(57)【要約】  本発明の画像表示装置は、光源から射出された光で画像を形成して表示する。そして画像表示装置は、光源から射出された光の光路上に配置され、該光の反射光として、第１の波長帯に属する光と、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に属する光とを、所定の周期で反射する波長選択手段（２）を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示装置であって、  前記光源から射出された光の光路上に配置され、該光の反射光として、第１の波長帯に属する光と、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に属する光とを、所定の周期で反射する波長選択手段を有する、画像表示装置。
【請求項２】
前記波長選択手段は、前記光源から射出された光の光路を曲げる反射ミラーを兼ねる、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記波長選択手段は、前記第１の波長帯に属する光を反射する第１の反射面と、前記第２の波長帯に属する光を反射する第２の反射面と、を有しており、  前記波長選択手段は、前記第１の反射面と前記第２の反射面とを、前記光源から射出された光の光路上に交互に配置可能に備えられている、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１の反射面及び前記第２の反射面はそれぞれ複数に分割されており、  前記第１の反射面の分割された各面と前記第２の反射面の分割された各面とを、前記光源から射出された光の光路上に交互に配置可能に備えられている、請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記波長選択手段は、前記光源から射出された光に含まれる赤外線を透過する機能を有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記波長選択手段は、可視光を反射する反射ミラーと交換可能に構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光源から射出された光で画像を形成する手段であって、前記波長選択手段によって反射した光の方向を偏向する光学偏向手段をさらに有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光学偏向手段がデジタルマイクロミラーデバイスである、請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光学偏向手段に入射する光の光路を各波長帯に属する光の光路に分離し、かつ前記光学偏向手段を通過した各波長帯に属する光の光路を合成する分離合成手段をさらに有している、請求項７または８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記分離合成手段がフィリッププリズムまたはダイクロイックプリズムである、請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記光源から射出された光の光路上であって、前記光源と前記光学偏向手段との間に、当該光の光量分布を均一化する光インテグレータをさらに有している、請求項７から１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１の波長帯に属する光と、前記第２の波長帯に属する光とで形成される画像を、前記所定の周期で表示することで立体画像を表示する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記第１の波長帯には、光学において赤色光、青色光、緑色光と認識される各色光の波長帯が含まれており、  前記第２の波長帯には、光学において赤色光、青色光、緑色光と認識される各色光の波長帯が含まれており、  前記第１の波長帯と前記第２の波長帯にそれぞれ含まれる各色光の波長帯は互いに重複しないようにずれている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示方法であって、  前記光源から光を射出し、反射光として、第１の波長帯に属する光と、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長体に属する光とを、所定の周期で反射する段階を有する、画像表示方法。
【請求項１５】
前記段階において、前記光源から射出された光を反射する際に、該光に含まれている紫外線を透過させる、請求項１４に記載の画像表示方法。
【請求項１６】
前記第１の波長帯に属する光と、前記第２の波長帯に属する光とで形成される画像を、前記所定の周期で表示することで立体画像を表示する、請求項１４または１５に記載の画像表示方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、立体画像を投影することができる画像表示装置及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、画像データのデジタル化に伴い、立体画像を投影することができる画像表示装置が普及しつつある。両眼視差を考慮した２つの画像のうち、一方の画像（左目用画像）を左目に、他方の画像（右目用画像）を右目に導くことで、画像表示装置は立体画像を投影することができる。【０００３】  このような立体画像の投影方法としては、偏光フィルタを用いた方式（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２参照。）、及び波長分割フィルタを用いた方式（例えば、下記の特許文献３参照。）が挙げられる。【０００４】  上記偏光フィルタを用いた方式では、光源から射出された光を、２つの直交した偏光を有する光に分割する。そして、一方の偏光光によって左目用画像を形成し、他方の偏光光によって右眼用画像を形成する。【０００５】  特許文献１または２に記載の画像表示装置では、フルカラーに対応した画像を形成するために、光を波長ごとに選択して透過する波長選択フィルタを有している。【０００６】  さらに、上記偏光フィルタを用いた方式の画像表示装置では、偏光光をスクリーンで反射して画像を表示するため、その光の偏光状態を維持する必要がある。そのために、スクリーンとしてシルバースクリーンが主に使用される。したがって、立体画像を投影する設備を構築する際、スクリーンの交換が必要であり、コストがかかるという課題がある。【０００７】  一方、上記波長分割フィルタを用いた方式では、光源から射出された光は波長分割フィルタを透過して、２つの異なった波長帯に属する光に分割される。そして、一方の波長帯に属する光によって左目用画像を形成し、他方の波長帯に属する光によって右眼用画像を形成する。【０００８】  この波長分割フィルタを用いた方式は、光の偏光面の変化に気を配る必要が無いため、２次元画像の投影用に設置されたスクリーンに、立体画像を投影することができる。したがって、波長分割フィルタを用いた方式の画像表示装置は、経済的に優位性を有している。【０００９】  例えば特許文献３に記載された画像表示装置は、波長選択性フィルタを有している。波長選択性フィルタは、光源からの照明光について、赤色帯域、緑色帯域、青色帯域のそれぞれを第１帯域と第２帯域とに時分割的に波長選択して透過させる。【００１０】  しかし、このような波長分割フィルタを有する画像表示装置では、通常の２次元画像を表示する場合と比較して、画像の明るさが大幅に低下する。大電力の光源を使用すれば明るさは改善するが、消費電力が増加するという課題がある。【００１１】  したがって、波長分割フィルタを用いた画像表示装置においては、光利用効率を向上することが望まれる。［特許文献１］特開２００６−５８３３９号公報［特許文献２］特開２００７−１７５３６号公報［特許文献３］特開２００７−３２８１２２号公報
【発明の開示】
【００１２】  本発明の目的は、上述した課題のいずれかを解決する画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。
【００１３】  本発明の一態様は、光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示装置に係るものである。この画像表示装置は、光源から射出された光の光路上に配置され、該光の反射光として、第１の波長帯に属する光と、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に属する光とを、所定の周期で反射する波長選択手段を有している。
【００１４】  また、本発明の別の態様は、光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示方法に係るものである。画像表示方法は、光源から光を射出し、反射光として、第１の波長帯に属する光と、第１の波長帯とは異なる第２の波長体に属する光とを、所定の周期で反射する段階を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を模式的に説明する図。
【図２】波長選択手段の一構成を示す模式図。
【図３】波長選択手段の別の構成を示す模式図。
【図４Ａ】第１の波長帯と第２の波長帯の一例を説明するための概念図。
【図４Ｂ】波長選択手段によって選択される第１の波長帯の一例を示す概念図。
【図４Ｃ】波長選択手段によって選択される第２の波長帯の一例を示す概念図。
【符号の説明】
【００１６】  １    光源  ２    波長選択手段  ３    光インテグレータ  ４    リレーレンズ系  ５    レンズ  ６    反射ミラー  ７    光学偏向手段  ８    分離合成手段  ９    投射レンズ  １０  スクリーン  １１  第１の反射面  １２  第２の反射面  １３  回転軸  １４  第１の波長帯  １５  第２の波長帯  Ａ    入射領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。【００１８】  本発明に係る画像表示装置は、光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示装置であって、静止画や動画などの立体画像を投影することができる。【００１９】  図１を参照すると、本実施形態の画像表示装置は、光源１と、波長選択手段２と、光インテグレータ３と、リレーレンズ系４と、光学偏光手段７、分離合成手段８と、を備えている。【００２０】  光源１から射出された光は、波長選択手段２で反射して、光インテグレータ３、リレーレンズ系４、及び分離合成手段８を通過し、光学偏向手段７へ入射する。光学偏向手段７は、光源から射出された光の光路を画素ごとに偏向し、スクリーン１０に投影するための画像を形成する。光学偏向手段７を通過した光は、分離合成手段８、投射レンズ９を通過して、スクリーン１０に投射する。【００２１】  波長選択手段２は、光源から射出された光の光路上に配置されている。波長選択手段２は、反射光として、第１の波長帯に属する光と第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に属する光とを、所定の周期で反射する。【００２２】  次に、波長選択手段２の具体的な構成の一例について説明する。図２は、本実施形態における波長選択手段２の構成を示す模式図である。【００２３】  波長選択手段２は円形の平面を有している。当該平面上の半円形の領域は、第１の波長帯に属する光を選択的に反射する第１の反射面１１であり、残りの半円形の領域は、第２の波長帯に属する光を選択的に反射する第２の反射面１２である。【００２４】  波長選択手段２は円盤の中心部に回転軸１３を有しており、回転軸１３を中心に回転可能に構成されている。そして、光源から射出された光は、所定の周期で回転している波長選択手段２の一部の領域（図２中の入射領域Ａ）に入射する。【００２５】  つまり、波長選択手段２は、第１の反射面１１と第２の反射面１２とを、光源１から射出された光の光路上に、交互に配置する。これにより、波長選択手段２は、第１の波長帯に属する光と第２の波長に属する光とを、所定の周期で交互に反射する。【００２６】  このような反射特性を有する波長選択手段２は、誘電体多層膜をコーティングすることによって製造することができる。【００２７】  本構成の波長選択手段２は、光の光路を曲げる必要がある場所に設置することで、光源１から射出された光の光路を曲げるための反射ミラーを兼ねる。これにより、余分な反射ミラーを画像表示装置から取り除くことが出来る。結果として、例えば特許文献３に記載された透過型の波長選択フィルタを備えた画像表示装置と比較すると、光が透過する光学部品を１つ削減することになる。【００２８】  したがって、光の透過による損失分だけ、画像表示装置の光利用効率を向上することができる。これにより、画像表示装置はスクリーン１０に明るい画像を表示することができる。また、光学部品が削減されるため、画像表示装置の製造コストが削減される。【００２９】  波長選択手段２は、赤外線を透過する機能をさらに有していることが好ましい。これにより、光源１が射出する光に含まれる赤外線によって、画像表示装置の構成部品が熱せられることを防ぐことができ���装置内部の温度上昇が抑制される。【００３０】  図３は、波長選択手段２の別の構成を示す模式図である。図３において、波長選択手段２は円形の平面を有している。また、波長選択手段２は円盤の中心部に回転軸１３を有しており、回転軸１３を中心に回転可能に構成されている。【００３１】  円盤の平面は均等に４分割されており、円盤の回転方向に対して順番に、第１の反射面１１、第２の反射面１２、第１の反射面１１、第２の反射面１２となっている。光源１から射出された光は、所定の周期で回転している波長選択手段２の一部の領域（図３中の入射領域Ａ）に入射する。【００３２】  図２に示す波長選択手段と同じ周期で、第１の波長帯及び第２の波長帯に属する光を反射する場合、図３に示す波長選択手段の回転速度は、図２に示す波長選択手段の回転速度よりも遅くて良い。【００３３】  本実施形態では、第１の波長帯に属する光が観察者の左目に導く光であるとし、第２の波長帯に属する光が観察者の右目に導く光であるとした。観察者の両目に異なる波長に属する光を導いて立体画像を観察者に知覚させるためには、第１の波長帯を透過するフィルタを左目の前に、第２の波長帯を透過するフィルタを右目の前に配置すればよい。【００３４】  左右の目に異なる画像を導くために、第１の波長帯と第２の波長帯にそれぞれ含まれる各色光の波長帯は、互いに重複しないようにずれていることが望ましい。画像表示装置は、第１の波長帯に属する光で形成される画像（左目用画像）と、第２の波長帯に属する光で形成される画像（右目用画像）と、に視差を設けることで、観察者に立体画像を知覚させることが出来る。【００３５】  本実施形態では、一例として、第１の波長帯と第２の波長帯とを、以下で述べるように規定した。図４Ａ〜図４Ｃは、第１の波長帯と第２の波長帯を説明するための概念図である。図４Ｂは波長選択手段によって選択される第１の波長帯を示す概念図であり、図４Ｃは第２の波長帯を示す概念図である。【００３６】  図４Ａに示すように、赤色光の波長帯と、青色光の波長帯と、緑色光の波長帯と、をそれぞれ２つの波長帯に分割する。【００３７】  本明細書において、赤色光とは、光学において赤色光と認識される単波長の光のことを言う。同様に、青色光及び緑色光とは、それぞれ光学において青色光及び緑色光と認識される単波長の光のことを言う。【００３８】  図４Ｂに示すように、各色の光において２つに分割された波長帯のうちの一方は、それぞれ第１の波長帯１４に属している。また、図４Ｃに示すように、各色の光において２つに分割された波長帯のうちの他方は、それぞれ第２の波長帯１５に属している。【００３９】  これにより、第１及び第２の波長帯１４，１５は、それぞれ赤色光、青色光、緑色光と認識される各色光の波長帯を含む。そのため、スクリーン１０にフルカラーに対応した画像を表示することができる。【００４０】  観測者に立体画像を知覚させるため、スクリーン１０に所定の周期で、左目用画像と右目用画像とを交互に表示する必要がある。上述の波長選択手段２を用いれば、図１の光源１から投射レンズ９までの光路上において、所定の周期で、第１の波長帯に属する光と、第２の波長帯に属する光とを生成することが出来る。【００４１】  したがって、左目用画像と右目用画像との表示の周期に対応するように、波長選択手段２の回転数が決定される。【００４２】  上記例のように、第１及び第２の波長帯１４，１５は、分断された複数の波長帯の集合であって良い。また、第１の波長帯１４と第２の波長帯１５は、上記例に限定されず、どのような波長帯の組み合わせであっても良い。【００４３】  光インテグレータ３は、その内部を通過する光の光量分布を均一化するために設けられている。光インテグレータ３は必要に応じて設置される。光インテグレータ３としては、ロッド形状をしたロッドインテグレータを用いることができる。【００４４】  光インテグレータ３は、光源１から射出された光の光路上であって、光源１と光学偏向手段７との間であれば、どこに配置されていても良い。【００４５】  リレーレンズ系４は、光インテグレータ３を通過した光を、分離合成手段８を経由させて光学偏向手段７に導くために設けられている。リレーレンズ系４は、単独のレンズであっても良いし、複数のレンズから構成されても良い。リレーレンズ系４は必要に応じて設置される。【００４６】  本実施形態では、リレーレンズ系は、光インテグレータ３を通過した光を平行光にするためのレンズ５と、当該光を分離合成手段８に導くための反射ミラー６と、を有している。【００４７】  分離合成手段８は、カラー表示に対応した画像表示装置を構成する場合に設置される。分離合成手段８は、光学偏向手段７に入射する光の光路を波長帯ごとに分離する。これにより、異なる波長帯に属する光の光路が分離されるため、光学偏向手段７は異なる波長帯ごとに光の方向を偏向することができる。【００４８】  光学偏向手段７は、光の進行方向を偏向することができる複数の偏向要素を有している。複数の偏向要素が独立して光の進行方向を偏向することによって、所望の画像を形成することができる。【００４９】  偏向要素はオン状態及びオフ状態に制御可能となっている。オン状態の偏向要素は、スクリーン１０に光を投射するための投射レンズ９が配置された方向に、光を偏向する。また、オフ状態の偏向要素は、投射レンズ９が配置されていない方向に、光を偏向する。【００５０】  本実施形態では、偏向要素は光を反射する反射面であり、偏向光学手段７は各反射面に入射された光の方向を独立に偏向することができる。【００５１】  各々の反射面はデジタル制御されており、オン状態とオフ状態と、に切替え可能に構成されている。オン状態とオフ状態との切替は、反射面の角度制御によって実現可能である。【００５２】  各偏向要素のオン状態の時間を制御することで、偏向要素を通過した光の強度を調整することができる。上記のような光学偏向手段７としては、低電力で高速に光を制御することができるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）が好適に用いられる。また、本発明は、ＤＭＤのような光学偏向手段７に替えて、透過型液晶パネルを画像形成手段として使用してもよい。【００５３】  オン状態の偏向要素を通過した光は、再び分離合成手段８に入射する。分離合成手段８は、同じ画素に対応する３種類の光（赤色光、青色光、及び緑色光）を合成する。これにより、画像表示装置はフルカラ���の画像を表示することができる。【００５４】  分離合成手段８を通過した光は、投射レンズ９を経由して、スクリーン１０に投射される。上述した分離合成手段としては、フィリップスプリズムやダイクロイックプリズムなどのプリズムを用いることが出来る。これにより、画像表示装置は立体画像を表示することができる。【００５５】  上記実施形態に係る波長選択手段２は、可視光を反射する反射ミラーと交換可能に構成されていることが好ましい。これにより、画像表示装置は、立体画像のみならず、通常の２次元画像をも投影することができる。【００５６】  本発明に係る画像表示装置の各構成部品は、可能な限りその配置を入れ替えても良い。例えば、波長選択手段２は、リレーレンズ系４が有している反射ミラー６の位置に設置されてもよい。また、波長選択手段２は、光学偏向手段７と投射レンズ９の間に設置して良い。【００５７】  本実施形態では、波長選択手段２を、光源１から射出された光の光路を曲げる必要がある場所に設置することで、反射ミラーの数を減らすことができる。その結果として、光の損失が低下し、光利用効率が向上する。【００５８】  本発明の画像表示装置は上記構成に限定されない。本発明は、特定の波長を選択的に利用する手段を有する画像表示装置であれば、どのような構成の装置であっても好適に用いられる。【００５９】  また本発明の画像表示方法は、上記実施形態の画像表示装置を用いて、好適に実施される。本発明の一実施形態に係る画像表示方法は、既述の内容から明らかであるように、光源から射出された光で画像を形成して、スクリーンに表示する。【００６０】  そして、光源から光を射出し、反射光として、第１の波長帯に属する光と、第１の波長帯とは異なる第２の波長体に属する光とを、所定の周期で反射する段階を有する。【００６１】  また、光源から射出された光を反射する際に、当該光に含まれている紫外線を透過させても良い。【００６２】  本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。  
【図１】
2009150743.tif 000003
【図２】
2009150743.tif 000004
【図３】
2009150743.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示装置であって、
前記光源から射出された光の光路上に配置され、該光の反射光として、第１の波長帯に属する光と、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯に属する光とを、所定の周期で反射する波長選択手段を有する、画像表示装置。
【請求項２】
前記波長選択手段は、前記第１の波長帯に属する光を反射する第１の反射面と、前記第２の波長帯に属する光を反射する第２の反射面と、を有しており、
前記波長選択手段は、前記第１の反射面と前記第２の反射面とを、前記光源から射出された光の光路上に交互に配置可能に備えられている、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の反射面及び前記第２の反射面はそれぞれ複数に分割されており、
前記第１の反射面の分割された各面と前記第２の反射面の分割された各面とを、前記光源から射出された光の光路上に交互に配置可能に備えられている、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記波長選択手段は、前記光源から射出された光に含まれる赤外線を透過する機能を有している、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記波長選択手段は、可視光を反射する反射ミラーと交換可能に構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光源から射出された光で画像を形成する手段であって、前記波長選択手段によって反射した光の方向を偏向する光学偏向手段をさらに有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光学偏向手段がデジタルマイクロミラーデバイスである、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第１の波長帯に属する光と、前記第２の波長帯に属する光とで形成される画像を、前記所定の周期で表示することで立体画像を表示する、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記第１の波長帯には、光学において赤色光、青色光、緑色光と認識される各色光の波長帯が含まれており、
前記第２の波長帯には、光学において赤色光、青色光、緑色光と認識される各色光の波長帯が含まれており、
前記第１の波長帯と前記第２の波長帯にそれぞれ含まれる各色光の波長帯は互いに重複しないようにずれている、請求項１から８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
光源から射出された光で画像を形成して表示する画像表示方法であって、
前記光源から光を射出し、反射光として、第１の波長帯に属する光と、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長体に属する光とを、所定の周期で反射する段階を有する、画像表示方法。
【国際調査報告】
2009150743.tif 000009
2009150743.tif 000010
2009150743.tif 000011
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