表示パネル55R、55G、55B、クロスダイクロイックプリズム56及び投写レンズ57を有する。なお、図5において、便宜上、図1Aに示した制御部1に相当する制御部は示されていない。
表示パネル55R、55G、55B、クロスダイクロイックプリズム56及び投写レンズ57は、第2の実施形態で説明したものと同じである。
青色LD41は、青色レーザー光を射出する。コリメートレンズ42は、青色LD41から射出した青色レーザー光を平行光束化する。青色LD41から射出した青色レーザー光は、コリメートレンズ42を介して走査ミラー43に入射する。走査ミラー43は、青色LD41からの青色レーザー光で蛍光プレート44上を2次元的に走査する。
青色LD41は、青色レーザー光を射出する。コリメートレンズ42は、青色LD41から射出した青色レーザー光を平行光束化する。青色LD41から射出した青色レーザー光は、コリメートレンズ42を介して走査ミラー43に入射する。走査ミラー43は、青色LD41からの青色レーザー光で蛍光プレート44上を2次元的に走査する。
蛍光プレート44は、青色レーザー光により励起されて黄色蛍光を発する蛍光体を含む。青色LD41から蛍光プレート44に入射した青色レーザー光の一部は、蛍光プレート44を通過する。蛍光プレート44から放射された黄色蛍光と蛍光プレート44を通過した青色レーザー光とが白色光を構成する。蛍光プレート44は、走査ミラー43の走査に応じた走査画像光(白色光)を形成する。
蛍光プレート14Rから射出された白色光は、レンズ群45を介してダイクロイックミラー46に入射する。ダイクロイックミラー46は、可視光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。蛍光プレート14Rからの白色光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光は、ダイクロイックミラー46にて反射されてダイクロイックミラー47に入射する。蛍光プレート14Rからの白色光のうち、青色波長域の光は、ダイクロイックミラー46を透過してミラー53に入射する。
蛍光プレート14Rから射出された白色光は、レンズ群45を介してダイクロイックミラー46に入射する。ダイクロイックミラー46は、可視光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。蛍光プレート14Rからの白色光のうち、赤色波長域及び緑色波長域の光は、ダイクロイックミラー46にて反射されてダイクロイックミラー47に入射する。蛍光プレート14Rからの白色光のうち、青色波長域の光は、ダイクロイックミラー46を透過してミラー53に入射する。
ダイクロイックミラー47は、可視光のうち、緑色波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー46からの赤色波長域及び緑色波長域の光のうち、赤色波長域の光はダイクロイックミラー47を透過し、緑色波長域の光はダイクロイックミラー47にて反射される。
ダイクロイックミラー47を透過した赤色波長域の光は、レンズ48、49、ミラー50及びレンズ51を介して表示パネル55Rに入射する。ダイクロイックミラー47にて反射された緑色波長域の光は、レンズ52を介して表示パネル55Gに入射する。ダイクロイックミラー46を透過した青色波長域の光は、ミラー53及びレンズ54を介して表示パネル55Bに入射する。
ダイクロイックミラー47を透過した赤色波長域の光は、レンズ48、49、ミラー50及びレンズ51を介して表示パネル55Rに入射する。ダイクロイックミラー47にて反射された緑色波長域の光は、レンズ52を介して表示パネル55Gに入射する。ダイクロイックミラー46を透過した青色波長域の光は、ミラー53及びレンズ54を介して表示パネル55Bに入射する。
本実施形態では、表示パネル55R、55G、55Bにて赤色画像、緑色画像、青色画像が形成されるが、これら赤色画像、緑色画像及び青色画像は、時分割で表示される。以下では、表示期間Tを3つの期間T1〜T3に分割し、期間T1に赤色画像が表示され、期間T2に緑色画像が表示され、期間T3に青色画像が表示されるものと仮定する。
期間T1では、赤色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート44上に形成する。この場合、蛍光プレート44からの白色光のうち、赤色波長域の光(走査画像)が表示パネル55Rに入射するが、同時に、緑色波長域及び青色波長域の光が表示パネル55G、55Bにも入射する。このため、表示パネル55G、55Bを全黒画面表示として、表示パネル55Rにて、赤色波長域の光(走査画像)を変調する。
期間T1では、赤色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート44上に形成する。この場合、蛍光プレート44からの白色光のうち、赤色波長域の光(走査画像)が表示パネル55Rに入射するが、同時に、緑色波長域及び青色波長域の光が表示パネル55G、55Bにも入射する。このため、表示パネル55G、55Bを全黒画面表示として、表示パネル55Rにて、赤色波長域の光(走査画像)を変調する。
期間T2では、緑色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート44上に形成する。この場合、蛍光プレート44からの白色光のうち、緑色波長域の光(走査画像)が表示パネル55Gに入射するが、同時に、赤色波長域及び青色波長域の光が表示パネル55R、55Bにも入射する。このため、表示パネル55R、55Bを全黒画面表示として、表示パネル55Gにて、緑色波長域の光(走査画像)を変調する。
期間T3では、青色画像に対応する走査画像(青色光)を蛍光プレート44上に形成する。この場合、蛍光プレート44からの白色光のうち、青色波長域の光(走査画像)が表示パネル55Bに入射するが、同時に、赤色波長域及び緑色波長域の光が表示パネル55R、55Gにも入射する。このため、表示パネル55R、55Gを全黒画面表示として、表示パネル55Bにて、青色波長域の光(走査画像)を変調する。
期間T3では、青色画像に対応する走査画像(青色光)を蛍光プレート44上に形成する。この場合、蛍光プレート44からの白色光のうち、青色波長域の光(走査画像)が表示パネル55Bに入射するが、同時に、赤色波長域及び緑色波長域の光が表示パネル55R、55Gにも入射する。このため、表示パネル55R、55Gを全黒画面表示として、表示パネル55Bにて、青色波長域の光(走査画像)を変調する。
本実施形態のプロジェクタにおいて、青色LD41、コリメートレンズ42、走査ミラー43及び蛍光プレート44からなる部分が、第1変調部である白色第1変調部を構成する。表示パネル55R、55G、55Bからなる部分が、第2変調部を構成する。
第2変調部において、表示パネル55Rは、赤色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル55Gは、緑色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル55Bは、青色空間光変調器と呼ぶことができる。
レンズ群45、ダイクロイックミラー46、47、レンズ48、49、51、54及びミラー50、53からなる部分は、光学系と呼ぶことができる。クロスダイクロイックプリズム56は、色合成素子と呼ぶことができる。
第2変調部において、表示パネル55Rは、赤色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル55Gは、緑色空間光変調器と呼ぶことができる。表示パネル55Bは、青色空間光変調器と呼ぶことができる。
レンズ群45、ダイクロイックミラー46、47、レンズ48、49、51、54及びミラー50、53からなる部分は、光学系と呼ぶことができる。クロスダイクロイックプリズム56は、色合成素子と呼ぶことができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD41の駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部の表示パネル55R、55G、55Bの変調動作を制御する。期間T1では、赤色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T2では、緑色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T3では、青色画像を形成するための変調制御が行われる。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第6の実施形態)
図6は、本発明の第6の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を単板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図6に示すプロジェクタは、青色LD61、コリメートレンズ62、走査ミラー63、蛍光プレート64、レンズ群65、カラーホイール66、TIRプリズム67、DMD68及び投写レンズ69を有する。
図6は、本発明の第6の実施形態によるプロジェクタの構成を示す模式図である。本実施形態のプロジェクタは、第1の実施形態で説明した構成を単板式のプロジェクタに適用して2重変調構造にしたものである。
図6に示すプロジェクタは、青色LD61、コリメートレンズ62、走査ミラー63、蛍光プレート64、レンズ群65、カラーホイール66、TIRプリズム67、DMD68及び投写レンズ69を有する。
青色LD61、コリメートレンズ62、走査ミラー63及び蛍光プレート64は、第5の実施形態で説明したものと同じである。蛍光プレート64は、走査画像光(白色光)を形成する。走査画像光(白色光)は、レンズ群65を介してカラーホイール66に入射する。
カラーホイール66は、円形基板を備え、この円形基板の表面に、第1乃至第3セグメントが周方向に隣接して設けられている。円形基板は、可視光を透過する透過特性を有する材料、例えばサファイヤやガラス素材などの材料からなる。円形基板が回転することで、蛍光プレート64からの白色光が第1乃至第3のセグメントに順に照射される。
カラーホイール66は、円形基板を備え、この円形基板の表面に、第1乃至第3セグメントが周方向に隣接して設けられている。円形基板は、可視光を透過する透過特性を有する材料、例えばサファイヤやガラス素材などの材料からなる。円形基板が回転することで、蛍光プレート64からの白色光が第1乃至第3のセグメントに順に照射される。
第1のセグメントには、白色光のうち、赤色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する特性を有する赤フィルタが形成されている。第2のセグメントには、白色光のうち、緑色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する特性を有する緑フィルタが形成されている。第3のセグメントには、白色光のうち、青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する特性を有する青フィルタが形成されている。第1乃至第3のセグメントの周方向における面積の割合は、プロジェクタの仕様に応じて適宜に設定可能である。
赤、緑及び青の各色の光が順にカラーホイール66から出射される。カラーホイール166から出射した各色の光は、TIRプリズム67を介してDMD68に入射する。レンズ群65は、蛍光プレート64上に形成された走査画像をDMD68上に結像する。
DMD68には、赤色走査画像光、緑色走査画像光及び青色走査画像光が順に照射される。DMD68は、赤色走査画像光を変調した赤色変調画像光、緑色走査画像光を変調した緑色変調画像光、青色走査画像光を変調した青色変調画像光を時分割で形成する。
DMD68には、赤色走査画像光、緑色走査画像光及び青色走査画像光が順に照射される。DMD68は、赤色走査画像光を変調した赤色変調画像光、緑色走査画像光を変調した緑色変調画像光、青色走査画像光を変調した青色変調画像光を時分割で形成する。
以下では、表示期間Tを3つの期間T1〜T3に分割し、期間T1に赤色画像が表示され、期間T2に緑色画像が表示され、期間T3に青色画像が表示されるものと仮定する。
期間T1では、赤色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート64上に形成する。この場合、蛍光プレート64からの白色光のうち、赤色波長域の光(走査画像)がカラーホイール166の赤色フィルタを通過してDMD68に入射する。DMD68は、赤色走査画像光を変調して赤色変調画像光を形成する。
期間T1では、赤色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート64上に形成する。この場合、蛍光プレート64からの白色光のうち、赤色波長域の光(走査画像)がカラーホイール166の赤色フィルタを通過してDMD68に入射する。DMD68は、赤色走査画像光を変調して赤色変調画像光を形成する。
期間T2では、緑色画像に対応する走査画像(黄色蛍光)を蛍光プレート64上に形成する。この場合、蛍光プレート64からの白色光のうち、緑色波長域の光(走査画像)がカラーホイール166の緑色フィルタを通過してDMD68に入射する。DMD68は、緑色走査画像光を変調して緑色変調画像光を形成する。
期間T3では、青色画像に対応する走査画像(青色光)を蛍光プレート64上に形成する。この場合、蛍光プレート64からの白色光のうち、青色波長域の光(走査画像)がカラーホイール166の青色フィルタを通過してDMD68に入射する。DMD68は、青色走査画像光を変調して青色変調画像光を形成する。
期間T3では、青色画像に対応する走査画像(青色光)を蛍光プレート64上に形成する。この場合、蛍光プレート64からの白色光のうち、青色波長域の光(走査画像)がカラーホイール166の青色フィルタを通過してDMD68に入射する。DMD68は、青色走査画像光を変調して青色変調画像光を形成する。
本実施形態のプロジェクタにおいて、青色LD61、コリメートレンズ62、走査ミラー63及び蛍光プレート64からなる部分が、第1変調部である白色第1変調部を構成する。DMD68が、第2変調部を構成する。DMD68は、空間変調器と呼ぶことができる。レンズ群65及びTIRプリズム67は、光学系と呼ぶことができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD61の駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部のDMD68の変調動作を制御する。期間T1では、赤色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T2では、緑色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T3では、青色画像を形成するための変調制御が行われる。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
不図示の制御部が、入力映像信号に基づいて、第1変調部の青色LD61の駆動動作を制御して励起光の強度変調を行うとともに、第2変調部のDMD68の変調動作を制御する。期間T1では、赤色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T2では、緑色画像を形成するための変調制御が行われ、期間T3では、青色画像を形成するための変調制御が行われる。これら第1変調部及び第2変調部の変調制御には、第1の実施形態と同様の制御を適用できる。
本実施形態のプロジェクタにおいても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上説明した各実施形態は、本発明の一例であり、その構成及び動作については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で当業者の理解し得る変更や改善を適用することができる。
1 制御部
2 光源
3 走査ミラー
4 蛍光プレート
5 光学系
6 空間光変調器
7 投写レンズ
2 光源
3 走査ミラー
4 蛍光プレート
5 光学系
6 空間光変調器
7 投写レンズ
Claims (8)
- 励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートと、
前記光源から射出された前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査する走査ミラーと、
前記蛍光プレートから放射された蛍光を変調する空間光変調器と、
前記蛍光プレートと前記空間光変調器との間に設けられ、前記蛍光プレート上に形成された走査画像を前記空間光変調器上に結像する光学系と、
前記空間光変調器で形成された変調画像を投写する投写レンズと、
入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記励起光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する制御部と、を有する、プロジェクタ。 - 第1画像光を出力する第1変調部と、
空間光変調器を用いて構成され、前記第1変調部から出力された前記第1画像光を前記空間光変調器で変調し、第2画像光を出力する第2変調部と、
前記第2変調部から出力された第2画像光を投写する投写レンズと、
前記第1変調部および第2変調部それぞれの動作を制御する制御部と、を有し、
前記第1変調部は、
光源と、
前記第1画像光を形成するための走査面を備えたプレート部材と、
前記光源の射出光で前記走査面を2次元的に走査する走査ミラーと、を有し、
前記制御部は、入力映像信号に基づいて、前記光源の駆動動作を制御して前記射出光の強度変調を行うとともに前記空間光変調器の変調動作を制御する、プロジェクタ。 - 前記第1変調部は、
励起光を射出する、前記光源である第1励起光源と、前記励起光を受けて赤色蛍光を発する、前記プレート部材である赤色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第1走査ミラーとから構成された赤色第1変調部と、
励起光を射出する、前記光源である第2励起光源と、前記励起光を受けて緑色蛍光を発する、前記プレート部材である緑色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第2走査ミラーとから構成された緑色第1変調部と、
青色レーザー光を射出する、前記光源である青色光源と、前記青色レーザー光を拡散する、前記プレート部材である拡散板と、前記走査ミラーである第3走査ミラーとから構成された青色第1変調部と、を有し、
前記第2変調部は、
前記赤色蛍光プレートから放射された赤色蛍光を変調する、前記空間光変調器である赤色空間光変調器と、
前記緑色蛍光プレートから放射された緑色蛍光を変調する、前記空間光変調器である緑色空間光変調器と、
前記拡散板で拡散された青色レーザー光を変調する、前記空間光変調器である青色空間光変調器と、を有し、
前記プロジェクタは、前記赤色空間光変調器の射出光、前記緑色空間光変調器の射出光および前記青色空間光変調器の射出光を同一光路にて前記投写レンズに入射させる色合成素子を、さらに有する、請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記第1変調部は、
励起光を射出する、前記光源である第1励起光源と、前記励起光を受けて黄色蛍光を発する、前記プレート部材である黄色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第1走査ミラーとから構成された赤色用第1変調部と、
励起光を射出する、前記光源である第2励起光源と、前記励起光を受けて緑色蛍光を発する、前記プレート部材である緑色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第2走査ミラーとから構成された緑色第1変調部と、
青色レーザー光を射出する、前記光源である青色光源と、前記青色レーザー光を拡散する、前記プレート部材である拡散板と、前記走査ミラーである第3走査ミラーとから構成された青色第1変調部と、を有し、
前記プロジェクタは、前記黄色蛍光プレートから放射された黄色光の赤色成分である赤色蛍光と、前記緑色蛍光プレートから放射された緑色蛍光と、前記拡散板で拡散された青色レーザー光とを、同一の光路にて前記空間光変調器に入射させる色合成光学系を、さらに有し、
前記空間光変調器は、前記赤色蛍光を変調した赤色変調画像光と、前記緑色蛍光を変調した緑色変調画像光と、前記青色レーザー光を変調した青色画像光を時分割で形成する、請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記第1変調部は、
励起光を射出する、前記光源である第1励起光源と、前記励起光を受けて赤色蛍光を発する、前記プレート部材である赤色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第1走査ミラーとから構成された赤色第1変調部と、
励起光を射出する、前記光源である第2励起光源と、前記励起光を受けて緑色蛍光を発する、前記プレート部材である緑色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第2走査ミラーとから構成された緑色第1変調部と、
励起光を射出する、前記光源である第3励起光源と、前記励起光を受けて青色蛍光を発する、前記プレート部材である青色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第3走査ミラーとから構成された青色第1変調部と、
前記第2変調部は、
前記赤色蛍光プレートから放射された赤色蛍光を変調する、前記空間光変調器である赤色空間光変調器と、
前記緑色蛍光プレートから放射された緑色蛍光を変調する、前記空間光変調器である緑色空間光変調器と、
前記青色蛍光プレートから放射された青色蛍光を変調する、前記空間光変調器である青色空間光変調器と、を有し、
前記プロジェクタは、前記赤色空間光変調器の射出光、前記緑色空間光変調器の射出光および前記青色空間光変調器の射出光を同一光路にて前記投写レンズに入射させる色合成素子を、さらに有する、請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記第1変調部は、
青色レーザー光を射出する、前記光源である青色LDと、前記プレート部材である黄色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第1走査ミラーとから構成され、前記黄色蛍光プレートが、前記青色レーザー光を受けて黄色蛍光を発し、かつ、前記青色レーザー光の一部を透過することで白色光を射出する、白色第1変調部を有し、
前記第2変調部は、
赤色変調画像光を形成する、前記空間光変調器である赤色空間光変調器と、
緑色変調画像光を形成する、前記空間光変調器である緑色空間光変調器と、
青色変調画像光を形成する、前記空間光変調器である青色空間光変調器と、を有し、
前記プロジェクタは、
前記白色第1変調部から射出された前記白色光を赤色光、緑色光および青色光に分離し、前記赤色光を前記赤色空間光変調器に入射させ、前記緑色光を前記緑色空間光変調器に入射させ、前記青色光を前記青色空間光変調器に入射させる光学系と、
前記赤色空間光変調器にて形成された前記赤色変調画像光、前記緑色空間光変調器にて形成された前記緑色変調画像光および前記青色空間光変調器で形成された前記青色変調画像光を同一光路にて前記投写レンズに入射させる色合成素子を、さらに有する、請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記第1変調部は、
青色レーザー光を射出する、前記光源である青色LDと、前記プレート部材である黄色蛍光プレートと、前記走査ミラーである第1走査ミラーとから構成され、前記黄色蛍光プレートが、前記青色レーザー光を受けて黄色蛍光を発し、かつ、前記青色レーザー光の一部を透過することで白色光を射出する、白色第1変調部を有し、
前記プロジェクタは、
前記白色第1変調部から射出された前記白色光を前記空間光変調器に入射させる光学系と、
前記白色光の光路中に配置された回転可能な基板と、該基板の表面に周方向に沿って形成された赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタとを備え、前記基板が回転することで前記白色光が前記赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタに順に入射する、カラーホイールと、を有し、
前記空間光変調器は、前記赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタから順に射出された赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ変調して赤色変調画像光、緑色変調画像光および青色変調画像光を形成する、請求項2に記載のプロジェクタ。 - 励起光によって励起可能な蛍光体を含む走査面を備えた蛍光プレートを用い、前記励起光で前記走査面上を2次元的に走査して第1の変調画像光を形成し、
空間光変調器を用い、前記第1の変調画像光を変調して第2の変調画像光を形成し、
前記第2の変調画像光を投写面上に投写する、画像表示方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017177781A JP2019053214A (ja) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | プロジェクタ及び画像表示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=66014823
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JP (1) | JP2019053214A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115720261A (zh) * | 2021-09-29 | 2023-02-28 | 巴可伟视(北京)电子有限公司 | 一种显示设备、控制方法及光源 |
JP7606288B2 (ja) | 2019-07-09 | 2024-12-25 | プレシテク オプトロニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | クロマチック共焦点測定装置 |
-
2017
- 2017-09-15 JP JP2017177781A patent/JP2019053214A/ja active Pending
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