(57)【要約】【課題】光路長差の小さい光学シフト素子を提供する。【解決手段】入射した光の光軸の位置に対して、第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射し得る第１の光学シフト部を備えた光学シフト素子であって、第１の光学シフト部は、入射した光の偏光方向を変調する変調部ｇ１と、斜面１０１ａを有する複数の微小プリズム１０１ｂが一主面に設けられた基板１０１および複数の微小プリズムに接するように配置された、光の偏光方向によって屈折率が異なる複屈折材料１０２をそれぞれ有する第１および第２の導光部ｇ２、ｇ３と含み、変調部ｇ１を透過した光が第１の導光部ｇ２に入射し、第１および第２の導光部ｇ２、ｇ３の微小プリズム１０１ｂの斜面１０１ａが互いに平行となるよう第１および第２の導光部ｇ２、ｇ３が配置された光学シフト素子。【選択図】図１４
2005215602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光の光軸の位置に対して、第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射し得る第１の光学シフト部を備えた光学シフト素子であって、
前記第１の光学シフト部は、
入射した光の偏光方向を変調する変調部と、
斜面を有する複数の微小プリズムが一主面に設けられた基板および前記複数の微小プリズムに接するように配置された、光の偏光方向によって屈折率が異なる複屈折材料をそれぞれ有する第１および第２の導光部と、
を含み、
前記変調部を透過した光が前記第１の導光部に入射し、前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面が互いに平行となるよう前記第１および第２の導光部が配置された光学シフト素子。
【請求項２】
前記第１および第２の導光部のそれぞれは、主面に配向処理が施された第１の透明板をさらに有し、
前記複屈折材料は液晶材料であって、前記配向処理が施された主面と接するように、前記複屈折材料が前記基板および前記透明板に挟まれている請求項１に記載の光学シフト素子。
【請求項３】
前記第１の光学シフト部は、第２の透明板をさらに含み、前記第１および第２の導光部の前記第１の透明基板が前記第２の透明板を挟むように前記第２の透明板ならびに前記第１および第２の導光部が一体的に配置されている請求項２に記載の光学シフト素子。
【請求項４】
前記第１の光学シフト部は、透明板をさらに含み、前記第１および第２の導光部のそれぞれの複屈折材料が前記透明板を挟み込むように透明板ならびに前記第１および第２の導光部が一体的に配置されている請求項１に記載の光学シフト素子。
【請求項５】
前記透明板の前記複屈折材料と接する領域は配向処理が施されており、前記複屈折材料は液晶材料である請求項４に記載の光学シフト素子。
【請求項６】
前記前記複屈折材料は高分子液晶である請求項５に記載の光学シフト素子。
【請求項７】
前記第１の位置および前記第２の位置は、入射した光の光軸の位置に対して対称である請求項１から６のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項８】
前記第１の光学シフト部に入射し、出射するまでの光路長は、前記光軸のシフト位置にかかわらず等しい請求項１から７のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項９】
前記前記第１および第２の導光部の複屈折材料は、前記微小プリズムの稜線方向に平行な光軸を有する請求項１から８のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項１０】
前記第１の光学シフト部から出射した光が入射し、入射した光の光軸の位置に対して第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射し得る第２の光学シフト部をさらに備え、
前記第２の光学シフト部は、前記第１の光学シフト部と同じ構造を備えている請求項１から８のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項１１】
前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の方向と、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の方向とは、前記第１の光学シフト部に入射する光の光軸に対して対称である請求１０に記載の光学シフト素子。
【請求項１２】
前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の距離は、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の距離の約２倍または約１／２である請求項１０または１１に記載の光学シフト素子。
【請求項１３】
前記第１の光学シフト部および前記第２の光学シフト部における前記複屈折材料の光学特性または前記微小プリズムの斜面の傾斜角度が異なっている請求項１０または１１に記載の光学シフト素子。
【請求項１４】
前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度が、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度の約２倍または約１／２である請求項１３に記載の光学シフト素子。
【請求項１５】
前記第２の光学シフト部における前記前記第１および第２の導光部の複屈折材料は、前記微小プリズムの稜線方向に平行な光軸を有する請求項１０から１４のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項１６】
前記変調部は、印加電圧に応じて光の偏向方向を変調する液晶セルを含む請求項１から１５のいずれかに記載の光学シフト素子。
【請求項１７】
光源と、
各々が光を変調することができる複数の画素領域を有する画像表示パネルと、
前記光源からの光を複数の波長域の光に分離し、前記分離された波長域の光をその波長域に応じて前記複数の画素領域のうちの対応する画素領域に集光させる光制御手段と、
前記画像表示パネルで変調された光によって被投影面上に画像を形成する光学系と、
前記画像を構成する各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、
前記画像表示パネルによって表示される前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を前記被投影面上でシフトさせる光学シフト素子と、
を備えた投影型画像表示装置であって、
前記光学シフト素子が、請求項１から１６のいずれかに規定される光学シフト素子である投影型画像表示装置。
【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、特にカラーフィルタを用いずに１枚の画像表示パネルによってカラー表示を行う単板式投影型画像表示装置およびその装置に好適な光学シフト素子に関している。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、液晶表示パネルを用いた投影型画像表示装置が従来より知られている。液晶表示パネルを用いた投影型画像表示装置では、液晶表示パネル自体が発光しないため、別に光源を設ける必要がある。しかし、ＣＲＴを用いた投影型画像表示装置と比較すると、色再現範囲が広く、小型で軽量であり、コンバージェンス調整が不用であるなどの非常に優れた特徴を投影型画像表示装置は備えている。
【０００３】
液晶表示パネルを用いた投影型画像表示装置によってフルカラー表示を行うには、３原色に応じて液晶表示パネルを３枚用いる３板式と、１枚のみを用いる単板式がある。
【０００４】
３板式の投影型画像表示装置では、白色光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色それぞれに分割する光学系と、Ｒ、Ｇ、およびＢ色の光をそれぞれ変調して画像を形成する３枚の液晶表示パネルとを用い、Ｒ、Ｇ、およびＢ色の各々の画像を光学的に重畳することによってフルカラーの表示を実現している。３板式の投影型画像表示装置では、白色光源から放射される光を有効に利用できるが、光学系が繁雑で部品点数が多くなってしまうため、一般に、コストおよびサイズの観点で単板式の投影型画像表示装置よりも不利である。
【０００５】
単板式の投影型画像表示装置は、モザイク状またはストライプ状に配列した３原色のカラーフィルタを備えた１枚の液晶表示パネルを用いる。そして、液晶表示パネルで表示したフルカラー画像を投影光学系によってスクリーンなどの被投影面に投影する。このような単板式の投影型画像表示装置は、たとえば特許文献１に開示されている。単板式の場合、１枚の液晶表示パネルを用いるので、光学系も３板式の場合に比較して単純な構成で済み、小型の投影型画像表示装置を低コストで提供するのに適している。
【０００６】
しかし、カラーフィルタを用いる単板式の場合、カラーフィルタでの光吸収が発生するため、同等の光源を用いた３板式の場合と比較して画像の明るさが約１／３に低下してしまう。また、液晶表示パネルのＲ、Ｇ、Ｂに対応する３つの画素領域が１組となって１画素の表示を行う必要があるため、画像の解像度も３板式の解像度の１／３に低下してしまう。
【０００７】
光源を明るくすることは明るさ低下に対する１つの解決法であるが、民生用として使用する場合、消費電力の大きな光源を用いることは好ましくない。また、吸収タイプのカラーフィルタを用いる場合、カラーフィルタに吸収された光のエネルギーが熱に変わるため、いたずらに光源を明るくすると、液晶表示パネルの温度上昇を引き起こすだけでなく、カラーフィルタの退色が加速される。したがって、与えられた光をいかに有効に利用するかが、投影型画像表示装置の利用価値を向上させる上で重要な課題である。
【０００８】
単板式投影型画像表示装置による画像の明るさを向上させるため、カラーフィルタを用いずにフルカラー表示を行う液晶表示装置がたとえば特許文献２に開示されている。この液晶表示装置では、光源から放射された白色光をダイクロイックミラーのような誘電体ミラーによってＲ、Ｇ、Ｂの各光束に分割し、各光束を液晶表示パネルの光源側に配置されたマイクロレンズアレイに異なった角度で入射させる。マイクロレンズに入射した各光束は、マイクロレンズを透過することによって、入射角に応じて対応する画素領域に集光される。このため、分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各光束は、別々の画素領域で変調され、フルカラー表示に用いられる。
【０００９】
上述の誘電体ミラーを用いる代わりに、Ｒ、Ｇ、Ｂ光に対応する透過型のホログラム素子を用いて光利用率向上を図った表示装置が特許文献３に開示されている。また、画素ピッチに対応した周期的構造を透過型ホログラム素子に持たせ、誘電体ミラーおよびマイクロレンズの機能を与えた装置が特許文献４に開示されている。
【００１０】
単板式のもう１つの課題である解像度については、フィールド順次方式の表示を採用することによって、１枚の液晶表示パネルで３板式と同等の解像度を得ることができる。フィールド順次方式では、人間の視覚で分解できない速さで光源の色の切り替えを行うことにより、時分割表示される各画像の色が加法混色によって構成される現象（継続加法混色）を利用する。
【００１１】
フィールド順次方式でフルカラー表示を行う投影型画像表示装置は、たとえば、図１に示す構成を有している。この表示装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタから構成された円盤５０１を液晶表示パネル５０２の垂直走査周期に合わせて高速に回転させ、カラーフィルタの色に対応した画像信号を液晶表示パネル５０２の駆動回路に順次入力する。人間の目には、各色に対する画像５０３ｒ、５０３ｇ、５０３ｂの合成像５０４が認識される。
【００１２】
このようなフィールド順次方式の表示装置によれば、単板方式と異なり、液晶表示パネルの各画素でＲ、Ｇ、Ｂ画像を時分割で表示するため、その解像度は３板式と同等レベルになる。
【００１３】
フィールド順次方式の他の表示装置として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の光束で液晶表示パネルの異なる領域を照射する投影型画像表示装置が非特許文献１に開示されている。この表示装置では、光源から放射された白色光を誘電体ミラーによってＲ、Ｇ、Ｂの光束に分離し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の光束で液晶表示パネルの異なる領域を照射する。液晶表示パネルに対するＲ、Ｇ、Ｂの光照射位置は、キューブ状のプリズムを回転させることによって順次切り替えられる。
【００１４】
特許文献２、特許文献３および特許文献４等に開示されている装置によれば、明るさは改善されるが、解像度は３板式の１／３のままである。その理由は、１つの画素（ドット）を表示するのに空間的に分離されたＲ、Ｇ、およびＢ用の３つ画素を１組として用いるためである。
【００１５】
これに対して、通常のフィールド順次方式の場合は解像度が３板式の解像度と同等レベルに改善される。しかし、カラーフィルタを用いるため、画像の明るさやカラーフィルタの劣化などの点で従来の単板式と同様の問題を有している。
【００１６】
一方、非特許文献１に記載されている上記の表示装置の場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの光照射位置が相互に重ならないようにするために、平行度が非常に高い照明光を用いる必要がある。しかし、このような照明光を得るためには、光源で発生した光のうち平行でない成分を除去しなければならない。このため、得られる平行度が非常に高い照明光は光源で発生する光に対して利用効率が低くなってしまう。
【００１７】
このように、上述の従来技術では、何れも、単板式の課題である明るさおよび解像度の両方を改善させることは実現していない。
【００１８】
これに対して、出願人は、特許文献５および６に示す単板式の投影型画像表示装置を提案している。
【００１９】
特許文献５に記載されている投影型画像表示装置では、特許文献２に記載されている液晶表示装置と同様の液晶表示装置を用い、同様の方法で白色光を色毎の光束に分割し、各光束を異なった角度で画素領域に入射させている。この投影型画像表示装置では、光の利用効率を向上させ、かつ、高解像度表示を実現するために、各フレーム画像を複数のサブフレーム画像に時分割し、液晶表示パネルの垂直走査周期に同期させて光束の入射角度を周期的に切り替えている。
【００２０】
また、特許文献６に示す投影型画像表示装置では、ダイクロイックミラー用いて白色光をＲ、Ｇ、Ｂの光束に分割し、得られた各光束をマイクロレンズアレイを用いて異なった角度で画像表示パネルの異なる画素領域に入射させる。画像表示パネルには、画像を構成する各フレーム画像のデータから生成された複数のサブフレーム画像のデータを時分割で表示させる。そして、これらのサブフレーム画像を被投影面上で順次シフトさせることによりが画像表示パネルの異なる画素領域で変調された異なる波長域に属する光（Ｒ、Ｇ、Ｂ光）で被投影面上の同一領域を順次照射する。
【００２１】
これらの投影型画像表示装置によれば、カラーフィルタを用いないため、高い光の利用効率を達成することができ、また、高解像度の画像を表示させることができる。
【００２２】
特許文献６に示す投影型画像表示装置では、サブフレーム画像を被投影面上で順次シフトさせて所定の被投影面上でサブフレーム画像を合成するために、光学シフト素子を用いる。図２に示すように、光学シフト素子は、第１の光学シフト部ｇ３および第２の光学シフトｇ４を含む。各光学シフト部は、図３に示すように、光の偏光方向を変調する液晶層からなる第１の素子ｇ１および光の偏光方向により屈折率の異なる複屈折板（水晶板）からなる第２の素子ｇ２を有する。ここで、「偏光方向」とは、光の電場ベクトルの振動方向を意味する。偏光方向は、光の伝搬方向ｋに垂直である。また、電場ベクトルと光の伝搬方向ｋの両方を含む平面を「振動面」または「偏光面」と称することとする。
【００２３】
図示されている例では、画像表示パネルを出た光が垂直方向に偏光しているとする（偏光方向＝画面垂直方向）。液晶素子ｇ１の液晶層に電圧を印加していない場合には、図２に示すように、画像表示パネルを出た光の偏光面は、光が液晶素子ｇ１を透過する過程で回転しない。これに対し、液晶素子ｇ１の液晶層に適切なレベル電圧を印加している場合は、図３に示すように、画像表示パネルを出た光の偏光面は液晶層によって９０°だけ回転させられる。なお、ここでは、回転角度が９０°の場合を例示しているが、液晶層の設計によっては、回転角度を任意に設定することが可能である。
【００２４】
水晶板ｇ２は、単軸結晶（正結晶）であり、複屈折性を持つため、方位によって異なる屈折率を示す。水晶板ｇ２は、その光入射面が入射光の光軸（伝搬方向ｋに平行）と垂直となるように配置されている。水晶板ｇ２の光学軸は、図２および図３において、垂直な面内に含まれているが、水晶板ｇ２の光入射面からは傾斜している。このため、図２に示すように、偏光方向が垂直な光が水晶板ｇ２に入射すると、光は水晶板ｇ２内で光学軸の傾きに応じて、光学軸を含む面内で屈折し、光は垂直方向にシフトする。この場合、水晶板ｇ２の光学軸と入射光の光軸の両方を含む平面（以下、「主断面」と称する。）が入射光の偏光面と平行な関係にある。このように偏光面が主断面に平行な入射光は、水晶板ｇ２にとって「異常光」である。
【００２５】
一方、図３に示すように、偏光面が水平横方向の光が水晶板ｇ２に入射すると、偏光面が水晶板ｇ２の光学軸（または主断面）と直交するため、光は屈折せず、光束のシフトも生じない。この場合、水晶板ｇ２に入射する光は、水晶板ｇ２にとって「常光」である。
【００２６】
このように、液晶素子ｇ１に電圧を印加するか否かによって、水晶板ｇ２に入射する光の偏光方向を制御し、光束のシフトを調節することができる。
【００２７】
ここで、今、水晶板ｇ２の厚さをｔとし、水晶板ｇ２の異常光および常光の屈折率をそれぞれ、ｎe1およびｎo1とする。また、光学軸が主断面内において入射面から４５°傾斜している場合、光束のシフト量ΔＤは以下の式で表される。
【００２８】
ｔ＝ΔＤ・（２・ｎe1・ｎo1）／（ｎe12−ｎo12）
【００２９】
この式から、光束のシフト量ΔＤと水晶板ｇ２の厚さｔとは比例することがわかる。水晶板ｇ２の厚さｔを調節することによって、サブフレーム画像のシフト量を任意の値に設定することができる。
【００３０】
特許文献６に示される他の光学シフト素子の例では、２つの光学シフト部のそれぞれにおいて、液晶層を挟む２枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面に、微小プリズムもしくは回折格子を形成し、液晶層に電圧を印加する事により、入射光のシフトを行っている。図５および図６に示すように、この光学シフト部ｉ６は、液晶層ｉ５と、この液晶層ｉ５を挟む２枚の透明基板とを有しており、一方の透明基板の液晶側表面に微小プリズムアレイｉ３が形成されている。より詳細には光学シフト部ｉ６は、透明電極ｉ１および配向膜ｉ２で表面が覆われた微小プリズムアレイｉ３が形成された透明基板と、透明電極ｉ１および配向膜ｉ２で表面が覆われた透明基板と、これらによって挟まれたネマチック液晶層ｉ５を含んでいる。液晶層ｉ５はホモジニアス配向させられており、２つの透明電極ｉ１の間に電圧が印加されると、図６に示すように基板と垂直な方向に配向するが、電圧を印加しない状態では、図６に示すようにホモジニアスな配向状態をとる。電圧を印加しない場合における液晶層ｉ５の屈折率をｎe2、電圧を印加している場合における液晶層ｉ５の屈折率をｎo2とする。微小プリズムアレイｉ３は、ｎo2と近い値の屈折率ｎ2からなる材料によって構成する。
【００３１】
液晶層ｉ５に電圧を印加していないとき、液晶層ｉ５と微小プリズムアレイｉ３との間に屈折率差が生じるため、微小プリズムアレイｉ３に入射した光束はスネルの法則にしたがって屈折する。これに対し、電圧を印加しているときは、印加電圧の大きさに応じて液晶層ｉ５と微小プリズムアレイｉ３との間の屈折率差が減少する。屈折率差の減少に伴い、微小プリズムアレイｉ３に入射した光束の屈折角度も減少する。
【００３２】
微小プリズムの頂角をθ4とすると、液晶層ｉ５に電圧を印加してないときの光束の屈折角δは以下の式で表される。
【００３３】
δ＝（ｎe2−ｎ2）×θ4
【００３４】
光学シフト部ｉ６を２個組み合わせて図７に示すように配置すれば、光学シフト素子が形成される。この光学シフト素子による画像のシフト量ΔＤは、２つの微小プリズムアレイ間の距離をＬとすると、以下の式で表される。
【００３５】
ΔＤ＝Ｌ・ｔａｎδ
【特許文献１】特開昭５９−２３０３８３号公報
【特許文献２】特開平４−６０５３８号公報
【特許文献３】特開平５−２４９３１８号公報
【特許文献４】特開平６−２２２３６１号公報
【特許文献５】特開平９−２１４９９７号公報
【特許文献６】国際公開第０１／９６９３２号パンフレット
【非特許文献１】第６回インターナショナルディスプレーワークショップ（ＩＤＷ）予稿集、１９９９年１２月、Ｐ９８９〜Ｐ９９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
上述の特許文献６の図２から図４および図５から図７に示される光学シフト素子では、出射光の光軸のシフト位置ごとに光学シフト素子を透過する際の光路長が図２に示すように異なる。このため、特許文献６に開示された画像表示装置において、光学シフト素子を通過した光は、光路長の差異によって集光状態に違いが生じ、投影レンズによる焦点の位置も異なる。つまり、スクリーン上において、光軸のシフト位置ごとに各画素の大きさ（ボケ方）が異なってしまう。その結果、隣接する画素が重なり被投影面の画面内に、周期的なドット状の模様が現れ、投影された画像の画質を損なうという問題が生じる。
【００３７】
また、たとえば図２から図４に示す光学シフト素子では複屈折板として水晶やニオブ酸リチウムなどの複屈折性を有する結晶板を用いる。しかし、こうした材料の単結晶を育成するためには長い時間を要する。さらに成長した基板の表面を光学的に研磨する必要もある。たとえば水晶からなる結晶性基板の場合、結晶成長に数ヶ月を要するため、いったん結晶成長を始めると、基板の仕様を途中で変更することも容易でない。したがって、図２から図４に示す光学シフト素子を工業的に大量生産することは難しく、また、その製造コストを低減することも困難である。
【００３８】
図５から図７に示す光学シフト素子では、液晶層が微小プリズムではさまれているため、液晶層セルギャップ（液晶層の厚み）が不均一となる。このため、液晶の応答速度がセルギャップに応じて変化してしまう。特に、微小プリズムの谷の部分、すなわち最も液晶層のセルギャップの大きなところでは、応答速度が遅くなり表示品位が低下する。このような液晶層であっても、液晶を均一に駆動することも可能ではあるが、そのためには、液晶層に印加する電圧の分布を複雑に制御する必要がある。また、微小プリズムの山の部分が対向する基板と接触しないようにする必要がある。
【００３９】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであって、その目的は、明るく高解像度で均一かつ高品質な表示を行うことができ、小型化および低コスト化に適した投影型画像表示装置を実現するための光学シフト素子および投影型画像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】
【００４０】
本発明の光学シフト素子は、入射した光の光軸の位置に対して、第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射し得る第１の光学シフト部を備えている。前記第１の光学シフト部は、入射した光の偏光方向を変調する変調部と、斜面を有する複数の微小プリズムが一主面に設けられた基板および前記複数の微小プリズムに接するように配置された、光の偏光方向によって屈折率が異なる複屈折材料をそれぞれ有する第１および第２の導光部とを含み、前記変調部を透過した光が前記第１の導光部に入射し、前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面が互いに平行となるよう前記第１および第２の導光部が配置されている。
【００４１】
ある好ましい実施形態において、前記第１および第２の導光部のそれぞれは、主面に配向処理が施された第１の透明板をさらに有し、前記複屈折材料は液晶材料であって、前記配向処理が施された主面と接するように、前記複屈折材料が前記基板および前記透明板に挟まれている。
【００４２】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部は、第２の透明板をさらに含み、前記第１および第２の導光部の前記第１の透明基板が前記第２の透明板を挟むように前記第２の透明板ならびに前記第１および第２の導光部が一体的に配置されている。
【００４３】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部は、透明板をさらに含み、前記第１および第２の導光部のそれぞれの複屈折材料が前記透明板を挟み込むように透明板ならびに前記第１および第２の導光部が一体的に配置されている。
【００４４】
ある好ましい実施形態において、前記透明板の前記複屈折材料と接する領域は配向処理が施されており、前記複屈折材料は液晶材料である。
【００４５】
ある好ましい実施形態において、前記前記複屈折材料は高分子液晶である。
【００４６】
ある好ましい実施形態において、前記第１の位置および前記第２の位置は、入射した光の光軸の位置に対して対称である。
【００４７】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部に入射し、出射するまでの光路長は、前記光軸のシフト位置にかかわらず等しい。
【００４８】
ある好ましい実施形態において、前記前記第１および第２の導光部の複屈折材料は、前記微小プリズムの稜線方向に平行な光軸を有する。
【００４９】
ある好ましい実施形態において、光学シフト素子は、前記第１の光学シフト部から出射した光が入射し、入射した光の光軸の位置に対して第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射し得る第２の光学シフト部をさらに備え、前記第２の光学シフト部は、前記第１の光学シフト部と同じ構造を備えている。
【００５０】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の方向と、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の方向とは、前記第１の光学シフト部に入射する光の光軸に対して対称である。
【００５１】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の距離は、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面の距離の約２倍または約１／２である。
【００５２】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部および前記第２の光学シフト部における前記複屈折材料の光学特性または前記微小プリズムの斜面の傾斜角度が異なっている。
【００５３】
ある好ましい実施形態において、前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度が、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度の約２倍または約１／２である。
【００５４】
ある好ましい実施形態において、前記第２の光学シフト部における前記前記第１および第２の導光部の複屈折材料は、前記微小プリズムの稜線方向に平行な光軸を有する。
【００５５】
ある好ましい実施形態において、前記変調部は、印加電圧に応じて光の偏向方向を変調する液晶セルを含む。
また、本発明の投影型画像表示装置は、光源と、各々が光を変調することができる複数の画素領域を有する画像表示パネルと、前記光源からの光を複数の波長域の光に分離し、前記分離された波長域の光をその波長域に応じて前記複数の画素領域のうちの対応する画素領域に集光させる光制御手段と、前記画像表示パネルで変調された光によって被投影面上に画像を形成する光学系と、前記画像を構成する各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、前記画像表示パネルによって表示される前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を前記被投影面上でシフトさせる上記いずれかの光学シフト素子とを備える。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、微小プリズムによって、入射光の光軸の位置に対して出射光の光軸の位置を第１および第２位置にシフトさせることができ、これにより、光学シフト素子において、シフトさせる２つの光路の光路長差を小さくすることができる。したがって、この光学シフト素子を用いた投影型画像表示装置によれば、被投影面の画面内に周期的なドット状の模様などがない高品位の画像を投影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明の投影型画像表示装置では、特許文献６に開示されているように、光源から出射する白色光を、ダイクロイックミラーなどの光制御手段を用いて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長領域にその成分を持つ光に分離する。分離されたＲ、Ｇ、Ｂ光は、マイクロレンズアレイを用いて画像表示パネルの異なる画素領域に異なった角度で入射され、時間の経過にかかわらず、同一の画層領域には、同じ色の光が照射される。
【００５８】
画像表示パネルには、画像を構成する各フレーム画像のデータから生成された複数のサブフレーム画像のデータを時分割で表示させる。たとえば、各フレーム画像は、３つのサブフレーム画像に分割され、３つのサブフレーム画像は、画像表示パネル上において、１画素分ずつシフトして表示される。この時、あるフレーム画像を構成する１つの画素に注目すると、この画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光がそれぞれ照射されている画像表示パネル上の画素領域に対応する。
【００５９】
画像表示パネルに異なった角度で入射したＲ、Ｇ、Ｂの光は互いに異なった角度で画像表示パネルから出射する。出射するＲ、Ｇ、Ｂの光は、サブフレーム画像のデータを用いて画像表示パネルにより変調されるため、サブフレーム画像となる。
【００６０】
これらの複数のサブフレーム画像のうち、選択されたサブフレーム画像は、光学シフト素子によって、被投影面上においてその位置がシフトされて表示される。
【００６１】
この方式においては、被投影面上で同じ位置に投影されるべき各色画素の結像状態（大きさ、ボケ）に違いが生じていると、投影された画像はスクリーン全体においてドット模様を含み、画質の劣化を引き起こす。このため、結像状態の差異を生じさせる光学シフト素子におけるシフトポジションの違いにおける光路長の差異を抑制することが重要である。
【００６２】
本発明の光学シフト素子は、入射した光の光軸の位置に対して、少なくとも第１および第２の位置に選択的に光軸をシフトさせて光を出射することのできる少なくとも１つの光学シフト部を備えている。この光学シフト部は、入射した光の偏光方向を変調する変調部、光の偏光方向によって屈折率が異なる複屈折材料と微小プリズムとが貼り合わせられており、変調部を透過した光が入射する第１の導光部、および、第１の導光部と同じ構造を備え、微小プリズムの斜面が第１の導光部の微小プリズムの斜面と平行になるように第１の導光部に対して配置された第２の導光部を含んでいる。
【００６３】
光学シフト素子による光軸のシフト量は、第１の導光部と第２の導光部との間隔、第１の導光部および第２の導光部とのにおける微小プリズムの斜面の角度、第１の導光部および第２の導光部における複屈折材料や微小プリズムの材料の光学特性などの多くのパラメータに依存する。このため、光軸のシフト量を調整することが容易である。
【００６４】
本発明の光学シフト素子では、光軸をシフトさせても光学シフト素子における光路長の差が小さい。このため、被投影面上における結像状態が均一となり、高品位の画像を表示しうる投影型画像表示装置が実現する。なお、本発明の適用範囲は投影型画像表示装置に限定されず、ビュワーやヘッド・マウント・ディスプレイなどの直視型画像表示装置にも好適に適用されるが、以下においては、投影型の画像表示装置を例にとり、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００６５】
（第１の実施形態）
まず、図８から図１０を参照しながら本実施形態の投影型画像表示装置の構造を概略的に説明する。
【００６６】
本実施形態の投影型画像表示装置は、光源１と、液晶表示パネル８と、光源１からの光を波長域に応じて液晶表示パネル８の対応する画素領域に集光させる光制御手段と、液晶表示パネル８によって変調された光を被投影面上に投射する投影光学系とを備えている。
【００６７】
この投影型画像表示装置は、光源１から後方に出た光（白色光）を前方に反射する球面鏡２と、光源１および球面鏡２からの光を平行光束にするコンデンサーレンズ３と、この光束を波長域に応じて複数の光束に分離するダイクロイックミラー４、５、６をさらに備えている。ダイクロイックミラー４、５、６によって反射された光は、波長域に応じて異なる角度でマイクロレンズアレイ７に入射する。マイクロレンズアレイ７は液晶表示パネル８の光源側基板に取りつけられており、異なる角度でマイクロレンズ７に入射した光は、それぞれ異なる位置の対応する画素領域に集められる。
【００６８】
本投影型画像表示装置の投影光学系は、フィールドレンズ９および投影レンズ１１から構成されており、液晶表示パネル８を透過した光束１２をスクリーン（被投影面）１３に投射する。本実施形態では、フィールドレンズ９と投影レンズ１１との間に、光学シフト素子１０が配置されている。図８には、光学シフト素子１０によって被投影面に平行な方向にシフトされた光束１２ａ、１２ｂが示されている。光束のシフトを行うには、光学シフト素子１０は液晶表示パネル８とスクリーン１３との間の何れかの位置に挿入されていればよく、投影レンズ１１とスクリーン１３との間に配置されていても良い。
【００６９】
次に、本投影型画像表示装置の各構成要素を順に説明する。本実施形態においては、光源１として、光出力１５０Ｗ、アーク長５ｍｍ、アーク径２．２ｍｍのメタルハライドランプを用い、このランプをアーク長方向が図面の紙面と平行となるように配置している。光源１としては、メタルハライドランプ以外に、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ、またはキセノンランプ等を用いてもよい。本実施形態で使用する光源１は、三原色に対応する３つの波長域の光を含む白色光を放射する。
【００７０】
光源１の背面には球面鏡２が配置され、光源１の前面には口径８０ｍｍφ、焦点距離６０ｍｍのコンデンサーレンズ３が配置されている。球面鏡２は、その中心が光源１の発光部の中心と一致するように配置されており、コンデンサーレンズ３は、その焦点が光源１の中心と一致するように配置されている。
【００７１】
このような配置構成により、光源１から出射された光は、コンデンサーレンズ３によって平行化され、液晶表示パネル８を照らすことになる。コンデンサーレンズ３を通過した光の平行度は、たとえば、アーク長方向（図１の紙面に平行な方向）に約２．２°、アーク径方向に約１°となる。
【００７２】
本実施形態で使用する液晶表示パネル８は、光源側の透明基板上にマイクロレンズアレイ７が配置された透過型液晶表示素子である。液晶の種類や動作モードは任意に選択できるが、高速動作し得るものであることが好ましい。本実施形態ではＴＮ（ツイステッド・ネマティック）モードで動作する。液晶表示パネル８には、光を変調するための複数の画素領域が設けられている。本願明細書における「画素領域」とは、画像表示パネルにおいて空間的に分離された個々の光変調部を意味する。液晶表示パネル８の場合、個々の画素領域に対応する画素電極によって液晶層の対応部分に電圧が印加され、その部分の光学特性が変化することによって光の変調が行われる。
【００７３】
この液晶表示パネル８では、たとえば７６８（Ｈ）×１０２４（Ｖ）の走査線がノンインターレースで駆動される。液晶表示パネル８の画素領域は透明基板上に二次元的に配列されており、本実施形態の場合、画素領域のピッチは水平方向に沿って測定した値も垂直方向に沿って計測した値も２０μｍである。図９は、図８に示す液晶表示パネル８近傍の構造を拡大して示している。図９に示すように、本実施形態の場合、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用画素領域８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、それぞれ、画面の水平方向（図２では紙面に垂直な方向）に沿ってストライプ状に配列され、各マイクロレンズ７ａが３つの画素領域（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用画素領域８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ）からなるセットに対して１つ割り当てられている。
【００７４】
本実施形態においては、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用画素領域８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、それぞれ、画面の水平方向（図２では紙面に垂直な方向）に沿ってストライプ状に配列されているが、各マイクロレンズ７ａが３つの画素領域（Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用画素領域８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ）からなるセットに割り当てられてさえいれば、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用画素領域８Ｒ、８Ｇ、８Ｂはモザイク状に配列されていてもよい。
【００７５】
液晶表示パネル８を照射するＲ、Ｇ、およびＢ光は、図８に示すように、光源１から放射された白色光をダイクロイックミラー４、５、６によって分離したものであり、液晶表示パネル８上のマイクロレンズアレイ７へ異なる角度で入射する。Ｒ、Ｇ、およびＢ光のマイクロレンズアレイ７への入射角度を適切に設定することにより、図９に示すように、マイクロレンズ７によって各波長域に対応する画素領域へ適切に振り分けられる。本実施形態では、マイクロレンズ７の焦点距離を１２０μｍとし、各光束がなす角度が１０．０２°になるように設計している。より詳細には、Ｒ光は液晶表示パネル８に対して垂直に入射し、Ｂ光およびＧ光は、それぞれ、Ｒ光に対して１０．０２°の角度で入射する。
【００７６】
ダイクロイックミラー４、５、６は、図１０に示すような分光特性を有しており、それぞれ、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）、および青色（Ｂ）の光を選択的に反射する。Ｇ光の波長域は５２０〜５８０ｎｍ、Ｒ光の波長域は６００〜６５０ｎｍ、Ｂ光の波長域は４２０〜４８０ｎｍである。
【００７７】
本実施形態では、３原色の光を対応する画素領域に集めるためにダイクロイックミラー４、５、６およびマイクロレンズアレイ７を用いているが、他の光学的な手段（たとえば、光の回折・分光機能を付与された透過型ホログラム）を用いてもよい。
【００７８】
上述したように液晶表示パネル８はノンインターレースで駆動されるため、１秒間に６０フレームの画像が表示され、各フレームに割り当てられる時間（フレーム期間）Ｔは１／６０秒、すなわち、Ｔ＝１／６０（秒）≒１６．６（ミリ秒）となる。なお、インターレースで駆動される場合は、画面内の走査線を偶数ラインと奇数ラインに分け、交互に表示していくため、Ｔ＝１／３０（秒）≒３３．３（ミリ秒）となる。また、各フレームを構成する偶数フィールドおよび奇数フィールドの各々に割り当てられた時間（１フィールド期間）は、１／６０≒１６．６（ミリ秒）となる。
【００７９】
本実施形態の投影型画像表示装置は、各フレーム画像の情報（データ）からなる画像データを受け取り、各フレーム画像のデータを逐次フレームメモリに蓄え、そのフレームメモリから選択的に読み出した情報に基づいて複数のサブフレーム画像を順次形成し、サブフレーム画像を画像表示パネル８に時分割で表示させるサブフレーム画像生成回路１４を備える。以下、サブフレーム画像生成回路１４におけるサブフレーム画像の形成方法を詳細に説明する。
【００８０】
たとえば、あるフレームの画像（フレーム画像）が図１１（ａ）に示すような画像であるとする。このフレーム画像はカラー表示されるべきものであり、各画素の色は、上記フレーム画像を規定するデータに基づいて決定される。なお、インターレース駆動の場合は、或るフィールドの画像が本願明細書における「フレーム画像」と同様に取り扱われ得る。
【００８１】
まず、図１１（ａ）に示すカラー表示用のフレームデータから各画素についてＲ、Ｇ、およびＢ光用のデータを分離し、図１１（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）に示すように、Ｒ画像用フレーム、Ｇ画像用フレーム、およびＢ画像用フレームの各データを生成する。これらのデータは図１０の左側に示すように、Ｒ、Ｇ、およびＢ用フレームメモリにそれぞれ格納される。
【００８２】
図１２の右側部分には、表示サブフレーム１〜３が示されている。本実施形態によれば、あるフレームの最初の３分の１の期間（第１サブフレーム期間）において、被投影面上には表示サブフレーム１の画像が被投影面上に表示される。そして、次の３分の１の期間（第２サブフレーム期間）には、表示サブフレーム２の画像が表示され、最後の３分の１の期間（第３サブフレーム期間）には、表示サブフレーム３の画像が表示される。本実施形態では、これら３つのサブフレーム画像が図１３に示すようにシフトし、時間的にずれながら合成される結果、人間の目には図１１（ａ）に示すような原画像が認識されることになる。
【００８３】
次に、表示サブフレーム１を例にとり、サブフレーム画像のデータ構成を詳細に説明する。まず、表示サブフレーム１の第１行画素領域用データは、図１２に示すように、Ｒ用フレームメモリに記憶されている第１行目画素（Ｒ１）に関するデータから形成される。表示サブフレーム１の第２行画素領域用データは、Ｇ用フレームメモリに記憶されている第２行目画素（Ｇ２）に関するデータから形成される。表示サブフレーム１の第３行画素領域用データは、Ｂ用フレームメモリに記憶されている第３行目画素（Ｂ３）に関するデータから形成される。表示サブフレーム１の第４行画素領域用データは、Ｒ用フレームメモリに記憶されている第４行目画素（Ｒ４）に関するデータから形成される。以下、同様の手順で表示サブフレーム１のデータが構成される。
【００８４】
表示サブフレーム２および３のデータも、表示サブフレーム１の場合と同様にして構成される。たとえば表示サブフレーム２の場合、第０行画素領域用データは、Ｂ用フレームメモリに記憶されている第１行目画素（Ｂ１）に関するデータから形成され、表示サブフレーム２の第１行画素領域用データはＲ用フレームメモリに記憶されている第２行目画素（Ｒ２）に関するデータから形成される。表示サブフレーム２の第２行画素領域用データはＧ用フレームメモリに記憶されている第３行目画素（Ｇ３）に関するデータから形成され、表示サブフレーム２の第３行画素領域用データはＢ用フレームメモリに記憶されている第４行目画素（Ｂ４）に関するデータから形成される。
【００８５】
このようにしてＲ、Ｇ、およびＢ用フレームメモリの各々から読み出したデータを予め設定された順序で組み合わせることによって、時分割表示されるサブフレームの各々のデータが生成される。この結果、サブフレーム用データの各々は、Ｒ、Ｇ、およびＢの全ての色に関する情報を含んでいるが、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれについて、空間的には全体の３分の１の領域に関する情報を有しているだけである。より詳細に述べれば、図１２から明らかにように、表示サブフレーム１は、Ｒ画像フレームの第１、４、７、１０…行の画素に関するデータと、Ｇ画像フレームの第２、５、８、１１…行の画素に関するデータと、Ｂ画像フレームの第３、６、９、１２…行の画素に関するデータとを含む。表示サブフレーム２は、Ｂ画像フレームの第１、４、７、１０…行の画素に関するデータと、Ｒ画像フレームの第２、５、８、１１…行の画素に関するデータと、Ｇ画像フレームの第３、６、９、１２…行の画素に関するデータとを含む。また、表示サブフレーム３は、Ｇ画像フレームの第１、４、７、１０…行の画素に関するデータと、Ｂ画像フレームの第２、５、８、１１…行の画素に関するデータと、Ｒ画像フレームの第３、６、９、１２…行の画素に関するデータとを含む。なお、図１２からわかるように、画像表示パネルの画素領域の全行数は、１つのサブフレーム画像を構成する画素の全行数よりも２行だけ多い。この２行は光学シフトのマージンとして機能する。
【００８６】
原画像フレームを再現するためには、Ｒ画像フレームの第１行、Ｂ画像フレームの第１行およびＧ画像フレームの第１行を合成しなければならない。図１２に示すように、これらの情報は、表示サブフレーム１、２および３において、１行目、０行目および−１行目に割り当てられる。したがって、これらのサブフレーム画像を被投影面上において、表示サブフレーム１に対して、表示サブフレーム２は１画素分、シフトさせて表示し、表示サブフレーム１に対して、表示サブフレーム３は２画素分シフトさせて表示する。つまり、投影面上の各画素では、３つの表示サブフレームが順次シフトして表示される。この各サブフレーム間における画像のシフトは光学シフト素子１０によって行われる。
【００８７】
なお、サブフレームの生成方法および生成したサブフレームの時分割表示方法は、上述した一例に限定されるものではない。特許文献６に開示されているように、３以上のサブフレームを用いて時分割表示をおこなってもよい。
【００８８】
次に、光学シフト素子１０を説明する。図１４は光学シフト素子１０に用いられる第１の光学シフト部１０’を模式的に示している。図１４に示すように、光学シフト部１０’は、変調部ｇ１、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を含んでいる。
【００８９】
変調部ｇ１は、変調部ｇ１に垂直に入射した光の偏光方向を変調する。この光は、図８に示すように、画像表示パネル８によって変調されたサブフレーム画像に該当する。具体的には、変調部ｇ１は光の偏光方向を直交する２つの方向の間で切り替える。このために、変調部ｇ１は液晶層２０３および液晶層２０３を挟む一対の透明電極２０１、２０２有する液晶セルによって構成され、適切な電圧を液晶層２０３の全体に印加することができる。たとえば、液晶層２０３として誘電率異方性Δεが正のＴＮ液晶を用い、電圧を印加したときに、電界の向きに液晶分子を配向させることによって入射光の偏光方向を回転させず、電圧を印加しないときに、液晶分子を９０°ねじれた配向を行わせることによって入射光の偏光方向を９０°回転させる。
【００９０】
第１の導光部ｇ２は、マイクロプリズムアレイを構成するように、斜面１０１ａを有する微小プリズム１０１ｂが一主面に複数設けられた基板１０１と、微小プリズム１０１ｂに接し、微小プリズム１０１ｂの溝を埋めるように設けられた複屈折材料１０２とを含む。各微小プリズム１０１ｂは光軸をシフトさせる方向に対して垂直な方向（図１４におけるｚ方向）に伸びており、微小プリズム１０１ｂの斜面１０１ａは、基板１０１の微小プリズム１０１ｂの設けられていない他の主面１０１ｃに対し角度θだけ傾いている。複屈折材料１０２は、入射する光の偏光方向により異なる屈折率を有している。本実施形態では、基板１０１をポリマー樹脂で形成し、複屈折材料１０２には液晶を用いる。したがって、複屈折材料１０２を保持するために、第１の導光部ｇ２は第１の透明基板１０３をさらに有し、複屈折材料１０２を基板１０１と第１の透明基板１０３とで挟みこんでいることが好ましい。ここで「透明」とは、光学シフト素子１０を適用する機器が利用する光を透過させることをいい、光学シフト素子１０が投影型画像表示装置に用いられる場合には、可視光を透過させることを言う。
【００９１】
たとえば、微小プリズム１０１ｂを有する基板１０１は屈折率が１．５３１の熱硬化性ポリマー樹脂によって成形されており、プリズムの斜面１０１ａの角度θが５度（頂角が８５度）、プリズムのピッチが２００μｍになるように設計されている。このような基板１０１は、金型を用いて熱硬化性ポリマー樹脂を硬化させることにより容易に製造することができる。複屈折材料１０２には屈折率がｎe＝１．５８０、ｎo＝１．４８２の液晶を用いる。第１の透明板１０３には屈折率１．５２のガラス板を用いる。複屈折材料１０２の液晶が微小プリズム１０１ｂの伸びる方向（ｚ方向）と平行に配向するよう、微小プリズム１０１ｂの斜面１０１ａおよび第１の基板１０３の複屈折材料１０２と接する面の少なくとも一方に配向処理が施されていることが好ましい。
【００９２】
このように構成される第１の導光部ｇ２において、複屈折材料１０２は微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と平行な偏光方向（ｚ方向）を有する光に対し、１．５８０の屈折率を示し、微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と垂直な偏光方向（ｙ方向）を有する光に対し、１．４８２の屈折率を示す。このため、第１の導光部ｇ２において、微小プリズム１０１ｂの斜面１０１ａと複屈折材料１０２との屈折率差は、第１の導光部ｇ２に入射する光の偏光面の方向によって異なる。具体的には、微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と平行な偏光方向を有する光に対する屈折率差は＋０．０４９（１．５８０−１．５３１）であり、微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と垂直な偏光方向を有する光に対する屈折率差は、−０．０４９（１．４８２−１．５３１）となる。複屈折材料１０２に垂直ではない入射角度で入射した光はスネルの法則にしたがい、この屈折率差に応じた割合で屈折する。
【００９３】
第２の導光部ｇ３も微小プリズム１０１ｂが複数設けられた基板１０１および複屈折材料１０２を含み、第１の導光部ｇ２と同じ構造を備えている。複屈折材料１０２として液晶を用いる場合には、第１の導光部ｇ２と同様、液晶を保持するために第１の透明基板１０３をさらに含んでいることが好ましい。
【００９４】
第１の光学シフト部１０’において変調部ｇ１および第１の導光部ｇ２は、第１の光学シフト部１０’に入射する光がまず変調部ｇ１に入射し、変調部ｇ１を透過した光が第１の導光部ｇ２に入射するよう配置される。また、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３は、それぞれの微小プリズム１０１ｂの斜面１０１ａが互いに平行となるように配置される。本実施形態では、第１の導光部ｇ２と第２の導光部ｇ３との間隔を調整するため、これらの間に第２の透明板１０４を設けている。第２の透明板１０４は１．５２の屈折率を有し、第２の透明板１０４と第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の第１の透明板１０３との合計の厚さが３．５ｍｍとなるように調整されている。
【００９５】
次に第１の光学シフト部１０’の動作を説明する。液晶層２０３に電圧を印加した状態で変調部ｇ１に図１４に示すようにｙ方向に偏光方向を有する光軸ｌiの光を垂直に入射させた場合、変調部ｇ１は入射光の偏光方向を回転させないため、ｙ方向に偏光方向を有する光が出射する。この光が、第１の導光部ｇ２の基板１０１へ入射すると、ｙ方向に偏光方向を有する光に対して複屈折材料１０２は１．４８２の屈折率を示すため、入射角より屈折角のほうが大きくなり、光軸ｌo2'を有する光が出射する。
【００９６】
第１の導光部ｇ１の複屈折材料１０２から出射した光は第１の透明板１０３および第２の透明板１０４に入射し、その後、第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２へ入射する。そして、第２の導光部ｇ２における複屈折材料１０２と基板１０１との界面において再び光は屈折する。この際、複屈折材料１０２と基板１０１との屈折率差は第１の導光部ｇ１における複屈折材料１０２と基板１０１との屈折率差と等しく、符号が逆となる。このため、第１の導光部ｇ１に入射した光の光軸ｌiと平行な光軸ｌo2を有する光が第２の導光部ｇ３から出射する。
【００９７】
一方、液晶層２０３に電圧を印加しない状態で変調部ｇ１に図１４に示すようにｙ方向に偏光方向を有する光軸ｌiの光入射させた場合、変調部ｇ１は入射光の偏光方向を回転させ、ｚ方向に偏光方向を有する光軸ｌiの光が出射する。この光が、第１の導光部ｇ２へ入射すると、ｚ方向に偏光方向を有する光に対して複屈折材料１０２は１．５８０の屈折率を示すため、入射角より屈折角のほうが小さくなり、光軸ｌo1'を有する光が出射する。
【００９８】
第１の導光部ｇ１の複屈折材料１０２から出射した光は第１の透明板１０３および第２の透明板１０４に入射し、その後、第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２へ入射する。そして、第２の導光部ｇ２における複屈折材料１０２と基板１０１との界面において再び光は屈折する。この際、複屈折材料１０２と基板１０１との屈折率差は第１の導光部ｇ１における複屈折材料１０２と基板１０１との屈折率差と等しく、符号が逆となる。このため、第１の導光部ｇ１に入射した光の光軸ｌiと平行な光軸ｌo1を有する光が第２の導光部ｇ３から出射する。
【００９９】
図１４に示すように、第１の光学シフト部１０’に入射する光の光軸ｌiのｘ−ｙ平面における位置をｐ０とした場合、第１の光学シフト部１０’を出射する光の光軸ｌ01のｘ−ｙ平面における位置ｐ１はｐ０より＋ｙ方向にΔｄ１だけシフトしている。また、第１の光学シフト部１０’を出射する光の光軸ｌ02のｘ−ｙ平面における位置ｐ２はｐ０より−ｙ方向にΔｄ２だけシフトしている。つまり、第１の光学シフト部１０’は、変調部ｇ１の動作によって選択的に光軸をシフトさせて光を出射することができる。
【０１００】
光軸のシフト量Δｄ１およびΔｄ２は、基板１０１の屈折率、微小プリズム１０１ｂの斜面の角度θ、複屈折材料の屈折率を含む光学特性、第１の透明基板１０３および第２の透明基板１０４の屈折率および厚さなどを適宜調整することにより、任意の値に設定でき、シフト量Δｄ１とΔｄ２とを等しくすることもできる。つまり、出射する光の光軸ｌo1の位置および光軸ｌo2の位置を入射した光の光軸ｌi位置に対して対称に配置することができる。これにより、第１の光学シフト部１０’において２つのシフト位置をとる光の光路長を等しくすることができる。
【０１０１】
本実施形態では、第１の透明板１０３および第２の透明板１０４の屈折率を等しくし、これらの合計の厚さを３．５ｍｍにすることにより、Δｄ１およびΔｄ２をそれぞれ１０μｍにすることができる。
【０１０２】
なお、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２と第１の透明板１０３とで屈折率が異なる場合には、複屈折材料１０２と第１の透明板１０３との界面においても光は屈折する。しかし、光は複屈折材料１０２と透明板１０３との界面および透明板１０３と複屈折材料１０２との界面を通過するため、それぞれの界面で生じた屈折が相殺され、第１の導光部ｇ２の複屈折材料１０２から出射する光と平行な光が第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２に入射する。ただし、第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２に入射する光の光軸は第１の導光部ｇ２の複屈折材料１０２から出射する光の光軸の位置からシフトしている。本実施形態では、このシフト量は無視し得る程度の大きさであるため、第１の導光部ｇ２の複屈折材料１０２から出射する光の光軸がシフトすることなく第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２に入射すると仮定している。シフト量が無視し得えない場合には、第１の透明板１０３および第２の透明板１０４の屈折率や厚さを調整したり、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の基板１０１の屈折率や斜面１０１ａの角度を調整することによって（つまり光学的距離を考慮することによって）、Δｄ１およびΔｄ２を等しくすることができる。
【０１０３】
また、第２の透明板１０４を設けず、図１５に示すように、空気や他のガスで満たされた空間１０６を介して第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を配置してもよい。第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３はそれぞれの複屈折材料１０２が対向するように配置されているが、第１の導光部ｇ２または第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２が第２の導光部ｇ３または第１の導光部ｇ２の基板１０１と対向するように配置してもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、光学シフト部１０’において、適切な電圧を変調部ｇ１の液晶層２０３の全体に一括的に印加することができるようにしているが、部分的に電圧を印加してもよく、さらに、画像表示パネルの走査に同期して、順次対応する液晶層の領域に電圧を印加するとなお良い。
【０１０５】
上述したように、第１の光学シフト部１０’は、図１４に示すように、入射した光の光軸をシフトさせることによって、画像をシフトさせことができる。つまり、２つの異なる位置を選択することができる。しかし、図８から図１３を参照して説明したように、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を被投影面上で重ねあわせるためには、画像パネルにより変調されたサブフレーム画像を１画素分および２画素分、被投影面上でシフトさせる必要があり、したがって、光学シフト素子１０は、少なくとも３つの異なる位置を選択できなければならない。
【０１０６】
このため、本実施形態の光学シフト素子１０は、図１４に示されるような光学シフト部１０’を２つ含んでいる。この２つの光学シフト部を第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂとすると、図１６に示すように光路上に直列的に配置することにより、最大で４つの異なる位置を選択できるよう画像をシフトさせることができる。この光学シフト素子１０によれば、光路上の光入射側に位置する第１の光学シフト部１０’ａの変調部ｇ１および光出射側に位置する第２の光学シフト部１０’ｂの変調部ｇ１のそれぞれの液晶層へ印加する電圧にしたがって、被投影面上における４つの異なる位置を選択することができる。
【０１０７】
図１６は３つの光軸の位置を選択することのできる光学シフト素子を示している。図に示すように、第１の光学シフト部１０’ａを透過した光が第２の光学シフト部１０’ｂを透過するよう配置し、第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂにおけるシフト量Δｄ１＋Δｄ２を等しくする。また、４つの位置を選択するには、第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂにおいて選択できる光軸の位置のシフト量Δｄ１＋Δｄ２を２：１もしくは、１：２になるように設計すればよい。
【０１０８】
第１の光学シフト部１０’ａと第２の光学シフト部１０’ｂとにおいて、光軸のシフト量Δｄ１＋Δｄ２を異ならせるためには、上述したように、基板１０１の屈折率、微小プリズム１０１ｂの斜面の角度θ、複屈折材料の屈折率を含む光学特性、第１の透明基板１０３および第２の透明基板１０４の屈折率および厚さなどを調整すればよい。これらの値が第１の光学シフト部１０’ａと第２の光学シフト部１０’ｂとにおいて異なっていてもよい。
【０１０９】
たとえば、第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂにおいて選択できる光軸の位置のシフト量Δｄ１＋Δｄ２を２：１もしくは、１：２にするには、第１の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２の微小プリズムの斜面と第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面との距離が第２の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２の微小プリズムの斜面と第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面との距離の実質的に２倍または約１／２倍となるよう、第１の透明基板１０３および／または第２の透明基板１０４の厚さを調整すればよい。あるいは、前記第１の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度が、前記第２の光学シフト部における前記第１および第２の導光部の微小プリズムの斜面において光軸の屈折する角度の実質的に２倍または約１／２となるよう微小プリズム１０１ｂの斜面の角度θや基板と複屈折材料との屈折率差を調整してもよい。
【０１１０】
また、第１の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面の傾斜方向と第２の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面の傾斜方向とは異なっていてもよい。つまり、入射する光の光軸に対して、第１の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面の傾斜方向と第２の光学シフト部１０’ａにおける第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面の傾斜方向とは対称になるよう第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂが配置されていてもよい。
【０１１１】
選択される３つ（あるいは４つ）の異なる位置は、第１の光学シフト部１０’ａの変調部ｇ１（光入射側）に対する電圧印加状態（ＯＮ／ＯＦＦ）および第２の光学シフト部１０’ｂの変調部ｇ１（光出射側）に対する電圧印加状態（ＯＮ／ＯＦＦ）の組み合わせ、すなわち、それぞれの液晶層における偏光方向の選択によって決定される。
【０１１２】
このように、本実施形態によれば、図１４に示すように、変調部ｇ１における偏光方向の選択にかかわらず、第１の導光部ｇ２における光路が入射光の光軸に対して対称となる。このため、シフトポジションにかかわらず光学シフト素子を透過する光路長が等しくなる。その結果、画質の劣化がなく高品位の画像を投影することのできる投影型画像表示装置が実現する。
【０１１３】
また、光学シフト素子における光軸のシフト量は光学シフト素子を構成する構成要素の厚さや屈折率など種々のパラメータによって設定できるため、シフト量を容易に調整することが可能である。水晶やニオブ酸リチウムなどの大きな結晶を用いないため、光学シフト素子を低コストで製造することができ、設計変更も容易である。
【０１１４】
さらに、本発明の光学シフト素子の光学シフト部は、微小プリズムを用いた導光部に入射する光の偏光方向を変調部によって切り替える。変調部では光の偏光方向のみを切り替えればよいため、変調部を単純な液晶セルにより構成することが可能である。
【０１１５】
なお、上述したように光学シフト素子１０の第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂにおいて、第１の導光部ｇ２と第２の導光部ｇ３との間隔を規定する第２の透明板と複屈折材料を保持するための第１の透明板とを１つの透明板で構成してもよい。具体的には図１７に示すように、第１の光学シフト部１０’ａおよび第２の光学シフト部１０’ｂにおいて、第１の導光部ｇ２と第２の導光部ｇ３と間に透明板１０５を設け、第１の導光部ｇ２の複屈折材料１０２および第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０２が透明板１０５の両主面と接して透明板１５を挟み込むように第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を配してもよい。この場合、複屈折材料１０２として用いる液晶を所定の方向に配向させるため、透明板１０５の両主面に配向処理を施してもよい。このような構成にすることによって、透明板の張り合わせ工程の数を減少させ、製造時間の短縮および製造コストの低減を図ることができる。
【０１１６】
（第２の実施形態）
本発明による光学シフト素子の第２の実施形態を説明する。図１８に示すように、光学シフト素子１１は、第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂを備える。第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂのそれぞれは、変調部ｇ１、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を含む。図において変調部ｇ１の構造は詳細に示していないが、第１の実施形態の変調部と同じ構造を備えている。
【０１１７】
第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３はそれぞれ複数の微小プリズムが形成された基板１０６と複屈折材料１０７とを有する。基板１０６および複屈折材料１０７はそれぞれを構成している材料が異なる点を除いて第１の実施形態の基板１０１および複屈折材料１０２と同じ構造を備えている。本実施形態において、基板１０６はポリマー樹脂によって構成されており、複屈材料１０７はＵＶ光硬化型高分子液晶によって構成されている。
【０１１８】
第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂは透明板１０８をさらに含み、第１の導光部ｇ２の複屈折材料１０７および第２の導光部ｇ３の複屈折材料１０７が透明板１０８の両主面と接して透明板１０８を挟み込むように第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３が配置されている。
【０１１９】
より詳細には、微小プリズムを有する基板１０６は１．５６７の屈折率を有するポリマー樹脂によって成形されており、プリズムの斜面の角度が５度（頂角が８５度）、プリズムのピッチが２００μｍになるように設計されている。複屈折材料１０７は硬化時においてｎe＝１．５８０、ｎo＝１．４８２の屈折率を有するＵＶ光硬化型高分子液晶を用いる。透明板１０８には屈折率１．５２のガラス板を用いる。
【０１２０】
第１の実施形態と同様、複屈折材料１０７は微小プリズムの伸びる方向と平行な偏光方向（ｚ方向）を有する光に対し、１．５８０の屈折率を示し、微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と垂直な偏光方向（ｙ方向）を有する光に対し、１．４８２の屈折率を示す。このため、第１の導光部ｇ２において、微小プリズムの斜面１０６ａと複屈折材料１０７との屈折率差は、第１の導光部ｇ２に入射する光の偏光面の方向によって異なる。微小プリズムの伸びる方向と平行な偏光方向を有する光に対する屈折率差は＋０．０１３（１．５８０−１．５６７）であり、微小プリズム１０１ｂの伸びる方向と垂直な偏光方向を有する光に対する屈折率差は、−０．０８５（１．４８２−１．５６７）となる。複屈折材料１０７に入射した光はスネルの法則にしたがってこの屈折率差に応じた割合で屈折する。
【０１２１】
第１の実施形態と同様、第１の導光部ｇ２および第１の導光部ｇ３を図１８に示すようにそれぞれのプリズムの斜面が平行となるように配置することにより、本実施形態の光学シフト素子の第１の光学シフト部１１’ａが構成される。第２の光学シフト部１１’ｂも同様に構成される。第１の光学シフト部１１’ａと第２の光学シフト部１１’ｂにおいて、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３の微小プリズムの斜面の向き（光の入射面）がそれぞれ逆向きになってもよい。
【０１２２】
第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂにおいて、第１の導光部ｇ２と第１の導光部ｇ３との間隔を調整することにより出射する光の光軸のシフト量を容易に調整できる。本実施形態では、透明板１０８の２．２２５ｍｍの厚さおよび１．５２の屈折率を有するガラス板を透明板１０８として用いる。これにより、変調部ｇ１からｙ方向に偏光方向を有する光が出射した場合には、第２の導光部ｇ３から出射する光の光軸ｌo2は、入射光の光軸ｌiに対してΔｄ２＝３．７μｍシフトし、変調部ｇ１からｚ方向に偏光方向を有する光が出射した場合には、第２の導光部ｇ３から出射する光の光軸ｌo1は、入射光の光軸ｌiに対してΔｄ１＝１６．４μｍシフトする。
【０１２３】
このように、本実施形態では、変調部ｇ１の動作によって選択的にシフトする２つの出射光の光軸の位置は、入射光の位置に対して非対称である。しかし、微小プリズムを用い、複屈折材料に垂直ではない入射角で光を入射させるため、入射光の光軸の位置に対して出射光の光軸の位置をいずれもシフトさせることが可能となり、従来に比べて光路長差を小さくすることができる。第１の実施形態で説明したように、光軸のシフト量Δｄ１およびΔｄ２は、基板１０６の屈折率、微小プリズムの斜面の角度、複屈折材料の屈折率を含む光学特性、透明基板１０８の屈折率および厚さなどを適宜調整することにより、任意の値に設定できる。また、基板１０６のかわりに間隙を設けて第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を配置してもよい。
【０１２４】
第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂの配置や第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂにおけるシフト量は第１の実施形態と同様に設定することができる。特に、第１の光学シフト部１１’ａおよび第２の光学シフト部１１’ｂにおける光軸のシフト量Δｄ１＋Δｄ２を２：１にすれば、光軸を４つの位置にシフトさせるように駆動する場合において光路長差をより小さくすることができる。このようにシフト量を設定するためには、たとえば、微小プリズムの傾斜面の角度を第１の光学シフト部１１’ａと第２の光学シフト部１１’ｂとで異ならせ、第１の光学シフト部１１’ａの微小プリズムの傾斜面と第２の光学シフト部１１’ｂの微小プリズムの傾斜面とが非平行になるようにすればよい。
【０１２５】
このように本実施形態の光学シフト素子では、光学シフト素子を透過する光の光路長差従来に比べて小さくなる。このため、投影型画像表示装置に本実施形態の光学シフト素子を用いた場合、従来よりも画質の劣化が少なく、より品位の高い画像を表示することができる。また、第１の実施形態に比べて、微小プリズムを有する基板を光硬化タイプの樹脂によって形成するため、製造プロセスにおける熱収縮等の光学性能のばらつきを小さくすることができ、工業的に光学シフト素子を量産するのに適している。
【０１２６】
（第３の実施形態）
本発明による光学シフト素子の第３の実施形態を説明する。図１９に示すように、光学シフト素子１２は、第１の光学シフト部１２’ａおよび第２の光学シフト部１２’ｂを備える。第１の光学シフト部１２’ａおよび第２の光学シフト部１２’ｂのそれぞれは、変調部ｇ１、第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３を含む。第１の導光部ｇ２と第２の導光部ｇ３との間隔は透明板１１１によって調整されている。
【０１２７】
第１の導光部ｇ２および第２の導光部ｇ３はそれぞれ複数の微小プリズムが形成された基板１０９と複屈折材料１１０とを有する。基板１０９および複屈折材料１１０はそれぞれを構成している材料が異なる点を除いて第１の実施形態の基板１０１および複屈折材料１０２と同じ構造を備えている。本実施形態において、基板１０９および複屈折材料１１０はいずれもＵＶ光硬化型高分子液晶によって構成されている。
【０１２８】
より詳細には、微小プリズムを有する基板１０９はｎe＝１．５８０、ｎo＝１．４８２の屈折率を有するＵＶ光硬化型高分子液晶によって成形されており、プリズムの斜面の角度が５度（頂角が８５度）、微小プリズムのピッチが２００μｍになるように設計されている。複屈折材料１１０はｎe＝１．５８０、ｎo＝１．４８２の屈折率を有するＵＶ光硬化型高分子液晶を用いる。基板１０９を構成するＵＶ光硬化型高分子液晶は硬化していることが好ましいが、複屈折材料１１０を構成するＵＶ光硬化型高分子液晶は必ずしも硬化している必要はない。硬化していない場合には、透明板１１１の表面および基板１０９の微小プリズムの斜面の少なくとも一方に配向処理が施されていることが好ましい。
【０１２９】
基板１０９を構成するＵＶ光硬化型高分子液晶の光軸は微小プリズムの伸びる方向（ｚ方向に垂直向であり、複屈折材料１１０を構成するＵＶ光硬化型高分子液晶の光軸は微小プリズムの伸びる方向と平行である。このため、変調部ｇ１から出射する光の偏光方向にかかわらず基板１０９と複屈折材料１１０との界面での屈折率差の絶対値等しい。具体的には、変調部ｇ１から出射する光の偏光方向がｙ軸方向と平行である場合には、屈折率差は＋０．０９８（１．５８０−１．４８２）となり、変調部ｇ１から出射する光の偏光方向がｚ軸方向と平行である場合には、屈折率差は−０．０９８（１．４８２−１．５８０）となる。複屈折材料１１０に入射した光はスネルの法則にしたがってこの屈折率差に応じた割合で屈折する。このため、変調部ｇ１の動作によって選択的にシフトする２つの出射光の光軸の位置は、入射光の光軸の位置に対して対称となり、シフト量Δｄ１とΔｄ２とは等しくなり、シフト位置にかかわらず、第１の光学シフト部１２’ａおよび第２の光学シフト部１２’ｂにおける光路長は等しくなる。その結果、画質の劣化がなく高品位の画像を投影することのできる投影型画像表示装置が実現する。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、液晶パネルを用いた投影型画像表示装置をはじめについて、液晶表示素子以外の表示素子、たとえば、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などを画像表示パネルに用いる投影型画像表示装置に適用することができる。また、ヘッド・マウント・ディスプレイなど直視型画像表示装置にも本発明を適用することができる。
【０１３１】
さらに、本発明の光学シフト素子は、光学軸をシフトさせる機能が利用される種々の装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】従来のフィールド順次投影型画像表示装置の動作を模式的に説明する図である。
【図２】従来の光学シフト素子の構造を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す従来の光学シフト素子の動作を説明する図である。
【図４】図２に示す従来の光学シフト素子の動作を説明する他の図である。
【図５】従来の他の光学シフト素子の動作を説明する図である。
【図６】図５に示す従来の光学シフト素子の動作を説明する他の図である。
【図７】従来の他の光学シフト素子の構造を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による投影型画像表示装置を示す模式図である。
【図９】図８に示す投影型画像表示装置の液晶表示パネル付近を拡大して示す断面図である。
【図１０】図８に示す投影型画像表示装置のダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。
【図１１】（ａ）から（ｄ）は原画像フレームから色別画像フレームを生成する方法を説明する図である。
【図１２】色別画像フレームから３つの表示サブフレームを生成する方法を説明する図である。
【図１３】表示サブフレームのシフトの態様を示す図である。
【図１４】図８に示す投影型画像表示装置に用いられる光学シフト素子の第１の光学シフト部の構造を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す光学シフト部の変形例を示す模式図である。
【図１６】図８に示す投影型画像表示装置に用いられる光学シフト素子の構造を示す模式図である。
【図１７】図１６に示す光学シフト素子の変形例を示す模式図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態による光学シフト素子の構造を示す模式図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態による光学シフト素子の構造を示す模式図である
【符号の説明】
【０１３３】
１  光源
２  球面鏡
３  コンデンサーレンズ
４  、５、６  ダイクロイックミラー
７  マイクロレンズアレイ
８  液晶表示パネル
９  フィールドレンズ
１０  光学シフト素子
１０’  光学シフト部
１０’ａ  第１の光学シフト部
１０’ｂ  第２の光学シフト部
１０１、１０６、１０９  基板
１０１ａ  斜面
１０１ｂ  微小プリズム
１０２、１０７、１１０  複屈折材料
１０３  第１の透明板
１０４  第２の透明板
１０５、１０８、１１１  透明板
【図１】
2005215602.tif 000003
【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】
2005215602.tif 000009
【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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