(57)【要約】【課題】画質重視と明るさ重視のモードを短時間で正確に切り換え可能とする。【解決手段】光源１と、光源１から出射された光が順次通過する前後段のカラーホイール３、４と、カラーホイール３、４を第１の回転状態と第２の回転状態とに切替える制御部８とを有し、前段カラーホイール３及び後段カラーホイール４には、所定波長域の光のみを透過させる色フィルタと、全可視光を透過させる白色フィルタとが回転方向に沿って交互に設けられ、第１の回転状態では、前段カラーホイール３の白色フィルタを透過した光が後段カラーホイール４の色フィルタに入射する位置関係で双方のカラーホイール３、４が回転し、第２の回転状態では、前段カラーホイール３の色フィルタ及び白色フィルタを透過した光が後段カラーホイール４の白色フィルタに入射する位置関係で前段カラーホイール３のみが回転する。【選択図】図１
2006064730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光が入射する前段カラーホイールと、
前記前段カラーホイールを透過した光が入射する後段カラーホイールと、
前記前段カラーホイール及び後段カラーホイールの回転状態を第１の回転状態と第２の回転状態とに切替える制御手段とを有し、
前記前段カラーホイール及び後段カラーホイールには、所定の波長域に属する光のみを透過させる色フィルタと、波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタとが回転方向に沿って交互に設けられ、
前記第１の回転状態では、前記前段カラーホイールの白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールの色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前記２つのカラーホイールの双方が回転し、
前記第２の回転状態では、前記前段カラーホイールの色フィルタ及び白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールの白色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前記前段カラーホイールのみが回転する照明装置。
【請求項２】
前段カラーホイールには、赤の波長域に属する光のみを透過させる赤色フィルタと、緑の波長域に属する光のみを透過させる緑色フィルタとが第１の白色フィルタを挟んで設けられ、前記緑色フィルタと、青の波長域に属する光のみを透過させる青色フィルタとが第２の白色フィルタを挟んで設けられ、前記青色フィルタと前記赤色フィルタとが第３の白色フィルタを挟んで設けられ、
前記後段カラーホイールには、赤の波長域に属する光のみを透過させる赤色フィルタと、緑の波長域に属する光のみを透過させる緑色フィルタとが第４の白色フィルタを挟んで設けられ、前記緑色フィルタと、青の波長域に属する光のみを透過させる青色フィルタとが第５の白色フィルタを挟んで設けられ、前記青色フィルタと前記赤色フィルタとが第６の白色フィルタを挟んで設けられ、
前記第１の回転状態では、前記前段カラーホイールの第１の白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールの赤色フィルタに入射し、前記前段カラーホイールの第２の白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールの緑色フィルタに入射し、前記前段カラーホイールの第３の白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールの青色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前記２つのカラーホイールの双方が回転する請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源から出射された光が入射する前段カラーホイールと、
前記前段カラーホイールを透過した光が入射する後段カラーホイールと、
前記前段カラーホイール及び後段カラーホイールの回転状態を第１の回転状態と第２の回転状態とに切替える制御手段とを有し、
前記前段カラーホイールには、赤の波長域に属する光のみを透過させる赤色フィルタと、緑の波長域に属する光のみを透過させる緑色フィルタと、青の波長域に属する光のみを透過させる青色フィルタと、波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタとが回転方向に沿って設けられ、
前記後段カラーホイールには、前記赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタとは透過波長域が異なる色フィルタと、波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタとが回転方向に沿って設けられ、
前記第１の回転状態では、前記前段カラーホイールに設けられた白色フィルタの一部を透過した光が前記後段カラーホイールに設けられた色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前記２つのカラーホイールの双方が回転し、
前記第２の回転状態では、前記前段カラーホイールに設けられた色フィルタ及び白色フィルタを透過した光が前記後段カラーホイールに設けられた白色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前記前段カラーホイールのみが回転する照明装置。
【請求項４】
前記前段カラーホイールの白色フィルタは、前記前段カラーホイールの緑色フィルタと青色フィルタとの間に設けられ、前記第１の回転状態では、前記前段カラーホイールの白色フィルタのうち、前記緑色フィルタに隣接する一部を透過した光が前記後段カラーホイールの黄色フィルタに入射する位置関係が維持される請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
位置合わせ用光源と、前記位置合わせ用光源から出射され、前記前後カラーホイール及び後段カラーホイールを透過した光が入射する波長選択フィルタと、前記波長選択フィルタを透過した光を受光する受光素子とからなる検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記前段カラーホイールと後段カラーホイールの位置関係を制御する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前期位置合わせ用光源が白色光源であり、波長選択フィルタが青の波長域に属する光を遮断する特性を有する請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
位置合わせ用光源が白色光源であり、波長選択フィルタが青の波長域に属する光のみを透過させる特性を有する請求項５記載の照明装置。
【請求項８】
照明装置から出射された光をライトバルブによって変調して画像光を形成し、形成された画像光を投写レンズを介して投射する投写型表示装置であって、前記照明装置が請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の照明装置である投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置に関するものであり、特に、時分割又は色順次でカラー表示を行なうフィールドシーケンシャル方式の投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィールドシーケンシャル方式の投写型表示装置では、光源から発せられた白色光を少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色光に分離して、ライトバルブを照明する必要があり、一般的には、カラーホイールによって色分離が行なわれる。カラーホイールとは、周方向に沿って透過特性が異なる色フィルタが配置された円盤形の部材である。より具体的には、周方向に沿って、赤の波長域に属する光のみを透過させる赤色フィルタ、緑の波長域に属する光のみを透過させる緑色フィルタ、青の波長域に属する光のみを透過させる青色フィルタが配置された円盤形の部材あって、光源から出射された光は、周方向に回転しているカラーホイール上に導かれる。すなわち、カラーホイールの各色フィルタが光源から発せられた光の光路を順次横切る。これによって、白色光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に時分割で分離される。
【０００３】
上記のようなカラーホイールを用いた投写型表示装置の一例として、特許文献１に開示されているシーケンシャルＤＭＤビデオシステムがある。このシステムは、光源から出射された光をカラーホイールで色分離し、分離された各色光を半導体メモリーセル上に個々の傾きを制御可能な数十万のミラー素子が取り付けられたデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）に照射すると共に、各ミラー素子の傾きを制御して反射状態を制御することによって画像を表示する。
【０００４】
また、特許文献２には、波長選択性を有する上記のような色フィルタに加えて、波長選択性を有さない白色フィルタが追加されたカラーホイールを用いた投写型表示装置が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、上記カラーホイールに相当する回転カラーフィルタが２枚重ねて配置された投写型表示装置が開示されている。具体的には、第１回転カラーフィルタと第２回転カラーフィルタとが光源から発せられた光の光路上に前後に重ねて配置されている。さらに、光源から出射された光が先に入射する第１回転カラーフィルタ２０７には、図１３（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の波長域に属する光のみを選択的に透過させる中心角１２０°の扇形のカラーフィルタ片２０１、２０２、２０３が設けられている。一方、第１回転カラーフィルタ２０７を透過した光が入射する第２回転カラーフィルタ２０８には、図１３（ｂ）に示すように、黄色の波長域に属する光のみを透過させない特性、すなわち黄色カット特性を有するカラーフィルタ片２０４を中心角１２０°の範囲に、残り２４０°の範囲には可視光域に属する光に対して９０％以上の透過特性を有するフィルタ２０５が設けられている。特許文献３記載の投写型表示装置は、上記構成を有する２枚の回転カラーフィルタ２０７、２０８の相対的な回転位置の違いによって、光が透過するカラーフィルタ片の組み合わせが変更され、双方を合わせたフィルタ特性が得られることを特徴とする。
【特許文献１】特開平１０−７８５５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１５２２６５号公報
【特許文献３】特開２００３−９８３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまでの説明から明らかなように、フィールドシーケンシャル方式の投写型表示装置においては、表示される画像の色彩は、カラーホイールに組み込まれる色フィルタの特性に依存する。従って、波長選択性を有する色フィルタのみからなるカラーホイールを備えた投写型表示装置（特許文献１記載の投写型表示装置等）では、各色フィルタの透過帯域を狭くすることによって、各色の純度を高めて色の再現性を向上させることができる。しかし、色フィルタの透過帯域を狭くすると、光量が低下し画像の明るさが低下する。
【０００７】
一方、波長選択性を有する上記のような色フィルタに加えて、波長選択性を有さない白色フィルタが追加されたカラーホイールを備えた投写型表示装置（特許文献２記載の投写型表示装置等）では、画像の明るさは向上するが、色の再現性が悪くなる。
【０００８】
特許文献３記載の投写型表示装置等では、相対的に光源に近い位置に配置されているカラーホイールが波長選択性を有する色フィルタのみから構成されており、２枚のカラーホイールの相対的回転位置に関わらず、光源から出射された光は、必ず色フィルタを透過する。従って、上記特許文献１記載の投写型表示装置等と同様の課題がある。特許文献３記載の投写型表示装置を例にとってさらに詳しく説明すれば、図１３（ｂ）に示す第２回転カラーフィルタ２０８のカラーフィルタ２０５が光路に挿入されるようにすれば、第２回転カラーフィルタ２０８を透過することによる光量低下は回避される。しかし、第２回転カラーフィルタ２０８に入射する光は、第１回転カラーフィルタ２０７のカラーフィルタ片２０１、２０２、２０３のいずれかを必ず透過しており、この時点で既に光量が低下している。従って、第１及び第２回転カラーフィルタ２０７、２０８の相対的回転位置をどのように組み合わせたとしても、波長選択性を有する色フィルタのみからなるカラーホイールを備えた投写型表示装置における光量低下の課題は解決されない。さらに、各色の純度を高めるために、図１３（ｂ）に示す第１回転カラーフィルタ２０７のカラーフィルタ片２０１、２０２、２０３の透過帯域を狭くすればさらに光量が低下するといった課題も、波長選択性を有する色フィルタのみからなるカラーホイールを備えた投写型表示装置と同様である。
【０００９】
本発明の目的は、画質重視のモードと明るさ重視のモードとを短時間のうちに正確に切り換えることが可能な投写型表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の照明装置は、光源と、光源から出射された光が入射する前段カラーホイールと、前段カラーホイールを透過した光が入射する後段カラーホイールと、前段カラーホイール及び後段カラーホイールの回転状態を第１の回転状態と第２の回転状態とに切替える制御手段とを有し、前段カラーホイール及び後段カラーホイールには、所定の波長域に属する光のみを透過させる色フィルタと、波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタとを回転方向に沿って交互に設けられ、第１の回転状態では、前段カラーホイールの白色フィルタを透過した光が後段カラーホイールの色フィルタに入射する位置関係を維持したまま２つのカラーホイールの双方が回転し、第２の回転状態では、前段カラーホイールの色フィルタ及び白色フィルタを透過した光が後段カラーホイールの白色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前段カラーホイールのみが回転する。従って、前後段のカラーホイールが第１の回転状態にあるときには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光のみが出力され、白色光が出力されることはない。一方、前後段のカラーホイールが第２の回転状態にあるときには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光に加えて、前後段のカラーホイールのいずれによっても分離されていない未分離の光（白色光）が出力される。従って、前後段のカラーホイールの回転状態を第１の回転状態に切り換えれば、色純度のより高い光による照明が可能であり、第２の回転状態に切り換えれば、より明るい光による照明が可能である。さらに、上記のような照明光の特性を切り換えるために、カラーホイールを物理的に移動させたり、交換したりする必要がない。
【００１１】
上記前段カラーホイールに、赤の波長域に属する光のみを透過させる赤色フィルタ、緑の波長域に属する光のみを透過させる緑色フィルタ、青の波長域に属する光のみを透過させる青色フィルタ、及び波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタを設け、後段カラーホイールに、上記赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタとは透過波長域が異なる色フィルタ、及び波長域に関わらず全可視光を透過させる白色フィルタを設け、第１の回転状態では、前段カラーホイールに設けられた白色フィルタの一部を透過した光が後段カラーホイールに設けられた色フィルタに入射する位置関係を維持したまま２つのカラーホイールの双方を回転させ、第２の回転状態では、前段カラーホイールに設けられた色フィルタ及び白色フィルタを透過した光が後段カラーホイールに設けられた白色フィルタに入射する位置関係を維持したまま前段カラーホイールのみを回転させることもできる。従って、前後段のカラーホイールの回転状態を第１の回転状態に切り換えると、前段カラーホイールのみでは取り出せない波長域の光が追加され、色の再現性が拡充する。
【００１２】
本発明の投写型表示装置は、上記本発明の照明装置から出力された光をライトバルブによって変調して画像光を形成し、形成された画像光を投写レンズを介して投射する。従って、明るさよりも画質を重視した表示モードと、画質よりも明るさを重視した表示モードとを短時間の間に正確に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画質重視のモードと明るさ重視のモードとを短時間のうちに正確に切り換えることが可能な投写型表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下、本発明の投写型表示装置の実施形態の一例について詳細に説明する。図１は、本発明の投写型表示装置を具現化したプロジェクタの全体構成を示す模式図である。このプロジェクタは、光源１、集光レンズ２、前段カラーホイール３、後段カラーホイール４、インテグレータロッド５、コリメートレンズ６、前後段のカラーホイール３、４の位置関係を検出するための検出部７、及び前後段のカラーホイール３、４の回転状態を切替える制御部８を有する照明装置１０と、ＴＩＲプリズム２０、ライトバルブ（ＤＭＤ３０）、及び投写レンズ４０とから構成されている。
【００１５】
光源１は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプといった白色光を発する放電灯である。光源１の周囲には、楕円形状の反射面を有するリフレクタ５０が配置され、光源１から発せられた光は、リフレクタ５０の反射面によって反射されて集光レンズ２に入射する。尚、光源１及びリフレクタ５０はユニット化されているのが一般的であるが、別体であっても構わない。集光レンズ２は、入射した光を集光させて前段カラーホイール３に入射させる。前段カラーホイール３及び後段カラーホイール４は、前段カラーホイール３、後段カラーホイール４の順で光が通過するように、集光レンズ２から出射される光の光路に沿って前後に配置されている。
【００１６】
前段カラーホイール３は、図２（ａ）に示すように、円盤状の形を有し、赤の波長域に属する光のみを選択的に透過させる略扇形の赤色フィルタ６０、緑の波長域に属する光のみを選択的に透過させる略扇形の緑色フィルタ６１、及び青の波長域に属する光のみを選択的に透過させる略扇形の青色フィルタ６２が周方向に沿って設けられており、各色フィルタ６０、６１、６２の間には、波長域に関わらず全可視光を透過させる略扇形の白色フィルタ６３、６４、６５がそれぞれ配置されている。すなわち、色フィルタ６０、６１、６２と白色フィルタ６３、６４、６５とが交互に配置されている。ここで、赤色フィルタ６０の中心角θ1は１１８°、緑色フィルタ６１の中心角θ2は１０５°、青色フィルタ６２の中心角θ3は８５°である。また、赤色フィルタ６０と緑色フィルタ６１との間に配置された白色フィルタ６３の中心角θ4は１７°、緑色フィルタ６１と青色フィルタ６２との間に配置された白色フィルタ６４の中心角θ5は１７°、青色フィルタ６２と赤色フィルタ６０との間に配置された白色フィルタ６５の中心角θ6は１８°である。図３に、各色フィルタ６０、６１、６２の透過スペクトルを示す。図中、鎖線が赤色フィルタ６０の透過スペクトルを示し、一点鎖線が緑色フィルタ６１の透過スペクトルを示し、実線が青色フィルタ６２の透過スペクトルを示す。また、白色フィルタ６３、６４、６５は、可視光域の光に対して９８％以上の透過率を示す。
【００１７】
後段カラーホイール４は、図２（ｂ）に示すように、前段カラーホイール３と同一形状を有し、赤色フィルタ７０、緑色フィルタ７１、及び青色フィルタ７２が周方向に沿って設けられ、これら各色フィルタ７０、７１、７２の間に白色フィルタ７３、７４、７５が配置されている。後段カラーホイール４に設けられた赤色フィルタ７０、緑色フィルタ７１、青色フィルタ７２、及び白色フィルタ７３、７４、７５は、前段カラーホイール３に設けられているそれらと同一の透過特性を有する。但し、後段カラーホイール４の赤色フィルタ７０及び緑色フィルタ７１の中心角θ7、θ8は１７°、青色フィルタ７２の中心角θ9は１８°である。一方、赤色フィルタ７０と緑色フィルタ７１との間に配置された白色フィルタ７３の中心角θ10は１０５°、緑色フィルタ７１と青色フィルタ７２との間に配置された白色フィルタ７４の中心角θ11は８５°、青色フィルタ７２と赤色フィルタ７０との間に配置された白色フィルタ７５の中心角θ12は１１８°である。すなわち、前段カラーホイール３と後段カラーホイール７とでは、色フィルタと白色フィルタの割合が正反対となっている。
【００１８】
再び図１を参照すると、前後段のカラーホイール３、４には、制御部８によって駆動制御されるモータ８０、８１の回転軸（不図示）がそれぞれ連結されており、それぞれのモータ８０、８１によって周方向に回転駆動される。前後段のカラーホイール３、４の回転位置は検出部７によって検出される。制御部８は検出部７の検出結果に基づいて、両カラーホイール３、４の相対的回転位置を把握した上で、モータ８０、８１を制御し、前後段のカラーホイール３、４を所定の回転状態とする。尚、前後段のカラーホイール３、４の回転状態に関しては後に詳しく説明する。
【００１９】
インテグレータロッド５は、後段カラーホイール４から出射した光の進行方向に沿って細長い角柱状の光学ガラスである。後段カラーホイール４から出射した光は、インテグレータロッド５の長手方向一方の端面から入射し、ロッド５内を全反射しながら進行して他方の端面から出射する。この間、光軸と直交する光束断面内における輝度分布の均一化が図られる。輝度分布の均一化が図られた光は、コリメートレンズ６によってコリメートされて全反射プリズム（ＴＩＲプリズム２０）に入射する。
【００２０】
ＴＩＲプリズム２０は、コリメートレンズ６から出射された光の光路を変換して、ＤＭＤ３０に入射させると共に、ＤＭＤ３０によって反射された光（画像光）をそのまま透過させる。ＴＩＲプリズム３０を透過した画像光は、投写レンズ４０に入射し、該レンズ４０を通して不図示のスクリーンに向けて拡大投射される。
【００２１】
次に、前後段のカラーホイール３、４の回転状態について詳しく説明する。前後段のカラーホイール３、４の回転状態には、第１の回転状態と第２の回転状態の少なくとも２種類の回転状態があり、図１に示す制御部８によって回転状態が切り換えられる。第１の回転状態は、画像の明るさよりも画質（色彩）を重視する際の回転状態であり、第２の回転状態は、画質よりも明るさを重視する際の回転状態である。
【００２２】
第１の回転状態では、図２（ａ）に示す前段カラーホイール３の白色フィルタ６３と、同図（ｂ）に示す後段カラーホイール４の赤色フィルタ７０とが重なり、前段カラーホイール３の白色フィルタ６４と、後段カラーホイール４の緑色フィルタ７１とが重なり、前段カラーホイール３の白色フィルタ６５と、後段カラーホイール４の青色フィルタ７２とが重なった状態を維持したまま前後段のカラーホイール３、４の双方が回転する。すなわち、白色フィルタ６３と赤色フィルタ７０とが同時に光路を横切り、白色フィルタ６４と緑色フィルタ７１とが同時に光路を横切り、白色フィルタ６５と青色フィルタ７２とが同時に光路を横切る。ここで、後段カラーフィルタ４の白色フィルタ７３、７４、７５は、光学的には無視することができる。従って、前後段のカラーホイール３、４が第１の回転状態にある時に、これらカラーホイール３、４を透過した光は、図４に示すような、中心角θrが１３５°の赤色フィルタＲと、中心角θgが１２２°の緑色フィルタＧと、中心角θbが１０３°の青色フィルタＢとが設けられた３分割のカラーホイールを透過した光と等価になる。この結果、後述する第２の回転状態の場合に比べて、画像の明るさでは劣るが、色彩は著しく向上し、高画質な画像が表示される。
【００２３】
一方、第２の回転状態では、図２（ｂ）に示す後段カラーホイール４をそこに設けられている白色フィルタ７３、７４、７５の何れかが前段カラーホイール３を透過した光の光路上に挿入された状態で固定し、前段カラーホイール３のみを回転させる。このとき、光学的には後段カラーホイール４を無視することができる。従って、前後段のカラーホイール３、４が第２の回転状態にある時に、これらカラーホイール３、４を透過した光は、前段カラーホイール３のみを透過した光と等価になる。この結果、第１の回転状態の場合に比べて、画質では劣るが、より明るい画像が表示される。
【００２４】
次に、上記第１の回転状態と第２の回転状態とを正確に切替えるために必要な検出部７の構成について説明する。図１に示すように、検出部７は、位置合わせ用光源としての白色ＬＥＤ９０と、青の波長域に属する光を選択的に遮断する波長選択フィルタ９１と、受光素子としてのＰＩＮフォトダイオード（以下「フォトダイオード９２」）とから構成されている。さらに、これら検出部７の構成部材は、白色ＬＥＤ９０から発せられた光が前後段のカラーフィルタ３、４を透過して波長選択フィルタ９１に入射し、波長選択フィルタ９１を透過した光がフォトダイオード９２によって受光されるように配置されている。
【００２５】
図５に、波長選択フィルタ９１の透過スペクトルを示す。また、図６（ａ）〜（ｃ）に、前後段のカラーホイール３、４が上記第１の回転状態にある場合のフォトダイオード９２の出力を模式的に示す。図６（ａ）は、フォトダイオード９２によって受光された光が前段カラーホイール３及び波長選択フィルタ９２を透過したものである場合、（ｂ）は後段カラーホイール４及び波長選択フィルタ９１を透過したものである場合、（ｃ）は前後段のカラーフィルタ３、４及び波長選択フィルタ９１を透過したものである場合をそれぞれ表している。図３に示した通り、前後段のカラーホイール３、４の各色フィルタを透過した光は、互いに重ならないスペクトルを持った光となるので、前後段のカラーホイール３、４を透過した光を図５に示すような透過特性を有する波長選択フィルタ９１を介してフォトダイオード９２に受光させると、その光が前後カラーホイール３と後段カラーホイール４の双方または一方の青色フィルタ６２、７２（図２）を透過したものである場合にのみ、フォトダイオード９２の出力が最低（ほぼゼロ）になる。正確には、フォトダイオード９２の出力は、受光された光の帯域と波長に対するフォトダイオード９２の感度によって定まるので、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような矩形状の出力にはならないが、ここでは青色フィルタ６２、７２を透過した光が受光されたときにフォトダイオード９２の出力が最低になることが重要なので、敢えて簡略化して表した。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｃ）から分かるように、前後段のカラーホイール３、４の回転状態が第１の回転状態となっているときに、フォトダイオード９２の出力が最低である時間（TB12）が最長になる。一方、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、前後段のカラーホイール３、４の回転状態が第１の回転状態から外れると、すなわち、前段カラーホイール３と後段カラーホイール４の青色フィルタ６２、７２が部分的に重なっていると、時間（TB12）が図６（ｃ）に示す場合に比べて短くなる。そこで、第１の回転状態が選択されると、図１に示す制御部８は、フォトダイオード９２の出力をモニタし、出力が最低である時間（TB12）が最長になるように、前後段のカラーホイール３、４の駆動源であるモータ８０、８１を制御する。以上によって、第１の回転状態が確実に実現され、かつ、維持される。
【００２７】
一方、前後段のカラーホイール３、４を第２の回転状態とするためには、後段カラーホイール４の白色フィルタ７３、７４、７５（図２（ｂ））の何れかが光路に挿入されていれば足りるので、第１の回転状態を実現する場合のような高精度の位置合わせは要求されない。そこで、従来からカラーホイールの回転位置検出に用いられている手法によって回転状態を検出すれば足りる。例えば、第２のカラーホイール４の回転軸に反射片を設けると共に、発光素子と受光素子とが一体化されたセンサユニットを発光素子から出射された光が反射片に照射され、反射片によって反射された光が受光素子によって受光される位置に設置する。
【００２８】
以上のように、本例の投写型表示装置では、前後段のカラーホイール３、４の回転状態を切替えることによって、画質重視のモードと明るさ重視のモードを瞬時に、かつ、正確に切替えることができる。
【００２９】
尚、画質重視モードと明るさ重視モードを切替える方法としては、画質重視モード用と明るさ重視モード用のカラーホイールを別々に用意しておき、必要に応じて光路に挿入されるカラーホイールを交換したり、１つのカラーホイール内に、画質重視モード用のフィルタ領域と明るさ重視モード用のフィルタ領域とを設けておき、カラーホイールを変位させることによって光路に挿入されるフィルタ領域を切替えたりすることも考えられる。しかし、これら方法はカラーフィルタの変位を伴うので、光軸ズレや迷光の発生といったデメリットがある。また、前後段のカラーホイールの回転位置をエンコーダによって検出する方法も考えられるが、必要な部材が大きく高価であるといったデメリットがある。
【００３０】
（実施形態２）
以下、本発明の投写型表示装置の実施形態の他例について詳細に説明する。本例の投写型表示装置の基本構成は、実施形態１で説明した投写型表示装置と同一である。異なるのは、照明装置の構成のみである。具体的には、照明装置のカラーホイール及び検出部の構成が実施形態１で説明したそれらとは異なる。
【００３１】
本例の投写型表示装置が備える照明装置も前後段のカラーホイールを備えているが、それらカラーホイールのフィルタ構成が図２（ａ）（ｂ）に示す前段カラーホイール３及び後段カラーホイール４とは異なる。本例における照明装置が備える前段カラーホイールを図８（ａ）に、後段カラーホイールを図８（ｂ）に示す。
【００３２】
図８（ａ）に示す前段カラーホイール１０３には、略扇形の赤色フィルタ１１０、緑色フィルタ１１１、白色フィルタ１１２、及び青色フィルタ１１３が周方向に沿って設けられている。各色フィルタ１１０、１１１、１１３の透過特性は、図２（ａ）に示す赤色フィルタ６０、緑色フィルタ６１、及び青色フィルタ６２と同一であり、詳細には図３に示した通りである。また、白色フィルタ１１２の透過特性は、図２（ａ）に示す各白色フィルタ６３、６４、６５と同一である。また、図８（ａ）に示す赤色フィルタ１１０の中心角θ20は９６°、緑色フィルタ１１１の中心角θ21は８８°、白色フィルタ１１２の中心角θ22は９４°、青色フィルタ１１３の中心角θ23は８２°である。
【００３３】
図８（ｂ）に示す後段カラーホイール１０４は、中心角θ24が４７°の色フィルタ（黄色フィルタ１１４）を有し、その他の部分は白色フィルタ１１２と同一の透過特性を有する白色フィルタ１１５によって構成されている。尚、黄色フィルタ１１４は、図５に示す透過スペクトルと同一の透過スペクトルを示す。
【００３４】
本例の投写型表示装置においても、画像の明るさを重視する第２の回転状態のときには、図８（ｂ）に示す後段カラーホイール１０４をその白色フィルタ１１５が図８（ａ）に示す前段カラーホイール１０３を透過した光の光路上に挿入された状態で固定し、前段カラーホイール１０３のみを回転させる。このとき、光学的には後段カラーホイール１０４を無視することができる。従って、前後段のカラーホイール１０３、１０４が第２の回転状態にある時に、これらカラーホイール１０３、１０４を透過した光は、前段カラーホイール１０３のみを透過した光と等価になる。この結果、相対的な画質では劣るが、明るさは著しく向上し、高輝度の画像が表示される。
【００３５】
一方、画質を重視する第１の回転状態のときには、前段カラーホイール１０３における緑色フィルタ１１１と白色フィルタ１１２の境界線１２０と、後段カラーホイール１０４の回転方向における黄色フィルタ１１４と白色フィルタ１１５との境界線１２１とが重なり、前段カラーホイール１０３の緑色フィルタ１１１が光路を抜けた直後に後段カラーホイール１０４の黄色フィルタ１１４が光路に進入する状態を維持したまま前後段のカラーホイール１０３、１０４の双方が連動して回転する。このとき、後段カラーホイール１０４の黄色フィルタ１１４と重なっている前段カラーホイール１０３の白色フィルタ１１２の一部は、光学的に無視することができる。従って、前後段のカラーホイール１０３、１０４が第１の回転状態にある時に、これらカラーホイール１０３、１０４を透過した光は、図９に示すような、中心角θrが９６°の赤色フィルタＲと、中心角θgが８８°の緑色フィルタＧと、中心角θyが４７°の黄色フィルタＹと、中心角θwが４７°の白色フィルタＷと、中心角θbが８２°の青色フィルタとが設けられた５分割のカラーホイールを透過した光と等価になる。この結果、第２の回転状態の場合に比べて、白色フィルタＷの割合が減少するため相対的な画像の明るさでは劣る。しかし、黄色フィルタＹが付加されたことにより、黄色成分が追加されて色空間が広がり、色の再現性が向上する。
【００３６】
もっとも、図８（ｂ）に示す黄色フィルタ１１４を透過特性が異なる他の色フィルタに替えれば、所望の色味を加えることができる。要は、図８（ｂ）に示す黄色フィルタ１１４の位置に配置される色フィルタの透過特性は、前段カラーホイール１０３の特性と、追加したい色味成分との兼ね合いによって、適宜決定することができる。
【００３７】
次に、本例における照明装置が備える検出部について説明する。この検出部は、実施形態１のそれと同様に、位置合わせ用光源としての白色ＬＥＤ、波長選択フィルタ、及び受光素子としてのＰＩＮフォトダイオードから構成されており、これら構成部材の配置関係も実施形態１と同様である。但し、波長選択フィルタは、青の波長域に属する光のみを選択的に透過させる特性を有する。具体的には、図８（ａ）に示す前段カラーホイール１０３の青色フィルタ１１３と同一の透過特性を有する。
【００３８】
図１０（ａ）〜（ｃ）に、前後段のカラーホイール１０３、１０４が第１の回転状態にあるときの上記フォトダイオードの出力を模式的に表す。図１０（ａ）は、フォトダイオードによって受光された光が前段カラーホイール１０３及び波長選択フィルタを透過したものである場合、（ｂ）は後段カラーホイール１０４及び波長選択フィルタを透過したものである場合、（ｃ）は前後段のカラーフィルタ１０３、１０４及び波長選択フィルタを透過したものである場合をそれぞれ表している。図１０（ａ）〜（ｃ）から分かるように、波長選択フィルタに青色フィルタを用いているため、前後段のカラーホイール１０３、１０４を透過した光に青色成分が含まれている場合にのみフォトダイオードの出力がある。従って、前後段のカラーホイール１０３、１０４が第１の回転状態にあるときに、フォトダイオードの出力がゼロではない時間（TB12）が最も短くなる（図１０（ｃ））。
【００３９】
一方、後段カラーホイール１０４の黄色フィルタ１１４が前段カラーホイール１０３の緑色フィルタ１１１に部分的に重なっている場合には、その重なり分だけ白色フィルタ１１２、１１５を透過した光の受光時間が延びるので、時間（TB12）は長くなる（図１１）。逆に、後段カラーホイール１０４の黄色フィルタ１１４が前段カラーホイール１０３の青色フィルタ１１３側にずれることによって、前段カラーホイール１０３の緑色フィルタ１１１が光路を抜けてから後段カラーホイール１０４の黄色フィルタ１１４が光路に進入するまでの間にタイムラグが発生すると、１サイクル中におけるフォトダイオードの出力が２つに分離される（図１２）。
【００４０】
よって、フォトダイオードの出力がゼロではない時間（TB12）が最も短く、かつ、出力が２つに分離されないように、前後段のカラーホイール１０３、１０４の相対的位置関係を制御すれば、第１の回転状態が確実に実現され、かつ、維持される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態１に係る投写型表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）は図１に示す前段カラーホイールのフィルタ構成を示す模式図であり、（ｂ）は後段カラーホイールのフィルタ構成を示す模式図である。
【図３】図２（ａ）に示す各色フィルタの透過スペクトルを表す図である。
【図４】図２（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態にあるときの実質的なフィルタ構成を示す模式図である。
【図５】図１に示す波長選択フィルタの透過スペクトルを表す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態にあるときのフォトダイオードの出力を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態から外れたときのフォトダイオードの出力を示す図である。
【図８】（ａ）は実施形態２に係る投写型表示装置が備える照明装置の前段カラーホイールにおけるフィルタ構成を示す模式図であり、（ｂ）は後段カラーホイールのフィルタ構成を示す模式図である。
【図９】図８（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態にあるときの実質的なフィルタ構成を示す模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、図８（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態にあるときのフォトダイオードの出力を示す図である。
【図１１】図８（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態から外れたときのフォトダイオードの出力の一例を示す図である。
【図１２】図８（ａ）（ｂ）に示す前後段のカラーホイールが第１の回転状態から外れたときのフォトダイオードの出力の他例を示す図である。
【図１３】（ａ）は特許文献３に記載されている第１回転カラーフィルタのフィルタ構成を示す模式図であり、（ｂ）は第２回転カラーフィルタのフィルタ構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    光源
２  集光レンズ
３、１０３  前段カラーホイール
４、１０４  後段カラーホイール
５  インテグレータロッド
６  コリメートレンズ
７  検出部
１０  照明装置
２０  ＴＩＲプリズム
３０  ＤＭＤ
４０  投写レンズ
５０  リフレクタ
６０、７０、１１０  赤色フィルタ
６１、７１、１１１  緑色フィルタ
６２、７２、１１３  青色フィルタ
６３、６４、６５、７３、７４、７５、１１２、１１５  白色フィルタ
８０  モータ
８１  モータ
９０  白色ＬＥＤ
９１  フォトダイオード
１１４  黄色フィルタ
１２０、１２１  境界線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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