(57)【要約】【課題】前面側から高分子分散型液晶層に入射する映像光の散乱を抑制することによって高品質な画像を表示することのできる画像表示システムを提供すること。【解決手段】画像表示システム１００は、スクリーン２００と光投射デバイス９００とを有する。スクリーン２００は、配向膜２３１、配向膜２３２、配向膜２３１、２３２の間に挟持された高分子分散型液晶層２５０、配向膜２３２の高分子分散型液晶層２５０と反対側に位置するλ／４位相差板２４０、λ／４位相差板２４０の配向膜２３２と反対側に位置する反射層とを有している。光投射デバイス９００は、スクリーン２００の配向膜２３１側からスクリーン２００に第１の方向に振動する直線偏光を投射する。配向膜２３１は、第１の方向と垂直な方向にラビングされており、液晶分子２５３のツイスト角は、９０°×ｎ（ただし、ｎは０以上の整数）である。【選択図】図９
2014059432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配向膜、前記第１配向膜と対向配置された第２配向膜、前記第１配向膜および前記第２配向膜間に挟持され、液晶分子および前記液晶分子と異なる高分子を含む高分子分散型液晶層、前記第２配向膜の前記高分子分散型液晶層と反対側に位置する光に１／４波長の位相差を与える位相差層、前記位相差層の前記第２配向膜と反対側に位置し、光反射性を有する反射層、を有し、前記高分子液晶層を光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンの前記第１配向膜側から前記スクリーンに第１の方向に振動する直線偏光を投射し、前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、を有し、
前記第１配向膜は前記第１の方向と垂直な方向にラビングされており、
前記液晶分子のツイスト角は、９０°×ｎ（ただし、ｎは０以上の整数）であることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記液晶分子のツイスト角は、０°である請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記高分子分散型液晶層は、捩じれネマティック型である請求項１または２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
前記高分子分散型液晶層は、垂直配向型である請求項１または２に記載の画像表示システム。
【請求項５】
前記高分子分散型液晶層は、複数の表示領域に分割されており、前記複数の表示領域毎に前記散乱状態と前記透過状態とを独立して切り替えることができる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項６】
前記反射層は、光が反射する反射状態と、光が透過する透過状態とを切り替えることができる請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項７】
前記光投射デバイスは、光源と、
光源から出射した光の強度を変調して、映像光を生成する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置によって生成された前記映像光を前記スクリーンに向けて投射する投射光学系と、
前記空間光変調装置によって生成された前記映像光を直線偏光とする偏光制御素子と、を有している請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記偏光制御素子は、前記空間光変調装置と前記投射光学系との間の光軸上に位置している請求項７に記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記偏光制御素子は、前記投射光学系と前記スクリーンとの間の光軸上に位置している請求項７に記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記光投射デバイスは、直線偏光である赤色光、緑色光および青色光を出射する照明光学系と、
前記赤色光を変調する第１空間光変調装置と、
前記緑色光を変調する第２空間光変調装置と、
前記青色光を変調する第３空間光変調装置と、
前記第１空間光変調装置によって変調された前記赤色光、前記第２空間光変調装置によって変調された前記緑色光および前記第３空間光変調装置によって変調された前記青色光のうち１つまたは２つの光の偏光方向を回転させて、前記赤色光、前記緑色光および前記青色光の偏光方向を揃える偏光ローテーターと、を有している請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項１１】
前記偏光ローテーターは、前記赤色光および前記青色光の少なくとも一方の偏光方向を回転させることによって、前記赤色光、前記緑色光、前記青色光の偏光方向を揃える請求項１０に記載の画像表示システム。
【請求項１２】
前記光投射デバイスは、同一方向に振動する直線偏光である赤色光、緑色光および青色光を順次出射する照明光学系と、
前記赤色光、前記緑色光および前記青色光を変調する空間光変調装置と、を有している請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクターからの映像光をスクリーンに照射して、スクリーンに画像を表示する画像表示システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の画像表示システムで用いられるスクリーンは、高分子分散型液晶層と、この高分子分散型液晶層の背面側に位置する反射層とを有しており、電圧非印加状態では反射型のスクリーンとして、電圧印加状態では散乱型のスクリーンとして機能する。しかしながら、このような画像表示システムではスクリーンを散乱型として機能させた場合に、画像品質が低下するという問題がある。
【０００３】
すなわち、特許文献１の画像表示システムでは、プロジェクターからの無偏光の映像光が出射される。前面側から高分子分散型液晶層に入射した映像光のうち、高分子分散型液晶層に中の液晶分子の前面側での配向方向と平行な偏光成分は、高分子分散型液晶層で散乱し、直交する偏光成分は、高分子分散型液晶層を透過する。また、反射層で反射され背面側から高分子分散型液晶層に入射した映像光も同様に、高分子分散型液晶層に中の液晶分子の背面側での配向方向と平行な偏光成分が高分子分散型液晶層で散乱し、直交する偏光成分が高分子分散型液晶層を透過する。したがって、このような画像表示システムでは、前面側から入射して高分子分散型液晶層で散乱する映像光による映像と背面側から入射して高分子分散型液晶層で散乱する映像光による映像とが重なって表示され、いわゆるゴースト（画像のぼけて見える現象、２つの映像が重なって見える現象等）が発生して画像の品質が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前面側から高分子分散型液晶層に入射する映像光の散乱を抑制することによって高品質な画像を表示することのできる画像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示システムは、第１配向膜、前記第１配向膜と対向配置された第２配向膜、前記第１配向膜および前記第２配向膜間に挟持され、液晶分子および前記液晶分子と異なる高分子を含む高分子分散型液晶層、前記第２配向膜の前記高分子分散型液晶層と反対側に位置する光に１／４波長の位相差を与える位相差層、前記位相差層の前記第２配向膜と反対側に位置し、光反射性を有する反射層、を有し、前記高分子液晶層を光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンの前記第１配向膜側から前記スクリーンに第１の方向に振動する直線偏光を投射し、前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、を有し、
前記第１配向膜は前記第１の方向と垂直な方向にラビングされており、
前記液晶分子のツイスト角は、９０°×ｎ（ただし、ｎは０以上の整数）であることを特徴とする。
このような構成によれば、第１配向膜側から高分子分散型液晶層に入射する直線偏光（映像光）の散乱を抑制することによって高品質な画像を表示することができる。
【０００７】
本発明の画像表示システムでは、前記液晶分子のツイスト角は、０°であることが好ましい。
このような構成によれば、第１配向膜側から高分子分散型液晶層に入射する直線偏光の散乱（後方散乱）を効果的に抑制することができる。そのため、より高品質な画像を表示することができる。
【０００８】
本発明の画像表示システムでは、前記高分子分散型液晶層は、捩じれネマティック型であることが好ましい。
このような構成によれば、前記高分子分散型液晶層の構造が簡単なものとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記高分子分散型液晶層は、垂直配向型であることが好ましい。
このような構成によれば、前記高分子分散型液晶層の構造が簡単なものとなる。
【０００９】
本発明の画像表示システムでは、前記高分子分散型液晶層は、複数の表示領域に分割されており、前記複数の表示領域毎に前記散乱状態と前記透過状態とを独立して切り替えることができることが好ましい。
このような構成によれば、スクリーンに表示する画像の輪郭に合わせて散乱状態のエリアを変化させることができる。
【００１０】
本発明の画像表示システムでは、前記反射層は、光が反射する反射状態と、光が透過する透過状態とを切り替えることができることが好ましい。
このような構成によれば、画像表示システムを使用しない場合は、スクリーンを透明としておくことができる。そのため、スクリーンが与える周囲への圧迫感を低減することができる。
【００１１】
本発明の画像表示システムでは、前記光投射デバイスは、光源と、
光源から出射した光の強度を変調して、映像光を生成する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置によって生成された前記映像光を前記スクリーンに向けて投射する投射光学系と、
前記空間光変調装置によって生成された前記映像光を直線偏光とする偏光制御素子と、を有していることが好ましい。
このような構成によれば、簡単な構成で直線偏光を出射することができる。
【００１２】
本発明の画像表示システムでは、前記偏光制御素子は、前記空間光変調装置と前記投射光学系との間の光軸上に位置していることが好ましい。
このような構成によれば、例えば、プロジェクター内に偏光制御素子を内蔵することができるため、光投射デバイスの構成が簡単なものとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記偏光制御素子は、前記投射光学系と前記スクリーンとの間の光軸上に位置していることが好ましい。
このような構成によれば、例えば、プロジェクター外に偏光制御素子を配置することができるため、プロジェクターの姿勢に影響されずに、スクリーンに対する偏光制御素子の姿勢を所定の姿勢に保つことができる。そのため、常に、適した偏光方向の光をスクリーンに投射することができる。
【００１３】
本発明の画像表示システムでは、前記光投射デバイスは、直線偏光である赤色光、緑色光および青色光を出射する照明光学系と、
前記赤色光を変調する第１空間光変調装置と、
前記緑色光を変調する第２空間光変調装置と、
前記青色光を変調する第３空間光変調装置と、
前記第１空間光変調装置によって変調された前記赤色光、前記第２空間光変調装置によって変調された前記緑色光および前記第３空間光変調装置によって変調された前記青色光のうち１つまたは２つの光の偏光方向を回転させて、前記赤色光、前記緑色光および前記青色光の偏光方向を揃える偏光ローテーターと、を有していることが好ましい。
このような構成によれば、簡単な構成で直線偏光を出射することができる。
【００１４】
本発明の画像表示システムでは、前記偏光ローテーターは、前記赤色光および前記青色光の少なくとも一方の偏光方向を回転させることによって、前記赤色光、前記緑色光、前記青色光の偏光方向を揃えることが好ましい。
緑色光は、赤色光、青色光と比較して比視感度が高い成分である。そのため、緑色光の偏光方向を回転させずに、赤色光および青色光の少なくとも一方の偏光方向を回転させて、これら光の偏光方向を揃えることによって、明るい画像表示が可能となる。
【００１５】
本発明の画像表示システムでは、前記光投射デバイスは、同一方向に振動する直線偏光である赤色光、緑色光および青色光を順次出射する照明光学系と、
前記赤色光、前記緑色光および前記青色光を変調する空間光変調装置と、を有していることが好ましい。 
このような構成によれば、簡単な構成で直線偏光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムの構成図である。
【図２】図１に示すスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図３】図２に示すスクリーンの電圧印加状態を示す断面図である。
【図４】図２に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。
【図５】図２に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。
【図６】偏光方向が異なる直線偏光のスクリーン透過率を示すグラフである。
【図７】図１に示すプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図８】スクリーンに含まれる液晶分子の配向方向と、スクリーンに照射される映像光の偏光方向との関係を示す平面図である。
【図９】図２に示すスクリーンの作用を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、（ａ）が電圧非印加状態を示し、（ｂ）が電圧印加状態を示す。
【図１１】図１０に示すスクリーンの作用を説明する断面図である。
【図１２】所定のツイスト角における光の散乱強度を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、（ａ）が電圧非印加状態を示し、（ｂ）が電圧印加状態を示す。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、（ａ）が電圧非印加状態を示し、（ｂ）が電圧印加状態を示す。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図１８】本発明の第８実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図１９】本発明の第９実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の画像表示システムを図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムの構成図である。図２は、図１に示すスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。図３は、図２に示すスクリーンの電圧印加状態を示す断面図である。図４および図５は、図２に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する図である。図６は、偏光方向が異なる直線偏光のスクリーン透過率を示すグラフである。図７は、図１に示すプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。図８は、スクリーンに含まれる液晶分子の配向方向と、スクリーンに照射される映像光の偏光方向との関係を示す平面図である。図９は、図２に示すスクリーンの作用を説明する断面図である。
【００１８】
図１に示す画像表示システム１００は、スクリーン２００と、スクリーン２００に画像を投射する光投射デバイス９００と、スクリーン２００および光投射デバイス９００の駆動を制御する制御部４００とを有している。このような画像表示システム１００は、光投射デバイス９００からの映像光Ｌ’をスクリーン２００の前面へ投射し、スクリーン２００に所望の画像を表示するシステムである。
【００１９】
以下、スクリーン２００、光投射デバイス９００および制御部４００について、順次詳細に説明する。
（スクリーン）
図２に示すように、スクリーン２００は、一対の透明基板２１１、２１２と、一対の電極２２１、２２２と、一対の配向膜２３１、２３２と、λ／４位相差板２４０と、高分子分散型液晶層２５０とを有している。
一対の透明基板２１１、２１２のうち、透明基板２１１は、スクリーン２００の前面側に配置され、透明基板２１２は、スクリーン２００の背面側に配置されている。透明基板２１１は、電極２２１および配向膜２３１を支持し、透明基板２１２は、電極２２２、配向膜２３２およびλ／４位相差板２４０を支持する。
【００２０】
これら透明基板２１１、２１２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラス材料やポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等が挙げられる。この中でも特に、石英ガラス等のガラス材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、反り、撓み等の生じにくい、より安定性に優れたスクリーン２００を得ることができる。
【００２１】
一対の電極２２１、２２２のうち、電極２２１は、透明基板２１１の内側（高分子分散型液晶層２５０側）の面に配置され、電極２２２は、透明基板２１２の内側（高分子分散型液晶層２５０側）の面に配置されている。また、前面側に位置する電極２２１は、実質的に透明で光透過性を有しており、背面側に位置する電極２２２は、光反射性を有しており、反射層を兼ねている。電極２２１は、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等で構成され、電極２２２は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されている。
【００２２】
λ／４位相差板２４０は、電極２２２の内側の面に配置されている。λ／４位相差板２４０は、片道で１／４波長の位相差を得る位相差板である。このλ／４位相差板２４０は、その光学結晶軸を後述する映像光Ｌ’の偏光方向（振動方向）に対しほぼ４５°傾けて設置されている。このようなλ／４位相差板２４０によれば、簡単な構成で、後述するように、映像光Ｌ”の偏光方向を映像光Ｌ’の偏光方向に対して９０°回転させることができる。
【００２３】
一対の配向膜２３１、２３２のうち、配向膜（第１配向膜）２３１は、電極２２１の内側（高分子分散型液晶層２５０側）の面に配置され、配向膜（第２配向膜）２３２は、λ／４位相差板２４０の内側（高分子分散型液晶層２５０側）の面に配置されている。一対の配向膜２３１、２３２は、向きが一致するよう配置されている。これら配向膜２３１、２３２は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール等からなる膜にラビング処理等の配向処理を施したものである。
【００２４】
高分子分散型液晶層２５０は、光が入射したときの透過状態（透明状態）と散乱状態とを印加電界の強度により切替えることができる。このような高分子分散型液晶層２５０は、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）２５１を含んでいる。また、ＰＤＬＣ２５１は、液晶分子２５３と、液晶分子２５３中に分散した高分子２５２とを含んでいる。なお、高分子２５２と液晶分子２５３とは異なる物質である。また、高分子２５２と液晶分子２５３は、その形状において長軸方向と短軸方向とを有する、長手形状である。液晶分子２５３および高分子２５２は、それぞれ、一対の電極２２１、２２２間に電圧を印加していない電圧非印加状態において、配向膜２３１、２３２の間でこれらの向きに沿って所定のチルト角を有しつつ配向している。前述したように、配向膜２３１、２３２の向きが揃っているため、液晶分子２５３のツイスト角は、ほぼ０°となっている。
【００２５】
なお、図２中にて、配向膜２３１のラビング方向（第１の方向）を矢印Ａで示し、配向膜２３２のラビング方向を矢印Ｂで示している。以下、単に、ラビング方向Ａ、ラビング方向Ｂとも言う。なお、後述する電圧非印加状態において、配向膜２３１に最も近い液晶分子２５３の長軸方向の配向方向はラビング方向Ａと平行となり、配向膜２３２に最も近い液晶分子２５３の長軸方向の配向方向はラビング方向Ｂと平行となる。従って、以下、ラビング方向Ａおよびラビング方向Ｂを、配向方向Ａおよび配向方向Ｂとも言う。
【００２６】
このようなＰＤＬＣ２５１は、例えば、液晶性モノマー等の高分子前駆体と液晶分子との混合物により形成することができる。具体的には、前記混合物を配向膜２３１、２３２により配向させた状態で前記混合物に紫外線光等のエネルギーを照射し、液晶性モノマーを重合させる。すると、液晶性モノマーは、配向を保持したまま重合し、配向規制力を有する高分子２５２になる。液晶分子２５３は、高分子２５２から相分離され、高分子２５２の配向規制力により配向する。
【００２７】
液晶分子２５３としては、屈折率異方性および誘電率異方性を有するものであればよく、公知の液晶材料から適宜選択することができる。また、液晶分子２５３としては、長軸方向の屈折率が高分子２５２の長軸方向の屈折率とほぼ等しく、かつ、短軸方向の屈折率が高分子２５２の短軸方向の屈折率とほぼ等しく、さらには、短軸方向の屈折率が高分子２５２の長軸方向の屈折率と十分に異なる材料が用いられる。
【００２８】
本実施形態のＰＤＬＣ２５１は、いわゆるリバース型である。そのため、高分子分散型液晶層２５０は、一対の電極２２１、２２２間に電圧を印加していない電圧非印加状態において光透過性を有する透過状態となり、一対の電極２２１、２２２間に電圧を印加している電圧印加状態において光拡散性を有する散乱状態となる。
具体的に説明すれば、電圧非印加状態においては、液晶分子２５３と高分子２５２との間で屈折率が連続しており、ＰＤＬＣ２５１に入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図３に示すように、高分子２５２の長軸方向の方位角が変化しないのに対して、液晶分子２５３の長軸方向の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子２５２と液晶分子２５３との間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱し、光散乱状態となる。
なお、前記「電界非印加状態」とは、一対の電極２２１、２２２間に全く電圧を印加しない状態のみならず、一対の電極２２１、２２２間に、実質的に液晶分子２５３に作用しない程度の電圧が印加されている状態も含む。
【００２９】
拡散状態のスクリーン２００は、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射し、前面側に位置する液晶分子２５３の配向方向Ａと平行な方向に振動する直線偏光Ｌ１を拡散し、配向方向Ａと直交する方向に振動する直線偏光Ｌ２を透過する性質を有している。同様に、拡散状態のスクリーン２００は、背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射し、背面側に位置する液晶分子２５３の配向方向Ｂと平行な方向に振動する直線偏光を拡散し、配向方向Ｂと直交する方向に振動する直線偏光を透過する性質を有している。
【００３０】
具体的に説明すると、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射した光は、高分子２５２と液晶分子２５３とを交互に通過する。この際、直線偏光Ｌ１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を短軸方向に通過し、液晶分子２５３を長軸方向に通過する。前述したように、高分子２５２の短軸方向の屈折率と液晶分子２５３の長軸方向の屈折率とが異なっているため、直線偏光Ｌ１は、高分子２５２と液晶分子２５３との界面にて散乱する。これに対して、直線偏光Ｌ２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を短軸方向に通過し、液晶分子２５３を短軸方向に通過する。前述したように、高分子２５２の短軸方向の屈折率と液晶分子２５３の短軸方向の屈折率とがほぼ等しいため、直線偏光Ｌ２は、高分子２５２と液晶分子２５３との界面にてほとんど散乱せず、そのまま高分子分散型液晶層２５０を通過する。このことは、背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射する光についても同様である。
【００３１】
図６に、直線偏光Ｌ１、Ｌ２の透過率の一例を示す。図６から明らかなように、直線偏光Ｌ１は、高分子分散型液晶層２５０内をほとんど透過せず、大半が高分子分散型液晶層２５０内で散乱している。一方、直線偏光Ｌ２は、高分子分散型液晶層２５０内でほとんど散乱せず、大半が高分子分散型液晶層２５０を透過している。
なお、高分子分散型液晶層２５０の厚さを１０μｍ以上とすることにより、上述のような直線偏光Ｌ１の散乱を十分に発生させることができる。すなわち、直線偏光Ｌ１の透過率を１％以下に抑えることが可能となる。
【００３２】
（光投射デバイス）
光投射デバイス９００は、プロジェクター６００と、プロジェクター６００から出射される映像光Ｌの偏光制御を行う偏光制御素子８００とを有している（図１参照）。
図７に示すように、プロジェクター６００は、光源装置６２０と、均一照明光学系６３０と、空間光変調装置６４０と、投射光学系（投射レンズ群）６５０とを有している。このようなプロジェクター６００は、光源装置６２０から射出された光の強度を与えられた画像情報に応じて空間光変調装置６４０によって変調することにより光像（すなわち映像光Ｌ）を形成し、この光像を投射光学系６５０からスクリーン２００上に拡大投射するための光学機器である。
【００３３】
光源装置６２０は、光源である超高圧水銀ランプ６２１と、リフレクター６２２とを備えている。このような構成では、超高圧水銀ランプ６２１から放射された光は、リフレクター６２２で反射されて前方側に収束される。なお、光源としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。
均一照明光学系６３０は、ロッドインテグレーター６３１と、カラーホイール６３２と、リレーレンズ群６３３と、反射ミラー６３４を有している。このような均一照明光学系６３０では、光源装置６２０から射出された光束がカラーホイール６３２を通過し後、ロッドインテグレーター６３１に角度を付けて入射する。
【００３４】
カラーホイール６３２は、図示しないモーター等の駆動源によって回転可能に設けられている。また、カラーホイール６３２には、ロッドインテグレーター６３１の入射側の端に形成されたポートと対向するフィルター面６３２ａが形成されており、このフィルター面６３２ａには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のフィルターが領域を隔てて周方向に並んで形成されている。なお、カラーホイール６３２は、ロッドインテグレーター６３１の出射側に設けられていてもよい。
【００３５】
カラーホイール６３２に入射した光束は、フィルター面６３２ａによって、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色に時系列的に色分離される。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色への分離は、スクリーン２００に表示する画像のフレーム周波数よりも高速な周波数で行う。このような周波数で色分離を行うことにより、スクリーン２００にフルカラー画像を表示することが可能となる。
【００３６】
カラーホイール６３２を通過した光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）は、ロッドインテグレーター６３１の入射ポートからその内部に導入される。ロッドインテグレーター６３１の内部に導入された光は、ロッドインテグレーター６３１内にて複数回の反射をおこし、これによって、ロッドインテグレーター６３１の出射面に均一な照度が確保される。そのため、ロッドインテグレーター６３１の出射ポートから出射された光は、均一な照明分布を有するものとなる。
ロッドインテグレーター６３１から出射された光は、リレーレンズ群６３３および反射ミラー６３４を介して、均一な照明光として空間光変調装置６４０へ入射する。
【００３７】
空間光変調装置６４０は、基板６４１と、基板上に配列された複数の光変調素子６４２（例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：ただし「ＤＭＤ」は、米国テキサスインスツルメント株式会社の登録商標））とを有している。複数の光変調素子６４２は、基板６４１上にマトリクス状に配置されている。光変調素子６４２の数としては特に限定されない。プロジェクター６００では、１つの光変調素子６４２が１画素を構成するため、光変調素子６４２は、画素数分、例えば、横×縦＝１２８０×１０２４、６４０×４８０のように配置されている。
【００３８】
各光変調素子６４２は、入射した光束を反射するための可動ミラーを有しており、この可動ミラーは、反射した光が投射光学系６５０へ導かれるＯＮ状態と、ＯＮ状態に対して傾きが異なり、反射した光がアブソーバー（図示せず）へ導かれるＯＦＦ状態とに姿勢が変化する。
空間光変調装置６４０は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピューター）５００等から与えられた画像情報に基づいて各光変調素子６４２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を独立して切り替えることにより所定の光像を形成する。そして、形成された光像は、投射光学系６５０に入射する。
【００３９】
投射光学系６５０は、投射レンズ６５１を備えており、投射光学系６５０に導かれた光像を映像光Ｌとしてスクリーン２００の方向へ投射する。
投射光学系６５０の前方に位置する偏光制御素子８００は、プロジェクター６００から出射されたランダム偏光である映像光Ｌから所定方向に振動する直線偏光（映像光Ｌ’）を得る偏光子である。このような偏光制御素子８００としては、上記の効果を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、ワイヤグリッドアレイや液晶デバイス等の公知の偏光子を用いることができる。
【００４０】
このような構成とすることにより、光投射デバイス９００の構成を簡単なものとすることができる。また、光投射デバイス９００では、偏光制御素子８００が、投射光学系６５０よりも映像光Ｌの進行方向下流側に位置している。言い換えれば、偏光制御素子８００は、プロジェクター６００と別体として設けられ、プロジェクター６００（すなわち、投射光学系６５０）とスクリーン２００との間の光軸上に配置されている。このような構成とすることにより、プロジェクター６００の姿勢に関わらず、スクリーン２００に対する偏光制御素子８００の姿勢を所定の姿勢に保つことができる。そのため、偏光制御素子８００によって、常に、所定方向に振動する映像光Ｌ’が得られる。
【００４１】
図８に示すように、映像光Ｌ’の偏光方向Ｃは、スクリーン２００の前面側の配向膜２３１のラビング方向Ａに対して直交している。このように、偏光方向Ｃをラビング方向Ａに対して直交させることにより、スクリーン２００に高品質な画像（映像）を表示することができる。
図９に基づいて具体的に説明すると、前述したように、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射し、ラビング方向Ａに対して直交する方向に振動する直線偏光は、高分子分散型液晶層２５０内をほとんど散乱せずに透過する。そのため、高分子分散型液晶層２５０に入射した映像光Ｌ’は、高分子分散型液晶層２５０内でほとんど散乱せず、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射した映像光Ｌ’によってはスクリーン２００に画像が表示されない。
【００４２】
高分子分散型液晶層２５０を透過した映像光Ｌ’は、λ／４位相差板２４０を通過した後、電極２２２によって反射する。反射して前面側へ向かう映像光Ｌ’は、再び、λ／４位相差板２４０を通過する。このように、映像光Ｌ’がλ／４位相差板２４０を２回通過することによって、映像光Ｌ’の偏光方向が９０°回転する（回転後の映像光を「映像光Ｌ”」とも言う）。そのため、映像光Ｌ”の偏光方向Ｄは、配向膜２３２のラビング方向Ｂと平行である。前述したように、背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射し、ラビング方向Ｂに平行な方向に振動する直線偏光は、高分子分散型液晶層２５０で散乱する。そのため、背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射した映像光Ｌ”は、そのほとんどが高分子分散型液晶層２５０内で散乱し、当該散乱した映像光Ｌ”によってスクリーン２００に画像が表示される。
【００４３】
このように、スクリーン２００では、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射する映像光Ｌ’によっては画像が表示されず、背面側から高分子分散型液晶層２５０に入射する映像光Ｌ”によって画像が表示されるため、高い画像品質の表示が可能となる。具体的には、従来のように、前面側から高分子分散型液晶層に入射する映像光と背面側から高分子分散型液晶層に入射する映像光との両者によって画像が表示されると、これら２つの画像がずれて表示され、輪郭がぼやけた画像となってしまったり、画像が二重に重なって見えてしまったりし、画像品質が低下する。これに対してスクリーン２００では、背面側から高分子分散型液晶２５０に入射する映像光Ｌ”によって画像が表示されるため、従来のような問題は発生せず、高い画像品質の表示が可能となる。
【００４４】
特に、スクリーン２００では、配向膜２３１、２３２のラビング方向が揃っており、これらの間の液晶分子２５３が捩じれずに０°配向で配置されているため（すなわち、ツイスト角が０°であるため）、上述のような映像光の散乱／透過の選択をより高精度に行うことができる。そのため、上述の効果がより顕著なものとなる。また、液晶分子２５３を０°配向で配置することにより、前面側から高分子分散型液晶層２５０に入射する映像光Ｌ’の散乱をより効果的に抑制することができるため、より高い画像品質の表示が可能となる。
【００４５】
また、スクリーン２００では映像光Ｌ”のほとんどが高分子分散型液晶層２５０内で散乱するため、散乱せずに高分子分散型液晶層２５０を通過する光に起因した輝点（周囲よりも著しく高輝度な点）の発生を防止することができる。この点からも、スクリーン２００によれば、高い画像品質の表示が可能となり、さらには観察者の眼精疲労を低減することができる。
【００４６】
なお、偏光方向Ｃが配向方向Ａに対して「直交」しているとは、偏光方向Ｃが配向方向Ａに対して直交している場合、すなわち、偏光方向Ｃと配向方向Ａのなす角が９０°である場合の他、偏光方向Ｃと配向方向Ａのなす角が９０°から僅かにずれている場合も含まれる。具体的には、偏光方向Ｃと配向方向Ａとのなす角が８０°〜１００°以内である場合も含まれる。このような範囲内であれば、前述したような効果を十分に発揮することができる。
【００４７】
同様に、偏光方向Ｄが配向方向Ｂと「平行」であるとは、偏光方向Ｄと配向方向Ｂが平行である場合、すなわち、偏光方向Ｄと配向方向Ｂのなす角が０°である場合の他、偏光方向Ｄと配向方向Ｂのなす角が０°から僅かにずれている場合も含まれる。具体的には、偏光方向Ｂと配向方向Ｄとのなす角が１０°以内である場合も含まれる。このような範囲内であれば、前述したような効果を十分に発揮することができる。
【００４８】
（制御部）
図１に示すように、制御部４００は、例えば、パーソナルコンピューター５００からの画像信号Ｉに所定の処理を行い、処理して得られた画像信号Ｉ’をプロジェクター６００へ送信する画像信号処理部４１０と、パーソナルコンピューター５００からの信号に基づいてスクリーン２００の駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するスクリーン制御部４２０とを有している。画像信号処理部４１０からの画像信号を受けたプロジェクター６００は、その画像信号に基づく映像光Ｌを出射する。
【００４９】
制御部４００は、画像信号処理部４１０からプロジェクター６００へ画像信号Ｉ’を出力するのに対応させて、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００の駆動を制御するように構成されている。具体的には、制御部４００は、画像信号処理部４１０から画像信号Ｉ’を出力していない状態では、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００を光の透過状態とする。反対に、制御部４００は、画像信号処理部４１０から画像信号Ｉ’を出力している状態では、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００を光の散乱状態とする。
【００５０】
このような制御部４００によれば、光投射デバイス９００から偏光制御素子８００を透過した映像光Ｌ’が出射されていないとき、すなわちスクリーン２００に表示する画像が存在しないときには、スクリーン２００を透過状態とすることができる。また、光投射デバイス９００から偏光制御素子８００を透過した映像光Ｌ’が出射されているときは、スクリーン２００を散乱状態とすることができ、スクリーン２００に映像光Ｌ’に対応する画像を表示することができる。
【００５１】
以上、本実施形態の画像表示システム１００について説明した。
なお、本実施形態では、スクリーン２００として、背面側の電極２２２が映像光Ｌ’を反射する反射層を兼ねていたが、映像光Ｌ’を前面側に反射させることができれば、スクリーン２００の構成は、本実施形態に限定されない。例えば、電極２２２を電極２２１と同様の電極とするとともに、背面側の透明基板２１２を光反射性を有する金属基板に変更し、金属基板が映像光Ｌ’を反射する反射層を兼ねてもよい。また、例えば、電極２２２を電極２２１と同様の電極とするとともに、電極２２２と透明基板２１２の間に反射膜（反射層）を配置してもよい。
【００５２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、図１０（ａ）が電圧非印加状態を示し、図１０（ｂ）が電圧印加状態を示す。図１１は、図１０に示すスクリーンの作用を説明する断面図である。図１２は、所定のツイスト角における光の散乱強度を示す図である。
【００５３】
以下、第２実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５４】
図１０に示すように、スクリーン２００Ａでは、配向膜２３１、２３２のラビング方向が９０°ずれて配置されている。これに対応して、配向膜２３１、２３２の間に位置する液晶分子２５３の長軸方向は、連続的に９０°捩じれて配置されている。すなわち、高分子分散型液晶層２５０は、捩じれネマティック型の液晶層である。高分子分散型液晶層２５０を捩じれネマティック型とすることにより、スクリーン２００Ａの構成が簡単なものとなる。
【００５５】
このような高分子分散型液晶層２５０内を通過する映像光Ｌ’（Ｌ”）は、高分子２５２に沿って９０°旋光する。ここで、映像光Ｌ’（Ｌ”）の旋光性に影響を与える因子は、高分子２５２である。
電圧印加状態の高分子分散型液晶層２５０に前面側から入射する映像光Ｌ’は、旋光しながら、高分子２５２を短軸方向に通過し、液晶分子２５３を短軸方向に通過する。一方、電圧印加状態の高分子分散型液晶層２５０に背面側から入射する映像光Ｌ”は、旋光しながら、高分子２５２を長軸方向に通過し、液晶分子２５３を短軸方向に通過する。したがって、図１１に示すように、映像光Ｌ’は、高分子分散型液晶層２５０内をほとんど散乱せずに透過し、映像光Ｌ”は、そのほとんどが高分子分散型液晶層２５０内で散乱する。
【００５６】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態のスクリーン２００Ａでは、液晶分子２５３の捩れ（ツイスト角）を９０°に設定してあるが、液晶分子２５３のツイスト角は、９０°に限定されず、９０°の整数倍であればよい。すなわち、ツイスト角は、９０°×ｎ（ただし、ｎは１以上の整数）であればよい。なお、（９０°×ｎ）±１０°の範囲内であれば、上記の効果を十分に発揮することができる。
【００５７】
ツイスト角が１８０°、３６０°等の９０°の偶数倍である場合には、図１２（ａ）に示すように、全角度方向に均一な映像光Ｌ”の散乱強度を有する。すなわち、全角度方向に対して視野角依存のない配光分布を示すことができ、明るく、全角度方向に広い視野角を有するスクリーン２００Ａとなる。
また、ツイスト角が２７０°、４５０°等の９０°の奇数倍である場合には、図１２（ｂ）に示すように、高分子分散型液晶層２５０の映像光Ｌ”の散乱強度が異方性を有している。そのため、例えば、スクリーン２００Ａの横方向の明るさおよび視野角を高くするために、スクリーン２００Ａの横方向に沿って、散乱強度が伸びるように配向方向Ａ、Ｂを規定してもよい。反対に、スクリーン２００Ａの縦方向の明るさおよび視野角を高くするために、スクリーン２００Ａの縦方向に沿って、散乱強度が伸びるように配向方向Ａ、Ｂを規定すればよい。
【００５８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第３実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、（ａ）が電圧非印加状態を示し、（ｂ）が電圧印加状態を示す。
【００５９】
以下、第３実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成（高分子分散型液晶層の構成）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６０】
図１３に示すスクリーン２００Ｂの高分子分散型液晶層２５０Ｂでは、液晶分子２５３Ｂおよび高分子２５２Ｂが、それぞれ、電圧非印加状態（初期状態）において、配向膜２３１、２３２の間でこれらの向きに沿って所定のチルト角を有しつつ、各分子の長軸方向の長軸方向がほぼ垂直となるように配向している。すなわち、高分子分散型液晶層２５０Ｂは、垂直配向型の液晶層である。高分子分散型液晶層２５０Ｂを垂直配向型の液晶層とすることにより、スクリーン２００Ｂの構成が簡単なものとなる。
【００６１】
液晶分子２５３Ｂとしては、屈折率異方性および負の誘電率異方性を有するものであればよく、公知の液晶材料から適宜選択することができる。また、液晶分子２５３Ｂとしては、長軸方向の屈折率が高分子２５２Ｂの長軸方向の屈折率とほぼ等しく、かつ、短軸方向の屈折率が高分子２５２Ｂの短軸方向の屈折率とほぼ等しく、さらには、短軸方向の屈折率が高分子２５２Ｂの長軸方向の屈折率と十分に異なる材料が用いられる。
ＰＤＬＣ２５１Ｂは、いわゆるリバース型である。そのため、高分子分散型液晶層２５０Ｂは、一対の電極２２１、２２２間に電圧を印加していない電圧非印加状態において光透過性を有する透過状態となり、一対の電極２２１、２２２間に電圧を印加している電圧印加状態において光拡散性を有する散乱状態となる。
【００６２】
具体的に説明すれば、図１３（ａ）に示すように、電圧非印加状態においては、液晶分子２５３Ｂと高分子２５２Ｂとの間で屈折率が連続しており、ＰＤＬＣ２５１Ｂに入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、図１３（ｂ）に示すように、電圧印加状態では、高分子２５２Ｂの長軸方向の方位角が変化しないのに対して、液晶分子２５３Ｂの長軸方向の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子２５２Ｂと液晶分子２５３Ｂとの間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱されて射出され、散乱状態となる。
【００６３】
散乱状態では、液晶分子２５３Ｂの配向膜２３１側での配向方向Ａが前面側から高分子分散型液晶層２５０Ｂに入射する映像光Ｌ’の偏光方向に対して直交しており、液晶分子２５３Ｂの配向膜２３２側での配向方向Ｂは、背面側から高分子分散型液晶層２５０Ｂに入射する映像光Ｌ”の偏光方向と平行である。
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第４実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第４実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面に対応する図）であり、図１４（ａ）が電圧非印加状態を示し、図１４（ｂ）が電圧印加状態を示す。
【００６５】
以下、第４実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第４実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンがツイスト角を有していること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６６】
図１４に示すスクリーン２００Ｆの高分子分散型液晶層２５０Ｆは、前述の第３実施形態と同様に、垂直配向型の液晶層である。また、スクリーン２００Ｆでは、配向膜２３１、２３２のラビング方向が９０°ずれて配置されている。これに対応して、配向膜２３１、２３２の間に位置する液晶分子２５３Ｂの長軸方向は、連続的に９０°捩じれて配置されている。
【００６７】
このような高分子分散型液晶層２５０Ｆ内を通過する映像光Ｌ’（Ｌ”）は、高分子２５２Ｂに沿って９０°旋光する。ここで、映像光Ｌ’（Ｌ”）の旋光性に影響を与える因子は、高分子２５２Ｂである。一般的に、上述のような構成の高分子分散型液晶層２５０Ｆでは、液晶分子２５３Ｂの含有率が９０％以上程度であり、高分子２５２Ｂに対して非常に高い。そのため、映像光Ｌ’（Ｌ”）を液晶分子２５３Ｂに沿って十分に旋光させることができる。
【００６８】
電圧印加状態（図１４（ｂ）の状態）の高分子分散型液晶層２５０Ｆに前面側から入射する映像光Ｌ’は、旋光しながら、高分子２５２Ｂを長軸方向に通過し、液晶分子２５３Ｂを長軸方向に通過する。一方、電圧印加状態の高分子分散型液晶層２５０Ｆに背面側から入射する映像光Ｌ”は、旋光しながら、高分子２５２Ｂを長軸方向に通過し、液晶分子２５３Ｂを短軸方向に通過する。したがって、映像光Ｌ’は、高分子分散型液晶層２５０内Ｆをほとんど散乱せずに透過し、映像光Ｌ”は、そのほとんどが高分子分散型液晶層２５０Ｆ内で散乱する。なお、前述のように、本実施形態では、入射した光を十分に旋光させることができるため、優れた光散乱性を発揮することができる。
以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第５実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第５実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図である。
以下、第５実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７０】
本発明の第５実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１５に示すスクリーン２００Ｃは、電極２２２と透明基板２１２との間に配置された反射層２６０を有している。なお、電極２２２は、電極２２１と同様に透明であって光透過性を有している。
【００７１】
反射層２６０は、光を反射する反射状態（鏡状態）と、光を透過する透過状態（透明状態）とを選択することができる。このような反射層２６０の構成としては、反射状態と透過状態とを切り替えることができれば特に限定されないが、例えば、調光ミラーを適用することができる。調光ミラーとしては、水素／酸素の雰囲気制御によって反射状態／透過状態を切り替えるガスクロミック方式や、電気化学作用（電圧制御）によって反射状態／透過状態を切り替えるエレクトロクロミック方式のもの等を用いることができる。
【００７２】
エレクトロクロミック方式の変調ミラーの一例を挙げると、ガラス、プラスチック等で構成された透明基材に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等により構成された透明導電膜、酸化タングステン（ＷＯ３）により構成されたイオン貯蔵層、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）により構成された固体電解質層、アルミニウム（Ａｌ）により構成されたバッファ層、パラジウム（Ｐｄ）により構成された触媒層、マグネシウム・ニッケル（Ｍｇ−Ｎｉ）合金により構成された透過・反射層を順に積層した構成となっている。
【００７３】
このような変調ミラーは、初期状態では反射状態となっている。この状態にて、透明導電膜と透過・反射層との間に正電圧を印加すると、イオン貯蔵層中に蓄えられている水素イオン（Ｈ＋）が透過・反射層中に移動し、金属状態にあるＭｇ−Ｎｉ合金が水素化され非金属状態となる。その結果、調光ミラーが反射状態から透明状態に変化する。なお、透明状態にある調光ミラーに、負電圧を印加すると、透過・反射層中の水素イオンがイオン貯蔵層中へ戻り、調光ミラーは、元の反射状態に変化する。このような変調ミラーの各状態は、電圧を切っても保持される。
【００７４】
このようなスクリーン２００Ｃによれば、スクリーン２００Ｃを使用しない場合は、反射層２６０を透明とし、スクリーン２００Ｃを透明にしておくことができる。そのため、例えば、スクリーン２００Ｃを生活空間にて使用する場合には、スクリーン２００Ｃが与える圧迫感を低減することができる。
以上のような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第６実施形態について説明する。
図１６は、本発明の第６実施形態にかかる画像表示システムが備えるスクリーンの断面図である。
以下、第６実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第６実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成が異なる以外は、前述した第５実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７６】
図１６に示すように、本実施形態のスクリーン２００Ｄでは、背面側の電極２２２が行列状に区画形成（分割形成）されている。このようなスクリーン２００Ｄでは、電極２２１と１つの電極２２２とが重なる領域が１つの表示領域Ｓを構成し、アクティブマトリックス回路等を用いて表示領域Ｓ毎に電圧印加を制御することができる。すなわち、表示領域Ｓ毎に独立して透過状態／散乱状態を切り替えることができる。表示領域Ｓの数は、特に限定されず、横×縦を２×２としてもよい。また、横×縦を８００×６００とするなど、プロジェクター６００の画素と等しくしてもよい。
【００７７】
また、図示しないが、反射層２６０も、表示領域Ｓの配列に対応して複数の領域に分割形成（区画形成）されており、領域毎に、反射状態／透過状態を独立して切り替えることができる。また、各領域の状態は、それに重なる表示領域Ｓと連動して制御される。具体的には、対応する表示領域Ｓが散乱状態のときは反射状態となり、対応する表示領域Ｓが透過状態のときは透過状態となるように、各領域の状態が制御される。
【００７８】
このようなスクリーン２００Ｄでは、表示領域Ｓ毎に透過状態／散乱状態を選択することができるため、散乱状態の領域を自由に変更させることができる。そのため、プロジェクター６００により表示される画像の輪郭に対して、散乱状態の領域の輪郭を一致させることができ、画像の周囲を透明にすることができる。そのため、より臨場感のある画像を表示することができる。
【００７９】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第７実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第７実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
以下、第７実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第７実施形態にかかる画像表示システムは、偏光制御素子がプロジェクターに内蔵されている以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８０】
図１７に示すように、偏光制御素子８００は、プロジェクター６００に内蔵されている。具体的には、偏光制御素子８００は、空間光変調装置６４０と投射光学系６５０との間の光軸上、すなわち、投射光学系６５０よりも映像光Ｌおよび映像光Ｌ’の進行方向上流側に位置している。このように、偏光制御素子８００をプロジェクター６００に内蔵することにより、画像表示システム１００の構成の簡易化を図ることができる。
このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第８実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第８実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
以下、第８実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８２】
本発明の第８実施形態にかかる画像表示システムは、光投射デバイスの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１８に示すように、光投射デバイスであるプロジェクター３００は、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、平行化レンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂと、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３５０と、投射光学系（投射レンズ群）３６０と、偏光ローテーター３７０とを有している。
【００８３】
照明光学系３１０は、光源３１１と、リフレクター３１２と、第１のレンズアレイ３１３と、第２のレンズアレイ３１４と、偏光変換素子３１５と、重畳レンズ３１６とを有している。
光源３１１は、超高圧水銀ランプであり、リフレクター３１２は、放物面鏡を有して構成されている。光源３１１から射出された放射状の光束は、リフレクター３１２で反射されて略平行光束となり、第１のレンズアレイ３１３へと射出される。なお、光源３１１としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。また、リフレクター３１２としては、放物面鏡に限らず、楕円面鏡からなるリフレクター３１２の射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
【００８４】
第１のレンズアレイ３１３および第２のレンズアレイ３１４は、小レンズをマトリクス状に配列して形成されている。光源３１１から射出された光束は、第１のレンズアレイ３１３によって複数の微小な部分光束に分割され、各部分光束は、第２のレンズアレイ３１４および重畳レンズ３１６によって照明対象である３つの空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂの表面で重畳される。
【００８５】
偏光変換素子３１５は、ランダム偏光の光束を一方向に振動する直線偏光（Ｓ偏光若しくはＰ偏光）に揃える機能を有しており、本実施形態では、色分離光学系３２０での光束の損失が少ないＳ偏光に揃えている。
色分離光学系３２０は、照明光学系３１０から射出された光束を、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色の色光に分離する機能を有しており、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３２１、ＲＧ光反射ダイクロイックミラー３２２、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３、および反射ミラー３２４、３２５を備えている。
【００８６】
照明光学系３１０から射出された光束のうち、Ｂ光の成分は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３２１によって反射され、さらに反射ミラー３２４、３６１によって反射されて平行化レンズ３３０Ｂに至る。一方、照明光学系３１０から射出された光束のうち、Ｇ光、Ｒ光の成分は、ＲＧ光反射ダイクロイックミラー３２２によって反射され、さらに反射ミラー３２５によって反射されてＧ光反射ダイクロイックミラー３２３に至る。その中のＧ光の成分は、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３および反射ミラー３６２に反射されて平行化レンズ３３０Ｇに至り、Ｒ光の成分は、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３を透過して、反射ミラー３６３に反射されて平行化レンズ３３０Ｒに至る。
【００８７】
平行化レンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは、照明光学系３１０からの複数の部分光束を、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂをそれぞれ照明するように各部分光束が、それぞれ略平行な光束となるように設定されている。
平行化レンズ３３０Ｒを透過したＲ光は、空間光変調装置（第１空間光変調装置）３４０Ｒに至り、平行化レンズ３３０Ｇを透過したＧ光は、空間光変調装置（第２空間光変調装置）３４０Ｇに至り、平行化レンズ３３０Ｂを透過したＢ光は、空間光変調装置（第３空間光変調装置）３４０Ｂに至る。
【００８８】
空間光変調装置３４０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置（ＬＣＤ）である。空間光変調装置３４０Ｒに設けられた図示しない液晶パネルは、２つの透明基板の間に、光を画像信号に応じて変調するための液晶層を封入している。空間光変調装置３４０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３５０へ入射する。なお、空間光変調装置３４０Ｇ、３４０Ｂの構成および機能は、空間光変調装置３４０Ｒと同様である。
【００８９】
クロスダイクロイックプリズム３５０は、三角柱状の４つのプリズムを貼り合わせることにより、略正方形断面の角柱状に形成されたものであり、Ｘ字状の貼り合わせ面に沿って誘電体多層膜３５１、３５２が設けられている。誘電体多層膜３５１は、Ｇ光を透過してＲ光を反射し、誘電体多層膜３５２は、Ｇ光を透過してＢ光を反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム３５０は、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂから出射された各色光の変調光をそれぞれ入射面３５０Ｒ、３５０Ｇ、３５０Ｂから入射して合成し、カラー画像を表す画像光を形成し、その画像光を投射光学系３６０へ向けて射出する。
【００９０】
クロスダイクロイックプリズム３５０と投射光学系３６０との間には偏光ローテーター３７０が配置されている。偏光ローテーター３７０は、波長選択性を有しており、所定の波長の光の偏光方向を９０°回転させる機能（すなわち、Ｓ偏光をＰ偏光へ、または、Ｐ偏光をＳ偏光へ変換する機能）を有している。このような偏光ローテーター３７０としては、特に限定されないが、例えば、カラーリング社製のカラーセレクト（登録商標）を用いることができる。
【００９１】
クロスダイクロイックプリズム３５０は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する単偏光素子であるため、クロスダイクロイックプリズム３５０に反射されるＲ光およびＢ光をＳ偏光とし、クロスダイクロイックプリズム３５０を透過するＧ光をＰ偏光とする必要がある。このように、Ｒ光およびＢ光とＧ光とでクロスダイクロイックプリズム３５０から出射された偏光方向が異なっているため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の偏光方向を揃えるために偏光ローテーター３７０が配置されている。
【００９２】
偏光ローテーター３７０は、Ｒ光およびＢ光の偏光を９０°回転させ、Ｇ光の変更を回転させない構成となっている。そのため、偏光ローテーター３７０を通過したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、その偏光方向が互いに同じ光となる。ここで、Ｇ光は、Ｒ光、Ｂ光と比較して比視感度が高い成分である。そのため、偏光ローテーター３７０のように、Ｇ光の偏光を回転させずに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の偏光方向を揃えることによって、Ｇ光の損失を抑制し、観察者にとって明るい画像表示が可能となる。
【００９３】
偏光ローテーター３７０を通過した映像光は、映像光Ｌ’として投射光学系３６０から出射される。
このような構成のプロジェクター６００によれば、直線偏光である映像光Ｌ’を出射することができるため、前述した第１実施形態のような偏光制御素子８００が不要となり、画像表示システム１００の構成が簡易化される。
【００９４】
以上のような第８実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、３つの透過型液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いたプロジェクターについて説明したが、プロジェクターの構成としては、これに限定されない。例えば、３つの反射型液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）を用いた構成であってもよい。また、透過型／反射型を問わず、２つの液晶表示装置を用いた構成であってもよい。すなわち、偏光を利用したマイクロディスプレイであって、２つ以上のマイクロディスプレイを用いるプロジェクターであれば、本実施形態を適用することができる。
【００９５】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第９実施形態について説明する。
図１９は、本発明の第９実施形態にかかる画像表示システムが備えるプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
以下、第９実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００９６】
本発明の第９実施形態にかかる画像表示システムは、光投射デバイスの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１９に示すように、光投射デバイスであるプロジェクター７００は、光源ユニット７１０と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）プリズム７３０と、反射型液晶パネル７４０と、投射光学系（投射レンズ群）７５０とを有している。
【００９７】
光源ユニット７１０は、赤色、緑色、青色のレーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂと、レーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂに対応して設けられたコリメーターレンズ７１２Ｒ、７１２Ｇ、７１２Ｂおよびダイクロイックミラー７１３Ｒ、７１３Ｇ、７１３Ｂとを備えている。
レーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂは、それぞれ、図示しない光源と駆動回路とを有している。そして、レーザー光源７１１Ｒは、赤色のレーザー光を射出し、レーザー光源７１１Ｇは、緑色のレーザー光を出射し、レーザー光源７１１Ｂは、青色のレーザー光を出射する。これらレーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂから出射される各色のレーザー光は、直線偏光であって、互いに偏光方向（光の振動方向）が同一となっている（例えば、Ｓ波）。
【００９８】
各レーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂから出射された各色のレーザー光は、コリメーターレンズ７１２Ｒ、７１２Ｇ、７１２Ｂによって平行化され、ダイクロイックミラー７１３Ｒ、７１３Ｇ、７１３Ｂに入射する。ダイクロイックミラー７１３Ｒは、赤色のレーザー光を反射する特性を有している。ダイクロイックミラー７１３Ｂは、青色のレーザー光を反射するとともに、赤色のレーザー光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー７１３Ｇは、緑色のレーザー光を透過するとともに、赤色、青色のレーザー光を反射する特性を有している。
【００９９】
レーザー光源７１１Ｒ、７１１Ｇ、７１１Ｂは、順次点滅するように駆動が制御されており、これにより、赤色のレーザー光、緑色のレーザー光、青色のレーザー光が順次出射される。出射された各色のレーザー光は、それぞれ、コリメーターレンズ、ダイクロイックミラーを通過し、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）プリズム７３０の反射面で反射されて反射型液晶パネル７４０に投射される。
【０１００】
反射型液晶パネル７４０は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）であって、反射層を有するものである。したがって、この反射層で反射されてＰＢＳプリズム７３０を通過した各色のレーザー光は、映像光Ｌ’として投射光学系７５０から出射される。なお、反射型液晶パネル７４０によって反射された各色のレーザー光は、偏光方向が９０°回転し、Ｐ偏光となる。
このような構成のプロジェクター７００によれば、直線偏光である映像光Ｌ’を出射することができるため、前述した第１実施形態のような偏光制御素子８００が不要となり、画像表示システム１００の構成が簡易化される。
【０１０１】
以上のような第９実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、１枚の反射型液晶パネル７４０を用いた単板方式であるが、プロジェクター７００の構成は、これに限定されない。例えば、赤色光、緑色光、青色光ごとに反射型液晶パネルを設けた３板方式であってもよいし、反射型液晶パネルに換えて透過型液晶パネルを用いた構成であってもよい。また、その他、光源ユニット７１０からの各色の光が予め同一方向の振動成分のみを持つ直線偏光となっているプロジェクター（例えば、偏光制御型の単板プロジェクター、各色の光の偏光方向を制御したスキャンプロジェクター等）であれば、プロジェクターの構成としては特に限定されない。
【０１０２】
以上、本発明の画像表示システムについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明の画像表示システムは、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、各実施形態を組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、リバース型のスクリーンを用いたが、ノーマル型のスクリーン、すなわち、電圧非印加状態において散乱状態となり、電圧印加状態において透過状態となるスクリーンを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…画像表示システム  ２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｆ…スクリーン  ２１１、２１２…透明基板  ２２１、２２２…電極  ２３１、２３２…配向膜  ２４０…λ／４位相差板  ２５０、２５０Ｂ、２５０Ｆ…高分子分散型液晶層  ２５１、２５１Ｂ…ＰＤＬＣ  ２５２、２５２Ｂ…高分子  ２５３、２５３Ｂ…液晶分子  ２６０…反射層  ３００…プロジェクター  ３１０…照明光学系  ３１１…光源  ３１２…リフレクター  ３１３…レンズアレイ  ３１４…レンズアレイ  ３１５…偏光変換素子  ３１６…重畳レンズ  ３２０…色分離光学系  ３２１…Ｂ光反射ダイクロイックミラー  ３２２…ＲＧ光反射ダイクロイックミラー  ３２３…Ｇ光反射ダイクロイックミラー  ３２４…反射ミラー  ３２５…反射ミラー  ３３０Ｂ…平行化レンズ  ３３０Ｇ…平行化レンズ  ３３０Ｒ…平行化レンズ  ３４０Ｂ…空間光変調装置  ３４０Ｇ…空間光変調装置  ３４０Ｒ…空間光変調装置  ３５０…クロスダイクロイックプリズム  ３５０Ｂ…入射面  ３５０Ｇ…入射面  ３５０Ｒ…入射面  ３５１…誘電体多層膜  ３５２…誘電体多層膜  ３６０…投射光学系  ３６１…反射ミラー  ３６２…反射ミラー  ３６３…反射ミラー  ３７０…偏光ローテーター  ４００…制御部  ４１０…画像信号処理部  ４２０…スクリーン制御部  ５００…パーソナルコンピューター  ６００…プロジェクター  ６２０…光源装置  ６２１…超高圧水銀ランプ  ６２２…リフレクター  ６３０…均一照明光学系  ６３１…ロッドインテグレーター  ６３２…カラーホイール  ６３２ａ…フィルター面  ６３３…リレーレンズ群  ６３４…反射ミラー  ６４０…空間光変調装置  ６４１…基板  ６４２…光変調素子  ６５０…投射光学系  ６５１…投射レンズ  ７００…プロジェクター  ７１０…光源ユニット  ７１１Ｂ、７１１Ｇ、７１１Ｒ…レーザー光源  ７１２Ｂ、７１２Ｇ、７１２Ｒ…コリメーターレンズ  ７１３Ｂ、７１３Ｇ、７１３Ｒ…ダイクロイックミラー  ７３０…ＰＢＳプリズム  ７４０…反射型液晶パネル  ７５０…投射光学系  ８００…偏光制御素子  ９００…光投射デバイス  Ｉ、Ｉ’…画像信号  Ｌ１、Ｌ２…直線偏光  Ｌ、Ｌ’、Ｌ”…映像光  Ｓ…表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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