(57)【要約】【課題】光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止する。【解決手段】照明光Ｌを射出する光源装置１０と、照明光Ｌを変調して変調光として射出する第１光変調素子４０とを備える画像表示装置であって、上記変調光の光路をシフトする光路シフト手段７０を備える。【選択図】図１
2007264340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する光源装置と、照明光を変調して変調光として射出する第１光変調素子とを備える画像表示装置であって、
前記変調光の光路をシフトする光路シフト手段を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記変調光をさらに変調する第２光変調素子を備え、前記光路シフト手段は前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に設置されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１光変調素子から射出された前記変調光を前記第２光変調素子に導光する両側テレセントリックレンズを備えることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源装置から射出された前記照明光を複数の照明光に分光する分光手段と、分光された照明光の各々に対して設置される前記第１光変調素子と、該第１光変調素子によって変調された各変調光を合成する合成手段とを備え、
前記光路シフト手段は、各前記第１光変調素子と前記合成手段との間の各々に設置されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
複数の前記光源装置と、各光源装置から射出された照明光の各々に対して設置される前記第１光変調素子と、該第１光変調素子によって変調された各変調光を合成する合成手段とを備え、
前記光路シフト手段は、各前記第１光変調素子と前記合成手段との間の各々に設置されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光路シフト手段を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、前記光路シフト手段を駆動する駆動部と、該駆動部に指示信号を入力するための入力部とを備える
ことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光路シフト手段を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、前記光路シフト手段を駆動する駆動部と、表示画像に応じて前記駆動部に指示信号を入力する表示画像検出手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記指示信号を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項６または７記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光路シフト手段は、可変頂角プリズムであることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記光路シフト手段は、透過型の液晶装置であることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
照明光を変調した変調光を射出する画像表示装置と、該画像表示装置から射出された前記変調光をスクリーンに拡大投射する投射手段とを備えるプロジェクタであって、
前記画像表示装置として、請求項１〜１０いずれかに記載の画像表示装置を用いることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及びプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚しく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかし、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は１〜１０２［nit］程度の範囲であり、また階調数は８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が１０−２〜１０４［nit］程度あり、また輝度弁別能力は０．２［nit］でこれを階調数に換算すると１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。
【０００３】
また、映画やゲーム等で使用されるＣＧ（Computer Graphics）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）表示データという。）に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。しかしそれを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているために、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
【０００４】
さらに、次期ＯＳ（Operating System）、例えばWINDOWS（登録商標）-Vista（登録商標）に搭載されるWCS(Windows（登録商標） Color System)においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ・高階調の電子ディスプレイ装置実現への要求が高まると予想される。
【０００５】
ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、ＤＬＰ（Digital Light Processing、商標）プロジェクタといった投写型表示装置（プロジェクタ）は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている。
【０００６】
高ダイナミックレンジのディスプレイ装置として、光源からの照明光を光路上に直列配置された２つの光変調素子（第１光変調素子及び第２光変調素子）によって二重変調することによって、コントラスト比を向上させる、いわゆるＨＤＲ（High Dynamic Range）ディスプレイが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
そして、このようなＨＤＲディスプレイでは、赤色照明光と、緑色照明光と、青色照明光との各々を第１光変調素子にて変調した後にクロスダイクロイックプリズム（合成手段）を用いて合成し、この合成光をさらに第２光変調素子によって変調している。
【特許文献１】特開２００５−２５０４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、第１光変調素子で変調した変調光を第２光変調素子にて正確に変調するには、第１光変調素子及び第２光変調素子が光（照明光や変調光等）の光路に対して高精度に位置合わせされている必要がある。また、第１光変調素子と第２光変調素子との間にリレーレンズを設置する場合には、第１光変調素子と第２光変調素子とさらにリレーレンズを光の光路に対して高精度に位置合わせする必要がある。仮に、第１光変調素子と第２光変調素子との設置位置が光路に対してずれている場合には、第１光変調素子から射出された変調光の第２光変調素子における照射領域がずれてしまい、変調光を正確に変調することができなくなる。この結果、モアレの発生等の画質劣化が生じる。
このため、第１光変調素子や第２光変調素子等は、光路に対して正確に位置合わせされた状態で固定されている。
【０００９】
しかしながら、第１光変調素子や第２光変調素子等を固定する固定機構が、照明光等の熱によって熱変形したり経時変形する場合があった。このような場合には、第１光変調素子や第２光変調素子等の位置が光路に対してずれることとなり、第１光変調素子から射出された変調光を第２光変調素子にて正確に変調することができなくなる。また、照明光等の熱によってリレーレンズが熱変形する場合もあり、このような場合には変調光の光路が移動し、結果として第２変調素子が光路に対してずれることとなる。そして、同様に、第１光変調素子から射出された変調光を第２光変調素子にて正確に変調することができなくなる。
【００１０】
なお、ＨＤＲディスプレイでは、上述のように第１光変調素子から射出された変調光を正確に第２変調素子にて変調するために、特に第１光変調素子や第２光変調素子等を高精度に光路に対して位置合わせする必要があることを説明した。一方で、複数の照明光に対して第１光変調素子が各々設置され、各第１光変調素子にて変調された変調光を合成して拡大投射するディスプレイ（画像表示装置）、すなわち上述したＨＤＲディスプレイの構成から第２光変調素子を抜いた構成を有するディスプレイであっても、各第１光変調素子から射出された変調光を正確に合成する必要がある。つまり、各第１光変調素子から射出される変調光の光路がクロスダイクロイックプリズムによって正確に重ね合わせる必要がある。
そして、このような複数の変調光を合成するディスプレイにおいても、各第１光変調素子を固定する固定手段等が照明光等の熱によって熱変形したり経時変形する場合があった。この結果、各第１光変調素子から射出される変調光の光路がずれて各変調光を正確に重ね合わせることができず、画質劣化が生じる。
【００１１】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、照明光を射出する光源装置と、照明光を変調して変調光として射出する第１光変調素子とを備える画像表示装置であって、上記変調光の光路をシフトする光路シフト手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を有する本発明の画像表示装置によれば、光路シフト手段によって変調光の光路をシフトすることが可能となる。このため、例えば、第１光変調素子を固定する固定手段の熱変形や経時変化等によって、第１光変調素子等の光学素子と変調光の光路とが相対的に位置ずれした場合であっても、光路シフト手段によって変調光の光路をシフトすることで、再度光学素子と変調光の光路とを位置合わせすることができる。したがって、本発明によれば、光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の画像表示装置においては、上記変調光をさらに変調する第２光変調素子を備え、上記光路シフト手段は上記第１光変調素子と上記第２光変調素子との間に設置されるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、例えば、第１光変調素子あるいは第２光変調素子を固定する固定手段の熱変形や経時変形等によって、第１光変調素子や第２光変調素子等の光学素子と変調光の光路が相対的に位置ずれした場合であっても、光路シフト手段によって変調光の光路をシフトすることで、第１光変調素子から射出された変調光を第２光変調素子に正確に導光することが可能となる。よって、光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生が抑止されたＨＤＲディスプレイを実現することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の画像表示装置においては、第１光変調素子及び第２光変調素子を備える場合に、上記第１光変調素子から射出された上記変調光を上記第２光変調素子に導光する両側テレセントリックレンズを備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、第１光変調素子と第２光変調素子との間において変調光が平行光となるため、第１光変調素子と第２光変調素子との間のいずれの位置に光路シフト手段を設置しても変調光の光路をシフトすることが可能となり、設計の自由度を高めることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の画像表示装置においては、上記光源装置から射出された上記照明光を複数の照明光に分光する分光手段と、分光された照明光の各々に対して設置される上記第１光変調素子と、該第１光変調素子によって変調された各変調光を合成する合成手段とを備え、上記光路シフト手段は、各上記第１光変調素子と上記合成手段との間の各々に設置されるという構成を採用することもできる。
また、複数の上記光源装置と、各光源装置から射出された照明光の各々に対して設置される上記第１光変調素子と、該第１光変調素子によって変調された各変調光を合成する合成手段とを備え、上記光路シフト手段は、各上記第１光変調素子と上記合成手段との間の各々に設置されるという構成を採用することもできる。
このようないずれかの構成を採用することによって、例えば第１光変調素子を固定する固定手段等が照明光等の熱によって熱変形したり経時変形することによって、いずれかの第１光光変調素子から射出される変調光の光路が合成手段（光学素子）に対してずれた場合であっても、光路シフト手段によって、ずれた変調光の光路をシフトして合成手段に対して合わせることが可能となる。このため、常に各変調光を合成手段によって正確に重ね合わせることが可能となる。したがって、光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の画像表示装置においては、上記光路シフト手段を制御する制御手段を備え、該制御手段は、上記光路シフト手段を駆動する駆動部と、該駆動部に指示信号を入力するための入力部とを備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、入力部を操作することによって光路シフト手段を制御することができる。したがって、鑑賞者が表示画像を鑑賞しながら入力部を操作することによって、画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の画像表示装置においては、上記光路シフト手段を制御する制御手段を備え、該制御手段は、上記光路シフト手段を駆動する駆動部と、表示画像に応じて上記駆動部に指示信号を入力する表示画像検出手段とを備えるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、表示画像検出手段から表示画像に応じた指示信号が駆動部に入力され、この指示信号に基づいて光路シフト手段が駆動される。したがって、自動で画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００１９】
なお、本発明の画像表示装置においては、制御手段を備える場合に、上記指示信号を記憶する記憶部を備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、例えば、一度画像表示装置の電源を切った後、再度画像表示装置を立ち上げた場合に、迅速に光路シフト手段の調整を行うことが可能となる。
【００２０】
なお、本発明の画像表示装置においては、具体的には、上記光路シフト手段が、可変頂角プリズムであるという構成や透過型の液晶装置であるという構成を採用することができる。
【００２１】
次に、本発明のプロジェクタは、照明光を変調した変調光を射出する画像表示装置と、該画像表示装置から射出された上記変調光をスクリーンに拡大投射する投射手段とを備えるプロジェクタであって、上記画像表示装置として、本発明の画像表示装置を用いることを特徴とする。
本発明の画像表示装置によれば、光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止することが可能となる。したがって、このような画像表示装置を備えるプロジェクタは、優れた表示特性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像表示装置及びプロジェクタの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプロジェクタが備える光学系の概略構成図である。
本実施形態のプロジェクタＰＪ１は、照明光Ｌを射出する光源装置１０と、光源装置１０から射出された照明光Ｌの輝度分布を均一化する均一照明系２０と、照明光Ｌを赤色照明光Ｌ１と緑色照明光Ｌ２と青色照明光Ｌ３とに分光するとともに各照明光Ｌ１〜Ｌ３を導光する分光系３０（分光手段）と、各照明光Ｌ１〜Ｌ３に対して設置されるとともに各照明光Ｌ１〜Ｌ３を輝度変調する液晶ライトバルブ４０（第１光変調素子）と、各液晶ライトバルブ４０において輝度変調された照明光Ｌ１〜Ｌ３（変調光）を合成して合成光Ｌ４として射出するクロスダイクロイックプリズム５０と、合成光Ｌ４を導光するリレーレンズ６０（両側テレセントリックレンズ）と、リレーレンズ６０にて導光される合成光Ｌ４の光路をシフトする可変頂角プリズム７０（光路シフト手段）と、可変頂角プリズム７０を制御する制御部８０と、可変頂角プリズム７０から射出された合成光Ｌ４を輝度変調する液晶ライトバルブ９０（第２光変調素子）と、液晶ライトバルブ９０において輝度変調された合成光Ｌ４をスクリーン２００に拡大投射する投射レンズ１００とを備えている。
なお、以下の説明において、光学系全体のｘｙｚ直交座標系は、液晶ライトバルブ９０の画素面をｘｙ平面とし、クロスダイクロイックプリズム５０から射出された合成光Ｌが投射レンズ１００に向かう方向（ｘ−ｙ平面と直交する方向）をｚ方向とする。
【００２４】
光源装置１０は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなるランプ１１と、ランプ１１からの射出光を反射・集光するリフレクタ１２とを備えており、ランプ１１から射出された射出光をリフレクタ１２で反射・集光して照明光Ｌとして射出する。
【００２５】
均一照明系２０は、フライアイレンズ等からなる第１，第２のレンズアレイ２１，２２と、偏光変換素子２３と、集光レンズ２４とを含んで構成されている。そして、光源装置１０から射出された照明光Ｌの輝度分布を第１，第２のレンズアレイ２１，２２により均一化し、第１，第２のレンズアレイ２１，２２を通過した照明光Ｌを偏光変換素子２３により液晶ライトバルブ４０に入射可能な偏光方向に偏光し、偏光した照明光Ｌを集光レンズ２４により集光して分光系３０に射出する。なお、偏光変換素子２３は、例えば、ＰＢＳアレイと、１／２波長板とで構成されており、ランダム偏光を特定の直線偏光に変換するものである。
【００２６】
分光系３０は、光分離手段としての２つのダイクロイックミラー３１，３２と、４つのミラー（反射ミラー３３，３４，３５）と、５つのフィールドレンズ（レンズ３６、リレーレンズ３７、平行化レンズ３８（３８Ｒ，３８Ｂ，３８Ｇ））とを備えている。
【００２７】
ダイクロイックミラー３１，３２は、光源装置１０からの照明光Ｌを、赤色照明光Ｌ１、緑色照明光Ｌ２、青色照明光Ｌ３の３原色光に分離するものである。
ダイクロイックミラー３１は、均一照明系２０の後段に設置されている。このダイクロイックミラー３１は、緑色照明光Ｌ２及び青色照明光Ｌ３を反射するとともに赤色照明光Ｌ１を透過する性質のダイクロイック膜をガラス板等に形成したもので、照明光Ｌに含まれる緑色照明光Ｌ２及び青色照明光Ｌ３をｘ方向に反射するとともに赤色照明光Ｌ１をｚ方向に透過する。
ダイクロイックミラー３２は、ダイクロイックミラー３１のｘ方向の後段に設置されている。このダイクロイックミラー３２は、緑色照明光Ｌ２を反射するとともに青色照明光Ｌ３を透過する性質のダイクロイック膜をガラス板等に形成したもので、ダイクロイックミラー３１によって反射された緑色照明光Ｌ２及び青色照明光Ｌ３のうち、緑色照明光Ｌ２をｚ方向に反射して平行化レンズ３８Ｇに導光するとともに青色照明光Ｌ３をｘ方向に透過してレンズ３６に導光する。
【００２８】
反射ミラー３３は、ダイクロイックミラー３１のｚ方向の後段に設置されており、ｚ方向から入射される赤色照明光Ｌ１をｘ方向に反射して平行化レンズ３８Ｒに導光するものである。
反射ミラー３４は、ダイクロイックミラー３２のｘ方向の後段に設置されており、ｘ方向から入射される青色照明光Ｌ３をｚ方向に反射して反射ミラー３５に導光するものである。
反射ミラー３５は、反射ミラー３４のｚ方向の後段に設置されており、ｚ方向から入射される青色照明光Ｌ３をｘ方向に反射して平行化レンズ３８Ｂに導光するものである。
【００２９】
レンズ３６は、ダイクロイックミラー３２と反射ミラー３４との間に設置されており、リレーレンズ３７に青色照明光Ｌ３を効率よく導光するためのものである。また、リレーレンズ３７は、反射ミラー３４と反射ミラー３５との間に設置されており、青色照明光Ｌ３を導光するためのものである。
【００３０】
なお、青色照明光Ｌ３は、他の照明光Ｌ１，Ｌ２と比較して液晶ライトバルブ４０まで長い距離を導光されることとなるが、レンズ３６及びリレーレンズ３７によって、その強度分布をほぼ保存された状態で、かつ光損失を殆ど伴うことなく導光される。
【００３１】
平行化レンズ３８は、入射される照明光を略平行化して射出するものであり、液晶ライトバルブ４０Ｒの直前に設置される平行化レンズ３８Ｒと、液晶ライトバルブ４０Ｇの直前に設置される平行化レンズ３８Ｇと、液晶ライトバルブ４０Ｂの直前に設置される平行化レンズ３８Ｂと、によって構成されている。
各照明光Ｌ１〜Ｌ３は、各平行化レンズ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂを介することによって略平行化され、その後各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射する。すなわち、赤色照明光Ｌ１は、平行化レンズ３８Ｒを介することによって略平行化され、その後液晶ライトバルブ４０Ｒに入射する。また、緑色照明光Ｌ２は、平行化レンズ３８Ｇを介することによって略平行化され、その後液晶ライトバルブ４０Ｇに入射する。また、青色照明光Ｌ３は、平行化レンズ３８Ｂを介することによって略平行化され、その後液晶ライトバルブ４０Ｂに入射する。
【００３２】
液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、画素電極及びこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子や薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にＴＮ型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。これらの液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。
そして、液晶ライトバルブ４０Ｒは、外部から入力される表示画像データに基づいて赤色照明光Ｌ１を輝度変調する。また、液晶ライトバルブ４０Ｇは、外部から入力される表示画像データに基づいて緑色照明光Ｌ２を輝度変調する。また、液晶ライトバルブ４０Ｂは、外部から入力される表示画像データに基づいて青色照明光Ｌ３を輝度変調する。
【００３３】
クロスダイクロイックプリズム５０は、−ｘ側に液晶ライトバルブ４０Ｒが設置され、−ｚ側に液晶ライトバルブ４０Ｇが設置され、＋ｘ側に液晶ライトバルブ４０Ｂが設置されている。このクロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、その内部には、赤色照明光Ｌ１をｚ方向に反射するとともに緑色照明光Ｌ２をｚ方向に透過する誘電体多層膜５１と青色照明光Ｌ３をｚ方向に反射するとともに緑色照明光Ｌ２を透過してｚ方向に反射する誘電体多層膜５２が断面Ｘ字状に形成されている。各液晶ライトバルブ４０によって変調された照明光Ｌ１〜Ｌ３（変調光）は、各液晶ライトバルブ４０からクロスダイクロイックプリズム５０に入射することによって、全てｚ方向に射出される。この結果、各照明光Ｌ１〜Ｌ３は合成され、合成光Ｌ４としてクロスダイクロイックプリズム５０からｚ方向に射出される。
【００３４】
リレーレンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０のｚ方向の後段に設置されており、クロスダイクロイックプリズム５０から射出された合成光Ｌ４を可変頂角プリズム７０を介して液晶ライトバルブ９０（第２光変調素子）に導光するものである。なお、本実施形態においては、液晶ライトバルブの視野角特性を考慮して、両側テレセントリック特性を持った両側テレセントリックレンズをリレーレンズ６０として用いている。
【００３５】
可変頂角プリズム７０は、リレーレンズ６０と液晶ライトバルブ９０との間に設置されている。図２は、可変頂角プリズム７０を模式的に示した断面図である。図２（ａ）に示すように、可変頂角プリズム７０は、対向する一対の透明基板７１，７２と、透明基板７１と透明基板７２とを接続する蛇腹７３と、透明基板７１と透明基板７２と蛇腹７３によって囲まれた空間内に封入される透明液体７４とを備えている。なお、透明基板７１，７２としてはガラス基板やプラスチック基板等を用いることができ、透明液体７４としてはシリコンオイル等を用いることができる。
【００３６】
このような可変頂角プリズム７０では、透明基板７１，７２が蛇腹７３によって接続されているため、透明基板７１，７２を傾動することができる。このため、−ｚ側から入射されるとともに＋ｚ側に射出される合成光Ｌ４の可変頂角プリズム７０に対する入射角と射出角を制御し、合成光Ｌ４の光路をシフトすることができる。
例えば、図２（ｂ）に示すように、透明基板７１と透明基板７２とを下側において近づくように傾動させることによって、照明光Ｌ４の光路を上方にシフトさせることができる。また、図２（ｃ）に示すように、透明基板７１と透明基板７２とを上側において近づくように傾動させることによって、照明光Ｌ４の光路を下方にシフトさせることができる。さらに、透明基板７１と透明基板７２とを図２の紙面手前側において近づくように傾動させることによって、照明光Ｌ４の光路を図２の紙面奥側にシフトさせることができる。また、透明基板７１と透明基板７２とを図２の紙面奥側において近づくように傾動させることによって、照明光Ｌ４の光路を図２の紙面手前側にシフトさせることができる。すなわち、透明基板７１と透明基板７２との傾動を制御することによって、照明光Ｌ４の光路を任意の方向にシフトすることができる。
【００３７】
制御部８０は、可変頂角プリズム７０と接続されており、可変頂角プリズム７０の透明基板７１，７２を傾動する駆動部８１と、駆動部８１に指示信号を入力するための入力部８２とを備えている。
駆動部８１は、入力部８２から入力される指示信号に応じて透明基板７１，７２を傾動させる。
入力部８２は、本実施形態のプロジェクタＰＪ１によってスクリーン２００上に表示される画像を鑑賞する鑑賞者が操作するものであり、鑑賞者の操作に応じた指示信号を出力する。
【００３８】
液晶ライトバルブ９０は、可変頂角プリズム７０のｙ方向の後段に設置されており、外部から入力される表示画像データに基づいて合成光Ｌ４をさらに輝度変調するものである。この液晶ライトバルブ９０としても、上述の液晶ライトバルブ４０と同様に、アクティブマトリクス型の液晶表示素子を用いることができる。
【００３９】
投射レンズ１００は、液晶ライトバルブ９０のｙ方向の後段に設置されており、液晶ライトバルブ９０によって輝度変調された合成光Ｌ４をスクリーン２００に拡大投射するものである。
【００４０】
次に、プロジェクタＰＪ１の全体的な光伝達の流れを説明する。
光源装置１０から射出された照明光Ｌは、ダイクロイックミラー３１，３２によって赤色照明光Ｌ１と、緑色照明光Ｌ２と、青色照明光Ｌ３とに分光される。
赤色照明光Ｌ１は、反射ミラー３３及び平行化レンズ３８Ｒを介して液晶ライトバルブ４０Ｒに入射し、液晶ライトバルブ４０Ｒにおいて輝度変調された後にクロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
また、緑色照明光Ｌ２は、平行化レンズ３８Ｇを介して液晶ライトバルブ４０Ｇに入射し、液晶ライトバルブ４０Ｇにおいて輝度変調された後にクロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
また、青色照明光Ｌ３は、レンズ３６、反射ミラー３４、リレーレンズ３７、反射ミラー３５及び平行化レンズ３８Ｂを介して液晶ライトバルブ４０Ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０Ｂにおいて輝度変調された後にクロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
【００４１】
クロスダイクロイックプリズム５０に入射した各照明光Ｌは、全てｚ方向に導光されることによって合成され、合成光Ｌ４としてクロスダイクロイックプリズム５０から射出される。
合成光Ｌ４は、リレーレンズ６０及び可変頂角プリズム７０を介して液晶ライトバルブ９０に入射してさらに輝度変調された後に、投射レンズ１００を介してスクリーン２００に拡大投射される。この結果、スクリーン２００上に画像が表示される。
【００４２】
ここで、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、スクリーン２００上の画像にモアレ等の画質劣化が生じている場合には、鑑賞者がスクリーン２００上の画像を鑑賞しながら、画質劣化が生じないように入力部８２を操作する。この結果、駆動部８１に指示信号が入力され、駆動部８１によって可変頂角プリズム７０の透明基板７１，７２が傾動される。そして、合成光Ｌ４の光路が、画質劣化が生じないようにシフトされる。
例えば、液晶ライトバルブ９０を固定する固定手段が、合成光Ｌ４等の熱によって熱変形あるいは経時変化することで、図３に示すように、液晶ライトバルブ９０にｘ方向の位置ずれが生じている場合には、可変頂角プリズム７０によって、合成光Ｌ４の光路が、液晶ライトバルブ９０の位置ずれに追随して上方に移動される。この結果、合成光Ｌ４が、液晶ライトバルブ９０の所望の位置に導光され、正確に輝度変調されるため、画質劣化の発生を抑止したＨＤＲディスプレイとなる。
また、例えば、リレーレンズ６０が合成光Ｌ４等の熱によって熱変形あるいは経時変化することによって、合成光Ｌ４の光路が液晶ライトバルブ９０に対してずれた場合であっても、可変頂角プリズム７０によって、合成光Ｌ４の光路をシフトすることで画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００４３】
すなわち、本実施形態のプロジェクタＰＪ１によれば、液晶ライトバルブ９０やリレーレンズ６０等の光学素子と合成光Ｌ４（変調光）の光路とが相対的に位置ずれした場合であっても、可変頂角プリズム７０によって合成光Ｌ４の光路をシフトすることで、再度光学素子と合成光Ｌ４の光路とを位置合わせすることができる。したがって、本実施形態のプロジェクタＰＪ１によれば、合成光Ｌ４の光路と各光学素子との相対的な位置ずれに起因する画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、リレーレンズ６０として両側テレセントリックレンズを用いている。このため、合成光Ｌ４がクロスダイクロイックプリズム５０と液晶ライトバルブ９０との間において平行光となるため、クロスダイクロイックプリズム５０と液晶ライトバルブ９０との間のいずれの位置に可変頂角プリズム７０を設置しても合成光Ｌ４の光路をシフトすることが可能となり、設計の自由度を高めることが可能となっている。
【００４５】
なお、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、鑑賞者が入力部８２を操作することによって指示信号が駆動部８１に入力される構成とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、制御部８０が、入力部８２の替わりに、表示画像を撮像して表示画像に応じた指示信号を出力する表示画像検出部８３を備えるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、表示画像検出部８３から表示画像に応じた指示信号が駆動部８１に入力され、この指示信号に基づいて可変頂角プリズム７０が駆動される。したがって、自動で画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、制御部８０が指示信号を記憶する記憶部を備えても良い。
このような構成を採用することによって、例えば、一度プロジェクタＰＪ１の電源を切った後、再度プロジェクタＰＪ１を立ち上げた場合に、迅速に可変頂角プリズム７０の調整を行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、可変頂角プリズム７０を用いることによって、合成光Ｌ４の光路をシフトした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、光路シフト手段として駆動電圧に応じて屈折率が変化する透過型の液晶装置を用いることもできる。
図５は、光路シフト手段として用いることが可能な透過型の液晶装置１１０を模式的に示した断面図である。この図に示すように、液晶装置１１０は、一対の透明基板１１１，１１２、透明基板１１１，１１２の内面側にストライプ状に形成される複数の個別電極１１３、配向膜（不図示）及び透明基板１１１と透明基板１１２との間に封入されるホモジーニアス型液晶１１４で構成されている。
このような液晶装置１１０では、個別電極１１３に印加する駆動電圧に応じてホモジーニアス型液晶１１４の屈折率が変化し、これによって合成光Ｌ４の光路をシフトすることができる。
なお、液晶装置１１０を光路シフト手段として用いる場合には、駆動部８１として、個別電極１１３に所定の駆動電圧を印加するドライバが用いられる。
また、液晶装置１１０を光路シフト手段として用いる場合には、液晶装置１１０から射出される合成光Ｌ４の偏光方向が揃っているため、合成光Ｌ４の偏光方向が液晶ライトバルブ９０に入射可能な偏光方向でない場合には、液晶装置１１０と液晶ライトバルブ９０との間に１／２波長板を設置する必要がある。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化すする。
【００４９】
図６は、本実施形態のプロジェクタＰＪ２が備える光学系の概略構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態のプロジェクタＰＪ２は、上記第１実施形態のプロジェクタＰＪ１が備えたリレーレンズ６０及び液晶ライトバルブ９０を備えていない。そして、各液晶ライトバルブ４０とクロスダイクロイックプリズム５０との間の各々に可変頂角プリズム７０が設置されている。液晶ライトバルブ４０Ｒとクロスダイクロイックプリズム５０との間には可変頂角プリズム７０Ｒが設置され、液晶ライトバルブ４０Ｇとクロスダイクロイックプリズム５０との間には可変頂角プリズム７０Ｇが設置され、液晶ライトバルブ４０Ｂとクロスダイクロイックプリズム５０との間には可変頂角プリズム７０Ｂが設置されている。なお、図６においては、各可変頂角プリズム７０に接続される制御部については図示を省略している。
【００５０】
このような本実施形態のプロジェクタＰＪ２においては、例えば液晶ライトバルブ４０を固定する固定手段等が照明光等の熱によって熱変形したり経時変形することによって、いずれかの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０ｂから射出される照明光Ｌ１〜Ｌ３の光路がクロスダイクロイックプリズム５０に対してずれた場合であっても、可変頂角プリズム７０によって、ずれた照明光Ｌ１〜Ｌ３の光路をシフトしてクロスダイクロイックプリズム５０に対して合わせることが可能となる。このため、常に各照明光Ｌ１〜Ｌ３をクロスダイクロイックプリズム５０によって正確に重ね合わせることが可能となる。したがって、各照明光Ｌ１〜Ｌ３が正確に重ねあわされた合成光Ｌ４を生成することができ、画質劣化の発生を抑止することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態のプロジェクタＰＪ２においては、上記第１実施形態と同様に、照明光Ｌを分光系３０にて、複数の照明光（赤色照明光Ｌ１と、緑色照明光Ｌ２と、青色照明光Ｌ３と）に分光した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示すように、複数の光源装置１０（赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ，青色光源装置１０Ｂ）を備える構成としても良い。この場合には、均一照明系２０及び分光系３０を設置せず、赤色照明光Ｌ１を射出する赤色光源装置１０Ｒを液晶ライトバルブ４０Ｒに対向配置し、緑色照明光Ｌ２を射出する緑色光源装置１０Ｇを液晶ライトバルブ４０Ｇに対向配置し、青色照明光Ｌ３を射出する青色光源装置１０Ｂを液晶ライトバルブ４０Ｂに対向配置する。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る画像表示装置及びプロジェクタの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態においては、光路シフト手段として、可変頂角プリズムあるいは液晶装置を用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、合成光Ｌ４の光路をシフト可能なものであれば光路シフト手段として用いることができる。例えば、音響光学素子、ガルバノミラー、微小ミラーアレイデバイス等を光路シフト手段として用いることもできる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、第１及び第２光変調素子として、透過型の液晶ライトバルブを用いた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、第１及び第２光変調素子として、反射型の液晶ライトバルブや微小ミラーアレイデバイスを用いることも可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態においては、投射手段として投射レンズを用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、投射手段として投射ミラーを用いることもできる。
【００５６】
また、例えば、上記実施形態のスクリーンを筐体の一部に露出して設置し、上記実施形態のスクリーン以外の構成を筐体の内部に収納し、筐体の内部からスクリーンに対して背面投写することによって画像を表示する、いわゆるリアプロジェクタに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるプロジェクタが備える光学系の概略構成図である。
【図２】図１のプロジェクタが備える可変頂角プリズムを模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるプロジェクタの動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるプロジェクタの変形例である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるプロジェクタの変形例が備える液晶装置を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるプロジェクタが備える光学系の概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるプロジェクタの変形例である。
【符号の説明】
【００５８】
ＰＪ１，ＰＪ２……プロジェクタ、１０……光源装置、３０……分光系（分光手段）、４０……液晶ライトバルブ（第１光変調素子）、５０……クロスダイクロイックプリズム（合成手段）、７０……可変頂角プリズム（光路シフト手段）、８０……制御部（制御手段）、８１……駆動部、８２……入力部、８３……表示画像検出部（表示画像検出手段）、１００……投射レンズ（投射手段）、１１０……液晶装置（光路シフト手段）、Ｌ……照明光、Ｌ４……合成光（変調光）
【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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