(57)【要約】【課題】左目視点画像と右目視点画像との間で生じるクロストークを抑制することを可能とする投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】投写型映像表示装置１００は、ＤＭＤ５０から出射される光の偏光を第１偏光と第２偏光との間で切り替える液晶素子８０と、液晶素子８０に対して投写面側に設けられた位相差板９０とを備える。位相差板９０は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。【選択図】図１
2014002193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写面上に投写する投写ユニットとを備えており、立体画像を表示する投写型映像表示装置であって、
前記光変調素子から出射される光の偏光を第１偏光と第２偏光との間で切り替える液晶素子と、
前記液晶素子に対して前記投写面側に設けられた位相差板を有しており、
前記位相差板は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有することを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記リタデーションは、前記投写ユニットの光軸中心からの距離に応じて徐々に変化することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記位相差板は、前記複数のエリア毎に異なる遅相軸を有しており、
前記遅相軸は、前記投写ユニットの光軸中心を通る直線に対して線対称であることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子によって変調された光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の視点画像（例えば、左目視点画像及び右目視点画像）によって構成される立体画像が知られている各視点画像は、異なる視点位置（例えば、左目視点位置及び右目用視点位置）から撮像された画像である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、立体画像を表示する手法として、偏光を利用する手法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
例えば、左目視点画像（或いは、右目視点画像）は、第１偏光の光として出力され、右目視点画像（或いは、左目視点画像）は、第２偏光の光として出力される。観察者は、偏光眼鏡をかけることによって、立体画像を視認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、観察者は、投写面を構成するスクリーン（例えば、シルバースクリーン）で反射された光を視認する。スクリーンで反射される光の偏光状態は、スクリーンに入射する光の入射角、スクリーンで反射される光の反射角、スクリーンの素材、スクリーンに入射する光の偏光状態に依存する。
【０００７】
従って、スクリーンに入射する段階において、第１偏光（或いは、第２偏光）に偏光状態が揃っていても、観察者によって視認される段階では、偏光状態が崩れる。このような偏光状態の崩れは、左目視点画像と右目視点画像との間でクロストークを生じる要因である。
【０００８】
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、左目視点画像と右目視点画像との間で生じるクロストークを抑制することを可能とする投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の特徴に係る投写型映像表示装置（投写型映像表示装置１００）は、光源（光源１０）と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子（ＤＭＤ５０）と、前記光変調素子によって変調された光を投写面上に投写する投写ユニット（投写ユニット６０）とを備えており、立体画像を表示する。投写型映像表示装置は、前記光変調素子から出射される光の偏光を第１偏光と第２偏光との間で切り替える液晶素子（液晶素子８０）と、前記液晶素子に対して前記投写面側に設けられた位相差板（位相差板９０）とを備える。前記位相差板は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。
【００１０】
第１の特徴において、前記リタデーションは、前記投写ユニットの光軸中心からの距離に応じて徐々に変化する。
【００１１】
第１の特徴において、前記位相差板は、前記複数のエリア毎に異なる遅相軸を有する。前記遅相軸は、前記投写ユニットの光軸中心を通る直線に対して線対称である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、左目視点画像と右目視点画像との間で生じるクロストークを抑制することを可能とする投写型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る位相差板９０を説明するための図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る位相差板９０を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す図である。
【図７】図７は、変更例１に係る位相差板９０Ｘを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
［実施形態の概要］
実施形態に係る投写型映像表示装置は、光源と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写面上に投写する投写ユニットとを備えており、立体画像を表示する。投写型映像表示装置は、前記光変調素子から出射される光の偏光を第１偏光と第２偏光との間で切り替える液晶素子と、前記液晶素子に対して前記投写面側に設けられた位相差板とを備える。前記位相差板は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。
【００１６】
実施形態では、液晶素子に対して投写面側に設けられた位相差板は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。従って、投写面を構成するスクリーンで反射された光を観察者が視認する段階において、偏光状態の崩れを抑制することができる。これによって、左目視点画像と右目視点画像との間でクロストークを軽減することができる。
【００１７】
なお、リタデーションとは、“Δｎｄ”によって表される。“Δｎ”は、進相軸方向の屈折率と遅相軸方向の屈折率との差である。“ｄ”は、位相差板の厚みである。また、位相差板によって生じる光の位相差（σ）は、σ＝２πΔｎｄ／λによって表される。なお、λは、位相差板を透過する光の波長である。
【００１８】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置）
以下において、第１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。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。なお、第１実施形態では、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを用いるケースについて例示する。
【００１９】
図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、カラーホイール２０と、ロッドインテグレータ３０と、反射ミラー４０と、ＤＭＤ５０と、投写ユニット６０と、偏光板７０と、液晶素子８０と、位相差板９０とを有する。なお、投写型映像表示装置１００は、必要なレンズ群（レンズ１１１、レンズ１１２）を有する。
【００２０】
光源１０は、白色光を出射するＵＨＰランプなどである。すなわち、光源１０が出射する白色光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを少なくとも含む。
【００２１】
ここで、光源１０は、楕円形状のリフレクタを有する。リフレクタは、第１焦点と、第１焦点よりもカラーホイール２０側に設けられる第２焦点とを有する。第１焦点は、白色光の発光点である。第２焦点は、後述するカラーホイール２０の近傍に設けられる。すなわち、光源１０から出射される白色光は、後述するカラーホイール２０の近傍に集光される。
【００２２】
カラーホイール２０は、光源１０の光軸と平行な回転軸Ｘを中心として回転するように構成される。カラーホイール２０は、ガラス板などの透明部材によって構成される円盤形状を有する。
【００２３】
カラーホイール２０は、赤領域、緑領域、青領域を有する。赤領域は、赤成分光Ｒのみを透過するように構成されたカラーフィルタである。同様に、緑領域は、緑成分光Ｇのみを透過するように構成されたカラーフィルタであり、青領域は、青成分光Ｂのみを透過するように構成されたカラーフィルタである。
【００２４】
なお、カラーホイール２０は、赤領域、緑領域及び青領域に加えて、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂ以外の色成分光（例えば、白成分光、黄成分光、シアン成分光、マゼンタ成分光）などのみを透過する領域を有していてもよい。
【００２５】
ここで、光源１０から出射される白色光は、カラーホイール２０を構成する透明部材の近傍に集光される。言い換えると、カラーホイール２０を構成する透明部材は、上述した第２焦点の近傍に配置される。これによって、カラーホイール２０を小型化することが可能である。
【００２６】
また、回転軸Ｘは、光源１０の光軸ではなく、光源１０の光軸に対して傾きを有していてもよい。例えば、カラーホイール２０の盤面は、光源１０の光軸に対して４５°の傾きを有していてもよい。このようなケースでは、カラーホイール２０は、透過型のカラーホイールではなくて、反射型のカラーホイールであってもよい。
【００２７】
ロッドインテグレータ３０は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ３０は、ロッドインテグレータ３０に入射する光を均一化する。なお、ロッドインテグレータ３０は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。
【００２８】
反射ミラー４０は、ロッドインテグレータ３０から出射される光をＤＭＤ５０側に反射する。
【００２９】
ＤＭＤ５０は、複数の微小ミラーによって構成される表示素子である。複数の微小ミラーは可動式である。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ５０は、各微小ミラーの角度を変更することによって、投写ユニット６０側に光を反射するか否かを切り替える。
【００３０】
投写ユニット６０は、ＤＭＤ５０に設けられる微小ミラーで反射された光（映像光）を投写面（不図示）上に投写する。
【００３１】
偏光板７０は、光源１０から出射される光の偏光を揃える光学素子である。具体的には、偏光板７０は、所定の偏光成分のみを透過する。なお、所定の偏光成分は、例えば、所定方向の直線偏光を有する成分である。偏光板７０は、光源１０から出射される光の光路上において、液晶素子８０よりも光源１０側に配置されていればよい。すなわち、偏光板７０は、液晶素子８０の前段に配置されていればよい。
【００３２】
第１実施形態では、偏光板７０は、ＤＭＤ５０から出射される光の光路上に配置されており、ＤＭＤ５０から出射される光の偏光を揃える。
【００３３】
液晶素子８０は、偏光板７０から出射される光の偏光を第１偏光と第２偏光との間で切り替える。具体的には、液晶素子８０は、液晶素子８０に印加される電圧に応じて、偏光板７０から出射される光の偏光を切り替える。例えば、液晶素子８０は、液晶素子８０に電圧が印加されている場合に、偏光板７０から出射される光の偏光を第１偏光に揃える。一方で、液晶素子８０は、液晶素子８０に電圧が印加されていない場合に、偏光板７０から出射される光の偏光を第２偏光に揃える。
【００３４】
例えば、第１偏光が垂直方向の直線偏光である場合には、第２偏光は、水平方向の直線偏光である。また、偏光板７０から出射される光が直線偏光であり、第１偏光が左回りの円偏光（或いは、右回りの円偏光）であり、第２偏光が右回りの円偏光（或いは、左回りの円偏光）であってもよい。この場合、液晶素子８０は、第１偏光と第２偏光との切替えに際して、いずれも電圧を印加することになるが、クロストーク低減のメリットが得られる。
【００３５】
第１実施形態では、液晶素子８０から出射される光が円偏光を有するケースについて例示する。
【００３６】
位相差板９０は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。ここで、リタデーションとは、“Δｎｄ”によって表される。“Δｎ”は、進相軸方向の屈折率と遅相軸方向の屈折率との差である。“ｄ”は、位相差板の厚みである。また、位相差板によって生じる光の位相差（σ）は、σ＝２πΔｎｄ／λによって表される。なお、λは、位相差板を透過する光の波長である。
【００３７】
ここで、位相差板９０の構成について説明する。第1に、図２を参照しながら、投写面を構成するスクリーン２００における偏光状態について説明する。第２に、図３を参照しながら位相差板９０の構成について説明する。なお、図２では、投写ユニット６０（液晶素子８０）から出射された光の進行方向上において、液晶素子８０がスクリーン２００上に仮想的に重畳されていることに留意すべきである。また、図３では、液晶素子８０から出射される光が円偏光を有するケースにおいて、位相差板９０が有するリタデーションが例示されている。
【００３８】
図２に示すように、液晶素子８０から出射される光は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心として放射状に進行する。従って、スクリーン２００上において、進相軸方向（Ｐ方向）は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心とする放射方向である。また、スクリーン２００上において、遅相軸方向（Ｓ方向）は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心とする放射方向に略直交する。すなわち、スクリーン２００に入射する光の入射角に応じて、観察者が視認する光の偏光状態が崩れてしまう。
【００３９】
第１実施形態では、位相差板９０は、このような偏光状態の崩れを修正するために、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。第１実施形態では、位相差板９０は、１／２λ位相差板である。具体的には、図３に示すように、位相差板９０は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心とする放射方向において複数のエリア（例えば、図３に示すように、エリアＡ（エリアＡ１〜Ａ１２）、エリアＢ（Ｂ１〜Ｂ１２）、エリアＣ（Ｃ１〜Ｃ１２））を有する。
【００４０】
ここで、リタデーションは、投写ユニット６０の光軸中心Ｏからの距離に応じて徐々に変化する。詳細には、投写ユニット６０の光軸中心Ｏから離れるほど、リタデーションが大きい。投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心とする同心円上においては、リタデーションは同様である。なお、図２においては、矢印は、位相差板９０の遅相軸の向きを示しており、矢印の長さは、リタデーションの大きさを示していることに留意すべきである。
【００４１】
また、位相差板９０は、複数のエリア（例えば、図３に示すように、エリア１（エリアＡ１、Ｂ１、Ｃ１）〜エリア１２（エリアＡ１２、Ｂ１２、Ｃ１２））毎に異なる遅相軸を有する。詳細には、遅相軸は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを通る直線に対して線対称である。
【００４２】
なお、観察者は、第１偏光及び第２偏光の種類に対応する偏光メガネを着用して、偏光メガネを通して立体画像を視認することに留意すべきである。
【００４３】
（作用及び効果）
第１実施形態では、液晶素子８０に対して投写面側に設けられた位相差板９０は、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。従って、投写面を構成するスクリーンで反射された光を観察者が視認する段階において、偏光状態の崩れを抑制することができる。これによって、左目視点画像と右目視点画像との間でクロストークを軽減することができる。
【００４４】
［適用例］
以下において、第１実施形態を適用可能な投写型映像表示装置１００について例示する。
【００４５】
第１に、投写型映像表示装置１００は、図４に示すように、フロントプロジェクションタイプのプロジェクタであってもよい。このようなケースでは、ＤＭＤ５０は、投写ユニット６０の光軸Ｌ上にＤＭＤ５０の中心が設けられるように配置される。
【００４６】
第２に、投写型映像表示装置１００は、図５に示すように、短焦点のフロントプロジェクションタイプのプロジェクタであってもよい。このようなケースでは、ＤＭＤ５０は、投写ユニット６０の光軸Ｌからシフトした位置（ここでは、光軸Ｌから下方にシフトした位置）にＤＭＤ５０の中心が設けられるように配置される。
【００４７】
ここで、液晶素子８０及び位相差板９０は、投写ユニット６０から出射される光の光路上に設けられていればよい。従って、液晶素子８０及び位相差板９０は、光軸Ｌに対して直交していなくてもよい。すなわち、液晶素子８０及び位相差板９０は、光軸Ｌに直交する面に対して傾いている。
【００４８】
第３に、投写型映像表示装置１００は、図６に示すように、短焦点のリアプロジェクションタイプのプロジェクタであってもよい。このようなケースでは、ＤＭＤ５０は、投写ユニット６０の光軸Ｌからシフトした位置（ここでは、光軸Ｌから上方にシフトした位置）にＤＭＤ５０の中心が設けられるように配置される。また、投写型映像表示装置１００は、投写ユニット６０から出射された光を投写面側に反射する反射ミラー１１０を有する。反射ミラー１１０は、例えば、非球面の凹面ミラーである。
【００４９】
ここで、液晶素子８０は、投写ユニット６０から出射される光の光路上に設けられていればよい。従って、液晶素子８０は、投写ユニット６０の光軸Ｌからシフトした位置（ここでは、光軸Ｌから下方にシフトした位置）に液晶素子８０の中心が設けられるように配置される。位相差板９０は、反射ミラー１１０で反射される光の光路上に設けられる。従って、位相差板は、位相差板９０のように、光軸Ｌに対して直交していてもよく、位相差板９０Ａのように、光軸Ｌに対して直交していなくてもよい。
【００５０】
[変更例１]
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。第１実施形態では、位相差板９０は、液晶素子８０の後段に設けられている。しかしながら、位相差板９０は、液晶素子８０から出射される光の光軸上において、液晶素子８０とスクリーン２００との間に設けられていればよい。
【００５１】
例えば、変更例１では、図７に示すように、位相差板９０に代えて、スクリーン２００に貼り付けられる位相差板９０Ｘが設けられる。変更例１において、スクリーン２００は、シルバースクリーンであり、投写型映像表示装置１００は、短焦点のリアプロジェクションタイプのプロジェクタである（図６を参照）。
【００５２】
ここで、位相差板９０Ｘは、位相差板９０と同様に、偏光状態の崩れを修正するために、複数のエリア毎に異なるリタデーションを有する。変更例１では、スクリーン２００に入射する光及びスクリーン２００で反射される光が位相差板９０Ｘを透過する。すなわち、位相差板９０Ｘを光が２回透過するため、位相差板９０Ｘは、１／４λ位相差板である。
【００５３】
具体的には、位相差板９０Ｘの遅相軸は、位相差板９０Ｘ（スクリーン２００）に入射する光の進相軸方向（Ｐ方向）に対して４５°の傾きを有する。位相差板９０Ｘは、複数のエリア（例えば、図７に示すエリアＡ１〜Ａ８）毎に異なる遅相軸を有する。詳細には、遅相軸は、投写ユニット６０の光軸中心Ｏを通る直線に対して線対称である。
【００５４】
なお、図７では示されていないが、第１実施形態と同様に、リタデーションは、投写ユニット６０の光軸中心Ｏからの距離に応じて徐々に変化してもよい。詳細には、投写ユニット６０の光軸中心Ｏから離れるほど、リタデーションが大きい。投写ユニット６０の光軸中心Ｏを中心とする同心円上においては、リタデーションは同様である。
【００５５】
［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。
【００５６】
実施形態では、立体画像を構成する複数の視点画像が左目視点画像及び右目視点画像であるケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、複数の視点画像は、３つ以上の視点画像を含んでもよい。
【００５７】
実施形態では特に触れていないが、投写面を構成するスクリーンとしてシルバースクリーンを用いることによって、シルバースクリーンで光が反射されても、シルバースクリーンに入射する光の偏光状態が維持される。
【００５８】
実施形態では、光変調素子として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を例示した。しかしながら、光変調素子は、透過型の液晶パネルであってもよく、反射型の液晶パネルであってもよい。また、複数の光変調素子が設けられていてもよい。
【００５９】
実施形態では、光源として白色光源を例示した。しかしながら、光源は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを別々に出射する固体光源であってもよい。
【００６０】
実施形態では、光源１０から出射される光の偏光を揃える偏光板７０が設けられる。しかしながら、光源から出射される光の偏光が揃っていれば、偏光板７０は不要である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…光源、２０…カラーホイール、３０…ロッドインテグレータ、４０…反射ミラー、５０…ＤＭＤ、６０…投写ユニット、７０…偏光板、８０…液晶素子、９０…位相差板、１００…投写型映像表示装置、１１０…反射ミラー、１１１…レンズ、１１２…レンズ
【図１】
2014002193.tif 000003
【図２】
2014002193.tif 000004
【図３】
2014002193.tif 000005
【図４】
2014002193.tif 000006
【図５】
2014002193.tif 000007
【図６】
2014002193.tif 000008
【図７】
2014002193.tif 000009