(57)【要約】【課題】  輝度ダイナミックレンジの拡大を図りつつ、複数の光変調素子の光学的な重ね合わせにより生じる画質劣化を抑制することが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】  画像表示装置ＰＪ１は、光源１０からの光を変調する第１光変調素子６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと、第１光変調素子６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒからの光を変調する第２光変調素子１００と、第１光変調素子６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと第２光変調素子１００との間に配され、第１光変調素子６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで形成された光学像を第２光変調素子１００の画素面に伝達するリレー光学系９０と、第１光変調素子６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと第２光変調素子１００との間に配される光学的ローパスフィルタ８０と、光学的ローパスフィルタ８０からの光を第２光変調素子１００の各画素に集めるマイクロレンズアレイ１０７とを有する。【選択図】    図１
2006126261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画像データに基づき光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
前記光源からの光を変調する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子と、
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に配され、前記第１光変調素子で形成された光学像を前記第２光変調素子の画素面に伝達するリレー光学系と、
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に配される光学的ローパスフィルタと、
前記光学的ローパスフィルタからの光を前記第２光変調素子の各画素に集めるマイクロレンズアレイと、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各画素は、開口部と遮光部とを含み、
前記光学的ローパスフィルタは、前記第１光変調素子の前記開口部を通過する光の一部を折り曲げ、その光を、前記第１光変調素子の前記遮光部によって形成される暗部に重ねることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光学的ローパスフィルタは、少なくとも屈折面を備えるプリズム要素の集合体からなるプリズム群を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記プリズム要素は、平坦部と多角錐形状のプリズム部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、前記第２光変調素子の光入射側に配置され、前記第２光変調素子の各画素に一対一に対応したレンズ群を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
プロジェクタであって、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像表示装置と、
投射手段と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置の画質改善技術に関し、特に、表示輝度のダイナミックレンジの拡大と高階調化を実現するのに適した光学構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚しく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかし、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は１〜１０２［nit］程度の範囲であり、また階調数は８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が１０−２〜１０４［nit］程度あり、また輝度弁別能力は０．２［nit］でこれを階調数に換算すると１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。
【０００３】
また、映画やゲーム等で使用されるＣＧ（Computer Graphics）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）表示データという。）に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。しかしそれを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているために、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
【０００４】
さらに、次期ＯＳ（Operating System）においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ・高階調の電子ディスプレイ装置実現への要求が高まると予想される。
【０００５】
ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、ＤＬＰ（Digital Light Processing、商標）プロジェクタといった投射型表示装置（プロジェクタ）は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、光源からの射出光束を第１の光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、その照明光量分布を第２の光変調素子上に伝達してそれを照明するというものである。光変調素子としては、例えば、複数の画素が二次元的に周期的に配列された構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型変調素子がある。その代表的な例としては液晶ライトバルブがあげられる。また、透過型変調素子の替わりに反射型変調素子を用いてもよく、その代表的な例としては、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子があげられる。第１及び第２の透過型変調素子（反射型変調素子）は、映像信号からつくられた第１及び第２の変調信号でそれぞれ個別に駆動制御される。
【０００７】
いま、暗表示の透過率が０．２％、明表示の透過率が６０％の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子を単独で使用する構成では、その輝度ダイナミックレンジは、６０／０．２＝３００となる。一方、上述した第１及び第２の光変調素子を組み合わせた構成では、輝度ダイナミックレンジが３００の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、理論上、３００×３００＝９００００の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調特性についてもこれと同等の考えが成り立ち、８ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより、８ビットを超える階調特性を得ることができる。
【特許文献１】特開平６−１６７６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記構成の画像表示装置では、第１光変調素子で形成された光学像を第２光変調素子に伝達することから、各光変調素子の画素パターン同士の光学的な重ね合わせに起因した画質劣化が生じる場合がある。
【０００９】
例えば、第１及び第２の光変調素子が周期構造の遮光パターン（ブラックストライプ、ブラックマトリックスなど）を有する場合、両者のわずかなアライメントのずれにより、モアレが生じて表示画像の画質が劣化する。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、輝度ダイナミックレンジの拡大を図りつつ、複数の光変調素子の光学的な重ね合わせにより生じる画質劣化を抑制することが可能な画像表示装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の装置は、表示画像データに基づき光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、前記光源からの光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子と、前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に配され、前記第１光変調素子で形成された光学像を前記第２光変調素子の画素面に伝達するリレー光学系と、前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に配される光学的ローパスフィルタと、前記光学的ローパスフィルタからの光を前記第２光変調素子の各画素に集めるマイクロレンズアレイと、を有することを特徴とする。
【００１２】
この画像表示装置では、光学的に直列に配置された２つの光変調素子を介して、２段階の画像形成過程によって光源からの光を変調する。その結果、この画像表示装置は、輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現することができる。
【００１３】
また、前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間にリレー光学系が配されることにより、光学収差の低減が可能となる。つまり、この画像表示装置では、第１光変調素子からの光が、第２光変調素子へと比較的高い精度で伝達される。
【００１４】
リレー光学系は、透過型の光学素子（レンズなど）、及び反射型の光学素子（ミラーなど）のいずれか一方を用いて構成してもよく、双方を用いて構成してもよい。リレー光学系が両側テレセントリック性を有することにより、第２光変調素子の画素面上に伝達される像の、明るさ、色味、コントラスト等の均一化が確実に図られ、画像表示品質が良好なものとなる。さらに、第２光変調素子の光軸方向の配置位置に関する許容誤差範囲を比較的広く取ることが可能となり、設計や構成の簡素化、製造コストの低減化が図られる。
【００１５】
上記の画像表示装置においては、第１光変調素子と第２光変調素子との間に光学的ローパスフィルタが配されることから、第１光変調素子と第２光変調素子との光学的な重ね合わせにより生じる特有の画質劣化が抑制される。光学的ローパスフィルタは、画像をぼやかせる機能を有し、プリズム型、回折格子型、水晶型など各種のものが適用可能である。光学的ローパスフィルタによって第１光変調素子で形成された光学像がぼやけることで、モアレなど、画素パターン同士の光学的な重ね合わせに伴う画質劣化現象が生じにくくなる。
【００１６】
さらに、上記の画像表示装置では、マイクロレンズアレイによって光学的ローパスフィルタの配置に伴う輝度の低下が抑制される。すなわち、マイクロレンズアレイによって光学的ローパスフィルタからの光が第２光変調素子の各画素に集まり、表示画像の明るさが向上する。
【００１７】
また、上記の画像表示装置においては、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各画素は、開口部と遮光部とを含み、前記光学的ローパスフィルタは、前記第１光変調素子の前記開口部を通過する光の一部を折り曲げ、その光を、前記第１光変調素子の前記遮光部によって形成される暗部に重ねる構成とするのが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、第２光変調素子の光入射面上などの所定面において、第１光変調素子の遮光部によって形成される暗部が目立たなくなり、モアレなど、遮光パターン同士の光学的な重ね合わせに伴う画素劣化現象がより確実に抑制される。
【００１９】
前記光学的ローパスフィルタは、少なくとも屈折面を備えるプリズム要素の集合体からなるプリズム群を含む構成とすることができる。
【００２０】
この場合、前記プリズム要素は、平坦部と多角錐形状のプリズム部とを含む構成とすることができる。
【００２１】
また、前記マイクロレンズアレイは、前記第２光変調素子の光入射側に配置され、前記第２光変調素子の各画素に一対一に対応したレンズ群を含む構成とすることができる。
【００２２】
本発明の第２の装置は、プロジェクタであって、上記の画像表示装置と、投射手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記のプロジェクタでは、輝度ダイナミックレンジの拡大や表示画像の高画質化に優れた画像表示装置を備えることから、大画面表示により、表示画像のリアリティや迫力を効果的に再現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態例を図面を参照して説明する。
本実施の形態では、第１光変調素子として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色光毎に透過型液晶ライトバルブを備え、第２光変調素子にも透過型液晶ライトバルブを用いた投射型液晶表示装置（プロジェクタ）の例をあげて説明する。
【００２５】
［プロジェクタの全体構成］
図１は、本発明の画像表示装置及び本発明のプロジェクタの実施の形態の一例であり、プロジェクタＰＪ１の主たる光学構成を示す図である。
プロジェクタＰＪ１は、図１に示すように、光源１０と、光源１０から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明系２０と、均一照明系２０から入射した光の波長領域のうちのＲＧＢ３原色の輝度をそれぞれ変調する色変調部２５（第１光変調手段としての３つの透過型液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒを含む）と、光学的ローパスフィルタ８０と、色変調部２５から入射した光をリレーするリレーレンズ９０と、リレーレンズ９０から入射した光の全波長領域の輝度を変調する第２光変調手段としての透過型液晶ライトバルブ１００と、液晶ライトバルブ１００から入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ１１０と、を含んで構成されている。
【００２６】
光源１０は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなるランプ１１と、ランプ１１からの射出光を反射・集光するリフレクタ１２とを含んで構成されている。
【００２７】
均一照明系２０は、フライアイレンズ等からなる２つのレンズアレイ２１，２２と、偏光変換素子２３と、集光レンズ２４とを含んで構成されている。そして、光源１０からの光の輝度分布を２つのレンズアレイ２１，２２により均一化し、均一化した光を偏光変換素子２３により色変調部の入射可能偏光方向に偏光し、偏光した光を集光レンズ２４により集光して色変調部２５に射出する。なお、偏光変換素子２３は、例えば、ＰＢＳアレイと、１／２波長板とで構成されており、ランダム偏光を特定の直線偏光に変換するものである。
【００２８】
色変調部２５は、光分離手段としての２つのダイクロイックミラー３０，３５と、３つのミラー（反射ミラー３６，４５，４６）と、５つのフィールドレンズ（レンズ４１、リレーレンズ４２、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒ）と、３つの液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと、クロスダイクロイックプリズム７０と、を含んで構成されている。
【００２９】
ダイクロイックミラー３０，３５は、光源１０からの光（白色光）を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＲＧＢ３原色光に分離（分光）するものである。ダイクロイックミラー３０は、ガラス板等にＢ光及びＧ光を反射し、Ｒ光を透過する性質のダイクロイック膜を形成したもので、光源１０からの白色光に対して、当該白色光に含まれるＢ光及びＧ光を反射し、Ｒ光を透過する。ダイクロイックミラー３５は、ガラス板等にＧ光を反射し、Ｂ光を透過する性質のダイクロイック膜を形成したもので、ダイクロイックミラー３０を反射したＧ光及びＢ光のうち、Ｇ光を反射して平行化レンズ５０Ｇに伝達し、青色光を透過してレンズ４１に伝達する。
【００３０】
リレーレンズ４２は、レンズ４１近傍の光（光強度分布）を平行化レンズ５０Ｂ近傍に伝達するもので、レンズ４１はリレーレンズ４２に光を効率よく入射させる機能を有する。レンズ４１に入射したＢ光はその強度分布をほぼ保存された状態で、かつ光損失を殆ど伴うことなく空間的に離れた液晶ライトバルブ６０Ｂに伝達される。
【００３１】
平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒは、対応する液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射する各色光を略平行化して、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒを透過した光を効率良くリレーレンズ９０に入射させる機能を有している。そして、ダイクロイックミラー３０，３５で分光されたＲＧＢ３原色の光は、上述したミラー（反射ミラー３６，４５，４６）及びレンズ（レンズ４１、リレーレンズ４２、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒ）を介して液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射する。
【００３２】
液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、画素電極及びこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子や薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にＴＮ型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。
【００３３】
また、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。液晶ライトバルブ６０Ｂは、入射されたＢ光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ６０Ｇは、入射されたＧ光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ６０Ｒは、入射されたＲ光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。
【００３４】
クロスダイクロイックプリズム７０は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、その内部には、Ｂ光を反射する誘電体多層膜（Ｂ光反射ダイクロイック膜７１）及びＲ光を反射する誘電体多層膜（Ｒ光反射ダイクロイック膜７２）が断面Ｘ字状に形成されている。そして、液晶ライトバルブ６０ＧからのＧ光を透過し、液晶ライトバルブ６０ＲからのＲ光と液晶ライトバルブ６０ＢからのＢ光とを折り曲げてこれらの３色の光を合成し、カラー画像を形成する。
【００３５】
光学的ローパスフィルタ８０は、第１光変調素子としての液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと、第２変調手段としての液晶ライトバルブ１００との間に配され、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで形成された光学像をぼやかせる機能を有する。光学的ローパスフィルタ８０としては、プリズム型、回折格子型、水晶型など各種のものが適用可能であるが、本例では、プリズム型が用いられる。ローパスフィルタ８０により、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで形成された光学像がぼやけることで、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ及び液晶ライトバルブ１００の各画素パターン同士の光学的な重ね合わせに伴う画質劣化現象が回避される。ローパスフィルタ８０の構成及びその機能については後で詳しく説明する。
【００３６】
リレーレンズ９０は、クロスダイクロイックプリズム７０で合成された液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒからの光学像（光強度分布）を液晶ライトバルブ１００の表示面上に伝達するものである。
【００３７】
液晶ライトバルブ１００は、前述した液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと同等の構成からなり、入射した光の全波長領域の輝度を表示画像データに基づいて変調し、最終的な光学像を内包した変調光を投射レンズ１１０に射出する。
【００３８】
投射レンズ１１０は、液晶ライトバルブ１００の表示面上に形成された光学像を図示しないスクリーン上に投射してカラー画像を表示する。
【００３９】
次に、プロジェクタＰＪ１の全体的な光伝達の流れを説明する。光源１０からの白色光はダイクロイックミラー３０，３５により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３原色光に分光されるとともに、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒを含むレンズ及びミラーを介して、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射される。液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射した各々の色光はそれぞれの波長領域に応じた外部データに基づいて色変調され、光学像を内包した変調光として射出される。液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒからの各変調光は、それぞれクロスダイクロイックプリズム７０に入射し、そこで一つの光に合成され、光学的ローパスフィルタ８０、リレーレンズ９０、を介して液晶ライトバルブ１００に入射される。液晶ライトバルブ１００に入射した合成光は全波長域に応じた外部データに基づいて輝度変調され、最終的な光学像を内包した変調光として投射レンズ１１０へ射出される。そして、投射レンズ１１０において、液晶ライトバルブ１００からの最終的な合成光を図示しないスクリーン上に投射し所望の画像を表示する。
【００４０】
プロジェクタＰＪ１では、第１光変調素子としての液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで光学像（画像）を形成した変調光を用いて、最終的な表示画像を第２光変調素子としての液晶ライトバルブ１００で形成する形態を採用しており、直列に配置された２つの光変調素子を介して、２段階の画像形成過程によって光源１０からの光を変調する。その結果、プロジェクタＰＪ１は、輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現することができる。
【００４１】
ここで、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ及び液晶ライトバルブ１００はいずれも透過光の強度を変調し、その変調度合いに応じた光学像を内包する点では同じであるが、後者の液晶ライトバルブ１００は全波長域の光（白色光）を変調するのに対して、前者の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは光分離手段であるダイクロイックミラー３０，３５で分光された特定波長領域の光（Ｒ，Ｇ，Ｂなどの色光）を変調する点で両者は異なっている。したがって、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで行われる光強度変調を色変調、液晶ライトバルブ１００で行われる光強度変調を輝度変調と便宜的に呼称して区別する。
【００４２】
また、同様の観点から、以下の説明では液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒを色変調ライトバルブ、液晶ライトバルブ１００を輝度変調ライトバルブと呼称して区別する場合がある。そして、色変調ライトバルブ及び輝度変調ライトバルブに入力する制御データの内容については後ほど詳述する。なお、本実施形態では、色変調ライトバルブは輝度変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、よって、色変調ライトバルブが表示解像度（プロジェクタＰＪ１の表示画像を観測者が見たときに観測者が知覚する解像度をいう。）を決定する場合を想定している。勿論、表示解像度の関係はこれに限定されず、輝度変調ライトバルブが表示解像度を決定する構成も可能である。
【００４３】
図２は、リレーレンズ９０の構成例を示す図である。
リレーレンズ９０は、各色変調用の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒの光学像を液晶ライトバルブ１００の画素面に結像するものであって、図２に示すように、開口絞り９１に対してほぼ対称に配置された前段レンズ群９０ａ及び後段レンズ群９０ｂからなる等倍結像レンズである。また、液晶の視野角特性を考慮して両側テレセントリック特性を有することが望ましい。前段レンズ群９０ａ及び後段レンズ群９０ｂは、複数の凸レンズ及び凹レンズを含んで構成されている。ただし、レンズの形状、大きさ、配置間隔及び枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更され得るものであり、図２に例に限定されるものではない。リレーレンズ９０は、多数枚のレンズから構成されるので、収差補正がよく、各色変調用の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで形成される輝度分布を正確に液晶ライトバルブ１００に伝達することができる。
【００４４】
図３及び図４は、テレセントリック性の説明図であり、図３（ａ）、図４（ａ）は両側テレセントリック性を有するリレーレンズを示し、図３（ｂ）、図４（ｂ）は一般的なリレーレンズを示している。
【００４５】
テレセントリックレンズとは、図３（ａ）に示すように、太い実線で示す主光線が光軸に対して平行なレンズであり、物体側（前段ライトバルブ側）及び像側（後段ライトバルブ側）のいずれの側にもテレセントリックなものを両側テレセントリックレンズという。両側テレセントリック性を有するリレーレンズでは、前段ライトバルブ（本例では液晶ライトバルブ）から射出する主光線は前段ライトバルブのいずれの部位からもほぼ垂直に射出し、後段ライトバルブ（本例では液晶ライトバルブ）にほぼ垂直に入射する。したがって、前段ライトバルブの光軸から遠い位置（Ａ）から射出する光束の射出角度分布と、光軸から近い位置（Ｂ）から射出する光束の射出角度分布とを比較した場合、それらはほぼ等しい。
【００４６】
一方、図３（ｂ）に示すように、一般的なリレーレンズでは、太い実線で示す主光線は、前段ライトバルブの射出位置によって射出角度が異なり、後段ライトバルブへの入射角も入射位置によって異なる。したがって、前段ライトバルブの光軸から遠い位置（Ａ）から射出する光束の射出角度分布と、光軸から近い位置（Ｂ）から射出する光束の射出角度分布とを比較した場合、それらはかなり異なる。
【００４７】
一般に、液晶ライトバルブは視角依存性を有する。すなわち、液晶ライトバルブから射出する光線の角度によって、コントラスト特性、明るさの特性、分光特性等が異なる。したがって、図３（ｂ）に示す一般的なリレーレンズでは、前段ライトバルブ（液晶ライトバルブ）の領域ごとに射出光束の射出角度成分が異なり、その結果、後段ライトバルブ（液晶ライトバルブ）の画面内で、表示画像の明るさ、色味、コントラストに分布（不均一性）が生じ、プロジェクタの画像表示品質の低下を招く可能性がある。
【００４８】
これに対して、図３（ａ）に示す両側テレセントリック性を有するリレーレンズでは、前段ライトバルブ（液晶ライトバルブ）のどの領域の射出光束もほぼ同じ射出角度分布であるため、後段ライトバルブ（液晶ライトバルブ）の画面内における表示画像の明るさ、色味、コントラストが略均一であり、プロジェクタの画像表示品質が良好である。
【００４９】
さらに、図４（ａ）に示すように、両側テレセントリック性を有するリレーレンズでは、後段ライトバルブの光軸方向の配置位置に誤差が生じても（図４（ａ）に示す、ＰＳ１→ＰＳ２）、主光線が光軸に対して平行なので、前段ライトバルブの像は多少ボケが生じるものの大きさはほとんど変わらない（図４（ａ）に示す、ＡＬ１≒ＡＬ２）。すなわち、後段ライトバルブの配置誤差が多少あっても、プロジェクタとしての画像表示品質はあまり低下しないので、製造マージンが大きい。
【００５０】
一方、図４（ｂ）に示すように、一般的なリレーレンズでは、後段ライトバルブに上記と同等の配置誤差があった場合（図４（ｂ）に示す、ＰＳ１→ＰＳ２）、主光線が光軸に対して非平行なので、前段ライトバルブの像にボケと同時に大きさの変化が生じ（図４（ｂ）に示す、ＡＬ１＜ＡＬ２）、結果として画像表示品質が大きく低下する可能性がある。
【００５１】
［ローパスフィルタの構成と機能］
次に、図５〜図９を参照して光学的ローパスフィルタ８０の構成及び機能について説明する。
図５は、液晶ライトバルブ６０Ｂ（色変調ライトバルブ）の画素面を示している。
液晶ライトバルブ６０Ｂの画素面は、二次元的に周期的（マトリックス状）に配列された複数の単位画素６５を有する。各画素６５は、略矩形形状に形成されるとともに、光を通過する開口部６５ａと、開口部６５ａの周辺に配される遮光部６５ｂとを含む。遮光部６５ｂは、所定幅の帯状部が周期的に配列された遮光パターン膜（ブラックストライプ膜、ブラックマトリックス膜など）の他、画素配線、ＴＦＴ素子等によって形成される。液晶ライトバルブ６０Ｂでは、各画素の開口部６５ａを通過する光がそれぞれ変調（透過率変調）され、これにより画素面内の二次元的な透過率分布が制御される。
【００５２】
なお、液晶ライトバルブ６０Ｇ，６０Ｒ（色変調ライトバルブ）、及び液晶ライトバルブ１００（輝度変調ライトバルブ）の各画素面についても上記と同様である。
【００５３】
図６は、モアレの発生原因を概念的に示した説明図である。
単位画素の繰り返しで構成される色変調ライトバルブの画素面をリレーレンズで結像すると、図６（ａ）に示すように、その光学像は格子状の暗部と略矩形状の明部とが交互に繰り返される周期構造を有するものとなる。その色変調ライトバルブの光学像が輝度変調ライトバルブの画素面上に伝達されるとき、図６（ｂ）に示すように、両ライトバルブの間に位置ずれや姿勢のずれ（傾きのずれなど）があると、モアレが発生し表示画像の画質が著しく低下する。
【００５４】
図７は、光学的ローパスフィルタ８０の概略構成と機能の説明図であり、（ａ）は光学的ローパスフィルタ８０の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は光学的ローパスフィルタ８０の機能説明図である。
【００５５】
図７（ａ）に示すように、光学的ローパスフィルタ８０は、屈折面を備えるプリズム要素８５の集合体からなるプリズム群を含む。プリズム要素８５の周期配列方向は、図５に示した液晶ライトバルブの画素６５の周期配列方向に対して所定の角度で（図７（ａ）では４５度）傾いている。
【００５６】
図７（ｂ）に示すように、１つのプリズム要素８５は、平坦部８５ａと多角錐状のプリズム部８５ｂとを含んで構成されている。図７（ｃ）に示すように、色変調ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒから射出した光束のうちプリズム要素８５の平坦部８５ａに入射した光束は、入射角と同じ角度でローパスフィルタ８０から射出する。一方、プリズム要素８５のプリズム部８５ｂに入射した光束は、屈折により角度を変えてローパスフィルタ８０から射出する。
【００５７】
図８及び図９は、図７のローパスフィルタの機能をより具体的に説明するための図である。図８（ａ）はローパスフィルタがない比較例としての光学系を示し、図９（ａ）は図８（ａ）の光学系で結像された単位画素の像を示している。また、図８（ｂ）はローパスフィルタを有する光学系を示し、図９（ｂ）は図８（ｂ）の光学系で結像された単位画素の像を示している。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、ローパスフィルタがない光学系では、色変調ライトバルブの一点から射出した光束は、リレーレンズによって輝度変調ライトバルブの一点で結像する。一方、図８（ｂ）に示すように、ローパスフィルタを有する光学系では、色変調ライトバルブの一点から射出した光束は、位置が異なる複数点で結像する。すなわち、色変調ライトバルブの画素開口部を通過した光束の一部がローパスフィルタで折り曲げられ、その画素開口部の光学像（明部）が、位置が異なる複数箇所に結像する（複像機能）。
【００５９】
図９（ａ）に示すように、ローパスフィルタがない光学系では、色変調ライトバルブの単位画素の光学像は、画素遮光部によって形成される矩形環状の暗部と、画素開口部によって形成される明部とを有するものとなる。これと比較して、図９（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ８０を有する光学系では、ローパスフィルタ８０（プリズム要素８５）の上記複像機能によって、色変調ライトバルブの単位画素の光学像は、単位画素の遮光部によって形成される暗部が目立たないものとなる。
【００６０】
すなわち、図９（ｂ）に示すように、ローパスフィルタにおいて、色変調ライトバルブの画素開口部を通過した光の一部が屈折により角度を代えて射出する。そして、その光が色変調ライトバルブの遮光部で形成される暗部に重なる。
【００６１】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ８０のプリズム要素８５の左上のプリズム部（屈折面）によって、色変調ライトバルブの画素開口部によって形成される明部が左上にずれ、その光束が色変調ライトバルブの画素遮光部によって形成される暗部に重なる（像シフト。図９（ｂ）に示す（ｂ−１））。同様に、プリズム要素８５の左下のプリズム部（屈折面）によって、明部が左下にずれ（ｂ−２）、プリズム要素８５の右下のプリズム部（屈折面）によって、明部が右下にずれ（ｂ−３）、プリズム要素８５の右上のプリズム部（屈折面）によって、明部が右上にずれる（ｂ−４）。そして、上記の複像機能によって暗部の全体に光が照射されることにより、色変調ライトバルブの単位画素の光学像は、暗部が目立たないものとなる（ｂ−５）。
【００６２】
このように、本例では、色変調ライトバルブの光学像が輝度変調ライトバルブの画素面上に伝達されるとき、ローパスフィルタ８０の複像機能によって画素遮光部の光学像である暗部が目立たなくなる。すなわち、明るさの均一性が高い色変調ライトバルブの光学像が、輝度変調ライトバルブ上に結像される。そのため、モアレなど、遮光パターン同士の光学的な重ね合わせに伴う画素劣化現象が確実に抑制される。
【００６３】
図１０は、輝度変調ライトバルブ１００（図１に示す液晶ライトバルブ１００）の断面図を示している。
輝度変調ライトバルブ１００は、対向して配置される２つの透明基板１０１，１０２、周期構造の遮光パターン膜１０３（ブラックストライプ膜、ブラックマトリックス膜など）、液晶層１０４、ＴＦＴ・配線１０５、画素電極１０６、及びマイクロレンズアレイ１０７等を含んで構成されている。
【００６４】
マイクロレンズアレイ１０７は、輝度変調ライトバルブ１００の光入射側に配置され、そのライトバルブ１００の各画素１０８に一対一に対応したレンズ群を含む。マイクロレンズアレイ１０７の各レンズ１０９は、ローパスフィルタ８０からの光を輝度変調ライトバルブ１００の各画素１０８の開口部に集めるように形成されている。すなわち、輝度変調ライトバルブ１００において、各画素１０８の光入射側に１つずつ集光レンズ１０９が配置されている。
【００６５】
前述したように、色変調ライトバルブ（図１に示す液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）の画素開口部を透過した光は、図９に示すように、ローパスフィルタ８０によって画素開口部に対応する範囲より広い範囲に到達する。その結果、輝度変調ライトバルブ１００の遮光パターン膜１０３に到達する光量が増加し、表示画像の輝度が低下するという問題が生じる。本例では、輝度変調ライトバルブ１００の光入射側にマイクロレンズアレイ１０７が配置されていることにより、ローパスフィルタ８０からの光が第２光変調素子の各画素１０８の開口部に集まり、表示画像の明るさが向上する。
【００６６】
つまり、輝度変調ライトバルブ１００への入射光束は、マイクロレンズアレイ１０７の各レンズ１０９によって集光されてそのほとんどが輝度変調ライトバルブ１００の画素１０８の開口部を通過する。そのため、ローパスフィルタ８０で屈折された光の一部が輝度変調ライトバルブ１００の遮光パターン膜１０３によって遮られることが回避される。このように、本例では、光学的ローパスフィルタ８０を用いる構成でありながら、輝度の低下が抑制される。
【００６７】
図１に示す光学的ローパスフィルタ８０の配置位置は、クロスダイクロイックプリズム７０とリレーレンズ９０との間に限定されるものではなく、リレーレンズ９０と輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）との間に配置してもよい。また、リレーレンズ９０内に配置しても良い。また、色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）とクロスダイクロイックプリズム７０との間に配置してもよい。この場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色変調ライトバルブ毎にローパスフィルタが必要になるが、各波長特性毎に最適化したローパスフィルタを使用できるので、より効果的にモアレを低減できるという利点がある。
【００６８】
また、本発明は、光源１０側から見て、色変調ライトバルブを前段に、輝度変調ライトバルブを後段に配置する光学系に限定されるものでなく、輝度変調ライトバルブを前段に、色変調ライトバルブを後段に配置する光学系にも本発明を適用することができる。この場合、輝度変調ライトバルブと色変調ライトバルブとの間にローパスフィルタとリレーレンズが配置される。さらに色変調ライトバルブの光入射面にはマイクロレンズアレイが配置される。
【００６９】
なお、本例では、輝度変調ライトバルブ１００（第２光変調素子、後段ライトバルブ）の各画素に隣接してマイクロレンズアレイ１０７が配置される一方で、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ（第１光変調素子、前段ライトバルブ）の各画素の隣接位置にマイクロレンズアレイが配置されていない。これは、第１光変調素子（前段に配置されるライトバルブ）にマイクロレンズが含まれると、第１光変調素子を出射する光束の出射角度が大きく広がってしまい、この光束を第２光変調素子（後段に配置されるライトバルブ）に効率よく伝達するためには、伝達光学系（リレーレンズ９０）のＦナンバーを小さくせざるをえず、装置のコストアップ、サイズ・重量の増大を招くからである。したがって、第１光変調素子にはマイクロレンズを含まないほうが望ましい。
【００７０】
また、ローパスフィルタの形態は、図７（ａ）〜（ｃ）に示したものに限らず他の形態でもよい。また、ローパスフィルタはプリズムタイプのものに限定されるものではなく、回折型のローパスフィルタを用いることもできる。
【００７１】
［ローパスフィルタの他の形態例］
図１１〜図２２は、ローパスフィルタの他の形態例を示している。
【００７２】
図１１〜１６は、プリズム素子の形状の様々なバリエーションの例を示す。
例えば、図１１は、屈折面１６１ａと平坦部１６１ｂとを有する台形形状のプリズム素子が所定の間隔で設けられたプリズム群１６１を示している。
図１２は、屈折面１６２ａと平坦部１６２ｂとを有し、台形形状のプリズム素子が隙間無く設けられたプリズム群１６２を示している。
図１３は、屈折面１６３ａと平坦部１６３ｂとを有し、三角形形状のプリズム素子が所定の間隔で設けられたプリズム群１６３を示している。
【００７３】
図１４は、屈折面１６４ａのみからなるブレーズ型のプリズム群１６４を示している。
図１５は、平坦部の高さおよびプリズムピッチがランダムであり、プリズムエッジによる回折を発生させる周期性が略無い状態のプリズム群１６５を示している。
また、図１６は、平坦部は共通の高さであるが、プリズムピッチがランダムであり、回折発生条件である周期性を抑制し回折の影響を低減できるプリズム群１６６を示している。
このように、屈折面の向き、傾斜角度、面積をパラメータとして様々なバリエーションをとることができる。
【００７４】
図１７は、プリズム群の他の形態の一部を拡大した概略構成を示す。プリズム群２１０は、四角錐形状の第１のプリズム素子２１１と、四角錐形状の第２のプリズム素子２１２とから構成されている。第１のプリズム素子２１１は、その一辺が中心線ＣＬに略４５°をなすように形成されている。第２のプリズム素子２１２は、その一辺が中心線ＣＬに略平行となるように形成されている。さらに、第１のプリズム素子２１１と、第２のプリズム素子２１２との周囲には平坦部２１５が設けられている。
【００７５】
図１８に示すように、平坦部２１５を透過した光により、開口部像（直接透過像）２２０Ｐが形成される。そして、第１のプリズム素子２１１の屈折面２１３により、中心線像ＣＬＰに対して４５°方向へ開口部像２１３Ｐが形成される。第２のプリズム素子２１２の屈折面２１４により、中心線像ＣＬＰに平行な方向へ開口部像２１４Ｐが形成される。そして、これらの投写像が遮光パターンによる暗部を隙間なく埋めるように屈折面の向き、傾斜角度を設定する。
これにより、投写像の強度ムラを少なくすることができる。
【００７６】
また、プリズム群２１０と同様の屈折作用を生じさせるプリズム群の形状は様々な変形をとることができる。例えば、図１９に示すような屈折面２３１と平坦部２３２とを有するプリズム群２３０を用いることもできる。このように、プリズム屈折面と平坦面を所望の面積比で任意の形状で形成することが可能である。
【００７７】
図２０は、ローパスフィルタの他の形態例であり、プリズム群２４０の要部斜視構成を示す。
プリズム群２４０は、２組のプリズム素子２４１ａ、２４１ｂから構成されている。プリズム素子２４１ａは、第１の方向であるｙ軸方向における断面形状が略台形形状である。また、プリズム素子２４１ａは、第１の方向であるｙ軸方向に略直交する第２の方向であるｘ軸方向に長手方向を有している。
【００７８】
プリズム素子２４１ａのｙ軸方向における断面形状の台形形状のうち、２つの斜面Ｙ１、Ｙ２は屈折面として機能する。また、プリズム素子２４１ａのｙ軸方向における断面形状のうち、上面Ｙ０は平坦部として機能する。このため、斜面Ｙ１又は斜面Ｙ２に入射した光は、斜面の角度に対応する方向へ屈折する。屈折した光により屈折透過像が形成される。また、上面Ｙ０に入射した光は、そのまま透過する。そのまま透過した光により直接透過像が形成される。
【００７９】
プリズム素子２４１ｂは、プリズム素子２４１ａと同様の構成である。プリズム素子２４１ｂのｘ軸方向における断面形状のうち、２つの斜面Ｘ１、Ｘ２は屈折面として機能する。また、プリズム素子２４１ｂのｘ軸方向における断面形状のうち、上面Ｘ０は平坦部として機能する。そして、２組のプリズム素子２４１ａ、２４１ｂは、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられている。
【００８０】
本例のプリズム群２４０は、プリズム素子２４１ａの平面側と、プリズム素子２４１ｂの平面側とを向かい合わせて固着している。しかし、これに限られず、以下の（１）〜（３）のいずれの構成でも良い。
（１）プリズム素子２４１ａの斜面Ｙ１、Ｙ２等が形成されている面と、プリズム素子２４１ｂの斜面Ｘ１、Ｘ２等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
（２）プリズム素子２４１ａの斜面Ｙ１、Ｙ２等が形成されている面と、プリズム素子２４１ｂの平面側とを向かい合わせて固着する構成。
（３）プリズム素子２４１ａの平面側と、プリズム素子２４１ｂの斜面Ｘ１、Ｘ２等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
なお、図２０ではプリズム面が接する構成で説明しているが、両面が空気と接する構成でもよい。
【００８１】
図２１は、プリズム群２４０による入射光の分岐を示す。
図２１において、向かって左側から方側へ向かって入射光ＸＹが進行する。なお、図２１の一部では、説明の便宜上、斜面Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２の符号を用いて光線を特定する。入射光ＸＹは、点線で示すプリズム素子２４１ａにより、斜面で屈折する光線Ｙ１、Ｙ２と、上面をそのまま透過する光線Ｙ０との３つの光線に分岐される。分岐された３つの光線Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２は、さらにプリズム素子２４１ｂにより、それぞれ３つの光線に分岐される。この結果、入射光ＸＹは、９つの光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ０、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２に分岐される。
【００８２】
次に、分岐された９つの光線の投影面における位置を、図２２を用いて説明する。
光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の領域を太い枠で囲って示す。屈折した光による画素部の投影像は、プリズム素子２４１ａ、２４１ｂの長手方向に対してそれぞれ直交する方向へ形成することができる。プリズム群２４０は、２組のプリズム素子２４１ａ、２４１ｂの長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の領域の周辺に、８つの光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の領域が形成される。図２２では、それぞれの領域に光線の符号を付して示す。また、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像は、第１の光変調素子（図１に示す液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）における複数の画素開口部の位置に対応して周期的に隣接して形成される。プリズム群２４０は、プリズム素子２４１ａ、２４１ｂにより、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像どうしの間の領域に屈折透過像を形成する。これにより、投写光の周期性を低減することができる。
【００８３】
また、プリズム群２４０は、平坦面であるプリズム素子２４１ａの上面Ｙ０、プリズム素子２４１ｂの上面Ｘ０を経由した光強度の総和をＰＷ０、屈折面である斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２を経由した光強度の総和をＰＷ１とそれぞれしたとき、
ＰＷ０≧ＰＷ１
を満足している。なお、ＰＷ０、ＰＷ１は、いずれも第２の光変調素子（液晶ライトバルブ１００）における光強度である。
【００８４】
光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の光強度の総和は、平坦部である上面Ｙ０、Ｘ０の面積に対応する。また、光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の光強度の総和は、屈折面である斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２の面積に対応する。ここで、光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の光強度の総和ＰＷ１が、直接透過像の光強度の総和ＰＷ０よりも大きくなってしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像を認識する場合がある。
【００８５】
本例では、ＰＷ０≧ＰＷ１を満足するように構成されている。これにより、モアレの発生を低減することができる。
また、好ましくは、ＰＷ０＞ＰＷ１を満足することが望ましい。さらに好ましくは、ＰＷ０＞０．９×ＰＷ１を満足することが望ましい。これにより、画素配列による光強度分布を均一化しつつ元の画素情報を維持できることで、モアレを低減でき、さらに高精細な投写像が得られる。
【００８６】
ここで、ローパスフィルタを構成するプリズム群の製造方法の一例を説明する。
プリズム群は、透明プレートの射出面に一体的に形成される。透明プレートは、透明な平行平板硝子である。平行平板硝子の一方の面にプリズム群をフォトリソグラフィ技術により形成する。具体的には、フォトレジスト層を平行平板硝子上に、グレースケール法を用いて所望のプリズム形状、例えば四角錐形状となるようにパターニングしてマスクを形成する。そして、ＣＨＦ３等のフッ素系ガスを用いたＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）法によりプリズム群を形成する。プリズム群は、フッ酸を用いるウェットエッチング法によっても形成することができる。
【００８７】
プリズム群の製造方法の他の例を説明する。
平行平板硝子の一方の面に光学エポキシ樹脂を塗布する。次に、所望のプリズム形状とは凹凸が反転しているパターンを有する金型を準備する。そして、この金型をエポキシ樹脂に押圧することで型転写する。最後に、紫外線を光学エポキシ樹脂に照射して硬化させて、プリズム群を形成する。
【００８８】
また、型転写する場合に他の方法を採用することもできる。平行平板硝子を加熱して型転写に必要な程度に軟化させる。そして、軟化した平行平板硝子の一方の表面に、上述の金型を押圧させて型転写する。これによっても、平行平板硝子にプリズム群を形成できる。
【００８９】
なお、プリズム群は、透明プレートに形成する場合に限らない。例えば、所望のプリズム形状のプリズム群をホットプレス法で別途パターンシートとして製造しておく。そして、パターンシートを必要な大きさに裁断する。次に、裁断されたパターンシートを平行平板硝子の射出面側に光学的に透明な接着剤を用いて貼付する。これによっても、平行平板硝子にプリズム群を形成できる。
【００９０】
好ましくは、プリズム群の表面に塵等が付着することを防止することが望ましい。このために、プリズム群の射出側面に対して低屈折率の透明樹脂等からなるコーティング層を形成する。例えば、プリズム群は屈折率ｎ＝１．５６の光学エポキシ高屈折率樹脂で形成する。コーティング層は、例えば屈折率ｎ＝１．３８の光学エポキシ低屈折率樹脂で形成する。また、プリズム群を構成する部材の屈折率と、コーティング層の屈折率とを略一致させることもできる。これにより、屈折面の製造誤差のばらつき等に起因する屈折された光の所定面上での位置ずれを低減できる。
【００９１】
ここで、屈折面で屈折する角度は、光の波長により異なる。このため、プリズム群の製造に際しては、屈折される光の波長を考慮することが望ましい。例えば、光源部である超高圧水銀ランプは、発光スペクトル分布を有する。そして、輝線スペクトルのピーク波長が略４４０ｎｍ近傍の光をＢ光、略５５０ｎｍ近傍の光をＧ光として用いる。また、光量積分値の中央波長である略６５０ｎｍ近傍の光をＲ光として用いる。これらの波長の光が、屈折面で屈折されたときに、所定面（輝度変調ライトバルブ）上で所定の投写像を形成するように、屈折面の傾斜角度θ等を制御する。これにより、所定面（輝度変調ライトバルブ）、色ずれの少ない高品質な画像を得ることができる。
【００９２】
［液晶ライトバルブの変調の具体例］
次に、表示画像データに基づく色変調ライトバルブ及び輝度変調ライトバルブの変調の具体例について詳しく説明する。
プロジェクタＰＪ１（図１参照）では、映像信号から生成された色変調信号で色変調ライトバルブ（図１に示す液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）を、輝度変調信号で輝度変調ライトバルブ（図１に示す液晶ライトバルブ１００）を駆動することにより、輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現する。液晶ライトバルブの変調制御は、次に説明する表示制御装置（表示制御装置２００）によって行う。
【００９３】
図２３は、表示制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。
表示制御装置２００は、図２３に示すように、制御プログラムに基づいて演算及びシステム全体を制御するＣＰＵ１７０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ１７０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ１７２と、ＲＯＭ１７２等から読み出したデータやＣＰＵ１７０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ１７４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ１７８とで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス１７９で相互にかつデータ授受可能に接続されている。
【００９４】
Ｉ／Ｆ１７８には、外部装置として、輝度変調ライトバルブ（図１に示す液晶ライトバルブ１００）及び色変調ライトバルブ（図１に示す液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）を駆動するライトバルブ駆動装置１８０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置１８２と、外部のネットワーク１９９に接続するための信号線とが接続されている。
【００９５】
記憶装置１８２は、輝度変調ライトバルブ及び色変調ライトバルブを駆動するためのＨＤＲ表示データを記憶している。
【００９６】
ＨＤＲ表示データは、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。本実施形態では、ＨＤＲ表示データとして、１つの画素についてＲＧＢ３原色ごとに輝度レベルを示す画素値を浮動小数点値として格納した形式を用いる。例えば、１つの画素の画素値として（1.2，5.4，2.3）という値が格納されている。
【００９７】
ここで、ＨＤＲ表示データにおける画素ｐの輝度レベルをＲｐ、第２光変調素子の画素ｐに対応する画素の透過率をＴ１、第１光変調素子の画素ｐに対応する画素の透過率をＴ２とすると、下式（１），（２）が成立する。
Ｒｐ  ＝  Ｔｐ×Ｒｓ                                                …（１）
Ｔｐ  ＝  Ｔ１×Ｔ２×Ｇ                                            …（２）
ただし、上式（１），（２）において、Ｒｓは光源の輝度、Ｇはゲインであり、いずれも定数である。また、Ｔｐは、光変調率である。
【００９８】
なお、ＨＤＲ表示データの生成方法の詳細については、例えば、公知文献３「P.E.Debevec，J.Malik，"Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs"，Proceedings of ACM SIGGRAPH97 ，pp.367-378(1997)」に掲載されている。
【００９９】
また、記憶装置１８２は、輝度変調ライトバルブの制御値を登録した制御値登録テーブル４００を記憶している。
【０１００】
図２４は、制御値登録テーブル４００のデータ構造を示す図である。
【０１０１】
制御値登録テーブル４００には、図２４に示すように、輝度変調ライトバルブの各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、輝度変調ライトバルブの制御値を登録したフィールドと、輝度変調ライトバルブの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
【０１０２】
図２４の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００３」がそれぞれ登録されている。これは、輝度変調ライトバルブに対して制御値「０」を出力すると、輝度変調ライトバルブの透過率が０．３％となることを示している。なお、図２４は、輝度変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、輝度変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。
【０１０３】
また、記憶装置１８２は、各色変調ライトバルブごとに、その色変調ライトバルブの制御値を登録した制御値登録テーブルを記憶している。
【０１０４】
図２５は、液晶ライトバルブ６０Ｒの制御値を登録した制御値登録テーブル４２０Ｒのデータ構造を示す図である。
【０１０５】
制御値登録テーブル４２０Ｒには、図２５に示すように、液晶ライトバルブ６０Ｒの各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、液晶ライトバルブ６０Ｒの制御値を登録したフィールドと、液晶ライトバルブ６０Ｒの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
【０１０６】
図２５の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００４」がそれぞれ登録されている。これは、液晶ライトバルブ６０Ｒに対して制御値「０」を出力すると、液晶ライトバルブ６０Ｒの透過率が０．４％となることを示している。なお、図２５は、色変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、色変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。
【０１０７】
また、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇに対応する制御値登録テーブルのデータ構造については特に図示しないが、制御値登録テーブル４２０Ｒと同様のデータ構造を有している。ただし、同一の制御値に対して異なる透過率が登録されている点が制御値登録テーブル４２０Ｒと異なる。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ１７０の構成及びＣＰＵ１７０で実行される処理を説明する。
【０１０９】
ＣＰＵ１７０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）等からなり、ＲＯＭ１７２の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図２６のフローチャートに示す表示制御処理を実行するようになっている。
【０１１０】
図２６は、表示制御処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
表示制御処理は、ＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調ライトバルブ及び色変調ライトバルブの制御値をそれぞれ決定し、決定した制御値に基づいて輝度変調ライトバルブ及び色変調ライトバルブを駆動する処理であって、ＣＰＵ１７０において実行されると、図２６に示すように、まず、ステップＳ１００に移行するようになっている。
【０１１２】
ステップＳ１００では、ＨＤＲ表示データを記憶装置１８２から読み出す。
【０１１３】
次いで、ステップＳ１０２に移行して、読み出したＨＤＲ表示データを解析し、画素値のヒストグラムや、輝度レベルの最大値、最小値及び平均値等を算出する。この解析結果は、暗めのシーンを明るくしたり、明るすぎるシーンを暗くしたり、中間部コントラストを協調するなどの自動画像補正に使用したり、トーンマッピングに使用したりするためである。
【０１１４】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２の解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルをプロジェクタＰＪ１の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングする。
【０１１５】
図２７は、トーンマッピング処理を説明するための図である。
【０１１６】
ＨＤＲ表示データを解析した結果、ＨＤＲ表示データに含まれる輝度レベルの最小値がＳminで、最大値がＳmaxであるとする。また、プロジェクタＰＪ１の輝度ダイナミックレンジの最小値がＤminで、最大値がＤmaxであるとする。図２７の例では、ＳminがＤminよりも小さく、ＳmaxがＤmaxよりも大きいので、このままでは、ＨＤＲ表示データを適切に表示することができない。そこで、Ｓmin〜ＳmaxのヒストグラムがＤmin〜Ｄmaxのレンジに収まるように正規化する。
【０１１７】
なお、トーンマッピングの詳細については、例えば、公知文献２「F.Drago, K.Myszkowski，T.Annen，N.Chiba，"Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Scenes"， Eurographics 2003，(2003）」に記載されている。
【０１１８】
次いで、ステップＳ１０６に移行して、色変調ライトバルブの解像度に合わせてＨＤＲ画像をリサイズ（拡大または縮小）する。このとき、ＨＤＲ画像のアスペクト比を保持したままＨＤＲ画像をリサイズする。リサイズ方法としては、例えば、平均値法、中間値法、ニアレストネイバー法（最近傍法）が挙げられる。
【０１１９】
次いで、ステップＳ１０８に移行して、リサイズ画像の画素の輝度レベルＲｐ及び光源１０の輝度Ｒｓに基づいて、上式（１）により、リサイズ画像の各画素ごとに光変調率Ｔｐを算出する。
【０１２０】
次いで、ステップＳ１１０に移行して、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２として初期値（例えば、０．２）を与え、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を仮決定する。
【０１２１】
次いで、ステップＳ１１２に移行して、算出した光変調率Ｔｐ、仮決定した透過率Ｔ２及びゲインＧに基づいて、上式（２）により、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する。ここで、色変調ライトバルブが３枚の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒから構成されていることから、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに透過率Ｔ１’が算出される。これに対し、輝度変調ライトバルブが１枚の液晶ライトバルブ１００から構成されていることから、それらの平均値等をその画素のＴ１’として算出する。
【０１２２】
次いで、ステップＳ１１４に移行して、輝度変調ライトバルブの画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について算出した透過率Ｔ１’の重み付け平均値をその画素の透過率Ｔ１として算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。
【０１２３】
次いで、ステップＳ１１６に移行して、輝度変調ライトバルブの画索ごとに、その画索について算出した透過率Ｔ１に対応する制御値を制御値登録テーブル４００から読み出し、読み出した制御値をその画索の制御値として決定する。制御値の続出では、算出した透過率Ｔ１に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４００の中から検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。
【０１２４】
次いで、ステップＳ１１８に移行して、色変調ライトバルブの画索ごとに、その画索と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、算出した平均値、ステップＳ１０８で算出した光変調率Ｔｐ及びゲインＧに基づいて、上式（２）により、その画索の透過率Ｔ２を算出する。重み付けは、重なり合う画索の面積比により行う。
【０１２５】
次いで、ステップＳ１２０に移行して、色変調ライトバルブの画索ごとに、その画索について算出した透過率Ｔ２に対応する制御値を制御値登録テーブルから読み出し、読み出した制御値をその画索の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した透過率Ｔ２に最も近似する透過率を制御値登録テーブルの中から検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。
【０１２６】
次いで、ステップＳ１２２に移行して、ステップＳ１１６，Ｓ１２０で決定した制御値をライトバルブ駆動装置１８０に出力し、色変調ライトバルブ及び輝度変調ライトバルブをそれぞれ駆動して表示画像を投影し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１２７】
次に、色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）及び輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）に書き込む画像データの生成過程を図２８〜図３１に基づき説明する。
【０１２８】
以下では、色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）はいずれも、横１８画索×縦１２画索の解像度及び４ビットの階調数を有し、輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）は、横１５画索×縦１０画索の解像度及び４ビットの階調数を有する場合を例にとって説明を行う。また、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの図はいずれも光源１０の側から見たものである。
【０１２９】
表示制御装置２００では、ステップＳ１００〜Ｓ１０４を経て、ＨＤＲ表示データが読み出され、読み出されたＨＤＲ表示データが解析され、その解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルがプロジェクタＰＪ１の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングされる。次いで、ステップＳ１０６を経て、色変調ライトバルブの解像度に合わせてＨＤＲ画像がリサイズされる。
【０１３０】
次いで、ステップＳ１０８を経て、リサイズ画像の画索ごとに光変調率Ｔｐが算出される。例えば、リサイズ画像における画索ｐの光変調率Ｔｐは、画索ｐの輝度レベルＲｐ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（1.2，5.4，2.3）、光源１０の輝度Ｒｓ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（10000，10000，10000）であるとすると、（1.2，5.4，2.3）／（10000，10000，10000）＝（0.00012，0.00054，0.00023）となる。
【０１３１】
図２８は、色変調ライトバルブの透過率Ｔ２を仮決定する場合を示す図である。
【０１３２】
次いで、ステップＳ１１０を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が仮決定される。色変調ライトバルブの左上４区画の画索をｐ２１（左上）、ｐ２２（右上）、ｐ２３（左下）、ｐ２４（右下）とした場合、画素ｐ２１〜ｐ２４の透過率Ｔ２には、図２８に示すように、初期値Ｔ２０が与えられる。
【０１３３】
図２９は、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する場合を示す図である。
【０１３４】
次いで、ステップＳ１１２を経て、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’が算出される。画素ｐ２１〜ｐ２４に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１１〜Ｔ１４は、図２９に示すように、画素ｐ２１〜ｐ２４の光変調率をＴｐ１〜Ｔｐ４、ゲインＧを「１」とすると、下式（３）〜（６）により算出することができる。
【０１３５】
実際に数値を用いて計算する。 Ｔｐ１＝0.00012、Ｔｐ２＝0.05、Ｔｐ３＝0.02、Ｔｐ４＝0.01、Ｔ２０＝0.1である場合は、下式（３）〜（６）により、Ｔ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.1となる。
Ｔ１１  ＝  Ｔｐ１／Ｔ２０                                          …（３）
Ｔ１２  ＝  Ｔｐ２／Ｔ２０                                          …（４）
Ｔ１３  ＝  Ｔｐ３／Ｔ２０                                          …（５）
Ｔ１４  ＝  Ｔｐ４／Ｔ２０                                          …（６）
【０１３６】
図３０は、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する場合を示す図である。
【０１３７】
次いで、ステップＳ１１４を経て、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が決定される。輝度変調ライトバルブと色変調パネルはリレーレンズ９０によって互いに倒立結像する関係にあるので、色変調パネルの左上４区画の画素は輝度変調ライトバルブの右下部に結像される。輝度変調ライトバルブの右下４区画の画素をｐ１１（右下）、ｐ１２（左下）、ｐ１３（右上）、ｐ１４（左上）とした場合、画素ｐ１１は、図３０（ａ）に示すように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブの解像度が異なることから、画素ｐ２１〜画素ｐ２４と光路上で重なり合う。色変調ライトバルブの解像度が１８×１２で、輝度変調ライトバルブの解像度が１５×１０であるので、画素ｐ１１は、色変調ライトバルブの画素数の最小公倍数に基づいて６×６の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ１１と画素ｐ２１〜ｐ２４との重なり合う面積比は、図３０（ｂ）に示すように、２５：５：５：１となる。したがって、画素ｐ１１の透過率Ｔ１５は、図３０（ｃ）に示すように、下式（７）により算出することができる。
【０１３８】
実際に数値を用いて計算する。Ｔ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.002である場合は、下式（７）により、Ｔ１５＝0.1008となる。
【０１３９】
Ｔ１５＝（Ｔ１１×２５＋Ｔ１２×５＋Ｔ１３×５＋Ｔ１４×１）／３６  …（７）
画素ｐ１２〜ｐ１４の透過率Ｔ１６〜Ｔ１８についても、画素ｐ１１と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
【０１４０】
次いで、ステップＳ１１６を経て、輝度変調ライトバルブの画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ１に対応する制御値が制御値登録テーブル４００から読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、Ｔ１５＝0.1008であるので、制御値登録テーブル４００を参照すると、先の図２４に示すように、0.09が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４００からは、画素ｐ１１の制御値として「８」が読み出される。
【０１４１】
図３１は、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定する場合を示す図である。
【０１４２】
次いで、ステップＳ１１８を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が決定される。画素ｐ２４は、図３１（ａ）に示すように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブの解像度が異なることから、画素ｐ１１〜画素ｐ１４と光路上で重なり合う。色変調ライトバルブの解像度が１８×１２で、輝度変調ライトバルブの解像度が１５×１０であるので、画素ｐ２４は、輝度変調ライトバルブの画素数の最小公倍数に基づいて５×５の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ２４と画素ｐ１１〜ｐ１４との重なり合う面積比は、図３１（ｂ）に示すように、１：４：４：１６となる。したがって、画素ｐ２４に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１９は、下式（８）により算出することができる。そして、画素ｐ２４の透過率Ｔ２４は、ゲインＧを「１」とすると、図３１（ｃ）に示すように、下式（９）により算出することができる。
【０１４３】
実際に数値を用いて計算する。Ｔ１５＝0.09、Ｔ１６＝0.33、Ｔ１７＝0.15、Ｔ１８＝0.06、Ｔｐ４＝0.01である場合は、下式（８），（９）によりＴ１９＝0.1188、Ｔ２４＝0.0842となる。
Ｔ１９＝（Ｔ１５×１＋Ｔ１６×４＋Ｔ１７×４＋Ｔ１８×１６）／２５  …（８）
Ｔ２４＝Ｔｐ４／Ｔ１９                                              …（９）
画素ｐ２１〜ｐ２３の透過率Ｔ２１〜Ｔ２３についても、画素ｐ２４と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
【０１４４】
次いで、ステップＳ１２０を経て、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ２に対応する制御値が制御値登録テーブルから読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、液晶ライトバルブ６０Ｒの画素ｐ２４についてＴ２４＝0.0842である場合、制御値登録テーブル４２０Ｒを参照すると、先の図２５に示すように、0.07が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４２０Ｒからは、画素ｐ２４の制御値として「７」が読み出される。
【０１４５】
そして、ステップＳ１２２を経て、決定された制御値がライトバルブ駆動装置１８０に出力される。これにより、輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）及び色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）がそれぞれ駆動して表示画像がスクリーン上に投射される。
【０１４６】
以上説明した液晶ライトバルブの変調制御により、２段階の画像形成過程によって輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現することができる。
【０１４７】
［実施形態の変形例］
なお、上記の第１の実施形態では、第１光変調素子である液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ（色変調ライトバルブ）の解像度が、第２光変調素子である液晶ライトバルブ１００（輝度変調ライトバルブ）よりも高い場合を例に取り説明したが、２つの光変調素子（色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブ）の解像度は同じであっても、あるいは、違っていてもよい。但し、両者の解像度が異なる場合には、上記の第１の実施形態で説明したように、表示画像データの解像度を変換する必要がある。
【０１４８】
例えば、輝度変調ライトバルブが、色変調ライトバルブの表示解像度よりも高い表示解像度を有していれば、色変調ライトバルブから輝度変調ライトバルブまでの光伝達におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function ）を高く設定する必要がなくなるため、介在するリレー光学系の伝達性能をそれほど高くする必要が無く、リレー光学系を比較的安価に構成できる。
【０１４９】
一方、色変調ライトバルブが、輝度変調ライトバルブの表示解像度よりも高い表示解像度を有していれば、通常、表示画像データは、色変調ライトバルブの表示解像度に合わせて用意されるため、解像度の変換処理を輝度変調ライトバルブの表示解像度に合わせて１回行うだけで済むため、表示画像データの変換処理が容易となる。
【０１５０】
［その他の変形例］
上記各実施の形態においては、輝度変調ライトバルブ及び色変調ライトバルブを用いて光の輝度を２段階に変調するように構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブを２セット用いて光の輝度を２段階に変調するように構成することもできる。
【０１５１】
また、上記実施の形態においては、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ、１００としてアクティブマトリックス型の液晶表示素子を用いて構成したが、これに限らず、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ、１００としてパッシブマトリックス型の液晶表示素子及びセグメント型の液晶表示素子を用いて構成することもできる。アクティブマトリックス型の液晶表示は、精密な階調表示ができるという利点があり、パッシブマトリックス型の液晶表示素子及びセグメント型の液晶表示素子は、安価に製造できるという利点を有する。
【０１５２】
また、上記実施の形態においては、前段の液晶ライトバルブの光学像を後段の液晶ライトバルブに結像するためのリレー光学系として、主に透過型の光学素子から構成されるリレーレンズを用いているが、これに限らず、主に反射型の光学素子（ミラー）から構成される反射型のリレー光学系を用いてもよい。
【０１５３】
また、上記各実施の形態において、プロジェクタＰＪ１は、透過型の光変調素子を設けて構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブまたは色変調ライトバルブを反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型の光変調素子で構成することもできる。
【０１５４】
また、上記各実施の形態において、図２３のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ＲＯＭ１７２にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ１７４に読み込んで実行するようにしてもよい。
【０１５５】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【０１５６】
また、上記各実施の形態においては、光源１０として白色光を射出する単体の光源を用い、この白色光をＲＧＢの３原色の光に分光するようにしているが、これに限らず、ＲＧＢの３原色にそれぞれ対応した、赤色の光を射出する光源、青色の光を射出する光源及び緑色の光を射出する光源の３つの光源を用い、白色光を分光する手段を取り除いた構成としても良い。
【０１５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明に係る画像表示装置（プロジェクタ）の主たる光学構成を示す図。
【図２】リレーレンズの構成を示す図。
【図３】テレセントリック性の説明図。
【図４】テレセントリック性の説明図。
【図５】液晶ライトバルブ（色変調ライトバルブ）の画素面を示す図。
【図６】モアレの発生原因を概念的に示した説明図。
【図７】光学的ローパスフィルタの概略構成と機能の説明図。
【図８】図７のローパスフィルタの機能のより具体的な説明図。
【図９】単位画素の光学像の説明図。
【図１０】液晶ライトバルブ（輝度変調ライトバルブ）の断面図。
【図１１】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１２】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１３】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１４】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１５】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１６】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１７】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１８】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図１９】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図２０】ローパスフィルタの他の形態例を示す図。
【図２１】図２０に示したプリズム群（ローパスフィルタ）による入射光の分岐状態を示す説明図。
【図２２】図２１において、分岐された光線の投影面における位置関係を示す説明図。
【図２３】表示制御装置のハードウェア構成を示すブロック図。
【図２４】制御値登録テーブルのデータ構造を示す図。
【図２５】制御値登録テーブルのデータ構造を示す図。
【図２６】表示制御処理を示すフローチャート図。
【図２７】トーンマッピング処理を説明するための図。
【図２８】色変調ライトバルブの透過率を仮決定する場合を示す図。
【図２９】色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率を算出する場合を示す図。
【図３０】輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する場合を示す図。
【図３１】色変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する場合を示す図。
【符号の説明】
【０１５９】
ＰＪ１…プロジェクタ（画像表示装置）、１０…光源、１１…光源ランプ、１２…リフレクタ、２０…均一照明系、２５…色変調部、３０，３５…ダイクロイックミラー、４２…リレーレンズ（リレー光学系）、６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ…液晶ライトバルブ（色変調ライトバルブ、第１光変調素子）、６５，１０８…画素、６５ａ…開口部、６５ｂ…遮光部、７０…クロスダイクロイックプリズム、７１…Ｂ光反射ダイクロイック膜、７２…Ｒ光反射ダイクロイック膜、８０…ローパスフィルタ、８５…プリズム要素、８５ａ…平坦部、８５ｂ…プリズム部、１００…液晶ライトバルブ（輝度変調ライトバルブ、第２光変調素子）、１０７…マイクロレンズアレイ、１０９…レンズ、１１０…投射レンズ。
【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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