JP2011007912A - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射型光変調素子に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 照明装置は、光源１０と、光源１０から出射される光を変調するＤＭＤ２００とを備える。照明装置は、光源１０から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子３１と、偏光変換素子３１によって単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部（プリズム７０及びプリズム８０）と、光源１０から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子３２とを備える。狭帯域偏光状態調整素子３２は、光源１０から出射される光の光路上において、偏光変換素子３１と色分離部との間に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源と、光源から出射される光を変調する反射型光変調素子とを備える照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

従来、光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射された光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置が知られている。

また、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）などの反射型光変調素子を用いた投写型映像表示装置も知られている。このような投写型映像表示装置には、光源から出射された光を均一化する均一化部、均一化部によって均一化された光を分離する色分離部などが設けられる。均一化部としては、例えば、ロッドインテグレータやフライアイレンズなどが用いられる。色分離部としては、例えば、カラーホイールや色分離合成プリズムが用いられる。

ここで、ＤＭＤなどの反射型光変調素子を用いた投写型映像表示装置において、不要光の除去によって、映像を構成する色成分光（例えば、赤成分光、緑成分光、青成分光）の純度を高める技術も提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−４３７０５号公報

上述した投写型映像表示装置では、映像を構成する色成分光（例えば、赤成分光、緑成分光、青成分光）の純度を高めるために不要光が除去される。従って、反射型光変調素子に導かれる総光量が低下してしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、反射型光変調素子に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る照明装置は、光源（光源１０）と、前記光源から出射される光を変調する反射型光変調素子（ＤＭＤ２００）とを備える。照明装置は、前記光源から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子（偏光変換素子３１）と、前記偏光変換素子によって前記単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部（プリズム７０及びプリズム８０、又は、カラーホイール１４０）と、前記光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子（狭帯域偏光状態調整素子３２）とを備える。前記狭帯域偏光状態調整素子は、前記光源から出射される光の光路上において、前記偏光変換素子と前記色分離部との間に設けられる。

第１の特徴において、前記色分離部は、少なくともダイクロイック面を有する。前記所定波長帯は、前記ダイクロイック面のカットオフ波長を含む。

第１の特徴において、前記色分離部は、回転可能に構成されており、円盤形状の盤面を有するカラーホイール（カラーホイール１４０）である。前記カラーホイールに設けられた前記盤面の法線は、前記光源から出射された光の光軸に対して傾いている。

第１の特徴において、前記所定波長帯は、青成分光の波長帯と緑成分光の波長帯、又は、緑成分光の波長帯と赤成分光の波長帯との間の波長帯を含む。

第２の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源と、前記光源から出射される光を変調する反射型光変調素子と、前記反射型光変調素子から出射された光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える。投写型映像表示装置は、前記光源から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子と、前記偏光変換素子によって前記単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部と、前記光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子とを備える。前記狭帯域偏光状態調整素子は、前記光源から出射される光の光路上において、前記偏光変換素子と前記色分離部との間に設けられる。

本発明によれば、反射型光変調素子に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。 第１実施形態に係る狭帯域偏光状態調整素子３２を示す図である。 第１実施形態に係る狭帯域偏光状態調整素子３２を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１変更例について説明する図である。 第２変更例について説明する図である。 第３変更例について説明する図である。 第４変更例について説明する図である。 第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。 第２実施形態に係るカラーホイール１４０を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。 第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。

以下において、本発明の実施形態に係る照明装置及び投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態係る照明装置は、光源と、光源から出射される光を変調する反射型光変調素子とを備える。照明装置は、光源から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子と、偏光変換素子によって単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部と、光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子とを備える。狭帯域偏光状態調整素子は、光源から出射される光の光路上において、偏光変換素子と色分離部との間に設けられる。

実施形態に係る投写型映像表示装置は、上述した照明装置に加えて、反射型光変調素子から出射された光を投写面上に投写する投写ユニットを備える。

実施形態では、偏光変換素子と色分離部との間に設けられた狭帯域偏光状態調整素子は、光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する。一方で、色分離部に導かれた光を色分離部が分離する境目の波長（分離波長）は、色分離部に導かれた光の偏光状態に応じてシフトする。

これによって、反射型光変調素子に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることができる。

［第１実施形態］
（投写型映像表示装置）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。第１実施形態では、反射型光変調素子として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を有する投写型映像表示装置１００を例示する。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、ロッドインテグレータ２０と、偏光変換素子３１と、狭帯域偏光状態調整素子３２と、レンズ群（レンズ４１、レンズ４２、レンズ４３）と、プリズム５０と、プリズム６０と、プリズム７０と、プリズム８０と、プリズム９０と、複数のＤＭＤ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ（ＤＭＤ２００Ｒ、ＤＭＤ２００Ｇ及びＤＭＤ２００Ｂ）と、投写レンズユニット３００とを有する。

なお、第１実施形態では、光源１０、プリズム群及びＤＭＤ群は、照明装置を構成する。すなわち、照明装置は、投写型映像表示装置１００から投写レンズユニット３００を除いた構成を有する。

光源１０は、白色光を発するＵＨＰランプやキセノンランプなどである。すなわち、光源１０が発する光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む。また、光源１０が発する光は、青成分光Ｂと緑成分光Ｇとの間の波長帯を有するシアン成分光Ｃｙ、緑成分光Ｇと赤成分光Ｒとの間の波長帯を有する黄成分光Ｙｅを含む。

ロッドインテグレータ２０は、光入射面と、光出射面と、光入射面の外周から光出射面の外周に亘って設けられる光反射側面とを有する。ロッドインテグレータ２０は、光源１０から出射された光を均一化する。すなわち、ロッドインテグレータ２０は、光反射側面で光を反射することによって、光源１０から出射された光を均一化する。

偏光変換素子３１は、光源１０が発する光の偏光方向を単一の偏光方向（例えば、Ｐ偏光方向）に揃えるＰＢＳ３１Ａ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）及び位相差板３１Ｂを有する。

狭帯域偏光状態調整素子３２は、光源１０から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する。狭帯域偏光状態調整素子３２は、光源１０から出射された光の光路上において、偏光変換素子３１と色分離部との間に設けられる。

なお、第１実施形態では、色分離部は、後述するように、プリズム７０及びプリズム８０によって構成される。また、所定波長帯は、色分離部に導かれた光を色分離部が分離する境界の波長（分離波長）を含む。

具体的には、狭帯域偏光状態調整素子３２は、自素子に印加される電圧に応じて、所定波長帯の光の偏光状態のみを調整する。一方で、狭帯域偏光状態調整素子３２は、自素子に印加される電圧によらずに、他の波長帯の光の偏光状態を調整しない。

第１実施形態では、所定波長帯を有する光は、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅである。一方で、他の波長帯の光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂである。

例えば、狭帯域偏光状態調整素子３２は、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光方向を回転させない状態と、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光方向を９０°回転させる状態とを選択的に切り替え可能に構成される。又は、狭帯域偏光状態調整素子３２は、０〜９０°の範囲内において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整してもよい。

レンズ群（レンズ４１、レンズ４２、レンズ４３）は、ロッドインテグレータ２０で均一化された光の拡大を抑制しながら、ロッドインテグレータ２０で均一化された光を各ＤＭＤ２００に略結像するためのレンズである。

プリズム５０は、透光性部材によって構成されており、面５１及び面５２を有する。プリズム５０（面５１）とプリズム６０（面６１）との間にはエアギャップが設けられており、レンズ群から出射された光が面５１に入射する角度（入射角）は全反射角よりも大きいため、レンズ群から出射された光は面５１で反射される。一方で、プリズム５０（面５２）とプリズム７０（面７１）との間にはエアギャップが設けられるが、レンズ群から出射される光が面５２に入射する角度（入射角）は全反射角よりも小さいため、面５１で反射された光は面５２を透過する。

プリズム６０は、透光性部材によって構成されており、面６１を有する。

プリズム７０は、透光性部材によって構成されており、面７１及び面７２を有する。プリズム５０（面５２）とプリズム７０（面７１）との間にはエアギャップが設けられており、面７２で反射された赤成分光Ｒ及びＤＭＤ２００Ｒから出射された赤成分光Ｒが面７１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、面７２で反射された赤成分光Ｒ及びＤＭＤ２００Ｒから出射された赤成分光Ｒは面７１で反射される。

面７２は、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを透過して、赤成分光Ｒを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面５１で反射された光のうち、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂは面７２を透過し、赤成分光Ｒは面７２で反射される。面７１で反射された赤成分光Ｒは面７２で反射される。

プリズム８０は、透光性部材によって構成されており、面８１及び面８２を有する。プリズム７０（面７２）とプリズム８０（面８１）との間にはエアギャップが設けられており、面８１を透過して面８２で反射された青成分光Ｂ及びＤＭＤ２００Ｂから出射された青成分光Ｂが再び面８１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、面８１を透過して面８２で反射された青成分光Ｂ及びＤＭＤ２００Ｂから出射された青成分光Ｂは面８１で反射される。一方で、ＤＭＤ２００Ｂから出射されて面８１で反射された後に面８２で反射された青成分光Ｂが再び面８１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも小さいため、ＤＭＤ２００Ｂから出射されて面８１で反射された後に面８２で反射された青成分光Ｂは面８１を透過する。

面８２は、緑成分光Ｇを透過して、青成分光Ｂを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面８１を透過した光のうち、緑成分光Ｇは面８２を透過し、青成分光Ｂは面８２で反射される。面８１で反射された青成分光Ｂは面８２で反射される。ＤＭＤ２００Ｇから出射された緑成分光Ｇは面８２を透過する。

ここで、プリズム７０は、面７２によって、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む合成光と赤成分光Ｒとに白色光を分離する。プリズム８０は、面８２によって、緑成分光Ｇと青成分光Ｂとに合成光を分離する。すなわち、プリズム７０及びプリズム８０は、各色成分光を分離する色分離部として機能する。

なお、第１実施形態では、プリズム７０の面７２のカットオフ波長は、赤成分光Ｒに相当する波長帯と緑成分光Ｇに相当する波長帯との間に設けられる。すなわち、プリズム７０の面７２のカットオフ波長は、黄成分光Ｙｅの波長帯に設けられる。

また、第１実施形態では、プリズム８０の面８２のカットオフ波長は、緑成分光Ｇに相当する波長帯と青成分光Ｂに相当する波長帯との間に設けられる。すなわち、プリズム８０の面８２のカットオフ波長は、シアン成分光Ｃｙの波長帯に設けられる。

一方で、プリズム８０は、緑成分光Ｇと青成分光Ｂとを面８２によって合成する。プリズム７０は、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む合成光と赤成分光Ｒとを面７２によって合成する。すなわち、プリズム７０及びプリズム８０は、各色成分光を合成する色合成部として機能する。

プリズム９０は、透光性部材によって構成されており、面９１を有する。面９１は、緑成分光Ｇを透過するように構成されている。なお、ＤＭＤ２００Ｇへ入射する緑成分光Ｇ及びＤＭＤ２００Ｇから出射された緑成分光Ｇは面９１を透過する。

ＤＭＤ２００Ｒ、ＤＭＤ２００Ｇ及びＤＭＤ２００Ｂは、複数の微少ミラーによって構成されており、複数の微少ミラーは可動式である。各微少ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ２００Ｒは、各微少ミラーの角度を変更することによって、投写レンズユニット３００側に赤成分光Ｒを反射するか否かを切り替える。同様に、ＤＭＤ２００Ｇ及びＤＭＤ２００Ｂは、各微少ミラーの角度を変更することによって、投写レンズユニット３００側に緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを反射するか否かを切り替える。

投写レンズユニット３００は、プリズム９０から出射された光（映像光）を投写面上に投写する。

（狭帯域偏光状態調整素子の構成）
以下において、第１実施形態に係る狭帯域偏光状態調整素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図２及び図３は、第１実施形態に係る狭帯域偏光状態調整素子３２の近傍を示す図である。

図２に示すように、狭帯域偏光状態調整素子３２は、第１状態、例えば、自素子に電圧が印可されていない状態において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整せずに透過する。すなわち、狭帯域偏光状態調整素子３２の光出射側において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂの偏光状態と同じである。

図３に示すように、狭帯域偏光状態調整素子３２は、第２状態、例えば、自素子に電圧が印可された状態において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整して透過する。すなわち、狭帯域偏光状態調整素子３２の光出射側において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂの偏光状態と異なっている。

上述したように、狭帯域偏光状態調整素子３２は、０〜９０°の範囲内において、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整してもよい。

このように、狭帯域偏光状態調整素子３２は、狭帯域偏光状態調整素子３２の光出射側において、自素子に印可される電圧に応じて、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分及びＳ偏光成分の比率を制御する。

なお、狭帯域偏光状態調整素子３２によって偏光状態が調整される所定波長帯は、黄成分光Ｙｅの波長帯に設けられる面７２のカットオフ波長を含む。また、狭帯域偏光状態調整素子３２によって偏光状態が調整される所定波長帯は、シアン成分光Ｃｙの波長帯に設けられる面８２のカットオフ波長を含む。

（カットオフ波長のシフト）
以下において、第１実施形態に係るカットオフ波長のシフトについて説明する。ダイクロイック面（プリズム７０の面７２及びプリズム８０の面８２）のカットオフ波長は、入射光の偏光状態に応じてシフトする。具体的には、Ｐ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面を透過する透過光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトする。Ｓ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面で反射する反射光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトする。

例えば、緑成分光Ｇと赤成分光Ｒとを分離するプリズム７０の面７２では、緑成分光Ｇが透過光であるため、黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分が多いほど、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅが多い。緑成分光Ｇと赤成分光Ｒとを分離するプリズム７０の面７２では、赤成分光Ｒが反射光であるため、黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分が多いほど、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが多い。

一方で、青成分光Ｂと緑成分光Ｇとを分離するプリズム８０の面８２では、緑成分光Ｇが透過光であるため、シアン成分光Ｃｙに含まれるＰ偏光成分が多いほど、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙが多い。一方で、青成分光Ｂと緑成分光Ｇとを分離するプリズム８０の面８２では、青成分光Ｂが反射光であるため、シアン成分光Ｃｙに含まれるＳ偏光成分が多いほど、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが多い。

（偏光状態と色再現範囲との関係）
以下において、第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係について、図面を参照しながら説明する。図４〜図９は、第１実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。

（１）Ｐ偏光成分の比率が１００％であるケース
第１に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるケースについて説明する。

図４に示すように、プリズム７０の面７２では、黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるため、黄成分光Ｙｅは、主として緑成分光Ｇに重畳される。また、プリズム８０の面８２では、シアン成分光Ｃｙに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるため、シアン成分光Ｃｙは、主として緑成分光Ｇに重畳される。

このようなケースでは、図５に示す色再現範囲が実現される。なお、後述する例では、Ｐ偏光成分の比率が１００％であるケースを基準にして、色再現範囲について説明する。

（２）Ｐ偏光成分の比率が５０％であり、Ｓ偏光成分の比率が５０％であるケース
第２に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が５０％であり、Ｓ偏光成分の比率が５０％であるケースについて説明する。

図６に示すように、プリズム７０の面７２では、黄成分光Ｙｅが５０％のＰ偏光成分及び５０％のＳ偏光成分を含むため、黄成分光Ｙｅは、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇの双方に重畳される。言い換えると、黄成分光Ｙｅは、赤成分光Ｒの光路又は緑成分光Ｇの光路に分配される。また、プリズム８０の面８２では、シアン成分光Ｃｙが５０％のＰ偏光成分及び５０％のＳ偏光成分を含むため、シアン成分光Ｃｙは、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂの双方に重畳される。言い換えると、黄成分光Ｙｅは、緑成分光Ｇの光路又は青成分光Ｂの光路に分配される。

このようなケースでは、図７に示す色再現範囲が実現される。シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの一部が緑成分光Ｇに重畳されないため、図７に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも緑色の純度が上昇する。これに対して、シアン成分光Ｃｙの一部が青成分光Ｂに重畳されるため、図７に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも青色の純度が低下する。同様に、黄成分光Ｙｅの一部が赤成分光Ｒに重畳されるため、図７に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも赤色の純度が低下する。

（３）Ｓ偏光成分の比率が１００％であるケース
第３に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるケースについて説明する。

図８に示すように、プリズム７０の面７２では、黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるため、黄成分光Ｙｅは、主として赤成分光Ｒに重畳される。また、プリズム８０の面８２では、シアン成分光Ｃｙに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるため、シアン成分光Ｃｙは、主として青成分光Ｂに重畳される。

このようなケースでは、図９に示す色再現範囲が実現される。シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅがほとんど緑成分光Ｇに重畳されないため、図９に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも緑色の純度がさらに上昇する。すなわち、図９に示す色再現範囲では、図７に示す色再現範囲よりも緑色の純度が上昇する。

これに対して、黄成分光Ｙｅが主として赤成分光Ｒに重畳されるため、図９に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも赤色の純度がさらに低下する。同様に、シアン成分光Ｃｙが青成分光Ｂに主として重畳されるため、図９に示す色再現範囲では、図５に示す色再現範囲よりも青色の純度がさらに低下する。すなわち、図９に示す色再現範囲では、図７に示す色再現範囲よりも赤色及び青色の純度が低下する。

（作用及び効果）
第１実施形態では、偏光変換素子３１と色分離部（プリズム７０及びプリズム８０）との間に設けられた狭帯域偏光状態調整素子３２は、光源１０から出射される光の波長帯のうち、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整する。一方で、色分離部に導かれた光を分離する波長（面７２及び面８２のカットオフ波長）は、色分離部に導かれた光の偏光状態に応じてシフトする。

具体的には、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂに重畳すべきシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分及びＳ偏光成分の比率を狭帯域偏光状態調整素子３２によって制御することによって、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることができる。

これによって、ＤＭＤ２００に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることができる。

ここで、狭帯域偏光状態調整素子３２によって偏光状態が制御される所定波長帯域は、面７２及び面８２のカットオフ波長を含む。従って、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂの純度をある程度保ちながら、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂの境界の波長を有する光（シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅ）を適切に各光路に分配することができる。

ここで、ＤＭＤ２００は、微少ミラーの角度を変更することによって、色成分光を変調するように構成される。従って、反射型光変調素子としてＤＭＤ２００が用いられるケースでは、各色成分光の偏光状態について注意を払わないことが一般的であることに留意すべきである。

［第１変更例］
以下において、第１実施形態の第１変更例について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、第1実施形態では、ロッドインテグレータ２０の光入射側に偏光変換素子３１が設けられる。これに対して、変更例１では、図１０に示すように、ロッドインテグレータ２０の光出射側に偏光変換素子３１（ＰＢＳ３１Ａ及び位相差板３１Ｂ）が設けられる。

例えば、光源１０に設けられたリフレクタの断面が楕円形状を有しており、リフレクタが光を集光するように構成されているケースにおいて、第１変更例を適用することが好ましい。

［第２変更例］
以下において、第１実施形態の第２変更例について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態及び第１変更例との相違点について主として説明する。

具体的には、第１実施形態及び第１変更例では、光源１０から出射される光の集光について特に触れていない。これに対して、第２変更例では、図１１に示すように、光源１０から出射される光を集光するコンデンサレンズ１１が設けられる。コンデンサレンズ１１は、光源１０から出射される光をロッドインテグレータ２０の光入射面に集光する。

例えば、光源１０に設けられたリフレクタの断面が放物線形状を有しており、リフレクタが光を平行光で反射するように構成されているケースにおいて、第２変更例を適用することが好ましい。

［第３変更例］
以下において、第１実施形態の第３変更例について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、第３変更例では、光源１０から出射される光の偏光方向の揃え方が第１実施形態及び第１変更例と異なる。第３変更例では、図１２に示すように、偏光変換素子３１に代えて、ミラー１２、１／４λ位相差板３５及び反射型偏光板３６が設けられる。

ミラー１２は、ロッドインテグレータ２０の光入射面に設けられる。１／４λ位相差板３５は、光の位相を１／４λ変化させる。反射型偏光板３６は、一の偏光方向を透過して、他の偏光方向を反射する。

ロッドインテグレータ２０に導かれた光は、一の偏光方向に揃うまで、ミラー１２及び反射型偏光板３６で反射される。すなわち、ロッドインテグレータ２０に導かれた光は、一の偏光方向に揃うまで、ロッドインテグレータ２０を往復する。これによって、ロッドインテグレータ２０に導かれた光は、単一の偏光方向に揃えられる。

［第４変更例］
以下において、第１実施形態の第４変更例について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、第４変更例では、光源１０から出射される光の均一化方法及び偏光方向の揃え方が第１実施形態及び第１変更例と異なる。第４変更例では、図１３に示すように、ロッドインテグレータ２０及び偏光変換素子３１に代えて、フライアイレンズユニット３７と、ＰＢＳアレイ３８と、コンデンサレンズ群（レンズ４５及びレンズ４６）が設けられる。

フライアイレンズユニット３７は、フライアイレンズ３７Ａ及びフライアイレンズ３７Ｂによって構成されており、光源１０から出射される光を均一化する。ＰＢＳアレイ３８は、フライアイレンズユニット３７から出射された光を単一の偏光方向に揃えるＰＢＳ３８Ａ及び位相差板３８Ｂを有する。レンズ４５及びレンズ４６は、ＰＢＳアレイ３８から出射された光を集光する。

［第２実施形態］
以下において、第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、第１実施形態では、色分離部として、色分離合成プリズム群（プリズム７０、プリズム８０）が設けられる。これに対して、第２実施形態では、色分離部として、カラーホイールが設けられる。

（投写型映像表示装置）
以下において、第２実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。第２実施形態では、反射型光変調素子として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を有する投写型映像表示装置１００を例示する。なお、図１４では、図１と同様の構成について、同様の符号を付している。

図１４に示すように、投写型映像表示装置１００は、第１実施形態と同様に、光源１０と、ロッドインテグレータ２０と、偏光変換素子３１と、狭帯域偏光状態調整素子３２と、レンズ群（レンズ４１、レンズ４２、レンズ４３）と、ＤＭＤ２００と、投写レンズユニット３００とを有する。また、投写型映像表示装置１００は、カラーホイール１４０と、プリズム１６０と、プリズム１７０と、非球面ミラー１８０とを有する。

カラーホイール１４０は、回転可能に構成されており、円盤形状の盤面を有する。カラーホイール１４０に設けられた盤面の法線Ｌ_１は、光源１０から出射された光の光軸Ｌ_２に対して傾いている。

具体的には、カラーホイール１４０は、図１５に示すように、回転軸１４１を中心として、回転可能に構成される。カラーホイール１４０に設けられた円盤形状の盤面は、赤透過領域１４２Ｒと、緑透過領域１４２Ｇと、青透過領域１４２Ｂとを含む。赤透過領域１４２Ｒは、赤成分光Ｒを透過し、他の光を遮光する領域である。緑透過領域１４２Ｇは、緑成分光Ｇを透過し、他の光を遮光する領域である。青透過領域１４２Ｂは、青成分光Ｂを透過し、他の光を遮光する領域である。

第２実施形態では、例えば、各透過領域が設けられる順序は、所定方向Ａに沿って、赤透過領域１４２Ｒ、青透過領域１４２Ｂ、緑透過領域１４２Ｇである。

プリズム１６０は、光透過性部材によって構成されており、面１６１を有する。プリズム１７０は、光透過性部材によって構成されており、面１７１を有する。

プリズム１６０（面１６１）とプリズム１７０（面１７１）との間にはエアギャップが設けられる。レンズ群から出射される光が面１６１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、レンズ群から出射される光は面１６１で反射される。ＤＭＤ２００から出射された光が面１６１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも小さいため、ＤＭＤ２００から出射される光は面１６１を透過する。

非球面ミラー１８０は、投写レンズユニット３００から出射された光（映像光）を投写面側に反射する。投写レンズユニット３００から出射された光（映像光）は、非球面ミラー１８０によって拡大される。

（透過波長のシフト）
以下において、第２実施形態に係る透過波長のシフトについて説明する。透過領域（赤透過領域１４２Ｒ、緑透過領域１４２Ｇ、青透過領域１４２Ｂ）の透過波長は、入射光の偏光状態に応じてシフトする。

例えば、赤透過領域１４２Ｒでは、黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分が多いほど、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが少ない。赤透過領域１４２Ｒでは、黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分が多いほど、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが多い。

緑透過領域１４２Ｇでは、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分が多いほど、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが多い。緑透過領域１４２Ｇでは、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分が多いほど、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが少ない。

青透過領域１４２Ｂでは、シアン成分光Ｃｙに含まれるＰ偏光成分が多いほど、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが少ない。青透過領域１４２Ｂでは、シアン成分光Ｃｙに含まれるＳ偏光成分が多いほど、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが多い。

（偏光状態と色再現範囲との関係）
以下において、第２実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係について、図面を参照しながら説明する。図１６〜図２１は、第２実施形態に係る偏光状態と色再現範囲との関係を示す図である。

（１）Ｐ偏光成分の比率が１００％であるケース
第１に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるケースについて説明する。

図１６に示すように、赤透過領域１４２Ｒでは、黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるため、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが少ない。緑透過領域１４２Ｇでは、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるため、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが多い。青透過領域１４２Ｂでは、シアン成分光Ｃｙに含まれるＰ偏光成分の比率が１００％であるため、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが少ない。

このようなケースでは、図１７に示す色再現範囲が実現される。なお、後述する例では、Ｐ偏光成分の比率が１００％であるケースを基準にして、色再現範囲について説明する。

（２）Ｐ偏光成分の比率が５０％であり、Ｓ偏光成分の比率が５０％であるケース
第２に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＰ偏光成分の比率が５０％であり、Ｓ偏光成分の比率が５０％であるケースについて説明する。

図１８に示すように、赤透過領域１４２Ｒでは、黄成分光Ｙｅが５０％のＰ偏光成分及び５０％のＳ偏光成分を含むため、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが増大する。緑透過領域１４２Ｇでは、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが５０％のＰ偏光成分及び５０％のＳ偏光成分を含むため、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが減少する。青透過領域１４２Ｂでは、シアン成分光Ｃｙが５０％のＰ偏光成分及び５０％のＳ偏光成分を含むため、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが増大する。

このようなケースでは、図１９に示す色再現範囲が実現される。緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが減少するため、図１９に示す色再現範囲では、図１７に示す色再現範囲よりも緑色の純度が上昇する。これに対して、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが増大し、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが増大するため、図１９に示す色再現範囲では、図１７に示す色再現範囲よりも赤色及び青色の純度が低下する。

（３）Ｓ偏光成分の比率が１００％であるケース
第３に、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるケースについて説明する。

図２０に示すように、赤透過領域１４２Ｒでは、黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるため、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅが多い。緑透過領域１４２Ｇでは、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるため、緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅが少ない。青透過領域１４２Ｂでは、シアン成分光Ｃｙに含まれるＳ偏光成分の比率が１００％であるため、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙが多い。

このようなケースでは、図２１に示す色再現範囲が実現される。緑成分光Ｇに重畳されるシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅがさらに減少するため、図２１に示す色再現範囲では、図１７に示す色再現範囲よりも緑色の純度がさらに上昇する。すなわち、図２１に示す色再現範囲では、図１９に示す色再現範囲よりも緑色の純度が上昇する。

これに対して、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅがさらに増大し、青成分光Ｂに重畳されるシアン成分光Ｃｙがさらに増大するため、図２１に示す色再現範囲では、図１７に示す色再現範囲よりも赤色及び青色の純度がさらに低下する。すなわち、図２１に示す色再現範囲では、図１９に示す色再現範囲よりも赤色及び青色の純度が低下する。

（作用及び効果）
第２実施形態では、偏光変換素子３１と色分離部（カラーホイール１４０）との間に設けられた狭帯域偏光状態調整素子３２は、光源１０から出射される光の波長帯のうち、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整する。一方で、カラーホイール１４０に導かれた光を分離する波長（赤透過領域１４２Ｒ、緑透過領域１４２Ｇ及び青透過領域１４２Ｂの透過波長）は、カラーホイール１４０に導かれた光の偏光状態に応じてシフトする。

具体的には、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂに重畳すべきシアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの光量を狭帯域偏光状態調整素子３２によって制御することによって、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることができる。

これによって、ＤＭＤ２００に導かれる総光量の低下を抑制しながら、投写面に投写される映像の色再現範囲を切り替えることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、狭帯域偏光状態調整素子３２は、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態を調整するが、実施形態はこれに限定されるものではない。

例えば、狭帯域偏光状態調整素子３２は、シアン成分光Ｃｙの偏光状態のみを調整してもよい。また、狭帯域偏光状態調整素子３２は、黄成分光Ｙｅの偏光状態のみを調整してもよい。

さらに、狭帯域偏光状態調整素子３２に代えて、シアン成分光Ｃｙの偏光状態のみを調整する狭帯域偏光状態調整素子及び黄成分光Ｙｅの偏光状態のみを調整する狭帯域偏光状態調整素子が設けられていてもよい。これによって、シアン成分光Ｃｙ及び黄成分光Ｙｅの偏光状態が独立して制御されるため、色再現範囲のバリエーションが増加する。

実施形態では、反射型光変調素子として、ＤＭＤ２００が例示されているが、実施形態は、これに限定されるものではない。

実施形態では、Ｐ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面を透過する透過光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトし、Ｓ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面で反射する反射光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトするケースを例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。

例えば、ダイクロイック面を構成する誘電体多層膜の構成によっては、Ｐ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面で反射する反射光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトしてもよい。同様に、Ｓ偏光成分が多いほど、ダイクロイック面を透過する透過光が多くなるように、ダイクロイック面のカットオフ波長がシフトしてもよい。

また、ダイクロイック面やカラーホイール面などの入射面に対する入射光の振動方向に応じて、入射面を透過する光の波長帯（透過波長帯）や入射面で反射する光の波長帯（反射波長帯）が変化することに留意すべきである。すなわち、狭帯域偏光状態調整素子３２によって偏光状態が調整された結果、入射面に対する入射光の振動方向が定まるため、入射面の傾きに応じて、透過波長帯及び反射波長帯が変化することに留意すべきである。

第２実施形態では、各透過領域が設けられる順序は、所定方向Ａに沿って、赤透過領域１４２Ｒ、青透過領域１４２Ｂ、緑透過領域１４２Ｇである。しかしながら、各透過領域が設けられる順序は、特に限定されるものではない。例えば、各透過領域が設けられる順序は、所定方向Ａに沿って、青透過領域１４２Ｂ、赤透過領域１４２Ｒ、緑透過領域１４２Ｇであってもよい。

第２実施形態は、カラーホイール１４０は、赤透過領域１４２Ｒ、緑透過領域１４２Ｇ及び青透過領域１４２Ｂを有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。カラーホイール１４０は、赤透過領域、緑透過領域及び青透過領域に加えて、黄透過領域、シアン透過領域及びマゼンタ透過領域の少なくても１つ以上を有していてもよい。

第２実施形態は、カラーホイール１４０は、３つの透過領域に区分けされている。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。カラーホイール１４０は、４つ以上の透過領域に区分けされていてもよい。例えば、カラーホイール１４０は、第１赤透過領域（例えば、赤光透過）、第２赤透過領域（例えば、黄光透過）、第１緑透過領域（例えば、緑光透過）、第２緑透過領域（例えば、シアン光透過）、第１青透過領域（例えば、青光透過）及び第２青透過領域（例えば、マゼンタ光透過）を有していてもよい。

１０…光源、１１…コンデンサレンズ、１２…ミラー、２０…ロッドインテグレータ、３１…偏光変換素子、３２…狭帯域偏光状態調整素子、３５…１／４λ位相差板、３６…反射型偏光板、３７…フライアイレンズユニット、３８…ＰＢＳアレイ、４１〜４３，４５，４６…レンズ、５０，６０，７０，８０，９０…プリズム、１００…投写型映像表示装置、１４０…カラーホイール、１４１…回転軸、１４２…透過領域、１６０，１７０…プリズム、１８０…非球面ミラー、２００…ＤＭＤ、３００…投写レンズユニット

Claims (5)

1. 光源と、前記光源から出射される光を変調する反射型光変調素子とを備える照明装置であって、
   前記光源から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子によって前記単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部と、
   前記光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子とを備え、
   前記狭帯域偏光状態調整素子は、前記光源から出射される光の光路上において、前記偏光変換素子と前記色分離部との間に設けられることを特徴とする照明装置。
2. 前記色分離部は、少なくともダイクロイック面を有しており、
   前記所定波長帯は、前記ダイクロイック面のカットオフ波長を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記色分離部は、回転可能に構成されており、円盤形状の盤面を有するカラーホイールであり、
   前記カラーホイールに設けられた前記盤面の法線は、前記光源から出射された光の光軸に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記所定波長帯は、青成分光の波長帯と緑成分光の波長帯、又は、緑成分光の波長帯と赤成分光の波長帯との間の波長帯を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 光源と、前記光源から出射される光を変調する反射型光変調素子と、前記反射型光変調素子から出射された光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置であって、
   前記光源から出射される光の偏光方向を単一の偏光方向に揃える偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子によって前記単一の偏光方向に揃えられた光を分離する色分離部と、
   前記光源から出射される光の波長帯のうち、所定波長帯の光の偏光状態を調整する狭帯域偏光状態調整素子とを備え、
   前記狭帯域偏光状態調整素子は、前記光源から出射される光の光路上において、前記偏光変換素子と前記色分離部との間に設けられることを特徴とする投写型映像表示装置。

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