(57)【要約】【課題】高い色温度のモードと低い色温度のモードを切り替えることのできる投射型画像表示装置において、投射映像の明るさ低下を抑制しながら色温度を下げる。【解決手段】投射型画像表示装置１００は、青色照明光Ｂａを射出する光源１と、青色照明光Ｂａが照射される領域において、青色照明光Ｂａの一部から赤色帯域の成分及び緑色帯域の成分を含む黄色照明光Ｙａを生成し、青色照明光Ｂａと黄色照明光Ｙａを反射する蛍光体２と、蛍光体２により反射された青色照明光Ｂａの一部を蛍光体２側に反射させるフィルタ５０とを備える。フィルタ５０は、青色照明光Ｂａが照射される蛍光体面上の領域に対して、ずれた位置に結像するように青色照明光Ｂａの一部を反射させ、蛍光体２は、フィルタ５０により反射された青色照明光Ｂａからも黄色照明光Ｙｂを生成する。【選択図】図１
2018040935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色照明光を射出する光源と、
前記青色照明光が照射される領域において、前記青色照明光の一部から赤色帯域の成分及び緑色帯域の成分を含む黄色照明光を生成し、前記青色照明光と前記黄色照明光を反射する蛍光体と、
前記蛍光体により反射された青色照明光の一部を前記蛍光体側に反射させるフィルタと、
を備え、
前記フィルタは、
前記青色照明光が照射される蛍光体面上の領域に対して、ずれた位置に結像するように青色照明光の一部を反射させ、
前記蛍光体は、
前記フィルタにより反射された青色照明光からも黄色照明光を生成する
ことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記青色照明光と前記黄色照明光の平行光の光路上に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記フィルタは、
光軸に対して傾斜している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】
第１フライアイレンズと第２フライアイレンズと有するインテグレータをさらに備え、
前記第１フライアイレンズによって前記第２フライアイレンズの面と前記蛍光体面とが光学的に共役であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項５】
前記ずれた位置に生成された像は、
前記第２フライアイレンズのうちの１つのセルの幅に収まる
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型画像表示装置。
【請求項６】
前記第２フライアイレンズの光射出側に偏光変換素子を更に備え、
前記ずれた位置に生成された像は、
前記第２フライアイレンズのセルに対応する前記偏光変換素子のスリットの幅に収まる
ことを特徴とする請求項５に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型画像表示装置は、例えば青色レーザ光源及び黄色蛍光体が照明光源として用いられる。青色光画像は青色レーザ光源を照明光源として生成される。赤色光画像及び緑色光画像は黄色蛍光体を照明光源として生成される。具体的には、黄色蛍光体は、青色レーザ光源からレーザ光が照射されることにより、照射されたレーザ光のエネルギを赤色帯域及び緑色帯域を含む波長帯域の黄色光に変換する。
【０００３】
特許文献１には、明るさを重視する７５００Ｋなどの高い色温度のモードと、色再現を重視する低い色温度のモードと、の切り替えを、減光フィルタによって実現するプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２７４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のプロジェクタのように減光フィルタによって色温度を下げる場合、色温度の変化とともに投射映像の明るさが低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、高い色温度のモードと低い色温度のモードを切り替えることのできる投射型画像表示装置において、投射映像の明るさ低下を抑制しながら色温度を下げる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の投射型画像表示装置は、青色照明光を射出する光源（１）と、前記青色照明光が照射される領域において、前記青色照明光の一部から赤色帯域の成分及び緑色帯域の成分を含む黄色照明光を生成し、前記青色照明光と前記黄色照明光を反射する蛍光体（２）と、前記蛍光体により反射された青色照明光の一部を前記蛍光体側に反射させるフィルタ（５０）とを備える。前記フィルタは、前記青色照明光が照射される蛍光体面上の領域に対して、ずれた位置に結像するように青色照明光の一部を反射させ、前記蛍光体は、前記フィルタにより反射された青色照明光からも黄色照明光を生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い色温度のモードと低い色温度のモードを切り替えることのできる投射型画像表示装置において、投射映像の明るさ低下を抑制しながら色温度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態の投射型画像表示装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタを模式的に示す断面図である。
【図３】フィルタに照射される黄色照明光及び青色照明光の分光分布図である。
【図４】実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタの分光透過率特性図である。
【図５】実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタに入射する黄色照明光及び青色照明光の分光分布図である。
【図６】実施の形態の投射型画像表示装置の明るさ優先モードを説明するための概念図である。
【図７】実施の形態の投射型画像表示装置の蛍光体面上の照射スポットと、第２フライアイレンズのセルおよび偏光変換素子のスリット幅の共役像との位置関係を説明する図である。
【図８】実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタの傾斜方向を説明する図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタからの青色反射光による蛍光体面上のスポット像と第２フライアイレンズ面上のスポット共役像の位置関係を説明する図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施の形態の投射型画像表示装置の偏光変換素子の構造を説明する図であり、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、実施の形態の投射型画像表示装置の第１フライアイレンズおよび第２フライアイレンズのセルから偏光変換素子への入射光を説明する図である。
【図１１】実施の形態の投射型画像表示装置のフィルタの反射率と映像の明るさを比較して説明する図である。
【図１２】図１２（ａ）は、実施の形態の投射型画像表示装置の蛍光体面上の光源からの青色レーザ光の照射スポットと、フィルタからの青色反射光による照射スポットとの位置関係を説明する図であり、図１２（ｂ）は、２つの照射スポットのずれ量に対する青色光の照明効率と蛍光体の波長変換効率の変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を用いて実施の形態の投射型画像表示装置を説明する。図１は実施の形態の投射型画像表示装置の全体的な構成を示している。
【００１１】
投射型画像表示装置１００は、光源１、蛍光体２、偏光変換素子（ＰＣＳ（Polarization Conversion System））３、ダイクロイックミラー４〜６、反射型偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ、色合成プリズム８、画像表示素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ、レンズ２０〜３０、反射ミラー４０〜４２、フィルタ５０、及び、モータ６０を備える。
【００１２】
光源１は例えば複数の青色レーザ素子ＢＬが配列されたレーザアレイで構成されている。光源１は青色レーザ光を射出する。以下、青色レーザ光を青色照明光と称す。
【００１３】
集光レンズ２０，２１，２２は入射光である青色照明光を集光する。
【００１４】
ダイクロイックミラー４は、青色照明光を反射し、黄色照明光を透過させる機能を有する。
【００１５】
蛍光体２は、光源１から照射された光のエネルギ、具体的には光源１から照射された青色照明光の一部のエネルギ強度に応じた強度の赤色帯域の成分及び緑色帯域の成分を含む黄色照明光を生成する蛍光層を有し、蛍光層を透過した黄色照明光と青色照明光とを反射する反射面を有する。
【００１６】
光源１（青色レーザ素子ＢＬ）及び蛍光体２は照明光源を構成する。コリメータレンズ２３は入射光を平行光にする。
【００１７】
フィルタ５０は、反射ミラー４０と第１フライアイレンズ２４との間の光路上に挿入及び退避自在に配置されている。フィルタ５０は、青色照明光の一部を反射して蛍光体２側に戻し、それ以外を透過させる所定波長帯域反射フィルタとしての機能を有する。
【００１８】
なお、フィルタ５０は、コリメータレンズ２３と第１フライアイレンズ２４との間の平行光の光路上の任意の位置に配置することが望ましい。
【００１９】
図２を用いてフィルタ５０を説明する。図２はフィルタ５０を模式的に示す断面図である。
【００２０】
図２に示すように、フィルタ５０は、ガラス基板等の透明基板５１と、透明基板５１の一面（例えば入射面）５１ａ側に形成された誘電体多層膜５２とを有する。
【００２１】
誘電体多層膜５２は、青色照明光の一部を反射し、それ以外を透過させる。つまり、所定波長帯域反射フィルタとしての機能を有する。誘電体多層膜５２は、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に積層された多層膜である。誘電体多層膜５２の誘電体膜材料、各膜厚、及び層数等により、青色照明光の反射率を所望の値に設定することが可能である。
【００２２】
誘電体多層膜５２は、透明基板５１の射出面５１ｂ側に形成されてもよい。
【００２３】
図１に戻り、モータ６０は、フィルタ５０を光路上に挿入したり、光路上から退避させたりする駆動部としての機能を有する。モータ６０は駆動部の一例である。
【００２４】
第１フライアイレンズ２４、第２フライアイレンズ２５のそれぞれは、複数のレンズセルから構成され、画像表示素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに照射される赤色照明光、緑色照明光、青色照明光の照明分布を均一化する。本実施の形態において、第１フライアイレンズと第２フライアイレンズを構成する１つのセルの形状は、長方形の形状であり、セルの長辺の長さはＰＣＳ３のスリットの幅よりも大きい。ＰＣＳ３は、入射した照明光をｐ偏光に揃える。クロスダイクロイックミラー５は、入射した黄色照明光（赤色照明光及び緑色照明光を含む）と青色照明光とを分離する。
【００２５】
ダイクロイックミラー６は、分離波長を分離境界として、入射した光を反射と透過によって分離する。具体的には、入射した黄色照射光に対して緑色照明光を反射し、赤色照明光を透過させて、緑色照明光と赤色照明光とに分離する。ここで、緑色照明光の反射率と赤色照明光の透過率は、分離波長を境界として短波長側が反射率１００％、長波長側が透過率１００％になる。
【００２６】
分離波長の付近の波長では、緑色照明光の反射率と赤色照明光の透過率が小さくなるため、分離境界には、分離波長を中心とした幅があると言える。この分離境界の幅によって、赤色照明光には緑色の波長帯域の成分が含まれ、緑色照明光には赤色の波長帯域の成分が含まれる。分離境界の幅がないことが光エネルギの利用効率の観点で理想的である。
【００２７】
反射型偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過させる機能を有する。反射型偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは例えばワイヤグリッドで構成することができる。
【００２８】
画像表示素子１０Ｒは、赤色の成分の画像データに基づいて、照射された赤色照明光を光変調して赤色画像光を生成するための赤色画像用光変調素子である。
【００２９】
画像表示素子１０Ｇは、緑色の成分の画像データに基づいて、照射された緑色照明光を光変調して緑色画像光を生成するための緑色画像用光変調素子である。
【００３０】
画像表示素子１０Ｂは、青色の成分の画像データに基づいて、照射された青色照明光を光変調して青色画像光を生成するための青色画像用光変調素子である。
【００３１】
色合成プリズム８は、青色画像光及び赤色画像光を反射し、緑色画像光を透過させて、赤色画像光、緑色画像光、及び、青色画像光を合成する機能を有する。
【００３２】
投射レンズ３０は、赤色画像光、緑色画像光、及び、青色画像光をスクリーン等へ投射し、フルカラー画像を表示する。
【００３３】
本実施の形態では、青色レーザ光のスポット径は、蛍光体面上における第２フライアイレンズ２５の１セルに対応する領域（後述の「第１の対応領域」）またはＰＣＳ３のスリット幅に対応する領域（後述の「第２の対応領域」）に収まる程度に小さいことが必要である。また、蛍光体２に入射するスポットの径は蛍光体２の波長変換効率に影響する。青色レーザ光が蛍光体２に局所的に入射する（すなわち青色レーザ光のスポット径が小さい）場合、蛍光体２の変換効率が悪くなる。蛍光体２への入射エネルギが大きくなると変換効率が飽和するからである。
【００３４】
第１フライアイレンズ２４と第２フライアイレンズ２５は、インテグレータ光学系の一例である。ここで、第２フライアイレンズ２５の各セルと、蛍光体面とが光学的共役関係にあることについて説明する。
【００３５】
第１フライアイレンズ２４と第２フライアイレンズ２５のセル数は同一で、対向するセル同士の光軸がそろうように配置される。第１フライアイレンズ２４の各セルに入射した平行光は、対向する第２フライアイレンズ２５の各セルに集光され、ＰＣＳ３に入射する。
【００３６】
蛍光体２に青色の光が入射すると、蛍光体２からは、反射する青色光と励起される黄色光とが得られる。このため、蛍光体面上の青色光の照射スポットを白色疑似光源としてみることができる。白色疑似光源から射出された拡散した光を効率よく集光するために、青色レーザが照射された蛍光体面上のスポットを光軸中心にし、集光レンズ２１，２２が配置されている。ここで、蛍光体面上の像は、第１フライアイレンズ２４を光学的な瞳として第２フライアイレンズ２５の各セル面上に結像する。これによって、蛍光体面と第２フライアイレンズ２５の各セル面とが共役な関係になる。
【００３７】
ここで、蛍光体からの励起した黄色照明光を所定の集光角度範囲で集光するコリメータレンズ２３群について説明する。蛍光体面で励起した黄色照明光は広い角度範囲に拡散するため、それを無駄なく集光するためのコリメータレンズ２３群が蛍光体面近傍に配置されている。ＬＤ光源１からの青色レーザ光は、ダイクロイックミラー４で反射して蛍光体面に入射する。
【００３８】
次に、フィルタ５０が光路上に配置されている状態、及び、フィルタ５０が光路上から退避されている状態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００３９】
フィルタ５０が光路上に配置されている状態を色温度変更モードと称す。色温度変更モードは表示画像の色温度を低く変更するモードである。フィルタ５０が光路上から退避されている状態を明るさ優先モードと称す。明るさ優先モードは表示画像の明るさを優先するモードである。
【００４０】
［色温度変更モード］
図１、図３、図４、図５を用いて色温度変更モードを説明する。色温度変更モードとは、フィルタ５０が光路上に配置されている状態である。
【００４１】
図１に示すように、光源１から射出された青色照明光Ｂａは、集光レンズ２０により集光され、ダイクロイックミラー４により反射される。青色照明光Ｂａは、集光レンズ２１，２２によりさらに集光され、蛍光体２に照射される。
【００４２】
蛍光体２は、照射された青色照明光Ｂａのエネルギを変換して赤色帯域及び緑色帯域を含む黄色照明光Ｙａを生成する。
【００４３】
蛍光体２により生成された黄色照明光Ｙａは、集光レンズ２２，２１及びダイクロイックミラー４を透過してコリメータレンズ２３に入射する。なお、蛍光体２に照射された青色照明光Ｂａの一部は、黄色照明光Ｙａに変換されずに蛍光体２で反射し、青色照明光Ｂｂとしてコリメータレンズ２３に入射する。
【００４４】
コリメータレンズ２３に入射した黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂは平行光となり、反射ミラー４０によりフィルタ５０に向けて反射される。ここで、Ｂｂは、フィルタ５０に入射する青色照明光の総量を示す。
【００４５】
図３は、フィルタ５０に照射される黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂの分光分布図である。縦軸はエネルギ（黄色照明光Ｙａのピーク値を１とした相対値）を示す。横軸は波長（ｎｍ）を示す。黄色照明光Ｙａのピーク値が１に対して、青色照明光Ｂｂのピーク値は約２．２である。
【００４６】
青色照明光Ｂｂはレーザ光のため波長帯域が狭い。一方、黄色照明光Ｙａは、青色照明光Ｂｂが蛍光体２により変換されて生成されるため、青色照明光Ｂｂのエネルギ強度に応じたエネルギ強度の赤色帯域及び緑色帯域を含む広い波長帯域を有する。蛍光体２の変換効率と各色の光変調素子に入射する光強度を考慮して、青色照明光Ｂｂのエネルギ強度を決めてもよい。
【００４７】
図４はフィルタ５０の分光透過率特性図である。縦軸は透過率（％）を示す。横軸は波長（ｎｍ）を示す。
【００４８】
フィルタ５０は、例えば青色照明光Ｂｂの約３０％を反射させ、約７０％を透過させる。フィルタ５０を透過しない光は反射させる。フィルタ５０による青色照明光の反射率は望ましい色温度に応じて調整される。
【００４９】
青色照明光Ｂｂの一部はフィルタ５０により青色照明光Ｂｃとして反射され、それ以外の青色照明光Ｂｂはフィルタ５０を透過して青色照明光Ｂｄとして射出される。ここで、青色照明光Ｂｃは、フィルタ５０から反射される青色照明光の総量を示し、青色照明光Ｂｄは、フィルタ５０から射出される青色照明光の総量を示す。反射された青色照明光Ｂｃは、さらに反射ミラー４０により反射され、コリメータレンズ２３及び集光レンズ２１，２２を介して蛍光体２に照射される。蛍光体２は、照射された青色照明光Ｂｃのエネルギを変換して赤色帯域及び緑色帯域を含む蛍光帯域の黄色照明光Ｙｂを生成する。なお、蛍光体２に照射された青色照明光Ｂｃの一部は、黄色照明光Ｙｂに変換されずに蛍光体２で反射し、青色照明光Ｂｂに加算されてコリメータレンズ２３に入射する。
【００５０】
従って、フィルタ５０には、光源１から射出された青色照明光Ｂａにより生成された黄色照明光Ｙａと、フィルタ５０からの戻り光である青色照明光Ｂｃにより生成された黄色照明光Ｙｂとを含む黄色照明光Ｙｃが入射する。
【００５１】
なお、青色照明光Ｂｃがダイクロイックミラー４の表面で反射することによって、蛍光体２に照射される色照明光Ｂｃが減少すること避けるために、ダイクロイックミラー４の照射面積を小さくしてもよい。この場合、青色照明光Ｂａが蛍光体２に入射する効率と、青色照明光Ｂｃが蛍光体２に入射する効率とのバランスを考慮して照射面積を決定することで、黄色照明光Ｙｃの変換効率を高められる。
【００５２】
図５は、黄色照明光Ｙｃ及び青色照明光Ｂｄの分光分布図である。縦軸はエネルギ（黄色照明光Ｙａのピーク値を１とした相対値）を示す。横軸は波長（ｎｍ）を示す。第１実施形態の色温度変更モードにおいては、黄色照明光Ｙｃのピーク値は１から約１．２に増加し、青色照明光Ｂｄのピーク値は約２．２から約１．４に減少している。
【００５３】
フィルタ５０から射出される青色照明光Ｂｄは、フィルタ５０に入射する青色照明光Ｂｂの一部が青色照明光Ｂｃとして反射されるため、青色照明光Ｂｂ（図３参照）よりもエネルギが小さい。一方、フィルタ５０に入射する黄色照明光Ｙｃは、黄色照明光Ｙａと黄色照明光Ｙｂとを含むため、黄色照明光Ｙａ（図３参照）よりもエネルギが大きい。つまり、フィルタ５０を挿入しない場合に比べて黄色照明光の明るさが明るくなっている。
【００５４】
黄色照明光Ｙｃは、赤色帯域の成分である赤色照明光Ｒａと緑色帯域の成分である緑色照明光Ｇａとを含む黄色照明光Ｙｄとしてフィルタ５０から射出される。
【００５５】
フィルタ５０から射出された黄色照明光Ｙｄ及び青色照明光Ｂｄは、第１フライアイレンズ２４、第２フライアイレンズ２５により照明分布を均一化される。黄色照明光Ｙｄ及び青色照明光Ｂｄは、ＰＣＳ３によりｐ偏光に揃えられ、レンズ２６を介してクロスダイクロイックミラー５に入射する。
【００５６】
黄色照明光Ｙｄ及び青色照明光Ｂｄは、クロスダイクロイックミラー５により色分離される。黄色照明光Ｙｄは反射ミラー４１で反射し、ダイクロイックミラー６に入射する。黄色照明光Ｙｄに含まれる赤色照明光Ｒａ及び緑色照明光Ｇａはダイクロイックミラー６により色分離される。
【００５７】
赤色照明光Ｒａはダイクロイックミラー６を透過し、レンズ２７を介して反射型偏光板７Ｒに入射する。赤色照明光Ｒａは反射型偏光板７Ｒを透過し、画像表示素子１０Ｒに入射する。
【００５８】
赤色照明光Ｒａは画像表示素子１０Ｒにより光変調され、ｓ偏光の赤色画像光Ｒｂとして射出される。赤色画像光Ｒｂは反射型偏光板７Ｒで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００５９】
緑色照明光Ｇａはダイクロイックミラー６で反射し、レンズ２８を介して反射型偏光板７Ｇに入射する。緑色照明光Ｇａは反射型偏光板７Ｇを透過し、画像表示素子１０Ｇに入射する。
【００６０】
緑色照明光Ｇａは画像表示素子１０Ｇにより光変調され、ｓ偏光の緑色画像光Ｇｂとして射出される。緑色画像光Ｇｂは反射型偏光板７Ｇで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００６１】
青色照明光Ｂｄは反射ミラー４２で反射し、レンズ２９を介して反射型偏光板７Ｂに入射する。青色照明光Ｂｄは反射型偏光板７Ｂを透過し、画像表示素子１０Ｂに入射する。
【００６２】
青色照明光Ｂｄは画像表示素子１０Ｂにより光変調され、ｓ偏光の青色画像光Ｂｅとして射出される。青色画像光Ｂｅは反射型偏光板７Ｂで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００６３】
色合成プリズム８に入射した赤色画像光Ｒｂ、緑色画像光Ｇｂ、青色画像光Ｂｅは、色合成プリズム８により合成され、投射レンズ３０からスクリーン等へ投射され、フルカラー画像として表示される。
【００６４】
色温度変更モードでは、低い色温度を実現するためにフィルタ５０が光路に挿入されるが、以下に述べるように表示画像の明るさの低下は抑制される。
【００６５】
フィルタ５０が光路上に配置されている状態では、青色照明光Ｂｂは一部がフィルタ５０により青色照明光Ｂｃとして反射され、それ以外が青色照明光Ｂｄとしてフィルタ５０から射出される。反射された青色照明光Ｂｃが蛍光体２に照射されることにより黄色照明光Ｙｂが生成される。従って、図５に示すように、フィルタ５０には、光源１から射出された青色照明光Ｂａにより生成された黄色照明光Ｙａと、フィルタ５０からの戻り光である青色照明光Ｂｃにより生成された黄色照明光Ｙｂとを含む黄色照明光Ｙｃが入射する。
【００６６】
即ち、青色照明光Ｂｂの一部をフィルタ５０で反射させることにより、フィルタ５０から射出される青色照明光Ｂｄの光量を約２．２から約１．４に減少させ、さらにフィルタ５０で反射した青色照明光Ｂｃを黄色照明光Ｙｂに変換して黄色照明光Ｙｃの光量を１から約１．２に増加させる。これにより、色温度を下げる場合、青色照明光Ｂｂの一部をフィルタ５０で反射させて青色照明光Ｂｄに対する黄色照明光Ｙｃの割合を増加させることで明るさの低下を抑制することができる。
【００６７】
明るさの低下をさらに抑制するために、後述するようにフィルタ５０を光軸に対して傾斜させ、蛍光体面上の青色反射光のスポットを光源１からの青色レーザ光の照射スポットからずらす。これにより、青色反射光のスポットが青色レーザ光の照射スポットと重複することで蛍光体２の変換効率が飽和するのを避けることができるため、青色反射光を黄色照明光に変換する効率が改善され、明るさの低下をより一層抑制することができる。
【００６８】
このように、フィルタ５０が適切な反射率で青色照明光Ｂｂの一部を蛍光体２側に反射させることにより、光の利用効率が高まり、表示画像の明るさの低下を軽減できる。また、フィルタ５０を光軸に対して適切な角度で傾斜させることにより、蛍光体２の変換効率の飽和を回避して、表示画像の明るさの低下をより一層軽減できる。
【００６９】
［明るさ優先モード］
図６を用いて明るさ優先モードを説明する。図６は図１に対応する。明るさ優先モードは、色温度変更モードに対してフィルタ５０が光路上から退避されている点で相違する。
【００７０】
図６に示すように、光源１から射出された青色照明光Ｂａは、集光レンズ２０により集光され、ダイクロイックミラー４により反射される。青色照明光Ｂａは、集光レンズ２１，２２によりさらに集光され、蛍光体２に照射される。
【００７１】
蛍光体２は、照射された青色照明光Ｂａのエネルギを変換して赤色帯域及び緑色帯域を含む波長帯域の黄色照明光Ｙａを生成する。
【００７２】
蛍光体２により生成された黄色照明光Ｙａは、集光レンズ２２，２１及びダイクロイックミラー４を透過してコリメータレンズ２３に入射する。なお、蛍光体２に照射された青色照明光Ｂａの一部は、黄色照明光Ｙａに変換されずに蛍光体２で反射し、青色照明光Ｂｂとしてコリメータレンズ２３に入射する。ここで、青色照明光Ｂｂは、フィルタ５０に入射する青色照明光の総量であり、フィルタ５０から射出される青色照明光の総量である。
【００７３】
コリメータレンズ２３に入射した黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂは平行光となり、反射ミラー４０により第１フライアイレンズ２４に向けて反射される。黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂは、図３に示す分光分布特性を有する。
【００７４】
黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂは、第１フライアイレンズ２４、第２フライアイレンズ２５により照明分布を均一化される。黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂは、ＰＣＳ３によりｐ偏光に揃えられ、レンズ２６を介してクロスダイクロイックミラー５に入射する。
【００７５】
黄色照明光Ｙａ及び青色照明光Ｂｂとは、クロスダイクロイックミラー５により色分離される。黄色照明光Ｙａは反射ミラー４１で反射し、ダイクロイックミラー６に入射する。黄色照明光Ｙａに含まれる赤色照明光Ｒｃ及び緑色照明光Ｇｃはダイクロイックミラー６により色分離される。
【００７６】
赤色照明光Ｒｃはダイクロイックミラー６を透過し、レンズ２７を介して反射型偏光板７Ｒに入射する。赤色照明光Ｒｃは反射型偏光板７Ｒを透過し、画像表示素子１０Ｒに入射する。
【００７７】
赤色照明光Ｒｃは画像表示素子１０Ｒにより光変調され、ｓ偏光の赤色画像光Ｒｄとして射出される。赤色画像光Ｒｄは反射型偏光板７Ｒで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００７８】
緑色照明光Ｇｃはダイクロイックミラー６で反射し、レンズ２８を介して反射型偏光板７Ｇに入射する。緑色照明光Ｇｃは反射型偏光板７Ｇを透過し、画像表示素子１０Ｇに入射する。
【００７９】
緑色照明光Ｇｃは画像表示素子１０Ｇにより光変調され、ｓ偏光の緑色画像光Ｇｄとして射出される。緑色画像光Ｇｄは反射型偏光板７Ｇで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００８０】
青色照明光Ｂｂは反射ミラー４２で反射し、レンズ２９を介して反射型偏光板７Ｂに入射する。青色照明光Ｂｂは反射型偏光板７Ｂを透過し、画像表示素子１０Ｂに入射する。
【００８１】
青色照明光Ｂｂは画像表示素子１０Ｂにより光変調され、ｓ偏光の青色画像光Ｂｆとして射出される。青色画像光Ｂｆは反射型偏光板７Ｂで反射し、色合成プリズム８に入射する。
【００８２】
赤色画像光Ｒｄ、緑色画像光Ｇｄ、青色画像光Ｂｆは、色合成プリズム８により合成され、投射レンズ３０からスクリーン等へ投射され、フルカラー画像として表示される。
【００８３】
［フィルタの反射率］
投射型画像表示装置１００では、フィルタ５０の青色照明光Ｂｂに対する反射率を約３０％に設定したが、これに限定されるものではない。所望のホワイトバランス（色温度）にするためには、蛍光体２の変換効率等に応じて、フィルタ５０の反射率を適切な値に設定することが望ましい。例えば、蛍光体の変換効率は、蛍光体の種類、蛍光体の温度、蛍光体２に照射される青色照明光の波長、パワー、蛍光体２の面上でのスポット径等によって変わる。
【００８４】
投射型画像表示装置１００におけるフィルタ５０の青色照明光（Ｂｂ）に対する反射率の設定方法の一例を説明する。
【００８５】
フィルタ５０が光路上から退避している状態、またはそれに相当する状態の光学系で、光源１から射出された青色照明光Ｂａのパワーと、フィルタ５０が配置される位置における青色照明光Ｂｂと黄色照明光Ｙａのパワー、及び、分光分布を測定し、蛍光体２の変換効率を算出する。
【００８６】
パワーを変えながら蛍光体２に青色照明光Ｂａを照射して蛍光体２により生成される黄色照明光Ｙａのパワーを測定し、青色照明光Ｂａのパワーに対する黄色照明光Ｙａの相関を算出する。
【００８７】
フィルタ５０が光路上に配置されている状態、またはそれに相当する状態の光学系で、パワー及び分光分布を測定する。
【００８８】
分光分布の測定結果から色温度を算出し、算出結果に基づいて目標の色温度にするための青色照明光に対する反射率を算出する。
【００８９】
なお、フィルタ５０からの戻り光である青色照明光Ｂｃが蛍光体２に照射されることにより生成される黄色照明光Ｙｂのパワーは、光学系によって異なる。従って、反射率の設定精度を上げるためには、できるだけ実際の光学系と同じ状態で測定することが望ましい。
【００９０】
光源１から射出される青色照明光Ｂａのパワーによっても蛍光体２の変換効率は変わる。そのため、最大パワーで反射率を設定すると、最小パワーでは反射率が目標値からずれてしまう。そこで、設定可能範囲における中間のパワーで反射率を設定することにより、設定可能範囲全域に亘って、反射率の目標値からのずれを最小限に抑えることができる。
【００９１】
なお、推奨パワーが決まっている場合は、推奨パワーにより反射率を設定するようにしてもよい。
【００９２】
次に、フィルタ５０を光軸に対して傾斜させる構成を詳しく説明する。
【００９３】
まず、青色照明光の一部を反射するフィルタ５０が光軸に対して傾斜角度を有する場合の青色反射光によるスポットと、光源１からの青色レーザ光によるスポットの蛍光体面上の像と、第２フライアイレンズ２５の各セルに結像されるスポットの像（共役像）との関係について説明する。
【００９４】
図７は、蛍光体面上の照射スポットと、第２フライアイレンズ２５のセルおよびＰＣＳ３のスリット幅の共役像との位置関係を説明する図である。
【００９５】
蛍光体面において光軸１１０を中心に光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０が形成される。フィルタ５０を光軸に対して傾斜させた場合、フィルタ５０からの青色反射光による照射スポット１５０は、光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０からずれた位置に形成される。
【００９６】
図８は、フィルタ５０の傾斜方向を説明する図である。本実施の形態におけるフィルタ５０を傾斜させる軸８４は、ＰＣＳ３のスリットの延在する方向８２に平行であり、符号８６は傾斜角を示す。つまり、青色反射光による照射スポット１５０は、光源１からの青色レーザ光の照射スポットの位置に対して、長方形のセルの長手方向にずれた位置に形成される。また、上記のフィルタ５０を傾斜させる軸８４は、フィルタ５０の光軸８０と交わってもよい。
【００９７】
蛍光体面と、第２フライアイレンズ面とは、第１フライアイレンズを光学的な瞳とした共役関係にあるので、第２フライアイレンズ２５の側から見ると、符号１２０で示すように、蛍光体面上に第２フライアイレンズ２５の１つのセルの境界の共役像が結像する。蛍光体面上におけるこの第２フライアイレンズ２５の１つのセルに対応する領域を「第１の対応領域」と呼ぶ。また、符号１３０で示すように、蛍光体面上に第２フライアイレンズ２５の後段のＰＣＳ３のスリットの共役像が結像する。このＰＣＳ３のスリットの幅に対応する領域を「第２の対応領域」と呼ぶ。また、第１の対応領域と第２の対応領域の重なる領域を「第３の対応領域」と呼び、符号を１３５とする。
【００９８】
蛍光体面上の青色反射光の照射スポット１５０の全体が第１の対応領域１２０に収まれば、その照射スポット１５０の全体から励起した黄色光と再反射した青色再反射光は、第２フライアイレンズ２５の１つのセルの境界の内側に結像する。また、蛍光体面上の青色反射光の照射スポット１５０の全体が第３の対応領域１３５に収まれば、その照射スポット１５０の全体から励起した黄色光と再反射した青色再反射光は、第２フライアイレンズ２５の１つのセルの後段のＰＣＳ３のスリットの幅の範囲に結像する。したがって、図７において、縦方向には第２フライアイレンズ２５のセルの幅、横方向にはＰＣＳ３のスリット幅で決まる斜線で示された第３の対応領域１３５内に照射スポット１５０が収まればよいことになる。
【００９９】
このように、フィルタ５０を光軸に対して傾斜させ、光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０と青色反射光の照射スポット１５０を重畳させないようにすることにより、蛍光体２におけるエネルギの局所集中を回避することができ、蛍光体２の変換効率が高い状態でフィルタ５０から反射された光による黄色照明光の励起をさせることができる。これによって、色温度を下げる場合において、明るさ低減を抑制できる。
【０１００】
フィルタ５０を光軸に対して傾斜させる角度については、これから述べる条件１〜４を満たすように調整する。以下、順を追って説明する。
【０１０１】
条件１：フィルタ５０の傾斜角度は、コリメータレンズに入射する角度範囲であること。
青色反射光がコリメータレンズ２３群の出口の範囲に入射すれば、青色反射光はコリメータレンズ２３群を逆に辿って蛍光体面に集光する。これは最低限満たすべき条件である。
【０１０２】
条件２：蛍光体面上の青色反射光の照射スポット１５０が、光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０に完全には重畳されないこと。
【０１０３】
フィルタ５０の傾斜によって、青色反射光が光源１からの青色レーザ光の照射スポットからずれた位置に集光し、蛍光体２におけるエネルギの局所集中を回避して波長変換効率を高めることができる。先に述べたように、局所的に大きなエネルギを入射させると波長変換効率が飽和するため、スポットが重畳しないようにすることで変換効率の低下を抑制している。
【０１０４】
蛍光体面に入射した青色反射光は、黄色照明光Ｙｂとして拡散され、コリメータレンズ２３群によって集光され、第２フライアイレンズ２５の１つのセルに結像する。フィルタ５０が傾斜していない場合は、フィルタ５０で反射された青色光（青色反射光）は、光路を戻って蛍光体面上の励起された箇所、つまり、光源１からの青色レーザが照射される位置に戻るため、フィルタ５０を傾斜させた場合に比べて波長変換効率が落ちる。
【０１０５】
条件３：青色反射光の照射スポットによる共役像１５２が、青色レーザ光の照射スポットの共役像１４２が結像するセルと同じであること。つまり、青色反射光の照射スポットによる共役像１５２が、第３の対応領域１３５の範囲内に収まること。なお、ここではスポット径を考慮しないので、スポットの中心が、第３の対応領域１３５の範囲内に収まることを条件とする。
【０１０６】
まず、青色照明光の一部を反射するフィルタ５０の傾斜によって、青色反射光の照射スポット１５０によって励起された黄色照明光が第２フライアイレンズ２５の１つのセルの範囲に結像する条件を説明する。
【０１０７】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、傾斜したフィルタ５０からの青色反射光による蛍光体面上のスポット像と第２フライアイレンズ面上のスポット共役像の位置関係を説明する図である。符号３ＳはＰＣＳ面、符号２４Ｓは第１フライアイレンズ面、符号２５Ｓは第２フライアイレンズ面、符号２Ｓは、蛍光体面を示す。簡単のため、第１フライアイレンズ２４の中央のセルの結像関係についてのみ図示している。他の複数ある第１フライアイレンズ２４のセルにおいても、同様の結像関係がある。
【０１０８】
次のように変数を定義する。
ｆ１：コリメータレンズ２３の焦点距離
ｆ２：第１フライアイレンズ２４の焦点距離
ａ：蛍光体面上における、光軸から、青色反射光の照射スポット中心まで、の距離
ｂ：第２フライアイレンズ面２５Ｓ上における、セルの光軸から、青色反射光の照射スポットによって励起された黄色照明光のスポット中心まで、の距離
ｃ：第２フライアイレンズ２５のセルの幅（セルの直径）
ｄ：ＰＣＳ３のスリットの幅
【０１０９】
図９（ａ）は、光軸に対して傾斜したフィルタ５０からの青色反射光による蛍光体面２Ｓ上における照射スポットを説明する図である。蛍光体面２Ｓ上に、光源１による青色レーザ光の照射スポット１４０と、傾斜したフィルタ５０からの青色反射光による照射スポット１５０とが距離ａだけずれて結像している。第２フライアイレンズ面２５Ｓ上には、光軸において光源１による青色レーザ光によるスポット共役像１４２が結像している。
【０１１０】
図９（ｂ）は、青色反射光による照射スポット１５０から励起された黄色照明光によるスポット共役像を説明する図である。第２フライアイレンズ面２５Ｓ上には、青色反射光による照射スポット１５０のスポット共役像１５２が、光軸における光源１による青色レーザ光によるスポット共役像１４２から距離ｂだけずれて結像している。
【０１１１】
第２フライアイレンズ面２５Ｓ上におけるスポット共役像１４２の中心、つまり、セルの光軸から、スポット共役像１５２の中心まで、の距離ｂは、次式により計算できる。
ｂ＝ａ＊（ｆ２／ｆ１）
【０１１２】
ここで、第２フライアイレンズ２５のセルへの入射光の入射範囲について述べる。まず、蛍光体面上の青色反射光の照射スポット１５０の共役像が結像する第２フライアイレンズ２５のセルと、光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０の共役像が結像するセルと、が同じセルでなければならない。セルの光軸から青色反射光によって励起された黄色照明光のスポット中心までの距離ｂが第２フライアイレンズ２５のセルの幅ｃの半分より小さければ、青色反射光の照射スポット１５０の全体から励起した黄色光と、蛍光体２から再反射した青色再反射光は、第２フライアイレンズ２５の１つのセルの境界の内側に結像する。この条件を式で表すと以下のようになる。
［ｃ＊１／２］＞ｂ
【０１１３】
次に、青色反射光の照射スポットの共役像をＰＣＳ３のスリットの幅の範囲に結像させる条件を説明する。
【０１１４】
まず、図１０（ａ）を参照して、ＰＣＳ３の構造と機能について説明する。ＰＣＳ３は、ランダム偏光を単一の直線偏光にそろえる板状の光学素子であり、鋭角が４５°である平行四辺形を底面とする四角柱である複数の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter））３ａと、半波長板３ｂと、からなる。四角柱の柱方向と垂直な１方向（ＰＢＳの配列方向）に、平行四辺形の同じ辺の長さである斜面が合致するように密に積み重ねられて板状の構造を形成する。
【０１１５】
本発明の実施の形態では、板状に形成されたＰＣＳ３の表面に現れる連続する複数のＰＢＳ３ａによって形成される幅が、図７におけるＰＣＳ３のスリットの幅１３０に該当し、その長さはｄである。半波長板３ｂの幅もｄである。
【０１１６】
ＰＣＳ３へは、ＰＣＳ３を構成するＰＢＳ３ａに対して１つおきに光を入射させると、射出側の複数のＰＢＳ３ａからＰＢＳ３ａに対して１つおきに異なる偏光が交互に射出させる。ＰＢＳ３ａから射出された１つおきに異なる偏光は、板状のＰＣＳ３の射出面側に現れる複数のＰＢＳ３ａの面の１つおきに配置された半波長板３ｂによって、すべてのＰＢＳ３ａからの射出光の偏光が揃うようになる。
【０１１７】
図１０（ａ）において、図面の右側から、ＰＢＳ３ａにランダム偏光の光が入射されると、入射光のうちのｐ偏光成分は、ＰＢＳ３ａの２つのＰＢＳ３ａの境界面を１回透過して、ＰＣＳ３から射出され、入射光のうちのｓ偏光成分は、境界面で反射される。１回めの反射をしたｓ偏光は、となりのＰＢＳ３ａとの境界面で２回めの反射をして、ｐ偏光が射出されるＰＢＳ３ａの隣のＰＢＳ３ａから射出される。
【０１１８】
半波長板３ｂは、ＰＣＳ３の射出側において、光が入射するＰＢＳ３ａのとなりのＰＢＳ３ａの射出側の面に配置されている。これによって、ＰＢＳ３ａを透過したｐ偏光は、半波長板３ｂを透過し、ｐ偏光がｓ偏光に変換されてＰＣＳ３の射出面から射出される。換言すると、光を入射させるＰＢＳ３ａと、光を入射させないＰＢＳ３ａと、のいずれかに波長板を配置させるかによって、射出させる直線偏光を制御できる。
【０１１９】
図１０（ｂ）に示すように、ＰＢＳ３ａの配列方向で考えた場合に、ＰＢＳ３ａの平行四辺形のうちＰＣＳ３の表面に現れる１辺は、第２フライアイレンズ２５の長方形のセルの長編の幅ｃの半分になっており、各ＰＢＳ３ａの平行四辺形のうちＰＣＳ３の表面に現れる１辺の中点が、それぞれ、第２フライアイレンズ２５のセルの中心と端に位置するように配置されている。この配置によって、光源１から照射されて蛍光体２から反射した青色光と黄色光が、第２フライアイレンズ２５の各セルの中心を透過し、かつ、ＰＢＳ３ａの平行四辺形の１辺の中点に照射される。この位置関係により、第２フライアイレンズ２５の各セルの中心に対応するＰＢＳ３ａにのみに光を入射させることで、ＰＣＳ３からはｓ偏光のみが射出される。
【０１２０】
フィルタ５０の傾斜による青色反射光のスポットのずれ位置は、効率の良い偏光変換を行うために、ＰＢＳ３ａの配列方向ではＰＢＳ３ａの幅の範囲内、ＰＢＳ３ａの柱方向では第２フライアイレンズ２５のセルの幅の範囲内、である必要がある。ＰＢＳ３ａの幅の範囲を超えると、第１フライアイレンズ２４の各セルに対応する第２フライアイレンズのセルに光が入射せず、明るさが低減する。また、第２フライアイレンズ２５のセルの幅の範囲を超えると、ＰＣＳ３からの射出光に異なる偏光が現れ、明るさが低減する。これらの範囲によって定義される領域を蛍光体面上の共役像で説明した図が図７である。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、ｓ偏光を射出させるためにＰＢＳ３ａのｐ偏光の光路に対応する平行四辺形の１辺に波長板を配置しているが、ＰＣＳ３の後段の光学系によっては、図１０（ｃ）に示すように、ＰＢＳ３ａのｓ偏光の光路に波長版を配置してｐ偏光を射出させてもよい。
【０１２２】
上記のように、ＰＣＳ３を構成するＰＢＳ３ａの幅の半分よりも、青色反射光によるスポット共役像のずれ量ｂが小さければ、青色反射光の照射スポット１５０全体から励起した黄色光と、蛍光体２から再反射した青色再反射光とは、第２フライアイレンズ２５の１つのセルの後段のＰＣＳ３のスリットの幅の範囲に結像する。この条件を式で表すと以下のようになる。
［ｄ＊１／２］＞ｂ
【０１２３】
青色反射光の照射スポットの共役像がＰＣＳ３の幅に収まることで、青色反射光による青・黄色照明光の偏光変換が、光源１からの青色レーザによる青・黄色照明光の偏光変換と同じように行われ、ロス無く明るさを明るくできる。
【０１２４】
上記のように、第２フライアイレンズ２５の１つのセルの直径と、ＰＣＳ３のスリットの幅によってフィルタ５０の傾斜角度を規定することができる。角度数値は、照明光学系の設計に依存するが、各焦点距離や、蛍光体面から第２フライアイレンズ２５までの距離などが大きくなれば、小さな角度になる。
【０１２５】
このようにして、青色反射光の照射スポット位置の範囲が定まり、上記の範囲で照射することで蛍光体２の変換効率を最大限に保ちながら、照明効率を高めることができる。
【０１２６】
条件４：第２フライアイレンズ２５のセルのうち、中央のセルにおいて、青色反射光の照射スポットの共役像１５２がセルの範囲に収まること。
【０１２７】
第２フライアイレンズ２５の各セルに結像されるスポットの像（共役像）の適正範囲、つまり、第２フライアイレンズ２５に複数含まれるすべてのセルにおいて、青色反射光の照射スポットの共役像がセル幅の範囲に収まる条件について説明する。
【０１２８】
光軸上に位置する第２フライアイレンズ２５の中央のセルには、上述のように、光軸上から見た蛍光体面上の像が結像する。一方、光軸から離れて位置する第２フライアイレンズ２５のセルでは、蛍光体面上の像は光軸に対して角度がついてセルに結像するため、その角度方向に像が縮む。
【０１２９】
これらの関係から、フィルタ５０からの戻り光が照射される蛍光体面上のスポットの位置が、青色レーザが照射される蛍光体面上のスポットの位置に対してずれている場合、第２フライアイレンズ２５の中央のセルにおける見かけ上のずれがもっとも大きくなる。このため、蛍光体面上の青色反射光の照射スポットの共役像が第２フライアイレンズ２５の中央のセルにおいてセルの範囲に収まっていれば、他のすべてのセルにおいても各セルの範囲に収まることになる。
【０１３０】
また、光源１からの照明光は完全には均一にはなっておらず、光軸周辺が明るくなる。第２フライアイレンズ２５の複数のセルのうち、光源１からの照明光が明るい光軸中心において上記条件を満たすことは、光源の有効利用の観点からも望ましい。
【０１３１】
なお、青色反射光は、蛍光体面に対して斜めに入射するが、蛍光体面に垂直な方向を中心として対称に黄色励起光と青色再反射光が拡散放射されるため、もとの青色レーザ光の照射スポットによる疑似光源と、青色反射光の照射スポットによる疑似光源とは平行光になる。
【０１３２】
図１１は、フィルタ５０の反射率と映像の明るさを比較して説明する図である。黒体輻射曲線は、色温度が９５００Ｋ〜５５００Ｋ程度の範囲では、青点と緑赤線分の中点とを通る直線に近似できるため、青色を増減させることでほぼ黒体輻射の線上を移動させることが可能となり、色温度を変化させることができる。色温度が９５００Ｋ〜５５００Ｋ程度の範囲ではない場合は、単に青みを増す調整ができる。
【０１３３】
色温度が７５００Ｋでフィルタ無しの場合の出力画像の明るさを１００％とする。フィルタ５０無しの状態で、青色の映像信号のゲインを下げる方法で色温度を６５００Ｋに変化させると、出力画像の明るさが９５％に低下する。
【０１３４】
一方、本実施の形態のようにフィルタ５０有りで、フィルタ５０の青色光の透過率８０％（反射率２０％）、傾斜角度０°の場合、色温度が６５００Ｋに下がるが、出力画像の明るさは１００％に維持される。フィルタ５０を光軸に対して傾斜させずに配置した場合、青色光の２０％を蛍光体面へ反射させることで、青色の映像信号のゲインを低下させず、元の明るさを保って色温度を下げることができる。
【０１３５】
フィルタ５０の青色光の透過率９０％（反射率１０％）、傾斜角度１°の場合、色温度が６５００Ｋに下がるが、青色レーザ光の照射スポットと青色反射光の照射スポットが重畳しないので、明るさは１０５％に増す。フィルタ５０を光軸に対して傾斜させて配置した場合、青色光の１０％を蛍光体面へ反射させることで、青色の映像信号のゲインを低下させず、元の明るさを保って色温度を下げることができる。反射率が傾斜なしの場合と比べて低いのは、傾斜をつけることで蛍光体面上におけるスポットが重畳せずに蛍光体の波長変換効率が高まるためである。
【０１３６】
ここで、フィルタ５０の青色光の透過率９０％（反射率１０％）、傾斜角度１°の場合において、光源１の出力を小さくすることで、色温度が７５００Ｋでフィルタ無しの場合と同じ明るさにすることができる。これによって、同じ明るさで色温度を変更でき、かつ、省エネルギで投射型画像表示装置１００を動作させることができる。
【０１３７】
このようにフィルタ５０を設けることで、青色照明光の透過率を下げる一方、青色照明光の一部を反射させて蛍光体２側に戻して蛍光体２で黄色照明光を励起させることにより、出力画像の明るさを保つことができる。さらにフィルタ５０に傾斜角度をつけて、青色レーザ光の照射スポットと青色反射光の照射スポットの重畳を避けることで蛍光体２の波長変換効率を高め、さらに出力画像の明るさを増すことができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態における投射型画像表示装置において、複数の色温度に変更できるように、青色帯域の反射率の異なるフィルタ５０を複数枚用意してもよい。フィルタ５０を複数用意することで、明るさを低下させずに複数の色温度に変更することができる。
【０１３９】
調整できる色温度範囲について、映像の色温度は、ほとんどの投射型画像表示装置の場合、７５００Ｋ〜５５００Ｋ程度の範囲で調整できれば十分である。フィルタ無しの状態で７５００Ｋ程度にしておけば、色温度を６５００Ｋや５５００Ｋに変更する場合はフィルタ５０を挿入し、青を黄色に変換し、色温度を下げつつ、明るさを上げることができる。
【０１４０】
図１２（ａ）および（ｂ）を参照して、青色光の照明効率と蛍光体２の波長変換効率の関係を説明する。
【０１４１】
図１２（ａ）は、第２フライアイレンズ２５のセルの幅ｃと、ＰＣＳ３の１つのＰＢＳ３ａのスリット幅ｄと、のそれぞれの蛍光体面上の共役像によって決まる第３の対応領域１３５において、光源１からの青色レーザ光の照射スポット１４０と、フィルタ５０からの青色反射光による照射スポット１５０との位置関係を説明する図である。
【０１４２】
２つの照射スポット１４０，１５０の直径をＤ、蛍光体上の第３の対応領域１３５の境界の幅の半分をＡとする。
【０１４３】
フィルタ５０を傾けて２つの照射スポット１４０，１５０をずらしたとき（距離ａを大きくしたとき）、ａ＞Ａ−Ｄを超えると反射光のスポットがＰＣＳ３の有効領域から外れてくるため、照明効率が落ちる。またａ＜Ｄの場合、２つの照射スポット１４０，１５０が重なり合って光密度が強くなり、蛍光体２の波長変換効率が落ちる。よって、Ｄ＜ａ＜Ａ−Ｄの範囲が最適である。
【０１４４】
図１２（ｂ）は、２つの照射スポット１４０，１５０のずれ量Ｌに対する青色光の照明効率と蛍光体２の波長変換効率の変化を模式的に示す図である。距離ａがＤを超えると蛍光体２の波長変換効率が最大になるが、距離ａがＡ−Ｄを超えると、２つの照射スポット１４０，１５０が重なるため青色光の照明効率が落ち始める。
【０１４５】
本実施の形態において、第３の対応領域１３５におけるフィルタ５０の傾斜方向の幅は、ＰＣＳ３のスリット幅ｄの蛍光体面における共役像の幅であることから、Ａ＝｛ｄ／（ｆ２／ｆ１）｝／２となる。よって、Ｄ＜ａ＜ｄ／｛２＊（ｆ２／ｆ１）｝−Ｄの範囲が最適となる。
【０１４６】
なお、本実施の形態では、フィルタ５０を傾斜させる軸がＰＣＳ３のスリットの方向に平行であるフィルタ５０を示したが、フィルタ５０は、蛍光体面上の青色反射光による照射スポット１５０が第３の対応領域１３５の範囲に収まれば、任意の方向に傾斜させてもよい。
【０１４７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１４８】
１  光源、  ２  蛍光体、  ３  ＰＣＳ、  ２４  第１フライアイレンズ、  ２５  第２フライアイレンズ、  ５０  フィルタ、  １００  投射型画像表示装置、  Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄ  青色照明光、  Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄ  黄色照明光。
【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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