画像表示装置
【課題】 表示画像のカラーブレイクダウンの発生を抑えつつ、コントラストの高い画像を表示すること。
【解決手段】 本発明の画像表示装置は、入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、偏光分離素子と投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有する。
【解決手段】 本発明の画像表示装置は、入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、偏光分離素子と投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の偏光を選択的に変換し、変換する偏光方向を時間的に切り替える偏光変換素子を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光変調素子の応答の遅れによって、ＲＧＢの３色それぞれの画像が所定時間内に合成されず、所望の画像が表示されないカラーブレイクダウン（色割れ）という現象を抑えるための発明が提案されている。
【０００３】
特許文献１の発明について図８を用いて説明する。ＬＥＤ１８は３原色の単色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応する光源であり、それら光源のＯＮ、ＯＦＦを順次切り替えて単色光を射出する。偏光ビームスプリッタ１３の反射側と透過側に第１の光変調素子１１ａ、第２の光変調素子１１ｂが配置される。ＬＥＤ１８の色の切り替えに同期して、偏光変換器１７が、入射光の偏光変換方向を切り替える。
【０００４】
光変調素子１１ａが変調した画像光が投射されている場合、ＬＥＤ１８の色の切り替え前に、次に発光するＬＥＤの色に対応した画像信号を光変調素子１１ｂに書き込む。これにより、第２の光変調素子１１ｂが、ほぼ完全に安定した配向状態になったあとに、第２の光変調素子１１ｂに照明光が入射するので、カラーブレイクダウンを起こすことなく画像を投射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明は、偏光ビームスプリッタと投射光学系の間をＰ偏光の光とＳ偏光の光が時間的に交互に通過するため、偏光ビームスプリッタと投射光学系の間に、不要光を吸収する偏光板を配置することができない。そのため、コントラストが大幅に低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、カラーブレイクダウン（色割れ）を抑えつつ、高いコントラストを有する画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
投射光学系を用いて光源からの光を被投射面に投射する画像表示装置であって、
入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を出射した前記第１偏光方向の光を第１の光変調素子に導き、前記第１の光変調素子により反射された前記第２偏光方向の光を出射し、
前記偏光変換素子を出射した前記第２偏光方向の光を第２の光変調素子に導き、前記第２の光変調素子により反射された前記第１偏光方向の光を出射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子と前記投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、
前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、
前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カラーブレイクダウンを抑えつつ、高いコントラストを有する画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態の光源、ＰＢＳアレイ、液晶素子の拡大図
【図３】各画像表示素子に入射する色光の説明図
【図４】各画像表示素子への書込み信号の説明図
【図５】本発明の第２の実施形態の構成図
【図６】本発明の第２の実施形態の色度図
【図７】本発明の第３の実施形態の構成図
【図８】従来例の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態の構成図を示す。図１（ａ）は、画像表示素子（光変調素子）の法線と偏光ビームスプリッタ９の法線とに平行な断面（以下、第１断面と称する）における構成図である。図１（ｂ）は、第１断面に垂直な断面であって、照明光学系の光軸を含む断面（以下、第２断面と称する）における構成図である。
【００１２】
図２は、図１に示した光源１〜３と偏光変換素子２０の第２断面における拡大図である。まず、図２を用いて説明する。赤用ＬＥＤ１（第１の光源）は、赤の波長帯域の光（赤色光、第１の色光）を発する光源、緑用ＬＥＤ２（第２の光源）は、緑の波長帯域の光（緑色光、第２の色光）を発する光源、青用ＬＥＤ３は、青の波長帯域の光（青色光、第３の色光）を発する光源である。
【００１３】
ＰＢＳアレイ４は、複数の偏光分離面４４を有する。複数の偏光分離面４４の配列方向は、第２断面に平行な方向である。ＰＢＳアレイ４の出射側の面（出射面）には、液晶素子５（第２の液晶素子、第２の位相変換素子）が配置される。液晶素子５は、液晶セル２１から液晶セル２６を有する。各液晶セル２１〜２６の配列方向は、第２断面に平行な方向である。各液晶セル２１〜２６は、異なる駆動制御が可能である。以下、ＰＢＳアレイ４と液晶素子５を合わせて、偏光変換素子２０と称する。
【００１４】
偏光変換素子２０は、制御部１１６の指示に従って、入射した光の偏光をＰ偏光（第１偏光方向）またはＳ偏光（第２偏光方向）に選択的に変換する。出射光をＰ偏光に揃える偏光変換素子２０の状態を第１の状態、出射光をＳ偏光に揃える偏光変換素子２０の状態を第２の状態とする。偏光変換素子２０は、入射光の位相を液晶セルごとに変化させることができる。言い換えれば、偏光分離面４４によって分離されたＰ偏光の光とＳ偏光の光それぞれに対して、異なる位相差を付与するように制御可能である。ここで、Ｐ偏光、Ｓ偏光は、後述する偏光ビームスプリッタ９の偏光分離面を基準に定義している。
【００１５】
赤用ＬＥＤ１が発光した場合、偏光分離面４４によって、入射光は偏光方向に応じて分離され、液晶セル２１（第１の液晶セル）にはＰ偏光の光が入射し、液晶セル２２（第２の液晶セル）にはＳ偏光の光が入射する。言い換えれば、液晶セル２１は偏光分離面４４により分離された光路のうち、Ｐ偏光の光の光路上に配置され、液晶セル２２はＳ偏光の光の光路上に配置される。
【００１６】
偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２１は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２２は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２２は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２１は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。言い換えれば、偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２１は入射光に対して位相差を付与しないよう制御し、液晶セル２２は入射光に対してλ／２の位相差を付与するように制御すれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２２は入射光に対して位相差を付与しないよう制御し、液晶セル２１は入射光に対してλ／２の位相差を付与するように制御すれば良い。
【００１７】
緑用ＬＥＤ２が発光した場合、偏光分離面４４によって入射光が偏光方向に応じて分離され、液晶セル２３にはＰ偏光の光が入射し、液晶セル２４にはＳ偏光の光が入射する。偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２３は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２４は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２４は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２３は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。
【００１８】
青用ＬＥＤ３が発光した場合、偏光分離面４４によって入射光が偏光方向に応じて分離され、液晶セル２５にはＰ偏光の光、液晶セル２６にはＳ偏光の光が入射する。偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２５は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２６は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２６は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２５は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。このように偏光変換素子２０は、出射光の偏光方向をＰ偏光またはＳ偏光に選択的に変換できる。
【００１９】
赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３は、発光するタイミングを制御することができる。赤用ＬＥＤ１をＲ、緑用ＬＥＤ２をＧ、青用ＬＥＤ３をＢとすると、各光源１〜３は、ＲＧＢＲＧＢ・・・の順に点灯する。それと同期して、偏光変換素子２０は、出射光の偏光方向を順にＰＳＰＳＰＳ・・・に変換する。ＰはＰ偏光、ＳはＳ偏光を表わす。赤の波長帯域の光に着目すれば、偏光変換素子２０によってその偏光方向が、Ｐ偏光とＳ偏光に交互に偏光変換される。
【００２０】
偏光変換素子２０によって偏光変換された光は、第１のフライアイレンズ６（図１）で複数の光束に分割される。複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ７の近傍に複数の光源像を形成し、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８に入射した複数の分割光束は、偏光ビームスプリッタ９を介して画像表示素子上に重ね合わされる。偏光変換素子２０でＰ偏光に揃えられた光は、画像表示素子１１０に入射し、偏光変換素子２０でＳ偏光に揃えられた光は、画像表示素子１１１に入射する。そして、画像表示素子１１０に入射し、変調された画像光は、偏光ビームスプリッタ９に再び入射し、偏光ビームスプリッタ９により反射される。一方、画像表示素子１１１に入射し、変調された画像光は、偏光ビームスプリッタ９に再び入射し、偏光ビームスプリッタ９を透過する。そして、画像光は、液晶素子１１２、偏光板１１３、投射レンズ１４（投射光学系）を介してスクリーン（被投射面）上に投射される。ここで画像光とは、画像表示素子により偏光状態が変えられた光のうち、投射レンズに導かれる光のことである。
【００２１】
偏光変換素子２０は、入射した光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光に交互に変換するので、偏光ビームスプリッタ９に入射する光は、画像表示素子１１０（第１の光変調素子）、画像表示素子１１１（第２の光変調素子）に交互に入射する。図３に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔ６に画像表示素子１１０と画像表示素子１１１に入射する色光を表に示す。
【００２２】
図３において、１つの画像表示素子に着目すると、画像表示素子に対して光が入射しない時間がある。例えば、画像表示素子１１０に着目すれば、時間ｔ２、ｔ４、ｔ６においては、光が入射しない。この時間を利用して、その画像表示素子に対して、次の入射光の色に対応する画像信号を書き込む。例えば、画像表示素子１１０に対しては、ｔ２にｔ３で表示されるＢ光（青の波長帯域の光）に対応する画像信号を書き込んでいる。画像表示素子１１１に対しては、ｔ３にｔ４で表示されるＲ光（赤の波長帯域の光）に対応する画像信号を書き込んでいる。図４に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔ６に各画像表示素子に書き込まれる画像信号をまとめた表を示す。
【００２３】
より詳細に説明すると、時間ｔ２では、緑用ＬＥＤ２が点灯しており、他のＬＥＤは消灯している。ｔ２の開始とともに、画像表示素子１１０にＢ用の画像信号の書込みが開始される。そして、画像表示素子１１０の液晶の配向が安定した状態のｔ３において、青用ＬＥＤ３が点灯を開始し、他のＬＥＤは消灯する。そして、偏光変換素子２０が、入射光の偏光変換方向をＳ偏光からＰ偏光へと切り替えるので、画像表示素子１１０にＢ光が入射し、Ｂ光に対応した画像がスクリーン上に投射される。一方で、ｔ３の開始とともに、画像表示素子１１１に対して、次に画像表示素子１１１が変調すべきＲ用の画像信号の書込みが開始される。
【００２４】
仮に、偏光変換素子２０が無く、入力画像信号のフレームレートが６０Ｈｚであったときは、画像表示素子に対する画像信号の書き込みは、１／１８０秒で行われなければならない。一方、本発明のように、画像表示素子を２つ設け、各画像表示素子への入射光の切り替えを偏光変換素子２０を用いて行えば、１つの画像表示素子に対する画像信号の書込み時間を１／１８０秒よりも長くとることができる。つまり、１つの画像表示素子に対してＲの画像信号の書き込みを開始してから、次にＢの画像信号の書き込みを開始するまでの周期が、入力画像信号のフレームの周期を色光の数（実施形態１では３）で割った周期よりも長い。これにより、偏光変換素子２０を用いることにより、画像表示素子に対する書込み時間を長くとれるので、カラーブレイクダウンの発生を抑えることができる。
【００２５】
再び図１を参照して、各画像表示素子からスクリーンまでの構成要素について説明する。画像表示素子側から投射レンズ側に向かって順に、液晶素子１１２（第１の液晶素子、第１の位相変換素子）、偏光板１１３が配置されている。偏光板１１３は、画像光であるＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を吸収する素子である。制御部１１６は、発光する光源の切り替えと偏光変換素子２０が変換する偏光方向の切り替えに応じて、液晶素子１１２の第３の状態（回転状態）と第４の状態（非回転状態）を切り替える。具体的には、液晶素子１１２の第３の状態は、入射光の偏光方向を９０度回転させる状態であり、第４の状態は、入射光の偏光方向を変換させない状態である。つまり、制御部１１６は、偏光変換素子２０の第１の状態と第２の状態の切り替えに応じて、液晶素子１１２が、入射した光の偏光方向を偏光板１１３が遮光する偏光方向へ変換するよう制御する。
【００２６】
偏光変換素子２０が、入射光の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光に切り替えるタイミングに同期して、液晶素子１１２は、入射光の偏光方向を回転させない第４の状態から入射光の偏光方向を９０度回転させる第３の状態に切り替える。つまり、偏光変換素子２０でＰ偏光に揃えられた光は、偏光ビームスプリッタ９を透過して、画像表示素子１１０に入射し、画像表示素子１１０により変調された光のうち画像光であるＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ９により反射されて液晶素子１１２に入射する。液晶素子１１２は、入射したＳ偏光の偏光方向を９０度回転させＰ偏光に変換する。偏光板１１３は、液晶素子１１２を出射した光のうち、画像光であるＰ偏光を透過し、不要光であるＳ偏光を吸収する。これにより、不要光がスクリーン上に投射されるのを抑えることができるので、コントラストの高い画像が表示される。
【００２７】
同様にして、偏光変換素子２０が、入射光の偏光方向をＰ偏光からＳ偏光に切り替えるタイミングに同期して、液晶素子１１２は、入射光の偏光方向を９０度回転させる第３の状態から、入射光の偏光方向を回転させない第４の状態に切り替わる。つまり、偏光変換素子２０でＳ偏光に揃えられた光は、偏光ビームスプリッタ９により反射されて、画像表示素子１１１に入射し、画像表示素子１１１により変調された光のうち画像光であるＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ９を透過して液晶素子１１２に入射する。液晶素子１１２は、入射するＰ偏光の偏光方向を変換せず、Ｐ偏光のまま射出する。偏光板１１３は、液晶素子１１２を出射したＰ偏光を透過し、不要光であるＳ偏光を吸収する。これにより、不要光がスクリーン上に投射されるのを抑えるので、コントラストの高い画像が表示される。
【００２８】
以上のとおり、本発明の画像表示装置は、入射する光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光に切り替える偏光変換素子２０と、入射する光の偏光方向の回転と非回転の制御を切り替える液晶素子１１２と、不要な偏光光を投射光学系に対して遮光する偏光板１１３を有する。これにより、カラーブレイクダウンを抑えつつも、コントラストが高い画像を表示することができる。
【００２９】
以上の説明において、偏光変換素子２０が変換する偏光方向の切り替えと液晶素子１１２の第３の状態と第４の状態の切り替えの指示は、制御部１１６が行っている。
【００３０】
即ち、本発明の画像表示装置は、光源の点灯を制御する光源制御手段（不図示）を有し、連続する第１の時間と第２の時間のうち、第１の時間において、光源制御手段は、第１の波長帯域の光を発する第１光源を点灯する。さらに、制御部１１６は、画像表示素子１１０に対して第１の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、画像表示素子１１１に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始する。さらに、偏光変換素子２０が入射光を第１偏光方向へ変換するよう制御するとともに、液晶素子１１２が第３の状態（回転状態）となるよう制御する。そして、第２の時間において、光源制御手段は、第２の波長帯域の光を発する第２光源を点灯する。さらに、制御部１１６は、画像表示素子１１１に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、画像表示素子１１０に対して第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始する。そして、偏光変換素子２０が、入射光を第２偏光方向へ変換するよう制御するとともに、液晶素子１１２が、第４の状態（非回転状態）となるよう制御する。
【００３１】
本実施形態においては、不要光、つまり、偏光板１１３が吸収する光の偏光方向をＳ偏光としたが、Ｐ偏光としても構わない。この場合は、偏光変換素子２０の切り替えと液晶素子１１２の第３の状態と第４の状態の対応を、上記説明とは逆にすればよい。
【００３２】
尚、光源はＬＥＤとしたが、レーザー光源であってもよい。また、光源は、特定の波長帯域の光を発光するＬＥＤを複数個設ける構成としたが、これに限られず、白色光源を用いてもよい。この場合は、カラーホイールを用いて時間毎に射出される光の波長帯域を変えればよい。
【００３３】
（実施形態２）
図５（ａ）、（ｂ）に実施形態２の画像表示装置の構成の各断面図を示す。実施形態１と異なる点は、色度センサー１５（色測定部）とコントローラー（制御部）１６と記憶部５７を有する点である。
【００３４】
図６に本実施形態の光学系のｘｙ色度図を示す。ＲＧＢＷの色度座標（ｘ，ｙ）はそれぞれ（０．６，０．３）、（０．１，０．７）、（０．２，０．１）、（０．３，０．３６７）である。ここで、本実施形態の光学系におけるＷの目標とする色度座標は、（０．３２，０．３３）である。記憶部５７には、このＲＧＢの色度座標と、目標となるＷの色度座標が記憶されている。図６の破線は、ＣＩＥで１９３１年に採択された等色関数に基づく三色表色系の視野角が２度のときの表色座標系である。
【００３５】
色度センサー１５は、スクリーン上に投射される光束の色度、あるいはスクリーン上の投射画像の色度を測定する。
【００３６】
コントローラー１６は、色度センサー１５の測定結果を受信し、色度センサー１５の測定結果の色度が、記憶部５７に記憶された目標とする色度に近づくように、光源ユニットを構成する各ＬＥＤ光源の発光量を制御する。具体的には、コントローラー１６は、赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３に目標となる色度との差分がゼロに近づくように信号を送る。本実施形態においては、緑用ＬＥＤ２の出力を２０％下げるか、赤用ＬＥＤ１と青用ＬＥＤ３の出力をそれぞれ２０％上げる信号を送る。または、緑用ＬＥＤの出力を下げ、かつ赤用ＬＥＤ１と青用ＬＥＤ３の出力を上げる信号を送る。または、赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３の発光時間を変えて、目標とする色度に近づくような制御を行う。以上、いずれかの制御を行うことで、光源で色度調整を行うことができるため、画像表示素子の反射率や透過率を変えて色度調整を行う場合に比べ、コントラストの低下を抑えることができ、より明るくコントラストの高い画像を表示することができる。
【００３７】
本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗを用いて、Ｗの色度座標を目標の色度座標に近づける形態について述べたが、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｂｋを用いて、Ｂｋの色度座標を目標とする色度座標に近づける形態としてもよい。
【００３８】
尚、実施形態２においては、コントローラー１６がＬＥＤ光源の発光量や発光時間を制御する形態について述べたがこれに限られない。画像表示装置が、光源制御部を有し、制御部は、その光源制御部に対して目標となる色度情報に近づけるため、目標となる色度情報と、色度センサー１５が測定した色度情報の差分のみを光源制御部にフィードバックするものであってもよい。
【００３９】
また、実施形態２においては、色度センサーを用いて投射光束の色度を測定したが、色度センサーに代えて、色差計、色彩計等を用いてもよく、色に関する情報（色情報）が得られればよい。
【００４０】
（実施形態３）
図７に実施形態３の画像表示装置の構成の各断面図を示す。実施形態１と異なる点は、光源として複数のＬＥＤが２次元に配列された光源ユニット７１〜７３を用いている点と、クロスプリズム２７を用いて光源からの各色光を合成している点。さらに、各光源ユニットとクロスプリズム２７との間に、それぞれに対応する偏光変換素子を有する点である。２次元に配列された光源ユニットにより、より明るい画像を表示することができる。
【００４１】
クロスプリズム２７は、波長帯域に応じて透過特性が異なる２つの光学膜を有する。複数の赤用のＬＥＤを配列した赤用光源ユニット７１から発せられた赤色光は、偏光変換素子２０によって所定の偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した赤色光は、クロスプリズム２７の光学膜によって反射され、クロスプリズム２７から出射する。複数の緑用ＬＥＤを配列した緑用光源ユニット７２から発せられた緑色光は、偏光変換素子２０によって偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した緑色光は、クロスプリズム２７の２つの光学膜を両方透過して、クロスプリズム２７から出射する。複数の青用ＬＥＤを配列した青用光源ユニット７３から発せられた青色光は、偏光変換素子２０によって偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した青色光は、クロスプリズム２７の光学膜によって反射され、クロスプリズム２７から出射する。
【００４２】
クロスプリズム２７で合成された光は、第１のフライアイレンズ６で複数の光束に分割され、該複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ７の近傍に複数の光源像を形成し、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８から射出した複数の分割光束は、偏光分離素子３１を介して画像表示素子上で重ね合わされる。実施形態１と同様に、光源ユニットは、ＲＧＢＲＧＢ・・・の順に点灯し、それぞれの偏光変換素子は、順に点灯されたそれぞれの色光をＰＳＰＳＰＳ・・・に偏光変換し、画像表示素子１１０、画像表示素子１１１に対して図３に示す順に光が入射する。各画像表示素子で反射された画像光は、液晶素子１１２、偏光板１１３、投射レンズ１４を介してスクリーン上に投射される。
【００４３】
本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
５ 偏光変換素子
９ 偏光分離素子
１１０ 画像表示素子
１１１ 画像表示素子
１１２ 液晶素子
１１３ 偏光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の偏光を選択的に変換し、変換する偏光方向を時間的に切り替える偏光変換素子を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光変調素子の応答の遅れによって、ＲＧＢの３色それぞれの画像が所定時間内に合成されず、所望の画像が表示されないカラーブレイクダウン（色割れ）という現象を抑えるための発明が提案されている。
【０００３】
特許文献１の発明について図８を用いて説明する。ＬＥＤ１８は３原色の単色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応する光源であり、それら光源のＯＮ、ＯＦＦを順次切り替えて単色光を射出する。偏光ビームスプリッタ１３の反射側と透過側に第１の光変調素子１１ａ、第２の光変調素子１１ｂが配置される。ＬＥＤ１８の色の切り替えに同期して、偏光変換器１７が、入射光の偏光変換方向を切り替える。
【０００４】
光変調素子１１ａが変調した画像光が投射されている場合、ＬＥＤ１８の色の切り替え前に、次に発光するＬＥＤの色に対応した画像信号を光変調素子１１ｂに書き込む。これにより、第２の光変調素子１１ｂが、ほぼ完全に安定した配向状態になったあとに、第２の光変調素子１１ｂに照明光が入射するので、カラーブレイクダウンを起こすことなく画像を投射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発明は、偏光ビームスプリッタと投射光学系の間をＰ偏光の光とＳ偏光の光が時間的に交互に通過するため、偏光ビームスプリッタと投射光学系の間に、不要光を吸収する偏光板を配置することができない。そのため、コントラストが大幅に低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、カラーブレイクダウン（色割れ）を抑えつつ、高いコントラストを有する画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
投射光学系を用いて光源からの光を被投射面に投射する画像表示装置であって、
入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を出射した前記第１偏光方向の光を第１の光変調素子に導き、前記第１の光変調素子により反射された前記第２偏光方向の光を出射し、
前記偏光変換素子を出射した前記第２偏光方向の光を第２の光変調素子に導き、前記第２の光変調素子により反射された前記第１偏光方向の光を出射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子と前記投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、
前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、
前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カラーブレイクダウンを抑えつつ、高いコントラストを有する画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態の光源、ＰＢＳアレイ、液晶素子の拡大図
【図３】各画像表示素子に入射する色光の説明図
【図４】各画像表示素子への書込み信号の説明図
【図５】本発明の第２の実施形態の構成図
【図６】本発明の第２の実施形態の色度図
【図７】本発明の第３の実施形態の構成図
【図８】従来例の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態の構成図を示す。図１（ａ）は、画像表示素子（光変調素子）の法線と偏光ビームスプリッタ９の法線とに平行な断面（以下、第１断面と称する）における構成図である。図１（ｂ）は、第１断面に垂直な断面であって、照明光学系の光軸を含む断面（以下、第２断面と称する）における構成図である。
【００１２】
図２は、図１に示した光源１〜３と偏光変換素子２０の第２断面における拡大図である。まず、図２を用いて説明する。赤用ＬＥＤ１（第１の光源）は、赤の波長帯域の光（赤色光、第１の色光）を発する光源、緑用ＬＥＤ２（第２の光源）は、緑の波長帯域の光（緑色光、第２の色光）を発する光源、青用ＬＥＤ３は、青の波長帯域の光（青色光、第３の色光）を発する光源である。
【００１３】
ＰＢＳアレイ４は、複数の偏光分離面４４を有する。複数の偏光分離面４４の配列方向は、第２断面に平行な方向である。ＰＢＳアレイ４の出射側の面（出射面）には、液晶素子５（第２の液晶素子、第２の位相変換素子）が配置される。液晶素子５は、液晶セル２１から液晶セル２６を有する。各液晶セル２１〜２６の配列方向は、第２断面に平行な方向である。各液晶セル２１〜２６は、異なる駆動制御が可能である。以下、ＰＢＳアレイ４と液晶素子５を合わせて、偏光変換素子２０と称する。
【００１４】
偏光変換素子２０は、制御部１１６の指示に従って、入射した光の偏光をＰ偏光（第１偏光方向）またはＳ偏光（第２偏光方向）に選択的に変換する。出射光をＰ偏光に揃える偏光変換素子２０の状態を第１の状態、出射光をＳ偏光に揃える偏光変換素子２０の状態を第２の状態とする。偏光変換素子２０は、入射光の位相を液晶セルごとに変化させることができる。言い換えれば、偏光分離面４４によって分離されたＰ偏光の光とＳ偏光の光それぞれに対して、異なる位相差を付与するように制御可能である。ここで、Ｐ偏光、Ｓ偏光は、後述する偏光ビームスプリッタ９の偏光分離面を基準に定義している。
【００１５】
赤用ＬＥＤ１が発光した場合、偏光分離面４４によって、入射光は偏光方向に応じて分離され、液晶セル２１（第１の液晶セル）にはＰ偏光の光が入射し、液晶セル２２（第２の液晶セル）にはＳ偏光の光が入射する。言い換えれば、液晶セル２１は偏光分離面４４により分離された光路のうち、Ｐ偏光の光の光路上に配置され、液晶セル２２はＳ偏光の光の光路上に配置される。
【００１６】
偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２１は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２２は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２２は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２１は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。言い換えれば、偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２１は入射光に対して位相差を付与しないよう制御し、液晶セル２２は入射光に対してλ／２の位相差を付与するように制御すれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２２は入射光に対して位相差を付与しないよう制御し、液晶セル２１は入射光に対してλ／２の位相差を付与するように制御すれば良い。
【００１７】
緑用ＬＥＤ２が発光した場合、偏光分離面４４によって入射光が偏光方向に応じて分離され、液晶セル２３にはＰ偏光の光が入射し、液晶セル２４にはＳ偏光の光が入射する。偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２３は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２４は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２４は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２３は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。
【００１８】
青用ＬＥＤ３が発光した場合、偏光分離面４４によって入射光が偏光方向に応じて分離され、液晶セル２５にはＰ偏光の光、液晶セル２６にはＳ偏光の光が入射する。偏光変換素子２０を出射する光の偏光方向をＰ偏光に揃える場合は、液晶セル２５は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２６は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。Ｓ偏光に揃える場合には、液晶セル２６は入射光の偏光方向を回転させず、液晶セル２５は入射光の偏光方向を９０度回転させれば良い。このように偏光変換素子２０は、出射光の偏光方向をＰ偏光またはＳ偏光に選択的に変換できる。
【００１９】
赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３は、発光するタイミングを制御することができる。赤用ＬＥＤ１をＲ、緑用ＬＥＤ２をＧ、青用ＬＥＤ３をＢとすると、各光源１〜３は、ＲＧＢＲＧＢ・・・の順に点灯する。それと同期して、偏光変換素子２０は、出射光の偏光方向を順にＰＳＰＳＰＳ・・・に変換する。ＰはＰ偏光、ＳはＳ偏光を表わす。赤の波長帯域の光に着目すれば、偏光変換素子２０によってその偏光方向が、Ｐ偏光とＳ偏光に交互に偏光変換される。
【００２０】
偏光変換素子２０によって偏光変換された光は、第１のフライアイレンズ６（図１）で複数の光束に分割される。複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ７の近傍に複数の光源像を形成し、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８に入射した複数の分割光束は、偏光ビームスプリッタ９を介して画像表示素子上に重ね合わされる。偏光変換素子２０でＰ偏光に揃えられた光は、画像表示素子１１０に入射し、偏光変換素子２０でＳ偏光に揃えられた光は、画像表示素子１１１に入射する。そして、画像表示素子１１０に入射し、変調された画像光は、偏光ビームスプリッタ９に再び入射し、偏光ビームスプリッタ９により反射される。一方、画像表示素子１１１に入射し、変調された画像光は、偏光ビームスプリッタ９に再び入射し、偏光ビームスプリッタ９を透過する。そして、画像光は、液晶素子１１２、偏光板１１３、投射レンズ１４（投射光学系）を介してスクリーン（被投射面）上に投射される。ここで画像光とは、画像表示素子により偏光状態が変えられた光のうち、投射レンズに導かれる光のことである。
【００２１】
偏光変換素子２０は、入射した光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光に交互に変換するので、偏光ビームスプリッタ９に入射する光は、画像表示素子１１０（第１の光変調素子）、画像表示素子１１１（第２の光変調素子）に交互に入射する。図３に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔ６に画像表示素子１１０と画像表示素子１１１に入射する色光を表に示す。
【００２２】
図３において、１つの画像表示素子に着目すると、画像表示素子に対して光が入射しない時間がある。例えば、画像表示素子１１０に着目すれば、時間ｔ２、ｔ４、ｔ６においては、光が入射しない。この時間を利用して、その画像表示素子に対して、次の入射光の色に対応する画像信号を書き込む。例えば、画像表示素子１１０に対しては、ｔ２にｔ３で表示されるＢ光（青の波長帯域の光）に対応する画像信号を書き込んでいる。画像表示素子１１１に対しては、ｔ３にｔ４で表示されるＲ光（赤の波長帯域の光）に対応する画像信号を書き込んでいる。図４に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔ６に各画像表示素子に書き込まれる画像信号をまとめた表を示す。
【００２３】
より詳細に説明すると、時間ｔ２では、緑用ＬＥＤ２が点灯しており、他のＬＥＤは消灯している。ｔ２の開始とともに、画像表示素子１１０にＢ用の画像信号の書込みが開始される。そして、画像表示素子１１０の液晶の配向が安定した状態のｔ３において、青用ＬＥＤ３が点灯を開始し、他のＬＥＤは消灯する。そして、偏光変換素子２０が、入射光の偏光変換方向をＳ偏光からＰ偏光へと切り替えるので、画像表示素子１１０にＢ光が入射し、Ｂ光に対応した画像がスクリーン上に投射される。一方で、ｔ３の開始とともに、画像表示素子１１１に対して、次に画像表示素子１１１が変調すべきＲ用の画像信号の書込みが開始される。
【００２４】
仮に、偏光変換素子２０が無く、入力画像信号のフレームレートが６０Ｈｚであったときは、画像表示素子に対する画像信号の書き込みは、１／１８０秒で行われなければならない。一方、本発明のように、画像表示素子を２つ設け、各画像表示素子への入射光の切り替えを偏光変換素子２０を用いて行えば、１つの画像表示素子に対する画像信号の書込み時間を１／１８０秒よりも長くとることができる。つまり、１つの画像表示素子に対してＲの画像信号の書き込みを開始してから、次にＢの画像信号の書き込みを開始するまでの周期が、入力画像信号のフレームの周期を色光の数（実施形態１では３）で割った周期よりも長い。これにより、偏光変換素子２０を用いることにより、画像表示素子に対する書込み時間を長くとれるので、カラーブレイクダウンの発生を抑えることができる。
【００２５】
再び図１を参照して、各画像表示素子からスクリーンまでの構成要素について説明する。画像表示素子側から投射レンズ側に向かって順に、液晶素子１１２（第１の液晶素子、第１の位相変換素子）、偏光板１１３が配置されている。偏光板１１３は、画像光であるＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を吸収する素子である。制御部１１６は、発光する光源の切り替えと偏光変換素子２０が変換する偏光方向の切り替えに応じて、液晶素子１１２の第３の状態（回転状態）と第４の状態（非回転状態）を切り替える。具体的には、液晶素子１１２の第３の状態は、入射光の偏光方向を９０度回転させる状態であり、第４の状態は、入射光の偏光方向を変換させない状態である。つまり、制御部１１６は、偏光変換素子２０の第１の状態と第２の状態の切り替えに応じて、液晶素子１１２が、入射した光の偏光方向を偏光板１１３が遮光する偏光方向へ変換するよう制御する。
【００２６】
偏光変換素子２０が、入射光の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光に切り替えるタイミングに同期して、液晶素子１１２は、入射光の偏光方向を回転させない第４の状態から入射光の偏光方向を９０度回転させる第３の状態に切り替える。つまり、偏光変換素子２０でＰ偏光に揃えられた光は、偏光ビームスプリッタ９を透過して、画像表示素子１１０に入射し、画像表示素子１１０により変調された光のうち画像光であるＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ９により反射されて液晶素子１１２に入射する。液晶素子１１２は、入射したＳ偏光の偏光方向を９０度回転させＰ偏光に変換する。偏光板１１３は、液晶素子１１２を出射した光のうち、画像光であるＰ偏光を透過し、不要光であるＳ偏光を吸収する。これにより、不要光がスクリーン上に投射されるのを抑えることができるので、コントラストの高い画像が表示される。
【００２７】
同様にして、偏光変換素子２０が、入射光の偏光方向をＰ偏光からＳ偏光に切り替えるタイミングに同期して、液晶素子１１２は、入射光の偏光方向を９０度回転させる第３の状態から、入射光の偏光方向を回転させない第４の状態に切り替わる。つまり、偏光変換素子２０でＳ偏光に揃えられた光は、偏光ビームスプリッタ９により反射されて、画像表示素子１１１に入射し、画像表示素子１１１により変調された光のうち画像光であるＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ９を透過して液晶素子１１２に入射する。液晶素子１１２は、入射するＰ偏光の偏光方向を変換せず、Ｐ偏光のまま射出する。偏光板１１３は、液晶素子１１２を出射したＰ偏光を透過し、不要光であるＳ偏光を吸収する。これにより、不要光がスクリーン上に投射されるのを抑えるので、コントラストの高い画像が表示される。
【００２８】
以上のとおり、本発明の画像表示装置は、入射する光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光に切り替える偏光変換素子２０と、入射する光の偏光方向の回転と非回転の制御を切り替える液晶素子１１２と、不要な偏光光を投射光学系に対して遮光する偏光板１１３を有する。これにより、カラーブレイクダウンを抑えつつも、コントラストが高い画像を表示することができる。
【００２９】
以上の説明において、偏光変換素子２０が変換する偏光方向の切り替えと液晶素子１１２の第３の状態と第４の状態の切り替えの指示は、制御部１１６が行っている。
【００３０】
即ち、本発明の画像表示装置は、光源の点灯を制御する光源制御手段（不図示）を有し、連続する第１の時間と第２の時間のうち、第１の時間において、光源制御手段は、第１の波長帯域の光を発する第１光源を点灯する。さらに、制御部１１６は、画像表示素子１１０に対して第１の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、画像表示素子１１１に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始する。さらに、偏光変換素子２０が入射光を第１偏光方向へ変換するよう制御するとともに、液晶素子１１２が第３の状態（回転状態）となるよう制御する。そして、第２の時間において、光源制御手段は、第２の波長帯域の光を発する第２光源を点灯する。さらに、制御部１１６は、画像表示素子１１１に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、画像表示素子１１０に対して第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始する。そして、偏光変換素子２０が、入射光を第２偏光方向へ変換するよう制御するとともに、液晶素子１１２が、第４の状態（非回転状態）となるよう制御する。
【００３１】
本実施形態においては、不要光、つまり、偏光板１１３が吸収する光の偏光方向をＳ偏光としたが、Ｐ偏光としても構わない。この場合は、偏光変換素子２０の切り替えと液晶素子１１２の第３の状態と第４の状態の対応を、上記説明とは逆にすればよい。
【００３２】
尚、光源はＬＥＤとしたが、レーザー光源であってもよい。また、光源は、特定の波長帯域の光を発光するＬＥＤを複数個設ける構成としたが、これに限られず、白色光源を用いてもよい。この場合は、カラーホイールを用いて時間毎に射出される光の波長帯域を変えればよい。
【００３３】
（実施形態２）
図５（ａ）、（ｂ）に実施形態２の画像表示装置の構成の各断面図を示す。実施形態１と異なる点は、色度センサー１５（色測定部）とコントローラー（制御部）１６と記憶部５７を有する点である。
【００３４】
図６に本実施形態の光学系のｘｙ色度図を示す。ＲＧＢＷの色度座標（ｘ，ｙ）はそれぞれ（０．６，０．３）、（０．１，０．７）、（０．２，０．１）、（０．３，０．３６７）である。ここで、本実施形態の光学系におけるＷの目標とする色度座標は、（０．３２，０．３３）である。記憶部５７には、このＲＧＢの色度座標と、目標となるＷの色度座標が記憶されている。図６の破線は、ＣＩＥで１９３１年に採択された等色関数に基づく三色表色系の視野角が２度のときの表色座標系である。
【００３５】
色度センサー１５は、スクリーン上に投射される光束の色度、あるいはスクリーン上の投射画像の色度を測定する。
【００３６】
コントローラー１６は、色度センサー１５の測定結果を受信し、色度センサー１５の測定結果の色度が、記憶部５７に記憶された目標とする色度に近づくように、光源ユニットを構成する各ＬＥＤ光源の発光量を制御する。具体的には、コントローラー１６は、赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３に目標となる色度との差分がゼロに近づくように信号を送る。本実施形態においては、緑用ＬＥＤ２の出力を２０％下げるか、赤用ＬＥＤ１と青用ＬＥＤ３の出力をそれぞれ２０％上げる信号を送る。または、緑用ＬＥＤの出力を下げ、かつ赤用ＬＥＤ１と青用ＬＥＤ３の出力を上げる信号を送る。または、赤用ＬＥＤ１、緑用ＬＥＤ２、青用ＬＥＤ３の発光時間を変えて、目標とする色度に近づくような制御を行う。以上、いずれかの制御を行うことで、光源で色度調整を行うことができるため、画像表示素子の反射率や透過率を変えて色度調整を行う場合に比べ、コントラストの低下を抑えることができ、より明るくコントラストの高い画像を表示することができる。
【００３７】
本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗを用いて、Ｗの色度座標を目標の色度座標に近づける形態について述べたが、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｂｋを用いて、Ｂｋの色度座標を目標とする色度座標に近づける形態としてもよい。
【００３８】
尚、実施形態２においては、コントローラー１６がＬＥＤ光源の発光量や発光時間を制御する形態について述べたがこれに限られない。画像表示装置が、光源制御部を有し、制御部は、その光源制御部に対して目標となる色度情報に近づけるため、目標となる色度情報と、色度センサー１５が測定した色度情報の差分のみを光源制御部にフィードバックするものであってもよい。
【００３９】
また、実施形態２においては、色度センサーを用いて投射光束の色度を測定したが、色度センサーに代えて、色差計、色彩計等を用いてもよく、色に関する情報（色情報）が得られればよい。
【００４０】
（実施形態３）
図７に実施形態３の画像表示装置の構成の各断面図を示す。実施形態１と異なる点は、光源として複数のＬＥＤが２次元に配列された光源ユニット７１〜７３を用いている点と、クロスプリズム２７を用いて光源からの各色光を合成している点。さらに、各光源ユニットとクロスプリズム２７との間に、それぞれに対応する偏光変換素子を有する点である。２次元に配列された光源ユニットにより、より明るい画像を表示することができる。
【００４１】
クロスプリズム２７は、波長帯域に応じて透過特性が異なる２つの光学膜を有する。複数の赤用のＬＥＤを配列した赤用光源ユニット７１から発せられた赤色光は、偏光変換素子２０によって所定の偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した赤色光は、クロスプリズム２７の光学膜によって反射され、クロスプリズム２７から出射する。複数の緑用ＬＥＤを配列した緑用光源ユニット７２から発せられた緑色光は、偏光変換素子２０によって偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した緑色光は、クロスプリズム２７の２つの光学膜を両方透過して、クロスプリズム２７から出射する。複数の青用ＬＥＤを配列した青用光源ユニット７３から発せられた青色光は、偏光変換素子２０によって偏光方向が揃えられたのち出射される。偏光変換素子２０を出射した青色光は、クロスプリズム２７の光学膜によって反射され、クロスプリズム２７から出射する。
【００４２】
クロスプリズム２７で合成された光は、第１のフライアイレンズ６で複数の光束に分割され、該複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ７の近傍に複数の光源像を形成し、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８から射出した複数の分割光束は、偏光分離素子３１を介して画像表示素子上で重ね合わされる。実施形態１と同様に、光源ユニットは、ＲＧＢＲＧＢ・・・の順に点灯し、それぞれの偏光変換素子は、順に点灯されたそれぞれの色光をＰＳＰＳＰＳ・・・に偏光変換し、画像表示素子１１０、画像表示素子１１１に対して図３に示す順に光が入射する。各画像表示素子で反射された画像光は、液晶素子１１２、偏光板１１３、投射レンズ１４を介してスクリーン上に投射される。
【００４３】
本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
５ 偏光変換素子
９ 偏光分離素子
１１０ 画像表示素子
１１１ 画像表示素子
１１２ 液晶素子
１１３ 偏光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射光学系を用いて光源からの光を被投射面に投射する画像表示装置であって、
入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を出射した前記第１偏光方向の光を第１の光変調素子に導き、前記第１の光変調素子により反射された前記第２偏光方向の光を出射し、
前記偏光変換素子を出射した前記第２偏光方向の光を第２の光変調素子に導き、前記第２の光変調素子により反射された前記第１偏光方向の光を出射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子と前記投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、
前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、
前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
光源の点灯を制御する光源制御手段を有し、
連続する第１の時間と第２の時間のうち、
前記第１の時間において、
前記光源制御手段は、第１の波長帯域の光を発する第１光源を点灯し、
前記制御手段は、前記第１の光変調素子に対して前記第１の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、前記第２の光変調素子に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始し、
前記偏光変換素子が入射光を前記第１偏光方向へ変換するよう制御するとともに、
前記第１の位相変換素子が前記回転状態となるよう制御し、
前記第２の時間において、
前記光源制御手段は、前記第２の波長帯域の光を発する第２光源を点灯し、
前記制御手段は、前記第２の光変調素子に対して前記第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、前記第１の光変調素子に対して前記第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始し、
前記偏光変換素子が、入射光を前記第２偏光方向へ変換するよう制御するとともに、
前記第１の位相変換素子が、前記非回転状態となるよう制御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３】
前記偏光変換素子は、
偏光方向に応じて入射光の光路を分離する偏光分離面と、
前記偏光分離面により分離された光のうち一方の偏光方向を変えることによって、前記偏光変換素子を出射する光の偏光方向を、前記第１偏光方向または前記第２偏光方向へ変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態を交互に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記制御手段による前記回転状態と前記非回転状態の切り替えにより、前記第１の光変調素子または前記第２の光変調素子から出射し前記投射光学系に導かれる光のうち、不要な偏光方向の光が、前記偏光板により前記投射光学系に対して遮光されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
被投射面に投射される光束の色情報を測定する色測定部と、
目標となる色情報を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記色測定部の測定結果が前記記憶手段に記憶された目標となる色情報に近づくように、前記第１光源と前記第２光源の発光量または発光時間を制御することを特徴とする請求項２乃至５いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の光変調素子、及び前記第２の光変調素子により変調された画像光を、前記被投射面に投射する投射光学系を有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１】
投射光学系を用いて光源からの光を被投射面に投射する画像表示装置であって、
入射した光の偏光方向を第１偏光方向に揃えて出射する第１の状態と、入射した光の偏光方向を第２偏光方向に揃えて出射する第２の状態を切り替え可能な偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を出射した前記第１偏光方向の光を第１の光変調素子に導き、前記第１の光変調素子により反射された前記第２偏光方向の光を出射し、
前記偏光変換素子を出射した前記第２偏光方向の光を第２の光変調素子に導き、前記第２の光変調素子により反射された前記第１偏光方向の光を出射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子と前記投射光学系との間に配置され、前記偏光分離素子を出射した前記第１偏光方向の光と前記第２偏光方向の光のいずれか一方を前記投射光学系に対して遮光する偏光板と、
前記偏光分離素子と前記偏光板との間に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる回転状態と、入射した光の偏光方向を回転させない非回転状態を切り替え可能な第１の位相変換素子と、
前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態の切り替えに応じて、前記第１の位相変換素子の前記回転状態と前記非回転状態を切り替える制御手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
光源の点灯を制御する光源制御手段を有し、
連続する第１の時間と第２の時間のうち、
前記第１の時間において、
前記光源制御手段は、第１の波長帯域の光を発する第１光源を点灯し、
前記制御手段は、前記第１の光変調素子に対して前記第１の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、前記第２の光変調素子に対して第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始し、
前記偏光変換素子が入射光を前記第１偏光方向へ変換するよう制御するとともに、
前記第１の位相変換素子が前記回転状態となるよう制御し、
前記第２の時間において、
前記光源制御手段は、前記第２の波長帯域の光を発する第２光源を点灯し、
前記制御手段は、前記第２の光変調素子に対して前記第２の波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを継続するとともに、前記第１の光変調素子に対して前記第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光に対応する画像信号の書込みを開始し、
前記偏光変換素子が、入射光を前記第２偏光方向へ変換するよう制御するとともに、
前記第１の位相変換素子が、前記非回転状態となるよう制御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３】
前記偏光変換素子は、
偏光方向に応じて入射光の光路を分離する偏光分離面と、
前記偏光分離面により分離された光のうち一方の偏光方向を変えることによって、前記偏光変換素子を出射する光の偏光方向を、前記第１偏光方向または前記第２偏光方向へ変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記偏光変換素子の前記第１の状態と前記第２の状態を交互に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記制御手段による前記回転状態と前記非回転状態の切り替えにより、前記第１の光変調素子または前記第２の光変調素子から出射し前記投射光学系に導かれる光のうち、不要な偏光方向の光が、前記偏光板により前記投射光学系に対して遮光されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
被投射面に投射される光束の色情報を測定する色測定部と、
目標となる色情報を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記色測定部の測定結果が前記記憶手段に記憶された目標となる色情報に近づくように、前記第１光源と前記第２光源の発光量または発光時間を制御することを特徴とする請求項２乃至５いずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の光変調素子、及び前記第２の光変調素子により変調された画像光を、前記被投射面に投射する投射光学系を有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６１４５９（Ｐ２０１３−６１４５９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９４３５（Ｐ２０１１−１９９４３５）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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