(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色及び青色の三原色のうちの二色の光を発するレーザ光源と、
励起光を発する励起光源レーザと、
上記レーザ光源及び上記励起光源レーザより発せられた光束を画像情報に応じて強度変調する空間光変調手段と、
上記励起光によって励起され、この励起光を上記三原色のうちの残る一色に波長変換し、上記レーザ光源から発せられた三原色のうちの二色の光によっては励起されない蛍光物質を投影面上に有するスクリーンと、
上記空間光変調手段によって強度変調された二原色光及び励起光を上記スクリーン上に投影する投影手段とを備え、
上記スクリーンは、上記投影手段により投射された上記二原色光を反射するとともに、該投影手段により投射された励起光を上記三原色のうちの残る一色に波長変換して放射することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記励起光源レーザから発せられる励起光は、波長が４００ｎｍ以上であって、
上記投影手段を構成する光学部品は、可視光を対象として設計されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記レーザ光源は、赤色レーザ光を発する半導体レーザ及び緑色レーザ光を発する固体レーザからなり、
上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザであって、
上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫外光を青色光に波長変換して放射することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記レーザ光源は、赤色レーザ光を発する半導体レーザ及び青色レーザ光を発する半導体レーザからなり、
上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザであって、
上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫外光を緑色光に波長変換して放射することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記レーザ光源は、緑色レーザ光を発する固体レーザ及び青色レーザ光を発する半導体レーザからなり、
上記励起光源レーザは、紫外光を発する半導体レーザであって、
上記スクリーンが投影面上に有する蛍光物質は、上記紫外光を赤色光に波長変換して放射することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に応じた画像をスクリーン上に投射して表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面の画像を手軽に楽しむことができる画像表示装置として、いわゆる「フロントプロジェクタ」といわれる画像表示装置が提案されている。
【０００３】
このような画像表示装置としては、画像のＲ（赤色）成分、Ｇ（緑色）成分及びＢ（青色）成分を分担して表示する３管の陰極線管（ＣＲＴ）を備え、これら陰極線管が表示する画像をそれぞれＲ（赤色）フィルタ、Ｇ（緑色）フィルタ及びＢ（青色）フィルタを透して重ね合わせて、スクリーンに前面側から投影する構成のものが提案されている。しかしながら、このような「３管ＣＲＴタイプ」の画像表示装置は、装置構成が大型で重く、セッティングが困難であり、価格も高価であるため、主に業務用途を中心に使用され、家庭用途としては、あまり普及していない。
【０００４】
近年、陰極線管に換えて液晶表示パネルを使用した「フロントプロジェクタ」型の画像表示装置が提案されている。この画像表示装置は、陰極線管を備えていたものに比較して、装置構成の小型化、軽量化が可能であり、セッティングも容易で、低価格化も可能であるため、業務用途のみならず、家庭用途としての普及も期待されている。
【０００５】
さらに、この画像表示装置における光源として、レーザ光は、液晶表示パネルに対する集光効率が高い、色再現域が広い、フォーカス特性がいい等の特徴があり、非常に適した光と考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような画像表示装置における光源としては、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３色の全てのレーザ光を揃える必要がある。しかしながら、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３色のレーザ光を得ることは困難であり、また、装置の小型軽量化及び低コスト化が困難であることもあり、なかなか実用化には到っていない。
【０００７】
すなわち、青色（Ｂ）の半導体レーザは開発されているが、その発光波長は４００ｎｍ乃至４１０ｎｍであり、青色として使うには視感度が悪く、また、画像表示装置の光源としての効率が極めて悪くなる。青色の光源として使うには、４５０ｎｍ近辺への長波長化が必要である。
【０００８】
また、緑色（Ｇ）のレーザに関しては、医療領域における固体レーザの進歩が著しいが、半導体レーザ化は非常に遅れている。ＺｎＳｅ系によるレーザ開発が行なわれたが、現在は、青色のＧａＮにＩｎをドーピングする方法が主流と考えられているが、実用化の目処はついていない。
【０００９】
赤色の高出力半導体レーザに関しては、すでに、発光波長６４７ｎｍ（３Ｗ）の商品化が行なわれた実績があり、技術的な問題は少ないものの、低コスト化、高信頼性化には、未だ課題が残っている。
【００１０】
そこで、本発明は、上述のような実情に鑑み、装置の小型軽量化及び低コスト化を実現しつつ、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３色について全てレーザ光源を用いてカラー画像の表示を行う画像表示装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、赤色、緑色及び青色の三原色のうちの二色の光を発するレーザ光源と、励起光を発する励起光源レーザと、これらレーザ光源及び励起光源レーザより発せられた光束を画像情報に応じて強度変調する空間光変調手段と、励起光によって励起されこの励起光を三原色のうちの残る一色に波長変換し、上記レーザ光源から発せられた三原色のうちの二色の光によっては励起されない蛍光物質を投影面上に有するスクリーンと、空間光変調手段によって強度変調された二原色光及び励起光をスクリーン上に投影する投影手段とを備え、スクリーンは、投影手段により投射された二原色光を反射するとともに、該投影手段により投射された励起光を三原色のうちの残る一色に波長変換して放射することを特徴とするものである。
【００１２】
この画像表示装置においては、三原色のうちの一色の光は、スクリーンにおける励起光からの波長変換によってこのスクリーンから放射されるので、励起光の波長の許容幅を広くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明に係る画像表示装置は、図１に示すように、画像を投影するプロジェクタ１と、このプロジェクタが画像を投影するスクリーン２との２つの要素より構成されている。プロジェクタ１は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三原色のうちの二色の可視光レーザ光を発するレーザ光源と、励起光となる紫外線レーザ光を発する励起光源レーザとを有して構成されている。また、スクリーン２は、前面の画像投影面上に、紫外光を、三原色光のうちの残る一色に変換する蛍光物質が含まれている。
【００１５】
プロジェクタ１は、レーザ光源を構成する第１及び第２の可視光レーザ３，４と、励起光源レーザとなる紫外光レーザ５とを備えている。これら第１及び第２の可視光レーザ３，４及び紫外光レーザ５から発せられた各レーザ光は、クロスダイクロイックプリズム６に入射されて合成され、投射手段となる投射レンズ部７を経て、スクリーン２上に投射される。
【００１６】
また、このプロジェクタ１においては、各レーザ光は、空間光変調手段となる図示しない制御回路によって、各色ごとに画像情報に応じて強度変調されるとともに、スクリーン２上において画像を形成するように、投射方向を走査される。
【００１７】
なお、空間光変調手段としては、各レーザ光が入射されて、これらレーザ光を画像情報に応じて各色ごとに強度変調する反射型または透過型の液晶変調素子や、マイクロミラーアレイ等のスイッチング素子を用いることもできる。
【００１８】
すなわち、このプロジェクタ１は、表示しようとする画像の第１の原色成分の画像を第１の原色光によってスクリーン２に投影し、表示しようとする画像の第２の原色成分の画像を第２の原色光によってスクリーン２に投影し、表示しようとする画像の第３の原色成分の画像を紫外光によってスクリーン２に投影して、これらを重ねる。
【００１９】
この画像表示装置においては、プロジェクタ１から投射されるレーザ光は、図２中の（Ａ）に示すように、半導体レーザからの赤色（Ｒ）レーザ光と、固体レーザからの緑色（Ｇ）レーザ光と、紫外光半導体レーザからの紫外線レーザ光とからなっている。そして、これらレーザ光は、スクリーン２に投射されると、図２中の（Ｂ）に示すように、このスクリーン２の投射面に塗布された蛍光物質、例えば、Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕによって、４１０ｎｍの紫外線レーザ光が、４５０ｎｍ近辺の青色（Ｂ）の光に波長変換され、スクリーン２から放射される。赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）のレーザ光は、スクリーン２においてそのまま反射されるので、これら赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光が合成されてスクリーン２から放射されることとなり、フルカラーの画像が表示される。
【００２０】
なお、蛍光物質であるＳｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕは、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の光によっては、ほとんど励起されない。
【００２１】
また、この画像表示装置は、図３中の（Ａ）に示すように、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の光が半導体レーザから投射され、紫外線レーザ光が半導体レーザから投射されるようにし、半導体レーザから投射される紫外線レーザ光が、図３中の（Ｂ）に示すように、スクリーン２において緑色（Ｇ）に波長変換されるように構成することもできる。
【００２２】
この場合においては、スクリーン２の投射面に塗布された蛍光物質、例えば、ＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌによって、４１０ｎｍの紫外線レーザ光が、５３０ｎｍ近辺の緑色（Ｇ）の光に波長変換され、スクリーン２から放射される。赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）のレーザ光は、スクリーン２においてそのまま反射されるので、これら赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光が合成されてスクリーン２から放射されることとなり、フルカラーの画像が表示される。
【００２３】
なお、蛍光物質であるＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌは、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の光によっては、ほとんど励起されない。
【００２４】
さらに、この画像表示装置は、図４中の（Ａ）に示すように、青色（Ｂ）の光が半導体レーザから投射され、緑色（Ｇ）の光がを固体レーザから投射され、紫外線レーザ光が半導体レーザから投射されるようにし、半導体レーザから投射される紫外線レーザ光が、図４中の（Ｂ）に示すように、スクリーン２において赤色（Ｒ）に波長変換されるように構成することもできる。
【００２５】
この場合においては、スクリーン２の投射面に塗布された蛍光物質によって、４１０ｎｍの紫外線レーザ光が、６５０ｎｍ近辺の赤色（Ｒ）の光に波長変換され、スクリーン２から放射される。青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ）のレーザ光は、スクリーン２においてそのまま反射されるので、これら赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光が合成されてスクリーン２から放射されることとなり、フルカラーの画像が表示される。
【００２６】
なお、スクリーン２の投射面に塗布された蛍光物質は、青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ）の光によっては、ほとんど励起されない。
【００２７】
このようにして、この画像表示装置においては、図５に示すように、スクリーン２からは、赤色（Ｒ）（波長６５０ｎｍ近辺）、緑色（Ｇ）（波長５３０ｎｍ近辺）及び青色（Ｂ）（波長４５０ｎｍ近辺）の３種類の光が放射され、フルカラーの画像表示が行われる。この画像表示装置においては、このような３種類の光が放射されることにより、図６の色度図特性に示すように、良好な色再現を行うことができる。
【００２８】
上述したように、赤色（Ｒ）光については半導体レーザが使え、緑色（Ｇ）光については固体レーザが使え、また、スクリーン上の蛍光物質を励起するための紫外線レーザとしては、発光波長４１０ｎｍの半導体レーザが使える。さらに具体的には、赤色（Ｒ）光レーザとしては、発光波長６４７ｎｍ（３Ｗ）の半導体レーザが、米国「ＳＤＬ社」より、緑色（Ｇ）光レーザとしては、発光波長５３２ｎｍ（〜１０Ｗ）の固体レーザが、「コヒーレント（Coherent）社」他より、青色（Ｂ）光レーザとしては、発光波長４５７ｎｍ（４００ｍＷ）の固体レーザが、「Melles Griot社」より、それぞれ商品化されている。また、紫外線レーザとしては、発光波長４００ｎｍ乃至４２０ｎｍの半導体レーザが、近年開発されている。
【００２９】
そして、スクリーン上の蛍光物質に必要とされる特性としては、以下の点が挙げられる。すなわち、４００ｎｍよりも長波長の紫外線によって励起されて所定の色光（可視光）を放射すること（なお、他の色とのクロストークを防ぐため、放射光の波長幅は狭い方がよい）、他の可視光レーザによって励起されないこと、及び、励起光から所定の可視光への変換効率が高いことである。
【００３０】
このスクリーン２の製造方法としては、白色顔料、ゲインコントロール剤及びバインダー等と紫外線励起型の蛍光物質とを混合してペースト化させたものを、図７に示すように、スプレイガン８を用いて、あるいは、他のコート法を用いて、ベースシート９上に塗布して蛍光物質層１０を形成する方法が挙げられる。蛍光物質としては、上述したように、「Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ」や「ＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌ」などを用いる。
【００３１】
あるいは、図８に示すように、ベースシート９自体を作成するときに、ベースシート材中に蛍光物質を練り込む方法によっても、このスクリーン２を製造することができる。この場合、ベースシート材９は、サプライローラ１３より引き出されてテイクアップローラ１４に巻き取られる間に、ドクターブレード１１によって蛍光物質を含むペーストを練り込まれ、乾燥機１２によって乾燥されて、表面に蛍光物質層１０が形成される。
【００３２】
このようにして製造されたスクリーン２は、図９に示すように、ベースシート９の前面に、蛍光物質層１０が被着された状態となっている。
【００３３】
上述のような構成を有する本発明に係る画像表示装置においては、例えば、スクリーン２上での全白輝度が３００ｌｍ（ルーメン）程度の「フルカラーレーザディスプレイシステム」を実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る画像表示装置においては、三原色のうちの一色の光は、スクリーンにおける励起光からの波長変換によってこのスクリーンから放射されるので、励起光の波長の許容幅を広くすることができる。
【００３５】
したがって、この画像表示装置においては、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色のレーザ光源が全て用意できない場合においても、フルカラーの画像表示が可能である。
【００３６】
すなわち、赤色（Ｒ）光について半導体レーザ、緑色（Ｇ）光について固体レーザを用いることにより、発光波長４５０ｎｍ程度の青色（Ｂ）光レーザを用いずとも、フルカラーの画像表示が可能である。
【００３７】
また、青色（Ｂ）光を発光する半導体レーザを用いることができるならば、赤色（Ｒ）光を発光する半導体レーザ及び励起光（紫外光）を発光する半導体レーザと組み合わせて用いることによって、全ての光源を半導体レーザとすることができる。このように、半導体レーザや固体レーザを用いることにより、装置構成の小型化、照明光の利用効率の向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、青色（Ｂ）光を発光する半導体レーザ及び緑色（Ｇ）光を発光する固体レーザを用いる場合、赤色（Ｒ）光を発光するレーザに関するフレキシビリティが大きくなり、設計自由度が増加する。
【００３９】
そして、この画像表示装置においては、レーザによるスペックルノイズが大きい場合であっても、スペックルノイズを低減させることができる（特に、緑色（Ｇ）光について、この効果が大きい）。
【００４０】
すなわち、本発明は、装置の小型軽量化及び低コスト化を実現しつつ、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３色について全てレーザ光源を用いてカラー画像の表示を行う画像表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】上記画像表示装置のプロジェクタからの投射光の波長特性を示すグラフ（Ａ）及びスクリーン２から放射される光の波長特性を示すグラフ（Ｂ）である。
【図３】上記画像表示装置のプロジェクタからの投射光の波長特性の他の形態を示すグラフ（Ａ）及びスクリーン２から放射される光の波長特性を示すグラフ（Ｂ）である。
【図４】上記画像表示装置のプロジェクタからの投射光の波長特性のさらに他の形態を示すグラフ（Ａ）及びスクリーン２から放射される光の波長特性を示すグラフ（Ｂ）である。
【図５】上記画像表示装置のプロジェクタからの投射光の波長特性を示すグラフである。
【図６】上記画像表示装置における色再現特性を示す色度図である。
【図７】上記画像表示装置におけるスクリーンの製造方法を示す側面図である。
【図８】上記画像表示装置におけるスクリーンの製造方法の他の形態を示す側面図である。
【図９】上記画像表示装置におけるスクリーンの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  プロジェクタ、２  スクリーン、３  第１の可視光レーザ、４  第２の可視光レーザ、５  紫外光レーザ、９  ベースシート、１０  蛍光物質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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