(57)【要約】【課題】  表示画像の解像度を落さずに、かつ色割れの発生が少ない安価で明るいカラー画像表示装置を提供する。【解決手段】  第１及び第２の波長帯域を含んだ第１の照明光と、第２及び第３の波長帯域を含んだ第２の照明光とを時系列に射出する光源手段１０と、第１及び第２の照明光を所定方向の直線偏光の照明光に変換する偏光変換素子２０と、照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第１の偏光面回転素子４０と、第１及び第２の照明光のうち第２の波長帯域の照明光を透過し、第１及び第３の波長帯域の照明光を反射する波長選択反射素子５０と、第２の波長帯域の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第２の偏光面回転素子６０と、第２の波長帯域の照明光を反射する反射面６４とを備えることを特徴とするカラー画像表示装置。【選択図】  図１
2005352251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号に応じたカラー画像を観察者に対して表示するカラー画像表示装置において、
第１及び第２の波長帯域を含んだ第１の照明光と、第２及び第３の波長帯域を含んだ第２の照明光とを時系列に射出する光源手段と、
該光源手段が射出した第１及び第２の照明光を所定方向の直線偏光の照明光に変換する偏光変換素子と、
該偏光変換素子にて変換された所定方向の直線偏光の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第１の偏光面回転素子と、
該第１の偏光面回転素子により所定角度偏光面が回転した前記第１及び第２の照明光のうち第２の波長帯域の照明光を透過し、第１及び第３の波長帯域の照明光を反射する波長選択反射素子と、
該波長選択反射素子にて透過した第２の波長帯域の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第２の偏光面回転素子と、
該第２の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第２の波長帯域の照明光を反射する反射面とを備えることを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項２】
少なくとも前記第１の偏光面回転素子と前記波長選択反射素子と前記第２の偏光面回転素子と前記反射面とは、層状に一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項３】
前記波長選択反射素子で反射された前記第１及び前記第３の波長帯域の照明光は、
前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第１の反射光となり、
前記反射面で反射された前記第２の波長帯域の照明光は、
前記第２の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した後に前記波長選択反射素子を透過し前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第２の反射光となり、
前記カラー画像は、前記第1の反射光と前記第２の反射光との少なくとも一方を合成したものであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【請求項４】
入力された画像信号に応じて画素毎に前記第１の偏光面回転素子及び前記第２の偏光面回転素子の偏光面回転角度を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の照明光に含まれる前記第１及び前記第２の波長帯域とは、青色及び緑色の波長帯域であり、
前記第２の照明光に含まれる前記第２及び前記第３の波長帯域とは緑色及び赤色の波長帯域であり、
前記波長選択反射素子は、青色及び赤色の波長帯域の照明光を反射し、緑色の波長帯域の照明光を透過することを特徴とする請求項１のカラー画像表示装置。
【請求項６】
前記偏光変換素子は偏光ビームスプリッタで構成され、
前記第１の偏光面回転素子及び前記第２の偏光面回転素子は液晶素子で構成されていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【請求項７】
前記第１及び前記第２の波長帯域の照明光を前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面を回転させる制御を行うと共に、前記第２の波長帯域の照明光を前記第２の偏光面回転素子にて回転させる偏光角度を、前記第１の偏光面回転素子にて回転する前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度量に基づいて行う偏光面回転制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【請求項８】
前記偏光面回転制御手段は、前記第２の波長帯域の照明光の変調量と、前記第１あるいは第３の波長帯域の照明光の変調量とにより決定される前記第１の偏光面回転素子での前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度に対応する変調量を入力として前記第２の偏光面回転素子の偏光角度に対応する変調量を出力する変換テーブルを備えることを特徴とする請求項７記載のカラー画像表示装置。
【請求項９】
前記偏光面回転制御手段は、前記第１の照明光と前記第２の照明光とに含まれる前記第２の波長帯域の照明光のそれぞれの変調量を前記第１の照明光の変調後の輝度レベルと前記第２の照明光の変調後の輝度レベルとが略同一となるように決定する第２波長帯域変調量算出手段を有することを特徴とする請求項７記載のカラー画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１の偏光面回転素子は前記第１あるいは第３の波長帯域の照明光の偏光角度を最大９０度回転させ、前記第２の偏光面回転素子は前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度を最大１８０度回転させることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【請求項１１】
前記光源手段は、少なくとも白色光源とカラーホイールから構成されていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【請求項１２】
前記光源手段は、少なくとも青色，赤色，緑色の３原色を独立に発光するＬＥＤから構成されていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光制御を利用したカラー画像表示装置、特に液晶カラー画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶プロジェクタに使用される偏光制御型の液晶ライトバルブには、透過型と反射型があり、それぞれに３板方式，２板方式あるいは単板方式のプロジェクタが用いられている。
３板方式は、主に白色光源を光の３原色（赤、緑、青）の波長帯域に分離する２枚のダイクロイックミラーあるいはクロスプリズムにより分離された各原色光をそれぞれの色光に対応した液晶ライトバルブにて各色の画像信号に基づいた変調を行う。そして、３原色の変調光をクロスプリズムにて合成してカラー画像を生成し、投影レンズにて拡大投影するという構成である。液晶ライトバルブが透過型であるか反射型であるかにより構成が更に異なるが、いずれにせよ３板構成を採ると高色再現性と高解像度とが得られる反面、構成が複雑で且つ高価な装置となるのが一般的である。
【０００３】
一方、２板方式は、光の３原色の内、２つの色光を１つの液晶ライトバルブにて変調し、もう１つの色光をもう１つの液晶ライトバルブにて変調を行うもので、１つの液晶ライトバルブにて２つの色光を変調する構成は種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の反射型液晶ライトバルブを使用した２板方式液晶プロジェクタの構成では、赤色光と青色光とを１つの液晶ライトバルブにて変調する。そして、もう１つの液晶ライトバルブで緑色光を変調するというものであり、赤色光と青色光とは時分割で交互に切り替えるカラーホイール等のカラー調整バルブが液晶ライトバルブ前面、あるいは光源光の出射直後の位置に設けられている。この構成で特に光源光の出射直後の位置にカラーホイールが設けられている場合には、そのカラーホイールのカラーフィルタにて透過する光は赤色光と緑色光とが混合された黄色光と、青色光と緑色光とが混合されたシアン色光の２色の中間色となる。この２板式の構成は、白色光源から２色を互いに直交した直線偏光光として生成する手段と偏光ビームスプリッタにて分離した２色とをそれぞれに対応する液晶ライトバルブにて各色の画像信号に基づいた変調を行う。この２つの変調光が再度偏光ビームスプリッタにて合成されて投影レンズにて拡大投影するという構成であり、３板方式の構成に比べて簡単であり、その分、安価な装置にできるというメリットがある。
【０００４】
さらに、単板方式は光の３原色の変調を１つの液晶ライトバルブで受け持つことになり、その為の構成が種々提案されている。
第１の構成としては白色光源とカラーホイールからなる構成であり、時分割で光の３原色を変調する面順次方式である。この方式は変調する色光の切替周波数を上げないと色割れが発生してしまうという欠点があるが、解像度自体は液晶ライトバルブが持っている画素数をフルに出力できる為、高解像度化には適している。色割れを低減する為の方法も色々と提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に記載の表示装置では、カラーホイールのフィルタ色を光の３原色である赤、緑、青の他に２つの原色を混色した中間色も使用している。これにより、画像の白色部分で発生する色割れの低減を行っている。
【０００５】
単板方式のもう１つの構成としては、液晶ライトバルブの３つの画素に赤、緑、青の３原色のそれぞれを割り振る方式があり、解像度、明るさ共にそれだけで１/３に落ちてしまうという欠点はあるが、構成自体は最も簡単であり、安価な装置とするには向いている。
【０００６】
また、１つの液晶ライトバルブで複数色の変調を偏光制御により行うものも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３に記載の色生成装置は、液晶が３層の積層構造からなり、液晶層の間にそれぞれ色光分離用のダイクロイックミラーを挟むことで最上位層の液晶層が赤色、中間層の液晶層が青色、最下位層の液晶層が緑色をＯＮ／ＯＦＦ制御するよう機能する。これら３つの液晶層はそれぞれλ／４（ここでλは波長を意味する）の位相差を生じる厚さからなり、ダイクロイックミラーにより反射された各色光が各液晶層を往復することでλ／２の位相差、つまり９０度偏光を回す作用をする。これにより、赤色光、青色光、緑色光の偏光を０度あるいは９０度の２つの状態に独立して制御することが可能となる。
【特許文献１】特許第３０５７２３２号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１７１４号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術は、液晶ライトバルブが２次元平面的に配列した画素から成っているという前提のもとに構成されたものである。このため、１つの液晶ライトバルブの平面内にある１画素は基本的に単色光の変調を行うことしかできず、高解像度で明るく、かつ小型で安価にするのは困難である。そこで、１つの液晶ライトバルブにて複数色の変調を独立に制御することで単板方式の小型で安価、かつ多板方式の高解像度で明るいという両方の特性を有したプロジェクタの構成が考えられる。しかしながら、上記色生成装置は光源としての３原色を発生させるためのみの構成であり、中間調表示を制御できるライトバルブとはなってはおらず、このままでは表示素子として機能できるものになっていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、表示画像の解像度を落さずに、かつ色割れの発生が少ない安価で明るいカラー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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のカラー画像表示装置は、入力された画像信号に応じたカラー画像を観察者に対して表示するカラー画像表示装置において、第１及び第２の波長帯域を含んだ第１の照明光と、第２及び第３の波長帯域を含んだ第２の照明光とを時系列に射出する光源手段と、該光源手段が射出した第１及び第２の照明光を所定方向の直線偏光の照明光に変換する偏光変換素子と、該偏光変換素子にて変換された所定方向の直線偏光の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第１の偏光面回転素子と、該第１の偏光面回転素子により所定角度偏光面が回転した前記第１及び第２の照明光のうち第２の波長帯域の照明光を透過し、第１及び第３の波長帯域の照明光を反射する波長選択反射素子と、該波長選択反射素子にて透過した第２の波長帯域の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる第２の偏光面回転素子と、該第２の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第２の波長帯域の照明光を反射する反射面とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、光源手段により第１の照明光と第２の照明光とが時系列に照射され、これら照明光は、第１の偏光面回転素子を通過すると共に所定角度偏光面を回転させられる。そして、波長選択反射素子により、反射する第１及び第３の波長帯域と透過する第２の波長帯域とを分離する。これにより、第１及び第３の波長帯域は再び第１の偏光面回転素子を通過し、偏光変換素子に向かう。また、波長選択反射素子を透過した第２の波長帯域の照明光は第２の偏光面回転素子を通過すると共に所定角度偏光面を回転させられる。さらに、第２の波長帯域の照明光は、反射面によって反射し、再び第２の偏光面回転素子，波長選択反射素子，第１の偏光面回転素子を順に通過して偏光変換素子に向かう。したがって、簡単な構成に第１，第２の偏光面回転素子を用いることで、表示画像の解像度を落さずに、かつ色割れの発生が少ない安価で明るいカラー画像を表示させることが可能になる。
【００１１】
また、本発明のカラー画像表示装置は、少なくとも前記第１の偏光面回転素子と前記波長選択反射素子と前記第２の偏光面回転素子と前記反射面とは、層状に一体に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、一体に構成されているため、第１の偏光面回転素子を透過し、第２の偏光面回転素子に向かった照明光の光量を損失ことなく利用することができ、さらに明るいカラー画像を表示させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記波長選択反射素子で反射された前記第１及び前記第３の波長帯域の照明光は、前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第１の反射光となり、
前記反射面で反射された前記第２の波長帯域の照明光は、前記第２の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した後に前記波長選択反射素子を透過し前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面が回転した第２の反射光となり、前記カラー画像は、前記第1の反射光と前記第２の反射光との少なくとも一方を合成したものであることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、第１及び第３の波長帯域の照明光が波長選択反射素子により反射して、第１の反射光として偏光変換素子に向かい、第２の波長帯域の照明光が反射面で反射して、第２の反射光として偏光変換素子に向かう。したがって、この第１の反射光と第２の反射光との少なくとも一方を合成して画像を表示することができる。
【００１５】
また、本発明のカラー画像表示装置は、入力された画像信号に応じて画素毎に前記第１の偏光面回転素子及び前記第２の偏光面回転素子の偏光面回転角度を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
この発明では、制御手段を備えることにより、入力された画像信号に応じて正確に第１の偏光面回転素子及び第２の偏光面回転素子の偏光面回転角度を制御することが可能になる。
【００１６】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記第１の照明光に含まれる前記第１及び前記第２の波長帯域とは、青色及び緑色の波長帯域であり、前記第２の照明光に含まれる前記第２及び前記第３の波長帯域とは緑色及び赤色の波長帯域であり、前記波長選択反射素子は、青色及び赤色の波長帯域の照明光を反射し、緑色の波長帯域の照明光を透過することを特徴とする。
【００１７】
この発明では、光源手段により第１の照明光と第２の照明光とを時系列に射出しているので、緑色光が赤色光あるいは青色光にくらべて２倍の時間投影されることになる。したがって、緑色光の光量が赤色光あるいは青色光の光量に比べて多いことになり、この緑色光の光量マージンを利用して赤色光と青色光とを必要以上に落とすことなくホワイトバランスを得ることが可能になる。
【００１８】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記偏光変換素子は偏光ビームスプリッタで構成され、前記第１の偏光面回転素子及び前記第２の偏光面回転素子は液晶素子で構成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、偏光ビームスプリッタにより必要な偏光成分のみを得ることができるため、第１及び第２の照明光を効率良く変調することが可能になる。また、第１及び第２の偏光面回転素子が液晶素子で構成されているため、液晶素子に印加する電圧を変化させ液晶素子の複屈折性を利用することにより、高精度な位相差制御が可能になる。
【００２０】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記第１及び前記第２の波長帯域の照明光を前記第１の偏光面回転素子にて所定角度偏光面を回転させる制御を行うと共に、前記第２の波長帯域の照明光を前記第２の偏光面回転素子にて回転させる偏光角度を、前記第１の偏光面回転素子にて回転する前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度量に基づいて行う偏光面回転制御手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この発明では、偏光面回転制御手段を備えることにより、第１の偏光面回転素子及び第２の偏光面回転素子の所定角度偏光面を回転させることができるので、高精度に位相制御を行うことが可能になる。
【００２２】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記偏光面回転制御手段は、前記第２の波長帯域の照明光の変調量と、前記第１あるいは第３の波長帯域の照明光の変調量とにより決定される前記第１の偏光面回転素子での前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度に対応する変調量を入力として前記第２の偏光面回転素子の偏光角度に対応する変調量を出力する変換テーブルを備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、第２の波長帯域の照明光は第１の偏光面回転素子の状態に応じて第２の偏光面回転素子にて偏光を制御するため、第１あるいは第３の波長帯域の照明光の変調量に依存することとなる。したがって、変換テーブルを備えることにより、第１の偏光面回転素子及び第２の偏光面回転素子の位相制御を高精度かつ高速に行うことが可能になる。
【００２４】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記偏光面回転制御手段は、前記第１の照明光と前記第２の照明光とに含まれる前記第２の波長帯域の照明光のそれぞれの変調量を前記第１の照明光の変調後の輝度レベルと前記第２の照明光の変調後の輝度レベルとが略同一となるように決定する第２波長帯域変調量算出手段を有することを特徴とする。
【００２５】
この発明では、第２波長帯域変調量算出手段により第１の照明光の変調後の輝度レベルと第２の照明光の変調後の輝度レベルとが略同一となるように決定するため、輝度差によるフリッカや色割れの低減が図れることになる。
【００２６】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記第１の偏光面回転素子は前記第１あるいは第３の波長帯域の照明光の偏光角度を最大９０度回転させ、前記第２の偏光面回転素子は前記第２の波長帯域の照明光の偏光角度を最大１８０度回転させることを特徴とする。
この発明では、第１，第２，第３の波長帯域の照明光の変調量を最大限に利用することができるため、より多くの色範囲を実現することができる。
【００２７】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記光源手段は、少なくとも白色光源とカラーホイールから構成されていることを特徴とする。
この発明では、白色光源から照射された第１の照明光及び第２の照明光がカラーホールに照射させると、カラーホイールのカラーに応じて白色光源からの光を分離することが可能になる。
【００２８】
また、本発明のカラー画像表示装置は、前記光源手段は、少なくとも青色，赤色，緑色の３原色を独立に発光するＬＥＤから構成されていることを特徴とする。
この発明では、光源手段から青色，赤色，緑色の３色のＬＥＤを発光させることにより、緑色ＬＥＤの最大光量引き上げに緑色ＬＥＤの個数をむやみに増やす必要が無くなり、光源部の小型化、高輝度化が図れるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明においては以下の効果を奏する。
本発明に係るカラー画像表示装置によれば、単板式という安価な構成に第１の照明光と第２の照明光とを時系列に射出する光源手段を備えることにより、白領域の境界付近での色付き領域が小さく、さらに、色付きと白領域との輝度差も小さいため、色割れを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の第１実施形態について、図１から図１２を参照して説明する。
本実施形態に係る液晶プロジェクタ（カラー画像表示装置）１は、図１に示すように、光源（光源手段）１０と、光源１０から照射された光を直線偏光に変換する偏光ビームスプリッタ（偏光変換素子，以下ＰＢＳと略す）２０と、ＰＢＳ２０の偏光分離面２０ａにおいて反射した光の偏光方向を制御する２層積層反射型液晶ライトバルブ３０と、光源１０及び２層積層反射型液晶ライトバルブ３０を制御する信号処理部７０とを備えている。
【００３１】
光源１０は、白色光を照射する白色ランプ１１と、白色ランプ１１からの光を均一拡散光にするインテグレータレンズ１２と、インテグレータレンズ１２を透過した光を平行光にするテレセントリック光学系１３と、カラーホイール１４とを備えている。
【００３２】
カラーホイール１４は、単板構成として液晶プロジェクタを構成する場合のものであり、光源１０を２つの色光（シアン色光と黄色光）に分けて１フレーム期間を複数のフィールドの面順次表示とするための色光を発生させるものである。このカラーホイール１４は、図２に示すような第１フィールド（シアン色のカラーフィルタ）１４ａと第２フィールド（黄色のカラーフィルタ１４ｂ）とが中心を通る線分を境に１つずつ配された１フレーム２フィールド構成となっている。このカラーホイール１４は、第１フィールド１４ａが赤色の波長を反射し、赤色の波長より短い波長を透過するフィルタであり、第２フィールド１４ｂが青色の波長を反射し、青色の波長より長い波長を透過するフィルタであり、これらの特性を有するフィルタとしてダイクロイック膜を使用できる。これらにより、光源１０は、第１及び第２の波長帯域を含んだ第１の照明光（例えば、シアン色光）と、第２及び第３の波長帯域を含んだ第２の照明光（例えば、黄色光）とを時系列に射出するようになっている。なお、第１の照明光に含まれる第１の波長帯域とは青色での波長帯域であり、第２の波長帯域とは緑色の波長帯域であり、第２の照明光に含まれる第２の波長帯域とは緑色の波長帯域であり、第３の波長帯域とは赤色の波長帯域である。
【００３３】
ＰＢＳ２０は、光源１０が射出したシアン色光及び黄色光を所定方向の直線偏光の照明光に変換するものである。すなわち、ＰＢＳ２０では、入射した各色光のＳ偏光成分が２つのプリズムに挟まれた多層膜にて反射されて、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０に入射されるようになっており、色光のＰ偏光成分は多層膜をそのまま通過し、外部に捨てられるようになっている。
【００３４】
２層積層反射型液晶ライトバルブ３０は、上位層に、ＰＢＳ２０にて変換された所定方向の直線偏光の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる透過型液晶パネル（第１の偏光面回転素子）４０と、透過型液晶パネル４０により所定角度偏光面が回転したシアン色光及び黄色光のうち緑色の波長帯域の照明光を透過し、赤色及び青色の波長帯域の照明光を反射する干渉フィルタ膜（波長選択反射素子）５０と、下位層に、干渉フィルタ膜５０にて透過した緑色の波長帯域の照明光に対して所定角度偏光面を回転させる反射型液晶パネル（第２の偏光面回転素子）６０とを備えている。なお、図１に示す立体構造の２層積層反射型液晶ライトバルブ３０は、その１画素のみを模式的に表現しているが、画像表示素子であるので画素が２次元的に複数配列して構成されているものである。また、透過型液晶パネル４０と干渉フィルタ膜５０と反射型液晶パネル６０と後述する反射膜（反射面）６４とは、層状に一体で構成されている。
【００３５】
干渉フィルタ膜５０は、透過型液晶パネル４０と反射型液晶パネル６０との間に配されており、緑色の波長帯域の照明光のみを透過し、それ以外の波長を反射するようになっている。すなわち、本実施形態では、青色及び赤色の波長帯域の照明光を反射するようになっている。
【００３６】
透過型液晶パネル４０の各画素は、第１の透明電極４２がパターニングされたＰＢＳ２０側の第１の透明基板４１と、これに対向した位置に配され第２の透明電極４４がパターニングされた反射型液晶パネル６０側の第２の透明基板４３と、これらの間に設けられた上位液晶層４５と、不図示の液晶駆動用スイッチング素子とで形成されている。このスイッチング素子としては、酸化亜鉛化合物等の透明トランジスタを使用し、第１の透明電極４２と第１の透明基板４１との間、あるいは第２の透明電極４４と第２の透明基板４３との間に積層することで開口率を向上させ、下位層の反射型液晶パネル６０に十分な光を供給することができる構成になっている。
【００３７】
反射型液晶パネル６０の各画素は、透過型液晶パネル４０側から第３の透明基板６１，この第３の透明基板６１にパターニングされた第３の透明電極６２，下位液晶層６３，反射型液晶パネル６０にて所定角度偏光面が回転した緑色の波長帯域の照明光を反射する反射膜６４の順番に積層されており、不図示の液晶駆動用スイッチング素子が反射膜６４の下部に形成されている。
【００３８】
また、各液晶層４５，６３は、共に複屈折モードで駆動され、上位液晶層４５は最大λR／４の位相差を生じる厚さに、下位液晶層６３は最大λG／２の位相差を生じる厚さを有している。ここでλRは赤色光の波長を、λGは緑色光の波長をそれぞれ示す。
【００３９】
さらに、透過型液晶パネル４５及び反射型液晶パネル６３には、入力された画像信号に応じて画素毎に偏光面回転角度を制御する信号処理部７０が設けられている。
信号処理部７０は、図３のブロック図に示すように、フレーム単位にＲＧＢデジタル画像信号として格納可能なフレームメモリ７１に接続された画像信号入力部７２と、この画像信号入力部７２に入力された画像信号に応じて画素毎に透過型液晶パネル４０及び反射型液晶パネル６０の偏光面回転角度を制御する表示素子駆動制御部（制御手段）８１を有する表示素子偏光面回転制御部（偏光面回転制御手段）８０と、表示素子偏光面回転制御部８０から入力された同期信号に基づいて光源１０を制御する光源駆動制御部７３とを備えている。
【００４０】
表示素子偏光面回転制御部８０は、図４（ａ）に示すような、上位液晶層４５における変調量（階調値）と印加電圧とのＲ用変換テーブル（赤色用変換テーブル）８２及びＢ用変換テーブル（青色用変換テーブル）８３と、第１フィールド１４ａの緑色変調量Ｇ１及び第２フィールド１４ｂの緑色変調量Ｇ２を算出するＧ１Ｇ２算出部（第２波長帯域変調算出手段）８４と、図４（ｂ）に示すような、下位液晶層６３における変調量（階調値）と印加電圧とのＧ１用変換テーブル（Ｇ１用変換テーブル）８５及びＧ２用変換テーブル（Ｇ２用変換テーブル）８６とを備えている。これにより、赤色光及び青色光の照明光を透過型反射パネル４０にて所定角度偏光面を回転させる制御を行うと共に、緑色光の波長帯域の照明光を反射型液晶パネル６０にて回転させる偏光角度を、透過型反射パネル４０にて回転する緑色光の波長帯域の照明光の偏光角度量に基づいて行うようになっている。すなわち、各変換テーブル８２，８３，８５，８６の値に基づいて２層積層反射型液晶バルブ３０を制御するようになっている。
【００４１】
ここで、図４（ａ）は赤色光及び青色光の変調量とその印加電圧の変換テーブルであり、画像の各色が８ビット階調である場合に２５６通りの印加電圧を赤色光及び青色光でそれぞれ独立に持つ必要がある。これは、変調量に対応する位相差が波長依存性を持つためである。図４（ｂ）は、緑色光の変調量とその印加電圧の変換テーブルであり、緑色光は上位液晶層４５の状態に応じて下位液晶層６３にて偏光を制御する為、赤色光、或いは青色光の変調量に依存することとなり、画像の各色が８ビット階調である場合にのべ２５６×２５６＝６５５３６通りの印加電圧を赤色光、青色光それぞれ独立に持つ必要がある。これも上位液晶層４５の位相差の波長依存性による。
【００４２】
表示素子駆動制御部８１は、赤色光、あるいは青色光が上位液晶層４５を往復する間に、位相差が所定量となるように、第１，第２の透明基板４１，４３を介して一対の第１，第２の透明電極４２，４４に印加する電圧を制御するようになっている。さらに、表示素子駆動制御部８１は、緑色光が上位液晶層４５と下位液晶層６３とを往復する間に位相差が所定量となるように、第３の透明基板６１を介して一対の第３の透明電極６２に印加する電圧を制御するようになっている。このように、表示素子駆動制御部８１が、上位液晶層４５と下位液晶層６３とを制御することで、一度に２つの波長帯域の偏光方向を自由に制御することができる。
【００４３】
特に緑色光は上位液晶層４５を往復する間に生じる位相差により偏光方向が回転させられるので、緑色光が画像信号の変調量に対するターゲット位相差を得る為には下位液晶層６３により上位液晶層４５の位相差を補償する必要が発生する。この補償量込みの下位液晶層６３による位相差制御量は、以下の通りとなる。
DfGu＞DfG時は、DfGl=λG−(DfGu−DfG)        ・・・式１）
DfGu≦DfG時は、DfGl=DfG−DfGu              ・・・式２）
ここで、DfGは緑色の画像信号の変調量に対応したターゲット位相差（０≦DfG≦λG/2）であり、DfGuは緑色光が上位液晶層４５を往復する間にずれる位相差（０≦DfGu≦λG/2＋δ）であり、DfGlは緑色光が下位液晶層６３を往復する間にずれる位相差（０≦DfGl≦λG）である。上記DfGuは、上位液晶層４５がターゲットとする赤色光、あるいは青色光の画像信号の変調量に対するターゲット位相差に応じて変化する。
【００４４】
さらに、δは上位液晶層４５により生じる位相差の波長依存性を考慮したずれ量を表す。ここで、位相差の波長依存性とは、図５に示すように、液晶のディレクタ方向とその方向と直交する方向での複屈折性（該２つの方向での光（常光と異常光）の速度が異なり、周波数は変化しないという現象）により、液晶層内を進む常光と異常光との位相差が長波長光より短波長光側でより大きくなる現象であり、dfＲ≦dfG≦dfＢとなる。ここでdfＲは赤色光の位相差、dfＧは緑色光の位相差、dfBは青色光の位相差を示す。
【００４５】
つまり、上位液晶層４５では画像信号に基づいた変調量に対応する赤色光、あるいは青色光がターゲットの位相差DfR、DfBとなるように、表示素子駆動制御部８１により電圧の印加を制御することになる。しかしながら、この電圧における緑色光の位相差DfGuはDfR＝DfB＝０となる場合を除いてDfR、DfBとは等しくならず、緑色光のターゲット位相差DfＧを得るためには、そのずれ量δR(DfR)、δB(DfB)も考慮して下位液晶層６３による位相差を制御することになる。ここでδR(DfR)はDfR、δＢ(DfB)はDfＢの関数を意味する。
DfGu=DfR+δR(DfR )あるいはDfGu=DfＢ+δＢ(DfＢ)となる。したがって式１）、式２）は以下のように表せる。
DfGu＞DfG時は、DfGl =λG−{DfR+δR(DfR)−DfG}・・照明光が黄色光の場合
あるいは
DfGl=λG−{DfB+δB(DfB)−DfG}・・照明光がシアン色光の場合
DfGu≦DfG時は、DfGl=DfG−{DfR+δR(DfR)}・・照明光が黄色光の場合
あるいは
DfGl=DfG−{DfB+δB(DfB)・・照明光がシアン色光の場合
と表せる。
【００４６】
また、各変換テーブル８２，８３，８５，８６は、緑色光の波長帯域の照明光の変調量と、赤色光あるいは青色光の波長帯域の照明光の変調量とにより決定される透過型液晶パネル４０での緑色光の波長帯域の照明光の偏光角度に対応する変調量を入力として反射型液晶パネル６０の偏光角度に対応する変調量を出力するものである。
【００４７】
また、Ｇ１Ｇ２算出部８４は、シアン色光と黄色光とに含まれる緑色の照明光のそれぞれの変調量をシアン色光の変量後の輝度レベルと黄色光の変調後の輝度レベルとが略同一となるように決定するものである。すなわち、カラーホイール１４が１回転で形成されるフレーム画像のフィールド間での輝度差をできるだけ発生させないように、緑色の各フィールドへの配分量を以下に示すように割り振ることで、フリッカ低減が図れる。以下に、２フィールドで１フレームを構成する場合の各フィールドへの緑色光の配分方法を説明する。
まず輝度Ｌと３原色Ｒ0、Ｇ0、Ｂ0との関係は次のように表現できる。
Ｌ=uＲ0＋vＧ0＋wＢ0；u、v、wは定数
【００４８】
１フレームの第１フィールドが黄色の照明光、第２フィールドがシアン色の照明光とし、所定の１画素の階調値が（R，G，B）とすると、第1フィールドでの黄色の照明光及び第２フィールドでのシアン色の照明光の変調光Ｙ、Ｃyはそれぞれ次の通りとなる。ここでγr、γg、γbは各Ｒ，Ｇ、Ｂのガンマ補正値である。
Ｙ  ＝Rγr＋G1γg                       ・・・式３）
Ｃｙ＝G2γg＋Bγb                        ・・・式４）
ここでGγg＝G1γg＋G2γg                ・・・式５）
【００４９】
上記ＹとＣyの輝度レベルＬＹ、ＬＣyは式３）と式４）から次の通りとなる。
ＬＹ＝uRγr＋vG1γg                      ・・・式６）
ＬＣy＝vG2γg＋wBγb                      ・・・式７）
各フィールドの輝度レベルを平均輝度レベル（ＬＹ＋ＬＣy）／2とするには、式５）と式６）と式７）から
G1＝{Gγg／２＋（wＢγb−uＲγr）／(２v)}1/γg          ・・・式８）
G2＝{Gγg／２＋（uＲγr−wＢγb）／(２v)}1/γg          ・・・式９）
但し、G1≧0且つG2≧0の条件を満足しない場合には、
G1＝{Gγg／2}1/γg                                  ・・・式１０）
G2＝{Gγg／2}1/γg                                  ・・・式１１）
とする。
【００５０】
ここで第１フィールド１４ａの緑色変調量G1と第２フィールド１４ｂの緑色変調量G2とは上記計算式により整数値として算出された２５６通りあれば良く、図４（ｂ）にある変換テーブルの形態をそのまま利用できる。また、上記例ではフィールド間での輝度レベル変動を低減する駆動制御における緑色光の配分方法を示したが、フリッカ低減よりも上記G1、G2の算出処理の低減に重きをおく場合にはフィールド毎に緑色光の光量を半分ずつにすることで対応できる。これは、上記式１０）、式１１）のみを利用することで可能であり、これらの計算式は２５６通りのテーブルで置き換え可能である。
【００５１】
次に、以上の構成からなる本実施形態に係る液晶プロジェクタ１の動作について、以下に説明する。なお、説明を簡単にする為に液晶層の複屈折性により生じる位相差の波長依存性を考慮せず、どの波長も表示素子駆動制御部８１により同一電圧が印加された液晶層を通過する場合は同じ位相差となるものとする。
【００５２】
白色ランプ１１から照射した光は、インテグレータレンズ１２及びテレセン光学系１３を介してカラーホイール１４に入射する。そして、カラーホイール１４の第１フィールド１４ａを通過した青色光と緑色光とを含んだシアン色光がＰＢＳ２０に入射すると、ＰＢＳ２０において直線偏光（Ｓ偏光）となり、Ｓ偏光となった青色光と緑色光とを含むシアン色光が２層積層反射型ライトバルブ３０に入射する。このとき、図６は、シアン色光に含まれる青色光の変調量を所定中間値ｎ（8ビット階調時で１２７）とした場合にシアン色光に含まれるもう1色である緑色光の変調量を最大値（8ビット階調時で２５５）とする例を示している。ここで青色光の変調量が所定中間値ｎ（＝１２７）の場合にはＰＢＳ２０に入射する時点で位相差λB／４の円偏光が必要であるものとする。
また、詳細な信号処理部７０の動作について後述する。
【００５３】
２層積層反射型ライトバルブ３０にシアン色光の直線偏光（Ｓ偏光）が入射されて下位層の反射型液晶パネル６０の反射膜６４に到達するまでの往路における偏光状態の模式図は、図６に示すようになる。ＰＢＳ２０から入射光として直線偏光（S偏光）のシアン色光は液晶のディレクタ方向（上位、下位の液晶層のディレクタ方向は同一とする）と所定角度を持って入射する。そして、変調量が所定中間値ｎとなる所定電圧Ｖ１＝ＶＢ（ｎ）が印加された上位液晶層４５を通過することでλ／８の位相差を生じた楕円偏光となる。さらに、干渉フィルタ膜５０にてシアン色光の内の緑色光のみが透過し、楕円偏光となっている緑色光は変調量が２５５となる所定電圧Ｖ2＝ＶＧ（２５５，n，B）（ここで２５５は緑色光の変調量、ｎは青色光の変調量、Ｂは上位層にて偏光制御される色光種別）が印加された下位液晶層６３の反射膜６４上にて位相差が更にλ／８加えられ、λ／８＋λ／８＝λ／４の円偏光となる。
【００５４】
さらに、２層積層反射型ライトバルブ３０の干渉フィルタ膜５０からの第１の反射光及び反射膜６４からの第２の反射光が出射するまでの復路における偏光状態の模式図は、図７及び図８に示すようになる。
まず、干渉フィルタ膜５０により反射される位相差λ／８の楕円偏光の青色光は、図７に示すように、再度上位液晶層４５をＰＢＳ２０に向かって透過し、往復でλ／４の円偏光となる。そして、ＰＢＳ２０にてＰ偏光成分が投影レンズ２１側に透過され、青色光に対する所定の変調が行われる。ここで、所定の変調はλ／４の円偏光により、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分が半分ずつとなるのでＰＢＳ２０では直線偏光時の光量の半分である所定中間値ｎ（＝１２７）となる。
【００５５】
一方、反射膜６４で反射される位相差λ／４の円偏光の緑色光は、図８に示すように、ＰＢＳ２０に向かった光路で下位液晶層６３を透過すると位相差が３λ／８の楕円偏光となる。そして、干渉フィルタ膜５０を透過し、上位液晶層４５を通過することで更にλ／８の位相差が加わり、合計λ／２となって９０度偏光方向が回転した直線偏光（Ｐ偏光）となる。これにより、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０から出射されるこの直線偏光（Ｐ偏光）の緑色光はＰＢＳ２０を全て透過し投影レンズ２１側に達することとなる。最終的に、ＰＢＳ２０から出射される光は所定変調量となった上記青色光と最大変調量となった緑色光が合成された色光として投影レンズ２１にて投射され、スクリーン（図示略）上に投影される。
【００５６】
続いて、シアン色光を入射した場合の例で、そのシアン色光に含まれる青色光の変調量を図６と同じ量としながら、シアン色光に含まれるもう１色の緑色光のみ最小値とする例を、図９から図１１に示す。
まず、２層積層反射型ライトバルブ３０にシアン色光の直線偏光（Ｓ偏光）が入射されて下位層の反射型液晶パネル６０の反射膜６４に到達するまでの往路における偏光状態の模式図は、図９に示すようになる。ＰＢＳ２０から入射光として直線偏光（S偏光）のシアン色光が液晶のディレクタ方向と所定角度を持って入射する。そして、変調量が所定中間値ｎとなる所定電圧Ｖ１＝ＶＢ（ｎ）が印加された上位液晶層４５を通過することでλ／８の位相差を生じた楕円偏光となる。さらに、干渉フィルタ膜５０にてシアン色光の内の緑色光のみが透過し、楕円偏光となっている緑色光は変調量が０となる所定電圧Ｖ2＝ＶＧ（０，n，B）（ここで０は緑色光の変調量、ｎは青色光の変調量、Ｂは上位層にて偏光制御される色光種別）が印加された下位液晶層６３の反射膜６４上にて位相差が３λ／８加えられ、λ／８＋３λ／８＝λ／２となり、直線偏光（Ｐ偏光）となる。
【００５７】
さらに、２層積層反射型ライトバルブ３０の干渉フィルタ膜５０からの第１の反射光及び反射膜６４からの第２の反射光が出射するまでの復路における偏光状態の模式図は、図１０及び図１１に示すようになる。
まず、干渉フィルタ膜５０により反射された位相差λ／８の楕円偏光の青色光は、図１０に示すように、再度上位液晶層４５をＰＢＳ２０に向かって透過し、往復でλ／４の円偏光となる。そして、ＰＢＳ２０にてＰ偏光成分のみが投影レンズ２１側に透過され、青色光に対する所定の変調が行われる。
【００５８】
一方、反射膜６４で反射される位相差λ／２の直線偏光の緑色光は、図１１に示すように、ＰＢＳ２０に向かった光路で下位液晶層６３を透過すると位相差が３λ／８加わり、λ／２＋３λ／８＝７λ／８の円偏光となる。そして、干渉フィルタ膜５０を透過して上位液晶層４５を通過することで更にλ／８位相差が増加し、合計λとなって１８０度偏光方向が回転した直線偏光（Ｓ偏光）となる。これにより、ＰＢＳ２０ではＰ偏光成分のみが投影レンズ２１側に透過するので、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０から出射されたこの直線偏光（Ｓ偏光）の緑色光は全て投影レンズ２１へは到達しないこととなる。最終的に、ＰＢＳ２０から出射される光は所定変調量となった上記青色光のみとなり、投影レンズ２１にて投影され、スクリーン（図示略）上に投影される。
【００５９】
さらに、光源１０のカラーホイール１４の第２フィールド１４ｂにて赤色光及び緑色光を含んだ黄色光がＰＢＳ２０にて直線偏光（Ｓ偏光）となり２層積層反射型液晶ライトバルブ３０に入射する場合には、上述した表示素子駆動制御部８１により２層積層反射型ライトバルブ３０に印加する電圧を制御する方法と同様にして、表示素子駆動制御部８１により、上位液晶層４５にて赤色光を、上位液晶層４５及び下位液晶層６３にて緑色光の位相差をそれぞれ制御することで赤色光と緑色光の変調を独立制御できる。
【００６０】
この場合の液晶への印加電圧は、赤色光の変調量がｎ、緑色光の変調量がｍの場合には、上位液晶層４５でＶ１＝ＶＲ（ｎ）（ここでｎは変調量）、下位液晶層６３でＶ２＝ＶＧ（ｍ，n，Ｒ）（ここでｍは緑色光の変調量、ｎは赤色光の変調量、Ｒは上位層にて偏光制御される色光種別）とすることとなる。さらに、上記変調量以外の任意の変調量においても同様にして表示素子駆動制御部８１により制御することができる。
【００６１】
次に、信号処理部７０の詳細な動作について、図３に示すブロック図を参照して説明する。
まず、画像信号入力部７２に入力された例えばＮＴＳＣ等のアナログ画像信号や地上波デジタル等のデジタル画像信号が、画像信号入力部７２に含まれる画像処理エンジンによりデコード処理されてフレームメモリ７１に一時格納される。フレームメモリ７１からの各画素のＲ、Ｇ、Ｂ値それぞれは、表示素子偏光面回転制御部８０に入力される。
【００６２】
そして、Ｒ用変換テーブル８２にはフレームメモリ７１からＲ値が入力され、図４（ａ）の照明光が黄色の場合の変換テーブルにより印加電圧値に変換され、表示素子駆動制御部８１に出力される。同様に、Ｂ用変換テーブル８３にはフレームメモリ７１からＢ値が入力され、図４（ａ）の照明光がシアン色の場合の変換テーブルにより印加電圧値に変換され、表示素子駆動制御部８１に出力される。
【００６３】
一方、Ｇ値はＲ、Ｂ値と共にＧ1Ｇ2算出部８４に入力され、上記式８）〜式１１）に基づいて算出されたＧ1及びＧ2がＧ1用変換テーブル８５及びＧ2用変換テーブル８６に出力される。そして、Ｇ1用変換テーブル８５にはフレームメモリ７１からのＲ値とＧ1Ｇ2算出部８４から出力されたＧ1値が入力され、図４（ｂ）の照明光が黄色の場合の変換テーブルにより印加電圧値に変換され、表示素子駆動制御部８１に出力される。
【００６４】
同様に、Ｇ2用変換テーブル８６にはフレームメモリ７１からのＢ値とＧ1Ｇ2算出部８４から出力されたＧ2値が入力され、図４（ｂ）の照明光がシアン色の場合の変換テーブルにより印加電圧値に変換され、表示素子駆動制御部８１に出力される。
【００６５】
そして、表示素子駆動制御部８１には、入力されたＲ、Ｂ、Ｇ1、Ｇ2に対する印加電圧値が第１フィールド（ＲとＧ1）、第２フィールド（ＢとＧ2）というフィールド単位で不図示のメモリに格納される。このフィールド毎の各画素に対応する印加電圧値に基づいて２層積層型液晶ライトバルブ３０の透過型液晶パネル４０にはＲあるいはＢの印加電圧が、反射型液晶パネル６０にはＧ1或いはＧ2の印加電圧がそれぞれ駆動制御される。さらに、表示素子駆動制御部８１では２層積層型液晶ライトバルブ３０への駆動制御を行うフィールド番号（第１か第２か）とその駆動タイミングを同期信号として光源駆動制御部７３に出力する。そして、光源駆動制御部７３は入力された同期信号に基づいてカラーホイール１４の回転制御を行い、光源部１０からの色光（黄色とシアン色）と２層積層型液晶ライトバルブ３０が表示する色光に対応したフィールド画像との同期をとるように制御される。
【００６６】
本実施形態に係る液晶プロジェクタ１によれば、表示素子駆動制御部８１により、透過型液晶パネル４０及び反射型液晶パネル６０の偏光面回転角度を制御する。したがって、偏光制御では、緑色光は２層積層反射型液晶ライトバルブ３０の上下層を通ることによる光量損失が上位層のみを通る赤色光、青色光よりも大きくなるが、２つの中間色（シアンと黄色）からなるカラーホイールでは緑色光が、赤色光あるいは青色光に比べて２倍の時間スクリーンに投影されることによって、緑色光の光量は上記光量損失を考慮に入れても赤色光及び青色光よりも多いこととなる。この緑色光の光量マージンを利用して赤色光及び青色光の光量を必要以上に落すこと無くカラーバランス（ホワイトバランス）を取ることが可能であり、従来の原色カラーホイールを使った単板プロジェクタより明るいプロジェクタを構成することが可能となる。
また、透過型液晶パネル４０及び反射型液晶パネル６０は液晶素子により構成されているため、印加する電圧を制御することで、透過型液晶パネル４０及び反射型液晶パネル６０の偏光面回転角度を容易に変化させることができる。
【００６７】
また、信号処理部７０を設けることにより、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０を単板構成とした液晶プロジェクタ１を実現することができる。
さらに、液晶プロジェクタ１には、中間色のみで構成されたカラーホイール１４を用いることが可能となるため、原色フィルタを用いる通常の単板プロジェクタの場合に比べて画像の白色領域で目立って発生する色割れ現象を低減することができるという利点がある。
【００６８】
なお、上述した色割れ現象とは、面順次プロジェクタにて表示した白領域を観察する観察者の観察位置が高速に移動した場合に白領域の境界にて色が付く現象であり、図１２を用いてこの色割れ現象を説明する。図１２（ａ）は、３原色（赤、緑、青）のカラーホイールを用いた従来の単板プロジェクタの場合であり、スクリーン上に白領域を投影する場合には、赤→緑→青のフィールドが全て最大変調量となって１フレームを構成している。１フレーム期間に観察位置が移動しなければ、この領域は全て白と認識されるが、観察位置が１フレーム期間に所定量移動した場合、図１２（ｂ）のような網膜上の結像位置を基準に考えると白領域を構成する３つのフィールドの位置が相対的に移動することになる。これにより、白領域の境界部分では３原色が重なり合わない領域が発生し、本来の白領域が青、シアン、白、黄、赤といった領域を持った画像として観察されてしまう。
【００６９】
一方、図１２（ｃ）は本発明のシアン色及び黄色の２色のカラーホイール１４と２層積層反射型ライトバルブ３０とを用いた場合であり、上記同様の白領域は黄→シアンのフィールドが全て最大変調量となって１フレームを構成することになる。上記同様、観察位置が移動しなければ白領域は全て白と認識されるが、観察位置が移動した場合には図１２（ｄ）のような網膜上の結像位置を基準にした場合に白領域の境界付近で色付きが発生し、黄→白→シアンとなる。
【００７０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す３原色（赤、緑、青）のカラーホイール、あるいは図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）シアン色及び黄色の２色のカラーホイール１４のどちらを用いた場合も色割れは発生するが、シアン色及び黄色の２色のカラーホイール１４の色付き領域は、上記３原色カラーホイールの場合に比べて半分と小さく、さらに、色付き領域と白領域との輝度差も小さい。このため、色割れとして観察される頻度が低減することになる。ここで、上記黄色及びシアン色は、赤と緑との比率及び青と緑との比率により決まる色であり、一般的な黄色、あるいはシアン色であるとは限らない。あくまで、赤と緑、あるいは青と緑との混色を黄色、あるいはシアン色と表現した。
【００７１】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図１３を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る液晶プロジェクタ１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る液晶プロジェクタ９０において、第１実施形態と異なる点は、光源９１の構成である。
【００７２】
光源９１からの出射光は、第１実施形態と同様に赤色光と緑色光の混合色である黄色光と、緑色光と青色光の混合色であるシアン色の２色からなり、時分割で赤色ＬＥＤ９２と緑色ＬＥＤ９３あるいは緑色ＬＥＤ９３と青色ＬＥＤ９４とを同時点灯させるようにＬＥＤ発光が制御されている。また、テレセントリック光学系９５はＬＥＤからの拡散光をロッドインテグレータ等で均一な光とした後に略平行光とするための光学系である。
【００７３】
次に、以上の構成からなる本実施形態に係る液晶プロジェクタ９０の動作について、以下に説明する。
第１実施形態と同様に、光源駆動制御部７３が、入力された同期信号に基づいて光源９１を制御する。そして、光源９１がＬＥＤの点灯制御を赤色ＬＥＤ９２，緑色ＬＥＤ９３，青色ＬＥＤ９４で独立に行い、光源９１からの色光（黄色とシアン色）と２層積層反射型ライトバルブ３０が表示する色光に対応したフィールド画像との同期をとるように制御されている。
【００７４】
本実施形態に係る液晶プロジェクタ９０によれば、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０の場合は、面順次構成を取りながら緑色光を常時点灯させることができるので、赤色光と青色光に比べて緑色光の平均光量を稼ぐことができる。また、３原色からなるＬＥＤにおいては、カラーバランスを取る為に緑色光の光量を赤色光及び青色光の光量よりも所定比率で多くする必要があり、ＬＥＤプロジェクタの明るさは緑色ＬＥＤの最大光量で規定されることになる。従来の表示素子で単板構成としたのでは緑色ＬＥＤの最大光量を稼ぐ為に赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに比べてより多くの緑色ＬＥＤにて光源を構成しなくてはならず、光源部が大きくなるという欠点がある。しかしながら、上記した液晶プロジェクタ９０によれば、緑色ＬＥＤの最大光量引き上げに緑色ＬＥＤの個数をむやみに増やす必要が無くなり、光源部の小型化、高輝度化が図れるという効果が得られる。
【００７５】
なお、３種類のＬＥＤは赤色光、緑色光、青色光の光量を独立して微調整できるので、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０における赤色光あるいは青色光に対して緑色光の光路が長いことによる光量損失やその他の製造ばらつき等を光源側にて補償することができるのは言うまでも無い。
【００７６】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光源１０に不図示のＰＳ偏光変換素子を追加した構成であっても良い。この構成では、ＰＢＳ２０に入射される光をＳ偏光成分のみの直線偏光光にすることが可能になり、上記ＰＢＳ２０にてＰ偏光成分の光源１０１からの入射光を無駄に捨てることが無くなり、より明るいプロジェクタを作ることができる。
【００７７】
また、２層積層反射型ライトバルブ３０の動作の説明において、液晶層の複屈折性により生じる位相差の波長依存性を考慮しなかったが、この位相差の波長依存性を考慮して各色光の位相差の制御を行っても良い。この場合には、その補正量を各色光の変調量と印加電圧との変換テーブルに予め含めることにより、高精度な位相差制御が可能となる。
【００７８】
また、カラーホイール１４としては、図１４に示すような、２層積層反射型液晶ライトバルブ３０の駆動速度を速くできる場合、シアン色のカラーフィルタ１４ａと、黄色のカラーフィルタ１４ｂとがカラーホイール１５の中心対称に２つずつ配された1フレーム４フィールド構成とすることもできる。この構成の場合はフィールド間の輝度差によるフリッカや上記色割れの更なる低減が図れることになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカラー画像表示装置を示す平面図である。
【図２】図１のカラー画像表示装置のカラーホールを示す平面図である。
【図３】図１のカラー画像表示装置の信号処理部を示すブロック図である。
【図４】図１のカラー画像表示装置の変換テーブルであり、（ａ）は赤色及び青色における階調値と印加電圧との関係を示し、（ｂ）は緑色における階調値と印加電圧との関係を示す。
【図５】図１のカラー画像表示装置の液晶層のディレクタ方向と入射光の偏光方向との関係を示す模式図である。
【図６】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光が往路における偏光状態を示す模式図である。
【図７】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光が複路における偏光状態を示す模式図である。
【図８】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光が複路における偏光状態を示す模式図である。
【図９】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光の往路における別の偏光状態を示す模式図である。
【図１０】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光の複路における別の偏光状態を示す模式図である。
【図１１】図１の２層積層反射型液晶ライトバルブでの入射光の複路における別の偏光状態を示す模式図である。
【図１２】白色領域で発生する色割れ現象を説明する模式図であり、（ａ）及び（ｂ）は３原色（赤、緑、青）のカラーホイールを用いた場合を示し、（ｃ）及び（ｄ）は図１のカラー画像表示装置のカラーホールを用いた場合を示す。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るカラー画像表示装置を示す平面図である。
【図１４】本発明の第１及び第２実施形態のカラー画像表示装置のカラーホイールの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  液晶プロジェクタ（カラー画像表示装置）
１０  光源（光源手段）
２０  偏光ビームスプリッタ，ＰＢＳ（偏光変換素子）
４０  透過型液晶パネル（第１の偏光面回転素子）
５０  干渉フィルタ膜（波長選択反射素子）
６０  反射型液晶パネル（第２の偏光面回転素子）
６４  反射膜（反射面）
８０  表示素子偏光面回転制御部（偏光面回転制御手段）
８１  表示素子駆動制御部（制御手段）
８２  Ｒ用変換テーブル（赤色用変換テーブル）
８３  Ｂ用変換テーブル（青色用変換テーブル）
８４  Ｇ１Ｇ２算出部（第２波長帯域変調算出手段）
８５  Ｇ１用変換テーブル（Ｇ１用変換テーブル）
８６  Ｇ２用変換テーブル（Ｇ２用変換テーブル）
【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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