(57)【要約】【課題】回転式のカラーフィルタを用いることなく、所望の波長帯域を有する照明光を安定して得ることができ、長期間に亘って安定した色再現性が得られる２板式投影装置用照明光学系を提供する。【解決手段】光源部１０からの直線偏光の照明光の光路を、光路切り替え部２０により、第１光路２１と第２光路２２とに交互に切り替えて、第１光路２１では第１波長領域選択素子３３により第１波長領域の光を選択し、第２光路２２では第２波長領域選択素子３７により第２波長領域の光を選択するようにして、２板式の空間光変調部５０に導く。【選択図】図１
2010097003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光の照明光を出射する光源部と、
該光源部と２板式の空間変調部との間の照明光の光路を第１光路または第２光路に選択的に切り替える光路切り替え部と、
前記第１光路に配置され、前記照明光から第１波長領域の光を選択する第１波長領域選択素子を有する第１光路光学系と、
前記第２光路に配置され、前記照明光から第２波長領域の光を選択する第２波長領域選択素子を有する第２光路光学系と、
を有する、ことを特徴とする２板式投影装置用照明光学系。
【請求項２】
前記光路切り替え部は、回転方向にそれぞれ複数の光透過領域および光反射領域を形成した回転円板を有し、該回転円板に対する前記光源部からの照明光の入射位置および前記回転円板から前記２板式の空間光変調部への照明光の出射位置を、一方が一の前記光透過領域に位置するとき、他方は一の前記光反射領域に位置するように異なる位置に設定するとともに、前記入射位置への照明光の入射光路および前記出射位置からの照明光の出射光路に対して、前記回転円板を傾斜して配置し、
前記第１光路および前記第２光路は、前記入射位置と前記出射位置との間で、前記回転円板の一方の面側および他方の面側にそれぞれ形成して、
前記回転円板の前記光透過領域が前記入射位置に位置するときは、該光透過領域を透過した照明光を、前記第１光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の前記光反射領域で反射させて前記出射光路に導き、
前記回転円板の前記光反射領域が前記入射位置に位置するときは、該光反射領域で反射される照明光を、前記第２光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の前記光透過領域を透過させて前記出射光路に導くように構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項３】
前記光路切り替え部は、回転方向にそれぞれ複数の光透過領域および光反射領域を形成した回転円板を有し、該回転円板に対する前記光源部からの照明光の入射位置および前記回転円板から前記２板式の空間光変調部への照明光の出射位置を、一方が一の前記光透過領域に位置するとき、他方は他の前記光透過領域に位置し、一方が一の前記光反射領域に位置するとき、他方は他の前記光反射領域に位置するように異なる位置に設定するとともに、前記入射位置への照明光の入射光路および前記出射位置からの照明光の出射光路に対して、前記回転円板を傾斜して配置し、
前記第１光路および前記第２光路は、前記入射位置と前記出射位置との間で、前記回転円板の一方の面側および他方の面側にそれぞれ形成して、
前記回転円板の一の前記光透過領域が前記入射位置に位置するときは、該光透過領域を透過した照明光を、前記第１光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の他の前記光透過領域を透過させて前記出射光路に導き、
前記回転円板の一の前記光反射領域が前記入射位置に位置するときは、該光反射領域で反射される照明光を、前記第２光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の他の前記光反射領域で反射させて前記出射光路に導くように構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項４】
前記光源部は、出射する照明光を集光する集光レンズを有する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項５】
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて平行光とする第１放物面ミラーと、該第１放物面ミラーを経た照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第２放物面ミラーとを有し、前記第１放物面ミラーと前記第２放物面ミラーとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて平行光とする第３放物面ミラーと、該第３放物面ミラーを経た照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第４放物面ミラーとを有し、前記第３放物面ミラーと前記第４放物面ミラーとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とする請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項６】
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を平行光に変換する第１レンズと、該第１レンズを経た照明光を反射させる第１ミラーと、該第１ミラーを経た照明光を収束光として前記出射位置に導く第２レンズとを有し、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を平行光に変換する第３レンズと、該第３レンズを経た照明光を反射させる第２ミラーと、該第２ミラーを経た照明光を収束光として前記出射位置に導く第４レンズとを有し、前記第３レンズと前記第４レンズとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とする請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項７】
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第１楕円ミラーを有し、該第１楕円ミラーの入射側または出射側に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第２楕円ミラーを有し、該第２楕円ミラーの入射側または出射側に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とする請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項８】
前記第１光路光学系は、第１共通レンズおよび第３ミラーを有し、前記入射位置から入射する照明光を、前記第１共通レンズで平行光に変換した後、前記第３ミラーで反射させて前記第１共通レンズにより収束光として前記出射位置に導き、前記第３ミラーに対する入射側または出射側で、該第３ミラーと前記第１共通レンズとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、第２共通レンズおよび第４ミラーを有し、前記入射位置から入射する照明光を、前記第２共通レンズで平行光に変換した後、前記第４ミラーで反射させて前記第２共通レンズにより収束光として前記出射位置に導き、前記第４ミラーに対する入射側または出射側で、該第４ミラーと前記第２共通レンズとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とする請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項９】
前記光源部からの照明光を、前記入射位置で集光させるように構成した、ことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一項に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【請求項１０】
前記光源部からの照明光を、前記入射位置および前記出射位置でそれぞれ集光させるように構成した、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の２板式投影装置用照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２板式投影装置用照明光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２板式投影装置として、例えば図１１に概略斜視図で示す構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この２板式投影装置においては、リフレクタ１０１を有する白色光源１０２を用い、この白色光源１０２から発した光を、白色光源１０２の近傍に配置した回転式のカラーフィルタ１０３に入射させている。カラーフィルタ１０３は、図１２に平面図を示すように、黄色およびマゼンダに２分割されたフィルタ部分１０３Ｙ，１０３Ｍを有しており、黄色のフィルタ部分１０３Ｙを透過した光から、光の３原色のうち、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）との２色を合成した光を抽出し、マゼンダのフィルタ部分１０３Ｍを透過した光から、光の３原色のうち、赤色と青色（Ｂ）との２色を合成した光を抽出するようにしている。
【０００３】
カラーフィルタ１０３を透過した光は、図１３に部分詳細平面図をも示すように、第１の偏光素子１０４によりＳ偏光に変換して第１の積層波長板１０５に入射させ、該第１の積層波長板１０５により特定の波長帯域、例えばＲ光のみ偏光方向を９０度回転させてＰ偏光に変換して偏光分離手段１０６に入射させている。
【０００４】
偏光分離手段１０６は、第１の積層波長板１０５を経て入射する光のうち、Ｐ偏光のＲ光は透過させ、それ以外のＳ偏光のＧ光またはＢ光は反射させて、それぞれに対応した反射型液晶パネル１０７，１０８に入射させている。これにより、液晶パネル１０７において、偏光分離手段１０６を透過したＲ光を変調して、Ｓ偏光として反射させ、液晶パネル１０８において、カラーフィルタ１０３の回転に同期して、１回転中にＧ光およびＢ光を順次変調して、Ｐ偏光として反射させている。
【０００５】
反射型液晶パネル１０７，１０８で変調されて反射された各光は、再び偏光分離手段１０６に入射させて、該偏光分離手段１０６で合成し、その合成光を第２の積層波長板１０９に入射させて、Ｒ光の偏光方向のみ９０度回転させている。これにより、合成された光（投影光）を、全てＰ偏光として、第２の偏光素子１１０に入射させている。
【０００６】
第２の偏光素子１１０は、Ｐ偏光のみを透過するもので、この第２の偏光素子１１０を透過したＰ偏光の投影光を、投影レンズ１１１を経てスクリーン１１２に結像させるようにしている。なお、特定の波長帯域だけの偏光方向を回転させる第１の積層波長板１０５および第２の積層波長板１０９は、位相差板を積層することによって構成されている波長選択性偏光素子であるカラーリンク社のカラーセレクト（登録商標）を用いることができる。
【０００７】
図１１に示した２板式投影装置では、スクリーン１１２へ投影するＲ，Ｇ，Ｂの投影光の偏光方向をＰ偏光に揃えるようにしている。したがって、スクリーン１１２として、偏光スクリーンを用いることにより、投影光の位相と異なる外光などの光の影響を受けにくくできるので、壁面や通常のスクリーンに投影する場合と比較して、投影画像のコントラストを向上することが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特許３６１８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１１に示した従来の２板式投影装置においては、白色光源１０２の近傍に、図１２に示したような回転式のカラーフィルタ１０３を配置して、ＲおよびＧの２色を合成した光と、ＲおよびＢの２色を合成した光とを順次に抽出するようにしている。
【００１０】
このため、カラーフィルタ１０３が白色光源１０２により加熱されて、温度による特性変化や劣化が生じ易くなる。その結果、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光の透過帯域が変化して、所望の波長帯域を有する照明光を得ることができなくなり、投影画像の色再現性が低下することが懸念される。また、カラーフィルタ１０３に入射する照明光の光束径が大きいと、投影光の色純度が低下することも懸念される。すなわち、図１２に示したカラーフィルタ１０３において、白色光源１０２からの照明光が、黄色のフィルタ部分１０３Ｙと、マゼンタのフィルタ部分１０３Ｍとの境界を横切る期間は、両方のフィルタ部分１０３Ｙ，１０３Ｍを透過した色光が混在した状態となる。このため、照明光の光束径が大きいと、この混在期間が長くなって、投影光の色純度が低下することになる。なお、投影光の色純度を高めるために、カラーフィルタ１０３を、照明光の集光点やその近傍に配置することが考えられる。しかし、この場合は、白色光源１０２の近傍に配置した場合と同様に、温度による特性変化や劣化が生じ易くなるため、投影画像の色再現性が低下することになる。
【００１１】
したがって、上記の事情に鑑みてなされた本発明の目的は、回転式のカラーフィルタを用いることなく、所望の波長帯域を有する照明光を安定して得ることができ、長期間に亘って安定した色再現性が得られる２板式投影装置用照明光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する請求項１に係る２板式投影装置用照明光学系の発明は、
白色光の照明光を出射する光源部と、
該光源部と２板式の空間変調部との間の照明光の光路を第１光路または第２光路に選択的に切り替える光路切り替え部と、
前記第１光路に配置され、前記照明光から第１波長領域の光を選択する第１波長領域選択素子を有する第１光路光学系と、
前記第２光路に配置され、前記照明光から第２波長領域の光を選択する第２波長領域選択素子を有する第２光路光学系と、
を有する、ことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記光路切り替え部は、回転方向にそれぞれ複数の光透過領域および光反射領域を形成した回転円板を有し、該回転円板に対する前記光源部からの照明光の入射位置および前記回転円板から前記２板式の空間光変調部への照明光の出射位置を、一方が一の前記光透過領域に位置するとき、他方は一の前記光反射領域に位置するように異なる位置に設定するとともに、前記入射位置への照明光の入射光路および前記出射位置からの照明光の出射光路に対して、前記回転円板を傾斜して配置し、
前記第１光路および前記第２光路は、前記入射位置と前記出射位置との間で、前記回転円板の一方の面側および他方の面側にそれぞれ形成して、
前記回転円板の前記光透過領域が前記入射位置に位置するときは、該光透過領域を透過した照明光を、前記第１光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の前記光反射領域で反射させて前記出射光路に導き、
前記回転円板の前記光反射領域が前記入射位置に位置するときは、該光反射領域で反射される照明光を、前記第２光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の前記光透過領域を透過させて前記出射光路に導くように構成した、ことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記光路切り替え部は、回転方向にそれぞれ複数の光透過領域および光反射領域を形成した回転円板を有し、該回転円板に対する前記光源部からの照明光の入射位置および前記回転円板から前記２板式の空間光変調部への照明光の出射位置を、一方が一の前記光透過領域に位置するとき、他方は他の前記光透過領域に位置し、一方が一の前記光反射領域に位置するとき、他方は他の前記光反射領域に位置するように異なる位置に設定するとともに、前記入射位置への照明光の入射光路および前記出射位置からの照明光の出射光路に対して、前記回転円板を傾斜して配置し、
前記第１光路および前記第２光路は、前記入射位置と前記出射位置との間で、前記回転円板の一方の面側および他方の面側にそれぞれ形成して、
前記回転円板の一の前記光透過領域が前記入射位置に位置するときは、該光透過領域を透過した照明光を、前記第１光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の他の前記光透過領域を透過させて前記出射光路に導き、
前記回転円板の一の前記光反射領域が前記入射位置に位置するときは、該光反射領域で反射される照明光を、前記第２光路を経て前記出射位置に位置する前記回転円板の他の前記光反射領域で反射させて前記出射光路に導くように構成した、ことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記光源部は、出射する照明光を集光する集光レンズを有する、ことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて平行光とする第１放物面ミラーと、該第１放物面ミラーを経た照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第２放物面ミラーとを有し、前記第１放物面ミラーと前記第２放物面ミラーとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて平行光とする第３放物面ミラーと、該第３放物面ミラーを経た照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第４放物面ミラーとを有し、前記第３放物面ミラーと前記第４放物面ミラーとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を平行光に変換する第１レンズと、該第１レンズを経た照明光を反射させる第１ミラーと、該第１ミラーを経た照明光を収束光として前記出射位置に導く第２レンズとを有し、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を平行光に変換する第３レンズと、該第３レンズを経た照明光を反射させる第２ミラーと、該第２ミラーを経た照明光を収束光として前記出射位置に導く第４レンズとを有し、前記第３レンズと前記第４レンズとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記第１光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第１楕円ミラーを有し、該第１楕円ミラーの入射側または出射側に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、前記入射位置から入射する照明光を反射させて収束光として前記出射位置に導く第２楕円ミラーを有し、該第２楕円ミラーの入射側または出射側に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項４に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記第１光路光学系は、第１共通レンズおよび第３ミラーを有し、前記入射位置から入射する照明光を、前記第１共通レンズで平行光に変換した後、前記第３ミラーで反射させて前記第１共通レンズにより収束光として前記出射位置に導き、前記第３ミラーに対する入射側または出射側で、該第３ミラーと前記第１共通レンズとの間の平行光の光路中に前記第１波長領域選択素子を配置し、
前記第２光路光学系は、第２共通レンズおよび第４ミラーを有し、前記入射位置から入射する照明光を、前記第２共通レンズで平行光に変換した後、前記第４ミラーで反射させて前記第２共通レンズにより収束光として前記出射位置に導き、前記第４ミラーに対する入射側または出射側で、該第４ミラーと前記第２共通レンズとの間の平行光の光路中に前記第２波長領域選択素子を配置した、ことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項９に係る発明は、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記光源部からの照明光を、前記入射位置で集光させるように構成した、ことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１０に係る発明は、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の２板式投影装置用照明光学系において、
前記光源部からの照明光を、前記入射位置および前記出射位置でそれぞれ集光させるように構成した、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、回転式のカラーフィルタを用いることなく、光源部からの照明光の光路を、光路切り替え部により、第１光路と第２光路とに交互に切り替えて、第１光路では第１波長領域選択素子により第１波長領域の光を選択し、第２光路では第２波長領域選択素子により第２波長領域の光を選択するようにしたので、所望の波長帯域を有する照明光を安定して得ることができ、長期間に亘って安定した色再現性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２４】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る照明光学系を用いる２板式投影装置の概略構成を示す図である。本実施の形態では、光源部１０から白色光の照明光を集光して出射させる。光源部１０は、リフレクタ１１および超高圧水銀ランプ１２を有する光源１３と、ロッドインテグレータ１５と、集光レンズ１６とを有し、光源１３から発生した無偏光の白色光の照明光を、ロッドインテグレータ１５を経て均一な明るさの直線偏光に変換した後、集光レンズ１６により集光して出射させるように構成する。
【００２５】
光源部１０から集光して出射される照明光は、入射光路１７から光路切り替え部２０に入射させ、該光路切り替え部２０により第１光路２１または第２光路２２に選択的に切り替えて、２板式の空間光変調部５０に導く。
【００２６】
光路切り替え部２０は、モータ２５と、該モータ２５の出力軸に取り付けた回転円板２６とを有して構成する。回転円板２６には、図２に平面図を示すように、回転方向に、例えば開口からなる光透過領域２７とミラー面からなる光反射領域２８とを、回転速度および投影画像のフレームレートに応じて形成する。本実施の形態では、回転円板２６を円周方向に１２等分して、光透過領域２７と光反射領域２８とを、それぞれ６個ずつ交互に形成する。
【００２７】
図１において、回転円板２６に対する光源部１０からの照明光の入射位置Ｐ１および回転円板２６から２板式の空間光変調部５０への照明光の出射位置Ｐ２は、図２に示すように、一方が光透過領域２７に位置するとき、他方は光反射領域２８に位置するように異なる位置に設定する。また、回転円板２６は、入射位置Ｐ１への照明光の入射光路１７および出射位置Ｐ２からの照明光の出射光路１８に対して、それぞれ４５度傾斜して配置して、入射位置Ｐ１と出射位置Ｐ２との間で、回転円板２６の一方の面側に第１光路２１を、他方の面側に第２光路２２をそれぞれ形成する。
【００２８】
第１光路２１には、入射位置Ｐ１に位置する回転円板２６の光透過領域２７を透過した照明光を反射させて平行光とする第１放物面ミラー３１と、該第１放物面ミラー３１を経た照明光を反射させて収束光として出射位置に導く第２放物面ミラー３２と、これら第１放物面ミラー３１と第２放物面ミラー３２との間の平行光の光路中に配置した第１波長領域選択素子３３とを有する第１光路光学系３４を設ける。
【００２９】
同様に、第２光路２２には、入射位置Ｐ１に位置する回転円板２６の光反射領域２８で反射された照明光を反射させて平行光とする第３放物面ミラー３５と、該第３放物面ミラー３５を経た照明光を反射させて収束光として出射位置に導く第４放物面ミラー３６と、これら第３放物面ミラー３５と第４放物面ミラー３６との間の平行光の光路中に配置した第２波長領域選択素子３７とを有する第２光路光学系３８を設ける。
【００３０】
本実施の形態では、第１波長領域選択素子３３を黄色の色フィルタをもって構成し、この第１波長領域選択素子３３により、光源部１０からの白色光の照明光から、第１波長領域の光として、Ｒ光とＧ光とを透過させて選択する。また、第２波長領域選択素子３７は、マゼンダの色フィルタをもって構成し、この第２波長領域選択素子３７により、光源部１０からの白色光の照明光から、第２波長領域の光として、Ｒ光とＢ光とを透過させて選択する。
【００３１】
また、本実施の形態では、光源部１０からの照明光を、集光レンズ１６により回転円板２６への入射位置Ｐ１に集光させるとともに、第１光路２１および第２光路２２による照明光をそれぞれ第２放物面ミラー３２および第４放物面ミラー３６により回転円板２６からの出射位置Ｐ２に集光させる。すなわち、第１光路光学系３４および第２光路光学系３８により、それぞれ入射位置Ｐ１における光源像を出射位置Ｐ２に中継する。
【００３２】
このようにして、モータ２５により回転円板２６を回転させることにより、入射光路１７から入射した白色光の照明光を、第１光路２１と第２光路２２とに交互に切り替えて、第１光路２１が選択されたときは、第１波長領域選択素子３３によりＲ光およびＧ光を選択して出射光路１８に導き、第２光路２２が選択されたときは、第２波長領域選択素子３７によりＲ光およびＢ光を選択して出射光路１８に導いて、２板式の空間光変調部５０へ入射させるようにする。
【００３３】
２板式の空間光変調部５０は、コリメータレンズ５１と、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム５２と、ダイクロイックプリズム５３と、２枚の反射型の空間光変調素子５４，５５とを有して構成する。
【００３４】
光路切り替え部２０からの照明光は、コリメータレンズ５１により平行光に変換してＴＩＲプリズム５２に入射させ、ここで全反射させてダイクロイックプリズム５３に入射させる。
【００３５】
ダイクロイックプリズム５３は、例えば、Ｒ光は反射させ、Ｇ光およびＢ光は透過させるように構成して、ダイクロイックプリズム５３で反射されて出射するＲ光を空間光変調素子５４に入射させ、ダイクロイックプリズム５３を透過して出射されるＧ光およびＢ光を空間光変調素子５５に入射させる。
【００３６】
空間光変調素子５４，５５は、例えば、変調光を入射方向とは異なる方向に反射させるTexas Instruments社の登録商標であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用い、空間光変調素子５４によりＲ光を変調し、空間光変調素子５５によりＧ光またはＢ光を変調して、それぞれの変調光をダイクロイックプリズム５３に入射させる。
【００３７】
ダイクロイックプリズム５３に入射したＲ光の変調光とＧ光またはＢ光の変調光は、該ダイクロイックプリズム５３で合成し、その合成された変調光は、ＴＩＲプリズム５２を透過させて、投影レンズ６１により、例えば偏光スクリーンよりなるスクリーン６２に投影光として投影する。
【００３８】
すなわち、本実施の形態では、図３にＲ，Ｇ，Ｂの各光の投影タイミングを示すように、光路切り替え部２０の第１光路２１を経て、空間光変調部５０に、Ｒ光およびＧ光が入射する場合は、空間光変調素子５４によりＲ光を変調し、空間光変調素子５５によりＧ光を変調して、それらの変調光の合成光をスクリーン６２に投影する。また、光路切り替え部２０の第２光路２２を経て、空間光変調部５０に、Ｒ光およびＢ光が入射する場合は、空間光変調素子５４によりＲ光を変調し、空間光変調素子５５によりＢ光を変調して、それらの変調光の合成光をスクリーン６２に投影する。したがって、Ｒ光の変調光の投影時間を１とすると、Ｇ光およびＢ光の各変調光の投影時間は、０．５となる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、回転式のカラーフィルタを用いることなく、光源部１０からの照明光の光路を、光路切り替え部２０により、第１光路２１と第２光路２２とに交互に切り替え、第１光路２１では第１波長領域選択素子３３によりＲ光およびＧ光を透過させ、第２光路２２では第２波長領域選択素子３７によりＲ光およびＢ光を透過させるようにしたので、所望の波長帯域を有する照明光を安定して得ることができ、長期間に亘って安定した色再現性を得ることができる。
【００４０】
しかも、第１波長領域選択素子３３および第２波長領域選択素子３７は、それぞれ平行光の光路中に配置するようにしたので、入射角による特性変化の影響を受けることもない。したがって、所望の波長帯域を有する照明光をより安定して得ることができる。
【００４１】
また、光源部１０からの照明光を、光路切り替え部２０の回転円板２６への入射位置Ｐ１において集光させるとともに、第１光路２１および第２光路２２による照明光をそれぞれ回転円板２６からの出射位置Ｐ２において集光させるようにしたので、回転円板に２６に対する照明光のスポット径を小さくできる。したがって、Ｒ光およびＧ光と、Ｒ光およびＢ光との面順次の切り替え時間、すなわちブランキング期間を短くできるので、表示画像のフレームレートを高くできる。
【００４２】
しかも、回転円板２６は、例えば開口からなる光透過領域２７と、ミラー面からなる光反射領域２８とを形成して構成できるので、入射位置Ｐ１および出射位置Ｐ２において照明光を集光させても、熱による影響を受けることも殆どない。したがって、長期間に亘って安定して使用することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、空間光変調素子５４，５５として、ＤＭＤ（登録商標）を用いているので、反射型液晶パネルを用いる場合と比較して、光の損失を少なくでき、光の利用効率をさらに向上できる利点がある。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、超高圧水銀ランプ１２を用いて光源１３を構成し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各変調光の投影時間を、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１．０：０．５：０．５、としているので、超高圧水銀ランプ１２からのＲ，Ｇ，Ｂの各光を最高強度で無駄なく利用して、色再現性を向上することができる。
【００４５】
すなわち、超高圧水銀ランプ１２から放射される光のスペクトル分布は、例えば図４に示すよう、Ｂ光領域およびＧ光領域と比較して、Ｒ光領域の強度が不足したスペクトル分布となる。この場合、図５に示すｘｙ色度図上で、ＨＤＴＶ（High Definition TeleVision）で規定されている白点Ｗ１を再現するには、各光の強度比を、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．６：０．４、程度に調整する必要がある。
【００４６】
しかし、本実施の形態におけるように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各変調光の投影時間を、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１．０：０．５：０．５、とすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光を最高強度で使用した場合の色度点Ｗ２を、ＨＤＴＶにおける白点Ｗ１の近傍にすることができる。したがって、上述したように、超高圧水銀ランプ１２からのＲ，Ｇ，Ｂの各光を最高強度で無駄なく利用して、色再現性を向上することができる。
【００４７】
なお、超高圧水銀ランプ１２からのＲ，Ｇ，Ｂの各光を、それぞれ空間光変調素子で変調して合成する３板式とした場合において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光を最高強度で使用した場合の色度点Ｗ３は、Ｒ光領域の強度が足りないため、Ｗ１の位置からＢ領域およびＧ領域にシフトした位置となる。したがって、３板式で白を再現するには、各光の強度比を、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．６：０．４、程度に調整する必要があるため、Ｇ光で４０％、Ｂ光で６０％の光が無駄となる。
【００４８】
（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。本実施の形態は、図１に示した第１実施の形態において、光路切り替え部２０により切り替えられる第１光路２１の第１光路光学系３４を、第１レンズ７１と、第１ミラー７２と、第２レンズ７３と、第１波長領域選択素子３３とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６を透過する光源部１０からの照明光を、第１レンズ７１により平行光に変換した後、第１ミラー７２で反射させて第２レンズ７３により出射位置Ｐ２に集光させる。なお、第１波長領域選択素子３３は、第１レンズ７１と第２レンズ７３との間の平行光の光路中（図６では、第１ミラー７２と第２レンズ７３との間の光路中）に配置する。
【００４９】
同様に、光路切り替え部２０により切り替えられる第２光路２２の第２光路光学系３８は、第３レンズ７５と、第２ミラー７６と、第４レンズ７７と、第２波長領域選択素子３７とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６で反射される光源部１０からの照明光を、第３レンズ７５により平行光に変換した後、第２ミラー７６で反射させて、第４レンズ７７により出射位置Ｐ２に集光させる。なお、第２波長領域選択素子３７は、第３レンズ７５と第４レンズ７７との間の平行光の光路中（図６では、第２ミラー７６と第４レンズ７７との間の光路中）に配置する。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様である。
【００５０】
本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
（第３実施の形態）
図７は、本発明の第３実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。本実施の形態は、図１に示した第１実施の形態において、光路切り替え部２０により切り替えられる第１光路２１の第１光路光学系３４を、第１楕円ミラー８１と第１波長領域選択素子３３とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６を透過する光源部１０からの照明光を、第１楕円ミラー８１で反射させて出射位置Ｐ２に集光させるとともに、この第１光路２１の任意の位置（図７では、第１楕円ミラー８１と出射位置Ｐ２との間の光路中）に、第１波長領域選択素子３３を配置する。
【００５２】
同様に、光路切り替え部２０により切り替えられる第２光路２２の第２光路光学系３８は、第２楕円ミラー８２と第２波長領域選択素子３７とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６で反射される光源部１０からの照明光を、第２楕円ミラー８２で反射させて出射位置Ｐ２に集光させるとともに、この第２光路２２の任意の位置（図７では、第２楕円ミラー８２と出射位置Ｐ２との間の光路中）に、第２波長領域選択素子３７を配置する。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様である。
【００５３】
本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様の効果が得られる他、第１実施の形態や第２実施の形態と比較して、第１光路光学系３４および第２光路光学系３８の部品点数を少なくできるので、簡単かつ安価にできる利点がある。
【００５４】
（第４実施の形態）
図８は、本発明の第４実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。本実施の形態は、図１に示した第１実施の形態において、光路切り替え部２０により切り替えられる第１光路２１の第１光路光学系３４を、第１共通レンズ９１と、第３ミラー９２と、第１波長領域選択素子３３とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６を透過する光源部１０からの照明光を、第１共通レンズ９１により平行光に変換した後、第３ミラー９２で反射させ、さらに、第１共通レンズ９１により出射位置Ｐ２に集光させる。なお、第１波長領域選択素子３３は、第１共通レンズ９１と第３ミラー９２との間の平行光の光路中（図８では、第３ミラー９２の反射光路中）に配置する。
【００５５】
同様に、光路切り替え部２０により切り替えられる第２光路２２の第２光路光学系３８は、第２共通レンズ９５と、第４ミラー９６と、第２波長領域選択素子３７とで構成して、入射位置Ｐ１に集光して回転円板２６で反射される光源部１０からの照明光を、第２共通レンズ９５により平行光に変換した後、第４ミラー９６で反射させ、さらに、第２共通レンズ９５により出射位置Ｐ２に集光させる。なお、第２波長領域選択素子３７は、第２共通レンズ９５と第４ミラー９６との間の平行光の光路中（図８では、第４ミラー９６の反射光路中）に配置する。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様である。
【００５６】
本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
（第５実施の形態）
図９は、本発明の第５実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。本実施の形態は、図１に示した第１実施の形態において、光源部１０を、光路切り替え部２０に対して９０度回転して配置して、光源部１０からの照明光を光路切り替え部２０により第１光路２１または第２光路２２に選択的に切り替えて、２板式の空間光変調部５０に導く。
【００５８】
このため、回転円板２６に対する光源部１０からの照明光の入射位置Ｐ１、および回転円板２６から２板式の空間光変調部５０への照明光の出射位置Ｐ２は、図１０に示すように、一方が光透過領域２７に位置するときは、他方も他の光透過領域２７に位置し、一方が光反射領域２８に位置するときは、他方も他の光反射領域２８に位置するように設定する。
【００５９】
このようにして、モータ２５により回転円板２６を回転させることにより、入射光路１７から入射位置Ｐ１に入射した照明光を、回転円板２６で交互に反射および透過させて、第１光路２１と第２光路２２とに交互に入射させる。そして、回転円板２６で反射されて第１光路２１に入射した照明光は、第１光路光学系３４により、Ｒ光およびＧ光を選択して、出射位置Ｐ２において回転円板２６で反射させて出射光路１８に導く。また、回転円板２６を透過して第２光路２２に入射した照明光は、第２光路光学系３８により、Ｒ光およびＢ光を選択して、出射位置Ｐ２において回転円板２６を透過させて出射光路１８に導く。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様である。
【００６０】
したがって、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、光源部１０は、高圧水銀ランプに限らず、キセノンランプ等の照明光を出射する公知のランプを用いて構成することもできるし、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色ＬＥＤや３色レーザを用いて構成することもできる。
【００６２】
また、上記実施の形態では、空間光変調素子５４，５５としてＤＭＤ（登録商標）を用いたが、反射型液晶パネルを用いることもできる。さらに、上記各実施の形態では、光源部１０からの照明光を、光路切り替え部２０の回転円板２６への入射位置Ｐ１および回転円板２６からの出射位置Ｐ２において集光させるようにしたが、入射位置Ｐ１や出射位置Ｐ２からずれた位置に集光させてもよい。
【００６３】
また、光源部１０から照明光を平行光で出射させ、その平行光の状態を維持したまま、入射位置Ｐ１および出射位置Ｐ２を経て空間光変調部５０に導くように構成することもできる。この場合、第１光路光学系３４は、反射ミラーおよび第１波長領域選択素子３３で構成でき、同様に、第２光路光学系３８も、反射ミラーおよび第２波長領域選択素子３７で構成できるので、簡単かつ安価にできる。
【００６４】
さらに、回転円板２６は、光源部１０からの照明光の入射光路１７および空間光変調部５０への出射光路１８に対して、４５度に傾斜して配置する場合に限らず、任意の角度に設定することができる。特に、第４実施の形態の場合には、入射位置Ｐ１おける入射光路１７の入射角および出射位置Ｐ２における出射光路１８の出射角が、４５度よりも小さくなるように回転円板２６を配置することにより、第１共通レンズ９１および第２共通レンズ９５の小型化を図ることができる。
【００６５】
さらに、第５実施の形態に示した光源部１０の配置は、第２〜４実施の形態にも同様に適用して、回転円板２６で反射されて第１光路２１に入射した照明光を、第１光路光学系３４を経て再び回転円板２６で反射させて２板式の空間光変調部５０に導き、回転円板２６を透過して第２光路２２に入射した照明光は、第２光路光学系３８を経て再び回転円板２６を透過させて２板式の空間光変調部５０に導くように構成することもできる。したがって、本発明によれば、２板式投影装置に組み込む場合に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、回転円板２６に代えて、入射位置Ｐ１および出射位置Ｐ２に対応する位置に、それぞれ跳ね上げミラー等の回動ミラーを配置して、同様に、入射する照明光を選択的に透過または反射させるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る照明光学系を用いる２板式投影装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す回転円板の平面図である。
【図３】図１に示す投影装置によるＲ，Ｇ，Ｂの各光の投影タイミングを示す図である。
【図４】超高圧水銀ランプから放射される光のスペクトル分布を示す図である。
【図５】図１に示す投影装置による色度点を、ＨＤＴＶにおける白点および３板式による色度点と比較して示す図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施の形態に係る２板式投影装置用照明光学系の要部の構成を示す図である。
【図１０】第５実施の形態の回転円板における入射位置と出射位置との関係を示す平面図である。
【図１１】従来の２板式投影装置の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示すカラーフィルタの平面図である。
【図１３】図１１の部分詳細平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  光源部
１１  リフレクタ
１２  超高圧水銀ランプ
１３  光源
１５  ロッドインテグレータ
１６  集光レンズ
１７  入射光路
１８  出射光路
２０  光路切り替え部
２１  第１光路
２２  第２光路
２５  モータ
２６  回転円板
２７  光透過領域
２８  光反射領域
３１  第１放物面ミラー
３２  第２放物面ミラー
３３  第１波長領域選択素子
３４  第１光路光学系
３５  第３放物面ミラー
３６  第４放物面ミラー
３７  第２波長領域選択素子
３８  第２光路光学系
５０  空間光変調部
５１  コリメータレンズ
５２  ＴＩＲプリズム
５３  ダイクロイックプリズム
５４，５５  空間光変調素子
６１  投影レンズ
６２  スクリーン
Ｐ１  入射位置
Ｐ２  出射位置
７１  第１レンズ
７２  第１ミラー
７３  第２レンズ
７５  第３レンズ
７６  第２ミラー
７７  第４レンズ
８１  第１楕円ミラー
８２  第２楕円ミラー
９１  第１共通レンズ
９２  第３ミラー
９５  第２共通レンズ
９６  第４ミラー
【図１】
2010097003.tif 000003
【図２】
2010097003.tif 000004
【図３】
2010097003.tif 000005
【図４】
2010097003.tif 000006
【図５】
2010097003.tif 000007
【図６】
2010097003.tif 000008
【図７】
2010097003.tif 000009
【図８】
2010097003.tif 000010
【図９】
2010097003.tif 000011
【図１０】
2010097003.tif 000012
【図１１】
2010097003.tif 000013
【図１２】
2010097003.tif 000014
【図１３】
2010097003.tif 000015