(57)【要約】  赤色レーザ光源から出射された赤色光、緑色レーザ光源から出射された緑色光、および青色レーザ光源から出射された青色光が、カラーホイールの第１の円盤体に入射し、カラーホイールの所定回転毎に、第２の円盤体の波長選択領域にて光の色に応じて透過または反射され、第１の円盤体での反射を伴って、異なる位置に分割されてカラーホイールから出射されるとともに、ミラー群の上方向または下方向への反復移動により、照射領域を順次的に切り換えられて照射される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるＮ波長帯域の光を出射するＮ個のレーザ光源と、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える光路切換部材と、
前記光路切換部材から出射した光を照射する照明光学系とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転して前記波長帯域毎の光を所定回転毎に異なるＮ個の位置に出射するカラーホイールと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向に所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記カラーホイールからそれぞれ異なる前記Ｎ個の位置に出射された前記波長帯域毎の光を一端で受けて他端から出射するＮ個のロッドインテグレータと、
前記カラーホイールの前記所定回転毎に上方向または下方向に反復移動して、前記ロッドインテグレータから出射された光を反射して前記照明光学系に向けるミラー群とを備えた請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記カラーホイールは、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光が斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、
前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（Ｎ−１）個の全Ｎ×（Ｎ−１）個の領域に波長帯域毎に分割され、分割された各領域にて、前記第１の円盤体の前記内周領域から出射した又は前記外周領域で反射された特定の波長帯域の光を透過して出射し、他の波長帯域の光を前記第１の円盤体の外周方向へと反射する第２の円盤体とを備えた請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光路切換部材は、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、
前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記２Ｎ個のライトガイドのうちＮ個のライトガイドの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、前記波長帯域毎に周方向で異なるＮ個の内周側の位置にそれぞれ斜めに入射し、回転に伴い内周側から外周側へと所定回転内で異なる２Ｎ個の位置にそれぞれ出射するカラーホイールと、
前記カラーホイールから、異なるＮ波長帯域のそれぞれに対して前記２Ｎ個の位置のそれぞれに出射された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ２個のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、各波長帯域に対して前記２Ｎ個の位置に対応する２Ｎ個のライトガイドの１個ずつの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記カラーホイールは、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光がそれぞれ斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、
前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（２Ｎ−１）個の全Ｎ×（２Ｎ−１）個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面と反射面とが、周方向に、かつ内周から外周にかけて前記透過面の面積は大きく前記反射面の面積は小さくなるように形成された第２の円盤体とを備えた請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記ロッドインテグレータ間の前記所定間隔は、前記分離領域の上下方向の幅に対応する請求項２から６のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項８】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を波長帯域毎に列方向でＮ個の異なる位置に回折するとともに、前記波長帯域の異なる光のそれぞれを所定回転毎に行方向で異なる２Ｎ個の位置に回折するグレーティングホイールと、
Ｎ行２Ｎ列のホログラムディフューザからなり、前記グレーティングホイールにより回折された光を、前記波長帯域毎に異なる行の、前記所定回転毎に異なる列のホログラムディフューザで受け拡散光にして前記照明光学系に向けるホログラムとを備えた請求項１記載の照明装置。
【請求項９】
前記グレーティングホイールは、前記波長帯域毎に径方向で異なるＮ個の環状領域を有し、前記Ｎ個の環状領域の各々は周方向で２Ｎ個の領域に分割され、前記２Ｎ個の領域の各々にはピッチの異なる同心円状の回折格子が形成される請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積と同じである請求項１記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光路切換部材は、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、
前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個の第１のライトガイドと、
前記２Ｎ個の第１のライトガイドのそれぞれの他端に接続されて受光し、一方向および他方向に波長帯域の同じ光を出射する２Ｎ個の光分岐素子と、
前記２Ｎ個の光分岐素子のそれぞれの一方向および他方向の出射端にそれぞれ一端が接続されて、前記光分岐素子から一方向および他方向に出射された前記波長帯域の同じ光を一端から入射し他端から一方向および他方向に出射する４Ｎ個の第２のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記４Ｎ個の第２のライトガイドのうち、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記一方向へと出射された光を上下方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射し、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記他方向へと出射された光を左右方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１から７、１０、１１のいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項８または９記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積よりも大きく設定され、前記制御回路は、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域の境界近傍領域にて光を遮断するよう前記空間光変調素子を制御し、前記境界近傍領域は、前記分離領域に跨って設定される請求項１３記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記空間光変調素子は、マイクロミラーデバイスまたは反射型液晶パネルである請求項１２から１４のいずれか一項記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか一項記載のディスプレイ装置と、
前記空間光変調素子によって変調された光をスクリーンに投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
【請求項１７】
少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する工程と、
出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えて照射する工程とを含むことを特徴とする照明方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の照明方法における工程と、
前記波長帯域毎の照明光を波長帯域に応じた画像色信号に応じて空間変調する工程とを含むことを特徴とする画像表示方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の画像表示方法における工程と、
前記空間変調された光をスクリーンに投影する工程とを含むことを特徴とする画像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像表示素子を照明する照明装置および方法、及び前記照明装置を備えるディスプレイ装置および投写型ディスプレイ装置、並びに前記照明方法を用いた画像表示方法および画像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面ディスプレイ装置として、大型液晶パネルを用いた液晶ディスプレイ装置や、透過／反射液晶素子或いはマイクロミラーデバイスといった空間光変調素子を用いた投写型及び背面投写型ディスプレイ装置が知られている。投写型及び背面投写型ディスプレイ装置には、カラー画像を形成するために赤・緑・青の３原色に対応して３つの空間光変調素子を有するタイプと、一つの空間光変調素子に時分割で３原色の光を照射してカラー画像を合成するタイプとがある。【０００３】
時分割で３原色の光を照射する方法として、白色光源からの光を、３原色のフィルタが形成されたカラーホイールで３原色の光に分離し、カラーホイールの回転により３原色の光が順次照射するという方法があるが、フィルタを通すため光利用効率が３分の１になってしまうという問題があった。この問題を解決するために、３原色のカラーバンドを空間光変調素子上で順次移動させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
特許文献１に記載されている方法について、図１４を用いて説明する。図１４は、従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す断面図である。図１４において、１０１はランプ、１０２は楕円形反射器、１０３はコールドミラーを示す。１０４はダイクロイックミラー群を示し、ランプ１０１から出射した白色光を赤・緑・青の３原色の光に分離する。１０５は回転プリズムを示し、紙面に垂直方向の軸を中心として回転する。１０６、１０７はリレーレンズを示す。１０８はライトバルブを示し、例えば液晶パネルである。１０９は投射レンズを示す。１１０は回転プリズム１０５を駆動する回転駆動回路を示し、１１１はライトバルブ１０８の３原色の光の各領域に応じて赤・緑・青の色信号を供給する色信号処理回路を示す。【０００５】
図１４において、ランプ１０１から出射した白色光はコールドミラー１０３によって反射されてダイクロイックミラー群１０４に入射する。ランプ１０１から後方に出射した白色光は楕円形反射器１０２によって反射された後、コールドミラー１０３によって反射されてダイクロイックミラー群１０４に入射する。ダイクロイックミラー群１０４は、白色光を紙面内上下方向に赤・緑・青の３原色の光に分離し、長方形の断面を有する光ビームとして、回転プリズム１０５に入射させる。【０００６】
回転プリズム１０５が回転すると、屈折作用により赤・緑・青の３原色の光ビームは逐次、紙面上下方向に例えば上から下へと移動する。回転プリズム１０５を出射した光ビームはリレーレンズ１０６、１０７によってライトバルブ１０８に入射する。ライトバルブ１０８は紙面上下方向に領域分割され、各領域には入射する光の色に応じて色信号が設定され、光ビームの移動に同期して各領域が移動することで画像表示が行われる。ライトバルブ１０８上の画像は投射レンズ１０９によって図示しないスクリーンに投影される。【０００７】
特許文献１の構成に於いては、回転プリズム１０５を定速回転させると光ビームの上下方向の移動速度は一定にならないため、回転プリズム１０５の入出射面を円筒形にするなどの対応が必要になる。また、ライトバルブ１０８の最下部を通過した光はすぐにはライトバルブ１０８の最上部には移動しないので、光利用効率の損失が発生するという問題があった。
【特許文献１】特許第３３５２１００号公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解消するものであり、その目的は、簡単な光学系で光利用効率を向上させた照明装置を提供することにある。
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、Ｎ個のレーザ光源と、光路切換部材と、照明光学系とを含む。前記Ｎ個のレーザ光源は、少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する。光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える。照明光学系は、前記光路切換部材から出射した光を照射する。
【００１０】
上記の構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すカラーホイールを構成する第１の円盤体の構造を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示すカラーホイールを構成する第２の円盤体の構造を示す平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示すミラー群が上方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子上での像の形成状態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に示すミラー群が下方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子上での像の形成状態を示す図である。
【図４】図４は、所定時間毎に空間光変調素子上での照明領域と分離領域とが切り換わる様子を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の他の変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の更なる変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９に示すカラーホイールを構成する第１の円盤体の構造を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図９に示すカラーホイールを構成する第２の円盤体の構造を示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態５に係る投写型ディスプレイ装置において所定時間毎に空間光変調素子上での照明領域が切り換わる様子を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態６に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略部分構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、従来の投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。図１において、１Ｒは赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源、１Ｇは緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源、１Ｂは青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源を示す。【００１４】
２ａ、２ｂはダイクロイックミラーを示し、ダイクロイックミラー２ａは赤色光を透過し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー２ｂは青色光を反射し、赤色光と緑色光を透過する。【００１５】
３はカラーホイールを示し、第１の円盤体３ａと第２の円盤体３ｂからなっており、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから出射した光の光路中に設けられている。【００１６】
４ａ、４ｂ、４ｃはライトガイドを示し、一端でカラーホイール３を通過したいずれかの色の光を受光して、他端から出射する。【００１７】
５ａ、５ｂ、５ｃはロッドインテグレータを示し、例えば直方体のプリズムである。ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃは、一端から入射した光を内部で多重反射することで、他端で均一な光量分布を生じせしめるものである。【００１８】
６はミラー群であり、第１のミラー６ａと第２のミラー６ｂとからなっている。第１のミラー６ａと第２のミラー６ｂは図示しない保持材によって、互いに直角に、一体的に保持されている。ミラー群６は、２つの永久磁石６ｃと電磁石６ｄの作用により、すなわち電磁石６ｄに流す電流の方向を切り換えることにより、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃに対して永久磁石６ｃの一方に吸引され他方に反発されて上下方向の所定位置に反復移動する。【００１９】
７は照明光学系を示す。８は空間光変調素子を示し、好適には、透過型液晶素子、反射型液晶素子、またはマイクロミラーアレイである。照明光学系７は、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの出射端部を空間光変調素子８上に結像するように配置されており、また、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃは、それらの出射端の幅とロッドインテグレータ間の間隔とが等しくなるように配置され、かつ空間光変調素子８上でのロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像面積が空間光変調素子８の面積の半分になるように設定されている。【００２０】
８０は制御回路を示し、空間光変調素子８上での、赤色光、緑色光、および青色光の照射領域に対して、各色に応じた画像色信号を空間光変調素子８にシリアルに伝送する。【００２１】
９は投射レンズを示し、空間光変調素子８により変調された光を図示しないスクリーンに投影する。【００２２】
図１において、赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光は、ダイクロイックミラー２ａを通過する。緑色レーザ光源１Ｇから出射した緑色光は、ダイクロイックミラー２ａで反射され、赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光とともに共通光軸に沿って伝搬する。青色レーザ光源１Ｂを出射した青色光は、ダイクロイックミラー２ｂで反射され、ダイクロイックミラー２ｂを透過した赤色光と緑色光とともに共通光軸に沿って伝搬し、カラーホイール３に入射する。【００２３】
カラーホイール３に入射した光は、第１の円盤体３ａと第２の円盤体３ｂとの間を反射しながら、赤色光、緑色光、青色光に分離して３本のライトガイド４のいずれかの一端に入射する。以下では、カラーホイール３の構造および作用について、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。【００２４】
図２Ａは、カラーホイール３を構成する第１の円盤体３ａの構造を示す平面図である。図３Ａにおいて、第１の円盤体３ａは、光を透過する内周領域１０と光を反射する外周領域１１とからなる。赤色レーザ光源１Ｒ、緑色レーザ光源１Ｇ、および青色レーザ光源１Ｂから出射した各色光は、内周領域１０を透過してカラーホイール３の内部に入射する。【００２５】
図２Ｂは、カラーホイール３を構成する第２の円盤体３ｂの構造を示す平面図である。図３Ｂにおいて、第２の円盤体３ｂは、周方向で３分割され、径方向で２分割されて、径方向の領域１２Ｂと領域１２Ｇ、径方向の領域１４Ｇと領域１４Ｒ、および径方向の領域１３Ｒと領域１３Ｂが周方向に形成されている。各領域は、ダイクロイックミラーを成膜もしくは貼付して形成され、同じ面積を有する。領域１２Ｇと１４Ｇは、緑色光だけを透過しその他の赤色光と青色光を反射する。領域１３Ｒと１４Ｒは、赤色光だけを透過しその他の緑色光と青色光を反射する。領域１２Ｂと１３Ｂは、青色光だけを透過しその他の赤色光と緑色光を反射する。【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂにおいて、まず、第１の円盤体３ａの内周領域１０の点Ｐに斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１２Ｂに入射した場合、青色光だけがそのまま透過し、緑色光と赤色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。緑色光と赤色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１２Ｇに入射し、緑色光だけがそのまま透過する。残った赤色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの直径が第１の円盤体３ａの直径よりも小さいため第２の円盤体３ｂの外側から、他の青色光、緑色光と平行に出射する。【００２７】
次に、カラーホイール３が図２Ｂの矢印方向に回転すると、第１の円盤体の内周領域１０に斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１４Ｇに入射することになり、緑色光だけがそのまま透過し、赤色光と青色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。赤色光と青色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１４Ｒに入射し、赤色光だけがそのまま透過する。残った青色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの外側から他の緑色光、赤色光と平行に出射する。【００２８】
次に、カラーホイール３が所定回転（１／３回転）だけ図２Ｂの矢印方向に回転すると、第１の円盤体の内周領域１０に斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１３Ｒに入射することになり、赤色光だけがそのまま透過し、緑色光と青色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。緑色光と青色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１３Ｂに入射し、青色光だけがそのまま透過する。残った緑色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの外側から、他の赤色光、青色光と平行に出射する。【００２９】
以上のように、カラーホイール３の１／３回転毎に、赤色光、緑色光、および青色光がそれぞれ異なる位置に出射することになる。すなわち、上記の動作例によると、まず、青色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、緑色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、赤色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。【００３０】
カラーホイールが１／３回転すると、緑色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、赤色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、青色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。【００３１】
さらにカラーホイールが１／３回転すると、赤色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、青色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、緑色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。【００３２】
上記のようにしてロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの一端に入射した光は、多重反射により、それらの他端で一様な光量分布になって出射する。ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃから出射した光は、ミラー群６によって反射された後、照明光学系７によって空間光変調素子８に結像されるが、この時、ミラー群６が移動すると空間光変調素子８上の像も移動する。図３Ａおよび図３Ｂを用いて、ミラー群６の作用について説明する。【００３３】
図３Ａは、ミラー群６が上方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子８上での像の形成状態を示す図であり、図３Ｂは、ミラー群６が下方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子８上での像の形成状態を示す図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、図１と同じ要素については同一の符号を附して説明を省略する。１５ａはロッドインテグレータ５ａの鏡像を示し、１５ｂはロッドインテグレータ５ｂの、１５ｃはロッドインテグレータ５ｃのそれぞれ鏡像を示す。図３Ａにおいて、光線を実線で、虚像、および虚像から出射している光線を破線で示している。図３Ｂは、図３Ａに示すミラー群６をロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの間隔の半分の距離だけ移動させた時の様子を示しており、１６ａ、１６ｂ、１６ｃはそれぞれロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの鏡像である。【００３４】
ミラー群６をロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの間隔の半分の距離だけ移動させることにより、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの鏡像１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１６ａ、１６ｂ、１６ｃを互いに隣接させることができる。鏡像１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、照明光学系７によって空間光変調素子８に結像されるので、ミラー群６の移動に伴ってロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像が空間光変調素子８上に交互に結像されることとなる。【００３５】
次に、図４を用いて、空間光変調素子８上の照射領域と分離領域とが所定時間毎に、すなわちカラーホイール３の１／３回転とミラー群６の上下方向への移動により切り換わる様子について説明する。【００３６】
図４において、８は空間光変調素子を示し、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像に対応して６個の領域８ａ〜８ｆに分割されている。図４において、領域８ａ〜８ｆ上に示した記号Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤色光、緑色光、青色光の照明光が照射されていることを示す。記号ＢＫは光が照射されず、または空間光変調素子８がオフの状態（光を遮断する状態）にあることを示す。【００３７】
時刻ｔ０において、領域８ａは赤色光で、領域８ｃは緑色光で、領域８ｅは青色光で照明されており、領域８ｂ、８ｄ、８ｆには光は照射されていない。【００３８】
時刻ｔ１において、ミラー群６が下方向の所定位置に移動すると、赤色光、緑色光、青色光の順番は同じままで照射領域がシフトする。【００３９】
時刻ｔ１から、カラーホイール３が１／３回転し、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃに入射する光の配置が変わると共に、時刻ｔ２において、ミラー群６が上方向の所定位置に移動すると、領域８ａは青色光で、領域８ｃは赤色光で、領域８ｅは緑色光で照明される。【００４０】
以降、ミラー群６の反復移動とカラーホイール３の回転を繰り返すと、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５の状態を経て再度時刻ｔ０の状態に戻る。この１サイクルを繰り返すと、空間光変調素子８は赤、緑、青の３原色の光で全面を照射されることとなり、領域８ａ〜８ｆに照明光に応じた画像色信号を照明光に同期して制御回路８０から入力することでカラー画像が形成できる。空間光変調素子８の像を投射レンズ９によって結像することによって、カラー投影像が形成できることとなる。【００４１】
ここで、ミラー群６の移動時間とカラーホイール３の回転数について具体的に説明する。テレビ画像信号の１フィールド期間は１／６０ｓｅｃであるので、カラーホイール３の回転数は、１秒間に６０回転、すなわち３６００ｒｐｍとなる。また、図４に示す時刻ｔ０→時刻ｔ１→時刻ｔ２→時刻ｔ３→時刻ｔ４→時刻ｔ５→時刻ｔ０へと照明状態を切り換える各時間期間は、１／（６×６０）＝２．７７ｍｓｅｃ、切換周波数は３６０Ｈｚとなる。各時刻においてミラー群６の上方向または下方向への移動が必要であり、ミラー群６の移動時間が、切換時間である２．７７ｍｓｅｃの例えば１０分の１程度、すなわち０．３ｍｓｅｃ程度（約５ライン分の期間）であれば、投影画像に与える影響はほぼないと考えられる。本実施の形態における２つの永久磁石６ｃと電磁石６ｄとを組み合わせた駆動方法によれば、０．３ｍｓｅｃというミラー群６の移動時間は十分に実現可能である。【００４２】
また、図４において、時刻ｔ０の状態→時刻ｔ２の状態→時刻ｔ４の状態→時刻ｔ１の状態→時刻ｔ３の状態→時刻ｔ５の状態→時刻ｔ０の状態へと照明状態を切り換えた場合、ミラー群６の移動が必要になるのは、時刻ｔ４の状態→時刻ｔ１の状態、時刻ｔ５の状態→時刻ｔ０の状態へと切り換えた時だけとなり、切換時間は、２．７７×３＝８．３１ｍｓｅｃとなる。これにより、ミラー群６の移動時間（０．３ｍｓｅｃ）の投影画像への影響はほとんどなくなる。【００４３】
図５は、ミラー群６の駆動方法の変形例を示す断面図である。図５において、ミラー群６は、電圧の変化を機械的な変化に変換する圧電アクチュエータ６ｅと、力点に圧電アクチュエータ６ｅが配置され、作用点にミラー６ａ、６ｂが接合された支柱６ｆと、支柱６ｆの支点に配置され、てこの原理により圧電アクチュエータ６ｅの機械的な変化を拡大するための支点部材６ｇとから成る駆動手段により、上下方向の所定位置に反復駆動される。【００４４】
図６は、ミラー群６の駆動方法の他の変形例を示す断面図である。図６において、ミラー群６は、図５に示す圧電アクチュエータ６ｅに代えて、２つの形状記憶合金６ｈによりプッシュプル動作、すなわち形状記憶合金６ｈの一方が収縮すると、他方が伸長することで、図５と同様に、てこの原理を用いて上下方向の所定位置に反復駆動される。【００４５】
図７は、ミラー群６の駆動方法の更なる変形例を示す断面図である。図７において、ミラー群６は、一方の開口部から圧縮空気が吸入され、他方の開口部から圧縮空気が吐出されるシリンダ６ｉと、一端がミラー６ａ、６ｂに接合され、他端がシリンダ６ｉへの圧縮空気の吸入と吐出により摺動するシリンダ６ｊとから成る駆動手段により、上下方向の所定位置に反復駆動される。【００４６】
以上のように、本実施の形態１によれば、図４に示すように、３原色の光は空間光変調素子８の領域８ａ〜８ｆを離散的に照明するので、従来例で述べた照明光の移動の等速性は考慮しなくとも良い。また、照明光は常に領域８ａ〜８ｆのいずれかの領域にあるので、光利用効率も高い。【００４７】
また、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの空間光変調素子８上の像と領域８ａ〜８ｆとは正確に重なるように位置合わせを行う必要があるが、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像寸法を領域８ａ〜８ｆの寸法よりも若干大きめにしておき、空間光変調素子８にオフの領域を設けておくことで位置合わせ精度を緩やかにすることができる。【００４８】
また、照明光学系７の色収差や歪曲収差などによるロッドインテグレータ像の歪みに対しても、空間光変調素子８にオフの領域を設けて、開口として利用することで不要部分を除去できるという効果もある。さらに、空間光変調素子８にオフの領域を設けることで、各色の照明光が重なって混色が発生するということもない。【００４９】
なお、本実施の形態１では、投写型ディスプレイ装置を例に挙げて説明したが、空間光変調素子８として大型液晶パネルを用いてこれを直視することでディスプレイ装置として動作させることも可能である。【００５０】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。図８において、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ図示しない３つのレーザ光源から出射した赤色光、緑色光、青色光を示す。１８ａ、１８ｂ、１８ｃは光偏向器を示し、好適には音響光学素子や電気光学素子、あるいはガルバノミラー、マイクロミラーデバイスを用いることができる。３個の光偏向器１８ａ〜１８ｃは、入射した光の進行方向を、外部入力に応じて回折や屈折、反射作用によって変化させる。１９ａ、１９ｂはダイクロイックミラーを、２０はレンズを、２１ａ〜２１ｆは６個のライトガイドを、２２ａ〜２２ｆは６個のロッドインテグレータを示し、上下方向に３個、左右方向に３個の計６個が、所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置される。２３はプリズムを示し、ガラスプリズムでも、偏光プリズムでも良い。偏光プリズムを用いることで、ガラスプリズムを用いる場合よりも光利用効率を上げることができる。６個のロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆは、プリズム２３の出射面側から見た時に同一平面に隙間なく隣接するように配置されている。【００５１】
図８において、図示しない赤色レーザ光源から出射した赤色光１７ａは、光偏向器１８ａによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ａ、１９ｂを透過し、レンズ２０によって集光されて、６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。また、図示しない緑色レーザ光源から出射した緑色光１７ｂは、光偏向器１８ｂによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ａで反射し、ダイクロイックミラー１９ｂを透過し、レンズ２０によって集光されて、赤色光が入射するライトガードとは異なる６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。図示しない青色レーザ光源から出射した青色光１７ｃは、光偏向器１８ｃによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ｂで反射し、レンズ２０によって集光されて、赤色光、緑色光が入射するライトガードとは異なる６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。【００５２】
上述の動作において、光偏向器１８ａ〜１８ｃは、赤色光１７ａと緑色光１７ｂと青色光１７ｃとが同時に同じライトガイドに入らないように制御すると共に、所定時間内にすべてのライトガイドに循環的に入射するように制御する。６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのうちの３個から出射した光は、６個のロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆのうちの３個の一端に入射して多重反射を繰り返した後、他端から出射する。プリズム２３によって合波された光は、図示しない照明光学系、空間光変調素子、投影レンズを通過して画像を形成する。【００５３】
なお、空間光変調素子上での照明状態は、図４で示した通りであるが、本実施の形態２においては、赤色光、緑色光、青色光のそれぞれについて光偏向器を設けたので、図４に示す領域８ａ〜８ｆのそれぞれの領域毎に３原色の照射時間を制御することができ、画面領域毎にカラーバランスの制御を行うことができる。【００５４】
また、本実施の形態２によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。【００５５】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。本実施の形態３では、回転する第１の円盤体と第２の円盤体との間を光が多重反射する間に第２の円盤体の透過面から光が出射し、ライトガイドに入射することで光路の切換を行う。さらに、本実施の形態３は、赤、緑、青の三色の光源から出射した光を第１の円盤体の異なる位置に入射させることで、本発明の実施の形態１で用いたようなダイクロイックミラーを不要としたものである。【００５６】
図９において、２４はカラーホイールを示し、第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂとからなる。第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂは、中心を合わせて所定の間隙を保った状態でモータ２４ｃの回転軸に固定されて回転する。２５Ｒは、図示しない光源から出射した赤色光を示し、２５Ｇは緑色光を示す。なお、青色光は、図面の明瞭化のため、図９には示していない。図９には、赤色光２５Ｒと緑色光２５Ｇの反射光路を判りやすく示すために、第２の円盤体２４ｂから出射する主光線を複数示しているが、実際には、赤色光、緑色光、青色光についてそれぞれ１本の主光線だけが出射する。また、ロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆおよびプリズム２３は、図８に示すものと同じ構造および機能を有する。【００５７】
図９において、赤色光２５Ｒは、第１の円盤体２４ａの内周領域から斜めに入射し、第２の円盤体２４ｂの外周領域と第１の円盤体２４ａの反射面との間を外周方向へと多重反射する。第２の円盤体２４ｂには透過面と反射面が形成された領域が有り、多重反射した赤色光が第２の円盤体２４ｂの透過面または外側から赤色光Ｒ１〜Ｒ６として異なる位置へと出射し、例えば赤色光Ｒ１はライトガイド２１ｃ（Ｒ１）の一端に、赤色光Ｒ２はライトガイド２１ｄ（Ｒ２）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｒ１）の他端から出射した赤色光Ｒ１は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｒ２）の他端から出射した赤色光Ｒ２は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。【００５８】
また、緑色光２５Ｇは、第１の円盤体２４ａの内周領域の、赤色光２５Ｒとは異なる位置から斜めに入射し、第２の円盤体２４ｂの外周領域と第１の円盤体２４ａの反射面との間を外周方向へと多重反射する。多重反射した緑色光が第２の円盤体２４ｂの透過面または外側から緑色光Ｇ１〜Ｇ６として異なる位置へと出射し、例えば緑色光Ｇ５はライトガイド２１ｃ（Ｇ５）の一端に、緑色光Ｇ６はライトガイド２１ｄ（Ｇ６）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｇ５）の他端から出射した緑色光Ｇ５は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｇ６）の他端から出射した緑色光Ｇ６は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。【００５９】
また、図示しない青色光も、第２の円盤体２４ｂからＢ１〜Ｂ６として異なる位置へと出射し、例えば青色光Ｂ３はライトガイド２１ｃ（Ｂ３）の一端に、青色光Ｂ４はライトガイド２１ｄ（Ｂ４）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｂ３）の他端から出射した青色光Ｂ３は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｂ４）の他端から出射した青色光Ｂ４は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。【００６０】
このように、１つのロッドインテグレータに３本のライトガイドが赤色光、緑色光、青色光に対応して接続されている。なお、図９には、図面の明瞭化のため、１８（２Ｎ２；Ｎ＝３）本のライトガイドを単なる直線で示している。【００６１】
モータ２４ｃによって第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂが回転すると、第２の円盤体２４ｂから出射する赤色光、緑色光、青色光の位置が変化し、第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂの回転に伴って、各色の光は異なるライトガイドに入射することとなる。以下では、カラーホイール２４の構造および作用について、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。【００６２】
図１０Ａは、カラーホイール２４を構成する第１の円盤体２４ａの構造を示す平面図である。図１０Ａにおいて、第１の円盤体２４ａは、光を透過する内周領域２６と、光を反射する外周領域とからなる。【００６３】
図１０Ｂは、カラーホイール２４を構成する第２の円盤体２４ｂの構造を示す平面図である。図１０Ｂにおいて、第２の円盤体２４ｂは、第１の円盤体２４ａよりも直径が小さく、周方向で３（Ｎ）個および径方向で５（２Ｎ−１）個の全１５（Ｎ（２Ｎ−１））個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面２９ａ〜２９ｅと反射面２８ａ〜２８ｅとが、周方向に、かつ内周から外周にかけて透過面の面積は大きく反射面の面積は逆に小さくなるように形成されている。【００６４】
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、赤色光２５Ｒ（図９）は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１に斜めに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ａに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ１（図９）として出射される。また、緑色光２５Ｇ（図９）は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ２に斜めに入射して透過し、赤色光と同様に緑色光Ｇ１（図９）として出射される。また、青色光は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ３に斜めに入射して透過し、赤色光と同様に青色光Ｂ１（図９）として出射される。【００６５】
次に、モータ２４ｃ（図９）が矢印方向に回転すると、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１から入射した赤色光Ｒ２５は、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ａで外周方向に反射し、第１の円盤体２４ａで反射して、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ｂに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ２（図９）として出射される。緑色光および青色光についても同様である。【００６６】
さらにモータ２４ｃが回転すると、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１から入射した赤色光Ｒ２５は、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ａで外周方向に反射し、第１の円盤体２４ａで反射し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ｂで反射し、第１の円盤体２４ａで反射し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ｃに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ３（図９）として出射される。緑色光および青色光についても同様である。【００６７】
このようにして、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ、カラーホイール２４の第１の円盤体２４ａの内周領域２６の異なる位置（点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で透過面と反射面を有する第２の円盤体２４ｂにより透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体２４ａの外周領域２７で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体２４ｂの径方向の各領域の透過面および外側から、カラーホイール２４の所定回転毎に位置を変えて出射される。【００６８】
以上のように、本実施の形態３によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、または実施の形態２のような３個の光偏向器による赤色光、緑色光、および青色光の偏向や、また実施の形態１、２のような赤色光、緑色光、および青色光を共通光軸に沿って伝搬させるためのダイクロックミラーが不要になる。【００６９】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成図である。図１１において、３０はグレーティングホイールを示し、径方向に分割された３個の環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂからなる。環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにはそれぞれ赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光、緑色レーザ光源１Ｇから出射した緑色光、および青色レーザ光源１Ｂから出射した青色光が入射する。環状領域３０Ｒ〜３０Ｂはそれぞれ周方向に６（２Ｎ）分割された領域を有し、各領域にはピッチの異なる同心円状のグレーティングが形成されている。３１はホログラムを示し、３行６列（Ｎ行２Ｎ列）のホログラムディフューザからなる。３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂはそれぞれ６列のホログラムディフューザが並んだホログラム行を示し、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにより回折された赤色光、緑色光、青色光が入射する。３２は空間光変調素子を示す。３２ａ〜３２ｆは空間光変調素子３２を分割した領域である。ホログラム３１を構成するそれぞれのホログラムディフューザは、入射光を拡散して光量分布を均一化すると共に、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆに、各領域に対応したビーム形状にして照射する。【００７０】
グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｒの点Ｐ１に入射した赤色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｒに入射する。また、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｇの点Ｐ２に入射した緑色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｇに入射する。また、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｂの点Ｐ３に入射した青色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｂに入射する。【００７１】
グレーティングホイール３０が回転すると、環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに形成されている同心円状のグレーティングのピッチが分割領域毎に変化するので、赤色光、緑色光、青色光の回折角が変化し、ホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂへの入射位置も変化する。グレーティングホイール３０が１回転すると、赤色光、緑色光、青色光がホログラム３１のホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを走査するように構成されている。ホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂにはそれぞれ６列のホログラムディフューザが形成されており、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆに１対１に対応している。【００７２】
赤色光、緑色光、青色光がホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを走査すると、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆも走査されることとなり、図４で説明した照明を行うことにより、カラー画像が形成される。ここで、走査という言葉を用いたが、連続的に移動する必要はなく、領域３２ａ、３２ｃ、３２ｅ、３２ｂ、３２ｄ、３２ｆのようにとびとびに照明することも可能である。【００７３】
以上のように、本実施の形態４によれば、回折素子であるホログラムディフューザを用いることで、光量の均一化とビーム照射を行い、光学素子の簡素化を図ることができる。本実施の形態４の変形例として、グレーティングホイール３０にホログラムディフューザの機能も付加することで、光学素子をより簡素化することもできる。【００７４】
また、本実施の形態４によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、または実施の形態２のような３個の光偏向器による赤色光、緑色光、および青色光の偏向や、また実施の形態１、２のような赤色光、緑色光、および青色光を共通光軸に沿って伝搬させるためのダイクロックミラーが不要になる。【００７５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る投写型ディスプレイ装置は、空間光変調素子上の赤、緑、青の３原色の光の照明状態だけが、実施の形態４のそれと異なるので、図１２を参照して、空間光変調素子８上の照明について説明する。図１２は、図４と同じように各時刻での照明状態を示している。図１２において、３３ａは領域８ａと８ｂの境界近傍領域であり、領域８ａと領域８ｂの境界を挟んで４〜６行の画素ラインからなっている。３３ｂ〜３３ｅはそれぞれ、領域８ｂと領域８ｃ、領域８ｃと領域８ｄ、領域８ｄと領域８ｅ、領域８ｅと領域８ｆの境界近傍領域である。図１２において、図４と異なっているのは照明光の照射領域だけである。【００７６】
時刻ｔ０において、空間光変調素子８の領域８ａと８ｂは赤色光で、領域８ｃと８ｄは緑色光で、領域８ｅと８ｆは青色光で照明されており、境界近傍領域３３ｂと３３ｄでは空間光変調素子８をオフの状態にして光を遮断している。【００７７】
時刻ｔ０から、グレーティングホイール３０（図１１）が矢印方向に１／６回転すると、時刻ｔ１にて、グレーティングホイール３０のグレーティングのピッチが異なる領域に赤色光、緑色光、青色光が入射し、回折角が変化して、ホログラム３１のホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの異なるホログラムディフューザに入射し、空間光変調素子８上の照明状態は図示のように切り換えられ、境界近傍領域３３ａ、３３ｃ、３３ｅでは空間光変調素子８をオフの状態にして光を遮断している。【００７８】
以降、グレーティングホイール３０の回転を繰り返すと、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の状態を経て再度時刻ｔ０の状態に戻る。この１サイクルを繰り返すと、空間光変調素子８は赤、緑、青の３原色の光で全面を照射されることとなり、領域８ａ〜８ｆに照明光に応じた画像色信号を照明光に同期して入力することでカラー画像が形成できる。空間光変調素子８の像を投射レンズ９によって結像することによって、カラー投影像が形成できることとなる。【００７９】
以上のように、本実施の形態５によれば、赤色光、緑色光、青色光の照射領域の境界近傍領域で空間光変調素子８をオフの状態にすることで、画像が表示されない領域面積を小さくして、ちらつきを抑えることができる。また照明光の照射面積が増えるので、単位面積当たりの強度が下がり、光量分布の均一性が向上し、空間光変調素子８に対する熱的および光化学的損傷も抑制することができる。【００８０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、図１２に示す実施の形態５の空間光変調素子８上の照明状態を別の構成により実現するものであり、そのため、実施の形態２における光偏向器、ダイクロックミラー、レンズ、ロッドインテグレータ、ライトガイド（第１のライトガイド）、プリズムを用いて、光分岐素子と第２のライトガイドとを設け、第１のライトガイドから光分岐素子、第２のライトガイドを介してロッドインテグレータに光を入射させる構成を有する。【００８１】
図１３は、本発明の実施の形態６に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略部分構成を示す模式図である。図１３において、６（２Ｎ）本の第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端はそれぞれ６（２Ｎ）個の光分岐素子４０ａ〜４０ｆの入射端に接続され、第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端から出射された光を受ける。光分岐素子４０ａ〜４０ｆは、それぞれ、第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端から入射した同じ色の光を一方向と他方向へと分岐して出射する。光分岐素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆの一方向と他方向への出射端にはそれぞれ第２のライトガイド４１ａと４２ａ、４１ｂと４２ｂ、４１ｃと４２ｃ、４１ｄと４２ｄ、４１ｅと４２ｅ、４１ｆと４２ｆの一端が接続されている。【００８２】
第２のライトガイド４１ａと４２ａの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｃと２２ｄに入射する。第２のライトガイド４１ｂと４２ｂの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｂと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｃと４２ｃの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｂと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｄと４２ｄの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ａと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｅと４２ｅの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ａと２２ｆに入射する。第２のライトガイド４１ｆと４２ｆの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｃと２２ｆに入射する。【００８３】
このような構成で、例えば、光偏向器１８ａ（図８）により偏向された赤色光が第１のライトガイド２１ａの一端に入射し、光偏向器１８ｂ（図８）により偏向された緑色光が第１のライトガイド２１ｃの一端に入射し、光偏向器１８ｃ（図８）により偏向された青色光が第１のライトガイド２１ｅの一端に入射した場合を想定する。【００８４】
第１のライトガイド２１ａの他端から出射した赤色光は、光分岐素子４１ａの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ａを介してロッドインテグレータ２２ｃの一端に入射し、その他端から出射した赤色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ａの他端から出射した赤色光は、光分岐素子４１ａの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ａを介してロッドインテグレータ２２ｄに入射し、その他端から出射した赤色光は、プリズム２３で反射する。【００８５】
第１のライトガイド２１ｃの他端から出射した緑色光は、光分岐素子４１ｃの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ｃを介してロッドインテグレータ２２ｂの一端に入射し、その他端から出射した緑色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ｃの他端から出射した緑色光は、光分岐素子４１ｃの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ｃを介してロッドインテグレータ２２ｅの一端に入射し、その他端から出射した緑色光は、プリズム２３で反射する。【００８６】
第１のライトガイド２１ｅの他端から出射した青色光は、光分岐素子４１ｅの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ｅを介してロッドインテグレータ２２ａの一端に入射し、その他端から出射した青色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ｅの他端から出射した青色光は、光分岐素子４１ｅの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ｅを介してロッドインテグレータ２２ｆの一端に入射し、その他端から出射した青色光は、プリズム２３で反射する。【００８７】
プリズム２３から出射して合波された赤色光、緑色光、青色光は、空間光変調素子８（図１）上に照射され、実施の形態５で参照した図１２に示す時刻ｔ０の照明状態となる。このようにして、赤色光、緑色光、青色光が、所定時間毎に異なる第１のライトガイドに入射することで、図１２に示す時刻ｔ１〜ｔ５の照明状態を実現することができる。【００８８】
以上のように、本実施の形態６によれば、実施の形態２と実施の形態５の上記利点が得られる。【００８９】
本発明の特徴的構成をまとめると、以下のようになる。【００９０】
本発明に係る照明装置は、異なるＮ波長帯域の光を出射するＮ個のレーザ光源と、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える光路切換部材と、前記光路切換部材から出射した光を照射する照明光学系とを備えたことを特徴とする。【００９１】
この構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。【００９２】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転して前記波長帯域毎の光を所定回転毎に異なるＮ個の位置に出射するカラーホイールと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向に所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記カラーホイールからそれぞれ異なる前記Ｎ個の位置に出射された前記波長帯域毎の光を一端で受けて他端から出射するＮ個のロッドインテグレータと、前記カラーホイールの前記所定回転毎に上方向または下方向に反復移動して、前記ロッドインテグレータから出射された光を反射して前記照明光学系に向けるミラー群とを備えることが好ましい。【００９３】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）が、カラーホイールの所定回転毎に異なる位置に分割されてカラーホイールから出射されるとともに、ミラー群の上下方向への反復移動により、照射領域を順次的に切り換えられて照射される。【００９４】
この場合、前記カラーホイールは、前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光が斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（Ｎ−１）個の全Ｎ×（Ｎ−１）個の領域に波長帯域毎に分割され、分割された各領域にて、前記第１の円盤体の前記内周領域から出射した又は前記外周領域で反射された特定の波長帯域の光を透過して出射し、他の波長帯域の光を前記第１の円盤体の外周方向へと反射する第２の円盤体とを備えることが好ましい。【００９５】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）が、カラーホイールの第１の円盤体の内周領域に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で波長選択性を有する第２の円盤体により透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体の外周領域で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体の内周領域、外周領域、および外側から、カラーホイールの所定回転毎に位置を変えて出射される。【００９６】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記２Ｎ個のライトガイドのうちＮ個のライトガイドの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。【００９７】
この構成によれば、波長帯域の異なる光が、Ｎ個の光偏向素子により所定時間毎に２Ｎ個のライトガイドのうちの異なるＮ個のライトガイドへと偏向され、Ｎ個のライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過し、所定時間が経過した次の時刻では、左右方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。【００９８】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、前記波長帯域毎に周方向で異なるＮ個の内周側の位置にそれぞれ斜めに入射し、回転に伴い内周側から外周側へと所定回転内で異なる２Ｎ個の位置にそれぞれ出射するカラーホイールと、前記カラーホイールから、異なるＮ波長帯域のそれぞれに対して前記２Ｎ個の位置のそれぞれに出射された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ２個のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、各波長帯域に対して前記２Ｎ個の位置に対応する２Ｎ個のライトガイドの１個ずつの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。【００９９】
この構成によれば、Ｎ個のレーザ光源から出射された波長帯域の異なる光が、それぞれ異なる光路を通って直接カラーホイールへと入射し、カラーホイールの所定回転毎に異なる２Ｎ個の位置へと出射し、ライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過し、所定時間が経過した次の時刻では、左右方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、またはＮ個の光偏向素子による波長帯域の異なる光の偏向や、また波長帯域の異なる光を共通光軸に沿って伝搬させるための光学素子が不要になる。【０１００】
この場合、前記カラーホイールは、前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光がそれぞれ斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（２Ｎ−１）個の全Ｎ×（２Ｎ−１）個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面と反射面とが、周方向に、かつ内周から外周にかけて前記透過面の面積は大きく前記反射面の面積は小さくなるように形成された第２の円盤体とを備えることが好ましい。【０１０１】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）がそれぞれ、カラーホイールの第１の円盤体の内周領域の異なる位置に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で透過面と反射面を有する第２の円盤体により透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体の外周領域で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体の径方向の各領域の透過面および外側から、カラーホイールの所定回転毎に位置を変えて出射される。【０１０２】
本発明に係る照明装置において、前記ロッドインテグレータ間の前記所定間隔は、前記分離領域の上下方向の幅に対応することが好ましい。【０１０３】
この構成によれば、上下方向にのみロッドインテグレータが配置される構成の場合、ロッドインテグレータの間隔により分離領域の上下方向の幅が規定され、ロッドインテグレータの上下方向の幅により照射領域の上下方向の幅が規定される。または、上下方向と左右方向にロッドインテグレータが配置される構成の場合、ロッドインテグレータの間隔および上下方向または左右方向の幅により分離領域の上下方向の幅が規定され、ロッドインテグレータの上下方向または左右方向の幅により照射領域の上下方向の幅が規定される。【０１０４】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を波長帯域毎に列方向でＮ個の異なる位置に回折するとともに、前記波長帯域の異なる光のそれぞれを所定回転毎に行方向で異なる２Ｎ個の位置に回折するグレーティングホイールと、Ｎ行２Ｎ列のホログラムディフューザからなり、前記グレーティングホイールにより回折された光を、前記波長帯域毎に異なる行の、前記所定回転毎に異なる列のホログラムディフューザで受け拡散光にして前記照明光学系に向けるホログラムとを備えることが好ましい。【０１０５】
この構成によれば、Ｎ個のレーザ光源から出射された波長帯域の異なる光がそれぞれ、グレーティングホイールに入射すると、波長帯域毎に列方向の異なるＮ個の位置に分割されて出射されるとともに、グレーティングホイールの所定回転毎に行方向の２Ｎ個の異なる位置に切り換えて出射されて、Ｎ行２Ｎ列のホログラムに入射する。Ｎ行２Ｎ列のホログラムは、行方向の波長帯域の異なる光を回折して、分離領域を含めて上下方向の照射領域に照射する。これにより、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、またはＮ個の光偏向素子による波長帯域の異なる光の偏向や、また波長帯域の異なる光を共通光軸に沿って伝搬させるための光学素子が不要になる。【０１０６】
この場合、前記グレーティングホイールは、前記波長帯域毎に径方向で異なるＮ個の環状領域を有し、前記Ｎ個の環状領域の各々は周方向で２Ｎ個の領域に分割され、前記２Ｎ個の領域の各々にはピッチの異なる同心円状の回折格子が形成されることが好ましい。【０１０７】
この構成によれば、波長帯域の異なる光がそれぞれ、グレーティングホイールの径方向での各環状領域の回折角の違いにより、列方向の異なる位置に回折され、周方向で各環状領域を分割した各領域の回折角の違いにより、グレーティングホイールの所定回転毎に行方向の異なる位置に回折される。【０１０８】
本発明に係る照明装置において、前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積と同じであることが好ましい。【０１０９】
この構成によれば、所定時間毎に照射領域の位置と分離領域の位置を容易かつ即座に切り換えることができ、光利用効率を向上させることができる。【０１１０】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個の第１のライトガイドと、前記２Ｎ個の第１のライトガイドのそれぞれの他端に接続されて受光し、一方向および他方向に波長帯域の同じ光を出射する２Ｎ個の光分岐素子と、前記２Ｎ個の光分岐素子のそれぞれの一方向および他方向の出射端にそれぞれ一端が接続されて、前記光分岐素子から一方向および他方向に出射された前記波長帯域の同じ光を一端から入射し他端から一方向および他方向に出射する４Ｎ個の第２のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記４Ｎ個の第２のライトガイドのうち、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記一方向へと出射された光を上下方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射し、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記他方向へと出射された光を左右方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。【０１１１】
この構成によれば、波長帯域の異なる光が、Ｎ個の光偏向素子により所定時間毎に２Ｎ個の第１のライトガイドのうちの異なるＮ個の第１のライトガイドへと偏向され、Ｎ個の第１のライトガイド、Ｎ個の光分岐素子、および２Ｎ個の第２のライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向と左右方向の２Ｎ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過および反射し、所定時間が経過した次の時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータに入射する光が順次的に切り換えられ、上下方向と左右方向の２Ｎ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで透過および反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。【０１１２】
本発明に係るディスプレイ装置は、前記グレーティングホイールと前記ホログラムを備えない本発明に係る照明装置と、前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とする。【０１１３】
この構成によれば、前記照明装置を組み込むことで、簡単な光学系で光利用効率を向上させたディスプレイ装置を容易に実現することができる。【０１１４】
本発明に係るディスプレイ装置は、前記グレーティングホイールと前記ホログラムを備えた本発明に係る照明装置と、前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とする。【０１１５】
この構成によれば、前記照明装置を組み込むことで、簡単な光学系で光利用効率を向上させたディスプレイ装置を容易に実現することができる。【０１１６】
この場合、前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積よりも大きく設定され、前記制御回路は、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域の境界近傍領域にて光を遮断するよう前記空間光変調素子を制御し、前記境界近傍領域は、前記分離領域に跨って設定されることが好ましい。【０１１７】
この構成によれば、分離領域の面積を小さくすることで、画像のちらつきを抑えることができ、また画像の照射領域の面積を大きくすることで、空間光変調素子上での単位面積当りの光強度が下がり、光量分布の均一性が向上して、空間光変調素子への熱的および化学的損傷も抑制することができる。【０１１８】
本発明に係るディスプレイ装置において、前記空間光変調素子は、マイクロミラーデバイスまたは反射型液晶パネルであることが好ましい。【０１１９】
この構成によれば、簡単な光学系で光利用効率をさらに向上させることができる。【０１２０】
本発明に係る投写型ディスプレイ装置は、本発明に係るディスプレイ装置と、前記空間光変調素子によって変調された光をスクリーンに投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。【０１２１】
この構成によれば、前記照明装置を組み込んだ前記ディスプレイ装置を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた投写型ディスプレイ装置を容易に実現することができる。【０１２２】
本発明に係る照明方法は、少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する工程と、出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えて照射する工程とを含むことを特徴とする。【０１２３】
この構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。【０１２４】
本発明に係る画像表示方法は、本発明に係る照明方法における工程と、前記波長帯域毎の照明光を波長帯域に応じた画像色信号に応じて空間変調する工程とを含むことを特徴とする。【０１２５】
この構成によれば、前記照明方法を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた画像表示方法を容易に実現することができる。【０１２６】
本発明に係る画像投影方法は、本発明に係る画像表示方法における工程と、前記空間変調された光をスクリーンに投影する工程とを含むことを特徴とする。【０１２７】
この構成によれば、前記照明方法による前記画像表示方法を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた画像投影方法を容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明にかかる照明装置は、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができるという利点を有し、３原色の光の照射領域を所定時間毎に変化させることができるので、カラー画像の液晶ディスプレイ装置、大型のスクリーンにカラー画像を投影する投写型ディスプレイ装置などに適用可能である。
【図１】
2007023649.tif 000002
【図２Ａ】
2007023649.tif 000003
【図２Ｂ】
2007023649.tif 000004
【図３Ａ】
2007023649.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2007023649.tif 000008
【図６】
2007023649.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
2007023649.tif 000012
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月20日(2008.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるＮ波長帯域の光を出射するＮ個のレーザ光源と、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える光路切換部材と、
前記光路切換部材から出射した光を照射する照明光学系とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転して前記波長帯域毎の光を所定回転毎に異なるＮ個の位置に出射するカラーホイールと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向に所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記カラーホイールからそれぞれ異なる前記Ｎ個の位置に出射された前記波長帯域毎の光を一端で受けて他端から出射するＮ個のロッドインテグレータと、
前記カラーホイールの前記所定回転毎に上方向または下方向に反復移動して、前記ロッドインテグレータから出射された光を反射して前記照明光学系に向けるミラー群とを備えた請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記カラーホイールは、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光が斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、
前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（Ｎ−１）個の全Ｎ×（Ｎ−１）個の領域に波長帯域毎に分割され、分割された各領域にて、前記第１の円盤体の前記内周領域から出射した又は前記外周領域で反射された特定の波長帯域の光を透過して出射し、他の波長帯域の光を前記第１の円盤体の外周方向へと反射する第２の円盤体とを備えた請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光路切換部材は、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、
前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記２Ｎ個のライトガイドのうちＮ個のライトガイドの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、前記波長帯域毎に周方向で異なるＮ個の内周側の位置にそれぞれ斜めに入射し、回転に伴い内周側から外周側へと所定回転内で異なる２Ｎ個の位置にそれぞれ出射するカラーホイールと、
前記カラーホイールから、異なるＮ波長帯域のそれぞれに対して前記２Ｎ個の位置のそれぞれに出射された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ２個のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、各波長帯域に対して前記２Ｎ個の位置に対応する２Ｎ個のライトガイドの１個ずつの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記カラーホイールは、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光がそれぞれ斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、
前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（２Ｎ−１）個の全Ｎ×（２Ｎ−１）個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面と反射面とが、周方向に、かつ内周から外周にかけて前記透過面の面積は大きく前記反射面の面積は小さくなるように形成された第２の円盤体とを備えた請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記ロッドインテグレータ間の前記所定間隔は、前記分離領域の上下方向の幅に対応する請求項２から６のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項８】
前記光路切換部材は、
軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を波長帯域毎に列方向でＮ個の異なる位置に回折するとともに、前記波長帯域の異なる光のそれぞれを所定回転毎に行方向で異なる２Ｎ個の位置に回折するグレーティングホイールと、
Ｎ行２Ｎ列のホログラムディフューザからなり、前記グレーティングホイールにより回折された光を、前記波長帯域毎に異なる行の、前記所定回転毎に異なる列のホログラムディフューザで受け拡散光にして前記照明光学系に向けるホログラムとを備えた請求項１記載の照明装置。
【請求項９】
前記グレーティングホイールは、前記波長帯域毎に径方向で異なるＮ個の環状領域を有し、前記Ｎ個の環状領域の各々は周方向で２Ｎ個の領域に分割され、前記２Ｎ個の領域の各々にはピッチの異なる同心円状の回折格子が形成される請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積と同じである請求項１記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光路切換部材は、
前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、
前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個の第１のライトガイドと、
前記２Ｎ個の第１のライトガイドのそれぞれの他端に接続されて受光し、一方向および他方向に波長帯域の同じ光を出射する２Ｎ個の光分岐素子と、
前記２Ｎ個の光分岐素子のそれぞれの一方向および他方向の出射端にそれぞれ一端が接続されて、前記光分岐素子から一方向および他方向に出射された前記波長帯域の同じ光を一端から入射し他端から一方向および他方向に出射する４Ｎ個の第２のライトガイドと、
直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記４Ｎ個の第２のライトガイドのうち、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記一方向へと出射された光を上下方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射し、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記他方向へと出射された光を左右方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、
前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、
前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されている請求項１記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１から７、１０、１１のいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項８または９記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積よりも大きく設定され、前記制御回路は、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域の境界近傍領域にて光を遮断するよう前記空間光変調素子を制御し、前記境界近傍領域は、前記分離領域に跨って設定される請求項１３記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記空間光変調素子は、マイクロミラーデバイスまたは反射型液晶パネルである請求項１２から１４のいずれか一項記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか一項記載のディスプレイ装置と、
前記空間光変調素子によって変調された光をスクリーンに投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
【請求項１７】
少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する工程と、
出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えて照射する工程とを含むことを特徴とする照明方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の照明方法における工程と、
前記波長帯域毎の照明光を波長帯域に応じた画像色信号に応じて空間変調する工程とを含むことを特徴とする画像表示方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の画像表示方法における工程と、
前記空間変調された光をスクリーンに投影する工程とを含むことを特徴とする画像投影方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像表示素子を照明する照明装置および方法、及び前記照明装置を備えるディスプレイ装置および投写型ディスプレイ装置、並びに前記照明方法を用いた画像表示方法および画像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面ディスプレイ装置として、大型液晶パネルを用いた液晶ディスプレイ装置や、透過／反射液晶素子或いはマイクロミラーデバイスといった空間光変調素子を用いた投写型及び背面投写型ディスプレイ装置が知られている。投写型及び背面投写型ディスプレイ装置には、カラー画像を形成するために赤・緑・青の３原色に対応して３つの空間光変調素子を有するタイプと、一つの空間光変調素子に時分割で３原色の光を照射してカラー画像を合成するタイプとがある。
【０００３】
時分割で３原色の光を照射する方法として、白色光源からの光を、３原色のフィルタが形成されたカラーホイールで３原色の光に分離し、カラーホイールの回転により３原色の光が順次照射するという方法があるが、フィルタを通すため光利用効率が３分の１になってしまうという問題があった。この問題を解決するために、３原色のカラーバンドを空間光変調素子上で順次移動させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されている方法について、図１４を用いて説明する。図１４は、従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す断面図である。図１４において、１０１はランプ、１０２は楕円形反射器、１０３はコールドミラーを示す。１０４はダイクロイックミラー群を示し、ランプ１０１から出射した白色光を赤・緑・青の３原色の光に分離する。１０５は回転プリズムを示し、紙面に垂直方向の軸を中心として回転する。１０６、１０７はリレーレンズを示す。１０８はライトバルブを示し、例えば液晶パネルである。１０９は投射レンズを示す。１１０は回転プリズム１０５を駆動する回転駆動回路を示し、１１１はライトバルブ１０８の３原色の光の各領域に応じて赤・緑・青の色信号を供給する色信号処理回路を示す。
【０００５】
図１４において、ランプ１０１から出射した白色光はコールドミラー１０３によって反射されてダイクロイックミラー群１０４に入射する。ランプ１０１から後方に出射した白色光は楕円形反射器１０２によって反射された後、コールドミラー１０３によって反射されてダイクロイックミラー群１０４に入射する。ダイクロイックミラー群１０４は、白色光を紙面内上下方向に赤・緑・青の３原色の光に分離し、長方形の断面を有する光ビームとして、回転プリズム１０５に入射させる。
【０００６】
回転プリズム１０５が回転すると、屈折作用により赤・緑・青の３原色の光ビームは逐次、紙面上下方向に例えば上から下へと移動する。回転プリズム１０５を出射した光ビームはリレーレンズ１０６、１０７によってライトバルブ１０８に入射する。ライトバルブ１０８は紙面上下方向に領域分割され、各領域には入射する光の色に応じて色信号が設定され、光ビームの移動に同期して各領域が移動することで画像表示が行われる。ライトバルブ１０８上の画像は投射レンズ１０９によって図示しないスクリーンに投影される。
【０００７】
特許文献１の構成に於いては、回転プリズム１０５を定速回転させると光ビームの上下方向の移動速度は一定にならないため、回転プリズム１０５の入出射面を円筒形にするなどの対応が必要になる。また、ライトバルブ１０８の最下部を通過した光はすぐにはライトバルブ１０８の最上部には移動しないので、光利用効率の損失が発生するという問題があった。
【特許文献１】特許第３３５２１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解消するものであり、その目的は、簡単な光学系で光利用効率を向上させた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、Ｎ個のレーザ光源と、光路切換部材と、照明光学系とを含む。前記Ｎ個のレーザ光源は、少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する。光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える。照明光学系は、前記光路切換部材から出射した光を照射する。
【００１０】
上記の構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な光学系で光利用効率を向上させた照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。図１において、１Ｒは赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源、１Ｇは緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源、１Ｂは青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源を示す。
【００１４】
２ａ、２ｂはダイクロイックミラーを示し、ダイクロイックミラー２ａは赤色光を透過し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー２ｂは青色光を反射し、赤色光と緑色光を透過する。
【００１５】
３はカラーホイールを示し、第１の円盤体３ａと第２の円盤体３ｂからなっており、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから出射した光の光路中に設けられている。
【００１６】
４ａ、４ｂ、４ｃはライトガイドを示し、一端でカラーホイール３を通過したいずれかの色の光を受光して、他端から出射する。
【００１７】
５ａ、５ｂ、５ｃはロッドインテグレータを示し、例えば直方体のプリズムである。ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃは、一端から入射した光を内部で多重反射することで、他端で均一な光量分布を生じせしめるものである。
【００１８】
６はミラー群であり、第１のミラー６ａと第２のミラー６ｂとからなっている。第１のミラー６ａと第２のミラー６ｂは図示しない保持材によって、互いに直角に、一体的に保持されている。ミラー群６は、２つの永久磁石６ｃと電磁石６ｄの作用により、すなわち電磁石６ｄに流す電流の方向を切り換えることにより、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃに対して永久磁石６ｃの一方に吸引され他方に反発されて上下方向の所定位置に反復移動する。
【００１９】
７は照明光学系を示す。８は空間光変調素子を示し、好適には、透過型液晶素子、反射型液晶素子、またはマイクロミラーアレイである。照明光学系７は、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの出射端部を空間光変調素子８上に結像するように配置されており、また、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃは、それらの出射端の幅とロッドインテグレータ間の間隔とが等しくなるように配置され、かつ空間光変調素子８上でのロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像面積が空間光変調素子８の面積の半分になるように設定されている。
【００２０】
８０は制御回路を示し、空間光変調素子８上での、赤色光、緑色光、および青色光の照射領域に対して、各色に応じた画像色信号を空間光変調素子８にシリアルに伝送する。
【００２１】
９は投射レンズを示し、空間光変調素子８により変調された光を図示しないスクリーンに投影する。
【００２２】
図１において、赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光は、ダイクロイックミラー２ａを通過する。緑色レーザ光源１Ｇから出射した緑色光は、ダイクロイックミラー２ａで反射され、赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光とともに共通光軸に沿って伝搬する。青色レーザ光源１Ｂを出射した青色光は、ダイクロイックミラー２ｂで反射され、ダイクロイックミラー２ｂを透過した赤色光と緑色光とともに共通光軸に沿って伝搬し、カラーホイール３に入射する。
【００２３】
カラーホイール３に入射した光は、第１の円盤体３ａと第２の円盤体３ｂとの間を反射しながら、赤色光、緑色光、青色光に分離して３本のライトガイド４のいずれかの一端に入射する。以下では、カラーホイール３の構造および作用について、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。
【００２４】
図２Ａは、カラーホイール３を構成する第１の円盤体３ａの構造を示す平面図である。図３Ａにおいて、第１の円盤体３ａは、光を透過する内周領域１０と光を反射する外周領域１１とからなる。赤色レーザ光源１Ｒ、緑色レーザ光源１Ｇ、および青色レーザ光源１Ｂから出射した各色光は、内周領域１０を透過してカラーホイール３の内部に入射する。
【００２５】
図２Ｂは、カラーホイール３を構成する第２の円盤体３ｂの構造を示す平面図である。図３Ｂにおいて、第２の円盤体３ｂは、周方向で３分割され、径方向で２分割されて、径方向の領域１２Ｂと領域１２Ｇ、径方向の領域１４Ｇと領域１４Ｒ、および径方向の領域１３Ｒと領域１３Ｂが周方向に形成されている。各領域は、ダイクロイックミラーを成膜もしくは貼付して形成され、同じ面積を有する。領域１２Ｇと１４Ｇは、緑色光だけを透過しその他の赤色光と青色光を反射する。領域１３Ｒと１４Ｒは、赤色光だけを透過しその他の緑色光と青色光を反射する。領域１２Ｂと１３Ｂは、青色光だけを透過しその他の赤色光と緑色光を反射する。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂにおいて、まず、第１の円盤体３ａの内周領域１０の点Ｐに斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１２Ｂに入射した場合、青色光だけがそのまま透過し、緑色光と赤色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。緑色光と赤色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１２Ｇに入射し、緑色光だけがそのまま透過する。残った赤色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの直径が第１の円盤体３ａの直径よりも小さいため第２の円盤体３ｂの外側から、他の青色光、緑色光と平行に出射する。
【００２７】
次に、カラーホイール３が図２Ｂの矢印方向に回転すると、第１の円盤体の内周領域１０に斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１４Ｇに入射することになり、緑色光だけがそのまま透過し、赤色光と青色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。赤色光と青色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１４Ｒに入射し、赤色光だけがそのまま透過する。残った青色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの外側から他の緑色光、赤色光と平行に出射する。
【００２８】
次に、カラーホイール３が所定回転（１／３回転）だけ図２Ｂの矢印方向に回転すると、第１の円盤体の内周領域１０に斜めに入射して透過した光が第２の円盤体３ｂの領域１３Ｒに入射することになり、赤色光だけがそのまま透過し、緑色光と青色光は反射されて第１の円盤体３ａの外周領域１１に向かう。緑色光と青色光は、外周領域１１で再度反射されて領域１３Ｂに入射し、青色光だけがそのまま透過する。残った緑色光は、外周領域１１で再度反射されて、第２の円盤体３ｂの外側から、他の赤色光、青色光と平行に出射する。
【００２９】
以上のように、カラーホイール３の１／３回転毎に、赤色光、緑色光、および青色光がそれぞれ異なる位置に出射することになる。すなわち、上記の動作例によると、まず、青色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、緑色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、赤色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。
【００３０】
カラーホイールが１／３回転すると、緑色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、赤色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、青色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。
【００３１】
さらにカラーホイールが１／３回転すると、赤色光が、ライトガイド４ａの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ａの一端に入射し、青色光が、ライトガイド４ｂの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｂの一端に入射し、緑色光が、ライトガイド４ｃの一端に入射し他端から出射してロッドインテグレータ５ｃの一端に入射する。
【００３２】
上記のようにしてロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの一端に入射した光は、多重反射により、それらの他端で一様な光量分布になって出射する。ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃから出射した光は、ミラー群６によって反射された後、照明光学系７によって空間光変調素子８に結像されるが、この時、ミラー群６が移動すると空間光変調素子８上の像も移動する。図３Ａおよび図３Ｂを用いて、ミラー群６の作用について説明する。
【００３３】
図３Ａは、ミラー群６が上方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子８上での像の形成状態を示す図であり、図３Ｂは、ミラー群６が下方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子８上での像の形成状態を示す図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、図１と同じ要素については同一の符号を附して説明を省略する。１５ａはロッドインテグレータ５ａの鏡像を示し、１５ｂはロッドインテグレータ５ｂの、１５ｃはロッドインテグレータ５ｃのそれぞれ鏡像を示す。図３Ａにおいて、光線を実線で、虚像、および虚像から出射している光線を破線で示している。図３Ｂは、図３Ａに示すミラー群６をロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの間隔の半分の距離だけ移動させた時の様子を示しており、１６ａ、１６ｂ、１６ｃはそれぞれロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの鏡像である。
【００３４】
ミラー群６をロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの間隔の半分の距離だけ移動させることにより、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの鏡像１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１６ａ、１６ｂ、１６ｃを互いに隣接させることができる。鏡像１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、照明光学系７によって空間光変調素子８に結像されるので、ミラー群６の移動に伴ってロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像が空間光変調素子８上に交互に結像されることとなる。
【００３５】
次に、図４を用いて、空間光変調素子８上の照射領域と分離領域とが所定時間毎に、すなわちカラーホイール３の１／３回転とミラー群６の上下方向への移動により切り換わる様子について説明する。
【００３６】
図４において、８は空間光変調素子を示し、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像に対応して６個の領域８ａ〜８ｆに分割されている。図４において、領域８ａ〜８ｆ上に示した記号Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤色光、緑色光、青色光の照明光が照射されていることを示す。記号ＢＫは光が照射されず、または空間光変調素子８がオフの状態（光を遮断する状態）にあることを示す。
【００３７】
時刻ｔ０において、領域８ａは赤色光で、領域８ｃは緑色光で、領域８ｅは青色光で照明されており、領域８ｂ、８ｄ、８ｆには光は照射されていない。
【００３８】
時刻ｔ１において、ミラー群６が下方向の所定位置に移動すると、赤色光、緑色光、青色光の順番は同じままで照射領域がシフトする。
【００３９】
時刻ｔ１から、カラーホイール３が１／３回転し、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃに入射する光の配置が変わると共に、時刻ｔ２において、ミラー群６が上方向の所定位置に移動すると、領域８ａは青色光で、領域８ｃは赤色光で、領域８ｅは緑色光で照明される。
【００４０】
以降、ミラー群６の反復移動とカラーホイール３の回転を繰り返すと、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５の状態を経て再度時刻ｔ０の状態に戻る。この１サイクルを繰り返すと、空間光変調素子８は赤、緑、青の３原色の光で全面を照射されることとなり、領域８ａ〜８ｆに照明光に応じた画像色信号を照明光に同期して制御回路８０から入力することでカラー画像が形成できる。空間光変調素子８の像を投射レンズ９によって結像することによって、カラー投影像が形成できることとなる。
【００４１】
ここで、ミラー群６の移動時間とカラーホイール３の回転数について具体的に説明する。テレビ画像信号の１フィールド期間は１／６０ｓｅｃであるので、カラーホイール３の回転数は、１秒間に６０回転、すなわち３６００ｒｐｍとなる。また、図４に示す時刻ｔ０→時刻ｔ１→時刻ｔ２→時刻ｔ３→時刻ｔ４→時刻ｔ５→時刻ｔ０へと照明状態を切り換える各時間期間は、１／（６×６０）＝２．７７ｍｓｅｃ、切換周波数は３６０Ｈｚとなる。各時刻においてミラー群６の上方向または下方向への移動が必要であり、ミラー群６の移動時間が、切換時間である２．７７ｍｓｅｃの例えば１０分の１程度、すなわち０．３ｍｓｅｃ程度（約５ライン分の期間）であれば、投影画像に与える影響はほぼないと考えられる。本実施の形態における２つの永久磁石６ｃと電磁石６ｄとを組み合わせた駆動方法によれば、０．３ｍｓｅｃというミラー群６の移動時間は十分に実現可能である。
【００４２】
また、図４において、時刻ｔ０の状態→時刻ｔ２の状態→時刻ｔ４の状態→時刻ｔ１の状態→時刻ｔ３の状態→時刻ｔ５の状態→時刻ｔ０の状態へと照明状態を切り換えた場合、ミラー群６の移動が必要になるのは、時刻ｔ４の状態→時刻ｔ１の状態、時刻ｔ５の状態→時刻ｔ０の状態へと切り換えた時だけとなり、切換時間は、２．７７×３＝８．３１ｍｓｅｃとなる。これにより、ミラー群６の移動時間（０．３ｍｓｅｃ）の投影画像への影響はほとんどなくなる。
【００４３】
図５は、ミラー群６の駆動方法の変形例を示す断面図である。図５において、ミラー群６は、電圧の変化を機械的な変化に変換する圧電アクチュエータ６ｅと、力点に圧電アクチュエータ６ｅが配置され、作用点にミラー６ａ、６ｂが接合された支柱６ｆと、支柱６ｆの支点に配置され、てこの原理により圧電アクチュエータ６ｅの機械的な変化を拡大するための支点部材６ｇとから成る駆動手段により、上下方向の所定位置に反復駆動される。
【００４４】
図６は、ミラー群６の駆動方法の他の変形例を示す断面図である。図６において、ミラー群６は、図５に示す圧電アクチュエータ６ｅに代えて、２つの形状記憶合金６ｈによりプッシュプル動作、すなわち形状記憶合金６ｈの一方が収縮すると、他方が伸長することで、図５と同様に、てこの原理を用いて上下方向の所定位置に反復駆動される。
【００４５】
図７は、ミラー群６の駆動方法の更なる変形例を示す断面図である。図７において、ミラー群６は、一方の開口部から圧縮空気が吸入され、他方の開口部から圧縮空気が吐出されるシリンダ６ｉと、一端がミラー６ａ、６ｂに接合され、他端がシリンダ６ｉへの圧縮空気の吸入と吐出により摺動するシリンダ６ｊとから成る駆動手段により、上下方向の所定位置に反復駆動される。
【００４６】
以上のように、本実施の形態１によれば、図４に示すように、３原色の光は空間光変調素子８の領域８ａ〜８ｆを離散的に照明するので、従来例で述べた照明光の移動の等速性は考慮しなくとも良い。また、照明光は常に領域８ａ〜８ｆのいずれかの領域にあるので、光利用効率も高い。
【００４７】
また、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの空間光変調素子８上の像と領域８ａ〜８ｆとは正確に重なるように位置合わせを行う必要があるが、ロッドインテグレータ５ａ、５ｂ、５ｃの像寸法を領域８ａ〜８ｆの寸法よりも若干大きめにしておき、空間光変調素子８にオフの領域を設けておくことで位置合わせ精度を緩やかにすることができる。
【００４８】
また、照明光学系７の色収差や歪曲収差などによるロッドインテグレータ像の歪みに対しても、空間光変調素子８にオフの領域を設けて、開口として利用することで不要部分を除去できるという効果もある。さらに、空間光変調素子８にオフの領域を設けることで、各色の照明光が重なって混色が発生するということもない。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、投写型ディスプレイ装置を例に挙げて説明したが、空間光変調素子８として大型液晶パネルを用いてこれを直視することでディスプレイ装置として動作させることも可能である。
【００５０】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。図８において、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ図示しない３つのレーザ光源から出射した赤色光、緑色光、青色光を示す。１８ａ、１８ｂ、１８ｃは光偏向器を示し、好適には音響光学素子や電気光学素子、あるいはガルバノミラー、マイクロミラーデバイスを用いることができる。３個の光偏向器１８ａ〜１８ｃは、入射した光の進行方向を、外部入力に応じて回折や屈折、反射作用によって変化させる。１９ａ、１９ｂはダイクロイックミラーを、２０はレンズを、２１ａ〜２１ｆは６個のライトガイドを、２２ａ〜２２ｆは６個のロッドインテグレータを示し、上下方向に３個、左右方向に３個の計６個が、所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置される。２３はプリズムを示し、ガラスプリズムでも、偏光プリズムでも良い。偏光プリズムを用いることで、ガラスプリズムを用いる場合よりも光利用効率を上げることができる。６個のロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆは、プリズム２３の出射面側から見た時に同一平面に隙間なく隣接するように配置されている。
【００５１】
図８において、図示しない赤色レーザ光源から出射した赤色光１７ａは、光偏向器１８ａによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ａ、１９ｂを透過し、レンズ２０によって集光されて、６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。また、図示しない緑色レーザ光源から出射した緑色光１７ｂは、光偏向器１８ｂによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ａで反射し、ダイクロイックミラー１９ｂを透過し、レンズ２０によって集光されて、赤色光が入射するライトガードとは異なる６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。図示しない青色レーザ光源から出射した青色光１７ｃは、光偏向器１８ｃによって偏向された後、ダイクロイックミラー１９ｂで反射し、レンズ２０によって集光されて、赤色光、緑色光が入射するライトガードとは異なる６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのいずれかに入射する。
【００５２】
上述の動作において、光偏向器１８ａ〜１８ｃは、赤色光１７ａと緑色光１７ｂと青色光１７ｃとが同時に同じライトガイドに入らないように制御すると共に、所定時間内にすべてのライトガイドに循環的に入射するように制御する。６個のライトガイド２１ａ〜２１ｆのうちの３個から出射した光は、６個のロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆのうちの３個の一端に入射して多重反射を繰り返した後、他端から出射する。プリズム２３によって合波された光は、図示しない照明光学系、空間光変調素子、投影レンズを通過して画像を形成する。
【００５３】
なお、空間光変調素子上での照明状態は、図４で示した通りであるが、本実施の形態２においては、赤色光、緑色光、青色光のそれぞれについて光偏向器を設けたので、図４に示す領域８ａ〜８ｆのそれぞれの領域毎に３原色の照射時間を制御することができ、画面領域毎にカラーバランスの制御を行うことができる。
【００５４】
また、本実施の形態２によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。
【００５５】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。本実施の形態３では、回転する第１の円盤体と第２の円盤体との間を光が多重反射する間に第２の円盤体の透過面から光が出射し、ライトガイドに入射することで光路の切換を行う。さらに、本実施の形態３は、赤、緑、青の三色の光源から出射した光を第１の円盤体の異なる位置に入射させることで、本発明の実施の形態１で用いたようなダイクロイックミラーを不要としたものである。
【００５６】
図９において、２４はカラーホイールを示し、第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂとからなる。第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂは、中心を合わせて所定の間隙を保った状態でモータ２４ｃの回転軸に固定されて回転する。２５Ｒは、図示しない光源から出射した赤色光を示し、２５Ｇは緑色光を示す。なお、青色光は、図面の明瞭化のため、図９には示していない。図９には、赤色光２５Ｒと緑色光２５Ｇの反射光路を判りやすく示すために、第２の円盤体２４ｂから出射する主光線を複数示しているが、実際には、赤色光、緑色光、青色光についてそれぞれ１本の主光線だけが出射する。また、ロッドインテグレータ２２ａ〜２２ｆおよびプリズム２３は、図８に示すものと同じ構造および機能を有する。
【００５７】
図９において、赤色光２５Ｒは、第１の円盤体２４ａの内周領域から斜めに入射し、第２の円盤体２４ｂの外周領域と第１の円盤体２４ａの反射面との間を外周方向へと多重反射する。第２の円盤体２４ｂには透過面と反射面が形成された領域が有り、多重反射した赤色光が第２の円盤体２４ｂの透過面または外側から赤色光Ｒ１〜Ｒ６として異なる位置へと出射し、例えば赤色光Ｒ１はライトガイド２１ｃ（Ｒ１）の一端に、赤色光Ｒ２はライトガイド２１ｄ（Ｒ２）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｒ１）の他端から出射した赤色光Ｒ１は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｒ２）の他端から出射した赤色光Ｒ２は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。
【００５８】
また、緑色光２５Ｇは、第１の円盤体２４ａの内周領域の、赤色光２５Ｒとは異なる位置から斜めに入射し、第２の円盤体２４ｂの外周領域と第１の円盤体２４ａの反射面との間を外周方向へと多重反射する。多重反射した緑色光が第２の円盤体２４ｂの透過面または外側から緑色光Ｇ１〜Ｇ６として異なる位置へと出射し、例えば緑色光Ｇ５はライトガイド２１ｃ（Ｇ５）の一端に、緑色光Ｇ６はライトガイド２１ｄ（Ｇ６）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｇ５）の他端から出射した緑色光Ｇ５は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｇ６）の他端から出射した緑色光Ｇ６は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。
【００５９】
また、図示しない青色光も、第２の円盤体２４ｂからＢ１〜Ｂ６として異なる位置へと出射し、例えば青色光Ｂ３はライトガイド２１ｃ（Ｂ３）の一端に、青色光Ｂ４はライトガイド２１ｄ（Ｂ４）の一端に入射する。ライトガイド２１ｃ（Ｂ３）の他端から出射した青色光Ｂ３は、ロッドインテグレータ２２ｃに入射し、ライトガイド２１ｄ（Ｂ４）の他端から出射した青色光Ｂ４は、ロッドインテグレータ２２ｄに入射する。
【００６０】
このように、１つのロッドインテグレータに３本のライトガイドが赤色光、緑色光、青色光に対応して接続されている。なお、図９には、図面の明瞭化のため、１８（２Ｎ２；Ｎ＝３）本のライトガイドを単なる直線で示している。
【００６１】
モータ２４ｃによって第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂが回転すると、第２の円盤体２４ｂから出射する赤色光、緑色光、青色光の位置が変化し、第１の円盤体２４ａと第２の円盤体２４ｂの回転に伴って、各色の光は異なるライトガイドに入射することとなる。以下では、カラーホイール２４の構造および作用について、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。
【００６２】
図１０Ａは、カラーホイール２４を構成する第１の円盤体２４ａの構造を示す平面図である。図１０Ａにおいて、第１の円盤体２４ａは、光を透過する内周領域２６と、光を反射する外周領域とからなる。
【００６３】
図１０Ｂは、カラーホイール２４を構成する第２の円盤体２４ｂの構造を示す平面図である。図１０Ｂにおいて、第２の円盤体２４ｂは、第１の円盤体２４ａよりも直径が小さく、周方向で３（Ｎ）個および径方向で５（２Ｎ−１）個の全１５（Ｎ（２Ｎ−１））個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面２９ａ〜２９ｅと反射面２８ａ〜２８ｅとが、周方向に、かつ内周から外周にかけて透過面の面積は大きく反射面の面積は逆に小さくなるように形成されている。
【００６４】
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、赤色光２５Ｒ（図９）は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１に斜めに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ａに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ１（図９）として出射される。また、緑色光２５Ｇ（図９）は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ２に斜めに入射して透過し、赤色光と同様に緑色光Ｇ１（図９）として出射される。また、青色光は、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ３に斜めに入射して透過し、赤色光と同様に青色光Ｂ１（図９）として出射される。
【００６５】
次に、モータ２４ｃ（図９）が矢印方向に回転すると、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１から入射した赤色光Ｒ２５は、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ａで外周方向に反射し、第１の円盤体２４ａで反射して、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ｂに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ２（図９）として出射される。緑色光および青色光についても同様である。
【００６６】
さらにモータ２４ｃが回転すると、第１の円盤体２４ａの内周領域２６の点Ｐ１から入射した赤色光Ｒ２５は、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ａで外周方向に反射し、第１の円盤体２４ａで反射し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の反射面２８ｂで反射し、第１の円盤体２４ａで反射し、第２の円盤体２４ｂの分割領域の透過面２９ｃに入射して透過し、第２の円盤体２４ｂから赤色光Ｒ３（図９）として出射される。緑色光および青色光についても同様である。
【００６７】
このようにして、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ、カラーホイール２４の第１の円盤体２４ａの内周領域２６の異なる位置（点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で透過面と反射面を有する第２の円盤体２４ｂにより透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体２４ａの外周領域２７で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体２４ｂの径方向の各領域の透過面および外側から、カラーホイール２４の所定回転毎に位置を変えて出射される。
【００６８】
以上のように、本実施の形態３によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、または実施の形態２のような３個の光偏向器による赤色光、緑色光、および青色光の偏向や、また実施の形態１、２のような赤色光、緑色光、および青色光を共通光軸に沿って伝搬させるためのダイクロックミラーが不要になる。
【００６９】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成図である。図１１において、３０はグレーティングホイールを示し、径方向に分割された３個の環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂからなる。環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにはそれぞれ赤色レーザ光源１Ｒから出射した赤色光、緑色レーザ光源１Ｇから出射した緑色光、および青色レーザ光源１Ｂから出射した青色光が入射する。環状領域３０Ｒ〜３０Ｂはそれぞれ周方向に６（２Ｎ）分割された領域を有し、各領域にはピッチの異なる同心円状のグレーティングが形成されている。３１はホログラムを示し、３行６列（Ｎ行２Ｎ列）のホログラムディフューザからなる。３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂはそれぞれ６列のホログラムディフューザが並んだホログラム行を示し、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにより回折された赤色光、緑色光、青色光が入射する。３２は空間光変調素子を示す。３２ａ〜３２ｆは空間光変調素子３２を分割した領域である。ホログラム３１を構成するそれぞれのホログラムディフューザは、入射光を拡散して光量分布を均一化すると共に、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆに、各領域に対応したビーム形状にして照射する。
【００７０】
グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｒの点Ｐ１に入射した赤色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｒに入射する。また、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｇの点Ｐ２に入射した緑色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｇに入射する。また、グレーティングホイール３０の環状領域３０Ｂの点Ｐ３に入射した青色光は、同心円状のグレーティングにより回折されて、ホログラム３１のホログラム行３１Ｂに入射する。
【００７１】
グレーティングホイール３０が回転すると、環状領域３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに形成されている同心円状のグレーティングのピッチが分割領域毎に変化するので、赤色光、緑色光、青色光の回折角が変化し、ホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂへの入射位置も変化する。グレーティングホイール３０が１回転すると、赤色光、緑色光、青色光がホログラム３１のホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを走査するように構成されている。ホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂにはそれぞれ６列のホログラムディフューザが形成されており、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆに１対１に対応している。
【００７２】
赤色光、緑色光、青色光がホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを走査すると、空間光変調素子３２の領域３２ａ〜３２ｆも走査されることとなり、図４で説明した照明を行うことにより、カラー画像が形成される。ここで、走査という言葉を用いたが、連続的に移動する必要はなく、領域３２ａ、３２ｃ、３２ｅ、３２ｂ、３２ｄ、３２ｆのようにとびとびに照明することも可能である。
【００７３】
以上のように、本実施の形態４によれば、回折素子であるホログラムディフューザを用いることで、光量の均一化とビーム照射を行い、光学素子の簡素化を図ることができる。本実施の形態４の変形例として、グレーティングホイール３０にホログラムディフューザの機能も付加することで、光学素子をより簡素化することもできる。
【００７４】
また、本実施の形態４によれば、実施の形態１のようなカラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、または実施の形態２のような３個の光偏向器による赤色光、緑色光、および青色光の偏向や、また実施の形態１、２のような赤色光、緑色光、および青色光を共通光軸に沿って伝搬させるためのダイクロックミラーが不要になる。
【００７５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る投写型ディスプレイ装置は、空間光変調素子上の赤、緑、青の３原色の光の照明状態だけが、実施の形態４のそれと異なるので、図１２を参照して、空間光変調素子８上の照明について説明する。図１２は、図４と同じように各時刻での照明状態を示している。図１２において、３３ａは領域８ａと８ｂの境界近傍領域であり、領域８ａと領域８ｂの境界を挟んで４〜６行の画素ラインからなっている。３３ｂ〜３３ｅはそれぞれ、領域８ｂと領域８ｃ、領域８ｃと領域８ｄ、領域８ｄと領域８ｅ、領域８ｅと領域８ｆの境界近傍領域である。図１２において、図４と異なっているのは照明光の照射領域だけである。
【００７６】
時刻ｔ０において、空間光変調素子８の領域８ａと８ｂは赤色光で、領域８ｃと８ｄは緑色光で、領域８ｅと８ｆは青色光で照明されており、境界近傍領域３３ｂと３３ｄでは空間光変調素子８をオフの状態にして光を遮断している。
【００７７】
時刻ｔ０から、グレーティングホイール３０（図１１）が矢印方向に１／６回転すると、時刻ｔ１にて、グレーティングホイール３０のグレーティングのピッチが異なる領域に赤色光、緑色光、青色光が入射し、回折角が変化して、ホログラム３１のホログラム行３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの異なるホログラムディフューザに入射し、空間光変調素子８上の照明状態は図示のように切り換えられ、境界近傍領域３３ａ、３３ｃ、３３ｅでは空間光変調素子８をオフの状態にして光を遮断している。
【００７８】
以降、グレーティングホイール３０の回転を繰り返すと、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の状態を経て再度時刻ｔ０の状態に戻る。この１サイクルを繰り返すと、空間光変調素子８は赤、緑、青の３原色の光で全面を照射されることとなり、領域８ａ〜８ｆに照明光に応じた画像色信号を照明光に同期して入力することでカラー画像が形成できる。空間光変調素子８の像を投射レンズ９によって結像することによって、カラー投影像が形成できることとなる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態５によれば、赤色光、緑色光、青色光の照射領域の境界近傍領域で空間光変調素子８をオフの状態にすることで、画像が表示されない領域面積を小さくして、ちらつきを抑えることができる。また照明光の照射面積が増えるので、単位面積当たりの強度が下がり、光量分布の均一性が向上し、空間光変調素子８に対する熱的および光化学的損傷も抑制することができる。
【００８０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、図１２に示す実施の形態５の空間光変調素子８上の照明状態を別の構成により実現するものであり、そのため、実施の形態２における光偏向器、ダイクロックミラー、レンズ、ロッドインテグレータ、ライトガイド（第１のライトガイド）、プリズムを用いて、光分岐素子と第２のライトガイドとを設け、第１のライトガイドから光分岐素子、第２のライトガイドを介してロッドインテグレータに光を入射させる構成を有する。
【００８１】
図１３は、本発明の実施の形態６に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略部分構成を示す模式図である。図１３において、６（２Ｎ）本の第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端はそれぞれ６（２Ｎ）個の光分岐素子４０ａ〜４０ｆの入射端に接続され、第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端から出射された光を受ける。光分岐素子４０ａ〜４０ｆは、それぞれ、第１のライトガイド２１ａ〜２１ｆの他端から入射した同じ色の光を一方向と他方向へと分岐して出射する。光分岐素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆの一方向と他方向への出射端にはそれぞれ第２のライトガイド４１ａと４２ａ、４１ｂと４２ｂ、４１ｃと４２ｃ、４１ｄと４２ｄ、４１ｅと４２ｅ、４１ｆと４２ｆの一端が接続されている。
【００８２】
第２のライトガイド４１ａと４２ａの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｃと２２ｄに入射する。第２のライトガイド４１ｂと４２ｂの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｂと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｃと４２ｃの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｂと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｄと４２ｄの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ａと２２ｅに入射する。第２のライトガイド４１ｅと４２ｅの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ａと２２ｆに入射する。第２のライトガイド４１ｆと４２ｆの他端から出射された同じ色の光はそれぞれロッドインテグレータ２２ｃと２２ｆに入射する。
【００８３】
このような構成で、例えば、光偏向器１８ａ（図８）により偏向された赤色光が第１のライトガイド２１ａの一端に入射し、光偏向器１８ｂ（図８）により偏向された緑色光が第１のライトガイド２１ｃの一端に入射し、光偏向器１８ｃ（図８）により偏向された青色光が第１のライトガイド２１ｅの一端に入射した場合を想定する。
【００８４】
第１のライトガイド２１ａの他端から出射した赤色光は、光分岐素子４１ａの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ａを介してロッドインテグレータ２２ｃの一端に入射し、その他端から出射した赤色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ａの他端から出射した赤色光は、光分岐素子４１ａの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ａを介してロッドインテグレータ２２ｄに入射し、その他端から出射した赤色光は、プリズム２３で反射する。
【００８５】
第１のライトガイド２１ｃの他端から出射した緑色光は、光分岐素子４１ｃの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ｃを介してロッドインテグレータ２２ｂの一端に入射し、その他端から出射した緑色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ｃの他端から出射した緑色光は、光分岐素子４１ｃの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ｃを介してロッドインテグレータ２２ｅの一端に入射し、その他端から出射した緑色光は、プリズム２３で反射する。
【００８６】
第１のライトガイド２１ｅの他端から出射した青色光は、光分岐素子４１ｅの一方向への出射端から第２のライトガイド４１ｅを介してロッドインテグレータ２２ａの一端に入射し、その他端から出射した青色光は、プリズム２３を透過する。また、第１のライトガイド２１ｅの他端から出射した青色光は、光分岐素子４１ｅの他方向への出射端から第２のライトガイド４２ｅを介してロッドインテグレータ２２ｆの一端に入射し、その他端から出射した青色光は、プリズム２３で反射する。
【００８７】
プリズム２３から出射して合波された赤色光、緑色光、青色光は、空間光変調素子８（図１）上に照射され、実施の形態５で参照した図１２に示す時刻ｔ０の照明状態となる。このようにして、赤色光、緑色光、青色光が、所定時間毎に異なる第１のライトガイドに入射することで、図１２に示す時刻ｔ１〜ｔ５の照明状態を実現することができる。
【００８８】
以上のように、本実施の形態６によれば、実施の形態２と実施の形態５の上記利点が得られる。
【００８９】
本発明の特徴的構成をまとめると、以下のようになる。
【００９０】
本発明に係る照明装置は、異なるＮ波長帯域の光を出射するＮ個のレーザ光源と、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換える光路切換部材と、前記光路切換部材から出射した光を照射する照明光学系とを備えたことを特徴とする。
【００９１】
この構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。
【００９２】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転して前記波長帯域毎の光を所定回転毎に異なるＮ個の位置に出射するカラーホイールと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向に所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記カラーホイールからそれぞれ異なる前記Ｎ個の位置に出射された前記波長帯域毎の光を一端で受けて他端から出射するＮ個のロッドインテグレータと、前記カラーホイールの前記所定回転毎に上方向または下方向に反復移動して、前記ロッドインテグレータから出射された光を反射して前記照明光学系に向けるミラー群とを備えることが好ましい。
【００９３】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）が、カラーホイールの所定回転毎に異なる位置に分割されてカラーホイールから出射されるとともに、ミラー群の上下方向への反復移動により、照射領域を順次的に切り換えられて照射される。
【００９４】
この場合、前記カラーホイールは、前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光が斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（Ｎ−１）個の全Ｎ×（Ｎ−１）個の領域に波長帯域毎に分割され、分割された各領域にて、前記第１の円盤体の前記内周領域から出射した又は前記外周領域で反射された特定の波長帯域の光を透過して出射し、他の波長帯域の光を前記第１の円盤体の外周方向へと反射する第２の円盤体とを備えることが好ましい。
【００９５】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）が、カラーホイールの第１の円盤体の内周領域に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で波長選択性を有する第２の円盤体により透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体の外周領域で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体の内周領域、外周領域、および外側から、カラーホイールの所定回転毎に位置を変えて出射される。
【００９６】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記２Ｎ個のライトガイドのうちＮ個のライトガイドの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。
【００９７】
この構成によれば、波長帯域の異なる光が、Ｎ個の光偏向素子により所定時間毎に２Ｎ個のライトガイドのうちの異なるＮ個のライトガイドへと偏向され、Ｎ個のライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過し、所定時間が経過した次の時刻では、左右方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。
【００９８】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、前記波長帯域毎に周方向で異なるＮ個の内周側の位置にそれぞれ斜めに入射し、回転に伴い内周側から外周側へと所定回転内で異なる２Ｎ個の位置にそれぞれ出射するカラーホイールと、前記カラーホイールから、異なるＮ波長帯域のそれぞれに対して前記２Ｎ個の位置のそれぞれに出射された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ２個のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、各波長帯域に対して前記２Ｎ個の位置に対応する２Ｎ個のライトガイドの１個ずつの他端から出射された前記波長帯域毎の光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。
【００９９】
この構成によれば、Ｎ個のレーザ光源から出射された波長帯域の異なる光が、それぞれ異なる光路を通って直接カラーホイールへと入射し、カラーホイールの所定回転毎に異なる２Ｎ個の位置へと出射し、ライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過し、所定時間が経過した次の時刻では、左右方向のＮ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、またはＮ個の光偏向素子による波長帯域の異なる光の偏向や、また波長帯域の異なる光を共通光軸に沿って伝搬させるための光学素子が不要になる。
【０１００】
この場合、前記カラーホイールは、前記Ｎ個のレーザ光源から出射された光がそれぞれ斜めに入射して透過する内周領域、および光を反射する外周領域を有する第１の円盤体と、前記第１の円盤体の光出射側下方に同軸配置され、前記第１の円盤体よりも直径が小さく、周方向でＮ個および径方向で（２Ｎ−１）個の全Ｎ×（２Ｎ−１）個の領域に分割され、径方向に分割された各領域には、光の透過面と反射面とが、周方向に、かつ内周から外周にかけて前記透過面の面積は大きく前記反射面の面積は小さくなるように形成された第２の円盤体とを備えることが好ましい。
【０１０１】
この構成によれば、波長帯域毎の光（赤色光、緑色光、青色光）がそれぞれ、カラーホイールの第１の円盤体の内周領域の異なる位置に斜めに入射すると、周方向と径方向の領域で透過面と反射面を有する第２の円盤体により透過光と反射光に分離され、反射光は、第１の円盤体の外周領域で反射され、これらを繰り返すことで、第２の円盤体の径方向の各領域の透過面および外側から、カラーホイールの所定回転毎に位置を変えて出射される。
【０１０２】
本発明に係る照明装置において、前記ロッドインテグレータ間の前記所定間隔は、前記分離領域の上下方向の幅に対応することが好ましい。
【０１０３】
この構成によれば、上下方向にのみロッドインテグレータが配置される構成の場合、ロッドインテグレータの間隔により分離領域の上下方向の幅が規定され、ロッドインテグレータの上下方向の幅により照射領域の上下方向の幅が規定される。または、上下方向と左右方向にロッドインテグレータが配置される構成の場合、ロッドインテグレータの間隔および上下方向または左右方向の幅により分離領域の上下方向の幅が規定され、ロッドインテグレータの上下方向または左右方向の幅により照射領域の上下方向の幅が規定される。
【０１０４】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、軸中心に回転し、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を波長帯域毎に列方向でＮ個の異なる位置に回折するとともに、前記波長帯域の異なる光のそれぞれを所定回転毎に行方向で異なる２Ｎ個の位置に回折するグレーティングホイールと、Ｎ行２Ｎ列のホログラムディフューザからなり、前記グレーティングホイールにより回折された光を、前記波長帯域毎に異なる行の、前記所定回転毎に異なる列のホログラムディフューザで受け拡散光にして前記照明光学系に向けるホログラムとを備えることが好ましい。
【０１０５】
この構成によれば、Ｎ個のレーザ光源から出射された波長帯域の異なる光がそれぞれ、グレーティングホイールに入射すると、波長帯域毎に列方向の異なるＮ個の位置に分割されて出射されるとともに、グレーティングホイールの所定回転毎に行方向の２Ｎ個の異なる位置に切り換えて出射されて、Ｎ行２Ｎ列のホログラムに入射する。Ｎ行２Ｎ列のホログラムは、行方向の波長帯域の異なる光を回折して、分離領域を含めて上下方向の照射領域に照射する。これにより、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動、またはＮ個の光偏向素子による波長帯域の異なる光の偏向や、また波長帯域の異なる光を共通光軸に沿って伝搬させるための光学素子が不要になる。
【０１０６】
この場合、前記グレーティングホイールは、前記波長帯域毎に径方向で異なるＮ個の環状領域を有し、前記Ｎ個の環状領域の各々は周方向で２Ｎ個の領域に分割され、前記２Ｎ個の領域の各々にはピッチの異なる同心円状の回折格子が形成されることが好ましい。
【０１０７】
この構成によれば、波長帯域の異なる光がそれぞれ、グレーティングホイールの径方向での各環状領域の回折角の違いにより、列方向の異なる位置に回折され、周方向で各環状領域を分割した各領域の回折角の違いにより、グレーティングホイールの所定回転毎に行方向の異なる位置に回折される。
【０１０８】
本発明に係る照明装置において、前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積と同じであることが好ましい。
【０１０９】
この構成によれば、所定時間毎に照射領域の位置と分離領域の位置を容易かつ即座に切り換えることができ、光利用効率を向上させることができる。
【０１１０】
本発明に係る照明装置において、前記光路切換部材は、前記Ｎ個のレーザ光源から出射した波長帯域の異なる光を、２Ｎ個の異なる位置のうち、前記所定時間毎に異なるＮ個の位置へと偏向するＮ個の光偏向素子と、前記Ｎ個の光偏向素子により前記異なるＮ個の位置へと偏向された光を一端から入射し他端から出射する２Ｎ個の第１のライトガイドと、前記２Ｎ個の第１のライトガイドのそれぞれの他端に接続されて受光し、一方向および他方向に波長帯域の同じ光を出射する２Ｎ個の光分岐素子と、前記２Ｎ個の光分岐素子のそれぞれの一方向および他方向の出射端にそれぞれ一端が接続されて、前記光分岐素子から一方向および他方向に出射された前記波長帯域の同じ光を一端から入射し他端から一方向および他方向に出射する４Ｎ個の第２のライトガイドと、直方体形状を有してそれぞれ上下方向にＮ個および左右方向にＮ個所定間隔でかつ長手方向の側面を対向して配置され、前記４Ｎ個の第２のライトガイドのうち、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記一方向へと出射された光を上下方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射し、２個ずつ計２Ｎ個の前記第２のライトガイドの他端から前記他方向へと出射された光を左右方向に配置された１個ずつ計Ｎ個の一端から入射して他端から出射する２Ｎ個のロッドインテグレータと、前記上下方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を透過し、前記左右方向に配置されたＮ個の前記ロッドインテグレータの他端から出射された光を反射して、前記照明光学系に向けるプリズムとを備え、前記２Ｎ個のロッドインテグレータは、前記プリズムの光出射側から見たときに、同一平面上に隙間なく隣接して配置されていることが好ましい。
【０１１１】
この構成によれば、波長帯域の異なる光が、Ｎ個の光偏向素子により所定時間毎に２Ｎ個の第１のライトガイドのうちの異なるＮ個の第１のライトガイドへと偏向され、Ｎ個の第１のライトガイド、Ｎ個の光分岐素子、および２Ｎ個の第２のライトガイドを介して、ある時刻では、上下方向と左右方向の２Ｎ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムを透過および反射し、所定時間が経過した次の時刻では、上下方向のＮ個のロッドインテグレータに入射する光が順次的に切り換えられ、上下方向と左右方向の２Ｎ個のロッドインテグレータのそれぞれから出射してプリズムで透過および反射して、所定時間毎に照射領域が切り換えられる。これにより、前述したような、所定時間毎に照射領域を切り換えるための、カラーホイールの所定回転毎のミラー群の上下方向への機械的な反復移動が不要となる。
【０１１２】
本発明に係るディスプレイ装置は、前記グレーティングホイールと前記ホログラムを備えない本発明に係る照明装置と、前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０１１３】
この構成によれば、前記照明装置を組み込むことで、簡単な光学系で光利用効率を向上させたディスプレイ装置を容易に実現することができる。
【０１１４】
本発明に係るディスプレイ装置は、前記グレーティングホイールと前記ホログラムを備えた本発明に係る照明装置と、前記照明装置からの照明光を受光し変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域に対して、波長帯域に対応する画像色信号を前記空間光変調素子に伝送する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０１１５】
この構成によれば、前記照明装置を組み込むことで、簡単な光学系で光利用効率を向上させたディスプレイ装置を容易に実現することができる。
【０１１６】
この場合、前記波長帯域毎の光の前記照射領域の面積は、前記分離領域の面積よりも大きく設定され、前記制御回路は、前記空間光変調素子の、前記波長帯域毎の光の照射領域の境界近傍領域にて光を遮断するよう前記空間光変調素子を制御し、前記境界近傍領域は、前記分離領域に跨って設定されることが好ましい。
【０１１７】
この構成によれば、分離領域の面積を小さくすることで、画像のちらつきを抑えることができ、また画像の照射領域の面積を大きくすることで、空間光変調素子上での単位面積当りの光強度が下がり、光量分布の均一性が向上して、空間光変調素子への熱的および化学的損傷も抑制することができる。
【０１１８】
本発明に係るディスプレイ装置において、前記空間光変調素子は、マイクロミラーデバイスまたは反射型液晶パネルであることが好ましい。
【０１１９】
この構成によれば、簡単な光学系で光利用効率をさらに向上させることができる。
【０１２０】
本発明に係る投写型ディスプレイ装置は、本発明に係るディスプレイ装置と、前記空間光変調素子によって変調された光をスクリーンに投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
【０１２１】
この構成によれば、前記照明装置を組み込んだ前記ディスプレイ装置を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた投写型ディスプレイ装置を容易に実現することができる。
【０１２２】
本発明に係る照明方法は、少なくとも３つの異なる波長帯域の光を出射する工程と、出射した光を、前記波長帯域毎に分離領域により分離され空間的に異なる照射領域へと分割し、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えて照射する工程とを含むことを特徴とする。
【０１２３】
この構成によれば、波長帯域の異なる光をそれぞれ空間的に異なる照射領域へと分離領域を含めて分割するとともに、所定時間毎に順次的に異なる照射領域へと切り換えることで、従来のような照明光を一定の速度で移動させるための複雑な光学系を必要とせず、照明光は所定時間毎に所定の照射領域に即座に移動して常に照射領域に存在することになる。これにより、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができる。
【０１２４】
本発明に係る画像表示方法は、本発明に係る照明方法における工程と、前記波長帯域毎の照明光を波長帯域に応じた画像色信号に応じて空間変調する工程とを含むことを特徴とする。
【０１２５】
この構成によれば、前記照明方法を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた画像表示方法を容易に実現することができる。
【０１２６】
本発明に係る画像投影方法は、本発明に係る画像表示方法における工程と、前記空間変調された光をスクリーンに投影する工程とを含むことを特徴とする。
【０１２７】
この構成によれば、前記照明方法による前記画像表示方法を用いることで、簡単な光学系で光利用効率を向上させた画像投影方法を容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明にかかる照明装置は、簡単な光学系で光利用効率を向上させることができるという利点を有し、３原色の光の照射領域を所定時間毎に変化させることができるので、カラー画像の液晶ディスプレイ装置、大型のスクリーンにカラー画像を投影する投写型ディスプレイ装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図１に示すカラーホイールを構成する第１の円盤体の構造を示す平面図である。
【図２Ｂ】図１に示すカラーホイールを構成する第２の円盤体の構造を示す平面図である。
【図３Ａ】図１に示すミラー群が上方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子上での像の形成状態を示す図である。
【図３Ｂ】図１に示すミラー群が下方向の所定位置に移動した場合における空間光変調素子上での像の形成状態を示す図である。
【図４】所定時間毎に空間光変調素子上での照明領域と分離領域とが切り換わる様子を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の他の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるミラー群の駆動方法の更なる変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略構成を示す断面図である。
【図１０Ａ】図９に示すカラーホイールを構成する第１の円盤体の構造を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図９に示すカラーホイールを構成する第２の円盤体の構造を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る投写型ディスプレイ装置において所定時間毎に空間光変調素子上での照明領域が切り換わる様子を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る投写型ディスプレイ装置における光路切換部材の概略部分構成を示す模式図である。
【図１４】従来の投写型ディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007023649.tif 000019
【図２Ａ】
2007023649.tif 000020
【図２Ｂ】
2007023649.tif 000021
【図３Ａ】
2007023649.tif 000022
【図３Ｂ】
2007023649.tif 000023
【図４】
2007023649.tif 000024
【図５】
2007023649.tif 000025
【図６】
2007023649.tif 000026
【図７】
2007023649.tif 000027
【図８】
2007023649.tif 000028
【図９】
2007023649.tif 000029
【図１０Ａ】
2007023649.tif 000030
【図１０Ｂ】
2007023649.tif 000031
【図１１】
2007023649.tif 000032
【図１２】
2007023649.tif 000033
【図１３】
2007023649.tif 000034
【図１４】
2007023649.tif 000035
【国際調査報告】
2007023649.tif 000036
2007023649.tif 000037
2007023649.tif 000038
2007023649.tif 000039