WO2014020894A1 - 投射型表示装置及び投射光発生方法 - Google Patents

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optical path
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incident
display device
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瑞穂 冨山
鈴木　尚文
雅雄 今井
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a projection display device and a projection light generation method.
  • LED light emitting diode
  • LD semiconductor laser
  • FIG. 22 is a configuration diagram of a projection display apparatus 100A using LEDs as light sources. Light emitted from the green LED 101G, the blue LED 101B, and the red LED 101R is transmitted through the lenses 107a to 107f and the light modulators 102G, 102B, and 102R, respectively. Thereafter, the lights are combined by the cross dichroic prism 103 and enter the projection lens 108. Then, the light is projected from the projection lens 108 onto a screen or the like (not shown).
  • the light modulators 102G, 102B, and 102R each include a polarizer, a liquid crystal cell, and an analyzer, and spatially modulate the incident light and emit it.
  • the cross dichroic prism 103 includes a dichroic film that reflects only light in the blue wavelength band and a dichroic film that reflects only light in the red wavelength band. Then, the green light, the blue light, and the red light incident on the cross dichroic prism 103 from three directions are combined and projected onto the projection lens 108.
  • Such an LED is made of a semiconductor, and can emit blue light by using an InGaN-based semiconductor material, and can emit red light by using an AlGaInP-based semiconductor material.
  • an LED that emits green light formed using an InGaN-based and AlGaInP-based semiconductor material has a problem of low luminous efficiency. This issue is called the green gap.
  • a light source combining an LED or LD light source and a phosphor light source has been proposed.
  • a light source using a phosphor for example, a configuration in which a blue LED and a phosphor are combined (so-called phosphor LED) is known. In this configuration, the blue light emitted from the blue LED is used as excitation light for generating green light in the phosphor.
  • the blue LED used as the excitation light source has a larger output than the green LED. Therefore, by using the phosphor LED, green light having higher luminance than the green light emitted from the green LED can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses a method for emitting high-intensity green light using a plurality of green LEDs.
  • FIG. 23 shows a configuration of a projection display device 100B described in Patent Document 1.
  • the projection display device 100B includes a green LED 101G, a composite LED 110B, and a red LED 101R.
  • the composite LED 110B includes a blue LED 101B and a green LED 111G. Then, light obtained by combining the blue light and the green light is emitted from the composite LED 110B.
  • each LED passes through the lenses 107 a to 107 f and the light modulation units 102 G, 102 B, and 102 R, and enters the cross dichroic prism 103.
  • the cross dichroic prism 103 has wavelength dependency and polarization dependency, and combines green light, blue light, and red light, and simultaneously outputs green light emitted from the green LED 101G using polarized light and the green LED 111G of the composite LED 110B.
  • the green light emitted from the light is synthesized.
  • the intensity of green light emitted from the projection lens 108 can be increased by emitting blue light and green light.
  • the spectrum distribution of the green light source when the phosphor LED is applied to the projection display device of Patent Document 1 is wider than the spectrum distribution of the green LED, and the spectrum with red light or blue light overlaps.
  • an object of the present invention is to provide a projection display device that uses a light source including a phosphor having a wide spectral distribution and the like, and improves light use efficiency while suppressing a decrease in intensity of blue light and red light, and projection It is to provide a light generation method.
  • a projection display device that generates and projects light in a plurality of wavelength bands includes a first light source that emits first light in a first wavelength band, and a first light source that has different optical paths from each other.
  • An optical path separating unit that separates the fourth light and the fifth light, and a first optical path combining unit that combines the fourth light and the fifth light.
  • the fourth light has a predetermined band in the first wavelength band.
  • the fourth wavelength band is the fifth wavelength band obtained by removing the fourth wavelength band from the first wavelength band
  • the predetermined polarization direction is the first direction.
  • the fifth light is light having a polarization component in the second direction orthogonal to the first direction in the fifth wavelength band.
  • the projection light generation method for generating and projecting light in a plurality of wavelength bands includes a first light emitting procedure for emitting the first light in the first wavelength band, and a fourth light having a different optical path from the first light.
  • the first direction when the light of the fourth wavelength band is the fifth wavelength band obtained by removing the fourth wavelength band from the first wavelength band, and the predetermined polarization direction is the first direction.
  • the fifth light is a light having a polarization component in a second direction orthogonal to the first direction and having a fifth wavelength band.
  • the intensity of green light can be improved without reducing the intensity of blue light, and a light source having a wide spectrum distribution is used as a green light source.
  • a light source having a wide spectrum distribution is used as a green light source.
  • FIG. 2 is a configuration diagram in which a polarization state of light transmitted through an optical path is added to the configuration diagram of FIG. 1. It is a spectrum distribution map of the light radiate
  • FIG. It is a figure which shows the wavelength dependence of the transmittance
  • FIG. It is a top view of the 1st optical path composition part. It is a flowchart explaining the permeation
  • the projection display device uses a green light source that emits green light, a blue light source that emits blue light, and a red light source that emits red light, as will be described later.
  • the first light source in the claims can be associated with the green light source
  • the second light source can be associated with the blue light source
  • the third light source can be associated with the red light source.
  • the present invention is not limited to such correspondence. I will add. Therefore, for example, the first light source may be associated with the red light source. When the first light source is made to correspond to the green light source, the first light is green light.
  • the first light source When the first light source is made to correspond to the red light source, the first light is red light.
  • the wavelength band also corresponds to the color of the light source.
  • the first light source will be described as a green light source, the second light source as a blue light source, and the third light source as a red light source.
  • the polarization direction of light is specified and described, but the present invention is not limited to such specification. That is, in the following description, a case where light having a polarization component in the first direction is S-polarized light and light having a polarization component in the second direction is P-polarization will be described. However, when S-polarization and P-polarization are interchanged Is also applicable.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display device 2A according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a configuration diagram in which a polarization state and a traveling direction of light transmitted through an optical path are added.
  • the light source 11 includes a green light source (first light source) 11G that emits green light (first light), a blue light source (second light source) 11B that emits blue light (second light), and red light (third light).
  • a red light source (third light source) 11R that emits light is provided.
  • a surface-emitting solid-state light source such as an LED or a surface-emitting laser or a surface-emitting device including a light source and a light guide plate can be applied.
  • a light source composed of at least an excitation light source and a phosphor can be used.
  • the excitation light source an LED or LD that emits light in an arbitrary wavelength band in the wavelength band from purple to blue is used.
  • the phosphor a phosphor material itself or a phosphor material dispersed or laminated in a transparent material is used.
  • the excitation light source and the phosphor may be disposed in close contact with each other or provided with a gap. You may arrange
  • the blue light source 11B and the red light source 11R LEDs and LDs are used, and optical elements such as lenses and light guides may be included as constituent elements.
  • a description will be given of a case where a phosphor LED in which phosphors are closely arranged is used as the green light source 11G, a blue LED is used as the blue light source 11B, and a red LED is used as the red light source 11R.
  • FIG. 3 is a diagram showing a spectral distribution of light emitted from each light source 11.
  • the blue light emitted from the blue light source 11B has a light intensity peak in the wavelength band (second wavelength band) of 400 nm to 500 nm.
  • the green light emitted from the green light source 11G has a light intensity peak in the wavelength band (first wavelength band) of 500 nm to 600 nm.
  • the red light emitted from the red light source 11R has a light intensity peak in the wavelength band (third wavelength band) of 600 nm to 700 nm.
  • the spectral distribution of the green light emitted from the green light source 11G partially overlaps the spectral distribution of the light emitted from the blue light source 11B or the red light source 11R.
  • the lens 12 collects or diverges incident light and emits it.
  • the optical path separation unit 13A separates and emits incident light in the direction of the mirror 15 and the second optical path synthesis unit 18 according to the wavelength band and the polarization direction.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the optical path separation unit 13A.
  • the optical path separation unit 13A includes a bandpass filter (wavelength separation unit) 13a and a polarizer (first polarization separation unit) 13b.
  • FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of the bandpass filter 13a and the spectral distribution of the light emitted from the green light source 11G.
  • the band pass filter 13a has a characteristic of transmitting light having a wavelength band near 550 nm (fifth wavelength band) and reflecting light having other wavelength bands (fourth wavelength band).
  • the wavelength band to be transmitted is set to be narrower than the spectral distribution of the green light source 11G.
  • the polarizer 13b has a characteristic of transmitting the light of the P polarization component (polarization component in the second direction) and reflecting the light of the S polarization component (polarization component in the first direction).
  • the light LG_2 having a wavelength of about 550 nm passes through the band-pass filter 13a.
  • light LG_3 (a part of the fourth light) other than the wavelength near 550 nm is reflected by the bandpass filter 13a.
  • P-polarized light LG_4 (fifth light) passes through the polarizer 13b.
  • S-polarized light LG_5 (part of the fourth light) in the light LG_2 is reflected by the polarizer 13b, passes through the bandpass filter 13a again, and is emitted from the optical path separation unit 13A.
  • the light path separation unit 13A among the incident light LG_1, the non-polarized light LG_3 and the S-polarized light LG_5 are reflected, and the P-polarized light LG_4 is transmitted to be separated into two lights. .
  • FIG. 6 is a spectrum distribution diagram of the light LG_1 to the light LG_5.
  • the light LG_1 is emitted light from the green light source 11G.
  • the spectral distribution of the light LG_2 and the light LG_4 has a narrower wavelength band than the spectral distribution of the light LG_1 and has a peak near the wavelength of 550 nm due to the transmission characteristics of the bandpass filter 13a.
  • the spectral distribution of the light LG_3 shows that the light intensity in the wavelength band near the wavelength of 550 nm decreases due to the reflection characteristics of the bandpass filter 13a, and two peaks are present on the short wavelength side and the long wavelength side from this wavelength band. Have. Since the spectrum distribution of the light LG_5 is transmitted twice through the bandpass filter 13a, the wavelength band is narrower than the light LG_2 and LG_4 transmitted once.
  • the wavelength dependence of the transmittance of the bandpass filter 13a does not need to be set so as to transmit only light in the vicinity of the wavelength of 550 nm. That is, when the region where the emission spectrum of the green light source 11G and the emission spectrum of the red light source 11R overlap is small, the bandpass filter 13a may be set so as to transmit the region on the longer wavelength side than 550 nm.
  • the bandpass filter 13a may be set to transmit light having a wavelength shorter than 550 nm.
  • the polarizer (second polarization separation unit) 14 reflects the light of the P polarization component (polarization component in the second direction) and transmits the light of the S polarization component (polarization component in the first direction).
  • Mirror 15 reflects incident light.
  • the light modulation unit 16 includes a light modulation unit (first light modulation unit) 16G, a light modulation unit (second light modulation unit) 16B, and a light modulation unit provided corresponding to each light source 11 (11G, 11B, 11R). (Third light modulator) 16R is included. Each light modulator 16G, 16B, 16R spatially modulates the incident light.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the light modulation unit 16.
  • Each of the light modulation units 16G, 16B, and 16R includes polarizers 16Ga, 16Ba, and 16Ra, liquid crystal cells 16Gb, 16Bb, and 16Rb that are polarization modulation elements, and analyzers 16Gc, 16Bc, and 16Rc.
  • the polarizers 16Ba and 16Ra and the analyzer 16Gc transmit only the P polarization
  • the polarizers 16Ga, 16Ga The analyzers 16Bc and 16Rc transmit only S-polarized light.
  • the polarization modulation element does not need to be a liquid crystal cell, and an element made of a material having an electro-optic effect such as PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) or SBN (barium strontium niobate) may be used.
  • PLZT lead lanthanum zirconate titanate
  • SBN barium strontium niobate
  • the shutter 17 includes an absorption plate, and switches the incident light to transmit or absorb by moving the absorption plate in and out of the optical path.
  • the shutter 17 can be configured to mechanically open and close the absorption plate.
  • the second optical path synthesis unit 18 synthesizes and emits the emitted light (fifth light) from the green light source 11G and the emitted light (second light) from the blue light source 11B.
  • the second optical path synthesis unit 18 for example, a dielectric multilayer film, a holographic element, a photonic crystal, or the like is used to transmit light in a specific wavelength band and reflect light in other wavelength bands. It is possible to use what has.
  • FIG. 8 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance in the second optical path synthesis unit 18, the spectrum distribution of the emitted light (blue light) from the blue light source 11B, and the spectrum distribution of the light LG_4.
  • the region where the spectrum distribution of the blue light and the light LG_4 overlaps is smaller than the region where the spectrum distribution of the light of the blue light source 11B and the light of the green light source 11G shown in FIG. Since the second optical path combining unit 18 has characteristics of transmitting blue light and reflecting light LG_4, the blue light and light LG_4 can be combined with almost no loss.
  • the first optical path combining unit 19 combines the light incident from a plurality of directions and outputs the combined light to the projection lens 20.
  • a cross dichroic prism can be used as the first optical path combining unit 19.
  • FIG. 9 is a top view of the first optical path combining unit 19.
  • the first optical path combining unit 19 includes a dichroic film (first film) 19a and a dichroic film (second film) 19b arranged orthogonally.
  • the light incident surfaces LG_3 and LG_5 are the first incident surface 19c
  • the light LG_4 and the blue light incident surface are the second incident surface 19d
  • the red light incident surface is the third incident surface 19e.
  • the surface from which the emitted light LG_3, LG_4, LG_5, blue light, and red light forms an emission surface 19f.
  • FIG. 10 shows the wavelength dependence of the transmittance of the dichroic film 19a and the spectral distribution of the light incident on the first optical path synthesis unit 19
  • FIG. 11 shows the wavelength dependence of the transmittance of the dichroic film 19b and the first optical path synthesis.
  • the spectral distribution of light incident on the unit 19 is shown.
  • FIGS. 10A and 11A show the characteristics for P-polarized light
  • FIGS. 10B and 11B show the characteristics for S-polarized light.
  • P-polarized light LG_3 and light LG_5, S-polarized blue light, light LG_4, and red light are incident on the first optical path combining unit 19.
  • the dichroic film 19a transmits P-polarized light (polarization component in the fourth direction) LG_3 and P-polarized light LG_5 (FIG. 10A). Further, S-polarized light (polarized component in the third direction) of red light is transmitted, and S-polarized blue light and S-polarized light LG_4 are reflected (FIG. 10B).
  • the dichroic film 19b transmits the P-polarized light LG_3 and the P-polarized light LG_5 (FIG. 11A). Further, it transmits S-polarized blue light and S-polarized light LG_4 and reflects S-polarized red light (FIG. 11B).
  • the P-polarized lights LG_3 and LG_5 are transmitted through the dichroic film 19a and the dichroic film 19b and emitted to the projection lens 20 side.
  • the S-polarized blue light and the light LG_4 are reflected by the dichroic film 19a, and the S-polarized red light is reflected by the dichroic film 19b and emitted to the projection lens 20 side.
  • the first optical path combining unit 19 can combine the light incident on the first optical path combining unit 19 with almost no loss.
  • the dichroic film 19a and the dichroic film 19b for example, a dielectric multilayer film, a holographic element, a photonic crystal, or the like is used to transmit light in a specific wavelength band and reflect light in other wavelength bands. It is possible to use what has. Note that the dichroic film 19a and the dichroic film 19b do not need to be arranged orthogonally, and may intersect at an angle other than 90 degrees. Further, the dichroic film 19a and the dichroic film 19b do not need to intersect each other. That is, like the prism 19B shown in FIG. 12, it may be composed of two prisms: a prism having a dichroic film 19a and a prism having a dichroic film 19b.
  • the projection lens 20 projects the emitted light from the first optical path combining unit 19 on a screen (not shown).
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining a transmission state when light passes through each element such as the optical path separation unit 13A and the light modulation unit 16.
  • the optical path is shown separately for each light source 11. That is, step S1 is a step of emitting light from each light source 11.
  • Steps S10 to S12 and Step S40 are steps in which the light emitted from the green light source 11G enters the optical path separation unit 13A, the second polarization separation unit 14, the light modulation unit 16G, and the shutter 17, respectively.
  • Step S13 is a step in which the light emitted from the second polarization separation unit 14 enters the optical path separation unit 13A and the green light source 11G.
  • Steps S20 and S22 are steps in which light emitted from the blue light source 11B and the green light source 11G enters the second optical path synthesis unit 18, the light modulation unit 16B, and the first optical path synthesis unit 19.
  • Step S ⁇ b> 30 is a step in which light emitted from the red light source 11 ⁇ / b> R enters the light modulation unit 16 ⁇ / b> R and the first optical path synthesis unit 19.
  • Step S2 is a step in which the light incident on the first optical path combining unit 19 is combined and emitted.
  • Step 3 is a step of projecting the light incident on the projection lens 20 onto the screen.
  • Step S1 Light is emitted from the red light source 11R, the green light source 11G, and the blue light source 11B, respectively.
  • Step S10 The light LG_1 emitted from the green light source 11G passes through the lens 12a and enters the optical path separation unit 13A, and is separated into transmitted light LG_4 and reflected light LG_3 and LG_5 according to the wavelength band and the polarization direction.
  • Step S11 The light LG_5 incident on the second polarization separation unit 14 passes through the second polarization separation unit 14 and enters the mirror 15. Of the light LG_3 incident on the second polarization separation unit 14, the light of the S polarization component is transmitted and incident on the mirror 15, and the light of the P polarization component is reflected.
  • Step S12 The light incident on the mirror 15 is reflected by the mirror 15 and enters the light modulation unit 16G.
  • the light incident on the light modulation unit 16G is spatially modulated and converted from S-polarized light to P-polarized light, and enters the first optical path combining unit 19.
  • Step S13 The P-polarized component light LG_3 reflected by the second polarization separation unit 14 is reflected by the optical path separation unit 13A and enters the green light source 11G.
  • the light LG_3 incident on the green light source 11G is reflected after the polarization direction is randomly converted by the green light source 11G. That is, the light LG_3 behaves like light emitted from the green light source 11G, and returns from step S13 to step S10. Therefore, the green light reflected from the optical path separation unit 13 can be effectively used.
  • Step S40 When the shutter 17 is set to transmit the incident light (when the shutter 17 is open), the light LG_4 transmitted through the optical path separating unit 13A in step S10 is transmitted through the shutter 17. The light enters the optical path separation / combination unit 18. On the other hand, when the shutter 17 is set to absorb incident light (when the shutter 17 is closed), the light LG_4 transmitted through the optical path separation unit 13A in step S10 is absorbed by the shutter 17.
  • Step S20 When the shutter 17 is open, the blue light emitted from the blue light source 11B and the light LG_4 are incident on the second optical path combining unit 18. As shown in FIG. 8, the second optical path combining unit 18 has a characteristic of transmitting light in the wavelength band of blue light and reflecting light LG_4. Therefore, the blue light and light LG_4 are combined to generate an optical path. The light is emitted from the combining unit 18. On the other hand, when the shutter 17 is closed, only blue light enters the optical path combining unit 18 and exits the optical path combining unit 18.
  • Step S22 The light incident on the light modulation unit 16B is spatially modulated, converted from P-polarized light to S-polarized light, and incident on the first optical path combining unit 19.
  • Step S30 The red light emitted from the red light source 11R enters the light modulation unit 16R through the lenses 12e and 12f, is spatially modulated, and is converted from P-polarized light to S-polarized light to be the first optical path. The light is emitted to the combining unit 19.
  • the P-polarized light LG_5 and the P-polarized light LG_3 are incident on the first incident surface 19c of the first optical path combining unit 19, and the S-polarized blue light and the S-polarized light LG_4 light are incident on the second incident surface 19d.
  • Incident light and S-polarized red light is incident on the incident surface 19e.
  • the first optical path combining unit 19 combines the light incident on the first optical path combining unit 19 and outputs the combined light from the output surface 19f to the projection lens 20.
  • Step S3 The light emitted from the optical path synthesis unit 19 is projected on the screen by the projection lens 20.
  • the green light emitted from the green light source 11G is separated into the light LG_3, the light LG_5, and the light LG_4 by the optical path separation unit 13A.
  • the optical path separation unit 13A includes a band-pass filter 13a and a polarizer 13b, and the band-pass filter 13a and the polarizer 13b each function to separate incident light into two. have. Therefore, even when the optical path separation unit 13A is configured only by the polarizer 13b, the incident light can be separated into two, so that the bandpass filter 13a seems unnecessary.
  • the light incident on the second optical path combining unit 18 is not the P-polarized light LG_4 but the P-polarized light LG_1.
  • the light LG_1 has a wider spectral distribution than the light LG_4.
  • the amount of light corresponding to this wide spectral distribution is lost in the second optical path synthesis unit 18 and the first optical path synthesis unit 19. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the wavelength dependence of the transmittance with respect to the P-polarized light of the second optical path combining unit 18 and the spectral distribution of each light.
  • FIG. 16 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of the dichroic film 19b for the S-polarized light in the first optical path synthesis unit 19 and the spectral distribution of each light.
  • the shutter 17 When the shutter 17 is set to transmit the incident light, when the light LG_1 enters the second optical path combining unit 18 instead of the light LG_4, as shown in FIG. 15, the hatched region K1 in the light LG_1. Since the spectral distribution overlaps with the blue light (the light emitted from the blue light source 11B), the light on the short wavelength side indicated by (2) is transmitted without being reflected by the second optical path combining unit 18. Therefore, the transmitted light is not combined with the blue light and is lost.
  • red light red light source
  • the shutter 17 when the shutter 17 is set to transmit the incident light and the bandpass filter 13a is not provided, the short wavelength of the light transmitted through the polarizer 13b among the light emitted from the green light source 11G.
  • the light on the side and the long wavelength side are not synthesized with other light, and the utilization efficiency of the emitted light is reduced.
  • the optical path separation unit 13A with the bandpass filter 13a and the polarizer 13b as in the present embodiment, the light LG_3 on the short wavelength side and the long wavelength side of the light emitted from the green light source 11G is in a band.
  • the light is reflected by the pass filter 13a and enters the first optical path combining unit 19 as S-polarized light. Therefore, the second optical path combining unit 18 and the first optical path combining unit 19 do not have the disadvantage that these lights are lost.
  • the light emitted from one green light source 11G is separated into two, and one light is mixed with the light emitted from the blue light source 11B, whereby the amount of green light incident on the first optical path combining unit 19 is reduced. Increasing. For this reason, the light quantity of green light can be increased, without reducing the intensity
  • the incident light is absorbed when the shutter 17 is closed. That is, the light LG_1 emitted from the green light source 11G is separated into two directions by the optical path separating unit 13A, and one of the lights LG_4 enters the shutter 17 and is absorbed by the shutter 17.
  • the second optical path combining unit 18 does not combine light, and the light that passes through the light modulation unit 16B and enters the first optical path combining unit 19 is only the light (blue light) emitted from the blue light source 11B. . Therefore, the amount of light emitted from the projection display device 2A is smaller than when the shutter 17 is open.
  • the light that passes through the light modulator 16B and enters the first optical path combiner 19 is light LG_4 having an intensity peak between wavelengths 500 nm to 600 nm.
  • the light emitted from the blue light source 11B having an intensity peak between wavelengths 400 nm and 500 nm is synthesized light.
  • the synthesized light becomes light that is closer to white light than the light emitted from the blue light source 11B on the chromaticity coordinates, and the color reproduction range of the light emitted from the projection display device 2A is narrowed.
  • the shutter 17 when the shutter 17 is closed, only the blue light is transmitted through the light modulation unit 16B and incident on the first optical path combining unit 19, and therefore the chromaticity range of the light emitted from the projection display device 2A. Is wider than when the shutter 17 is open. That is, by opening and closing the shutter 17, it is possible to switch between increasing the output of the projection display device 2A and narrowing the color reproduction range or decreasing the output and widening the color reproduction range.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining a transmission state when light is transmitted through each element such as the optical path separation unit 13A and the light modulation unit 16 when a mirror is used as the shutter 17.
  • the flowchart in FIG. 14 is the same as the flowchart shown in FIG. 13 except that Step S41 is included instead of Step S40 in the flowchart in FIG. 13 and Step S42 is included.
  • Step S41 When the shutter 17 is configured to switch whether the incident light is transmitted or reflected by moving the mirror in and out of the optical path, and the shutter 17 is set to transmit the incident light (shutter In the case where 17 is open), the light LG_4 transmitted through the optical path separation unit 13A in step S10 passes through the shutter 17 and enters the optical path separation / combination unit 18. On the other hand, when the shutter 17 is set to reflect the incident light (when the shutter 17 is closed), the light LG_4 that has passed through the optical path separation unit 13A in step S10 is reflected by the shutter 17 and is reflected by the optical path. The light enters the separator 13A.
  • Step S42 The light LG_4 reflected by the shutter 17 and incident on the optical path separator 13A is transmitted through the optical path separator 13A and incident on the green light source 11G.
  • the light LG_4 incident on the green light source 11G is reflected after the polarization direction is randomly converted by the green light source 11G. That is, the light LG_4 behaves like light emitted from the green light source 11G, and returns from step S42 to step S10.
  • the mirror As described above, by using the mirror as the shutter 17, it is possible to increase the amount of light transmitted through the light modulation unit 16 ⁇ / b> G and entering the first optical path combining unit 19 as compared with the case of using an absorption plate.
  • the fourth wavelength band may be set narrow or zero. That is, the bandpass filter 13a is not provided and the light LG_3 may not be generated.
  • the shutter 17 operates as a mirror, light LG_4 including light on the short wavelength side and the long wavelength side out of the light emitted from the green light source 11G is incident on the green light source 11G, and is incident on the first optical path combining unit 19. The amount of light can be increased.
  • a half mirror may be used as the mirror of the shutter 17. By using a half mirror, it is possible to arbitrarily set the relationship between the color reproduction range and the light output.
  • the lens 12a is provided between the green light source 11G and the optical path separation unit 13A, but a quarter-wave plate may be provided therebetween.
  • the quarter-wave plate has an effect of giving a 90-degree phase difference to transmitted light. Therefore, among the P-polarized light LG_3 reflected by the second polarization separation unit 14, the light that is specularly reflected without the polarization direction being randomly converted by the green light source 11G is incident on the optical path separation unit 13A again. Then, the light is transmitted through the quarter-wave plate twice to give a phase difference of 180 degrees, and is converted into S-polarized light. Thereby, the number of reflections of the light LG_3 in the polarization separation unit 14 and the green light source 11G can be reduced, absorption loss in the optical path separation unit 13A, the green light source 11G, and the polarization separation unit 14, and surface reflection when passing through the lens 12a. The amount of light loss due to vignetting can be suppressed.
  • the polarizer 13b, the polarizers 16Ra, 16Ga, and 16Ba, the analyzers 16Rc, 16Gc, and 16Bc, and the second polarization separation unit 14 include a wire grid polarizer using a metal such as aluminum, silver, or gold, or a photonic A crystal, a dielectric multilayer film, or the like can be used. Further, as the analyzers 16Rc, 16Gc, and 16Bc, absorption polarizers using polymers may be used.
  • the bandpass filter 13a, the second optical path synthesis unit 18, the dichroic film 19a, and the dichroic film 19b for example, light of a specific wavelength band using a dielectric multilayer film, a holographic element, a photonic crystal, or the like is transmitted. It is possible to use one having a characteristic of reflecting light in other wavelength bands.
  • the optical path separation unit 13A has a configuration in which a band pass filter 13a and a polarizer 13b are sequentially arranged from the incident light side.
  • the present invention is not limited to such an order, and may be in the reverse order. That is, it may be set such that it enters the bandpass filter 13a after entering the polarizer 13b.
  • FIG. 17 is a configuration diagram of an optical path separation unit 13B in which the arrangement of the bandpass filter 13a and the polarizer 13b is reversed.
  • the light LG_7 (fourth light) of the S-polarized component of the light LG_1 (first light) incident on the optical path separation unit 13B is reflected by the polarizer 13b.
  • P-polarized component light LG_6 passes through the polarizer 13b and enters the bandpass filter 13a.
  • the light LG_8 (fifth light) near the wavelength of 550 nm passes through the bandpass filter 13a, but the light LG_9 (fourth light) other than the wavelength near 550 nm is reflected by the bandpass filter 13a, and passes through the polarizer 13b. The light is transmitted and emitted from the optical path separator 13B.
  • the S-polarized light LG_7 and the P-polarized light LG_9 are reflected in the incident light LG_1, and the P-polarized light LG_8 is transmitted.
  • the light LG_4 transmitted through the optical path separator 13A shown in FIG. 4 and the light LG_8 transmitted through the optical path separator 13B shown in FIG. 17 both pass through the bandpass filter 13a and the polarizer 13b once.
  • the polarization direction and the spectral distribution show the same distribution.
  • the light reflected by the optical path separation unit 13A shown in FIG. 4 and the light reflected by the optical path separation unit 13B shown in FIG. However, they have almost the same polarization state and spectral distribution. Therefore, regardless of whether the optical path separating unit 13A or the optical path separating unit 13B is used, the projection display device 2A can obtain the same operational effects.
  • FIG. 18 is a configuration diagram of a projection display device 2B according to the second embodiment.
  • the projection display device 2B includes an optical path separation unit 13C instead of the optical path separation unit 13A of the projection display device 2A shown in FIG.
  • the optical path separation unit 13C includes a bandpass filter 31 and a polarizer 32.
  • the wavelength dependence of the transmittance of the bandpass filter 31 and the green light source 11G Has a spectral distribution.
  • the bandpass filter 31 transmits light having a wavelength in the vicinity of 550 nm and reflects light having other wavelengths.
  • the light in the wavelength band to be transmitted is set narrower than the spectral distribution of the green light source 11G.
  • the polarizer 32 transmits the P-polarized component and reflects the S-polarized component.
  • the S-polarized component light LG_12 (fourth light) is reflected by the polarizer 32, and the P-polarized component light LG_15 is reflected.
  • the light passes through the polarizer 32 and enters the bandpass filter 31.
  • light LG_14 (fifth light) in the vicinity of the wavelength 550 is transmitted through the bandpass filter 31, and light LG_17 other than in the vicinity of the wavelength of 550 nm is reflected by the bandpass filter 31 and is transmitted through the polarizer 32 to be a green light source.
  • the light LG_17 is reflected by the green light source 11G whose polarization direction is randomly changed, is again transmitted through the lens 12a, and is incident on the optical path separation unit 13C.
  • the S-polarized component light LG_20 (fourth light) is reflected by the polarizer 32.
  • FIG. 21 shows the spectral distribution of the lights LG_1 to LG_20.
  • the spectral distributions of the light LG_1, LG_12, and LG_15 are the same as the spectral distribution of the green light source 11G.
  • the spectral distribution of the light LG_14 has a peak near the wavelength of 550 nm, and the wavelength band is narrower than the spectral distribution of the light LG_1.
  • the spectral distribution of the light LG_17 and LG_20 has a spectral distribution having two peaks on the short wavelength side and the long wavelength side.
  • the incident angle of the light to the bandpass filter 13a is about 45 degrees, and the transmission through the bandpass filter 13a.
  • Polarization dependence occurs in the rate.
  • the band-pass filter 31 of the optical path separation unit 13C is installed perpendicular to the optical axis, the incident angle of light incident on the band-pass filter 31 is approximately 0 degrees.
  • the polarization dependence of the transmittance at is small. Therefore, there is an advantage that the design of the bandpass filter 31 becomes easy.
  • an optical element such as a lens may be disposed between the polarizer 32 and the band pass filter 31.
  • a projection type display device that generates and projects light in a plurality of wavelength bands, A first light source that emits first light in a first wavelength band; An optical path separator that separates the first light into fourth light and fifth light having different optical paths; A first optical path combining unit that combines the fourth light and the fifth light, The fourth light is obtained by removing the fourth wavelength band from the first wavelength band and the light of the fourth wavelength band when the predetermined band in the first wavelength band is the fourth wavelength band.
  • the fifth light is light having a polarization component in a second direction that is in the fifth wavelength band and orthogonal to the first direction.
  • a projection display device according to appendix 8, wherein The polarizer of the first light modulator transmits the light having the polarization component in the first direction and reflects the light having the polarization component in the second direction among the incident fourth light.
  • a projection type display device characterized by that.
  • the projection display device according to any one of appendices 1 to 10,
  • the first light source is The fourth light source that emits sixth light having a peak of light intensity between a wavelength of 300 nm and 500 nm;
  • a projection type display device comprising: ⁇ Appendix 12> The projection display device according to any one of appendices 1 to 11, A projection display device, wherein a first shielding unit is provided between the optical path separating unit and the second optical path combining unit to switch whether incident light is transmitted or not.
  • ⁇ Appendix 13> The projection display device according to any one of appendices 1 to 11, Between the optical path separating unit and the second optical path combining unit, a second shielding unit that switches between transmitting or reflecting incident light is provided. A projection type display device characterized by that.
  • ⁇ Appendix 14> The projection display device according to any one of appendices 1 to 11, Between the optical path separating unit and the second optical path combining unit, a second shielding unit that switches between transmitting incident light or transmitting part of the light and reflecting part of the light is provided. A projection type display device characterized by that.
  • a projection light generation method for generating and projecting light of a plurality of wavelength bands A first light emitting procedure for emitting the first light in the first wavelength band; An optical path separation procedure for separating the first light into fourth light and fifth light having different optical paths; A first optical path combining procedure for combining the fourth light and the fifth light, The fourth light is obtained by removing the fourth wavelength band from the first wavelength band and the light of the fourth wavelength band when the predetermined band in the first wavelength band is the fourth wavelength band.
  • a light having a polarization component in the first direction when the predetermined band direction is the first direction in a wavelength band
  • the fifth light is light having a polarization component in a second direction that is in the fifth wavelength band and orthogonal to the first direction.
  • a projection light generation method comprising: ⁇ Appendix 17> The projection light generation method according to appendix 15 or 16, A second polarization separation procedure is provided in the optical path of the fourth light between the optical path separation procedure and the first optical path synthesis procedure; The second polarization separation procedure transmits light having the polarization component in the first direction among the incident fourth light, and reflects light having the polarization component in the second direction.
  • ⁇ Appendix 18> The projection light generation method according to any one of appendices 15 to 17, A second light emitting procedure for emitting second light having a second wavelength band; A third light emitting procedure for emitting third light having a third wavelength band; A second optical path synthesis procedure provided between the first optical path synthesis procedure and the second light emission procedure to synthesize the second light and the fifth light;
  • a projection light generation method comprising: ⁇ Appendix 19> The projection light generation method according to appendix 18,
  • the first optical path synthesis procedure includes: Reflects light having a polarization component in the third direction out of at least light in the second wavelength band or light in the fifth wavelength band, and orthogonal to the third direction in light of at least the first wavelength band A first film that transmits light having a polarization component in the fourth direction, At least the light having the polarization component in the third direction is reflected among at least the light in the third wavelength band, and at least the light having the polarization component in the
  • a projection light generation method comprising: ⁇ Appendix 20> The projection light generation method according to any one of appendices 15 to 19, A projection light generating method, comprising: a first shielding procedure for switching whether to transmit the fifth light separated in the optical path separation procedure.
  • a projection light generation method comprising: a first shielding procedure for switching whether to transmit the fifth light separated in the optical path separation procedure.

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Abstract

　第１波長帯域の第１光（ＬＧ＿１）を出射する第１光源（１１Ｇ）と、第１光（ＬＧ＿１）を互いに光路の異なる第４光（ＬＧ＿３、ＬＧ＿５）と第５光（ＬＧ＿４）とに分離する光路分離部（１３Ａ）と、第４光（ＬＧ＿３、ＬＧ＿５）と第５光（ＬＧ＿４）とを合成する第１光路合成部（１９）と、を備え、第４光（ＬＧ＿３、ＬＧ＿５）は、第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、該第４波長帯域の光（ＬＧ＿３）と、第１波長帯域から第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域で、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの該第１方向に偏光した光（ＬＧ＿５）とを含み、第５光（ＬＧ＿４）は、第５波長帯域で、第１方向と直交する第２方向の偏光成分を含む光である。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　投射型表示装置及び投射光発生方法
　本発明は、投射型表示装置及び、投射光発生方法に関する。
　プロジェクタに代表される投射型表示装置においては、高輝度、低消費電力、長寿命な光源が求められている。このような要求を満たす光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）がある。
　図２２は、光源としてＬＥＤを用いた投射型表示装置１００Ａの構成図である。緑ＬＥＤ１０１Ｇ、青ＬＥＤ１０１Ｂ、赤ＬＥＤ１０１Ｒから出射された光は、それぞれレンズ１０７ａ～１０７ｆ、光変調部１０２Ｇ、１０２Ｂ、１０２Ｒを透過する。その後、各光は、クロスダイクロイックプリズム１０３で合成され、投射レンズ１０８に入射する。そして、投射レンズ１０８から図示しないスクリーン等に投射される。
　なお、光変調部１０２Ｇ、１０２Ｂ、１０２Ｒは、偏光子、液晶セル及び検光子を含み、入射した光を空間的に変調して出射する。
　クロスダイクロイックプリズム１０３は、青色の波長帯域の光のみを反射するダイクロイック膜と、赤色の波長帯域の光のみを反射するダイクロイック膜とを含んでいる。そして、３方向からクロスダイクロイックプリズム１０３に入射した緑色光、青色光、赤色光が合成されて、投射レンズ１０８に投射される。
　このような、ＬＥＤは半導体からなり、ＩｎＧａＮ系の半導体材料を用いることで青色光を発光でき、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料を用いることで赤色光を発光できる。しかし、ＩｎＧａＮ系とＡｌＧａＩｎＰ系との半導体材料を用いて形成された緑色光を発光するＬＥＤは、発光効率が低いという課題がある。この課題は、グリーンギャップと呼ばれている。
　このグリーンギャップにおける緑色光の光量不足を解決する方法として、ＬＥＤやＬＤの光源と、蛍光体の光源とを組み合わせた光源が提案されている。蛍光体を用いた光源として、例えば、青ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた構成（所謂、蛍光体ＬＥＤ）が知られている。この構成では、青ＬＥＤが出射した青色光が蛍光体に緑色光を発生させるための励起光として利用される。
　励起光源として使用する青ＬＥＤは、緑ＬＥＤよりも大きな出力を持つ。従って、蛍光体ＬＥＤを用いることで、緑ＬＥＤが発光する緑色光よりも高輝度の緑色光が得られる。
　一方、複数個の緑ＬＥＤを用いて高輝度の緑色光を発光する方法が、特許文献１に開示されている。図２３に、特許文献１に記載の投射型表示装置１００Ｂの構成を示す。
　この投射型表示装置１００Ｂは、緑ＬＥＤ１０１Ｇ、複合ＬＥＤ１１０Ｂ、赤ＬＥＤ１０１Ｒを有する。なお、複合ＬＥＤ１１０Ｂは、青ＬＥＤ１０１Ｂ及び緑ＬＥＤ１１１Ｇを含んでいる。そして、複合ＬＥＤ１１０Ｂから青色光と緑色光が合成された光が出射される。
　各ＬＥＤから出射された光は、レンズ１０７ａ～１０７ｆ、光変調部１０２Ｇ、１０２Ｂ、１０２Ｒを透過し、クロスダイクロイックプリズム１０３に入射する。
　クロスダイクロイックプリズム１０３は、波長依存性及び偏光依存性を有しており、緑色光、青色光、赤色光を合成すると同時に、偏光を利用して緑ＬＥＤ１０１Ｇから出射した緑色光と複合ＬＥＤ１１０Ｂの緑ＬＥＤ１１１Ｇから出射した緑色光とを合成する。
　このように、複合ＬＥＤ１１０Ｂにおいて、青色光と緑色光とが出射されることにより、投射レンズ１０８から出射される緑色光の強度を増大させることができる。
　なお、緑色光の強度をさらに増大させる方法として、蛍光体ＬＥＤを特許文献１の投射型表示装置に用いることが考えられる。
ＷＯ　２０１１／０３７０１４　Ａ１
　しかしながら、蛍光体ＬＥＤを特許文献１の投射型表示装置に適用した場合の緑光源のスペクトル分布は、緑ＬＥＤのスペクトル分布より広く、赤色光や青色光とのスペクトルに重なりが生じるので、以下のような問題が生じる。即ち、緑光源のスペクトル分布と、青または赤色光のスペクトル分布とが重なると、スペクトルが重なった波長帯域の光は、クロスダイクロイックプリズムで効率良く光を合成することができなくなり、投射型表示装置の光利用効率が低下する。
　また、特許文献１に記載の投射型表示装置では、複合ＬＥＤを用いるため、緑色光の強度が向上する反面、青色光の強度が低下する問題がある。
　そこで、本発明の目的は、スペクトル分布の広い蛍光体等を含む光源を用い、かつ、青色光と赤色光との強度低下を抑制しながら光利用効率を向上させた投射型表示装置及び、投射光発生方法を提供することである。
　上記課題を解決するため、複数の波長帯域の光を発生して投射する投射型表示装置は、第１波長帯域の第１光を出射する第１光源と、第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離部と、第４光と第５光とを合成する第１光路合成部と、を備え、第４光は、第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、第４波長帯域の光と、第１波長帯域から第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの第１方向の偏光成分を有する光とを含み、第５光は、第５波長帯域であり、かつ、第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、ことを特徴とする。
　また、複数の波長帯域の光を発生して投射する投射光発生方法は、第１波長帯域の第１光を出射する第１光出射手順と、第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離手順と、第４光と第５光とを合成する第１光路合成手順と、を含み、第４光は、第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、第４波長帯域の光と、第１波長帯域から第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの第１方向の偏光成分を有する光とを含み、第５光は、第５波長帯域であり、かつ、第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、ことを特徴とする。
　本発明によれば、緑色光の一部を青色光と合成することにより、青色光の強度を低下させることなく、緑色光の強度を向上できると共に、緑光源としてスペクトル分布の広い光源を用いても、緑色光を青色光や赤色光と合成するときの光利用効率を向上させることできる。
本発明の第１実施形態にかかる投射型表示装置の構成図である。 図１の構成図に光路を透過する光の偏光状態等を追記した構成図である。 各光源から出射された光のスペクトル分布図である。 光路分離部の構成図である。 バンドパスフィルタの透過率の波長依存性及び緑光源のスペクトル分布を示す図である。 光路分離部における入射光と出射光のスペクトル分布図である。 光変調部の構成図である。 第２光路合成部における透過率の波長依存性、青光源から出射された光のスペクトル分布及び緑光源から出射された光のスペクトル分布を示す図である。 第１光路合成部の上面図である。 ダイクロイック膜の透過率の波長依存性及び、第１光路合成部に入射する光のスペクトル分布を示す図であり、（ａ）はＰ偏光の光に対する特性、（ｂ）Ｓ偏光光に対する特性を示す図である。 ダイクロイック膜の透過率の波長依存性及び、第１光路合成部に入射する光のスペクトル分布を示す図であり、（ａ）はＰ偏光の光に対する特性、（ｂ）Ｓ偏光光に対する特性を示す図である。 第１光路合成部の上面図である。 光が光路分離部や光変調部等の各要素を透過する際の透過状態を説明するフローチャートである。 光が光路分離部や光変調部等の各要素を透過する際の透過状態を説明するフローチャートである。 第２光路合成部のＳ偏光に対する透過率の波長依存性と各光のスペクトル分布を示す図である。 第１光路合成部におけるダイクロイック膜のＳ偏光に対する透過率の波長依存性と各光のスペクトル分布を示す図である。 バンドパスフィルタと偏光子との配置を逆にした光路分離部の構成図である。 本発明の第２実施形態にかかる投射型表示装置の構成図である。 光路分離部の構成図である。 バンドパスフィルタの透過率の波長依存性及び緑光源のスペクトル分布を示す図である。 光路分離部における入射光と出射光のスペクトル分布を示す図である。 関連技術の説明に適用される投射型表示装置の構成図である。 関連技術の説明に適用される投射型表示装置の他の構成図である。
＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態を説明する。なお、本実施形態にかかる投射型表示装置は、後述するように緑色光を発光する緑光源、青色光を発光する青光源、赤色光を発光する赤光源を用いる。このとき、特許請求の範囲における第１光源を緑光源、第２光源を青光源、第３光源を赤光源に対応付けることもできるが、本発明はかかる対応関係に限定するものではないことを予め付言する。従って、例えば第１光源を赤光源に対応付けてもよい。そして、第１光源を緑光源に対応させた場合には、第１光は緑色光であり、第１光源を赤光源に対応させた場合には第１光は赤色光であり、出射光の波長帯域も光源の色に対応する。以下の説明では、第１光源を緑光源、第２光源を青光源、第３光源を赤光源として説明する。
　また、以下の説明では、光の偏光方向を特定して説明するが、本発明は係る特定に限定されない。即ち、以下の説明において、第１方向の偏光成分を有する光をＳ偏光、第２方向の偏光成分を有する光をＰ偏光とした場合について説明するが、Ｓ偏光とＰ偏光とが入れ替わった場合についても適用可能である。
　図１は、本実施形態にかかる投射型表示装置２Ａの構成図であり、図２は光路を透過する光の偏光状態と進行方向を追記した構成図である。
　投射型表示装置２Ａは、光源１１、レンズ１２、光路分離部１３Ａ、偏光子１４、ミラー１５、光変調部１６、シャッタ（第１遮蔽部）１７、第２光路合成部１８、第１光路合成部１９、投射レンズ２０を備える。
　光源１１は、緑色光（第１光）を発光する緑光源（第１光源）１１Ｇ、青色光（第２光）を発光する青光源(第２光源)１１Ｂ、赤色光（第３光）を発光する赤光源（第３光源）１１Ｒを備える。このような光源１１は、ＬＥＤや面発光レーザ等の面発光型の固体光源、又は、光源と導光板からなる面発光デバイスが適用可能である。
　なお、緑光源１１Ｇとしては、少なくとも励起光源と蛍光体とから構成される光源が利用できる。励起光源には、紫色から青色までの波長帯域のうち任意の波長帯域の光を出射するＬＥＤやＬＤが用いられる。蛍光体は蛍光材料そのもの、あるいは蛍光体材料を透明材料に分散させたり、積層させたりしたものが用いられる。励起光源と蛍光体は密着して配置するか、間隙を設けて配置しても良い。間隙にレンズや導光体、あるいはその他の透明材料からなる光学素子やミラーなどを配置しても良い。青光源１１Ｂと赤光源１１Ｒについても、ＬＥＤやＬＤが用いられ、レンズや導光体などの光学素子を構成要素として含んでも良い。以下では、緑光源１１Ｇとして蛍光体を密着配置した蛍光体ＬＥＤ、青光源１１Ｂとして青色ＬＥＤ、赤光源１１Ｒとして赤色ＬＥＤを用いた場合について説明する。
　図３は、各光源１１から出射された光のスペクトル分布を示す図である。青光源１１Ｂから出射する青色光は、４００ｎｍ～５００ｎｍの波長帯域（第２波長帯域）に光強度のピークを持つ。また、緑光源１１Ｇから出射する緑色光は、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長帯域（第１波長帯域）に光強度のピークを持つ。赤光源１１Ｒから出射する赤色光は、６００ｎｍ～７００ｎｍの波長帯域（第３波長帯域）に光強度のピークを持つ。そして、緑光源１１Ｇから出射した緑色光のスペクトル分布は、青光源１１Ｂまたは赤光源１１Ｒから出射された光のスペクトル分布が部分的に重なっている。
　レンズ１２は、入射した光を集光または発散して、出射する。
　光路分離部１３Ａは、入射光を波長帯域及び偏光方向に応じて、ミラー１５と第２光路合成部１８との方向に分離して出射する。
　図４は、光路分離部１３Ａの構成図である。光路分離部１３Ａは、バンドパスフィルタ（波長分離部）１３ａと偏光子（第１偏光分離部）１３ｂとから構成されている。
　図５は、バンドパスフィルタ１３ａの透過率の波長依存性及び緑光源１１Ｇから出射された光のスペクトル分布を示す図である。バンドパスフィルタ１３ａは、波長帯域が５５０ｎｍ近傍の光（第５波長帯域）を透過させ、それ以外の波長帯域の光（第４波長帯域）を反射する特性を持っている。そして、透過させる波長帯域は、緑光源１１Ｇのスペクトル分布よりも狭く設定されている。また、偏光子１３ｂはＰ偏光成分（第２方向の偏光成分）の光を透過させ、Ｓ偏光成分（第１方向の偏光成分）の光を反射する特性を有する。
　これにより、図４に示すように、光路分離部１３Ａに入射した緑光源１１Ｇから出射した光ＬＧ＿１のうち、波長５５０ｎｍ近傍の光ＬＧ＿２はバンドパスフィルタ１３ａを透過する。一方、波長５５０ｎｍ近傍以外の光ＬＧ＿３（第４光の一部）は、バンドパスフィルタ１３ａで反射される。
　バンドパスフィルタ１３ａを透過した光ＬＧ＿２のうち、Ｐ偏光の光ＬＧ＿４（第５光）は偏光子１３ｂを透過する。一方、光ＬＧ＿２のうちＳ偏光の光ＬＧ＿５（第４光の一部）は偏光子１３ｂで反射され、バンドパスフィルタ１３ａを再び透過して、光路分離部１３Ａから出射される。
　このように、光路分離部１３Ａにおいて、入射した光ＬＧ＿１のうち、無偏光の光ＬＧ＿３とＳ偏光の光ＬＧ＿５は反射され、Ｐ偏光の光ＬＧ＿４は透過することで、２つの光に分離される。
　図６は、光ＬＧ＿１～光ＬＧ＿５のスペクトル分布図である。光ＬＧ＿１は、緑光源１１Ｇからの出射光である。光ＬＧ＿２と光ＬＧ＿４のスペクトル分布は、バンドパスフィルタ１３ａの透過特性のために、光ＬＧ＿１のスペクトル分布よりも狭い波長帯域を持つとともに、波長５５０ｎｍ近傍にピークを持つ。
　また、光ＬＧ＿３のスペクトル分布は、バンドパスフィルタ１３ａの反射特性のために、波長５５０ｎｍ近傍の波長帯域の光強度が低下し、この波長帯域より短波長側と長波長側とに２つのピークを有する。光ＬＧ＿５のスペクトル分布は、バンドパスフィルタ１３ａを２回透過するため、１回透過した光ＬＧ＿２、ＬＧ＿４よりも波長帯域が狭くなっている。
　なお、緑光源１１Ｇのスペクトル分布が狭い場合、バンドパスフィルタ１３ａの透過率の波長依存性は、波長５５０ｎｍ近傍の光のみを透過するように設定される必要はない。即ち、緑光源１１Ｇの発光スペクトルと赤光源１１Ｒの発光スペクトルとが重なっている領域が小さい場合は、バンドパスフィルタ１３ａは５５０ｎｍより長波長側の領域も透過するように設定しても良い。
　また、緑光源１１Ｇの発光スペクトルと青光源１１Ｂの発光スペクトルとが重なっている領域が小さい場合は、バンドパスフィルタ１３ａは５５０ｎｍより短波長側の光も透過するように設定しても良い。
　偏光子（第２偏光分離部）１４は、Ｐ偏光成分（第２方向の偏光成分）の光を反射し、Ｓ偏光成分（第１方向の偏光成分）の光を透過させる。
　ミラー１５は、入射した光を反射する。
　光変調部１６は、各光源１１（１１Ｇ、１１Ｂ、１１Ｒ）に対応して設けられた光変調部（第１光変調部）１６Ｇ、光変調部（第２光変調部）１６Ｂ、光変調部（第３光変調部）１６Ｒを含んでいる。各光変調部１６Ｇ、１６Ｂ、１６Ｒは入射した光を空間的に変調する。
　図７は、光変調部１６の構成図である。各光変調部１６Ｇ、１６Ｂ、１６Ｒは、偏光子１６Ｇａ、１６Ｂａ、１６Ｒａと、偏光変調素子である液晶セル１６Ｇｂ、１６Ｂｂ、１６Ｒｂと、検光子１６Ｇｃ、１６Ｂｃ、１６Ｒｃとから構成されている。ここで、紙面に対し垂直な偏光成分をＳ偏光、紙面に対し平行な偏光成分をＰ偏光と定義すると、偏光子１６Ｂａ、１６Ｒａ、検光子１６Ｇｃは、Ｐ偏光のみを透過させ、偏光子１６Ｇａ、検光子１６Ｂｃ、１６Ｒｃは、Ｓ偏光のみを透過させる。
　そして、偏光子１６Ｇａ、１６Ｂａ、１６Ｒａ側から光が入射し、液晶セル１６Ｇｂ、１６Ｂｂ、１６Ｒｂで変調されることにより偏光方向が回転した光のうち、検光子１６Ｇｃ、１６Ｂｃ、１６Ｒｃを透過する偏光成分の光が検光子１６Ｇｃ、１６Ｂｃ、１６Ｒｃから出射される。なお、偏光変調素子として、液晶セルである必要はなく、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）、ＳＢＮ（ニオブ酸ストロンチウムバリウム）などの電気光学効果を有する材料からなる素子を用いても良い。
　シャッタ１７は、吸収板を備えて、この吸収板を光路に出し入れすることにより、入射した光を透過させるか吸収させるかを切替える。シャッタ１７は吸収板を機械的に開閉する構成が適用できる。
　第２光路合成部１８は、緑光源１１Ｇからの出射光（第５光）と青光源１１Ｂからの出射光（第２光）を合成して出射する。第２光路合成部１８として、例えば、誘電体多層膜やホログラフィック素子、フォトニック結晶などを使用して、特定の波長帯域の光を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射する特性を有するものを用いることが可能である。
　図８は、第２光路合成部１８における透過率の波長依存性、青光源１１Ｂからの出射光（青色光）のスペクトル分布、光ＬＧ＿４のスペクトル分布を示した図である。
　青色光と光ＬＧ＿４とのスペクトル分布が重なっている領域は、図３に示した青光源１１Ｂの光と緑光源１１Ｇの光とのスペクトル分布が重なっている領域よりも小さい。第２光路合成部１８は、青色光を透過させ、光ＬＧ＿４を反射する特性を有しているため、青色光と光ＬＧ＿４とは、ほとんど損失することなく合成することができる。
　第１光路合成部１９は、複数の方向から入射した光を合成して、投射レンズ２０に出射する。第１光路合成部１９としてクロスダイクロイックプリズムを使用できる。
　図９は、第１光路合成部１９の上面図である。この第１光路合成部１９は、直交して配置されたダイクロイック膜（第１膜）１９ａとダイクロイック膜（第２膜）１９ｂとを含んでいる。そして、光ＬＧ＿３、ＬＧ＿５が入射する面は第１入射面１９ｃ、光ＬＧ＿４及び青色光が入射する面は第２入射面１９ｄ、赤色光が入射する面は第３入射面１９ｅをなし、これら入射した光ＬＧ＿３、ＬＧ＿４、ＬＧ＿５、青色光、赤色光が合成されて出射される面が出射面１９ｆをなしている。
　図１０はダイクロイック膜１９ａの透過率の波長依存性及び、第１光路合成部１９に入射する光のスペクトル分布を示し、図１１はダイクロイック膜１９ｂの透過率の波長依存性及び、第１光路合成部１９に入射する光のスペクトル分布を示している。また、図１０（ａ）及び図１１（ａ）は、Ｐ偏光の光に対する特性を示し、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は、Ｓ偏光の光に対する特性を示している。
　第１光路合成部１９には、Ｐ偏光の光ＬＧ＿３及び光ＬＧ＿５、Ｓ偏光の青色光、光ＬＧ＿４及び赤色光が入射する。
　ダイクロイック膜１９ａは、Ｐ偏光（第４方向の偏光成分）の光ＬＧ＿３及びＰ偏光の光ＬＧ＿５を透過させる（図１０（ａ））。また、Ｓ偏光（第３方向の偏光成分）の赤色光を透過させ、Ｓ偏光の青色光及びＳ偏光の光ＬＧ＿４を反射する（図１０（ｂ））。
　一方、ダイクロイック膜１９ｂは、Ｐ偏光の光ＬＧ＿３及びＰ偏光の光ＬＧ＿５を透過させる（図１１（ａ））。また、Ｓ偏光の青色光及びＳ偏光の光ＬＧ＿４を透過させ、Ｓ偏光の赤色光を反射する（図１１（ｂ））。
　従って、図９に示すように、Ｐ偏光の光ＬＧ＿３及びＬＧ＿５は、ダイクロイック膜１９ａ及びダイクロイック膜１９ｂを透過して投射レンズ２０の側に出射される。また、Ｓ偏光の青色光及び光ＬＧ＿４は、ダイクロイック膜１９ａにより反射され、Ｓ偏光の赤色光はダイクロイック膜１９ｂで反射されて、それぞれ投射レンズ２０の側に出射される。
　これにより、第１光路合成部１９は、第１光路合成部１９に入射した光を、ほとんど損失させること無く合成できる。
ダイクロイック膜１９ａ、ダイクロイック膜１９ｂとして、例えば、誘電体多層膜やホログラフィック素子、フォトニック結晶などを使用して、特定の波長帯域の光を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射する特性を有するものを用いることが可能である。
なお、ダイクロイック膜１９ａとダイクロイック膜１９ｂとは直交して配置されている必要はなく、９０度以外の角度で交差していても良い。また、ダイクロイック膜１９ａとダイクロイック膜１９ｂとは交差している必要はない。すなわち、図１２に示すプリズム１９Ｂのように、ダイクロイック膜１９ａを有するプリズムとダイクロイック膜１９ｂを有するプリズムの２つから構成されていても良い。
　投射レンズ２０は、第１光路合成部１９からの出射光を図示しないスクリーン上に投射する。
　次に、各ＬＥＤから出射した光の光路を、図１３を参照して説明する。図１３は、光路分離部１３Ａや光変調部１６等の各要素を光が透過する際の透過状態を説明するフローチャートである。なお、図１３においては、便宜上、光源１１毎に光路を分けて示している。即ち、ステップＳ１は、各光源１１から光を出射するステップである。ステップＳ１０～ステップＳ１２、ステップＳ４０は、それぞれ、緑光源１１Ｇから出射された光が、光路分離部１３Ａ、第２偏光分離部１４、光変調部１６Ｇ、シャッタ１７に入射するステップである。ステップＳ１３は、第２偏光分離部１４から出射した光が光路分離部１３Ａおよび緑光源１１Ｇに入射するステップである。ステップＳ２０とステップＳ２２は、青光源１１Ｂ及び緑光源１１Ｇからの出射光が、第２光路合成部１８、光変調部１６Ｂ、第１光路合成部１９に入射するステップである。ステップＳ３０は、赤光源１１Ｒからの出射光が、光変調部１６Ｒ、第１光路合成部１９に入射するステップである。ステップＳ２は、第１光路合成部１９に入射した光が合成されて出射するステップである。ステップ３は、投射レンズ２０に入射した光をスクリーン上に投射するステップである。
　ステップＳ１：　赤光源１１Ｒ、緑光源１１Ｇ、青光源１１Ｂからそれぞれ光が出射される。
　ステップＳ１０：　緑光源１１Ｇから出射した光ＬＧ＿１は、レンズ１２ａを透過して光路分離部１３Ａに入射して波長帯域及び偏光方向に応じて透過光ＬＧ＿４と反射光ＬＧ＿３、ＬＧ＿５とに分離される。
　ステップＳ１１：　第２偏光分離部１４に入射した光ＬＧ＿５は第２偏光分離部１４を透過してミラー１５に入射する。第２偏光分離部１４に入射した光ＬＧ＿３のうちＳ偏光成分の光は透過してミラー１５に入射し、Ｐ偏光成分の光は反射される。
　ステップＳ１２：　ミラー１５に入射した光はミラー１５で反射されて光変調部１６Ｇに入射する。光変調部１６Ｇに入射した光は空間的に変調されると共にＳ偏光からＰ偏光に変換され、第１光路合成部１９に入射する。
　ステップＳ１３：　第２偏光分離部１４で反射されたＰ偏光成分の光ＬＧ＿３は、光路分離部１３Ａで反射され、緑光源１１Ｇに入射する。緑色光源１１Ｇに入射した光ＬＧ＿３は、緑光源１１Ｇで偏光方向がランダムに変換されて反射される。即ち、光ＬＧ＿３は、緑光源１１Ｇから出射された光のように振舞い、ステップＳ１３からステップＳ１０に戻る。従って、光路分離部１３を反射した緑色光の有効利用が可能になる。
　ステップＳ４０：　シャッタ１７が入射した光を透過させるように設定されている場合（シャッタ１７が開いている場合）には、ステップＳ１０において光路分離部１３Ａを透過した光ＬＧ＿４はシャッタ１７を透過して光路分離合成部１８に入射する。一方、シャッタ１７が入射した光を吸収するように設定されている場合（シャッタ１７が閉じている場合）には、ステップＳ１０において光路分離部１３Ａを透過した光ＬＧ＿４はシャッタ１７で吸収される。
　ステップＳ２０：　シャッタ１７が開いている場合、青光源１１Ｂから出射した青色光と光ＬＧ＿４とが第２光路合成部１８に入射する。第２光路合成部１８は、図８に示すように、青色光の波長帯域の光を透過させ、光ＬＧ＿４を反射する特性を有しているため、青色光と光ＬＧ＿４とが合成されて光路合成部１８から出射する。一方、シャッタ１７が閉じている場合は、青色光のみが光路合成部１８に入射して光路合成部１８を出射する。
　ステップＳ２２：　光変調部１６Ｂに入射した光は、空間的に変調されると共にＰ偏光からＳ偏光の光に変換されて、第１光路合成部１９に入射する。
　ステップＳ３０：　赤光源１１Ｒから出射光した赤色光は、レンズ１２ｅ、１２ｆを介して光変調部１６Ｒに入射し、空間的に変調されると共にＰ偏光からＳ偏光の光に変換されて第１光路合成部１９に出射される。
　以上により、第１光路合成部１９の第１入射面１９ｃにＰ偏光の光ＬＧ＿５およびＰ偏光の光ＬＧ＿３が入射し、第２入射面１９ｄにＳ偏光の青色光およびＳ偏光の光ＬＧ＿４光が入射し、入射面１９ｅにＳ偏光の赤色光が入射する。
ステップＳ２：　第１光路合成部１９は、第１光路合成部１９に入射した光を合成して出射面１９ｆから投射レンズ２０に出射する。
ステップＳ３：　光路合成部１９から出射した光は、投射レンズ２０によりスクリーン上に投射される。
　以上説明したように、本実施形態においては、緑光源１１Ｇから出射した緑色光を、光路分離部１３Ａで光ＬＧ＿３及び光ＬＧ＿５と、光ＬＧ＿４に分離する。
　このとき、図４に示すように、光路分離部１３Ａはバンドパスフィルタ１３ａと偏光子１３ｂとから構成され、これらバンドパスフィルタ１３ａや偏光子１３ｂは、入射した光をそれぞれ２つに分離する機能を持っている。従って、光路分離部１３Ａが偏光子１３ｂのみで構成されている場合でも、入射した光を２つに分離することが可能なので、バンドパスフィルタ１３ａは不要のように思われる。
　しかし、バンドパスフィルタ１３ａを持たない光路分離部１３Ａでは、第２光路合成部１８に入射する光は、Ｐ偏光の光ＬＧ＿４ではなくＰ偏光の光ＬＧ＿１となる。図６に示すように、光ＬＧ＿１は光ＬＧ＿４よりも広いスペクトル分布を持っている。これにより、この広いスペクトル分布に相当した光量が第２光路合成部１８及び第１光路合成部１９で損失することになる。このことを、図１５を参照して説明する。
　図１５は、第２光路合成部１８のＰ偏光に対する透過率の波長依存性と各光のスペクトル分布を示す図である。また、図１６は、第１光路合成部１９におけるダイクロイック膜１９ｂのＳ偏光に対する透過率の波長依存性と各光のスペクトル分布を示す図である。
　シャッタ１７が入射した光を透過させるように設定されている場合、光ＬＧ＿４に代って光ＬＧ＿１が第２光路合成部１８に入射すると、図１５に示すように、光ＬＧ＿１のうち斜線領域Ｋ１で示した短波長側の光は、青色光（青光源１１Ｂから出射光）とスペクトル分布が重なっているので、第２光路合成部１８で反射されずに透過する。従って、この透過した光は青色光と合成されずに、損失となる。
　また、光ＬＧ＿４に代って光ＬＧ＿１が第１光路合成部１９に入射すると、図１６に示すように、光ＬＧ＿１のうち斜線領域Ｋ２で示した長波長側の光は、赤色光（赤光源１１Ｒからの出射光）とスペクトル分布が重なっており、ダイクロイック膜１９ｂを透過せずに反射される。従って、この反射された光は投射レンズ２０の側に出射されずに、損失となる。
　このように、シャッタ１７が入射した光を透過させるように設定されており、かつ、バンドパスフィルタ１３ａを設けない場合、緑光源１１Ｇから出射した光のうち偏光子１３ｂを透過した光の短波長側と長波長側の光が、他の光と合成されなくなり、発光した光の利用効率が低下する。
　しかしながら、本実施形態のように光路分離部１３Ａをバンドパスフィルタ１３ａと偏光子１３ｂとにより構成することで、緑光源１１Ｇから出射した光のうち短波長側と長波長側との光ＬＧ＿３がバンドパスフィルタ１３ａで反射されてＳ偏光の光として第１光路合成部１９に入射する。従って、第２光路合成部１８や第１光路合成部１９において、これらの光が損失するという不都合が生じない。
　また、１つの緑光源１１Ｇから出射した光を２つに分離し、一方の光を青光源１１Ｂから出射された光と混合することで、第１光路合成部１９に入射する緑色光の光量を増やしている。このため、赤色光や青色光の強度を低下させること無く、緑色光の光量を増やすことができる。
　シャッタ１７が開いており、入射した光を透過させるように設定されている場合であったが、シャッタ１７が閉じている場合には、入射した光は吸収される。即ち、緑光源１１Ｇから出射された光ＬＧ＿１は、光路分離部１３Ａにより２方向に分離され、そのうちの１つの光ＬＧ＿４がシャッタ１７に入射して、このシャッタ１７で吸収される。
　そのため、第２光路合成部１８では光の合成は行われず、光変調部１６Ｂを透過して第１光路合成部１９に入射する光は青光源１１Ｂから出射された光（青色光）だけとなる。従って、投射型表示装置２Ａの出射光量は、シャッタ１７が開いている場合よりも少なくなる。
　シャッタ１７が開いている場合、図８に示したように、光変調部１６Ｂを透過して第１光路合成部１９に入射する光は、波長５００ｎｍ～６００ｎｍの間に強度ピークを持つ光ＬＧ＿４と、波長４００ｎｍ～５００ｎｍの間に強度ピークを持つ青光源１１Ｂから出射された光とが合成された光である。この合成された光により、色度座標上で青光源１１Ｂから出射された光よりも白色光に近い光となり、投射型表示装置２Ａから出射された光の色再現範囲が狭くなる。
　しかし、シャッタ１７が閉じている場合、光変調部１６Ｂを透過して第１光路合成部１９に入射する光は青色光のみであるため、投射型表示装置２Ａから出射された光の色度範囲は、シャッタ１７が開いている場合よりも広くなる。即ち、シャッタ１７の開閉により、投射型表示装置２Ａの出力を上げて、色再現範囲を狭めるか、出力を下げて、色再現範囲を広げるかの切り替えが可能になる。
　なお、シャッタ１７として吸収板ではなくミラーを光路に出し入れすることにより入射した光を透過させるか反射するかを切替える構成を用いても良い。シャッタ１７としてミラーを用いた場合の光路分離部１３Ａや光変調部１６等の各要素を光が透過する際の透過状態を説明するフローチャートを図１４に示す。図１４のフローチャートは、図１３のフローチャートのステップＳ４０の代わりにステップＳ４１を有していることと、ステップＳ４２を有していること以外は、図１３に示すフローチャートと同じである。
　ステップＳ４１：　シャッタ１７がミラーを光路に出し入れすることにより、入射した光を透過させるか反射するかを切替える構成で、かつ、シャッタ１７が入射した光を透過させるように設定されている場合（シャッタ１７が開いている場合）には、ステップＳ１０において光路分離部１３Ａを透過した光ＬＧ＿４はシャッタ１７を透過して光路分離合成部１８に入射する。一方、シャッタ１７が入射した光を反射するように設定されている場合（シャッタ１７が閉じている場合）には、ステップＳ１０において光路分離部１３Ａを透過した光ＬＧ＿４はシャッタ１７で反射されて光路分離部１３Ａに入射する。
　ステップＳ４２：　シャッタ１７で反射され、光路分離部１３Ａに入射した光ＬＧ＿４は、光路分離部１３Ａを透過して、緑光源１１Ｇに入射する。緑色光源１１Ｇに入射した光ＬＧ＿４は、緑光源１１Ｇで偏光方向がランダムに変換されて反射される。即ち、光ＬＧ＿４は、緑光源１１Ｇから出射された光のように振舞い、ステップＳ４２からステップＳ１０に戻る。
　このように、シャッタ１７としてミラーを用いることで、吸収板を用いる場合に比べ、光変調部１６Ｇを透過して第１光路合成部１９に入射する光の光量を増やすことができる。
シャッタ１７としてミラーを用いる場合には、第４波長帯域を狭く設定、あるいはゼロに設定しても良い。すなわち、バンドパスフィルタ１３ａを設けず、光ＬＧ＿３を発生させなくても良い。シャッタ１７がミラーとして動作する際に、緑光源１１Ｇから出射した光のうち短波長側と長波長側の光を含む光ＬＧ＿４が緑光源１１Ｇに入射するため、第１光路合成部１９に入射する光の光量を増やすことができる。
また、シャッタ１７のミラーとしてハーフミラーを用いても良い。ハーフミラーを用いることにより、色再現範囲と光出力との関係を任意に設定することが可能である。
　なお、上記構成においては、緑光源１１Ｇと光路分離部１３Ａとの間にはレンズ１２ａのみを設けていたが、この間に１／４波長板を設けても良い。
　１／４波長板は、透過する光に９０度の位相差を与える作用を持つ。従って、第２偏光分離部１４で反射されたＰ偏光の光ＬＧ＿３のうち、緑光源１１Ｇで偏光方向がランダムに変換されずに鏡面反射された光は、再度光路分離部１３Ａに入射する間に、この１／４波長板を２度透過して１８０度の位相差が与えられ、Ｓ偏光の光に変換される。これにより、光ＬＧ＿３の偏光分離部１４と緑光源１１Ｇにおける反射回数を減らすことができると共に、光路分離部１３Ａや緑光源１１Ｇ、偏光分離部１４における吸収損失、レンズ１２ａを透過する際の表面反射やケラレによる光量損失を抑制できる。
　なお、偏光子１３ｂ、偏光子１６Ｒａ、１６Ｇａ、１６Ｂａ、検光子１６Ｒｃ、１６Ｇｃ、１６Ｂｃ、第２偏光分離部１４としては、アルミニウム、銀、金等の金属を用いたワイヤグリッド偏光子や、フォトニック結晶、誘電体多層膜等を用いることが可能である。また、検光子１６Ｒｃ、１６Ｇｃ、１６Ｂｃとして、ポリマーを用いた吸収型偏光子を用いても良い。
　バンドパスフィルタ１３ａ、第２光路合成部１８、ダイクロイック膜１９ａ、ダイクロイック膜１９ｂとしては、例えば、誘電体多層膜やホログラフィック素子、フォトニック結晶などを使用した、特定の波長帯域の光を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射する特性を有するものを用いることが可能である。
　さらに、光路分離部１３Ａは、図４に示したように、入射光側からバンドパスフィルタ１３ａ、偏光子１３ｂが順次配置された構成である。
　しかし、本発明は、かかる順序に限定するものではなく、逆の順序でも良い。即ち、偏光子１３ｂに入射した後にバンドパスフィルタ１３ａに入射するように設定されていても良い。
　図１７は、バンドパスフィルタ１３ａと偏光子１３ｂの配置を逆にした光路分離部１３Ｂの構成図である。光路分離部１３Ｂに入射した光ＬＧ＿１（第１光）のＳ偏光成分の光ＬＧ＿７（第４光）は、偏光子１３ｂで反射される。一方、Ｐ偏光成分の光ＬＧ＿６は偏光子１３ｂを透過し、バンドパスフィルタ１３ａに入射する。
　光ＬＧ＿６のうち波長５５０ｎｍ近傍の光ＬＧ＿８（第５光）はバンドパスフィルタ１３ａを透過するが、波長５５０ｎｍ近傍以外の光ＬＧ＿９（第４光）はバンドパスフィルタ１３ａで反射され、偏光子１３ｂを透過して光路分離部１３Ｂから出射される。
　最終的に、光路分離部１３Ｂにおいて、入射した光ＬＧ＿１のうちでＳ偏光の光ＬＧ＿７とＰ偏光の光ＬＧ＿９とが反射され、Ｐ偏光の光ＬＧ＿８が透過する。
　なお、図４に示した光路分離部１３Ａを透過した光ＬＧ＿４と、図１７に示す光路分離部１３Ｂを透過した光ＬＧ＿８とは、いずれもバンドパスフィルタ１３ａと偏光子１３ｂとを１回ずつ透過しており、偏光方向及びスペクトル分布は同じ分布を示す。そして、図４に示した光路分離部１３Ａで反射された光と、図１７に示す光路分離部１３Ｂで反射された光とは、バンドパスフィルタ１３ａに入射する回数が異なるため、スペクトル分布はわずかに異なるが、ほぼ同じ偏光状態及びスペクトル分布を持つようになる。従って、光路分離部１３Ａであるか、光路分離部１３Ｂで有るかにかかわらず、投射型表示装置２Ａとしては、同じ作用効果を得ることが可能になる。
　＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。図１８は、第２実施形態にかかる投射型表示装置２Ｂの構成図である。
　投射型表示装置２Ｂは、図１に示した投射型表示装置２Ａの光路分離部１３Ａに代えて光路分離部１３Ｃを備える。
　この光路分離部１３Ｃは、図１９に示すように、バンドパスフィルタ３１と偏光子３２とから構成され、図２０に示すような、バンドパスフィルタ３１の透過率の波長依存性及び緑光源１１Ｇのスペクトル分布を持っている。このバンドパスフィルタ３１は、波長５５０ｎｍ近傍の光を透過させ、それ以外の波長の光は反射する。そして、透過させる波長帯域の光は、緑光源１１Ｇのスペクトル分布よりも狭く設定されている。
　また、偏光子３２はＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する。
　これにより、緑光源１１Ｇから光路分離部１３Ｃに入射した光ＬＧ＿１（第１光）のうち、Ｓ偏光成分の光ＬＧ＿１２（第４光）は偏光子３２で反射され、Ｐ偏光成分の光ＬＧ＿１５は偏光子３２を透過して、バンドパスフィルタ３１に入射する。光ＬＧ＿１５のうち、波長５５０近傍の光ＬＧ＿１４（第５光）はバンドパスフィルタ３１を透過し、波長５５０ｎｍ近傍以外の光ＬＧ＿１７はバンドパスフィルタ３１で反射され、偏光子３２を透過して緑光源１１Ｇ側に戻る。
　そして、光ＬＧ＿１７は、緑光源１１Ｇで偏光方向がランダムに変換されて反射され、再度、レンズ１２ａを透過して、光路分離部１３Ｃに入射する。光路分離部１３Ｃに入射した光ＬＧ＿１７のうち、Ｓ偏光成分の光ＬＧ＿２０（第４光）は、偏光子３２で反射される。
　最終的に、光路分離部１３Ｃにおいて、入射した光のうち、Ｓ偏光の光ＬＧ＿１２、ＬＧ＿２０は反射され、Ｐ偏光の光ＬＧ＿１４が透過する。
　図２１に、光ＬＧ＿１～ＬＧ＿２０のスペクトル分布を示す。光ＬＧ＿１、ＬＧ＿１２、ＬＧ＿１５のスペクトル分布は、緑光源１１Ｇのスペクトル分布と同じである。これに対し、光ＬＧ＿１４のスペクトル分布は波長５５０ｎｍ近傍にピークを持ち、光ＬＧ＿１のスペクトル分布よりも波長帯域が狭い。
　また、光ＬＧ＿１７、ＬＧ＿２０のスペクトル分布は、短波長側と長波長側に２つのピークを有するスペクトル分布を有している。
　光路分離部１３Ａ、１３Ｂのようにバンドパスフィルタ１３ａが光軸に対して斜めに設置されている場合、バンドパスフィルタ１３ａへの光の入射角度は４５度付近になり、バンドパスフィルタ１３ａの透過率に偏光依存性が生じる。しかし、光路分離部１３Ｃのバンドパスフィルタ３１が光軸に対して垂直に設置されている場合は、このバンドパスフィルタ３１に入射する光の入射角度は略０度になるため、バンドパスフィルタ３１における透過率の偏光依存性は小さくなる。従って、バンドパスフィルタ３１の設計が容易になる利点がある。
　なお、光路分離部１３Ｃにおいて、偏光子３２とバンドパスフィルタ３１との間にレンズ等の光学素子を配置しても良い。
　上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
＜付記１＞
　複数の波長帯域の光を発生して投射する投射型表示装置であって、
　第１波長帯域の第１光を出射する第１光源と、
　該第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離部と、
　該第４光と該第５光とを合成する第１光路合成部と、を備え、
　該第４光は、該第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、該第４波長帯域の光と、該第１波長帯域から該第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの該第１方向の偏光成分を有する光とを含み、
　該第５光は、該第５波長帯域であり、かつ、該第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記２＞
　付記１に記載の投射型表示装置であって、
　前記光路分離部は、
　入射した光のうち少なくとも前記第５波長帯域の光を透過させ、前記第４波長帯域の光を反射する波長分離部と、
　入射した光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する第１偏光分離部と、
　を含むことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記３＞
　付記１又は２に記載の投射型表示装置であって、
　前記光路分離部と前記第１光路合成部との間の前記第４光の光路中に第２偏光分離部が設けられ、
　該第２偏光分離部は、入射した前記第４光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記４＞
　付記３に記載の投射型表示装置であって、
　前記第２偏光分離部と前記第１光源との間に１／４波長板を設けた、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記５＞
　付記１乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　第２波長帯域を有する第２光を出射する第２光源と、
　第３波長帯域を有する第３光を出射する第３光源と、
　前記第１光路合成部と該第２光源との間の前記第５光の光路中に設けられて、該第２光と前記第５光とを合成する第２光路合成部と、
　を備えることを特徴とする投射型表示装置。
＜付記６＞
　付記５に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光路合成部は、
　前記第４光が入射する第１入射面と、
　前記第２光及び前記第５光が入射する第２入射面と、
　前記第３光が入射する第３入射面と、
　入射した前記第２光～前記第５光が合成されて出射する出射面と、
　を備えることを特徴とする付記１に記載の投射型表示装置。
＜付記７＞
　付記６に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光路合成部は、
　少なくとも前記第２波長帯域の光又は前記第５波長帯域の光のうち、第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第３方向と直交する第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第１膜と、
　少なくとも前記第３波長帯域の光のうち、該第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第２膜と、
　を含むことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記８＞
　付記６又は７に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光路合成部の前記第１入射面～前記第３入射面の各入射面に対応して、前記入射面に入射する光を変調する第１光変調部～第３光変調部が設けられ、かつ、該第１光変調部～該第３光変調部は、入射光側から偏光子、偏光変調素子、検光子を配置して形成されている、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記９＞
　付記８に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光変調部の偏光子が、入射した前記第４光のうち、前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１０＞
　付記５乃至９のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光は、波長が５００ｎｍ～６００ｎｍの間で光強度のピークを有し、
　前記第２光は、波長が４００ｎｍ～５００ｎｍの間で光強度のピークを有し、
　前記第３光は、波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの間で光強度のピークを有する、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１１＞
　付記１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　前記第１光源は、
　波長が３００ｎｍ～５００ｎｍの間に光強度のピークを持つ第６光を出射する前記第４光源と、
　該第６光を吸収して、前記第１光を出射する蛍光体と、
　を備えることを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１２＞
　付記１乃至１１のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　前記光路分離部と前記第２光路合成部との間に、入射した光を透過させるか否かを切り替える第１遮蔽部を設けた、ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１３＞
　付記１乃至１１のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　前記光路分離部と前記第２光路合成部との間に、入射した光を透過させるか反射するかを切り替える第２遮蔽部を設けた、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１４＞
　付記１乃至１１のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
　前記光路分離部と前記第２光路合成部との間に、入射した光を透過させるか
一部を透過させ一部を反射するかを切り替える第２遮蔽部を設けた、
　ことを特徴とする投射型表示装置。
＜付記１５＞
　複数の波長帯域の光を発生して投射する投射光発生方法であって、
　第１波長帯域の第１光を出射する第１光出射手順と、
　該第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離手順と、
　該第４光と該第５光とを合成する第１光路合成手順と、を含み、
　該第４光は、該第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、該第４波長帯域の光と、該第１波長帯域から該第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの該第１方向の偏光成分を有する光とを含み、
　該第５光は、該第５波長帯域であり、かつ、該第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、
　ことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記１６＞
　付記１５に記載の投射光発生方法であって、
　前記光路分離手順は、
　入射した光のうち少なくとも前記第５波長帯域の光を透過させ、前記第４波長帯域の光を反射する波長分離手順と、
　入射した光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する第１偏光分離手順と、
　を含むことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記１７＞
　付記１５又は１６に記載の投射光発生方法であって、
　前記光路分離手順と前記第１光路合成手順との間の前記第４光の光路中に第２偏光分離手順が設けられ、
　該第２偏光分離手順は、入射した前記第４光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する、
　ことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記１８＞
　付記１５乃至１７のいずれか１項に記載の投射光発生方法であって、
　第２波長帯域を有する第２光を出射する第２光出射手順と、
　第３波長帯域を有する第３光を出射する第３光出射手順と、
　前記第１光路合成手順と該第２光出射手順との間に設けられて、該第２光と前記第５光とを合成する第２光路合成手順と、
　を含むことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記１９＞
　付記１８に記載の投射光発生方法であって、
　前記第１光路合成手順は、
　少なくとも前記第２波長帯域の光又は前記第５波長帯域の光のうち、第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第３方向と直交する第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第１膜と、
　少なくとも前記第３波長帯域の光のうち、該第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第２膜と、
　を含むことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記２０＞
　付記１５乃至１９のいずれか１項に記載の投射光発生方法であって、
　前記光路分離手順で分離した前記第５光を透過させるか否かを切り替える第１遮蔽手順を設けた
　ことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記２１＞
付記１５乃至１９のいずれか１項に記載の投射光発生方法であって、
　前記光路分離手順で分離した前記第５光を透過させるか反射するかを切り替える第２遮蔽手順を設けた、
　ことを特徴とする投射光発生方法。
＜付記２２＞
付記１５乃至１９のいずれか１項に記載の投射光発生方法であって、
　前記光路分離手順で分離した前記第５光を透過させるか
一部を透過させ一部を反射するかを切り替える第３遮蔽手順を設けた、
　ことを特徴とする投射光発生方法。
　この出願は、２０１２年８月２日に出願された日本出願特願２０１２－１７２１９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　２Ａ、２Ｂ　　投射型表示装置
　１１　　光源
　１１Ｇ　　緑光源
　１１Ｂ　　青光源
　１１Ｒ　　赤光源
　１２（１２ａ～１２ｇ）　　レンズ
　１３Ａ～１３Ｃ　　光路分離部
　１３ａ　　バンドパスフィルタ
　１３ｂ　　偏光子
　１４　　第２偏光分離部
　１５　　ミラー
　１６（１６Ｒ、１６Ｂ、１６Ｇ）　　光変調部
　１６Ｒａ、１６Ｇａ、１６Ｂａ　　偏光子
　１６Ｒｂ、１６Ｇｂ、１６Ｂｂ　　液晶セル
　１６Ｒｃ、１６Ｇｃ、１６Ｂｃ　　検光子
　１７　　シャッタ
　１８　　第２光路合成部
　１９、１９Ｂ　　第１光路合成部
　１９ａ　　ダイクロイック膜
　１９ｂ　　ダイクロイック膜
　１９ｃ　　第１入射面
　１９ｄ　　第２入射面
　１９ｅ　　第３入射面
　１９ｆ　　出射面
　２０　　投射レンズ
　３１　　バンドパスフィルタ
　３２　　偏光子

Claims (10)

  1. 　複数の波長帯域の光を発生して投射する投射型表示装置であって、
    　第１波長帯域の第１光を出射する第１光源と、
    　該第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離部と、
    　該第４光と該第５光とを合成する第１光路合成部と、を備え、
    　該第４光は、該第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、該第４波長帯域の光と、該第１波長帯域から該第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの該第１方向の偏光成分を有する光とを含み、
    　該第５光は、該第５波長帯域であり、かつ、該第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、
    　ことを特徴とする投射型表示装置。
  2. 　請求項１に記載の投射型表示装置であって、
    　前記光路分離部は、
    　入射した光のうち少なくとも前記第５波長帯域の光を透過させ、前記第４波長帯域の光を反射する波長分離部と、
    　入射した光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する第１偏光分離部と、
    　を含むことを特徴とする投射型表示装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の投射型表示装置であって、
    　前記光路分離部と前記第１光路合成部との間の前記第４光の光路中に第２偏光分離部が設けられ、
    　前記第２偏光分離部は、入射した前記第４光のうち前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する、
    　ことを特徴とする投射型表示装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型表示装置であって、
    　第２波長帯域を有する第２光を出射する第２光源と、
    　第３波長帯域を有する第３光を出射する第３光源と、
    　前記第１光路合成部と該第２光源との間の前記第５光の光路中に設けられて、該第２光と前記第５光とを合成する第２光路合成部と、
    　を備えることを特徴とする投射型表示装置。
  5. 　請求項４に記載の投射型表示装置であって、
    　前記第１光路合成部は、
    　前記第４光が入射する第１入射面と、
    　前記第２光及び前記第５光が入射する第２入射面と、
    　前記第３光が入射する第３入射面と、
    　入射した前記第２光～前記第５光が合成されて出射する出射面と、
    　を備えることを特徴とする投射型表示装置。
  6. 　請求項５に記載の投射型表示装置であって、
    　前記第１光路合成部は、
    　少なくとも前記第２波長帯域の光又は前記第５波長帯域の光のうち、第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第３方向と直交する第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第１膜と、
    　少なくとも前記第３波長帯域の光のうち、該第３方向の偏光成分を有する光を反射すると共に、少なくとも前記第１波長帯域の光のうち、該第４方向の偏光成分を有する光を透過させる第２膜と、
    　を含むことを特徴とする投射型表示装置。
  7. 　請求項５又は６に記載の投射型表示装置であって、
    　前記第１光路合成部の前記第１入射面～前記第３入射面の各入射面に対応して、前記入射面に入射する光を変調する第１光変調部～第３光変調部が設けられ、かつ、該第１光変調部～該第３光変調部は、入射光側から偏光子、偏光変調素子、検光子を配置して形成されている、
    　ことを特徴とする投射型表示装置。
  8. 　請求項７に記載の投射型表示装置であって、
    　前記第１光変調部の偏光子が、入射した前記第４光のうち、前記第１方向の偏光成分を有する光を透過させ、前記第２方向の偏光成分を有する光を反射する、
    　ことを特徴とする投射型表示装置。
  9. 　複数の波長帯域の光を発生して投射する投射光発生方法であって、
    　第１波長帯域の第１光を出射する第１光出射手順と、
    　前記第１光を互いに光路の異なる第４光と第５光とに分離する光路分離手順と、
    　該第４光と該第５光とを合成する第１光路合成手順と、を含み、
    　該第４光は、前記第１波長帯域における所定帯域を第４波長帯域とした際に、該第４波長帯域の光と、前記第１波長帯域から該第４波長帯域を除いてなる第５波長帯域であり、かつ、所定の偏光方向を第１方向としたときの該第１方向の偏光成分を有する光とを含み、
    　該第５光は、該第５波長帯域であり、かつ、該第１方向と直交する第２方向の偏光成分を有する光である、
    　ことを特徴とする投射光発生方法。
  10. 　請求項９に記載の投射光発生方法であって、
    　第２波長帯域を有する第２光を出射する第２光出射手順と、
    　第３波長帯域を有する第３光を出射する第３光出射手順と、
    　前記第１光路合成手順と該第２光出射手順との間に設けられて、該第２光と前記第５光とを合成する第２光路合成手順と、
    　を含むことを特徴とする投射光発生方法。
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