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技術 画像表示装置

出願人 株式会社リコー
発明者 逢坂敬信宮垣一也
出願日 2004年11月25日 (15年3ヶ月経過) 出願番号 2004-340073
公開日 2006年6月15日 (13年9ヶ月経過) 公開番号 2006-153918
状態 特許登録済
技術分野 液晶1(応用、原理) 投影装置 電気信号の光信号への変換
主要キーワード 凹面鏡状 高屈折率部材 鉱物材料 切り替え速度 コンタクトレンズ型 原画像表示 ディフォーカス ウォブリング素子
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

使用する空間光変調素子解像度よりも高精細なの画像を簡易に表示できる画像表示装置を提供する。

解決手段

原画像表示部10は、特定の偏光状態をもつ光で画像を表示する。偏光制御部11は、空間光変調素子23で一つの画像を構成する各画素から出射される光を、それぞれ偏光状態の異なる第1偏光光41と第2偏光光42との2種類の光にほぼ50:50で空間分割する。偏光分離部12は、第1偏光光41と第2偏光光42とを同じ進行方向にわずかにずれて進行させる。選択出射部13は、偏光分離部12から出射された第1偏光光41及び第2偏光光42の光路中に配置され、時分割で交互に第1偏光光41と第2偏光光42とを選択的に出射させる。投射部14は、第1偏光光41及び第2偏光光42をスクリーン15にそれぞれ投射して結像させる。

概要

背景

多数の画素を2次元的に配列した空間光変調素子を用いて画像を表示するプロジェクタ装置等の画像表示装置において、より簡易に高精細な画像を表示することが望まれている。画素数の固定された空間光変調素子を用いて高精細な画像を表示するために、画素サイズを物理的に小さく製造して画素数を多くする方法がある。しかしながら、電気回路も含む各画素は、半導体作製技術を用いて精密に製造されており、半導体作製技術の能力及びコストに依存して画素の縮小には限界がある。

特許文献1には、液晶表示パネル液晶素子複屈折板とを備えたウォブリング素子とを用いて、液晶表示パネルから出射する光をウォブリング素子によりシフトさせ、画素数の固定された液晶表示パネルから出射する光の光路周期的にずらし、みかけ上の画素数を増やして高精細な画像を表示する画像表示装置が提案されている。

特許文献1では、ウォブリング素子のシフト量は、複屈折板の常光と異常光との偏光分離角と、複屈折板の厚みとに依存するため、複屈折板の平行度平面性及び作製精度が、画面全面でのシフト量の均一性を左右する。複屈折板の作製精度が悪ければ、画面全面のシフト量が不均一となり、最終的に表示される画像が劣化する一方、高精度に作製するためにはコストがかかる。また、特許文献1では、各画素から出射される光が一つの光路しかとらないように電気的に複屈折板を制御して偏光状態を変化させるため、ウォブリング素子の制御が複雑となる。

特開2003—185974号公報

概要

使用する空間光変調素子の解像度よりも高精細なの画像を簡易に表示できる画像表示装置を提供する。原画像表示部10は、特定の偏光状態をもつ光で画像を表示する。偏光制御部11は、空間光変調素子23で一つの画像を構成する各画素から出射される光を、それぞれ偏光状態の異なる第1偏光光41と第2偏光光42との2種類の光にほぼ50:50で空間分割する。偏光分離部12は、第1偏光光41と第2偏光光42とを同じ進行方向にわずかにずれて進行させる。選択出射部13は、偏光分離部12から出射された第1偏光光41及び第2偏光光42の光路中に配置され、時分割で交互に第1偏光光41と第2偏光光42とを選択的に出射させる。投射部14は、第1偏光光41及び第2偏光光42をスクリーン15にそれぞれ投射して結像させる。

目的

本発明は、使用する空間光変調素子の解像度よりも高精細な画像を簡易に表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

原画像表示手段と偏光制御手段と偏光分離手段と選択出射手段と投射手段とを備え、前記原画像表示手段は、特定の偏光状態の光を出射して画像を順次表示し、前記偏光制御手段は、前記原画像表示手段から出射される各画像を構成する光を偏光状態の互いに異なる第1偏光光と第2偏光光とをもつ光に変換し、前記偏光分離手段は、前記第1偏光光と前記第2偏光光との光路をずらして分離し、前記選択出射手段は、分離された前記第1偏光光と前記第2偏光光とのいずれかを順次選択して出射させ、前記投射手段は、分離された前記第1偏光光及び前記第2偏光光を結像させることを特徴とする画像表示装置

請求項2

原画像表示手段と偏光制御手段と偏光分離手段と選択出射手段と投射手段とを備え、前記原画像表示手段は、特定の偏光状態の光を出射して画像を順次表示し、前記偏光制御手段は、前記原画像表示手段から出射される各画像を構成する光を偏光状態の互いに異なる第1偏光光と第2偏光光とをもつ光に変換し、前記偏光分離手段は、前記第1偏光光と前記第2偏光光との光路をずらして分離し、前記選択出射手段は、分離された前記第1偏光光を透過する第1偏光光透過手段と、分離された前記第2偏光光を透過する第2偏光光透過手段とを有し、前記投射手段は、分離された前記第1偏光光及び前記第2偏光光を結像させることを特徴とする画像表示装置。

請求項3

前記偏光分離手段は偏光ビームスプリッタを有する請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。

請求項4

前記第1偏光光及び前記第2偏光光は直線偏光である請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項5

前記偏光制御手段は、前記原画像表示手段から出射される光を空間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成する請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項6

前記偏光制御手段は、前記原画像表示手段から出射される光を時間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成する請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項7

前記偏光分離手段により分離された前記第1偏光光と前記第2偏光光とのずれ量は、光軸に直交する方向において前記画素ピッチより小さい請求項1から請求項6のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項8

前記偏光制御手段と前記偏光分離手段とを複数備え、前記偏光制御手段及び前記偏光分離手段から出力された前記第1偏光光及び前記第2偏光光をそれぞれ他の前記偏光制御手段及び前記偏光分離手段に入射させる請求項1から請求項7のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項9

前記空間光変調素子は、各画素を縮小して画像を表示する請求項1から請求項8のいずれかに記載の画像表示装置。

技術分野

0001

この発明は、もとの画像表示素子よりも解像度の高い画像を表示する画像表示装置に関する。

背景技術

0002

多数の画素を2次元的に配列した空間光変調素子を用いて画像を表示するプロジェクタ装置等の画像表示装置において、より簡易に高精細な画像を表示することが望まれている。画素数の固定された空間光変調素子を用いて高精細な画像を表示するために、画素サイズを物理的に小さく製造して画素数を多くする方法がある。しかしながら、電気回路も含む各画素は、半導体作製技術を用いて精密に製造されており、半導体作製技術の能力及びコストに依存して画素の縮小には限界がある。

0003

特許文献1には、液晶表示パネル液晶素子複屈折板とを備えたウォブリング素子とを用いて、液晶表示パネルから出射する光をウォブリング素子によりシフトさせ、画素数の固定された液晶表示パネルから出射する光の光路周期的にずらし、みかけ上の画素数を増やして高精細な画像を表示する画像表示装置が提案されている。

0004

特許文献1では、ウォブリング素子のシフト量は、複屈折板の常光と異常光との偏光分離角と、複屈折板の厚みとに依存するため、複屈折板の平行度平面性及び作製精度が、画面全面でのシフト量の均一性を左右する。複屈折板の作製精度が悪ければ、画面全面のシフト量が不均一となり、最終的に表示される画像が劣化する一方、高精度に作製するためにはコストがかかる。また、特許文献1では、各画素から出射される光が一つの光路しかとらないように電気的に複屈折板を制御して偏光状態を変化させるため、ウォブリング素子の制御が複雑となる。

0005

特開2003—185974号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、使用する空間光変調素子の解像度よりも高精細な画像を簡易に表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

この発明の第1の画像表示装置は、原画像表示手段と偏光制御手段と偏光分離手段と選択出射手段と投射手段とを備え、原画像表示手段は、特定の偏光状態の光を出射して画像を順次表示し、偏光制御手段は、原画像表示手段から出射される各画像を構成する光を偏光状態の互いに異なる第1偏光光と第2偏光光とをもつ光に変換し、偏光分離手段は、第1偏光光と第2偏光光との光路をずらして分離し、選択出射手段は、分離された第1偏光光と第2偏光光との一方のみを選択して出射させ、投射手段は、分離された第1偏光光及び第2偏光光を結像させる。

0008

この発明の第2の画像表示装置は、原画像表示手段と偏光制御手段と偏光分離手段と選択出射手段と投射手段とを備え、原画像表示手段は、特定の偏光状態の光を出射して画像を順次表示し、偏光制御手段は、原画像表示手段から出射される各画像を構成する光を偏光状態の互いに異なる第1偏光光と第2偏光光とをもつ光に変換し、偏光分離手段は、第1偏光光と第2偏光光との光路をずらして分離し、選択出射手段は、分離された第1偏光光を透過する第1偏光光透過手段と、分離された第2偏光光を透過する第2偏光光透過手段とを有し、投射手段は、分離された第1偏光光及び第2偏光光を結像させる。

0009

偏光分離手段は偏光ビームスプリッタを有するとよい。第1偏光光及び第2偏光光は直線偏光であるとよい。偏光制御手段は、原画像表示手段から出射される光を空間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成するとよい。偏光制御手段は、原画像表示手段から出射される光を時間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成するとよい。偏光分離手段により分離された第1偏光光と第2偏光光とのずれ量は、光軸に直交する方向において画素のピッチより小さいとよい。偏光制御手段と偏光分離手段とを複数備え、偏光制御手段及び偏光分離手段から出力された第1偏光光及び第2偏光光をそれぞれ他の偏光制御手段及び偏光分離手段に入射させるとよい。空間光変調素子は、各画素を縮小して画像を表示するとよい。

発明の効果

0010

この発明の第1の画像表示装置によれば、偏光分離手段により一つの画像を二つの異なる偏光状態をもつ第1偏光光と第2偏光光とに分離し、選択出射部により選択的に出射させるようにするため、画像ごとに光路を変化させる機構を必要とせず、簡易な構造で原画像表示手段よりも高精細な画像を表示することができる。この発明の第2の画像表示装置によれば、偏光分離手段により一つの画像を二つの異なる偏光状態をもつ第1偏光光と第2偏光光とに分離し、選択出射部により選択的に出射させるようにするため、画像ごとに光路を変化させる機構を必要とせず、簡易な構造で原画像表示手段よりも高精細な画像を表示することができる。

0011

偏光分離手段が偏光ビームスプリッタを有することにより、簡素な光学系で画像表示装置を簡単かつ低コストに製造できる。第1偏光光及び第2偏光光が直線偏光であることにより、画像表示装置を簡単な機構で低コストに製造できる。偏光制御手段が原画像表示手段から出射される光を空間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成することにより、簡単な機構で偏光制御手段を構成して画像表示装置を簡単かつ低コストに製造できる。偏光制御手段が原画像表示手段から出射される光を時間的に分割して第1偏光光と第2偏光光とを形成することにより、空間的に分割する場合に比較して光強度を維持して明るい画像を表示できる。

0012

偏光分離手段により分離された第1偏光光と第2偏光光とのずれ量が光軸に直交する方向において画素の周期より小さいことにより、見かけ上もとの画像の画素間にさらに画素を配置したのと同等に高精細に画像を表示できる。偏光制御手段と偏光分離手段とを複数備え、偏光制御手段及び偏光分離手段から出力された第1偏光光及び第2偏光光をそれぞれ他の偏光制御手段及び偏光分離手段に入射させることにより、画像を複数の方向にシフトしてより高精細に画像を表示できる。空間光変調素子が各画素を縮小して画像を表示することにより、画素の重複を低減してより高精細に画像を表示できる。

発明を実施するための最良の形態

0013

画像表示装置1は、図1の構成図に示すように、原画像表示部10と偏光制御部11と偏光分離部12と選択出射部13と投射部14とスクリーン15と表示制御部16とを備える、例えばプロジェクタ装置である。なお、原画像表示部10から出射される光は、広がりながら進行して投射部14により、スクリーン15に結像されるが、説明の便宜上、図1には直線的に進行するように描かれている。

0014

原画像表示部10は、光源20と集光照明偏光変換光学系21と第1偏光ビームスプリッタ(PBS)22と空間光変調素子23とを有し、特定の偏光状態をもつ光、例えば直線偏光した光で画像を表示する。

0015

光源20は、白色ランプにより白色光を出射する。なお、光源20は、ハロゲンランプキセノンランプメタルハライド超高圧水銀ランプ等であってもよい。集光・照明・偏光変換光学系21は、光源20から出射された白色光を直線偏光に偏光してS偏光として第1偏光ビームスプリッタ22に入射する。第1偏光ビームスプリッタ22は、集光・照明・偏光変換光学系21側から入射されるS偏光の光を空間光変調素子23側に反射し、空間光変調素子23側から入射されるS偏光の光を集光・照明・偏光変換光学系21側に反射する一方、空間光変調素子23側から入射されるP偏光の光を透過して直進させる。

0016

空間光変調素子23は、直交する方向に2次元的に配列された複数の画素をもつ反射型液晶素子で構成されており、各画素に入射された光は液晶層により偏光方向を制御されて反射層で反射されて逆方向に出射される。具体的には、空間光変調素子23は、図2(a)の断面図に示すように、2次元配列の画素に対応した画素電極30を設けたシリコンバックプレーン31とカバーガラス32との間に液晶層33を挟んだ構成をもち、各画素電極30をON/OFFして液晶の配列を変化させることにより、カバーガラス32側から入射し、各画素電極で反射してカバーガラス32から出射する光の偏光方向を制御する。画素電極30がOFFの状態の画素で反射した光は、入射時の偏光方向を維持したままS偏光として第1偏光ビームスプリッタ22に入射されるため、集光・照明・偏光変換光学系21側に反射される。画素電極30がONの状態の画素で反射した光は、偏光方向を90度回転してP偏光として第1偏光ビームスプリッタ22に入射されるため、第1偏光ビームスプリッタ22を透過して直進する。なお、空間光変調素子23は、液晶を用いた透過型反射型の液晶素子の他、デジタルミラーデバイスDMD)等の可動式マイクロミラー等であってもよい。

0017

なお、空間光変調素子23は、図2(b)の断面図に示すように、液晶層33とカバーガラス32との間にマイクロレンズアレイ34を有して隙間に樹脂35を充填した構造をもつものであってもよい。カバーガラス32側から入射した光は、マイクロレンズアレイ34で集光されながら液晶層33を透過し、画素電極30で反射されて、マイクロレンズアレイ34でさらに集光されながら集光点36でもっとも細くなった後に発散しながらカバーガラス32側から出射する。マイクロレンズアレイ34を設けることにより、集光点36において実際の画素よりも小さな領域から光が出射するように見せることができる。なお、空間光変調素子23は、マイクロレンズアレイの代わりに、画素を凹面鏡状にして入射光を集光するものであってもよく、またマイクロレンズ凹面鏡とを組合わせたものであってもよい。実際の画素よりも小さな領域から光が出射するように見せることにより、スクリーン15に投影する際に隣接する画素の重なりを減らして、より高精細な画像を表示できる。

0018

偏光制御部11は、空間光変調素子23で一つの画像を構成する各画素から出射される光を、それぞれ偏光状態の異なる第1偏光光41と第2偏光光42との2種類の光にほぼ50:50で空間分割する。第1偏光光41の光の強度と第2偏光光42の光の強度とは同強度となる。偏光制御部11は、電気的または機械的に駆動しないで空間分割により第1偏光光41と第2偏光光42とを生成することにより、電気的または機械的な駆動部分有する場合に比較して耐久性を高めることができる。

0019

偏光制御部11は、例えば図3(a)の平面図に示すように、透過する光の偏光方向を維持したまま透過させる光学ガラス等の透光性材料51と、透過する光の偏光方向を90度回転させるλ/2板52とを50:50の面積比モザイク状に配置して構成されている。図3(b)の斜視図に示すように、同一の画素から出射して第1偏光ビームスプリッタ22を透過した直線偏光の光は、偏光制御部11に入射されるまでに広がり、透光性材料とλ/2板とをほぼ50:50で含む広い範囲に入射し、一部の光は偏光方向を維持したまま透光性材料を透過して第1偏光光41となり、他の一部の光は偏光方向を90度回転させてλ/2板を透過して第2偏光光42となることにより、偏光方向の異なる2種類の光にほぼ50:50で空間分割する。なお、透光性材料とλ/2板とで形成されるパターンは、50:50で均一に分布していれば、他の配置であってもよい。なお、第1偏光光の偏光方向に対する第2偏光光の偏光方向の角度は90度に限られるものではなく、例えば、λ/2の遅相軸の調整により45度になるようにしたものであってもよい。

0020

なお、偏光制御部11は、第1偏光光41と第2偏光光42との偏光状態を異ならせて出射すればよく、例えば、第1偏光光41を右回り円偏光または楕円偏光とし、第2偏光光42を左回りの円偏光または楕円偏光とするもの等であってもよい。第1偏光光41及び第2偏光光42を直線偏光とすることにより、光学系の簡素化及び低コスト化が図れる。

0021

偏光分離部12は、図1に示すように第2偏光ビームスプリッタ61とプリズム62と光路差補正部63とを有する。第2偏光ビームスプリッタ61は、第1偏光光41を直進させ、第2偏光光42を直角に反射して進行方向を変えることにより第1偏光光41と第2偏光光42とを分離する。プリズム62は、プリズムや反射鏡等で形成されて第2偏光ビームスプリッタ61で反射された第2偏光光42をさらに直角に反射し、第1偏光光41に平行に進行させる。偏光分離部12から出射される第1偏光光41と第2偏光光42とは、分離されて同じ進行方向にわずかにずれて進行する。第1偏光光41と第2偏光光42との間隔は、第2偏光光42が第2偏光ビームスプリッタ61で反射してからプリズム62で反射するまでの距離に等しい。光路差補正部63は、高屈折率部材で形成されて第2偏光ビームスプリッタ61を透過した第1偏光光41の進路に挿入されて第1偏光光41と第2偏光光42との光路差を補正する。

0022

なお、偏光分離部12は、例えば図4(a)に示すように第2偏光ビームスプリッタ71と第1プリズム72と第2プリズム73と第3偏光ビームスプリッタ74と光路差補正部75とを有するものであってもよい。第2偏光ビームスプリッタ71は、第1偏光光41を直進させて、第2偏光光42を直角に反射して進行方向を変えることにより第1偏光光41と第2偏光光42とを分離する。第1プリズム72は、第2偏光ビームスプリッタ71で反射された第2偏光光42をさらに直角に反射し、第1偏光光41に平行に進行させる。第2プリズム73は第2偏光光42をさらに直角に反射して第1偏光光41に近づける。第3偏光ビームスプリッタ74は第1偏光光41を直進させるとともに、第2プリズム73で反射した第2偏光光42を直角に反射して再度第1偏光光41に平行に進行させる。第1プリズム72と第2プリズム73との間隔は、第2偏光ビームスプリッタ71と第3偏光ビームスプリッタ74との間隔より若干小さく配置され、第3偏光ビームスプリッタにおいて第1偏光光41が透過する位置と第2偏光光42が透過するとは、わずかにずれている。光路差補正部63は、高屈折率部材で形成されて第2偏光ビームスプリッタ61と第3偏光ビームスプリッタ74との間の第1偏光光41の進路に挿入されて第1偏光光41と第2偏光光42との光路差を補正する。偏光分離部12が、第2偏光ビームスプリッタ71と第1プリズム72と光路差補正部75と第3偏光ビームスプリッタ74と第2プリズム73とを有することにより、第1偏光光41と第2偏光光42との光路をより近づけることができる。なお、第1プリズム72及び第2プリズム73は、反射鏡等の他の反射部材で形成されていてもよい。

0023

また、偏光分離部12は、例えば図4(b)に示すように、第2偏光ビームスプリッタ81と第1λ/2板82と第1プリズム83と第3偏光ビームスプリッタ84と第2プリズム85と第2λ/2板86とを有するものであってもよい。第1偏光光41は、第2偏光ビームスプリッタ81に対してP偏光として入射し、第2偏光ビームスプリッタ81を透過して第1λ/2板82により偏光方向を90度回転され、第1プリズム83に対してS偏光として入射して直角に反射され、第3偏光ビームスプリッタ84にS偏光として入射して直角に反射されて出射される。第2偏光光42は、第2偏光ビームスプリッタ81に対してS偏光として入射して直角に反射され、わずかに間隔を開けて配置された第2プリズム85にS偏光として入射して直角に反射され、第2λ/2板86により偏光方向を90度回転されて第3偏光ビームスプリッタ84にP偏光として入射し、第3偏光ビームスプリッタ84を透過して出射される。第3偏光ビームスプリッタ84から出射される第1偏光光41と第2偏光光42との間隔は、第2偏光ビームスプリッタ81と第2プリズム85との間隔に等しい。第2偏光ビームスプリッタ81と第2プリズム85との間隔は、投射部14のディフォーカスの範囲内に収まることが好ましい。偏光分離部12が、第2偏光ビームスプリッタ81と第1λ/2板82と第1プリズム83と第3偏光ビームスプリッタ84と第2プリズム85と第2λ/2板86とを有することにより、光路差補正部75を設けずに第1偏光光41と第2偏光光42との光路差をあわせることができる。

0024

偏光分離部12に、複屈折板を用いず偏光ビームスプリッタやプリズム等の部材を用いることにより、簡素な構成で高精度かつ小型に低コストに画像表示装置を製造できる。なお、偏光分離部12は異なる2つの部材を薄く交互に堆積させた積層型の構造であってもよく、鉱物材料を用いた複屈折板よりも常光と異常光の偏光分離角を大きくできるため、偏光分離部12を小さくできる。

0025

選択出射部13は、偏光分離部12から出射された第1偏光光41及び第2偏光光42の光路中に配置され、時分割で交互に第1偏光光41と第2偏光光42とを選択的に透過する。選択出射部13は、例えば、図5に示すように、第1偏光光41を透過する第1偏光光透過部91と第2偏光光42を透過する第2偏光光透過部92とをもち、第1偏光光透過部91及び第2偏光光透過部92を機械的に直線的に移動させ、または回転させて、時分割でいずれか一方を第1偏光光41及び第2偏光光42の進路に挿入することにより、第1偏光光41と第2偏光光42とを選択的に透過させる。選択出射部13を設けることにより、同一の画像に対して偏光分離部12で第1偏光光41と第2偏光光42との2つの光路をもつ光を発生させても、いずれかを選択的に出射させることができ、偏光分離部12の構成を簡単にできる。

0026

投射部14は、偏光分離部12と選択出射部13との間に配置されたレンズで構成されて、第1偏光光41及び第2偏光光42をスクリーン15にそれぞれ投射して結像させる。空間光変調素子23の同一の画素から出射された第1偏光光41と第2偏光光42とは、スクリーン15に間隔d分離れて投射される。なお、スクリーン15に第1偏光光41及び第2偏光光42による画像を投射できれば、他の位置に配置されたものであってもよい。偏光分離部12における第1偏光光41と第2偏光光42との間隔が小さいほど、スクリーン15上の間隔dが小さくなり、例えば、間隔dが空間光変調素子23の画素ピッチ以下であれば、スクリーン15上で画素を部分的に重ねてより高精細に画像を表示できる。

0027

表示制御部16は、最終的に表示される各画像を1ラインずつとばして抜き出した画像Aと画像Bとに分割処理し、空間光変調素子23の各画素電極のON/OFFを切り替えることにより画像Aと画像Bとを順に表示させ、空間光変調素子23で画像Aを表示させる場合には選択出射部13で第1偏光光41を透過させ、空間光変調素子23で画像Bを表示させる場合には選択出射部13で第2偏光光42を透過させる。

0028

原画像表示部10から画像Aが出射されると、画像Aは偏光制御部11で第1偏光光41と第2偏光光42とに空間分割され、偏光分離部12により第1偏光光41と第2偏光光42との光路をずらされ、選択出射部13により第1偏光光41のみを選択的に透過されて投射部14によりスクリーン15に結像する。次に、原画像表示部10から画像Bが出射されると、画像Bは偏光制御部11で第1偏光光41と第2偏光光42とに空間分割され、偏光分離部12により第1偏光光41と第2偏光光42との光路をずらされ、選択出射部13により第2偏光光42のみを選択的に透過されて投射部14によりスクリーン15に結像する。第1偏光光41を用いて表示された画像Aと、第2偏光光42を用いて表示された画像Bとの照射位置は、スクリーン15においてdだけずれた位置に投射される。

0029

原画像表示部10から出射されてスクリーン15に表示される画像A及び画像Bの光路を単純化した図6の模式図に示すように、実線で示される画像Aと破線で示される画像Bとのずれdをスクリーン15に表示される画素の間隔の半分に設定し、画像Aと画像Bとの切り替え速度を、人がフリッカー感じない60Hz以上の高速に設定することにより、残像の効果により画像Aと画像Bとが同時に見えて、空間光変調素子23の解像度の2倍の解像度の画像を表示することができる。

0030

この画像表示装置1によれば、偏光分離部12により一つの画像を二つの異なる偏光状態をもつ第1偏光光41と第2偏光光41とに分離し、これを選択出射部13により選択的に出射させるようにするため、画像ごとに光路を変化させる機構を必要とせず、簡易な構造で高精細な画像を表示することができる。

0031

なお、選択出射部13は、図7に示すように、第1偏光光透過部91と第2偏光光透過部92とを、第1偏光光41及び第2偏光光42の進路中に並べて配置したものであってもよい。例えば、選択出射部13を偏光板等で眼鏡型またはコンタクトレンズ型に形成し、スクリーン15を用いずに、観察者右目に第1偏光光透過部91を透過した第1偏光光41を入射し、観察者の左目に第2偏光透過部122を透過した第2偏光光42を入射させることにより、異なる位置に結像する第1偏光光41と第2偏光光42とにより、高精細な画像を、簡単な装置で観察者に見せることができる。なお、空間光変調素子23により角度を変えた画像を表示することにより3次元画像を見せることができる。選択出射部13は、偏光板等で形成されているとよい。

0032

また、図8に示すように、偏光制御部11と偏光分離部12とを2段繰り返して配置して原画像表示部10から出射された光を透過させることにより、第1偏光光41を偏光方向の直交する2つの偏光光Bと偏光光Cとに分離するとともに、第2偏光光42を偏光方向の直交する2つの偏光光Aと偏光光Dとに分離するものであってもよく、偏光制御部11と偏光分離部12とを多段に繰り返してさらに多くの偏光光に分離するものであってもよい。偏光制御部11と偏光分離部12とを多段に繰り返し配置することにより、スクリーン15に投射する画像の画素数をさらに増加させて高精細な画像を簡単に表示することができる。

0033

第2の実施形態の画像表示装置は、第1の実施形態の画像表示装置1において偏光制御部11のかわりに、空間光変調素子23から出射される光を時分割(フィールドシーケンシャル)により、偏光状態の異なる第1偏光光41と第2偏光光42とを出射する偏光制御部100を用いる。時分割を用いた偏光制御部100は、例えば、図9(a)の平面図に示すように、透過する光の偏光方向を維持したまま透過させる光学ガラス等の透光性材料51と、透過する光の偏光方向を90度回転させるλ/2板52とを、50:50の面積比で扇状に交互に配置した円板状に形成され、図9(b)の斜視図に示すように、空間光変調素子23から出射される光の光路に円板の一部を挿入して配置される。同一の画素から出射して第1偏光ビームスプリッタ22を透過した直線偏光の光は、透光性材料51が光路に挿入されている時間では、入射された光が偏光方向を維持したまま透光性材料を透過して第1偏光光41となり、λ/2が光路に挿入されている時間では、入射された光が偏光方向を90度回転させて第2偏光光42となることにより、空間光変調素子23で表示される一画像を構成する各画素の光を50:50の時間割合で偏光方向の異なる2種類の光に変化させる。なお、時間分割を用いた偏光制御部100は、図9(c)に示すように、液晶層の液晶の配列方向電圧で制御し、空間光変調素子23から入射する直線偏光の光を、そのままの偏光方向で透過するか、偏光方向を90度回転させて透過するかを選択するものであってもよい。

図面の簡単な説明

0034

画像表示装置の構成図である。
空間光変調素子の断面図である。
偏光制御部の構成図である。
偏光分離部の他の構成図である。
選択出射部の構成図である。
原画像表示部からスクリーンへの各画像の光路を示す図である。
選択出射部の他の構成図である。
偏光制御部と偏光分離部とを多段に配置した部分の構成図である。
時分割の偏光制御部の構成図である。

符号の説明

0035

1;画像表示装置、10;原画像表示部、11;偏光制御部、12;偏光分離部、
13;選択出射部、14;投射部、15;スクリーン、16;表示制御部、
20;光源、21;集光・照明・偏光変換光学系、22;第1偏光ビームスプリッタ、
23;空間光変調素子、30;画素電極、31;シリコンバックプレーン、
32;カバーガラス、33;液晶層、34;マイクロレンズアレイ、35;樹脂、
36;集光点、41;第1偏光光、42;第2偏光光、51;透光性材料、
52;λ/2板、61;第2偏光ビームスプリッタ、62;プリズム、
63;光路差補正部、71;第2偏光ビームスプリッタ、72;第1プリズム、
73;第2プリズム、74;第3偏光ビームスプリッタ、75;光路差補正部、
81;第2偏光ビームスプリッタ、82;第1λ/2板、83;第1プリズム、
84;第3偏光ビームスプリッタ、85;第2プリズム、86;第2λ/2板、
91;第1偏光光透過部、92;第2偏光光透過部、100;偏光制御部。

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