(57)【要約】【課題】蛍光体を用いても色純度の高い、高画質な映像光を出力可能な映像表示装置を提供する。【解決手段】本開示の映像表示装置は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子を有する映像表示装置であって、第１波長域の光である励起光を出力する光源と、前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、前記蛍光を第２波長域の光と第３波長域の光とに分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導く色分離素子と、変調された前記第２波長域の光と変調された前記第３波長域の光とを合成する色合成素子と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2014021223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子を有する映像表示装置であって、
第１波長域の光である励起光を出力する光源と、
前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、
前記蛍光を第２波長域の光と第３波長域の光とに分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導く色分離素子と、
変調された前記第２波長域の光と変調された前記第３波長域の光とを合成する色合成素子と、
を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１波長域の光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、
前記第１波長域の光は、前記２つの光変調素子のうちいずれか一方に変調されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の映像表示装置において、
前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する追加光源をさらに備え、
前記追加光源からの光は、少なくとも前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項２記載の映像表示装置において、
前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のいずれとも異なる波長域の光を出力する追加光源をさらに備え、
前記追加光源からの光は、前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する第１追加光源と、前記第１波長域の光を出力する第２追加光源と、をさらに備え、
前記第１追加光源からの光および前記第２追加光源からの光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、
前記色分離素子は、前記第１追加光源からの光と前記第２追加光源からの光とを分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導くことを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源として蛍光体を用いた映像表示装置に関するものであり、特に、２板式の映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このプロジェクタにおいて、高輝度の高圧水銀ランプが光源として多く使用されてきた。高圧水銀ランプは、光源の寿命が短くメンテナンスが煩雑になる問題があり、高圧水銀ランプの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザなどの固体光源を映像表示装置の光源として用いることが提案されている。
【０００３】
レーザ光源は、高圧水銀ランプに比べて寿命が長く、また、指向性が高いために光利用効率も高い。さらに、その単色性により広い色再現範囲を実現できる。一方、レーザ光はその干渉性の高さゆえに、スペックルノイズが生じて画質が劣化するという問題点がある。
【０００４】
ＬＥＤ光源は、スペックルノイズは生じないが、光源の発光面積が大きくこと、緑色ＬＥＤの発光効率が低いことなどの理由により、高輝度の映像表示装置を実現することが難しいという問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決するために、ＬＥＤやレーザを励起光として蛍光体を発光させ、映像表示装置に用いる光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０１３３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、蛍光体に励起光を照射して赤色の蛍光を発光させる場合、現在の赤色蛍光体は発光効率が低く、他の色との色バランスを取るためには、装置が大型化してしまう虞があった。
【０００８】
一方で、緑色を発光する緑色蛍光体は、発光効率は高いが、黄色より長波長の波長域の光も同時に発光し、緑色の色純度を確保しようとすると、長波長成分の光を除去しなければならないという問題があった。
【０００９】
本開示は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、蛍光体を用いても色純度の高い、高画質な映像光を出力可能な映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示に係る映像表示装置は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子を有する映像表示装置であって、第１波長域の光である励起光を出力する光源と、前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、前記蛍光を第２波長域の光と第３波長域の光とに分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導く色分離素子と、変調された前記第２波長域の光と変調された前記第３波長域の光とを合成する色合成素子と、を有することを要旨とする。
【００１１】
また、前記第１波長域の光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、前記第１波長域の光は、前記２つの光変調素子のうちいずれか一方に変調されると良い。
【００１２】
また、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する追加光源をさらに備え、前記追加光源からの光は、少なくとも前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調されると良い。
【００１３】
また、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のいずれとも異なる波長域の光を出力する追加光源をさらに備え、前記追加光源からの光は、前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調されると良い。
【００１４】
さらに、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する第１追加光源と、前記第１波長域の光を出力する第２追加光源と、をさらに備え、前記第１追加光源からの光および前記第２追加光源からの光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、前記色分離素子は、前記第１追加光源からの光と前記第２追加光源からの光とを分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導くことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本開示に係る映像表示装置は、固体光源と蛍光体とを用いて、高画質な映像光を提供するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の第１実施形態に係るプロジェクタ１００の構成図である。
【図２】本開示の第１実施形態に係る蛍光体ホイール５４の構成図である。
【図３】本開示の第２実施形態に係るプロジェクタ２００の構成図である。
【図４】本開示の第３実施形態に係るプロジェクタ３００の構成図である。
【図５】本開示の第４実施形態に係るプロジェクタ４００の構成図である。
【図６】本開示の第５実施形態に係るプロジェクタ５００の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本開示にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。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、出願人は、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、これらによって特許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。
【００１８】
以下の実施形態では、映像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明するが、映像表示装置は、例えばテレビや携帯電話などであってもよい。
１．第１実施形態
（本実施形態の概要）
本実施形態は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子（例えば、ＤＭＤ２８、３０）を有する映像表示装置（例えば、プロジェクタ１００）であって、第１波長域の光である励起光を出力する光源（例えば、半導体レーザ１２）と、前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体（例えば、蛍光体領域５８）と、前記蛍光を第２波長域の光と第３波長域の光とに分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導く色分離素子（例えば、色分離合成プリズム２６）と、変調された前記第２波長域の光と変調された前記第３波長域の光とを合成する色合成素子（例えば、色分離合成プリズム２６）と、を有するものである。
【００１９】
特に、前記第１波長域の光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、前記第１波長域の光は、前記２つの光変調素子のうちいずれか一方に変調される。
【００２０】
（プロジェクタの構成）
図１は、プロジェクタ１００の構成図である。
【００２１】
図１において、プロジェクタ１００は、光源部１０と、映像生成部２０と、光源部１０からの光を映像生成部２０へ導く導光部４０と、映像生成部２０によって生成された映像光を、図示しないスクリーンへ投写する投写レンズ９０とを有する。
【００２２】
光源部１０は、複数の青色半導体レーザ１２と、半導体レーザ１２のそれぞれに設けられたレンズ１４を有する。本実施形態では、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する半導体レーザ１２を使用し、２５個の半導体レーザ１２を５×５のマトリクス状に配置した。レンズ１４は、半導体レーザ１２から広がり角をもって出射した光を平行な光束に集光する機能を有している。
【００２３】
光源部１０より出射された光は、レンズ４２によって集光されながら、重畳される。レンズ４２によって集光された光は、ダイクロイックミラー４８に入射する前に、拡散板４４とレンズ４６を透過する。拡散板４４は、半導体レーザ１２からの光の干渉性を低減させる機能を有し、レンズ４６は、レンズ４２によって集光された光を、再び平行な光束に戻す機能を有している。
【００２４】
ダイクロイックミラー４８は、カットオフ波長を約５００ｎｍに設定した色合成素子である。従って、レンズ４６によって平行光化した光は、ダイクロイックミラー４８によって反射され、蛍光体ホイール５４へ照射される。
【００２５】
蛍光体ホイール５４の蛍光体領域５８の面積を小さくするため、また、エタンデュを小さくして光利用効率を向上させるため、蛍光体ホイール５４に照射される光は、レンズ５０、５２によって集光される。本実施形態において、蛍光体ホイール５４に照射される光の径は、約１．５ｍｍである。
【００２６】
図２は、蛍光体ホイール５４の構成図であり、（Ａ）は図１と同じ向きの図、（Ｂ）は（Ａ）の右からの側面図である。
【００２７】
蛍光体ホイール５４は、切欠き状になっている切欠き領域５６と、波長約４５０ｎｍの光によって主波長が５７０ｎｍの黄色の光を発光する蛍光体が塗布された蛍光体領域５８とを有する。蛍光体ホイール５４は、１つの切欠き領域５６と１つの蛍光体領域５８とで、１フレーム（例えば、１／６０秒）となるように構成される。すなわち、蛍光体ホイール５４に照射された光は、１フレームの中で、切欠き領域５６に照射される第１セグメントと、蛍光体領域５８に照射される第２セグメントとに時間的に分割される。
【００２８】
本実施形態では、蛍光体ホイール５４の重量バランスを考慮して、１回転で２フレーム分となるように、蛍光体ホイール５４を構成すると共に、モータ６０を図示しない制御部によって制御する。また、本実施形態では、蛍光体ホイール５４にアルミ製の基板を用い、この基板上に黄色の蛍光体を塗布した。
【００２９】
図１に戻り、第１セグメントの間、蛍光体ホイール５４に照射された光は、蛍光体ホイール５４を透過する。蛍光体ホイール５４を透過した光を、再びダイクロイックミラー４８に戻すため、光路にミラー６２、６４、６６を配置する。また、蛍光体ホイール５４を透過した光は、レンズ５０、５２によって集光されているため、レンズ６８、７０によって平行光化すると共に、延長された光路分をリレーするためのレンズ７２を配置する。
【００３０】
一方、第２セグメントの間、蛍光体ホイール５４に照射された光は、黄色の光に変換されて、蛍光体ホイール５４から反射される。黄色の光は、レンズ５０、５２によって平行光化されて、ダイクロイックミラー４８に戻り、ダイクロイックミラー４８を透過する。
【００３１】
蛍光体ホイール５４を透過し、光路をリレーされてダイクロイックミラー４８に戻った光は、ダイクロイックミラー４８によって反射される。このようにして、蛍光体ホイール５４を透過した光の光路と反射した光の光路とは、ダイクロイックミラー４８によって合成される。
【００３２】
ダイクロイックミラー４８によって合成された光は、レンズ７４によって集光され、ロッドインテグレータ７６に入射する。ロッドインテグレータ７６を出射した光は、レンズ７８、８０にリレーされ、映像生成部２０に入射する。以上のように、導光部４０は、各種のレンズ、ミラーなどの光学部品を有する。
【００３３】
映像生成部２０は、レンズ２２と、全反射プリズム２４と、色分離合成プリズム２６と、２枚のＤＭＤ２８、３０を有する。レンズ２２は、ロッドインテグレータ７６の出射面の光を２枚のＤＭＤ２８、３０に結像させる機能を有している。レンズ２２を介して全反射プリズム２４に入射した光は、面２４ａによって反射され、色分離合成プリズム２６へ導かれる。
【００３４】
色分離合成プリズム２６は、カットオフ波長を約５８０ｎｍに設定した色分離合成素子である。蛍光体から発光した黄色の光は、主波長を５７０ｎｍとする光であるので、色分離合成プリズム２６によって、緑色の光と赤色の光とに分離される。すなわち、色分離合成プリズム２６は、半導体レーザ１２からの、蛍光体ホイール５４を透過した青色の光（Ｂ光）を反射すると共に、蛍光体からの光のうち、緑色の光（Ｇ光）を反射し、赤色の光（Ｒ光）を透過する。
【００３５】
ＤＭＤ２８には、第１セグメントのときＢ光が、第２セグメントのときＧ光が導かれる。ＤＭＤ３０には、第２セグメントのときにのみ、Ｒ光が導かれる。２枚のＤＭＤ２８、３０は、図示しない制御部によって、それぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて、制御される。２枚のＤＭＤ２８、３０と各セグメントの関係を表１にまとめる。
【００３６】
【表１】
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２枚のＤＭＤ２８、３０によって変調された光は、色分離合成プリズム２６において合成され、全反射プリズム２４に入射する。色分離合成プリズム２６側から入射した光は、面２４ａを透過して投写レンズ９０へ導かれる。投写レンズ９０は、時間的に、また、空間的に合成された映像光を図示しないスクリーンへ投写する。
【００３７】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態では、発光効率が高い黄色を主波長として発光する蛍光体を用い、黄色の光を緑色と赤色に分離する構成を採用している。これにより、効率よく赤色を生成することが可能となる。加えて、黄色から赤色を分離するので、緑色の色純度を確保することも可能となる。従って、本実施形態の映像表示装置は、蛍光体を用いて、色純度の高い、高画質な映像光を出力することが可能である。
【００３８】
また、本実施形態では、各色の光を、時間的な分割と空間的な分割とによって分け、２板式の光変調素子を用いる構成を採用している。これにより、３板式の構成よりもコストを抑えることができ、１板式の構成よりもセグメント数を抑えるが出来るので、カラーブレーキングも抑制することが可能となる。
２．第２実施形態
（本実施形態の概要）
本実施形態は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子（例えば、ＤＭＤ２８、３０）を有する映像表示装置（例えば、プロジェクタ２００）であって、第１実施形態と同様に、前記第１波長域の光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、前記第１波長域の光は、前記２つの光変調素子のうちいずれか一方に変調される。
【００３９】
さらに、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する追加光源（例えば、半導体レーザ１３）をさらに備え、前記追加光源からの光は、少なくとも前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調される。
【００４０】
（プロジェクタの構成）
図３は、プロジェクタ２００の構成図である。
【００４１】
図３において、プロジェクタ２００は、第１実施形態のプロジェクタ１００と同様に、光源部１０と、映像生成部２０と、光源部１０からの光を映像生成部２０へ導く導光部４０と、映像生成部２０によって生成された映像光を、図示しないスクリーンへ投写する投写レンズ９０とを有する。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４２】
光源部１０は、複数の青色半導体レーザ１２と、青色半導体レーザ１２のそれぞれに設けられたレンズ１４と、複数の赤色半導体レーザ１３と、赤色半導体レーザ１３のそれぞれに設けられたレンズ１５とを有する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する半導体レーザ１２を使用し、２５個の半導体レーザ１２を５×５のマトリクス状に配置した。また、波長約６４０ｎｍの赤色のレーザ光を出力する４個の半導体レーザ１３を、２×２のマトリクス状に配置した。レンズ１４、１５は、それぞれ半導体レーザ１２、１３から広がり角をもって出射した光を平行な光束に集光する機能を有している。
【００４３】
光源部１０の半導体レーザ１２より出射された光は、第１実施形態と同様の光路を通り、映像生成部２０へ導かれる。光路上において、第１実施形態と異なる点は、ミラー６２に代わり、ダイクロイックミラー６３を用いる点である。
【００４４】
ダイクロイックミラー６３は、カットオフ波長を約５５０ｎｍに設定した色合成素子である。従って、第１実施形態と同様に、半導体レーザ１２からの青色の光は、ダイクロイックミラー６３によって反射され、半導体レーザ１３から出射された赤色の光は、ダイクロイックミラー６３を透過し、青色の光と合成される。
【００４５】
半導体レーザ１３は、図示しない制御部によって、第１セグメントのときに出力するように制御される。すなわち、半導体レーザ１３からの赤色の光は、蛍光体ホイール５４の切欠き領域５６を透過して、映像生成部２０へ導かれる。
【００４６】
映像生成部２０の色分離合成プリズム２６は、カットオフ波長を約５８０ｎｍに設定した色分離合成素子である。従って、色分離合成プリズム２６は、半導体レーザ１２からの青色の光（Ｂ光）を反射すると共に、半導体レーザ１３からの赤色の光（Ｒ光）を透過する。また、蛍光体から発光した黄色の光のうち、緑色の光（Ｇ光）を反射すると共に、残りの赤色の光（Ｒ’光）を透過する。
【００４７】
ＤＭＤ２８には、第１セグメントのときＢ光が、第２セグメントのときＧ光が導かれる。ＤＭＤ３０には、第１セグメントのときＲ光が、第２セグメントのときＲ’光が導かれる。２枚のＤＭＤ２８、３０は、図示しない制御部によって、それぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて、制御される。ここで、ＤＭＤ３０は、Ｒ光の光量とＲ’光の光量の和および第１セグメントと第２セグメントの総時間（例えば、１／６０秒）から、赤色の映像光を生成する。２枚のＤＭＤ２８、３０と各セグメントの関係を表２にまとめる。
【００４８】
【表２】
2014021223.tif 000004
２枚のＤＭＤ２８、３０によって変調された光は、第１実施形態と同様に、投写レンズ９０へ導かれ、プロジェクタ２００は、映像光を図示しないスクリーンへ投写する。
【００４９】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態では、第１実施形態の構成に加え、映像の種類によって第１実施形態の構成では最も光量が不足する可能性が高い（律速となる）赤色に対し、赤色のレーザ光を追加する構成を採用している。これにより、第１実施形態の作用効果に加え、赤色の純度、光量を向上させることが可能となる。従って、本実施形態の映像表示装置は、さらに色純度の高い、高画質な映像光を出力することが可能である。
３．第３実施形態
（本実施形態の概要）
本実施形態は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子（例えば、ＤＭＤ２８、３０）を有する映像表示装置（例えば、プロジェクタ３００）であって、第１実施形態と同様に、前記第１波長域の光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、前記第１波長域の光は、前記２つの光変調素子のうちいずれか一方に変調される。
【００５０】
さらに、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のいずれとも異なる波長域の光を出力する追加光源（例えば、ＬＥＤ１６）をさらに備え、前記追加光源からの光は、前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調される。
（プロジェクタの構成）
図４は、プロジェクタ３００の構成図である。
【００５１】
図４において、プロジェクタ３００は、第１実施形態のプロジェクタ１００と同様に、光源部１０と、映像生成部２０と、光源部１０からの光を映像生成部２０へ導く導光部４０と、映像生成部２０によって生成された映像光を、図示しないスクリーンへ投写する投写レンズ９０とを有する。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５２】
光源部１０は、複数の青色半導体レーザ１２と、青色半導体レーザ１２のそれぞれに設けられたレンズ１４と、赤外線を出力するＬＥＤ１６とを有する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する半導体レーザ１２を使用し、２５個の半導体レーザ１２を５×５のマトリクス状に配置した。また、ＬＥＤ１６は、主波長を約９４０ｎｍとする赤外光を出力する。
【００５３】
光源部１０の半導体レーザ１２より出射された光は、第１実施形態と同様の光路を通り、映像生成部２０へ導かれる。光路上において、第１実施形態と異なる点は、ダイクロイックミラー４８に代わり、カットオフ波長を約５００ｎｍと約８５０ｎｍに設定したダイクロイックミラー４９を用いる点と、ミラー６６に代わり、カットオフ波長を約８５０ｎｍに設定したダイクロイックミラー６７を用いる点である。
【００５４】
ＬＥＤ１６より出射された赤外光は、レンズ８２、８４によって、平行光化される。平行光化された光は、ダイクロイックミラー６７を透過し、ダイクロイックミラー４９へ導かれる。
【００５５】
ダイクロイックミラー４９は、約５００ｎｍ以下および約８５０ｎｍ以上の波長域の光を反射すると共に、約５００〜８５０ｎｍの波長域の光を透過する色合成素子である。従って、第１実施形態と同様に、半導体レーザ１２からの青色の光は、ダイクロイックミラー４９によって反射され、蛍光体ホイール５４からの黄色の光は、ダイクロイックミラー４９を透過する。ＬＥＤ１６から出射された赤外光は、ダイクロイックミラー４９を反射し、他の色光と合成される。
【００５６】
映像生成部２０の色分離合成プリズム２６は、カットオフ波長を約５８０ｎｍに設定した色分離合成素子である。従って、色分離合成プリズム２６は、半導体レーザ１２からの青色の光（Ｂ光）を反射すると共に、ＬＥＤ１６からの赤外光（ＩＲ光）を透過する。また、蛍光体から発光した黄色の光のうち、緑色の光（Ｇ光）を反射すると共に、赤色の光（Ｒ光）を透過する。
【００５７】
ＤＭＤ２８には、第１セグメントのときＢ光が、第２セグメントのときＧ光が導かれる。ＤＭＤ３０には、第１セグメントのときＩＲ光が、第２セグメントのときＲ光が導かれる。２枚のＤＭＤ２８、３０は、図示しない制御部によって、それぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて、制御される。また、ＤＭＤ３０は、ＩＲ光が入射するタイミングに合わせ、かつ、図示しない記憶部に予め記憶された映像状態検出用の映像信号に応じて、制御される。同様に、ＬＥＤ１６は、第１セグメントのタイミングに合わせ、点灯するように制御される。２枚のＤＭＤ２８、３０と各セグメントの関係を表３にまとめる。
【００５８】
【表３】
2014021223.tif 000005
２枚のＤＭＤ２８、３０によって変調された光は、第１実施形態と同様に、投写レンズ９０へ導かれ、プロジェクタ３００は、映像光を図示しないスクリーンへ投写する。
【００５９】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態では、第１実施形態の構成に加え、赤外線を発光するＬＥＤを追加する構成を採用している。これにより、第１実施形態の作用効果に加え、赤外線カメラによる映像状態の検出などが可能となる。従って、容易にプロジェクタを設置できたり、インターラクティブ機能を追加することができたりするので、操作性を向上させることが可能となる。
４．第４実施形態
（本実施形態の概要）
本実施形態は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子（例えば、ＤＭＤ２８、３０）を有する映像表示装置（例えば、プロジェクタ４００）であって、第２実施形態と同様に、前記第１波長域の光、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する追加光源（例えば、ＬＥＤ１７）をさらに備え、前記追加光源からの光は、少なくとも前記第１波長域の光が変調されるときに、前記２つの光変調素子のうち他方の光変調素子に変調される。
【００６０】
（プロジェクタの構成）
図５は、プロジェクタ４００の構成図である。
【００６１】
図５において、プロジェクタ４００は、第３実施形態のプロジェクタ３００と同様に、光源部１０と、映像生成部２０と、光源部１０からの光を映像生成部２０へ導く導光部４０と、映像生成部２０によって生成された映像光を、図示しないスクリーンへ投写する投写レンズ９０とを有する。本実施形態では、第３実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６２】
光源部１０は、複数の青色半導体レーザ１２と、青色半導体レーザ１２のそれぞれに設けられたレンズ１４と、赤色のＬＥＤ１７とを有する。本実施形態では、ＬＥＤ１７は、主波長を約６３０ｎｍとする光を出力する。
【００６３】
光源部１０の半導体レーザ１２より出射された光は、第３実施形態と同様の光路を通り、映像生成部２０へ導かれる。光路上において、第３実施形態と異なる点は、ダイクロイックミラー４９に代わり、カットオフ波長を約５００ｎｍと約６１０ｎｍに設定したダイクロイックミラー４９’を用いる点である。
【００６４】
赤色のＬＥＤ１７より出射された光は、レンズ８２、８４によって、平行光化される。平行光化された光は、ダイクロイックミラー６７を透過し、ダイクロイックミラー４９’へ導かれる。
【００６５】
ダイクロイックミラー４９’は、約５００ｎｍ以下および約６１０ｎｍ以上の波長域の光を反射すると共に、約５００〜６１０ｎｍの波長域の光を透過する色合成素子である。従って、第３実施形態と同様に、半導体レーザ１２からの青色の光は、ダイクロイックミラー４９’によって反射され、蛍光体ホイール５４からの黄色の光は、ダイクロイックミラー４９’を透過する。ＬＥＤ１７から出射された赤色の光は、ダイクロイックミラー４９’を反射し、他の色の光と合成される。
【００６６】
映像生成部２０の色分離合成プリズム２６は、カットオフ波長を約５８０ｎｍに設定した色分離合成素子である。従って、色分離合成プリズム２６は、半導体レーザ１２からの青色の光（Ｂ光）を反射すると共に、ＬＥＤ１７からの赤色の光（Ｒ光）を透過する。また、第２実施形態と同様に、蛍光体から発光した黄色の光のうち、緑色の光（Ｇ光）を反射すると共に、残りの赤色の光（Ｒ’光）を透過する。
【００６７】
ＤＭＤ２８には、第１セグメントのときＢ光が、第２セグメントのときＧ光が導かれる。ＤＭＤ３０には、第１セグメントのときＲ光が、第２セグメントのときＲ＋Ｒ’光が導かれる。２枚のＤＭＤ２８、３０は、図示しない制御部によって、それぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて、制御される。ここで、ＤＭＤ３０は、１フレーム分のＲ光の光量と第２セグメント分のＲ’光の光量の和から、赤色の映像光を生成する。また、ＬＥＤ１７は、映像信号に応じて、点灯時間を制御してもよい。２枚のＤＭＤ２８、３０と各セグメントの関係を表３にまとめる。
【００６８】
【表４】
2014021223.tif 000006
２枚のＤＭＤ２８、３０によって変調された光は、第１実施形態と同様に、投写レンズ９０へ導かれ、プロジェクタ３００は、映像光を図示しないスクリーンへ投写する。
【００６９】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態では、第１実施形態の構成に加え、赤色のＬＥＤを追加する構成を採用している。これにより、赤色の純度、光量を向上させることが可能となる。特に、本実施形態では、セグメントのタイミングと関係なく、赤色ＬＥＤからの光を追加することができるので、映像適応的に赤色の光量を制御することが可能となる。
５．第５実施形態
（本実施形態の概要）
本実施形態は、映像信号に応じて、光を変調する２つの光変調素子（例えば、ＤＭＤ２８、３０）を有する映像表示装置（例えば、プロジェクタ５００）であって、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光のうち、律速となる波長域の光を出力する第１追加光源（例えば、ＬＥＤ１７）と、前記第１波長域の光を出力する第２追加光源（例えば、ＬＥＤ１８）と、をさらに備え、前記第１追加光源からの光および前記第２追加光源からの光と、前記第２波長域の光および前記第３波長域の光とは、時間的に分離されており、色分離素子（例えば、色分離合成プリズム２６）は、前記第１追加光源からの光と前記第２追加光源からの光とを分離して、前記２つの光変調素子のそれぞれへ導く。
【００７０】
（プロジェクタの構成）
図６は、プロジェクタ５００の構成図である。
【００７１】
図６において、プロジェクタ５００は、第１実施形態のプロジェクタ１００と同様に、光源部１０と、映像生成部２０と、光源部１０からの光を映像生成部２０へ導く導光部４０と、映像生成部２０によって生成された映像光を、図示しないスクリーンへ投写する投写レンズ９０とを有する。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７２】
光源部１０は、複数の青色半導体レーザ１２と、青色半導体レーザ１２のそれぞれに設けられたレンズ１４と、赤色のＬＥＤ１７と、青色のＬＥＤ１８とを有する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する半導体レーザ１２を使用し、２５個の半導体レーザ１２を５×５のマトリクス状に配置した。また、ＬＥＤ１７は、主波長を約６３０ｎｍとする赤色の光を出力し、ＬＥＤ１８は、主波長を約４６０ｎｍとする青色の光を出力する。
【００７３】
光源部１０の半導体レーザ１２より出射された光は、レンズ４２、拡散板４４、レンズ４６を透過し、ダイクロイックミラー４９’に入射する。ダイクロイックミラー４９’は、カットオフ波長を約５００ｎｍと約６１０ｎｍに設定した色合成素子である。従って、レンズ４６によって平行光化した光は、ダイクロイックミラー４９’によって反射され、蛍光体ホイール５５へ照射される。
【００７４】
蛍光体ホイール５５の蛍光体領域の面積を小さくするため、また、エタンデュを小さくして光利用効率を向上させるため、蛍光体ホイール５５に照射される光は、レンズ５０、５２によって集光される。本実施形態において、蛍光体ホイール５５に照射される光の径は、約１．５ｍｍである。
【００７５】
蛍光体ホイール５５の蛍光体領域は、第１実施形態と異なり、円周にわたって形成される。また、回転の速度は、１フレームの時間と異なっていても良い。ここで、セグメントの長さ（時間）との整合は、半導体レーザ１２の点灯時間を制御することによって調整する。具体的には、半導体レーザ１２は、図示しない制御部によって、後述する第２セグメントの時間に点灯するよう制御される。
【００７６】
蛍光体ホイール５５に照射された光は、黄色の光に変換されて、蛍光体ホイール５５から反射される。黄色の光は、レンズ５０、５２によって平行光化されて、ダイクロイックミラー４９’に戻り、ダイクロイックミラー４９’を透過する。
【００７７】
赤色のＬＥＤ１７より出射された光は、レンズ８２、８４によって、平行光化される。平行光化された光は、ダイクロイックミラー６７を透過し、ダイクロイックミラー４９’へ導かれる。青色のＬＥＤ１８より出射された光は、レンズ８６、８８によって、平行光化される。平行光化された光は、ダイクロイックミラー６７によって反射され、ダイクロイックミラー４９’へ導かれる。
【００７８】
赤色のＬＥＤ１７および青色のＬＥＤ１８は、図示しない制御部によって、点灯制御される。具体的には、ＬＥＤ１７、１８は、後述する第１セグメントの時間に少なくとも点灯するよう制御される。ここで、赤色は蛍光体の発光効率が低く、不足する虞があるので、１フレーム分点灯させてもよい。
【００７９】
ダイクロイックミラー４９’は、約５００ｎｍ以下および約６１０ｎｍ以上の波長域の光を反射すると共に、約５００〜６１０ｎｍの波長域の光を透過する。従って、半導体レーザ１２からの青色の光は、ダイクロイックミラー４９’によって反射され、蛍光体ホイール５５へ導かれると共に、蛍光体ホイール５５からの黄色の光はダイクロイックミラー４９’を透過する。またＬＥＤ１７、１８からの赤いとの光と青色の光は、ダイクロイックミラー４９’によって反射され、蛍光体ホイール５５からの黄色の光と合成される。
【００８０】
ダイクロイックミラー４９’によって合成された光は、レンズ７４によって集光され、ロッドインテグレータ７６に入射する。ロッドインテグレータ７６を出射した光は、レンズ７８、８０にリレーされ、映像生成部２０に入射する。以上のように、導光部４０は、各種のレンズ、ミラーなどの光学部品を有する。
【００８１】
映像生成部２０の色分離合成プリズム２６は、カットオフ波長を約５８０ｎｍに設定した色分離合成素子である。従って、色分離合成プリズム２６は、青色のＬＥＤ１８からの青色の光（Ｂ光）を反射すると共に、赤色のＬＥＤ１７からの赤色の光（Ｒ光）を透過する。また、蛍光体から発光した黄色の光のうち、緑色の光（Ｇ光）を反射すると共に、残りの赤色の光（Ｒ’光）を透過する。
【００８２】
ＤＭＤ２８には、第１セグメントのときＢ光が、第２セグメントのときＧ光が導かれる。ＤＭＤ３０には、第１セグメントのときＲ光が、第２セグメントのときＲ＋Ｒ’光が導かれる。２枚のＤＭＤ２８、３０は、図示しない制御部によって、それぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて、制御される。ここで、ＤＭＤ３０は、１フレーム分のＲ光の光量と第２セグメント分のＲ’光の光量の和から、赤色の映像光を生成する。２枚のＤＭＤ２８、３０と各セグメントの関係を表５にまとめる。
【００８３】
【表５】
2014021223.tif 000007
２枚のＤＭＤ２８、３０によって変調された光は、第１実施形態と同様に、投写レンズ９０へ導かれ、プロジェクタ５００は、映像光を図示しないスクリーンへ投写する。
【００８４】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態では、発光効率が高い黄色を主波長として発光する蛍光体を用い、黄色の光を緑色と赤色に分離すると共に、青色にはＬＥＤを用い、赤色もＬＥＤからの光を追加できる構成を採用している。これにより、各色の純度、光量を十分に確保することも可能となる。従って、本実施形態の映像表示装置は、高画質な映像光を出力することが可能である。
【００８５】
また、第１実施形態と同様に、コストの低減、カラーブレーキングの抑制も可能である。
６．その他の形態
上記の実施の形態では、切欠き領域を有する蛍光体ホイールを用いたが、より重量バランスを考慮して、切欠き領域には、透明なガラスを用いてもよい。その場合の蛍光体ホイールには、ガラスの円板を用い、蛍光体領域に反射膜の層と蛍光体の層とを形成すればよい。また、透過する領域には、ＡＲコーティングを施すとよい。
【００８６】
５×５のマトリクス状に配置された半導体レーザを用いて説明したが、半導体レーザの数および配置はこれに限定されるものではなく、１つの半導体レーザの光強度や、光源装置に所望される出力などに応じて適宜設定すればよい。レーザ光の波長もまた、４５０ｎｍに限定されるものではなく、例えば、４０５ｎｍの光を出力する紫色半導体レーザや、４００ｎｍ以下の紫外線半導体レーザなどを適用することも可能である。
【００８７】
加えて、青色のレーザ光によって、蛍光体を励起し、黄色を主波長とする光を発光する構成について説明したが、上記の紫色半導体レーザや紫外線半導体レーザを用いて、シアンを主波長とする光を発光させ、青色と緑色に分離すると共に、赤色はＬＥＤなどを用いる構成も可能である。この構成の場合、緑色が不足する虞があるので、色バランスを取るために、さらに、緑色のＬＥＤを追加することも可能である。
【００８８】
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、出願人がベストモードと考える実施形態とその他の形態とを提供した。これらは、特定の実施形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示は、赤色の光を蛍光体によって発光させる映像表示装置に適用可能である。具体的には、プロジェクタのほか、テレビや携帯電話などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０    光源部
１２、１３    半導体レーザ
１４、１５    レンズ
１６、１７、１８    ＬＥＤ
２０    映像生成部
２２    レンズ
２４    全反射プリズム
２４ａ    面
２６    色分離合成プリズム
２８、３０    ＤＭＤ
４０    導光部
４２、４６、５０、５２、６８、７０、７２、７４、７８、８０、８２、８４、８６、８８    レンズ
４４    拡散板
４８、４９、４９’    ダイクロイックミラー
５４、５５    蛍光体ホイール
５６    切欠き領域
５８    蛍光体領域
６０    モータ
６２、６４、６６    ミラー
６３、６７    ダイクロイックミラー
７６    ロッドインテグレータ
９０    投写レンズ
１００、２００、３００、４００、５００    プロジェクタ
【図１】
2014021223.tif 000008
【図２】
2014021223.tif 000009
【図３】
2014021223.tif 000010
【図４】
2014021223.tif 000011
【図５】
2014021223.tif 000012
【図６】
2014021223.tif 000013