(57)【要約】【課題】より高精細な画像を表示する。【解決手段】  液晶表示デバイス７４は、入射した光のうち、Ｓ偏光の光を透過させ、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６の入射面に対して垂直に入射させる。ホログラフィック光学素子７６は、スイッチ２０４がオンされている場合、入射したＳ偏光の光をそのまま透過させる。ホログラフィック光学素子７６は、スイッチ２０４がオフされている場合、入射したＳ偏光の光を回析させ、光の進行方向に対して垂直な方向に、１画素の半分の距離だけ平行移動させる。本発明は、液晶表示デバイスを利用した、直視型の表示装置に適用できる。【選択図】図７
2006078671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、前記第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、入射した所定の偏光方向の光線を、前記第１のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子と、
前記第１の回析光学素子に隣接して配置され、前記第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、前記第１の物質と前記第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、前記第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、前記第１の回析光学素子から出射された前記偏光方向の光線を、前記第２のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子と
を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第２の物質は、ネマチック液晶であり、
前記第１の物質は、前記ネマチック液晶の常光線屈折率と同一の屈折率を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１の回析光学素子は、前記第１のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、入射した所定の偏光方向の光線を、前記第１のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させ、前記第１のホログラム層の内部に電界が生じた場合、入射した前記偏光方向の光線をそのまま透過させ、
前記第２の回析光学素子は、前記第２のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、前記第１の回析光学素子から出射された前記偏光方向の光線を、前記第２のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させ、前記第２のホログラム層の内部に電界が生じた場合、前記第１の回析光学素子から出射された前記偏光方向の光線を、そのまま透過させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
画素を単位として画像を表示するための光線を放射する表示デバイスと、
等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、前記第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、前記表示デバイスから放射された前記光線のうち、所定の偏光方向の光線を、前記第１のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子と、
前記第１の回析光学素子に隣接して配置され、前記第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、前記第１の物質と前記第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、前記第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、前記第１の回析光学素子から出射された前記偏光方向の光線を、前記第２のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
画素を単位として画像を表示するための光線を放射し、
等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含む第１の回析光学素子において、前記第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、放射された前記光線のうち、所定の偏光方向の光線を、前記第１のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させ、
前記第１の回析光学素子に隣接して配置され、前記第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、前記第１の物質と前記第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含む、第２の回析光学素子において、前記第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、前記第１の回析光学素子から出射された前記偏光方向の光線を、前記第２のホログラム層の前記第１の物質と前記第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる
ことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置および方法、並びに光学素子に関し、特に、より高精細な画像を表示できるようにした表示装置および方法、並びに光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、液晶を利用したデバイスが普及してきている。液晶を利用したデバイスとしては、スクリーンの後方から、画像を表示させるための光線（光）を投射する背面投射型テレビジョン受像機、スクリーンの前方から、画像を表示させるための光を投射する前方投射型テレビジョン受像機、直視型の液晶表示デバイスを使用した、いわゆる液晶テレビジョン受像機などがある。
【０００３】
図１は、従来の背面投射型テレビジョン受像機の構成を示す図である。なお、図中、矢印Ａ１は、ユーザがスクリーン１７に表示される画像を見る視線を示している。
【０００４】
高圧水銀ランプ１１−１乃至高圧水銀ランプ１１−３のそれぞれにおいて発光した白色光は、反射ミラー１２−１乃至反射ミラー１２−３のそれぞれおいて反射され、照明用光学系１３−１乃至照明用光学系１３−３のそれぞれに入射するか、反射ミラー１２−１乃至反射ミラー１２−３において反射されずに、直接、照明用光学系１３−１乃至照明用光学系１３−３のそれぞれに入射する。
【０００５】
照明用光学系１３−１乃至照明用光学系１３−３のそれぞれに入射した光は、視準され、平行光線に変換される。平行光線に変換された光は、液晶表示デバイス１４−１乃至液晶表示デバイス１４−３のそれぞれを介して、ダイクロイックプリズム１５に入射する。ここで、照明用光学系１３−１乃至照明用光学系１３−３のそれぞれは、１または複数のレンズから構成される光学系であり、入射した光を視準することにより、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス１４−１乃至液晶表示デバイス１４−３のそれぞれに入射させる。
【０００６】
また、液晶表示デバイス１４−１乃至液晶表示デバイス１４−３のそれぞれは、カラーフィルタを内蔵している。液晶表示デバイス１４−１は、スクリーン１７に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、赤色の画像を表示させるための光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。すなわち、液晶表示デバイス１４−１は、画像を表示させる赤色の光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。
【０００７】
液晶表示デバイス１４−２は、スクリーン１７に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、緑色の画像を表示させるための光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。すなわち、液晶表示デバイス１４−２は、画像を表示させる緑色の光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。
【０００８】
また、液晶表示デバイス１４−３は、スクリーン１７に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、青色の画像を表示させるための光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。すなわち、液晶表示デバイス１４−３は、画像を表示させる青色の光をダイクロイックプリズム１５に入射させる。
【０００９】
液晶表示デバイス１４−１乃至液晶表示デバイス１４−３からダイクロイックプリズム１５に入射した光は、ダイクロイックプリズム１５において、混合（合成）され、投影用光学系１６に入射する。
【００１０】
ダイクロイックプリズム１５は、互いに直交する反射面３１−１および反射面３１−２を有している。ダイクロイックプリズム１５の反射面３１−１は、赤色の光を全反射させ、緑色の光および青色の光をそのまま透過させる。また、ダイクロイックプリズム１５の反射面３１−２は、青色の光を全反射させ、赤色の光および緑色の光をそのまま透過させる。
【００１１】
すなわち、ダイクロイックプリズム１５は、反射面３１−１において、液晶表示デバイス１４−１から入射した赤色の光を全反射させ、液晶表示デバイス１４−２から入射した緑色の光、および液晶表示デバイス１４−３から入射した青色の光をそのまま透過させる。そして、反射面３１−２において、液晶表示デバイス１４−３から入射した青色の光を全反射させ、液晶表示デバイス１４−１から入射した赤色の光、および液晶表示デバイス１４−２から入射した緑色の光をそのまま透過させることにより、液晶表示デバイス１４−１乃至液晶表示デバイス１４−３のそれぞれから入射した光を合成し、画像を表示させるための光を生成する。ダイクロイックプリズム１５は、画像を表示させるための光を、投影用光学系１６に入射させる。
【００１２】
投影用光学系１６に入射した光は、発散され、スクリーン１７に投影される。投影用光学系１６は、１または複数のレンズから構成される光学系であり、ダイクロイックプリズム１５から入射した光を発散させる。投影用光学系１６は、発散させた光をスクリーン１７に投影し、スクリーン１７に画像を表示させる。ユーザは、図中、矢印Ａ１の方向からスクリーン１７に表示された画像を見る。
【００１３】
また、従来の前方投射型テレビジョン受像機として、偏光選択性ホログラムカラースイッチを用いたものもある（例えば、特許文献１参照）。この前方投射型テレビジョン受像機においては、赤、青、緑の光のうち、何れかの光だけが、偏光選択性ホログラムカラースイッチを透過する。そして、偏光選択性ホログラムカラースイッチを透過した光は、反射型空間光変調素子において、反射され、再び偏光選択性ホログラムカラースイッチを透過し、スクリーンに照射される。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２２１７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、液晶表示デバイスの画面の高精細化（高画素数化）の要求が高まっており、上述した技術において、半導体の微細化技術により、液晶表示デバイスの画素セルを小型化する場合、半導体プロセスの微細化には、非常に高額な開発資金の投資および設備投資が必要であるという問題があった。
【００１６】
また、液晶表示デバイスにおいては、画像表示性能を満足させるために、輝度などの各画素の特性を均一にする必要があるが、高画素数化によって、特性を均一にする対象となる画素数が増えるため、液晶表示デバイスの製造段階において不良率（歩留り）の悪化要因となってしまうという問題があった。
【００１７】
さらに、液晶表示デバイスの高精細化においては、同一の画面の大きさで、画素セルのサイズ（大きさ）を小さくする必要があるが、この場合、各画素を構成するトランジスタや回路は必ず存在するため、セルサイズにおける光の透過面積の割合である開口率が低下してしまい、各画素における透過光量が低下してしまうという問題があった。
【００１８】
さらに、また、各画素における透過光量の低下は、光源における消費電力の悪化や画面明るさの低下の要因となり、液晶表示デバイスの性能が劣化してしまうという問題があった。したがって、液晶表示デバイスを用いた表示装置において、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、高精細化することは、非常に困難であった。
【００１９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、また、低コストで画面の高精細化を実現することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光学素子は、等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、入射した所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子と、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質と第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第２の物質は、ネマチック液晶であり、第１の物質は、ネマチック液晶の常光線屈折率と同一の屈折率を有するようにすることができる。
【００２２】
第１の回析光学素子は、第１のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、入射した所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させ、第１のホログラム層の内部に電界が生じた場合、入射した所定の偏光方向の光線をそのまま透過させ、第２の回析光学素子は、第２のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させ、第２のホログラム層の内部に電界が生じた場合、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、そのまま透過させるようにすることができる。
【００２３】
本発明の表示装置は、画素を単位として画像を表示するための光線を放射する表示デバイスと、等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、表示デバイスから放射された光線のうち、所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子と、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質と第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の表示方法は、画素を単位として画像を表示するための光線を放射し、等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含む第１の回析光学素子において、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、放射された光線のうち、所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させ、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質と第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含む、第２の回析光学素子において、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させることを特徴とする。
【００２５】
本発明の光学素子においては、等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含む第１の回析光学素子において、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、入射した所定の偏光方向の光線が、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析するか、または、そのまま透過し、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質と第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含む、第２の回析光学素子において、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線が、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析するか、または、そのまま透過する。
【００２６】
本発明の表示装置および方法においては、画素を単位として画像を表示するための光線が放射され、等方性の屈折率を有する第１の物質と、異方性の屈折率を有する第２の物質とが交互に積層された第１のホログラム層を含む第１の回析光学素子において、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、放射された光線のうち、所定の偏光方向の光線が、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析するか、または、そのまま透過し、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質と第２の物質とが交互に積層された第２のホログラム層を含む、第２の回析光学素子において、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線が、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析するか、または、そのまま透過する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、より高精細な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２９】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現、追加される発明の存在を否定するものではない。
【００３０】
請求項１に記載の光学素子（例えば、図７のホログラフィック光学素子７６）は、等方性の屈折率を有する第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５）と、異方性の屈折率を有する第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５）とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、入射した所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−１）と、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０）と第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０）とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−２）とを備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項３に記載の光学素子は、第１の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−１）は、第１のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、入射した所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５）と第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５）との境界面において回析させ、第１のホログラム層の内部に電界が生じた場合、入射した偏光方向の光線をそのまま透過させ、第２の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−２）は、第２のホログラム層の内部に電界が生じていない場合、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０）と第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０）との境界面において回析させ、第２のホログラム層の内部に電界が生じた場合、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、そのまま透過させることを特徴とする。
【００３２】
請求項４に記載の表示装置は、画素を単位として画像を表示するための光線を放射する表示デバイス（例えば、図７の液晶表示デバイス７４）と、等方性の屈折率を有する第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５）と、異方性の屈折率を有する第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５）とが交互に積層された第１のホログラム層を含み、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、表示デバイスから放射された光線のうち、所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第１の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−１）と、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０）と第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０）とが交互に積層された第２のホログラム層を含み、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる第２の回析光学素子（例えば、図７のホログラフィックPDLCパネル２０３−２）とを備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項５に記載の表示方法は、画素を単位として画像を表示するための光線を放射し（例えば、図７を参照して説明する液晶表示デバイス７４の動作）、等方性の屈折率を有する第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５）と、異方性の屈折率を有する第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５）とが交互に積層された第１のホログラム層を含む第１の回析光学素子において、第１のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、放射された光線のうち、所定の偏光方向の光線を、第１のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させ（例えば、図７乃至図１０を参照して説明するホログラフィックPDLCパネル２０３−１の動作）、第１の回析光学素子に隣接して配置され、第１の回析光学素子と同一の光学特性を有する、第１の物質（例えば、図７の高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０）と第２の物質（例えば、図７の液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０）とが交互に積層された第２のホログラム層を含む、第２の回析光学素子において、第２のホログラム層の内部に電界が生じているか否かによって、第１の回析光学素子から出射された所定の偏光方向の光線を、第２のホログラム層の第１の物質と第２の物質との境界面において回析させるか、または、そのまま透過させる（例えば、図７乃至図１０を参照して説明するホログラフィックPDLCパネル２０３−２の動作）ことを特徴とする。
【００３４】
本発明は、液晶表示デバイスを利用した、直視型の表示装置、背面投射型の表示装置および前方投射型の表示装置などに適用できる。
【００３５】
まず、本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。
【００３６】
図２は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【００３７】
図中、矢印Ａ２１は、ユーザが、スクリーン７８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン７８の右側から、スクリーン７８に表示された画像を見る。
【００３８】
表示装置５１は、光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、ホログラフィック光学素子７６、投影用光学系７７、およびスクリーン７８を含むように構成される。
【００３９】
光源７１−１は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの放電管ランプ（アーク灯）から構成され、白色の光を発光（放射）する。光源７１−１において発光した光は、照明用光学系７３−１に直接入射するか、反射ミラー７２−１において反射されて、照明用光学系７３−１に入射する。
【００４０】
反射ミラー７２−１は、光源７１−１において発光した光を全反射し、全反射した光を照明用光学系７３−１に入射させる。反射ミラー７２−１は、例えば、反射面が回転放物面の一部と同一の形状をしている放物面ミラー、反射面が回転楕円面の一部と同一の形状をしている楕円ミラーなどとすることができる。
【００４１】
照明用光学系７３−１は、１または複数のレンズなどから構成され、入射した光を視準することによって、平行光線に変換する。照明用光学系７３−１は、変換した平行光線を液晶表示デバイス７４−１の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【００４２】
液晶表示デバイス７４−１は、入射側の端面から入射した光のうち、画素ごとに所定の強さの（所定の割合の）、所定の波長の光（色の光）を透過させる、透過型の液晶表示デバイスである。
【００４３】
液晶表示デバイス７４−１は、照明用光学系７３−１から入射した光のうち、光の３原色の赤色の画像を表示させる光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００４４】
すなわち、液晶表示デバイス７４−１の入射側の端面には、偏光フィルタ（図示せず）が配置されており、偏光フィルタは、照明用光学系７３−１から入射した光のうち、所定の偏光方向の光だけを透過（入射）させる。そして、液晶表示デバイス７４−１は、内蔵しているカラーフィルタ（図示せず）において、スクリーン７８に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、赤色の画像を表示させるための光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００４５】
光源７１−２は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの放電管ランプ（アーク灯）から構成され、白色の光を発光（放射）する。光源７１−２において発光した光は、照明用光学系７３−２に直接入射するか、反射ミラー７２−２において反射されて、照明用光学系７３−２に入射する。
【００４６】
反射ミラー７２−２は、光源７１−２において発光した光を全反射し、全反射した光を照明用光学系７３−２に入射させる。反射ミラー７２−２は、例えば、反射面が回転放物面の一部と同一の形状をしている放物面ミラー、反射面が回転楕円面の一部と同一の形状をしている楕円ミラーなどとすることができる。
【００４７】
照明用光学系７３−２は、１または複数のレンズなどから構成され、入射した光を視準することによって、平行光線に変換する。照明用光学系７３−２は、変換した平行光線を液晶表示デバイス７４−２の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【００４８】
液晶表示デバイス７４−２は、入射側の端面から入射した光のうち、画素ごとに所定の強さの（所定の割合の）、所定の波長の光（色の光）を透過させる、透過型の液晶表示デバイスである。
【００４９】
液晶表示デバイス７４−２は、照明用光学系７３−２から入射した光のうち、光の３原色の緑色の画像を表示させる光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００５０】
すなわち、液晶表示デバイス７４−２の入射側の端面には、偏光フィルタ（図示せず）が配置されており、偏光フィルタは、照明用光学系７３−２から入射した光のうち、所定の偏光方向の光だけを透過（入射）させる。そして、液晶表示デバイス７４−２は、内蔵しているカラーフィルタ（図示せず）において、スクリーン７８に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、緑色の画像を表示させるための光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００５１】
光源７１−３は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの放電管ランプ（アーク灯）から構成され、白色の光を発光（放射）する。光源７１−３において発光した光は、照明用光学系７３−３に直接入射するか、反射ミラー７２−３において反射されて、照明用光学系７３−３に入射する。
【００５２】
反射ミラー７２−３は、光源７１−３において発光した光を全反射し、全反射した光を照明用光学系７３−３に入射させる。反射ミラー７２−３は、例えば、反射面が回転放物面の一部と同一の形状をしている放物面ミラー、反射面が回転楕円面の一部と同一の形状をしている楕円ミラーなどとすることができる。
【００５３】
照明用光学系７３−３は、１または複数のレンズなどから構成され、入射した光を視準することによって、平行光線に変換する。照明用光学系７３−３は、変換した平行光線を液晶表示デバイス７４−３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【００５４】
液晶表示デバイス７４−３は、入射側の端面から入射した光のうち、画素ごとに所定の強さの（所定の割合の）、所定の波長の光（色の光）を透過させる、透過型の液晶表示デバイスである。
【００５５】
液晶表示デバイス７４−３は、照明用光学系７３−３から入射した光のうち、光の３原色の青の画像を表示させる光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００５６】
すなわち、液晶表示デバイス７４−３の入射側の端面には、偏光フィルタ（図示せず）が配置されており、偏光フィルタは、照明用光学系７３−３から入射した光のうち、所定の偏光方向の光だけを透過（入射）させる。そして、液晶表示デバイス７４−３は、内蔵しているカラーフィルタ（図示せず）において、スクリーン７８に表示させる、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像のうち、青色の画像を表示させるための光を透過させ、透過させた光をダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【００５７】
以下、光源７１−１乃至光源７１−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に、光源７１と称する。なお、光源７１として、LED（Light Emitting Diode）などの固体発光素子を用いることも可能である。
【００５８】
以下、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に、反射ミラー７２と称する。また、以下、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に、照明用光学系７３と称する。さらに、以下、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に、液晶表示デバイス７４と称する。
【００５９】
ダイクロイックプリズム７５は、液晶表示デバイス７４から入射した光を混合（合成）し、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像を表示させる光を生成し、生成した光をホログラフィック光学素子７６に入射させる。
【００６０】
すなわち、ダイクロイックプリズム７５は、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる画像、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる画像、および液晶表示デバイス７４−３から入射した、青色の画像を表示させる画像を合成することによって、赤色の画像、緑色の画像、および青色の画像からなる画像を表示させる光を生成し、生成した光をホログラフィック光学素子７６に入射させる。
【００６１】
ダイクロイックプリズム７５は、互いに直交する反射面９１−１および反射面９１−２を有している。ダイクロイックプリズム７５の反射面９１−１は、赤色の光を全反射し、緑色の光および青色の光をそのまま透過させる。また、ダイクロイックプリズム７５の反射面９１−２は、青色の光を全反射し、赤色の光および緑色の光をそのまま透過させる。
【００６２】
したがって、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる光は、ダイクロイックプリズム７５の反射面９１−１において全反射し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。また、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる光は、ダイクロイックプリズム７５の反射面９１−１および反射面９１−２をそのまま透過し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。さらに、液晶表示デバイス７４−３から入射した、青色の画像を表示させる光は、ダイクロイックプリズム７５の反射面９１−２において全反射し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【００６３】
ホログラフィック光学素子７６は、偏光選択性透過型ホログラフィック光学素子（偏光選択性透過型回析光学素子）であり、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面が、ダイクロイックプリズム７５から入射する光の光軸に対して垂直になるように配置されている。
【００６４】
ホログラフィック光学素子７６は、ダイクロイックプリズム７５から入射した光をそのまま透過させて、投影用光学系７７に入射させるか、ダイクロイックプリズム７５から入射した光を所定の距離だけ平行移動させて、投影用光学系７７に入射させる。ここでいう平行移動とは、光の進行方向に対して、垂直な方向に光を移動させることをいう。
【００６５】
なお、ホログラフィック光学素子７６の詳細は後述するが、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光とを交互に投影用光学系７７入射させることで、液晶表示デバイス７４から出射した光により表示される画像の２倍の解像度の画像を、スクリーン７８に表示させる。
【００６６】
投影用光学系７７は、１または複数の投影レンズなどから構成され、ホログラフィック光学素子７６から入射した光を発散してスクリーン７８に投影する。
【００６７】
スクリーン７８は、投影用光学系７７から投影された光を基に画像を表示する。
【００６８】
このようにして、表示装置５１は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光とを、投影用光学系７７を介してスクリーン７８に投影し、画像を表示する。
【００６９】
このように、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光とを、投影用光学系７７を介してスクリーン７８に投影することで、液晶表示デバイス７４の画素数を増加させることなく、液晶表示デバイス７４から出射した光により表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができる。
【００７０】
図３は、表示装置５１の制御系の機能の構成を示すブロック図である。
【００７１】
表示装置５１には、チューナ１１１、ビデオプレーヤ１１２、およびＰＣ（Personal Computer）１１３が接続されている。
【００７２】
チューナ１１１は、地上波または衛星からの電波を受信して、放送されている番組を表示させる映像信号（画像データ）を取得する。チューナ１１１は、取得した画像データを表示装置５１に供給（入力）する。
【００７３】
ビデオプレーヤ１１２は、ビデオテープなどの記録媒体に記録されているビデオデータ（画像データ）を再生し、再生した画像データを表示装置５１に供給（入力）する。
【００７４】
ＰＣ１１３は、リムーバブルメディアなどの記録媒体に記録されている画像データ、または内蔵しているハードディスクに記録されている画像データを再生し、再生した画像データを表示装置５１に供給（入力）する。
【００７５】
表示装置５１は、チューナ１１１、ビデオプレーヤ１１２、またはＰＣ１１３から供給された画像データを基に、２倍密画像を表示させる画像データを生成する。表示装置５１は、生成した画像データを基に、画像を表示する。
【００７６】
ここで、２倍密画像とは、チューナ１１１、ビデオプレーヤ１１２、またはＰＣ１１３から供給された画像データを基に表示される画像の２倍の解像度の画像をいう。換言すれば、２倍密画像は、供給された画像データを基に表示される画像を、空間方向に２倍密にした画像である。
【００７７】
表示装置５１は、画像データ生成部１３１、表示制御部１３２、および表示部１３３を含むように構成される。
【００７８】
画像データ生成部１３１は、チューナ１１１、ビデオプレーヤ１１２、またはＰＣ１１３から供給された画像データを基に、２倍密画像を表示させる画像データを生成する。例えば、画像データ生成部１３１は、供給された画像データを基に、その画像データの画素の数に対して、空間方向に２倍の数の画素を含む画像データを生成する。画像データ生成部１３１は、生成した画像データを表示制御部１３２に供給する。
【００７９】
表示制御部１３２は、画像データ生成部１３１から供給された画像データを基に、表示部１３３を制御し、２倍密画像を表示させる。例えば、表示制御部１３２は、画像データ生成部１３１から供給された画像データを基に、光源７１および液晶表示デバイス７４を制御するための表示制御信号を生成し、生成した表示制御信号を表示部１３３に供給する。
【００８０】
表示制御部１３２は、ホログラフィック光学素子駆動制御部１５１を備えている。表示制御部１３２のホログラフィック光学素子駆動制御部１５１は、画像データ生成部１３１から供給された画像データを基に、ホログラフィック光学素子７６の駆動を制御するためのホログラフィック光学素子制御信号を生成し、生成したホログラフィック光学素子制御信号を、表示部１３３に供給する。
【００８１】
表示部１３３は、図２で示される、光源７１−１乃至スクリーン７８からなり、表示制御部１３２から供給された表示制御信号およびホログラフィック光学素子制御信号を基に、スクリーン７８に２倍密画像を表示させる。表示部１３３は、ホログラフィック光学素子７６を備えている。
【００８２】
ホログラフィック光学素子７６は、表示制御部１３２から供給されたホログラフィック光学素子制御信号を基に、ホログラフィック光学素子７６の各部を駆動し、光をそのまま透過させるか、所定の方向に平行移動させる。また、表示部１３３は、表示制御部１３２から供給された表示制御信号を基に、例えば、光源７１、液晶表示デバイス７４などを駆動させ、スクリーン７８に２倍密画像を表示させる。
【００８３】
このようにして、表示装置５１は、入力された画像データを基に、２倍密画像を表示させる画像データを生成し、生成した画像データを基に、２倍密画像を表示する。
【００８４】
以下、図を参照して、ホログラフィック光学素子７６の具体的な動作について説明する。
【００８５】
図４は、ホログラフィック光学素子７６を説明するための図である。
【００８６】
図４において、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は、適宜、省略する。また、Ｒ１１およびＲ１２は、液晶表示デバイス７４に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を表す。
【００８７】
液晶表示デバイス７４は、入射した光のうち、Ｐ偏光の光を透過させる。液晶表示デバイス７４は、透過させた光を、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して、垂直に入射させる。
【００８８】
ホログラフィック光学素子７６は、表示制御部１３２から、光を透過させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、入射した光を、そのまま透過させる。この場合、例えば、液晶表示デバイス７４を透過した、直線偏光の光は、矢印Ｒ１１で示すように、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６に入射する。ホログラフィック光学素子７６に入射した光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して垂直に出射する。
【００８９】
また、ホログラフィック光学素子７６は、表示制御部１３２から、光を平行移動させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、入射した光を回析させ、１画素の半分の距離だけ平行移動させる。この場合、例えば、液晶表示デバイス７４を透過した、直線偏光の光は、矢印Ｒ１２で示すように、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６に入射する。ホログラフィック光学素子７６に入射した光は、回析して、図中、下方向に１画素の半分の距離だけ平行移動し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して垂直に出射する。
【００９０】
ホログラフィック光学素子７６は、例えば、表示装置５１が、フレームの数が１秒当たり６０である画像を表示する場合、（１／１２０）秒ごとに、入射した光を平行移動させる。
【００９１】
このようにして、ホログラフィック光学素子７６は、表示制御部１３２から供給されたホログラフィック光学素子制御信号を基に、光をそのまま透過させるか平行移動させる。
【００９２】
次に、図５および図６を参照して、ホログラフィック光学素子７６を構成するホログラフィックPDLC（Polymer Dispersed Liquid Crystal）パネルの構造および製造プロセスを説明する。
【００９３】
なお、図５において、矢印Ｄ１は、ホログラフィックPDLCパネルに照射する物体光を表し、矢印Ｓ１は、ホログラフィックPDLCパネルに照射する参照光を表す。また、矢印Ｒ３１、Ｒ３２−１、およびＲ３２−２は、ホログラフィックPDLCパネルに入射した光の光路を表し、曲線Ｃ１は、物体光Ｄ１および参照光Ｓ１により生じた干渉縞を表す。
【００９４】
ホログラフィック光学素子７６には、高分子分散液晶（以下、PDLCと称する）を材料とした液晶パネルに、レーザ光線による干渉縞を露光することによりホログラムを形成したホログラフィックPDLCパネル（H−PDLCパネル）が用いられている。
【００９５】
まず、光重合を起こす前の高分子（以下、プレポリマと称する）、ネマチック液晶、開始剤、色素などが混合されたPDLCを、透明電極１７１−１および透明電極１７１−２が形成された硝子板１７２−１および硝子板１７２−２の間に挟み込む。このとき、ネマチック液晶の重量割合は、全体の３０％程度とする。また、このPDLＣの層厚（以下、セルギャップと称する）は、2μm乃至15μm程度の範囲で、ホログラフィック光学素子７６の仕様、例えば、所望の波長帯域における回析効率などにあわせて最適値を選ぶ。
【００９６】
なお、以下、透明電極１７１−１および透明電極１７１−２を個々に区別する必要のない場合、単に透明電極１７１と称する。また、以下、硝子板１７２−１および硝子板１７２−２を個々に区別する必要のない場合、単に、硝子板１７２と称する。
【００９７】
次に、このホログラフィックPDLCパネルに干渉縞を記録するため、図示しないレーザ光源からの物体光Ｄ１および参照光Ｓ１をホログラフィックPDLCパネルに照射し、これらの干渉による光の強弱を発生させる。
【００９８】
図中、曲線Ｃ１は、物体光Ｄ１および参照光Ｓ１の干渉により生じた干渉縞を表す。干渉縞は、光子のエネルギーが大きい場所（明るい場所）と、光子のエネルギーが小さい場所（暗い場所）とからなり、明るい場所および暗い場所は、交互に観察される。ここで、明るい場所と暗い場所との間隔は、物体光Ｄ１および参照光Ｓ１の波長と硝子板１７２−１に対する入射角度とによって決まる。
【００９９】
このとき、干渉縞の明るい場所、すなわち、光子のエネルギーが大きい場所では、そのエネルギーにより、PDLC中のプレポリマが光重合を起こしポリマ化する。このため、プレポリマが周辺部から次々に供給され、結果的に、ポリマ化したプレポリマが密な領域と疎の領域とに分かれる。プレポリマが疎の領域では、ネマチック液晶の濃度が高くなり、こうして、高分子領域１７５−１乃至高分子領域１７５−３と、液晶領域１７６−１および液晶領域１７６−２とが形成される。
【０１００】
なお、以下、高分子領域１７５−１乃至高分子領域１７５−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に高分子領域１７５と称する。また、以下、液晶領域１７６−１および液晶領域１７６−２を個々に区別する必要のない場合、単に、液晶領域１７６と称する。
【０１０１】
ところで、前述のようにして製造されたホログラフィックPDLCパネルの高分子領域１７５は、屈折率に関し等方的で、その値は、たとえば１．５となされている。一方、ホログラフィックPDLCパネルの液晶領域１７６では、ネマチック液晶分子１９１が透明電極１７１との境界面に対してほぼ水平（平行）に並んでいる。そのため、この液晶領域１７６においては、屈折率が、入射偏光方位依存性を有しており、この場合、常光線となるのは、矢印Ｒ３１で示される入射光について考えた場合、Ｓ偏光成分である。
【０１０２】
そして、この液晶領域１７６の常光線屈折率ｎloが高分子領域１７５の屈折率ｎpにほぼ等しい状態、例えば、屈折率差が0.01未満である状態とすれば、入射光のＳ偏光成分に対する屈折率の変調は極小さく、回折現象はほとんど生じない。
【０１０３】
一般に、ネマチック液晶の常光線屈折率ｎloと異常光線屈折率ｎleとの差△ｎは、０．１乃至０．２程度であるため、矢印Ｒ３１で示される入射光のＰ偏光成分は、高分子領域１７５と液晶領域１７６との間に屈折率差を生じ、位相変調型ホログラムとして機能し、回折効果を示す。
【０１０４】
したがって、透明電極１７１と電源１７４とを接続しているスイッチ１７３が、オフされている場合、矢印Ｒ３２−１で示される、ホログラフィックPDLCパネルに入射した入射光のＳ偏光成分は、回析せずにホログラフィックPDLCパネルをそのまま透過する。
【０１０５】
一方、矢印Ｒ３２−２で示されるホログラフィックPDLCパネルに入射した入射光のＰ偏光成分は、液晶領域１７６−１と、高分子領域１７５−２との境界面において、回析してホログラフィックPDLCパネルから出射する。ここで、例えば、物体光Ｄ１の方向からホログラフィックPDLCパネルに入射した光のＰ偏光成分は、参照光Ｓ１の方向に回析し、ホログラフィックPDLCパネルから出射する。
【０１０６】
次に、図６に示すように、ホログラフィックPDLCパネルの透明電極１７１−１および透明電極１７１−２の間に電圧を印加した場合の動作について説明する。なお、図中、図５における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、以下では、その説明は、適宜、省略する。
【０１０７】
なお、図中、Ｒ５１は、ホログラフィックPDLCパネルに入射する光の光路を表す。
【０１０８】
透明電極１７１−１および透明電極１７１−２の間には、スイッチ１７３を介して、電源１７４が接続されている。スイッチ１７３をオン、オフさせることにより、透明電極１７１−１および透明電極１７１−２の間には、電源１７４による電圧が印加される。このようにして透明電極１７１に適当な電圧を印可し、ホログラフィックPDLCパネルの内部の材料に電界が加わると、誘電率異方性を有するネマチック液晶分子１９１は、その電圧に応じた角度だけ、光軸を電界方向に揃えるように方向を変えられる。そして、矢印Ｒ５１で示される入射光に対してネマチック液晶分子１９１の光軸方向をおおよそ揃えることにより、入射光の偏光方向に関わらず、回折を起こさないように制御することが可能となる。
【０１０９】
したがって、この場合、ホログラフィックPDLCパネルに入射した、矢印Ｒ５１で示される入射光は、回析せずにホログラフィックPDLCパネルをそのまま透過する。
【０１１０】
以上のように、入射光のうちの一方向の偏光成分を回折する状態および入射光の全方向の偏光成分を回折しない状態の２つの状態に切り替える動作が可能となる。
【０１１１】
ホログラフィック光学素子７６は、同一の特性を有する、２枚のホログラフィックPDLCパネルを張り合わせた素子を含むように構成される。
【０１１２】
以下、図を参照して、ホログラフィック光学素子７６の詳細な動作を説明する。なお、図８乃至図１０において、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は、適宜省略する。
【０１１３】
図７は、ホログラフィック光学素子７６の動作を説明する図である。
【０１１４】
なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は、適宜、省略する。
【０１１５】
また、図中、Ｒ７１およびＲ７２は、液晶表示デバイス７４に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を表し、Ｇ１１−１およびＧ１１−２は、ホログラフィック光学素子７６から出射した光によって、ユーザの目に明るく見える領域を表している。
【０１１６】
液晶表示デバイス７４は、入射した光のうち、Ｐ偏光の光を透過させる。液晶表示デバイス７４は、透過させた光を、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して、垂直に入射させる。
【０１１７】
液晶表示デバイス７４は、より詳細には、液晶セル２０１−１、液晶セル２０１−２、および配線部２０２−１乃至配線部２０２−３を含むように構成される。
【０１１８】
液晶セル２０１−１および液晶セル２０１−２は、それぞれ１つの画素を構成し、液晶セル２０１−１および液晶セル２０１−２の内部には、偏光フィルタ、透明電極、配向膜、液晶分子、カラーフィルタなど（いずれも図示せず）が層状に配置されている。また、液晶セル２０１−１および液晶セル２０１−２に含まれる液晶分子は、それぞれ対になっている偏光フィルタ、透明電極、および配向膜に挟まれるように配置されている。以下、液晶セル２０１−１および液晶セル２０１−２を個々に区別する必要のない場合、単に、液晶セル２０１と称する。
【０１１９】
配線部２０２−１乃至配線部２０２−３のそれぞれは、液晶セル２０１に含まれる透明電極に通電するための金属配線層やTFT（Thin Film Transistor）などの配線回路からなる。以下、配線部２０２−１乃至配線部２０２−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合い、単に、配線部２０２と称する。
【０１２０】
液晶セル２０１の入射側の端面には、Ｐ偏光の光を透過させる偏光フィルタが配置されており、偏光フィルタは、入射した光のうち、Ｐ偏光の光だけを透過させる。すなわち、液晶セル２０１は、入射した光のうち、Ｐ偏光の光であって、所定の色の光を透過させ、透過させた光を、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６に入射させる。また、配線部２０２は、入射した光を透過させない。
【０１２１】
ホログラフィック光学素子７６は、より詳細には、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１およびホログラフィックPDLCパネル２０３−２、スイッチ２０４、および電源２０５を含むように構成される。
【０１２２】
ホログラフィックPDLCパネル２０３−１は、透明電極２１１−１、透明電極２１１−２、硝子板２１２−１、硝子板２１２−２、高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５、および液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５を含むように構成される。
【０１２３】
透明電極２１１−１および透明電極２１１−２は、高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５および液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５を挟み込むように配置され、スイッチ２０４がオンされている場合（すなわち、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間に電圧が印加された場合）、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間に電界を生じさせる。
【０１２４】
透明電極２１１−１および透明電極２１１−２は、スイッチ２０４がオフされている場合（すなわち、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間に電圧が印加されていない場合）、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間に電界を生じさせない。また、透明電極２１１−１および透明電極２１１−２は、入射した光をそのまま透過させる。
【０１２５】
硝子板２１２−１および硝子板２１２−２は、透明電極２１１−１および透明電極２１１−２を挟み込むように配置され、入射した光をそのまま透過させる。
【０１２６】
高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５のそれぞれは、図５における高分子領域１７５と同様であるので、その説明は省略するが、高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５のそれぞれは、入射した光をそのまま透過させる。
【０１２７】
液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５のそれぞれは、図５における液晶領域１７６と同様であるので、その説明は省略するが、液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５のそれぞれは、スイッチ２０４がオンされている場合、入射したＰ偏光の光をそのまま透過させ、スイッチ２０４がオフされている場合、入射したＰ偏光の光を回析させる。
【０１２８】
また、液晶領域２１４−１に含まれるネマチック液晶分子２２１−１は、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間に電界が生じると、ネマチック液晶分子２２１−１の光軸が電界方向とほぼ等しい方向になるように、自分自身の向きを変える（回動する）。なお、液晶領域２１４−２乃至液晶領域２１４−５のそれぞれにも、ネマチック液晶分子２２１−１と同様のネマチック液晶分子が含まれている。
【０１２９】
すなわち、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１は、スイッチ２０４がオンされている場合、ダイクロイックプリズム７５から入射したＰ偏光の光をそのまま透過させ、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射させる。
【０１３０】
また、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１は、スイッチ２０４がオフされている場合、ダイクロイックプリズム７５から入射したＰ偏光の光を回析させ、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射させる。
【０１３１】
ホログラフィックPDLCパネル２０３−２は、透明電極２１１−３、透明電極２１１−４、硝子板２１２−３、硝子板２１２−４、高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０、および液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０を含むように構成される。
【０１３２】
なお、透明電極２１１−３、透明電極２１１−４、硝子板２１２−３、硝子板２１２−４、高分子領域２１３−６乃至高分子領域２１３−１０、および液晶領域２１４−６乃至液晶領域２１４−１０のそれぞれは、透明電極２１１−１、透明電極２１１−２、硝子板２１２−１、硝子板２１２−２、高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−５、および液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−５のそれぞれと同様であるので、その説明は、適宜、省略する。
【０１３３】
また、液晶領域２１４−６に含まれているネマチック液晶分子２２１−２は、ネマチック液晶分子２２１−１と同様なので、その説明は省略する。
【０１３４】
ホログラフィックPDLCパネル２０３−２は、スイッチ２０４がオンされている場合、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１から入射したＰ偏光の光をそのまま透過させ、投影用光学系７７に入射させる。
【０１３５】
また、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２は、スイッチ２０４がオフされている場合、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１から入射したＰ偏光の光を回析させ、投影用光学系７７に入射させる。
【０１３６】
以下、ホログラフィックPDLCパネル２０３−１およびホログラフィックPDLCパネル２０３−２を個々に区別する必要のない場合、単にホログラフィックPDLCパネル２０３と称する。以下、透明電極２１１−１乃至透明電極２１１−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、透明電極２１１と称する。また、以下、硝子板２１２−１乃至硝子板２１２−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、硝子板２１２と称する。
【０１３７】
さらに、以下、高分子領域２１３−１乃至高分子領域２１３−１０のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、高分子領域２１３と称する。また、さらに、以下、液晶領域２１４−１乃至液晶領域２１４−１０のそれぞれを個々に、区別する必要のない場合、単に、液晶領域２１４と称する。さらに、以下、ネマチック液晶分子２２１−１およびネマチック液晶分子２２１−２を、個々に区別する必要のない場合、単に、ネマチック液晶分子２２１と称する。
【０１３８】
スイッチ２０４は、表示制御部１３２から供給された、ホログラフィック光学素子制御信号を基にオン、オフされる。すなわち、表示制御部１３２から、光を透過させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ２０４はオンされ、表示制御部１３２から、光を平行移動させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ２０４はオフされる。
【０１３９】
電源２０５は、スイッチ２０４を介して透明電極２１１に接続されている。電源２０５は、スイッチ２０４がオンされた場合、透明電極２１１に電圧を印加し、スイッチ２０４がオフされた場合、透明電極２１１に電圧を印加しない。
【０１４０】
すなわち、ホログラフィック光学素子７６は、スイッチ２０４がオンされている場合、入射したＰ偏光の光をそのまま透過させ、スイッチ２０４がオフされている場合、入射したＰ偏光の光を回析させ、１画素の半分の距離だけ光を平行移動させて出射させる。
【０１４１】
したがって、スイッチ２０４がオンされている場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１に入射した光は、矢印Ｒ７１で示すように、入射した光のＰ偏光成分（Ｐ偏光の光）が液晶セル２０１−１を透過し、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０１４２】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、投影用光学系７７を介して、スクリーン７８に投影される。
【０１４３】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｇ１１−１で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−１の面積と同一の面積を有する領域Ｇ１１−１を通過する光によって表示される画像を、１画素分の画像として認識する。
【０１４４】
同様に、スイッチ２０４がオンされている場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２に入射した光は、矢印Ｒ７２で示すように、入射した光のＰ偏光成分（Ｐ偏光の光）が液晶セル２０１−２を透過し、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０１４５】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、投影用光学系７７を介して、スクリーン７８に投影される。
【０１４６】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｇ１１−２で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−２の面積と同一の面積を有する領域Ｇ１１−２を通過する光によって表示される画像を、１画素分の画像として認識する。
【０１４７】
なお、領域Ｇ１１−１および領域Ｇ１１−２の間の領域は、光が通過しない領域であり、スクリーン７８において、領域Ｇ１１−１および領域Ｇ１１−２の間の領域に対応する領域には、画像が表示されない。
【０１４８】
ここで、図８は、スイッチ２０４がオンされている場合における、ホログラフィック光学素子７６のより詳細な動作を説明する図である。なお、図中、Ｒ８１は、ホログラフィック光学素子７６を透過する光の光路を表す。
【０１４９】
スイッチ２０４がオンされている場合、透明電極２１１に電圧が印加されるので、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間、および透明電極２１１−３と透明電極２１１−４との間には、電界が生じる。
【０１５０】
このとき、液晶領域２１４に含まれているネマチック液晶分子２２１は、電界方向に光軸が揃うように自分自身の方向を変える。したがって、このとき、ネマチック液晶分子２２１は、光軸が透明電極２１１の端面に対して垂直（すなわち、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直）となるように並んでいる。
【０１５１】
この場合、ネマチック液晶分子２２１の光軸に対して平行に入射した光に対する液晶領域２１４の屈折率は、入射した光の偏光方向に関わらず、常光線屈折率ｎloとなり、高分子領域２１３の屈折率ｎpとほぼ等しい。
【０１５２】
したがって、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直に入射した光は、その偏光方向に関わらず、矢印Ｒ８１で示すように、ホログラフィックPDLCパネル２０３において回析せずに、ホログラフィック光学素子７６をそのまま（入射した光の光路がまっすぐとなるように）透過する。
【０１５３】
次に、ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオフされている場合について説明する。この場合、図９に示すように、ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、回析して、１画素の半分の距離だけ平行移動する。
【０１５４】
ここで、図中、Ｒ１０１およびＲ１０２は、液晶表示デバイス７４に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を表し、Ｈ１１−１およびＨ１１−２は、ホログラフィック光学素子７６から出射した光によって、ユーザの目に明るく見える領域を表している。
【０１５５】
液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１に入射した光は、矢印Ｒ１０１で示すように、入射した光のＰ偏光成分（Ｐ偏光の光）が液晶セル２０１−１を透過し、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直に入射する。
【０１５６】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、液晶領域２１４−１および高分子領域２１３−２の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に斜めに入射する。ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射したＰ偏光の光は、高分子領域２１３−７および液晶領域２１４−８の境界面において、液晶領域２１４−１および高分子領域２１３−２の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０１５７】
このとき、Ｐ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６に入射した位置から、図中、下方向に１画素の半分の距離だけ、光の進行方向に対して垂直な方向に平行移動して、ホログラフィック光学素子７６から出射する。ホログラフィック光学素子７６を出射したＰ偏光の光は、投影用光学系７７を介して、スクリーン７８に投影される。
【０１５８】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｈ１１−１で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−１の面積と同一の面積を有する領域Ｈ１１−１を通過する光によって表示される画像を、１画素分の画像として認識する。
【０１５９】
同様に、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２に入射した光は、矢印Ｒ１０２で示すように、入射した光のＰ偏光成分（Ｐ偏光の光）が液晶セル２０１−２を透過し、ダイクロイックプリズム７５を介して、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直に入射する。
【０１６０】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、液晶領域２１４−３および高分子領域２１３−４の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に斜めに入射する。ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射したＰ偏光の光は、高分子領域２１３−９および液晶領域２１４−１０の境界面において、液晶領域２１４−３および高分子領域２１３−４の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０１６１】
このとき、Ｐ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６に入射した位置から、図中、下方向に１画素の半分の距離だけ、光の進行方向に対して垂直な方向に平行移動して、ホログラフィック光学素子７６から出射する。ホログラフィック光学素子７６を出射したＰ偏光の光は、投影用光学系７７を介して、スクリーン７８に投影される。
【０１６２】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｈ１１−２で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−２の面積と同一の面積を有する領域Ｈ１１−２を通過する光によって表示される画像を、１画素分の画像として認識する。
【０１６３】
なお、領域Ｈ１１−１および領域Ｈ１１−２の間の領域は、光が通過しない領域であり、スクリーン７８において、領域Ｈ１１−１および領域Ｈ１１−２の間の領域に対応する領域には、画像が表示されない。
【０１６４】
ここで、図１０は、スイッチ２０４がオフされている場合における、ホログラフィック光学素子７６のより詳細な動作を説明する図である。なお、図中、Ｒ１１１、Ｒ１１２、およびＲ１１３は、ホログラフィック光学素子７６に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を示す。
【０１６５】
スイッチ２０４がオフされている場合、透明電極２１１に電圧が印加されないので、透明電極２１１−１と透明電極２１１−２との間、および透明電極２１１−３と透明電極２１１−４との間には、電界が生じない。
【０１６６】
したがって、このとき、ネマチック液晶分子２２１は、光軸が透明電極２１１の端面に対して平行（すなわち、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して平行）となるように並んでいる。
【０１６７】
この場合、ネマチック液晶分子２２１の光軸に対して垂直に入射した光に対する液晶領域２１４の屈折率は、入射した光の偏光方向によって異なる。
【０１６８】
すなわち、ネマチック液晶分子２２１の光軸に対して垂直に入射した光のＳ偏光成分に対する液晶領域２１４の屈折率は、常光線屈折率ｎloとなり、高分子領域２１３の屈折率ｎpとほぼ等しい。一方、ネマチック液晶分子２２１の光軸に対して垂直に入射した光のＰ偏光成分に対する液晶領域２１４の屈折率は、異常光線屈折率ｎleとなり、異常光線屈折率ｎleと、高分子領域２１３の屈折率ｎpとの間に屈折率差が生じる。
【０１６９】
したがって、矢印Ｒ１１１で示すように、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して光が垂直に入射した場合、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直に入射した光のＳ偏光成分（Ｓ偏光の光）は、矢印Ｒ１１２で示すように、ホログラフィックPDLCパネル２０３において回析せずに、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過する。
【０１７０】
一方、ホログラフィック光学素子７６の入射側の端面に対して垂直に入射した光のＰ偏光成分（Ｐ偏光の光）は、矢印Ｒ１１３で示すように、液晶領域２１４−１および高分子領域２１３−２の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に斜めに入射する。ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射したＰ偏光の光は、高分子領域２１３−７および液晶領域２１４−８の境界面において、液晶領域２１４−１および高分子領域２１３−２の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０１７１】
このとき、Ｐ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６に入射した位置から、図中、下方向に所定の距離だけ、光の進行方向に対して垂直な方向に平行移動して、ホログラフィック光学素子７６から出射する。
【０１７２】
ここで、Ｐ偏光成分が平行移動する距離は、液晶領域２１４と高分子領域２１３との境界面に対する入射光の入射角度、およびホログラフィックPDLCパネル２０３−１とホログラフィックPDLCパネル２０３−２との距離によって定まる。また、ここで、入射光が液晶領域２１４および高分子領域２１３の境界面において回析することによって、入射光の光路が曲がる角度は、ホログラフィックPDLCパネル２０３に含まれるプレポリマを重合させる物体光Ｄ１と参照光Ｓ１とがなす角度などによって定まる。
【０１７３】
したがって、予め液晶領域２１４と高分子領域２１３との境界面に対する入射光の入射角度、およびホログラフィックPDLCパネル２０３−１とホログラフィックPDLCパネル２０３−２との距離を制御することによって、所望の距離だけＰ偏光の光を平行移動させることができる。
【０１７４】
以上のようにして、ホログラフィック光学素子７６は、スイッチ２０４をオン、オフさせ、入射した光をそのまま透過させるか、平行移動させて出射する。
【０１７５】
したがって、図１１に示すように、スイッチ２０４がオンされている場合に、領域Ｇ１１−１（実線の正方形で示される領域）を通過する光を、スイッチ２０４をオフすることで、領域Ｈ１１−１（点線の正方形で示される領域）に平行移動させることができる。同様に、スイッチ２０４がオンされている場合に、領域Ｇ１１−２（実線の正方形で示される領域）を通過する光を、スイッチ２０４をオフすることで、領域Ｈ１１−２（点線の正方形で示される領域）に平行移動させることができる。
【０１７６】
このように、スイッチ２０４をオン、オフさせ、画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ平行移動させることで、領域Ｇ１１−１および領域Ｇ１１−２の間の、画像が表示されなかった領域にも画像を表示することができる。したがって、ユーザが認識できない程度の短い時間間隔（例えば、（１／１２０）秒）でスイッチ２０４をオン、オフさせて画像を表示させることで、空間方向に２倍密の画像を表示することができる。
【０１７７】
例えば、時刻Ｔａにおいて、スクリーン７８に表示させる画像をＩａとし、時刻Ｔａの（１／６０）秒後の時刻Ｔｂにおいて、スクリーン７８に表示させる画像をＩｂとする。したがって、このとき、表示装置５１は、時刻Ｔａにおいて、スクリーン７８に画像Ｉａを表示し、時刻Ｔｂにおいて、スクリーン７８に画像Ｉｂを表示する。
【０１７８】
ここで、画像データ生成部１３１は、画像Ｉａの２倍密画像を表示するための画像データを生成する。画像データ生成部１３１は、画像Ｉａを表示させる画像データを基に、画像Ｉａ上における任意の画素Ａと画素Ａに隣接する画素Ｂとの間の画像が表示されない空間を画素Ｃとし、画素Ｃに対応する領域に表示させる、新たな画像Ｉａ２を表示させる画像データを生成する。
【０１７９】
同様に、画像データ生成部１３１は、画像Ｉｂを表示させる画像データを基に、画像Ｉｂ上における任意の画素Ａと画素Ａに隣接する画素Ｂとの間の画像が表示されない空間を画素Ｃとし、画素Ｃに対応する領域に表示させる、新たな画像Ｉｂ２を表示させる画像データを生成する。
【０１８０】
そして、表示装置５１は、時刻Ｔａにおいて画像Ｉａを表示し、時刻Ｔａから（１／１２０）秒後の時刻Ｔａ２において画像Ｉａ２を表示する。さらに、表示装置５１は、時刻Ｔａ２からさらに（１／１２０）秒後の時刻Ｔｂにおいて画像Ｉｂを表示し、時刻Ｔｂからさらに（１／１２０）秒後の時刻Ｔｂ２において画像Ｉｂ２を表示する。
【０１８１】
このとき、図１２に示すように、表示装置５１が時刻Ｔａ２において、スクリーン７８に表示する画像Ｉａ２は、時刻Ｔａにおいてスクリーン７８に表示する画像Ｉａに対して、図中、左方向に１画素の半分の距離だけ平行移動して表示される。
【０１８２】
ここで、人間が有する、映像認識における時間的分解能力は、（１／６０）秒程度だといわれているため、ユーザには、時刻Ｔａにおいて表示された画像Ｉａと、時刻Ｔａ２において表示された画像Ｉａ２とが、同時刻に表示されたように見える。
【０１８３】
このように、（１／１２０）秒程度の短い時間間隔で、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過した光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子７６において回析し、平行移動した光によって表示される画像とを交互に表示することによって、入力された画像の２倍密画像を表示することができる。
【０１８４】
以上のように、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０１８５】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０１８６】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０１８７】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０１８８】
また、光の３原色の赤、緑、および青の光のそれぞれを、ホログラフィック光学素子７６において、平行移動させると説明したが、実際には、入射した光が平行移動する距離は、光の波長に依存するため、赤色の光が平行移動した距離、緑色の光が平行移動した距離、および青色の光が平行移動した距離のそれぞれを比較した場合、平行移動した距離に微小の誤差が生じる。
【０１８９】
そこで、例えば、図１３に示すように、赤色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−１、緑色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−２、および青色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−３をそれぞれ隣接するように配置することで、赤色の光が平行移動する距離、緑色の光が平行移動する距離、および青色の光が平行移動する距離のそれぞれを、同一の距離にすることができる。なお、図中、Ｒ１２１は、ホログラフィック光学素子２８１−１に入射した光の光路を表す。
【０１９０】
赤色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−１は、透明電極３０１−１乃至透明電極３０１−４、硝子板３０２−１乃至硝子板３０２−４、スイッチ３０３−１、電源３０４−１、高分子領域３０５−１乃至高分子領域３０５−４、および液晶領域３０６−１乃至液晶領域３０６−６を含むように構成される。
【０１９１】
なお、透明電極３０１−１乃至透明電極３０１−４、硝子板３０２−１乃至硝子板３０２−４、スイッチ３０３−１、電源３０４−１、高分子領域３０５−１乃至高分子領域３０５−４、および液晶領域３０６−１乃至液晶領域３０６−６のそれぞれは、図７における透明電極２１１、硝子板２１２、スイッチ２０４、電源２０５、高分子領域２１３、および液晶領域２１４のそれぞれと同様であるので、その説明は省略する。
【０１９２】
また、緑色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−２は、透明電極３０１−５乃至透明電極３０１−８、硝子板３０２−５乃至硝子板３０２−８、スイッチ３０３−２、電源３０４−２、高分子領域３０５−５乃至高分子領域３０５−８、および液晶領域３０６−７乃至液晶領域３０６−１２を含むように構成される。
【０１９３】
なお、透明電極３０１−５乃至透明電極３０１−８、硝子板３０２−５乃至硝子板３０２−８、スイッチ３０３−２、電源３０４−２、高分子領域３０５−５乃至高分子領域３０５−８、および液晶領域３０６−７乃至液晶領域３０６−１２のそれぞれは、透明電極３０１−１乃至透明電極３０１−４、硝子板３０２−１乃至硝子板３０２−４、スイッチ３０３−１、電源３０４−１、高分子領域３０５−１乃至高分子領域３０５−４、および液晶領域３０６−１乃至液晶領域３０６−６のそれぞれと同様であるので、その説明は省略する。
【０１９４】
さらに、青色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−３は、透明電極３０１−９乃至透明電極３０１−１２、硝子板３０２−９乃至硝子板３０２−１２、スイッチ３０３−３、電源３０４−３、高分子領域３０５−９乃至高分子領域３０５−１２、および液晶領域３０６−１３乃至液晶領域３０６−１８を含むように構成される。
【０１９５】
なお、透明電極３０１−９乃至透明電極３０１−１２、硝子板３０２−９乃至硝子板３０２−１２、スイッチ３０３−３、電源３０４−３、高分子領域３０５−９乃至高分子領域３０５−１２、および液晶領域３０６−１３乃至液晶領域３０６−１８のそれぞれは、透明電極３０１−１乃至透明電極３０１−４、硝子板３０２−１乃至硝子板３０２−４、スイッチ３０３−１、電源３０４−１、高分子領域３０５−１乃至高分子領域３０５−４、および液晶領域３０６−１乃至液晶領域３０６−６のそれぞれと同様であるので、その説明は省略する。
【０１９６】
すなわち、赤色の光を平行移動させたい場合、スイッチ３０３−１をオフし、スイッチ３０３−２およびスイッチ３０３−３をオンする。同様に、緑色の光を平行移動させたい場合、スイッチ３０３−２をオフし、スイッチ３０３−１およびスイッチ３０３−３をオンする。また、青色の光を平行移動させたい場合、スイッチ３０３−３をオフし、スイッチ３０３−１およびスイッチ３０３−２をオンする。
【０１９７】
したがって、例えば、スイッチ３０３−１をオフし、スイッチ３０３−２およびスイッチ３０３−３をオンした場合、矢印Ｒ１２１で示すように、ホログラフィック光学素子２８１−１に入射した赤色の光は、液晶領域３０６−１および高分子領域３０５−１の境界面において回析し、高分子領域３０５−４に入射する。
【０１９８】
そして、高分子領域３０５−４に入射した赤色の光は、高分子領域３０５−４および液晶領域３０６−６の境界面において回析し、ホログラフィック光学素子２８１−２の入射側の端面に対して、垂直に入射する。
【０１９９】
ホログラフィック光学素子２８１−２に入射した赤色の光は、ホログラフィック光学素子２８１−２およびホログラフィック光学素子２８１−３をそのまま透過し、ホログラフィック光学素子２８１−３の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０２００】
このようにして、赤色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−１、緑色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−２、および青色の光を平行移動させるためのホログラフィック光学素子２８１−３をそれぞれ隣接するように配置することで、赤色の光が平行移動する距離、緑色の光が平行移動する距離、および青色の光が平行移動する距離のそれぞれを、同一の距離にすることができる。
【０２０１】
次に、直視型の表示装置に、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。ここで、直視型の表示装置とは、画像をスクリーンなどに投影せずに、直接、表示素子に表示する表示装置、すなわち、表示装置を透過させた光が、表示装置を見ている人の目に入射される表示装置をいう。
【０２０２】
図１４は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２０３】
なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は適宜省略する。また、Ｒ１４１およびＲ１４２は、液晶表示デバイス７４に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を表し、Ｇ３１−１およびＧ３１−２は、ホログラフィック光学素子７６から出射した光によって、ユーザの目に明るく見える領域を表している。
【０２０４】
表示装置は、光源３４１、液晶表示デバイス７４、およびホログラフィック光学素子７６を含むように構成される。
【０２０５】
光源３４１は、白色の光であって、光の進行方向に直交する平面において、光の強度分布が均一なＰ偏光の光を発光し、発光した光を液晶表示デバイス７４の入射側の端面に対して垂直に入射させる。光源３４１は、いわゆるバックライトであり、例えば、放電管ランプまたはLED（Light Emitting Diode）などの発光素子、偏光変換素子、拡散板、レンズなどから構成される。
【０２０６】
例えば、ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオンされている場合、光源３４１が発光したＰ偏光の光は、例えば、矢印Ｒ１４１で示すように、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０２０７】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、表示装置を見ているユーザの目に入射する。すなわち、このとき、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過したＰ偏光の光によって表示される画像を、出射側の端面に表示する。
【０２０８】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｇ３１−１で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−１の面積と同一の面積を有する領域Ｇ３１−１を通過する光が結像する画像を、１画素分の画像として認識する。
【０２０９】
同様に、ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオンされている場合、光源３４１が発光したＰ偏光の光は、例えば、矢印Ｒ１４２で示すように、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０２１０】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、表示装置を見ているユーザの目に入射する。すなわち、このとき、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過したＰ偏光の光によって表示される画像を、出射側の端面に表示する。
【０２１１】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｇ３１−２で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−２の面積と同一の面積を有する領域Ｇ３１−２を通過する光が結像する画像を、１画素分の画像として認識する。
【０２１２】
また、ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオフされている場合、図１５に示すように、ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、回析して１画素の半分の距離だけ平行移動する。
【０２１３】
なお、図中、図１４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は省略する。
【０２１４】
また、図中、Ｒ１５１およびＲ１５２は、液晶表示デバイス７４に入射し、ホログラフィック光学素子７６から出射する光の光路を表し、Ｈ３１−１およびＨ３１−２は、ホログラフィック光学素子７６から出射した光によって、ユーザの目に明るく見える領域を表している。
【０２１５】
ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオフされている場合、光源３４１が発光したＰ偏光の光は、例えば、矢印Ｒ１５１で示すように、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０２１６】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、液晶領域２１４−１および高分子領域２１３−２の境界面において回析し、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射する。ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射したＰ偏光の光は、高分子領域２１３−７および液晶領域２１４−８の境界面において回析し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０２１７】
このとき、Ｐ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６に入射した位置から、図中、下方向に１画素の半分の距離だけ平行移動して、ホログラフィック光学素子７６から出射する。ホログラフィック光学素子７６を出射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、表示装置を見ているユーザの目に入射する。すなわち、このとき、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過したＰ偏光の光によって表示される画像を、出射側の端面に表示する。
【０２１８】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−１を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｈ３１−１で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−１の面積と同一の面積を有する領域Ｈ３１−１を通過する光が結像する画像を、１画素分の画像として認識する。
【０２１９】
同様に、ホログラフィック光学素子７６のスイッチ２０４がオフされている場合、光源３４１が発光したＰ偏光の光は、例えば、矢印Ｒ１５２で示すように、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過し、ホログラフィック光学素子７６に入射する。
【０２２０】
ホログラフィック光学素子７６に入射したＰ偏光の光は、液晶領域２１４−３および高分子領域２１３−４の境界面において回析し、ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射する。ホログラフィックPDLCパネル２０３−２に入射したＰ偏光の光は、高分子領域２１３−９および液晶領域２１４−１０の境界面において回析し、ホログラフィック光学素子７６の出射側の端面に対して、垂直に出射する。
【０２２１】
このとき、Ｐ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６に入射した位置から、図中、下方向に１画素の半分の距離だけ平行移動して、ホログラフィック光学素子７６から出射する。ホログラフィック光学素子７６を出射したＰ偏光の光は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過し、表示装置を見ているユーザの目に入射する。すなわち、このとき、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過したＰ偏光の光によって表示される画像を、出射側の端面に表示する。
【０２２２】
この場合、液晶表示デバイス７４の液晶セル２０１−２を透過した光によって、ユーザの目に明るく見える領域は、領域Ｈ３１−２で示す領域である。すなわち、ユーザは、液晶セル２０１−２の面積と同一の面積を有する領域Ｈ３１−２を通過する光が結像する画像を、１画素分の画像として認識する。
【０２２３】
このように表示装置は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光によって表示される画像とを交互に表示することで、液晶表示デバイス７４から出射した光により表示される画像の２倍の解像度の画像を表示する。
【０２２４】
以上のように、表示装置は、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光によって表示される画像とを表示することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０２２５】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、ホログラフィック光学素子の出射側の端面に表示することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０２２６】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、ホログラフィック光学素子の出射側の端面に表示することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０２２７】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０２２８】
本発明を適用した第３の実施の形態について説明する。
【０２２９】
図１６は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２３０】
なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は適宜省略する。また、図中、矢印Ａ４１は、ユーザがスクリーン７８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン７８の右側から、スクリーン７８に表示された画像を見る。
【０２３１】
表示装置は、光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、投影用光学系７７、スクリーン７８、およびホログラフィック光学素子３５１を含むように構成される。
【０２３２】
ダイクロイックプリズム７５は、液晶表示デバイス７４から入射した光を混合（合成）し、光の３原色の赤、緑、および青からなる画像を表示させる光を生成し、生成した光を投影用光学系７７に入射させる。
【０２３３】
投影用光学系７７は、１または複数の投影レンズなどから構成され、ダイクロイックプリズム７５から入射した光をホログラフィック光学素子３５１に入射させる。
【０２３４】
ホログラフィック光学素子３５１は、偏光選択性透過型ホログラフィック光学素子であり、投影用光学系７７から入射した光をそのまま透過させて、スクリーン７８に投影させるか、投影用光学系７７から入射した光を、光の進行方向に対して垂直な方向に所定の距離だけ平行移動させて、スクリーン７８に投影させる。
【０２３５】
ここで、ホログラフィック光学素子３５１に含まれる、高分子領域と液晶領域は、投影用光学系７７から入射した光を、光の進行方向に対して垂直な方向に所定の距離だけ平行移動するような位置に配置されている。なお、ホログラフィック光学素子３５１の詳細は、図７乃至図１０を参照して説明したホログラフィック光学素子７６と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
【０２３６】
ホログラフィック光学素子３５１は、ホログラフィック光学素子３５１をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３５１において平行移動させた光とを交互にスクリーン７８に投影する。
【０２３７】
スクリーン７８は、ホログラフィック光学素子３５１から投影された光を基に画像を表示する。
【０２３８】
このようにして、表示装置は、ホログラフィック光学素子３５１をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３５１において平行移動させた光とをスクリーン７８に投影し、画像を表示する。
【０２３９】
以上のように、表示装置は、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光によって表示される画像とを表示することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０２４０】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０２４１】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０２４２】
本発明を適用した第４の実施の形態について説明する。
【０２４３】
図１７は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２４４】
なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は適宜省略する。また、図中、矢印Ａ６１は、ユーザがスクリーン７８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン７８の右側から、スクリーン７８に表示された画像を見る。
【０２４５】
表示装置は、光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、投影用光学系７７、スクリーン７８、およびホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３を含むように構成される。
【０２４６】
ホログラフィック光学素子３６１−１は、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる光を透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２４７】
ホログラフィック光学素子３６１−１は、ホログラフィック光学素子３６１−１をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−１において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２４８】
ホログラフィック光学素子３６１−２は、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる光をそのまま透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２４９】
ホログラフィック光学素子３６１−２は、ホログラフィック光学素子３６１−２をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−２において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２５０】
ホログラフィック光学素子３６１−３は、液晶表示デバイス７４−３から入射した、青色の画像を表示させる光をそのまま透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−３から入射した、緑色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２５１】
ホログラフィック光学素子３６１−３は、ホログラフィック光学素子３６１−３をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−３において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２５２】
ダイクロイックプリズム７５は、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３から入射した、赤色の画像を表示させる光、緑色の画像を表示させる光、および青色の画像を表示させる光を混合（合成）し、光の３原色の赤、緑、青色からなる画像を表示させる光を生成する。ダイクロイックプリズム７５は、生成した画像を表示させる光を、投影用光学系７７を介して、スクリーン７８に投影する。
【０２５３】
このようにして、表示装置は、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３のそれぞれをそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３のそれぞれにおいて平行移動させた光とをスクリーン７８に投影し、画像を表示する。
【０２５４】
以上のように、表示装置は、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光によって表示される画像とを表示することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０２５５】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０２５６】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０２５７】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０２５８】
本発明を適用した第５の実施の形態について説明する。
【０２５９】
図１８は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２６０】
なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は適宜省略する。また、図中、矢印Ａ８１は、ユーザがスクリーン７８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン７８の左側から、スクリーン７８に表示された画像を見る。
【０２６１】
表示装置は、光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、ホログラフィック光学素子７６、スクリーン７８、および投影用光学系３８１を含むように構成される。
【０２６２】
ホログラフィック光学素子７６は、ダイクロイックプリズム７５から入射した画像を表示させる光をそのまま透過させて、投影用光学系３８１に入射させるか、ダイクロイックプリズム７５から入射した画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、投影用光学系３８１に入射させる。
【０２６３】
このとき、ホログラフィック光学素子７６は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光とを交互に投影用光学系３８１に入射させる。
【０２６４】
投影用光学系３８１は、１または複数の投影用レンズなどからなり、ホログラフィック光学素子７６から入射した、画像を表示させる光を発散させ、スクリーン７８に投影する。このとき、投影用光学系３８１は、入射した光が結像する像が反転するように、光を発散させ、スクリーン７８に投影する。
【０２６５】
このようにして、表示装置は、ホログラフィック光学素子７６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子７６において平行移動させた光とをスクリーン７８に投影し、画像を表示する。
【０２６６】
以上のように、表示装置は、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光によって表示される画像とを表示することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０２６７】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０２６８】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０２６９】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０２７０】
本発明を適用した第６の実施の形態について説明する。
【０２７１】
図１９は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２７２】
なお、図中、図１７または図１８における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は適宜省略する。また、図中、矢印Ａ１０１は、ユーザがスクリーン７８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン７８の左側から、スクリーン７８に表示された画像を見る。
【０２７３】
表示装置は、光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、スクリーン７８、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３、および投影用光学系３８１を含むように構成される。
【０２７４】
ホログラフィック光学素子３６１−１は、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる光をそのまま透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−１から入射した、赤色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２７５】
ホログラフィック光学素子３６１−１は、ホログラフィック光学素子３６１−１をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−１において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２７６】
ホログラフィック光学素子３６１−２は、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる光をそのまま透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−２から入射した、緑色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２７７】
ホログラフィック光学素子３６１−２は、ホログラフィック光学素子３６１−２をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−２において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２７８】
ホログラフィック光学素子３６１−３は、液晶表示デバイス７４−３から入射した、青色の画像を表示させる光をそのまま透過させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させるか、液晶表示デバイス７４−３から入射した、緑色の画像を表示させる光を、１画素の半分の距離だけ所定の方向に平行移動させて、ダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２７９】
ホログラフィック光学素子３６１−３は、ホログラフィック光学素子３６１−３をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−３において平行移動させた光とを交互にダイクロイックプリズム７５に入射させる。
【０２８０】
ダイクロイックプリズム７５は、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３のそれぞれから入射した、赤色の画像を表示させる光、緑色の画像を表示させる光、および青色の画像を表示させる光を混合（合成）し、光の３原色の赤、緑、青色からなる画像を表示させる光を生成する。ダイクロイックプリズム７５は、生成した画像を表示させる光を、投影用光学系３８１を介して、スクリーン７８に入射させる。
【０２８１】
このようにして、表示装置は、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３のそれぞれをそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子３６１−１乃至ホログラフィック光学素子３６１−３のそれぞれにおいて平行移動させた光とをスクリーン７８に投影し、画像を表示する。
【０２８２】
以上のように、表示装置は、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光によって表示される画像と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光によって表示される画像とを表示することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０２８３】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０２８４】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０２８５】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０２８６】
また、画像データ生成部１３１において、入力された画像データを基に、空間方向に２倍密の画像を生成すると説明したが、時間方向に２倍密の画像を生成し、生成した時間方向に２倍密の画像を表示させるようにしてもよい。
【０２８７】
さらに、ホログラフィック光学素子に入射した光を、所定の１方向に平行移動させると説明したが、同一の光学特性を有する２つのホログラフィック光学素子のうち、一方のホログラフィック光学素子を、他の一方のホログラフィック光学素子に対して、入射側の端面に対して垂直な直線を軸として、所定の方向に９０度回転させて配置することにより、ホログラフィック光学素子に入射した光を、所定の３方向に平行移動させることが可能となる。
【０２８８】
以下、ホログラフィック光学素子に入射した光を、所定の３方向に平行移動させる場合について説明する。
【０２８９】
本発明を適用した第７の実施の形態について説明する。
【０２９０】
図２０は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【０２９１】
図中、矢印Ａ１２１は、ユーザがスクリーン４２８に表示された画像を見る視線を示している。すなわち、ユーザは、図中、スクリーン４２８の右側から、スクリーン４２８に表示された画像を見る。
【０２９２】
表示装置は、光源４２１−１乃至光源４２１−３、反射ミラー４２２−１乃至反射ミラー４２２−３、照明用光学系４２３−１乃至照明用光学系４２３−３、液晶表示デバイス４２４−１乃至液晶表示デバイス４２４−３、ダイクロイックプリズム４２５、ホログラフィック光学素子４２６、投影用光学系４２７、およびスクリーン４２８を含むように構成される。
【０２９３】
なお、光源４２１−１乃至光源４２１−３、反射ミラー４２２−１乃至反射ミラー４２２−３、照明用光学系４２３−１乃至照明用光学系４２３−３、液晶表示デバイス４２４−１乃至液晶表示デバイス４２４−３、ダイクロイックプリズム４２５、投影用光学系４２７、およびスクリーン４２８のそれぞれは、図２における光源７１−１乃至光源７１−３、反射ミラー７２−１乃至反射ミラー７２−３、照明用光学系７３−１乃至照明用光学系７３−３、液晶表示デバイス７４−１乃至液晶表示デバイス７４−３、ダイクロイックプリズム７５、投影用光学系７７、およびスクリーン７８のそれぞれと同様であるので、その説明は、適宜、省略する。
【０２９４】
ホログラフィック光学素子４２６は、偏光選択性透過型ホログラフィック光学素子であり、ホログラフィック光学素子４２６の入射側の端面が、ダイクロイックプリズム４２５から入射する光の光軸に対して垂直になるように配置されている。
【０２９５】
ホログラフィック光学素子４２６は、ダイクロイックプリズム４２５から入射した光をそのまま透過させて、投影用光学系４２７に入射させるか、ダイクロイックプリズム４２５から入射した光を所定の距離だけ平行移動させて、投影用光学系４２７に入射させる。
【０２９６】
なお、ホログラフィック光学素子４２６の詳細は後述するが、ホログラフィック光学素子４２６は、ホログラフィック光学素子４２６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子４２６において平行移動させた光とを、順番に投影用光学系４２７に入射させることで、液晶表示デバイス４２４−１乃至液晶表示デバイス４２４−３のそれぞれから出射した光により表示される画像の４倍の解像度の画像を、スクリーン４２８に表示させる。
【０２９７】
すなわち、ホログラフィック光学素子４２６は、ホログラフィック光学素子４２６をそのまま透過させた光によって表示される画像、ホログラフィック光学素子４２６において、第１の方向に平行移動させた光によって表示される画像、ホログラフィック光学素子４２６において、第２の方向に平行移動させた光によって表示される画像、およびホログラフィック光学素子４２６において、第３の方向に平行移動させた光によって表示される画像の順番で、スクリーン４２８に画像を表示させる。
【０２９８】
なお、以下、光源４２１−１乃至光源４２１−３のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に光源４２１と称する。また、以下、液晶表示デバイス４２４−１乃至液晶表示デバイス４２４−３のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、液晶表示デバイス４２４と称する。
【０２９９】
このようにして、表示装置は、ホログラフィック光学素子４２６をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子４２６において平行移動させた光とをスクリーン４２８に投影し、画像を表示する。
【０３００】
図２１は、表示装置の制御系の機能の構成を示すブロック図である。
【０３０１】
表示装置４０１には、チューナ４６１、ビデオプレーヤ４６２、およびＰＣ４６３が接続されている。
【０３０２】
なお、チューナ４６１、ビデオプレーヤ４６２、およびＰＣ４６３のそれぞれは、図３におけるチューナ１１１、ビデオプレーヤ１１２、およびＰＣ１１３のそれぞれと同様であるので、その説明は省略する。
【０３０３】
表示装置４０１は、チューナ４６１、ビデオプレーヤ４６２、またはＰＣ４６３から供給された画像データを基に、４倍密画像を表示させる画像データを生成する。表示装置４０１は、生成した画像データを基に、画像を表示する。
【０３０４】
ここで、４倍密画像とは、チューナ４６１、ビデオプレーヤ４６２、またはＰＣ４６３から供給された画像データを基に表示される画像の４倍の解像度の画像をいう。換言すれば、４倍密画像は、供給された画像データを基に表示される画像を、例えば、空間方向に４倍密にした画像である。
【０３０５】
表示装置４０１は、４倍密画像生成部４８１、画像分割部４８２、表示制御部４８３、および表示部４８４を含むように構成される。
【０３０６】
４倍密画像生成部４８１は、チューナ４６１、ビデオプレーヤ４６２、またはＰＣ４６３などの外部装置から供給された、画像（ＳＤ（Standard Definition（標準精細度））画像）を表示させる画像データを基に、４倍密画像（ＨＤ（High Definition（高精細度））画像）を表示させる画像データを生成する。４倍密画像生成部４８１は、生成した画像データを画像分割部４８２に供給する。
【０３０７】
画像分割部４８２は、４倍密画像生成部４８１から供給された、４倍密画像を表示させる画像データを、空間方向に４分割して表示させる画像データを生成し、生成した画像データを表示制御部４８３に供給する。
【０３０８】
すなわち、画像分割部４８２は、１つのフレームの画像を、縦２画素×横２画素からなる画素の組に分割し、画素の組のそれぞれから、画素の組において同じ位置の１つの画素（以下、第１の画素と称する）を抽出し、抽出された第１の画素からなる画像を新たな１つのフレームとし、画素の組のそれぞれから、画素の組において同じ位置の他の１つの画素（以下、第２の画素と称する）を抽出し、抽出された第２の画素からなる画像を新たな１つのフレームとする。
【０３０９】
同様に、画像分割部４８２は、画素の組のそれぞれから、画素の組において同じ位置のさらに他の１つの画素（以下、第３の画素と称する）を抽出し、抽出された第３の画素からなる画像を新たな１つのフレームとし、画素の組のそれぞれから、画素の組において同じ位置のさらに他の１つの画素（以下、第４の画素と称する）を抽出し、抽出された第４の画素からなる画像を新たな１つのフレームとすることによって、４倍密画像を表示させる画像データを、空間方向に４分割する。
【０３１０】
表示制御部４８３は、画像分割部４８２から供給された画像データを基に、表示部４８４を制御し、４倍密画像を表示させる。表示制御部４８３は、画像分割部４８２から供給された画像データを基に、例えば、光源４２１および液晶表示デバイス４２４を制御するための表示制御信号を生成し、生成した表示制御信号を表示部４８４に供給する。
【０３１１】
表示制御部４８３は、ホログラフィック光学素子駆動制御部５０１を備えている。表示制御部４８３のホログラフィック光学素子駆動制御部５０１は、画像分割部４８２から供給された画像データを基に、ホログラフィック光学素子４２６の駆動を制御するためのホログラフィック光学素子制御信号を生成し、生成したホログラフィック光学素子制御信号を、表示部４８４に供給する。
【０３１２】
表示部４８４は、図２０で示される、光源４２１−１乃至スクリーン４２８からなり、表示制御部４８３から供給された表示制御信号およびホログラフィック光学素子制御信号を基に、スクリーン４２８に４倍密画像を表示させる。表示部４８４は、ホログラフィック光学素子４２６を備えている。
【０３１３】
ホログラフィック光学素子４２６は、表示制御部４８３から供給されたホログラフィック光学素子制御信号を基に、ホログラフィック光学素子４２６の各部を駆動し、光をそのまま透過させるか、所定の方向に平行移動させる。また、表示部４８４は、表示制御部４８３から供給された表示制御信号を基に、光源４２１、液晶表示デバイス４２４などを駆動させ、スクリーン４２８に４倍密画像を表示させる。
【０３１４】
このようにして、表示装置４０１は、４倍密画像を表示させる画像データを生成し、生成した画像データを基に、４倍密画像を表示する。
【０３１５】
ここで、４倍密画像生成部４８１がＳＤ画像を表示させる画像データを基に、ＨＤ画像である４倍密の画像データを生成すると説明したが、４倍密画像生成部４８１は、例えば、クラス分類処理と、適応処理とからなるクラス分類適応処理を行うことによって、４倍密の画像データを生成する。このとき、４倍密画像生成部４８１は、クラス分類適応処理において、使用される係数セットを予め記憶している。
【０３１６】
以下、図を参照して、係数セットの算出およびクラス分類適応処理について説明する。
【０３１７】
係数セットは、例えば、算出部によって算出される。係数セットを算出する算出部は、表示装置４０１に含まれる機能ブロックであってもよいし、外部装置であってもよい。
【０３１８】
図２２は、空間方向に、より高解像度な画像を生成するクラス分類適応処理において使用される係数セットを算出（生成）する算出部の構成を示すブロック図である。例えば、図２２に構成を示す算出部は、入力されたＨＤ画像を基に、ＳＤ画像からＨＤ画像を生成するクラス分類適応処理において使用される係数セットを生成する。
【０３１９】
ＨＤ画像フレームメモリ５４１は、入力された所定のＨＤ画像を記憶する。ＨＤ画像フレームメモリ５４１は、記憶しているＨＤ画像を加重平均部５４２および学習部５４４に供給する。
【０３２０】
加重平均部５４２は、ＨＤ画像フレームメモリ５４１から供給された、ＨＤ画像を４分の１加重平均してＳＤ画像を生成し、生成したＳＤ画像をＳＤ画像フレームメモリ５４３に供給する。
【０３２１】
例えば、加重平均部５４２は、図２３に示すように、ＨＤ画像の２×２（横×縦）の４つの画素（同図において、白丸で示す部分）を１単位とし、各単位の４つの画素の画素値を加算して、加算された結果を４で除算する。加重平均部５４２は、このように、４分の１加重平均された結果を、各単位の中心に位置するＳＤ画像の画素（同図において、黒丸で示す部分）に設定する。
【０３２２】
ＳＤ画像フレームメモリ５４３は、加重平均部５４２から供給された、ＨＤ画像に対応する、ＳＤ画像を記憶する。ＳＤ画像フレームメモリ５４３は、記憶している、ＨＤ画像に対応するＳＤ画像を学習部５４４に供給する。
【０３２３】
学習部５４４は、ＨＤ画像フレームメモリ５４１から供給されたＨＤ画像、およびＳＤ画像フレームメモリ５４３から供給された、ＨＤ画像に対応するＳＤ画像を基に、係数セットを生成し、生成した係数セットを係数セットメモリ５４５に供給する。
【０３２４】
係数セットメモリ５４５は、学習部５４４から供給された係数セットを記憶する。
【０３２５】
図２４は、学習部５４４の構成を示すブロック図である。
【０３２６】
クラス分類部５６１は、クラスタップ取得部５８１および波形分類部５８２で構成され、入力されたＳＤ画像の、注目している画素である、注目画素をクラス分類する。クラスタップ取得部５８１は、注目画素に対応する、ＳＤ画像の画素である、所定の数のクラスタップを取得し、取得したクラスタップを波形分類部５８２に供給する。
【０３２７】
例えば、図２３において、上からｉ番目で、左からｊ番目のＳＤ画像の画素（図中、黒丸で示す部分）をＸijと表すとすると、クラスタップ取得部５８１は、注目画素Ｘijの左上、上、右上、左、右、左下、下、右下に隣接する８つの画素Ｘ(i-1)(j-1)，Ｘ(i-1)j，Ｘ(i-1)(j+1)，Ｘi(j-1)，Ｘi(j+1)，Ｘ(i-1)(j-1)，Ｘ(i-1)j，Ｘ(i+1)(j+1)に、自身を含め、合計９画素で構成されるクラスタップを取得する。このクラスタップは、波形分類部５８２に供給される。
【０３２８】
なお、この場合、クラスタップは、３×３画素でなる正方形状のブロックで構成されることとなるが、クラス分類用ブロックの形状は、正方形である必要はなく、その他、例えば、長方形や、十文字形、その他の任意な形とすることが可能である。また、クラスタップを構成する画素数も、３×３の９画素に限定されるものではない。
【０３２９】
波形分類部５８２は、入力信号を、その特徴に基づいていくつかのクラスに分類する、クラス分類処理を実行して、クラスタップを基に、注目画素を１つのクラスに分類する。波形分類部５８２は、例えば、注目画素を５１２のクラスのうちの１つのクラスに分類し、分類されたクラスに対応するクラス番号を予測タップ取得部５６２に供給する。
【０３３０】
ここで、クラス分類処理について簡単に説明する。
【０３３１】
いま、例えば、図２５に示すように、ある注目画素と、それに隣接する３つの画素により、２×２画素でなるクラスタップを構成し、また、各画素は、１ビットで表現される（０または１のうちのいずれかのレベルをとる）ものとする。この場合、注目画素を含む２×２の４画素のブロックは、各画素のレベル分布により、図２６に示すように、１６（＝（２1）4）パターンに分類することができる。従って、いまの場合、注目画素は、１６のパターンに分類することができ、このようなパターン分けが、クラス分類処理であり、クラス分類部５６１において行われる。
【０３３２】
なお、クラス分類処理は、画像（クラスタップ）のアクティビティ（画像の複雑さ）（変化の激しさ）などをも考慮して行うようにすることが可能である。
【０３３３】
ここで、通常、各画素には、例えば８ビット程度が割り当てられる。また、例えば、上述したように、クラスタップは、３×３の９画素で構成される。従って、このようなクラスタップを対象にクラス分類処理を行ったのでは、（２8）9という膨大な数のクラスに分類されることになる。
【０３３４】
そこで、波形分類部５８２において、クラスタップに対して、ADRC（Adaptive Dynamic Range Coding）処理が施され、これにより、クラスタップを構成する画素のビット数を小さくすることで、クラス数を削減する。
【０３３５】
説明を簡単にするため、図２７に示すように、直線上に並んだ４画素で構成されるクラスタップを考えると、ADRC処理においては、その画素値の最大値MAXと最小値MINが検出される。そして、ＤＲ＝MAX−MINを、クラスタップで構成されるブロックの局所的なダイナミックレンジとし、このダイナミックレンジＤＲに基づいて、クラスタップのブロックを構成する画素の画素値がＫビットに再量子化される。
【０３３６】
即ち、ブロック内の各画素値から、最小値MINを減算し、その減算値をＤＲ／２Ｋで除算する。そして、その結果得られる除算値に対応するコード（ADRCコード）に変換される。具体的には、例えば、Ｋ＝２とした場合、図２８に示すように、除算値が、ダイナミックレンジＤＲを４（＝２2）等分して得られるいずれの範囲に属するかが判定され、除算値が、最も下のレベルの範囲、下から２番目のレベルの範囲、下から３番目のレベルの範囲、または最も上のレベルの範囲に属する場合には、それぞれ、例えば、００Ｂ，０１Ｂ，１０Ｂ、または１１Ｂなどの２ビットにコード化される（Ｂは２進数であることを表す）。そして、復号側においては、ADRCコード００Ｂ，０１Ｂ，１０Ｂ、または１１Ｂは、ダイナミックレンジＤＲを４等分して得られる最も下のレベルの範囲の中心値Ｌ00、下から２番目のレベルの範囲の中心値Ｌ01、下から３番目のレベルの範囲の中心値Ｌ10、または最も上のレベルの範囲の中心値Ｌ11に変換され、その値に、最小値MINが加算されることで復号が行われる。
【０３３７】
ここで、このようなADRC処理はノンエッジマッチングと呼ばれる。
【０３３８】
なお、ADRC処理については、本件出願人が先に出願した、例えば、特開平３−５３７７８号公報などに、その詳細が開示されている。
【０３３９】
クラスタップを構成する画素に割り当てられているビット数より少ないビット数で再量子化を行うADRC処理を施すことにより、上述したように、クラス数を削減することができ、このようなADRC処理が、波形分類部５８２において行われる。
【０３４０】
なお、波形分類部５８２において、ADRCコードに基づいて、クラス分類処理が行われると説明したが、クラス分類処理は、その他、例えば、DPCM（予測符号化）や、BTC（Block Truncation Coding）、ＶＱ（ベクトル量子化）、DCT（離散コサイン変換）、アダマール変換などを施したデータを対象に行うようにすることも可能である。
【０３４１】
予測タップ取得部５６２は、クラス番号を基に、ＳＤ画像の画素から、クラスに対応し、元の画像（ＨＤ画像）の予測値を計算するための単位である、予測タップを取得し、取得した予測タップおよびクラス番号を対応画素取得部５６３に供給する。
【０３４２】
例えば、図２３において、ＳＤ画像の画素Ｘij（図中、黒丸で示す部分）を中心とする、元の画像（ＨＤ画像）における２×２の９画素の画素値を、その最も左から右方向、かつ上から下方向に、Ｙij（１），Ｙij（２），Ｙij（３），Ｙij（４）と表すとすると、画素Ｙij（１）乃至Ｙij（４）の予測値の計算に必要な係数を算出するために、予測タップ取得部５６２は、例えば、ＳＤ画像の画素Ｘijを中心とする３×３の９画素Ｘ(i-1)(j-1)，Ｘ(i-1)j，Ｘ(i-1)(j+1)，Ｘi(j-1)，Ｘij，Ｘi(j+1)，Ｘ(i+1)(j-1)，Ｘ(i+1)j，Ｘ(i+1)(j+1)で構成される正方形状の予測タップを取得する。
【０３４３】
具体的には、例えば、図２３において四角形で囲む、ＨＤ画像における画素Ｙ33（１）乃至Ｙ33（４）の４画素の予測値の計算に必要な係数を算出するには、画素Ｘ22，Ｘ23，Ｘ24，Ｘ32，Ｘ33，Ｘ34，Ｘ42，Ｘ43，Ｘ44により、予測タップが構成される（この場合の注目画素は、Ｘ33となる）。
【０３４４】
対応画素取得部５６３は、予測タップおよびクラス番号を基に、予測すべき画素値に対応するＨＤ画像の画素の画素値を取得し、予測タップ、クラス番号、および取得した予測すべき画素値に対応するＨＤ画像の画素の画素値を正規方程式生成部５６４に供給する。
【０３４５】
例えば、対応画素取得部５６３は、ＨＤ画像における画素Ｙ33（１）乃至Ｙ33（４）の４画素の予測値の計算に必要な係数を算出するとき、予測すべき画素値に対応するＨＤ画像の画素として、画素Ｙ33（１）乃至Ｙ33（４）の画素値を取得する。
【０３４６】
正規方程式生成部５６４は、予測タップ、クラス番号、および取得した予測すべき画素値を基に、予測タップおよび予測すべき画素値の関係に対応する、適応処理において使用される係数セットを算出するための正規方程式を生成し、クラス番号と共に、生成した正規方程式を係数計算部５６５に供給する。
【０３４７】
係数計算部５６５は、正規方程式生成部５６４から供給された正規方程式を解いて、分類されたクラスに対応する、適応処理において使用される係数セットを計算する。係数計算部５６５は、クラス番号と共に、計算した係数セットを係数セットメモリ５４５に供給する。
【０３４８】
正規方程式生成部５６４は、このような正規方程式に対応する行列を生成し、係数計算部５６５は、生成された行列を基に、係数セットを計算するようにしてもよい。
【０３４９】
ここで、適応処理について説明する。
【０３５０】
例えば、いま、ＨＤ画像の画素値ｙの予測値Ｅ［ｙ］を、その周辺の幾つかの画素の画素値（以下、適宜、ＳＤデータという）ｘ1，ｘ2，・・・と、所定の予測係数ｗ1，ｗ2，・・・の線形結合により規定される線形１次結合モデルにより求めることを考える。この場合、予測値Ｅ［ｙ］は、式（１）で表すことができる。
【０３５１】
Ｅ［ｙ］＝ｗ1ｘ1＋ｗ2ｘ2＋・・・                    ・・・（１）
【０３５２】
そこで、一般化するために、予測係数ｗの集合でなる行列Ｗ、ＳＤデータの集合でなる行列Ｘ、および予測値Ｅ［ｙ］の集合でなる行列Ｙ'を、
【数１】
2006078671.tif 000003
で定義すると、次のような観測方程式が成立する。
【０３５３】
ＸＷ＝Ｙ'                                            ・・・（２）
【０３５４】
そして、この観測方程式に最小自乗法を適用して、元の画像の画素値ｙに近い予測値Ｅ［ｙ］を求めることを考える。この場合、元の画像の画素値（以下、適宜、ＨＤデータという）ｙの集合でなる行列Ｙ、および元の画像の画素値ｙに対する予測値Ｅ［ｙ］の残差ｅの集合でなる行列Ｅを、
【数２】
2006078671.tif 000004
で定義すると、式（２）から、次のような残差方程式が成立する。
【０３５５】
ＸＷ＝Ｙ＋Ｅ                                      ・・・（３）
【０３５６】
この場合、元の画像の画素値ｙに近い予測値Ｅ［ｙ］を求めるための予測係数ｗiは、自乗誤差
【数３】
2006078671.tif 000005
を最小にすることで求めることができる。
【０３５７】
従って、上述の自乗誤差を予測係数ｗiで微分したものが０になる場合、即ち、次式を満たす予測係数ｗiが、元の画像の画素値ｙに近い予測値Ｅ［ｙ］を求めるため最適値ということになる。
【０３５８】
【数４】
2006078671.tif 000006
・・・（４）
【０３５９】
そこで、まず、式（３）を、予測係数ｗiで微分することにより、次式が成立する。
【０３６０】
【数５】
2006078671.tif 000007
・・・（５）
【０３６１】
式（４）および（５）より、式（６）が得られる。
【０３６２】
【数６】
2006078671.tif 000008
・・・（６）
【０３６３】
さらに、式（３）の残差方程式におけるＳＤデータｘ、予測係数ｗ、ＨＤデータｙ、および残差ｅの関係を考慮すると、式（６）から、次のような正規方程式を得ることができる。
【０３６４】
【数７】
2006078671.tif 000009
・・・（７）
【０３６５】
式（７）の正規方程式は、求めるべき予測係数ｗの数と同じ数だけたてることができ、従って、式（７）を解くことで、最適な予測係数ｗを求めることができる。なお、式（７）を解くにあたっては、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用することが可能である。
【０３６６】
以上のようにして、クラスごとに最適な予測係数ｗを求め、さらに、その予測係数ｗを用い、式（１）により、ＨＤ画像の画素値ｙに近い予測値Ｅ［ｙ］を求めるのが適応処理である。
【０３６７】
正規方程式生成部５６４は、クラスごとに最適な予測係数ｗを算出するための正規方程式を生成し、係数計算部５６５は、生成された正規方程式を基に、予測係数ｗを算出する。
【０３６８】
なお、適応処理は、間引かれた画像には含まれていない、元の画像に含まれる成分が再現される点で、補間処理とは異なる。即ち、適応処理は、式（１）だけを見る限りは、いわゆる補間フィルタを用いての補間処理と同一であるが、その補間フィルタのタップ係数に相当する予測係数ｗが、ＨＤデータｙを用いての、いわば学習により求められるため、元の画像に含まれる成分を再現することができる。このことから、適応処理は、いわば画像の創造作用がある処理ということができる。
【０３６９】
図２９は、４倍密画像生成部４８１の機能の構成を示すブロック図である。
【０３７０】
４倍密画像生成部４８１は、マッピング処理部６１１および係数セットメモリ６１２を含むように構成される。マッピング処理部６１１は、係数セットメモリ６１２に記憶されている係数セットおよび入力されたＳＤ画像を表示させる画像データを基に、クラス分類適応処理を行い、ＨＤ画像を表示させる画像データを生成する。マッピング処理部６１１は、生成した画像データを画像分割部４８２に供給する。
【０３７１】
係数セットメモリ６１２は、上述した算出部によって算出された係数セットを予め記憶している。
【０３７２】
マッピング処理部６１１は、クラス分類処理を実行するクラス分類部６３１、並びに適応処理を実行する予測タップ取得部６３２および予測演算部６３３で構成されている。
【０３７３】
クラス分類部６３１は、クラスタップ取得部６５１および波形分類部６５２で構成され、入力画像の、注目している画素である、注目画素をクラス分類する。
【０３７４】
クラスタップ取得部６５１は、入力画像の注目画素に対応する、所定の数のクラスタップを取得し、取得したクラスタップを波形分類部６５２に供給する。例えば、クラスタップ取得部６５１は、９個のクラスタップを取得し、取得したクラスタップを波形分類部６５２に供給する。
【０３７５】
波形分類部６５２は、クラスタップに対して、ADRC処理を適用し、これにより、クラスタップを構成する画素のビット数を小さくして、注目画素を所定の数のクラスのうちの１つのクラスに分類し、分類されたクラスに対応するクラス番号を予測タップ取得部６３２に供給する。例えば、波形分類部６５２は、注目画素を５１２のクラスのうちの１つのクラスに分類し、分類されたクラスに対応するクラス番号を予測タップ取得部６３２に供給する。
【０３７６】
予測タップ取得部６３２は、クラス番号を基に、入力画像から、クラスに対応する、所定の数の予測タップを取得し、取得した予測タップおよびクラス番号を予測演算部６３３に供給する。
【０３７７】
予測演算部６３３は、クラス番号を基に、係数セットメモリ６１２に記憶されている係数セットから、入力画像に対応し、クラスに対応する係数セットを取得する。予測演算部６３３は、入力画像に対応し、クラスに対応する係数セット、および予測タップを基に、線形予測により予測画像の画素値を予測する。予測演算部６３３は、予測した画素値をからなる画像を画像分割部４８２に出力する。
【０３７８】
図３０は、ホログラフィック光学素子４２６を説明する図である。
【０３７９】
なお、図中、Ｒ２０１は、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光が平行移動する場合における光の光路を表している。
【０３８０】
ホログラフィック光学素子４２６は、回析素子６８１−１および回析素子６８１−２を含むように構成される。
【０３８１】
回析素子６８１−１は、透明電極７０１−１乃至透明電極７０１−４、硝子板７０２−１乃至硝子板７０２−４、スイッチ７０３、電源７０４、高分子領域７０５−１乃至高分子領域７０５−４、および液晶領域７０６−１乃至液晶領域７０６−６を含むように構成される。
【０３８２】
なお、透明電極７０１−１乃至透明電極７０１−４、硝子板７０２−１乃至硝子板７０２−４、スイッチ７０３、電源７０４、高分子領域７０５−１乃至高分子領域７０５−４、および液晶領域７０６−１乃至液晶領域７０６−６のそれぞれは、図７における透明電２１１、硝子板２１２、スイッチ２０４、電源２０５、高分子領域２１３、および液晶領域２１４のそれぞれと同様なので、その説明は、適宜、省略する。
【０３８３】
また、液晶領域７０６−１に含まれているネマチック液晶分子７２１は、図７におけるネマチック液晶分子２２１−１と同様なので、その説明は省略する。
【０３８４】
以下、透明電極７０１−１乃至透明電極７０１−４のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に透明電極７０１と称する。また、以下、硝子板７０２−１乃至硝子板７０２−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に硝子板７０２と称する。
【０３８５】
さらに、以下、高分子領域７０５−１乃至高分子領域７０５−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に高分子領域７０５と称する。さらに、また、以下、液晶領域７０６−１乃至液晶領域７０６−６のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、液晶領域７０６と称する。
【０３８６】
回析素子６８１−１は、ホログラフィック光学素子７６と同様の動作をする。すなわち、表示制御部４８３から、回析素子６８１−１において、光を平行移動させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ７０３はオフされる。この場合、回析素子６８１−１は、入射したＰ偏光の光を回析させ、図中、左方向に平行移動させて回析素子６８１−２に入射させる。
【０３８７】
また、表示制御部４８３から、回析素子６８１−１において、光をそのまま透過させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ７０３はオンされる。この場合、回析素子６８１−１は、入射したＰ偏光の光を回析させずに、そのまま透過させて回析素子６８１−２に入射させる。
【０３８８】
回析素子６８１−２は、透明電極７４１−１乃至透明電極７４１−４、硝子板７４２−１乃至硝子板７４２−４、スイッチ７４３、電源７４４、液晶領域７４５−１乃至液晶領域７４５−６（液晶領域７４５−３乃至液晶領域７４５−６は図示せず）、および高分子領域７４６−１乃至高分子領域７４６−４（図示せず）を含むように構成される。
【０３８９】
なお、透明電極７４１−１乃至透明電極７４１−４、硝子板７４２−１乃至硝子板７４２−４、スイッチ７４３、電源７４４、液晶領域７４５−１乃至液晶領域７４５−６、および高分子領域７４６−１乃至高分子領域７４６−４のそれぞれは、透明電極７０１−１乃至透明電極７０１−４、硝子板７０２−１乃至硝子板７０２−４、スイッチ７０３、電源７０４、液晶領域７０６−１乃至液晶領域７０６−６、および高分子領域７０５−１乃至高分子領域７０５−４のそれぞれと同様なので、その説明は、適宜、省略する。
【０３９０】
また、液晶領域７４５−１に含まれているネマチック液晶分子７６１は、ネマチック液晶分子７２１と同様なので、その説明は省略する。
【０３９１】
以下、透明電極７４１−１乃至透明電極７４１−４のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に透明電極７４１と称する。また、以下、硝子板７４２−１乃至硝子板７４２−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に硝子板７４２と称する。
【０３９２】
さらに、以下、液晶領域７４５−１乃至液晶領域７４５−６のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に、液晶領域７４５と称する。さらに、また、以下、高分子領域７４６−１乃至高分子領域７４６−４のそれぞれを、個々に区別する必要のない場合、単に高分子領域７４６と称する。
【０３９３】
回析素子６８１−２は、回析素子６８１−１と同様の光学特性を有しており、回析素子６８１−２に含まれるネマチック液晶分子７６１の光学軸の方向が、回析素子６８１−１に含まれるネマチック液晶分子７２１の光学軸の方向と垂直になるように、回析素子６８１−１に隣接して配置されている。
【０３９４】
すなわち、表示制御部４８３から、回析素子６８１−２において、光を平行移動させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ７４３は、オフされる。この場合、回析素子６８１−２は、入射したＰ偏光の光を回析させ、入射したＰ偏光の偏光方向と平行な直線を軸として、光の進行方向を、図中、左側からみて、時計回りに９０度回転させた方向に平行移動させて回析素子６８１−２の出射側の端面から出射させる。
【０３９５】
また、表示制御部４８３から、回析素子６８１−２において、光をそのまま透過させる旨のホログラフィック光学素子制御信号が供給された場合、スイッチ７４３は、オンされる。この場合、回析素子６８１−２は、入射したＰ偏光の光を回析させずに、そのまま透過させて回析素子６８１−２の出射側の端面から出射させる。
【０３９６】
したがって、スイッチ７０３およびスイッチ７４３がオンされている場合、回析素子６８１−１の入射側の端面に対して垂直に入射したＰ偏光の光は、回析せずに、回析素子６８１−１および回析素子６８１−２をそのまま透過し、回析素子６８１−２の出射側の端面に対して垂直に出射する。
【０３９７】
また、スイッチ７０３がオフされ、スイッチ７４３がオンされている場合、矢印Ｒ２０１で示すように、回析素子６８１−１の入射側の端面に対して垂直に入射したＰ偏光の光は、液晶領域７０６−１および高分子領域７０５−１の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、高分子領域７０５−４に斜めに入射する。そして、高分子領域７０５−４に入射したＰ偏光の光は、高分子領域７０５−４および液晶領域７０６−６の境界面において、液晶領域７０６−１および高分子領域７０５−１の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、回析素子６８１−２の入射面に対して垂直に入射する。さらに、回析素子６８１−２に入射したＰ偏光の光は、回析せずに、回析素子６８１−２の出射面に対して垂直に出射する。
【０３９８】
次に、図３１を参照して、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光が、回析素子６８１−２において、回析する場合について説明する。なお、図中、図３０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、その説明は省略する。また、Ｒ２２１は、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光が平行移動する場合における光の光路を表している。
【０３９９】
図３１は、図３０に示されるホログラフィック光学素子４２６を、図３０において、左側から見た図である。したがって、図３０において、ホログラフィック光学素子４２６に入射するＰ偏光の光は、図３０において、Ｓ偏光の光となる。
【０４００】
スイッチ７０３がオンされ、スイッチ７４３がオフされている場合、矢印Ｒ２２１で示すように、回析素子６８１−１の入射側の端面に対して垂直に入射したＳ偏光の光は、回析せずに、回析素子６８１−１をそのまま透過し、回析素子６８１−２の入射側の端面に対して垂直に入射する。
【０４０１】
回析素子６８１−２に入射したＳ偏光の光は、液晶領域７４５−４および高分子領域７４６−１の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、高分子領域７４６−４に斜めに入射する。そして、高分子領域７４６−４に入射したＳ偏光の光は、高分子領域７４６−４および液晶領域７４５−２の境界面において、液晶領域７４５−４および高分子領域７４６−１の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、回析素子６８１−２の入射面に対して垂直に入射する。
【０４０２】
スイッチ７０３およびスイッチ７４３がオフされている場合、例えば、回析素子６８１−１の入射側の端面に対して垂直に入射したＳ偏光の光は、液晶領域７０６−１および高分子領域７０５−１の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、高分子領域７０５−４に斜めに入射する。そして、高分子領域７０５−４に入射したＳ偏光の光は、高分子領域７０５−４および液晶領域７０６−６の境界面において、液晶領域７０６−１および高分子領域７０５−１の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、回析素子６８１−２の入射面に対して垂直に入射する。
【０４０３】
さらに、回析素子６８１−２に入射したＳ偏光の光は、液晶領域７４５−４および高分子領域７４６−１の境界面において、境界面に対する入射角と同一の角度で回析し、高分子領域７４６−４に斜めに入射する。そして、高分子領域７４６−４に入射した光は、高分子領域７４６−４および液晶領域７４５−２の境界面において、液晶領域７４５−４および高分子領域７４６−１の境界面において回析した角度と同一の角度で回析し、回析素子６８１−２の入射面に対して垂直に入射する。
【０４０４】
このようにして、スイッチ７０３およびスイッチ７４３を、それぞれオン、オフさせて、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光を、３方向に平行移動させる。
【０４０５】
このように、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光を、そのまま透過させるか、平行移動させることによって、表示装置４０１は、４倍密の画像を表示することができる。
【０４０６】
ここで、４倍密画像について説明する。
【０４０７】
例えば、ＳＤ画像のフレームの数が１秒間に６０であり、１つのフレームの画像の画素が、図２３において黒丸で示される画像を表示させるとする。
【０４０８】
この場合、所定の時刻を時刻ｔ１１とし、時刻ｔ１１の（１／６０）秒後の時刻を時刻ｔ１２とすると、図３２に示すように、フレームＦ１１が表示される時刻ｔ１１から（１／６０）秒経過した時刻ｔ１２において、フレームＦ１２が表示される。
【０４０９】
ここで、Ｘ１１は、表示する画像の注目する画素を表す。なお、図３２における画素Ｘ１１は、図２３における場合と対応するので、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【０４１０】
このとき、例えば、時刻ｔ１１において、フレームＦ１１が表示され、時刻ｔ１２において、フレームＦ１２が表示される。
【０４１１】
ところで、表示装置４０１は、入力された画像データを基に、４倍密画像を生成する。このとき、例えば、４倍密画像生成部４８１は、図２３において、画素Ｘ１１に注目した場合、画素Ｘ１１に対応する画素として、画素Ｙ１１（１）、画素Ｙ１１（２）、画素Ｙ１１（３）、および画素Ｙ１１（４）のそれぞれの画素を含む４倍密画像を生成する。
【０４１２】
そして、画像分割部４８２は、例えば、画素Ｙ１１（１）、画素Ｙ１１（２）、画素Ｙ１１（３）、および画素Ｙ１１（４）のそれぞれの画素を含む画像からなる１つのフレームを、画素Ｙ１１（１）を含むフレーム、画素Ｙ１１（２）を含むフレーム、画素Ｙ１１（３）を含むフレーム、および画素Ｙ１１（４）を含むフレームの４つのフレームに分割する。
【０４１３】
表示制御部４８３は、分割された４倍密画像を表示する画像データ基に、画像を表示させる表示制御信号およびホログラフィック光学素子制御信号を生成し、表示部４８４は、生成された表示制御信号およびホログラフィック光学素子制御信号を基に、４倍密画像を表示する。
【０４１４】
ここで、例えば、所定の時刻を時刻ｔ３１とし、時刻ｔ３１から（１／２４０）秒後の時刻を時刻ｔ３２とする。また、時刻ｔ３２から（１／２４０）秒後の時刻を時刻ｔ３３とし、時刻ｔ３３から（１／２４０）秒後の時刻を時刻ｔ３４とする。
【０４１５】
このとき、例えば、表示装置４０１は、図３３に示すように、時刻ｔ３１において、画素Ｙ１１（２）を含むフレームＦ３１の画像を表示し、時刻ｔ３２において、画素Ｙ１１（４）を含むフレームＦ３２の画像を表示する。また、表示装置４０１は、時刻ｔ３３において、画素Ｙ１１（３）を含むフレームＦ３３の画像を表示し、時刻ｔ３４において、画素Ｙ１１（１）を含むフレームＦ３４を表示する。なお、図中、図２３における場合に対応する部分については、同一の符号を付与してあり、繰り返しになるので、その説明は省略する。
【０４１６】
ここで、フレームＦ３１は、入力されたＳＤ画像のそれぞれの画素に対して、４倍密画像生成部４８１において生成された４つの画素のうち、画面上で右上の画素のそれぞれからなるフレームである。また、フレームＦ３２は、入力されたＳＤ画像のそれぞれの画素に対して、４倍密画像生成部４８１において生成された４つの画素のうち、画面上で右下の画素のそれぞれからなるフレームである。
【０４１７】
さらに、フレームＦ３３は、入力されたＳＤ画像のそれぞれの画素に対して、４倍密画像生成部４８１において生成された４つの画素のうち、画面上で左下の画素のそれぞれからなるフレームである。さらに、また、フレームＦ３４は、入力されたＳＤ画像のそれぞれの画素に対して、４倍密画像生成部４８１において生成された４つの画素のうち、画面上で左上の画素のそれぞれからなるフレームである。
【０４１８】
したがって、例えば、表示装置４０１は、時刻ｔ３１において、スイッチ７０３およびスイッチ７４３をオンさせ、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光をそのまま透過させて、画素Ｙ１１（２）を含むフレームＦ３１を表示する。
【０４１９】
そして、時刻ｔ３２において、表示装置４０１は、スイッチ７０３をオフさせ、スイッチ７４３をオンさせて、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光を平行移動させる。表示装置４０１は、ホログラフィック光学素子４２６に光を平行移動させて、画素Ｙ１１（４）を含むフレームＦ３２を表示する。
【０４２０】
また、表示装置４０１は、時刻ｔ３３において、スイッチ７０３およびスイッチ７４３をオフさせて、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光を平行移動させ、画素Ｙ１１（３）を含むフレームＦ３３を表示する。
【０４２１】
さらに、時刻ｔ３４において、表示装置４０１は、スイッチ７０３をオンさせ、スイッチ７４３をオフさせて、ホログラフィック光学素子４２６に入射した光を平行移動させる。表示装置４０１は、ホログラフィック光学素子４２６に光を平行移動させて、画素Ｙ１１（１）を含むフレームＦ３４を表示する。
【０４２２】
このようにして、表示装置４０１は、生成した４倍密画像の１つのフレームを４つのフレームに分割して、画像を表示する。
【０４２３】
このように、（１／２４０）秒程度の短い時間間隔で、ホログラフィック光学素子４２６をそのまま透過した光によって表示される画像およびホログラフィック光学素子４２６において回析し、平行移動した光によって表示される画像を順番に表示することによって、入力された画像の４倍密の画像を表示することができる。
【０４２４】
以上のように、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０４２５】
また、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍または４倍の解像度の画像を表示することができ、より低コストで高精細化を実現することができる。
【０４２６】
さらに、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影することで、液晶表示デバイスによって表示される画像の２倍または４倍の画素数の画像を表示することができ、本来、配線層やTFTなどにより、光が透過せずに暗く見える領域（画像が表示されない領域）に、画像の画素を表示することができ、これにより、見ている人にこの暗く見える領域を知覚させにくい画像を表示することができる。
【０４２７】
なお、ホログラフィック光学素子において、光を１画素の半分の距離だけ平行移動させると説明したが、（ｎ＋（１／２））（ｎは整数）画素分の距離だけ平行移動させるようにしてもよい。
【０４２８】
また、回析素子６８１−２は、回析素子６８１−２に含まれるネマチック液晶分子７６１の光学軸の方向が、回析素子６８１−１に含まれるネマチック液晶分子７２１の光学軸の方向と垂直になるように配置されていると説明したが、ネマチック液晶分子７２１と異なる光学特性を有する（屈折率楕円体の異なる）ネマチック液晶分子を含む回析素子を、回析素子に含まれるネマチック液晶分子の光学軸の方向と、ネマチック液晶分子７２１の光学軸の方向とが平行となるように配置するような構成とすることもできる。
【０４２９】
さらに、ネマチック液晶分子７２１と同一の光学特性を有するネマチック液晶分子と、液晶領域の異常光線屈折率と等しい屈折率を有する高分子領域とを含む回析素子を、回析素子に含まれるネマチック液晶分子の光学軸の方向と、ネマチック液晶分子７２１の光学軸の方向とが平行となるように配置するような構成とすることもできる。
【０４３０】
さらに、また、入力された画像データを基に、４倍密画像生成部４８１が、クラス分類適応処理を行うことによって４倍密画像を生成し、生成した４倍密画像を、画像分割部４８２が分割すると説明したが、クラス分類適応処理を行うことによって、１つのフレームの画像から、４倍密画像を表示させる４つのフレームからなる画像を生成することも可能である。
【０４３１】
本発明によれば、画像を表示させる光を投影するようにしたので、画像を表示することができる。また、本発明によれば、ホログラフィック光学素子をそのまま透過させた光と、ホログラフィック光学素子において平行移動させた光とを、投影用光学系を介してスクリーンに投影するようにしたので、液晶表示デバイスの性能を低下させることなく、より高精細な画像を表示することができる。
【０４３２】
なお、本明細書の実施の形態において、２倍の解像度の画像または４倍の解像度の画像を表示する場合について説明したが、実施の形態において説明した原理と同様の原理に基づき、複数のホログラフィック光学素子を用いることによって、２倍または４倍以上の解像度の画像（好ましくは２のｎ乗倍（ｎは整数）の解像度の画像）を表示することも可能であり、表示する画像の解像度は、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０４３３】
【図１】従来の背面投射型テレビジョン受像機の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図３】表示装置の制御系の機能の構成を示すブロック図である。
【図４】ホログラフィック光学素子を説明するための図である。
【図５】ホログラフィックPDLCパネルを説明するための図である。
【図６】ホログラフィックPDLCパネルを説明するための図である。
【図７】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図８】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図９】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図１０】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図１１】画像が表示される領域を説明するための図である。
【図１２】スクリーンに表示される画像を説明するための図である。
【図１３】ホログラフィック光学素子を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図１５】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図１６】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図１７】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図１８】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図１９】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図２０】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図２１】表示装置の制御系の機能の構成を示すブロック図である。
【図２２】算出部の機能の構成を示すブロック図である。
【図２３】ＳＤ画像とＨＤ画像の関係を説明する図である。
【図２４】学習部の構成を示すブロック図である。
【図２５】クラス分類処理を説明する図である。
【図２６】クラス分類処理を説明する図である。
【図２７】ADRC処理を説明する図である。
【図２８】ADRC処理を説明する図である。
【図２９】４倍密画像生成部の構成を示すブロック図である。
【図３０】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図３１】ホログラフィック光学素子の動作を説明する図である。
【図３２】入力された画像の表示を説明する図である。
【図３３】４倍密画像の表示を説明する図である。
【符号の説明】
【０４３４】
５１  表示装置，  ７１−１乃至７１−３，７１  光源，  ７４−１乃至７４−３，７４  液晶表示デバイス，  ７６  ホログラフィック光学素子，  １３１  画像データ生成部，  １３２  表示制御部，  １３３  表示部，  １５１  ホログラフィック光学素子駆動制御部，  ２０３−１，２０３‐２，２０３  ホログラフィックPDLCパネル，  ２０４  スイッチ，  ２０５  電源，  ２１１−１乃至２１１−４，２１１  透明電極，  ２１２−１乃至２１２−４，２１２  硝子板，  ２１３−１乃至２１３−１０，２１３  高分子領域，  ２１４−１乃至２１４−１０，２１４  液晶領域，  ２２１−１，２２１−２，２２１  ネマチック液晶分子，  ２８１−１乃至２８１−３，２８１  ホログラフィック光学素子，  ３０１−１乃至３０１−１２，３０１  透明電極，  ３０２‐１乃至３０２−１２，３０２  硝子板，  ３０３−１乃至３０３−３  スイッチ，  ３０４−１乃至３０４−３  電源，  ３０５−１乃至３０５−１２，３０５  高分子領域，  ３０６−１乃至３０６−１８，３０６  液晶領域，  ３４１  光源，  ３５１  ホログラフィック光学素子，  ３６１−１乃至３６１−３，３６１  ホログラフィック光学素子，  ４０１  表示装置，  ４２１−１乃至４２１−３，４２１  光源，  ４２４−１乃至４２４−３，４２４  液晶表示デバイス，  ４２６  ホログラフィック光学素子，  ４８１  ４倍密画像生成部，  ４８２  画像分割部，  ４８３  表示制御部，  ４８４  表示部，  ５０１  ホログラフィック光学素子駆動制御部，  ６８１−１，６８１−２，６８１  回析素子，  ７０１−１乃至７０１−４，７０１  透明電極，  ７０２−１乃至７０２−４，７０２  硝子板，  ７０３  スイッチ，  ７０４  電源，  ７０５−１乃至７０５−４，７０５  高分子領域，  ７０６−１乃至７０６−６，７０６  液晶領域，  ７４１−１乃至７４１−４，７４１  透明電極，  ７４２−１乃至７４２−４，７４２  硝子板，  ７４３  スイッチ，  ７４４  電源，  ７４５−１乃至７４５−６，７４５  液晶領域，  ７４６−１乃至７４６−４，７４６  高分子領域
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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