CN1670791A

CN1670791A - 光调制装置和光学显示装置，光调制方法及图像显示方法

Info

Publication number: CN1670791A
Application number: CN200510007585.0A
Authority: CN
Inventors: 内山正一; 中村旬一; 新田隆志; 旭常盛
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2025-02-08
Also published as: US20050185249A1; US7236285B2; CN1670791B

Abstract

本发明提供为了扩大亮度动态范围以及色调数，提高显示图像的亮度以及画质，以及实现装置的小型化而适用的光调制装置，投射型显示装置100具备光源10；把来自光源10的光分离为RGB三原色的光的分色镜44a、44b；具有分别入射由分色镜44a、44b分离了的光，并且能够独立地控制透射率T2的多个像素的多个色调制光阀；把来自各色调光阀的光合成的分色棱镜48；把各色调制光阀的光学像在反射型液晶光阀50的像素面上成像的中继透镜16；具有入射来自中继透镜16的光并且能够独立地控制反射率T1的反射型液晶光阀50。

Description

光调制装置和光学显示装置，光调制方法及图像显示方法

技术领域

本发明涉及经过多个光调制元件把来自光源的光进行调制的装置以及方法，特别是涉及为了扩大亮度动态范围以及色调数，提高显示图像的亮度以及画质，以及实现装置的小型化而适用的光调制装置和光学显示装置，光调制方法以及图像显示方法。

背景技术

近年来，LCD(液晶显示器)、EL、等离子显示器、CRT(阴极射线管)、投影仪等光学显示装置画质改善十分惊人，关于分辨率、色域正在实现几乎与人的视觉特性相匹配的性能。然而，如果对于亮度动态范围进行观察，则其再现范围仍然停留在1～10²[nit]程度，另外，色调数一般为8比特。另一方面，人的视觉一次可感知的亮度动态范围是10^-2～10⁴[nit]程度，另外，亮度辨别能力是0.2[nit]程度，如果把它们换算为色调数，则可以说相当于12比特。如果通过这样的视觉特性观看当前的光学显示装置的显示图像，则由于亮度动态范围的狭窄性显著，而且阴影部分或者最大亮度部分的色调不足，因此对于显示画面的真实性或者震撼力感到不十分充分。

另外，在电影或者游戏等中使用的计算机图形(以下，简记为CG。)中，使得在显示数据中具有接近人的视觉的亮度动态范围或者色调数(以下，称为HDR(高动态范围)显示数据。)，追求描绘的真实性的动态正在成为主流。然而，由于显示该图形的光学显示装置的性能不充分，因此具有不能够充分地发挥CG内容原本具有的表现力的课题。

进而，在新一代OS(操作系统)中，预定采用16比特色空间，与当前的8比特色空间相比较，极大地增大亮度动态范围和色调数。因此，希望实现能够产生16比特色空间光学显示装置。

在光学显示装置中，液晶投影仪、DLP投影仪这样的投射型显示装置能够进行大画面显示，在再现显示图像的真实性或者震撼力方面是有效的装置。在该领域中，为了解决上述课题完成以下的提案。

作为高动态范围的投射型显示装置，例如有公开在日本专利公开公报2001-100689号中的技术，这是具有光源；把光的全波长区的亮度进行调制的第1光调制元件；在光的波长区中对于RGB三原色的各波长区，把其波长区的亮度进行调制的第2光调制元件，把来自光源的光用第1光调制元件调制形成所希望的亮度分布，把其光学像在第2光调制元件的像素面上成像进行色调制，投射二次调制了的光的技术。根据从HDR显示数据所决定的第1控制值以及第2控制值分别单独地控制第1光调制元件以及第2光调制元件的各像素。作为光调制元件，具有能够独立地控制透射率的像素结构或者段结构，使用可以控制二维透射率分布的透射型光调制元件。作为其代表例，可以举出液晶光阀。

现在，考虑使用暗显示的透射率为0.2％，明显示的透射率为60％的光调制元件的情况。在光调制元件单体中，亮度动态范围成为60/0.2＝300。上述以往的投射型显示装置由于相当于光学地串联配置亮度动态范围为300的光调制元件，因此能够实现300×300＝90000的亮度动态范围。另外，关于色调数与上述相同的考虑也成立，通过光学地串联配置8比特色调的光调制元件，可以得到超过8比特的色调数。

另外，除此以外，作为实现高亮度动态范围的投射型显示装置，例如，已知在日本的专利公开2001-174919号公报中公开的投射型显示装置。

该显示装置具备行状地排列了多个像素的DMD(数字微镜器件)；向DMD照射光束的照明单元；把入射图像信号变换为DMD的驱动信号的处理单元；扫描由DMD进行的光调制了的光束的光扫描单元；把来自光扫描单元的光束投射到屏幕面上的投射透镜，照明单元根据输入图像信号调制照射光量。

图29示出透射型液晶光阀的各像素的像素面。

透射型液晶光阀由于在各像素面内设置驱动像素电极的晶体管或者信号布线，因此如图29所示，各像素中的开口部分(称为光透射的部位。)成为窗口形，一般开口率小于等于60％。

从而，在公开公报2001-100689号中记载的发明中，为了确保显示图像的亮度，必须进行调整使得第1光调制元件的各像素的开口部分的光学像正确地在第2光调制元件的相对应的像素的开口部分中成像，要求高对准精度。

图30示出在公开公报2001-100689号中记载的投射型显示装置中的第1光调制元件以及第2光调制元件的光路的结构。另外，在实际的光路上，虽然也配置了反射镜等其它的光学元件，然而为了易于明确以下叙述的说明，图30中省略描绘这些光学元件。

在图30的光学系统中，在光源一侧把蝇眼透镜112a、112b夹在中间配置亮度调制用的第1光调制元件130，在光源的相反一侧把蝇眼透镜112a、112b夹在中间配置色调制用的第2光调制元件140。在该光学系统中，通过蝇眼透镜112a、112b以及聚光透镜112d，第1光调制元件的光学像在第2光调制元件上成像。其中，蝇眼透镜112a、112b以及聚光透镜112d是以使亮度分布均匀为目的使用的光学元件，成像性能低。

根据这样的理由，在公开公报2001-100689号中记载的发明中，难以把第1光调制元件的光学像高精度地成像到第2光调制元件的像素面上，具有显示图像的亮度降低的问题。

图31示出反射型光调制元件的各像素的像素面。

相对于透射型液晶显示元件，DMD等反射型光调制元件把信号线以及驱动晶体管的遮光部位制作在反射像素电极的下面，能够在反射镜的背面设置驱动反射镜的驱动单元等。从而，如图31所示，一般各像素中的开口部分(成为反射光的部位。)的开口率大于等于90％。从而，如果用反射型光调制元件构成第1光调制元件或者第2光调制元件，则能够提高显示图像的亮度。

在公开公报2001-100689号中，记载了能够用DMD构成第2光调制元件的含义，但是仍然具有以下的问题。

在图30的光学系统中，与构成接近第1光调制元件130的蝇眼透镜112a的各单元透镜相对应的每个范围的第1光调制元件130的部分光学像重叠在第2光调制元件140的像素面上成像。因此，为了得到所希望的亮度分布，必须在与各单元透镜相对应的范围中形成该亮度分布。然而，由于蝇眼透镜112a、112b是以使亮度分布均匀为目的使用的光学元件，在该目的下，希望单元透镜的数量多。于是，各单元透镜的尺寸必然比第2光调制元件140的各像素尺寸小。具体地讲，使用1/3～1/5左右大小的透镜。现在，如果考虑使第2光调制元件140的像素与第1光调制元件130的像素1对1对应，则第1光调制元件130的像素密度需要成为第2光调制元件140的像素密度的3～5倍。但是，当前的光调制元件(例如，液晶光阀)由于高精细化，具有接近精细加工技术上限的像素密度，如果考虑到这一点，则要用第1光调制元件130实现3～5倍的像素密度是很困难的。从而，能够在第1光调制元130中形成亮度分布的精度不得不成为比第2光调制元件140的像素密度粗3～5倍。进而，各单元透镜的光学像由于由远离第1光调制元件130的蝇眼透镜112b和聚光透镜112d中的两片透镜在第2光调制元件140的像素面上成像，因此不能够进行充分的像差修正，不得不成为具有相当多的模糊的像。

进而，在公开公报2001-100689号中，由于只是把透射型光调制元件替换为DMD，因此具有以下的问题。

作为使用了DMD的投射型显示装置，提出采用了对于DMD倾斜地入射光，在与其入射方向不同的方向使出射光出射的方式的「离轴光学系统」投射型显示装置。

但是，在公开公报2001-100689号记载的发明中，在像离轴光学系统那样配置了第2光调制元件的情况下，由于第1光调制元件的光学像对于第2光调制元件的像素面倾斜地成像，因此在第2光调制元件的像素面上产生梯形的畸变。因此，在用第1光调制元件形成所希望的光强度分布，把该光学像在第2光调制元件的像素面上成像，用第2光调制元件进行二次调制的情况下，由于在用第1光调制元件形成的图像中产生梯形的畸变，因此不能够进行正确的二次调制。从而，不能够充分地再现HDR显示数据原本具有的图像的真实性或者震撼力。

另一方面，在专利公开公报2001-174919号记载的发明中，由于作为光源使用固体激光器或者半导体激光器，因此具有装置体积大的问题。另外，在作为光源使用了半导体激光器的情况下，由于光输出小，因此还具有显示图像的亮度降低的问题。

发明内容

因此，本发明是着眼于这种以往技术具有的未解决的课题而完成的，目的在于为了提供扩大亮度动态范围以及色调数，提高显示图像的亮度以及画质，实现装置的小型化的适宜的光调制装置和光学显示装置，光调制方法以及图像显示方法。

为了达到上述目的，本发明第1方案的光调制装置具备调制光的第1光调制元件和入射来自上述第1光调制元件的光并且调制光的第2光调制元件，经过上述第1光调制元件以及上述第2光调制元件调制来自光源的光，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

在上述第1光调制元件和上述第2光调制元件的光路上，设置把上述第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜。

如果是这样的结构，则由第1光调制元件把来自光源的光进行一次调制，第1光调制元件的光学像经过中继透镜在第2光调制元件的受光面上成像。而且，通过由第2光调制元件反射来自第1光调制元件的光，把来自第1光调制元件的光进行二次调制。

这里，光源只要是发生光的媒体则可以利用任何光源，例如，既可以是灯泡那样安装在光学系统内部的光源，也可以是太阳或者室内灯那样的外界光源。这一点在后述的第5、第12以及第23实施形态的光调制方法中也相同。

另外，第1光调制元件只要是把光进行调制的元件则可以是任何的结构，作为结构，例如既可以是由单一光调制元件构成的单板式，也可以是由多个光调制元件构成的多板式。另外，作为功能，例如既可以调制光全波长区的亮度，也可以对于光波长区中不同的多个特定波长区，调制其特定波长区的亮度。这一点在以下的第2、第8、第18实施形态的光学显示装置，第5、第12及第24实施形态的光调制方法，以及第6、第13及第24实施形态的图像显示方法中也相同。

另外，第2光调制元件只要是反射光的元件则可以是任何的结构，作为结构，例如既可以是由单一光调制元件构成的单板式，也可以是由多个光调制元件构成的多板式。另外，作为功能，例如既可以调制光全波长区的亮度，也可以对于光波长区中不同的多个特定波长区，调制其特定波长区的亮度。这一点在以下的第5、第12、第18以及第23实施形态的光调制方法中也相同。

另一方面，为了达到上述目的，本发明第2实施形态的光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光而且调制光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；入射来自上述光合成器的光而且调制光的第2光调制元件，经过上述各第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

在上述光合成器和上述第2光调制元件的光路上，设置把上述各第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜。

如果是这样的结构，则由光分离器把来自光源的光分离为多个特定波长区的光，由各第1光调制元件把来自光分离器的各分离光进行一次调制。接着，由光合成器合成来自各第1光调制元件的光，合成了的光入射到第2光调制元件。这时，各第1光调制元件的光学像经过中继透镜在第2光调制元件的受光面上成像，。而且，通过由第2光调制元件反射来自光合成器的光，把来自光合成器的光进行二次调制。

如果依据本发明的第1以及第2实施形态，则由于经过第1光调制元件以及第2光调制元件调制来自光源的光，因此可以得到能够实现比较高的亮度动态范围以及色调数的效果。另外，由于用开口率高的反射型光调制元件构成第2光调制元件，因此即使第1光调制元件与第2光调制元件之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。从而，与以往相比较，还可以得到能够抑制显示图像的亮度降低的效果。进而，由于经过中继透镜把各第1光调制元件的光学像在第2光调制元件的受光面上成像，因此在第1实施形态中能够把第1光调制元件的光学像，在第2实施形态中能够把各第1光调制元件的光学像在第2光调制元件的受光面上以比较高的精度成像，因此能够进行比较高精度的调制。从而，与以往相比较，还可以得到能够降低画质恶化的可能性的效果。进而，作为光源由于可以不使用固体激光器或者半导体激光器，因此与以往相比较，还可以得到谋求减小装置体积的效果。

这里，特定波长区不限于在RGB三原色的每一个中设定，根据需要能够任意地设定。其中，如果在RGB三原色的每一个中设定，则能够直接利用已经存在的液晶光阀，在成本方面是有利的。这一点在以下的第6、第12以及第24实施形态的图像显示方法中也相同。

进而，本发明第3实施形态的光学显示装置在第2实施形态的光学显示装置中，特征是：用反射型液晶显示元件构成上述第2光调制元件。

如果是这样的结构，则由于用开口率高的反射型液晶显示元件构成第2光调制元件，因此即使第1光调制元件与第2光调制元件之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。另外，在第1光调制元件与第2光调制元件之间的光传递中能够保持偏振光特性。从而，可以得到能够进一步抑制显示图像的亮度降低的效果。

进而，本发明第4实施形态的光学显示装置在第2实施形态的光学显示装置中，特征是：用DMD构成上述第2光调制元件。

如果是这样的结构，则由于用开口率高的DMD构成第2光调制元件，因此即使第1光调制元件与第二光调制元件之间的对准精度不高，也可以得到能够把显示图像的亮度确保为某种程度的效果。另外，还可以得到数字地驱动第2光调制元件的效果。

另一方面，为了达到上述目的，本发明第5实施形态的光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤和经过第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，特征是：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

在上述第1光调制元件与上述第2光调制元件的光路中，经过中继透镜把上述第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像。

由此，可以得到与第1实施形态的光调制装置相同的效果。

另一方面，为了达到上述目的，本发明第6实施形态的图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

在上述光合成器与上述第2光调制元件的光路中，经过中继透镜把上述各第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像。

由此，可以得到与第2实施形态的光学显示装置相同的效果。

本发明第7实施形态的光调制装置具备第1光调制元件和入射来自上述第1光调制元件的光的第2光调制元件，经过上述第1光调制元件和上述第2光调制元件调制来自光源的光，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

将上述第2光调制元件配置成为，使得经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴与上述入射光由上述第2光调制元件反射后从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统，

具备对于由上述第1光调制元件形成的图像，提供与上述预定角度相对应的畸变的图像变形器。

如果是这样的结构，则由图像变形器，对于由第1光调制元件形成的图像提供与预定角度相对应的畸变。而且，由第1光调制元件把来自光源的光进行一次调制，来自第1光调制元件的光入射到第2光调制元件。这时，虽然由第1光调制元件形成的图像对于第2光调制元件的受光面倾斜地成像，然而由于通过图像变形器提供与预定角度相对应的畸变，因此减少在第2光调制元件的受光面上产生的畸变进行成像。而且，通过由第2光调制元件反射来自第1光调制元件的光，把来自第1光调制元件的光进行二次调制。

本发明第8实施形态的光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离成不同的多个特定波长区的光的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；入射来自上述光合成器的光的第2光调制元件，经过上述各第1光调制元件和上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

具备对于由上述各第1光调制元件形成的图像，提供与上述预定角度相对应的畸变的图像变形器。

如果是这样的结构，则由图像变形器，对于由各第1光调制元件形成的图像提供与预定角度相对应的畸变。而且，由光分离器把来自光源的光分离为多个特定波长区的光，由各第1光调制元件把来自光分离器的各分离光进行一次调制。接着，由光合成器合成来自各第1光调制元件的光，合成了的光入射到第2光调制元件。这时，虽然由各第1光调制元件形成的图像对于第2光调制元件的受光面倾斜地成像，然而由于通过图像变形器提供与预定角度相对应的畸变，因此减少在第2光调制元件的受光面上发生的畸变进行成像。而且，由第2光调制元件通过反射来自光合成器的光，把来自光合成器的光进行二次调制。

如果依据第7以及第8实施形态，则由于经过第1光调制元件以及第2光调制元件调制来自光源的光，因此可以得到能够实现比较高的亮度动态范围以及色调数的效果。另外，由于用开口率高的反射型光调制元件构成第2光调制元件，因此即使第1光调制元件与第2光调制元件之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。从而，与以往相比较，还可以得到能够抑制显示图像的亮度降低的效果。进而，由于即使把第2光调制元件配置成离轴光学系统，也能够在第7实施形态中把由第1光调制元件形成的光学像，在第8实施形态中把由各第1光调制元件形成的光学像减少畸变，在第2光调制元件的受光面上成像，因此能够进行比较高精度的二次调制。从而，与以往相比较，还可以得到能够降低画质恶化的可能性的效果。进而，作为光源由于可以不使用固体激光器或者半导体激光器，因此与以往相比较，还可以得到谋求减小装置体积的效果。

进而，本发明第9以及第20实施形态的光学显示装置分别在第8实施形态以及后述的第19实施形态的光学显示装置中，特征是：

上述第1光调制元件是具有能够独立地控制光传播特性的多个像素的光调制元件，

上述第2光调制元件是具有能够独立地控制光反射特性的多个像素的光调制元件，

上述图像变形器考虑与上述预定角度相对应的畸变，根据规定了上述第1光调制元件的像素以及上述第2光调制元件的像素的对应关系的像素对应关系表以及显示数据，决定上述第1光调制元件的光传播特性及控制值，以及上述第2光调制元件的反射特性及控制值中的某一个。

如果是这样的结构，则由图像变形器，根据像素对应关系表以及显示数据，决定第1光调制元件的光传播特性及控制值，以及第2光调制元件的反射特性及控制值中的某一个。由于在像素对应关系表中，考虑与预定角度相对应的畸变，规定第1光调制元件的像素以及第2光调制元件的像素的对应关系，因此如果根据所决定的光传播特性、反射特性或者控制值控制第1光调制元件或者第2光调制元件，则对于由各第1光调制元件形成的图像提供与预定角度相对应的畸变。

由此，可以得到考虑与预定角度相对应的畸变，能够比较容易地决定第1光调制元件的光传播特性及控制值，以及第2光调制元件的反射特性及控制值中的某一个的效果。

而HDR显示数据是能够实现在以往的sRGB等图像格式中不能够实现的高亮度动态范围的图像数据，对于图像的所有像素保存表示像素亮度电平的像素值。如果把HDR显示数据中像素p的亮度电平记为Rp，把与第1光调制元件的像素p相对应的像素的透射率记为T1，与第2光调制元件的像素p相对应的像素的反射率记为T2，则下式(1)、(2)成立。

Rp＝Tp×Rs ……(1)

Tp＝T1×T2×G ……(2)

其中，在上式(1)、(2)中，Rs是光源的亮度，G是增益，每一个都是常数。另外，Tp是光调制率。

从上式(1)、(2)可知，对于像素p存在无数个T1以及T2的组合。然而，当然不能够任意地决定T1以及T2。由于有时画质根据决定的方法恶化，因此T1以及T2需要考虑画质适宜地决定。

本发明者们反复锐意研究的结果，发现根据T1以及T2的决定方法画质恶化是受到以下因素的影响。

在第1光调制元件以及第2光调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，关于第1光调制元件的一个像素p1，像素p1与第2光调制元件的多个像素在光路上有时重合，或者反之，关于第2光调制元件的一个像素p2，像素p2与第1光调制元件的多个像素在光路上有时重合。这里，关于第1光调制元件的像素p1计算透射率T1时，如果决定第2光调制元件的重合的多个像素的反射率T2，则计算这些反射率T2的平均值，把计算出的平均值等选择为与第2光调制元件的像素p1相对应的像素的反射率T2，根据上式(1)、(2)考虑计算透射率T1。然而，由于终究是把平均值等选择为第2光调制元件的反射率T2，因此在其中无论如何都将发生误差。无论在首先决定第1光调制元件的透射率T1的情况下，还是在首先决定第2光调制元件的反射率T2的情况下，都与决定顺序无关发生该误差，而对于第1光调制元件以及第2光调制元件中决定显示分辨率的部分，由于视觉的影响力大，因此最好极力减小误差。

因此，研究了在决定顺序的差别下误差的大小如何变化。首先，考虑先决定第2光调制元件的反射率T2的情况。计算第2光调制元件的重合的多个像素的反射率T2的平均值等，根据计算出的平均值等以及HDR显示数据，通过上式(1)、(2)能够计算第1光调制元件的像素p1的透射率T1。其结果，如果从第1光调制元件的像素p1观察，则其透射率T1对于第2光调制元件的重合的多个像素的反射率T2虽然发生误差，但是误差的程度是根据平均值等统计计算产生的误差程度。反之，如果从第2光调制元件的像素p2观察，则其反射率T2即使计算出第1光调制元件的重合的多个像素的透射率T1的平均值等，对于该平均值等，有时将产生不能够满足上式(1)、(2)程度的很大的误差。这一点认为是起因于即使以像素p1为基准，规定与第2光调制元件的重合的多个像素的关系(满足上式(1)、(2)的关系)，但是其相反的关系也并不一定成立。从而，第2光调制元件的反射率T2的误差增大的可能性高。

相反的情况也相同，在先决定第1光调制元件的透射率T1的情况下第1光调制元件的透射率T1的误差增大的可能性升高。

从以上的情况可以得出从提高画质的观点出发，在第1光调制元件以及第2光调制元件中，后决定决定显示分辨率的反射率或者透射率(以下，称为反射率等。)一方的误差的影响少这样的结论。

根据这样的结论，本发明第10以及第21实施形态的光学显示装置分别在第9实施形态以及第20实施形态的光学显示装置中，特征是：

上述第2光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

进而，具备临时决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性临时决定器；根据由上述反射特性临时决定器临时决定了的反射特性以及上述显示数据，决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性决定器；根据由上述光传播特性决定器决定了的光传播特性，决定上述第1光调制元件的各像素的控制值的第1控制值决定器；根据由上述光传播特性决定器决定了的光传播特性以及上述显示数据，决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性决定器；根据由上述反射特性决定器决定了的反射特性决定上述第2光调制元件的各像素的控制值的第2控制值决定器，

把上述图像变形器适用在上述光传播特性决定器、上述第1控制值决定器、上述反射特性决定器以及上述第2控制值决定器的某一个中。

如果是这样的结构，则由反射特性临时决定器临时决定第2光调制元件的各像素的反射特性。接着，由光传播特性决定器根据临时决定了的第2光调制元件的反射特性以及显示数据，决定第1光调制元件的各像素的光传播特性，由第1控制值决定器根据所决定的第1光调制元件的光传播特性，决定第1光调制元件的各像素的控制值。而且，由反射特性决定器根据所决定的第1光调制元件的光传播特性以及显示数据，决定第2光调制元件的各像素的反射特性，由第2控制值决定器根据所决定的第2光调制元件的反射特性决定第2光调制元件的各像素的控制值。

由此，由于把决定显示分辨率的第2光调制元件的反射特性在后面决定，因此能够抑制误差的影响，可以得到能够降低画质恶化的可能性这样的效果。

这里，所谓光传播特性指的是对于光的传播产生影响的特性，例如，包括光的透射特性、反射特性；折射特性以及其它的传播特性。这一点在以下第11以及第22实施形态的光学显示装置，以及第15、第16、第27以及第28实施形态的图像显示方法中也相同。

另外，反射特性决定器只要根据由光传播特性决定器决定了的光传播特性以及显示数据决定第2光调制元件的各像素的反射特性，则就可以是任何的结构，另外，也可以不限于由光传播特性决定器决定了的光传播特性本身，而根据由光传播特性决定器决定了的光传播特性进行计算或者变换，根据其计算结果或者变换结果决定第2光调制元件的各像素的反射特性。例如，由于根据由光传播特性决定器决定了的光传播特性决定由第1控制值决定器决定的控制值，因此反射特性决定器能够根据由第1控制值决定器决定了的控制值以及显示数据，决定第2光调制元件的各像素的反射特性。

本发明第11以及第22实施形态的光学显示装置分别在第9实施形态以及第20实施形态的光学显示装置中，特征是：

上述第1光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

进而，具备临时决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性临时决定器；根据由上述光传播特性临时决定器临时决定了的光传播特性以及上述显示数据，决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性决定器；根据由上述反射特性决定器决定了的反射特性，决定上述第2光调制元件的各像素的控制值的第1控制值决定器；根据由上述反射特性决定器决定了的反射特性以及上述显示数据，决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性决定器；根据由上述光传播特性决定器决定了的光传播特性决定上述第1光调制元件的各像素的控制值的第2控制值决定器，

把上述图像变形器适用在上述反射特性决定器、上述第1控制值决定器、上述光传播特性决定器以及上述第2控制值决定器的某一个中。

如果是这样的结构，则由光传播特性临时决定器临时决定第1光调制元件的各像素的光传播特性。接着，由反射特性决定器根据临时决定了的第1光调制元件的光传播特性以及显示数据，决定第2光调制元件的各像素的反射特性，由第1控制值决定器根据所决定的第2光调制元件的反射特性，决定第2光调制元件的各像素的控制值。而且，由光传播特性决定器根据所决定的第2光调制元件的反射特性以及显示数据，决定第1光调制元件的各像素的光传播特性，由第2控制值决定器根据所决定的第1光调制元件的光传播特性决定第1光调制元件的各像素的控制值。

由此，由于把决定显示分辨率的第1光调制元件的光传播特性在后面决定，因此能够抑制误差的影响，可以得到能够降低画质恶化的可能性这样的效果。

这里，光传播特性决定器只要根据由反射特性决定器决定了的反射特性以及显示数据决定第1光调制元件的各像素的光传播特性，则就可以是任何的结构，另外，也可以不限于由反射特性决定器决定了的反射特性本身，而根据由反射特性决定器决定了的反射特性进行计算或者变换，根据其计算结果或者变换结果决定第1光调制元件的各像素的光传播特性。例如，由于根据由反射特性决定器决定了的反射特性决定由第1控制值决定器决定的控制值，因此光传播特性决定器能够根据由第1控制值决定器决定了的控制值以及显示数据，决定第1光调制元件的各像素的光传播特性。

本发明第12实施形态的光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤和经过第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，特征是：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，而且配置成使得成为经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴与上述入射光由上述第2光调制元件反射后从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统，

包括对于由上述第1光调制元件形成的图像，提供与上述预定角度相对应的畸变的图像变形步骤。

由此，可以得到与第7实施形态的光调制装置相同的效果。

本发明第13实施形态的图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

包括对于由上述各第1光调制元件形成的图像，提供与上述预定角度相对应的畸变的图像变形步骤。

由此，可以得到与第8实施形态的光学显示装置相同的效果。

进而，本发明第14以及第26实施形态的图像显示方法分别在第13实施形态以及后述的第25实施形态的光学显示方法中，特征是：

上述图像变形步骤考虑与上述预定角度相对应的畸变，根据规定了上述第1光调制元件的像素以及上述第2光调制元件的像素的对应关系的像素对应关系表以及显示数据，决定上述第1光调制元件的光传播特性及控制值，以及上述第2光调制元件的反射特性及控制值中的某一个。

由此，可以得到与第9以及第20实施形态的光学显示装置相同的效果。

本发明第15以及第27实施形态的光学显示方法分别在第14实施形态以及第26实施形态的光学显示方法中，特征是：

上述第2光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

进而，具备临时决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性临时决定步骤；根据在上述反射特性临时决定步骤中临时决定了的反射特性以及上述显示数据，决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性决定步骤；根据在上述光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性，决定上述第1光调制元件的各像素的控制值的第1控制值决定步骤；根据在上述光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性以及上述显示数据，决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性决定步骤；根据在上述反射特性决定步骤中决定了的反射特性，决定上述第2光调制元件的各像素的控制值的第2控制值决定步骤，

把上述图像变形步骤适用在上述光传播特性决定步骤、上述第1控制值决定步骤、上述反射特性决定步骤以及上述第2控制值决定步骤的某一个中。

由此，可以得到与第10以及第21实施形态的光学显示装置相同的效果。

这里，反射特性决定步骤只要根据在光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性以及显示数据，决定第2光调制元件的各像素的反射特性，则就可以是任何的方法，另外，也可以不限于在光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性本身，而根据在光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性进行计算或者变换，根据其计算结果或者变换结果决定第2光调制元件的各像素的反射特性。例如，由于根据在光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性决定在第1控制值决定步骤中决定的控制值，因此反射特性决定步骤能够根据在第1控制值决定步骤中决定了的控制值以及显示数据，决定第2光调制元件的各像素的反射特性。

本发明第16以及第28实施形态的图像显示方法分别在第14实施形态以及第26实施形态的图像显示方法中，特征是：

上述第1光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

进而，具备临时决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性临时决定步骤；根据在上述光传播特性临时决定步骤中临时决定了的光传播特性以及上述显示数据，决定上述第2光调制元件的各像素的反射特性的反射特性决定步骤；根据在上述反射特性决定步骤中决定了的反射特性，决定上述第2光调制元件的各像素的控制值的第1控制值决定步骤；根据在上述反射特性决定步骤中决定了的反射特性以及上述显示数据，决定上述第1光调制元件的各像素的光传播特性的光传播特性决定步骤；根据在上述光传播特性决定步骤中决定了的光传播特性，决定上述第1光调制元件的各像素的控制值的第2控制值决定步骤，

把上述图像变形步骤适用在上述反射特性决定步骤、上述第1控制值决定步骤、上述光传播特性决定步骤以及上述第2控制值决定步骤的某一个中。

由此，可以得到与第11以及第22实施形态的光学显示装置相同的效果。

这里，光传播特性决定步骤只要根据在反射特性决定步骤中决定了的反射特性以及显示数据，决定第1光调制元件的各像素的光传播特性，则就可以是任何的方法，另外，也可以不限于在反射特性决定步骤中决定了的反射特性本身，而根据在反射特性决定步骤中决定了的反射特性进行计算或者变换，根据其计算结果或者变换结果决定第1光调制元件的各像素的光传播特性。例如，由于根据在反射特性决定步骤中决定了的反射特性决定在第1控制值决定步骤中决定的控制值，因此光传播特性决定步骤能够根据在第1控制值决定步骤中决定了的控制值以及显示数据，决定第1光调制元件的各像素的光传播特性。

本发明第17实施形态的光调制装置具备第1光调制元件；第2光调制元件；把上述第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜，经过上述第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自光源的光，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

遵从沙伊姆弗勒(Scheimpflug)定理配置上述第1光调制元件、上述中继透镜以及上述第2光调制元件。

如果是这样的结构，则由第1光调制元件把来自光源的光进行一次调制，第1光调制元件的光学像经过中继透镜在第2光调制元件的受光面上成像。这时，由于遵从沙伊姆弗勒定理配置第1光调制元件、中继透镜以及第2光调制元件，因此第1光调制元件的光学像的成像面与第2光调制元件的受光面一致。而且，通过由第2光调制元件反射来自第1光调制元件的光，把来自第1光调制元件的光进行二次调制。

本发明第18实施形态的光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离为不同的多个特定波长区的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；第2光调制元件；把上述光合成器的合成光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜，经过上述各第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

遵从沙伊姆弗勒定理配置上述各第1光调制元件、上述中继透镜以及上述第2光调制元件。

如果是这样的结构，则由光分离器把来自光源的光分离为多个特定波长区的光，由各第1光调制元件把来自光分离器的各分离光进行一次调制。接着，由光合成器合成来自各第1光调制元件的光，光合成器的合成光学像经过中继透镜在第2光调制元件的受光面上成像。这时，由于遵从沙伊姆弗勒定理配置第1光调制元件、中继透镜以及第2光调制元件，因此各第1光调制元件的光学像的成像面与第2光调制元件的受光面一致。而且，通过由第2光调制元件反射来自光合成器的光，把来自光合成器的光进行二次调制。

如果依据第17以及18实施形态，则由于经过第1光调制元件以及第2光调制元件调制来自光源的光，因此可以得到能够实现比较高的亮度动态范围以及色调数的效果。另外，由于用开口率高的反射型光调制元件构成第2光调制元件，因此即使第1光调制元件与第2光调制元件之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。从而，与以往相比较，可以得到能够抑制显示图像的亮度降低的效果。进而，如果依据第17实施形态则第1光调制元件的光学像的成像面，如果依据第18实施形态则各第1光调制元件的光学像的成像面与第2光调制元件的光面一致，因此能够抑制在第2光调制元件的像素面上成像的光学像中产生模糊。从而，与以往相比较，还可以得到能够减少画质恶化的可能性的效果。进而，作为光源，由于可以不使用固体激光器或者半导体激光器，因此与以往相比较，还可以得到谋求装置的小型化和的高亮度化的效果。

本发明第19实施形态的光学显示装置在第18实施形态的光学显示装置中，特征是：

具备对于由上述各第1光调制元件形成的图像提供与经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴和上述入射光由上述第2光调制元件反射后从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成的预定角度相对应的畸变的图像变形器。

如果是这样的结构，则由图像变形器对于由各第1光调制元件形成的图像提供与预定角度相对应的畸变。从而，虽然由各第1光调制元件形成的图像对于第2光调制元件的成像面倾斜地成像，然而减少在第2光调制元件的受光面上产生的畸变进行成像。

由此，由于即使配置第2光调制元件使得成为离轴光学系统，也能够使由各第1光调制元件形成的图像减少畸变，在第2光调制元件的成像面上成像，因此能够由第2光调制元件进行高精度的光调制。从而，可以得到能够进一步降低画质恶化的可能性的效果。

本发明第23实施形态的光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤；经过中继透镜把上述第1光调制元件的光学像在第2光调制元件的受光面上成像的光学像成像步骤；经过上述第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，特征是：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

遵从沙伊姆弗勒定理配置上述第1光调制元件、上述中继透镜以及上述第2光调制元件。

由此，可以得到与第17实施形态的光调制装置相同的效果。

本发明第24实施形态的图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过中继透镜把上述光合成器的合成光学像在第2光调制元件的受光面上成像的光学像成像步骤；经过上述第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，显示图像，特征是：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

由此，可以得到与第18实施形态的光学显示装置相同的效果。

本发明第25实施形态的图像显示方法在第24实施形态的图像显示方法中，特征是：

包括对于由上述各第1光调制元件形成的图像提供与经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴和上述入射光由上述第2光调制元件反射后从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成的预定角度相对应的畸变的图像变形步骤。

由此，可以得到与第19实施形态的光学显示装置相同的效果。

附图说明

图1是示出本发明第1实施形态的投射型显示装置的框图。

图2A、2B示出在本发明第1实施形态中使用的投射型液晶光阀与DMD的成像关系。

图3示出在本发明的实施形态中使用的透射型液晶光阀与DMD的成像关系。

图4A、4B、4C、4D示出在本发明第1实施形态中使用的透射型液晶光阀与DMD的成像关系。

图5示出在本发明第1实施形态中使用的中继透镜的结构。

图6示出在本发明第1实施形态中使用的中继透镜的工作原理。

图7是示出本发明第1实施形态的显示控制装置的硬件结构的框图。

图8示出在本发明第1实施形态中使用的控制值登录表的数据结构。

图9示出在本发明第1实施形态中使用的控制值登录表的数据结构。

图10是示出在本发明第1实施形态中使用的显示控制处理的流程图。

图11用于说明在本发明第1实施形态中使用的色调映射处理。

图12A、12B示出临时决定在本发明第1实施形态中使用的亮度调制元件的反射率T2的情况。

图13示出按照在本发明第1实施形态中使用的亮度调制元件的像素单位计算色调制光阀的透射率的情况。

图14A、14B、14C示出决定在本发明第1实施形态中使用的色调制光阀的各像素的透射率的情况。

图15A、15B示出决定在本发明第1实施形态中使用的亮度调制元件的各像素的反射率的情况。

图16是示出本发明第2实施形态的投射型显示装置的框图。

图17是示出本发明第3实施形态的投射型显示装置的框图。

图18是示出本发明第4实施形态的投射型显示装置的框图。

图19A、19B示出在本发明第4实施形态中使用的透射型液晶光阀与DMD的成像关系。

图20A、20B是基于在本发明第4实施形态中使用的中继透镜的透射型液晶光阀与DMD的成像关系的说明图。

图21A、21B、21C示出在本发明第4实施形态中使用的透射型液晶光阀的光学像。

图22说明在本发明第4实施形态中使用的透射型液晶光阀与DMD的坐标的对应关系。

图23A、23B、23C示出决定在本发明第4实施形态中使用的色调制光阀的各像素的透射率的情况。

图24A、24B示出决定在本发明第4实施形态中使用的亮度调制元件的各像素的反射率的情况。

图25是示出本发明第5实施形态的投射型显示装置的框图。

图26是示出本发明第6实施形态的投射型显示装置的框图。

图27示出能够在本发明第1～第6实施形态中使用的输入值登录表的数据结构。

图28示出能够在本发明第1～第6实施形态中使用的输入值登录表的数据结构。

图29示出以往的透射型液晶光阀的各像素的像素面。

图30示出以往的投射型显示装置中的第1光调制元件以及第2光调制元件的光路的结构。

图31示出以往的反射型光调制元件的各像素的像素面。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。

本发明的形态把本发明的光调制装置和光学显示装置，光调制方法和图像显示方法适用在投射型显示装置中。

参照图1说明本发明第1实施形态的投射型显示装置100的结构。

图1是示出投射型显示装置100的硬件结构的框图。

投射型显示装置100如图1所示，由光源10；使从光源10入射的光的亮度分布均匀的亮度分布均匀化单元12；在从亮度分布均匀化单元12入射的光的波长区中分别调制RGB三原色的亮度的色调制单元14；把从色调制单元14入射的光进行中继的中继透镜16；调制从中继透镜16入射的光的全波长区的亮度的亮度调制单元18；把从亮度调制单元18入射的光投射到屏幕(未图示)的投射单元20构成。

电源10由高压水银灯等灯泡10a和把来自灯泡10a的出射光反射的反射器10b构成。

色调制单元14由矩阵形地排列了能够独立地控制透射率的多个像素的3片投射型液晶光阀40R、40G、40B；5片场透镜42R、42G、42B1～42B3；2片分色镜44a、44b；3片反射镜46a、46b、46c；分色棱镜48构成。首先，由分色镜44a、44b把来自亮度分布均匀化单元12的光分光成红色、绿色以及蓝色的RGB三原色的同时，经过场透镜42R、42G、42B1～42B3以及反射镜46a～46c，入射到透射型液晶光阀40R～40B。而且，由各透射型液晶光阀40R～40B调制分光了的RGB三原色的光的亮度，由分色棱镜48合成调制了的RGB三原色的光，出射到中继透镜16。

透射型液晶光阀40R～40B是有源矩阵型的液晶显示元件，把TN型液晶夹在矩阵状形成了像素电极以及用于驱动该电极的薄膜晶体管元件或者薄膜二极管等开关元件的玻璃基板与在整个面上形成了共同电极的玻璃基板之间，同时在外面配置了偏振板。透射型液晶光阀40R～40B在电压非施加状态下成为白/明(透射)状态，在电压施加状态下成为黑/暗(非透射)状态的常白模式或者其相反的常黑模式下驱动，根据所提供的控制值模拟控制明暗间的色调。

分色棱镜48粘贴了4个直角棱镜构成，在其内部，剖面X形地形成反射红色光的电介质多层膜以及反射蓝色光的电介质多层膜。能够通过这些电介质多层膜合成RGB三原色的光。

亮度调制单元18由矩阵形地排列能够独立地控制反射率的多个像素而且具有比透射型液晶光阀40R～40B高的分辨率的DMD50和TIR(内部全反射)棱镜52构成。首先，用TIR棱镜52反射来自中继透镜16的光，入射到DMD50，由DMD50把入射的光的全波长区的亮度调制后反射。而且，经过TIR棱镜52把反射了的光束中的预定成分出射到投射单元20。

DMD50作为反射镜时间控制光束的反射方向，换言之，根据通断光的通过状态或者遮挡状态的时间控制进行调制，根据所提供的控制值数字控制明暗间的色调。在以预定的帧单位控制DMD50的各像素的情况下，例如，如果仅在一帧的一半时间朝向投射单元20反射入射光，则像素的亮度成为1/2。另外，DMD50由于信号线以及驱动晶体管等遮光部位制作在反射像素电极的下面，因此如图22所示，开口率大，即使对于透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16多少存在调整误差，也不会降低显示图像的亮度，具有即使波动也不太醒目的特征。

图2A、2B以及图3示出透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系。

图2A模式地示出图1所示的整体结构中透射型液晶光阀40R～40B与DMD50之间的情况，为了更易于理解说明，把3片透射型液晶光阀40R～40B置换为1片透射型液晶光阀，并且省略记载分色棱镜48。

在中继透镜16与DMD50之间配置TIR棱镜52，TIR棱镜52是为了提高使用了DMD50的光学系统的对比度特性而使用的，在透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系之间不产生影响。因此，如果进一步省略TIR棱镜52，则透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系如图2B所示，DMD50配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。即，DMD50对于投射单元20正对配置，透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16对于DMD50倾斜配置使得以预定的入射角入射光。在这样的配置中，透射型液晶光阀40R～40B的光学像经过中继透镜16在用图3的虚线所示的位置上成像，形成在DMD50的像素面上的光强度分布与在透射型液晶光阀40R～40B中形成的光强度分布不一致。(另外，图3中，在简化附图的目的下，用1个场透镜代替中继透镜16进行记载。)。

使用图4A-4D更详细进行说明。

图4A-4D示出透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系。

现在，即使要用透射型液晶光阀40R～40B形成图4A那样的网格形的图像，经过中继透镜16把其倒立成像在DMD50的像素面上，但由于DMD50配置成离轴光学系统，因此在DMD50的像素面上成像的图像成为图4B所示那样的梯形畸变了的图像(图4A的上侧部分缩小，下侧部分放大了的倒立图像)。

因此，在要把原本所希望的没有畸变的图4A的图像在DMD50的像素面上成像的情况下，对于透射型液晶光阀40R～40B形成的图像，实施修正在DMD50的像素面中产生的畸变的图像处理，如果做成图4C所示那样的具有与图4B相反方向的梯形畸变的图像，则在DMD50的像素面上，能够成像原本所希望的图4D所示那样的没有畸变的图像。关于该图像处理后面详细叙述。

亮度分布均匀化单元12由2片蝇眼透镜12a、12b；偏振变换元件12c；聚光透镜12d构成。而且，由蝇眼透镜12a、12b把来自光源10的光的亮度分布均匀化，由偏振变换元件12c把均匀化了的光向色调制光阀的可入射偏振光方向偏振，由聚光透镜12d聚光偏振了的光，出射到色调制单元14。

偏振变换元件12c例如由PBS阵列和1/2波长板构成。1/2波长板把线偏振光变为与其正交的线偏振光。

图5示出中继透镜16的结构。

中继透镜16把各透射型液晶光阀40R～40B的光学像在DMD50的像素面上成像，如图5所示，是对于孔径光阑几乎对称地配置的前级透镜群以及后级透镜群构成的等倍成像透镜。前级透镜群以及后级透镜群由多片凸透镜和1片凹透镜构成。其中，透镜的形状、大小、配置间隔以及片数、焦阑性、倍率以及其它的透镜特性能够根据所要求的特性适当变更，并不限于图5的例子。

图6示出中继透镜16的工作原理。

中继透镜16如图6所示，由于典型地使用等倍成像的结构，因此把透射型液晶光阀40R～40B的光学像在DMD50的像素面上倒立成像。另外，中继透镜16由于由多片透镜构成，因此像差修正良好，能够正确地把在各透射型液晶光阀40R～40形成的亮度分布传递到DMD50。

另一方面，投射型显示装置100具有控制透射型液晶光阀40R～40B以及DMD50的显示控制装置200(图7)。以下，把透射型液晶光阀40R～40B总称为色调制光阀，把DMD50称为亮度调制元件。另外，在本实施形态中，亮度调制元件决定显示分辨率(指的是当观察者观看投射型显示装置100的显示图像时，观测者感知的分辨率。)。

其次，参照图7至图11详细地说明显示控制装置200。

图7是示出显示控制装置200的硬件结构的框图。

显示控制装置200由根据控制程序进行运算以及控制系统整体的CPU70；在预定区域预先保存CPU70的控制程序等的ROM72；用于保存从ROM72等读出的数据或者在CPU70的运算过程中所必要的运算结果的RAM74；对于外部装置媒介数据的输入输出的接口(I/F)78构成，它们用作为用于传送数据的信号线的总线79相互连接并且能够进行数据收发。

在I/F78中，作为外部装置，连接驱动色调制光阀以及亮度调制元件的光阀驱动装置80；把数据或者表等作为文件保存的存储装置82；用于连接到外部的网络199上的信号线。

存储装置82存储HDR显示数据。

HDR显示数据是能够实现在以往的sRGB等图像格式中不能够实现的高亮度动态范围的图像数据，对于图像的所有像素保存显示像素的亮度电平的像素值。当前，特别是在CG界中，用于把CG目标合成在实际的风景中使用。作为图像形式存在多种，而为了实现比以往的sRGB等图像格式高的亮度动态范围，大多是以浮点小数点形式保存像素值的形式。另外，作为所保存的值，特征是与不考虑人的视觉特性的物理的放射亮度(Radiance＝W/(sr·m²))或者考虑了人的视觉特性的亮度(Luminance＝cd/m²)有关的值。在本实施形态中，作为HDR显示数据，使用对于一个像素，把在每个RGB三原色中表示放射亮度电平的像素值保存为浮点小数点值的形式。例如，作为一个像素的像素值保存(1.2，5.4，2.3)这样的值。

HDR显示数据拍摄高亮度动态范围的HDR图像，根据所拍摄的HDR图像生成。然而，在当前的胶片照相机或者数码照相机中，不能够一次拍摄自然界中的高亮度动态范围的HDR图像。因此，从用某些方法改变了曝光的多个摄影图像生成1张HDR图像。另外，关于HDR显示数据的生成方法的详细过程，例如公开已知文件1「P.E.Debevec，J.Malik，“Recovering High Dynamic Rang Radiance Mapc from Photographs”，Proceeding of ACM SIGGRAPH97，pp.367-378(1997)」中。

另外，存储装置82在每个色调制光阀40R、40G、40B中存储登录了其色调制光阀的控制值的控制值登录表400R、400G、400B。

图8示出控制值登录表400R的数据结构。

在控制值登录表400R中，如图8所示，在透射型液晶光阀40R的每一个控制值登录1个记录。各记录构成为包括登录了透射型液晶光阀40R的控制值的场和登录了透射型液晶光阀40R的透射率的场。

在图8的例子中，在第1级记录中，作为控制值登录「0」，作为透射率登录「0.004」，这种情况示出如果对于透射型液晶光阀40R输出控制值「0」，则透射型液晶光阀40R的透射率成为0.4％。另外，图8中示出了色调制光阀的色调数是4比特(0～15值)时的例子，而实际上登录与色调制光阀的色调数相当的记录。例如，在色调数是8比特的情况下，登录256个记录。

另外，关于控制值登录表400G、400B的数据结构虽然没有特别地进行图示，但是具有与控制值登录表400R相同的数据结构。其中，与控制值登录表400R的不同点在于与相同的控制值相对应的透射率不同。

另外，存储装置82存储登录了亮度调制元件的控制值的控制值登录表420。

图9示出控制值登录表420的数据结构。

在控制值登录表420中，如图9所示，在亮度变换元件的各个控制值中登录1个记录。各记录构成为包括登录了亮度变换元件的控制值的场和登录了亮度变换元件的反射率的场。

在图9的例子中，在第1级记录中，作为控制值登录「0」，作为反射率登录「0.003」，这种情况示出如果对于亮度变换元件输出控制值「0」，则亮度变换元件的反射率成为0.3％。另外，图9中示出了亮度变换元件的色调数是4比特(0～15值)时的例子，而实际上登录与亮度变换元件的色调数相当的记录。例如，在色调数是8比特的情况下，登录256个记录。

另外，存储装置82存储规定修正了在DMD50的像素面中生成的畸变以后的色调制光阀的像素以及亮度变换元件的像素的对应关系的像素对应关系表。

其次，说明CPU70的结构以及由CPU70执行的处理。

CPU70由微处理单元(MPU)等构成，使保存在ROM72的预定区域中的预定程序起动，根据该程序，执行图10的流程图所示的显示控制处理。

图10是示出显示控制处理的流程图。

显示控制处理是根据HDR显示数据分别决定色调制光阀以及亮度变换元件的控制值，根据所决定的控制值驱动色调制光阀以及亮度变换元件的处理，如果在CPU70中执行，则如图10所示，首先转移到步骤S100。

在步骤S100中，从存储装置82读出器HDR显示数据。

接着，转移到步骤S102，分析所读出的HDR显示数据，计算像素值的直方图或者亮度电平的最大值、最小值以及平均值等。该分析结果或者使暗淡的场景明亮，或者使过于明亮的场景暗淡，或者在强调中间部位对比度等的自动图像修正中使用，或者在色调映射中使用。

接着，转移到步骤S104，根据步骤S102的分析结果，把HDR显示数据的亮度电平与投射型显示装置100的亮度动态范围进行色调映射。

图11用于说明色调映射处理。

设分析了HDR显示数据的结果，包含在HDR显示数据的亮度电平的最小值是Smin，最大值是Smax。另外，设投射型显示装置100的亮度动态范围的最小值是Dmin，最大值是Dmax。在图11的例子中，由于Smin小于Dmin，Smax大于Dmax，因此不能够直接适宜地显示HDR显示数据。从而，进行归一化使得Smin～Smax的直方图收容在Dmin～Dmax的范围内。

另外，关于色调映射的详细过程，例如记载在已知文献2「F.Drago，K.Myszkowski，T.Annen，N.Chiba，“Adaptive Logarithmic Mapping ForDisplaying High Contrast Scenes”，Eurographics 2003，(2003)」中。

接着，转移到步骤S106，与亮度变换元件的分辨率一致，把HDR图像进行尺寸重定(放大或缩小)。这时，在保持HDR图像的纵横比不变的情况下把HDR图像进行尺寸重定。作为尺寸重定方法，可以举出例如平均值法、中间值法、接近法(逼近法)。

接着，转移到步骤S108，根据尺寸重定图像的各像素的亮度电平Rp以及光源10的亮度Rs，通过上式(1)，在尺寸重定图像的每个像素中计算光调制率Tp。

接着，转移到步骤S110，作为亮度变换元件的各像素的反射率T2提供初始值(例如，0.2)，临时决定亮度变换元件的各像素的反射率T2。

接着，转移到步骤S112，根据计算出的光调制率Tp、临时决定了的反射率T2以增益G，通过上式(2)，以亮度变换元件的像素单位计算色调制光阀的透射率T1’。

接着，转移到步骤S114，在色调制光阀的每个像素中，对于与其像素在光路上重合的亮度调制元件的像素，把计算出的透射率T1’的加权平均值计算为该像素的透射率T1。加权根据重合的像素的面积比进行。另外，像素的对应关系能够参照存储装置82的像素对应关系表求出。

接着，转移到步骤S116，在色调制光阀的每个像素中，从控制值登录表400R～400B读出与对于该像素计算出的透射率T1相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。在控制值的读出中，从控制值登录表400R～400B中检索与计算出的透射率T1最近似的透射率，读出与通过检索得出的透射率相对应的控制值。该检索例如通过使用二分检索法实现高速检索。

接着，转移到步骤S118，在亮度变换元件的每个像素中，计算对于该像素以及在光路上重合的色调制光阀的像素所决定的透射率T1的加权平均值，根据计算出的加权平均值、在步骤S108中计算出的光调制率Tp以及增益G，通过上式(2)计算该像素的反射率T2。加权通过重合像素的面积比进行。另外，像素的对应关系能够参照存储装置82的像素对应关系表求出。

接着，转移到步骤S120，在亮度调制元件的每个像素中，从控制值登录表420读出与对于该像素计算出的反射率T2相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。在控制值的读出中，从控制值登录表420中检索与计算出的反射率T2最近似的反射率，读出与通过检索求出的反射率相对应的控制值。该检索例如通过使用二分检索法实现高速检索。

接着，转移到步骤S122，把在步骤S116、S120中决定了的控制值输出到光阀驱动装置80，分别驱动色调制光阀以及亮度调制元件，投影显示图像，结束一系列的处理后恢复到最初的处理。

参照图12A、12B、13、14A-14C、图15A以及15B具体地说明这种实施形态的工作。

另外，在本实施形态中，由于用3片透射型液晶光阀40R～40B构成色调制光阀，因此以下的说明虽然是适用于RGB三原色的每一个，然而工作的基本思考方法完全相同，从而在避免使说明复杂的目的下，把3片透射型液晶光阀40R～40B置换为1片透射型液晶光阀进行说明。

以下，以亮度调制元件具有横18像素×纵12像素的分辨率以及4比特色调数，色调制光阀的每一个都具有横15像素×纵10像素的分辨率以及4比特色调数的情况为例进行说明。另外，图12A-图15B中的亮度调制元件以及色调制光阀的平面图的每一个都是从光源10一侧观看状态下的平面图。

在显示控制装置200中，经过步骤S100～S104，读出HDR显示数据，分析所读出的HDR显示数据，根据其分析结果，HDR显示数据的亮度电平与投射型显示装置100的亮度动态范围色调映射。接着，经过步骤S106，与亮度调制元件的分辨率相吻合，把HDR图像进行尺寸重定。

接着，经过步骤S108，在尺寸重定图像的每个像素中计算光调制率Tp。例如，尺寸重定图像中的像素p的光调制率Tp，如果像素p的亮度电平Rp(R、G、B)是(1.2，5.4、2.3)，光源10的亮度Rs(R、G、B)是(10000，10000，10000)，则成为(1.2，5.4、2.3)/(10000，10000，10000)＝(0.00012，0.00054，0.00023)。

接着，经过步骤S110，临时决定亮度调制元件的各像素的反射率T2。图12A-12B示出临时决定亮度调制元件的反射率T2的情况。

亮度调制元件的各像素如图12A所示那样添加号码。即，各像素的号码用添加了前缀记号的「pd」的4位给出，上侧2位表示行号码，下2位表示列号码。行号码以及列号码把亮度调制元件的最靠近左上方的行和列取为「01」。该像素的号码添加在色调制光阀也同样进行，然而在色调制光阀的情况下作为前缀记号使用「pl」。

在这些像素的反射率T2中，如图12B所示，给出初始值T20

接着，经过步骤S118，以亮度调制元件的像素单位计算色调制光阀的透射率T1’。图13示出以亮度调制元件的像素单位计算色调制光阀的透射率T1’的情况。

在着眼于亮度调制元件的左上方的像素pd(0101)～pd(0303)的情况下，与其相对应的色调制光阀的透射率T1’(0101)～T1’(0303)，如果把上式(2)的增益G取为「1」，则能够通过下式(3)～(11)计算。这里，Tp0101～Tp0303是与像素pd(0101)～pd(0303)相对应的显示像素的光调制率。

T1’(0101)＝Tp0101/T20……(3)

T1’(0102)＝Tp0102/T20……(4)

T1’(0103)＝Tp0103/T20……(5)

T1’(0201)＝Tp0201/T20……(6)

T1’(0202)＝Tp0202/T20……(7)

T1’(0203)＝Tp0203/T20……(8)

T1’(0301)＝Tp0301/T20……(9)

T1’(0302)＝Tp0302/T20……(10)

T1’(0303)＝Tp0303/T20……(11)

实际使用数值计算。在Tp0101＝0.00012，Tp0102＝0.05，Tp0103＝0.02，Tp0201＝0.01，Tp0202＝0.03，Tp0203＝0.005，Tp0301＝0.009，Tp0302＝0.035，Tp0303＝0.0006，T20＝0.1的情况下，根据上式(3)～(11)，成为T1’(0101)＝0.0012，T1’(0102)＝0.5，T1’(0103)＝0.2，T1’(0201)＝0.1，T1’(0202)＝0.3，T1’(0203)＝0.05，T1’(0301)＝0.09，T1’(0302)＝0.35，T1’(0303)＝0.006。

另外，亮度调制元件和色调制光阀由于通过中继透镜16成为倒立成像的共轭关系，因此与亮度调制元件的左上方的9个像素相对应的色调制光阀的部位如图13所示，位于右下方。

接着，经过步骤S114，决定色调制光阀的各像素的透射率T1。图14A-14C示出决定色调制光阀的各像素的透射率T1的情况。

亮度调制元件和色调制光阀通过中继透镜16处于倒立成像的共轭关系，进而，亮度调制元件由于对于中继透镜16的光轴离轴配置，因此以亮度调制元件的像素单位计算出的色调制光阀的透射率T1’(0101)～T1’(0303)实际上在色调制光阀的像素面内，与图14A所示的位置光学地对应。这种光学的对应关系由于在像素对应关系表中规定，因此通过参照像素对应关系表能够容易地求出。在反射率T2的决定中也同样参照像素对应关系表。

另外，像素对应关系表使用市场销售的光学仿真软件等，求亮度调制元件与色调制光阀的光学对应关系生成。具体地讲，光线跟踪通过亮度调制元件关注的像素的主光线从色调制光阀的像素面的哪个位置出射。通过该作业，判明上述关注的像素与色调制光阀的哪个像素相对应。对于亮度调制元件的所有像素进行该作业，记录了全部光学对应关系的是像素对应关系表。

如图14B所示，把色调制光阀的像素根据上述的方法添加号码，放大地示出以像素pl(0913)为中心的9个像素与T1’(0101)～T1’(0303)重合情况的是图14C。如果以像素pl(0913)为一个例子进行观察，则与T1’(0101)～T1’(0303)复杂地重合。这是因为亮度调制元件与色调制光阀的分辨率不同，以及对于中继透镜16的光轴离轴配置亮度调制元件。

这种情况下，像素pl(0913)与T1’(0101)～T1’(0303)重合的面积比成为T1’(0101)∶T1’(0102)∶T1’(0103)∶T1’(0201)∶T1’(0202)∶T1’(0203)∶T1’(0301)∶T1’(0302)∶T1’(0303)＝2.5∶10∶4∶3.5∶41∶16∶1∶15∶7。从而，像素pl(0913)的透射率T1(0913)能够根据下式(12)计算。

T1(0913)＝(T1’(0101)×2.5+T1’(0102)×10+T1’(0103)×4+T1’(0201)×3.5+T1’(0202)×41+T1’(0203)×16+T1’(0301)×1+T1’(0302)×15+T1’(0303)×7)/100 ……(12)

实际使用数值计算。在T1’(0101)＝0.0012，T1’(0102)＝0.5，T1’(0103)＝0.2，T1’(0201)＝0.1，T1’(0202)＝0.3，T1’(0203)＝0.05，T1’(0301)＝0.09，T1’(0302)＝0.35，T1’(0303)＝0.006的情况下，根据上式(12)，像素pl(0913)的透射率成为T1(0913)＝0.2463。

关于色调制光阀的其它像素的透射率T1，也与像素pl(0913)相同，通过计算基于面积比的加权平均值，能够按照完全相同的过程求出。

接着，经过步骤S116在色调制光阀的每个像素中，从控制值登录表400R～400B读出与对于该像素计算出的透射率T1相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。例如，设对于R的色调制光阀是T1(0913)＝0.2463，则如果参照控制值登录表400R，则如图8所示，0.24成为最近似的值。从而，从控制值登录表400R作为像素pl(0913)的控制值读出「10」。

这样计算出的色调制光阀的透射率分布如图4C所示，成为修正在亮度调制元件的像素面中生成的畸变的透射率分布。

接着，经过步骤S118，决定亮度变换元件的各像素的反射率T2。图15A、15B示出决定亮度调制元件的各像素的反射率T2的情况。

根据与在图13中说明过的理由相同的理由，色调制光阀的透射率T1(0913)～T1(1015)在亮度调制元件的像素面中，与图15A所示的位置光学对应。图15B放大地示出亮度调制元件的左上方的9个像素与T1(0913)～T1(1015)的重合情况。

亮度调制元件的左上方的像素pd(0101)与色调制光阀的透射率T1(0913)、T1(0914)、T1(1013)、T1(1014)在光路上复杂地重合。而且，亮度调制元件的像素pd(0101)与色调制光阀的透射率T1(0913)、T1(0914)、T1(1013)、T1(1014)的重合面积比在这种情况下成为T1(0913)∶T1(0914)∶T1(1013)∶T1(1014)＝1∶4∶6∶20。

从而，在着眼于像素pd(0101)的情况下，与其相对应的色调制光阀的透射率T1(pd0101)能够根据下式(13)计算。而且，像素pd(0101)的反射率T2(0101)如果把增益G取为「1」，则能够根据下式(14)计算。

T1(pd0101)＝(T1(0913)×1+T1(0914)×4+T1(1013)×6+T1(1014)×20)/31 ……(13)

T2(0101)＝Tp(0101)/T1(pd0101)……(14)

实际使用数值计算。则在T1(0913)＝0.2463，T1(0914)＝0.1735，T1(1013)＝0.0876，T1(1014)＝0.0752的情况下，根据上式(13)，成为T1(pd0101)＝0.0958，像素pd(0101)的反射率T2(0101)＝0.0013。

对于亮度调制元件的其它像素的反射率T2也与像素pd(0101)相同，能够通过计算基于面积比的加权平均值求出。

接着，经过步骤S120，在亮度调制元件的每个像素中，从控制值登录表420读出与对于该像素计算出的透射率T2相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。例如，在对于亮度调制元件的像素pd(0101)是T2(0101)＝0.0013的情况下，如果参照控制值登录表420，则如图9所示，0.003成为最近似的值。从而，从控制值登录表420作为像素pd(0101)的控制值读出「0」。

而且，经过步骤S122，所决定的控制值输出到光阀驱动装置80。由此，分别驱动色调制光阀以及亮度调制元件，在色调制光阀以及亮度调制元件的像素面上形成光学像。

这样，在本实施形态中，具备光源10；把来自光源10的光分离为RGB三原色的光的分色镜44a、44b；分别入射由分色镜44a、44b分离了的光而且具有能够独立地控制透射率T1的多个像素的多个色调制光阀；合成来自各色调制光阀的光的分色棱镜48；入射来自分色棱镜48的光而且具有能够独立地控制反射率T2的多个像素的DMD50，配置DMD50使得成为离轴光学系统，对于由色调制光阀形成的图像，提供修正在DMD50的像素面中生成的畸变的畸变。

由此，经过亮度调制元件以及色调制光阀，把来自光源10的光进行调制，因此能够实现比较高的亮度动态范围以及色调数。

另外，由于用开口率高的DMD50构成亮度调制元件，因此即使色调制光阀与DMD50之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。从而，与以往相比较，能够抑制显示图像的亮度降低。

进而，由于把DMD50配置成使得成为离轴光学系统，减少畸变，把色调制光阀中形成的图像在DMD50的像素面上成像，因此能够进行精度比较高的二次调制。从而，与以往相比较，能够降低画质恶化的可能性。

进而，由于作为光源能够不使用固体激光器或者半导体激光器，因此与以往相比较，能够谋求装置的小型化或者高亮度。

进而，在本实施形态中参照像素对应关系表决定透射率T1以及反射率T2。

由此，能够考虑对于在色调制光阀中形成的图像所提供的畸变，比较容易地决定透射率T1以及反射率T2。

进而，在本实施形态中具备把各色调制光阀的光学像在DMD50的像素面上成像的中继透镜16。

由此，由于经过中继透镜16把各色调制光阀的光学像在亮度调制元件的像素面上成像，因此能够在亮度调制元件的像素面上精度较高地成像各色调制光阀的光学像，能够进行精度比较高的调制。从而，与以往相比较，能够降低画质恶化的可能性。

进而，在本实施形态中，色调制光阀是液晶光阀。

由此，由于能够利用现成的光学部件，因此还能够抑制成本的上升。

进而，在本实施形态中，在光源10与色调制单元14的光路上设置了使来自光源10的光的亮度分布均匀的亮度分布均匀化单元12。

由此，能够降低产生亮度分布不均匀的可能性。

进而，在本实施形态中，亮度分布均匀化单元12具有把来自光源10的光向色调制光阀的可入射的偏振光方向偏振的偏振变换元件12c。

由此，由于来自光源10的光量的大部分成为色调制光阀的调制对象，因此能够提高显示图像的亮度。

进而，在本实施形态中，临时决定亮度调制元件的各像素的反射率T2，根据临时决定的反射率T2以及HDR显示数据，决定色调制光阀的各像素的透射率T1，根据所决定的透射率T1，决定色调制光阀的各像素的控制值，根据所决定的透射率T1以及HDR显示数据，决定亮度调制元件的各像素的反射率T2，根据所决定的反射率T2决定亮度调制元件的各像素的控制值。

由此，由于把决定显示分辨率的亮度调制元件的反射率T2在后面决定，因此能够抑制误差的影响，能够降低画质恶化的可能性。

进而，在本实施形态中，根据临时决定了的反射率T2以及HDR显示数据，以亮度调制元件的像素单位计算色调制光阀的透射率T1’，根据计算出的透射率T1’，计算色调制光阀的各像素的透射率T1。

在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，与根据临时决定了的反射率T2直接计算色调制光阀的各像素的透射率T1相比较，在暂时根据临时决定了的反射率T2以亮度调制元件的像素单位计算色调制光阀的透射率T1’以后，计算色调制光阀的各像素的透射率T1的处理很简单。从而，在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，能够比较简单地计算色调制光阀的各像素的透射率T1。

进而，在本实施形态中，在色调制光阀的每个像素中，根据对于与该像素在光路上重合的亮度调制元件的像素计算出的透射率T1’，计算该像素的透射率T1。

由此，在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，由于色调制光阀的各像素的透射率T1对于与该像素在光路上重合的亮度调制元件的像素的反射率T2成为比较适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化的可能性。另外，还能够简单地计算色调制光阀的各像素的透射率T1。

进而，在本实施形态中，在色调制光阀的每个像素中，把对于与该像素在光路上重合的亮度调制元件的像素计算出的透射率T1’的加权平均值计算为该像素的透射率T1。

由此，在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，由于色调制光阀的各像素的透射率T1对于与该像素在光路上重合的亮度调制元件的像素的反射率T2成为更适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化可能性。另外，还能够简单地计算色调制光阀的各像素的透射率T1。

进而，在本实施形态中，在亮度调制元件的每个像素中，根据对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素决定的透射率T1，计算该像素的反射率T2。

由此，在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，由于亮度调制元件的各像素的反射率T2对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素的透射率T1成为比较适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化的可能性。另外，还能够简单地计算亮度调制元件的各像素的反射率T2。

进而，在本实施形态中，在亮度调制元件的每个像素中，计算对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素所决定的透射率T1的加权平均值，根据该平均值计算该像素的反射率T2。

由此，在色调制光阀以及亮度调制元件具有分别不同的分辨率的情况下，由于亮度调制元件的各像素的反射率T2对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素的透射率T1成为更适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化的可能性。另外，还能够简单地计算亮度调制元件的各像素的反射率T2。

进而，在本实施形态中，作为第1级光调制元件利用色调制光阀，作为第2级光调制元件利用亮度调制元件。

由此，由于可以仅在以往的投射型显示装置上添加1个光调制元件，因此能够比较容易地构成投射型显示装置100。

另外，本实施形态中的色调制光阀与上述本发明的第1、第2、第5、第6、第7～第10、第12～第15实施形态的第1光调制元件相对应。DMD50与第7～第10、第12～第15实施形态的第2光调制元件以及第7、第8、第12以及第13实施形态的反射型光调制元件相对应。分色镜44a、44b与第2、第6、第8以及第13实施形态的光分离器相对应。分色棱镜48与第2、第6、第8、第13实施形态的光合成器相对应。步骤S110与第10实施形态的反射特性临时决定器或者第15实施形态的反射特性临时决定步骤相对应。步骤S112以及S114与第10实施形态的光传播特性决定器或者第15实施形态的光传播特性决定步骤相对应。

步骤S116与第10实施形态的第1控制值决定器以及第15实施形态的第1控制值决定步骤相对应。步骤S118与第10实施形态的反射特性决定器以及第15实施形态的反射特性决定步骤相对应。步骤S120与第10实施形态的第2控制值决定器以及第15实施形态的第2控制值决定步骤相对应。另外，步骤S114以及S118与第7～第10实施形态的图像变形器以及第12～第15实施形态的图像变形步骤相对应。

其次，说明本发明的第2实施形态。在上述第1实施形态中，构成为在亮度调制单元18中设置TIR棱镜52，而不限于这种情况，也能够构成为不设置TIR棱镜52。

图16示出不设置TIR棱镜52构成了投射型显示装置300的本发明的第2实施形态。另外，在与第1实施形态相同的构成要素上标注相同的符号并且省略重复的说明。

投射型显示装置300如图16所示，由光源10；亮度分布均匀化单元12；色调制单元14；中继透镜16；亮度调制单元118以及投射单元20构成。

亮度调制单元118由矩阵形地排列能够独立地控制反射率的多个像素的DMD50构成。DMD50配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。即，DMD50对于投射单元20正对配置，透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16对于DMD50倾斜配置，使得以预定的入射角入射光。

其次，说明本发明的第3实施形态。在上述第1以及第2实施形态中，用DMD50构成亮度调制元件，而代替DMD，也可以用反射型液晶光阀54构成亮度调制元件。

图17是示出利用了反射型液晶光阀54构成投射型显示装置400的本发明的第3实施形态。另外，在与第1以及第2实施形态相同的构成要素上标注相同的符号并且省略重复的说明。

投射型显示装置400如图17所示，由光源10；亮度分布均匀化单12；色调制单元14；中继透镜16；亮度调制单元218以及投射单元20构成。

亮度调制单元218由矩阵形地排列了能够独立地控制反射率T2的多个像素的反射型液晶光阀54；用于提高反射型液晶光阀54的对比度特性的λ/4板56；偏振板58构成。反射型液晶光阀54配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。来自中继透镜16的光经过λ/4板56入射到反射型液晶光阀54，由反射型液晶光阀54把入射的光的全波长区的亮度调制后反射。而且，经过λ/4板56以及偏振板58，把反射了的光出射到投射单元20。

反射型液晶光阀54由在表面上矩阵型地形成了反射像素电极的硅基板，把形成了透明电极的透明基板通过衬垫与其相对配置，并且在其中间封入液晶构成。在硅基板上，还形成用于驱动反射像素电极的驱动电路。在这两个基板的表面上，形成用于使液晶沿着预定方向取向的取向膜。反射型液晶光阀54在电压非施加状态下成为白/明(透射)状态，在电压施加状态下成为黑/暗(非透射)状态的常白模式或者其相反的常黑模式驱动，根据所提供的控制值模拟控制明暗间的色调。

反射型液晶光阀54也与DMD50相同，由于信号线以及驱动晶体管等遮光部位制作在反射像素电极的下面，因此如图31所示，开口率增大，即使对于透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16存在一些调整误差，也不会使显示图像的亮度降低，具有波动不太醒目的特征。

如果依据第3实施形态，则由于用开口率高的反射型液晶光阀54构成亮度调制元件，因此即使色调制光阀与亮度调制元件之间的对准精度不高，也能够把显示图像的亮度确保为某种程度。另外，在色调制光阀与亮度调制元件之间的光传递中能够保持偏振特性。从而，与以往相比较能够抑制显示图像的亮度降低。另外，与用DMD50构成的情况相比较，由于能够高精细化，因此在能够提高画质的同时，还能够降低制造成本。

其次，说明本发明的第4实施形态。

图18是示出本发明第4实施形态的投射型显示装置500的框图。另外，在与第1实施形态相同的构成要素上标注相同的符号，在类似的构成要素上标注类似的符号。

投射型显示装置500如图18所示，由光源10；使从光源10入射的光的亮度分布均匀的亮度分布均匀化单元12；在从亮度分布均匀化单元12入射的光波长区中分别调制RGB三原色的亮度的色调制单元514；把从色调制单元514入射的光进行中继的中继透镜16；调制从中继透镜16入射的光的全波长区的亮度的亮度调制单元18；把从亮度调制单元18入射的光投射到屏幕(未图示)的投射单元20构成。

投射型显示装置500具有与第1实施形态的投射型显示装置100的各构成要素相同或者类似的构成要素。省略在第1实施形态中已经存在的各构成要素的说明。

与第1实施形态的不同点在于，在色调制单元514中，遵从沙伊姆弗勒定理配置透射型液晶光阀40R～50B、中继透镜16以及DMD50。其结果，从色调制单元514出射的光线的光轴与第1实施形态相比较朝图18的下方倾斜。

图19A以及19B示出透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系。

图19A模式地示出在图18所示的整体结构中，透射型液晶光阀40R～40B与DMD50之间的情况，为了使说明更易于理解，把3片透射型液晶光阀40R～40B置换为1片投射型液晶光阀，而且省略分色棱镜48进行记载。

在中继透镜16与DMD50之间，配置TIR棱镜52，而TIR棱镜52是为了提高使用了DMD50的光学系统的对比度特性而使用的，在透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系方面不产生影响。因此，如果省略TIR棱镜52，则透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系成为图19B所示，DMD50配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。即，DMD50对于投射单元20正对配置，透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16对于DMD50倾斜配置使得以预定的入射角入射光。这是在改变从倾斜方向入射的光线的反射方向进行光调制的DMD50的光调制原理方面最适宜的配置。另外，透射型液晶光阀40R～40B也根据后述的沙伊姆弗勒定理，对于中继透镜16的光轴倾斜配置。

图20A以及20B是中继透镜16的透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系的说明图。另外，在图20A以及20B中，在易于明确说明的目的下，把3片透射型液晶光阀40R～40B置换为1片透射型液晶光阀，而且省略分色棱镜48。另外，中继透镜16也用1片透镜简化。

现在如图20A那样，如果透射型液晶光阀40R～40B对于中继透镜16的光轴垂直配置，则由中继透镜16成像的透射型液晶光阀40R～40B的光学像的成像面如虚线所示，成为对于DMD50面倾斜的面。从而，在DMD50的像素面上，模糊地投射透射型液晶光阀40R～40B的光学像，不能够把由透射型液晶光阀40R～40B形成的亮度分布正确地传递到DMD50的像素面上。

为了消除该亮度分布模糊，遵从沙伊姆弗勒定理配置透射型液晶光阀40R～40B、中继透镜16以及DMD50。所谓沙伊姆弗勒定理，如图20B所示，是如果把与物平面(透射型液晶光阀40R～40B的像素面)的延长面相交的成像透镜主平面(中继透镜16的主平面)的延长面的交线记为B，则与像平面(DMD50的像素面)的延长面相交的成像透镜主平面的延长面的交线与B一致的关系。即，如果遵从沙伊姆弗勒定理配置透射型液晶光阀40R～40B、中继透镜16以及DMD50，则能够把在透射型液晶光阀40R～40B中形成的亮度分布清晰地传递到DMD50的像素面。

图21A-21C示出透射型液晶光阀40R～40B的光学像。

在遵从沙伊姆弗勒定理的配置中，虽然不发生光学像的模糊但是发生梯形的畸变。由透射型液晶光阀40R～40B形成图21A的网格形的图像，如果把该图像在DMD50的像素面上成像，则在DMD50的像素面上成像的图像成为图21B所示那样的梯形畸变的图像(图21A的上半部分缩小，下半部分放大的倒立图像)。其中，在畸变中存在定理性，图21A的相互平行的纵轴在图21B中形成角度使得收敛在点h。该点h称为消失点，具体地讲，如图21C所示，相当于在中继透镜16的像侧焦点位置竖立的(对于光轴)垂线与DMD50的像素面的延长面的焦点。另外，图21A的相互平行的横轴在图21B中仍然保持相互平行不变，但是其间隔狭窄到成为图21B的下侧的程度。

图22说明透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的坐标对应关系。

图22的平面是与图20B的交线B正交的平面。如图22下方所示，作为整个系统的坐标系设定x-y-z正交坐标系。原点取为中继透镜16的中心与光轴的交点。y-z平面包含在图22的平面中，z轴采取以DMD50一侧为正，平行于光轴。

另外，作为透射型液晶光阀40R～40B的坐标系，设定X-Y-Z正交坐标系。原点取为透射型液晶光阀40R～40B的像素面与光轴的交点。Y-Z平面包含在图22的平面中，X-Y平面包含在透射型液晶光阀40R～40B的像素面中。

另外，作为DMD50的坐标系，设定X’-Y’-Z’正交坐标系。原点取为DMD50的像素面与光轴的交点。Y’-Z’平面包含在图22的平面中，X’-Y’包含在DMD50的像素面中。

如果根据图22的坐标系把透射型液晶光阀40R～40B与DMD50的成像关系公式化，则能够用下式(15)表示。

X’＝f/(f+z0+Y·sinθ)·X

Y’＝cosθ/cosθ’·f/(f+z0+Y·sin)·Y ……(15)

这里，f是中继透镜16的焦距，z0是从中继透镜16的主点到透射型液晶光阀40R～40B的距离，θ是透射型液晶光阀40R～40B的平面与中继透镜16的主平面构成的角度，θ’是DMD50的平面与中继透镜16的主平面构成的角度。

从而，为了在DMD50的像素面中得到原本所希望的亮度分布，需要在透射型液晶光阀40R～40B中显示预先考虑了梯形畸变的图像。这一点如果根据上式(15)在透射型液晶光阀40R～40B上形成实施了图像处理的图像则能够实现。关于该图像处理在后面详细叙述。

与使用图8～图13说明过的过程相同，由图7所示的显示控制装置200控制上述的投射型显示装置500。另外，在本实施形态中，图12A、12B、图13、图23A-23C以及图24A-24B中的亮度调制元件以及色调制光阀的平面图的每一个都是从光源10一侧观看状态下的平面图，设根据以下的条件计算像素的光学对应关系。

[计算条件]

·亮度调制元件以及色调制光阀的尺寸：长边90，短边50

·中继透镜16的焦距：f＝100

·色调制光阀与中继透镜的距离：z0＝-50(参照图22，以中继透镜16的位置为基点，与x-y-z正交坐标系的z轴的朝向相对应标注符号。这种情况下，z0的朝向由于是z轴的负方向因此取为负号)

·亮度调制元件以及色调制光阀的斜率：θ＝θ’＝20°

·色调制光阀与光轴的交点设定为从色调制光阀的显示面中心向+Y一侧偏移6的位置，亮度调制元件和光轴的交点与亮度调制元件的显示面中心一致。

显示控制装置200根据图10所示的流程，至步骤S112为止，进行与在第1实施形态中使用图11～图14说明过的流程相同的控制。

接着，经过步骤S114，决定色调制光阀的各像素的透射率T1。图23A-23C示出决定色调制光阀的各像素的透射率T1的情况。

亮度调制元件和色调制光阀通过中继透镜16处于倒立成像的共轭关系，进而，由于遵从沙伊姆弗勒定理配置色调制光阀、中继透镜16以及亮度调制元件，因此以亮度调制元件的像素单位计算出的色调制光阀的透射率T1’(0101)～T1’(0303)实际上成为在色调制光阀的像素面中光学对应图23A所示的位置。这种光学对应关系由于根据上式(15)在像素对应关系表中规定，因此通过参照像素对应关系表能够容易地求出。在反射率T2的决定中也参照像素对应关系表。

另外，像素对应关系表除去根据上式(15)求出以外，还能够使用市场销售的光学仿真软件等，求亮度调制元件与色调制光阀的光学对应关系生成。具体地讲，光线跟踪通过亮度调制元件关注的像素的主光线从色调制光阀的像素面的哪个位置出射。通过该作业，判明上述关注的像素与色调制光阀的哪个像素相对应。对于亮度调制元件的所有像素进行该作业，把全部光学对应关系记录为像素对应关系表。如果使用该方法，可考虑在中继透镜16产生的像差的影响，则能够求出更精密的光学对应关系。

如图23B所示，把色调制光阀的像素根据上述的方法添加号码，放大地示出右下方的4个像素与以亮度调制元件的像素单位计算出的色调制光阀的透射率T1’的重合情况的是图23C。如果以像素pl(1015)为一个例子进行观察，则与T1’(0102)～T1’(0203)复杂地重合。这是因为亮度调制元件与色调制光阀的分辨率不同，以及对于遵从沙伊姆弗勒定理进行配置。

这种情况下，像素pl(1015)与T1’(0102)～T1’(0203)重合的面积比成为T1’(0102)∶T1’(0103)∶T1’(0202)∶T1’(0203)＝216∶403∶10∶11。从而，像素pl(1015)的透射率T1(1015)能够根据下式(16)计算。

T1(1015)＝(T1’(0102)×216+T1’(0103)×403+T1’(0202)×10+T1’(0203)×11)/640 ……(16)

实际使用数值计算。在T1’(0102)＝0.5，T1’(0103)＝0.2，T1’(0202)＝0.3，T1’(0203)＝0.05的情况下，根据上式(16)，像素pl(1015)的透射率成为T1(1015)＝0.3。

关于色调制光阀的其它像素的透射率，也与像素pl(1015)相同，通过计算基于面积比的加权平均值，能够按照完全相同的过程求出。

接着，经过步骤S116，在色调制光阀的每个像素中，从控制值登录表400R～400B读出与对于该像素计算出的透射率T1相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。例如，设对于R的色调制光阀是T1(1015)＝0.3，则如果参照控制值登录表400R，则如图8所示，0.35成为最近似的值。从而，从控制值登录表400R作为像素pl(1015)的控制值读出「11」。

这样计算出的色调制光阀的透射率分布成为修正在亮度调制元件的像素面中生成的畸变的透射率分布。

接着，经过步骤S118，决定亮度变换元件的各像素的反射率T2。图24A、24B示出决定亮度调制元件的各像素的反射率T2的情况。

根据与在图23A中说明过的理由相同的理由，色调制光阀的各像素的透射率T1在亮度调制元件的像素面中，与图24A所示的位置光学对应。图24B放大地示出亮度调制元件的左上方的9个像素与T1(0914)～T1(1015)的重合情况。

如果以亮度调制元件的像素pd(0103)作为一个例子进行观察，则与色调制光阀的透射率T1(1014)、T1(1015)在光路上复杂地重合。而且，亮度调制元件的像素pd(0103)与色调制光阀的透射率T1(1014)、T1(1015)的重合面积比在这种情况下成为T1(1014)∶T1(1015)＝48∶39。7

从而，在着眼于像素pd(0103)的情况下，与其相对应的色调制光阀的透射率T1(pd0103)能够根据下式(17)计算。而且，像素pd(0103)的反射率T2(0103)如果把增益G取为「1」，则能够根据下式(18)计算。

T1(pd0103)＝(T1(1014)×48+T1(1015)×39)/87 ……(17)

T2(0103)＝Tp(0103)/T1(pd0103) ……(18)

实际使用数值计算。在T1(1014)＝0.2，T1(1015)＝0.3的情况下，根据上式(14)，成为T1(pd0103)＝0.24，像素pd(0103)的反射率成为T2(0103)＝0.08。

对于亮度调制元件的其它像素的反射率也与像素pd(0101)相同，能够通过计算基于面积比的加权平均值求出。

接着，经过步骤S120，在亮度调制元件的每个像素中，从控制值登录表420读出与对于该像素计算出的透射率T2相对应的控制值，把读出的控制值决定为该像素的控制值。例如，在对于亮度调制元件的像素pd(0103)是T2(0103)＝0.08的情况下，如果参照控制值登录表420，则如图9所示，0.09成为最近似的值。从而，从控制值登录表420作为像素pd(0103)的控制值读出「8」。

而且，经过步骤S122，把所决定的控制值输出到光阀驱动装置80。由此，分别驱动色调制光阀以及亮度调制元件，在色调制光阀以及亮度调制元件的像素面上形成光学像。

这样，在本实施形态中，具备光源10；把来自光源10的光分离为RGB三原色的光的分色镜44a、44b；具有分别入射由分色镜44a、44b分离了的光的多个像素的多个色调制光阀；合成来自各色调制光阀的光的分色棱镜48；DMD50；把分色棱镜48的合成光学像在DMD50的像素面中成像的中继透镜16，遵从沙伊姆弗勒定理配置色调制光阀、中继透镜16以及DMD50。

由此，如果依据该第4实施形态，则在从上述第1实施形态得到的效果的基础上，还起到以下的效果。

由于经过亮度调制元件以及色调制光阀调制来自光源10的光，因此能够实现比较高的亮度动态范围以及色调数。

进而，由于色调制光阀的光学像的成像面与亮度调制元件的像素面一致，因此能够抑制在亮度调制元件的像素面上成像的光学像中产生模糊。从而，与以往相比较，能够降低画质恶化的可能性。

进而，在本实施形态中，对于在色调制光阀中形成的图像，提供修正在DMD50的像素面上产生的畸变的畸变。

由此，即使把DMD50配置成使得成为离轴光学系统，也能够减少畸变，把在色调制光阀中形成的图像在DMD50的像素面上成像，因此能够进行精度比较高的二次调制。从而，与以往相比较，能够降低画质恶化的可能性。

进而，在本实施形态中，参照像素对应关系表决定透射率T1以及反射率T2。

由此，由于考虑对于在色调制光阀中形成的图像提供的畸变，能够比较容易地决定透射率T1以及反射率T2。

进而，在本实施形态中，色调制光阀是液晶光阀。

由此，由于能够利用现有的光学部件，因此能够进一步抑制成本的上升。

由此，由于可以在以往的投射型显示装置中仅添加1个光调制元件，因此能够比较容易地构成投射型显示装置500。

上述实施形态中的色调制光阀与第17～第21以及第23～第27实施形态的第1光调制元件相对应。DMD50与第17～第21以及第23～第27实施形态的第2光调制元件，以及第17、第18、第23及第24实施形态的反射型光调制元件相对应。分色镜44a、44b与第18以及第24实施形态的光分离器相对应。分色棱镜48与第18以及第24实施形态的光合成相对应。步骤S110与第21实施形态的反射特性临时决定器以及第27实施形态的反射特性临时决定步骤相对应。

另外，在上述实施形态中，步骤S112以及S114与第21实施形态的光传播特性决定器以及第27实施形态的光传播特性决定步骤相对应。步骤S116与第21实施形态的第1控制值决定器以及第27实施形态的第1控制值决定步骤相对应。步骤S118与第21实施形态的反射特性决定器以及第27实施形态的反射特性决定步骤相对应。步骤S120与第21实施形态的第2控制值决定器以及第27实施形态的第2控制值决定步骤相对应。步骤S114以及S118与第19～第21实施形态的图像变形器以及第25～第27实施形态的图像变形步骤相对应。

其次，说明本发明的第5实施形态。在上述第4实施形态中，构成为设置TIR棱镜52，而不限于这种结构，也能够像图25所示那样构成为不设置TIR棱镜52。另外，在与第4实施形态相同的构成要素上标注相同的符号并且省略重复的说明。

图25示出不设置TIR棱镜52构成了投射型显示装置600的本发明的第5实施形态。

投射型显示装置600如图25所示，由光源10；亮度分布均匀化单元12；色调制单元514；中继透镜16；亮度调制单元118以及投射单元20构成。

亮度调制单元118由矩阵形地排列了能够独立控制反射率的多个像素的DMD50构成。DMD50配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。即，DMD50与投射单元20正对配置，透射型液晶光阀40R～40B以及中继透镜16对于DMD50倾斜配置成使得以预定的入射角入射光。另外，遵从沙伊姆弗勒定理配置色调制光阀、中继透镜16以及DMD50。

其次，说明本发明的第6实施形态。在上述第4以及第5实施形态中，用DMD50构成亮度调制元件，而代替DMD，也可以如图26所示那样，用反射型液晶光阀54构成亮度调制元件。另外，在与第4以及第5实施形态相同的构成要素上标注相同的符号并且省略重复的说明。

图26示出利用反射型液晶光阀54构成了投射型显示装置700的本发明的第6实施形态。

投射型显示装置700如图26所示，由光源10；亮度分布均匀化单元12；色调制单元514；中继透镜16；亮度调制单元218以及投射单元20构成。

亮度调制单元218由矩阵形地排列了能够独立地控制反射率T2的多个像素的反射型液晶光阀54；用于提高反射型液晶光阀54的对比度特性的λ/4板56；偏振板58构成。反射型液晶光阀54配置成使得来自中继透镜16的入射光的光轴与向投射单元20的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统。另外，遵从沙伊姆弗勒定理配置色调制光阀、中继透镜16以及反射型液晶光阀54。首先，经过λ/4板56把来自中继透镜16的光入射到反射型液晶光阀54，由反射型液晶光阀54把入射的光的全波长区的偏振光状态调制后反射。而且，经过λ/4板56把反射的光入射到偏振板58，把图像显示所必需的偏振光成分出射到投射单元20。

关于反射型液晶光阀54的结构和特征，与在第3实施形态的说明中记载的相同。在本实施形态中也具有与第3实施形态相同的效果。

在上述第1～第6实施形态中，构成为参照像素对应关系表决定透射率T1以及反射率T2，但不限于这些值，也可以构成为参照像素对应关系表，决定色调制光阀的透射率T1及控制值，以及亮度调制元件的反射率T2及控制值中的某一个。

另外，在上述实施形态中，作为透射型液晶光阀40R～40B构成为使用有源矩阵型的液晶显示元件，而不限于该元件，作为透射型液晶显示光阀40R～40B，也可以构成为使用无源矩阵型的液晶显示元件以及分段(segment)型的液晶显示元件。有源矩阵型的液晶显示元件具有能够进行精密的色调显示的优点，而无源矩阵型的液晶显示元件以及分段型的液晶显示元件具有能够廉价制造的优点。

另外，在上述第1、第2、第4以及第5实施形态中，由于用1片DMD50构成亮度调制元件，因此构成为准备1个控制值登录表420，根据控制值登录表420决定亮度调制元件的各像素的控制值，但并不限于这种结构，也可以构成为在RGB三原色的每一个中准备控制值登录表420R、420G、420B，根据控制值登录表420R～420B决定亮度调制元件的各像素的控制值。亮度调制元件由于调制光的全波长区的亮度，因此在控制值登录表420中，登录代表性波长的光的反射率。然而，对于RGB三原色的各个波长，不一定成为所登录的反射率。

因此，对于亮度调制元件，严密地测定在RGB三原色的每一个中与控制值相对应的反射率，构成控制值登录表420R～420B。接着，在RGB三原色的每一个中决定亮度调制元件的各像素的反射率T2，从控制值登录表420R检索与对于R计算出的反射率T2最近似的反射率，读出与通过检索得到的反射率相对应的控制值。同样，根据对于G计算出的反射率T2以及对于B计算出的反射率T2，从控制值登录表420G、420B读出该控制值。而且，对于亮度调制元件的同一个像素，作为该像素的控制值计算读出的控制值的平均值等。

由此，由于亮度调制元件的各像素的控制值对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素的RGB三原色每一个的透射率成为比较适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化的可能性。

另外，在上述第1～第6实施形态中，把亮度调制元件构成为决定显示分辨率的光调制元件，但并不限于这种结构，也可以把色调制光阀构成为决定显示分辨率的光调制元件。这种情况下，在决定亮度调制元件的各像素的反射率T1(把首先决定的光调制元件的反射率等记为T1。)以后，决定色调制光阀的各像素的透射率T2(把后决定光调制元件的反射率等记为T2。)。另外，与上述相同，还能够构成为在RGB三原色的每一个中准备控制值登录表400R～400B，根据控制值登录表400R～400B决定色调制光阀的各像素的控制值。

具体地讲，在RGB三原色的每一个中决定亮度调制元件的各像素的反射率T1，从控制值登录表400R中检索与对于R计算出的反射率T1最近似的反射率，读出与通过检索得到的反射率相对应的控制值。同样，根据对于G计算出的反射率T1以及对于B计算出的反射率T1，从控制值登录表400R、400B读出该控制值。而且，作为该像素的控制值计算对于亮度调制元件的同一个像素读出的控制值的平均值等。

由此，亮度调制元件的各像素的控制值由于对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素的RGB三原色每一个的透射率成为比较适宜的值，因此能够进一步降低画质恶化的可能性。

这种情况下，色调制光阀与本发明的第11、第16、第22以及第28实施形态的第1光调制元件相对应。亮度调制元件与第11、第16、第22以及第28实施形态的第2光调制元件相对应。

另外，在上述第1～第6实施形态中，构成为根据HDR显示数据决定亮度调制元件以及色调制光阀的控制值。然而，在利用通常的各色8比特RGB图像数据的情况下，通常的RGB图像数据的0～255这样的值终究不是亮度的物理量而是相对的0～255这样的值。因此，为了根据通常的RGB图像数据进行本发明的显示装置的显示，必须从通常的RGB图像决定要进行显示的物理的亮度Rp和显示装置整体的反射率等Tp。

为此，如果使用图27的输入值登录表440，则能够进行从通常的RGB图像的0～255这样的输入值向物理的反射率等Tp的变换，而且，能够根据该表的反射率等Tp的设定方法，简单地变更对于通常的RGB图像的显示的视感(色调特性)。该表中的反射率等Tp由于是上式(2)中的Tp，因此如果决定该值，则以后通过进行与上述实施形态相同的处理，能够决定多个光调制元件的透射率T1以及反射率T2，进行显示。

图28的输入值登录表460代替反射率等Tp，使用了亮度电平Rp。该表中的亮度电平Rp由于是上式(1)中的Rp，因此如果决定该值，则通过在以后进行与上述实施形态相同的处理，能够决定多个光调制元件的透射率T1以及反射率T2，进行显示。

另外，在上述第1～第6实施形态中，构成为在亮度调制元件的每个像素中，计算对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素所决定的透射率T1的加权平均值，根据该平均值计算该像素的反射率T2，但并不限于这种方法，也可以构成为在亮度调制元件的每个像素中，根据对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素所决定的控制值，从控制值登录表400R～400B读出与该控制值相对应的透射率T1_table，计算所读出的透射率T1_table的加权平均值，根据该平均值计算该像素的反射率T2。

另外，在上述实施形态中，构成为把对于同一个像素在RGB三原色的每一个中计算出的透射率T1’的平均值等计算为该像素的T1’，但并不限于这种方法，也可以构成为在RGB三原色的每一个中直接计算透射率T1’，在步骤S114中，把对于同一个像素在RGB三原色的每一个中计算出的透射率T1的平均值等计算为该像素的T1。

另外，在上述实施形态中，在亮度调制元件的每个像素中，计算对于与该像素在光路上重合的色调制光阀的像素所决定的透射率T1的加权平均值，根据该平均值计算该像素的反射率T2，但并不限于这种方法，也可以构成为在亮度调制元件的每个像素中，计算对于与该像素在光路上重合的色调制光阀像素所决定的透射率T1的最大值、最小值或者平均值，根据该计算值计算该像素的反射率T2。

另外，在上述实施形态中，用透射型液晶光阀40R～40B构成色调制光阀，但并不限于这种结构，只要是具有能够独立地控制光传播特性的多个像素的光调制元件则就能够利用任何元件。这里，所谓光传播特性指的是在光的传播中产生影响的特性，例如，包括光的透射特性、反射特性、折射特性以及其它的传播特性。

另外，在上述实施形态中，为了简化说明，使用像素数以及色调数小的光调制元件，而在利用像素数以及色调数大的光调制元件的情况下也能够与上述实施形态相同地进行处理。

另外，在上述实施形态中，为了简化说明，把增益设定为G＝1.0，而根据硬件结构，增益可不是G＝1.0。另外，当考虑了实际的计算成本时，还能够以包含增益G的影响的形式把控制值以及反射率等登录在控制值登录表中。

另外，在上述实施形态中，说明了在执行图10的流程图所示的处理时，执行预先保存在ROM72中的控制程序的情况，并不限于这种情况，也可以从存储了表示这些顺序的程序的存储媒体把该程序读入到RAM74中执行。

这里，作为存储媒体，是RAM、ROM等半导体存储器，FD、HD等磁存储型存储媒体，CD、CDV、LD、DVD等光读取方式存储媒体，MO等磁存储型/光读取方式存储媒体，与电子、磁、光学等读取方法如何无关，只要是计算机可读取的存储媒体则就包括所有的存储媒体。

另外，在上述实施形态中，把本发明的光调制装置及光学显示装置，以及光调制方法及图像显示方法适用在投射型显示装置中，但并不限于这种情况，只要在不脱离本发明宗旨的范围内，则就能够适用于其它的情况。

以上，说明了本发明的理想实施例，但是本发明并不限于这些实施例。在不脱离本发明宗旨的范围内能够进行结构的添加、省略、置换以及其它的变更。并不是由上述的说明限定，而是仅由附加的技术方案范围限定本发明。

Claims

1.一种光调制装置，该光调制装置具备调制光的第1光调制元件和入射来自上述第1光调制元件的光并且调制光的第2光调制元件，经过上述第1光调制元件以及上述第2光调制元件调制来自光源的光，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

在上述第1光调制元件和上述第2光调制元件的光路上，设置有把上述第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜。

2.一种光学显示装置，该光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离为不同的多个特定波长区的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光而且调制光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；入射来自上述光合成器的光而且调制光的第2光调制元件，经过上述各第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

在上述光合成器和上述第2光调制元件的光路上，设置有把上述各第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜。

3.根据权利要求2所述的光学显示装置，其特征在于：

用反射型液晶显示元件构成上述第2光调制元件。

4.根据权利要求2所述的光学显示装置，其特征在于：

用DMD构成上述第2光调制元件。

5.一种光调制方法，该光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤和经过第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，其特征在于：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

6.一种图像显示方法，该图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

7.一种光调制装置，该光调制装置具备第1光调制元件和入射来自上述第1光调制元件的光的第2光调制元件，经过上述第1光调制元件和上述第2光调制元件调制来自光源的光，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

将上述第2光调制元件配置成为，使得经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴与上述入射光由上述第2光调制元件反射而从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统，

8.一种光学显示装置，该光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离成不同的多个特定波长区的光的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；入射来自上述光合成器的光的第2光调制元件，经过上述各第1光调制元件和上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

9.根据权利要求8所述的光学显示装置，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的光学显示装置，其特征在于：

上述第2光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

把上述图像变形器适用在上述光传播特性决定器、上述第1控制值决定器、上述反射特性决定器以及上述第2控制值决定器中的某一个上。

11.根据权利要求9所述的光学显示装置，其特征在于：

上述第1光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

把上述图像变形器适用在上述反射特性决定器、上述第1控制值决定器、上述光传播特性决定器以及上述第2控制值决定器中的某一个上。

12.一种光调制方法，该光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤和经过第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，其特征在于：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，而且配置成使得经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴与上述入射光由上述第2光调制元件反射而从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成预定角度的离轴光学系统，

13.一种图像显示方法，该图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

14.一种光调制装置，该光调制装置具备第1光调制元件；第2光调制元件；把上述第1光调制元件的光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜，经过上述第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自光源的光，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

15.一种光学显示装置，该光学显示装置具备光源；把来自上述光源的光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器；分别入射由上述光分离器分离了的光的多个第1光调制元件；合成来自上述各第1光调制元件的光的光合成器；第2光调制元件；把上述光合成器的合成光学像在上述第2光调制元件的受光面上成像的中继透镜，经过上述各第1光调制元件以及上述第2光调制元件，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

用反射型光调制元件构成上述第2光调制元件，

16.根据权利要求15所述的光学显示装置，其特征在于具备：

对于由上述各第1光调制元件形成的图像提供与经过上述第1光调制元件入射到上述第2光调制元件的入射光的光轴和上述入射光由上述第2光调制元件反射而从上述第2光调制元件出射的出射光的光轴构成的预定角度相对应的畸变的图像变形器。

17.根据权利要求16所述的光学显示装置，其特征在于：

上述第2光调制元件是具有能够独立地控制光反射特性的像素的光调制元件，

18.根据权利要求17所述的光学显示装置，其特征在于：

上述第2光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

19.根据权利要求17所述的光学显示装置，其特征在于：

上述第1光调制元件是决定显示分辨率的光调制元件，

20.一种光调制方法，该光调制方法包括经过第1光调制元件调制来自光源的光的第一次调制步骤；经过中继透镜把上述第1光调制元件的光学像在第2光调制元件的受光面上成像的光学像成像步骤；经过上述第2光调制元件调制来自上述第1光调制元件的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光，其特征在于：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，

21.一种图像显示方法，该图像显示方法包括经过把光分离为不同的多个特定波长区的光的光分离器，分离来自光源的光的光分离步骤；在来自上述光分离器的每个分离光中，经过第1光调制元件调制该分离光的第一次调制步骤；经过合成光的光合成器，合成来自上述各第1光调制元件的分离光的光合成步骤；经过中继透镜把上述光合成器的合成光学像在第2光调制元件的受光面上成像的光学像成像步骤；经过上述第2光调制元件调制来自上述光合成器的光的第二次调制步骤，调制来自上述光源的光而显示图像，其特征在于：

上述第2光调制元件是反射型光调制元件，