(57)【要約】【課題】映像光の入射角によらずに輝点の発生を抑制でき、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、一対の配向膜２３１、２３２に挟持された高分子分散型液晶層２５０を有するスクリーン２００と、配向膜２３２の膜厚方向から見て、第２配向膜２３２のラビング方向Ａと平行な方向に振動する映像光Ｌ’を出射する光投射デバイス９００と、光投射デバイス９００から出射された映像光Ｌ’を反射して、スクリーン２００の第２配向膜２３２側へ映像光Ｌ’を入射させる折り返しミラー１０００と、高分子分散型液晶層２５０と折り返しミラー１０００との間に位置し、折り返しミラー１０００によって反射されて楕円偏光となった映像光Ｌ’を通過させて、映像光Ｌ’の偏光の楕円率を低くするように映像光Ｌ’に位相差を付与する位相差部１１００とを有する。【選択図】図１
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【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配向膜の間に挟持され、高分子中に液晶分子が分散した高分子分散型液晶層、を有し、前記高分子分散型液晶層に作用する電界を制御することによって前記高分子分散型液晶層に入射した光が散乱する散乱状態と前記高分子分散型液晶層に入射した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、
前記第２配向膜の膜厚方向から見て、前記第２配向膜のラビング方向と平行な方向に振動する直線偏光である映像光を出射する光投射デバイスと、
前記光投射デバイスから出射された前記映像光を反射して、前記スクリーンの前記第２配向膜側へ前記映像光を入射させるミラーと、
前記高分子分散型液晶層と前記ミラーとの間に位置し、前記ミラーによって反射されて楕円偏光となった前記映像光を通過させて、前記映像光の偏光の楕円率を低くするように前記映像光に位相差を付与する位相差部と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記位相差部は、前記映像光が１回通過する際に９０度の位相差を付与することができ、
前記映像光は、前記ミラーで反射された後に、前記位相差部を１回通過する請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記位相差部は、前記映像光が１回通過する際に４５度の位相差を付与することができ、
前記映像光は、前記ミラーで反射される前と後とで前記位相差部を１回ずつ通過する請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項４】
前記映像光の光軸の前記ミラーへの入射面は、前記ミラーの反射面および前記高分子分散型液晶層に直交している請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項５】
前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記位相差部は、前記位相差部と前記入射面との交線を境界にして２つの領域に分割され、
前記２つの領域のうち、前記第２配向膜のラビング方向の先端側に位置する領域では光の進相軸が前記第２配向膜のラビング方向と平行であり、前記第２配向膜のラビング方向の基端側に位置する領域では光の進相軸が前記第２配向膜のラビング方向と直交する請求項４に記載の画像表示システム。
【請求項６】
前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記スクリーンでは、その全域にて、前記高分子分散型液晶層に対する前記映像光の入射角が０°より大きく、かつ、前記映像光の入射方向が前記第２配向膜の膜厚方向に対して前記第２配向膜のラビング方向の先端側に傾斜しており、
前記位相差部の光の進相軸は、前記第２配向膜のラビング方向と直交している請求項４に記載の画像表示システム。
【請求項７】
前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記スクリーンでは、その全域にて、前記高分子分散型液晶層に対する前記映像光の入射角が０°より大きく、かつ、前記映像光の入射方向が前記第２配向膜の膜厚方向に対して前記第２配向膜のラビング方向の基端側に傾斜しており、
前記位相差部の光の進相軸は、前記第２配向膜のラビング方向と平行である請求項４に記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記光投射デバイスから出射された前記映像光は、前記映像光の前記ミラーへの入射面に対するｐ偏光として前記ミラーに入射する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記光投射デバイスから出射された前記映像光は、前記映像光の前記ミラーへの入射面に対するｓ偏光として前記ミラーに入射する請求項１ないし７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】
近年、画像表示システムとして、液晶を高分子中に分散させた高分子分散型液晶表示素子をスクリーンとして用い、このスクリーンにプロジェクター等を用いて画像を表示する装置が注目されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、プロジェクターからの映像光を直線偏光とし、その振動方向がスクリーンの入射側での液晶分子の配向方向と平行になるように設定されている。このような構成とすることにより、スクリーンでの映像光の散乱性を高めて、輝点（著しく高輝度な点）の発生を抑制している。
【０００３】
しかしながら、このような画像表示ステムを、例えば、プロジェクターとスクリーンとの離間距離が短い近接投影型のシステムに適用した場合、前記離間距離の短さに起因して、スクリーンヘの映像光の入射角が大きくなってしまう。そして、映像光の入射角が大きくなるに連れてスクリーンの散乱性が低下するため、前述したような輝点の発生を抑制することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０１００５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、映像光の入射角によらずに輝点の発生を抑制でき、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配向膜の間に挟持され、高分子中に液晶分子が分散した高分子分散型液晶層、を有し、前記高分子分散型液晶層に作用する電界を制御することによって前記高分子分散型液晶層に入射した光が散乱する散乱状態と前記高分子分散型液晶層に入射した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、
前記第２配向膜の膜厚方向から見て、前記第２配向膜のラビング方向と平行な方向に振動する直線偏光である映像光を出射する光投射デバイスと、
前記光投射デバイスから出射された前記映像光を反射して、前記スクリーンの前記第２配向膜側へ前記映像光を入射させるミラーと、
前記高分子分散型液晶層と前記ミラーとの間に位置し、前記ミラーによって反射されて楕円偏光となった前記映像光を通過させて、前記映像光の偏光の楕円率を低くするように前記映像光に位相差を付与する位相差部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、映像光の入射角によらずに輝点の発生を抑制でき、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ができる。
【０００８】
本発明の画像表示システムでは、前記位相差部は、前記映像光が１回通過する際に９０度の位相差を付与することができ、
前記映像光は、前記ミラーで反射された後に、前記位相差部を１回通過することが好ましい。
これにより、簡単な構成によって、楕円偏光となった映像光の楕円率を低くすることができる。
【０００９】
本発明の画像表示システムでは、前記位相差部は、前記映像光が１回通過する際に４５度の位相差を付与することができ、
前記映像光は、前記ミラーで反射される前と後とで前記位相差部を１回ずつ通過することが好ましい。
これにより、簡単な構成によって、楕円偏光となった映像光の楕円率を低くすることができる。
【００１０】
本発明の画像表示システムでは、前記映像光の光軸の前記ミラーへの入射面は、前記ミラーの反射面および前記高分子分散型液晶層に直交していることが好ましい。
これにより、スクリーン、ミラーおよび光投射デバイスの配置が単純となり、システム全体の設計がし易くなる。また、スクリーンに表示される画像の歪みを低減することもできる。
【００１１】
本発明の画像表示システムでは、前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記位相差部は、前記位相差部と前記入射面との交線を境界にして２つの領域に分割され、
前記２つの領域のうち、前記第２配向膜のラビング方向の先端側に位置する領域では光の進相軸が前記第２配向膜のラビング方向と平行であり、前記第２配向膜のラビング方向の基端側に位置する領域では光の進相軸が前記第２配向膜のラビング方向と直交することが好ましい。
これにより、簡単な構成で、より効果的に輝点の発生を抑制することができる。
【００１２】
本発明の画像表示システムでは、前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記スクリーンでは、その全域にて、前記高分子分散型液晶層に対する前記映像光の入射角が０°より大きく、かつ、前記映像光の入射方向が前記第２配向膜の膜厚方向に対して前記第２配向膜のラビング方向の先端側に傾斜しており、
前記位相差部の光の進相軸は、前記第２配向膜のラビング方向と直交していることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、より効果的に輝点の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の画像表示システムでは、前記第２配向膜のラビング方向と前記スクリーンに入射する前記映像光の光軸とに直交する方向から見た平面視にて、
前記スクリーンでは、その全域にて、前記高分子分散型液晶層に対する前記映像光の入射角が０°より大きく、かつ、前記映像光の入射方向が前記第２配向膜の膜厚方向に対して前記第２配向膜のラビング方向の基端側に傾斜しており、
前記位相差部の光の進相軸は、前記第２配向膜のラビング方向と平行であることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、より効果的に輝点の発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明の画像表示システムでは、前記光投射デバイスから出射された前記映像光は、前記映像光の前記ミラーへの入射面に対するｐ偏光として前記ミラーに入射することが好ましい。
これにより、システム全体の設計が簡単となる。
本発明の画像表示システムでは、前記光投射デバイスから出射された前記映像光は、前記映像光の前記ミラーへの入射面に対するｓ偏光として前記ミラーに入射することが好ましい。
これにより、システム全体の設計が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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（側面図）である。
【図２】図１に示す画像表示システムの上面図である。
【図３】図１に示す画像表示システムが有するスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】図３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５】図３に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が鉛直方向から見た断面図、（ｂ）が水平方向から見た断面図である。
【図６】図３に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が鉛直方向から見た断面図、（ｂ）が水平方向から見た断面図である。
【図７】振動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８】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９】図１に示す画像表示システムが有する折り返しミラーの振幅比および位相差の一例を示すグラフである。
【図１０】折り返しミラーで反射された映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。
【図１１】図１に示す画像表示システムが有する１／４波長板を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。
【図１２】１／４波長板を通過した映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。
【図１３】映像光の透過率を示す分布図である。
【図１４】本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムの構成図（側面図）である。
【図１５】図１４に示す画像表示システムが有する１／４波長板を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。
【図１６】１／４波長板を通過した映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。
【図１７】映像光の透過率を示す分布図である。
【図１８】本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムの構成図である。
【図１９】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プロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図２０】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プロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図２１】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】
【００１６】
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に示す画像表示システムの上面図である。図３は、図１に示す画像表示システムが有するスクリーンの断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。図４は、図３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５および図６は、図３に示すスクリーン内を通過する偏光を示す図であり、（ａ）が鉛直方向から見た断面図、（ｂ）が水平方向から見た断面図である。図７は、振動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８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９は、図１に示す画像表示システムが有する折り返しミラーの振幅比および位相差の一例を示すグラフである。図１０は、折り返しミラーで反射された映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。図１１は、図１に示す画像表示システムが有する１／４波長板を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。図１２は、１／４波長板を通過した映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。図１３は、映像光の透過率を示す分布図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上下方向を「鉛直方向」とも言い、図１中の紙面と直交する方向を「水平方向」とも言う。
【００１７】
図１に示す画像表示システム１００は、スクリーン２００と、映像光Ｌ’を投射する光投射デバイス９００と、光投射デバイス９００からの映像光Ｌ’を反射してスクリーン２００へ折り返す折り返しミラー１０００と、折り返しミラー１０００とスクリーン２００の間に位置する１／４波長板（位相差部）１１００と、を有している。
このような画像表示システム１００は、映像光Ｌ’の光路長が比較的短い近接投影型のシステムであり、光投射デバイス９００がスクリーン２００の下方に、折り返しミラーがスクリーン２００の背面側にそれぞれ配置されている。
【００１８】
また、図２に示すように、折り返しミラー１０００へ向かう映像光Ｌ’の光軸（中心軸）と、折り返しミラー１０００で反射しスクリーン２００へ向かう映像光Ｌ’の光軸（中心軸）とを含む面（すなわち、映像光Ｌ’の光軸の折り返しミラー１０００への入射面）Ｆの面内方向が、鉛直方向と一致している。また、面Ｆは、折り返しミラー１０００およびスクリーン２００の中心（水平方向の中心）と直交している。このような配置とすることにより、スクリーン２００、折り返しミラー１０００および光投射デバイス９００の配置が単純となり、画像表示システム１００全体の設計がし易くなる。また、スクリーン２００に表示される画像の歪みを低減することもできる。
このような画像表示システム１００では、光投射デバイス９００からの映像光Ｌ’が折り返しミラー１０００で反射し、１／４波長板１１００を通過した後、スクリーン２００の背面に入射し、スクリーン２００内で散乱することにより、スクリーン２００の前面に所望の映像が表示される。
【００１９】
以下、スクリーン２００、光投射デバイス９００、制御部４００、折り返しミラー１０００および１／４波長板１１００について、順次詳細に説明する。
【００２０】
（スクリーン）
図３に示すように、スクリーン２００は、一対の透明基板２１１、２１２と、一対の透明電極２２１、２２２と、一対の配向膜２３１、２３２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の背面側に配置され、透明基板２１２は、スクリーン２００の前面側（観察者側）に配置されている。透明基板２１１は、透明電極２２１および配向膜２３１を支持し、透明基板２１２は、透明電極２２２および配向膜２３２を支持する。
【００２１】
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。
【００２２】
一対の透明電極２２１、２２２のうち、透明電極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、透明電極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、透明電極２２１、２２２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）等で構成されている。
【００２３】
一対の配向膜２３１、２３２のうち、配向膜２３１（第２配向膜）は、透明電極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１配向膜）２３２は、透明電極２２２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、配向膜２３１、２３２は、ラビングの向きが一致するよう配置されている。これらの配向膜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、光透過性を有する透過状態（透明状態）と光散乱性を有する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で構成されている。ＰＤＬＣ２５１は、高分子２５２と、高分子２５２中に分散した液晶分子２５３とを有している。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は、一対の透明電極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３中にて、配向膜２３１側での液晶分子２５３の配向方向（配向膜２３１のラビング方向）を矢印Ａで示し、配向膜２３２側での液晶分子２５３の配向方向（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、配向方向（ラビング方向）Ａ、配向方向（ラビング方向）Ｂとも言う。本実施形態では、配向方向Ａ、Ｂがともに水平軸と一致するようにスクリーン２００が配置されている。なお、ラビングはラビング方向に沿って、一端から他端へ行われる。本実施形態では、この一端をラビング方向の基端と呼び、他端をラビング方向の先端と呼ぶことにする。
【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】
このような高分子分散型液晶層２５０は、一対の透明電極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透過状態となり、一対の透明電極２２１、２２２間に電圧を印加している電圧印加状態において散乱状態となる。なお、前記「電界非印加状態」とは、一対の透明電極２２１、２２２間に全く電圧を印加しない状態のみならず、一対の透明電極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】
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との間で屈折率がほぼ等しく、ＰＤＬＣ２５１に入射した光はほとんど散乱されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図４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との間で屈折率が異なることにより入射した光が散乱し、光散乱状態となる。
散乱状態のスクリーン２００は、背面側（配向膜２３１側）から高分子分散型液晶層２５０に入射し、配向方向Ａと平行な方向に振動する直線偏光Ｌ１を散乱し、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。
【００３０】
具体的に説明すると、背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５（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を長軸方向に振動しながら通過し、液晶分子２５３を短軸方向に振動しながら通過する。前述したように、液晶分子２５３の短軸方向の屈折率と高分子２５２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６（ａ）、（ｂ）に示すように、高分子２５２を短軸方向に振動しながら通過し、液晶分子２５３を短軸方向に振動しながら通過する。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。
【００３１】
図７に、直線偏光Ｌ１、Ｌ２の透過率の一例を示す。図７では、リバース型の高分子分散型液晶層を用い、横軸に高分子分散型液晶層に印加する電圧を、縦軸に高分子分散型液晶層の透過率を取ってプロットしている。図７から明らかなように、直線偏光Ｌ１は、印加電圧が大きくなって液晶分子２５３の方位角が変化すると、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、印加電圧が大きくなって液晶分子２５３の方位角が変化しても、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。
【００３２】
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。
なお、本実施形態では、スクリーン２００は、スクリーン面（前面）の面内方向が鉛直方向と平行となるように配置されているが、スクリーン２００の姿勢としては、配向方向Ａ、Ｂを一定に保つ限りは、これに限定されない。すなわち、例えば、スクリーン面が斜め下側や斜め上側を向くように、スクリーン２００を傾斜させてもよい。
【００３３】
（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８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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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である映像光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。
【００４１】
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とスクリーン２００との間に配置されている。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直線偏光である映像光Ｌ’が得られる。
【００４２】
映像光Ｌ’の偏光方向は、配向方向Ａと平行である（図２参照）。すなわち、映像光Ｌ’は、水平方向に振動している。言い換えると、映像光Ｌ’は、折り返しミラー１０００の入射面（面Ｆ）において入射面（面Ｆ）に垂直な方向へ振動するｓ偏光である。このような偏光を映像光Ｌ’として用いることにより、画像表示システム１００全体の設計（例えば、偏光制御素子８００の姿勢や、スクリーン２００の姿勢の設定など）が容易となる。
【００４３】
（折り返しミラー）
折り返しミラー１０００は、光投射デバイス９００から後方へ出射された映像光Ｌ’を前方へ反射させ、スクリーン２００の背面へ導く機能を有する。このように、折り返しミラー１０００を用いて映像光Ｌ’を反射させることにより、省スペースな画像表示システム１００を構築することができる。なお、折り返しミラー１０００としては、例えば、金属鏡面板や、ガラス、プラスチック等の基板にアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）を蒸着したものを用いることができる。また、折り返しミラー１０００は、非球面ミラーであっても、平面ミラーであってもよい。
折り返しミラー１０００は、複素屈折率をもつため、図９に示すように、光の入射角（横軸に示す）によって、ｓ偏光とｐ偏光との位相差（δｐ−ｓ）および振幅比（ｒｐ／ｒｓ）が異なっている。なお、図９は、位相差および振幅比の傾向を示す代表図であり、この位相差および振幅比を有する折り返しミラー１０００に限定されるものではない。
【００４４】
そのため、図１０に示すように、折り返しミラー１０００で反射した映像光Ｌ’は、折り返しミラー１０００への入射角に応じて楕円化される。具体的には、面Ｆ内では反射後の映像光Ｌ’は、直線偏光のままである。また、反射後の映像光Ｌ’は、水平方向では面Ｆから離れるに連れて楕円率の高い楕円偏光となり、鉛直方向では上側へ向かうに連れて楕円率の高い楕円偏光となる。すなわち、映像光Ｌ’のスクリーン２００への入射角が大きくなるに連れて楕円率の高い楕円偏光となる。また、映像光Ｌ’の折り返しミラー１０００に対する入射方位角（垂直方向および水平方向）のうち、どちらか小さい角度が大きくなるに連れて楕円率の高い楕円偏光となる。具体的には、折り返しミラー１０００に入射する映像光Ｌ’と折り返しミラー１０００の水平軸とがなす角、または、折り返しミラー１０００に入射する映像光Ｌ’と折り返しミラー１０００の垂直軸とがなす角のうち、どちらか小さい方の角度が大きくなるに連れて、楕円率の高い楕円偏光となる。なお、図１０は、スクリーン２００の全面側からみた図であり、説明を分かり易くするために楕円率が誇張されている。
【００４５】
（１／４波長板）
１／４波長板（９０度位相差板）１１００は、スクリーン２００の背面（配向膜２３１に光が入射する面）と対向して設けられている。このような１／４波長板１１００は、１回透過するときに９０度の位相差を直交する２つの偏光成分の間に付与する位相差板である。また、１／４波長板１１００は、入射面Ｆを境界として水平方向（ラビング方向Ａ）に沿って２つの領域１１１０、１１２０に分かれている。言い換えれば、スクリーン２００（高分子分散型液晶層２５０）の法線およびラビング方向Ａに対して直交する方向（鉛直方向）からスクリーン２００を見たとき、映像光Ｌ’の入射角が０°となる１／４波長板の基準点を境界としてラビング方向Ａに沿って２つの領域１１１０、１１２０に分かれている。ラビング方向Ａの先端側（ラビングの終了側）の領域１１１０では、１／４波長板の進相軸がラビング方向Ａと平行であり、ラビング方向Ａの基端側（ラビングの開始側）の領域１１２０では、１／４波長板の進相軸がラビング方向Ａに対して直交している。すなわち、１／４波長板１１００は、領域１１１０、１１２０で光の進相軸が９０°ずれている。
なお、１／４波長板１１００の進相軸の設定は、ラビング方向Ａ（液晶分子２５３のチルト）に関係している。そのため、仮に、ラビング方向Ａが本実施形態と反対向きである場合には、領域１１１０では進相軸を鉛直方向に一致させ、領域１１２０では進相軸を水平方向に一致させればよい。
【００４６】
映像光Ｌ’は、折り返しミラー１０００で反射された後、１／４波長板１１００を背面側から１回通過する。図１２に、１／４波長板１１００を通過した映像光Ｌ’のスクリーン２００の背面での偏光状態を示す。図１２から分かるように、スクリーン２００の全域にて、楕円偏光の楕円率が低くなっており、１／４波長板１１００を通過する前と比較して、直線偏光に近づいている（図１２では説明の便宜上、直線偏光として図示している）。また、その偏光方向は、光投射デバイス９００から出射された直後の方向（水平方向）に対して変化しており、図１２においては、スクリーン２００の全域にて右側が高く左側が低くなっている。偏光方向の水平軸に対する傾きθは、０〜１０°程度であり、水平方向では面Ｆから離間するに連れて大きくなり、鉛直方向では上側へ向かうに連れて大きくなる。すなわち、映像光Ｌ’のスクリーン２００への入射角と映像光Ｌ’のスクリーン２００に対する入射方位角（垂直方向および水平方向）のうち小さい方の角度とが共に大きくなるに連れて傾きθが大きくなる。より具体的には、映像光Ｌ’とスクリーン２００の垂直軸とがなす角度、または、映像光Ｌ’とスクリーン２００の水平軸とがなす角度、のうち、どちらか小さい方の角度を最小方位角とすると、スクリーン２００に対する映像光Ｌ’の入射角と最小方位角とが共に大きくなるに連れて、傾きθは大きくなる。
【００４７】
前述したように、散乱状態のスクリーン２００では、配向方向Ａと平行な方向に振動する直線偏光Ｌ１を効果的に散乱させることができる。スクリーン２００に入射する映像光Ｌ’は、その振動方向が配向方向Ａ（水平軸）に対して僅かに傾斜しているが、スクリーン２００は、入射角および最小方位角が共に大きい場合、このような映像光Ｌ’を十分に散乱させることができる。特に、映像光Ｌ’の振動方向の傾きが図１２に示すように同じ向きに揃えられているため、上記効果が顕著なる。
【００４８】
ここで、図１３に、映像光Ｌ’のスクリーン透過率を示す。図１３（ａ）は、１／４波長板１１００を設けた場合の分布図であり、（ｂ）は、１／４波長板１１００を省略した場合の分布図である。同図から、１／４波長板１１００を設けることによって、スクリーン２００の全域で映像光Ｌ’が効果的に散乱していることが分かる。したがって、画像表示システム１００によれば、スクリーン２００上での輝点の発生を効果的に抑制することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、１／４波長板１１００がスクリーン２００と別体として設けられているが、１／４波長板１１００は、スクリーン２００と一体に設けられていてもよい。すなわち、１／４波長板１１００は、スクリーン２００に内蔵されていてもよい。この場合には、１／４波長板１１００は、例えば、透明電極２２１と透明基板２１１の間や、透明基板２１１の背面側（高分子分散型液晶層２５０と反対側）に配置することができる。
【００５０】
（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。
【００５１】
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を散乱状態とする。
【００５２】
このような制御部４００によれば、光投射デバイス９００から映像光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を光の透過状態とすることができる。また、光投射デバイス９００から映像光Ｌ’が出射されているときは、スクリーン２００を光の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。
【００５３】
＜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１４は、本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムの構成図（側面図）である。図１５は、図１４に示す画像表示システムが有する１／４波長板を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。図１６は、１／４波長板を通過した映像光の偏光状態を示す平面図（スクリーンの前面側から見た前面図）である。図１７は、映像光の透過率を示す分布図である。
【００５４】
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、１／４波長板の構成、および光投射デバイスの構成がそれぞれ異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５５】
（スクリーン）
図１４に示すように、スクリーン２００Ａでは、ラビング方向Ａ、Ｂが鉛直方向と一致しており、ラビング方向Ａが下側を向き、ラビング方向Ｂが上側を向いている。このようなスクリーン２００Ａは、配向方向Ａ、Ｂの向きが異なる以外は、前述した第１実施形態のスクリーン２００と同様である。
【００５６】
（光投射デバイス）
図１４に示すように、光投射デバイス９００Ａは、配向膜２３１の膜厚方向から見て、鉛直方向に振動する直線偏光である映像光Ｌ’を出射する。言い換えると、映像光Ｌ’は、折り返しミラー１０００の入射面（面Ｆ）において入射面（面Ｆ）に平行な方向へ振動するｐ偏光である。このような光投射デバイス９００Ａは、プロジェクター６００と、偏光制御素子８００とを有しており、例えば、第１実施形態に対して偏光制御素子８００の向きを９０°回転させることにより、簡単に、鉛直方向に振動する映像光Ｌ’が得られる。
【００５７】
（１／４波長板）
図１５に示すように、１／４波長板１１００Ａは、スクリーン２００Ａの背面側に配置されており、その全域にて進相軸が水平方向に一致している。なお、本実施形態では、高分子分散型液晶層２５０の法線およびラビング方向Ａに対して直交する方向（水平方向）からの平面視にて、映像光Ｌ’のスクリーン２００への入射角が０°となる基準点を有していない。すなわち、スクリーン２００の全域にて映像光Ｌ’のスクリーン２００への入射角が０°よりも大きい。そのため、前述した第１実施形態のように、ラビング方向Ａの先端側（ラビングの終了側）と基端側（ラビングの開始側）との２つの領域に分ける必要がない。
【００５８】
また、高分子分散型液晶層２５０の法線およびラビング方向Ａに対して直交する方向（水平方向）からの平面視にて、映像光Ｌ’の入射方向が高分子分散型液晶層２５０の法線に対してラビング方向Ａの先端側に傾斜している。そのため、１／４波長板１１００Ａの進相軸は、ラビング方向Ａに対して直交している。
なお、仮に、入射角が０°となる基準点を有している場合には、その基準点を境界として、１／４波長板１１００Ａをラビング方向Ａに沿って２つの領域に分け、これら領域のうちのラビング方向Ａの先端側（ラビングの開始側）にある領域の進相軸をラビング方向Ａと一致させ、基端側（ラビングの終了側）にある領域の進相軸をラビング方向Ａに直交させればよい。
【００５９】
また、仮に、ラビング方向Ａ、Ｂが本実施形態と逆である場合（すなわち、ラビング方向Ａが鉛直方向上側を向き、ラビング方向Ｂが鉛直方向下側を向く場合）には、高分子分散型液晶層２５０の法線およびラビング方向Ａに対して直交する方向（水平方向）からの平面視にて、映像光Ｌ’の高分子分散型液晶層２５０への入射方向が高分子分散型液晶層２５０の法線に対してラビング方向Ａの基端側に傾斜することとなるため、１／４波長板１１００Ａの進相軸をラビング方向Ａと平行にすればよい。
【００６０】
図１６は、１／４波長板１１００Ａを通過した映像光Ｌ’のスクリーン２００Ａの背面での偏光状態を示している。図１６から分かるように、前述した第１実施形態と同様に、折り返しミラー１０００で反射することにより楕円化した映像光Ｌ’は、スクリーン２００Ａの全域にて、楕円偏光の楕円率が低くなっており、１／４波長板１１００Ａを通過する前と比較して、直線偏光に近づいている（直線偏光となっている場合も含む）。また、その振動方向は、光投射デバイス９００Ａから出射された直後の方向（鉛直方向）に対して僅かに傾いている。振動方向の鉛直軸に対する傾きθ（絶対値）は、０〜１０°程度であり、水平方向では面Ｆから離間するに連れて大きくなり、鉛直方向では上側へ向かうに連れて大きくなる。すなわち、映像光Ｌ’のスクリーン２００Ａへの入射角と映像光Ｌ’のスクリーン２００Ａに対する入射方位角（垂直方向および水平方向）のうち小さい方の角度とが共に大きくなるに連れて傾きθ（絶対値）が大きくなる。より具体的には、映像光Ｌ’とスクリーン２００Ａの垂直軸とがなす角度、または、映像光Ｌ’とスクリーン２００Ａの水平軸とがなす角度、のうち、どちらか小さい方の角度を最小方位角とすると、スクリーン２００Ａに対する映像光Ｌ’の入射角と最小方位角とが共に大きくなるに連れて、傾きθは大きくなる。
【００６１】
スクリーン２００Ａに入射する映像光Ｌ’は、その振動方向がラビング方向Ａに対して僅かに傾斜してはいるが、散乱状態のスクリーン２００Ａは、入射角および最小方位角が共に大きい場合、このような映像光Ｌ’を十分に散乱させることができる。ここで、図１７に、映像光Ｌ’のスクリーン透過率を示す。図１７（ａ）は、１／４波長板１１００Ａを設けた場合の分布図であり、（ｂ）は、１／４波長板１１００Ａを省略した場合の分布図である。同図から、１／４波長板１１００Ａを設けることによって、スクリーン２００Ａの全域で映像光Ｌ’が効果的に散乱していることが分かる。したがって、画像表示システム１００によれば、スクリーン２００Ａ上での輝点の発生を効果的に抑制することができ、表示される画像の品質を高めることができる。
このような第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。
【００６２】
＜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１８は、本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムの構成図である。
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。
【００６３】
本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムは、１／４波長板に換えて１／８波長板を用いている以外は、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。
図１８に示すように、画像表示システム１００では、折り返しミラー１０００の表面に１／８波長板（４５度位相差板）１２００が設けられている。１／８波長板１２００は、１回透過するときに４５度の位相差を直交する２つの偏光成分の間に付与する位相差板である。また、１／８波長板１２００は、その進相軸が水平方向と一致している。
【００６４】
映像光Ｌ’は、１／８波長板１２００を、折り返しミラー１０００で反射される前と後との計２回通過するため、合計で、９０度の位相差を得ることとなる。そのため、スクリーン２００Ａへ入射する映像光Ｌ’の偏光状態は、前述した第２実施形態と同様となる。したがって、前述した第２実施形態と同様に、スクリーン２００Ａ上での輝点の発生を効果的に抑制することができ、表示される画像の品質を高めることができる。
このような１／８波長板１２００を用いることによっても、簡単な構成によって、スクリーン２００へ入射する映像光Ｌ’の楕円率を低くすることができる。
このような第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。
【００６５】
＜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１９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、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。
【００６６】
図１９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。
【００６７】
＜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２０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。
【００６８】
本発明の第５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、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図２０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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
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。
【００８０】
なお、本実施形態では、３つの透過型液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）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）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。
【００８１】
＜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２１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。
【００８２】
本発明の第６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、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図２１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。
【００８３】
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、互いに振動方向が同一となっている（例えば、Ｓ波）。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
以上のような第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。
【００８８】
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。
【００８９】
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】
【００９０】
１００…画像表示システム  ２００、２００Ａ…スクリーン  ２１１、２１２…透明基板  ２２１、２２２…透明電極  ２３１、２３２…配向膜  ２５０…高分子分散型液晶層  ２５１…ＰＤＬＣ  ２５２…高分子  ２５３…液晶分子  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…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、９００Ａ…光投射デバイス  １０００…折り返しミラー  １１００…１／４波長板  １１１０、１１２０…領域  １１００Ａ…１／４波長板  １２００…１／８波長板  Ｆ…面  Ｉ、Ｉ’…画像信号  Ｌ１、Ｌ２…直線偏光  Ｌ、Ｌ’…映像光
【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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【図２０】
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【図２１】
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