JP4781307B2 - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、４種類以上の色成分光を利用する照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

従来、３種類の色成分光に対応する３つの光変調素子と、３つの光変調素子から出射される色成分光を合成するクロスダイクロイックキューブと、クロスダイクロイックキューブで合成された色成分光を投写する投写レンズユニットとを有する投写型映像表示装置が知られている。

ここで、クロスダイクロイックキューブは、色成分光が入射する３つの光入射面と、色成分光が出射する１つの光出射面とを有している。従って、クロスダイクロイックキューブに入射する色成分光が３種類である場合には、投写型映像表示装置は、一つのクロスダイクロイックキューブを色合成部として有していれば足りる。

一方で、色再現性や輝度の向上を目的として、４種類以上の光を利用する投写型映像表示装置が提案されている。例えば、投写型映像表示装置は、赤、緑及び青の３色に加えて、オレンジ、黄又はシアンを利用することによって、色再現性や輝度の向上を図っている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２８７２４７号公報（請求項１、請求項４、図１など）

ここで、投写型映像表示装置が４種類以上の色成分光を有する場合には、一つの色合成部（クロスダイクロイックキューブ）で４種類以上の色成分光を合成することができない。従って、投写型映像表示装置は、複数の色合成部（ダイクロイックキューブ又はクロスダイクロイックキューブ）を有する必要がある。

例えば、４種類の色成分光の合成が必要である場合には、投写型映像表示装置は、２種類の色成分光が合成された合成光を２つ取得して、２つの合成光をさらに合成することによって、４種類の色成分光が合成された合成光を取得する。なお、投写型映像表示装置は、３種類の色成分光が合成された合成光を取得して、合成光と１種類の色成分光とを合成することによって、４種類の色成分光が合成された合成光を取得してもよい。投写型映像表示装置は、２色の色成分光が合成された合成光を取得して、合成光と２種類の色成分光とを合成することによって、４種類の色成分光が合成された合成光を取得してもよい。

ここで、４種類以上の色成分光に対応する各光変調素子から投写レンズユニットまでの光路長は同一である必要がある。また、光変調素子と投写レンズユニットとの間に、複数の色合成部（ダイクロイックキューブ又はクロスダイクロイックキューブ）を設ける必要がある。従って、投写レンズユニットのバックフォーカスが長くなる。

この結果、３種類の色成分光を利用する投写型映像表示装置で用いられる投写レンズユニットを転用することができないため、投写型映像表示装置のコストが全体として上昇してしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、４種類以上の色成分光を利用する場合であっても、装置全体のコスト上昇を抑制することを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一の特徴では、第１色成分光、第２色成分光及び第３色成分光に加えて、前記第１色成分光の波長帯と前記第２色成分光の波長帯とに挟まれた波長帯を有する第４色成分光を利用する照明装置は、前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第４色成分光を含む合成光と前記第３色成分光とを分離する第１色分離部（ダイクロイックミラー７１）と、前記第１色分離部で分離された前記合成光のうち、前記第１色成分光と前記第２色成分光とを分離する第２色分離部（ダイクロイックミラー７２又はＰＢＳキューブ７３）と、前記第１色分離部と前記第２色分離部との間において、前記合成光の光路上に設けられた第１偏光回旋素子（偏光回旋素子３１Ｙｅ）とを備え、前記第１偏光回旋素子は、前記合成光のうち、前記第４色成分光の偏光方向を回旋し、前記第２色分離部は、前記第４色成分光の一部又は全部が重畳された前記第１色成分光と、前記第１色成分光に重畳されなかった前記第４色成分光が重畳された前記第２色成分光とに分離する。

かかる特徴によれば、第２色分離部は、第４色成分光の一部又は全部が重畳された第１色成分光と、第１色成分光に重畳されなかった第４色成分光が重畳された第２色成分光とに分離する。従って、４種類以上の色成分光を利用する場合であっても、投写レンズユニットのバックフォーカスが長くならない。すなわち、３種類の色成分光を利用する投写型映像表示装置で用いられる投写レンズユニットを転用できるため、装置全体のコスト上昇を抑制することができる。

また、第１偏光回旋素子は、第１色分離部で分離された前記合成光のうち、第４色成分光の偏光方向を回旋することによって、第２色分離部によって第１色成分光に重畳される第４色成分光（すなわち、第２色成分光に重畳される第４色成分光）を制御する。これによって、第１色又は第２色において高い色純度が必要とされる場合であっても、第１色又は第２色の色純度を維持しながら、第４色成分光を照明光として有効に利用することができる。

本発明の上述した特徴において、前記第２色分離部で分離された前記第１色成分光又は前記第２色成分光の光路上に設けられた第２偏光回旋素子（偏光回旋素子３２Ｙｅ）を照明装置がさらに備え、前記第２偏光回旋素子は、前記第１色成分光又は前記第２色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向を回旋することが好ましい。これによって、第１色成分光、第２色成分光及び第３色成分光によって再現される色が第４色成分光の利用によって第４色側にシフトすることを抑制することができる。

本発明の上述した特徴において、前記第２色分離部で分離された前記第１色成分光又は前記第２色成分光の光路上に設けられた狭帯域位相差板（狭帯域位相差板４０）を照明装置がさらに備え、前記狭帯域位相差板は、前記第１色成分光の光路上に設けられている場合に、前記第１色成分光の偏光方向と前記第１色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向とを揃え、前記第２色成分光の光路上に設けられている場合に、前記第２色成分光の偏光方向と前記第２色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向とを揃えることが好ましい。

本発明の上述した特徴において、前記第１偏光回旋素子は、前記第４色成分光の偏光方向を９０°回旋する状態と前記第４色成分光の偏光方向を回旋しない状態とを切り替え可能に構成されていることが好ましい。

本発明の上述した特徴において、前記第１偏光回旋素子は、前記第４色成分光の偏光方向を０°〜９０°の範囲内で回旋することが好ましい。

本発明の上述した特徴において、前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第３色成分光の変調量の制御に用いる映像入力信号に応じて、前記第１偏光回旋素子による前記第４色成分光の偏光方向の回旋量を制御する制御部（制御部３００）を照明装置がさらに備えることが好ましい。

本発明の上述した特徴において、前記第１色成分光を変調する第１光変調素子と、前記第２色成分光を変調する第２光変調素子と、前記第３色成分光を変調する第３光変調素子とを照明装置がさらに備え、前記第１偏光回旋素子の解像度は、前記第１光変調素子、前記第２光変調素子及び前記第３光変調素子の解像度よりも低いことが好ましい。

本発明の一の特徴では、第１色成分光を変調する第１光変調素子と、第２色成分光を変調する第２光変調素子と、第３色成分光を変調する第３光変調素子とを備えており、前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第３色成分光に加えて、前記第１色成分光の波長帯と前記第２色成分光の波長帯とに挟まれた波長帯を有する第４色成分光を利用する投写型映像表示装置は、前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第４色成分光を含む合成光と前記第３色成分光とを分離する第１色分離部と、前記第１色分離部で分離された前記合成光のうち、前記第１色成分光と前記第２色成分光とを分離する第２色分離部と、前記第１色分離部と前記第２色分離部との間において、前記合成光の光路上に設けられた第１偏光回旋素子と、
前記第１光変調素子から出射された色成分光、前記第２光変調素子から出射された色成分光及び前記第３光変調素子から出射された色成分光を投写する投写レンズユニットとを備え、前記第１偏光回旋素子は、前記合成光のうち、前記第４色成分光の偏光方向を回旋し、前記第２色分離部は、前記第４色成分光の一部又は全部が重畳された前記第１色成分光と、前記第１色成分光に重畳されなかった前記第４色成分光が重畳された前記第２色成分光とに分離する。

本発明によれば、４種類以上の色成分光を利用する場合であっても、装置全体のコスト上昇を抑制することを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写レンズユニット１１０と、照明装置１２０とを有する。投写型映像表示装置１００は、後述するように、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂに加えて、黄成分光Ｙｅを利用する。

第１実施形態では、赤成分光Ｒが第１色成分光であり、緑成分光Ｇが第２色成分光であり、第３色成分光が青成分光Ｂである。黄成分光Ｙｅは、第１色成分光の波長帯と第２色成分光の波長帯とに挟まれた波長帯を有する第４色成分光である。

図１では、光源１０が発する光を均質化するフライアイレンズ、光源１０が発する光の偏光方向を揃えるＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）などが省略されていることに留意すべきである。第１実施形態では、光源１０が発する光の偏光方向は、後述するダイクロイックミラー７１と光源１０との間においてＳ偏光に揃えられることを前提として説明する。

投写レンズユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光をスクリーン（不図示）上などに投写する。

照明装置１２０は、光源１０と、複数の液晶パネル３０（液晶パネル３０Ｒ、液晶パネル３０Ｇ、液晶パネル３０Ｂ）と、偏光回旋素子３１Ｙｅと、狭帯域位相差板４０と、クロスダイクロイックプリズム５０とを有する。

光源１０は、白色光を発するＵＨＰランプなどである。すなわち、光源１０が発する光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ、青成分光Ｂ及び黄成分光Ｙｅを少なくとも含む。

液晶パネル３０Ｒは、映像入力信号（赤入力信号Ｒ）に応じて、赤成分光Ｒを変調する。同様に、液晶パネル３０Ｇ及び液晶パネル３０Ｂは、映像入力信号（緑入力信号Ｇ及び青入力信号Ｂ）に応じて、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを変調する。

偏光回旋素子３１Ｙｅは、ダイクロイックミラー７１とダイクロイックミラー７２との間において、ダイクロイックミラー７１で分離された合成光（赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び黄成分光Ｙｅ）の光路上に設けられている。偏光回旋素子３１Ｙｅは、映像入力信号（赤入力信号Ｒ、緑入力信号Ｇ及び青入力信号Ｂ）に基づいて算出された重畳量分配信号Ｙｅに応じて、ダイクロイックミラー７１で分離された合成光のうち、黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋する。

ここで、偏光回旋素子３１Ｙｅは、黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋しない状態と黄成分光Ｙｅの偏光方向を９０°回旋する状態とを選択的に切り替え可能に構成された光学素子である。なお、偏光回旋素子３１Ｙｅは、黄成分光Ｙｅの偏光方向を０°〜９０°の範囲内で回旋する光学素子であってもよい。偏光回旋素子３１Ｙｅの詳細については後述する（図３及び図４を参照）。

狭帯域位相差板４０は、ダイクロイックミラー７２で分離された赤成分光Ｒ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）の光路上に設けられている。狭帯域位相差板４０は、赤成分光Ｒの偏光方向と黄成分光Ｙｅの偏光方向とを揃える光学素子である。具体的には、狭帯域位相差板４０は、黄成分光Ｙｅの偏光方向のみを９０°回旋することによって、黄成分光Ｙｅの偏光方向を赤成分光Ｒの偏光方向（Ｓ偏光）と揃える。

クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶パネル３０Ｒ、液晶パネル３０Ｇ及び液晶パネル３０Ｂから出射される光を合成する色合成部である。クロスダイクロイックプリズム５０で合成された合成光は、投写レンズユニット１１０に導かれる。

ここで、液晶パネル３０Ｒから出射される光は、赤成分光Ｒだけではなくて、黄成分光Ｙｅを含む場合がある。同様に、液晶パネル３０Ｇから出射される光は、緑成分光Ｇだけではなくて、黄成分光Ｙｅを含む場合がある。

照明装置１２０は、複数のレンズ群（レンズ６０Ｒ、レンズ６０Ｇ、レンズ６０Ｂ、レンズ６１及びレンズ６２）と、複数のダイクロイックミラー群（ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２）と、複数の反射ミラー群（反射ミラー８１、反射ミラー８２及び反射ミラー８３）とを有する。

レンズ６０Ｒは、液晶パネル３０Ｒから出射された光が投写レンズユニット１１０に照射されるように、赤成分光Ｒ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）を集光するレンズである。同様に、レンズ６０Ｇは、液晶パネル３０Ｇから出射された光が投写レンズユニット１１０に照射されるように、緑成分光Ｇ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）を集光するレンズである。レンズ６０Ｂは液晶パネル３０Ｂから出射された光が投写レンズユニット１１０に照射されるように、青成分光Ｂを集光するレンズである。

レンズ６１及びレンズ６２は、赤成分光Ｒの光路長と緑成分光Ｇ、青成分光Ｂ及び黄成分光Ｙｅの光路長とを調整するレンズである。

ダイクロイックミラー７１は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び黄成分光Ｙｅを含む合成光と青成分光Ｂとを分離する第１色分離部である。具体的には、ダイクロイックミラー７１は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び黄成分光Ｙｅを含む合成光を反射して、青成分光Ｂを透過する。

ダイクロイックミラー７２は、ダイクロイックミラー７１で分離された合成光のうち、赤成分光Ｒと緑成分光Ｇとを分離する第２色分離部である。具体的には、ダイクロイックミラー７２は、赤成分光Ｒを透過して、緑成分光Ｇを反射する。

ここで、ダイクロイックミラー７２は、黄成分光Ｙｅの一部又は全部が重畳された赤成分光Ｒと、赤成分光Ｒに重畳されなかった黄成分光Ｙｅが重畳された緑成分光Ｇとに分離する。なお、黄成分光Ｙｅの分離については後述する（図５及び図６を参照）。

反射ミラー８１は、ダイクロイックミラー７１で分離された青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル３０Ｂ側に導くミラーである。

反射ミラー８２及び反射ミラー８３は、ダイクロイックミラー７２で分離された赤成分光Ｒ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）を反射して、赤成分光Ｒ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）を液晶パネル３０Ｒ側に導くミラーである。

（各色成分光の波長帯）
以下において、第１実施形態に係る各色成分光の波長帯について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る各色成分光の波長帯を示す図である。

図２に示すように、赤成分光Ｒは、各色成分光のうち、最も長波長の波長帯を有する。一方で、青成分光Ｂは、各色成分光のうち、最も短波長の波長帯を有する。緑成分光Ｇは、青成分光Ｂの波長帯と赤成分光Ｒの波長帯とに挟まれる波長帯を有する。黄成分光Ｙｅは、緑成分光Ｇの波長帯と赤成分光Ｒの波長帯とに挟まれる波長帯を有する。

また、図２に示すように、光源１０が発する光の光量は、緑成分光Ｇの波長帯及び黄成分光Ｙｅの波長帯でピークを有する。光源１０が発する光の比視感度は、緑成分光Ｇの波長帯でピークを有しており、緑成分光Ｇの波長帯から長波長（又は、短波長）となるに従って減少する。

光源１０が発する光の特性から分かるように、スクリーン（不図示）上などに投写される映像の輝度向上を図るために、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂに加えて、黄成分光Ｙｅを利用することが効果的である。

（偏光回旋素子の構成）
以下において、第１実施形態に係る偏光回旋素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る偏光回旋素子３１Ｙｅを説明するための図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係る偏光回旋素子３１Ｙｅの一例を示す図である。

図３では、λ_１は、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇであり、λ_２は、黄成分光Ｙｅであるものとする。図３に示すように、偏光回旋素子３１Ｙｅに電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）では、λ_１の偏光方向及びλ_２の偏光方向は回旋されない。一方で、偏光回旋素子３１Ｙｅに電圧が印加された状態（ＯＮ状態）では、λ_１の偏光方向は回旋されずに、λ_２の偏光方向は９０°回旋される。

ここで、偏光回旋素子３１Ｙｅとしては、ノッチフィルタタイプを用いることが可能である。具体的には、図４（ａ）に示すように、ノッチフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅは、電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）では、各色成分光の偏光方向をいずれも回旋しない。一方で、ノッチフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅは、電圧が印加された状態（ＯＮ状態）では、黄成分光Ｙｅの偏光方向のみを回旋し、黄成分光Ｙｅの波長帯の両側に隣接する波長帯を有する色成分光（赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇ）の偏光方向を回旋しない。

なお、図４（ａ）は、ノッチフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅに入射した際における各色成分光の偏光方向が回旋されずにノッチフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅを透過する比率、すなわち、偏光回旋素子３１Ｙｅの入出射側に平行な偏光板が配置されているときの（透過率）を示している。従って、図４（ａ）では、透過率が低ければ低いほど、色成分光の偏光方向が回旋されていることに留意すべきである。

一方で、偏光回旋素子３１Ｙｅとしては、エッジフィルタタイプを用いることが可能である。具体的には、図４（ｂ）に示すように、エッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅは、電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）では、各色成分光の偏光方向をいずれも回旋しない。一方で、エッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅは、電圧が印加された状態（ＯＮ状態）では、黄成分光Ｙｅ及び黄成分光Ｙｅよりも長波長の波長帯を有する色成分光（ここでは、赤成分光Ｒ）の偏光方向を回旋し、黄成分光Ｙｅよりも短波長の波長帯を有する色成分光（ここでは、緑成分光Ｇ）の偏光方向を回旋しない。

なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）と同様に、エッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅに入射した際における各色成分光の偏光方向が回旋されずにエッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅを透過する比率（透過率）を示している。従って、図４（ｂ）では、透過率が低ければ低いほど、色成分光の偏光方向が回旋されていることに留意すべきである。

図４（ｂ）では、電圧が印加された状態（ＯＮ状態）において、黄成分光Ｙｅよりも短波長の波長帯を有する色成分光の偏光方向を回旋しないエッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅを例示したが、これに限定されるものではない。具体的には、電圧が印加された状態（ＯＮ状態）において、黄成分光Ｙｅよりも長波長の波長帯を有する色成分光の偏光方向を回旋しないエッジフィルタタイプの偏光回旋素子３１Ｙｅを用いてもよい。

（黄成分光Ｙｅの重畳）
以下において、第１実施形態に係る黄成分光Ｙｅの重畳について、図面を参照しながら説明する。図５及び図６は、第１実施形態に係る黄成分光Ｙｅの重畳について説明するための図である。

図５及び図６に示すように、赤成分光Ｒと緑成分光Ｇとを分離するダイクロイックミラー７２では、色成分光を透過する波長帯と色成分光を反射する波長帯の境目（カットオフ波長）が、色成分光の偏光方向に応じて異なる。具体的には、色成分光の偏光方向がＳ偏光である場合には、色成分光の偏光方向がＰ偏光である場合よりも、カットオフ波長が長波長側に設けられる。

また、色成分光の偏光方向がＰ偏光である場合におけるカットオフ波長と色成分光の偏光方向がＳ偏光である場合におけるカットオフ波長との間に黄成分光Ｙｅの波長帯が設けられるように、ダイクロイックミラー７２が設計されている。

従って、偏光回旋素子３１Ｙｅによって黄成分光Ｙｅの偏光方向を調整することによって、ダイクロイックミラー７２によって赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅ（すなわち、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅ）が制御可能である。

すなわち、偏光回旋素子３１Ｙｅによって黄成分光Ｙｅの偏光方向が回旋されて、Ｐ偏光の黄成分光Ｙｅがダイクロイックミラー７２に入射した場合には、図６（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー７２は、黄成分光Ｙｅを赤成分光Ｒに重畳する。一方で、偏光回旋素子３１Ｙｅによって黄成分光Ｙｅの偏光方向が回旋されずに、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅがダイクロイックミラー７２に入射した場合には、図６（ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー７２は、黄成分光Ｙｅを緑成分光Ｇに重畳する。

（色再現範囲）
以下において、第１実施形態に係る色再現範囲について、図面を参照しながら説明する。図７は、第１実施形態に係る色再現範囲について説明するための図である。

図７（ａ）に示すように、黄成分光Ｙｅが赤成分光Ｒに重畳された場合には、赤色が黄色側にシフトするため、赤やマゼンタの色再現範囲が狭くなる。一方で、図７（ｂ）に示すように、黄成分光Ｙｅが緑成分光Ｇに重畳された場合には、緑色が黄色側にシフトするため、緑やシアンの色再現範囲が狭くなる。

（制御部の構成）
以下において、第１実施形態に係る制御部の構成について、図面を参照しながら説明する。図８は、第１実施形態に係る制御部３００の構成を示すブロック図である。

図８に示すように、制御部３００は、入力信号受付部３１０と、変調量算出部３２０と、重畳量制御部３３０とを有する。

入力信号受付部３１０は、赤入力信号Ｒ、緑入力信号Ｇ及び青入力信号Ｂを含む映像入力信号を受け付ける。具体的には、入力信号受付部３１０は、ＤＶＤ再生装置やＴＶチューナなどの機器から映像入力信号を受け付ける。

変調量算出部３２０は、映像入力信号に応じて、各液晶パネル３０の変調量を液晶パネル３０の画素単位で制御する。

重畳量制御部３３０は、映像入力信号に基づいて、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅ（すなわち、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅ）を制御する重畳量分配信号Ｙｅを生成する。

例えば、重畳量制御部３３０は、１フレームに対応する映像入力信号に基づいて、１フレームに含まれる各画素の色相の分布を取得する。重畳量制御部３３０は、１フレーム全体として赤色の色相が緑色の色相よりも多い場合には、赤色が黄色側にシフトすることを抑制するために、黄成分光Ｙｅを赤成分光Ｒに重畳せずに緑成分光Ｇに重畳する重畳量分配信号Ｙｅを生成する。一方で、重畳量制御部３３０は、１フレーム全体として緑色の色相が赤色の色相よりも多い場合には、緑色が黄色側にシフトすることを抑制するために、黄成分光Ｙｅを緑成分光Ｇに重畳せずに赤成分光Ｒに重畳する重畳量分配信号Ｙｅを生成する。

黄成分光Ｙｅを緑成分光Ｇに重畳する場合には、重畳量制御部３３０は、黄成分光Ｙｅの偏向方向を回旋させない重畳量分配信号Ｙｅを偏光回旋素子３１Ｙｅに出力する。一方で、黄成分光Ｙｅを赤成分光Ｒに重畳する場合には、重畳量制御部３３０は、黄成分光Ｙｅの偏向方向を９０°回旋させる重畳量分配信号Ｙｅを偏光回旋素子３１Ｙｅに出力する。

（作用及び効果）
第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、ダイクロイックミラー７２は、黄成分光Ｙｅの一部又は全部が重畳された赤成分光Ｒと、赤成分光Ｒに重畳されなかった黄成分光Ｙｅが重畳された緑成分光Ｇとに分離する。従って、４種類以上の色成分光を利用する場合であっても、投写レンズユニット１１０のバックフォーカスが長くならない。すなわち、３種類の色成分光を利用する投写型映像表示装置１００で用いられる投写レンズユニット１１０を転用できるため、装置全体のコスト上昇を抑制することができる。

また、偏光回旋素子３１Ｙｅは、ダイクロイックミラー７１で分離された前記合成光のうち、黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋することによって、ダイクロイックミラー７２によって赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅ（すなわち、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅ）が制御される。これによって、赤色又は緑色において高い色純度が必要とされる場合であっても、赤色又は緑色の色純度を維持しながら、黄成分光Ｙｅを照明光として有効に利用することができる。

［第２実施形態］
以下において、第２実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との相違点について主として説明する。

上述した第１実施形態では、偏光回旋素子３１Ｙｅは、黄成分光Ｙｅの偏向方向を回旋させないか、黄成分光Ｙｅの偏向方向を９０°回旋させるかを選択的に切り替えるように構成されている。

これに対して、第２実施形態では、偏光回旋素子３１Ｙｅは、黄成分光Ｙｅの偏向方向を０〜９０°の範囲内で回旋するように構成されている。ダイクロイックミラー７２と液晶パネル３０Ｇとの間に、黄成分光Ｙｅの偏向方向を０〜９０°の範囲内で回旋するように構成された第２偏光回旋素子が設けられている。

なお、黄成分光Ｙｅの偏向方向を０〜９０°の範囲内で回旋させると、Ｓ偏光の黄成分光ＹｅとＰ偏光の黄成分光Ｙｅとの比率が調整されることに留意すべきである。例えば、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅを回旋させなかった場合には、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅの比率が１００％となる。一方で、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅを９０°回旋させた場合には、Ｐ偏光の黄成分光Ｙｅの比率が１００％となる。また、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅを４５°回旋させた場合には、Ｓ偏光の黄成分光Ｙｅの比率が５０％となり、Ｐ偏光の黄成分光Ｙｅの比率が５０％となる。

（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第２実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図９は、第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。図９では、図１と同様の構成について同様の符号を付していることに留意すべきである。

図９に示すように、照明装置１２０は、図１に示した構成に加えて、偏光回旋素子３２Ｙｅを有する。

上述した偏光回旋素子３１Ｙｅは、映像入力信号（赤入力信号Ｒ、緑入力信号Ｇ及び青入力信号Ｂ）に基づいて算出された重畳量分配信号Ｙｅ_１に応じて、ダイクロイックミラー７１で分離された合成光のうち、黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋する。

偏光回旋素子３２Ｙｅは、ダイクロイックミラー７２と液晶パネル３０Ｇとの間において、ダイクロイックミラー７２で分離された緑成分光Ｇ（黄成分光Ｙｅを含む場合もある）の光路上に設けられている。偏光回旋素子３２Ｙｅは、映像入力信号（赤入力信号Ｒ、緑入力信号Ｇ及び青入力信号Ｂ）に基づいて算出された重畳量分配信号Ｙｅ_２に応じて、ダイクロイックミラー７２で分離された合成光のうち、黄成分光Ｙｅの偏光方向を０°〜９０°の範囲内で回旋する。

ここで、偏光回旋素子３２Ｙｅが黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋させると、黄成分光Ｙｅの偏光方向は、緑成分光Ｇの偏光方向（Ｓ偏光）と異なる偏光方向（Ｐ偏光）となる。従って、偏光回旋素子３２Ｙｅによって偏光方向が回旋された黄成分光Ｙｅは、液晶パネル３０Ｇの入射面側に設けられた偏光板を透過しない。これによって、液晶パネル３０Ｇから出射される緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅが制御される。

（制御部の構成）
以下において、第２実施形態に係る制御部の構成について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る制御部３００の構成を示すブロック図である。図１０では、図８と同様の構成について同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１０に示すように、制御部３００は、各液晶パネル３０及び偏光回旋素子３１Ｙｅに加えて、偏光回旋素子３２Ｙｅに接続されている。

重畳量制御部３３０は、偏光回旋素子３１Ｙｅを制御するための重畳量分配信号Ｙｅ_１、及び、偏光回旋素子３２Ｙｅを制御するための重畳量分配信号Ｙｅ_２を生成する。

重畳量分配信号Ｙｅ_１は、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅを制御する制御信号である。一方で、重畳量分配信号Ｙｅ_２は、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅを制御する制御信号である。

例えば、重畳量制御部３３０は、１フレームに対応する映像入力信号に基づいて、１フレームに含まれる各画素の色相及び彩度に基づいて、重畳量分配信号Ｙｅ_１及び重畳量分配信号Ｙｅ_２を生成する。

具体的には、重畳量制御部３３０は、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅを制御する重畳量分配信号Ｙｅ_１を生成した上で、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅを制御する重畳量分配信号Ｙｅ_２を生成する。

赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅの重畳量（Ｑ＿Ｒ）は、例えば、以下の式（１）によって算出される。

重畳量制御部３３０は、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅの重畳量（Ｑ＿Ｒ）に応じて、偏光回旋素子３１Ｙｅが黄成分光Ｙｅを回旋する回旋率を決定する。具体的には、偏光回旋素子３１Ｙｅが黄成分光Ｙｅを回旋する回旋率（Ｃ_１）は、以下の式（２）によって算出される。

このようにして、重畳量制御部３３０は、回旋率（Ｃ_１）を示す重畳量分配信号Ｙｅ_１を生成する。

一方、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅの重畳量（Ｑ＿Ｇ）は、例えば、以下の式（３）によって算出される。

重畳量制御部３３０は、緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅの重畳量（Ｑ＿Ｇ）に応じて、偏光回旋素子３２Ｙｅが黄成分光Ｙｅを回旋する回旋率を決定する。具体的には、偏光回旋素子３２Ｙｅが黄成分光Ｙｅを回旋する回旋率（Ｃ_２）は、以下の式（４）によって算出される。

このようにして、重畳量制御部３３０は、回旋率（Ｃ_２）を示す重畳量分配信号Ｙｅ_２を生成する。

ここで、偏光回旋素子３２Ｙｅに導かれる黄成分光Ｙｅは、光源１０が発する黄成分光Ｙｅのうち、赤成分光Ｒに重畳されなかった黄成分光Ｙｅである。従って、回旋率（Ｃ_２）の算出において、赤成分光Ｒに重畳された黄成分光Ｙｅ（Ｑ＿Ｒ）が考慮されることに留意すべきである。

以下において、偏光回旋素子３１Ｙｅの回旋率（Ｃ_１）と偏光回旋素子３２Ｙｅの回旋率（Ｃ_２）との関係において、液晶パネル３０Ｒ及び液晶パネル３０Ｇに到達する黄成分光Ｙｅの一例について、図１１を参照しながら説明する。図１１では、各色成分光の最大光量を１００とした場合において、液晶パネル３０Ｒ及び液晶パネル３０Ｇに到達する各色成分光を指数で表している。

図１１に示すように、偏光回旋素子３１Ｙｅに加えて、偏光回旋素子３２Ｙｅを設けることによって、黄成分光Ｙｅの重畳量の分配について自由度が高まる。具体的には、上述した第１実施形態では、光源１０が発する全ての黄成分光Ｙｅが赤成分光Ｒ又は緑成分光Ｇに必ず重畳される。これに対して、第２実施形態では、偏光回旋素子３２Ｙｅを設けることによって、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅ及び緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅを適切に制御することが可能である。また、第２実施形態では、必要に応じて黄成分光Ｙｅを用いないことも可能である。

このように、黄成分光Ｙｅの重畳量の分配について自由度を高めることによって、図１２に示すように、照明装置１２０の色再現範囲が拡大する。

（作用及び効果）
第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、偏光回旋素子３１Ｙｅが０〜９０°の範囲内で黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋する。ダイクロイックミラー７２と液晶パネル３０Ｇとの間に偏光回旋素子３２Ｙｅが設けられている。偏光回旋素子３２Ｙｅは、０〜９０°の範囲内で黄成分光Ｙｅの偏光方向を回旋する。

従って、赤成分光Ｒに重畳される黄成分光Ｙｅ及び緑成分光Ｇに重畳される黄成分光Ｙｅが適切に制御され、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂによって再現される色が黄成分光Ｙｅの利用によって黄色側にシフトすることを効果的に抑制することができる。

［第３実施形態］
以下において、第３実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第２実施形態と第３実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第２実施形態では、赤成分光Ｒと緑成分光Ｇとを分離する第２色分離部としてダイクロイックミラー７２を用いる。

これに対して、第３実施形態では、赤成分光Ｒと緑成分光Ｇとを分離する第２色分離部としてＰＢＳキューブを用いる。

（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第３実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。図１３では、図９と同様の構成について同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１３に示すように、照明装置１２０は、狭帯域位相差板４０、ダイクロイックミラー７２及び反射ミラー８１に代えて、狭帯域位相差板４１、ＰＢＳキューブ７３及び三角プリズムミラー８４を有する。

狭帯域位相差板４１は、偏光回旋素子３１ＹｅとＰＢＳキューブ７３との間において、ダイクロイックミラー７１で分離された合成光の光路上に設けられている。狭帯域位相差板４１は、赤成分光ＲがＰＢＳキューブ７３を透過するように、赤成分光Ｒの偏光方向のみを９０°回旋する光学素子である。

ここで、狭帯域位相差板４１は、赤成分光Ｒの偏光方向を偏光回旋素子３１Ｙｅによって偏光方向が回旋された黄成分光Ｙｅの偏光方向（Ｐ偏光）と揃える機能を有することに留意すべきである。

ＰＢＳキューブ７３は、Ｐ偏光の色成分光を透過して、Ｓ偏光の色成分光を反射する光学素子である。具体的には、ＰＢＳキューブ７３は、狭帯域位相差板４１によって偏光方向が回旋されたＰ偏光の赤成分光Ｒ及び偏光回旋素子３１Ｙｅによって偏光方向が回旋されたＰ偏光の黄成分光Ｙｅを透過する。一方で、ＰＢＳキューブ７３は、偏光方向が回旋されていないＳ偏光の緑成分光Ｇ及びＳ偏光の黄成分光Ｙｅを反射する。

三角プリズムミラー８４は、ＰＢＳキューブ７３と同様の材料によって構成されており、青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル３０Ｂ側に導く光学素子である。

ここで、ＰＢＳキューブ７３を用いると、青成分光Ｂの光路長と赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び黄成分光Ｙｅの光路長とが異なってしまう。従って、反射ミラー８１に代えて三角プリズムミラー８４を用いることによって、青成分光Ｂの光路長と赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び黄成分光Ｙｅの光路長とを調整する。

（作用及び効果）
第３実施形態に係る投写型映像表示装置１００（照明装置１２０）によれば、照明装置１２０の構成が第２実施形態と異なっていても、第２実施形態と同様の効果が得られる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、光源１０が発する各色成分光の偏光方向は、ダイクロイックミラー７１と光源１０との間においてＳ偏光に揃えられるが、これに限定されるものではない。具体的には、光源１０が発する各色成分光の偏光方向は、ダイクロイックミラー７１と光源１０との間においてＰ偏光に揃えられてもよい。この場合には、照明装置１２０に設けられた各光学素子の機能は適宜変更されることは勿論である。

上述した実施形態では、偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅが解像度を有していないことを前提として説明したが、これに限定されるものではない。偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅは、複数の領域に分割されており、複数の領域毎に黄成分光Ｙｅの回旋量を制御可能に構成されていてもよい。すなわち、偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅは、解像度を有していてもよい。

このように、偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅが解像度を有している場合には、偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅの解像度は、各液晶パネル３０の解像度よりも低いことが好ましい。これによって、偏光回旋素子３１Ｙｅ及び偏光回旋素子３２Ｙｅに設けられた電極などによって、照明光として利用される黄成分光Ｙｅの利用効率の低下を抑制することができる。

複数の領域毎に制御される黄成分光Ｙｅの回旋量は、複数の領域のそれぞれに対応する映像入力信号に基づいて算出されることは勿論である。

上述した実施形態では、偏光回旋素子３２Ｙｅは、ダイクロイックミラー７２（又は、ＰＢＳキューブ７３）で分離された緑成分光Ｇの光路上に設けられているが、これに限定されるものではない。具体的には、偏光回旋素子３２Ｙｅは、ダイクロイックミラー７２（又は、ＰＢＳキューブ７３）で分離された赤成分光Ｒの光路上に設けられていてもよい。この場合には、偏光回旋素子３１Ｙｅによる黄成分光Ｙｅの回旋量（Ｃ_１）は、緑色に対応する固定値（ＨＵＥ＿Ｇ）に基づいて算出される（上述した式（３）及び式（４））。一方で、偏光回旋素子３２Ｙｅによる黄成分光Ｙｅの回旋量（Ｃ_２）は、赤色に対応する固定値（ＨＵＥ＿Ｒ）に基づいて算出される（上述した式（１）及び式（２））。

上述した実施形態では、赤成分光Ｒの波長帯と緑成分光Ｇの波長帯とに挟まれた波長帯を有する黄成分光Ｙｅを第４色成分光として利用するが、これに限定されるものではない。具体的には、青成分光Ｂの波長帯と緑成分光Ｇの波長帯とに挟まれた波長帯を有するシアン光成分Ｃｙを第４色成分光として利用してもよい。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 第１実施形態に係る各色成分光の波長帯を示す図である。 第１実施形態に係る偏光回旋素子３１Ｙｅを説明するための図である。 第１実施形態に係る偏光回旋素子３１Ｙｅの一例を示す図である。 第１実施形態に係る黄成分光Ｙｅの重畳について説明するための図である。 第１実施形態に係る黄成分光Ｙｅの重畳について説明するための図である。 第１実施形態に係る色再現範囲について説明するための図である。 第１実施形態に係る制御部３００の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 第２実施形態に係る制御部３００の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る黄成分光Ｙｅの重畳制御の一例を示す図である。 第２実施形態に係る色再現範囲を示す図である。 第３実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。

符号の説明

１０・・・光源、３０・・・液晶パネル、３１Ｙｅ・・・偏光回旋素子、３２Ｙｅ・・・偏光回旋素子、４０・・・狭帯域位相差板、４１・・・狭帯域位相差板、５０・・・クロスダイクロイックプリズム、６０〜６２・・・レンズ、７１・・・ダイクロイックミラー、７２・・・ダイクロイックミラー、７３・・・ＰＢＳキューブ、８１〜８３・・・反射ミラー、８４・・・三角プリズムミラー、１００・・・投写型映像表示装置、１１０・・・投写レンズユニット、１２０・・・照明装置、３００・・・制御部、３１０・・・入力信号受付部、３２０・・・変調量算出部、３３０・・・重畳量制御部

Claims (8)

1. 第１色成分光、第２色成分光及び第３色成分光に加えて、前記第１色成分光の波長帯と前記第２色成分光の波長帯とに挟まれた波長帯を有する第４色成分光を利用する照明装置であって、
   前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第４色成分光を含む合成光と前記第３色成分光とを分離する第１色分離部と、
   前記第１色分離部で分離された前記合成光のうち、前記第１色成分光と前記第２色成分光とを分離する第２色分離部と、
   前記第１色分離部と前記第２色分離部との間において、前記合成光の光路上に設けられた第１偏光回旋素子とを備え、
   前記第１偏光回旋素子は、前記合成光のうち、前記第４色成分光の偏光方向を回旋し、
   前記第２色分離部は、前記第４色成分光の一部又は全部が重畳された前記第１色成分光と、前記第１色成分光に重畳されなかった前記第４色成分光が重畳された前記第２色成分光とに分離することを特徴とする照明装置。
2. 前記第２色分離部で分離された前記第１色成分光又は前記第２色成分光の光路上に設けられた第２偏光回旋素子をさらに備え、
   前記第２偏光回旋素子は、前記第１色成分光又は前記第２色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向を回旋することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２色分離部で分離された前記第１色成分光又は前記第２色成分光の光路上に設けられた狭帯域位相差板をさらに備え、
   前記狭帯域位相差板は、
   前記第１色成分光の光路上に設けられている場合に、前記第１色成分光の偏光方向と前記第１色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向とを揃え、
   前記第２色成分光の光路上に設けられている場合に、前記第２色成分光の偏光方向と前記第２色成分光に重畳された前記第４色成分光の偏光方向とを揃えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記第１偏光回旋素子は、前記第４色成分光の偏光方向を９０°回旋する状態と前記第４色成分光の偏光方向を回旋しない状態とを切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第１偏光回旋素子は、前記第４色成分光の偏光方向を０°〜９０°の範囲内で回旋することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第３色成分光の変調量の制御に用いる映像入力信号に応じて、前記第１偏光回旋素子による前記第４色成分光の偏光方向の回旋量を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記第１色成分光を変調する第１光変調素子と、
   前記第２色成分光を変調する第２光変調素子と、
   前記第３色成分光を変調する第３光変調素子とをさらに備え、
   前記第１偏光回旋素子の解像度は、前記第１光変調素子、前記第２光変調素子及び前記第３光変調素子の解像度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 第１色成分光を変調する第１光変調素子と、第２色成分光を変調する第２光変調素子と、第３色成分光を変調する第３光変調素子とを備えており、前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第３色成分光に加えて、前記第１色成分光の波長帯と前記第２色成分光の波長帯とに挟まれた波長帯を有する第４色成分光を利用する投写型映像表示装置であって、
   前記第１色成分光、前記第２色成分光及び前記第４色成分光を含む合成光と前記第３色成分光とを分離する第１色分離部と、
   前記第１色分離部で分離された前記合成光のうち、前記第１色成分光と前記第２色成分光とを分離する第２色分離部と、
   前記第１色分離部と前記第２色分離部との間において、前記合成光の光路上に設けられた第１偏光回旋素子と、
   前記第１光変調素子から出射された色成分光、前記第２光変調素子から出射された色成分光及び前記第３光変調素子から出射された色成分光を投写する投写レンズユニットとを備え、
   前記第１偏光回旋素子は、前記合成光のうち、前記第４色成分光の偏光方向を回旋し、
   前記第２色分離部は、前記第４色成分光の一部又は全部が重畳された前記第１色成分光と、前記第１色成分光に重畳されなかった前記第４色成分光が重畳された前記第２色成分光とに分離することを特徴とする投写型映像表示装置。

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