(57)【要約】【課題】発熱量を低減しつつ、多様な画像を表示することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】照明装置と、前記照明装置からの照明光のうち、第１偏光を透過し、前記第１偏光に直交する第２偏光を反射する偏光分離素子と、前記偏光分離素子を透過した透過光を利用して第１画像を表示する第１光学変調部と、前記偏光分離素子で反射された反射光を利用して第２画像を表示する第２光学変調部と、前記第１画像を投影面の第１投影領域に投影するとともに、前記第２画像を前記投影面の前記第１投影領域とは異なる第２投影領域に投影する投影部と、を備えた表示装置。【選択図】      図２
2018072597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置と、
前記照明装置からの照明光のうち、第１偏光を透過し、前記第１偏光に直交する第２偏光を反射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子を透過した透過光を利用して第１画像を表示する第１光学変調部と、
前記偏光分離素子で反射された反射光を利用して第２画像を表示する第２光学変調部と、
前記第１画像を投影面の第１投影領域に投影するとともに、前記第２画像を前記投影面の前記第１投影領域とは異なる第２投影領域に投影する投影部と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記投影部は、凹面鏡を備えた、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記投影部は、前記第１画像を前記第１投影領域に投影する第１凹面鏡と、前記第２画像を前記第２投影領域に投影する第２凹面鏡と、を備え、
前記第１凹面鏡から前記投影面までの光路長は、前記第２凹面鏡から前記投影面までの光路長とは異なる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
さらに、前記第１画像及び前記第２画像を前記投影部の異なる位置に案内する光学系を備えた、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
さらに、前記偏光分離素子と前記第１光学変調部との間、及び前記偏光分離素子と前記第２光学変調部との間の少なくとも１か所に位置し、前記透過光及び前記反射光の少なくとも一方に位相差を付与する第１位相差板を備えた、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
さらに、前記第１光学変調部と前記投影部との間、及び前記第２光学変調部と前記投影部との間の少なくとも１か所に位置し、前記第１画像及び前記第２画像の少なくとも一方に位相差を付与する第２位相差板を備えた、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記照明装置は、複数のサブ照明領域を備え、
前記第１光学変調部は、前記サブ照明領域の各々に対応する複数の第１サブ表示領域を備え、
前記第２光学変調部は、前記サブ照明領域の各々に対応する複数の第２サブ表示領域を備え、
前記サブ照明領域は、前記第１及び第２サブ表示領域に画像が表示されるのに同期して、前記第１及び第２サブ表示領域を駆動するための画像データに応じた輝度で点灯または消灯される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
さらに、前記前記第１画像の第１画像データ及び前記第２画像の第２画像データに応じて前記照明装置の輝度を表す第１輝度データ及び第２輝度データを演算する演算部と、
前記演算部によって演算された前記第１輝度データ及び前記第２輝度データを比較して、前記照明装置を高輝度で照明させる方の輝度データに基づいて前記照明装置の輝度を制御する照明制御部と、
前記照明制御部からフィードバックされる輝度データに基づいて前記第１画像データ及び前記第２画像データを再演算して、前記第１画像データに対応した第１画像補正データ及び前記第２画像データに対応した第２画像補正データを生成するデータ生成部と、
前記第１画像補正データに基づいて前記第１光学変調部を駆動する第１駆動部と、
前記第２画像補正データに基づいて前記第２光学変調部を駆動する第２駆動部と、を備えた請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記第１画像用の第１入力データに含まれる赤画素、緑画素、青画素のそれぞれの信号値の比率を維持してデータ伸長し、前記第１画像データに変換する、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
さらに、前記第１画像用の赤画素、緑画素、青画素のそれぞれの信号値に基づいて白画素の信号値を含む第１入力データを生成する変換部を備え、
前記演算部は、前記第１入力データに含まれる各色画素の信号値の比率を維持してデータ伸長し、前記第１画像データに変換する、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第１光学変調部を構成する第１表示パネルと、前記第２光学変調部を構成する第２表示パネルと、を備えた、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
さらに、前記偏光分離素子と前記第１表示パネルとの間に位置し、前記透過光の偏光方向を制御可能な第１偏光制御部と、
前記第１偏光制御部と前記第１表示パネルとの間に位置し、前記第１偏光制御部からの第３偏光を透過する第１透過軸を有する第１偏光板と、
前記第１表示パネルと前記投影部との間に位置し、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板と、
前記偏光分離素子と前記第２表示パネルとの間に位置し、前記反射光の偏光方向を制御可能な第２偏光制御部と、
前記第２偏光制御部と前記第２表示パネルとの間に位置し、前記第２偏光制御部からの第４偏光を透過する第３透過軸を有する第３偏光板と、
前記第２表示パネルと前記投影部との間に位置し、前記第３透過軸と交差する第４透過軸を有する第４偏光板と、を備えた、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１光学変調部及び前記第２光学変調部を構成する単一の表示パネルを備えた、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
さらに、前記偏光分離素子と前記表示パネルとの間に位置し、前記透過光の偏光方向を制御可能な第１偏光制御部及び前記反射光の偏光方向を制御可能な第２偏光制御部を有する単一の偏光制御素子と、
前記偏光制御素子と前記表示パネルとの間に位置し、前記偏光制御素子からの第３偏光を透過する第１透過軸を有する第１偏光板と、
前記表示パネルと前記投影部との間に位置し、前記第１透過軸と交差する第２透過軸を有する第２偏光板と、を備えた、請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記第１光学変調部は、複数の第１サブ表示領域を備え、
前記第２光学変調部は、複数の第２サブ表示領域を備え、
前記第１偏光制御部は、前記第１サブ表示領域の各々に対応する複数の第１サブ出射領域を備え、前記第１画像が表示されるのに同期して前記第１サブ出射領域から出射される光の偏光方向を制御し、
前記第２偏光制御部は、前記第２サブ表示領域の各々に対応する複数の第２サブ出射領域を備え、前記第２画像が表示されるのに同期して前記第２サブ出射領域から出射される光の偏光方向を制御する、請求項１２または１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記照明装置は、前記第１及び第２サブ出射領域の各々に対応する複数のサブ照明領域を備え、
前記第１サブ出射領域の数は、前記サブ照明領域の数よりも多く、
前記第２サブ出射領域の数は、前記サブ照明領域の数よりも多い、請求項１５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一つとして、ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと称する場合がある）が開発されている。ＨＵＤにおいては、表示パネルに表示された画像は、ミラーを介して、フロントウインドウに投影される。投影された画像は、観察者により、フロントウインドウの前方に虚像として視認される。ここで適用される表示パネルは、例えば、その後方に位置する光源からの光を選択的に透過することで画像を表示している。
【０００３】
近年のＨＵＤでは、異なる位置に多様な画像を表示することが望まれている。単純に表示パネルを大型化した場合、この表示パネルを照明するための光源のサイズも大型化し、光源における発熱量の増加を招くおそれがある。また、外光が光学系のユニット内に入ることに起因して、ユニット内の温度上昇を招くおそれもある。加えて、投影面（例えばフロントウインドウ）の反射率が低いことに起因して虚像の輝度が低いため、虚像の視認性を向上するために光源を高輝度化すると、光源における発熱量の増加を招くおそれがある。このようなＨＵＤの発熱は、ユニット内の光学系の変形や、ＨＵＤを搭載する空間の温度上昇を招くため、できるだけ発熱を抑制したいという要望がある。また、この種のＨＵＤは、構造上できるだけ小型化したいという要望もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５１２８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態の目的は、発熱量を低減しつつ、多様な画像を表示することが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、
照明装置と、前記照明装置からの照明光のうち、第１偏光を透過し、前記第１偏光に直交する第２偏光を反射する偏光分離素子と、前記偏光分離素子を透過した透過光を利用して第１画像を表示する第１光学変調部と、前記偏光分離素子で反射された反射光を利用して第２画像を表示する第２光学変調部と、前記第１画像を投影面の第１投影領域に投影するとともに、前記第２画像を前記投影面の前記第１投影領域とは異なる第２投影領域に投影する投影部と、を備えた表示装置、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態における表示装置１０の基本構成を原理的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した表示装置１０における光路を説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の配置例を示す斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の他の配置例を示す斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の他の配置例を示す図である。
【図７】図７は、照明装置ＩＬ及び光学変調素子ＯＭの一構成例を示す図である。
【図８】図８は、照明装置ＩＬ及び光学変調素子ＯＭの他の構成例を示す図である。
【図９】図９は、ローカルディミング制御が適用される表示装置１０の一構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、画素ＰＸの輝度を制御する際のデータの流れを示すブロック図である。
【図１１】図１１は、演算部ＡＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、照明制御部ＩＣＳ及びデータ生成部ＤＧＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、変換部ＴＳ及び演算部ＡＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、照明制御部ＩＣＳ及びデータ生成部ＤＧＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を備える表示装置１０の変形例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を備える表示装置１０の他の変形例を示す図である。
【図１６】図１６は、第１偏光制御部ＰＣ１の一構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、第１偏光制御部ＰＣ１の構成例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、ローカルディミング制御が適用される図１５Ａに図示した表示装置１０の構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１８に図示した表示装置１０の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
図１は、本実施形態における表示装置１０の基本構成を原理的に示す図である。  
図示した例の表示装置１０は、車両等のフロントウインドウを投映用の投影面（スクリーン）１１として利用するヘッドアップディスプレイである。なお、投影面１１は、フロントウインドウそのものに限定されるものではなく、他のコンバイナーが利用されても良い。
【００１０】
表示装置１０は、照明装置ＩＬと、偏光分離素子ＰＳと、光学変調素子ＯＭと、光学系ＯＰと、投影部ＰＪと、を備えている。  
照明装置ＩＬは、後述するが、複数の光源を備え、光学変調素子ＯＭを照明する。  
偏光分離素子ＰＳは、偏光制御素子ＰＣから出射された第１偏光を透過し、第２偏光を反射する。このような偏光分離素子ＰＳとしては、例えば、平板状あるいはキューブ上の偏光ビームスプリッタが適用可能である。  
光学変調素子ＯＭは、後述するが、２つの光学変調部を備えている。図示した例では、光学変調素子ＯＭは、照明装置ＩＬからの照明光を選択的に透過して画像を表示する透過型の素子であり、光学変調素子ＯＭの背面側に照明装置ＩＬが配置されている。なお、光学変調素子ＯＭは、照明装置ＩＬからの照明光を選択的に反射して画像を表示する反射型の素子であっても良く、この場合、照明装置ＩＬは、光学変調素子ＯＭの前面側に配置される。光学変調素子ＯＭとしては、透過型あるいは反射型の液晶装置、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などのマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）などが適用可能である。  
光学系ＯＰは、偏光分離素子ＰＳによって分離された透過光及び反射光を投影部ＰＪに案内するミラーを備えている。  
投影部ＰＪは、偏光分離素子ＰＳを透過した透過光及び偏光分離素子ＰＳで反射された反射光を投影面１１に投影する。このような投影部ＰＪは、例えば凹面鏡が適用可能である。  
表示装置１０を利用するユーザ２００は、投影面１１の前方に虚像２０１を視認することができる。
【００１１】
図２は、図１に示した表示装置１０における光路を説明するための図である。  
図中の第１光路４０１及び第２光路４０２は、それぞれ偏光分離素子ＰＳから投影面１１までの光路を示している。第１光路４０１は、透過光３０２Ａ及び第１画像３０５Ａの光路に相当し、第２光路４０２は、反射光３０２Ｂ及び第２画像３０５Ｂの光路に相当する。
【００１２】
照明装置ＩＬから放射された照明光３０１は、例えば自然光（無偏光）であり、ランダムな振動面を有する。照明光３０１は、偏光分離素子ＰＳに入射する。偏光分離素子ＰＳは、照明光３０１のうち第１偏光である透過光３０２Ａを透過し、照明光３０１のうち第２偏光である反射光３０２Ｂを反射する。反射光３０２Ｂは、光学系ＯＰの１つであるミラーＯＰ１で反射されて第２光学変調部ＯＭ２へ案内される。第１偏光は、所定の振動面を有する直線偏光であり、一例ではｐ偏光である。第２偏光は、第１偏光に直交する直線偏光であり、一例ではｓ偏光である。
【００１３】
偏光分離素子ＰＳと投影部ＰＪとの間において、光学変調素子ＯＭは、第１光路４０１上に配置された第１光学変調部ＯＭ１と、第２光路４０２上に配置された第２光学変調部ＯＭ２を有している。第１光学変調部ＯＭ１は、その背面から透過光３０２Ａによって均一に照明される。第１光学変調部ＯＭ１は、偏光分離素子ＰＳを透過した透過光３０２Ａを利用して第１画像３０５Ａを表示する。また、第２光学変調部ＯＭ２は、その背面から反射光３０２Ｂによって均一に照明され、偏光分離素子ＰＳで反射された反射光３０２Ｂを利用して第２画像３０５Ｂを表示する。  
第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂは、それぞれ後述する第１光学像１２Ａ及び第２光学像１２Ｂを表現する光に相当する。一例では、第１画像３０５Ａは、第２偏光であり、第２画像３０５Ｂは第１偏光である。すなわち、照明光３０１は、偏光分離素子ＰＳによって透過光３０２Ａと反射光３０２Ｂとに分離され、それぞれ光学変調素子ＯＭによって第１画像３０５Ａと第２画像３０２Ｂとに変調される。第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、図示した例では個別に配置されているが、後述するように、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２がそれぞれ別々の表示パネルによって構成されていても良いし、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２が単一の表示パネルによって構成されていても良い。
【００１４】
図示した例では、第１光学変調部ＯＭ１に入射する際の透過光３０２Ａは第１偏光に相当し、第２光学変調部ＯＭ２に入射する際の反射光３０２Ｂは第２偏光に相当するが、これに限らない。例えば、偏光分離素子ＰＳと第１光学変調部ＯＭ１との間、及び偏光分離素子ＰＳと第２光学変調部ＯＭ２との間において、第１光路４０１上の第１位置１２１、第２光路４０２上の第２位置１２２及び第３位置１２３の少なくとも１か所に位相差板が配置されてもよい。第２位置１２２は、偏光分離素子ＰＳとミラーＯＰ１との間であり、第３位置１２３は、ミラーＯＰ１と第２光学変調部ＯＭ２との間である。  
第１位置１２１乃至第３位置１２３の少なくとも１か所に配置された位相差板は、透過光３０２Ａ及び反射光３０２Ｂのすくなくとも一方に位相差を付与する。第１光路４０１上の１か所、及び、第２光路４０２上の１か所にそれぞれλ／４の位相を付与する位相差板が配置された場合、第１偏光の透過光３０２Ａ及び第２偏光の反射光３０２Ｂは、それぞれ第１光路４０１上及び第２光路４０２上において位相差が付与され、円偏光に変換される。また、第１光路４０１上の１か所にλ／２の位相差を付与する位相差板が配置された場合には、透過光３０２Ａは第２偏光に変換され、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２へ入射する光の振動面を揃えることができる。
【００１５】
この様な位相差板は、第１光学変調部ＯＭ１と投影部ＰＪとの間、及び第２光学変調部ＯＭ２と投影部ＰＪとの間において、第１光路４０１上の第４位置１２４及び第２光路４０２上の第５位置１２５の少なくとも１か所にも配置されてもよい。第４位置１２４及び第５位置１２５の少なくとも１か所に配置された位相差板は、第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂの少なくとも一方に位相差を付与する。第１位置１２１乃至第５位置１２５の少なくとも１か所に位相差板が配置された表示装置１０によれば、例えば、偏光メガネを使用するユーザは、第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂのいずれも偏光メガネの吸収軸とは非平行の振動面の偏光または円偏光に変換されることで、いずれの光も視認することができる。
【００１６】
第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂは、それぞれ光学系ＯＰの１つであるミラーＯＰ２によって、投影部ＰＪに案内される。ミラーＯＰ２において、第１画像３０５Ａは第１領域ＯＰＡに案内され、第２画像３０５Ｂは第１領域ＯＰＡとは異なる第２領域ＯＰＢに案内される。ミラーＯＰ２は、第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂをそれぞれ投影部ＰＪに向けて反射する。投影部ＰＪにおいて、第１画像３０５Ａは第１領域ＰＪＡに案内され、第２画像３０５Ｂは第１領域ＰＪＡとは異なる第２領域ＰＪＢに案内される。投影部ＰＪは、第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂをそれぞれ投影面１１の異なる領域に投影する。投影面１１において、第１画像３０５Ａは第１投影領域１１Ａに投影され、第２画像３０５Ｂは第１投影領域１１Ａとは異なる第２投影領域１１Ｂに投影される。第１投影領域１１Ａに投影された第１画像３０５Ａ（第１光学像）、及び、第２投影領域１１Ｂに投影された第２画像３０５Ｂ（第２光学像）の各々は、図１に示したように、ユーザ２００からは投影面１１の前方に虚像として視認される。
【００１７】
図３Ａ乃至図３Ｆは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。なお、図３Ａ乃至図３Ｃは、投影面１１の第１投影領域１１Ａ及び第２投影領域１１Ｂがユーザから見て左右に並んでいる例に相当し、図３Ｄ乃至図３Ｆは、第１投影領域１１Ａ及び第２投影領域１１Ｂがユーザから見て上下に並んでいる例に相当する。
【００１８】
図３Ａは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ａに示した例は、第１投影領域１１Ａに投影された第１光学像１２Ａ、及び、第２投影領域１１Ｂに投影された第２光学像１２Ｂが左右に並んで表示された状態を示している。ユーザは、第１光学像１２Ａ及び第２光学像１２Ｂのそれぞれの虚像２０１Ａ及び２０１Ｂを視認することができる。  
図３Ｂは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ｂに示した例は、第１投影領域１１Ａに投影された第１光学像１２Ａのみが表示された状態を示している。ユーザは、第１光学像１２Ａの虚像２０１Ａのみを視認することができる。なお、第２投影領域１１Ｂには黒表示状態の第２光学像が投影されても良いし、第２投影領域１１Ｂに第２光学像を形成する光（第２画像３０５Ｂ）が到達しないようにしても良い。  
図３Ｃは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ｃに示した例は、第２投影領域１１Ｂに投影された第２光学像１２Ｂのみが表示された状態を示している。ユーザは、第２光学像１２Ｂの虚像２０１Ｂのみを視認することができる。なお、第１投影領域１１Ａには黒表示状態の第１光学像が投影されても良いし、第１投影領域１１Ａに第１光学像を形成する光（第１画像３０５Ｂ）が到達しないようにしても良い。
【００１９】
図３Ｄは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ｄに示した例は、第１投影領域１１Ａに投影された第１光学像１２Ａ、及び、第２投影領域１１Ｂに投影された第２光学像１２Ｂが上下に並んで表示された状態を示している。ユーザは、第１光学像１２Ａ及び第２光学像１２Ｂのそれぞれの虚像２０１Ａ及び２０１Ｂを視認することができる。  
図３Ｅは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ｅに示した例は、第１投影領域１１Ａに投影された第１光学像１２Ａのみが表示された状態を示している。ユーザは、第１光学像１２Ａの虚像２０１Ａのみを視認することができる。  
図３Ｆは、本実施形態の表示装置１０によって視認される光学像の表示状態を示す図である。  
図３Ｆに示した例は、第２投影領域１１Ｂに投影された第２光学像１２Ｂのみが表示された状態を示している。ユーザは、第２光学像１２Ｂの虚像２０１Ｂのみを視認することができる。
【００２０】
ヘッドアップディスプレイにおいて、第１光学像１２Ａ及び第２光学像１２Ｂとしては、例えば、標識、ルート案内、マップ、計器類などが表示される。
【００２１】
図４は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の配置例を示す斜視図である。  
図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していても良い。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面は、照明装置ＩＬ等の光学部品の主面と平行であり、第３方向Ｚは、照明装置ＩＬから放射された照明光３０１の進行方向に相当する。
【００２２】
表示装置１０は、ユーザの前方の空間部に配置される。一例では、表示装置１０は、ユーザ前方に位置するダッシュボード４３０内に配置される。ダッシュボード４３０の天板には、開口４３１が設けられている。照明装置ＩＬの開口４３１には、透明なカバー部材（図中の斜線部）４３２が取り付けられている。カバー部材４３２は、ガラス板や樹脂板などである。
【００２３】
照明装置ＩＬ、偏光制御素子ＰＣ、及び、第１光学変調部ＯＭ１は、この順に第３方向Ｚに沿って同一直線上に並んでいる。偏光分離素子ＰＳ及びミラーＯＰ１は、第１方向Ｘに並んでいる。ミラーＯＰ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、第３方向Ｚに並んでいる。ミラーＯＰ２は、第１方向Ｘに延出した平板ミラーであり、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２の第３方向Ｚに並んでいる。投影部ＰＪは、ミラーＯＰ２の第２方向Ｙに並んでいる。投影部ＰＪは、第１方向Ｘに延出した母線を有し、且つ、ミラーＯＰ２から見て凹状の曲面を有する凹面鏡である。投影部ＰＪは、カバー部材４３２と対向している。
【００２４】
第１光路４０１は、偏光分離素子ＰＳとミラーＯＰ２との間で第３方向Ｚと平行であり、ミラーＯＰ２と投影部ＰＪとの間で第２方向Ｙと平行である。第２光路４０２は、偏光分離素子ＰＳとミラーＯＰ１との間で第１方向Ｘと平行であり、ミラーＯＰ１とミラーＯＰ２との間で第３方向Ｚと平行であり、ミラーＯＰ２と投影部ＰＪとの間で第２方向Ｙと平行である。  
第１光路４０１の第１画像３０５Ａ及び第２光路４０２の第２画像３０５Ｂは、投影部ＰＪによって反射される。反射された第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂは、カバー部材４３２を介して、図示しない投影面に投影される。
なお、図４に示した配置例において、ミラーＯＰ２は省略して良い。具体的には、ミラー０Ｐ２を配置する代わりに、光学変調素子ＯＭを通った光が直接投影部ＰＪに入光するように、各構成素子を配置してもよい。
【００２５】
図５は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の他の配置例を示す斜視図である。なお、図示した配置例において、図４に示した配置例と同一の光学部品には同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
照明装置ＩＬ及びミラーＯＰ３は、第３方向Ｚに並んでいる。ミラーＯＰ３、偏光分離素子ＰＳ、及び、ミラーＯＰ４は、この順に第１方向Ｘに並んでいる。偏光分離素子ＰＳ及び第２光学変調部ＯＭ２は、第２方向Ｙに並んでいる。ミラーＯＰ４及び第１光学変調部ＯＭ１は、第２方向Ｙに並んでいる。投影部ＰＪは、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２の第２方向Ｙに並んでいる。投影部ＰＪは、図示しないカバー部材と対向している。
【００２７】
照明装置ＩＬから出射された照明光３０１は、ミラーＯＰ３によって第１方向Ｘに反射される。偏光分離素子ＰＳを透過した透過光３０２Ａは、ミラーＯＰ４によって第２方向Ｙに反射される。第１光路４０１は、ミラーＯＰ４と投影部ＰＪとの間で第２方向Ｙと平行である。第２光路４０２は、偏光分離素子ＰＳと投影部ＰＪとの間で第２方向Ｙと平行である。  
第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂは、図示しないカバー部材を介して投影面に投影される。
【００２８】
図５に示した配置例によれば、図４に示した配置例と比較して、ミラーＯＰ２のような大型の光学部品を必要としないため、コスト削減及び小型化が可能となる。
なお、図５に示した配置例において、ミラーＯＰ３は省略して良い。具体的には、照明装置ＩＬを偏光制御素子ＰＣに対して第１方向Ｘに並ぶように配置してもよい。このようにすることで第３方向Ｚ方向のスペースを縮小でき、更なる小型化が可能となる。
【００２９】
なお、図４及び図５に示した配置例では、投影部ＰＪは、第１光路４０１の第１画像３０５Ａ及び第２光路４０２の第２画像３０５Ｂがともに案内される単一の凹面鏡であるが、図示した例に限らない。なお、投影部ＰＪは、図６を参照して説明するように、第１光路４０１の第１画像３０５Ａ及び第２光路４０２の第２画像３０５Ｂのそれぞれの光が個別に案内される２つの凹面鏡によって構成されていても良い。
【００３０】
図６は、本実施形態における表示装置１０を構成する光学部品の他の配置例を示す図である。  
図示した配置例は、図４及び図５に示した例と比較して、投影部ＰＪが第１凹面鏡ＰＪＡ及び第２凹面鏡ＰＪＢを備えた点で相違している。第１凹面鏡ＰＪＡは、第１光路４０１上の第１光学変調部ＯＭ１と投影面１１との間に位置している。第２凹面鏡ＰＪＢは、第２光路４０２上の第２光学変調部ＯＭ２と投影面１１との間に位置している。  
偏光分離素子ＰＳの透過光３０２Ａは、第１光路４０１を進行し、第１光学変調部ＯＭ１で第１画像３０５Ａに変調され、第１凹面鏡ＰＪＡに入射し、投影面１１に投影される。一方、偏光分離素子ＰＳの反射光３０２Ｂは、第２光路４０２を進行し、ミラーＯＰ５で反射された後に、第２光学変調部ＯＭ２で第２画像３０５Ｂに変調され、第２凹面鏡ＰＪＢに入射し、投影面１１に投影される。
【００３１】
図６に示した配置例によれば、第１凹面鏡ＰＪＡ及び第２凹面鏡ＰＪＢの仰角などを調整して、第１光学像１２Ａ及び第２光学像１２Ｂのそれぞれの投影位置を調整することができる。また、第１凹面鏡ＰＪＡから投影面１１までの光路長と、第２凹面鏡ＰＪＢから投影面１１までの光路長とが異なっている場合、２つの虚像２０１Ａ及び２０１Ｂの結像位置を異ならせることができる。図示した例では、第１光学像１２Ａの虚像２０１Ａは、第２光学像１２Ｂの虚像２０１Ｂよりもユーザ２００から遠い位置に視認される。第１凹面鏡ＰＪＡ及び第２凹面鏡ＰＪＢの少なくとも一方が可動式であれば、ユーザの要望に応じて光学像の結像位置を変更することが可能となる。また、本表示装置１０を搭載している車両の速度や使用環境などに応じて光学像の結像位置を自動的に変更することも可能である。
【００３２】
上記した本実施形態によれば、１つの照明装置ＩＬを備えた表示装置１０において、複数種類の異なる画像を投影面１１の異なる領域に投影・表示することができる。しかも、これらの異なる画像は、いずれか１つを選択的に表示することができ、あるいは、すべてを同時に表示することができる。つまり、小型の表示装置１０において、照明装置ＩＬの照明領域の面積よりも広範囲に亘って画像を表示することができる。したがって、多様な画像を表示することができる。  
また、照明装置ＩＬは、第１光学変調部ＯＭ１または第２光学変調部ＯＭ２の表示領域を照明する規模に小型化することができ、照明装置ＩＬでの発熱量を低減することができる。
【００３３】
次に、本実施形態に適用可能な照明装置ＩＬ、第１光学変調部ＯＭ１、及び第２光学変調部ＯＭ２の一構成例について説明する。
【００３４】
図７は、照明装置ＩＬ及び光学変調素子ＯＭの一構成例を示す図である。  
図示した例の第１光学変調部ＯＭ１は、透過型の液晶表示素子に相当し、表示パネルＰＮＬ１、偏光板ＰＬ１、及び偏光板ＰＬ２によって構成されている。第１光学変調部ＯＭ１は、さらに、他の構成部材を備えていてもよい。表示パネルＰＮＬ１は、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及び、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された液晶層ＬＣ１とを備えている。第１基板ＳＵＢ１は、第２基板ＳＵＢ２の照明装置ＩＬに近接する側（背面側）に配置されている。偏光板ＰＬ１は、第１基板ＳＵＢ１の背面側に位置している。偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２の前面側に位置している。偏光板ＰＬ１の透過軸は、透過光３０２Ａの振動面と平行であり、例えば第１偏光を透過させる。例えば、偏光板ＰＬ２の透過軸は、Ｘ−Ｙ平面内において偏光板ＰＬ１の透過軸と直交し、第２偏光を透過させる。
【００３５】
第１光学変調部ＯＭ１は、画像を表示する表示領域ＤＡを備えている。第１光学変調部ＯＭ１は、表示領域ＤＡにおいて、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。第１基板ＳＵＢ１は、複数の走査線Ｇ（ゲート線ともいう）、及び、走査線Ｇと交差する複数の信号線Ｓ（データ配線あるいはソース線ともいう）を備えている。画素ＰＸを駆動する第１駆動部ＤＲ１は、走査線ドライバＧＤ１及び信号線ドライバＳＤ１を含んでいる。各走査線Ｇは、表示領域ＤＡの外側に引き出され、走査線ドライバＧＤ１に接続されている。各信号線Ｓは、表示領域ＤＡの外側に引き出され、信号線ドライバＳＤ１に接続されている。走査線ドライバＧＤ１及び信号線ドライバＳＤ１は、表示領域ＤＡに画像を表示するための画像データに基づいて制御される。
【００３６】
各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ（例えば薄膜トランジスタ）、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥなどを備えている。スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇ及び信号線Ｓに電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。共通電極ＣＥは、複数の画素電極ＰＥと対向している。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、液晶層ＬＣ１を駆動する駆動電極として機能する。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。
【００３７】
第２光学変調部ＯＭ２も、透過型の液晶表示素子に相当し、表示パネルＰＮＬ２、偏光板ＰＬ３、及び偏光板ＰＬ４によって構成されている。第２光学変調部ＯＭ２は、さらに、他の構成部材を備えていてもよい。表示パネルＰＮＬ２は、第３基板ＳＵＢ３、第４基板ＳＵＢ４、及び、第３基板ＳＵＢ３と第４基板ＳＵＢ４との間に保持された液晶層ＬＣ２とを備えている。第３基板ＳＵＢ３は、第４基板ＳＵＢ４の背面側に配置されている。偏光板ＰＬ３は、第３基板ＳＵＢ３の背面側に位置している。偏光板ＰＬ４は、第４基板ＳＵＢ４の前面側に位置している。偏光板ＰＬ３の透過軸は、反射光３０２Ｂの振動面と平行であり、例えば第２偏光を透過させる。例えば、偏光板ＰＬ４の透過軸は、Ｘ−Ｙ平面内において偏光板ＰＬ３の透過軸と直交し、第１偏光を透過させる。
【００３８】
第２光学変調部ＯＭ２は、画像を表示する表示領域ＤＢ、及び画素ＰＸを駆動する第２駆動部ＤＲ２を備えている。第２駆動部ＤＲ２は、走査線ドライバＧＤ２及び信号線ドライバＳＤ２を含んでいる。第２光学変調部ＯＭ２の構成は、第１光学変調部ＯＭ１の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３９】
照明装置ＩＬは、表示領域ＤＡ及びＤＢに対応する照明領域ＩＡを備えている。照明領域ＩＡは、一例では、表示領域ＤＡと対向している。図示した例では、照明装置ＩＬは、照明領域ＩＡにおいて、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配置された光源ＬＳを備えている。光源ＬＳは、例えば白色に発光する発光ダイオードであるが、これに限定されるものではない。白色に発光する光源ＬＳとしては、例えば、赤色、緑色、及び、青色にそれぞれ発光する発光ダイオードを１チップ化したものや、青色または近紫外に発光する発光ダイオードと蛍光体とを組み合わせたものなどが適用可能である。このような光源ＬＳは、供給される電流の大きさに応じて輝度を制御することができる。  
一例では、１個の光源ＬＳは、ｍ＊ｎ個の画素ＰＸからなる表示領域ＤＡのサブ表示領域と対向するように配置されており、同じ光源ＬＳから案内された光が、ｏ＊ｐ個の画素ＰＸからなる表示領域ＤＢのサブ表示領域を照明する。但し、ｍ乃至ｐは正の整数であり、ｍ及びｏは第１方向Ｘに並んだ画素ＰＸの個数に相当し、ｎ及びｐは第２方向Ｙに並んだ画素ＰＸの個数に相当する。ｏ及びｐの数は、例えば、それぞれｍ及びｎの数と等しい。光源ＬＳの各々について、点灯および消灯は、個別に制御することができる。このため、照明装置ＩＬは、照明領域ＩＡにおいて、点灯および消灯を個別に制御可能なサブ照明領域ＩＡ１０を形成することができる。サブ照明領域ＩＡ１０は、少なくとも１個の光源ＬＳを備えている。サブ照明領域ＩＡ１０は、Ｘ−Ｙ平面内において、第１方向Ｘに延びた帯状、第２方向Ｙに延びた帯状、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並んだマトリクス状など種々の形状に形成することができる。一例として、サブ照明領域ＩＡ１０が１個の光源ＬＳを備える場合、サブ照明領域ＩＡ１０は、光源ＬＳ及び光源ＬＳを囲む反射面に対向する、図中に斜線で示した領域に相当する。
【００４０】
図８は、照明装置ＩＬ及び光学変調素子ＯＭの他の構成例を示す図である。  
本構成例においては、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、それぞれ単一の液晶表示素子の一部に相当し、単一の表示パネルＰＮＬ、偏光板ＰＬ５、及び偏光板ＰＬ６によって構成されている。第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、さらに、他の構成部材を備えていてもよい。偏光板ＰＬ５は表示パネルＰＮＬの背面側に配置され、偏光板ＰＬ６は表示パネルＰＮＬの前面側に配置されている。
【００４１】
表示パネルＰＮＬは、隣り合う表示領域ＤＡ及びＤＢを備えている。偏光板ＰＬ５及びＰＬ６は、表示領域ＤＡ及びＤＢの全面に亘って配置されている。また、表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡの表示領域ＤＢと隣り合う側とは反対側に位置する第１駆動部ＤＲ１、及び表示領域ＤＢの表示領域ＤＡと隣り合う側とは反対側に位置する第２駆動部ＤＲ２を備えている。
【００４２】
第１光学変調部ＯＭ１は表示領域ＤＡに相当し、第２光学変調部ＯＭ２は表示領域ＤＢに相当する。このような構成では、表示領域ＤＡに入射する際の透過光３０２Ａの偏光方向は、表示領域ＤＢに入射する際の反射光３０２Ｂの偏光方向と平行である必要があるため、照明装置ＩＬと光学変調素子ＯＭとの間において、第１光路４０１上または第２光路４０２上には少なくとも１つの位相差板が配置される。例えば、偏光板ＰＬ５が第１偏光を透過させる透過軸を有する場合、図２で図示した第２位置１２２及び第３位置１２３のいずれか一方にλ／２板に相当する位相差板が配置される。また、偏光板ＰＬ６の位相差板は、例えば、偏光板ＰＬ３の透過軸と直交する。
【００４３】
図８に示した構成例によれば、光学変調素子ＯＭを構成する光学部材の数を削減可能であるため、表示装置１０の小型化が可能となる
なお、図８に示した配置例のように、第１駆動部ＤＲ１と第２駆動部ＤＲ２という２つの駆動部で制御する場合に限らず、表示パネルＰＮＬを制御するための駆動部は一つであっても良い。つまり、２つの表示領域ＤＡ及び表示領域ＤＢが単一の駆動部で制御されても良い。
【００４４】
＜ローカルディミング制御＞  
次にローカルディミング制御について説明する。
【００４５】
図９は、ローカルディミング制御が適用される表示装置１０の一構成例を示す図である。  
照明装置ＩＬは、照明領域ＩＡにおいて、マトリクス状に配置された複数のサブ照明領域ＩＡ１１、ＩＡ１２、…を備えている。第１光学変調部ＯＭ１は、表示領域ＤＡにおいて、マトリクス状に配置された複数のサブ表示領域ＤＡ１１、ＤＡ１２、…を備えている。第２光学変調部ＯＭ２は、表示領域ＤＢにおいて、マトリクス状に配置された複数のサブ表示領域ＤＢ１１、ＤＢ１２、…を備えている。サブ照明領域は、それぞれ、表示領域ＤＡのサブ表示領域及び表示領域ＤＢのサブ照明領域に対応している。つまり、１つのサブ照明領域が、表示領域ＤＡのサブ照明領域の１つと、表示領域ＤＢのサブ照明領域の１つと、を照明する。図示した具体例として、サブ照明領域ＩＡ１１から出射されたサブ照明光３１１は、サブ透過光３１１Ａと、サブ反射光３１１Ｂとに分離される。サブ透過光３１１Ａは、第１光学変調部ＯＭ１のサブ表示領域ＤＡ１１に対応する領域に入射して、変調され、第１サブ画像として表示される。サブ反射光３１１Ｂは、第２光学変調部ＯＭ２のサブ表示領域ＤＢ１１に対応する領域に入射し、変調され、第２サブ画像として表示される。
【００４６】
図７を参照して説明した通り、サブ照明領域の各々は、１個以上の光源を備えている。表示領域ＤＡのサブ表示領域の各々は、ｍ＊ｎ個の複数個との画素ＰＸを備えている。表示領域ＤＡのサブ表示領域の各々は、ｏ＊ｐ個の複数個との画素ＰＸを備えている。サブ照明領域の輝度は、光源に供給される電流値に応じて制御することができる。このため、サブ照明領域の各々の光源の電流値を変えることで、サブ照明領域毎に輝度を変えることができる。
【００４７】
サブ照明領域ＩＡ１１は、サブ表示領域ＤＡ１１及びサブ表示領域ＤＢ１１に画像が表示されるのに同期して、サブ表示領域ＤＡ１１及びサブ表示領域ＤＢ１１を駆動するための画像データに応じた輝度で点灯または消灯される。このため、表示領域ＤＡ及びＤＢにおいて、階調が低い画素を多く含むサブ表示領域を照明するサブ照明領域の輝度は低く設定し、階調が高い画素を多く含むサブ表示領域を照明するサブ照明領域の輝度は高く設定することで、表示領域ＤＡ及びＤＢに表示される画像のコントラスト比を向上することができる。
【００４８】
以下、制御の一例について簡単に説明する。  
メイン制御部１００は、演算部ＡＳ、照明制御部ＩＣＳなどを備えている。演算部ＡＳは、第１光学変調部ＯＭ１及び第２画像変調部ＯＭ２に画像を表示するための入力データに対して必要に応じた処理を施して画像データを生成する。そして、演算部ＡＳは、生成した画像データを第１光学変調部ＯＭ１及び第２画像変調部ＯＭ２に入力する。これにより、第１光学変調部ＯＭ１及び第２画像変調部ＯＭ２は、それぞれ表示領域ＤＡ及びＤＢに画像を表示することができる。  
一方で、演算部ＡＳは、表示領域ＤＡ及びＤＢの全画素分の画像データの階調値から、各サブ照明領域に対応する２つのサブ表示領域（表示領域ＤＡのサブ表示領域及び表示領域ＤＢのサブ表示領域）に含まれる画素の平均階調値をそれぞれ算出する。照明制御部ＩＣＳは、演算部ＡＳで算出された２つの平均階調値のうち高い方の平均階調値に基づいて、サブ照明領域の光源に供給する電流値を算出する。そして、照明制御部ＩＣＳは、算出した電流値を光源に供給する。  
演算部ＡＳ及び照明制御部ＩＣＳは、同期信号に基づいて制御される。これにより、サブ照明領域に備えられた光源は、対応する２つのサブ表示領域に画像が表示されるのに同期して、高い方の平均階調値に応じた輝度で点灯する。なお、２つのサブ表示領域の平均階調値が両方とも極めて低い場合には、光源は消灯する場合もあり得る。また、ここでは、サブ表示領域の平均階調値に基づいて光源の電流値を決定したが、サブ表示領域に含まれる画素の最大階調値に基づいて光源の電流値を決定するなど他の手法を適用しても良い。いずれにしても、光源の電流値は、画素データから所定のアルゴリズムで得た階調値に基づいて決定される。
【００４９】
このようなローカルディミング制御により、投影面１１に投影される光学像のコントラスト比を向上することができる。加えて、照明装置ＩＬの消費電力を低減することができ、照明装置ＩＬでの発熱量を低減することができる。
【００５０】
＜照明装置の輝度制御＞  
図１０は、画素ＰＸの輝度を制御する際のデータの流れを示すブロック図である。  
メイン制御部１００は、変換部ＴＳ、演算部ＡＳ、データ生成部ＤＧＳ、照明制御部ＩＣＳ、等を有している。第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、透過型の表示パネルであるものとして、説明する。なお、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２が反射型の表示パネルである場合は、以下の説明文中の透過率を反射率と置き換えるものとする。また、本構成例の説明において、ＲＧＢデータは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、ＲＧＢＷデータは（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ）と表現する場合がある。
【００５１】
変換部ＴＳは、リニア変換回路を有し、例えば、それぞれ８ビット（０〜２５５）のＲＧＢデータで表される第１画像３０５Ａのデータを、リニアなＲＧＢデータで表される第１入力データＤ１１に変換する。変換部ＴＳは、第２画像３０５Ｂのデータも同様に第２入力データＤ２１に変換する。さらに、変換部ＴＳは、第１入力データＤ１１及び第２入力データＤ２１を、０以上１以下の値となる様に正規化する。第１入力データＤ１１及び第２入力データＤ２１は、例えば、ＲＧＢ画素の輝度に相当し、０の時に画素が黒表示、１の時に画素が白表示となる。なお、第１入力データＤ１１及び第２入力データＤ２１の正規化処理は、必ずしも必要ではない。第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２がＲＧＢ画素に加えてＷ画素を備えている場合、変換部ＴＳは、例えば、８ビットのＲＧＢデータをリニアなＲＧＢデータに変換した後に、ＲＧＢデータの共通部分をＷデータへ割り付けて、ＲＧＢＷデータを生成する。
【００５２】
演算部ＡＳは、第１画像用の第１入力データＤ１１に含まれる赤画素、緑画素、青画素のそれぞれの信号値（ＲＧＢデータ）の比率を維持してデータ伸長し、第１画像データＤ１２に変換する。このとき、例えば、各データの伸長率は、ＲＧＢデータの最大値の逆数である。つまり、第１入力データＤ１１（Ｒ１１、Ｇ１１、Ｂ１１）にあってＲ１１＞Ｇ１１≧Ｂ１１である場合、伸長率は（１／Ｒ１１）で表される。第１画像データＤ１２（Ｒ１２，Ｇ１２，Ｂ１２）は、それぞれ、Ｒ１２＝（１／Ｒ１１）×Ｒ１１＝１、Ｇ１２＝（１／Ｒ１１）×Ｇ１１＝Ｇ１１／Ｒ１１、Ｂ１２＝（１／Ｒ１１）×Ｂ１１＝Ｂ１１／Ｒ１１として算出される。演算部ＡＳは、同様に、第２画像用の第２入力データＤ２１から第２画像データＤ２２を算出する。
【００５３】
次に、演算部ＡＳは、第１画像データＤ１２に基づいて、第１画像データＤ１２で駆動される領域において所望の画素輝度を実現するために必要な照明装置ＩＬの輝度を表す第１輝度データＤ３１を演算する。第１輝度データＤ３１は、例えば、０以上１以下の値に正規化されており、０の時に照明装置ＩＬを消灯させ、１の時に照明装置ＩＬを最大輝度で点灯させる。第１画像データＤ１２がＲＧＢ画素の透過率に相当するものとしたとき、画素輝度は、画素の透過率と照明装置の輝度との積として表すことができる。演算部ＡＳは、第１入力データＤ１１から第１画像データＤ１２への伸長率の逆数から第１輝度データＤ３１を算出する。つまり、伸長率を１／Ｒ１１とした場合には、第１輝度データＤ３１は、Ｒ１１と算出される。演算部ＡＳは、同様に、第２画像データＤ２２に基づいて第２輝度データＤ３２を算出する。
【００５４】
照明制御部ＩＣＳは、第１輝度データＤ３１及び第２輝度データＤ３２を比較し、第３輝度データＤ３３を生成する。第３輝度データＤ３３は、例えば第１輝度データＤ３１及び第２輝度データＤ３２のいずれか一方が選択される。選択される輝度データは、例えば、第１輝度データＤ３１及び第２輝度データＤ３２のうち値の大きい輝度データ、すなわち照明装置ＩＬを高輝度で駆動させるための輝度データである。照明制御部ＩＣＳは、第３輝度データＤ３３に基づいて照明装置ＩＬの輝度を制御する。第３輝度データＤ３３は、照明装置ＩＬの第１画像データＤ１２及び第２画像データＤ２２に対応する領域に配置された光源への電流値を決定するデータである。また、照明制御部ＩＣＳは、第３輝度データＤ３３をデータ生成部ＤＧＳへフィードバックする。
【００５５】
データ生成部ＤＧＳは、フィードバックされる第３輝度データＤ３３に基づいて、第１画像データＤ１２を再演算し、第１画像データＤ１２に対応した第１画像補正データＤ１３を生成する。第１画像補正データＤ１３は、第１輝度データＤ３１を第３輝度データＤ３３で除算した値（Ｄ３１／Ｄ３３）を補正係数として、第１画像データＤ１２に乗算して算出される。つまり、第１画像補正データＤ１３のＲＧＢデータ（Ｒ１３，Ｇ１３，Ｂ１３）は、それぞれ、Ｒ１３＝（Ｄ３１／Ｄ３３）×Ｒ１２、Ｇ１３＝（Ｄ３１／Ｄ３３）×Ｇ１２、Ｂ１３＝（Ｄ３１／Ｄ３３）×Ｂ１２、として計算される。第３輝度データＤ３３として第１輝度データＤ３１が選択されていた場合は、第１画像補正データＤ１３は、第１画像データＤ１２と等しい。また、データ生成部ＤＧＳは、第３輝度データＤ３３に基づいて、第２画像データＤ２２を再演算し、第２画像データＤ２２に対応した第２画像補正データＤ２３を生成する。なお、このときの補正係数は、第２輝度データＤ３２を第３輝度データＤ３３で除算した値（Ｄ３２／Ｄ３３）と表される。
【００５６】
この様にして生成された第１画像補正データＤ１３及び第２画像補正データＤ２３は、それぞれ第１駆動部ＤＲ１及び第２駆動部ＤＲ２に入力される。第１駆動部ＤＲ１は、第１画像補正データＤ１３に基づいて第１光学変調部ＯＭ１を駆動し、第１画像３０５Ａが表示される。第２駆動部ＤＲ２は、第２画像補正データＤ２３に基づいて第２光学変調部ＯＭ２を駆動し、第２画像３０５Ｂが表示される。このとき、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２が印加電圧によって変調（透過率又は反射率）を制御される液晶表示パネルの場合、第１駆動部ＤＲ１及び第２駆動部ＤＲ２は、それぞれ、第１画像補正データＤ１３及び第２画像補正データＤ２３に基づいて、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２への印加電圧を制御する。すなわち、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２への印加電圧は、第１画像補正データＤ１３及び第２画像補正データＤ２３の補正係数に比例して変化する。
【００５７】
なお、メイン制御部１００のデータ処理は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれかによって機能が実現されていればよく、特に限定されるものではない。また、変換部ＴＳ、演算部ＡＳ、照明制御部ＩＣＳ、データ生成部ＤＧＳのそれぞれがハードウェアによって構成されるものである場合、各部が物理的に区別される必要はなく、物理的に単一の回路によって複数の機能が実現されるものとしてもよい。
【００５８】
次に、図１１及び図１２を参照し、第１及び第２画像がＲＧＢ画素によって表現される場合のデータ処理を、数値の一例を挙げて説明する。ここでは、第１入力データＤ１１（Ｒ１１，Ｇ１１，Ｂ１１）＝（０．２０，０．８０，０．８０）であり、第２入力データＤ２１（Ｒ２１，Ｇ２１，Ｂ２１）＝（０．６０，０．６０，０．６０）であるものとする。
【００５９】
図１１は、演算部ＡＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。  
第１入力データＤ１１の最大値は、Ｇ１１＝Ｂ１１＝０．８０であるため、演算部ＡＳは、第１入力データＤ１１の伸長率を１／０．８０として、データ伸長する。第１画像データＤ１２（Ｒ１２，Ｇ１２，Ｂ１２）は、第１入力データＤ１１に伸長率を乗算して、（０．２５，１．００，１．００）と算出される。第１輝度データＤ３１は伸長率（１／０．８０）の逆数であるため、演算部ＡＳによって第１輝度データＤ３１＝０．８０が演算される。  
第２入力データＤ２１の最大値は、Ｒ２１＝Ｇ２１＝Ｂ２１＝０．６０であるため、演算部ＡＳは、第２入力データＤ２１の伸長率を１／０．６０として、データ伸長する。第２画像データＤ２２（Ｒ２２，Ｇ２２，Ｂ２２）は、第２入力データＤ２１に伸長率を乗算して、（１．００，１．００，１．００）と算出される。第１輝度データＤ３１は伸長率（１／０．６０）の逆数であるため、演算部ＡＳによって第２輝度データＤ３２＝０．６０が演算される。
【００６０】
図１２は、照明制御部ＩＣＳ及びデータ生成部ＤＧＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。  
照明制御部ＩＣＳは、第１輝度データＤ３１＝０．８０、及び第２輝度データＤ３２＝０．６０を比較し、第３輝度データＤ３３として、第１輝度データＤ３１を選択する。データ生成部ＤＧＳは、フィードバックされた第３輝度データＤ３３＝０．８０に基づいて再演算し、第２画像データＤ２２（１．００，１．００，１．００）から、第２画像補正データＤ２３（Ｒ２３，Ｇ２３，Ｂ２３）＝（０．７５，０．７５，０．７５）を生成する。なお、第３輝度データＤ３３＝第１輝度データＤ３１なので、データ生成部ＤＧＳは、第１画像補正データＤ１３については再演算を行わず、第１画像補正データＤ１３（Ｒ１３，Ｇ１３，Ｂ１３）＝第１画像データＤ１２（Ｒ１２，Ｇ１２，Ｂ１２）＝（０．２５，１．００，１．００）を生成する。
【００６１】
次に、図１３及び図１４を参照し、第１及び第２画像がＲＧＢＷ画素によって表現される場合のデータ処理を、数値の一例を挙げて説明する。ここでは、変換部ＴＳで変換される第１ＲＧＢデータＤ１０（Ｒ１０，Ｇ１０，Ｂ１０）＝（０．３０，０．９０，０．９０）であり、第２ＲＧＢデータＤ２０（Ｒ２０，Ｇ２０，Ｂ２０）＝（０．１５，０．９０，０．１５）であるものとする。
【００６２】
図１３は、変換部ＴＳ及び演算部ＡＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。  
変換部ＴＳは、第１ＲＧＢデータＤ１０のＲデータ、Ｇデータ、及びＢデータに共通のデータ０．３０をＷデータに割り付けることで、ＲＧＢデータをＲＧＢＷデータに変換し、第１入力データＤ１１（Ｒ１１，Ｇ１１，Ｂ１１，Ｗ１１）＝（０.００，０．６０，０．６０，０．３０）を算出する。また、変換部ＴＳは、第２ＲＧＢデータＤ２０のＲデータ、Ｇデータ、及びＢデータに共通のデータ０．１５をＷデータに割り付けることで、ＲＧＢデータをＲＧＢＷデータに変換し、第２入力データＤ２１（Ｒ２１，Ｇ２１，Ｂ２１，Ｗ２１）＝（０.００，０．７５，０．００，０．１５）を算出する。
【００６３】
第１入力データＤ１１の最大値は、Ｇ１１＝Ｂ１１＝０．６０であるため、演算部ＡＳは、第１入力データＤ１１の伸長率を１／０．６０として、データ伸長する。第１画像データＤ１２（Ｒ１２，Ｇ１２，Ｂ１２，Ｗ１２）は、第１入力データＤ１１に伸長率を乗算して、（０．００，１．００，１．００，０．５０）と算出される。第１輝度データＤ３１は伸長率（１／０．６０）の逆数であるため、演算部ＡＳによって第１輝度データＤ３１＝０．６０が演算される。  
第２入力データＤ２１の最大値は、Ｇ２１＝０．７５であるため、演算部ＡＳは、第２入力データＤ２１の伸長率を１／０．７５として、データ伸長する。第２画像データＤ２２（Ｒ２２，Ｇ２２，Ｂ２２，Ｗ２２）は、第２入力データＤ２１に伸長率を乗算して、（０．００，１．００，０．００，０．２０）と算出される。第１輝度データＤ３１は伸長率（１／０．７５）の逆数であるため、演算部ＡＳによって第２輝度データＤ３２＝０．７５が演算される。
【００６４】
図１４は、照明制御部ＩＣＳ及びデータ生成部ＤＧＳにおけるデータ処理の一例を示す図である。  
照明制御部ＩＣＳは、第１輝度データＤ３１＝０．６０、及び第２輝度データＤ３２＝０．７５を比較し、第３輝度データＤ３３として、第２輝度データＤ３２を選択する。データ生成部ＤＧＳは、フィードバックされた第３輝度データＤ３３＝０．７５に基づいて再演算し、第１画像データＤ１２（０．００，１．００，１．００，０．５０）から、第１画像補正データＤ１３（Ｒ１３，Ｇ１３，Ｂ１３，Ｗ１３）＝（０．００，０．８０，０．８０，０．４０）を生成する。なお、第３輝度データＤ３３＝第２輝度データＤ３２なので、データ生成部ＤＧＳは、第２画像補正データＤ２３については再演算を行わず、第２画像補正データＤ２３（Ｒ２３，Ｇ２３，Ｂ２３，Ｗ２３）＝第２画像データＤ２２（Ｒ２２，Ｇ２２，Ｂ２２，Ｗ２２）＝（０．００，１．００，０．００，０．２０）を生成する。
【００６５】
照明装置ＩＬの輝度は、第３輝度データＤ３３に基づいて制御されるため、第１入力データＤ１１及び第２入力データＤ２１に基づいて照明装置ＩＬの輝度が制御される場合に比べて、照明装置ＩＬの輝度を抑制し、照明装置ＩＬの消費電力を低減することができ、照明装置ＩＬでの発熱量を低減することができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、発熱量を低減しつつ、多様な画像を表示することが可能な表示装置を提供することができる。
【００６７】
＜変形例＞  
図１５Ａは、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を備える表示装置１０の変形例を示す図である。  
本変形例は、図２に示した配置例の表示装置１０が、さらに、第１偏光制御部ＰＣ１、第２偏光制御部ＰＣ２、偏光板ＰＬ７、及び偏光板ＰＬ８を備えている。光学変調素子ＯＭは、図７に図示した構成が適用可能であり、図示した例では、第１光学変調部ＯＭ１は、表示パネルＰＮＬ１、偏光板ＰＬ１、及び偏光板ＰＬ２によって構成され、第２光学変調部ＯＭ２は、表示パネルＰＮＬ２、偏光板ＰＬ３、及び偏光板ＰＬ４によって構成されている。
【００６８】
第１偏光制御部ＰＣ１は、偏光分離素子ＰＳと表示パネルＰＮＬ１との間において、第１光路４０１上に位置している。第１偏光制御部ＰＣ１は、透過光３０２Ａの偏光方向を制御可能に構成されており、入射した透過光３０２Ａを出射光３０３Ａとして出射する。第１偏光制御部ＰＣ１は、例えば、一対の電極基板間に液晶層を備えた液晶素子であり、液晶層に電圧を印加しないオフ状態と、液晶層に電圧を印加したオン状態とで液晶層のリタデーションを制御するものである。液晶層において、自身を透過する光に対して付与するリタデーションΔｎ・ｄは、例えば、オフ状態でゼロであり、オン状態でλ／２である。なお、Δｎは液晶層の屈折率異方性であり、ｄは液晶層の実質的な厚さであり、λは液晶層に入射する光の波長である。
【００６９】
偏光板ＰＬ７は、第１偏光制御部ＰＣ１と表示パネルＰＮＬ１との間において、第１光路４０１上に位置している。偏光板ＰＬ７は、第３偏光を透過する透過軸を有している。つまり、偏光板ＰＬ７からの出射光３０３Ａは、所定の振動面を有する直線偏光である。一例では、偏光板ＰＬ７の透過軸は、第１偏光制御部ＰＣ１へ入射する際の透過光３０２Ａの偏光方向と交差している。このとき、第１偏光が第１偏光制御部ＰＣ１へ入射する場合には、第３偏光は第１偏光と交差する振動面を有している。但し、偏光板ＰＬ７の透過軸は、第１偏光制御部ＰＣ１へ入射する際の透過光３０２Ａの偏光方向と平行であってもよい。
【００７０】
第２偏光制御部ＰＣ２は、偏光分離素子ＰＳと表示パネルＰＮＬ２との間において、第２光路４０２上に位置している。第２偏光制御部ＰＣ２は、透過光３０２Ｂの偏光方向を制御可能に構成されており、入射した反射光３０２Ｂを出射光３０３Ｂとして出射する。第２偏光制御部ＰＣ２は、第１偏光制御部ＰＣ１と同様の液晶素子によって構成することができる。第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２は、図示した例では個別に配置されているが、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２がそれぞれ別々の液晶素子によって構成されていても良いし、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２が単一の液晶素子によって構成されていても良い。
【００７１】
偏光板ＰＬ８は、第２偏光制御部ＰＣ２と表示パネルＰＮＬ２との間において、第２光路４０２上に位置している。偏光板ＰＬ８は、第４偏光を透過する透過軸を有している。一例では、偏光板ＰＬ８の透過軸は、第２偏光制御部ＰＣ２へ入射する際の透過光３０２Ｂの偏光方向と交差しており、第２偏光が第２偏光制御部ＰＣ２へ入射し、第２偏光と交差する振動面を有する第４偏光が第２偏光制御部ＰＣ２から出射される。但し、偏光板ＰＬ８の透過軸は、第２偏光制御部ＰＣ２へ入射する際の透過光３０２Ｂの偏光方向と平行であってもよい。
【００７２】
偏光板ＰＬ１の透過軸は、例えば、偏光板ＰＬ７の透過軸と平行である。偏光板ＰＬ１と偏光板ＰＬ７との間に出射光３０３Ａに位相差を付与する位相差板が配置される場合には、偏光板ＰＬ１の透過軸は、偏光板ＰＬ７の透過軸と交差する。例えば、偏光板ＰＬ２の透過軸は、偏光板ＰＬ１の透過軸と直交しており、表示パネルＰＮＬ１は、画素に電圧が印加された時に画像を表示する、いわゆるノーマリーブラックモードの液晶表示パネルに相当する。
【００７３】
偏光板ＰＬ３の透過軸は、例えば、偏光板ＰＬ８の透過軸と平行であり、偏光板ＰＬ４の透過軸と直交している。表示パネルＰＮＬ１及びＰＮＬ２がノーマリーブラックモードの液晶表示パネルに相当する場合、投影面１１へ光学像を投影しない時の投影面１１の見栄えを向上させることが可能となる。なお、偏光板ＰＬ７及びＰＬ１は、いずれか一方が省略されてもよく、偏光板ＰＬ８及びＰＬ３は、いずれか一方が省略されてもよい。
【００７４】
このような変形例においても、上記したのと同様の効果が得られる。また、本変形例に係る表示装置１０によれば、第１光学像及び第２光学像のいずれか一方を投影し、他方を投影しない場合に、投影しない方の光学像に対応する光学変調部への入射光を遮断することができる。このため、光学像を投影していない時に、照明装置ＩＬから投影面１１への不所望な光の照射を抑制することができる。
【００７５】
偏光板ＰＬ７の透過軸が第１偏光と交差する構成、または偏光板ＰＬ８の透過軸が第２偏光と交差する構成によれば、例えば、偏光メガネを使用するユーザは、第１画像３０５Ａ及び第２画像３０５Ｂのいずれも偏光メガネの吸収軸とは非平行の振動面の偏光または円偏光に変換されることで、いずれの光も視認することができる。
【００７６】
図１５Ｂは、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を備える表示装置１０の他の変形例を示す図である。
【００７７】
本変形例においては、偏光分離素子ＰＳと投影部ＰＪとの間において、第１光路４０１上、及び第２光路４０２上に亘って連続した１つの光学変調素子ＯＭが配置されている。第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２は、それぞれ単一の液晶表示素子の一部に相当し、図８に図示した構成が適用可能である。すなわち、それぞれ単一の表示パネルＰＮＬ、偏光板ＰＬ５、及び偏光板ＰＬ６が、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２を構成しており、第１光路４０１上、及び第２光路４０２上に亘って連続して配置されている。
【００７８】
第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２は、それぞれ単一の液晶素子である偏光制御素子ＰＣの一部に相当する。偏光制御素子ＰＣは、偏光分離素子ＰＳと表示パネルＰＮＬとの間において、第１光路４０１上、及び第２光路４０２上に亘って連続して配置されている。第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２は、例えば、それぞれ、偏光制御素子ＰＣの第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２に対向する領域に形成されている。
【００７９】
偏光制御素子ＰＣと表示パネルＰＮＬとの間において、第１光路４０１上、及び第２光路４０２上に亘って連続した１つの偏光板ＰＬ９が配置されている。偏光板ＰＬ９の透過軸は、偏光板ＰＬ５の透過軸と平行である。偏光板ＰＬ９及びＰＬ５は、いずれか一方が省略されてもよい。第１光学変調部ＯＭ１に入射する出射光３０３Ａ、及び第２光学変調部ＯＭ２に入射する出射光３０３Ｂは、偏光板ＰＬ９を透過しているので、偏光状態が互いに等しく、例えば両方とも第３偏光である。第１光学変調部ＯＭ１に表示される第１画像３０５Ａ、及び第２光学変調部ＯＭ２に表示される第２画像３０５Ｂは、偏光板ＰＬ６を透過しているので、偏光状態が互いに等しい。これにより、例えば投影面１１における反射率の偏光依存性に起因した第１光学像と第２光学像との表示品位の差異を抑制することができる。
【００８０】
本変形例によれば、光学変調素子ＯＭ及び偏光制御素子ＰＣを、それぞれ１つの素子で構成するため、表示装置１０を小型化することができる。
【００８１】
次に、本実施形態に適用可能な第１偏光制御部ＰＣ１の一構成例について説明する。なお、第２偏光制御部ＰＣ２も同様の構成をとるものとする。
【００８２】
図１６は、第１偏光制御部ＰＣ１の一構成例を示す図である。  
図１６の（ａ）は第１モードに制御された第１偏光制御部ＰＣ１の断面図であり、図１６の（ｂ）は第２モードに制御された第１偏光制御部ＰＣ１の断面図である。
【００８３】
第１偏光制御部ＰＣ１は、支持基板１１及び１２、制御電極（第１電極）１３、制御電極（第２電極）１４、配向膜１５及び１６、及び、液晶層１７を備えている。制御電極１３は支持基板１１と配向膜１５との間に位置し、制御電極１４は支持基板１２と配向膜１６との間に位置している。液晶層１７は、配向膜１５と配向膜１６との間、あるいは、制御電極１３と制御電極１４との間に位置している。支持基板１１及び１２は、ガラス基板や樹脂基板などの可視光に対して透明な基板である。制御電極１３及び１４は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成されている。液晶層１７は、例えば、ネマティック液晶の液晶分子１７Ｍを含んでいる。なお、液晶層１７としては、正の誘電率異方性を有する構成と、負の誘電率異方性を有する構成とのいずれも適用可能である。配向膜１５及び１６としては、液晶分子１７Ｍを主面に平行な方向に配向させる配向規制力を有する水平配向膜であっても良いし、液晶分子１７Ｍを主面の法線に平行な方向に配向させる配向規制力を有する垂直配向膜であっても良い。
【００８４】
図１６の（ａ）に示した第１モードでは、液晶分子１７Ｍは、その長軸が主面（あるいは、Ｘ−Ｙ平面）と平行な方向に配向している。この場合、第３方向Ｚに沿って液晶層１７を透過する光に対して付与されるリタデーションは、例えばλ／２であり、液晶層１７を透過する直線偏光は、その偏光軸をＸ−Ｙ平面内で９０度回転した偏光状態の直線偏光に変換される。
【００８５】
図１６の（ｂ）に示した第２モードでは、液晶分子１７Ｍは、その長軸が第３方向Ｚと平行な方向に配向している。この場合、第３方向Ｚに沿って液晶層１７を透過する光に対して付与されるリタデーションはゼロであり、液晶層１７を透過する直線偏光は、その偏光状態が維持される。
【００８６】
図１７は、第１偏光制御部ＰＣ１の構成例を示す平面図である。  
第１偏光制御部ＰＣ１は、Ｘ−Ｙ平面において、出射領域ＳＡを備えている。一例では、出射領域ＳＡは、第１方向Ｘに沿った短辺及び第２方向Ｙに沿った長辺を有する長方形状であるが、その形状は図示した例に限らず、他の多角形状であっても良いし、円形状や楕円形状などであっても良い。このような出射領域ＳＡは、上記の通り照明装置ＩＬからの透過光３０２Ａを、その偏光状態を維持または変化させて出射光３０３Ａとして出射可能に構成されている。
【００８７】
図１７の（ａ）に示した構成例では、制御電極１３及び１４は、いずれも出射領域ＳＡの全面に亘って途切れることなく延在した単一のシート状電極によって構成されている。上記の通り、制御電極１３及び１４は、液晶層１７を挟んで対向している。駆動部ＤＲＡは、制御電極１３及び１４の各々と電気的に接続されている。このような構成例では、駆動部ＤＲＡが制御電極１３及び１４に対して印加する電圧を制御することにより、出射領域ＳＡの全面において液晶層１７の液晶分子１７Ｍの配向方向が制御される。これにより、第１偏光制御部ＰＣ１は、出射領域ＳＡの全面において上記の第１モード（主として偏光状態を変化させ出射するモード）と第２モード（主として偏光状態を維持して出射するモード）とを制御ことができる。
【００８８】
図１７の（ｂ）に示した構成例は、図１７の（ａ）に示した構成例と比較して、出射領域ＳＡが帯状の複数のサブ出射領域ＳＡ１０を備えた点で相違している。制御電極１３は、図１７の（ａ）に示した構成例と同様に、単一のシート状電極によって構成されている。制御電極１４は、互いに離間した複数の帯状電極１４１乃至１４７によって構成されている。図示した例では、帯状電極１４１乃至１４７の各々は、第１方向Ｘに延在した長方形状であり、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。制御電極１３、及び、帯状電極１４１乃至１４７は、互いに対向している。駆動部ＤＲＡは、制御電極１３と電気的に接続されるとともに、帯状電極１４１乃至１４７の各々と電気的に接続されている。サブ出射領域ＳＡ１０は、制御電極１３と、帯状電極１４１乃至１４７のうちの１つとがＸ−Ｙ平面で重なる重複部に相当する。つまり、図示した例では、各サブ出射領域ＳＡ１０は、第１方向Ｘに延在した帯状の領域である。  
なお、帯状電極１４１乃至１４７の各々は、第２方向Ｙに延在し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいても良い。また、ここに示した構成例は、制御電極１３及び１４のうちの一方がシート状電極によって構成され他方が複数の帯状電極によって構成された例に相当するものであり、制御電極１３が複数の帯状電極によって構成され、制御電極１４が単一のシート状電極によって構成されても良い。  
このような構成例では、駆動部ＤＲＡが帯状電極１４１乃至１４７に対して個別に印加する電圧を制御することにより、サブ出射領域ＳＡ１０の各々において液晶分子１７Ｍの配向方向が制御される。これにより、第１偏光制御部ＰＣ１は、サブ出射領域ＳＡ１０毎に第１モードと第２モードとを制御することができる。なお、この構成例の第１偏光制御部ＰＣ１は、帯状電極１４１乃至１４７の全てを一括して駆動することにより、出射領域ＳＡの全面において第１モードと第２モードとを制御することもできる。
【００８９】
図１７の（ｃ）に示した構成例は、図１７の（ａ）に示した構成例と比較して、出射領域ＳＡがマトリクス状の複数のサブ出射領域ＳＡ１０を備えた点で相違している。制御電極１３は、互いに離間した複数の帯状電極１３１乃至１３５によって構成されている。制御電極１４は、互いに離間した複数の帯状電極１４１乃至１４６によって構成されている。図示した例では、帯状電極１３１乃至１３５の各々は、第２方向Ｙに延在し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。また、帯状電極１４１乃至１４６の各々は、第１方向Ｘに延在し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。帯状電極１３１乃至１３５、及び、帯状電極１４１乃至１４６は、互いに対向している。駆動部ＤＲＡは、帯状電極１３１乃至１３５の各々と電気的に接続されるとともに、帯状電極１４１乃至１４６の各々と電気的に接続されている。サブ出射領域ＳＡ１０は、帯状電極１３１乃至１３５のうちの１つと、帯状電極１４１乃至１４６のうちの１つとがＸ−Ｙ平面で交差する四角形状の交差部に相当する。つまり、図示した例では、サブ出射領域ＳＡ１０は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列されている。  
このような構成例では、駆動部ＤＲＡが帯状電極１３１乃至１３５及び帯状電極１４１乃至１４６に対して個別に印加する電圧を制御することにより、サブ出射領域ＳＡ１０の各々において液晶分子１７Ｍの配向方向が制御される。これにより、第１偏光制御部ＰＣ１は、サブ出射領域ＳＡ１０毎に第１モードと第２モードとを制御することができる。なお、この構成例の第１偏光制御部ＰＣ１は、帯状電極１３１乃至１３５及び帯状電極１４１乃至１４６の全てを一括して駆動することにより、出射領域ＳＡの全面において第１モードと第２モードとを制御することもできる。
【００９０】
なお、上記の各構成例において、サブ出射領域ＳＡ１０の形状は、四角形状に限定されるものではなく、他の多角形状であっても良いし、円形状や楕円形状などであっても良いし、任意の形状とすることができる。このようなサブ出射領域ＳＡ１０の形状を規定する制御電極１３及び１４の形状は、自由に選択することができる。制御電極１３及び１４をそれぞれ構成する帯状電極の本数は、図示した例に限らない。
【００９１】
＜ローカルディミング制御の変形例１＞  
次に、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を備えた変形例におけるローカルディミング制御について説明する。
【００９２】
図１８は、ローカルディミング制御が適用される図１５Ａに図示した表示装置１０の構成例を示す図である。  
例えば、サブ表示領域の数は、サブ出射領域の数と等しく、サブ照明領域の数より多い。つまり、サブ表示領域の面積は、サブ出射領域の面積と等しく、サブ照明領域の面積より小さい。従って、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を照明装置ＩＬと同期して制御することにより、照明装置ＩＬのみによるローカルディミングよりも高精細のローカルディミングが可能となる。
【００９３】
照明装置ＩＬは、サブ照明領域ＩＡ１１，ＩＡ１２，ＩＡ１３，ＩＡ２１，ＩＡ２２，ＩＡ２３を備えている。  
第１偏光制御部ＰＣ１は、サブ照明領域ＩＡ１１に対応するサブ出射領域ＳＡ１１及びＳＡ２１，サブ照明領域ＩＡ１２に対応するサブ出射領域ＳＡ１２及びＳＡ２２、サブ照明領域ＩＡ１３に対応するサブ出射領域ＳＡ１３及びＳＡ２３、サブ照明領域ＩＡ２１に対応するサブ出射領域ＳＡ３１及びＳＡ４１，サブ照明領域ＩＡ２２に対応するサブ出射領域ＳＡ３２及びＳＡ４２、サブ照明領域ＩＡ２３に対応するサブ出射領域ＳＡ３３及びＳＡ４３を備えている。なお、第１偏光制御部ＰＣ１のサブ出射領域がサブ照明領域に対応するというのは、当該サブ出射領域が当該サブ照明領域からのサブ透過光を利用してサブ出射光を入射することを意味する。  
第２偏光制御部ＰＣ２は、サブ照明領域ＩＡ１１に対応するサブ出射領域ＳＢ１１及びＳＢ２１，サブ照明領域ＩＡ１２に対応するサブ出射領域ＳＢ１２及びＳＢ２２、サブ照明領域ＩＡ１３に対応するサブ出射領域ＳＢ１３及びＳＢ２３、サブ照明領域ＩＡ２１に対応するサブ出射領域ＳＢ３１及びＳＢ４１，サブ照明領域ＩＡ２２に対応するサブ出射領域ＳＢ３２及びＳＢ４２、サブ照明領域ＩＡ２３に対応するサブ出射領域ＳＢ３３及びＳＢ４３を備えている。なお、第２偏光制御部ＰＣ２のサブ出射領域がサブ照明領域に対応するというのは、当該サブ出射領域が当該サブ照明領域からのサブ反射光を利用してサブ出射光を入射することを意味する。  
第１光学変調部ＯＭ１は、それぞれサブ出射領域ＳＡ１１乃至ＳＡ４３に対応するサブ表示領域ＤＡ１１乃至ＤＡ４３を備えている。第２光学変調部ＯＭ２は、それぞれサブ出射領域ＳＢ１１乃至ＳＢ４３に対応するサブ表示領域ＤＢ１１乃至ＤＢ４３を備えている。なお、サブ表示領域がサブ出射領域に対応するというのは、当該サブ表示領域が当該サブ出射領域からのサブ出射光を利用してサブ画像を表示することを意味する。
【００９４】
メイン制御部１００は、第１光学変調部ＯＭ１を制御して第１画像を表示領域ＤＡに表示させ、第２光学変調部ＯＭ２を制御して第２画像を表示領域ＤＢに表示させる。また、メイン制御部１００は、第１光学変調部ＯＭ１及び第２光学変調部ＯＭ２に画像が表示されるのに同期して、照明装置ＩＬ、第１偏光制御部ＰＣ１、及び第２偏光制御部ＰＣ２を制御する。以下に、照明装置ＩＬ、第１偏光制御部ＰＣ１、及び第２偏光制御部ＰＣ２の制御例について説明する。
【００９５】
メイン制御部１００は、第１画像及び第２画像のそれぞれの階調値に基づいて、対応するサブ照明領域の点灯および消灯を選択するとともに、点灯するサブ照明領域の輝度（サブ照明領域に備えられる光源の電流値）を決定し、照明装置ＩＬを駆動する。また、照明装置ＩＬの制御に同期して、メイン制御部１００は、第１画像及び第２画像のそれぞれの階調値に基づいて、対応するサブ出射領域のサブ出射光の偏光状態を決定し、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を駆動する。
【００９６】
図示した例では、表示領域ＤＡのうち、サブ表示領域ＤＡ１１、ＤＡ２１、ＤＡ３１、ＤＡ４１に第１サブ画像が表示され、サブ表示領域ＤＡ１２、ＤＡ１３、ＤＡ２２、ＤＡ２３、ＤＡ３２、ＤＡ３３、ＤＡ４２乃至ＤＡ４３に第１サブ画像が表示されない。表示領域ＤＢのうち、サブ表示領域ＤＢ１１、ＤＢ１２、ＤＢ１３に第２サブ画像が表示され、サブ表示領域ＤＢ２１、ＤＢ２２、ＤＢ２３、ＤＢ３１、ＤＢ３２、ＤＢ３３、ＤＢ４１、ＤＢ４２、ＤＢ４３に第２サブ画像が表示されない。このとき、サブ照明領域ＩＡ２２及びＩＡ２３は、消灯される（ＯＦＦ）。
【００９７】
サブ照明領域ＩＡ１１は、サブ表示領域ＤＡ１１及びＤＡ２１に表示される第１サブ画像と、サブ表示領域ＤＢ１１に表示される第２サブ画像とを比較して、高輝度で表示されるサブ画像に基づいて点灯される（ＯＮ）。サブ出射領域ＳＡ１１、ＳＡ２１及びＳＢ１１は、それぞれ、サブ表示領域ＤＡ１１、ＤＡ２１、及びＤＢ１１へ入射するサブ出射光が所望の輝度となるように、偏光状態を制御してサブ出射光を出射する。サブ表示領域へ入射するサブ出射光の輝度は、サブ出射領域から出射したサブ出射光の偏光状態と、偏光板ＰＬ７またはＰＬ８の透過軸と、によって決定される。サブ出射領域ＳＢ２１は、偏光板ＰＬ８の透過軸と直交する直線偏光としてサブ出射光を出射する。これにより、サブ表示領域ＤＡ１１、ＤＡ２１、及びＤＢ１１は、所望の輝度で照明され、サブ表示領域ＤＢ２１への照明は、遮断される。
【００９８】
サブ照明領域ＩＡ１２及びＩＡ１３は、それぞれ、サブ表示領域ＤＢ１２及びＤＢ１３に表示される第２サブ画像の輝度に基づいて点灯される（ＯＮ）。サブ出射領域ＳＢ１２及びＳＢ１３は、例えば、それぞれ偏光板ＰＬ８の透過軸と平行な直線偏光としてサブ出射光を出射する。サブ出射領域ＳＢ２２及びＳＢ２３は、それぞれ偏光板ＰＬ８の透過軸と直交する直線偏光としてサブ出射光を出射する。サブ出射領域ＳＡ１２、ＳＡ１３、ＳＡ２２、及びＳＡ２３は、偏光板ＰＬ７の透過軸と直交する直線偏光としてサブ出射光を出射する。これにより、サブ表示領域ＤＢ１２及びＤＢ１３は、所望の輝度で照明され、サブ表示領域ＤＢ２２、ＤＢ２３、ＤＡ１２、ＤＡ１３、ＤＡ２２、及びＤＡ２３への照明は、遮断される。
【００９９】
サブ照明領域ＩＡ２１は、サブ表示領域ＤＡ３１及びＤＡ４１の輝度に基づいて点灯される（ＯＮ）。サブ出射領域ＳＡ３１及びＳＡ４１は、例えば、それぞれ偏光板ＰＬ７の透過軸と平行な直線偏光としてサブ出射光を出射する。サブ出射領域ＳＢ３１及びＳＢ４１は、それぞれ偏光板ＰＬ８の透過軸と直交する直線偏光としてサブ出射光を出射する。これによりサブ表示領域ＤＡ３１及びＤＡ４１は、所望の輝度で照明され、サブ表示領域ＤＢ３１及びＤＢ４１への照明は、遮断される。
【０１００】
以上の表示装置１０によれば、サブ画像を表示しないサブ表示領域からの光漏れによる表示品位の劣化やコントラスト比の低下を抑制することができる。
【０１０１】
図１９は、図１８に図示した表示装置１０の変形例を示す図である。  
本変形例は、照明領域ＩＡが分割されていない点で、図１８に図示した構成例と相違している。
【０１０２】
本変形例においても、第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２によって、サブ表示領域ＤＡ１１乃至ＤＡ４３、ＤＢ１１乃至ＤＢ４３入射するサブ出射光の輝度を制御することができる。すなわち、メイン制御部１００が、第１画像及び第２画像に同期して第１偏光制御部ＰＣ１及び第２偏光制御部ＰＣ２を制御することで、照明装置ＩＬを分割して、それぞれの分割領域で点灯および消灯を行うローカルディミングと同様の表示品位を得ることができる。このような変形例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態によれば、発熱量を低減しつつ、多様な画像を表示することが可能な表示装置を提供することができる。
【０１０４】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
ＩＬ…照明装置  ＰＳ…偏光分離素子  ＯＭ…光学変調素子  
ＯＭ１…第１光学変調部  ＯＭ２…第２光学変調部  ＰＪ…投影部  
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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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