(57)【要約】【課題】照明エリアにおける色毎のずれを低減して光利用効率を向上できるプロジェクターを提供する。【解決手段】蛍光を含む光線束を射出する光源装置と、蛍光の少なくとも一部の光路上に設けられるバンドパスフィルターと、光線束が入射するインテグレーターユニットと、インテグレーターユニットの後段に設けられ、インテグレーターユニットにより光線束を分割した複数の光束を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、複数の画素に対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターに関する。【選択図】図２
2020126089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光を含む光線束を射出する光源装置と、
前記蛍光の少なくとも一部の光路上に設けられるバンドパスフィルターと、
前記光線束が入射するインテグレーターユニットと、
前記インテグレーターユニットの後段に設けられ、前記インテグレーターユニットにより前記光線束を分割した複数の光束を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、
複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、
前記複数の画素に対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備える
プロジェクター。
【請求項２】
前記バンドパスフィルターは、前記光路上に位置する第１の位置と、前記光路と重ならない第２の位置との間を移動可能である
請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記バンドパスフィルターを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる移動装置をさらに備える
請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記移動装置は、画像を表示させる画像表示モードに応じて、前記バンドパスフィルターの位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で切り替える
請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記蛍光は少なくとも緑色光を含む
請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記蛍光は前記緑色光と黄色光とを含み、
前記バンドパスフィルターは、少なくとも前記黄色光の光路上に設けられる
請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記光源装置は、前記蛍光を平行化する平行化光学系を含み、
前記平行化光学系により平行化された前記蛍光が前記バンドパスフィルターに入射する
請求項１から６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの白色光を異なる角度で配置した３枚のダイクロイックミラーを用いてＲＧＢ各色の光に分離し、分離したＲＧＢ各色の光を１枚の光変調装置に入射させることで画像光を生成するプロジェクターがある（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−６０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記プロジェクターでは、ダイクロイックミラーで分離されたＲＧＢ各光の光路長がそれぞれ異なるため、色毎に照明領域の大きさが異なることで光利用効率の低下を招くという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一態様に従えば、蛍光を含む光線束を射出する光源装置と、前記蛍光の少なくとも一部の光路上に設けられるバンドパスフィルターと、前記光線束が入射するインテグレーターユニットと、前記インテグレーターユニットの後段に設けられ、前記インテグレーターユニットにより前記光線束を分割した複数の光束を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、前記複数の画素に対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。
【０００６】
上記第一態様において、前記バンドパスフィルターは、前記光路上に位置する第１の位置と、前記光路と重ならない第２の位置との間を移動可能であることが望ましい。
【０００７】
上記第一態様において、前記バンドパスフィルターを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる移動装置をさらに備えることが望ましい。
【０００８】
上記第一態様において、前記移動装置は、画像を表示させる画像表示モードに応じて、前記バンドパスフィルターの位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で切り替えることが望ましい。
【０００９】
上記第一態様において、前記蛍光は少なくとも緑色光を含むことが望ましい。
【００１０】
上記第一態様において、前記蛍光は前記緑色光と黄色光とを含み、前記バンドパスフィルターは、少なくとも前記黄色光の光路上に設けられることが望ましい。
【００１１】
上記第一態様において、前記光源装置は、前記蛍光を平行化する平行化光学系を含み、前記平行化光学系により平行化された前記蛍光が前記バンドパスフィルターに入射することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【図２】照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３Ａ】照明装置の上段構成を示す図である。
【図３Ｂ】照明装置の下段構成を示す図である。
【図４】緑色光の波長分布を示す図である。
【図５】重畳レンズにおける光入射面の状態を示す斜視図である。
【図６】光変調装置の画素構造を示す平面図である。
【図７】第１のサブ画素および第２のサブ画素における断面を示す図である。
【図８】第３のサブ画素および第４のサブ画素における断面を示す図である。
【図９】第二実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】黄色光および緑色光の波長分布を示す図である。
【図１１Ａ】第１のバンドパスフィルターの光学特性を示す図である。
【図１１Ｂ】第２のバンドパスフィルターの光学特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１４】
（第一実施形態）
本実施形態に係るプロジェクターは、スクリーン上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源を用いている。
【００１５】
図１は本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置１００と、光変調装置２００と、投射光学装置３００と、を備える。プロジェクター１において、照明装置１００から射出される照明光の照明光軸を光軸ＡＸとする。なお、以下の説明において必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。Ｚ軸はプロジェクターの上下に沿う軸であり、Ｘ軸とは光軸ＡＸと平行な軸であり、Ｙ軸はＸ軸およびＺ軸に直交する軸である。
【００１６】
光変調装置２００は、例えば１枚のカラー液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。このような単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター１の小型化が図られる。そして、光変調装置２００は、照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。
【００１７】
光変調装置２００の照明装置１００と対向する面側に、光入射側偏光板２０１ａが設けられている。また、光変調装置２００の投射光学装置３００と対向する面側に、光出射側偏光板２０１ｂが設けられている。光入射側偏光板２０１ａ及び光出射側偏光板２０１ｂは、互いの偏光軸が直交している。
【００１８】
投射光学装置３００は、投射レンズからなり、光変調装置２００により変調された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。なお、この投射光学装置を構成するレンズの枚数については、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００１９】
（照明装置）
続いて、照明装置１００の具体的な構成について説明する。
図２は照明装置の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、照明装置１００は、光源装置１１０と、波長帯域変換装置６０と、レンズインテグレーターユニット７０と、偏光変換素子７３と、重畳レンズ７４と、を備えている。
【００２０】
光源装置１１０は、第１光源ユニット１１１と、第２光源ユニット１１２と、第３光源ユニット１１３と、第４光源ユニット１１４とを含む。第１光源ユニット１１１および第２光源ユニット１１２はＺ軸に沿う方向において同じ位置に配置されている。第３光源ユニット１１３および第４光源ユニット１１４はＺ軸に沿う方向において同じ位置に配置されている。第１光源ユニット１１１はＺ軸に沿う方向において第３光源ユニット１１３の上段に位置する。第２光源ユニット１１２はＺ軸に沿う方向において第４光源ユニット１１４の上段に位置する。すなわち、光源装置１１０は２段構造となっている。
【００２１】
図３Ａは照明装置の上段構成を示す図である。図３Ｂは照明装置の下段構成を示す図である。
図３Ａに示すように、第１光源ユニット１１１は、レーザー光源１０と、ホモジナイザー１１と、集光レンズ１２と、拡散板１３と、ピックアップレンズ１４とを有する。レーザー光源１０は、例えば、ピーク波長が６３５ｎｍ±２０ｎｍのレーザー光として赤色光ＲＬを射出する赤色用半導体レーザー素子と、該赤色用半導体レーザー素子から射出された赤色光ＲＬを平行化するコリメートレンズとを含む。レーザー光源１０から射出される赤色光ＲＬは図１に示した光変調装置２００の光入射側に設けられた光入射側偏光板２０１ａを透過する偏光（例えば、Ｚ軸に平行な偏光）となる。
【００２２】
ホモジナイザー１１は一対のマルチレンズアレイから構成されており、赤色光ＲＬの照度分布を均一化させる。集光レンズ１２は、ホモジナイザー１１を透過した赤色光ＲＬを集光して拡散板１３に入射させる。拡散板１３は、赤色光ＲＬを拡散させることで強度分布をより均一化させる。拡散板１３としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。
【００２３】
ピックアップレンズ１４は、拡散板１３で拡散された赤色光ＲＬを平行化する。ピックアップレンズ１４は１枚のレンズで構成される。なお、ピックアップレンズ１４は複数のレンズで構成されてもよい。
このようにして、第１光源ユニット１１１は、レーザー光からなる赤色光ＲＬをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出するようになっている。
【００２４】
第２光源ユニット１１２は、励起光源２０と、ホモジナイザー２１と、集光レンズ２２と、蛍光体層２３と、ピックアップ光学系２４とを有する。励起光源２０は蛍光体層２３を励起して蛍光を生成するためのものである。励起光源２０は、例えば、ピーク波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色レーザー光を励起光Ｂとして射出するレーザー発光素子と、該レーザー発光素子から射出された励起光Ｂを平行化するコリメートレンズとを含む。なお、励起光源２０は、要求される励起光Ｂの出力に応じて、複数の青色レーザー発光素子で構成されてもよい。
【００２５】
ホモジナイザー２１は一対のマルチレンズアレイから構成されており、励起光Ｂの照度分布を均一化させる。集光レンズ２２は、ホモジナイザー２１を透過した励起光Ｂを集光して蛍光体層２３に入射させる。
【００２６】
蛍光体層２３は励起光Ｂを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光Ｂにより励起された蛍光体は、例えばピーク波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの第１緑色光（蛍光）ＧＬ１を射出する。蛍光体層２３は、励起光Ｂの入射側と反対側から第１緑色光ＧＬ１を射出する。蛍光体層２３から射出された第１緑色光ＧＬ１はピックアップ光学系（平行化光学系）２４に入射する。ピックアップ光学系２４は２枚の凸レンズ２４ａ，２４ｂを用いることで放射角の大きい第１緑色光ＧＬ１を良好にピックアップして平行化することができる。
【００２７】
このようにして、第２光源ユニット１１２は、蛍光である第１緑色光ＧＬ１をレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出するようになっている。
【００２８】
図３Ｂに示すように、第３光源ユニット１１３は、第２光源ユニット１１２と同様の構成を有する。すなわち、第３光源ユニット１１３は、励起光源２０と、ホモジナイザー２１と、集光レンズ２２と、蛍光体層２３と、ピックアップ光学系２４とを有しており、蛍光からなる第２緑色光（蛍光）ＧＬ２をレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出するようになっている。
【００２９】
ここで、第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２をレーザー光で生成することも考えられるが、緑色レーザー発光素子は発光効率が悪く、かつ、値段も高い。これに対し、本実施形態の光源装置１１０は蛍光を用いて第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２を生成するので、明るい緑色光を安価に生成することができる。
【００３０】
第４光源ユニット１１４は、レーザー光源４０と、位相差板４５と、ホモジナイザー４１と、集光レンズ４２と、拡散板４３と、ピックアップレンズ４４とを有する。レーザー光源４０は、例えばピーク波長が４５５ｎｍ±２０ｎｍのレーザー光として青色光ＢＬを射出する青色用半導体レーザー素子と、該青色用半導体レーザー素子から射出された青色光ＢＬを平行化するコリメートレンズとを含む。
【００３１】
本実施形態において、第１光源ユニット１１１と第４光源ユニット１１４とは、レーザー光源１０における赤色用半導体レーザー素子の向きとレーザー光源４０における青色用半導体レーザー素子の向きとを揃えて配置している。
【００３２】
しかしながら、赤色用半導体レーザー素子と青色用半導体レーザー素子とでは、発振モード違いにより、互いに異なる方向の直線偏光を射出する。そのため、レーザー光源４０から射出される青色光ＢＬは光変調装置２００の光入射側に設けられた光入射側偏光板２０１ａを透過することができないＹ軸に平行な偏光となっている。
【００３３】
これに対し、第４光源ユニット１１４は、レーザー光源４０とホモジナイザー４１との間に、位相差板４５を配置している。位相差板４５は１／２波長板である。位相差板４５に入射した青色光ＢＬはＹ軸に平行な偏光からＺ軸に平行な偏光に変換される。これにより、青色光ＢＬは光変調装置２００の光入射側に設けられた光入射側偏光板２０１ａを透過することができる。
【００３４】
ホモジナイザー４１は一対のマルチレンズアレイから構成されており、青色光ＢＬの照度分布を均一化させる。集光レンズ４２は、ホモジナイザー４１を透過した青色光ＢＬを集光して拡散板４３に入射させる。拡散板４３は、青色光ＢＬを拡散させることで強度分布をより均一化させる。拡散板４３としては、上記拡散板１３と同様のものを用いることができる。
【００３５】
ピックアップレンズ４４は、拡散板４３で拡散された青色光ＢＬを平行化する。ピックアップレンズ４４は１枚のレンズで構成される。なお、ピックアップレンズ４４は複数枚のレンズで構成されてもよい。
このようにして、第４光源ユニット１１４は、レーザー光からなる青色光ＢＬをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出するようになっている。
【００３６】
このように本実施形態の光源装置１１０は、赤色光ＲＬ、第１緑色光ＧＬ１、第２緑色光ＧＬ２および青色光ＢＬを含む光線束ＷＡをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出する。本実施形態において、光源装置１１０から射出される光線束ＷＡの中心軸は光軸ＡＸに一致する。また、各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬの主光線は、それぞれ光束ＬＡの中心軸（光軸ＡＸ）から同じ距離に位置している。
【００３７】
ところで、本実施形態のプロジェクター１は、画像表示モードに応じて、スクリーンＳＣＲ上に投射する画像の画質を調整することが可能である。具体的に、本実施形態のプロジェクター１は画質を調整する手段として波長帯域変換装置６０を備えている。
【００３８】
波長帯域変換装置６０は、プロジェクター１の画像表示モードに応じて、バンドパスフィルター６１を移動させることでスクリーンＳＣＲ上に投射される画像の画質を調整する。以下、波長帯域変換装置６０の構成について説明する。
【００３９】
波長帯域変換装置６０は、バンドパスフィルター６１と、該バンドパスフィルター６１を移動させる移動装置６２とを備えている。バンドパスフィルター６１は蛍光（第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２）の光路上に設けられる。本実施形態において、バンドパスフィルター６１は第１のバンドパスフィルター６１ａおよび第２のバンドパスフィルター６１ｂを含む。
【００４０】
第１のバンドパスフィルター６１ａは第１緑色光ＧＬ１の光路上に配置され、第２のバンドパスフィルター６１ｂは第２緑色光ＧＬ２の光路上に配置される。移動装置６２は、第１のバンドパスフィルター６１ａを移動させる第１移動部６２ａと、第２のバンドパスフィルター６１ｂを移動させる第２移動部６２ｂとを含む。第１移動部６２ａおよび第２移動部６２ｂは例えばアクチュエータ−で構成される。本実施形態の波長帯域変換装置６０は、例えば、プロジェクター１から画像表示モードに応じて入力される信号に基づいて、第１移動部６２ａおよび第２移動部６２ｂの駆動を制御する。
【００４１】
第１移動部６２ａは、第１のバンドパスフィルター６１ａを第１の位置と第２の位置との間で移動させる。
第１のバンドパスフィルター６１ａは、第１の位置において、第１緑色光ＧＬ１の光路上に配置される。図２では、第１のバンドパスフィルター６１ａを第１緑色光ＧＬ１の光路上に配置した状態を示している。
【００４２】
具体的に第１のバンドパスフィルター６１ａは、第１緑色光ＧＬ１の光路のうち該第１緑色光ＧＬ１をピックアップして平行化するピックアップ光学系２４の後段の近傍に配置される。すなわち、第１のバンドパスフィルター６１ａはピックアップ光学系２４により平行化された第１緑色光ＧＬ１の光路に設けられる。これにより、ピックアップ光学系２４により平行化された第１緑色光ＧＬ１が第１のバンドパスフィルター６１ａに入射するようになる。
【００４３】
ここで、一般的にバンドパスフィルターにおける膜設計は、該バンドパスフィルターに入射する光の特性に応じて変化する。例えば、平行光に対したバンドパスフィルターの膜設計は比較的容易である。
本実施形態のプロジェクター１では、第１緑色光ＧＬ１を平行光として第１のバンドパスフィルター６１ａに入射させるので、第１のバンドパスフィルター６１ａの膜設計が容易となり、第１のバンドパスフィルター６１ａとして安価なフィルターを採用することができる。
【００４４】
第１のバンドパスフィルター６１ａは、第２の位置において、第１緑色光ＧＬ１の光路から外れる。第１移動部６２ａは、第１のバンドパスフィルター６１ａの周囲を保持するフレーム部材を把持することで該第１のバンドパスフィルター６１ａを移動する。
【００４５】
第２移動部６２ｂは、第２のバンドパスフィルター６１ｂを第１の位置と第２の位置との間で移動させる。第２のバンドパスフィルター６１ｂは、第１の位置において、第２緑色光ＧＬ２の光路上に配置される。図２では、第２のバンドパスフィルター６１ｂを第２緑色光ＧＬ２の光路上に配置した状態を示している。
【００４６】
第２のバンドパスフィルター６１ｂは、第２の位置において、第２緑色光ＧＬ２の光路から外れる。第２移動部６２ｂは、第２のバンドパスフィルター６１ｂの周囲を保持するフレーム部材を把持することで該第２のバンドパスフィルター６１ｂを移動する。
【００４７】
第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２は同じ波長帯の光である。以下、第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２を区別しない場合に単に緑色光ＧＬと呼ぶことにする。
【００４８】
図４は緑色光の波長分布を示す図である。図４において、横軸は緑色光ＧＬの波長帯を示し、縦軸は緑色光ＧＬの明るさ（規格値）を示している。
図４に示すように、蛍光からなる緑色光ＧＬは、緑色レーザー光に比べると広い波長帯域を有している。そのため、緑色レーザー光に比べて、蛍光からなる緑色光ＧＬの色純度は低くなる。
【００４９】
バンドパスフィルター６１は、緑色光ＧＬに含まれる波長帯のうち符号Ａで示される所定帯域（例えば、５２０ｎｍから５９０ｎｍの波長域）を選択的に透過させ、それ以外の波長域の成分を吸収する。これにより、バンドパスフィルター６１を透過した緑色光ＧＬの色純度は、バンドパスフィルター６１の透過前の緑色光ＧＬに比べて向上する。なお、緑色光ＧＬはバンドパスフィルター６１を透過することで明るさが低下する。
【００５０】
波長帯域変換装置６０は、バンドパスフィルター６１を緑色光ＧＬの光路上に配置することで、明るさが低下するものの色純度の高い緑色光ＧＬを生成することができる。緑色光ＧＬの色純度を高くすることは表示画像の色域を向上させることにつながる。
一方、波長帯域変換装置６０は、バンドパスフィルター６１を緑色光ＧＬの光路上から退避させることで、色純度は低下するものの明るい緑色光ＧＬを生成することができる。
【００５１】
したがって、本実施形態のプロジェクター１では、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１を緑色光ＧＬの光路上に配置する第１の位置に切り替えることで、光源装置１１０から射出された光線束ＷＡに含まれる緑色光ＧＬの色純度を向上させた状態でレンズインテグレーターユニット７０に入射させることができる。
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１を緑色光ＧＬの光路上から退避させた第２の位置に切り替えることで、光源装置１１０から射出された光線束ＷＡに含まれる緑色光ＧＬをそのままの明るさでレンズインテグレーターユニット７０に入射させることができる。
【００５２】
レンズインテグレーターユニット７０は、第１レンズアレイ７１と第２レンズアレイ７２とを含む。第１レンズアレイ７１は、例えば、複数の第１小レンズ７１ａを平面的に配列して構成される。第１レンズアレイ７１は、光源ユニット１１１から射出された光線束ＷＡを各第１小レンズ７１ａによって複数の光束に分割してそれぞれを集光させる。
【００５３】
第２レンズアレイ７２は、例えば、第１レンズアレイ７１の各第１小レンズ７１ａに対応して平面的に配列された複数の第２小レンズ７２ａを有している。本実施形態において、第２レンズアレイ７２は、後述する重畳レンズ７４とともに、第１レンズアレイ７１の各第１小レンズ７１ａの像を光変調装置２００に対して重畳して入射させる。
【００５４】
偏光変換素子７３は、偏光分離膜と位相差板（１／２位相差板）とをアレイ状に並べて構成される。偏光変換素子７３は、レンズインテグレーターユニット７０からの光をＺ軸に平行な偏光方向の光に変換する。これにより、光変調装置２００に入射する光の偏光方向が、光変調装置２００の光入射側に配置された光入射側偏光板２０１ａの透過軸方向に対応する。よって、光入射側偏光板２０１ａは光変調装置２００に入射する光を遮光しないため、光利用効率が向上する。
【００５５】
重畳レンズ７４は、例えば、凸レンズから構成されるものであり、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した光を光変調装置２００に対して重畳して入射させる。
【００５６】
本実施形態において、光線束ＷＡにおける各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬは互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬはレンズインテグレーターユニット７０の異なる領域にそれぞれ入射する。各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬは、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を透過した後も、互いが交わらない状態のままで重畳レンズ７４に入射する。
【００５７】
以下、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した後の光線束ＷＡを照明光Ｗと称すことにする。照明光Ｗは、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢを含む。ここで、赤色照明光ＷＲはレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記赤色光ＲＬに相当し、第１緑色照明光ＷＧ１はレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記第１緑色光ＧＬ１に相当し、第２緑色照明光ＷＧ２はレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記第２緑色光ＧＬ２に相当し、青色照明光ＷＢはレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記青色光ＢＬに相当する。
【００５８】
図５は重畳レンズ７４における光入射面の状態を示す斜視図である。図５では、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢを模式的に示している。
照明光Ｗにおいても、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢは互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢは、図５に示すように重畳レンズ７４の異なる場所に入射する。なお、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢの主光線と重畳レンズ７４のレンズ光軸７４ａとの距離はいずれも等しい。以下、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢを特に区別しない場合、総称して各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢと称すこともある。
【００５９】
本実施形態において、重畳レンズ７４は、該重畳レンズ７４に対する各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの入射位置に応じて、光変調装置２００に対する各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの入射方向を異ならせる。すなわち、重畳レンズ７４は、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢを光変調装置２００に対して４方向から入射可能である。
【００６０】
続いて、光変調装置２００の画素構造について説明する。図６は、光変調装置２００の画素構造を示す平面図である。
図６に示すように、光変調装置２００は、複数の画素２０１を有している。各画素２０１は、第１のサブ画素２０１Ｒ、第２のサブ画素２０１Ｇ１、第３のサブ画素２０１Ｇ２および第４のサブ画素２０１Ｂから構成される。以下、第１のサブ画素２０１Ｒ、第２のサブ画素２０１Ｇ１、第３のサブ画素２０１Ｇ２および第４のサブ画素２０１Ｂを、単にサブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂと簡略して示すこともある。
【００６１】
本実施形態の光変調装置２００において、複数の画素２０１は、Ｙ方向およびＺ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。各画素２０１は、＋Ｙ方向に向かって、第１のサブ画素２０１Ｒおよび第２のサブ画素２０１Ｇ１がこの順に並び、第１のサブ画素２０１Ｒに対する＋Ｚ方向に第３のサブ画素２０１Ｇ２が並び、第２のサブ画素２０１Ｇ１に対する＋Ｚ方向に第４のサブ画素２０１Ｂが並んで配置されている。各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂは、ブラックマトリクスＢＭにより区画されている。本実施形態において、各画素２０１と、第２レンズアレイ７２における光射出面とは、光学的に共役の関係となっている。
【００６２】
本実施形態において、各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂは略正方形状となっており、画素２０１は全体として略正方形状となっている。そのため、各画素２０１はそれぞれが均一な輝度を有することとなるので、光変調装置２００はムラがなく品質の良い画像光を生成することができる。
【００６３】
以上述べたように本実施形態のプロジェクター１によれば、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの重畳レンズ７４における入射位置を異ならせることで、光変調装置２００の光入射側に設けられたマイクロレンズアレイ８０に対して各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢを４方向からそれぞれ入射可能である。
【００６４】
図７は第１のサブ画素および第２のサブ画素における断面を示す図である。図８は第３のサブ画素および第４のサブ画素における断面を示す図である。
図７および図８に示すように、本実施形態の光変調装置２００は、光入射側の表面にマイクロレンズアレイ８０が一体に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ８０は光変調装置２００と別体でも良い。
【００６５】
マイクロレンズアレイ８０は、複数のマイクロレンズ８０ａを有し、マイクロレンズアレイ８０に入射した光から複数の微小光束を形成する。
具体的には、マイクロレンズアレイ８０に入射した赤色照明光ＷＲは、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＲｒに分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した第１緑色照明光ＷＧ１は、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＧｇ１に分割される。
【００６６】
また、マイクロレンズアレイ８０に入射した第２緑色照明光ＷＧ２は、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＧｇ２に分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した青色照明光ＷＢは、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＢｂに分割される。
【００６７】
各マイクロレンズ８０ａは光変調装置２００の各画素２０１と１対１で対応するように配置されている。第１のサブ画素２０１Ｒには光変調装置２００に入射する照明光Ｗのうちの赤色照明光ＷＲが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射する赤色照明光ＷＲは微小光束ＷＢｂに分割されることで第４のサブ画素２０１Ｂに入射する。
【００６８】
また、第２のサブ画素２０１Ｇ１には第１緑色照明光ＷＧ１が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射した第１緑色照明光ＷＧ１は微小光束ＷＧｇ１に分割されることで第２のサブ画素２０１Ｇ１に入射する。
【００６９】
また、第３のサブ画素２０１Ｇ２には第２緑色照明光ＷＧ２が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した第２緑色照明光ＷＧ２は微小光束ＷＧｇ２に分割されることで第３のサブ画素２０１Ｇ２に入射する。
【００７０】
また、第４のサブ画素２０１Ｂには青色照明光ＷＢが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した青色照明光ＷＢは微小光束ＷＢｂに分割されることで第４のサブ画素２０１Ｂに入射する。
【００７１】
本実施形態のプロジェクター１によれば、従来のように複数のダイクロイックミラーを用いて光変調装置２００のサブ画素への各色光の入射方向を調整する場合のように、各色光の光路長に差が生じることで色毎に照明領域の大きさが異なることがない。したがって、本実施形態のプロジェクター１によれば、重畳レンズ７４への入射位置を異ならせることで分離した各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの光路長に差が生じることがないので、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの照明領域の大きさに差が生じない。したがって、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢが光変調装置２００に効率良く入射するので、照明装置１００の光利用効率の低下を防止できる。
【００７２】
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１を第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２の光路上に配置することで、照明光Ｗに含まれる第１緑色照明光ＷＧ１および第２緑色照明光ＷＧ２の色純度を向上させることができる。これにより、本実施形態のプロジェクター１は、表示画像の色域を向上させる画像表示モード（色域優先画像表示モード）での画像表示を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１を第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２の光路上から退避させることで、照明光Ｗに含まれる第１緑色照明光ＷＧ１および第２緑色照明光ＷＧ２をそのまま使用することができる。これにより、本実施形態のプロジェクター１は、表示画像の色域よりも明るさを優先させた画像表示モード（明るさ優先画像表示モード）での画像表示を行うことができる。
【００７４】
したがって、実施形態のプロジェクター１によれば、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１の位置を移動させることで、色域を優先した画像表示モードによる画像表示と明るさを優先した画像表示モードによる画像表示とを切り替えることができる。
【００７５】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る照明装置について説明する。本実施形態と第一実施形態との違いは光源装置から射出される光線束と波長帯域変換装置の構成であり、それ以外は共通である。そのため、以下では第一実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。
【００７６】
図９は本実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図である。図９に示すように、照明装置１００Ａは、光源装置２１０と、波長帯域変換装置２６０と、レンズインテグレーターユニット７０と、偏光変換素子７３と、重畳レンズ７４と、を備えている。
【００７７】
本実施形態の光源装置２１０は、第１光源ユニット１１１と、第２光源ユニット２１２と、第３光源ユニット１１３と、第４光源ユニット１１４とを含む。
【００７８】
第２光源ユニット２１２は例えばピーク波長が５２０ｎｍ〜６２０ｎｍの黄色光（蛍光）ＹＬをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出するようになっている。第２光源ユニット２１２の構成は蛍光体層の種類以外は、第一実施形態の第２光源ユニット１１２と同様であるため、説明を省略する。
【００７９】
本実施形態において、第１光源ユニット１１１は赤色光ＲＬを射出し、第３光源ユニット１１３は緑色光（蛍光）ＧＬ０を射出し、第４光源ユニット１１４は青色光ＢＬを射出する。なお、緑色光ＧＬ０は、第一実施形態の第２緑色光ＧＬ２と同じ光で構成される。
【００８０】
本実施形態の波長帯域変換装置２６０は、バンドパスフィルター１６１と、該バンドパスフィルター１６１を移動させる移動装置１６２とを備えている。バンドパスフィルター１６１は蛍光（黄色光ＹＬおよび緑色光ＧＬ０）の光路上に設けられる。本実施形態において、バンドパスフィルター１６１は第１のバンドパスフィルター１６１ａおよび第２のバンドパスフィルター１６１ｂを含む。
【００８１】
第１のバンドパスフィルター１６１ａは黄色光ＹＬの光路上に配置され、第２のバンドパスフィルター１６１ｂは緑色光ＧＬ０の光路上に配置される。移動装置１６２は、第１のバンドパスフィルター１６１ａを移動させる第１移動部１６２ａと、第２のバンドパスフィルター１６１ｂを移動させる第２移動部１６２ｂとを含む。第１移動部１６２ａおよび第２移動部１６２ｂは例えばアクチュエータ−で構成される。本実施形態の波長帯域変換装置１６０は、例えば、プロジェクターから画像表示モードに応じて入力される信号に基づいて、第１移動部１６２ａおよび第２移動部１６２ｂの駆動を制御する。
【００８２】
第１移動部１６２ａは、第１のバンドパスフィルター１６１ａを第１の位置と第２の位置との間で移動させる。第１のバンドパスフィルター１６１ａは、第１の位置において、黄色光ＹＬの光路上に配置される。第１のバンドパスフィルター１６１ａは、第２の位置において、黄色光ＹＬの光路から外れる。
【００８３】
第２移動部１６２ｂは、第２のバンドパスフィルター１６１ｂを第１の位置と第２の位置との間で移動させる。第２のバンドパスフィルター１６１ｂは、第１の位置において、緑色光ＧＬ０の光路上に配置される。第２のバンドパスフィルター１６１ｂは、第２の位置において、緑色光ＧＬ０の光路から外れる。
【００８４】
図１０は黄色光および緑色光の波長分布を示す図である。図１０において、横軸は光の波長帯を示し、縦軸は光の明るさ（規格値）を示している。図１０に示すように、黄色光ＹＬは緑色光ＧＬ０と重なる波長帯において緑色成分ＹＬｇを含んでいる。
【００８５】
図１１Ａは第１のバンドパスフィルター１６１ａの光学特性を示す図であり、図１１Ｂは第２のバンドパスフィルター１６１ｂの光学特性を示す図である。
図１１Ａに示すように、第１のバンドパスフィルター１６１ａは、黄色光ＹＬに含まれる波長帯のうち所定帯域（例えば、５２０ｎｍから５９０ｎｍの波長域）の緑色成分ＹＬｃを選択的に透過させ、それ以外の波長域の成分を吸収する。これにより、第１のバンドパスフィルター１６１ａは、黄色光ＹＬに含まれる成分のうち色純度の高い緑色成分ＹＬｃを取り出して画像表示に利用することができる。なお、緑色成分ＹＬｃは、バンドパスフィルター１６１を透過することで黄色光ＹＬのその他の成分をカットして構成されるため、黄色光ＹＬに比べて明るさは低い。
【００８６】
図１１Ｂに示すように、第２のバンドパスフィルター１６１ｂは、緑色光ＧＬ０に含まれる波長帯のうち所定帯域（例えば、５２０ｎｍから５９０ｎｍの波長域）の緑色成分ＧＬｃを選択的に透過させ、それ以外の波長域の成分を吸収する。これにより、第２のバンドパスフィルター１６１ｂは、緑色光ＧＬ０に含まれる成分のうち色純度の高い緑色成分ＧＬｃを取り出して画像表示に利用することができる。なお、緑色成分ＧＬｃは、バンドパスフィルター１６１を透過することで緑色光ＧＬ０のその他の成分をカットして構成されるため、緑色光ＧＬ０に比べて明るさは低い。
【００８７】
本実施形態の波長帯域変換装置１６０は、プロジェクターの画像表示モードに応じて、少なくとも第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上に配置した状態とする。
【００８８】
本実施形態の波長帯域変換装置１６０は、第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上に配置することで、明るさは低下するものの色純度の高い緑色成分ＹＬｃを生成することができる。また、波長帯域変換装置１６０は、第１のバンドパスフィルター１６１を黄色光ＹＬの光路上から退避させることで黄色光ＹＬをそのまま取り出すことができる。
【００８９】
したがって、本実施形態の波長帯域変換装置１６０は、第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上に配置する第１の位置に切り替えることで、赤色光ＲＬ、緑色成分ＹＬｃ、緑色光ＧＬ０および青色光ＢＬを含む光線束ＷＡ１を光源装置２１０から射出させることができる。
【００９０】
また、本実施形態の波長帯域変換装置１６０は、第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上から退避させた第２の位置に切り替えることで、赤色光ＲＬ、緑色成分ＹＬｃ、緑色光ＧＬ０および青色光ＢＬを含む光線束ＷＡ１を光源装置２１０から射出することができる。
【００９１】
また、本実施形態のプロジェクターは、波長帯域変換装置６０によってバンドパスフィルター６１を黄色光ＹＬの光路上から退避させた第２の位置に切り替えることで、赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ、緑色光ＧＬ０および青色光ＢＬを含む光を光源装置２１０から射出することができる。
【００９２】
ここで、光線束ＷＡ１に含まれる緑色成分は、色純度の高い緑色成分ＹＬｃと、緑色光ＧＬ０とで構成される。一方、第１のバンドパスフィルター１６１ａを第２の位置に切り替えた際に光源装置２１０から射出される照明光に含まれる緑色成分は、図１０に示した黄色光ＹＬに含まれる緑色成分ＹＬｇと緑色光ＧＬ０とを含む。
【００９３】
緑色成分ＹＬｃを含む光線束ＷＡ１は、緑色成分ＹＬｇと緑色光ＧＬ０とを含む照明光に比べて、明るさは低下するものの色純度の高い緑色成分を含んだ光となる。一方、緑色成分ＹＬｇと緑色光ＧＬ０とを含む照明光は、光線束ＷＡ１に比べて、緑色成分の色純度は低下するものの、黄色光ＹＬの全波長域を含むため、明るい光となる。
【００９４】
本実施形態のプロジェクターによれば、波長帯域変換装置１６０によって第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上に配置することで、緑色成分の色純度が高い光を光変調装置に入射させることができる。よって、本実施形態のプロジェクターは、表示画像の色域を向上させる画像表示モード（色域優先画像表示モード）での画像表示を行うことができる。
【００９５】
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、波長帯域変換装置１６０によって第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上から退避させることで、明るい黄色光をそのまま光変調装置に入射させることができる。よって、本実施形態のプロジェクターは、表示画像の色域よりも明るさを優先させる画像表示モード（明るさ優先画像表示モード）での画像表示を行うことができる。
【００９６】
ところで、本実施形態のプロジェクターは、明るさよりも表示画像の色域をより優先させた画像表示モードでの画像表示を行う場合もある。本実施形態のプロジェクターは、最も色域を優先させた画像表示モードが選択された場合、波長帯域変換装置１６０によって第１のバンドパスフィルター１６１ａを黄色光ＹＬの光路上に配置させた状態で、第２のバンドパスフィルター１６１ｂを緑色光ＧＬ０の光路上にさらに配置する。これにより、赤色光ＲＬ、緑色成分ＹＬｃ、緑色成分ＧＬｃおよび青色光ＢＬを含む光を光源装置２１０から射出させることができる。ここで、光源装置２１０から射出される緑色成分ＧＬｃは、光線束ＷＡ１に含まれる緑色光ＧＬ０に比べて、明るさは低下するものの色純度の高い光となる。
【００９７】
本実施形態のプロジェクターによれば、波長帯域変換装置１６０によって第１のバンドパスフィルター１６１を黄色光ＹＬの光路上に配置するとともに第２のバンドパスフィルター１６１ｂを緑色光ＧＬ０の光路上に配置することで、より色純度の高い緑色光を光変調装置に入射させることができる。よって、本実施形態のプロジェクターは、明るさは低下するものの表示画像の緑色の色域をより向上させた画像表示モードでの画像表示を行うことができる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００９９】
上記実施形態のプロジェクターでは、波長帯域変換装置６０，１６０によってバンドパスフィルターを移動させて画像表示モードを切り替える場合を例に挙げたが、プロジェクターの鑑賞者が用途に応じてバンドパスフィルターを手動で動かすようにしてもよい。
【０１００】
また、上記第一実施形態において、第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２の光路からバンドパスフィルター６１を進退可能な構成としたが、第１緑色光ＧＬ１および第２緑色光ＧＬ２の光路上にバンドパスフィルター６１を固定して配置した構成としてもよい。この構成によれば、緑色光として蛍光を用いる場合においても、緑色の色域をより向上させた画像を常に表示することができる。
【０１０１】
また、同様に、上記第二実施形態において、黄色光ＹＬおよび緑色光ＧＬの光路上にバンドパスフィルター１６１を固定して配置した構成としてもよい。この構成によれば、黄色光および緑色光として蛍光を用いる場合においても、緑色の色域をより向上させた画像を常に表示することができる。
【０１０２】
また、上記第二実施形態では黄色光ＹＬおよび緑色光ＧＬの光路上にバンドパスフィルター１６１をそれぞれ進退可能な構成としたが、バンドパスフィルター１６１を黄色光ＹＬの光路上のみ配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…プロジェクター、２４…ピックアップ光学系（平行化光学系）、６１，１６１…バンドパスフィルター、６２，１６２…移動装置、７４…重畳レンズ、８０…マイクロレンズアレイ、８０ａ…マイクロレンズ、１１０，２１０…光源装置、２００…光変調装置、２０１…画素、２０１Ｒ…サブ画素、３００…投射光学装置、ＧＬ０…緑色光（蛍光）、ＧＬ１…第１緑色光（蛍光）、ＧＬ２…第２緑色光（蛍光）、ＬＡ…光束、ＷＡ，ＷＡ１…光線束、ＹＬ…黄色光（蛍光）。
【図１】
2020126089.tif 000003
【図２】
2020126089.tif 000004
【図３Ａ】
2020126089.tif 000005
【図３Ｂ】
2020126089.tif 000006
【図４】
2020126089.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020126089.tif 000011
【図９】
2020126089.tif 000012
【図１０】
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【図１１Ａ】
2020126089.tif 000014
【図１１Ｂ】
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