(57)【要約】【課題】表示画像において隣接する画素間の重なりを抑制して表示画像の高精細化を実現することである。【解決手段】光源から出射された照射光を空間光変調し画像光として反射する反射型空間光変調素子５を有してその画像光を所定量シフトさせて拡大表示する表示装置では、反射型空間光変調素子５の一部であって液晶層１７に接する透明基板１５は、光が透過する透光性平行平板１８、レンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板２０及びそれらの間に挟持され光が透過する透光性接着層１９から構成されており、その透光性平行平板１８はマイクロレンズアレイ基板２０より光源からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、隣接する画素間の重なりを抑制して表示画像の高精細化を実現することができる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する光源と、
前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、
画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、
前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、
前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、
前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、
前記透明基板は、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、そのマイクロレンズアレイ基板に平行に設けられ光が透過する透光性平行平板と、それらの間に挟持され光が透過する透光性樹脂層と、から構成されており、
前記透光性平行平板は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている表示装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、
前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、
前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より大きく設定されている請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、
前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、
前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より小さく設定されている請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである請求項１、２又は３記載の表示装置。
【請求項５】
照射光を出射する光源と、
前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、
画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、
前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、
前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、
前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、
前記透明基板は、光が透過する平坦な平坦化層と、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、から構成されており、
前記平坦化層は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている表示装置。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、
前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、
前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より大きく設定されている請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、
前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、
前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より小さく設定されている請求項５記載の表示装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである請求項５、６又は７記載の表示装置。
【請求項９】
照射光を出射する光源と、
前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、
画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、
前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、
前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、
前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、
前記透明基板は、前記反射型空間光変調素子の各画素に対応する凸レンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板から構成されており、
前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられている表示装置。
【請求項１０】
前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである請求項９記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタやヘッドマウントディスプレイ等の表示装置としては、表示する画像データに応じて、空間光変調素子によって光源からの照射光を空間光変調し、空間光変調した光を拡大してスクリーン等に表示させる表示装置が開発されている。
【０００３】
このような表示装置の中には、サブフィールド毎に空間光変調素子（例えば液晶素子）の画像を光学的にシフト（変位）させて、空間光変調素子の解像度以上の画像を投影する表示装置が提案されている。
【０００４】
このような表示装置に用いられる空間光変調素子としては、光源からの照射光を透過させる際に空間光変調する透過型の空間光変調素子や光源からの照射光を反射させる際に空間光変調する反射型の空間光変調素子等が用いられている。
【０００５】
例えば、透過型の空間変調素子を用いる表示装置としては、光源や透過型空間変調素子等から構成される光路中にウォブリング素子やマイクロレンズアレイ等が設けられた表示装置が開示されている（特許文献１参照）。これにより、高解像度を実現している。また、反射型の空間変調素子を用いる表示装置としては、反射型空間変調素子にマイクロレンズアレイが設けられた表示装置が開示されている（特許文献２参照）。このマイクロレンズアレイによって、液晶配向の乱れ領域を避けて照射光を有効に変調及び反射することができ、高輝度、高品位を実現している。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２３９９６９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５８５８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロレンズアレイが設けられた空間光変調素子を備える表示装置において、マイクロレンズアレイ基板と透光性中間基板とが接着剤等の透光性樹脂層で接着された構成である場合、液晶層に接触配置される透光性中間基板又はマイクロレンズアレイ基板のどちらか一方の基板の厚さには、最薄２０μｍの制限がかかる。これは、量産を考えた場合、液晶層に接する基板の厚さを２０μｍ未満に薄くするには、厚さバラツキが増し、さらに、コスト高になるためである。このように液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであると、特許文献１及び特許文献２の技術では、画像が劣化してしまう場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、反射型空間光変調素子を用いた表示装置が表示する画像において、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制して表示画像の高精細化を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の表示装置は、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、そのマイクロレンズアレイ基板に平行に設けられ光が透過する透光性平行平板と、それらの間に挟持され光が透過する透光性樹脂層と、から構成されており、前記透光性平行平板は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている。
【００１０】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことが可能になり、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。
特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制して表示画像の高精細化を実現することが可能になる。さらに、マイクロレンズアレイ基板と透光性樹脂層との屈折率差を小さくしてレンズ面の面粗さを低減することが可能になり、光利用効率が向上する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より大きく設定されている。
【００１２】
したがって、マイクロレンズアレイ基板のレンズを凸レンズで形成し、マイクロレンズアレイ基板を光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設け、マイクロレンズアレイ基板の屈折率を透光性樹脂層の屈折率より大きく設定することによって、光を効率良く使用することが可能になるため、光利用効率が向上する。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より小さく設定されている。
【００１４】
したがって、マイクロレンズアレイ基板のレンズを凹レンズで形成し、マイクロレンズアレイ基板を光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設け、マイクロレンズアレイ基板の屈折率を透光性樹脂層の屈折率より小さく設定することによって、光を効率良く使用することが可能になるため、光利用効率が向上する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである。
【００１６】
したがって、マイクロレンズ基板を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子を小型軽量化することが可能になる。
【００１７】
請求項５記載の発明の表示装置は、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、光が透過する平坦な平坦化層と、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、から構成されており、前記平坦化層は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている。
【００１８】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことが可能になり、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。
特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することが可能になる。さらに、レンズ面に接する平坦化層によりレンズ面の面粗さを低減することが可能になり、光利用効率が向上する。また、請求項１ないし４に比べ、部品数が減るため反射型空間光変調素子を簡素化することが可能になる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より大きく設定されている。
【００２０】
したがって、マイクロレンズアレイ基板のレンズを凸レンズで形成し、マイクロレンズアレイ基板を光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設け、マイクロレンズアレイ基板の屈折率を平坦化層の屈折率より大きく設定することによって、光を効率良く使用することが可能になるため、光利用効率が向上する。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より小さく設定されている。
【００２２】
したがって、マイクロレンズアレイ基板のレンズを凹レンズで形成し、マイクロレンズアレイ基板を光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設け、マイクロレンズアレイ基板の屈折率を平坦化層の屈折率より小さく設定することによって、光を効率良く使用することが可能になるため、光利用効率が向上する。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項５、６又は７記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである。
【００２４】
したがって、マイクロレンズ基板を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子を小型軽量化することが可能になる。
【００２５】
請求項９記載の発明の表示装置は、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、前記反射型空間光変調素子の各画素に対応する凸レンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板から構成されており、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられている。
【００２６】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことが可能になり、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。
特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することが可能になる。さらに、他の請求項に比べて部品数が減るため反射型空間光変調素子を簡素化することが可能になる。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍである。
【００２８】
したがって、マイクロレンズ基板を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子を小型軽量化することが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
各実施の形態を説明する前に、画素サイズを見かけ上小さくするためのマイクロレンズアレイを用いた光学系において、反射型空間光変調素子の液晶層に対して接触配置される基板厚が最薄２０μｍであることの光学性能への影響について図１ないし図３を参照して説明する。
【００３０】
図１はリファレンスとなる表示装置全体の光学系構成を示す概略図、図２は画素位置を説明するための概略図、図３は画素位置と相対輝度プロファイルとの関係を示すグラフである。
【００３１】
リファレンスとなる表示装置１００としては、縦横各２水準の画素ずらし（サブフィールド数４枚）を行わず、画素ピッチ７μｍである４倍高画素の反射型空間光変調素子１０１を有する表示装置が用いられている。このリファレンスとなる表示装置１００は、４倍高画素の反射型空間光変調素子１０１、光源部１０２、照明光学系１０３、偏光分離素子１０４、投射レンズ１０５で構成される。ここでは、反射型空間光変調素子１０１における液晶層（図示せず）に対して接触配置される基板厚は最薄２０μｍである。
【００３２】
この表示装置１００において、光源部１０２の配向分布を考慮して光源部１０２により反射型空間光変調素子１０１を照明し、１画素が明状態であるとして、この反射光が投射レンズ１０５を経て被照射体であるスクリーン１０６に投射された投射プロファイル（画素の照度分布）をモンテカルロ法によるノンシーケンシャル光線追跡で計算した。なお、投射レンズ１０５としては、軸上（像高０付近）の空間周波数７１本／ｍｍにおいてＭＴＦが７５％で設計されたレンズを用いた。
【００３３】
一方で、リファレンスの投射プロファイルによる投射画像から、どの程度プロファイルが変形しても見かけ上許容できるかどうか、主観評価実験を行った。なお、今回の主観評価では、投射プロファイルの画素周辺部から隣接画素にオーバーラップする部分に着目した。主観評価としては、二重刺激劣化尺度法を採用した。被験者が複数枚の評価画像を見て、基準画像に比べてそれぞれの評価画像を５段階評価するものである。５段階評価とは、表１に示す通りである。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
ここでは、１０人の被験者で主観評価実験を行った。基準画像としては、上述したようなリファレンスの投射プロファイルで自然画や文字等の画像が数値計算によって作成された。スクリーン１０６上において、図２に示すように、投射画素ピッチを１とし、投射画素中心を原点とする。図２中では、明状態（ハッチング領域）の画素は位置−０．５から＋０．５の範囲となるが、実際には、リファレンスのモデル計算によると、図３の凡例「リファレンス」ように、＋０．５を超える範囲にも投射プロファイルの裾野部分は広がっている。この裾野部分が大きくなると、隣接する画素間の重なり（オーバーラップ）が発生し、画像が劣化してしまう。ここでは、評価点４までの投射プロファイルの広がりは見かけ上許容できると判断し、主観評価結果から、位置０．４から位置１．２までの投射プロファイルは凡例「評価点４」の領域まで広がっても良いことが分かった。
【００３６】
本発明の第一の実施の形態について図４ないし図６を参照して説明する。
【００３７】
本実施の形態は、スクリーン等に投射画像を表示させる表示装置への適用例を示す。図４は本実施の形態の表示装置全体の構成を示す概略図、図５は本実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００３８】
まず、本実施の形態の表示装置全体の光学系構成について説明する。表示装置１は、光源部２、照射光学系３、偏光分離素子４、反射型空間光変調素子５、光路シフト素子である画素ずらし素子６及び拡大光学系である投射レンズ７を備えている。これらは、光源部２から照射した照射光を被照射体であるスクリーン８へ導く光路９上に設けられている。
【００３９】
光源部２は、照射光を出射する光源であるランプ光源１０やランプ光源１０から出射された光を一方向に向けて照射させるための放物鏡１１等によって構成されている。なお、このような光源部２については、公知の技術であるため説明を省略する。
【００４０】
照射光学系３は、２つのフライアイレンズアレイ１２，１３及びコンデンサレンズ１４によって構成されている。照射光学系３は、光源部２から出射された光を２つのフライアイレンズアレイ１２，１３によって均一化し、コンデンサレンズ１４によって集光する。
【００４１】
偏光分離素子４は、所定の方向に偏光する光を透過し、この偏光方向に直交する方向に偏光する光を反射する。本実施の形態では、偏光分離素子４として偏光ビームスプリッタが用いられている。本実施の形態では、偏光分離素子４は、図４中紙面上下方向に偏光する光を透過し、図４中紙面表裏方向に偏光する光を反射する。これにより、偏光分離素子４は、光源部２から反射型空間光変調素子５へ向けて照射される照射光と反射型空間光変調素子５によって空間光変調された画像光とを分離することが可能になる。
【００４２】
反射型空間光変調素子５は、アレイ状に配列された複数の画素（図示せず）を有しており、各画素が選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、照射光を空間光変調して画像光を生成する。この画像光は、照射光に対してλ／２の位相差が付与され、その偏光方向が９０°回転されている。
【００４３】
このような反射型空間光変調素子５は、光学的に透明な透明基板１５、反射電極（図示せず）等を有する反射電極基板であるシリコンバックプレーン１６、それらの間に挟持された液晶層１７から構成されている。
【００４４】
透明基板１５は、光源部２からの照射光が入射する側から順番に、光が透過する透光性平行平板１８、光が透過する透光性樹脂層である透光性接着層１９及びマイクロレンズアレイ基板２０を備えている。透光性平行平板１８はマイクロレンズアレイ基板２０に対して平行に設けられている。なお、透光性平行平板１８とマイクロレンズアレイ基板２０とは、透光性接着層１９により接着固定されている。
【００４５】
マイクロレンズアレイ基板２０は、複数の画素毎に対応する凸形状の凸レンズ２１がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板２０は、光源部２からの照射光が凸レンズ２１の凸曲面側から入射するように設けられている。
【００４６】
透光性平行平板１８は、マイクロレンズアレイ基板２０より光源部２からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、マイクロレンズアレイ基板２０は液晶層１７に接することになる。なお、ここでは、反射型空間光変調素子５はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉ：シリコン基板上に作製された液晶素子）であり、液晶層１７はシリコンバックプレーン１６とマイクロレンズアレイ基板２０との間に挟まれている。
【００４７】
シリコンバックプレーン１６には、液晶駆動用のトランジスタや反射電極（いずれも図示せず）が画素毎に設けられている。これらのトランジスタ及び反射電極には、表示制御回路等の制御部（図示せず）が接続されている。この制御部は、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、反射型空間光変調素子５を駆動制御して空間光変調を制御する。ここに、表示制御手段が実現されている。なお、シリコンバックプレーン１６は、配向膜、透明電極、画素電極、画素反射板、液晶封止材及びギャップ材等を具備しているが、本実施の形態では、それらは図示されていない。
【００４８】
画素ずらし素子６は、偏光分離素子４で反射された画像光の光路をシフトさせる。なお、入射した光をシフトさせて出射する画素ずらし素子６については、公知の技術であるため説明を省略する。画素ずらし素子６には、光路制御回路等の制御部（図示せず）が接続されている。この制御部は、空間光変調に同期し、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、偏光分離素子４で反射された画像光の光路を所定量だけシフトさせるように画素ずらし素子６を駆動制御する。ここに、光路制御手段が実現されている。
【００４９】
すなわち、本実施の形態の表示装置１は、表示装置１が備える各部を駆動制御する制御部（図示せず）を備えており、反射型空間光変調素子５や画素ずらし素子６等の各部は、制御部が備えるコンピュータに格納されたコンピュータプログラムに基づいて駆動制御される。
【００５０】
投射レンズ７は、画素ずらし素子６を透過した画像光をスクリーン８へ向けて拡大表示させる。投射レンズ７としては、例えば拡大レンズを用いることができる。
【００５１】
このような構成において、光源部２から出射されて図４中紙面上下方向に偏光する照射光は、照射光学系３によって均一化および集光され、偏光分離素子４を透過し、反射型空間光変調素子５に入射する。入射した照射光は、制御部により駆動制御される反射型空間光変調素子５によって、サブフィールド毎に空間光変調される。この空間光変調により、図４中紙面表裏方向に偏光された画像光が生成される。この画像光は、照射光に対してλ／２の位相差が付与され、その偏光方向が９０°回転し、偏光分離素子４に入射する。入射した画像光は、偏光分離素子４により反射され、画素ずらし素子６に入射し、制御部により駆動制御される画素ずらし素子６によって所定量シフトする。このとき、画素ずらし素子６は、スクリーン８上に投射される画像光が画素の配列方向に所定量（所定距離）だけシフトするように、画像光をシフトさせる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、反射型空間光変調素子５によって単一の画像フィールドの空間光変調を行う間に、スクリーン８上に投射される画像光の照射位置が互いに重ならない４ヵ所に照射されるように、画像光をシフトさせる。このようにシフトした画像光は、投射レンズ７により拡大されてスクリーン８上に投射される。
【００５３】
これにより、サブフィールド画像が所定量の変位を受け、反射型空間光変調素子５の画素数を実際に増倍することなく、観察者に対して、反射型空間光変調素子５が表示する画像の４倍の解像度を有する画像を表示することができ、高精細な画像を表示することができる。なお、反射型空間光変調素子５によって空間光変調されなかった照射光は、偏光分離素子４を透過して光源部２側に戻される。
【００５４】
上述したような本実施の形態の表示装置１を用いて、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射された投射プロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、透光性平行平板１８、透光性接着層１９及びマイクロレンズアレイ基板２０における屈折率及び厚さを表２に示す。なお、マイクロレンズアレイ基板２０の屈折率は透光性接着層１９の屈折率より大きく設定されている。
【００５５】
【表２】
2005049551.tif 000004
【００５６】
このような条件で得られたノンシーケンシャル光線追跡結果は、図３の凡例「タイプ１」に示す。この「タイプ１」の投射プロファイルは、「リファレンス」の投射プロファイルと主観評価結果からの「評価点４」の投射プロファイルとの範囲内に収まっている。
【００５７】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子５を用いても画素ずらし素子６で見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子５が備える液晶層１７に接するマイクロレンズアレイ基板２０の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像（投射画像）の高精細化を実現することができる。
【００５８】
さらに、マイクロレンズアレイ基板２０と透光性接着層１９との屈折率差を小さくすることが可能になり、マイクロレンズアレイ作製工程でレンズ面の面粗さが残っていても見かけ上面粗さを低減することができ、光利用効率が向上する。また、マイクロレンズアレイ基板２０を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子５を小型軽量化することができる。
【００５９】
なお、表２に示した構成データは一例であって、この組み合わせに制限されるものではない。また、本実施の形態では、サブフィールド数を４枚として、画素ずらし素子６はスクリーン８で縦横にそれぞれ２準位となるように、マイクロレンズアレイ光学系による画素サイズ縮小を設計している。しかしながら、サブフィールド数が４枚に制限されるものではなく、上記以外の構成も可能である（他の実施の形態でも同様である）。
【００６０】
ここで、本実施の形態に対する比較例について図６を参照して説明する。図６は比較例の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００６１】
比較例の反射型空間光変調素子１５０の基本的構成は、本実施の形態の反射型空間光変調素子５と同じであるが、比較例の透明基板１５１の構成が本実施の形態の透明基板１５の構成と異なっている。なお、本実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００６２】
比較例の透明基板１５１は、光源部２からの照射光が入射する側から順番に、マイクロレンズアレイ基板１５２、光が透過する透光性接着層１５３、光が透過する透光性平行平板１５４を備えている。なお、透光性平行平板１５４とマイクロレンズアレイ基板１５２とは、透光性接着層１５３により接着固定されている。
【００６３】
マイクロレンズアレイ基板１５２は、反射型空間光変調素子１５０の各画素に対応する凸形状の凸レンズ１５５がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板１５２は、光源部２からの照射光が凸レンズ１５５の凸曲面の反対側から入射するように設けられている。そして、マイクロレンズアレイ基板１５２は、透光性平行平板１５４より光源部２からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、透光性平行平板１５４は液晶層１７に接することになる。
【００６４】
このような構成で、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射された投射プロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、マイクロレンズアレイ基板１５２、透光性接着層１５３及び透光性平行平板１５４における屈折率及び厚さを表３に示す。
【００６５】
【表３】
2005049551.tif 000005
【００６６】
このような条件で得られたノンシーケンシャル光線追跡結果は、図３の凡例「タイプ２」に示す。この「タイプ２」の投射プロファイルは、位置０．６を超える範囲で、「評価点４」の投射プロファイルから外れてしまう。したがって、隣接画素への重なりの割合が大きくなり、高精細な表示を実現することはできない。
【００６７】
本発明の第二の形態について図７を参照して説明する。図７は本実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００６８】
本実施の形態の表示装置の基本的構成は、第一の実施の形態の表示装置１と同じであるが、反射型空間光変調素子５において、本実施の形態の透明基板３０の構成が第一の実施の形態の透明基板１５の構成と異なっている。なお、第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する（他の実施の形態でも同様とする）。
【００６９】
本実施の形態の透明基板３０は、光源部２からの照射光が入射する側から順番に、光が透過する透光性平行平板３１、光が透過する透光性接着層３２及びマイクロレンズアレイ基板３３を備えている。透光性平行平板３１はマイクロレンズアレイ基板３３に対して平行に設けられている。なお、透光性平行平板３１とマイクロレンズアレイ基板３３とは、透光性接着層３２により接着固定されている。
【００７０】
マイクロレンズアレイ基板３３は、複数の画素毎に対応する凹形状の凹レンズ３４がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板３３は、光源部２からの照射光が凹レンズ３４の凹曲面の反対側から入射するように設けられている。なお、透光性平行平板３１は、マイクロレンズアレイ基板３３より光源部２からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、マイクロレンズアレイ基板３３が液晶層１７に接することになる。
【００７１】
このような構成で、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射されたプロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、透光性平行平板３１、透光性接着層３２及びマイクロレンズアレイ基板３３における屈折率及び厚さを表４に示す。
なお、マイクロレンズアレイ基板３３の屈折率は透光性接着層３２の屈折率より小さく設定されている。
【００７２】
【表４】
2005049551.tif 000006
【００７３】
第一の実施の形態の透光性平行平板１８からマイクロレンズアレイ基板２０までの光学長（屈折率×厚さ）に比べて、本実施の形態の透光性平行平板３１からマイクロレンズアレイ基板３３までの光学長は長い。このため、投射レンズ７に関するデータは本実施の形態に合わせて最適化されている。
【００７４】
本実施の形態の投射プロファイルは、図３の凡例「タイプ１」と同様のプロファイルとなった。この「タイプ１」の投射プロファイルは、「リファレンス」の投射プロファイルと主観評価結果からの「評価点４」の投射プロファイルとの範囲内に収まっている。
【００７５】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子５を用いても画素ずらし素子６で見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子５が備える液晶層１７に接するマイクロレンズアレイ基板３３の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。
【００７６】
さらに、マイクロレンズアレイ基板３３と透光性接着層３２との屈折率差を小さくすることが可能になり、マイクロレンズアレイ作製工程でレンズ面の面粗さが残っていても見かけ上面粗さを低減することができ、光利用効率が向上する。
また、マイクロレンズアレイ基板２０を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子５を小型軽量化することができる。
【００７７】
なお、表４に示した構成データは一例であって、この組み合わせに制限されるものではない。
【００７８】
本発明の第三の形態について図８を参照して説明する。図８は本実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００７９】
本実施の形態の表示装置の基本的構成は、第一の実施の形態の表示装置１と同じであるが、反射型空間光変調素子５において、本実施の形態の透明基板４０の構成が第一の実施の形態の透明基板１５の構成と異なっている。
【００８０】
本実施の形態の透明基板４０は、光源部２からの照射光が入射する側から順番に、光が透過する平坦化層４１及びマイクロレンズアレイ基板４２を備えている。マイクロレンズアレイ基板２０は、複数の画素毎に対応する凸形状の凸レンズ４３がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板４２は、光源部２からの照射光が凸レンズ４３の凸曲面側から入射するように設けられている。これにより、マイクロレンズアレイ基板４２が液晶層１７に接することになる。なお、平坦化層４１は、マイクロレンズアレイ基板４２より光源部２からの照射光が入射する側に位置付けられている。
【００８１】
平坦化層４１は、例えば透光性樹脂により形成されている。詳述すると、平坦化層４１は、マイクロレンズアレイ基板４２に透光性樹脂を塗布し、その透光性樹脂を硬化させた後、表面を研磨することによって形成されている。
【００８２】
このような構成で、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射されたプロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、平坦化層４１とマイクロレンズアレイ基板４２における屈折率及び厚さを表５に示す。なお、マイクロレンズアレイ基板４２の屈折率は平坦化層４１の屈折率より大きく設定されている。また、投射レンズ７は、反射型空間光変調素子５に合わせてフォーカス調整されている。
【００８３】
【表５】
2005049551.tif 000007
【００８４】
このような条件で得られた本実施の形態の投射プロファイルは、図３の凡例「タイプ１」と同様のプロファイルとなった。この「タイプ１」の投射プロファイルは、「リファレンス」の投射プロファイルと主観評価結果からの「評価点４」の投射プロファイルとの範囲内に収まっている。
【００８５】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子５を用いても画素ずらし素子６で見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子５が備える液晶層１７に接するマイクロレンズアレイ基板４２の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。
【００８６】
また、マイクロレンズアレイ基板４２における凸レンズ４３の凸曲面からなるレンズアレイ面が空気の屈折率よりも大きい平坦化層４１と接することになるため、作製工程で発生するレンズアレイ面の面粗さを見かけ上低減させる効果も有する。面粗さが低減されると前方散乱性が減り、光利用効率が高くなる。さらに、第二の実施の形態に比べて部品数が減るため反射型空間光変調素子５を簡素化することができる。また、マイクロレンズアレイ基板２０を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子５を小型軽量化することができる。
【００８７】
なお、表５に示した構成データは一例であって、この組み合わせに制限されるものではない。
【００８８】
本発明の第四の形態について図９を参照して説明する。図９は本実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００８９】
本実施の形態の表示装置の基本的構成は、第一の実施の形態の表示装置１と同じであるが、反射型空間光変調素子５において、本実施の形態の透明基板５０の構成が第一の実施の形態の透明基板１５の構成と異なっている。
【００９０】
本実施の形態の透明基板５０は、光源部２からの照射光が入射する側から順番に、光が透過する平坦化層５１及びマイクロレンズアレイ基板５２を備えている。マイクロレンズアレイ基板５２は、複数の画素毎に対応する凹形状の凹レンズ５３がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板５２は、光源部２からの照射光が凹レンズ５３の凹曲面側から入射するように設けられている。なお、平坦化層５１は、マイクロレンズアレイ基板５２より光源部２からの照射光が入射する側に位置付けられている。
【００９１】
平坦化層５１は、例えば透光性樹脂により形成されている。詳述すると、平坦化層５１は、マイクロレンズアレイ基板５２に透光性樹脂を塗布し、その透光性樹脂を硬化させた後、表面を研磨することによって形成されている。
【００９２】
このような構成で、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射されたプロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、平坦化層５１とマイクロレンズアレイ基板５２における屈折率及び厚さを表６に示す。なお、マイクロレンズアレイ基板５２の屈折率は平坦化層５１の屈折率より小さく設定されている。また、投射レンズ７は、反射型空間光変調素子５に合わせてフォーカス調整されている。
【００９３】
【表６】
2005049551.tif 000008
【００９４】
このような条件で得られた本実施の形態の投射プロファイルは、図３の凡例「タイプ１」と同様のプロファイルとなった。この「タイプ１」の投射プロファイルは、「リファレンス」の投射プロファイルと主観評価結果からの「評価点４」の投射プロファイルとの範囲内に収まっている。
【００９５】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子５を用いても画素ずらし素子６で見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子５が備える液晶層１７に接するマイクロレンズアレイ基板５２の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。
【００９６】
また、第三の実施の形態と同様に、マイクロレンズアレイ基板５２における凹レンズ５３の凹曲面からなるレンズアレイ面が空気の屈折率よりも大きい平坦化層５１と接することになるため、作製工程で発生するレンズアレイ面の面粗さを見かけ上低減させる効果も有する。面粗さが低減されると前方散乱性が減り、光利用効率が高くなる。さらに、第二の実施の形態に比べて部品数が減るため反射型空間光変調素子５を簡素化することができる。また、マイクロレンズアレイ基板２０を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子５を小型軽量化することができる。
【００９７】
なお、表６に示した構成データは一例であって、この組み合わせに制限されるものではない。
【００９８】
本発明の第五の形態について図１０を参照して説明する。図１０は本実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【００９９】
本実施の形態の表示装置の基本的構成は、第一の実施の形態の表示装置１と同じであるが、反射型空間光変調素子５において、本実施の形態の透明基板６０の構成が第一の実施の形態の透明基板１５の構成と異なっている。
【０１００】
本実施の形態の透明基板６０は、マイクロレンズアレイ基板６１から構成されている。マイクロレンズアレイ基板６１は、複数の画素毎に対応する凸形状の凸レンズ６２がアレイ状に配列された基板である。このようなマイクロレンズアレイ基板６１は、光源部２からの照射光が凸レンズ６２の凸曲面側から入射するように設けられている。
【０１０１】
このような構成で、反射型空間光変調素子５の１画素を明表示としたモデルにおいて、スクリーン８上に投射されたプロファイル（画素の照度分布）をノンシーケンシャル光線追跡で計算した。ここで、マイクロレンズアレイ基板６１の屈折率は１．５４で、その厚さは０．０２０ｍｍで、各アレイの曲率半径は０．０１２ｍｍで、アレイピッチは０．０１４ｍｍである。なお、投射レンズ７は、反射型空間光変調素子５に合わせてフォーカス調整されている。
【０１０２】
このような条件で得られた本実施の形態の投射プロファイルは、マイクロレンズアレイ基板６１の各アレイの焦点距離が第一の実施の形態とほぼ同じであるため、図３の凡例「タイプ１」とほぼ同様のプロファイルとなった。この「タイプ１」の投射プロファイルは、「リファレンス」の投射プロファイルと主観評価結果からの「評価点４」の投射プロファイルとの範囲内に収まっている。
【０１０３】
したがって、低解像な反射型空間光変調素子５を用いても画素ずらし素子６で見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子５が備える液晶層１７に接するマイクロレンズアレイ基板６１の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。さらに、他の実施の形態に比べて部品数が減るため反射型空間光変調素子５を簡素化することができる。また、マイクロレンズアレイ基板２０を最薄２０μｍで形成することによって、反射型空間光変調素子５を小型軽量化することができる。
【０１０４】
なお、上述したマイクロレンズアレイ基板６１の構成データは一例であって、これ以外の設計も可能である。
【０１０５】
また、各実施の形態においては、反射型空間光変調素子５が１つの液晶層１７で構成されているが、これに限るものではなく、例えば、複数の液晶層１７で構成し、スクリーン８上にカラー画像を表示するようにしても良い。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の表示装置によれば、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、そのマイクロレンズアレイ基板に平行に設けられ光が透過する透光性平行平板と、それらの間に挟持され光が透過する透光性樹脂層と、から構成されており、前記透光性平行平板は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制して表示画像の高精細化を実現することができる。さらに、マイクロレンズアレイ基板と透光性樹脂層との屈折率差を小さくすることが可能になるため、レンズ面の面粗さを低減することができ、光利用効率が向上する。
【０１０７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より大きく設定されていることから、光を効率良く使用することができ、光利用効率が向上する。
【０１０８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記透光性樹脂層の屈折率より小さく設定されていることから、光を効率良く使用することができ、光利用効率が向上する。
【０１０９】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２又は３記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍであることから、反射型空間光変調素子を小型軽量化することができる。
【０１１０】
請求項５記載の発明の表示装置によれば、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、光が透過する平坦な平坦化層と、前記複数の画素毎に対応するレンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板と、から構成されており、前記平坦化層は、前記マイクロレンズアレイ基板より前記光源からの照射光が入射する側に位置付けられている。これにより、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。さらに、レンズ面に接する平坦化層によりレンズ面の面粗さを低減することが可能になり、光利用効率が向上する。また、請求項１ないし４に比べ、部品数が減るため反射型空間光変調素子を簡素化することができる。
【０１１１】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凸レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より大きく設定されていることから、光を効率良く使用することができ、光利用効率が向上する。
【０１１２】
請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板のレンズは凹レンズであり、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凹レンズの凹曲面側から入射するように設けられており、前記マイクロレンズアレイ基板の屈折率は前記平坦化層の屈折率より小さく設定されていることから、光を効率良く使用することができ、光利用効率が向上する。
【０１１３】
請求項８記載の発明によれば、請求項５、６又は７記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍであることから、反射型空間光変調素子を小型軽量化することができる。
【０１１４】
請求項９記載の発明の表示装置によれば、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光を複数の画素を用いて空間光変調し、画像光として反射する反射型空間光変調素子と、画像情報に対応して、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に、前記光源から出射された照射光を空間変調するように前記反射型空間光変調素子を駆動制御する表示制御手段と、前記光源から照射された照射光と前記反射型空間光変調素子で反射された画像光とを偏光分離する偏光分離素子と、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、前記複数のサブフィールド毎に、前記偏光分離素子により偏光分離された画像光の光路を所定量シフトさせるように前記光路シフト素子を駆動制御する光路制御手段と、前記光路シフト素子によりシフトされた画像光を被照射体に拡大投射する拡大光学系と、を具備しており、前記反射型空間光変調素子は、光学的に透明な透明基板と、前記複数の画素毎に対応する反射電極を有する反射電極基板と、それらの間に挟持された液晶層と、から構成されており、前記透明基板は、前記反射型空間光変調素子の各画素に対応する凸レンズをアレイ状に有するマイクロレンズアレイ基板から構成されており、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記光源からの照射光が凸レンズの凸曲面側から入射するように設けられている。これにより、低解像な反射型空間光変調素子を用いても光路シフト素子によって見かけ上画素数を増やすことができ、かつ、マイクロレンズアレイ等の光学系によって隣接する画素間の重なりを抑制して高精細な表示が可能になる。特に、反射型空間光変調素子が備える液晶層に接する基板の厚さが最薄２０μｍであっても、隣接する画素間の重なりを抑制し、表示画像の高精細化を実現することができる。さらに、他の請求項に比べて部品数が減るため反射型空間光変調素子を簡素化することができる。
【０１１５】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の表示装置において、前記マイクロレンズアレイ基板の厚さが２０μｍであることから、反射型空間光変調素子を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リファレンスとなる表示装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図２】画素位置を説明するための概略図である。
【図３】画素位置と相対輝度プロファイルとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第一の実施の形態の表示装置全体の構成を光学系示す概略図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【図６】比較例の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【図９】本発明の第四の実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【図１０】本発明の第五の実施の形態の反射型空間光変調素子を概略的に示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１              表示装置
４              偏光分離素子
５              反射型空間光変調素子
６              光路シフト素子（画素ずらし素子）
７              拡大光学系（投射レンズ）
８              被照射体（スクリーン）
１０            光源
１５，３０      透明基板
１６            反射電極基板（シリコンバックプレーン）
１７            液晶層
１８，３１      透光性平行平板
１９，３２      透光性樹脂層（透光性接着層）
２０，３３      マイクロレンズアレイ基板
２１            凸レンズ
３４            凹レンズ
４０，５０      透明基板
４１，５１      平坦化層
４２，５２      マイクロレンズアレイ基板
４３            凸レンズ
５３            凹レンズ
６０            透明基板
６１            マイクロレンズアレイ基板
６２            凸レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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