JP6597162B2 - プロジェクター - Google Patents

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Description

本発明は、プロジェクターに関する。
従来、光源装置から出射された照明光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面に拡大投射する画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の画像表示装置は、照明装置、偏光分離装置、分光装置、液晶パネル、プリズム及び投射光学装置を備える。照明装置は、励起光を出射する励起光源と、蛍光体とを備える。蛍光体は、入射された励起光の一部を励起光とは異なる波長の蛍光に変換する。蛍光体からは、蛍光と、励起光の他の一部とが、当該励起光が入射する側と同じ側に向けて照明光として出射される。分光装置は、２つのダイクロイックミラーを有し、第１のダイクロイックミラーにより、上記照明光から青色光が分離され、第２のダイクロイックミラーにより赤色光及び緑色光が分離される。これら分離された各色光は、それぞれが対応する液晶パネルにて変調される。そして、液晶パネルにより変調された各色光がプリズムにて合成され、投射光学装置から投射される。
特開２０１２−４００９号公報
ところで、上記特許文献１に記載の蛍光体を用いたプロジェクターにおいて、投射光学装置から投射される画像の色域を拡げるモード（例えば、シネマモード等）への切替が可能な構成が要望されている。一般的には上記色域を拡げるモードにおいては、青色光の波長領域と緑色光の波長領域との間のシアン光の波長領域、及び、緑色光の波長領域と赤色光の波長領域との間の黄色光の波長領域の光を減光するフィルターが必要となるが、上記蛍光体を用いたプロジェクターの場合には、蛍光の波長領域である黄色光の波長領域を減光すればよい。このため、赤色光と緑色光を分離する第２のダイクロイックミラーよりも光路上流において、赤色波長領域の光と緑色波長領域との間の黄色波長領域の光を減光するフィルターを挿抜可能に配置する構成が考えられる。
しかしながら、上記第１のダイクロイックミラーと第２のダイクロイックミラーとの間に上記フィルターを挿抜可能に配置する構成では、黄色波長領域の光の調整において、例えば、減光する所定波長の光を十分に減光して色域を広くしようとすると光を減光する波長領域が広くなるため、輝度が低下するという問題がある。一方、減光する所定波長の領域を狭くすると当該所定波長領域の光を十分に減光できなくなり、色が混じることにより色域が狭くなるという問題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、投射画像の輝度の低下を抑制しつつ、色域を拡大できるプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
本発明の一態様に係るプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置から出射された光から第１色光と第２色光とを分離する第１色分離装置と、前記第１色分離装置により分離された第２色光から第３色光と第４色光とを分離する第２色分離装置と、前記第１色分離装置及び前記第２色分離装置により分離された光を変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置により変調された光に基づく画像を投射する投射光学装置と、前記第３色光の光路上に挿抜可能に設けられる第１フィルターと、前記第４色光の光路上に挿抜可能に設けられる第２フィルターと、を備え、前記第３色光の波長は、前記第４色光の波長より短く、前記第１フィルターは、前記第３色光の波長領域及び前記第４色光の波長領域との間の波長領域である減光波長領域内に設定された第１閾値を超える波長の光を減光し、前記第２フィルターは、前記減光波長領域内に設定された第２閾値以下の波長の光を減光することを特徴とする。
上記第１色分離装置及び上記第２色分離装置としては、ダイクロイックミラーを例示できる。また、上記第１フィルター及び第２フィルターとしては、第１閾値より短い波長の光を透過させ、当該第１閾値より長い波長の光を減光させるローパスフィルター、及び、第２閾値より長い波長の光を透過させ、当該第２閾値より短い波長の光を減光させるハイパスフィルターを例示できる。更に、上記第１閾値は、第１フィルターに入射された光のうち、１０％の光を減光して９０％の光を透過する光の波長であり、上記第２閾値とは、第２フィルターに入射された光のうち、１０％の光を減光して９０％の光を透過する光の波長である。加えて、減光波長領域とは、フィルターにより減光することにより色域を拡げることが可能な波長領域であり、かつ、当該減光波長領域を超えた波長領域は減光する必要のない波長領域である。
上記一態様によれば、第２色分離装置により分離された第３色光が第１フィルターに入射されると、第１フィルターが上記減光波長領域内における第１閾値を超える波長の光を減光し、第４色光が第２フィルターに入射されると、第２フィルターが上記減光波長領域における第２閾値に達しない波長の光を減光するので、減光波長領域において、第３色光及び第４色光として利用できない波長領域の光を減光できる。換言すると、第１フィルターが上記減光波長領域における第１閾値に達しない波長の光を透過させ、第２フィルターが上記減光波長領域における第２閾値を超える波長の光を透過させるので、減光波長領域の光のうち第１閾値に達しない波長の光を第３色光として使用でき、かつ、減光波長領域の光のうち第２閾値を超える波長の光を第４色光として利用できる。すなわち、減光波長領域の光を第１フィルター及び第２フィルターにより十分減光することができ、かつ、第３色光及び第４色光の波長領域の光を必要以上に減光することを抑制できる。従って、投射画像の輝度の低下を抑制しつつ、色域を拡大できる。
上記一態様では、前記第１閾値と前記第２閾値との差は、前記減光波長領域の帯域幅より小さいことを特徴とする。
上記一態様によれば、第１閾値と第２閾値との差が減光波長領域の帯域幅より小さいので、当該減光波長領域内において第１フィルター及び第２フィルターを介して透過される光の波長領域を拡大できる。これによれば、確実に第１フィルター及び第２フィルターにより減光される光量を小さくできるので、投射される画像の輝度の低下を確実に抑制できる。
上記一態様では、前記第１フィルター及び前記第２フィルターは、両方が光路上に挿入された状態と両方が光路上から退避された状態との間で切り替わることが好ましい。
上記一態様によれば、第１フィルター及び第２フィルターの両方が光路上に挿入された状態と、第１フィルター及び第２フィルターの両方が光路上から退避された状態との間で切り替わるので、２つのフィルター（第１フィルター及び第２フィルター）を別々に挿抜させる構成に比べて、簡単な構成で投射画像の輝度の低下を抑制しつつ、色域を拡大できる。
上記一態様では、前記第１フィルター及び前記第２フィルターのそれぞれは、前記第３色光の光路と前記第４色光の光路との間に重なって収納されることが好ましい。
ここで、それぞれのフィルターがそれぞれ異なる位置に個別に収納されると、当該それぞれのフィルターを収納するスペースが必要となるので、プロジェクターが大型化するおそれがある。
これに対し、上記一態様では、第１フィルター及び第２フィルターのそれぞれが第３色光の光路と第４色光の光路との間に重なって収納されるので、上記それぞれ異なる位置に収納される場合に比べて収納スペースを小さくできる。従って、プロジェクターを小型化できる。
上記一態様では、前記第３色光及び前記第４色光の少なくとも一方の光路上にリレーレンズを備え、前記第１フィルター及び前記第２フィルターのうち、前記リレーレンズが配置されたフィルターは、前記リレーレンズが配置された光路上における当該リレーレンズの光入射側に挿抜可能に設けられることが好ましい。
ここで、リレーレンズは、光変調装置までの距離が長い光路上に配置される。このため、リレーレンズが設けられた光路に隣接する領域には、第１フィルター及び第２フィルターの収納スペースが存在する。上記一態様によれば、リレーレンズの光入射側に少なくとも一方のフィルターが挿抜可能に設けられるので、上記収納スペースに第１フィルター及び第２フィルターを収納できる。従って、の収納スペースを別途設ける必要がないので、プロジェクターの大型化を抑制できる。
上記一態様では、前記照明装置は、固体光源と、前記固体光源から出射された光が入射される蛍光体と、を備え、前記第１色光は、青色光であり、前記第２色光は、緑色光及び赤色光を含む色光であり、前記第３色光は、緑色光であり、前記第４色光は、赤色光であり、前記第１フィルターの前記波長領域は、緑色波長領域に含まれ、前記第２フィルターの前記波長領域は、赤色波長領域に含まれ、前記減光波長領域は、黄色波長領域に設定されていることが好ましい。
上記固体光源としては、青色光を出射させるレーザー光源を例示でき、上記蛍光体としては、ＹＡＧ蛍光体を例示できる。
ここで、蛍光体及び固体光源を備えた照明装置から出射された光は、蛍光を含むので当該照明装置から出射された光の波長領域における黄色光波長領域の光の強度と、赤色光波長領域及び緑色光波長領域のそれぞれの波長領域の光の強度とが略均等となる。
また、上記一態様によれば、第１フィルターが緑色波長領域の光とともに、黄色波長領域の光の一部を当該緑色波長領域の光として透過させ、第２フィルターが赤色波長領域の光とともに、黄色波長領域の光の一部を当該赤色波長領域の光として透過させる。これによれば、第２色分離装置により分離された赤色光及び緑色光において当該第１フィルター及び第２フィルターにより減光される黄色波長領域の光の量を小さくできる。従って、投射画像の輝度の低下を確実に抑制しつつ、色域を拡大できる。
本発明の一実施形態に係るプロジェクターの概略を示す模式図。 上記実施形態に係るプロジェクターの照明装置の概略を示す模式図。 上記実施形態に係る照明装置の蛍光部材の構成を示す断面図。 上記実施形態に係る照明装置から出射される出射光の波長領域の一例を示す図。 上記実施形態に係るダイクロイックミラーにより分離された光の一方に対して第１フィルター及び第２フィルターを使用した場合の光透過率を示す図。
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
プロジェクター１は、内部に設けられた光源から出射された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーンＳＣ１等の被投射面上に拡大投射する表示装置である。
このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、当該外装筐体２内に収納される光学ユニット３、当該プロジェクター１を制御する制御装置ＣＵの他、図示を省略するが、冷却対象を冷却する冷却装置、及び当該プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置を備える。また、プロジェクター１は、色合成装置に入射される光の成分比率に応じて、投射光学装置から投射される画像の色域を変化させる機能を有する。
［光学ユニットの構成］
光学ユニット３は、照明装置３１、色分離装置３２、平行化レンズ３３、複数の光変調装置３４、色合成装置３５、投射光学装置３６、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を備える。
照明装置３１は、照明光ＷＬを出射する。なお、照明装置３１の構成については、後述する。
色分離装置３２は、照明装置３１から入射された照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢの３つの色光に分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２、全反射ミラー３２３，３２４，３２５及びリレーレンズ３２６，３２７を備える。
ダイクロイックミラー３２１は、本発明の第１色分離装置に相当し、照明装置３１からの照明光ＷＬから青色光ＬＢ及びその他の色光（緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）を含む光ＬＹを分離する。ダイクロイックミラー３２１は、青色光ＬＢを反射させるとともに、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを含む上記光ＬＹを透過させる。
ダイクロイックミラー３２２は、本発明の第２色分離装置に相当し、ダイクロイックミラー３２１により分離された上記光ＬＹから緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを分離する。具体的に、ダイクロイックミラー３２２は、緑色光ＬＧを反射するとともに、赤色光ＬＲを透過させる。
なお、上記青色光ＬＢは、本発明の第１色光に相当し、上記緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを含む光ＬＹは、本発明の第２色光に相当し、上記緑色光ＬＧは、本発明の第３色光に相当し、上記赤色光ＬＲは、本発明の第４色光に相当する。
全反射ミラー３２３は、青色光ＬＢの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２１にて反射された青色光ＬＢを光変調装置３４（３４Ｂ）に向けて反射させる。一方、全反射ミラー３２４，３２５は、赤色光ＬＲの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２２を透過した赤色光ＬＲを光変調装置３４（３４Ｒ）に向けて反射させる。また、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー３２２にて、光変調装置３４（３４Ｇ）に向けて反射される。
リレーレンズ３２６，３２７は、赤色光ＬＲの光路の、ダイクロイックミラー３２２の下流に配置されている。これらリレーレンズ３２６，３２７は、赤色光ＬＲの光路長が青色光ＬＢや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることによる赤色光ＬＲの光損失を補償する機能を有する。
平行化レンズ３３は、後述する光変調装置３４に入射する光を平行化する。なお、赤、緑及び青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとする。また、赤、緑及び青の各色光用の光変調装置を、それぞれ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとする。
複数の光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）は、ダイクロイックミラー３２１及びダイクロイックミラー３２２により分離され、それぞれ入射される各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを変調して、画像情報に応じた色画像を形成する。これら光変調装置３４は、入射される光を変調する液晶パネルにより構成される。なお、図示は省略するが、光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの入射側及び出射側にはそれぞれ、入射側偏光板及び出射側偏光板が配置されている。
色合成装置３５には、各光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂからの画像光が入射される。この色合成装置３５は、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学装置３６に向けて出射させる。本実施形態では、色合成装置３５は、クロスダイクロイックプリズムにより構成される。
投射光学装置３６は、色合成装置３５にて合成された画像光をスクリーンＳＣ１等の被投射面に投射する。このような構成により、スクリーンＳＣ１に拡大された画像が投射される。
第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、それぞれ緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの光路上に配置され、それぞれ異なる波長領域の光を透過させる機能を有する。なお、第１フィルター５１及び第２フィルター５２の構成については、後述する。
［照明装置の構成］
図２は、本実施形態のプロジェクター１における照明装置３１の構成を示す概略図である。
照明装置３１は、前述したように照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて出射する。この照明装置３１は、図２に示すように、光源装置３１１、アフォーカル光学系３１２、ホモジナイザー光学系３１３、偏光分離装置３１４、位相差板３１５、ピックアップ光学系３１６、インテグレーター光学系３１７、偏光変換素子３１８、重畳レンズ３１９及び蛍光部材４を備える。また、光源装置３１１は、アレイ光源３１１Ａ及びコリメータ光学系３１１Ｂを備える。
光源装置３１１のアレイ光源３１１Ａは、本発明の固体光源に相当する複数の半導体レーザー３１１１により構成される。具体的に、アレイ光源３１１Ａは、当該アレイ光源３１１Ａから出射される光束の照明光軸Ａｘ１と直交する一平面内に複数の半導体レーザー３１１１がアレイ状に配列されることにより形成される。なお、詳しくは後述するが、蛍光部材４にて反射された光束の照明光軸をＡｘ２としたとき、照明光軸Ａｘ１と照明光軸Ａｘ２とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。照明光軸Ａｘ１上においては、アレイ光源３１１Ａと、コリメータ光学系３１１Ｂと、アフォーカル光学系３１２と、ホモジナイザー光学系３１３と、偏光分離装置３１４とが、この順に並んで配置されている。
一方、照明光軸Ａｘ２上においては、波長変換素子４１を備えた蛍光部材４と、ピックアップ光学系３１６と、位相差板３１５と、偏光分離装置３１４と、インテグレーター光学系３１７と、偏光変換素子３１８と、重畳レンズ３１９とが、この順に並んで配置されている。
アレイ光源３１１Ａを構成する半導体レーザー３１１１は、例えば、４４０〜４８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する励起光（青色光ＢＬ）を出射する。また、半導体レーザー３１１１から出射される青色光ＢＬは、コヒーレントな直線偏光であり、偏光分離装置３１４に向けて照明光軸Ａｘ１と平行に出射される。
また、アレイ光源３１１Ａは、各半導体レーザー３１１１が出射する青色光ＢＬの偏光方向を、偏光分離装置３１４の偏光分離層３１４３にて反射される偏光成分（ｓ偏光成分）の偏光方向と一致させている。そして、このアレイ光源３１１Ａから出射された青色光ＢＬは、コリメータ光学系３１１Ｂに入射する。
コリメータ光学系３１１Ｂは、アレイ光源３１１Ａから出射された青色光ＢＬを平行光に変換する。このコリメータ光学系３１１Ｂは、例えば各半導体レーザー３１１１に対応してアレイ状に配置された複数のコリメータレンズ３１１２を備える。このコリメータ光学系３１１Ｂを通過することにより平行光に変換された青色光ＢＬは、アフォーカル光学系３１２に入射する。
アフォーカル光学系３１２は、コリメータ光学系３１１Ｂから入射された青色光ＢＬの光束径を調整する。このアフォーカル光学系３１２は、レンズ３１２１とレンズ３１２２を備える。このアフォーカル光学系３１２を通過することによりサイズが調整された青色光ＢＬは、ホモジナイザー光学系３１３に入射する。
ホモジナイザー光学系３１３は、後述するピックアップ光学系３１６と協同して、被照明領域における青色光ＢＬによる照度分布を均一化する。このホモジナイザー光学系３１３は、一対のマルチレンズアレイ３１３１，３１３２を備える。このホモジナイザー光学系３１３から出射された青色光ＢＬは、偏光分離装置３１４に入射する。
偏光分離装置３１４は、いわゆるプリズム型の偏光ビームスプリッターであり、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、一方の偏光光を通過させ、他方の偏光光を反射させる。この偏光分離装置３１４は、プリズム３１４１，３１４２及び偏光分離層３１４３を備える。これらプリズム３１４１，３１４２は、略三角柱形状に形成され、それぞれ照明光軸Ａｘ１に対して４５°の角度をなす傾斜面を有し、かつ、照明光軸Ａｘ２に対して４５°の角度をなしている。
偏光分離層３１４３は、上記傾斜面に設けられ、当該偏光分離層３１４３に入射した第１の波長帯の青色光ＢＬを、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とに分離する偏光分離機能を有する。この偏光分離層３１４３は、青色光ＢＬのｓ偏光成分を反射させ、青色光ＢＬのｐ偏光成分を透過させる。また、偏光分離層３１４３は、当該偏光分離層３１４３に入射した光のうち、第１の波長帯（青色光ＢＬの波長帯）とは異なる第２の波長帯（緑色光ＧＬ及び赤色光ＬＲ）の光を、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有する。なお、偏光分離装置３１４は、プリズム型のものに限らず、プレート型の偏光分離装置を用いてもよい。
そして、偏光分離層３１４３に入射した青色光ＢＬは、その偏光方向がｓ偏光成分と一致していることから、ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして、本発明の蛍光体に相当する蛍光部材４に向けて反射される。なお、蛍光部材４の構成については、後述する。
位相差板３１５は、偏光分離層３１４３と波長変換素子４１との間の光路中に配置された１／４波長板である。この位相差板３１５に入射するｓ偏光である励起光ＢＬｓは、円偏光の励起光ＢＬｃに変換された後、ピックアップ光学系３１６に入射する。
ピックアップ光学系３１６は、励起光ＢＬｃを波長変換素子４１に向けて集光させる。このピックアップ光学系３１６は、レンズ３１６１，レンズ３１６２を備える。具体的に、ピックアップ光学系３１６は、入射された複数の光束（励起光ＢＬｃ）を後述する波長変換素子４１に向けて集光させるとともに、当該波長変換素子４１上で互いに重畳させる。
ピックアップ光学系３１６からの励起光ＢＬｃは、蛍光部材４の波長変換素子４１に入射する。波長変換素子４１は、励起光ＢＬｃの一部を赤色光及び緑色光を含む蛍光ＹＬに変換する。蛍光ＹＬは、５００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する。
そして、波長変換素子４１から出射された蛍光ＹＬは、ピックアップ光学系３１６、位相差板３１５を通過し、偏光分離装置３１４に入射する。偏光分離装置３１４によって、蛍光ＹＬと偏光分離層３１４３を通過する青色光（ｐ偏光の青色光）とが合成され、白色の照明光ＷＬが生成される。照明光ＷＬは、偏光分離装置３１４から出射され、インテグレーター光学系３１７に入射する。
インテグレーター光学系３１７は、後述する重畳レンズ３１９と協同して、被照明領域における照度分布を均一化する。インテグレーター光学系３１７は、一対のレンズアレイ３１７１，３１７２を備える。これら一対のレンズアレイ３１７１，３１７２は、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。このインテグレーター光学系３１７から出射された照明光ＷＬは、偏光変換素子３１８に入射する。
偏光変換素子３１８は、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３１８から出射された照明光ＷＬは、重畳レンズ３１９に入射する。
重畳レンズ３１９は、照明光ＷＬを被照明領域において重畳させることにより、被照明領域の照度分布を均一化する。このようにして、重畳レンズ３１９により照度分布が均一化された照明光ＷＬは、照明装置３１からダイクロイックミラー３２１に向けて出射される。
［蛍光部材の構成］
図３は、蛍光部材４における波長変換素子４１の断面図である。
蛍光部材４は、図２に示すように、波長変換素子４１、円板状の固定部材４２及びモーター４３を備える。これらのうち、波長変換素子４１は、図３に示すように、蛍光体層４１１、反射層４１２及び支持基板４１３を有する。この蛍光体層４１１は、入射された光の一部を蛍光ＹＬに変換して出射するとともに、他の一部を蛍光ＹＬに変換せずに出射する。また、反射層４１２は、蛍光体層４１１から入射した光をピックアップ光学系３１６に向けて反射させる。
この波長変換素子４１の蛍光体層４１１及び反射層４１２は、当該蛍光体層４１１及び反射層４１２の側面と支持基板４１３との間に設けられた固定部材４２により、支持基板４１３に固定されている。また、支持基板４１３の蛍光体層４１１を支持する面とは反対側の面には、モーター４３が配置されている。このモーター４３により固定部材４２が回転することにより、蛍光ＹＬの生成に伴って発熱する波長変換素子４１が冷却される。
［蛍光体層の構成］
この蛍光体層４１１は、蛍光ＹＬが出射される第１面４１１Ａと、当該第１面４１１Ａに対向する面、すなわち、反射層４１２に対向する第２面４１１Ｂを備える。これらのうち、第２面４１１Ｂは、第１面４１１Ａに対向する底面領域４１１Ｂ１を備える。
また、蛍光体層４１１を構成する蛍光体は、Ｃｅイオンを含んだＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体である。この蛍光体層４１１は、無機蛍光体層であり、バインダーとして、例えば、樹脂バインダーを含んでいる。
［反射層の構成］
反射層４１２は、金属酸化物を含む焼結体からなり、蛍光体層４１１から入射した光を反射させる。この反射層４１２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の焼結体であり、非金属の無機反射部材である。この反射層４１２は、天面部４１２Ａ及び底面部４１２Ｂを備える。これらのうち、天面部４１２Ａは、上記蛍光体層４１１の底面領域４１１Ｂ１に直接結合している第１領域４１２Ａ１を備える。また、底面部４１２Ｂは、支持基板４１３に直接結合している。このように、支持基板４１３上に反射層４１２が固定され、当該反射層４１２上に蛍光体層４１１が固定されている。
［照明装置から出射される照明光の波長成分］
図４は、照明装置３１から出射される照明光ＷＬのスペクトル強度分布の一例を示す図である。
青色光ＢＬを出射するアレイ光源３１１ＡとＹＡＧ蛍光体を備える照明装置３１から出射される照明光ＷＬは、図４に示すようなスペクトル強度分布となる。具体的に、上記スペクトル強度分布において、青色光ＬＢは、４４０〜４８０ｎｍの波長領域（青色波長領域）の光である。また、緑色光ＬＧは、５１０〜５６０ｎｍの波長領域（緑色波長領域）の光である。更に、赤色光ＬＲは、６００〜６５０ｎｍの波長領域（赤色波長領域）の光である加えて、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの間の黄色光ＬＹ１は、５６０〜６００ｎｍの波長領域（黄色波長領域）の光である。
ここで、アレイ光源３１１Ａから出射される青色光ＢＬは、波長領域４５０ｎｍ付近の光であるため、上記照明光ＷＬのスペクトル強度分布において、青色光ＬＢは４５０ｎｍ付近の波長の光の強度が非常に高くなっている。このため、青色波長領域と緑色波長領域との間の波長領域の光の強度は青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧに比べて低いため、当該光を減光する必要がない。
これに対して、上記アレイ光源３１１Ａ及びＹＡＧ蛍光体を用いた照明装置３１においては、上記照明光ＷＬのスペクトル強度分布において、緑色光ＬＧ、黄色光ＬＹ１及び赤色光ＬＲは、それぞれ略同じ光の強度となる。このため、緑色波長領域と赤色波長領域の間の波長領域、すなわち、黄色波長領域の光を減光する必要がある。この黄色波長領域の光の少なくとも一部は、後述する第１フィルター５１及び第２フィルター５２により減光される。
なお、上記黄色波長領域は、本発明の減光波長領域に相当する。
［フィルターの構成］
ローパスフィルターである第１フィルター５１及びハイパスフィルターである第２フィルター５２は、図１に示すように、それぞれ緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの光路上に挿抜可能に配置されるカラーフィルター（シネマフィルター）である。これら第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、当該緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲからそれぞれ異なる所定波長領域の光を透過（減光）させる機能を有する。具体的に、第１フィルター５１は、第１閾値波長より短い波長の光を透過させ、当該第１閾値波長より長い波長の光を減光させる。また、第２フィルター５２は、第２閾値波長より長い波長の光を透過させ、当該第２閾値波長より短い波長の光を減光させる。
［フィルターの光透過率］
図５は、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を使用した場合の光透過率を示す図である。なお、図５においては、バンドストップフィルターを使用した場合の光透過率も合わせて破線Ｓ３にて表示している。
図５における実線Ｓ１は、第１フィルター５１を使用した場合の光の透過率を示している。この第１フィルター５１は、図５の実線Ｓ１で示すように、黄色波長領域において９０％の光を透過させる波長、すなわち、上記第１閾値である５７８ｎｍ以下の波長領域の光（緑色波長領域の光及び黄色波長領域の光の一部）を透過させ、当該５７８ｎｍを超える波長領域の光をカットさせる機能を有する。具体的に、第１フィルター５１によれば、５７８ｎｍを超える波長領域の光は、その波長領域が増大するとともに光透過性が低下し、例えば、５８０ｎｍの波長領域の光では、略５０％の光透過率となり、６００ｎｍの波長領域の光では、略１５％の光透過率となり、６４０ｎｍを超えた波長領域の光は、略完全にカットされる。
一方、図５における実線Ｓ２は、第２フィルター５２を使用した場合の光の透過率を示している。この第２フィルター５２は、図５の実線Ｓ２で示すように、黄色波長領域において９０％の光を透過させる波長、すなわち、上記第２閾値である５９５ｎｍ以上の波長領域の光（赤色波長領域の光及び黄色波長領域の光の一部）を透過させ、当該５９５ｎｍを下回る波長領域の光をカットさせる機能を有する。具体的に、第２フィルター５２によれば、５９５ｎｍを下回る波長領域の光は、その波長領域が減少するとともに光透過性が低下し、例えば、５９０ｎｍの波長領域の光では、略４０％の光透過率となり、５８０ｎｍの波長領域の光では、略２０％の光透過率となり、５４０ｎｍを下回った波長領域の光は、略完全にカットされる。
すなわち、本実施形態では、第１閾値５７８ｎｍ及び第２閾値５９５ｎｍは、上記黄色波長領域の帯域幅５６０〜６００ｎｍ内にそれぞれ設定され、第１閾値及び第２閾値の差１７ｎｍは、上記帯域幅４０ｎｍより小さい。
ここで、上記フィルターをダイクロイックミラー３２１により分離された上記光ＬＹに対して使用すると、図５の破線Ｓ３に示すように、５６５〜６１０ｎｍの波長領域の光の殆どが減光される。このため、本来、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧとして利用可能な波長領域の光までもが減光されるため、投射光学装置３６から投射される画像の輝度及び彩度が低下するという問題がある。
これに対して、本実施形態では、第１フィルター５１が緑色光ＬＧの光路上に配置された場合、上記フィルターによりカットされた波長領域Ｚ３の光のうち、図５の波長領域Ｚ１の範囲の光、すなわち、上記波長領域Ｚ３における緑色波長領域側の光を緑色光ＬＧとして利用できる。
一方、第２フィルター５２が赤色光ＬＲの光路上に配置された場合、上記フィルターによりカットされた波長領域Ｚ３の光のうち、図５の波長領域Ｚ２の範囲の光、すなわち、上記波長領域Ｚ３における赤色波長領域側の光を赤色光ＬＲとして利用できる。すなわち、上記フィルターに代えて、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を利用することにより、上記波長領域Ｚ３の略半分の領域を緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲとして利用できる。
［フィルターの光路上の位置］
上記説明したような第１フィルター５１は、図１に示すように、矩形板状に構成され、緑色光ＬＧの光路上におけるダイクロイックミラー３２２と平行化レンズ３３Ｇとの間に挿抜可能に配置される。また、第２フィルター５２は、第１フィルター５１と同様に矩形板状に構成され、赤色光ＬＲの光路上における全反射ミラー３２４とリレーレンズ３２７との間に配置される。更に、第２フィルター５２は、第１フィルター５１よりも投射光学装置３６側に配置される。このため、第２フィルター５２は、赤色光の光路上におけるリレーレンズ３２７の手前側近傍に挿抜可能に配置される。
このような位置に、第１フィルター５１及び第２フィルター５２が配置されることにより、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの色域が適切に拡大される。
［フィルターの収納時の位置］
第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、外装筐体２内における収納部ＳＰに収納される。収納部ＳＰは、ダイクロイックミラー３２２により反射された緑色光ＬＧの光路と、ダイクロイックミラー３２２を介して全反射ミラー３２４により反射された赤色光ＬＲの光路と、の間に設けられる。この収納部ＳＰは、第１収納部ＳＰ１及び第２収納部ＳＰ２を備え、第２収納部ＳＰ２は、第１収納部ＳＰ１よりも投射光学装置３６側に配置される。この第１収納部ＳＰ１には、第１フィルター５１が収納され、第２収納部ＳＰ２には、第２フィルター５２が収納される。このため、第１フィルター５１及び第２フィルター５２が収納部ＳＰに収納される際には、それぞれ重なった状態で収納される。
［フィルターの駆動］
第１フィルター５１及び第２フィルター５２のそれぞれには、駆動部（図示省略）が取り付けられ、当該駆動部の駆動により、第１フィルター５１及び第２フィルター５２が図１に示す矢印の方向に沿って移動する。これにより、第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧの光路上に挿抜自在に配置される。なお、第１フィルター５１及び第２フィルター５２の駆動は、例えば、使用者の操作等に応じて略同時に実行される。換言すると、第１フィルター５１及び第２フィルター５２の両方が光路上に挿入された状態と、当該第１フィルター５１及び第２フィルター５２の両方が光路上から退避された状態との間で切り替わる。この第１フィルター５１及び第２フィルター５２を駆動させる駆動部の駆動制御処理については、後述する。
［制御装置によるフィルター駆動処理］
プロジェクター１は、例えば、使用者の操作等により設定される、色域を確保するシネマモードと、明るさを確保する通常モードと、を備える。
制御装置ＣＵは、通常モードが選択されている状態で、プロジェクター１に設けられた操作部（図示省略）が使用者により操作され、シネマモードが選択されると、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を収納部ＳＰから上記光路上に移動（配置）させる。これにより、投射画像の色域を拡大できる。
一方、シネマモードが選択されている状態で、使用者による上記操作部の操作により、通常モードが選択されると、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を上記光路上から収納部ＳＰに収納させる。これにより、上記投射画像の明るさを確保できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果がある。
ダイクロイックミラー３２２により分離された緑色光ＬＧが第１フィルター５１に入射されると、第１フィルター５１が黄色波長領域内における第１閾値５７８ｎｍを超える波長の光を減光し、赤色光ＬＲが第２フィルター５２に入射されると、第２フィルター５２が黄色波長領域における第２閾値５９５ｎｍに達しない波長の光を減光するので、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲとして利用できない波長領域の光を減光できる。換言すると、第１フィルター５１が黄色波長領域における第１閾値に達しない波長の光を透過させ、第２フィルター５２が黄色波長領域における第２閾値を超える波長の光を透過させるので、黄色波長領域の光のうち第１閾値に達しない波長の光を緑色光ＬＧとして利用でき、かつ、黄色波長領域の光のうち第２閾値を超える波長の光を赤色光ＬＲとして利用できる。すなわち、黄色波長領域の光を第１フィルター５１及び第２フィルター５２により十分減光することができ、かつ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの波長領域の光を必要以上に減光することを抑制できる。従って、投射画像の輝度の低下を抑制しつつ、色域を拡大できる。
第１閾値５７８ｎｍと第２閾値５９５ｎｍとの差１７ｎｍが黄色波長領域の帯域幅５６０ｎｍ〜６００ｎｍ（４０ｎｍ）より小さいので、当該黄色波長領域内において第１フィルター５１及び第２フィルター５２を介して透過される光の波長領域を拡大できる。これによれば、確実に第１フィルター５１及び第２フィルター５２により減光される光量を小さくできるので、投射される画像の輝度の低下を確実に抑制できる。
第１フィルター５１及び第２フィルター５２の両方が光路上に挿入された状態と、当該第１フィルター５１及び第２フィルター５２の両方が光路上から退避された状態との間で切り替わるので、第１フィルター５１及び第２フィルター５２を別々に挿抜させる構成に比べて、簡単な構成で投射画像の輝度の低下を抑制しつつ、色域を拡大できる。
ここで、第１フィルター５１及び第２フィルター５２がそれぞれ異なる位置に個別に収納されると、当該第１フィルター５１及び第２フィルター５２を収納するスペースがそれぞれ必要となるので、プロジェクター１が大型化するおそれがある。
これに対し、本実施形態では、第１フィルター５１及び第２フィルター５２が赤色光ＬＲの光路と緑色光ＬＧの光路との間に重なって１つの収納部ＳＰに収納されるので、上記それぞれ異なる位置に収納される場合に比べて収納スペースを小さくできる。従って、プロジェクター１を小型化できる。
ここで、リレーレンズ３２７は、光変調装置３４Ｒまでの距離が長い赤色光ＬＲの光路上に配置される。このため、リレーレンズ３２７が設けられた光路に隣接する領域には、第１フィルター５１及び第２フィルター５２の収納スペースが存在する。
本実施形態によれば、リレーレンズ３２７の光入射側に第１フィルター５１が挿抜可能に設けられるので、上記収納スペース（収納部ＳＰ）に第１フィルター５１及び第２フィルター５２を収納できる。従って、収納スペースを別途設ける必要がないので、プロジェクター１の大型化を抑制できる。
ここで、蛍光体としてのＹＡＧ蛍光体及び固体光源としてのアレイ光源３１１Ａを備えた照明装置３１から出射された照明光ＷＬは、蛍光を含むので当該照明装置３１から出射された光の波長領域における黄色光波長領域の光の強度と、赤色光波長領域及び緑色光波長領域のそれぞれの波長領域の光の強度と、が略均等となる。
また、第１フィルターが緑色波長領域の光とともに、黄色波長領域の光の一部を当該緑色波長領域の光として透過させ、第２フィルターが赤色波長領域の光とともに、黄色波長領域の光の一部を当該赤色波長領域の光として透過させる。これによれば、第２色分離装置により分離された赤色光及び緑色光において当該第１フィルター及び第２フィルターにより減光される黄色波長領域の光の量を小さくできる。従って、投射画像の輝度の低下を確実に抑制しつつ、色域を拡大できる。
［実施形態の変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態において、第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、略同時に挿抜されることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、プロジェクター１において、各種モード切替が可能な操作ボタン等を設け、当該モード切替ボタンにより、第１フィルター５１及び第２フィルター５２のいずれかのみを挿抜可能な構成としてもよい。
上記実施形態では、照明装置３１は、固体光源としてアレイ光源３１１Ａを備え、蛍光体としてＹＡＧ蛍光体を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、照明装置３１は、ＹＡＧ蛍光体に代えてＲＧ蛍光体を備えてもよい。また、固体光源としてアレイ光源３１１Ａに代えてＵＶ光を照射するＵＶ光源を備えてもよい。この場合、蛍光体としてＲＧＢ蛍光体を備えるようにすればよい。
上記実施形態では、第１フィルター５１及び第２フィルター５２は、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧの光路上から抜き出された際に、収納部ＳＰに重なって収納されることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、第１フィルター５１及び第２フィルター５２がそれぞれ異なる位置に収納されることとしてもよい。
上記実施形態では、第２フィルター５２は、赤色光ＬＲの光路上におけるリレーレンズ３２７の手前側近傍に挿抜可能に設けられることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、第２フィルター５２は、リレーレンズ３２７の奥側近傍に挿抜可能に設けられることとしてもよい。また、リレーレンズ３２７を設けないようにしてもよい。
上記実施形態では、ダイクロイックミラー３２１は、照明光ＷＬを青色光ＬＢ及び上記光ＬＹに分離し、ダイクロイックミラー３２２は、上記光ＬＹを赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧに分離することとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、ダイクロイックミラー３２２が照明光ＷＬを青色光ＬＢ及び上記光ＬＹに分離し、ダイクロイックミラー３２１が上記光ＬＹを赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧに分離することとしてもよい。この場合、照明装置３１は、ダイクロイックミラー３２２に対して照明光ＷＬを出射するようにすればよい。
上記実施形態では、第１フィルター５１により、波長領域Ｚ１の範囲の光、すなわち、上記波長領域Ｚ３の略半分を緑色光ＬＧとして利用し、第２フィルター５２により、波長領域Ｚ２の範囲の光、すなわち、上記波長領域Ｚ３の略半分を赤色光ＬＲとして利用することとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。第１フィルター５１及び第２フィルター５２の波長カット領域は、適宜変更可能である。要するに、第１フィルター５１及び第２フィルター５２によりカットされない波長領域の一部に上記フィルターによりカットされる光の一部が含まれていればよい。これによれば、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
上記実施形態では、第１フィルター５１及び第２フィルター５２には、駆動部（図示省略）が設けられていることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、第１フィルター５１及び第２フィルター５２に使用者が操作可能な操作部が設けられていてもよい。これによれば、使用者の意思に基づいて、自由に第１フィルター５１及び第２フィルター５２を赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧのそれぞれの光路上に挿抜できる。
上記実施形態では、光学ユニット３における各光学部品の配置は、図１に示す構成とした。しかしながら、本発明は、これに限らない。このような光学ユニット３の配置は、適宜変更可能であり、例えば、平面視略Ｌ字形状を有する構成や、平面視略Ｕ字形状を有する構成を採用してもよい。
上記実施形態では、プロジェクター１は、３つの光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、光変調装置として、デジタルマイクロミラーデバイス等、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
上記実施形態では、照明装置３１が固体光源（アレイ光源３１１Ａ）及び蛍光部材４を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、照明装置３１は、光源及びリフレクターを備える光源ランプ等を備えることとしてもよい。また、この場合、光源ランプは、１つに限られず、複数用いてもよい。
１…プロジェクター、２…外装筐体、３…光学ユニット、３１…照明装置、３１１Ａ…アレイ光源（固体光源）、３２…色分離装置、３２１…ダイクロイックミラー、３２２…ダイクロイックミラー、３２３…全反射ミラー、３２４…全反射ミラー、３２６…リレーレンズ、３２７…リレーレンズ、３３，３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ…平行化レンズ、３４，３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ…光変調装置、３５…色合成装置、３６…投射光学装置、４１１…蛍光体層（蛍光体）、５１…第１フィルター、５２…第２フィルター、ＣＵ…制御装置、ＬＢ…青色光（第１色光）、ＬＧ…緑色光（第３色光）、ＬＲ…赤色光（第４色光）、ＬＹ…光（第２色光）、ＳＣ１…スクリーン、ＳＰ…収納部、ＳＰ１…第１収納部、ＳＰ２…第２収納部、ＷＬ…照明光。

Claims (5)

  1. 照明装置と、
    前記照明装置から出射された光から第１色光と第２色光とを分離する第１色分離装置と、
    第３色光を反射し、第４色光を透過して、前記第１色分離装置により分離された前記第２色光から前記第３色光と前記第４色光とを分離する第２色分離装置と、
    前記第１色分離装置及び前記第２色分離装置により分離された光を変調する複数の光変調装置と、
    前記複数の光変調装置により変調された光に基づく画像を投射する投射光学装置と、
    前記第３色光の光路上に挿抜可能に設けられる第１フィルターと、
    前記第４色光の光路上に挿抜可能に設けられる第２フィルターと、を備え、
    前記第３色光の波長は、前記第４色光の波長より短く、
    前記第４色光の光路は、前記第２色分離装置によって反射された後の前記第３色光の光路と略平行な光路を含み、
    前記第１フィルターは、前記第３色光の波長領域及び前記第４色光の波長領域との間の波長領域である減光波長領域内に設定された第１閾値を超える波長の光を減光し、
    前記第２フィルターは、前記第４色光の光路において前記略平行な光路上に挿抜可能に設けられ、前記減光波長領域内に設定された第２閾値以下の波長の光を減光し、
    前記第１フィルター及び前記第２フィルターは、前記第３色光の光路と前記略平行な光路との間に重なって収納されることを特徴とするプロジェクター。
  2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
    前記第１閾値と前記第２閾値との差は、前記減光波長領域の帯域幅より小さいことを特徴とするプロジェクター。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
    前記第１フィルター及び前記第２フィルターは、両方が光路上に挿入された状態と両方が光路上から退避された状態との間で切り替わることを特徴とするプロジェクター。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
    前記第４色光の光路において前記略平行な光路上に設けられるリレーレンズを備え、
    前記第２フィルターは、前記リレーレンズの光入射側に挿抜可能に設けられることを特徴とするプロジェクター。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
    前記照明装置は、
    固体光源と、
    前記固体光源から出射された光が入射される蛍光体と、を備え、
    前記第１色光は、青色光であり、
    前記第２色光は、緑色光及び赤色光を含む色光であり、
    前記第３色光は、緑色光であり、
    前記第４色光は、赤色光であり、
    前記第１フィルターの前記波長領域は、緑色波長領域に含まれ、
    前記第２フィルターの前記波長領域は、赤色波長領域に含まれ、
    前記減光波長領域は、黄色波長領域に設定されていることを特徴とするプロジェクター。
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