(57)【要約】【課題】  漏れ光の影響を抑制して、高品質の画像表示を行うことが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】  入力される画像信号に応じた画像を表示する画像表示装置であって、波長帯域が互いに異なる複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次出射する光源部１００と、複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次変調して変調光を生成する画像変調部２００と、画像変調部で変調された変調光の光路をシフト可能な光路シフト部３００と、光路シフト部からの変調光を観察者に提示するための投影光学部４００とを備える。光路シフト部３００は、画像変調部で変調された変調光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能な波長選択性偏光旋回素子３１０と、波長選択性偏光旋回素子からの変調光が入射する複屈折板３２０とを有する。【選択図】      図１
2007065483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像信号に応じた画像を表示する画像表示装置であって、
波長帯域が互いに異なる複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次出射する光源手段と、
前記複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次変調して変調光を生成する画像変調手段と、
前記画像変調手段で変調された変調光の光路をシフト可能な光路シフト手段と、
前記光路シフト手段からの変調光を観察者に提示するための投影光学手段と、
を備え、
前記光路シフト手段は、前記画像変調手段で変調された変調光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能な第１の波長選択性偏光旋回素子と、前記第１の波長選択性偏光旋回素子からの変調光が入射する第１の複屈折板とを有する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光源手段は、白色光を出射する白色光源と、波長帯域が互いに異なる複数色のフィルタが回転方向に配置されたカラーホイールとを有し、
前記カラーホイールの回転にともなって前記白色光が前記複数色のフィルタに順次入射することで、前記カラーホイールから前記複数色の照明光が順次出射される
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の波長選択性偏光旋回素子は、前記光源手段から出射される照明光の色に応じて、偏光方向の旋回制御を行う色が切り替えられる
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１の波長選択性偏光旋回素子は、偏光方向の旋回制御を行う色が互いに異なる複数の層が積層された構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の波長選択性偏光旋回素子がある色に対する偏光方向の旋回制御の切り替えを行うタイミングは、前記光源手段が前記ある色の照明光を出射していない期間である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向は、互いに略直交する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光路シフト手段は、前記第１の複屈折板から出射された変調光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能な第２の波長選択性偏光旋回素子と、前記第２の波長選択性偏光旋回素子からの変調光が入射する第２の複屈折板とをさらに有し、
前記第２の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向はそれぞれ、前記第１の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向と略平行であり、
前記第１の複屈折板の結晶軸方向と前記第２の複屈折板の結晶軸方向とは略直交する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光源手段から出射される各色の照明光の帯域幅は、前記第１の波長選択性偏光旋回素子で偏光方向を旋回制御可能な各色の帯域幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光源手段は、少なくとも３色の照明光を出射するＬＥＤ光源を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記光源手段は、白色光を出射する白色光源を有し、
前記第１の波長選択性偏光旋回素子で偏光方向を旋回制御可能な各色の帯域はオーバーラップしており、
前記白色光源は、前記オーバーラップした部分に輝線スペクトルを有していない
ことを特徴とする請求項８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、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
限られた画素数の表示素子（ＬＣＤ等）を用いて高解像度の画像投影装置（画像表示装置）を得る技術として、偏光旋回液晶セル及び複屈折板からなる光路シフトモジュールを用いて画素ずらしを行う技術（ウォブリング技術）が知られている。
【０００３】
ウォブリング技術では、偏光旋回液晶セルのオン・オフに応じて光線のシフトタイミングが決まるため、偏光旋回液晶セルのオン・オフタイミングと表示素子の表示タイミングとを整合させることが重要である。しかしながら、偏光旋回液晶セルの応答速度が速くないため、偏光旋回液晶セルのオフからオン及びオンからオフへの移行期間（立ち上がり期間及び立ち下がり期間）では、光路シフトモジュールからシフト光と非シフト光の両者が出射されることとなる。そのため、移行期間では、本来の正規の画素位置に隣接する画素位置にも光線が到達し、色漏れ等の問題が生じる。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１では、１フレームの最初の期間と最後の期間に赤（Ｒ）及び青（Ｂ）の表示を行い、それらの間の期間に緑（Ｇ）の表示を行うようにしている。これにより、比視感度の高い緑（Ｇ）の表示が偏光旋回液晶セルの移行期間に重ならないようにできるため、漏れ光の影響を低減することが可能である。しかしながら、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）の表示は移行期間に重なるため、漏れ光の影響を十分に抑えることはできない。その結果、漏れ光の影響によって、いわゆる偽色が生じるといった問題が生じる。
【特許文献１】特開２００２−２８１５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、ウォブリング技術を用いた画像表示装置では、偏光旋回液晶セルの移行期間における漏れ光の影響によって偽色が生じるといった問題があり、高品質の画像表示を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、漏れ光の影響を抑制して、高品質の画像表示を行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像表示装置は、入力される画像信号に応じた画像を表示する画像表示装置であって、波長帯域が互いに異なる複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次出射する光源手段と、前記複数色の照明光を画像信号の色情報に応じて順次変調して変調光を生成する画像変調手段と、前記画像変調手段で変調された変調光の光路をシフト可能な光路シフト手段と、前記光路シフト手段からの変調光を観察者に提示するための投影光学手段と、を備え、前記光路シフト手段は、前記画像変調手段で変調された変調光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能な第１の波長選択性偏光旋回素子と、前記第１の波長選択性偏光旋回素子からの変調光が入射する第１の複屈折板とを有することを特徴とする。
【０００８】
前記画像表示装置において、前記光源手段は、白色光を出射する白色光源と、波長帯域が互いに異なる複数色のフィルタが回転方向に配置されたカラーホイールとを有し、前記カラーホイールの回転にともなって前記白色光が前記複数色のフィルタに順次入射することで、前記カラーホイールから前記複数色の照明光が順次出射されることが好ましい。
【０００９】
前記画像表示装置において、前記第１の波長選択性偏光旋回素子は、前記光源手段から出射される照明光の色に応じて、偏光方向の旋回制御を行う色が切り替えられることが好ましい。
【００１０】
前記画像表示装置において、前記第１の波長選択性偏光旋回素子は、偏光方向の旋回制御を行う色が互いに異なる複数の層が積層された構造を有することが好ましい。
【００１１】
前記画像表示装置において、前記第１の波長選択性偏光旋回素子がある色に対する偏光方向の旋回制御の切り替えを行うタイミングは、前記光源手段が前記ある色の照明光を出射していない期間であることが好ましい。
【００１２】
前記画像表示装置において、前記第１の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向は、互いに略直交することが好ましい。
【００１３】
前記画像表示装置において、前記光路シフト手段は、前記第１の複屈折板から出射された変調光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能な第２の波長選択性偏光旋回素子と、前記第２の波長選択性偏光旋回素子からの変調光が入射する第２の複屈折板とをさらに有し、前記第２の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向はそれぞれ、前記第１の波長選択性偏光旋回素子によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向と略平行であり、前記第１の複屈折板の結晶軸方向と前記第２の複屈折板の結晶軸方向とは略直交することが好ましい。
【００１４】
前記画像表示装置において、前記光源手段から出射される各色の照明光の帯域幅は、前記第１の波長選択性偏光旋回素子で偏光方向を旋回制御可能な各色の帯域幅よりも狭いことが好ましい。
【００１５】
前記画像表示装置において、前記光源手段は、少なくとも３色の照明光を出射するＬＥＤ光源を有することが好ましい。
【００１６】
前記画像表示装置において、前記光源手段は、白色光を出射する白色光源を有し、前記第１の波長選択性偏光旋回素子で偏光方向を旋回制御可能な各色の帯域はオーバーラップしており、前記白色光源は、前記オーバーラップした部分に輝線スペクトルを有していないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光路シフト手段として波長選択性偏光旋回素子及び複屈折板を用いることにより、漏れ光の影響を抑制することができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置（画像表示装置）の概略構成を示したブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、本画像投影装置は、光源部１００と、画像変調部２００と、光路シフト部３００と、投影光学部４００とを備えている。
【００２１】
光源部１００は、波長帯域が互いに異なる複数色の照明光を順次出射するものであり、例えば白色光源と色分離素子によって構成されている。画像変調部２００は、画像信号（映像信号）の色情報に応じて、光源部１００からの複数色の照明光を順次変調するものであり、例えば液晶表示素子（ＬＣＤ）によって構成されている。
【００２２】
光路シフト部（ウォブリング部）３００は、画像変調部２００で変調された変調光の光路をシフトするものであり、波長選択性偏光旋回素子３１０及び複屈折板３２０によって構成されている。波長選択性偏光旋回素子３１０は、入射光の偏光方向の旋回制御を色毎に行うことが可能であり、例えばカラーリンク社（ColorLink Incorporated）のカラースイッチ（ColorSwitch（登録商標））を用いることが可能である。なお、波長選択性偏光旋回素子３１０自体については、例えば特開２００１−２２８４５５号公報や特開２００３−２０７７４７号公報等に記載されている。複屈折板３２０は、例えば、水晶（α−ＳｉＯ2）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、ルチル（ＴｉＯ2）、方解石（ＣａＣｏ3）、チリ硝石（ＮａＮＯ3）、ＹＶＯ4 等の異方性結晶で構成されている。投影光学部４００は、光路シフト部３００からの変調光を観察者に提示するためのものである。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【００２４】
照明部１１０には、白色光を出射する白色光源（ＵＨＰランプ等）が用いられる。照明部１１０から出射された光は、照明光学系（図示せず）を介してカラーホイール１２０に入射する。カラーホイール１２０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のフィルタが回転方向に配置されたものである。カラーホイール１２０が回転することにより、カラーホイール１２０からはＲ光、Ｇ光及びＢ光の照明光が順次出射される。カラーホイール１２０から出射された照明光は、Ｐ／Ｓコンバータ（偏光変換素子）１３０に入射し、照明光の偏光方向が揃えられる。ここでは、Ｐ／Ｓコンバータ１３０からはＳ偏光の照明光が出射されるものとする。
【００２５】
Ｐ／Ｓコンバータ１３０から出射された照明光は、透過型ＬＣＤ２１０に入射する。透過型ＬＣＤ２１０では、入力映像信号（入力画像信号）に応じて変調された変調光（画像光）が生成される。具体的には、カラーホイール１２０でのＲ光、Ｇ光及びＢ光の生成タイミングに同期してＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を透過型ＬＣＤ２１０に表示することで、Ｒ変調光、Ｇ変調光及びＢ変調光が透過型ＬＣＤ２１０から出射され、これらの変調光が時間軸方向で合成される。また、透過型ＬＣＤ２１０では入射光の偏光方向が９０度旋回するため、透過型ＬＣＤ２１０からはＰ偏光の変調光が出射する。透過型ＬＣＤ２１０から出射された変調光は、波長選択性偏光旋回素子３１０に入射する。
【００２６】
波長選択性偏光旋回素子３１０は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の旋回制御を互いに独立して行うことが可能である。具体的には、波長選択性偏光旋回素子３１０は、Ｒ光の旋回制御を行うＲ素子部３１０Ｒ、Ｇ光の旋回制御を行うＧ素子部３１０Ｇ、及びＢ光の旋回制御を行うＢ素子部３１０Ｂを有しており、これらの素子部３１０Ｒ、３１０Ｇ及び３１０Ｂが積層されている。素子部３１０Ｒ、３１０Ｇ及び３１０Ｂはいずれも、オフ電圧が印加されているときには入射光の偏光方向が９０度旋回し、オン電圧が印加されているときには入射光の偏光方向は旋回せずに維持される。
【００２７】
例えば、波長選択性偏光旋回素子３１０にＲ光が入射している場合には、Ｒ素子部３１０Ｒのみが旋回制御に関与し、Ｇ素子部３１０Ｇ及びＢ素子部３１０Ｂは旋回制御には関与しない。したがって、Ｇ素子部３１０Ｇ及びＢ素子部３１０Ｂでは、印加電圧にかかわらず、入射光の偏光方向は旋回せずに維持される。同様に、波長選択性偏光旋回素子３１０にＧ光が入射している場合には、Ｇ素子部３１０Ｇのみが旋回制御に関与し、Ｒ素子部３１０Ｒ及びＢ素子部３１０Ｂは旋回制御には関与しない。また、波長選択性偏光旋回素子３１０にＢ光が入射している場合には、Ｂ素子部３１０Ｂのみが旋回制御に関与し、Ｒ素子部３１０Ｒ及びＧ素子部３１０Ｇは旋回制御には関与しない。
【００２８】
波長選択性偏光旋回素子３１０から出射した変調光（Ｐ偏光或いはＳ偏光）は、複屈折板３２０に入射する。複屈折板３２０では、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方についてはシフト動作を行い、他方についてはシフト動作を行わない。本実施形態では、入射光がＰ偏光である場合にシフト動作を行うものとする。シフト量は、１／２画素ピッチ分である。
【００２９】
複屈折板３２０でシフト制御が行われた変調光は、投影光学系４１０を介してスクリーン５００に投影される。スクリーン５００上では、シフト動作が行われた変調光とシフト動作が行われなかった変調光が合成される。したがって、透過型ＬＣＤ２１０の画素数の２倍の画素数を有する画像がスクリーン５００上に投影されることになる。
【００３０】
次に、図２に示した回路ブロックについて説明する。映像信号（画像信号）は、画像入力インターフェース６１０を介して、画像処理／制御回路６２０に入力する。画像処理／制御回路６２０では、色補正、輝度補正、ガンマ補正、アスペクト変換等の画像処理が行われる。画像処理／制御回路６２０には、カラーホイール駆動回路６３０、ＬＣＤ駆動回路６４０及び偏光旋回素子駆動回路６５０が接続されている。カラーホイール駆動回路６３０によってカラーホイール１２０が駆動され、ＬＣＤ駆動回路６４０によって透過型ＬＣＤ２１０が駆動され、偏光旋回素子駆動回路６５０によって偏光旋回素子３１０が駆動される。これらの駆動は、画像処理／制御回路６２０によって、互いに同期が取られている。したがって、例えばＲ画像を投影する際には、カラーホイール１２０からはＲ光が出射され、透過型ＬＣＤ２１０にはＲ画像が表示され、偏光旋回素子３１０ではＲ素子部３１０Ｒの駆動が制御される。Ｇ画像及びＢ画像についても同様である。
【００３１】
次に、図２に示した画像投影装置の動作を、図３及び図４を参照して説明する。図３はタイミングチャート、図４は動作説明図である。
【００３２】
図３に示すように、カラーホイール１２０からはＲ、Ｇ及びＢの照明光が順次出射している。また、波長選択性偏光旋回素子３１０及び複屈折板３２０によって構成された光路シフト部では、画素シフト状態及び非画素シフト状態が繰り返されるように制御が行われる。
【００３３】
例えば、図３のＡ点では、以下のような動作が行われる。図４（ａ）に示すように、透過型ＬＣＤ２１０からは、Ｐ偏光のＲ光が出射される。ここで、図４では、紙面に平行な方向の偏光方向をＰ偏光、紙面に垂直な方向の偏光方向をＳ偏光としている。Ｒ光はまず、波長選択性偏光旋回素子３１０のＲ素子部３１０Ｒに入射する。Ｒ素子部３１０Ｒにはオフ電圧が印加されているため、Ｒ素子部３１０Ｒに入射したＰ偏光のＲ光は偏光方向が９０度旋回し、Ｒ素子部３１０ＲからはＳ偏光のＲ光が出射される。Ｓ偏光のＲ光はＧ素子部３１０Ｇに入射するが、Ｇ素子部３１０ＧはＧ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｓ偏光のＲ光は旋回せずにＧ素子部３１０Ｇを通過し、Ｂ素子部３１０Ｂに入射する。Ｂ素子部３１０ＢはＢ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｓ偏光のＲ光は旋回せずにＢ素子部３１０Ｂを通過する。したがって、波長選択性偏光旋回素子３１０からは、Ｓ偏光のＲ光が出射される。本実施形態では、複屈折板３２０は入射光がＰ偏光である場合にシフト動作を行う。したがって、複屈折板３２０に入射したＳ偏光のＲ光は、シフトせずに複屈折板３２０から出射する。その結果、スクリーン上では非画素シフト状態の表示が行われる。
【００３４】
図３のＢ点では、以下のような動作が行われる。図４（ｂ）に示すように、透過型ＬＣＤ２１０からは、Ｐ偏光のＲ光が出射される。Ｒ光はまず、波長選択性偏光旋回素子３１０のＲ素子部３１０Ｒに入射する。Ｒ素子部３１０Ｒにはオン電圧が印加されているため、Ｒ素子部３１０Ｒに入射したＰ偏光のＲ光は偏光方向が旋回せず、Ｒ素子部３１０ＲからはＰ偏光のＲ光が出射される。Ｐ偏光のＲ光はＧ素子部３１０Ｇに入射するが、Ｇ素子部３１０ＧはＧ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｐ偏光のＲ光は旋回せずにＧ素子部３１０Ｇを通過し、Ｂ素子部３１０Ｂに入射する。Ｂ素子部３１０ＢはＢ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｐ偏光のＲ光は旋回せずにＢ素子部３１０Ｂを通過する。したがって、波長選択性偏光旋回素子３１０からは、Ｐ偏光のＲ光が出射される。本実施形態では、複屈折板３２０は入射光がＰ偏光である場合にはシフト動作を行う。したがって、複屈折板３２０に入射したＰ偏光のＲ光は、複屈折板３２０で１／２画素ピッチ分シフトして、複屈折板３２０から出射される。その結果、スクリーン上では画素シフト状態の表示が行われる。
【００３５】
図３のＣ点では、以下のような動作が行われる。図４（ｃ）に示すように、透過型ＬＣＤ２１０からは、Ｐ偏光のＧ光が出射される。Ｇ光はまず、波長選択性偏光旋回素子３１０のＲ素子部３１０Ｒに入射する。Ｒ素子部３１０ＲはＲ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｐ偏光のＧ光は旋回せずにＲ素子部３１０Ｒを通過し、Ｇ素子部３１０Ｇに入射する。Ｇ素子部３１０Ｇにはオン電圧が印加されているため、Ｇ素子部３１０Ｇに入射したＰ偏光のＧ光は偏光方向が旋回せず、Ｇ素子部３１０ＧからはＰ偏光のＧ光が出射される。Ｂ素子部３１０ＢはＢ光の偏光旋回にのみ関与するため、Ｐ偏光のＧ光は旋回せずにＢ素子部３１０Ｂを通過する。したがって、波長選択性偏光旋回素子３１０からは、Ｐ偏光のＧ光が出射される。本実施形態では、複屈折板３２０は入射光がＰ偏光である場合にはシフト動作を行う。したがって、複屈折板３２０に入射したＰ偏光のＧ光は、複屈折板３２０で１／２画素ピッチ分シフトして、複屈折板３２０から出射される。その結果、スクリーン上では画素シフト状態の表示が行われる。
【００３６】
ここで、図３のタイミングチャートを見ると、各素子部（Ｒ素子部、Ｇ素子部、Ｂ素子部）の制御タイミング（オン状態とオフ状態との間の切り替えタイミング）は、カラーホイールの色の切り替えタイミングと一致していない。例えば、カラーホイールがＲ光の出射を開始するタイミングよりも前にＲ素子部はオフ状態からオン状態に移行し、カラーホイールがＲ光の出射を終了するタイミングよりも後にＲ素子部はオン状態からオフ状態に移行している。すなわち、Ｒ素子部の旋回制御の切り替えタイミングは、Ｒ光が出射されていない期間である。このような制御を行うことができるのは、Ｒ素子部は、Ｒ光の旋回制御にのみ関与し、Ｇ光及びＢ光の旋回制御には関与しないためである。すなわち、波長選択性偏光旋回素子３１０が色選択性（波長選択性）を持っているためである。
【００３７】
従来のように光路シフト部（ウォブリング部）に偏光旋回液晶セルを用いた場合には、偏光旋回液晶セルは色選択性を持っていないため、偏光旋回液晶セルの制御タイミング（オン状態とオフ状態との間の切り替えタイミング）は、カラーホイールの色の切り替えタイミングと一致させる必要がある。しかしながら、背景技術でも述べたように、偏光旋回液晶セルの応答速度が速くないため、偏光旋回液晶セルの移行期間（オン状態とオフ状態との間の切り替え期間）では、光路シフト部からはシフト光と非シフト光の両者が出射されることとなる。そのため、移行期間では、本来の正規の画素位置に隣接する画素位置にも光線が到達し、色漏れによって偽色が生じてしまう。
【００３８】
本実施形態では、波長選択性偏光旋回素子３１０を用いるため、各素子部（Ｒ素子部、Ｇ素子部、Ｂ素子部）の制御タイミング（オン状態とオフ状態との間の切り替えタイミング）を、カラーホイールの色の切り替えタイミングと一致させる必要がない。したがって、波長選択性偏光旋回素子３１０の応答速度が遅かったとしても、色漏れ等の問題を防止することができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。また、波長選択性偏光旋回素子３１０の制御タイミングに十分なマージンを持たせることができるため、制御が容易になる。
【００３９】
図５は、波長選択性偏光旋回素子の特性と光源部の特性を模式的に示した図である。図５に示すように、Ｒ照明光の帯域幅はＲ素子部３１０Ｒの帯域幅よりも狭く、Ｇ照明光の帯域幅はＧ素子部３１０Ｇの帯域幅よりも狭く、Ｂ照明光の帯域幅はＢ素子部３１０Ｂの帯域幅よりも狭い。また、Ｒ素子部３１０Ｒの特性とＧ素子部３１０Ｇの特性とのオーバーラップ部分、及びＧ素子部３１０Ｇの特性とＢ素子部３１０Ｂの特性とのオーバーラップ部分には、いずれも照明光の波長成分は存在しない。
【００４０】
図５に示すような関係となるように照明光の波長帯域を選定することにより、上述したオーバーラップ部分に起因した偽色の発生を防止することができ、より高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【００４１】
上述したような特性を満たすために、例えば超高圧水銀ランプを用いることが効果的である。図６は、超高圧水銀ランプの分光分布特性を示したものである。図５及び図６からわかるように、超高圧水銀ランプは、上述したオーバーラップ部分には輝線スペクトルを有していない。したがって、超高圧水銀ランプを用いた場合には、図５に示すような関係をほぼ実質的に満たすことが可能である。
【００４２】
（実施形態２）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で示した構成要素に対応する構成要素については同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００４３】
本実施形態では、光源部にＬＥＤ光源１４０を用いている。ＬＥＤ光源１４０は、赤色ＬＥＤ１４０Ｒ、緑色ＬＥＤ１４０Ｇ及び青色ＬＥＤ１４０Ｂによって構成されている。ＬＥＤ１４０Ｒ、ＬＥＤ１４０Ｇ及びＬＥＤ１４０Ｂは、ＬＥＤ駆動回路６６０からの駆動信号によって順次発光する。ＬＥＤ１４０Ｒ、ＬＥＤ１４０Ｇ及びＬＥＤ１４０Ｂの発光タイミングに同期して、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像を透過型ＬＣＤ２１０に表示することで、Ｒ変調光、Ｇ変調光及びＢ変調光が透過型ＬＣＤ２１０から出射される。その他の基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００４４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。また、各ＬＥＤの発光波長帯域は狭いため、本実施形態では、図５に示すような関係を容易に満たすことが可能である。
【００４５】
（実施形態３）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で示した構成要素に対応する構成要素については同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００４６】
第１の実施形態では、画像変調部として透過型ＬＣＤ２１０を用いていたが、本実施形態では、画像変調部として反射型ＬＣＤ２２０を用いている。具体的には、Ｐ／Ｓコンバータ１３０からの出射光（本実施形態ではＳ偏光）が、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）２３０を介して反射型ＬＣＤ２２０に入射する。反射型ＬＣＤ２２０では、入力映像信号（入力画像信号）に応じて変調された変調光（画像光）が生成され、生成された変調光（Ｐ偏光）がＰＢＳ２３０を介して波長選択性偏光旋回素子３１０に入射する。その他の基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００４７】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【００４８】
（実施形態４）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で示した構成要素に対応する構成要素については同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、画像変調部としてＤＭＤ（デジタルマイクロミラー素子）２４０を用いている。ＤＭＤ駆動回路６７０によってＤＭＤ２４０を駆動することで、入力映像信号（入力画像信号）に応じて変調された変調光（画像光）が生成され、生成された変調光が波長選択性偏光旋回素子３１０に入射する。その他の基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【００５１】
（実施形態５）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で示した構成要素に対応する構成要素については同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００５２】
第１の実施形態では、画像変調部として単板式のＬＣＤ（透過型ＬＣＤ２１０）を用いていたが、本実施形態では、画像変調部として２板式のＬＣＤ（透過型ＬＣＤ２１１及び２１２）を用いている。以下、図１０を参照して、本実施形態の構成及び動作の概略を説明する。
【００５３】
照明部１１０からの白色光がＰ／Ｓコンバータ１３０に入射し、Ｐ／Ｓコンバータ１３０からはＳ偏光の光が出射される。Ｐ／Ｓコンバータ１３０から出射された光は、ダイクロイックミラー１５１によって、Ｇ（緑）光成分とＲ及びＢ光成分に分離される。
【００５４】
Ｇ光はミラー１５２によって反射され、透過型ＬＣＤ２１１に入射する。透過型ＬＣＤ２１１では、ＬＣＤ駆動回路６４０からの駆動信号により、入力映像信号（入力画像信号）に応じて変調されたＧ変調光（Ｇ画像光）が生成される。
【００５５】
Ｒ光及びＢ光は、ミラー１５３によって反射され、カラーホイール１２１に入射する。カラーホイール１２１の基本的構成及び動作は第１の実施形態と同様であるが、本実施形態のカラーホイール１２１はＲフィルタ部とＢフィルタ部に２分割されている。すなわち、カラーホイール１２１が回転することにより、カラーホイール１２１からはＲ光及びＢ光が順次出射される。カラーホイール１２１から出射されたＲ光及びＢ光は、順次透過型ＬＣＤ２１２に入射する。透過型ＬＣＤ２１２では、ＬＣＤ駆動回路６４０からの駆動信号により、入力映像信号（入力画像信号）に応じて変調されたＲ変調光（Ｒ画像光）及びＢ変調光（Ｂ画像光）が順次生成される。
【００５６】
透過型ＬＣＤ２１１から出射されたＧ変調光と、透過型ＬＣＤ２１２から出射されたＲ変調光及びＢ変調光は、ダイクロイックプリズム２５０を介して波長選択性偏光旋回素子３１０に入射する。Ｒ変調光とＢ変調光は時分割で表示が行われるため、従来のように偏光旋回素子として偏光旋回液晶セルを用いた場合には、Ｒ変調光とＢ変調光との間で色漏れによって偽色が生じてしまう。本実施形態では、Ｒ変調光とＢ変調光に関して、波長選択性偏光旋回素子３１０に対して第１の実施形態と同様の制御を行う。これにより、色漏れによる偽色の問題を防止することができる。
【００５７】
このように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【００５８】
（実施形態６）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で示した構成要素に対応する構成要素については同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００５９】
第１の実施形態は２点画素シフトの画像投影装置に関するものであったが、本実施形態は４点画素シフトの画像投影装置に関するものである。具体的には、光路シフト部として、２つの波長選択性偏光旋回素子３１１及び３１２と、２つの複屈折板３２１及び３２２を設けている。
【００６０】
波長選択性偏光旋回素子３１１及び３１２はいずれも、第１の実施形態で示した波長選択性偏光旋回素子３１０と同様の機能を有しており、波長選択性偏光旋回素子３１１によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向はそれぞれ、波長選択性偏光旋回素子３１２によって旋回制御される変調光の２つの偏光方向と略平行である。また、複屈折板３２１の結晶軸方向と複屈折板３２２の結晶軸方向とは略直交している。具体的には、複屈折板３２１では、入射光がＳ偏光（本実施形態では垂直偏光方向）の場合にはシフト動作を行わず、入射光がＰ偏光（本実施形態では水平偏光方向）の場合には水平方向のシフト動作を行う。複屈折板３２２では、入射光がＰ偏光の場合にはシフト動作を行わず、入射光がＳ偏光の場合には垂直方向のシフト動作を行う。
【００６１】
以下、本実施形態に係る画像投影装置の動作を、図１２及び図１３〜図１６を参照して説明する。図１２はタイミングチャート、図１３〜図１６は動作説明図である。
【００６２】
図１２に示すように、カラーホイール１２０からはＲ、Ｇ及びＢの照明光が順次出射され、波長選択性偏光旋回素子３１１及び３１２並びに複屈折板３２１及び３２２によって構成された光路シフト部により、画素シフト状態が制御される。その結果、スクリーン上には、画素位置Ａ、画素位置Ｂ、画素位置Ｄ、画素位置Ｃの順に画像が表示され（図１３〜図１６参照）、４点画素シフトの画像表示が行われる。以下、シフト動作の詳細を、図１２及び図１３〜図１６を参照して説明する。
【００６３】
図１３は、画素位置Ａに画像を表示する場合の動作を示した図である。透過型ＬＣＤ２１０からはＰ偏光のＲ画像光（Ｒ変調光）が出射され、偏光旋回素子３１１に入射する。偏光旋回素子３１１のＲ素子部３１１Ｒにはオフ電圧が印加されているため、画像光は９０度偏光旋回し、偏光旋回素子３１１からはＳ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２１に入射したＳ偏光の画像光は、複屈折板３２１でシフトせずに複屈折板３２１から出射される。偏光旋回素子３１２のＲ素子部３１２Ｒにはオフ電圧が印加されているため、Ｓ偏光の画像光は９０度偏光旋回し、偏光旋回素子３１２からはＰ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２２に入射したＰ偏光の画像光は、複屈折板３２２でシフトせずに複屈折板３２２から出射される。なお、図１３中の両側矢印は、各画像光の偏光方向を示している。図１４〜図１６についても同様である。
【００６４】
このようにして、スクリーン上の画素位置ＡにＲ画像光が到達する。Ｇ画像光及びＢ画像光についても同様の動作が行われる。その結果、スクリーン上の画素位置Ａに、Ｒ画像光、Ｇ画像光及びＢ画像光が順次到達する。
【００６５】
図１４は、画素位置Ｂに画像を表示する場合の動作を示した図である。透過型ＬＣＤ２１０からはＰ偏光のＲ画像光（Ｒ変調光）が出射され、偏光旋回素子３１１に入射する。偏光旋回素子３１１のＲ素子部３１１Ｒにはオン電圧が印加されているため、画像光は偏光旋回せず、偏光旋回素子３１１からはＰ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２１に入射したＰ偏光の画像光は、複屈折板３２１で水平方向にシフトして複屈折板３２１から出射される。偏光旋回素子３１２のＲ素子部３１２Ｒにはオン電圧が印加されているため、Ｐ偏光の画像光は偏光旋回せず、偏光旋回素子３１２からはＰ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２２に入射したＰ偏光の画像光は、複屈折板３２２でシフトせずに複屈折板３２２から出射される。
【００６６】
このようにして、スクリーン上の画素位置ＢにＲ画像光が到達する。Ｇ画像光及びＢ画像光についても同様の動作が行われる。その結果、スクリーン上の画素位置Ｂに、Ｒ画像光、Ｇ画像光及びＢ画像光が順次到達する。
【００６７】
図１５は、画素位置Ｄに画像を表示する場合の動作を示した図である。透過型ＬＣＤ２１０からはＰ偏光のＲ画像光（Ｒ変調光）が出射され、偏光旋回素子３１１に入射する。偏光旋回素子３１１のＲ素子部３１１Ｒにはオン電圧が印加されているため、画像光は偏光旋回せず、偏光旋回素子３１１からはＰ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２１に入射したＰ偏光の画像光は、複屈折板３２１で水平方向にシフトして複屈折板３２１から出射される。偏光旋回素子３１２のＲ素子部３１２Ｒにはオフ電圧が印加されているため、Ｐ偏光の画像光は９０度偏光旋回し、偏光旋回素子３１２からはＳ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２２に入射したＳ偏光の画像光は、複屈折板３２２で垂直方向にシフトして複屈折板３２２から出射される。
【００６８】
このようにして、スクリーン上の画素位置ＤにＲ画像光が到達する。Ｇ画像光及びＢ画像光についても同様の動作が行われる。その結果、スクリーン上の画素位置Ｄに、Ｒ画像光、Ｇ画像光及びＢ画像光が順次到達する。
【００６９】
図１６は、画素位置Ｃに画像を表示する場合の動作を示した図である。透過型ＬＣＤ２１０からはＰ偏光のＲ画像光（Ｒ変調光）が出射され、偏光旋回素子３１１に入射する。偏光旋回素子３１１のＲ素子部３１１Ｒにはオフ電圧が印加されているため、画像光は９０度偏光旋回し、偏光旋回素子３１１からはＳ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２１に入射したＳ偏光の画像光は、複屈折板３２１でシフトせずに複屈折板３２１から出射される。偏光旋回素子３１２のＲ素子部３１２Ｒにはオン電圧が印加されているため、Ｓ偏光の画像光は偏光旋回せず、偏光旋回素子３１２からはＳ偏光の画像光が出射される。複屈折板３２２に入射したＳ偏光の画像光は、複屈折板３２２で垂直方向にシフトして複屈折板３２２から出射される。
【００７０】
このようにして、スクリーン上の画素位置ＣにＲ画像光が到達する。Ｇ画像光及びＢ画像光についても同様の動作が行われる。その結果、スクリーン上の画素位置Ｃに、Ｒ画像光、Ｇ画像光及びＢ画像光が順次到達する。
【００７１】
以上のように、本実施形態も、第１の実施形態と同様の基本的構成を有しており、基本的な動作も第１の実施形態と同様である。したがって、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、高品質の画像表示を行うことが可能となる。
【００７２】
なお、上述した第１〜第６の実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能であり、そのような場合にも、上述した作用効果と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００７３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の動作を示したタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の動作を説明するための動作説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係り、波長選択性偏光旋回素子の特性と光源部の特性を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係り、超高圧水銀ランプの分光分布特性を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の構成を示した図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の動作を示したタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の動作を説明するための動作説明図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の動作を説明するための動作説明図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の動作を説明するための動作説明図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の動作を説明するための動作説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００…光源部      １１０…照明部      １２０、１２１…カラーホイール
１３０…Ｐ／Ｓコンバータ      １４０…ＬＥＤ光源
１４０Ｒ…赤色ＬＥＤ      １４０Ｇ…緑色ＬＥＤ      １４０Ｂ…青色ＬＥＤ
１５１…ダイクロイックミラー      １５２、１５３…ミラー
２００…画像変調部      ２１０、２１１、２１２…透過型ＬＣＤ
２２０…反射型ＬＣＤ      ２３０…ＰＢＳ
２４０…ＤＭＤ      ２５０…ダイクロイックプリズム
３００…光路シフト部
３１０、３１１、３１２…波長選択性偏光旋回素子
３１０Ｒ、３１１Ｒ、３１２Ｒ…Ｒ素子部
３１０Ｇ、３１１Ｇ、３１２Ｇ…Ｇ素子部
３１０Ｂ、３１１Ｂ、３１２Ｂ…Ｂ素子部
３２０、３２１、３２２…複屈折板
４００…投影光学部      ４１０…投影光学系
５００…スクリーン
６１０…画像入力インターフェース      ６２０…画像処理／制御回路
６３０…カラーホイール駆動回路      ６４０…ＬＣＤ駆動回路
６５０…偏光旋回素子駆動回路      ６６０…ＬＥＤ駆動回路
６７０…ＤＭＤ駆動回路
【図１】
2007065483.tif 000003
【図２】
2007065483.tif 000004
【図３】
2007065483.tif 000005
【図４】
2007065483.tif 000006
【図５】
2007065483.tif 000007
【図６】
2007065483.tif 000008
【図７】
2007065483.tif 000009
【図８】
2007065483.tif 000010
【図９】
2007065483.tif 000011
【図１０】
2007065483.tif 000012
【図１１】
2007065483.tif 000013
【図１２】
2007065483.tif 000014
【図１３】
2007065483.tif 000015
【図１４】
2007065483.tif 000016
【図１５】
2007065483.tif 000017
【図１６】
2007065483.tif 000018