(57)【要約】【課題】光源からの光の偏光性を適切に保って偏光の画像を投影する小型の単板式投影装置を提供することを目的とする。【解決手段】空間光変調器と、空間光変調器を制御する制御回路を含んで構成される投影装置に、光源から発した光の偏光方向を波長選択的に変換するフィルタ部材と、フィルタ部材を介した光のうち特定の偏光方向の光のみを透過する偏光板を備える。【選択図】図１Ａ
2009042316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調器と前記空間光変調器を制御する制御回路を備えた投影装置であって、
光源から発した光の偏光方向を波長選択的に変換するフィルタ部材と、
前記フィルタ部材を介した前記光のうち特定の偏光方向の前記光のみを透過する偏光板と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記光源から発した光を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項３】
ロッドインテグレータをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項４】
前記空間光変調器が１つである、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項５】
前記フィルタ部材が、ＲＥＤの波長の光、ＧＲＥＥＮの波長の光、もしくはＢＬＵＥの波長の光の偏光方向を変換できるフィルタを少なくとも１つ含んで構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項６】
前記各フィルタの回転が前記空間光変調器の動作制御と同期制御される、
ことを特徴とする請求項５記載の投影装置。
【請求項７】
前記制御回路が、前記各フィルタの回転および前記空間光変調器の動作制御を同期制御する、
ことを特徴とする請求項６記載の投影装置。
【請求項８】
前記空間光変調器が、透過型もしくは反射型である、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項９】
前記空間光変調器が、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、もしくは、ミラーデバイスである、
ことを特徴とする請求項８記載の投影装置。
【請求項１０】
ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１１】
ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズムをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１２】
前記フィルタ部材を、前記光源と前記空間光変調器との間に配置する、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１３】
前記フィルタ部材を、前記空間光変調器とスクリーンの間に配置する、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１４】
前記フィルタ部材を、前記空間光変調器と前記偏光板の間に配置する、
ことを特徴とする請求項１３記載の投影装置。
【請求項１５】
前記フィルタ部材が、前記光の進行方向と垂直な面で回転することが可能である、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１６】
前記フィルタ部材が円形状である、
ことを特徴とする請求項１５記載の投影装置。
【請求項１７】
前記フィルタ部材が、前記光の進行方向と垂直な面でスライドすることが可能である、
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項１８】
偏光を投影する投影方法であって、
波長選択的に光の偏光方向を変換するステップと、
前記波長選択的に偏光方向を変換された光のみを透過するステップと、
を含むことを特徴とする投影方法。
【請求項１９】
空間光変調器と前記空間光変調器を制御する制御回路を備えた投影装置であって、
前記光源から発した光を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材と、
入射した異なる周波数の前記特定の偏光方向に変換された光の偏光方向を波長選択的に回転させて出力するフィルタ部材と、
前記フィルタ部材を介した前記光を投影する投影レンズ、
を備えることを特徴とする投影装置。
【請求項２０】
前記フィルタ部材を介した前記光のうち、一回転方向以外の周波数を反射または除去する偏光板、
をさらに備えることを特徴とする請求項１９記載の投影装置。
【請求項２１】
前記フィルタ部材が、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、およびＢＬＵＥに相当する各周波数のみの光の偏光方向を変換することができる回転可能な少なくとも３種類のフィルタで構成され、前記各フィルタを切り換えることで前記ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、およびＢＬＵＥのいずれかの偏光方向が異なった光を前記空間光変調器に照射する、
ことを特徴とする請求項２０記載の投影装置。
【請求項２２】
前記空間光変調器が前記各色の光に同期して制御され、前記各色の光を変調し、前記変調された各色の光を順次スクリーンに投影する、
ことを特徴とする請求項２１記載の投影装置。
【請求項２３】
前記フィルタ部材が、前記光源と前記空間光変調器との間に配置される、
ことを特徴とする請求項１９記載の投影装置。
【請求項２４】
前記フィルタ部材が、前記空間光変調器とスクリーンとの間に配置される、
ことを特徴とする請求項１９記載の投影装置。
【請求項２５】
前記フィルタ部材が、前記光の進行方向と垂直な面で回転可能な円形部材である、
ことを特徴とする請求項２４記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調器を備えた投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影装置において、空間光変調器を１つ備えた単板式投影装置がある。単板式投影装置の投影原理は、次のようである。まず、１つの画像を投影する１フレーム期間をサブフレーム期間に分割する。分割されたサブフレームに基づいて、Ｒｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｂｌｕｅ（Ｂ）の光を空間光変調器に照射する時間をそれぞれ設定する。そして、各色の光を、順次、分割されたサブフレームの時間に基づいて空間光変調器に照射する。空間光変調器では、照射された光を変調する。それから、空間光変調器によって変調された光をスクリーンに投影することによって画像がスクリーンに投影される。
【０００３】
この単板式投影装置の投影において、サブフレームの期間は、十分に短く設定される。したがって、観察者は、変調された各色の光を脳内で積分処理し、結果としてカラー画像として認識する。ここでの階調（すなわちカラー表示における再現色数）は、空間光変調器によって変調した光の投影光路に送出される最小時間単位によって決定される。つまり、空間光変調器の応答速度に依存して単板式投影装置の階調が決定される。これをふまえると、単板式投影装置では、空間光変調器として、液晶デバイスよりも応答速度が速いミラーデバイスを用いることが望ましい。例えば、特許文献１では、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を備えた単板投影装置を開示している。
【０００４】
また、単板式投影装置では、照明光をＲｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｂｌｕｅ（Ｂ）に配色する部材が必要である。一般には、この部材としてカラーホイールを用いているが、このカラーホイールに代わるものとして、カラーリンク社の“カラーセレクト”と呼ばれる部材がある。このカラーセレクトは、積層した位相差板によって構成されている波長選択性偏光素子である。このカラーセレクトを用いることで、入射した偏光を波長選択的に偏光方向を回転させて出力することができる。
【０００５】
一方では、単板式投影装置に対応する投影スクリーンとして、入射光の偏光方向によって特性が変化する“偏光スクリーン”が提案されている。この偏光スクリーンを用いることでコントラストを向上させることができる。必ずしもミラーデバイスに照射する光を偏光とする必要はないが、このような偏光スクリーンを使用することを考慮すると偏光を用いることで投影画像の画質を向上させることができる。また、ミラーデバイスにむけて照射する光を偏光とすることで、反射型の液晶デバイスと同様に照明光と変調光の分離をＴＩＲプリズム（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｉｓｍ）を用いた光学素子以外で行うこともできる。したがって、投影装置における構成部材の選択の自由度を広げることができる。
【０００６】
このように、偏光の画像を投影することには、いくつかの利点がある。したがって、偏光を投影する投影装置の技術的進展がさらに望まれている。
【特許文献１】特開２００２−３３３５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光源からの光の偏光性を適切に保って偏光の画像を投影する小型の単板式投影装置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】
【０００８】
本発明の第１の観点は、空間光変調器と、空間光変調器を制御する制御回路と、光源から発した光の偏光方向を波長選択的に変換するフィルタ部材と、フィルタ部材を介した光のうち特定の偏光方向の光のみを透過する偏光板と、を備える投影装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、光源から発した光を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材をさらに備える投影装置を提供する。
本発明の第３の観点は、本発明の第２の観点の投影装置において、をインテグレータロッドをさらに備える投影装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、空間光変調器が１つである投影装置を提供する。
本発明の第５の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、フィルタ部材が、ＲＥＤの波長の光、ＧＲＥＥＮの波長の光、もしくはＢＬＵＥの波長の光の偏光方向を変換できるフィルタを少なくとも１つ含んで構成される投影装置を提供する。
【００１１】
本発明の第６の観点は、本発明の第５の観点の投影装置において、各フィルタが空間光変調器と同期制御される投影装置を提供する。
本発明の第７の観点は、本発明の第６の観点の投影装置において、制御回路が、各フィルタおよび空間光変調器を同期制御する投影装置を提供する。
【００１２】
本発明の第８の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、空間光変調器が、透過型もしくは反射型である投影装置を提供する。
本発明の第９の観点は、本発明の第８の観点の投影装置において、空間光変調器が、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、もしくは、ミラーデバイスである投影装置を提供する。
【００１３】
本発明の第１０の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムをさらに備える投影装置を提供する。
【００１４】
本発明の第１１の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズムをさらに備える投影装置を提供する。
【００１５】
本発明の第１２の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、フィルタ部材を、光源と空間光変調器との間に配置している投影装置を提供する。
本発明の第１３の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、フィルタ部材を、空間光変調器とスクリーンの間に配置している投影装置を提供する。
【００１６】
本発明の第１４の観点は、本発明の第１３の観点の投影装置において、フィルタ部材を、空間光変調器と偏光板の間に配置している投影装置を提供する。
本発明の第１５の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、フィルタ部材が光の進行方向と垂直な面で回転することが可能である投影装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１６の観点は、本発明の第１５の観点の投影装置において、フィルタ部材が円形状である投影装置を提供する。
本発明の第１７の観点は、本発明の第１の観点の投影装置において、フィルタ部材が光の進行方向と垂直な面でスライドすることが可能である投影装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１８の観点は、光の偏光方向を波長選択的に変換するステップと、波長選択的に偏光方向を変換された光のみを透過するステップと、を含む偏光の投影方法を提供する。
【００１９】
本発明の第１９の観点は、空間光変調器と、空間光変調器を制御する制御回路と、光源から発した光を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材と、入射した異なる周波数の特定の偏光方向に変換された光の偏光方向を波長選択的に回転して出力するフィルタ部材と、フィルタ部材を介した光を投影する投影レンズと、を備える投影装置を提供する。
【００２０】
本発明の第２０の観点は、本発明の第１９の観点の投影装置において、フィルタ部材を介した光のうち、一回転方向以外の周波数を反射または除去する偏光板をさらに備える投影装置を提供する。
【００２１】
本発明の第２１の観点は、本発明の第２０の観点の投影装置において、フィルタ部材が、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、およびＢＬＵＥに相当する各周波数のみの光の偏光方向を変換することができる回転可能な少なくとも３種類のフィルタで構成され、各フィルタを切り換えることで、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、およびＢＬＵＥのいずれかの偏光方向が異なった光を空間光変調器に照射する投影装置を提供する。
【００２２】
本発明の第２２の観点は、本発明の第２１の観点の投影装置において、空間光変調器が各色の光に同期して制御され、各色の光を変調し、変調された各色の光を順次スクリーンに投影する投影装置を提供する。
【００２３】
本発明の第２３の観点は、本発明の第１９の観点の投影装置において、フィルタ部材が、光源と空間光変調器との間に配置されている投影装置を提供する。
本発明の第２４の観点は、本発明の第１９の観点の投影装置において、フィルタ部材が、空間光変調器とスクリーンとの間に配置されている投影装置を提供する。
【００２４】
本発明の第２５の観点は、本発明の第２１の観点の投影装置において、フィルタ部材が、光の進行方向と垂直な面で回転可能な円形部材である投影装置を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、偏光を適切に保った光をスクリーンに投影することができる。このスクリーンが偏光スクリーンであった場合、投影画像のコントラストを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に説明する本発明の実施の形態の投影装置は、光源から発した光の偏光方向を波長もしくは周波数選択的に変換するフィルタ部材を備える。
［実施の形態１］
実施の形態１の単板式投影装置の構成と投影原理について説明する。
【００２７】
図１Ａは、実施の形態１の単板式投影装置１００ａの構成を示している。
この単板式投影装置１００ａは、光源７と、偏光変換部材８と、ロッドインテグレータ１１と、カラーセレクトホイール１２と、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム１９と、空間光変調器と、不図示の空間光変調器を制御する制御回路と、偏光板２１と、投影レンズ２２とを含んで構成される。なお、図１Ａでは、空間光変調器の例として、ミラーデバイス２０を使用している。
【００２８】
光源７は、光を発する役割を果たす。この光源として、複数の波長を含む光を発する水銀ランプなどを用いる。実施の形態１では、水銀ランプ光源のような複数の波長および複数の偏光方向を含んでいる光を発する光源を用いている。
【００２９】
偏光変換部材８は、光源から発した光を特定の偏光方向に変換する役割を果たす。実施の形態１では、偏光変換部材８を、Ｐ偏光とＳ偏光を分離するＰＢＳ面（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を有するプリズム９と、プリズムに設けられた反射部と、１／２波長板１０で構成している。例えば、光源から発した光は、Ｐ偏光とＳ偏光を分離するＰＢＳ面（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を有するプリズムに入射する。ＰＢＳ面でＰ偏光の光はそのまま透過し、Ｓ偏光は反射する。透過したＰ偏光はプリズム射出部に設けられた１／２波長板１０で偏光方向が９０°回転されＳ偏光へと変換される。一方、反射したＳ偏光の光は、プリズムに設けられた反射部、例えばミラー、により、Ｐ偏光の光と同一の方向へと射出される。
【００３０】
ロッドインテグレータ１１は、光の照度の均一化を行う役割を果たす。ロッドインテグレータ１１に入射した光は、内部で全反射を繰り返す。このことで、光の照度は均一になる。そして、照度が均一になった光は、ロッドインテグレータ１１の射出面から射出される。
【００３１】
また、偏光変換部材８とロッドインテグレータ１１の配置は、逆でもかまわない。
カラーセレクトホイール１２は、フィルタ部材１３で構成される。そして、波長選択的に光の偏光方向を変換する役割を果たす。好ましくは、フィルタ部材１３を、ＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、およびＢＬＵＥの波長の光５の偏光方向のみを変換できる各フィルタ部分を少なくとも１つ含んで構成するとよい。特に好ましくは、フィルタ部材１３を、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、およびＢＬＵＥに相当する各周波数の偏光の偏光方向を変換することができる回転可能な少なくとも３種類のフィルタ部分１４，１５，１６で構成するとよい。
【００３２】
ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム１９は、第１プリズム１７と第２プリズム１８の２つの三角プリズムによって構成される。そして、第１プリズム１７は、臨界角以上で入射する光を全反射する役割を果たす。例えば、第１プリズム１７は、入射した光を反射型の空間光変調器に入射する光路に全反射する。全反射した光は、反射型の空間光変調器によって変調されて、第２プリズム１８に向けて反射される。そして、光が第２プリズム１８に臨界角以下で入射することで、光が第２プリズム１８を透過する。第２プリズム１８は、臨界角以下で入射する反射型の空間光変調器で変調された反射光を透過する役割を果たす。
【００３３】
空間光変調器は、入射した光を制御回路から受け取った画像信号に基づいて変調する役割を果たす。空間光変調器には、例えば、透過型のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）、反射型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）やミラーデバイスなどがあるが、これらに限定されない。図１Ａの投影装置では、空間光変調器としてミラーデバイス２０を用いている。なお、この空間光変調器を複数備えている投影装置は多板式投影装置と言うことができ、空間光変調器を１つ備えている投影装置は単板式投影装置と言うことができる。実施の形態１の投影装置は、ミラーデバイス２０を１つだけ備えた単板式投影装置１００ａである。
【００３４】
不図示の空間光変調器を制御する制御回路は、空間光変調器に画像情報に対応した制御信号を送り、空間光変調器を構成しているそれぞれの光変調素子、例えばミラーデバイス２０を構成しているそれぞれのミラーの動作を制御する役割を果たす。また、空間光変調器の動作タイミングとカラーセレクトホイール１２のフィルタ部材１３の回転位置を同期制御することもできる。なお、この空間光変調器とカラーセレクトホイール１２のフィルタ部材１３の同期制御は別の回路を備えて行うこともできる。
【００３５】
偏光板２１は、特定の偏光方向を有する光のみを透過し、それ以外の偏光方向を有する光を反射、もしくは、除去する役割を果たす。
投影レンズ２２は、スクリーンに向けて偏光を投影する役割を果たす。
【００３６】
以上によって、実施の形態１の投影装置１００ａは構成されている。
次に、図１Ａの単板式投影装置１００ａを用いたカラー画像の投影原理を説明する。
光源７は、複数の波長および複数の偏光方向を含む光１を発する。光源７からの光１は、光１を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材８のＰ偏光とＳ偏光を分離するＰＢＳ面（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を有するプリズム９に入射する。光１は、プリズムのＰＢＳ面（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）でＰ偏光とＳ偏光が分離される。ここで、光１の中のＰ偏光の光はＰＢＳ面を透過する。一方で、光１の中のＳ偏光の光はＰＢＳ面で反射する。ＰＢＳ面を透過したＰ偏光は、プリズム９の射出部に設けられた１／２波長板１０で偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光へと変換される。一方、反射したＳ偏光の光は、プリズム９に設けられた反射部、例えばミラー、により、Ｐ偏光の光と同一の方向へと射出される。このように偏光変換部材８を用いることで、光１を特定の偏光方向にそろえることができる。実施の形態１では、偏光変換部材８で光源からの光１をＳ偏光の光２に変換している。
【００３７】
偏光変換部材８から射出されたＳ偏光の光２は、ロッドインテグレータ１１に入射する。そして、ロッドインテグレータ１１に入射したＳ偏光の光２は、内部で全反射を繰り返す。このことで、Ｓ偏光の光２の照度は均一になる。そして、照度が均一になったＳ偏光の光２は、ロッドインテグレータ１１の射出面から射出される。
【００３８】
ロッドインテグレータ１１から射出されたＳ偏光の光２は、カラーセレクトホイール１２に入射する。図１Ａのカラーセレクトホイール１２は、光２の進行方向と垂直な面で回転可能な円形状のフィルタ部材１３を有する。そして、フィルタ部材１３は、ＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、およびＢＬＵＥの波長の光５のいずれか１つの光の偏光方向のみを変換できる各フィルタ１４，１５，１６によって構成されている。すなわち、図１Ａでは、ＲＥＤの波長の光３の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ１４と、ＧＲＥＥＮの波長の光４の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ１５と、ＢＬＵＥの波長の光の偏光方向５のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ１６によって構成されているフィルタ部材１３を示している。さらに、図１Ａでは、この各フィルタ１４，１５，１６の回転、すなわち各フィルタの切り替え、を上述の不図示の制御回路によってミラーデバイス２０と同期制御している。
【００３９】
図１Ａでは、ＲＥＤの波長の光３の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変える場合を示している。
カラーセレクトホイール１２は、入射したＳ偏光のみの光２をフィルタ１４によってＲＥＤの波長の光３の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変える。すなわち、光の原色に基づくと、ＲＥＤの波長の光３はＰ偏光になり、ＧＲＥＥＮの波長の光４およびＢＬＵＥの波長の光５はＳ偏光を維持する。
【００４０】
ＲＥＤの波長の光３のみがＰ偏光となった光６は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム１９の第１プリズム１７に入射する。そして、第１プリズム１７によってＰ偏光を含む光６は、ミラーデバイス２０にむけて全反射される。
【００４１】
ミラーデバイス２０は、制御回路から受信した画像信号に基づく制御信号によって、入射した光６を変調する。ここで、ミラーデバイス２０は、制御回路によってカラーセレクトホイール１２の各フィルタ１４，１５，１６と同期制御される。すなわち、ミラーデバイス２０による光６の変調制御が、ＲＥＤの波長の光３の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ１４に同期して行われる。例えば、図１Ａでは、カラーセレクトホイール１２でＲＥＤの波長の光３をＰ偏光にしたため、制御回路はＲＥＤの波長の光３に基づいた画像信号に対応した制御信号をミラーデバイス２０に送信する。そして、ミラーデバイス２０は、受信したＲＥＤの波長の光３に基づいた画像信号に対応した制御信号によって入射した光６を変調する。
【００４２】
変調された光６は、ミラーデバイス２０を構成しているミラーによって投影レンズ２２にむけて反射される。
そして、変調された光６は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム１９の第２プリズム１８に臨界角以下で入射して通過し、偏光板２１に入射する。偏光板２１は、特定の偏光方向の光のみを透過する。言い換えると、一回転方向以外の周波数の光を反射または除去する。例えば、図１Ａでは、Ｓ偏光のＧＲＥＥＮの波長の光４およびＢＬＵＥの波長の光５を反射または除去し、一方で、Ｐ偏光のＲＥＤの波長の光３だけを透過する。
【００４３】
偏光板２１を通過したＰ偏光のＲＥＤの波長の光３は、投影レンズ２２を介して不図示のスクリーンに投影されることで赤色の画像が投影される。
このような投影は、ＲＥＤの波長の光３に限らず、カラーセレクトホイール１２のフィルタ部材１３をミラーデバイス２０の制御と同期して回転することによって、ＧＲＥＥＮの波長の光４やＢＬＵＥの波長の光５でも同様の行程（プロセス）を経ることで光を投影することができる。
【００４４】
そして、このようなＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５が、各色の光３，４，５のサブフレームの時間にしたがって順次投影されることで、全ての色の光がＰ偏向に揃ったカラー画像を投影することができる。
【００４５】
以上が、実施の形態１の単板式投影装置１００ａを用いたカラー画像の投影原理である。
なお、光源７の光を特定の偏光方向に変換する偏光変換部材８によって、図１Ａで示しているＳ偏光に変換する代わりにＰ偏光に変換することができる。そして、カラーセレクトホイール１２のフィルタ部材１３にＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの偏光をＰ偏光からＳ偏光にする各フィルタを備える。これによって、ＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかのＰ偏光の光をＳ偏光の光にすることができる。それから、Ｓ偏光の光のみを透過するような構成の偏光板２１を用いることで、Ｓ偏光に変えられたＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光だけを透過してスクリーンに投影することができる。このようにして、Ｓ偏光のＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５を順次投影することで、全ての色の光がＳ偏向に揃ったカラー画像を投影することができる。
【００４６】
次に、実施の形態１の単板式投影装置１００ａの変形例を説明する。
第１の変形例は、カラーセレクトホイール１２の切替方式を変えた例である。
図１Ｂは、カラーセレクトホイール１２を変形した実施の形態１の単板式投影装置１００ｂの構成を示している。
【００４７】
図１Ｂのカラーセレクトホイール１２ａは、図１Ａで示した回転させてフィルタ１４，１５，１６を切替えるフィルタ部材１３とは異なり、スライドしてフィルタ１４ａ，１５ａ，１６ａを切替えることができるフィルタ部材１３ａによって構成されている。例えば、ＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５の偏光方向の切り替えに対応づけて、光２の進行方向と垂直な面でカラーセレクトホイール１２ａのフィルタ部材１３ａの各フィルタ１４ａ，１５ａ，１６ａを上下、もしくは、左右などにスライドさせることによって各フィルタ１４ａ，１５ａ，１６ａを切り替える。
【００４８】
図１Ｂの他の構成部については、図１Ａと同様であるので説明を省略する。なお、本明細書の実施の形態におけるカラーセレクトホイールの形状およびフィルタ部材およびフィルタの形状は適宜変えてもよい。
【００４９】
このようなカラーセレクトホイールに変形を加えた構成を行ってもカラー画像を投影することができる。
第２の変形例は、カラーセレクトホイール１２の配置を変えた例である。
【００５０】
図１Ｃは、カラーセレクトホイール１２の配置を変えた実施の形態１の単板式投影装置１００ｃの構成を示している。
図１Ｃは、光源７とミラーデバイス２０との間にカラーセレクトホイール１２を配置している図１Ａとは異なり、カラーセレクトホイール１２をミラーデバイス２０と不図示のスクリーンとの間に配置している。特に、図１Ｃでは、カラーセレクトホイール１２をミラーデバイス２０と偏光板２１の間に配置しており、ミラーデバイス２０とカラーセレクトホイール１２の間にＴＩＲプリズム１９を設けている。
【００５１】
図１Ｃの他の構成部については、図１Ａと同様であるので説明を省略する。
図１Ｃの単板式投影装置１００ｃにおいて、光源７から発した光１が、偏光変換部材８に入射されることで、Ｓ偏光の光２だけに変換される。
【００５２】
Ｓ偏光のみとなった光２は、ロッドインテグレータ１１、ＴＩＲプリズム１９の第１プリズム１７を介してミラーデバイス２０に入射する。ミラーデバイス２０に入射した光２は、ミラーデバイス２０のミラーによって変調され、投影光路へ反射される。反射された光２は、ＴＩＲプリズム１９の第２プリズム１８を通過して、カラーセレクトホイール１２に入射する。そして、カラーセレクトホイール１２によって、光２におけるＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光の偏光方向がＳ偏光からＰ偏光に変えられる。Ｐ偏光を含んだ光６は、カラーセレクトホイール１２を通過して、偏光板２１に入射する。そして、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光のみを透過するように偏光板２１を構成することで、Ｐ偏光を含んだ光６のうちＰ偏光になっているＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光だけが偏光板２１を透過する。透過した光は、投影レンズ２２を介して不図示のスクリーンに投影される。
【００５３】
図１Ａにおいて説明したように、各色の光３，４，５に対応するサブフレームの時間に従って、このような変調された各色の光３，４，５の投影を順次投影することでカラー画像を投影することができる。
【００５４】
第３の変形例は、ＴＩＲプリズム１９を他の光学素子に代えた例である。
図１Ｄは、ＴＩＲプリズム１９をＰＢＳプリズム２３に代えた実施の形態１の単板式投影装置１００ｄの構成図である。
【００５５】
図１Ｄでは、図１Ａで示したＴＩＲプリズム１９の代わりにＰＢＳプリズム２３を用いた構成を示している。ＰＢＳプリズム２３を用いることで、ＴＩＲプリズム１９よりも光の透過率が向上する。また、ＰＢＳプリズム２３を用いることで、ミラーデバイス２０への入射光とミラーデバイス２０からの反射光の瞳を分けずに済むので、全反射条件が緩和され、投影装置１００ｄの内部構成が設計しやすくなる。
【００５６】
図１Ｄの他の構成部については、図１Ａと同様であるので説明を省略する。
図１Ｄの単板式の投影装置１００ｄにおいて、光源から発した光１が偏光変換部材８に入射することで、Ｓ偏光の光２だけに変換される。Ｓ偏光のみとなった光２は、ロッドインテグレータ１１を介して、カラーセレクトホイール１２に入射する。そして、カラーセレクトホイール１２によって、Ｓ偏光のみとなった光２におけるＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光の偏光方向が、Ｓ偏光からＰ偏光に変えられる。Ｐ偏光を含んだ光６は、ＰＢＳプリズム２３に入射する。そして、ＰＢＳプリズム２３の偏光分離フィルタによって、Ｐ偏光を含んだ光６におけるＳ偏光の光４，５は透過し、Ｐ偏光の光３のみがミラーデバイス２０にむけて反射される。ミラーデバイス２０に入射したＰ偏光の光３は、ミラーデバイス２０のミラーによって変調され、投影光路へ反射される。反射された光３は、ＰＢＳプリズム２３に入射しないように偏光板２１に入射する。そして、偏光板２１は、Ｓ偏光を反射してＰ偏光のみを通過するように構成されている。反射された光３は、Ｐ偏光なので偏光板２１を透過する。偏光板２１を透過した光３は、投影レンズ２２を介して不図示のスクリーンに投影される。
【００５７】
図１Ａにおいて説明したように、各色の光３，４，５に対応するサブフレームの時間に従ってこのような変調された各色の光３，４，５を順次投影することで、Ｐ偏向に揃ったカラー画像をスクリーンに投影することができる。
【００５８】
また、ＰＢＳプリズム２３を用いる場合は、偏光板２１を用いずに画像を投影することもできる。
なお、実施の形態１において、投影レンズ２２と偏光板２１の順序を入れ変えることによって、先に投影レンズ２２に光が入射するようにし、その後で偏光板２１によってＰ偏光の光だけを透過するような構成にすることもできる。
［実施の形態２］
実施の形態２の単板式投影装置の構成と投影原理について説明する。
【００５９】
実施の形態２の単板式投影装置は、実施の形態１の単板式投影装置とは異なり、反射型の空間光変調器としてＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いている。そして、Ｓ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射もしくは除去するように偏光板を構成している。
【００６０】
実施の形態２の他の構成部については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
実施形態２の単板式投影装置を用いた画像の投影原理について説明する。
【００６１】
図２は、空間光変調器を図１Ｄのミラーデバイス２０からＬＣＯＳ２４に代えた単板式投影装置２００の構成図である。
図２の単板式投影装置２００において、光源７から発した光１は、偏光変換部材８に入射されることで、Ｓ偏光の光２に変換される。そして、Ｓ偏光のみとなった光２は、ロッドインテグレータ１１を介して、カラーセレクトホイール１２に入射する。そして、カラーセレクトホイール１２によって、Ｓ偏光のみとなった光２におけるＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光の偏光方向が、Ｓ偏光からＰ偏光に変えられる。Ｐ偏光を含んだ光６は、ＰＢＳプリズム２３に入射する。ＰＢＳプリズム２３の偏光分離フィルタによって、Ｐ偏光を含んだ光６におけるＳ偏光の光４，５は透過され、Ｐ偏光の光３のみがＬＣＯＳ２４にむけて反射される。ＬＣＯＳ２４に入射したＰ偏光のみの光３は、ＬＣＯＳ２４によって変調され、Ｐ偏光がＳ偏光となる。そして、Ｓ偏光となった光３が投影光路へ反射される。反射された光３は、ＰＢＳプリズム２３の偏光分離フィルタを通過して偏光板２１に入射する。そして、Ｐ偏光を反射し、Ｓ偏光のみを透過するように偏光板２１を構成することで、Ｓ偏光になっている光３のみが偏光板２１を透過する。透過したＳ偏光の光３は、投影レンズ２２を介して不図示のスクリーンに投影される。
【００６２】
図１Ａにおいて説明したように、各色の光３，４，５に対応するサブフレームの時間に従って、このような変調された各色の光３，４，５を順次投影することでＳ偏向に揃ったカラー画像を投影することができる。
【００６３】
また、このようにＰＢＳプリズム２３を用いる場合は、偏光板２１を用いずに画像を投影することもできる。
なお、実施の形態２において、投影レンズ２２と偏光板２１の順序を入れ変えることによって、先に投影レンズ２２に光が入射するようにし、その後で偏光板２１によってＳ偏光の光だけを透過するような構成にすることもできる。
［実施の形態３］
実施の形態３の単板式投影装置の構成と投影原理について説明する。
【００６４】
実施の形態３の単板式投影装置は、実施の形態１の単板式投影装置とは異なり、空間光変調器として、反射型のミラーデバイス２０の代わりに透過型のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いている。そして、偏光板２１はＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射もしくは除去するように構成している。
【００６５】
実施の形態３の他の構成部については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
実施形態３の単板式投影装置を用いた画像の投影原理について説明する。
【００６６】
図３は、空間光変調器を図１Ｄのミラーデバイス２０から透過型のＬＣＤ２５に代えた単板式投影装置３００の構成図である。
図３の単板式投影装置３００において、光源７から発した光１は、偏光変換部材８に入射されることで、Ｓ偏光の光２だけに変換される。そして、Ｓ偏光のみとなった光２は、ロッドインテグレータ１１を介してカラーセレクトホイール１２に入射する。カラーセレクトホイール１２によって、Ｓ偏光のみとなった光２におけるＲＥＤの波長の光３、ＧＲＥＥＮの波長の光４、ＢＬＵＥの波長の光５のいずれかの光の偏光方向が、Ｓ偏光からＰ偏光に変えられる。それから、Ｐ偏光を含んだ光６は、ＰＢＳプリズム２３に入射する。そして、ＰＢＳプリズム２３の偏光分離フィルタによって、Ｐ偏光を含んだ光６におけるＳ偏光の光４，５が透過し、Ｐ偏光の光３のみがＬＣＤ２５にむけて反射される。ＬＣＤ２５に入射したＰ偏光の光３は、ＬＣＤ２５によって変調されてＰ偏光がＳ偏光にされる。そして、ＬＣＤ２５によって変調されたＳ偏光の光３は投影光路へ透過される。透過したＳ偏光の光３は、偏光板２１に入射する。そして、Ｐ偏光を反射し、Ｓ偏光のみを透過するように偏光板２１を構成することで、Ｓ偏光になっている光３が偏光板２１を透過する。このようにして、偏光板２１を透過した光３が、投影レンズ２２を介して不図示のスクリーンに投影される。
【００６７】
図１Ａにおいて説明したように、各色の光３，４，５に対応するサブフレームの時間に従って、このような変調された各色の光３，４，５を順次投影することでＳ偏向に揃ったカラー画像を投影することができる。
【００６８】
また、このようにＰＢＳプリズム２３を用いる場合は、偏光板２１を用いずに画像を投影することもできる。
なお、実施の形態３において、投影レンズ２２と偏光板２１の順序を入れ変えることによって、先に投影レンズ２２に光が入射するようにし、その後で偏光板２１によってＳ偏光の光だけを透過するような構成にすることもできる。
【００６９】
以上に、空間光変調器と、空間光変調器を制御する制御回路と、光源から発した光の偏光方向を波長選択的に変換するフィルタ部材と、フィルタ部材を介した光のうち特定の偏光方向の光のみを透過する偏光板と、を備える投影装置を記載した。このような投影装置の構成をすることで、投影装置を大型にせず、光源からの光の偏光性を適切に保った偏光の画像を投影することができる。そして、本投影装置に対するスクリーンとして偏光スクリーンを用いた場合、投影画像のコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】実施の形態１の単板式投影装置の構成図である。
【図１Ｂ】カラーセレクトホイールの切替方式を変えた実施の形態１の第１の変形例の単板式投影装置の構成図である。
【図１Ｃ】カラーセレクトホイールの配置を変えた実施の形態１の第２の変形例の単板式投影装置の構成図である。
【図１Ｄ】ＴＩＲプリズムをＰＢＳプリズムに代えた実施の形態１の第３の変形例の単板式投影装置の構成図である。
【図２】空間光変調器を図１ＤのミラーデバイスからＬＣＯＳに代えた実施の形態２の単板式投影装置の構成図である。
【図３】空間光変調器を図１ＤのミラーデバイスからＬＣＤに代えた実施の形態３の単板式投影装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１        光源からの光（Ｐ偏光＋Ｓ偏光）
２        Ｓ偏光の光
３        ＲＥＤの波長の光
４        ＧＲＥＥＮの波長の光
５        ＢＬＵＥの波長の光
６        ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥを含む光
７        光源
８        偏光変換部材
９        Ｐ偏光とＳ偏光を分離するＰＢＳ面（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を有するプリズム
１０      １／２波長板
１１      ロッドインテグレータ
１２      カラーセレクトホイール
１２ａ    カラーセレクトホイール
１３      フィルタ部材
１３ａ    フィルタ部材
１４      ＲＥＤの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１４ａ    ＲＥＤの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１５      ＧＲＥＥＮの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１５ａ    ＧＲＥＥＮの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１６      Ｂｌｕｅの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１６ａ    Ｂｌｕｅの波長の光の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光に変えるフィルタ
１７      ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムを構成する第１プリズム
１８      ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムを構成する第２プリズム
１９      ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム
２０      ミラーデバイス
２１      偏光板
２２      投影レンズ
２３      ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム
２４      ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）
２５      ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）
１００ａ  単板式投影装置
１００ｂ  単板式投影装置
１００ｃ  単板式投影装置
１００ｄ  単板式投影装置
２００    単板式投影装置
３００    単板式投影装置
【図１Ａ】
2009042316.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
2009042316.tif 000005
【図１Ｄ】
2009042316.tif 000006
【図２】
2009042316.tif 000007
【図３】
2009042316.tif 000008