(57)【要約】【課題】４以上の波長帯域の表示色数を生成してより忠実な色再現が可能である多波長表示装置を提供する。【解決手段】  多波長表示装置（１００）は、波長帯域がそれぞれ異なる少なくとも４種類の光（Ｌ１〜Ｌ４）を異なる位置の発光点から発生する光源部（１１）と、焦点を含む光源部側の第１焦点面（ＦＭ１１、ＦＭ１２）及び焦点を含む光源部の反対側の第２焦点面（ＦＭ２）のうち、発光点が第１焦点面に位置するように配置された正のパワーを有する第１光学系（１３）と、第１光学系の第２焦点面に配置され光源部からの少なくとも４種類の光を任意の方向に偏向させる偏向素子を二次元に複数配置した偏向部（１４）と、第１光学系の第１焦点面に配置され、偏向素子により偏向された少なくとも４種類の光を所定の透過率に変調させる透過率変調部（１５１）と、を備える。【選択図】図１
2011248255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長帯域がそれぞれ異なる少なくとも４種類の光を異なる位置の発光点から発生する光源部と、
焦点を含む前記光源部側の第１焦点面及び焦点を含む前記光源部の反対側の第２焦点面のうち、前記発光点が前記第１焦点面に位置するように配置された正のパワーを有する第１光学系と、
前記第１光学系の前記第２焦点面に配置され、前記光源部からの前記少なくとも４種類の光を任意の方向に偏向させる偏向素子を二次元に複数配置した偏向部と、
前記第１光学系の前記第１焦点面に配置され、前記偏向素子により偏向された前記少なくとも４種類の光を所定の透過率に変調させる透過率変調部と、
を備える多波長表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、長細い開口面を有し、前記発光点が前記開口面の長手方向に沿って配置される請求項１に記載の多波長表示装置。
【請求項３】
前記偏向素子は、直交する一対の回転軸を有し、前記一対の回転軸を中心に回転することで前記光源部からの前記少なくとも４種類の光を偏向する請求項１又は請求項２に記載の多波長表示装置。
【請求項４】
前記偏向素子は、前記第１光学系と反対側に支持部を有し、前記支持部を駆動することによって前記偏向素子を傾斜することで前記光源部からの前記少なくとも４種類の光を偏向する請求項１又は請求項２に記載の多波長表示装置。
【請求項５】
前記透過率変調部は、保持部に保持され、
前記保持部は、前記透過率変調部以外の領域に光を遮断する遮光部が形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項６】
前記保持部の前記遮光部には、前記光源部からの前記少なくとも４種類の光を前記第１光学系に反射する反射部が配置されている請求項５に記載の多波長表示装置。
【請求項７】
前記反射部は、前記少なくとも４種類の光を反射する複数の反射素子を含み、前記複数の反射素子はそれぞれ異なる位置に配置される請求項６に記載の多波長表示装置。
【請求項８】
前記透過率変調部は、前記第１光学系の光軸と直交する方向に沿って、透過率が０％を含んでリニアに変化するウェッジ型フィルタを含み、
前記光源部からの前記少なくとも４種類の光は、前記偏向部によって前記ウェッジ型フィルタの前記直交する方向の任意の位置に偏向され、前記前記少なくとも４種類の光を任意の透過率で透過させる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項９】
前記透過率変調部は、印加される電圧によって透過率０％を含んで可変する複数の透過率可変素子を含み、
前記透過率可変素子は、印加する電圧を調整することで、前記偏向部で偏向された前記少なくとも４種類の光を任意の透過率で透過する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１０】
前記透過率変調部を透過した光によって、前記偏向部の共役像を形成する第２光学系を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１１】
前記共役像の位置に配置され前記偏向部の共役像を表示する画像表示部を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１２】
前記第２光学系と前記画像表示部との少なくとも一方は、前記第１光学系の光軸に沿って移動可能である請求項１１に記載の多波長表示装置。
【請求項１３】
外部から受け取った画像情報に基づいて、前記複数の偏向素子の偏向を制御する偏向制御部を備える請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１４】
前記光源部は、
前記少なくとも４種類の光を発光する少なくとも４つの第１発光素子と、
入射口と前記入射口から入射した前記少なくとも４種類の光を直線状に並べて出射する出射口とを有し、前記少なくとも４種類の光を伝送する第１伝送部と、
を備える請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１５】
前記光源部は、
前記少なくとも４種類の光の波長帯域をすべて含む多波長光を発光する第２発光素子と、
前記第２発光素子からの前記多波長光を前記少なくとも４種類の光に直線状に並べて分ける分光素子と、
前記分光素子で直線状に並べられた前記少なくとも４種類の光を入射する入射口と前記入射口から入射した前記少なくとも４種類の光を直線状に並べて出射する出射口とを有し、前記少なくとも４種類の光を伝送する第２伝送部と、
を備える請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【請求項１６】
前記光源部は、
前記少なくとも４種類の光の波長帯域をすべて含む多波長光を発光する第２発光素子と、
前記多波長光を伝送し、長方形の出射口から射出する第３伝送部と、
前記出射口に配置され、前記長方形の出射口長手方向の位置に応じて前記少なくとも４種類の光のうちの１種類を選択的に透過し、前記射出口全体では前記少なくとも４種類の光すべてが透過し射出される波長選択フィルタと、
を備える請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の多波長表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像などを表示する多波長表示装置に関し、特に４以上の波長帯域の表示色数を有する多波長表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー表示装置としては液晶表示装置（ＬＣＤ）が代表的なものとして挙げられる。カラー表示可能なＬＣＤの表面には、一般的にＲＧＢ三色のカラーフィルタがＲＧＢ三色を一組としてそれが規則的に配列されている。ＲＧＢ各色のフィルタを透過して放射される光（表示原色光）の量を液晶によって制御することにより、意図する色が再現される。すなわち、ＲＧＢ各色の放射される光の輝度の比率を変えることにより、一つの表示画素から放出される光の色（色相、彩度、明度）を変えることが可能となる。
【０００３】
その一方で、映像メディアに対する高画質化のニーズが高まると同時に、画像の忠実な色再現性が求められている。特に医療分野における遠隔病理診断においては、正確な診断を行う為に画像の忠実な色再現が不可欠である。また電子商取引においても、見ようとする画像を、実物が目の前にある時と同じ色でそのまま忠実に再現できる技術が求められている。そこで、たとえば特許文献１は、ＲＧＢ各色を含む４以上の表示原色数を有する表示装置を開示する。特許文献１は、ＲＧＢ各色を一定量ずつ重ね合わせることで白色を再現している代わりに、白色の光源を４色目として用意している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５９０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、画像の忠実な色再現のためには、白色を加えるだけでは不十分である。ＲＧＢ三色（あるいは、ＲＧＢ三色＋白色）による色の表現は、人間の視神経の感度特性と情報処理原理とに基づいている。人間の視神経の感度などには、個体差（個人差）があるので、ＲＧＢ三色による色表現では、人によって見え方が異なる可能性があるが、スペクトルを完全に再現すれば、実際にものを見たときと同じ光を受け取ることができるので、見え方は、視神経の個体差に依存しない。
そこで、本発明は、４以上の波長帯域の表示色数を生成してより忠実な色再現が可能である多波長表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様の多波長表示装置は、波長帯域がそれぞれ異なる少なくとも４種類の光を異なる位置の発光点から発生する光源部と、焦点を含む光源部側の第１焦点面及び焦点を含む光源部の反対側の第２焦点面のうち、発光点が第１焦点面に位置するように配置された正のパワーを有する第１光学系と、第１光学系の第２焦点面に配置され光源部からの少なくとも４種類の光を任意の方向に偏向させる偏向素子を二次元に複数配置した偏向部と、第１光学系の第１焦点面に配置され、偏向素子により偏向された少なくとも４種類の光を所定の透過率に変調させる透過率変調部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多波長表示装置は、４以上の波長帯域の表示色数を生成してより忠実な色再現を達成するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の多波長表示装置１００の概略構成図である。
【図２】（ａ）は、多波長表示装置１００の光源部１１を示した概略図である。  （ｂ）は、多波長表示装置１００の光源部１１の開口部１１０ａ、１１０ｂを示した平面図ある。
【図３】多波長表示装置１００の光源部１１から射出する各波長帯域の光の波長関係を示した図である。
【図４】（ａ）は、図１の点線Ａで囲まれた部分の拡大平面図である。  （ｂ）は、図１の点線Ａで囲まれた部分の拡大側面図である。
【図５】光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭを透過率変調部１５１の透過率グラフに重ねた図である。
【図６】（ａ）は、偏向部１４の一部の斜視図である。  （ｂ）は、偏向素子ＭＭの一例を示した平面図である。  （ｃ）は、偏向素子ＭＭの別の一例を示した平面図である。
【図７】偏向部１４の平面図である。
【図８】多波長表示装置１００の光源部１１から偏向部１４までの光路を示した図である。
【図９】多波長表示装置１００の光源部１１から偏向部１４までの光路を示した図である。
【図１０】（ａ）は、光源部１１の開口部１１０ａ、１１０ｂの透過率変調部１５１への投影関係を説明した一例である。  （ｂ）は、光源部１１の開口部１１０ａ、１１０ｂの透過率変調部１５１への投影関係を説明した別の一例である。
【図１１】（ａ）は、保持部２５の拡大平面図である。  （ｂ）は、保持部２５の拡大断面図である。
【図１２】光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭを透過率変調部２５１の透過率グラフに重ねた図である。
【図１３】（ａ）は、保持部３５の拡大平面図である。  （ｂ）は、保持部３５の拡大側面図である。
【図１４】（ａ）は、光源部４１を示した概略図である。  （ｂ）は、開口部４１０ａ、４１０ｂの平面図である。
【図１５】（ａ）は、光源部５１を示した概略図である。  （ｂ）は、開口部５１０ａ、５１０ｂの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
＜多波長表示装置１００の全体構成＞
図１は、第１実施形態の多波長表示装置１００の概略構成図である。図１において、光軸Ａｘが伸びた方向をＺ軸方向とし、そのＺ軸方向に垂直な平面をＸＹ平面とする。以降の図面でも同じ座標系が使われる。
【００１０】
多波長表示装置１００は正のパワーを有する第１光学系１３と結像光学系としての第２光学系１６とを有する。また多波長表示装置１００は保持部１５に取り付けられた反射部１２及び透過率変調部１５１を備える。さらに、多波長表示装置１００は、偏向部１４と画像表示部１７とをさらに備える。図１では第１光学系１３及び第２光学系１６が一つの凸レンズで描かれているが、複数のレンズにより構成されたレンズ群である。
【００１１】
第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１１に光源部１１が配置される。光源部１１は、例えば波長帯域がそれぞれ異なる４種類の光を射出する。同じく第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１２に透過率変調部１５１が配置される。透過率変調部１５１は保持部１５の開口部に取り付けられ、反射部１２は保持部１５の表面に対して角度４５°になるように配置されている。光源部１１は射出面を反射部１２に向けて配置している。光源部１１から射出された４種類の光は、第１光学系１３を介して偏向部１４のＸＹ面に照射される。
【００１２】
偏向部１４は、第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１１（又は第１焦点面ＦＭ１２）の反対側の第２焦点面ＦＭ２に配置される。偏向部１４は複数の偏向素子からなり、偏向制御部１８が画像情報に基づいて各偏向素子を傾かせて偏向部１４に入射された光を任意の方向に反射する。画像情報は例えばコンピュータから送られてくる映像信号である。
【００１３】
また、画像表示部１７は第２光学系１６により結像された偏向部１４の共役像を表示する。画像表示部１７は例えばスクリーンなどの投影面である。画像表示部１７は多波長表示装置１００に含まれなくてもよい。
【００１４】
多波長表示装置１００は、光源部１１からの波長帯域が異なる４種類の光を偏向部１４で透過率変調部１５１の方向に反射させる。４種類の光は遮光されたり透過されたりすることで、画像表示部１７に４種類の光の少なくとも１種類の光が照射されたり、まったく照射されなかったりする。偏向部１４は複数の偏向素子を有しているため、複数の偏向素子の反射によって画像表示部１７に４種類の光による画像が表示される。
以下、多波長表示装置１００の各構成が図２から図７を使って説明される。
【００１５】
図２（ａ）は多波長表示装置１００の光源部１１を示した概略図で、図２（ｂ）は多波長表示装置１００の光源部１１の開口部１１０ａ、１１０ｂを示した平面図ある。図２（ａ）に示されたように、光源部１１は第１光源部１１ａと第２光源部１１ｂとを有している。また、第１光源部１１ａ及び第２光源部１１ｂはそれぞれに発光素子１１１と、リレー光学系１１２と、伝送部１１３とで構成されている。
【００１６】
発光素子１１１は、例えば波長帯域がそれぞれ異なる４種類の光Ｌ１〜Ｌ４を射出する４つのＬＥＤ（Laser Emitting Diode）１１１ａ〜１１１ｄを含む。ＬＥＤ１１１ａ、１１１ｂは第１光源部１１ａに配置され、ＬＥＤ１１１ｃ、１１１ｄは第２光源部１１ｂに配置されている。また、例えばＬＥＤ１１１ａが波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１を射出し、ＬＥＤ１１１ｂが波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍの光Ｌ２を射出し、ＬＥＤ１１１ｃが波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍの光Ｌ３を射出し、ＬＥＤ１１１ｄが波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ４を射出する。したがって、第１光源部１１ａが波長帯域４００ｎｍ〜６００ｎｍの光を発生し、第２光源部１１ｂが波長帯域６００ｎｍ〜８００ｎｍの光を発生する。
【００１７】
４つのリレー光学系１１２は、ＬＥＤ１１１ａ〜１１１ｄと伝送部１１３との間にそれぞれ配置され、図２（ａ）では凸レンズに描かれているが、複数のレンズにより構成されたレンズ群である。
【００１８】
伝送部１１３は、入射口と出射口とをそれぞれ有する伝送素子１１３ａ〜１１３ｄを含んでいる。ここで、伝送素子１１３ａ〜１１３ｄは例えばオプティカルファイババンドルである。また、伝送素子１１３ａは入射口Ｗｉ１と出射口Ｗｏ１とを有しＬＥＤ１１１ａからの光Ｌ１を伝送し、伝送素子１１３ｂは入射口Ｗｉ２と出射口Ｗｏ２とを有しＬＥＤ１１１ｂからの光Ｌ２を伝送する。伝送素子１１３ｃは入射口Ｗｉ３と出射口Ｗｏ３とを有しＬＥＤ１１１ｃからの光Ｌ３を伝送し、伝送素子１１３ｄは入射口Ｗｉ４と出射口Ｗｏ４とを有しＬＥＤ１１１ｄからの光Ｌ４を伝送する。さらに、図２（ｂ）に示されたように伝送素子１１３ａの出射口Ｗｏ１と伝送素子１１３ｂの出射口Ｗｏ２とが第１光源部１１ａの開口部１１０ａを構成し、伝送素子１１３ｃの出射口Ｗｏ３と伝送素子１１３ｄの出射口Ｗｏ４とが第２光源部１１ｂの開口部１１０ｂを構成する。第１実施形態では開口部１１０ａ及び開口部１１０ｂは、Ｙ軸方向から見て矩形形状である。出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の短手方向は幅Ｄ１である。
【００１９】
上述のような構成によれば、図３に示されたように光源部１１は例えば連続的な可視光波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍの光を発生することができる。すなわち、出射口Ｗｏ１から波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１が射出され、出射口Ｗｏ２から波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍの光Ｌ２が射出され、出射口Ｗｏ３から波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍの光Ｌ３が射出され、出射口Ｗｏ４から波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ４が射出される。図３においては、光源部１１が連続的な波長帯域の光Ｌ１〜Ｌ４を射出することを説明するために、出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４を一体に描かれているが、図２（ｂ）に示されたように出射口Ｗｏ１及びＷｏ２が一体で出射口Ｗｏ３及びＷｏ４が一体となっている。
【００２０】
図４（ａ）は図１の点線Ａで囲まれた部分の拡大平面図で、図４（ｂ）は図１の点線Ａで囲まれた部分の拡大側面図である。円形の保持部１５にはＹ軸方向に沿って伸びた細長い透過率変調部１５１が形成されている。図４に示された透過率変調部１５１は、透過率が０％から最大までリニアに変化するウェッジ型ＮＤフィルタである。また、透過率変調部１５１は、最も＋Ｙ側が透過率の最大である透過領域１５１ａで、最も−Ｙ側が透過率の０％（遮光）である遮光領域１５１ｃで、透過領域１５１ａと遮光領域１５１ｃとの間は透過率が０％から最大までリニアに変化するウェッジ領域１５１ｂである。これにより、光を透過率変調部１５１の異なる位置を透過させることで、所望の透過率で透過率変調部１５１を透過した光が得られる。なお、透過領域１５１ａ及び遮光領域１５１ｃはＹ軸方向で一定の幅Ｄ２を有している。
【００２１】
また、光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４（図２を参照）と透過率変調部１５１を有する保持部１５とは第１光学系１３（図１を参照）の第１焦点面ＦＭ１１、ＦＭ１２に位置しているので、第１光学系１３（図１を参照）によって形成された出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭは出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４と同じ形状となる。したがって、出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の透過率変調部１５１での反射像ＲＭのＹ軸方向の幅Ｄ１は、出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４のＺ軸方向の幅Ｄ１と同じである。
【００２２】
図５は、光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭを透過率変調部１５１の透過率グラフに重ねた図である。図５に示されたように、透過率変調部１５１はそのＹ軸方向の両端部に透過率が最大及び０％である透過領域１５１ａ及び遮光領域１５１ｃを有している。このため、例えば出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭが透過領域１５１ａ又は遮光領域１５１ｃに形成された場合（図４は遮光領域１５１ｃのみに形成された場合）、反射像ＲＭを形成した光が均一の透過率（０％又は最大）で透過率変調部１５１を透過することが好ましいので、透過領域１５１ａ及び遮光領域１５１ｃの幅Ｄ２を出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭのＹ軸方向の幅Ｄ１以上にすることが好ましい。
【００２３】
図４に戻り、保持部１５において、透過率変調部１５１以外の領域は光を遮蔽する遮光部１５２となっている。遮光部１５２は、その表面が黒色に塗装されており光を遮蔽することができる。
【００２４】
また、透過率変調部１５１のＸ軸方向の両側には反射部１２ａ、１２ｂがそれぞれ配置されている。図４（ｂ）に示されたように反射部１２ａ、１２ｂは保持部１５の表面に対して角度４５°になるように配置されている。図４（ａ）に示されたように反射部１２ａは第１光源部１１ａからの光Ｌ１と光Ｌ２とを反射し、反射部１２ｂは第２光源部１１ｂからの光Ｌ３と光Ｌ４とを反射する。反射された光は第１光学系１３および偏向部１４（図１を参照）に進む。
【００２５】
図６（ａ）は、偏向部１４の一部の斜視図である。偏向部１４は複数の偏向素子ＭＭを有している。ここで、偏向素子ＭＭは例えば１０μｍ角のマイクロミラーである。個々の偏向素子ＭＭは、偏向制御部１８（図１を参照）によって所定の角度傾くことができる。各偏向素子ＭＭが傾くことで各偏向素子ＭＭに入射された光を任意の方向に反射することができる。
【００２６】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）を参照し偏向素子ＭＭについて説明する。
図６（ｂ）は、偏向素子ＭＭの一例を示した平面図である。図６（ｂ）に示されたように、各偏向素子ＭＭは互いに垂直な回転軸Ｍｘ１、Ｍｘ２を有している。回転軸Ｍｘ１は偏向素子ＭＭをＸＺ平面で回転させることができ、回転軸Ｍｘ２は偏向素子ＭＭをＹＺ平面で回転させることができる。このため、偏向制御部１８（図１を参照）は回転軸Ｍｘ１、Ｍｘ２の回転を制御することで、偏向素子ＭＭに入射された光を２軸方向に反射することができる。また偏向制御部１８は電圧などを変化させることで、回転軸Ｍｘ１に対する回転角及び回転軸Ｍｘ２に対する回転角を調整することができる。このため、偏向素子ＭＭに入射された光は任意の方向に反射される。
【００２７】
図６（ｃ）は、偏向素子ＭＭの別の一例を示した平面図である。図６（ｃ）に示されたように、各偏向素子ＭＭは反射面の背面に４つの電極Ｅ１〜Ｅ４を有し、その電極Ｅ１〜Ｅ４の中央部（すなわち、偏向素子ＭＭの幾何中心）に偏向素子ＭＭを支持する支持部Ｆを有している。偏向制御部１８（図１を参照）は電極Ｅ１〜Ｅ４に印加される電圧を調整することで、支持部Ｆを中心として偏向素子ＭＭを傾斜させることができる。したがって、偏向素子ＭＭに入射された光を任意の方向に反射することができる。
【００２８】
図７は、偏向部１４の平面図である。偏向部１４は例えばＸ軸方向に２０００個、Ｙ軸方向に１６００個の偏向素子ＭＭを有している。偏向部１４には光源部１１から射出された４種類の光Ｌ１〜Ｌ４がすべての偏向素子ＭＭに照射される。このため偏向制御部１８によって１つの偏向素子ＭＭが任意の角度に傾けられると、４種類の光Ｌ１〜Ｌ４が反射される。多波長表示装置１００は忠実な色再現のため４種類の光Ｌ１〜Ｌ４を組み合わせる。このため、偏向制御部１８は図７に示されたように、太い枠に囲まれた偏向部１４内の４つ（２×２）の偏向素子ＭＭにより画像表示部１７（図１を参照）に表示させる一画素Ｐｉとして扱う。偏向部１４上では、一画素Ｐｉは偏向素子ＭＭ１〜ＭＭ４で構成される。偏向部１４が例えばＸ軸方向に２０００個、Ｙ軸方向に１６００個の偏向素子ＭＭから構成されていると、８０万画素を有している。
【００２９】
第１実施形態の多波長表示装置１００は、それぞれ異なる４種類の光Ｌ１〜Ｌ４を射出する光源部１１を有しているが、光源部１１は波長帯域がそれぞれ異なる９種類の光、又は１６種類の光を含んでいてもよい。この場合、偏向制御部１８は偏向部１４内の９個（３×３）の偏向素子ＭＭを一画素Ｐｉとして扱い、又は１６個（４×４）の偏向素子ＭＭを一画素Ｐｉとして扱う。
【００３０】
＜多波長表示装置１００の動作＞
多波長表示装置１００の動作について、図８〜図１０を参照しながら説明する。
図８は、多波長表示装置１００の光源部１１から偏向部１４までの光路を示した側面図である。図９は、多波長表示装置１００の光源部１１から偏向部１４までの光路を示した平面図で、反射部１２が省略されて描かれている。図１０は、光源部１１の開口部１１０ａ、１１０ｂの透過率変調部１５１への投影を説明した図である。
【００３１】
図８では、光源部１１からの光Ｌ１を一例として説明する。
光源部１１からの光Ｌ１は反射部１２に反射されて第１光学系１３に入射する。ここで、光源部１１が第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１１に配置されており、光源部１１の一端点Ｔ１から射出した光線Ｌ１１とＬ１２と、及び光源部１１の他端点Ｔ２から射出した光線Ｌ１３とＬ１４とは第１光学系１３を透過して互いに平行となる。また、偏向部１４が第１光学系１３の第２焦点面ＦＭ２に配置されているので、光源部１１から射出した平行光線Ｌ１１及びＬ１３は第１光学系１３を透過して偏向部１４の一端点Ｓ１に集光され、光源部１１から射出した平行光線Ｌ１２及びＬ１４は第１光学系１３を透過して偏向部１４の他端点Ｓ２に集光される。つまり、光Ｌ１は偏向部１４の偏向面１４１のＹ軸方向の全体に照射される。図では示されていないが異なる波長の光Ｌ２〜Ｌ４も同様に、偏向部１４の偏向面１４１のＹ軸方向の全体に照射される。
【００３２】
また、図９に示されたように第１光源部１１ａ、第２光源部１１ｂと偏向部１４とが第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１１及び第２焦点面ＦＭ２に配置されている。このため、第１光源部１１ａの一端点Ｔ３からの光Ｌ１（図９の実線）は第１光学系１３を透過して平行光となって偏向部１４の偏向面１４１の両端点Ｓ３、Ｓ４に入射される。同様に、第１光源部１１ａの他端点Ｔ４からの光Ｌ２（図９の破線）、第２光源部１１ｂの一端点Ｔ５からの光Ｌ３（図９の点線）、及び第２光源部１１ｂの他端点Ｔ６からの光Ｌ４（図９の二点鎖線）も第１光学系１３により平行光となり偏向部１４の偏向面１４１の両端点Ｓ３、Ｓ４に入射される。つまり、光Ｌ１〜Ｌ４は偏向部１４の偏向面１４１全体に照射される。
【００３３】
偏向部１４の偏向面１４１の端点Ｓ３と端点Ｓ４とに着目して、光Ｌ１〜Ｌ４の入射角度について説明する。図９に示されるように光Ｌ１は第２光学系１３を透過して偏向面１４１に角度θ１で入射する。光Ｌ２は偏向面１４１に角度θ２で入射し、光Ｌ３は偏向面１４１に角度θ３で入射し、光Ｌ４は偏向面１４１に角度θ４で入射する。つまり、偏向面１４１のいずれの偏向素子ＭＭ（図７を参照）においても、光Ｌ１〜Ｌ４は互いに異なる入射角度で入射する。
【００３４】
上述したように、偏向部１４の各偏向素子ＭＭは入射した光を任意の方向に反射できる。このため、各偏向素子ＭＭは波長帯域が異なる４種類の光（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３又はＬ４）を保持部１５上の第１焦点面ＦＭ１２に反射させることができる。
【００３５】
図１０は、４種類の光（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３又はＬ４）が保持部１５上に照射された状態を示している。第１焦点面ＦＭ１１と第１焦点面ＦＭ１２とは共役関係であるため、出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４（図２（ｂ）を参照）の反射像ＲＭ１〜ＲＭ４が保持部１５上に形成される。
【００３６】
一画素Ｐｉを構成する４つの偏向素子ＭＭ１〜ＭＭ４（図７を参照）の反射方向を制御することで、反射像ＲＭ１〜ＲＭ４の形成される位置をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させることができる。図１０（ａ）では、反射像ＲＭ１〜ＲＭ４の形成される位置が互いに重なる位置に移動されている。例えば、偏向制御部１８（図７を参照）は出射口Ｗｏ１（図２（ｂ）を参照）からの光Ｌ１が透過率変調部１５１の最も＋Ｙ側、すなわち最大透過率領域に入射するように、偏向素子ＭＭ１〜ＭＭ４を制御する。すると、波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１のみが最大透過率で透過率変調部１５１を透過でき、その他の出射口Ｗｏ２〜Ｗｏ４（図２（ｂ）を参照）からの波長帯域の光Ｌ２〜Ｌ４は保持部１５の遮光部１５２により遮蔽される。これにより、画像表示部１７（図１を参照）に表示される一画素は、波長帯域の４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１のみである。
【００３７】
別の一例として、一画素Ｐｉを構成する４つの偏向素子ＭＭ１〜ＭＭ４（図７を参照）の反射方向を制御することで、図１０（ｂ）に示されたように、反射像ＲＭ１〜ＲＭ４の形成される位置を重ならないように移動させることができる。例えば、偏向制御部１８（図７を参照）は偏向素子ＭＭ１を制御することで波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１を透過率変調部１５１の透過率６０％に対応される位置に反射させる。同様に、偏向素子ＭＭ２を制御することで波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍの光Ｌ２を透過率変調部１５１の透過率８０％に対応される位置に反射させる。偏向素子ＭＭ３を制御することで波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍの光Ｌ３を透過率変調部１５１の透過率４０％に対応される位置に反射させる。偏向素子ＭＭ４を制御することで波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ４を透過率２０％に対応される位置に反射させる。すると、画像表示部１７（図１を参照）に表示される画像の一画素は、６０％光量の波長帯域の４００ｎｍ〜５００ｎｍである光Ｌ１と、８０％光量の波長帯域の５００ｎｍ〜６００ｎｍである光Ｌ２と、４０％光量の波長帯域の６００ｎｍ〜７００ｎｍである光Ｌ３と、２０％光量の波長帯域の７００ｎｍ〜８００ｎｍである光Ｌ４とを含む。つまり、波長帯域がそれぞれ異なる４種類の光Ｌ１〜Ｌ４が一画素で表示される。
【００３８】
図１０では一画素Ｐｉに関して説明したが偏向部１４が例えば８０万画素を有していると、異なる４種類の光Ｌ１〜Ｌ４を含む８０万画素が画像表示部１７（図１を参照）に表示される。したがって多波長表示装置１００は、忠実な色再現が可能である。
【００３９】
（第２実施形態）
＜保持部２５の構成＞
第２実施形態の多波長表示装置１００の全体構成は、第１実施形態とほぼ同様である。但し、第１実施形態の保持部１５に代えて第２実施形態の保持部２５が取り付けられる。図１１（ａ）は第２実施形態に係る保持部２５の拡大平面図で、図１１（ｂ）は保持部２５の拡大断面図である。
【００４０】
図１１に示されたように、保持部２５にはＹ軸方向に沿って伸びた細長い透過率変調部２５１が形成されている。保持部２５透過率変調部２５１以外の領域は光を遮蔽する遮光部２５２となっている。遮光部２５２はその表面が黒色に塗装されており光を遮蔽することができる。
【００４１】
第２実施形態において、透過率変調部２５１はＹ軸方向に沿って並列された複数のエレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７と、各エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７のＸ軸方向の両側にそれぞれ配置された複数の電極ＣＴとを有している。また、図１１（ｂ）に示されたように一直線に並列したエレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７はＺ軸方向（光軸Ａｘ方向）で一対の透明な光学窓ＧＭに挟んで構成されている。ここで、エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７は、電圧をかけることで光の透過率を調整できる特性を持つ材料である。第２実施形態では、エレクトロクロミック特性を示す有機／金属ハイブリッドポリマーが用いられる。この有機／金属ハイブリッドポリマーは、金属イオンと有機分子とが数珠つなぎになったものである。
【００４２】
具体的には、エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７は電極ＣＴに印加される電圧の符号及び強度を任意かつ独立に変化することができ、エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７の透過率は印加された電圧変化に基づいて変化する。
【００４３】
つまり、図１１（ａ）および（ｂ）に示されたように、エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７に印加される電圧を調整することで、各エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７はそれを透過する光を所望の透過率で透過することができる。例えば、エレクトロクロミック材ＥＴ１、ＥＴ４は光を最大透過率で透過し、エレクトロクロミック材ＥＴ２、ＥＴ７は光を完全に遮断し、エレクトロクロミック材ＥＴ３、ＥＴ６は光を５０％の透過率で透過し、エレクトロクロミック材ＥＴ５は光を３０％の透過率で透過することができる。
【００４４】
第２実施形態の多波長表示装置１００は、各エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７の透過率を調整する調整部２５３をさらに有している。調整部２５３は各エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７が所定の透過率になるように調整する。
【００４５】
また、透過率変調部２５１において各エレクトロクロミック材ＥＴ１〜ＥＴ７のＹ軸方向の幅はＤ２である。図１２は、光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭを透過率変調部２５１の透過率グラフに重ねた図である。図１２に示されたように、透過率変調部２５１の透過率はリニアに変化ではなく、電圧の設定によって階段状になっている。また、第１実施形態で説明されたように光源部１１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４と透過率変調部２５１を有する保持部２５とは第１光学系１３の第１焦点面ＦＭ１１、ＦＭ１２に位置している（図１を参照）。そのため、第１光学系１３によって形成された出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の反射像ＲＭは出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４と同じ形状である。したがって、出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４の透過率変調部２５１での反射像ＲＭのＹ軸方向の幅はＤ１となる。
【００４６】
図１２に示されたように、例えば幅Ｄ２が幅Ｄ１以上であるような場合において、反射像ＲＭを形成した光が透過率変調部２５１のエレクトロクロミック材ＥＴ３だけを透過する場合は、透過率５０％で透過率変調部２５１を透過する。一方例えばエレクトロクロミック材ＥＴ３とＥＴ４とにまたがって透過する場合の透過率は、加重平均的な値になる。
【００４７】
（第３実施形態）
＜光源部３１及び保持部３５の構成＞
第３実施形態の多波長表示装置１００の全体構成は第１実施形態とほぼ同様である。但し、第１実施形態の光源部１１及び保持部１５に代えて第３実施形態の光源部３１及び保持部３５が取り付けられる。図１３（ａ）は第３実施形態に係る光源部３１及び保持部３５の拡大平面図で、図１３（ｂ）は第３実施形態に係る光源部３１及び保持部３５の拡大側面図である。
【００４８】
光源部３１は開口部３１０が下向き（−Ｙ軸方向）に配置された状態で、開口部３１０に４つの出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４がＸ軸方向に隙間なく配置されている。出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４からは第１実施形態で説明されたように波長帯域がそれぞれ異なる４種類の光を射出される。例えば、出射口Ｗｏ１からは波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光、出射口Ｗｏ２からは波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍの光、出射口Ｗｏ３からは波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍの光、出射口Ｗｏ４から波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍの光が射出される。
【００４９】
保持部３５は光源部３１の出射口Ｗｏ１〜Ｗｏ４に対応するように反射部３２が固定されている。反射部３２は保持部３５の表面に対して角度４５°になるように配置されている。第１実施形態の反射部１２（１２ａ、１２ｂ）と異なり、２つに分離されておらず一体である。このため、透過率変調部３５１の上方（＋Ｙ軸側）に配置されている。反射部３２は透過率変調部３５１の下方（−Ｙ軸側）に配置されてもよい。また、透過率変調部３５１の右側（−Ｘ軸側）又は左側（＋Ｘ軸側）に配置されてもよい。
【００５０】
反射部３２の下方に配置された透過率変調部３５１は、第１実施形態で説明されたウェッジ型ＮＤフィルタでもよし、第２実施形態で説明されたエレクトロクロミック材でもよい。第１実施形態で説明されたウェッジ型ＮＤフィルタである場合、透過率変調部３５１は、最も＋Ｙ側が透過率の最大である透過領域３５１ａで、最も−Ｙ側が透過率の０％（遮光）である遮光領域３５１ｃで、透過領域３５１ａと遮光領域３５１ｃとの間は透過率が０％から最大までリニアに変化するウェッジ領域３５１ｂである。
【００５１】
（第４実施形態）
＜光源部の変形例１＞
第４実施形態の多波長表示装置１００の全体構成は、第１実施形態とほぼ同様である。但し、第１実施形態の光源部１１に代えて第４実施形態の光源部４１が取り付けられる。図１４（ａ）は、光源部４１を示した概略図である。図１４（ｂ）は開口部４１０ａ、４１０ｂの平面図である。
【００５２】
光源部４１は例えば連続的な波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ０を射出するキセノンランプ４１１を備える。リトローレンズ４１２の焦点面ＦＭにスリット板４１４が配置される。また、リトローレンズ４１２に対してスリット板４１４の反対側には分光素子４１５が配置される。分光素子４１５はグレーティングなどであればよい。さらに光源部４１は入射口Ｗｉを有する伝送部４１３をさらに有している。伝送部４１３は４つの光伝送経路４１３ａ〜４１３ｄを含み、途中で２分岐して２つの光伝送経路４１３ａ及び４１３ｂに対応する開口部４１０ａ及び２つの光伝送経路４１３ｃ及び４１３ｄに対応する開口部４１０ｂを有している。伝送部４１３の入射口Ｗｉは、スリット像に対応するように矩形形状に形成され、スリット板４１４のスリット像の結像面ＩＭに配置されている。伝送部４１３は例えば光ファイババンドルである。
【００５３】
次に光源部４１の光の射出について説明する。
キセノンランプ４１１からの光Ｌ０は直線状のスリットが形成されたスリット板４１４を経てリトローレンズ４１２に入射する。リトローレンズ４１２は、入射した光Ｌ０を平行光にして分光素子４１５に入射させる。
【００５４】
分光素子４１５は連続的な波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ０を波長帯域がそれぞれ異なる４つの光Ｌ１〜Ｌ４に分光する。例えば、光Ｌ１は波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍで、光Ｌ２は波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍで、光Ｌ３は波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍで、光Ｌ４は波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍである。さらに、分光素子４１５によって分光された光Ｌ１〜Ｌ４は、再びリトローレンズ４１２を透過し、リトローレンズ４１２によりスリット板４１４のスリット像を形成する。
【００５５】
入射口Ｗｉに入射した光Ｌ１は光伝送経路４１３ａで、光Ｌ２は光伝送経路４１３ｂで、光Ｌ３は光伝送経路４１３ｃで、光Ｌ４は光伝送経路４１３ｄで伝送される。途中で２分岐した開口部４１０ａ及び４１０ｂは、第１実施形態で説明された反射部１２の形状に対応する形状に形成されている。図１４（ｂ）に示されたように、開口部４１０ａの出射口Ｗｏ１は光Ｌ１を射出し、出射口Ｗｏ２は光Ｌ２を射出する。また、開口部４１０ｂの出射口Ｗｏ３は光Ｌ３を射出し出射口Ｗｏ４が光Ｌ４を射出する。
【００５６】
（第５実施形態）
＜光源部の変形例２＞
第４実施形態の多波長表示装置１００の全体構成は、第１実施形態とほぼ同様である。但し、第１実施形態の光源部１１に代えて第５実施形態の光源部５１が取り付けられる。図１５（ａ）は、光源部５１を示した概略図である。図１５（ｂ）は開口部５１０ａ、５１０ｂの平面図である。
【００５７】
光源部５１は例えば連続的な波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ０を射出するキセノンランプ５１１を備える。また、光源部５１は入射口Ｗｉと途中で２分岐した開口部５１０ａ及び５１０ｂとを有する伝送部５１３をさらに含んでいる。入射口Ｗｉはキセノンランプ５１１の集光面ＰＭに配置され、開口部５１０ａ及び５１０ｂは第１実施形態で説明された反射部１２の形状に対応した矩形形状である。
【００５８】
開口部５１０ａにはウェッジフィルタ５１４ａが配置され、開口部５１０ｂにはウェッジフィルタ５１４ｂが配置されている。ここで、ウェッジフィルタ５１４ａは例えば波長帯域４００ｎｍ〜６００ｎｍの光をリニアに透過し、ウェッジフィルタ５１４ｂは例えば波長帯域６００ｎｍ〜８００ｎｍの光をリニアに透過することができる。図１５（ｂ）に示されたように、開口部５１０ａからは波長帯域４００ｎｍ〜５００ｎｍの光Ｌ１及び波長帯域５００ｎｍ〜６００ｎｍの光Ｌ２が射出し、開口部５１０ｂからは波長帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍの光Ｌ３及び波長帯域７００ｎｍ〜８００ｎｍの光Ｌ４が射出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上、本発明の最適な実施形態について説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更を加えて実施することができる。
例えば、本発明では可視光領域の４００ｎｍ〜８００ｎｍの光を一例として説明したが、赤外線又は紫外線の領域を含んでもよく、任意の波長領域に適用できる。
また、第１実施形態では一対の反射面が配置され、第３実施形態では一つの反射面が配置されていた。ｎ種類の光をそれぞれ反射する場合、光源部のｎ個の出射口に対応してｎ個の反射面が設けられてもよい。さらに、すべての実施形態において光源部の射出方向が下向き（−Ｙ軸方向）になっているが、これに限らない。
【符号の説明】
【００６０】
１１、１１ａ、１１ｂ、４１、５１  …  光源部
１１０ａ、１１０ｂ、３１０、４１０ａ、４１０ｂ  …  開口部
１１１、１１１ａ〜１１１ｄ  …  ＬＥＤ
１１２  …  リレーレンズ、
１１３、１１３ａ〜１１３ｄ、４１３、５１３  …  伝送部
１２、１２ａ、１２ｂ、３２  …  反射部
１３  …  第１光学系、  １６  …  第２光学系
１４  …  偏向部
１４１  …  偏向面
１５、２５、３５  …  保持部
１５１、３５１  …  透過率変調部
１５２  …  遮光部
１７  …  表示部
１８  …  偏向制御部
１００  …  多波長表示装置
ＦＭ１１、ＦＭ１２、ＦＭ２  …  焦点面
Ｌ１〜Ｌ４  …  光
ＭＭ  …  偏向素子
Ｗｉ  …  入射口
Ｗｏ１〜Ｗｏ４  …  出射口
【図１】
2011248255.tif 000003
【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】
2011248255.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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