(57)【要約】【課題】画像表示装置の高精細化を図るためのピクセルシフト技術を簡単な構成で高精度に行えるようにする。【解決手段】画像表示素子８、互いに直交する偏光方向の光を画像表示素子８に照射する２つの光源１、２からなる光源ユニット４、画像表示素子８から光が出射する側に設けられ出射光軸に対して傾斜した方向に光学軸を有する複屈折素子６、とを有する画像表示装置であるので、無偏光を直線偏光化し偏光面を制御する場合に比べて光利用効率が高くなる。【選択図】図１
2008139700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子と、
互いに直交する偏光方向の光を前記画像表示素子に照射する２つの光源からなる光源ユニットと、
前記画像表示素子から光が出射する側に設けられ、出射光軸に対して傾斜した方向に光学軸を有する複屈折素子と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光源ユニットの各光源から、交互に光を出射することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光源が３色以上の光に対応し、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源が直線偏光を出射するレーザであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示素子に交互に入射する光線の偏光方向が、前記画像表示素子内ピクセルの対角方向と垂直又は平行な方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示素子に交互に入射する光線の偏光方向が、前記画像表示素子内ピクセルの辺方向と垂直又は平行な方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記画像表示素子を出射して前記複屈折素子に入射する光線の偏光方向が、前記複屈折素子の光学軸と光軸を含む面に対し、平行な状態と垂直な状態であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記平行な状態の光線の複屈折素子による偏向量が、偏向方向における画像表示素子ピクセル配列の半ピッチであることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示素子の表示書換タイミングと、前記光源の偏光状態の切替タイミングとが同期してなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記画像表示素子の表示書換タイミングに同期し、前記光源の光量が変調されてなることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、画像表示素子を用い、その高精細化を図る画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「ピクセルシフト技術」とは、少なくとも画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を二次元的に配列した画像表示素子と、画像表示素子を照明する光源と、画像表示素子に表示した画像パタ−ンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎に画像表示素子と光学部材の間の光路を偏向する光偏向手段とを有し、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示する表示装置における光偏向手段を意味する。なお、本明細書の説明において、「直線偏光の偏光方向」とは、直線偏光における電界ベクトルの振動方向を指す。
【０００３】
このようなピクセルシフト技術に関する従来技術例は、例えば特許文献１や２に開示されている。
特許文献１には、透明な一対の基板と、両基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相なる液晶と、この液晶に電界を作用させる少なくとも１組以上の電界印加手段と、を備える構成により、従来の光偏向素子に比して、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、光学ノイズを改善できる「光偏向方法、光偏向素子、光偏向デバイス及び画像表示装置」が開示されている。
特許文献２には、透明な一対の基板と、両基板の間隔を規制する複数のスペーサーと、少なくとも一方の基板面に設けた透明抵抗体層と、両基板の間隔内でキラルスメチックＣ相を形成可能な液晶層と、キラルスメチックＣ相の層法線方向が基板面に対して略垂直となるように液晶層を配向させる配向膜と、透明抵抗体層の少なくとも２個以上に接続した複数の電極とを有する構成により、光路の実効的な断面積が大きな場合でも、光路全体を比較的均一で効率良く偏向させることができる「光偏向素子およびそれを用いた光偏向装置、ならびに画像表示装置」が開示されている。
【０００４】
上記特許文献１，２に開示されているような従来のピクセルシフト技術は、画像表示素子や投射光学系の光学要素を揺動したり、液晶等による光偏向素子を利用したりする方式であるが、前者の揺動方式では機械的振動をともなうため画像表示素子や光学要素の耐久性が求められ、機械的振動により発熱や騒音が起こったりする。また、後者の液晶方式は、機械的信頼性の点では優れているが、液晶配向の制御に技術を要し、素子化のためのコストが多くかかるという問題がある。
【０００５】
一方、デジタルマイクロミラーデバイス（以下「ＤＭＤ」という：テキサスインスツルメンツ社）を用いた画像表示装置が開発されている。このＤＭＤを用いた画像表示装置には、カラーホイールを用いたフィールドシーケンシャルカラー方式によるカラー化を図った装置があるが、この装置について図面を用いて以下に説明する。
【０００６】
図１０は、従来の画像表示装置の構成を示す概略図である。図１０において、高圧水銀ランプ、キセノンランプ等白色光源を有するランプユニットから出射した光線は、図１１に示す構成であり、回転するカラーホイールを通過する際、時間的に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）青（Ｂ）の各色に切り替えられる。カラーホイールから出射した光線は、レンズにより光強度の均一性を向上させるためのロッドインテグレータに導かれ、コンデンサレンズを介してＤＭＤに照射される。ＤＭＤはマイクロミラーよりなる画素が２次元的に配列されている画像表示素子である。各ピクセルに対応する画像信号によって、ピクセル毎にミラーの角度を切り替え、投射レンズ方向に反射する時間の長さと投射レンズ以外の方向に反射する時間の長さを制御することで、画素毎に所定の明るさを得る。
【０００７】
ＤＭＤの高精細化、画像スムーズ化を図る従来技術例としては、上述した特許文献１と同様に揺動方式により実現しているため、上記と同様の問題を有する。
【特許文献１】特開２００２−３２８４０２号公報
【特許文献２】特開２００３−０９８５０４号公報
【特許文献３】特開２００４−０７０３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ＤＭＤ等の画像表示素子に照射する光を、時間的に偏光方向が切り替わる直線偏光に設定し、その出射光を複屈折板に透過させることで、偏光方向に依存した画素シフトを可能とする画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
なお、ＤＭＤを用いた画像表示装置において、上記光学デバイスを設置し、この光学デバイスによって光源から出射した光の偏光方向を切り替えるような構造も考えられるが、偏光を制御するために、光利用効率がわずかながら低下してしまう。
【００１０】
よって、本発明では、光学デバイスを設置することなく同様の効果を得るための新規構造の画像表示装置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】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、画像表示素子と、互いに直交する偏光方向の光を画像表示素子に照射する２つの光源からなる光源ユニットと、画像表示素子から光が出射する側に設けられ、出射光軸に対して傾斜した方向に光学軸を有する複屈折素子と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、光源ユニットの各光源から、交互に光を出射することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、光源が３色以上の光に対応し、複数設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、光源が直線偏光を出射するレーザであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、画像表示素子に交互に入射する光線の偏光方向が、画像表示素子内ピクセルの対角方向と垂直又は平行な方向であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、画像表示素子に交互に入射する光線の偏光方向が、画像表示素子内ピクセルの辺方向と垂直又は平行な方向であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、画像表示素子を出射して複屈折素子に入射する光線の偏光方向が、複屈折素子の光学軸と光軸を含む面に対し、平行な状態と垂直な状態であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、平行な状態の光線の複屈折素子による偏向量が、偏向方向における画像表示素子ピクセル配列の半ピッチであることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、画像表示素子の表示書換タイミングと、光源の偏光状態の切替タイミングとが同期してなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、画像表示素子の表示書換タイミングに同期し、光源の光量が変調されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像表示装置において、無偏光を直線偏光化して偏光面を制御する場合に比べて光利用効率を高くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１について以下に詳細を説明する。
本実施例１の画像表示装置の構成を図１に示す。本実施例１の画像表示装置は、図１に示すように、画像表示素子８、互いに直交する偏光方向の光を画像表示素子８に照射する２つの光源１、２からなる光源ユニット４、画像表示素子８から光が出射する側に設けられ出射光軸に対して傾斜した方向に光学軸を有する複屈折素子６、とを有する画像表示装置である。
【００２４】
このように、互いに直交する偏光方向の光を照射して、出射光軸に対して傾斜した方向に複屈折素子を配置しているので、画像表示装置の高精細化を図るためのピクセルシフト技術を簡単な構成で高精度に行え、無偏光を直線偏光化し偏光面を制御する場合に比べて光利用効率が高くなる。
【００２５】
図１において、画像表示素子８は、ＤＭＤ等の反射型の場合を示す。画像表示素子８としては、液晶を用い出射光の偏光方向を変調することで画像を形成するタイプのものが市販されているが、本実施例１では画像表示素子への入射偏光状態と出射偏光状態が変化しない方が扱いやすく、ＤＭＤがより好ましい。
【００２６】
このように、本実施例１では、ＤＭＤを用いることにより、画像表示素子からの出射光強度が偏光状態に依存しないため、ピクセルシフト（いわゆる画素シフト）が、画像に影響を及ぼすことなく良好に行える。また、画像表示素子は、当該画像表示素子を複数のブロックの画素群に分割して管理している。この画像表示素子に対して、画像表示の書き換えを行なう際には、数ブロックでの書き換えを行っているため、画像表示素子上で順次に切り替わっていくのではなく、後述するように、照明切替手段５により、偏光状態が面一括で切り替わるため、画像表示素子の書き換えが面一括である場合もしくは数ブロックに分けブロック内で一括書き換えを行う場合にタイミングを図りやすいという効果が得られる。
【００２７】
図１に示すように、光源１、２として、２つの半導体レーザが設けられる。半導体レ−ザ（ＨＥＭＴレーザ）は出射光が直線偏光であることから、偏光ビームポラライザ（ＰＢＳ）３を介して、図１に示す通り、２つの直交する直線偏光として同一光路上に光軸を重ね合わせることができる。まお、図１では、各光源１、２は単体のレーザとして示しているが、光量をふやす為に複数個のレ−ザで構成しても良い。
【００２８】
このように、本実施例１では、光源として半導体レーザ等からの出射時点で直線偏光となっているものを用いることにより、偏光変換機構が必要ないとの構成上の差異が得られるので、コストを抑えることができる。また、半導体レーザ等の光源によれば、画像表示素子に光を照射しない期間は電力を消費しないので、低消費電力化が図れる。また、半導体レーザ等の光源によれば、色再現領域を広く取れ、演色性に優れた画像を形成できる。さらに、半導体レーザ等の光源によれば、光量の直接変調が可能であり、後述する光源の強度変調が容易に行える。
【００２９】
図１に示すように、各光源１、２には照明切替手段５が接続され、光源ユニット４の各光源１、２から交互に光を出射するように制御される。
【００３０】
このように、本実施例１では、ピクセルシフトを行うために、照明切替手段５を用いる光出射制御方法を実現することにより、画像表示素子８上で、偏光状態が順次切り替わっていくのではなく、偏光状態が面一括で切り替わるため、画像表示素子８の書き換えが面一括である場合もしくは数ブロックに分けブロック内で一括書き換えを行う場合にタイミングを図りやすい。
【００３１】
図１において、光源ユニット４内のＰＢＳ３としては、ガラスＰＢＳ、ワイヤグリッドＰＢＳ（Moxtek社）等市販のものを採用することができる。ＰＢＳ３から画像表示素子８に至る光路中に、レーザのスペックルパタンを抑制するための光学素子や照度分布を均質化するための光学素子を挿入しても良いが、偏光解消が生じないようにする必要がある。
【００３２】
図１において、複屈折素子６の材料としては、ＫＨ２ＰＯO４（ＫＤＰ）、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（ＡＤＰ）、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅなどの第１次電気光学効果（ポッケルス効果）の大きな材料や、ＫＴＮ、ＳＲＴｉＯ３、ＣＳ２、ニトロベンゼン等の第２次電気光学効果の大きな材料、等を用いることができる。
【００３３】
図２（ａ）は、本実施例で用いられる上記複屈折素子６の構造を示す図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、光軸に対して傾斜した方向に光学軸を有している。また、ここでは説明を簡略するため、光軸と複屈折素子６の表面とが垂直な関係にあるとする。
【００３４】
今、図２中に記載した直交座標系において、図２（ｂ）の光線１に示すように、光線がｘ方向に偏光方向を有する場合、すなわち複屈折素子６の光学軸と光軸を含む面に対し垂直な状態であるとき、この偏光は常光として振る舞い複屈折素子６中を直進する。一方、光線２に示すように、光線がｙ方向に偏光方向を有する場合、すなわち複屈折素子６の光学軸と光軸を含む面に対し平行な状態であるとき、この偏光は異常光として振る舞い複屈折素子６中を偏向する。これ以外の方向に直線偏光の方向がある場合、直進する成分と偏向する成分が発生する。
【００３５】
したがって、図１に示す画像表示素子８を出射して時間的に偏光方向を切り替えながら複屈折素子６に入射する光線の偏光方向が、複屈折素子６の光学軸と光軸を含む面に対し、平行な状態と垂直な状態で切り替えることで、直進と偏向を制御できる。
【００３６】
このように、本実施例１では、ゴーストが発生しないための偏光方向と複屈折素子の光学軸方向の関係を実現するので、この関係を満たすように複屈折素子を配置するだけでピクセルシフトが可能となる。すなわち、画像表示素子や投射光学系の光学要素を揺動したり、液晶等による光偏向素子を利用したりするピクセルシフト方式に比べ、照明側で光線を制御するため、画像表示素子に負荷をかけることなく、また投射光学系のバックフォーカスを増やすことなく良好なピクセルシフトが行えるようになる。
【００３７】
また、異常光のシフト量ｓを画像表示素子ピクセル配列の半ピッチとすることで、ピクセル間を等分に補間するため高品位の画像が得られる。
【００３８】
このように、本実施例１では、ピクセルシフトを行う際、適切な位置にシフトさせるための複屈折素子とピクセルピッチとの関係を実現するので、ピクセル配列の半ピッチに相当する位置にシフトさせることで高精細画像が得られる。偏向量の設定は、複屈折素子の常光屈折率、異常光屈折率、光学軸方向、素子厚みを調整することで行える。
【００３９】
次に、本実施例１におけるピクセルシフトの方向と位置について説明する。
図３（ａ）は、ピクセルシフトの方向が画像表示素子８内の矩形ピクセル（画素）の対角方向である場合を示す。この場合、光源ユニットからの光線の偏光方向は、画像表示素子８のピクセルの対角方向と垂直もしくは平行な方向をとる。図中に示すＰＳ１位置、ＰＳ２位置は前記直進光、偏向光によってスクリーン上に形成される画像表示素子の像位置である。
【００４０】
このように、本実施例１では、ピクセルシフトを行う際、適切な方向にシフトさせるための偏光方向と画像表示素子の配列との関係を実現するので、４つの近接するピクセル間を補間する位置にピクセルシフトさせることが可能となり、効率よく高精細化が図れる。
【００４１】
図３（ｂ）は、ピクセルシフトの方向が画像表示素子内ピクセルの辺方向であり、この場合、光源ユニットからの光線の偏光方向は、画像表示素子８の矩形ピクセル（画素）の辺方向と垂直もしくは平行な方向をとる。図３（ｂ）では、縦方向すなわち図中の直交座標系のｙ方向にシフトしている。
【００４２】
このように、本実施例１では、ピクセルシフトを行う際、適切な方向にシフトさせるための偏光方向と画像表示素子の配列との関係を実現するので、上下あるいは左右方向の走査線間を補間する位置にピクセルシフトさせることが可能となり、効率よく高精細化が図れる。例えばＨＤＴＶのＤ４規格である７２０本の走査線に対して画像表示素子の副走査方向のピクセル数が半数３６０本であっても、ピクセルシフトにより７２０本相当の画像が得られる。
【００４３】
図３（ｂ）、図２および図１を用いて、ピクセルシフトの方向と光源の偏光状態および複屈折素子の光学軸との関係を示す。図３（ｂ）中に示す通り直交座標を選びｙ方向をシフト方向とすると、この座標系は図２および図１の直交座標と対応したものとなる。図２から光学軸はｙｚ面内に含まれるが、画像表示素子のピクセルもこの方向にシフトする。ＰＳ１位置を図２の光線１すなわち常光線により形成される位置であるとすれば、この場合の偏光方向はｘ方向に設定される。
【００４４】
一方、ＰＳ２位置を光線２すなわち異常光線によって形成される位置であるとすれば、この場合の偏光方向はｙ方向となる。図１内の直交座標系において、ｙ方向にピクセルシフトが為されるように光学系を配置する場合、光源１からの光が常光に、光源２からの光が異常光に相当することがわかる。従って光源１によって照明される場合はＰＳ１位置を、光源２によって照明される場合はＰＳ２位置をとる。
【００４５】
図４は、本実施例１の画像表示装置における、光源のＯｎ／Ｏｆｆ、画像表示素子上での偏光状態、画像表示素子駆動信号、ピクセルシフト位置の時間配分の例を示す図である。図４において、１つの画像フィ−ルドは、この場合、ピクセルシフトの位置に応じた２つのサブフィールドに分割される。画像表示素子は各サブフィールド、すなわち各ピクセルシフトの位置に対応した画像信号が送り込まれる。１フィールドを６０Ｈｚで駆動する場合、サブフィールド周波数は１２０Ｈｚとなる。
【００４６】
図４に示すように、画像表示素子の表示書換タイミングと、照明切替タイミングとを同期させることで、ピクセルシフト時の画像ブレが発生せず良好な高精細画像が得られる。この同期は、画像表示装置に対する画像入力信号の垂直同期信号を検出し、表示書換タイミング用の信号と照明切替タイミング用の信号を生成することで行える。
【００４７】
このように、本実施例１では、ピクセルシフトを行う際、適切な画像表示素子表示切替タイミングと、光学デバイス偏向状態切り替えタイミングとの関係を実現するので、タイミング不良によるゴ−ストが発生せず、良好な高精細画像が得られる。
【実施例２】
【００４８】
実施例１では、図１に単色レーザの場合の画像表示装置の構成例を示して説明したが、本実施例２では、図５に示すように、カラー化を実現するために、光源が３色以上の光に対応して複数設けられている構成の画像表示装置について説明する。
【００４９】
図５に示すように、本実施例２の画像表示装置は、光源ユニット４内の光源１および光源２において、それぞれ３色（Ｒ〔赤〕、Ｇ〔緑〕、Ｂ〔青〕）のレーザを備える。それぞれのレーザ出射窓は、画像表示素子８上で均等な照明光分布となるように、可能な限り近接させることが望ましい。
【００５０】
図６は、図５に示す本実施例２の画像表示装置における、光源Ｏｎ／Ｏｆｆ、画像表示素子上での偏光状態、画像表示素子駆動信号、ピクセルシフト位置の時間配分の例を示す図である。図６において、光源１Ｒ,１Ｇ,１Ｂは、光源１に含まれる３色のレーザを示し、また、光源２Ｒ,２Ｇ,２Ｂは、光源２に含まれる３色のレーザを示す。光源１Ｒ,１Ｇ,１Ｂの光は画像表示素子からの出射時の偏光方向がｘ方向を、光源２Ｒ,２Ｇ,２Ｂの光はｙ方向をとるため、光源１Ｒ,１Ｇ,１Ｂの光はＰＳ１位置を、光源２Ｒ,２Ｇ,２ＢはＰＳ２位置をとる。
【００５１】
図６では、各光源は１Ｒ→２Ｇ→１Ｂ→２Ｒ→１Ｇ→２Ｂの順で順次発光する。従って１つのフィールドを各色、各ピクセル位置の組み合わせで６つのサブフィールドに分割している。１フィールドを６０Ｈｚで駆動する場合、サブフィールド周波数は３６０Ｈｚとなる。同一色が連続する場合はカラーブレイクが発生しやすく、同一ピクセルシフト位置が連続する場合はフリッカーが発生しやすいため、隣接するサブフィールドはピクセルシフト位置、色ともに同じ種類のものが連続しないように組み合わされている。
【００５２】
このように、本実施例２では、カラー画像に対してピクセルシフト技術による高精細化を図り、色に応じた光源を個別に設けるため、色管理が行いやすい。また、カラーフィルタによる遮光が必要なく光利用効率を向上させることができる。
【実施例３】
【００５３】
本発明の実施例３として、カラー化実現の為に３色のレーザを備える画像表示装置の構成例を図７に示す。図７に示すように、本実施例３の画像表示装置は、２つの光源ユニット４ａ及び４ｂを有し、各光源ユニット４ａ、４ｂは、３色（Ｒ〔赤〕、Ｇ〔緑〕、Ｂ〔青〕）のレーザと、これらのレーザを合成し同一方向に出射するための合成プリズム１１をそれぞれ備える。
【００５４】
図７において、合成プリズム１１は、市販プロジェクター内で用いられる合成プリズムを利用することができる。例えば光源ユニット４ａにおいて、光源１（Ｇ）は合成プリズム１１に対しｐ偏光入射することで透過させ、光源１（Ｒ）,（Ｂ）はｓ偏光を入射することで反射させればよい。この場合、出射光の偏光方向はＧとＲ,Ｂで異なるため、Ｒ,Ｂの光を選択的に偏光回転させる波長選択型の位相素子９を出射側に設ければよい。光源ユニット４ｂも同様の方法で光源２（Ｇ）の光を選択的に偏光回転させ、各光の偏光方向をそろえる。光源ユニット４ａ、４ｂの各色偏光方向を上記方法でそろえた後、ＰＢＳ３を介して画像表示素子８を照明する。なお、各光源の動作は実施例２と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【実施例４】
【００５５】
本発明の実施例４として、カラー化実現の為に３色のレーザを備える画像表示装置の構成例を図８に示す。図８に示すように、本実施例４の画像表示装置は、３色（Ｒ〔赤〕、Ｇ〔緑〕、Ｂ〔青〕）に対応した３つの光源ユニット（光源ユニット１４（Ｒ）、光源ユニット１５（Ｇ）、光源ユニット１６（Ｂ））を有し、各光源ユニット１４、１５、１６には、同色のレーザと、これらのレーザを同一方向に出射するためのＰＢＳ３とをそれぞれ備える。ＰＢＳ３は上記各実施例と同様のものを利用することができる。
【００５６】
図８において、各光源ユニットから出射した光はミラー等（不図示）で折り曲げられ、後段に配置したプリズム１３に入射する。プリズム１３は波長により屈折角が異なるため、出射した光が同一光路となるよう各光源ユニットからの光の入射角を選択すればよい。プリズム１３の変わりに回折格子を用いても良い。なお、各光源の動作は実施例２と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【実施例５】
【００５７】
図４（実施例１）および図６（実施例２）では、各光源のＯｎ時の光出力強度は、サブフィールド期間中はすべて同じ場合を示している。このサブフィールド期間中の画像表示素子の階調表現例を図９（ａ）に示す。例えば２５６階調の場合、１サブフィールドを２５５に時間分割し、画像信号に応じてＯｎ／Ｏｆｆ時間を設定する。より具体的には、２５５の分割時間を８ビットの信号列で表現し、黒（消灯）を“００００００００”、１／２５５の輝度を“０００００００１”、全点灯を“１１１１１１１１”で表現する。最下位ビットをＬＳＢ（Least Significant Bit）と呼ぶ。図６において１サブフィールドを２.８ｍｓ（＝３６０Ｈｚ）に設定するとＬＳＢは１０.９μsとなる。画像表示素子の応答性としてこのＬＳＢを十分表現できる必要があるが、現状の画像表示素子の性能ではこの応答時間を達成するのは厳しい。つまり、サブフィールドに分割してピクセルシフトを行う上で現状の階調表現は困難な状況である。
【００５８】
この問題の対策として、本実施例では、レーザの出力変調を組み合わせて階調表現を行う場合について、図９（ｂ）を用いて説明する。図９（ｂ）において、１つのサブフィールドを２６０の分割時間に設定し、最下位２ビットは４／２６０の時間を割り当てる。上記例では４２.７μsである。この時間であれば現状の画像表示素子の応答性で十分表現可能である。最下位ビットにおいては、この４２.７μsの時間内で光源の光量を１／４に、第２ビットは１／２に減衰させ、光量自体を低下させることで階調表現を達成させる。レーザの出力強度を変調するのでも良いが、より制御しやすい方法としては、ＬＳＢ期間内でレーザをパルス出力し、そのパルス幅を変調、すなわち最下位ビットでは１０.７μs（＝４２.７／４μs）のパルス幅で照明すればよい。
【００５９】
このように、画像表示素子による階調表現を行う際、画像表示素子応答性の制約から十分な階調数を確保できない問題があるが、本実施例では、これを光源の強度変調あるいはパルス幅変調と組み合わせることで解決するので、ピクセルシフトを行ないながら従来通りの階調数で色表現することが可能となる。
【００６０】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上記各実施例の記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、立体表示装置の他、画像表示装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る画像表示装置の複屈折素子の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る画像表示装置のピクセルシフトの方向と位置を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る画像表示装置における、光源のＯｎ／Ｏｆｆ、画像表示素子上での偏光状態、画像表示素子駆動信号、ピクセルシフト位置の時間配分の例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る画像表示装置における、光源のＯｎ／Ｏｆｆ、画像表示素子上での偏光状態、画像表示素子駆動信号、ピクセルシフト位置の時間配分の例を示す図である。
【図７】本発明の実施例３に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例４に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施例５に係り、画像表示装置における、サブフィールド期間中の画像表示素子の階調表現の例を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施例５に係り、画像表示装置における、レーザの出力変調を組み合わせて階調表現を行う場合について説明するための図である。
【図１０】従来の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図１１】カラーホイールの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２、１４、１５、１６    光源
３    ＰＳＢ
４、４ａ、４ｂ    光源ユニット
５    照明切替手段
６    複屈折素子
７    投射レンズ
８    画像表示素子
９    位相素子
１１    合成プリズム
１３    プリズム
【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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