(57)【要約】【課題】本発明は、波長選択的な偏光制御技術に関し、カラーセレクト装置による高速な偏光方向を回転させる波長成分の切り替えと偏光性能を両立した偏光制御技術を提供する。【解決手段】特定の偏光方向を有する照明光３０が、それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させるカラーセレクト１１１とカラーセレクト１１２を照明光３０の偏光方向に対して最良の偏光特性を有する方向にそろえて配置したカラーセレクト部１１０を透過する前に、照明光３０の光軸を中心に回転する第１の光路変更手段１２０により経時的に光路を変更する。これにより、高速な偏光方向を回転させる波長成分の切り替えと偏光性能を両立が図られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射する特定の偏光方向を有する光線のそれぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一円周上に前記特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置したカラーセレクト部と、
前記カラーセレクト部の前後に配置され前記光線の光路を平行移動させる第１及び第２の光路変更手段と、を含み、
前記第１及び第２の光路変更手段は、前記光線が前記第１の光路変更手段へ入射する際の光軸を中心に一体として回転することを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーセレクト装置において、
前記第１及び第２の光路変更手段は、それぞれ２枚のミラーを含むことを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項３】
請求項１に記載のカラーセレクト装置において、
前記第１及び第２の光路変更手段は、それぞれ１つのプリズムを含むことを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項４】
外部から入射する特定の偏光方向を有する光線のそれぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一直線上に前記特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置したカラーセレクト部と、を含み、
前記カラーセレクト部は、前記同一直線上を往復することを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、
前記光線は、前記カラーセレクト部に垂直に入射することを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、
前記光線の外部から入射する際の光軸と外部へ射出する際の光軸が一致することを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、
前記カラーセレクト部は、緑色の波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子と青色の波長成分を回転させる波長選択型偏光変換素子を含むことを特徴とするカラーセレクト装置。
【請求項８】
色順次方式によりカラー画像を表示する投影装置であって、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のカラーセレクト装置を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項９】
複数の波長成分からなる特定の偏光方向を有する光線を射出する第１のステップと、
それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一円周上に前記特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置した平面に対して垂直な第１の光路に前記光線を導く第２のステップと、
前記光線が前記平面へ到達する前に、前記光線を前記第１の光路から前記第１の光路と平行で且つ前記波長選択型偏光変換素子のいずれかと交わる第２の光路へ光路変更する第３のステップと、
前記光線を前記第２の光路上で前記波長選択型偏光変換素子を透過させ、前記光線の一部の波長成分のみ他と異なる偏光方向に偏光する第４のステップと、
前記第２の光路から前記第１の光路へ光路変更する第５のステップと、を含み、
前記第２の光路を経時的に変化させることにより、前記光線が前記第２の光路上で透過する前記波長選択型偏光変換素子を経時的に切り替えることを特徴とする偏光変換方法。
【請求項１０】
複数の波長成分からなる特定の偏光方向を有する光線を射出する第１のステップと、
それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ一直線上に前記特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置した平面に対して垂直な光路に前記光線を導く第２のステップと、
前記光線を前記光路上で前記波長選択型偏光変換素子を透過させ、前記光線の一部の波長成分のみ他と異なる偏光方向に偏光する第３のステップと、を含み、
前記波長選択型偏光変換素子のすべてを一体として、前記平面上で且つ前記一直線上を前記波長選択型偏光変換素子のいずれかと前記光路が交わる範囲で、往復直線運動をすることにより、前記光線が前記光路上で透過する前記波長選択型偏光変換素子が経時的に切り替わることを特徴とする偏光変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光制御技術に関し、特に波長選択的な偏光制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、偏光方向を回転させる波長成分（以下、選択波長成分と称する）を時々刻々と切り替えながら、経時的に光の複数の異なる波長成分の偏光方向を回転させる装置（以下、カラーセレクト装置と称する）が開発され、色順次方式によるカラー画像表示に利用されている。このようなカラーセレクト装置としては、波長選択型の偏光変換素子を円周上に配置したカラーホイール装置（以下、カラーホイール装置と称する）や、カラーリンク社のカラーセレクトスイッチなどが知られている。
【０００３】
前者は、それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる特性を有する波長選択型の偏光変換素子（以降、カラーセレクトと称する）を複数有し、機械的な機構によりカラーセレクトを順次切り替えることで選択波長成分を切り替える。なお、以降では、複数のカラーセレクトで構成される部材を全体としてカラーセレクト部と称する。
【０００４】
後者は、前者のような装置自体の機械的な動作を伴うことなく電気的な制御により、選択波長成分を切り替える。
前者の場合、選択波長成分の切り替えが一定の順番に制約されるのに対し、後者は前者のような制約はなく、任意の順番で切り替えが可能となる。
【０００５】
一方で、前者は後者と比較して、高速な選択波長成分の切り替えが可能である。色順次方式による映像表示において、所望の色と異なる色が認識される動体の色づき現象（カラーブレイクアップ）による画質の低下を抑制するためには、高速な画像の切り替えが要求されるため、高速な選択波長成分の切り替えが可能なカラーホイール装置は色順次方式において特に有効な方法である。
【０００６】
その他、特許文献１で開示されている光路選択に関する技術を用いて透過するカラーセレクトを切り替え、選択波長成分の切り替えを実現する方法も考えられる。
ところで、カラーセレクトは一般に光線に垂直な平面上に配置されるが、同平面内においてカラーセレクトを配置した方向によって偏光性能に差異が生じる場合がある。これは、カラーセレクトには素子単体として、特定の偏光方向の光に対して最も偏光性能の良い方向（以下、基準方向と称する）があり、この基準方向と入射光の偏光方向の間の角度に依存して偏光性能が変化するためである。なお、基準方向と偏光方向が一致し、上記の角度が０となった場合に最良の性能が得られ、角度が大きくなるに従って性能が劣化する。
【０００７】
なお、ここで偏光性能とは、偏光方向を回転させることを意図した波長成分と実際にカラーセレクトが偏光方向を回転させる選択波長成分との一致具合（以降、偏光精度と称する）の他、カラーセレクトを透過する光の透過率により評価される性能を指す。
【０００８】
従来、カラーホイール装置の場合、カラーセレクト自体が回転するため、上記の角度を一定に維持することは困難であり、常時最良の偏光性能を得ることは困難であった。
【特許文献１】特開平１０−３１１７７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のような状況を踏まえ、本発明の目的は、高速な選択波長成分の切り替えと偏光性能を両立した偏光制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、外部から入射する特定の偏光方向を有する光線のそれぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一円周上に特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置したカラーセレクト部と、カラーセレクト部の前後に配置され光線の光路を平行移動させる第１及び第２の光路変更手段と、を含み、第１及び第２の光路変更手段は、光線が第１の光路変更手段へ入射する際の光軸を中心に一体として回転するカラーセレクト装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のカラーセレクト装置において、第１及び第２の光路変更手段は、それぞれ２枚のミラーを含むカラーセレクト装置を提供する。
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載のカラーセレクト装置において、第１及び第２の光路変更手段は、それぞれ１つのプリズムを含むカラーセレクト装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４の態様は、外部から入射する特定の偏光方向を有する光線のそれぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一直線上に特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置したカラーセレクト部と、を含み、カラーセレクト部は、同一直線上を往復するカラーセレクト装置を提供する。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、光線は、カラーセレクト部に垂直に入射するカラーセレクト装置を提供する。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、光線の外部から入射する際の光軸と外部へ射出する際の光軸が一致するカラーセレクト装置を提供する。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれかに記載のカラーセレクト装置において、カラーセレクト部は、緑色の波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子と青色の波長成分を回転させる波長選択型偏光変換素子を含むカラーセレクト装置を提供する。
【００１６】
本発明の第８の態様は、色順次方式によりカラー画像を表示する投影装置であって、第１の態様乃至第７の態様のいずれかに記載のカラーセレクト装置を含む投影装置を提供する。
【００１７】
本発明の第９の態様は、複数の波長成分からなる特定の偏光方向を有する光線を射出する第１のステップと、それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ、同一円周上に特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置した平面に対して垂直な第１の光路に光線を導く第２のステップと、光線が平面へ到達する前に、光線を第１の光路から第１の光路と平行で且つ波長選択型偏光変換素子のいずれかと交わる第２の光路へ光路変更する第３のステップと、光線を第２の光路上で波長選択型偏光変換素子を透過させ、光線の一部の波長成分のみ他と異なる偏光方向に偏光する第４のステップと、第２の光路から第１の光路へ光路変更する第５のステップと、を含み、第２の光路を経時的に変化させることにより、光線が第２の光路上で透過する波長選択型偏光変換素子を経時的に切り替える偏光変換方法を提供する。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、複数の波長成分からなる特定の偏光方向を有する光線を射出する第１のステップと、それぞれ異なる波長成分の偏光方向を回転させる波長選択型偏光変換素子を各々少なくとも１つ一直線上に特定の偏光方向に対して最良の偏光性能を有する方向にそろえて配置した平面に対して垂直な光路に光線を導く第２のステップと、光線を光路上で波長選択型偏光変換素子を透過させ、光線の一部の波長成分のみ他と異なる偏光方向に偏光する第３のステップと、を含み、波長選択型偏光変換素子のすべてを一体として、平面上で且つ一直線上を波長選択型偏光変換素子のいずれかと光路が交わる範囲で、往復直線運動をすることにより、光線が光路上で透過する波長選択型偏光変換素子が経時的に切り替わる偏光変換方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高速な選択波長成分の切り替えと偏光性能を両立した偏光制御技術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】
【００２０】
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、本実施形態に係るカラーセレクト装置１００を例示する概念図であり、説明の都合上、本実施形態に係るカラーセレクト装置１００の要部のみを抽出したものである。まずは、図１を参照しながら、カラーセレクト装置１００の構成について説明する。
【００２１】
カラーセレクト装置１００は、カラーセレクト部１１０と第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０を含んでいる。カラーセレクト部１１０は第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０に挟まれる位置に配置されている。カラーセレクト装置１００へ入射する照明光３０は、特定の方向に偏光された偏光光であり、第１の光路変更手段１２０側からカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直にカラーセレクト部１１０の中心に向かって入射するように方向付けられている。
【００２２】
カラーセレクト部１１０は、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１１と光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１２から構成され、全体でホイール形状を有する。例えば、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１１は、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみをＰ偏光からＳ偏光に変換することができる。一方で、光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１２は、光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみをＰ偏光からＳ偏光に変換することができる。なお、カラーセレクトによっては、逆にＳ偏光からＰ偏光に変換することもできる。
【００２３】
また、カラーセレクト１１１とカラーセレクト１１２は最も偏光性能の良い基準方向を揃えて配置され、カラーセレクト部１１０全体として特定の基準方向を有するように構成されている。また、カラーセレクト部１１０は、基準方向が照明光３０の偏光方向と一致するように固定されている。
【００２４】
第１の光路変更手段１２０は、照明光３０の光軸上に配置されたミラー１２１と照明光３０の光軸から一定の距離だけ離れた位置に配置されたミラー１２２を含んでいる。同様に、第２の光路変更手段１３０は、照明光３０の光軸上に配置されたミラー１３２と照明光３０の光軸から一定の距離だけ離れた位置に配置されたミラー１３１を含んでいる。なお。ミラー１２１とミラー１３２は、カラーセレクト部１１０を挟んで相対する位置に配置されている。同様に、ミラー１２２とミラー１３１も、カラーセレクト部１１０を挟んで相対する位置に配置されている。
【００２５】
また、第１の光路変更手段１２０及び第２の光路変更手段１３０は、照明光３０の光軸を中心軸として回転可能に取り付けられている。なお、第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０は一体として回転するため、ミラー１２１とミラー１３２の相対的な位置関係及びミラー１２２とミラー１３１の相対的な位置関係は回転によって変化しない。
【００２６】
次に、照明光３０がカラーセレクト装置１００へ入射し、照明光４０として出力されるまでの流れを説明する。
まず、特定の方向に偏光された照明光３０は、第１の光路変更手段１２０側からカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直に、且つ、カラーセレクトの中心に向かってカラーセレクト装置１００へ入射する。ここでは、照明光３０の偏光方向は、Ｐ偏光に偏光されているものとする。
【００２７】
照明光３０は照明光３０の光軸上に配置されたミラー１２１によりカラーセレクト部１１０の動径方向で且つ外向きに全反射する。さらに、ミラー１２１により方向付けられた照明光３１は、照明光３１の光軸上にミラー１２１から一定の距離だけ離れて配置されたミラー１２２によりカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直な方向に照明光３２として全反射する。
【００２８】
なお、第１の光路変更手段１２０が回転した場合、ミラー１２１及びミラー１２２はいずれもミラー１２１と交差する照明光３０の光軸を中心軸として回転する。これにより、ミラー１２２はミラー１２１の回転に連動してミラー１２１の周りを周回することになり、ミラー１２１とミラー１２２の相対的な位置関係は変化しない。このため、ミラー１２１で全反射した照明光３１は常にミラー１２２に補足されて全反射されることになる。つまり、第１の光路変更手段１２０は、カラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直な方向を維持しながら、回転により移動するミラー１２２に応じた位置から照明光３２を出力する。
【００２９】
このように、ミラー１２１及びミラー１２２からなる第１の光路変更手段１２０は、カラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直な方向を維持したまま、カラーセレクト部１１０の動径方向で且つ外向き側に光軸を平行移動させる光路変更作用を有している。
【００３０】
ミラー１２２を全反射した照明光３２は、カラーセレクト部１１０に対して垂直に入射する。照明光３２はカラーセレクト部１１０を透過する際に、透過するカラーセレクトにより一部の波長成分の偏光方向のみ回転する。ここでは、カラーセレクト部１１０により一部の波長成分のみＰ偏光からＳ偏光に回転する。より具体的には、カラーセレクト１１１を透過する場合は、緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみが回転し、緑色（Ｇ）に相当する波長成分はＳ偏光、それ以外の波長成分はＰ偏光となる。カラーセレクト１１２を透過する場合は、青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみが回転し、青色（Ｂ）に相当する波長成分はＳ偏光、それ以外の波長成分はＰ偏光となる。
【００３１】
照明光３２が透過するカラーセレクトは、第１の光路変更手段１２０の回転により制御される。第１の光路変更手段１２０が一定の速さで回転している場合には、照明光３２は、カラーセレクト１１１とカラーセレクト１１２がそれぞれカラーセレクト部１１０内に占める割合に比例した間隔でカラーセレクト１１１とカラーセレクト１１２を順次切り替えて透過することになる。選択波長成分の切り替え速度は第１の光路変更手段１２０の回転速度を調整することで制御することができる。
【００３２】
なお、上述したとおりカラーセレクト部１１０は、基準方向が照明光３０の偏光方向と一致するように固定されている。カラーセレクト部１１０へ入射する照明光３２の偏光方向（Ｐ偏光）は、第１の光路変更手段１２０の回転には影響されず、常に照明光３０の偏光方向（Ｐ偏光）と同じであるため、カラーセレクト部１１０の基準方向は照明光３２の偏光方向と一致することになる。このため、カラーセレクト１１１、カラーセレクト１１２のいずれも、照明光３２に対して最良の偏光精度と最良の透過率を発揮することができる。
【００３３】
このように、カラーセレクト部１１０は、照明光３２の緑色（Ｇ）に相当する波長成分と青色（Ｂ）に相当する波長成分をカラーセレクトの最良の偏光性能で順次他の波長成分と異なる偏光方向に変換して出力する作用を有している。
【００３４】
カラーセレクト部１１０を透過した照明光３２は、照明光３２の光軸上に配置されたミラー１３１によりカラーセレクト部１１０の動径方向で且つ内向きに全反射する。さらに、ミラー１３１により方向付けられた照明光３３は、照明光３３の光軸上で、且つ照明光３０の光軸上の配置されたミラー１３２によりカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直な方向に照明光４０として全反射する。これにより、照明光４０の光軸は照明光３０の光軸と一致することになる。
【００３５】
なお、第２の光路変更手段１３０は、上述したとおり第１の光路変更手段１２０と一体となって回転するため、回転によってミラー１２２とミラー１３１の相対的な位置関係は変化しない。このため、ミラー１２２で全反射された照明光３２は、常にミラー１３１に捕捉され全反射することになる。
【００３６】
また、第２の光路変更手段１３０内のミラー１３１とミラー１３２の関係も、上述した第１の光路変更手段１２０内のミラー１２２とミラー１２１の関係と同様に回転によって変化しない。このため、ミラー１３１で全反射した照明光３３は、第２の光路変更手段１３０が回転しても常にミラー１３２で捕捉され、照明光４０として全反射することになる。
【００３７】
このように、ミラー１３１及びミラー１３２からなる第２の光路変更手段１３０は、第１の光路変更手段１２０により変更された光路をカラーセレクト装置１００へ入射時の光路に戻す光路変更作用を有している。
【００３８】
以上、第１の光路変更手段１２０、カラーセレクト部１１０、第２の光路変更手段１３０のそれぞれの作用により、本実施形態におけるカラーセレクト装置１００は、経時的に選択波長成分を順次切り替えながら、カラーセレクトの有する最良の偏光精度と最良の透過率を発揮した上で、一部の波長成分のみ偏光方向が異なる照明光４０を照明光３０と同一の光路上に出力することができる。
【００３９】
図２は、上述の図１で例示した本実施形態に係るカラーセレクト装置１００の変形例を示す概念図であり、図１と同様に、カラーセレクト装置１００の要部のみを抽出したものである。図２を参照しながら、カラーセレクト装置１００の構成と作用について図１との相違点を中心に説明する。
【００４０】
カラーセレクト装置１００はカラーセレクト部１１０、第１の光路変更手段１２０、第２の光路変更手段１３０から構成されている点は図１と同様であるが、それぞれの構成が異なっている。
【００４１】
カラーセレクト部１１０は、全体を４つの領域に分割し、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１１（カラーセレクト１１１−１、カラーセレクト１１１−２）と光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１２（カラーセレクト１１２−１、カラーセレクト１１２−２）を交互に２つずつ組み合わせることにより構成されている。この構成の場合、図１の場合と比較して、第１の光路変更手段１２０の回転速度を変えることなく、選択波長成分の切り替えを高速化することができる。
【００４２】
第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０は、図１におけるそれぞれ２つのミラーに代わり、それぞれ１つの四角柱形状を有するプリズム（プリズム１２３、プリズム１３３）で構成されている。
【００４３】
第１の光路変更手段１２０へ入射する照明光３０は、プリズム１２３の側面からプリズム内に入射し、照明光３０の光軸に対して一定の角度を有するプリズム１２３の底面で動径方向で且つ外向きに全反射する。全反射した照明光３１はプリズム１２３内を直進し、プリズム１２３の上面でカラーセレクト部１１０側へ再度全反射する。全反射した照明光３２はプリズム１２３のカラーセレクト部１１０側の側面からカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直な方向に射出する。
【００４４】
一方、カラーセレクト部１１０を透過し、第２の光路変更手段１３０へ入射する照明光３２は、プリズム１３３の側面からプリズム内へ入射し、照明光３２の光軸に対して一定の角度を有するプリズム１３３の上面で動径方向で且つ内向きに全反射する。全反射した照明光３３はプリズム１３３内を直進し、プリズム１３３の底面でカラーセレクト部１１０と反対の方向に全反射し、プリズム１３３の側面から照明光３０の光軸と一致する方向に照明光４０として射出する。
【００４５】
このように、第１の光路変更手段１２０及び第２の光路変更手段１３０は、図１の場合と同様の光路変更作用を有している。なお、これは、第１の光路変更手段１２０及び第２の光路変更手段１３０が回転した場合も同様である。さらに、ミラーに代えてプリズムを用いることで、光路変更時における光量ロスの低下につながり、図１の場合と比較して、カラーセレクト装置１００内における光量ロスを低下させることができる。また、ミラー２枚に対してプリズム１つで済むため、部品数も少なくすることができる。
【００４６】
以上、図２に例示したカラーセレクト装置１００によれば、図１に例示したカラーセレクト装置１００と同様の効果を有した上で、選択波長成分の切り替えのさらなる高速化と装置内における光量ロスの低下を実現することができる。
【００４７】
なお、カラーセレクト部１１０内におけるカラーセレクトの構成は、図１及び図２の構成に限られるものではない。赤色（Ｒ）成分や、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）などのその補色成分の偏光方向を回転するカラーセレクトを用いてもよい。また、偏光方向を回転させないカラーセレクトを一部に組み合わせても用いてもよい。また、カラーセレクトはＰ偏光からＳ偏光へ変換するものに限られず、例えばＳ偏光からＰ偏光へ変換するカラーセレクトを用いても良い。また、カラーセレクトの領域についても均等に分割する必要はなく、任意の割合でそれぞれのカラーセレクトを構成してもよい。
【００４８】
なお、第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０の構成は必ずしも同じ必要はなく、それぞれ異なる構成としてもよい。例えば、第１の光路変更手段１２０はミラーを用いた構成とし、第２の光路変更手段１３０はプリズムを用いた構成としてもよい。
【００４９】
さらに、カラーセレクト部１１０と第１の光路変更手段１２０（第２の光路変更手段１３０）の組み合わせについてもこれに限られるものではなく、任意の組み合わせが可能である。
【００５０】
図３は、図１及び図２では省略した駆動機構等も含めた本実施形態に係るカラーセレクト装置１００の構成例を示す図である。図４は、図３で示したカラーセレクト装置１００を含む投影装置１０００を例示する構成図である。以下、図３及び図４を参照しながら、本実施形態に係るカラーセレクト装置１００を用いた投影装置１０００における色順次方式でのカラー画像表示について説明する。
【００５１】
図４に例示される投影装置１０００は、カラーセレクト装置１００、光源光学系２００、照明光学系３００、制御装置４００、分離合成部５００、２つの反射型ＳＬＭ６００（第１の反射型ＳＬＭ６０１、第２の反射型ＳＬＭ６０２）、投影光学系７００、スクリーン８００を含む２板式の投影装置である。
【００５２】
光源光学系２００は、光源２０１と反射板２０２を含み、無偏光且つ白色の照明光１０を射出する。照明光学系３００は、偏光変換部３０１とインテグレータロッド３０２を含み、光源光学系２００から射出された照明光１０を特定の偏光方向を有する照明光２０に変換する。ここでは、図４に例示されるようにＰ偏光に変換するものとする。
【００５３】
偏光変換部３０１では、例えば、特定の偏光方向（Ｐ偏光）のみを透過する偏光素子を用いて特定の偏光方向（Ｐ偏光）を有する照明光２０を出力しても良いし、Ｐ偏光とＳ偏光に一旦分離し、Ｓ偏光の光線のみ１／２波長板を透過させることでＰ偏光に変換した後、合わせて出力しても良い。偏光変換部３０１により特定の偏光方向（Ｐ偏光）に変換された照明光２０はインテグレータロッド３０２に入射する。インテグレータロッド３０２に入射した照明光２０は内部で全反射を繰り返すことで照度が均一化され、照明光３０としてカラーセレクト部１１０の配置された平面に対して垂直にカラーセレクト部１１０の中心に向かって射出される。
【００５４】
照明光３０は、カラーセレクト部１１０の中心に向かってカラーセレクト装置１００へ入射する。カラーセレクト装置１００は、図３に例示するように、カラーセレクト部１１０、光路選択部１４０、２つの軸受け（軸受け１４２、軸受け１４３）、ベルト１４４、及びモーター１４５を含んでいる。なお、図１及び図２において、一体となって回転する構成要素として記載されている第１の光路変更手段１２０と第２の光路変更手段１３０は、図３では光路選択部１４０として１つの構成要素として表現されている。
【００５５】
光路選択部１４０は、照明光３０（照明光４０）の光軸と一致する回転軸１４１の両側をそれぞれ軸受け１４２と軸受け１４３によって回転可能に保持されている。光路選択部１４０は、制御装置４００により制御されるモーター１４５の駆動によって発生する回転力が軸受け１４３側の回転軸１４１に掛けられたベルト１４４を介して伝わることで回転する。また、制御装置４００は後述するように反射型ＳＬＭ６００と連動してモーター１４５を制御するため、反射型ＳＬＭ６００の応答速度を考慮したモーターの回転速度に調整することにより、高速で且つ反射型ＳＬＭ６００が偏向可能な速度で選択波長成分の切り替えを行うことができる。なお、反射型ＳＬＭ６００は、例えば、マイクロミラーデバイスである。
【００５６】
光路選択部１４０の回転によりカラーセレクト装置１００は、図１及び図２を用いて上述したとおり、経時的に選択波長成分を順次切り替えながら、カラーセレクトの有する最良の偏光精度と最良の透過率を発揮した上で、一部の波長成分のみ偏光方向が異なる照明光４０を、照明光３０と同一の光路上に出力する。つまり、青色（Ｂ）に相当する波長成分のみＳ偏光で、それ以外（赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に相当する波長成分）はＰ偏光である照明光４０と、緑色（Ｇ）に相当する波長成分のみＳ偏光で、それ以外（赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分）はＰ偏光である照明光４０を交互に出力する。
【００５７】
ここでは、図４に例示されるように、まずは、光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１２を透過した場合を想定し、青色（Ｂ）に相当する波長成分のみＳ偏光で、それ以外（赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に相当する波長成分）はＰ偏光である照明光４０が出力されるものとする。
【００５８】
光路選択部１４０を透過した照明光４０は、ダイクロイック膜５０１と偏光膜５０２によって形成される分離合成面を有する分離合成部５００へ入射する。ダイクロイック膜５０１は光線の赤色（Ｒ）に相当する波長成分のみを反射し、それ以外（緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分）は透過する特性を有している。また、偏光膜５０２は、Ｐ偏光の光線を透過し、Ｓ偏光の光線を反射する特性を有している。
【００５９】
分離合成部５００へ入射する照明光４０は、ダイクロイック膜５０１で赤色（Ｒ）に相当する波長成分とそれ以外（緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分）に分離される。赤色（Ｒ）に相当する波長成分はダイクロイック膜５０１で反射し、第１の反射型ＳＬＭ６０１へ所定の角度で入射する。第１の反射型ＳＬＭ６０１へ入射した赤色（Ｒ）に相当する波長成分は、制御装置４００によりカラーセレクト装置１００と連動して制御される第１の反射型ＳＬＭ６０１の各画素部により偏向され、画素毎に必要な光量だけが再度分離合成部５００へ入射する。分離合成部５００へ入射した赤色（Ｒ）に相当する波長成分は、その後偏光膜５０２を透過し、投影光５０として投影光学系７００へ入射する。
【００６０】
一方、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分は分離合成面上のダイクロイック膜５０１を透過し、第２の反射型ＳＬＭ６０２へ所定の角度で入射する。第２の反射型ＳＬＭ６０２へ入射した緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分は、制御装置４００によりカラーセレクト装置１００と連動して制御される第２の反射型ＳＬＭ６０２の各画素部により偏向され、画素毎に必要な光量だけ再度分離合成部５００へ入射する。分離合成部５００へ入射した緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）に相当する波長成分は、その後偏光膜５０２へ到達するが、それぞれＰ偏向状態とＳ偏光状態にあるため、緑色（Ｇ）に相当する波長成分が偏光膜５０２を透過する一方で、青色（Ｂ）に相当する波長成分は偏光膜５０２を反射することになり、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）に相当する波長成分が分離されることになる。なお、偏光膜５０２を透過した緑色（Ｇ）に相当する波長成分は、不要な光として、例えば、その光軸上に配置された光吸収部材により吸収するなどして、投影光５０に影響を与えないように排除される。
【００６１】
偏光膜５０２を反射した青色（Ｂ）に相当する波長成分は、上述した偏光膜５０２を透過した赤色（Ｒ）に相当する波長成分と合成され、投影光５０として投影光学系７００へ入射する。投影光学系７００へ入射する青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）に相当する波長成分を有する投影光５０は、スクリーン８００上へ拡大して投影され、青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）成分の画像が表示されることになる。
【００６２】
以上、カラーセレクト装置１００において光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１２を透過した場合について説明したが、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト１１１を透過した場合も同様に、スクリーン８００上へ拡大して投影され、画像が表示されることになる。
【００６３】
カラーセレクト１１１を透過した場合は、照明光４０は、緑色（Ｇ）に相当する波長成分のみＳ偏光で、それ以外（赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分）はＰ偏光となる。そのため、第２の反射型ＳＬＭ６０２で偏向された緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に相当する波長成分は、カラーセレクト１１２を透過した場合とは反対に、緑色（Ｇ）に相当する波長成分が偏光膜５０２を反射する一方で、青色（Ｂ）に相当する波長成分は偏光膜５０２を透過することになる。
【００６４】
これにより、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）に相当する波長成分は偏光膜５０２上で合成され、投影光５０として投影光学系７００を介してスクリーン８００上へ投影され、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）成分の画像が表示されることになる。
【００６５】
このように、本実施形態における投影装置１０００では、カラーセレクト装置１００によって青色（Ｂ）と緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向を順次変換することで、赤色（Ｒ）成分の画像を常時投影しながら、青色（Ｂ）と緑色（Ｇ）の成分の画像を経時的に切り替えて投影することで、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。
【００６６】
以上、本実施形態における投影装置１０００では、カラーセレクト装置１００により高速な選択波長成分の切り替えと偏光性能を両立することで、動体の色づき現象（カラーブレイクアップ）による画質の低下を抑制したカラー画像を投影することができる。
［実施形態２］
以降、上述した実施形態１の説明を前提とし、実施形態１との主な相違点を記載して本実施形態について説明する。
【００６７】
図５は、本実施形態に係るカラーセレクト装置９００を例示する概念図であり、説明の都合上、本実施形態に係るカラーセレクト装置９００の要部のみを抽出したものである。図５を参照しながら、カラーセレクト装置９００の構成と作用について説明する。
【００６８】
カラーセレクト装置９００は、複数のカラーセレクトで構成されるカラーセレクト部９１０と回転運動を往復直線運動に変換するリンク機構９２０を含んでいる。
カラーセレクト部９１０は、光線の緑色（Ｇ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト９１１（カラーセレクト９１１−１、カラーセレクト９１１−２）と光線の青色（Ｂ）に相当する波長成分の偏光方向のみを回転させるカラーセレクト９１２（カラーセレクト９１２−１、カラーセレクト９１２−２）の２種類のカラーセレクトを含み、同一直線上に２種類のカラーセレクトが交互に並べられている。
【００６９】
また、カラーセレクトは、最も偏光性能の良い基準方向を揃えて配置されていて、カラーセレクト部９１０全体として特定の基準方向を有するように構成されている。さらに、カラーセレクト部９１０は基準方向が照明光３０の偏光方向と一致するように配置されている。
【００７０】
リンク機構９２０は、カラーセレクト部９１０と接続されているリンク９２１を含んでいる。不図示の制御装置により制御されるリンク機構９２０の回転運動は、リンク９２１を介して、カラーセレクト部９１０の配置されている平面上でのカラーセレクト部９１０の往復直線運動に変換される。この往復直線運動は、カラーセレクト部９１０の配置された平面に対して垂直で且つ一定の場所に方向付けられている照明光３０を、常にカラーセレクト部９１０の基準方向と照明光３０の偏光方向を一致した状態に保ちながら、経時的にカラーセレクトを切り替えて透過させることになる。
【００７１】
これにより、本実施形態におけるカラーセレクト装置９００は、実施形態１におけるカラーセレクト装置１００の場合と同様に、経時的に選択波長成分を順次切り替えながら、カラーセレクトの有する最良の偏光精度と最良の透過率を発揮した上で、一部の波長成分のみ偏光方向が異なる照明光４０を、照明光３０と同一の光路上に出力するように作用する。
【００７２】
本実施形態におけるカラーセレクト装置９００を含む投影装置１０００は、図４で例示される投影装置１０００におけるカラーセレクト装置１００がカラーセレクト装置９００に置き換わった構成となっている。その他はすべて同様であるため、構成の説明は省略する。
【００７３】
また、本実施形態に係るカラーセレクト装置９００を用いた投影装置１０００でのカラー画像表示の流れは、カラーセレクト装置９００内での動作が図４で例示される投影装置１０００におけるカラーセレクト装置１００内での動作と異なっている。しかし、カラーセレクト装置９００の動作については上述したとおりであり、作用についてはカラーセレクト装置１００の場合と同様であることから、これについても説明を省略する。
【００７４】
以上、本実施形態における投影装置１０００では、実施形態１における投影装置１０００と同様に、カラーセレクト装置９００により高速な選択波長成分の切り替えと偏光性能を両立することで、動体の色づき現象（カラーブレイクアップ）による画質の低下を抑制したカラー画像を投影することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラーセレクト装置を例示する概念図である。
【図２】本発明の一実施形態の変形例に係るカラーセレクト装置を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカラーセレクト装置を例示する構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカラーセレクト装置を含む投影装置を例示する構成図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係るカラーセレクト装置を例示する概念図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０、２０、３０、３１、３２、３３、４０・・・照明光
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投影光
１００、９００・・・・・・・・・・・・・・・・カラーセレクト装置
１１０、９１０・・・・・・・・・・・・・・・・カラーセレクト部
１１１、１１２、９１１、９１２・・・・・・・・カラーセレクト
１２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の光路変更手段
１３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２の光路変更手段
１２１、１２２、１３１、１３２・・・・・・・・ミラー
１２３、１３３・・・・・・・・・・・・・・・・プリズム
１４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光路選択部
１４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
１４２、１４３・・・・・・・・・・・・・・・・軸受け
１４４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ベルト
１４５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モーター
２００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光源光学系
２０１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光源
２０２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射板
３００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・照明光学系
３０１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・偏光変換部
３０２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インテグレータロッド
４００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御装置
５００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・分離合成部
５０１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ダイクロイック膜
５０２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・偏光膜
６００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射型ＳＬＭ
６０１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の反射型ＳＬＭ
６０２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２の反射型ＳＬＭ
７００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投影光学系
８００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・スクリーン
１０００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投影装置
【図１】
2009265153.tif 000003
【図２】
2009265153.tif 000004
【図３】
2009265153.tif 000005
【図４】
2009265153.tif 000006
【図５】
2009265153.tif 000007