(57)【要約】【課題】カラーブレイクの発生が少なく、且つ、調整が容易な投影装置を提供する。【解決手段】少なくとも一部の連続した周波数領域成分の偏光方向が他と異なる照明光を射出する照明光源系３８０と、照明光の偏光方向を切り替える第１の偏光変換素子３４０と、照明光を投影光に変調する空間光変調器１００と、入力信号に基づき、空間光変調器１００を制御する制御手段２２０と、照明光を分離し、投影光を合成する光線分離合成手段４００と、投影光の光路上に配置された偏光素子３６０と、投影光を投影する投影光学系３７０と、を含み、光線分離合成手段４００は、異なる特性を有する複数のダイクロイック膜を同一平面内に含む。【選択図】  図１
2009265140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部の連続した周波数領域成分の偏光方向が他と異なる照明光を射出する照明光源系と、
前記照明光の偏光方向を切り替える第１の偏光変換素子と、
前記照明光を投影光に変調する空間光変調器と、
入力信号に基づき、前記空間光変調器を制御する制御手段と、
前記照明光を分離し、前記投影光を合成する光線分離合成手段と、
前記投影光の光路上に配置された偏光素子と、
前記投影光を投影する投影光学系と、を含み、
前記光線分離合成手段は、異なる特性を有する複数のダイクロイック膜を同一平面内に含むことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投影装置において、
前記照明光と前記投影光は、前記光線分離合成手段の光線分離合成面における夫々の光束の空間領域が独立しており、
前記照明光の前記光線分離合成面における光束の空間領域には、第１のダイクロイック膜が配置され、
前記投影光の前記光線分離合成面における光束の空間領域には、前記第１のダイクロイック膜と異なる特性を有する第２のダイクロイック膜が配置されることを特徴とする投影装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投影装置において、
前記空間光変調器は偏向型の空間光変調器であって、
前記光線分離合成手段の光線分離合成面への入射角が、前記照明光と前記投影光で等しいことを特徴とする投影装置。
【請求項４】
請求項１に記載の投影装置において、
前記光線分離合成手段は、２つの光学部材を含み、
前記異なる特性を有する複数のダイクロイック膜は、前記２つの光学部材の接合面に配置されることを特徴とする投影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投影装置において、
前記２つの光学部材の双方は、互いに同一形状のプリズムであることを特徴とする投影装置。
【請求項６】
請求項１に記載の投影装置において、
前記光線分離合成手段は、単板ガラス面を含み、
前記異なる特性を有する複数のダイクロイック膜が、前記単板ガラス面に配置されることを特徴とする投影装置。
【請求項７】
請求項２に記載の投影装置において、
前記第１のダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜の特性は、相反することを特徴とする投影装置。
【請求項８】
請求項１に記載の投影装置において、
前記空間光変調器は、前記光線分離合成手段によって分離された第１の光線を変調する第１の空間光変調器と、前記光線分離合成手段によって分離された第２の光線を変調する第２の空間光変調器を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項９】
請求項８に記載の投影装置において、
前記第１のダイクロイック膜は、前記照明光源系が射出する前記照明光のうち、偏光方向が他と異なる第１の周波数領域の光と、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域の光を前記第１の空間光変調器に向けて分離し、
前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域と異なる第３の周波数領域の光を前記第２の空間光変調器に向けて分離することを特徴とする投影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の投影装置において、
前記第１の空間光変調器は、前記第１の周波数領域の光と前記第２の周波数領域の光を、入力信号に基づき経時的に交互に変調し、
前記第２の空間光変調器は、前記第３の周波数領域の光を、前記第１の空間光変調器が前記第１の周波数領域の光を変調している期間、または、前記第２の周波数領域の光の変調している期間のいずれか一方の期間、変調することを特徴とする投影装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の投影装置において、
前記照明光源系は、波長選択性偏光素子を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の投影装置において、
照明光源系は、レーザー光源を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の投影装置において、
前記第１のダイクロイック膜と前記第２の空間光変調器、または前記第２の空間光変調器と前記第２のダイクロイック膜との間に、前記第１の偏光変換素子に同期して偏光方向を切り替える、第２の偏光変換素子を配置することを特徴とする投影装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の投影装置において、
前記第１の空間光変調器は、前記第１の周波数領域の光と前記第２の周波数領域の光を、入力信号に基づき経時的に交互に変調し、
前記第２の空間光変調器は、第３の周波数領域の光を、前記第１の空間光変調器が前記第１の周波数領域の光を変調している期間、および、前記第２の周波数領域の光を変調している期間、変調することを特徴とする投影装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の投影装置において、
前記第３の周波数領域が、緑色領域であることを特徴とする投影装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の投影装置において、
前記第３の周波数領域が、赤色領域であることを特徴とする投影装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の投影装置において、
前記第３の周波数領域が、青色領域であることを特徴とする投影装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の投影装置において、
前記空間光変調器は、偏向角が可変の複数のミラー素子からなるマイクロミラーアレイデバイスであることを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置の技術に関し、特に空間光変調器を有する投影装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影装置に用いられる空間光変調器は、大別して液晶を透明基板間に封止して電位差を与えることで入射光の偏光方向を変調する液晶デバイスと、微細なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを静電力によって偏向させ、照明光の反射方向を制御するマイクロミラーデバイスが使用されている。
【０００３】
米国特許第５２１４４２０号には、図１２Ａで示されるマイクロミラーデバイスを用いた空間光変調装置１５の構成が開示されている。空間光変調装置１５は、光源１０から発せられた光線９を、空間光変調装置１５の表面に配置された各画素に対応するミラー素子１７で反射することで、スクリーン２上に所望の画像を表示する。各ミラー素子１７は、図１２Ｂで示されるようにアレイ上に並べられていて、各ミラー素子１７の状態は、コンピュータ１９により、光線９をスクリーン２の方向へ反射するＯＮ状態と、スクリーン２の方向へ反射しないＯＦＦ状態のいずれかに制御される。
【０００４】
コンピュータ１９による各ミラー素子１７の制御は、例えば、米国特許第５２８５４０７号で開示されている図１２Ｃのようなメモリ構造を有する回路を介して行われ、メモリの安定状態をミラー素子１７のＯＮ状態とＯＦＦ状態に対応させている。
【０００５】
投影される画像の階調はミラー素子１７のＯＮ状態（またはＯＦＦ状態）の期間を制御することで表現され、ＯＮ状態（またはＯＦＦ状態）の期間は、一般に、コンピュータ１９からのマルチビットからなるバイナリデータで制御される。図１２Ｄは、簡単のため、４ビットからなるバイナリデータによりＯＮ期間を制御する例を示している。４ビットからなるバイナリデータの各ビットに下位のビットからそれぞれ１、２、４、８の重みを与え、１が立っているビットの重みの合計でＯＮ期間を決定する。これにより、０から１５までの１６種類の期間を指定することが可能となる。つまり、１６種類の階調を表現することができる。この方法では、バイナリデータのビットサイズ、より詳細には、バイナリデータのビットサイズに応じて決定する最小ビット（ＬＳＢ）に割り当てられる相対的な重みにより、表現できる階調が制限されることが知られている。
【０００６】
ところで、空間光変調器を用いた投影装置は、只１つの空間光変調器を用いて表示を行う単板式投影装置と、複数の空間光変調器を用いて表示を行う多板式投影装置に分類することができる。
【０００７】
図１３は、光源５０から発せられた白色光を光路内に配置した色分離手段６０により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光線に分離して、各色に割り当てられた空間光変調器７１、空間光変調器７２、空間光変調器７３に照射し、各空間光変調器によって変調された光線を光路合成手段８０によって再び合成したのち投影レンズ９０によって投影する３板式投影装置の一構成例であり、多板式投影装置の一種である。
【０００８】
色分離手段６０には、例えば、ＲＧＢ各色光の周波数の違いを利用して分離するダイクロイック膜を使用するものや、予めＲＧＢ各色光の偏光状態を制御しておき、各色光の偏光状態の違いを利用して分離する偏光ビームスプリッタを使用するものがある。米国特許第５８６５５２０号では、ダイクロイック膜を使用する構成が開示されている。
【０００９】
図１３で例示される３板式投影装置は、後述の単板式投影装置に見られるような光の利用効率の低下、カラーブレイクといった問題は発生しないものの、空間光変調器を複数使用することによる部材費アップ、調整工数増、光学系が比較的複雑になる、といった問題があり、部品単価の高価なマイクロミラーデバイスを用いた投影装置においては、一部の業務用途向け、ハイエンドユーザ向けにのみ限定して採用されているのが実情である。
【００１０】
一方、図１４で例示される単板式投影装置では、一つの画像を表示する期間（１フレーム）をサブフレームに分割し、それぞれのサブフレーム期間内にＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの照明光を空間光変調器７０に照射するとともに、空間光変調器７０は照射される照明光に同期して各色に対応した画像を順次表示する。
【００１１】
単板式投影装置は、多板式投影装置に比べ、構成部材が少なく、部材費や各部材間の調整工数も少なく済むメリットがある一方で、サブフレーム期間を十分に短く設定しないとカラーブレイクが発生するという問題がある。
【特許文献１】米国特許第５２１４４２０号
【特許文献２】米国特許第５２８５４０７号
【特許文献３】米国特許第５８６５５２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のような状況を踏まえ、本発明の目的は、単板式投影装置に比べてカラーブレイクの発生が少なく、且つ、３板式投影装置に比べ調整が容易な投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、少なくとも一部の連続した周波数領域成分の偏光方向が他と異なる照明光を射出する照明光源系と、前記照明光の偏光方向を切り替える第１の偏光変換素子と、前記照明光を投影光に変調する空間光変調器と、入力信号に基づき、前記空間光変調器を制御する制御手段と、前記照明光を分離し、前記投影光を合成する光線分離合成手段と、前記投影光の光路上に配置された偏光素子と、前記投影光を投影する投影光学系と、を含み、前記光線分離合成手段は、異なる特性を有する複数のダイクロイック膜を同一平面内に含む投影装置を提供する。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記照明光と前記投影光は、前記光線分離合成手段の光線分離合成面における夫々の光束の空間領域が独立しており、前記照明光の前記光線分離合成面における光束の空間領域には、第１のダイクロイック膜が配置され、前記投影光の前記光線分離合成面における光束の空間領域には、前記第１のダイクロイック膜と異なる特性を有する第２のダイクロイック膜が配置される投影装置を提供する。
【００１５】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記空間光変調器は偏向型の空間光変調器であって、前記光線分離合成手段の光線分離合成面への入射角が、前記照明光と前記投影光で等しい投影装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記光線分離合成手段は、２つの光学部材を含み、前記異なる特性を有する複数のダイクロイック膜は、前記２つの光学部材の接合面に配置される投影装置を提供する。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の投影装置において、前記２つの光学部材の双方は、互いに同一形状のプリズムである投影装置を提供する。
本発明の第６の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記光線分離合成手段は、単板ガラス面を含み、前記異なる特性を有する複数のダイクロイック膜が、前記単板ガラス面に配置される投影装置を提供する。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第２の態様に記載の投影装置において、前記第１のダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜の特性は、相反する投影装置を提供する。
本発明の第８の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記空間光変調器は、前記光線分離合成手段によって分離された第１の光線を変調する第１の空間光変調器と、前記光線分離合成手段によって分離された第２の光線を変調する第２の空間光変調器を含む投影装置を提供する。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載の投影装置において、前記第１のダイクロイック膜は、前記照明光源系が射出する前記照明光のうち、偏光方向が他と異なる第１の周波数領域の光と、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域の光を前記第１の空間光変調器に向けて分離し、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域と異なる第３の周波数領域の光を前記第２の空間光変調器に向けて分離する投影装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載の投影装置において、前記第１の空間光変調器は、前記第１の周波数領域の光と前記第２の周波数領域の光を、入力信号に基づき経時的に交互に変調し、前記第２の空間光変調器は、前記第３の周波数領域の光を、前記第１の空間光変調器が前記第１の周波数領域の光を変調している期間、または、前記第２の周波数領域の光の変調している期間のいずれか一方の期間、変調する投影装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１１の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記照明光源系は、波長選択性偏光素子を含む投影装置を提供する。
本発明の第１２の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、照明光源系は、レーザー光源を含む投影装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１３の態様は、第９の態様に記載の投影装置において、前記第１のダイクロイック膜と前記第２の空間光変調器、または前記第２の空間光変調器と前記第２のダイクロイック膜との間に、前記第１の偏光変換素子に同期して偏光方向を切り替える、第２の偏光変換素子を配置する投影装置を提供する。
【００２３】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の投影装置において、前記第１の空間光変調器は、前記第１の周波数領域の光と前記第２の周波数領域の光を、入力信号に基づき経時的に交互に変調し、前記第２の空間光変調器は、第３の周波数領域の光を、前記第１の空間光変調器が前記第１の周波数領域の光を変調している期間、および、前記第２の周波数領域の光を変調している期間、変調する投影装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１５の態様は、第１３の態様に記載の投影装置において、前記第３の周波数領域が、緑色領域である投影装置を提供する。
本発明の第１６の態様は、第１３の態様に記載の投影装置において、前記第３の周波数領域が、赤色領域である投影装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１７の態様は、第１３の態様に記載の投影装置において、前記第３の周波数領域が、青色領域である投影装置を提供する。
本発明の第１８の態様は、第１の態様に記載の投影装置において、前記空間光変調器は、偏向角が可変の複数のミラー素子からなるマイクロミラーアレイデバイスである投影装置を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、単板式投影装置に比べてカラーブレイクの発生が少なく、且つ、３板式投影装置に比べ調整が容易な投影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】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の一実施形態に係る投影装置の構成例を示す概念図であり、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、投影装置に含まれる光源分離構成部４００での光線の分離合成を例示する概念図である。
【００２８】
以下、図１および図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを用いて、本実施形態における投影装置の構成と、光線がスクリーン５００に投影されるまでの光路について説明する。
図１に例示されるように、本実施形態の投影装置は、照明光源系３８０、偏光変換素子３４０、光源分離構成部４００、偏光素子３６０、投影光学系３７０、スクリーン５００、空間光変調器１００ａ、空間光変調器１００ｂ、空間光変調器制御部２２０、偏光素子制御部２５０を含む２板式の投影装置である。
【００２９】
照明光源系３８０は、偏光光源系３１０、照明光学系３２０、波長選択性偏光素子３３０から構成され、それぞれ以下のような役割を担う。
偏光光源系３１０は、無偏光且つ白色の光源３００、反射板３０１、一定の偏光方向の光線のみを透過させる偏光素子３０２から構成され、照明光６０１を一定の偏光方向にそろえる役割を担う。ここで偏光光学系３１０は、光源３００からの光を出来るだけ無駄にしないように、図示しないＰＳインテグレータと呼ばれる素子を更に含んでも良い。この素子は入射する光を一旦ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）で分離した後、一方の偏光をそのまま射出し、他方の偏光の光路上に1/2波長版を配置することで偏光を９０度回転し、前述の透過偏光と同一光路に射出することができる。この素子を用いれば、光源３００からの光線をほぼ全て利用することができる。
【００３０】
照明光学系３２０は、集光レンズ３２１、ロッド型集光体３２２、集光レンズ３２３から構成され、照明光６０１を方向付ける役割を担う。
波長選択性偏光素子３３０は、偏光光源系３１０で一定方向に偏光された照明光６０１を透過させる際、一部の連続した周波数領域成分のみ、他と異なる方向に偏光方向を回転させる役割を担う。
【００３１】
これらのそれぞれが上記の役割を果たすより、照明光源系３８０は、一部の連続した周波数領域（以降、第１の周波数領域と称する）成分の偏光方向が他と異なる照明光６０１を、偏光変換素子３４０を介して、光源分離構成部４００に入射させる。
【００３２】
偏光変換素子３４０は、入射した照明光６０１のすべての成分の偏光方向の変換を行うことができる。なお、この変換機能は、偏光変換素子３４０の状態により有効化することも無効化することも可能である。以降では、上記の変換機能を有効化した状態をＯＮ状態、無効化した状態をＯＦＦ状態と称する。
【００３３】
このため、光源分離構成部４００へ入射する照明光６０１は、偏光変換素子３４０の状態に依存することなく、常に第１の周波数領域の成分のみ異なった偏光方向となる。
光源分離構成部４００は、長辺の面を接合面４０１として張り合わされた同一形状の三角柱のプリズム４１０およびプリズム４２０、接合面４０１に配置された２枚のダイクロイック膜４０２およびダイクロイック膜４０３を含む。
【００３４】
ダイクロイック膜４０２およびダイクロイック膜４０３は、それぞれが重なり合わないように接合面４０１に配置される。図２Ａにその配置形状及び位置を示す。
光源分離構成部４００に入射した照明光６０１は、一旦、２つに分離され、その後、再度合成されることにより、投影光６０４として出力される。
【００３５】
まず、光源分離構成部４００による照明光６０１の分離について説明する。
光源分離構成部４００に入射した照明光６０１のうち、一部の連続した周波数領域（以降、第２の周波数領域と称する）の成分は、接合面４０１に配置されたダイクロイック膜４０２で反射し入射光６０２ａとして空間光変調器１００ａへ所定の角度で入射する。
【００３６】
なお、第２の周波数領域と第１の周波数領域はそれぞれ重なり合わない周波数領域とする。また、以降、第１および第２の周波数領域を除く周波数領域を第３の周波数領域と称する。
【００３７】
残りの周波数領域、つまり第１および第３の周波数領域の成分は、ダイクロイック膜４０２を透過し入射光６０２ｂとして空間光変調器１００ｂへ所定の角度で入射する。
つまり、ロッド型集光体３２２の射出面と空間光変調器１００ａおよび空間光変調器１００ｂは、光源分離構成部４００を介して、それぞれ光学的共役関係に配置されている。
【００３８】
次に、光源分離構成部４００による分離された照明光の合成について説明する。
ダイクロイック膜４０２で反射した第２の周波数領域の成分を有する入射光６０２ａは、空間光変調器１００ａを構成するアレイ状に並べられた各画素部１０１のミラー１０３により偏向され、反射光６０３ａとして、再度、光源分離構成部４００へ入射する。
【００３９】
同様に、ダイクロイック膜４０２を透過した第１および第３の周波数領域の成分を有する入射光６０２ｂは、空間光変調器１００ｂを構成するアレイ状に並べられた各画素部１０１のミラー１０３により偏向され、反射光６０３ｂとして、再度、光源分離構成部４００へ入射する。
【００４０】
ダイクロイック膜４０３は、ダイクロイック膜４０２と相反する特性を有しており、ダイクロイック膜４０２で反射される第２の周波数領域の成分を透過する一方で、ダイクロイック膜４０２を透過する第１および第３の周波数領域の成分を反射する。
【００４１】
このため、空間光変調器１００ａで偏向された反射光６０３ａはダイクロイック膜４０３を透過するのに対し、空間光変調器１００ｂで偏向された反射光６０３ｂはダイクロイック膜４０３で反射する。
【００４２】
これにより、反射光６０３ａおよび反射光６０３ｂは光源分離構成部４００の接合面４０１上で合成され、投影光６０４として偏光素子３６０へ入射される。
偏光素子３６０は、入射した投影光６０４のうち、一定の偏光状態を有する成分のみ透過させる特性を有する。
【００４３】
このため、偏光素子３６０は、波長選択性偏光素子３３０で偏光した第１の周波数領域の成分、または、それ以外の成分（第２および第３の周波数領域の成分）のいずれかを透過する。
【００４４】
偏光素子３６０を透過した一定の偏光状態を有する投影光６０４は、投影光学系３７０で拡大され、スクリーン５００へ投影される。
なお、偏光素子３６０が、第１の周波数領域の成分と、それ以外の第２および第３の周波数領域の成分のいずれを透過させるかについては、偏光変換素子３４０の状態によって制御することができる。
【００４５】
また、空間光変調器１００ａおよび空間光変調器１００ｂは、空間光変調器制御部２２０により制御され、後述するように、画素部１０１のミラー１０３がＯＮ状態の間に偏向された入射光６０２（入射光６０２ａ、入射光６０２ｂ）と、振動状態の間に偏向された入射光６０２（入射光６０２ａ、入射光６０２ｂ）の一部のみ、反射光６０３（反射光６０３ａ、反射光６０３ｂ）として有効に光源分離構成部４００へ入射する。
【００４６】
図２Ａは、上述した光源分離構成部４００による光線の分離合成の様子を立体的に示したものである。
照明光６０１が接合面４０１で入射光６０２ａと入射光６０２ｂへ分離される様子や、空間光変調器１００ａと空間光変調器１００ｂそれぞれにより反射された反射光６０３ａと反射光６０３ｂが接合面４０１で合成され、投影光６０４として出力される様子を示している。
【００４７】
図２Ｂは、光源分離構成部４００を図２Ａ中に示されたＡ方向から見た場合の正面図であり、照明光６０１と反射光６０３の接合面４０１への入射角の関係を示している。ここでは、照明光源系３８０からの照明光６０１と、空間光変調器１００が法線方向に反射した反射光６０３で、光源分離構成部４００の接合面への入射角が一致した構成を例示している。
【００４８】
これは、接合面４０１に配置されたダイクロイック膜４０２およびダイクロイック膜４０３が有する入射角特性を考慮した構成である。
なお、照明光６０１と反射光６０３の接合面４０１への入射角は、必ずしも一致する必要はない。光学設計上、入射角にずれが生じる場合は、照明光６０１に対して利用されるダイクロイック膜４０２と反射光６０３に利用されるダイクロイック膜４０３で入射角特性の異なるものを使用することで対応してもよい。
【００４９】
図２Ｃは、光源分離構成部４００を図２Ａ中に示されたＢ方向から見た場合の側面図であり、光源分離構成部４００による光線の分離合成が、光源分離構成部４００の奥行き方向を利用して行われることを示している。
【００５０】
図２Ｃで例示されるように、照明光６０１と反射光６０３は異なる光路を通るため、ダイクロイック膜４０２は照明光６０１の光路を含む接合面４０１上の領域に配置すればよく、ダイクロイック膜４０３は反射光６０３の光路を含む接合面４０１上の領域に配置すればよい。
【００５１】
このため、ダイクロイック膜４０２とダイクロイック膜４０３が重なり合わないように配置することが可能となる。
上述したように、本実施形態では、光線の分離合成を２枚のダイクロイック膜（ダイクロイック膜４０２、ダイクロイック膜４０３）を使用して行う。その他に、光線の分離合成手段としては、例えば、偏光ビームスプリッタプリズムを使用する方法もある。本実施形態で使用するダイクロイック膜は、偏光ビームスプリッタプリズムと比較して、光線の入射角度による分離特性の変化が緩やかであるという特徴を有する。このため、本実施形態では、入射角の設計の自由度が比較的大きく、設計等が行いやすいという利点がある。
【００５２】
また、本実施形態では、複数のダイクロイック膜（ダイクロイック膜４０２、ダイクロイック膜４０３）を、光源分離構成部４００を構成する同形状の２つのプリズム（プリズム４１０、プリズム４２０）の接合面４０１に配置したシンプルな構成となっている。これにより、複数のダイクロイック膜は、同一平面上に配置されることになり、その結果、複数のダイクロイック膜の間での配置位置の調整も、同一平面内に限定されるため、図１３で例示するような異なる平面上に複数のダイクロイック膜を配置する構成に比べ、調整が比較的容易に行えるという利点がある。
【００５３】
また、ダイクロイック膜４０２はプリズム４１０に配置して製作し、ダイクロイック膜４０３はプリズム４２０に配置して製作し、プリズム４１０とプリズム４２０を接着するというような手順で位置決めしても良い。
【００５４】
図３は、本発明の一実施形態に係る投影装置の構成の変形例を示す概念図であり、光源分離構成部４００と空間光変調器１００に注目した図である。図１で例示した構成と比較して、光源分離構成部４００の形状と空間光変調器１００の配置が異なっている。
【００５５】
図１で例示される光源分離構成部４００は、同一形状の三角柱のプリズム４１０とプリズム４２０のそれぞれの長辺の面を接合面４０１として張り合わせた構成であるのに対して、図３で例示される光源分離構成部４００は、同一形状の三角柱のプリズム４１０とプリズム４２０のそれぞれの一方の底辺の面を接合面４０１として張り合わせた構成である。その結果、光源分離構成部４００は全体として三角柱形状となる。
【００５６】
なお、接合面４０１に配置されたダイクロイック膜４０２とダイクロイック膜４０３は、図１と同様に、それぞれ異なる特性を有する。より具体的には、照明光６０１が入射するダイクロイック膜４０２は、第２の周波数領域成分の光線を反射し、それ以外の成分の光線を透過する。他方、反射光６０３が入射するダイクロイック膜４０３は、第２の周波数領域成分の光線を透過し、それ以外の成分の光線を反射する。
【００５７】
また、図３で例示されるように、光源分離構成部４００への入射から投影光学系への投影までの間に、光源分離構成部４００を構成する各々のプリズム（プリズム４１０、プリズム４２０）の長辺で、空間光変調器１００（空間光変調器１００ａ、空間光変調器１００ｂ）への入射前後でそれぞれ１回ずつ全反射が発生する。
【００５８】
本変形例の場合、接合面４０１でダイクロイック膜４０２により２つに分離された入射光６０２（入射光６０２ａ、入射光６０２ｂ）は、いずれも光源分離構成部４００の同一平面から出力されるため、分離された入射光６０２を偏向する２つの空間光変調器１００（空間光変調器１００ａと空間光変調器１００ｂ）は、同一平面上に配置することが可能となる。
【００５９】
これにより、空間光変調器１００ａと空間光変調器１００ｂをパッケージ化した配置が容易となる他、パッケージ内での空間光変調器１００の配置時の位置決め作業なども同一平面上に限られるため容易となる等の効果が得られる。また、空間光変調器１００aと１００ｂを全く同一のデバイス、例えばＭＥＭＳミラーを用いた空間光変調器である場合、同一ウエハ上からダイシングされる唯一つのデバイスとして構成することも可能である。
【００６０】
図４は、本発明の一実施形態に係る投影装置の構成のさらに他の変形例を示す概念図である。図１で例示した構成と光源分離構成部４００の構成が異なっている。
図４で例示される光源分離構成部４００は、図１に例示される光源分離構成部４００における２つのプリズムの接合面４０１の代わりとなる単板ガラス面と、単板ガラス面の表面に配置された２枚のダイクロイック膜４０２およびダイクロイック膜４０３を含む。
【００６１】
本変形例の場合、図１で例示される投影装置と比較して、２つのプリズムが不要となるため部材費を抑えることが可能となり、比較的廉価に構築が可能となる。その他、光線の光路を遮らない範囲で投影装置の小型化が可能となるなどの効果が得られる。
【００６２】
図５Ａ、図５Ｂは、図１で例示される投影装置において、光線の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の周波数領域成分の光路上における偏光状態とスクリーン５００へ投影される周波数領域成分を例示する表である。
【００６３】
表の各行は、それぞれ、光源３００から射出された直後、偏光素子３０２を透過した直後、波長選択性偏光素子３３０を透過した直後、偏光変換素子３４０を透過した直後の偏光状態、各空間光変調器１００へ入射する周波数領域成分、スクリーン５００へ投影される周波数領域成分を示す。
【００６４】
また、図５Ａは、偏光変換素子３４０がＯＦＦ状態の場合を示し、図５Ｂは偏光変換素子３４０がＯＮ状態の場合を示す。
なお、ここでは、上述の第１、第２、および第３の周波数領域が、それぞれ青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の周波数領域に対応する。
【００６５】
以下、図５Ａおよび図５Ｂを用いて、本実施形態に係る投影装置内での光線のＲＧＢ各色成分の偏光状態の変化について詳述する。
まず、図５Ａで例示される偏光変換素子３４０がＯＦＦ状態の場合について、説明する。
【００６６】
光源３００から照明光６０１が射出される。光源３００から出力された直後の照明光６０１のＲＧＢ各色の成分はいずれも無偏光状態（Ｎ）にある（ＲＯＷ１−１を参照）。
その後、照明光６０１は偏光光源系３１０に含まれる偏光素子３０２へ入射する。偏光素子３０２へ入射した照明光６０１のうち、Ｐ偏光状態（Ｐ）にある成分のみ偏光素子３０２を透過する（ＲＯＷ２−１を参照）。
【００６７】
なお、ここでは、偏光素子３０２はＰ偏光成分のみ透過する例を示したが、必ずしもＰ偏光である必要はない。一定方向の偏光状態を有する光のみが透過されればよいため、Ｓ偏光成分を透過する偏光素子３０２を用いても良い。
【００６８】
偏光素子３０２を透過した照明光６０１は、照明光学系３２０を介して、波長選択性偏光素子３３０へ入射する。波長選択性偏光素子３３０へ入射した照明光６０１のうち、青色（Ｂ）成分（第１の周波数領域成分）のみＳ偏光状態（Ｓ）に変化し、それ以外の赤色（Ｒ）成分（第２の周波数領域成分）および緑色（Ｇ）成分（第３の周波数領域成分）はＰ偏光状態（Ｐ）のまま透過する（ＲＯＷ３−１を参照）。
【００６９】
このように、照明光源系３８０から射出される照明光６０１は一部の連続した周波数領域の成分（ここでは、第１の周波数領域成分である青色（Ｂ）成分）のみ異なった状態となっている。
【００７０】
波長選択性偏光素子３３０を透過し照明光源系３８０から射出される照明光６０１は、偏光変換素子３４０へ入射する。偏光変換素子３４０は、偏光素子制御部２５０によりＯＦＦ状態に制御されていて、入射した照明光６０１の偏光状態を変化させずに透過する。つまり、青色（Ｂ）成分はＳ偏光、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分はＰ偏光状態のまま透過する（ＲＯＷ４−１を参照）。
【００７１】
偏光変換素子３４０を透過した照明光６０１は、光源分離構成部４００へ入射し、ダイクロイック膜４０２により２つに分離され、空間光変調器１００ａまたは空間光変調器１００ｂに入射する。ダイクロイック膜４０２による光線の分離により、赤色（Ｒ）成分（第２の周波数領域成分）のみ空間光変調器１００ａ（ＳＬＭ１）へ入射し、残りの青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）成分は空間光変調器１００ｂ（ＳＬＭ２）へ入射する（ＲＯＷ５−１を参照）。
【００７２】
空間光変調器１００ａで反射された反射光６０３ａと、空間光変調器１００ｂで反射された反射光６０３ｂは、ダイクロイック膜４０３で合成され、投影光６０４となる。投影光６０４は偏光素子３６０と投影光学系３７０を介してスクリーン５００へ投影される。なお、この際、偏光素子３６０は、偏光素子３６０へ入射する投影光６０４のうち、Ｐ偏光状態（Ｐ）にある赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分のみ透過させ、スクリーン５００へ投影する（ＲＯＷ６−１を参照）。
【００７３】
つまり、ＲＧＢ３色の成分のうち、空間光変調器１００ａで反射される１色と空間光変調器１００ｂで反射される１色の合計２色が同時にスクリーン５００へ投影される。
なお、ここでは、偏光素子３６０はＰ偏光成分のみ透過する例を示したが、必ずしもＰ偏光である必要はない。一定方向の偏光状態を有する光のみが透過されればよいため、Ｓ偏光成分を透過する偏光素子３６０を用いても良い。
【００７４】
また、偏光素子３０２と偏光素子３６０はいずれもＰ偏光成分のみ透過する例を示したが、偏光素子３０２と偏光素子３６０の透過する偏光方向は必ずしも一致している必要はない。偏光素子３０２と偏光素子３６０を互いに異なる偏光状態を透過する素子としても良い。
【００７５】
次に、図５Ｂで例示される偏光変換素子３４０がＯＮ状態の場合について、説明する。
照明光源系３８０から射出されるまでは図５Ａの場合と同様であり、偏光光源系３１０から射出されたＰ偏光状態の照明光６０１が照明光学系３２０を介して波長選択性偏光素子３３０で青色（Ｂ）成分（第１の周波数領域成分）のみＳ偏光状態に変化する（ＲＯＷ１−２からＲＯＷ３−２を参照）。
【００７６】
波長選択性偏光素子３３０を透過した照明光６０１は、偏光変換素子３４０へ入射する。偏光変換素子３４０は、偏光素子制御部２５０によりＯＮ状態に制御されていて、入射した照明光６０１の偏光状態を反転して透過する。つまり、青色（Ｂ）成分はＰ偏光状態、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分はＳ偏光状態となる（ＲＯＷ４−２を参照）。
【００７７】
偏光変換素子３４０を透過した照明光６０１は、光源分離構成部４００へ入射し、ダイクロイック膜４０２により２つに分離され、空間光変調器１００ａまたは空間光変調器１００ｂに入射する。ダイクロイック膜４０２による光線の分離により、図４Ａの場合と同様、赤色（Ｒ）成分（第２の周波数領域成分）のみ空間光変調器１００ａ（ＳＬＭ１）へ入射し、残りの青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）成分は空間光変調器１００ｂ（ＳＬＭ２）へ入射する（ＲＯＷ５−２を参照）。
【００７８】
空間光変調器１００ａで反射された反射光６０３ａと空間光変調器１００ｂで反射された反射光６０３ｂは、ダイクロイック膜４０３で合成され、投影光６０４となる。投影光６０４は偏光素子３６０と投影光学系３７０を介してスクリーン５００へ投影される。なお、この際、偏光素子３６０は、偏光素子３６０へ入射する投影光６０４のうち、Ｐ偏光状態（Ｐ）にある青色（Ｂ）成分のみ透過させ、スクリーン５００へ投影する（ＲＯＷ６−２を参照）。
【００７９】
つまり、ＲＧＢ３色の成分のうち、空間光変調器１００ｂで反射される１色のみがスクリーン５００へ投影される。なお、ここで、空間光変調器１００ｂを経由して投影される１色と、図５Ａで空間光変調器１００ｂを経由して投影される１色は異なる。
【００８０】
このように、偏光変換素子３４０がＯＮ状態の場合とＯＦＦ状態の場合でスクリーン５００へ投影される投影光６０４の成分が異なり、且つ、すべての成分が２つの状態のいずれかで投影される補完関係にある。このため、偏光素子制御部２５０により偏光変換素子３４０の状態を周期的に切り替えるように制御することで、ＲＧＢすべての成分を投影し、カラー画像を表現することができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、上述したように、偏光変換素子３４０のＯＮ状態とＯＦＦ状態に対応する２種類の色発光状態を用いて、ＲＧＢの３色を混色してカラー画像を再現している。このため、カラーホイール等を利用したＲＧＢそれぞれに対応する３種類またはそれ以上の色発光状態を用いてカラー画像を再現する単板式の投影装置に比べ、混色によるカラー画像の再現に必要な状態が少なくて済む。これは、投影装置に使用される回路素子の応答性などによる切り替え処理速度の限界を考慮した場合、カラー画像の再現に必要な期間を短くすることができることになり、その結果、単板式の投影装置に比べ、カラーブレイクの発生を抑制することができる。
【００８２】
図６は、本発明の一実施形態に係る投影装置の構成のさらに他の変形例を示す概念図である。図１で例示した構成と照明光源系３８０の構成が異なっている。
図６で例示される照明光源系３８０では、図１に例示される偏光光源系３１０における無偏光且つ白色の光源３００の代わりにレーザー光源３０３が用いられている。レーザー光源３０３は、指向性を有し、且つ、偏光方向がそろった光線を射出することが可能であるため、反射板３０１と偏光素子３０２を省略している。
【００８３】
また、レーザー光源３０３は、例えば、それぞれ所定の周波数領域成分を射出する複数のサブ光源から構成されていて、特定の周波数領域成分のみ偏光方向をずらして射出することができるため、図６では、波長選択性偏光素子３３０も省略されている。
【００８４】
その他にも、レーザー光源３０３を物理的に回転できる構成とする場合は、さらに、偏光変換素子３４０についても省略することが可能である。
本変形例の場合、レーザー光源３０３を使用し、サブ光源をそれぞれ独立して制御することで周波数領域成分毎に独立した制御を行うことができる。これによれば、照明光６０１の光量を色毎に制御することができ、空間光変調器１００の制御と合わせて、より微細な階調表現を実現することができるなどの効果が得られる。また、照明光源系３８０の構成もよりシンプルになるため、調整にかかる労力等も軽減される。
【００８５】
図７は、本発明の一実施形態に係る投影装置を構成する空間光変調器１００にアレイ上に配置された各画素部１０１の構成例を示す概念図である。
図７に例示されるように、画素部１０１は、不図示の基板１０４に弾性ヒンジ１０７を介して傾動自在に支持されたミラー１０３を備えている。
【００８６】
基板１０４上には、弾性ヒンジ１０７を挟んで対称な位置に、ＯＦＦ電極１０８ａとＯＮ電極１０８ｂが配置されている。
ＯＦＦ電極１０８ａは、所定の電位が印加されることにより、クーロン力にてミラー１０３を吸引して、ストッパを兼ねているＯＦＦ電極１０８ａに当接する位置まで傾動させる。これにより、ミラー１０３に入射する入射光が、投影光学系３７０の光軸から逸れたＯＦＦポジションの光路に反射される。この時のミラー１０３の状態をＯＦＦ状態という。
【００８７】
ＯＮ電極１０８ｂは、所定の電位が印加されることにより、クーロン力にてミラー１０３を吸引して、ストッパを兼ねているＯＮ電極１０８ｂに当接する位置まで傾動させる。これにより、ミラー１０３に入射する入射光が、投影光学系３７０の光軸上に一致するＯＮポジションの光路に反射される。この時のミラー１０３の状態をＯＮ状態という。
【００８８】
また、ミラー１０３がＯＦＦ電極１０８ａ、またはＯＮ電極１０８ｂに当接する位置ある時に、ＯＦＦ電極１０８ａ（又はＯＮ電極１０８ｂ）への電位の印加を停止することで、ミラー１０３とＯＦＦ電極１０８ａ（又はＯＮ電極１０８ｂ）との間に発生していたクーロン力が消失し、ミラー１０３は弾性ヒンジ１０７の特性に応じて自由振動を行う。これにより、ミラー１０３の自由振動に伴って、ミラー１０３に入射する入射光が、投影光学系３７０の光軸から逸れたＯＦＦポジションの光路と投影光学系３７０の光軸上に一致するＯＮポジションの光路との間の光路に反射される。この時のミラー１０３の状態を振動状態という。
【００８９】
ＯＦＦ電極１０８ａには、ＯＦＦキャパシタ１０５ａが接続され、このＯＦＦキャパシタ１０５ａは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等からなるＯＦＦゲートトランジスタ１０２ａを介してビットライン１１０−１に接続されている。
【００９０】
また、ＯＮ電極１０８ｂには、ＯＮキャパシタ１０５ｂが接続され、このＯＮキャパシタ１０５ｂは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等からなるＯＮゲートトランジスタ１０２ｂを介してビットライン１１０−２に接続されている。
【００９１】
ＯＦＦゲートトランジスタ１０２ａおよびＯＮゲートトランジスタ１０２ｂの開閉は、ワードライン１２０によって制御される。
すなわち、任意のワードライン１２０に連なる横１列の画素部１０１が同時に選択され、ビットライン１１０−１、ビットライン１１０−２によって、ＯＦＦキャパシタ１０５ａ、ＯＮキャパシタ１０５ｂに対する電荷の充電／放電を、制御することで、当該横１列内の個々の画素部１０１におけるミラー１０３のＯＮ／ＯＦＦ／振動を個別に制御する。
【００９２】
なお、ＯＦＦ電極１０８ａの側のＯＦＦキャパシタ１０５ａおよびＯＦＦゲートトランジスタ１０２ａは、いわゆるＤＲＡＭ構造のメモリセルＭ１を構成している。
同様に、ＯＮ電極１０８ｂの側のＯＮキャパシタ１０５ｂ、ＯＦＦゲートトランジスタ１０２ｂもＤＲＡＭ構造のメモリセルＭ２を構成している。
【００９３】
本実施形態における空間光変調器１００に含まれるミラー１０３の基本的な制御について説明する。
なお、以下の説明では、Ｖａ（１，０）は、ＯＦＦ電極１０８ａに所定の電圧Ｖａを印加し、ＯＮ電極１０８ｂには印加しないことを示す。
【００９４】
Ｖａ（０，１）は、ＯＦＦ電極１０８ａに電圧を印加せず、ＯＮ電極１０８ｂに電圧Ｖａを印加することを示す。
Ｖａ（０，０）は、ＯＦＦ電極１０８ａおよびＯＮ電極１０８ｂのいずれにも電圧Ｖａを印加しないことを示す。
【００９５】
Ｖａ（１，１）は、ＯＦＦ電極１０８ａおよびＯＮ電極１０８ｂの双方に電圧Ｖａを印加することを示す。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆは、ミラー１０３と弾性ヒンジ１０７、ＯＦＦ電極１０８ａ、ＯＮ電極１０８ｂから成る画素部１０１の構成と、ミラー１０３がＯＮ／ＯＦＦ状態と、振動状態に制御される状態制御の基本的な例を示している。
【００９６】
図８Ａは、ＯＮ電極１０８ｂのみに所定の電圧Ｖａを印加することにより（Ｖａ（０，１））、ミラー１０３は、中立状態からＯＮ電極１０８ｂに吸引されて傾動し、ＯＮ状態となることを表している。このミラー１０３のＯＮ状態では、ミラー１０３を経由する反射光は、投影光学系３７０に捕捉されて投影光として投影される。図８Ｂは、ＯＮ状態により反射される反射光の光量を示す。
【００９７】
また、図８Ｃは、ＯＦＦ電極１０８ａのみに所定の電圧Ｖａを印加することにより（Ｖａ（１，０））、ミラー１０３は、中立状態からＯＦＦ電極１０８ａに吸引されて傾動し、ＯＦＦ状態となることを示している。このミラー１０３のＯＦＦ状態では、反射光は、投影光学系３７０から逸れて投影光にならない。図８Ｄは、ＯＦＦ状態により反射される反射光の光量を示す。
【００９８】
図８Ｅは、ミラー１０３が、ＯＮ電極１０８ｂに当接する傾動位置（Ｆｕｌｌ  ＯＮ）と、ＯＦＦ電極１０８ａに当接する傾動位置（Ｆｕｌｌ  ＯＦＦ）の間で最大振幅で自由振動を行った場合の例である（Ｖａ（０，０））。図８Ｆは、振動状態により反射される反射光の光量を示す。
【００９９】
このように、ミラー１０３の自由振動状態を利用することにより、投影光学系３７０への投影光の光量を詳細に制御することができる。これにより、ミラー１０３をＯＮ状態とＯＦＦ状態で制御する場合に比べ、より微細な階調表現を実現することができる。
【０１００】
なお、上述の図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆの例では、二つのＯＦＦ電極１０８ａ、ＯＮ電極１０８ｂの各々に０または１の２値で表される電圧Ｖａを印加して説明しているが、このＶａの値の段階を多値に増やすことで、ミラー１０３と、ＯＦＦ電極１０８ａ、ＯＮ電極１０８ｂとの間に発生するクーロン力の段階を増やし、より微細なミラー１０３の傾動角度の制御を行うことが可能である。
【０１０１】
さらに、上述の図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆの例では、ミラー１０３（ヒンジ電極１０９）を接地（Ｇｒｏｕｎｄ）電位にして説明をしているが、このミラー１０３にオフセット電圧を印加することにより、より微細なミラー１０３の傾動角度の制御を行うことが可能である。
【０１０２】
図９は、上述の２板式の空間光変調器１００を有する投影装置に備えられた制御ユニットの構成例を示すブロック図である。この制御ユニットは、空間光変調器１００（空間光変調器１００ａ、空間光変調器１００ｂ）、映像信号入力部２００、フレームメモリ２１０、空間光変調器制御部２２０、映像信号解析部２３０、シーケンサ２４０、偏光素子制御部２５０、光源制御部２６０、光源駆動部２７０、光源３００（レーザー光源３０３）を含んでいる。
【０１０３】
シーケンサ２４０は、マイクロプロセッサ等で構成され、制御ユニットおよび空間光変調器１００の全体の動作タイミング等を制御する。
フレームメモリ２１０は、映像信号入力部２００に接続された図示しない外部機器から到来する入力デジタルビデオデータ７０１を、たとえば１フレーム分、保持する。この入力デジタルビデオデータ７０１は１フレームの表示が終わる毎に、時々刻々、更新される。
【０１０４】
空間光変調器制御部２２０は、フレームメモリ２１０から読み出した入力デジタルビデオデータ７０１を処理して、複数の周波数領域成分に対応するサブフィールドに分離して、空間光変調器１００（空間光変調器１００ａ、空間光変調器１００ｂ）のミラー１０３のＯＮ／ＯＦＦ制御や振動制御を実現するためのデータとして空間光変調器１００（空間光変調器１００ａ、空間光変調器１００ｂ）に出力する。
【０１０５】
シーケンサ２４０は、空間光変調器制御部２２０におけるミラー１０３制御用のデータの生成に同期して、偏光素子制御信号を偏光素子制御部２５０に出力する。これにより、生成されたデータに対応する周波数領域成分の光線がスクリーン５００へ投影されるように偏光素子制御部２５０を制御する。
【０１０６】
映像信号解析部２３０は、映像信号入力部２００から入力される入力デジタルビデオデータ７０１に基づいて、多様な光源パルスパターンを生成するための映像解析信号７０２を出力する。
【０１０７】
光源制御部２６０は、シーケンサ２４０を介して映像信号解析部２３０から得られる映像解析信号７０２に基づいて、光源パルスパターンを生成する光源プロファイル制御信号によって、光源駆動部２７０を介して光源３００（レーザー光源３０３）における照明光６０１の発光動作を制御する。
【０１０８】
以上、本実施形態によれば、偏光変換素子３４０のＯＮ状態とＯＦＦ状態に対応する２種類の色発光状態を用いてＲＧＢの３色を混色してカラー画像を再現することができるため、単板式の投影装置に比べ、カラー画像の再現に必要な期間を短くすることができ、その結果、カラーブレイクの発生を抑制することができる。
【０１０９】
また、色分離合成手段として利用する複数のダイクロイック膜を同一平面上に配置することにより、ダイクロイック膜の配置の調整も、比較的容易に行うことができる。
さらに、色分離合成手段として偏光ビームスプリッタプリズムではなく、光線の入射角度による分離特性の変化が緩やかなダイクロイック膜を利用することにより、入射角の設計の自由度が比較的大きく、設計が行いやすいという利点がある。
【０１１０】
これにより、カラーブレイクの発生を抑制し、調整が比較的容易な投影装置を提供することができる。
［実施形態２］
以降、上述した実施形態１との主な相違点のみを記載し、本実施形態について説明する。
【０１１１】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る投影装置の構成例を示す概念図である。図１０で例示される投影装置は、実施形態１における図４で例示される投影装置の構成に、ダイクロイック膜４０２と空間光変調器１００ａの間の光路上に偏光変換素子３５０を追加した構成となっている。
【０１１２】
なお、偏光変換素子３５０は、ダイクロイック膜４０２による光線の分離からダイクロイック膜４０３による光線の合成までの第２の周波数成分の光路上に配置すればよい。そのため、空間光変調器１００ａとダイクロイック膜４０３との間に配置してもよい。
【０１１３】
また、偏光変換素子３５０は、偏光変換素子３４０と同様にＯＮ状態とＯＦＦ状態を有し、透過する光線に対する偏光変換処理の有効と無効を切り替えることができる。
偏光素子制御部２５０が、偏光変換素子３４０と偏光変換素子３５０を同期して制御することにより、偏光変換素子３５０は、空間光変調器１００ａで偏向される第２の周波数成分の光線に対する偏光変換素子３４０による偏光を打ち消すように機能する。これにより、空間光変調器１００ａで偏向される第２の周波数成分の光線は、偏光変換素子３４０の状態に依存せず、常に一定の偏光方向を有することとなる。さらに、偏光素子３６０が第２の周波数成分の光線が有する一定の偏光方向を透過するような特性を有することで第２の周波数成分の光線は、常にスクリーン５００へ投影されることとなる。
【０１１４】
このように、本実施形態では、偏光変換素子３５０を追加することにより、実施形態１で例示される投影装置では偏光素子３６０で周期的に遮断されていた第２の周波数成分の光線の光量を有効に活用し、より明るい画像を提供することが可能となる。
【０１１５】
図１１Ａ、図１１Ｂは、図１０で例示される投影装置において、光線の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の周波数領域成分の光路上における偏光状態を例示する表である。図１１Ａは、偏光変換素子３４０および偏光変換素子３５０がいずれもＯＦＦ状態の場合を示し、図１１Ｂは偏光変換素子３４０および偏光変換素子３５０がいずれもＯＮ状態の場合を示す。
【０１１６】
なお、ここでは、上述の第１、第２、第３の周波数領域が、それぞれ青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の周波数領域に対応する。
以下、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて、図１０で例示される投影装置内での光線のＲＧＢ各色成分の偏光状態の変化について詳述する。
【０１１７】
まず、図１１Ａで例示される偏光変換素子３４０および偏光変換素子３５０がいずれもＯＦＦ状態の場合について説明する。
照明光源系３８０から射出されるまでは、実施形態１の場合と同様であり、偏光光源系３１０から射出されたＰ偏光状態の照明光６０１が照明光学系３２０を介して波長選択性偏光素子３３０で青色（Ｂ）成分（第１の周波数領域成分）のみＳ偏光状態に変化する（ＲＯＷ１−３からＲＯＷ３−３を参照）。
【０１１８】
波長選択性偏光素子３３０を透過した照明光６０１は、偏光変換素子３４０へ入射する。偏光変換素子３４０は、偏光素子制御部２５０によりＯＦＦ状態に制御されているため、入射した照明光６０１の偏光状態を変化させずに透過する。つまり、青色（Ｂ）成分はＳ偏光、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分はＰ偏光状態である（ＲＯＷ４−３を参照）。
【０１１９】
偏光変換素子３４０を透過した照明光６０１は、単板ガラス面へ入射し、表面に配置されたダイクロイック膜４０２により２つに分離される。
ダイクロイック膜４０２で反射した赤色（Ｒ）成分（第２の周波数領域成分）は、偏光変換素子３５０へ入射する。偏光変換素子３５０は、偏光素子制御部２５０により、偏光変換素子３４０と同じＯＦＦ状態に制御され、入射した照明光６０１の偏光状態を変化させずに透過する。つまり、赤色（Ｒ）成分はＰ偏光状態である（ＲＯＷ５−３を参照）。
【０１２０】
その後、偏光変換素子３５０を透過した赤色（Ｒ）成分の照明光６０１は空間光変調器１００ａへ入射し、ダイクロイック膜４０２を透過した残りの青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）成分の照明光６０１は空間光変調器１００ｂ（ＳＬＭ２）へ入射する（ＲＯＷ６−３を参照）。
【０１２１】
空間光変調器１００ａで反射された反射光６０３ａと空間光変調器１００ｂで反射された反射光６０３ｂは、ダイクロイック膜４０３で合成され、投影光６０４となる。投影光６０４は偏光素子３６０と投影光学系３７０を介してスクリーン５００へ投影される。なお、この際、偏光素子３６０は、偏光素子３６０へ入射する投影光６０４のうち、Ｐ偏光状態（Ｐ）にある赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分のみ透過し、スクリーン５００へ投影する（ＲＯＷ７−３を参照）。
【０１２２】
つまり、ＲＧＢ３色の成分のうち、空間光変調器１００ａで反射される１色と空間光変調器１００ｂで反射される１色の合計２色が同時にスクリーン５００へ投影される。
次に、図１１Ｂで例示される偏光変換素子３４０および偏光変換素子３５０がいずれもＯＮ状態の場合について説明する。
【０１２３】
照明光源系３８０から射出されるまでは、図１１Ａの場合と同様であり、偏光光源系３１０から射出されたＰ偏光状態の照明光６０１が照明光学系３２０を介して波長選択性偏光素子３３０で青色（Ｂ）成分（第１の周波数領域成分）のみＳ偏光状態に変化する（ＲＯＷ１−４からＲＯＷ３−４を参照）。
【０１２４】
波長選択性偏光素子３３０を透過した照明光６０１は、偏光変換素子３４０へ入射する。偏光変換素子３４０は、偏光素子制御部２５０によりＯＮ状態に制御されているため、入射した照明光６０１の偏光状態を反転して透過する。つまり、青色（Ｂ）成分はＰ偏光、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）成分はＳ偏光状態である（ＲＯＷ４−４を参照）。
【０１２５】
偏光変換素子３４０を透過した照明光６０１は、単板ガラス面へ入射し、表面に配置されたダイクロイック膜４０２により２つに分離される。
ダイクロイック膜４０２で反射した赤色（Ｒ）成分（第２の周波数領域成分）は、偏光変換素子３５０へ入射する。偏光変換素子３５０は、偏光素子制御部２５０により、偏光変換素子３４０と同じＯＮ状態に制御され、入射した照明光６０１の偏光状態を反転して透過する。つまり、赤色（Ｒ）成分はＰ偏光状態である（ＲＯＷ５−４を参照）。
【０１２６】
偏光変換素子３５０を透過した赤色（Ｒ）成分の照明光６０１は空間光変調器１００ａへ入射し、ダイクロイック膜４０２を透過した残りの青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）成分の照明光６０１は空間光変調器１００ｂ（ＳＬＭ２）へ入射する（ＲＯＷ６−４を参照）。
【０１２７】
空間光変調器１００ａで反射された反射光６０３ａと空間光変調器１００ｂで反射された反射光６０３ｂは、ダイクロイック膜４０３で合成され、投影光６０４となる。投影光６０４は偏光素子３６０と投影光学系３７０を介してスクリーン５００へ投影される。なお、この際、偏光素子３６０は、偏光素子３６０へ入射する投影光６０４のうち、Ｐ偏光状態（Ｐ）にある赤色（Ｒ）および青色（Ｂ）成分のみ透過し、スクリーン５００へ投影する（ＲＯＷ７−４を参照）。
【０１２８】
つまり、図１１Ａの場合と同様に、ＲＧＢ３色の成分のうち、空間光変調器１００ａで反射される１色と空間光変調器１００ｂで反射される１色の合計２色が同時にスクリーン５００へ投影される。なお、ここで、空間光変調器１００ｂを経由して投影される１色は、図１１Ａで空間光変調器１００ｂを経由して投影される１色とは異なる。
【０１２９】
このように、偏光素子制御部２５０により偏光変換素子３４０と偏光変換素子３５０の状態を同期して周期的に切り替えることで、空間光変調器１００ａで偏向される第２の周波数領域成分の光線については常にスクリーン５００へ投影させながら、第１の周波数領域成分の光線と第３の周波数領域成分の光線を順番にスクリーン５００へ投影させることで、ＲＧＢすべての成分を投影し、カラー画像を表現する。
【０１３０】
これにより、第２の周波数成分の光線の光量を無駄にすることなく、有効に活用し、より明るい画像を提供することが可能となる。
なお、ここでは、常時スクリーン５００へ投影される第２の周波数領域を赤色（Ｒ）として例示したが、これに限られるものではない。
【０１３１】
例えば、緑色（Ｇ）の周波数領域成分に対して感度のよい人間の目の特性を考慮して、常時スクリーン５００へ投影される第２の周波数領域を赤色（Ｒ）、または青色（Ｂ）としてもよい。
【０１３２】
また、赤色（Ｒ）の光線が強くでやすいというレーザー光源の特性を考慮して、常時スクリーン５００へ投影される第２の周波数領域を緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）としてもよい。
【０１３３】
以上、本実施形態によれば、より明るく、カラーバランスのよいカラー画像を再現する投影装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
なお、本発明は、上述の実施形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る投影装置の構成例を示す概念図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る投影装置に含まれる光源分離構成部での光線の分離合成を例示する概念図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る投影装置に含まれる光源分離構成部での光線の分離合成を例示する概念図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に係る投影装置に含まれる光源分離構成部での光線の分離合成を例示する概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る投影装置の構成の変形例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る投影装置の構成のさらに他の変形例を示す概念図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る投影装置の偏光変換素子がＯＦＦ状態におけるＲＧＢ各色光の光路上における偏光状態を例示する表である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る投影装置の偏光変換素子がＯＮ状態におけるＲＧＢ各色光の光路上における偏光状態を例示する表である。
【図６】本発明の一実施形態に係る投影装置の構成のさらに他の変形例を示す概念図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る投影装置を構成する空間光変調器にアレイ上に配置された各画素部の構成例を示す概念図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係る投影装置を構成する画素部のミラーのＯＮ状態を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａで例示されるミラーの状態で投影光学系に投影される光量を示す線図である。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態に係る投影装置を構成する画素部のミラーのＯＦＦ状態を示す断面図である。
【図８Ｄ】図８Ｃで例示されるミラーの状態で投影光学系に投影される光量を示す線図である。
【図８Ｅ】本発明の一実施形態に係る投影装置を構成する画素部のミラーの振動状態を示す断面図である。
【図８Ｆ】図８Ｅで例示されるミラーの状態で投影光学系に投影される光量を示す線図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る投影装置の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例に係る投影装置の構成例を示す概念図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態の変形例に係る投影装置の偏光変換素子がＯＦＦ状態におけるＲＧＢ各色光の光路上における偏光状態を例示する表である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態の変形例に係る投影装置の偏光変換素子がＯＮ状態におけるＲＧＢ各色光の光路上における偏光状態を例示する表である。
【図１２Ａ】従来技術の投影装置の構成を示す概念図である。
【図１２Ｂ】従来技術の投影装置のミラー素子の構成を示す概念図である。
【図１２Ｃ】従来技術の投影装置のミラー素子の駆動回路の構成を示す概念図である。
【図１２Ｄ】従来技術の投影装置における画像データのフォーマットを示す概念図である。
【図１３】従来技術の単板式の投影装置の構成を示す概念図である。
【図１４】従来技術の多板式の投影装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００    空間光変調器１００
１０１    画素部１０１
１０３    ミラー１０３
２２０    空間光変調器制御部２２０
２５０    偏光素子制御部２５０
２６０    光源制御部２６０
２７０    光源駆動部２７０
３００    光源３００
３０２    偏光素子３０２
３０３    レーザー光源３０３
３１０    偏光光源系３１０
３２０    照明光学系３２０
３３０    波長選択性偏光素子３３０
３４０    偏光変換素子３４０
３５０    偏光変換素子３５０
３６０    偏光素子３６０
３７０    投影光学系３７０
３８０    照明光源系３８０
４００    光源分離構成部４００
４０１    接合面４０１
４０２    ダイクロイック膜４０２
４０３    ダイクロイック膜４０３
４１０    プリズム４１０
４２０    プリズム４２０
１００ａ  空間光変調器１００ａ
１００ｂ  空間光変調器１００ｂ
５００    スクリーン５００
６０１    照明光６０１
６０２    入射光６０２
６０２ａ  入射光６０２ａ
６０２ｂ  入射光６０２ｂ
６０３    反射光６０３
６０３ａ  反射光６０３ａ
６０３ｂ  反射光６０３ｂ
６０４    投影光６０４
【図３】
2009265140.tif 000003
【図８Ｂ】
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【図８Ｄ】
2009265140.tif 000005
【図８Ｆ】
2009265140.tif 000006
【図１２Ａ】
2009265140.tif 000007
【図１２Ｂ】
2009265140.tif 000008
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2009265140.tif 000011
【図２Ｃ】
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【図４】
2009265140.tif 000013
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2009265140.tif 000015
【図６】
2009265140.tif 000016
【図７】
2009265140.tif 000017
【図８Ａ】
2009265140.tif 000018
【図８Ｃ】
2009265140.tif 000019
【図８Ｅ】
2009265140.tif 000020
【図９】
2009265140.tif 000021
【図１０】
2009265140.tif 000022
【図１１Ａ】
2009265140.tif 000023
【図１１Ｂ】
2009265140.tif 000024
【図１２Ｃ】
2009265140.tif 000025
【図１２Ｄ】
2009265140.tif 000026
【図１３】
2009265140.tif 000027
【図１４】
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