(57)【要約】【課題】簡易な構成で高品質な立体画像を表示可能な投射型表示装置を提供する。【解決手段】投射型表示装置は、互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置であって、光源１からの光が入射するフライアイレンズ（第１のフライアイレンズ２、第２のフライアイレンズ３）と、特定の波長帯域の光のうち一部の波長帯域の光を透過させて他の波長帯域の光を反射する波長透過特性を有する狭帯域波長透過特性素子４と、狭帯域波長透過特性素子４を透過した光を集光するコンデンサレンズ６と、コンデンサレンズ６を透過した光を変調して画像光を生成する画像表示素子７と、画像表示素子７により生成された画像光を投射する投射レンズ８とを有し、狭帯域波長透過特性素子４は、光源１とコンデンサレンズ６との間に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置であって、
光源からの光が入射するフライアイレンズと、
特定の波長帯域の光のうち一部の波長帯域の光を透過させて他の波長帯域の光を反射する波長透過特性を有する光学素子と、
前記光学素子を透過した光を集光するコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズを透過した光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、
前記画像表示素子により生成された前記画像光を投射する投射光学系と、を有し、
前記光学素子は、前記光源と前記コンデンサレンズとの間に配置されている、ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記光源からの光の主光線が光軸と平行な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記光源からの入射光の光軸に対する最大角度が１５度以下の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記光学素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色のそれぞれの波長帯域内において少なくとも一つの透過帯域と反射帯域とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記光学素子は、第１の領域に配置された第１の光学素子、および、第２の領域に配置された第２の光学素子を有し、
前記第１の光学素子は、第１の波長透過特性を有し、
前記第２の光学素子は、前記第１の波長透過特性と異なる第２の波長透過特性を有し、
前記投射光学系は、前記画像光のうち前記第１の光学素子を透過した画像光と、前記第２の光学素子を透過した画像光とを、交互に遮光する遮光部を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子は、それぞれ、光軸に対して４５度の角度で配置されていることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
光軸に対する前記光学素子の角度が第１の角度と第２の角度とで交互に変更するように前記光学素子を駆動する駆動手段を有し、
前記光学素子は、前記光軸に対して前記第１の角度の場合に第１の波長透過特性を有し、前記光軸に対して前記第２の角度の場合に該第１の波長透過特性と異なる第２の波長透過特性を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光学素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも一つの光に対して複数の透過波長帯域を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記光学素子は、立体画像非表示の際に光路外へ退避するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記光学素子は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも一つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する波長選択性位相差板と、
液晶素子が入射光を変調するオン状態と入射光を変調しないオフ状態とを交互にとるよう液晶素子を駆動する駆動手段を有し、
前記波長選択性位相差板は、前記位相差付与波長帯域の偏光と前記位相差非付与波長帯域の偏光とが互いに直交する直線偏光を形成し、
前記液晶素子のオン状態とオフ状態との切り替えにより、前記位相差付与波長帯域における光と前記位相差非付与波長帯域における光に関して、直線偏光の方向が交互に切り替わることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記フライアイレンズとして、
第１のフライアイレンズと、
前記第１のフライアイレンズの前記投射光学系の側に配置された第２のフライアイレンズを有し、
前記光学素子は、前記第２のフライアイレンズと前記コンデンサレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記第２のフライアイレンズと前記光学素子との間に入射光の偏光方向を揃える偏光変換素子を有することを特徴とする請求項１１に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記フライアイレンズとして、
第１のフライアイレンズと、
前記第１のフライアイレンズの前記投射光学系の側に配置された第２のフライアイレンズを有し、
前記光学素子は、前記第１のフライアイレンズと前記第２のフライアイレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記フライアイレンズとして、
第１のフライアイレンズと、
前記第１のフライアイレンズの前記投射光学系の側に配置された第２のフライアイレンズを有し、
前記光学素子は、前記光源と前記第１のフライアイレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置に対して用いられる立体画像表示用の眼鏡であって、
右眼用フィルタと、
左眼用フィルタと、を有し、
前記右眼用フィルタは、
Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する第１の波長選択性位相差板と、
前記第１の波長選択性位相差板の出射側に配置された第１の偏光板と、を有し、
前記左眼用フィルタは、
Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに前記位相差付与波長帯域および前記位相差非付与波長帯域を有する第２の波長選択性位相差板と、
前記第２の波長選択性位相差板の出射側に配置された第２の偏光板と、を有し、
前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の透過軸は、互いに直交するように構成されている、ことを特徴とする眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像を表示可能な投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、左眼用画像と右眼用画像とを交互に選別して立体画像を表示する投射型表示装置（プロジェクタ）が知られている。また、これらの画像の選別をプロジェクタ側で行うパッシブ式、眼鏡側で行うアクティブ式の方法がある。アクティブ式では、眼鏡の構成が複雑となるため、眼鏡が重くて高価となり、多人数で視聴を行う機会の多いプロジェクタでは、多数の眼鏡を扱う必要があり、そのような眼鏡の導入は困難である。
【０００３】
一方、パッシブ式としては、偏光分離方式および色分離方式がある。偏光分離方式では、偏光を乱さないシルバースクリーンと呼ばれる特殊なスクリーンを用いる必要がある。しかしシルバースクリーンは、一般的な拡散スクリーンに比べて高価で取り扱いが難しい。
【０００４】
一方、色分離方式では、左右の画像における波長帯域を僅かにシフトさせる。すなわち、三原色の各々に対して、左画像表示時と右画像表示時で透過波長帯域が異なるフィルタを透過させ、また、右眼と左眼のフィルタをそれぞれの画像に合わせた透過特性を有するダイクロイックフィルタを備えた眼鏡を用いることにより、画像選別を行う。色分離方式は、偏光を利用しないため、通常の拡散スクリーンが使用可能であるとともに、眼鏡に特殊な機構や回路を必要とせず軽量安価であることから、一台で立体表示を行うプロジェクタの方式として好適である。
【０００５】
特許文献１には、色分離方式により一台のプロジェクタで立体画像表示を実現する構成が開示されている。特許文献１では、ロッドインテグレータの射出直後に異なる三原色を透過する二つのダイクロイックフィルタからなるカラーホイールが配置されている。このカラーホイールを回転させることにより、液晶パネルに到達する光束の分光特性を時分割で切り替えて左右画像が選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２８１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ロッドインテグレータはランプ射出後の光を集光させているため、角度分布が大きい。一方、一般的な誘電体多層膜のダイクロイックフィルタは、敏感な角度特性を有する。特に、色分離方式で利用されるフィルタは、エッジの立った狭い透過帯域が密接に隣り合った波長特性を有する。このため、大きい角度分布を有する光束が入射すると、透過帯域のエッジにはだれが生じ、隣り合う波長帯域に漏れ光を生じる。この漏れ光は、本来カットされるべき側の眼鏡を透過するため、いわゆるクロストークとして立体画質が低下する。
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成で高品質な立体画像を表示可能な投射型表示装置および眼鏡を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての投射型表示装置は、互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置であって、光源からの光が入射するフライアイレンズと、特定の波長帯域の光のうち一部の波長帯域の光を透過させて他の波長帯域の光を反射する波長透過特性を有する光学素子と、前記光学素子を透過した光を集光するコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズを透過した光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、前記画像表示素子により生成された前記画像光を投射する投射光学系とを有し、前記光学素子は、前記フライアイレンズと前記コンデンサレンズとの間に配置されている。
【００１０】
本願発明の他の側面としての眼鏡は、互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置に対して用いられる立体画像表示用の眼鏡であって、右眼用フィルタと、左眼用フィルタとを有し、前記右眼用フィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する第１の波長選択性位相差板と、前記第１の波長選択性位相差板の出射側に配置された第１の偏光板とを有し、前記左眼用フィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに前記位相差付与波長帯域および前記位相差非付与波長帯域を有する第２の波長選択性位相差板と、前記第２の波長選択性位相差板の出射側に配置された第２の偏光板とを有し、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の透過軸は、互いに直交するように構成されている。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成で高品質な立体画像を表示可能な投射型表示装置および眼鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１におけるプロジェクタ（投射型表示装置）の構成図である。
【図２】実施例１における狭帯域波長透過特性素子の特性図である。
【図３】実施例１におけるプロジェクタの内部に形成される光源像の説明図である。
【図４】実施例１における可動絞り（シャッター）の動作の説明図である。
【図５】実施例２におけるプロジェクタの構成図である。
【図６】実施例２における狭帯域波長透過特性素子の特性図である。
【図７】実施例３における狭帯域波長透過特性素子の特性図である。
【図８】実施例４におけるプロジェクタの構成図である。
【図９】実施例４におけるプロジェクタの構成図である。
【図１０】実施例５におけるプロジェクタの構成図である。
【図１１】実施例５における狭帯域波長透過特性素子の構成図である。
【図１２】実施例５における波長選択性位相差板の特性図である。
【図１３】実施例５における画像表示素子に入射するスペクトルの特性図である。
【図１４】実施例５における眼鏡の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１乃至図４を参照して、本発明の実施例１における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。本実施例の投射型表示装置は、互いに異なる波長帯域の光により形成された視差画像を被投射面に投射することにより、立体画像を観察可能とする投射型表示装置（色分離方式により立体画像を表示する投写型表示装置）である。
【００１６】
図１は、本実施例におけるプロジェクタ１００（光学系）の概略構成図である。プロジェクタ１００において、光源１から発した白色光（光束）は、第１のフライアイレンズ２（フライアイレンズ）に入射する。第１のフライアイレンズ２は、白色光を分割して集光する。第１のフライアイレンズ２からの光は、第２のフライアイレンズ３（フライアイレンズ）に入射し、狭帯域波長透過特性素子４を介してコンデンサレンズ６に入射する。コンデンサレンズ６は、狭帯域波長透過特性素子４を透過した光を集光する。一方、狭帯域波長透過特性素子４で反射した光は、吸収部材５により吸収される。
【００１７】
コンデンサレンズ６の後段の位置（所定の位置）には、画像表示素子７が配置されている。本実施例のプロジェクタ１００において、第１のフライアイレンズ２からの光は、第２のフライアイレンズ３およびコンデンサレンズ６により、画像表示素子７の位置に、第１フライアイレンズ２の各セルの像として重畳されて結像される。画像表示素子７は、入射光（コンデンサレンズ６を透過した光）を変調して映像光を生成し、その映像光を投射レンズ８（投射光学系）に入射させる。投射レンズ８は、画像表示素子７により生成された映像光をスクリーン（不図示）に投射する。
【００１８】
前述のように、本実施例のプロジェクタ１００において、フライアイレンズは、光源１の側に配置された第１のフライアイレンズ２と、投射レンズ８（コンデンサレンズ６）の側に配置された第２のフライアイレンズ３とを有する。狭帯域波長透過特性素子４は、光源１とコンデンサレンズ６との間に配置されている。特に本実施例では、狭帯域波長透過特性素子４は、第２のフライアイレンズ３とコンデンサレンズ６との間（第２フライアイレンズの直後）に配置されている。
【００１９】
また本実施例において、狭帯域波長透過特性素子４は、ダイクロイックフィルタ４Ａ（第１の光学素子）およびダイクロイックフィルタ４Ｂ（第２の光学素子）を備えて構成される。ダイクロイックフィルタ４Ａは、第１の三原色光透過特性を有する。またダイクロイックフィルタ４Ｂは、第２の三原色光透過特性を有する。このように、狭帯域波長透過特性素子４は、特定の波長帯域（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色のそれぞれの波長帯域）の光のうち一部の波長帯域の光を透過させて他の波長帯域の光を反射する波長透過特性（狭帯域の波長透過特性）を有する光学素子である。
【００２０】
続いて、図２を参照して、本実施例における狭帯域波長透過特性素子４（ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ）の透過率特性について説明する。図２は、狭帯域波長透過特性素子４の特性図である。図２において、縦軸は透過率、横軸は波長をそれぞれ示している。また図２において、ダイクロイックフィルタ４Ａの第１の三原色の光に対する透過特性は実線で示され、ダイクロイックフィルタ４Ｂの第２の三原色の光に対する透過特性は破線で示されている。それぞれの透過特性は、ＲＧＢの三原色において狭帯域の透過特性を有し、かつ、互いに異なる透過帯域特性を有している。ダイクロイックフィルタ４Ａの透過特性は、Ｒの波長帯域内、Ｇの波長帯域内、Ｂの波長帯域内のそれぞれにおいて約７０ｎｍ程度の透過帯域を有するものである。そして、ダイクロイックフィルタ４Ｂの透過特性は、ダイクロイックフィルタ４Ｂの透過帯域とは異なる波長帯域において、Ｒの波長帯域内、Ｇの波長帯域内、Ｂの波長帯域内のそれぞれにおいて約７０ｎｍ程度の透過帯域を有するものである。
【００２１】
但し、狭帯域波長透過特性素子４（ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ）の特性は、図２に示した特性に限定されるものではない。その特性は、観察者が違和感なく立体画像を観察可能な程度において、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色のそれぞれの波長帯域内において少なくとも一つの透過波長帯域（波長帯域）と反射帯域とを有するものであればよい。即ち、「狭帯域の波長透過特性」とは、赤、青、緑の波長帯域の少なくともいずれか１つの波長帯域において、いずれか１つの波長帯域よりも狭い特定の波長帯域の光を透過させ、その特定の波長帯域外の波長帯域の光を反射させる特性を有する素子である。
【００２２】
図１に示されるように、ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂは、光軸ＯＡに対して略４５度傾いて配置されている（α、β≒４５度）。ここで、「略４５度」とは、光軸ＯＡに対して実質的に４５度だけ傾いていると評価される場合をも含む意味であり、厳密に４５度だけ傾いて配置されている場合に限定されるものではない。
【００２３】
続いて、図３を参照して、プロジェクタ１００（照明光学系）の内部に形成される光源像について説明する。図３（ａ）は、光源１から発して第１のフライアイレンズ２および第２のフライアイレンズ３を透過した段階の光により形成される光源像を示している。この段階では、全領域が光源１の発光スペクトルによる白色光となっている。
【００２４】
図３（ｂ）は、狭帯域波長透過特性素子４を透過した段階の光により形成される光源像を示している。図３（ｂ）に示されるように、ダイクロイックフィルタ４Ａを透過した領域の光源像は、第１の三原色光の分光特性を有する。また、ダイクロイックフィルタ４Ｂを透過した領域の光源像は、第２の三原色光の分光特性を有する。
【００２５】
図１に示されるように、ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ（狭帯域波長透過特性素子４）でカットされた光は、それぞれのダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂで反射して吸収部材５により吸収される。本実施例において、ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ（狭帯域波長透過特性素子４）は、光束平行度の高い（テレセントリックな）位置に配置されている。すなわちダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂは、光源１とコンデンサレンズ６との間（フライアイレンズの近傍）、より好ましくは、フライアイレンズ（第１のフライアイレンズ２、第２のフライアイレンズ３）とコンデンサレンズ６との間に配置されている。光源１からの光束の主光線は、このような位置において、光軸ＯＡと略平行になっている（略コリメート光になっている）。ここで、「略平行」とは、厳密に平行である場合だけでなく、実質的に平行であると評価される場合をも含む意味である。また、ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂをフライアイレンズの近傍（光源１とコンデンサレンズ６との間）に配置すると、画像表示素子７の近傍（コンデンサレンズ６よりも画像表示素子７側）に配置した場合と比べて、集光角度θも小さい。なお、集光角度θとは、光源１からの入射光の光軸ＯＡに対する最大角度である。
【００２６】
このような構成により、ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂの急峻なエッジ特性を維持することができるため、隣接する透過帯域への漏れ光すなわちクロストーク光の発生が低減し、高品質な画像（立体画像）を提供することが可能となる。本実施例において、集光角度θ（光源１からの入射光の最大角度）は光軸ＯＡに対して、例えば１５度以下になっている。集光角度が小さくなるほどクロストーク光の発生を低減することができる。このため、集光角度θは、１０度以下に設定されることが好ましい。更には、集光角度θは、５度以下に設定されることがより好ましい。
【００２７】
コンデンサレンズ６により画像表示素子７に照明された光は、画像表示素子７の透過後、投射レンズ８に入射する。そして光源像は、投射レンズ８の絞り位置において再結像する。図３（ｃ）は、投射レンズ８の絞りの近傍に形成される光源像を示している。図３（ｃ）の光源像は、図３（ｂ）の光源像と比較して、上下反転して結像している。
【００２８】
画像表示素子７は、時間順次に（時分割で）左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲとを交互に表示する。図１中の（ＴＬ）、（ＴＲ）は、左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲをそれぞれ示している。左眼用画像ＴＬおよび右眼用画像ＴＲは、画像の１フレーム内において複数回という高速で繰り返り切り替えられるため、視聴者に画像の切り替えが感知されない。図１に示されるように、投射レンズ８の絞り位置には、遮光部としての可動絞り９Ａ、９Ｂ（シャッター）が設置されている。
【００２９】
続いて、図４を参照して、本実施例における可動絞り９Ａ、９Ｂ（シャッター）の動作について説明する。図４は、可動絞り９Ａ、９Ｂの動作の説明図である。可動絞り９Ｂは、左眼用画像ＴＬを表示する時間において、投射レンズ８の絞りに結像する光源像のうち第２の三原色光領域のみを遮光する。一方、可動絞り９Ａは、右眼用画像ＴＲを表示する時間において、第１の三原色光領域のみを遮光する。これにより、投射レンズ８から射出する画像のスペクトル（射出光スペクトル）は、第１の三原色光領域と第２の三原色光領域との間で交互に切り替わる。そして、視聴者が付けている狭帯域フィルタを備えた眼鏡（立体画像表示用の眼鏡）により、画像の選別が行われる。眼鏡側に入射する光は角度が小さいため、漏れ光を生じない。従って、クロストークが小さい高品質な立体画像を享受することができる。
【００３０】
このように本実施例において、狭帯域波長透過特性素子４は、第１の領域（図１中の光軸ＯＡよりも上側の領域）に配置された第１の光学素子、および、第２の領域（図１中の光軸ＯＡよりも下側の領域）に配置された第２の光学素子を有する。第１の光学素子は、第１の波長透過特性を有し、第２の光学素子は、第１の波長透過特性と異なる第２の波長透過特性を有する。また投射レンズ８は、映像光（画像光）のうち第１の光学素子を透過して得られた映像光（画像光）と、第２の光学素子を透過して得られた映像光（画像光）とを、交互に遮光する遮光部（シャッター）を有する。
【００３１】
なお本実施例において、第１の三原色光領域と第２の三原色光領域とを切り替える遮光部（シャッター）として、可動絞りを用いているが、これに限定されるものではない。可動絞りに代えて、物理的に移動するシャッター、または、二つの領域において別々に駆動可能な液晶シャッターを用いることもできる。
【００３２】
また本実施例において、狭帯域波長透過特性素子４は、第２のフライアイレンズ３とコンデンサレンズ６との間に配置されているが、これに限定されるものではない。狭帯域波長透過特性素子４は、第２のフライアイレンズ３よりも前段（光源１側）に配置してもよい。すなわち狭帯域波長透過特性素子４は、第１のフライアイレンズ２と第２のフライアイレンズ３との間、または、第１のフライアイレンズ２と光源１との間に配置することもできる。
【００３３】
また本実施例において、可動絞り９Ａ、９Ｂ（シャッター）または狭帯域波長透過特性素子４（ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ）の分割方向は、本実施例（図１）では上下方向であるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、これらの分割方向は、左右方向でもよく、または、斜め方向であってもよい。
【実施例２】
【００３４】
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施例２における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図５は、本実施例におけるプロジェクタ１００ａ（光学系）の概略構成図である。本実施例のプロジェクタ１００ａは、狭帯域波長透過特性素子４に代えて、狭帯域波長透過特性素子１４を有する点で、実施例１のプロジェクタ１００と異なる。
【００３５】
本実施例の狭帯域波長透過特性素子１４（光学素子）は、一枚のダイクロイックフィルタからなり、時間順次に（時分割で）光軸ＯＡに対する狭帯域波長透過特性素子１４の角度が変化するように構成されている。例えば本実施例において、図５中の上側に示される左眼用画像ＴＬを表示する場合、狭帯域波長透過特性素子１４の角度（狭帯域波長透過特性素子１４の法線と光軸ＯＡとの間の第１の角度）はα１となる。一方、図５中の下側に示される右眼用画像ＴＲを表示する場合、狭帯域波長透過特性素子１４の角度（第２の角度）はα２（α２＞α１）となる。本実施例において、駆動手段１５は、光軸ＯＡに対する狭帯域波長透過特性素子１４の角度が角度α１（第１の角度）と角度α２（第２の角度）との間で交互に変更するように狭帯域波長透過特性素子１４を駆動する。
【００３６】
ダイクロイックフィルタ（狭帯域波長透過特性素子１４）は、角度（入射角度）が大きくなるに従って、その透過帯域が短波長側にシフトするという特性を有する。この特性を利用して、時間順次に狭帯域波長透過特性素子１４の角度を切り替えることにより、透過帯域（透過波長帯域）を変更する。図５中の下側に示される右眼用画像ＴＲは、図５中の上側に示される左眼用画像ＴＬに対して、光線（光）の入射角度が大きくなる（α１＜α２）。このため、右眼用画像ＴＲにおける透過波長帯域は、左眼用画像ＴＬにおける透過波長に対して、短波長側にシフトする。すなわち、左眼用画像ＴＬにおける透過波長帯域は、右眼用画像ＴＲにおける透過波長に対して、高波長側にシフトする。
【００３７】
図６は、狭帯域波長透過特性素子１４の特性図であり、左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲのそれぞれにおける透過率特性を示している。このように、左眼用画像ＴＬの透過波長帯域は、右眼用画像ＴＲの透過波長よりも高波長側にシフトし、右眼用画像ＴＲの透過波長帯域は、左眼用画像ＴＬの透過波長よりも短波長側にシフトする。すなわち、本実施例の狭帯域波長透過特性素子１４は、光軸ＯＡに対して角度α１（第１の角度）の場合に第１の波長透過特性（図６中の左側に示される特性）を有する。また狭帯域波長透過特性素子１４は、光軸ＯＡに対して角度α２（第２の角度）の場合に第１の波長透過特性と異なる第２の波長透過特性（図６中の右側に示される特性）を有する。
【００３８】
なお、狭帯域波長透過特性素子１４の角度変化に伴う帯域シフトの敏感度は、比例関係ではなく、角度が大きいほど敏感度は大きくなる。このため、左眼用画像ＴＬを表示する場合の狭帯域波長透過特性素子１４の角度をより大きく設定することにより、左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲにおける狭帯域波長透過特性素子１４の角度差を小さくすることができる。
【００３９】
本実施例では、このような構成により、スクリーン上に到達する波長特性を左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲとの間で互いに異ならせることができる。この結果、視聴者が付けている狭帯域フィルタを備えた眼鏡により、画像の選別が行われる。なお図５において、狭帯域波長透過特性素子１４は、上下方向に傾いて配置されて振動するよう描かれているが、その方向は他の方向であってもよい。
【実施例３】
【００４０】
次に、図７を参照して、本発明の実施例３における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。本実施例では、狭帯域波長透過特性素子の透過帯域が実施例１、２の狭帯域波長透過特性素子４、１４と異なる。図７は、本実施例における狭帯域波長透過特性素子の特性図である。本実施例の狭帯域波長透過特性素子（ダイクロイックフィルタ）は、三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ領域）のそれぞれにおいて、二つの透過帯域（透過波長帯域）を有する。なお、本実施例の狭帯域波長透過特性素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも一つに複数の透過波長帯域を有するように構成されていればよい。
【００４１】
本実施例の構成によれば、左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲのそれぞれの原色の色の差を小さくすることができる。このように、左右画像の色の差を小さくすることができるため、視聴者の違和感を軽減することが可能となる。また、本実施例のダイクロイックフィルタを実施例２の狭帯域波長透過特性素子１４に適用した場合、狭帯域波長透過特性素子１４の振動角度を、実施例２の場合よりも小さくすることができる。
【実施例４】
【００４２】
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施例４における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図８は、本実施例におけるプロジェクタ１００ｂ（光学系）の概略構成図である。図９は、本実施例におけるプロジェクタ１００ｃ（光学系）の概略構成図である。本実施例のプロジェクタ１００ｂ、１００ｃは、立体画像非表示時（二次元画像表示時）における狭帯域波長透過特性素子４、１４の動作について、実施例１、２のプロジェクタ１００、１００ａと異なる。
【００４３】
立体画像非表示の場合、光源１からの光は、狭帯域波長透過特性素子４を透過する必要はない。このため、本実施例の狭帯域波長透過特性素子４は、立体画像非表示時の際に光路外へ退避するように構成されている。このような構成により、立体画像非表示時（二次元画像表示時）に、より高輝度の画像を表示することができる。
【００４４】
図８は、実施例１のプロジェクタ１００に関して、狭帯域波長透過特性素子４（ダイクロイックフィルタ４Ａ、４Ｂ）が光路外へ退避した状態を示している。またこのとき、可動絞り９Ａ、９Ｂの両方が開放状態となる。この場合、図３（ａ）の状態のまま投射レンズ８の絞りを透過する。すなわち、スクリーン上まで光源白色のスペクトルでかつ瞳も制限されない状態で到達する。このように、立体画像非表示の場合に狭帯域波長透過特性素子４が光路外へ退避することにより、通常のプロジェクタと同様の性能が得られる。図９は、実施例２のプロジェクタ１００ａに関して、狭帯域波長透過特性素子１４が光路外へ退避した状態を示している。このとき、前述と同様に、通常のプロジェクタと同様の性能が得られる。
【００４５】
本実施例では、通常の画像表示時（立体画像非表示時）において、狭帯域波長透過特性素子を光路外へ退避させることにより、立体画像と通常の画像とを一台のプロジェクタで適宜切り替えて利用することができる。
【実施例５】
【００４６】
次に、図１０乃至図１４を参照して、本発明の実施例５における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図１０は、本実施例におけるプロジェクタ１００ｄ（光学系）の概略構成図である。
【００４７】
図１０に示されるように、プロジェクタ１００ｄには、第２のフライアイレンズ３の後段（第２のフライアイレンズ３と狭帯域波長透過特性素子２４との間）に、偏光変換素子１０が配置されている。偏光変換素子１０は、入射光の偏光方向を揃える。偏光変換素子１０は、例えば、フライアイレンズ（第１のフライアイレンズ２、第２のフライアイレンズ３）のレンズセルピッチの半分のピッチで配列された偏光ビームスプリッタアレイの出側に、二分の一波長板を一つおきに配列して構成される。このような構成により、偏光変換素子１０は、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有する。本実施例において、偏光変換素子１０は、紙面内に振動する直線偏光（本実施例ではｐ偏光）に変換する。
【００４８】
偏光変換素子１０の後段には、狭帯域波長透過特性素子２４（光学素子）が配置されている。図１１は、狭帯域波長透過特性素子２４の構成図である。図１１に示されるように、本実施例の狭帯域波長透過特性素子２４は、入射側（偏光変換素子１０側）に波長選択性位相差板４１、および、出側（コンデンサレンズ６側）に液晶素子４２が配置された構成を有する。波長選択性位相差板４１は、例えば複数の位相差板を積層して形成され、特定の波長帯域のみに位相差を与える特性を有する。
【００４９】
図１２は、本実施例における波長選択性位相差板４１の特性図である。図１２に示されるように、波長選択性位相差板４１は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色において、短波長側（波長帯域Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）にのみ位相差を与える特性を有する。液晶素子４２は、電圧が印加されていない場合（オフ状態）には位相差を与えず（位相差ゼロ）、一方、電圧が印加された場合（オン状態）にはλ／２の位相差を与える機能を有する素子である。本実施例において、図１０中の上側に示される左眼用画像ＴＬの表示時にはオン状態となり、図１０中の下側に示される右眼用画像ＴＲの表示時にはオフ状態となる。
【００５０】
図１０に示されるように、画像表示素子７の前段（光源側）には、偏光素子１１が配置されている。偏光素子１１は、ｐ偏光のみ透過するようにその偏光透過軸が設定されている。以上の構成により、左眼用画像ＴＬと右眼用画像ＴＲとの間で画像表示素子７に入射する三原色は、第１の三原色と第２の三原色との間で交互に切り替わる。以下、これについて詳述する。
【００５１】
偏光変換素子１０を射出した光は、自然光からｐ偏光（紙面内において振動する直線偏光）に変換される。狭帯域波長透過特性素子２４（額光学素子）に入射したｐ偏光は、まず波長選択性位相差板４１を通過する。その結果、ＲＧＢの短波長側のスペクトル（第１の三原色光、図１０中の実線矢印）はλ／２の位相差が与えられ、ｓ偏光（紙面に垂直な方向に振動する偏光）となる。一方、ＲＧＢの各色の長波長側のスペクトル（第２の三原色光、図１０中の点線矢印）は位相差が与えられないため、ｐ偏光のまま透過する。
【００５２】
波長選択性位相差板４１を通過した第１の三原色光および第２の三原色光は、液晶素子４２に入射する。液晶素子４２は、図１０中の上側に示される左眼用画像ＴＬの期間において、電圧が印加されてオン状態となるため、透過する全ての光にλ／２の位相差を与える。このため、ｓ偏光として入射した第１の三原色光はｐ偏光に変換され、ｐ偏光として入射した第２の三原色光はｓ偏光に変換されて、液晶素子４２を射出する。その結果、第１の三原色光が偏光素子１１を透過する。図１３中の左側には、左眼用画像ＴＬに対して、画像表示素子７に入射するスペクトルの特性図を示す。
【００５３】
一方、右眼用画像ＴＲの期間において、液晶素子４２には電圧が印加されずオン状態となる。このとき、透過する光に対して位相差は与えられないため、そのままの偏光状態で透過する。その結果、液晶素子４２にｐ偏光で入射した第２の三原色光が偏光素子１１を透過する。図１３中の右側には、右眼用画像ＴＲに対して、画像表示素子７に入射するスペクトルの特性図を示す。以上のように、本実施例では液晶素子４２の電圧を切り替えることにより、画像表示素子７に入射する光のスペクトルを交互に切り替えることができる。
【００５４】
このように本実施例において、狭帯域波長透過特性素子２４は、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも一つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する波長選択性位相差板４１、および、オン／オフ駆動を交互に行う液晶素子４２を有する。液晶素子４２のオン／オフ駆動は、液晶素子４２が入射光を変調するオン状態と入射光を変調しないオフ状態とを交互にとるよう液晶素子４２を駆動する駆動手段（不図示）により行われる。波長選択性位相差板４１は、位相差付与波長帯域の偏光と位相差非付与波長帯域の偏光とが互いに直交する直線偏光を形成する。そして、液晶素子４２のオン状態とオフ状態との切り替えにより、位相差付与波長帯域における光と位相差非付与波長帯域における光に関して、直線偏光の方向が交互に切り替わる。
【００５５】
続いて、本実施例におけるプロジェクタ１００ｄに対して用いられる眼鏡について説明する。図１４は、本実施例における眼鏡２００の構成図である。眼鏡２００は、色分離方式により立体画像を表示する投射型表示装置に対して用いられる立体画像表示用の眼鏡である。
【００５６】
眼鏡２００の左右のフィルタ（右眼用フィルタ、左眼用フィルタ）は、波長選択性位相差板２０１ａ、２０１ｂおよび偏光板２０３ａ、２０３ｂ（出射偏光板）を備えて構成されている。偏光板２０３ａ、２０３ｂは、右眼と左眼との間で９０度透過軸が異なっている。すなわち、右眼用フィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する波長選択性位相差板２０１ａ（第１の波長選択性位相差板）を有する。右眼用フィルタは、更に、波長選択性位相差板２０１ａの出射側に配置された偏光板２０３ａ（第１の偏光板）を有する。また、左眼用フィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の少なくとも１つに位相差付与波長帯域および位相差非付与波長帯域を有する波長選択性位相差板２０１ｂ（第２の波長選択性位相差板）を有する。左眼用フィルタは、更に、波長選択性位相差板２０１ｂの出射側に配置された偏光板２０３ｂ（第２の偏光板）を有する。そして、偏光板２０３ａと偏光板２０３ｂとの透過軸は、互いに直交するように構成されている。
【００５７】
このような構成により、右眼用フィルタは右眼用画像ＴＲの画像光を通過させ、左眼用フィルタは左眼用画像ＴＬの画像光を通過させることができる。また、本実施例のプロジェクタ１００ｄおよび眼鏡２００は、機械的に動作する素子を含まないため、駆動音を生じず、また、機械的な劣化による寿命などがないという利点を有する。
【００５８】
上記各実施例のプロジェクタ（投射型表示装置）によれば、簡易な構成で高輝度かつ高解像度でクロストークの少ない立体画像を表示することが可能である。このため各実施例によれば、簡易な構成で高品質な立体画像を表示可能な投射型表示装置および眼鏡を提供することができる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  光源
２  第１のフライアイレンズ
３  第２のフライアイレンズ
４  狭帯域波長透過特性素子
６  コンデンサレンズ
７  画像表示素子
８  投射レンズ
【図２】
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【図３】
2014153545.tif 000004
【図７】
2014153545.tif 000005
【図１２】
2014153545.tif 000006
【図１３】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
2014153545.tif 000010
【図６】
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【図８】
2014153545.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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