JP4781231B2 - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、赤成分光、緑成分光及び青成分光に加えて、第４色成分光を利用する照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

従来、３色の光に対応する３つの光変調素子と、３つの光変調素子から出射される光を合成するクロスダイクロイックキューブと、クロスダイクロイックキューブで合成された光を投写する投写手段とを有する投写型映像表示装置が知られている。

ここで、クロスダイクロイックキューブは、光が入射する３つの光入射面と、光が出射する１つの光出射面とを有している。従って、クロスダイクロイックキューブに入射する光が３色である場合には、投写型映像表示装置は、一つのクロスダイクロイックキューブを有していれば足りる。

一方で、色再現性や輝度の向上を目的として、４色以上の光を利用する投写型映像表示装置が提案されている。例えば、投写型映像表示装置は、赤、緑及び青の３色に加えて、オレンジ、黄又はシアンを利用することによって、色再現性や輝度の向上を図っている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２８７２４７号公報（請求項１、請求項４、図１など）

ここで、投写型映像表示装置が４色以上の光を有する場合には、一つのクロスダイクロイックキューブで４色以上の光を合成することができない。従って、投写型映像表示装置は、複数のダイクロイックキューブ（又は、クロスダイクロイックキューブ）を有する必要がある。

例えば、４色の光の合成が必要である場合には、投写型映像表示装置は、２色の光が合成された合成光を２つ取得して、２つの合成光をさらに合成することによって、４色の合成光を取得する。なお、投写型映像表示装置は、３色の光が合成された合成光を取得して、合成光と１色の光とを合成することによって、４色の合成光を取得してもよい。投写型映像表示装置は、２色の光が合成された合成光を取得して、合成光と２色の光とを合成することによって、４色の合成光を取得してもよい。

ここで、４色以上の光に対応する各光変調素子から投写手段までの光路長は同一である必要がある。また、光変調素子と投写手段との間に、複数のダイクロイックキューブ（又は、クロスダイクロイックキューブ）を設ける必要がある。従って、投写手段のバックフォーカスが長くなる。

この結果、３色の光を利用する投写型映像表示装置で用いられる投写手段を転用することができないため、投写型映像表示装置のコストが全体として上昇してしまう。

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、４色以上の光を利用する場合であっても、装置全体のコスト上昇を抑制す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。

本発明の一の特徴は、第１色成分光（青成分光）、第２色成分光（緑成分光）、第３色成分光（赤成分光）及び第４色成分光（黄成分光）の偏光方向を揃える第１偏光変換素子（ＰＢＳアレイ３０）と、前記第１色成分光を変調する第１光変調素子（液晶パネル４０Ｂ）と、前記第２色成分光を少なくとも変調する第２光変調素子（液晶パネル４０Ｇ）と、前記第３色成分光を少なくとも変調する第３光変調素子（液晶パネル４０Ｒ）と、前記第４色成分光の偏光方向を回転させる第４光変調素子（偏光回転素子４５）と、前記第１光変調素子から出射された前記第１色成分光と前記第２光変調素子から出射された前記第２色成分光を少なくとも含む出射光と前記第３光変調素子から出射された前記第３色成分光を少なくとも含む出射光とを合成する色合成部（クロスダイクロイックキューブ５０）とを備えた照明装置が、前記第２色成分光を反射して前記第３色成分光を透過する第１ダイクロイック面（ダイクロイック面８１）と、一の偏光方向の偏光成分光を透過して、前記一の偏光方向に対して垂直な他の偏光方向の偏光成分光を反射する第１偏光分離面（ＰＢＳ面８２）とが形成された板状の第１分離光学素子（分離光学素子８０）を備え、前記第１分離光学素子には、前記第１偏光変換素子によって偏光方向が揃えられた前記第２色成分光及び前記第３色成分光が一の方向から入射し、前記第４光変調素子によって偏光方向が回転された前記第４色成分光が他の方向から入射し、前記第１分離光学素子が、前記一の方向から前記第１ダイクロイック面に入射して前記第１ダイクロイック面を透過した前記第３色成分光と、前記他の方向から前記第１偏光分離面に入射して前記第１偏光分離面で反射された前記第４色成分光とを合成して前記第３光変調素子側に導き、前記一の方向から前記第１ダイクロイック面に入射して前記第１ダイクロイック面で反射された前記第２色成分光と、前記他の方向から前記第１偏光分離面に入射して前記第１偏光分離面を透過した前記第４色成分光とを合成して前記第２光変調素子側に導くことを要旨とする。

かかる特徴によれば、第４光変調素子から出射された第４色成分光が、第２光変調素子及び第３光変調素子のいずれか又は双方に入射する。すなわち、第４色成分光は、第２色成分光及び第３色成分光のいずれか又は双方に重畳されて色合成部に供給される。従って、第１色成分光、第２色成分光及び第３色成分光に加えて、第４色成分光を利用する場合であっても、色合成部に入射する光は３種類である。この結果、投写手段の設計を変更する必要がなく、装置全体のコスト上昇を抑制することができる。

また、第４色成分光が、第２色成分光及び第３色成分光のいずれか又は双方に重畳されて投写されるため、投写手段がスクリーン上などに投写する映像の輝度が向上する。

ここで、第４光変調素子から投写手段までの光路長と、第１光変調素子、第２光変調素子及び第３光変調素子から投写手段までの光路長とが異なる。一方で、第４光変調素子から出射される光は、照明光として利用されるため、光路長の違いによる影響について問題視する必要がない。

また、第１分離光学素子が、第１ダイクロイック面を透過した第３色成分光と第１偏光分離面で反射された第４色成分光とを合成して第３光変調素子側に導く。また、第１分離光学素子が、第１ダイクロイック面で反射された第２色成分光と第１偏光分離面を透過した第４色成分光とを合成して第２光変調素子側に導く。さらに、第４光変調素子が、偏光方向が揃えられた第４色成分光の偏光方向を回転する。

従って、第２色成分光及び第３色成分光に第４色成分光を分散して重畳するか、第２色成分光にのみ第４色成分光を重畳するか、第３色成分光にのみ第４色成分光を重畳するかを選択的に切り替えることができる。

これによって、第１色成分光〜第４色成分光によって再現される色の純度を保ちながら、第１色成分光〜第４色成分光によって再現される白色の輝度向上を図ることができる。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記第３色成分光を反射して前記第４色成分光を透過する第２ダイクロイック面（ダイクロイック面８１ｂ）と、前記一の偏光方向の偏光成分光を透過して、前記他の偏光方向の偏光成分光を反射する第２偏光分離面（ＰＢＳ面８２ｂ）とが形成された板状の第２分離光学素子（分離光学素子８０ｂ）を照明装置がさらに備え、前記第１分離光学素子には、前記第２色成分光及び前記第３色成分光に加えて、前記第４色成分光が前記一の方向から入射し、前記第２分離光学素子が、前記第１分離光学素子を透過した前記第４色成分光を透過して前記第４光変調素子側に導き、前記第１分離光学素子を透過した前記第３色成分光と前記第１分離光学素子で反射された前記第４色成分光とを反射して前記第３光変調素子側に導くことを要旨とする。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記第１ダイクロイック面を透過した前記第３色成分光の偏光方向と前記第１偏光分離面で反射された前記第４色成分光の偏光方向とを揃える第２偏光変換素子（偏光回転素子４６）を照明装置がさらに備えることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記第４光変調素子の解像度が、前記第１光変調素子、前記第２光変調素子及び前記第３光変調素子の解像度よりも低いことを要旨とする。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記第１色成分光に対応する第１色用入力信号、前記第２色成分光に対応する第２色用入力信号及び前記第３色成分光に対応する第３色用入力信号に基づいて、前記第４光変調素子による前記第４色成分光の偏光方向の回転量を制御する回転量制御部（変調量制御部２２０）を照明装置がさらに備えることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴を有する照明装置を投写型映像表示装置が備えることを要旨とする。

本発明によれば、４色以上の光を利用する場合であっても、装置全体のコスト上昇を抑制す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。

以下において、本発明の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。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。

［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の概略について、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の概略を示す図である。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写レンズユニット１１０を有しており、投写レンズユニット１１０によって拡大された映像光をスクリーン２００上に投写する。第１実施形態では、投写型映像表示装置１００は、後述するように、赤成分光を第３色成分光として用い、緑成分光を第２色成分光として用い、青成分光を第１色成分光として用いることに留意すべきである。また、投写型映像表示装置１００は、黄成分光を第４色成分光として用いることにも留意すべきである。

（照明ユニットの概略構成）
以下において、第１実施形態に係る照明ユニットの概略構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る照明ユニット１２０の概略構成を示す図である。

図２に示すように、照明ユニット１２０は、光源１０と、フライアイインテグレータ２０と、ＰＢＳアレイ３０と、複数の液晶パネル４０（液晶パネル４０Ｒ、液晶パネル４０Ｇ、液晶パネル４０Ｂ）と、偏光回転素子４５と、偏光回転素子４６と、クロスダイクロイックキューブ５０とを備える。なお、図２では、投写レンズユニット１１０が図示されているが、投写レンズユニット１１０は照明ユニット１２０に含まれないことに留意すべきである。

光源１０は、白色光を発するＵＨＰ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、緑成分光、青成分光及び黄成分光を少なくとも含む。

ここで、黄成分光は、図３に示すように、赤成分光、緑成分光及び青成分光が再現可能な色範囲（ＲＧＢ色再現範囲）外の色を再現可能な光である。３色の光を利用する投写型映像表示装置では、黄成分光は色分離の過程で除かれる光である。

フライアイインテグレータ２０は、微小レンズがアレイ状に配置された一対の光学素子によって構成される。フライアイインテグレータ２０は、光源１０が発する光を均一化する。

ＰＢＳアレイ３０は、ＰＢＳ膜や１／２λ位相差板によって構成される。ＰＢＳアレイ３０は、光源１０が発する光の偏光方向を一の偏光方向（ここでは、Ｐ偏光方向）に揃える。

液晶パネル４０Ｒは、赤用入力信号及び緑用入力信号に基づいて制御される変調量に応じて赤成分光（及び黄成分光）を変調する。液晶パネル４０Ｒに光が入射する側には、一の偏光方向を有する光（ここでは、Ｐ偏光成分光）を透過して、他の偏光方向を有する光（ここでは、Ｓ偏光成分光）を遮光する偏光板４１Ｒが設けられる。一方で、液晶パネル４０Ｒから光が出射する側には、他の偏光方向を有する光（ここでは、Ｓ偏光成分光）を透過して、一の偏光方向を有する光（ここでは、Ｐ偏光成分光）を遮光する偏光板４２Ｒが設けられる。

なお、Ｐ偏光方向とは、後述する分離光学素子８０に入射する光がＰ偏光成分光となる偏光方向であり、他の入射面に入射する光については考慮していないことに留意すべきである。同様に、Ｓ偏光方向とは、後述する分離光学素子８０に入射する光がＳ偏光成分光となる偏光方向であり、他の入射面に入射する光については考慮していないことに留意すべきである。

液晶パネル４０Ｇは、緑用入力信号及び赤用入力信号に基づいて制御される変調量に応じて緑成分光（及び黄成分光）を変調する。液晶パネル４０Ｇに光が入射する側には、一の偏光方向を有する光を透過して、他の偏光方向を有する光を遮光する偏光板４１Ｇが設けられる。一方で、液晶パネル４０Ｇから光が出射する側には、他の偏光方向を有する光を透過して、一の偏光方向を有する光を遮光する偏光板４２Ｇが設けられる。

液晶パネル４０Ｂは、青用入力信号に基づいて制御される変調量に応じて青成分光を変調する。液晶パネル４０Ｂに光が入射する側には、一の偏光方向を有する光を透過して、他の偏光方向を有する光を遮光する偏光板４１Ｂが設けられる。一方で、液晶パネル４０Ｂから光が出射する側には、他の偏光方向を有する光を透過して、一の偏光方向を有する光を遮光する偏光板４２Ｂが設けられる。

偏光回転素子４５は、赤用入力信号、緑用入力信号及び青用入力信号に基づいて算出される制御信号に応じて黄成分光を回転する。ここで、黄成分光の偏光方向の回転量は、赤用入力信号、緑用入力信号及び青用入力信号に基づいて制御されることに留意すべきである。

偏光回転素子４６は、後述する分離光学素子８０を透過した赤成分光の偏光方向（Ｐ偏光方向）と、分離光学素子８０で反射された黄成分光の偏光方向（Ｓ偏光方向）とを一の偏光方向に揃える。具体的には、偏光回転素子４６は、黄成分光の偏光方向を９０°回転させて、黄成分光をＰ偏光成分光に変換する。

ここで、偏光回転素子４６は、後述する分離光学素子８０から液晶パネル４０Ｒに至るまでにおいて、黄成分光が重畳された赤成分光の光路上に設けられていればよいことに留意すべきである。

照明ユニット１２０は、複数のミラー群（ミラー７１〜ミラー７６）と、分離光学素子８０と、複数のレンズ群（レンズ９１〜レンズ９６、レンズ１０１〜レンズ１０３）とを備える。

ミラー７１は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を透過して、黄成分光を反射するダイクロイックミラーである。ミラー７２は、青成分光を透過して、赤成分光及び緑成分光を反射するダイクロイックミラーである。ミラー７３は、青成分光を反射して液晶パネル４０Ｂ側に導く反射ミラーである。ミラー７４は、黄成分光を反射して偏光回転素子４５側に導く反射ミラーである。ミラー７５及びミラー７６は、分離光学素子８０を透過した赤成分光と分離光学素子８０で反射された黄成分光とを反射して液晶パネル４０Ｒ側に導く反射ミラーである。

分離光学素子８０は、図４に示すように、緑成分光を反射して赤成分光を透過するダイクロイック面８１と、Ｐ偏光成分光を透過してＳ偏光成分光を反射するＰＢＳ面８２とが形成された板状の素子である。分離光学素子８０には、Ｐ偏光方向を有する赤成分光及び緑成分光が一の方向（図４では、Ａ方向）から入射し、偏光回転素子４５によって偏光方向が回転された黄成分光が他の方向（図４では、Ｂ方向）から入射する。

従って、Ａ方向から入射した緑成分光は、ダイクロイック面８１で反射されて、レンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導かれる。一方で、Ａ方向から入射した赤成分光（Ｐ偏光成分光）は、ダイクロイック面８１及びＰＢＳ面８２を透過して、レンズ１０２側（液晶パネル４０Ｒ側）に導かれる。

Ｂ方向から入射した黄成分光のうち、Ｐ偏光方向を有する黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）は、ＰＢＳ面８２及びダイクロイック面８１を透過して、レンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導かれる。一方で、Ｂ方向から入射した黄成分光のうち、Ｓ偏光方向を有する黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）は、ＰＢＳ面８２で反射されて、レンズ１０２側（液晶パネル４０Ｒ側）に導かれる。

すなわち、分離光学素子８０は、Ａ方向から入射してダイクロイック面８１で反射された緑成分光と、Ｂ方向から入射してＰＢＳ面８２を透過した黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）とを合成してレンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導く。一方で、分離光学素子８０は、Ａ方向から入射してダイクロイック面８１を透過した赤成分光と、Ｂ方向から入射してＰＢＳ面８２で反射された黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）とを合成してレンズ１０２側（液晶パネル４０Ｒ側）に導く。

このように、偏光回転素子４５が、黄成分光の偏光方向を回転させ、分離光学素子８０が、黄成分光を分離するとともに、黄成分光の一部分を緑成分光に重畳し、黄成分光の他部分を赤成分光に重畳する。

レンズ９１〜レンズ９６は、光源１０が発する光を各液晶パネル４０に集光するコンデンサレンズである。レンズ１０１〜レンズ１０３は、各色成分光の光路長の違いを吸収するために設けられたリレーレンズである。

（黄成分光の重畳方法）
以下において、第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について、図面を参照しながら説明する。図５〜図８は、第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について説明するための図である。

図５に示すように、黄成分光の重畳方法としては、パターン１〜パターン３が考えられる。

具体的には、パターン１では、Ｐ偏光方向を有する黄成分光の偏光方向を偏光回転素子４５が回転させることによって、Ｓ偏光方向を有する黄成分光が赤成分光に重畳され、Ｐ偏光方向を有する黄成分光が緑成分光に重畳される。

図６に示すように、Ｓ偏光方向を有する黄成分光が赤成分光に重畳されるため、黄成分光を用いて再現される赤色（Ｒ１）は、３色で再現される赤色（Ｒ）に比べて、黄色側にシフトする。同様に、Ｐ偏光方向を有する黄成分光が緑成分光に重畳されるため、黄成分光を用いて再現される緑色（Ｇ１）は、３色で再現される緑色（Ｇ）に比べて、黄色側にシフトする。

パターン２では、Ｐ偏光方向を有する黄成分光の偏光方向を偏光回転素子４５が回転させないため、黄成分光が赤成分光に重畳されずに、Ｐ偏光方向を有する黄成分光が緑成分光に重畳される。

図７に示すように、黄成分光が赤成分光に重畳されないため、赤色（Ｒ）は黄色側にシフトしない。一方で、黄成分光の全てが緑成分光に重畳されるため、黄成分光を用いて再現される緑色（Ｇ２）は、３色で再現される緑色（Ｇ）に比べて、黄色側に大きくシフトする。

パターン３では、Ｐ偏光方向を有する黄成分光の偏光方向を偏光回転素子４５が９０°回転させるため、黄成分光が緑成分光に重畳されずに、Ｓ偏光方向を有する黄成分光が赤成分光に重畳される。

図８に示すように、黄成分光が緑成分光に重畳されないため、緑色（Ｇ）は黄色側にシフトしない。一方で、黄成分光の全てが赤成分光に重畳されるため、黄成分光を用いて再現される赤色（Ｒ２）は、３色で再現される赤色（Ｒ）に比べて、黄色側に大きくシフトする。

（投写型映像表示装置の機能）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の機能について、図面を参照しながら説明する。図９は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の機能を示すブロック図である。

図９に示すように、投写型映像表示装置１００は、信号受付部２１０と、変調量制御部２２０とを含む制御部１３０を備える。

信号受付部２１０は、各色信号（赤用入力信号、緑用入力信号及び青用入力信号）を受付ける。例えば、信号受付部２１０は、映像信号から色信号を分離する色分離ブロックから各色信号を取得する。

変調量制御部２２０は、信号受付部２１０から取得した各色信号に基づいて、各液晶パネル４０（液晶パネル４０Ｒ、液晶パネル４０Ｇ、液晶パネル４０Ｂ）の変調量を制御する。また、変調量制御部２２０は、信号受付部２１０から取得した各色信号に基づいて、偏光回転素子４５による黄成分光の偏光方向の回転量を制御する。

具体的には、変調量制御部２２０は、赤用入力信号に応じて赤用出力信号を生成して、赤用出力信号を液晶パネル４０Ｒに入力する。同様に、変調量制御部２２０は、緑用入力信号に応じて緑用出力信号を生成して、緑用出力信号を液晶パネル４０Ｇに入力し、青用入力信号に応じて青用入力信号を生成して、青用入力信号を液晶パネル４０Ｂに入力する。

ここで、赤用出力信号は、赤成分光に重畳される黄成分光の量に応じて補正されることが好ましい。同様に、緑用出力信号は、緑成分光に重畳される黄成分光の量に応じて補正されることが好ましい。

一方で、変調量制御部２２０は、赤用入力信号、緑用入力信号及び青用入力信号に基づいて、赤成分光及び緑成分光に黄成分光を分散して重畳すべきか（上述したパターン１）、緑成分光にのみ黄成分光を重畳すべきか（上述したパターン２）、赤成分光にのみ黄成分光を重畳すべきか（上述したパターン３）を判定する。

例えば、表示すべき映像の赤色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｒを超えており、表示すべき映像の緑色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｇを超えている場合には、赤色が黄色側にシフトする量及び緑色が黄色側にシフトする量を低減するために、赤成分光及び緑成分光に黄成分光を分散して重畳することが好ましい。従って、変調量制御部２２０は、例えば、黄成分光を４５°程度回転させる制御信号によって、黄成分光の偏光方向の回転量を制御する。

表示すべき映像の赤色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｒを超えており、表示すべき映像の緑色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｇを超えていない場合には、赤色が黄色側にシフトする量を低減するために、緑成分光にのみ黄成分光を重畳することが好ましい。従って、変調量制御部２２０は、例えば、黄成分光を回転させない制御信号によって、黄成分光の偏光方向の回転量を制御する。

表示すべき映像の緑色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｇを超えており、表示すべき映像の赤色の色純度が所定閾値Ｔ_Ｒを超えていない場合には、緑色が黄色側にシフトする量を低減するために、赤成分光にのみ黄成分光を重畳することが好ましい。従って、変調量制御部２２０は、例えば、黄成分光を９０°回転させる制御信号によって、黄成分光の偏光方向の回転量を制御する。

赤用出力信号、緑用出力信号及び制御信号（黄成分光の回転量）は、表示すべき映像の色再現範囲に応じて調整されることが好ましい。

（作用及び効果）
第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、偏光回転素子４５から出射された黄成分光（第４色成分光）が、液晶パネル４０Ｒ及び液晶パネル４０Ｇのいずれか又は双方に入射する。すなわち、黄成分光は、赤成分光及び緑成分光のいずれか又は双方に重畳されてクロスダイクロイックキューブ５０に供給される。従って、赤成分光、緑成分光及び青成分光に加えて、黄成分光を利用する場合であっても、クロスダイクロイックキューブ５０に入射する光は３種類である。この結果、投写レンズユニット１１０の設計を変更する必要がなく、装置全体のコスト上昇を抑制することができる。

また、黄成分光が、赤成分光又は緑成分光に重畳されてクロスダイクロイックキューブ５０に供給されるため、投写レンズユニット１１０がスクリーン２００上に投写する映像の輝度が向上する。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、分離光学素子８０が、ダイクロイック面８１を透過した赤成分光とＰＢＳ面８２で反射された黄成分光とを合成して液晶パネル４０Ｒ側に導く。また、分離光学素子８０が、ダイクロイック面８１で反射された緑成分光とＰＢＳ面８２を透過した黄成分光とを合成して液晶パネル４０Ｇ側に導く。さらに、偏光回転素子４５が、偏光方向が揃えられた黄成分光の偏光方向を回転する。

従って、赤成分光及び緑成分光に黄成分光を分散して重畳するか（パターン１）、緑成分光にのみ黄成分光を重畳するか（パターン２）、赤成分光にのみ黄成分光を重畳するか（パターン３）を選択的に切り替えることができる。

これによって、赤成分光、緑成分光、青成分光及び黄成分光の４色の色成分光によって再現される赤色及び緑色の色純度を保ちながら、４色の色成分光によって再現される白色の輝度向上を図ることができる。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、変調量制御部２２０が、赤用入力信号、緑用入力信号及び青用入力信号に基づいて、偏光回転素子４５による黄成分光の偏光方向の回転量を制御する。従って、上述したパターン１〜パターン３を適切に選択することができる。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、偏光回転素子４６が、分離光学素子８０を透過した赤成分光の偏光方向（Ｐ偏光方向）と、分離光学素子８０で反射された黄成分光の偏光方向（Ｓ偏光方向）とを揃える。従って、液晶パネル４０Ｒに光が入射する側に設けられた偏光板４１Ｒが黄成分光を効率的に透過するため、投写レンズユニット１１０がスクリーン２００上に投写する映像の輝度が向上する。

［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、上述した第１実施形態と第２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、上述した第１実施形態では、黄成分光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光と分離されてから分離光学素子に入射する。

これに対して、第２実施形態では、黄成分光は、赤成分光及び緑成分光とともに分離光学素子に入射する。これに伴って、第２実施形態では、２つの分離光学素子が用いられることに留意すべきである。

（照明ユニットの概略構成）
以下において、第２実施形態に係る照明ユニットの概略構成について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る照明ユニット１２０の概略構成を示す図である。なお、図１０では、上述した第１実施形態と同様の構成について同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１０に示すように、照明ユニット１２０は、複数のミラー群（ミラー１７１〜ミラー１７６）と、分離光学素子８０ａと、分離光学素子８０ｂと、複数のレンズ群（レンズ９１、レンズ９４〜レンズ９６、レンズ１０１〜レンズ１０６）とを備える。

ミラー１７１は、赤成分光、緑成分光及び黄成分光を反射して、青成分光を透過するダイクロイックミラーである。ミラー１７２は、青成分光を反射して液晶パネル４０Ｂ側に導く反射ミラーである。ミラー１７３は、分離光学素子８０ａ及び分離光学素子８０ｂを透過した黄成分光を反射して偏光回転素子４５側に導く反射ミラーである。ミラー１７４及びミラー１７５は、偏光回転素子４５によって偏光方向が回転された黄成分光を反射して分離光学素子８０ａ側に導く反射ミラーである。ミラー１７６は、分離光学素子８０ａを透過して分離光学素子８０ｂで反射された赤成分光と、分離光学素子８０ａ及び分離光学素子８０ｂで反射された黄成分光とを反射して液晶パネル４０Ｒ側に導く反射ミラーである。

分離光学素子８０ａは、図１１（ａ）に示すように、緑成分光を反射して赤成分光及び黄成分光を透過するダイクロイック面８１ａと、Ｐ偏光成分光を透過してＳ偏光成分光を反射するＰＢＳ面８２ａとが形成された板状の素子である。

分離光学素子８０ａには、Ｐ偏光方向を有する赤成分光、緑成分光及び黄成分光が一の方向（図１１（ａ）では、Ａ方向）から入射し、偏光回転素子４５によって偏光方向が回転された黄成分光が他の方向（図１１（ａ）では、Ｂ方向）から入射する。

従って、Ａ方向から入射した緑成分光は、ダイクロイック面８１ａで反射されて、レンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導かれる。一方で、Ａ方向から入射した赤成分光及び黄成分光（Ｐ偏光成分光）は、ダイクロイック面８１ａ及びＰＢＳ面８２ａを透過して、レンズ１０１側（分離光学素子８０ｂ側）に導かれる。

Ｂ方向から入射した黄成分光のうち、Ｐ偏光方向を有する黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）は、ＰＢＳ面８２ａ及びダイクロイック面８１ａを透過して、レンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導かれる。一方で、Ｂ方向から入射した黄成分光のうち、Ｓ偏光方向を有する黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）は、ＰＢＳ面８２ａで反射されて、レンズ１０１側（分離光学素子８０ｂ側）に導かれる。

すなわち、分離光学素子８０ａは、Ａ方向から入射してダイクロイック面８１ａで反射された緑成分光と、Ｂ方向から入射してＰＢＳ面８２ａを透過した黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）とを合成してレンズ９５側（液晶パネル４０Ｇ側）に導く。一方で、分離光学素子８０ａは、Ａ方向から入射してダイクロイック面８１ａを透過した赤成分光と、Ｂ方向から入射してＰＢＳ面８２ａで反射された黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）とを合成してレンズ１０１側（分離光学素子８０ｂ側）に導く。ここで、分離光学素子８０ａは、Ａ方向から入射してダイクロイック面８１ａを透過した黄成分光もレンズ１０１側（分離光学素子８０ｂ側）に導くことに留意すべきである。

分離光学素子８０ｂは、図１１（ｂ）に示すように、赤成分光を反射して黄成分光を透過するダイクロイック面８１ｂと、Ｐ偏光成分光を透過してＳ偏光成分光を反射するＰＢＳ面８２ｂとが形成された板状の素子である。

分離光学素子８０ｂには、分離光学素子８０ａを透過した赤成分光及び黄成分光（Ｐ偏光成分光）が一の方向（図１１（ｂ）では、Ａ方向）から入射する。分離光学素子８０ｂには、分離光学素子８０ａで反射された黄成分光（Ｓ偏光成分光）が一の方向（図１１（ｂ）では、Ａ方向）から入射する。

従って、分離光学素子８０ａを透過した赤成分光は、ダイクロイック面８１ｂで反射されて、レンズ１０６側（液晶パネル４０Ｒ側）に導かれる。分離光学素子８０ａで反射された黄成分光（Ｓ偏光成分光）は、ＰＢＳ面８２ｂで反射されて、レンズ１０６側（液晶パネル４０Ｒ側）に導かれる。一方で、分離光学素子８０ａを透過した黄成分光（Ｐ偏光成分光）は、ダイクロイック面８１ｂ及びＰＢＳ面８２ｂを透過して、レンズ１０２側（偏光回転素子４５側）に導かれる。

すなわち、分離光学素子８０ｂは、分離光学素子８０ａを透過した赤成分光と、分離光学素子８０ａで反射された黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）とを合成してレンズ１０６側（液晶パネル４０Ｒ側）に導く。一方で、分離光学素子８０ｂは、分離光学素子８０ａを透過した黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）を透過してレンズ１０２側（偏光回転素子４５側）に導く。

レンズ９１、レンズ９４〜レンズ９６は、光源１０が発する光を各液晶パネル４０に集光するコンデンサレンズである。レンズ１０１〜レンズ１０６は、各色成分光の光路長の違いを吸収するために設けられたリレーレンズである。

ここで、偏光回転素子４６は、分離光学素子８０ｂから液晶パネル４０Ｒに至るまでにおいて、黄成分光が重畳された赤成分光の光路上に設けられていればよいことに留意すべきである。

第２実施形態では、偏光回転素子４５によって偏光方向が回転された黄成分光のうち、Ｐ偏光方向の黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）は、分離光学素子８０ａを透過して液晶パネル４０Ｇ側に導かれ、Ｓ偏光方向の黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）は、分離光学素子８０ｂで反射されて液晶パネル４０Ｒ側に導かれる。従って、黄成分光は、ループ光学系（分離光学素子８０ｂから偏光回転素子４５を通って分離光学素子８０ａに至るまでの光学系）を１回しか通らないことに留意すべきである。

（作用及び効果）
第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、分離光学素子８０ａと分離光学素子８０ｂとを組み合わせることによって、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、各光学素子の配置関係などについて設計自由度が向上する。

［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。

上述した実施形態では、第４色成分光が黄成分光であるが、これに限定されるものではない。第４色成分光は、シアン成分光、マゼンタ成分光などであってもよい。具体的には、投写型映像表示装置１００は、緑成分光及び青成分光にシアン成分光を分散して重畳するか、緑成分光にのみシアン成分光を重畳するか、青成分光にのみシアン成分光を重畳するかを選択的に切り替えることが好ましい。投写型映像表示装置１００は、赤成分光及び青成分光にマゼンタ成分光を分散して重畳するか、赤成分光にのみマゼンタ成分光を重畳するか、青成分光にのみマゼンタ成分光を重畳するかを選択的に切り替えることが好ましい。

上述した実施形態では、第４色成分光が単一の色成分光であるが、これに限定されるものではない。第４色成分光は複数の色成分光であってもよい。

上述した実施形態では、第４光変調素子は解像度を有していない偏光回転素子４５であることを前提としているが、これに限定されるものではない。具体的には、第４光変調素子は解像度を有する第４色用液晶パネルであってもよい。この場合には、第４色用液晶パネルの解像度は、液晶パネル４０Ｒ、液晶パネル４０Ｇ及び液晶パネル４０Ｂの解像度よりも低いことが好ましい。但し、第４色用液晶パネルの解像度は、液晶パネル４０Ｒ、液晶パネル４０Ｇ及び液晶パネル４０Ｂの解像度と同等であってもよいことに留意すべきである。

上述した実施形態では、黄成分光の偏光方向を回転する素子は、透過型の偏光回転素子４５であるが、これに限定されるものではない。具体的には、黄成分光の偏光方向を回転する素子は、反射型の偏光回転素子（例えば、ＬＣＯＳ）であってもよい。

上述した実施形態では、偏光回転素子４６は、黄成分光の偏光方向を回転させて、赤成分光の偏光方向と黄成分光の偏光方向とをＰ偏光方向に揃えるが、これに限定されるものではない。具体的には、液晶パネル４０Ｒに光が入射する側に設けられた偏光板４１ＲがＳ偏光成分光を透過する場合には、偏光回転素子４６は、赤成分光の偏光方向を回転させて、赤成分光の偏光方向と黄成分光の偏光方向とをＳ偏光方向に揃えてもよい。

分離光学素子８０に設けられたダイクロイック面８１及びＰＢＳ面８２の位置関係は、表裏反対であってもよい。分離光学素子８０ａ及び分離光学素子８０ｂについても同様であることは勿論である。

上述した実施形態では、一の偏光方向の偏光成分光を透過して、一の偏光方向に対して垂直な他の偏光方向の偏光成分光を反射する偏光分離面は、Ｐ偏光成分光を透過してＳ偏光成分光を反射するＰＢＳ面であるが、これに限定されるものではない。具体的には、偏光分離面は、Ｓ偏光成分光を透過してＰ偏光成分光を反射するＷｉｒｅ Ｇｒｉｄタイプの偏光分離面であってもよい。この場合には、分離光学素子８０は、液晶パネル４０Ｇ側に黄成分光（Ｙｅ_−Ｓ）を導き、液晶パネル４０Ｒ側に黄成分光（Ｙｅ_−Ｐ）を導くことに留意すべきである。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。 第１実施形態に係る照明ユニット１２０の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係るＲＧＢ色再現範囲を示す図である。 第１実施形態に係る分離光学素子の構成を示す図である。 第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について説明するための図である。 第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について説明するための図である。 第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について説明するための図である。 第１実施形態に係る黄成分光の重畳方法について説明するための図である。 第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の機能を示すブロック図である。 第２実施形態に係る照明ユニット１２０の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る分離光学素子の構成を示す図である。

符号の説明

１０・・・光源、２０・・・フライアイインテグレータ、３０・・・ＰＢＳアレイ、４０・・・液晶パネル、４１・・・偏光板、４２・・・偏光板、４５・・・偏光回転素子、４６・・・偏光回転素子、５０・・・クロスダイクロイックキューブ、７１〜７６・・・ミラー、８０・・・分離光学素子、８１・・・ダイクロイック面、８２・・・ＰＢＳ面、９１〜９６・・・レンズ、１００・・・投写型映像表示装置、１０１〜１０６・・・レンズ、１１０・・・投写レンズユニット、１２０・・・照明ユニット、１３０・・・制御部、１７１〜１７６・・・ミラー、２００・・・スクリーン、２１０・・・信号受付部、２２０・・・変調量制御部

Claims (6)

1. 第１色成分光、第２色成分光、第３色成分光及び第４色成分光の偏光方向を揃える第１偏光変換素子と、前記第１色成分光を変調する第１光変調素子と、前記第２色成分光を少なくとも変調する第２光変調素子と、前記第３色成分光を少なくとも変調する第３光変調素子と、前記第４色成分光の偏光方向を回転させる第４光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された前記第１色成分光と前記第２光変調素子から出射された前記第２色成分光を少なくとも含む出射光と前記第３光変調素子から出射された前記第３色成分光を少なくとも含む出射光とを合成する色合成部とを備えた照明装置であって、
   前記第２色成分光を反射して前記第３色成分光を透過する第１ダイクロイック面と、一の偏光方向の偏光成分光を透過して、前記一の偏光方向に対して垂直な他の偏光方向の偏光成分光を反射する第１偏光分離面とが形成された板状の第１分離光学素子を備え、
   前記第１分離光学素子には、前記第１偏光変換素子によって偏光方向が揃えられた前記第２色成分光及び前記第３色成分光が一の方向から入射し、前記第４光変調素子によっての偏光方向が回転された前記第４色成分光が他の方向から入射し、
   前記第１分離光学素子は、
   前記一の方向から前記第１ダイクロイック面に入射して前記第１ダイクロイック面を透過した前記第３色成分光と、前記他の方向から前記第１偏光分離面に入射して前記第１偏光分離面で反射された前記第４色成分光とを合成して前記第３光変調素子側に導き、
   前記一の方向から前記第１ダイクロイック面に入射して前記第１ダイクロイック面で反射された前記第２色成分光と、前記他の方向から前記第１偏光分離面に入射して前記第１偏光分離面を透過した前記第４色成分光とを合成して前記第２光変調素子側に導くことを特徴とする照明装置。
2. 前記第３色成分光を反射して前記第４色成分光を透過する第２ダイクロイック面と、前記一の偏光方向の偏光成分光を透過して、前記他の偏光方向の偏光成分光を反射する第２偏光分離面とが形成された板状の第２分離光学素子をさらに備え、
   前記第１分離光学素子には、前記第２色成分光及び前記第３色成分光に加えて、前記第４色成分光が前記一の方向から入射し、
   前記第２分離光学素子は、
   前記第１分離光学素子を透過した前記第４色成分光を透過して前記第４光変調素子側に導き、
   前記第１分離光学素子を透過した前記第３色成分光と前記第１分離光学素子で反射された前記第４色成分光とを反射して前記第３光変調素子側に導くことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１ダイクロイック面を透過した前記第３色成分光の偏光方向と前記第１偏光分離面で反射された前記第４色成分光の偏光方向とを揃える第２偏光変換素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記第４光変調素子の解像度は、前記第１光変調素子、前記第２光変調素子及び前記第３光変調素子の解像度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第１色成分光に対応する第１色用入力信号、前記第２色成分光に対応する第２色用入力信号及び前記第３色成分光に対応する第３色用入力信号に基づいて、前記第４光変調素子による前記第４色成分光の偏光方向の回転量を制御する回転量制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。

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