JP2003185974A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォブリング素子の出射面側に偏光特性を有
する光学素子を配置しても、画素ずらし後の画素間の色
合いや輝度などにバラツキを生じることなく、画質の良
好な画像を表示できる画像表示装置を提供する。 【解決手段】 複数の画素１ａを規則的に配列してなる
画像表示素子１と、該画像表示素子１の各画素１ａから
の光の偏光状態を制御して、その偏光状態に応じて光路
を変移させる画素ずらしを行なうウォブリング素子４と
を有する画像表示装置において、ウォブリング素子４か
らの出射光を入射するように、該出射光の偏光状態を所
定の偏光状態に変換する波長板を有する偏光変換手段１
１を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の画素を規則
的に配列してなる画像表示素子の各画素位置を、ウォブ
リング素子により光学的に画素ずらしして、高解像度の
画像を表示する画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような画素ずらしを行なう画像表示
装置は、従来種々提案されており、本出願人も例えば特
開平８−１９４２０７号公報や特開２０００−１４７４
８９号公報において既に提案している。

【０００３】図１１および図１２は、従来提案されてい
る画素ずらしを行なう画像表示装置の２つの例の概略構
成をそれぞれ示すものである。図１１に示す画像表示装
置は、複数の画素１ａを規則的に配列してなる液晶表示
パネル１の出射面側に、一つの液晶セル２および複屈折
板３を順次に配置してウォブリング素子４を構成し、液
晶セル２に駆動源５から選択的に電圧Ｖを印加して液晶
表示パネル１から出射される直線偏光の方向を交互に９
０度回転させることにより、複屈折板３を透過する各画
素１ａからの光の光路をシフトさせて１画素を２画素と
して表示させ、液晶表示パネル１の実質画素数を２倍に
向上させるようにしたものである。

【０００４】また、図１２に示す画像表示装置は、ウォ
ブリング素子４を２組の液晶セルおよび複屈折板を用い
て構成して、液晶表示パネル１の各画素１ａからの光の
光路を垂直および水平方向にシフトさせて１画素を４画
素として表示させるようにしたものである。すなわち、
液晶表示パネル１の出射面側に、第１の液晶セル２ａお
よび第１の複屈折板３ａを順次に配置すると共に、第１
の複屈折板３ａの出射面側に更に第２の液晶セル２ｂお
よび第２の複屈折板３ｂを順次に配置してウォブリング
素子４を構成し、第１の液晶セル２ａに駆動源５ａから
選択的に電圧Ｖを印加して各画素１ａからの出射光の直
線偏光を交互に９０度回転させることにより、その光路
を複屈折板３ａにより垂直方向にシフトさせ、更に第２
の液晶セル２ｂに駆動源５ｂから選択的に電圧Ｖを印加
して入射光の直線偏光を交互に９０度回転させることに
より、その光路を複屈折板３ｂにより水平方向にシフト
させるようにしたものである。

【０００５】なお、図１１および図１２において、ウォ
ブリング素子４を構成する液晶セルはＴＮ液晶や強誘電
液晶等が用いられ、複屈折板は水晶、ニオブ酸リチウ
ム、方解石等の複屈折性を有する結晶が用いられ、その
光学軸は複屈折板の主面に対して４５度となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに液晶表示パネル１の画素位置をウォブリング素子４
を用いて画素ずらしを行なうと、画素ずらし後の各画素
からの光の偏光方向は、直交する直線偏光のいずれか一
方となる。例えば、液晶表示パネル１が図１３に示す画
素配列を有し、その各画素１ａから出射される光の直線
偏光の方向が紙面上下方向である場合、この液晶表示パ
ネル１の画素位置を図１２に示したウォブリング素子４
を用いて画素ずらしを行なうと、画素ずらし後の画素配
列は図１４に示すようになり、各画素からの光の偏光方
向は紙面上下方向（Ｐ偏光）または紙面水平方向（Ｓ偏
光）の直交する直線偏光のいずれか一方となる。

【０００７】このため、ウォブリング素子４の出射面側
に、Ｐ偏光とＳ偏光とによって分光透過特性や分光反射
特性等が異なる偏光特性を有する光学素子を配置する
と、画質劣化の要因となる。

【０００８】例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３枚の液晶表示パ
ネルを用いる３板式プロジェクタでは、３枚の液晶表示
パネルからの各色の画像をダイクロイックミラーやダイ
クロイックプリズム等を用いて合成しているが、一般に
ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムは、所
定の方向の直線偏光が入射したときに所望の特性が得ら
れるように設計されている。このため、各色の液晶表示
パネルの画素位置をそれぞれウォブリング素子でシフト
して合成しようとすると、ウォブリング素子からの出射
光の偏光方向に応じてダイクロイックミラーやダイクロ
イックプリズムの透過または反射特性が異なることにな
り、これがためシフトされた各画素の色合いや輝度が変
化して、表示面で均一な色表示、明るさが得られず、ま
た表示される画素は時分割的に順番に表示されるため、
色合いや輝度の時間的な変化により画面のチラツキつま
りフリッカとして認識されてしまい、画質が劣化する要
因となる。

【０００９】したがって、かかる点に鑑みてなされた本
発明の目的は、ウォブリング素子の出射面側に偏光特性
を有する光学素子を配置しても、画素ずらし後の画素間
の色合いや輝度などにバラツキを生じることなく、画質
の良好な画像を表示できる画像表示装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に係る発明は、複数の画素を規則的に配列してなる
画像表示素子と、該画像表示素子の各画素からの光の偏
光状態を制御して、その偏光状態に応じて光路を変移さ
せる画素ずらしを行なうウォブリング素子とを有する画
像表示装置において、上記ウォブリング素子からの出射
光を入射するように配置され、該出射光の偏光状態を所
定の偏光状態に変換する波長板を有する偏光変換手段を
具えることを特徴とするものである。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
画像表示装置において、上記偏光変換手段は、上記ウォ
ブリング素子からの出射光の偏光状態を円偏光に変換す
る円偏光変換素子からなることを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
画像表示装置において、上記偏光変換手段は、上記ウォ
ブリング素子からの出射光の偏光状態を無偏光状態に変
換する偏光解消素子からなることを特徴とするものであ
る。

【００１３】請求項４に係る画像表示装置の発明は、そ
れぞれ異なる色に対応し、複数の画素を規則的に配列し
てなる第１〜第３画像表示素子と、これら第１〜第３画
像表示素子に対応して配置され、対応する画像表示素子
の各画素からの光の偏光状態を制御して、その偏光状態
に応じて光路を変移させる第１〜第３ウォブリング素子
と、これら第１〜第３ウォブリング素子からの互いに異
なる色の出射光を合成して出射させる波長合成手段と、
上記第１〜第３ウォブリング素子の各々と上記波長合成
手段とのそれぞれの間に配置され、対応するウォブリン
グ素子からの出射光の偏光状態を制御する第１〜第３偏
光変換手段と、を有することを特徴とするものである。

【００１４】さらに、請求項５に係る画像表示装置の発
明は、複数の画素を規則的に配列してなる画像表示素子
と、該画像表示素子の各画素からの光の偏光状態を制御
して、その偏光状態に応じて光路を変移させる画素ずら
しを行なうウォブリング素子とを有する画像表示装置に
おいて、上記ウォブリング素子から選択的に出射される
直交する直線偏光が、ほぼ等しいＰ偏光成分およびＳ偏
光成分を有するように、上記ウォブリング素子への入射
光の直線偏光の方向を設定したことを特徴とするもので
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による画像表示装置
の実施の形態について図１〜図１０を参照して説明す
る。

【００１６】図１は第１実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。本実施の形態は、図１
２に示した構成の画像表示装置において、ウォブリング
素子４の出射面側に偏光変換手段として円偏光変換素子
１１を配置し、この円偏光変換素子１１によりウォブリ
ング素子４からの直交する直線偏光の出射光をそれぞれ
円偏光に変換するようにしたものである。

【００１７】円偏光変換素子１１は、例えば１／４波長
板をもって構成する。なお、１／４波長板は、液晶表示
パネル１からの出射光が所定の波長の場合には、その波
長に応じた一様な厚さに形成し、液晶表示パネル１がカ
ラー画像表示用のカラーフィルタを有する場合には、画
素ずらしされる画素の色に応じて厚さを異ならせて形成
する。

【００１８】このように、ウォブリング素子４から選択
的に出射される直交する方向の直線偏光を円偏光変換素
子１１で円偏光に揃えれば、円偏光変換素子１１の出射
面側に偏光特性を有する光学素子を配置する場合には、
その光学素子を円偏光の入射光に対して所望の特性が得
られるように構成することにより、画素ずらし後の画素
間の色合いや輝度などにバラツキを生じることなく、画
質の良好な画像を表示することができる。

【００１９】図２は第２実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。本実施の形態は、図１
に示した構成の画像表示装置において、円偏光変換素子
１１に代えて偏光変換手段として偏光解消素子１２を配
置し、この偏光解消素子１２によりウォブリング素子４
からの直交する直線偏光の出射光をそれぞれ無偏光状態
に変換するようにしたものである。

【００２０】ここで、偏光解消素子１２は、波長板の一
種としての公知のものを用いることができ、例えば図３
（ａ）に示すように一枚の水晶板１３を、その結晶軸方
向が直交する入射直線偏光方向に対して４５度となるよ
うに配置したり、図３（ｂ）に示すように厚みが１：２
の２枚の水晶板１４ａ，１４ｂをそれらの結晶軸が互い
に４５度となるように貼り合せて構成したもの、あるい
は図３（ｃ）に示すように２枚のくさび型の水晶板１５
ａ，１５ｂをそれらの結晶軸が直交するように組み合わ
せて構成したもの、等を用いることができる。

【００２１】なお、図３（ａ）および図３（ｂ）の偏光
解消素子１２は、液晶表示パネル１からの出射光が単色
光の場合には無偏光状態とすることはできないが、液晶
表示パネル１からの出射光が白色光の場合や、液晶表示
パネル１がカラー画像表示用のカラーフィルタを有する
場合には、偏光解消素子１２から出射される光は波長全
体でみると種々の偏光状態となるので、等価的に無偏光
状態とすることができる。これに対し、図３（ｃ）の偏
光解消素子１２は、場所によって複屈折量が異なること
になるので、液晶表示パネル１からの出射光が単色光の
場合でも、白色光の場合でも、また液晶表示パネル１が
カラー画像表示用のカラーフィルタを有する場合でも、
その出射光を等価的に無偏光状態とすることができる。

【００２２】このように、ウォブリング素子４から選択
的に出射される直交する方向の直線偏光を偏光解消素子
１２で無偏光状態に揃えれば、偏光解消素子１２の出射
面側に偏光特性を有する光学素子を配置する場合には、
その光学素子を無偏光の入射光に対して所望の特性が得
られるように構成することにより、画素ずらし後の画素
間の色合いや輝度などにバラツキを生じることなく、画
質の良好な画像を表示することができる。

【００２３】なお、上記実施の形態では、液晶表示パネ
ル１の各画素１ａの位置を４画素ずらす図１２に示した
構成のウォブリング素子４を用いる画像表示装置に、円
偏光変換素子１１（第１実施の形態）、または偏光解消
素子１２（第２実施の形態）を設けて本発明による画像
表示装置を構成したが、各画素１ａの位置を２画素ずら
す図１１に示した構成のウォブリング素子４を用いる画
像表示装置に、同様に円偏光変換素子１１、または偏光
解消素子１２を設けて、本発明による画像表示装置を構
成することもできる。

【００２４】図４は第３実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。この画像表示装置は３
板式プロジェクタで、共通の照明装置２１と、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各画像用の液晶表示パネ
ル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと、液晶表示パネル１Ｒ，１Ｇ，１
Ｂの各々に対応するウォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
と、ウォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々に対応す
る偏光変換手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、偏光変換手
段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを経て出射される液晶表示パ
ネル１Ｒ，１Ｇ，１ＢによるＲ，Ｇ，Ｂの画像を合成す
る波長合成手段としてのダイクロイックプリズム２３
と、合成された画像をスクリーン２４上に投影して表示
するプロジェクションレンズ２５とを有している。

【００２５】照明装置２１は、白色ランプ２１ａと、該
白色ランプ２１ａからの白色照明光を効率良く所定の方
向に射出するためのリフレクタ２１ｂと、射出される白
色照明光から紫外線および赤外線をカットするＵＶ−Ｉ
Ｒフィルタ２１ｃとを有しており、この照明装置２１か
らの白色照明光をダイクロイックミラー２６ａに入射さ
せてＲ光を透過させ、そのＲ光を反射ミラー２７ａで反
射させた後、コンデンサレンズ２８Ｒを経て液晶表示パ
ネル１Ｒにバックライトとして入射させる。

【００２６】また、ダイクロイックミラー２６ａで反射
される照明光は、ダイクロイックミラー２６ｂに入射さ
せてＢ光を反射させると共にＧ光を透過させてＢ光とＧ
光とに分離し、そのＧ光をリレーレンズ２９ａ、反射ミ
ラー２７ｂ、リレーレンズ２９ｂ、反射ミラー２７ｃ、
リレーレンズ２９ｃおよびコンデンサレンズ２８Ｇを経
て液晶表示パネル１Ｇにバックライトとして入射させ、
Ｂ光をコンデンサレンズ２８Ｂを経て液晶表示パネル１
Ｂにバックライトとして入射させる。

【００２７】Ｒ光のバックライトを受けて液晶表示パネ
ル１Ｒに表示されるＲ画像は、ウォブリング素子４Ｒで
画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング素子４Ｒ
を出射する各画素からのＲ光の直線偏光を偏光変換手段
２２Ｒで所定の偏光状態に揃えてダイクロイックプリズ
ム２３に入射させる。

【００２８】また、Ｇ光のバックライトを受けて液晶表
示パネル１Ｇに表示されるＧ画像は、ウォブリング素子
４Ｇで画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング素
子４Ｇを出射する各画素からのＧ光の直線偏光を偏光変
換手段２２Ｇで所定の偏光状態に揃えてダイクロイック
プリズム２３に入射させる。

【００２９】同様に、Ｂ光のバックライトを受けて液晶
表示パネル１Ｂに表示されるＢ画像は、ウォブリング素
子４Ｂで画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング
素子４Ｂを出射する各画素からのＢ光の直線偏光を偏光
変換手段２２Ｂで所定の偏光状態に揃えてダイクロイッ
クプリズム２３に入射させる。

【００３０】ここで、ウォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４
Ｂの各々は、例えば図１１に示したように２画素の画素
ずらしを行なうように構成するか、あるいは図１２に示
したように４画素の画素ずらしを行なうように構成す
る。また、偏光変換手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの各々
は、例えば図１に示したように円偏光変換素子をもって
構成して、対応するウォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
からの直交する直線偏光の出射光をそれぞれ円偏光に変
換するか、あるいは図２に示したように偏光解消素子を
もって構成して、対応するウォブリング素子４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂからの直交する直線偏光の出射光をそれぞれ無
偏光状態に変換するようにする。

【００３１】なお、この場合、ウォブリング素子４Ｒ，
４Ｇ，４Ｂから出射される光は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの
ほぼ単色光となるので、偏光変換手段２２Ｒ，２２Ｇ，
２２Ｂを円偏光変換素子をもって構成する場合には、例
えば対応する色（波長）に応じて一様な厚さの１／４波
長板を用いればよい。また、偏光変換手段２２Ｒ，２２
Ｇ，２２Ｂを偏光解消素子をもって構成する場合には、
例えば図３（ｃ）に示した構成のものを用いればよい。

【００３２】ダイクロイックプリズム２３では、偏光変
換手段２２Ｒを経て入射するＲ画像を反射面２３Ｒで反
射させ、偏光変換手段２２Ｇを経て入射するＧ画像を反
射面２３Ｇで反射させ、偏光変換手段２２Ｂを経て入射
するＢ画像を反射面２３Ｒ，２３Ｇを透過させて、Ｒ画
像，Ｇ画像およびＢ画像を合成して出射させ、その合成
画像をプロジェクションレンズ２５によりスクリーン２
４上に投影して表示する。

【００３３】このように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３枚の液晶表示
パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを用い、液晶表示パネル１Ｒ，
１Ｇ，１Ｂによる各色画像を対応するウォブリング素子
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂでそれぞれ画素ずらしを行なってダイ
クロイックプリズム２３で合成してプロジェクションレ
ンズ２５によりスクリーン２４上に投影する３板式プロ
ジェクタにおいて、ウォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
とダイクロイックプリズム２３とのそれぞれの間に偏光
変換手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを配置して、ダイクロ
イックプリズム２３に入射する各色画像の偏光状態を、
例えば円偏光または無偏光の所定の偏光状態に揃えるよ
うにしたので、ダイクロイックプリズム２３が偏光特性
を有していても、これを所定の偏光状態の入射光に対し
て所望の特性が得られるように構成することにより、各
色画像の画素ずらし後の画素間の色合いや輝度などにバ
ラツキを生じることなく、画質の良好なカラー画像を投
影表示することができる。

【００３４】図５は第４実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。この画像表示装置は、
図４に示した３板式プロジェクタにおいて、ダイクロイ
ックプリズム２３に代えて２つのダイクロイックミラー
３１ａ，３１ｂにより波長合成手段を構成した点、およ
び偏光変換手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの出射面側にそ
れぞれフィールドレンズ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを配置
した点が主として異なるもので、その他の構成は図４と
同様である。したがって、図４と同一作用をなす素子に
は同一参照符号を付してその説明を省略する。

【００３５】すなわち、本実施の形態では、照明装置２
１からの白色照明光をダイクロイックミラー２６ａに入
射させてＲ光を透過させ、そのＲ光を反射ミラー２７ａ
で反射させて液晶表示パネル１Ｒにバックライトとして
入射させる。また、ダイクロイックミラー２６ａで反射
される照明光は、ダイクロイックミラー２６ｂでＢ光と
Ｇ光とに分離し、そのＧ光を液晶表示パネル１Ｇにバッ
クライトとして入射させ、Ｂ光を液晶表示パネル１Ｂに
バックライトとして入射させる。

【００３６】Ｒ光のバックライトを受けて液晶表示パネ
ル１Ｒに表示されるＲ画像は、ウォブリング素子４Ｒで
画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング素子４Ｒ
を出射する各画素からのＲ光の直線偏光を偏光変換手段
２２Ｒで、例えば円偏光または無偏光の所定の偏光状態
に揃えて、フィールドレンズ３２Ｒを経てダイクロイッ
クミラー３１ａを透過させ、更にダイクロイックミラー
３１ｂで反射させてプロジェクションレンズ２５に入射
させる。

【００３７】また、Ｇ光のバックライトを受けて液晶表
示パネル１Ｇに表示されるＧ画像は、ウォブリング素子
４Ｇで画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング素
子４Ｇを出射する各画素からのＧ光の直線偏光を偏光変
換手段２２Ｇで、例えば円偏光または無偏光の所定の偏
光状態に揃えて、フィールドレンズ３２Ｇおよび反射ミ
ラー２７ｂを経てダイクロイックミラー３１ｂを透過さ
せてプロジェクションレンズ２５に入射させる。

【００３８】同様に、Ｂ光のバックライトを受けて液晶
表示パネル１Ｂに表示されるＢ画像は、ウォブリング素
子４Ｂで画素ずらしを行なうと共に、このウォブリング
素子４Ｂを出射する各画素からのＢ光の直線偏光を偏光
変換手段２２Ｂで、例えば円偏光または無偏光の所定の
偏光状態に揃えて、フィールドレンズ３２Ｂを経てダイ
クロイックミラー３１ａで反射させてＲ画像と合成し、
更にダイクロイックミラー３１ｂで反射させてＧ画像と
合成してプロジェクションレンズ２５に入射させる。

【００３９】このように、本実施の形態では、ダイクロ
イックミラー３１ａ，３１ｂに入射する各色画像の偏光
状態を所定の偏光状態に揃えるようにしたので、ダイク
ロイックミラー３１ａ，３１ｂが偏光特性を有していて
も、これらを所定の偏光状態、例えば円偏光あるいは無
偏光の入射光に対して所望の特性が得られるように構成
することにより、第３実施の形態と同様に、各色画像の
画素ずらし後の画素間の色合いや輝度などにバラツキを
生じることなく、画質の良好なカラー画像を投影表示す
ることができる。

【００４０】図６は第５実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。この画像表示装置は、
例えば観察者の頭部に搭載して用いられるもので、液晶
表示パネル１での表示画像をウォブリング素子４により
画素ずらしを行ない、その画像を拡大光学系３５を経て
反射型ホログラム素子３６で反射させて観察者４１の眼
球４２に導くことにより、虚像位置Ｄにおいて拡大表示
された画像を観察するようにしたものである。

【００４１】本実施の形態では、かかる画像表示装置に
おいて、ウォブリング素子４と拡大光学系３５との間に
偏光変換手段２２を配置して、ウォブリング素子４から
出射される直交する方向の直線偏光を所定の偏光状態、
例えば円偏光あるいは無偏光状態に揃える。

【００４２】このように、ウォブリング素子４から出射
される直交する方向の直線偏光を偏光変換手段２２で所
定の偏光状態に揃えれば、反射型ホログラム素子３６が
偏光特性を有していても、これを所定の偏光状態の入射
光に対して所望の特性が得られるように構成することに
より、上述した実施の形態と同様に、画素ずらし後の画
素間の色合いや輝度などにバラツキを生じることなく、
画質の良好な画像を観察することができる。

【００４３】図７は第６実施の形態における画像表示装
置の概略構成を示すものである。この画像表示装置は、
図６と同様に観察者の頭部に搭載して用いられるもの
で、液晶表示パネル１での表示画像をウォブリング素子
４により画素ずらしを行ない、その画像を自由曲面プリ
ズム４５に入射させてそのハーフミラー面４５ａおよび
反射型ホログラム面４５ｂで順次反射させた後、ハーフ
ミラー面４５ａを透過させて観察者の眼球４２に導くこ
とにより、画像を拡大して観察するようにしたものであ
る。

【００４４】本実施の形態では、かかる画像表示装置に
おいて、ウォブリング素子４と自由曲面プリズム４５と
の間に偏光変換手段２２を配置して、ウォブリング素子
４から出射される直交する方向の直線偏光を所定の偏光
状態、例えば円偏光あるいは無偏光状態に揃える。

【００４５】このように、ウォブリング素子４から出射
される直交する方向の直線偏光を偏光変換手段２２で所
定の偏光状態に揃えれば、自由曲面プリズム４５の反射
型ホログラム面４５ｂが偏光特性を有していても、これ
を所定の偏光状態の入射光に対して所望の特性が得られ
るように形成することにより、上述した実施の形態と同
様に、画素ずらし後の画素間の色合いや輝度などにバラ
ツキを生じることなく、画質の良好な画像を観察するこ
とができる。

【００４６】以上の各実施の形態では、液晶表示パネル
から画面垂直方向の直線偏光（Ｐ偏光）を出射させてウ
ォブリング素子に入射させることで、ウォブリング素子
からＰ偏光およびＳ偏光の直交する直線偏光を選択的に
出射させて画素ずらしを行ない、これら直交する直線偏
光を偏光変換素子で円偏光あるいは無偏光に変換するこ
とにより、後段の光学素子の偏光特性による影響を軽減
するようにしたが、本発明の他の実施の形態では、ウォ
ブリング素子から選択的に出射される直交する直線偏光
がほぼ等しいＰ偏光成分およびＳ偏光成分を有するよう
に、画像表示素子からウォブリング素子へ入射させる直
線偏光の方向を設定することで、偏光変換手段を省略す
る。

【００４７】図８は、この場合の原理的構成を示す図
で、液晶表示パネル１から出射する直線偏光の方向を画
面水平方向に対して＋４５度傾けて設定し、この液晶表
示パネル１からの直線偏光をウォブリング素子４で選択
的に９０度回転させて画素ずらしを行なうようにしたも
のである。

【００４８】このようにすると、ウォブリング素子４か
ら出射される直線偏光は、図９（ａ）に示す＋４５度の
方向と図９（ｂ）に示す−４５度の方向とに選択的に切
り換えられ、それぞれの出射光のＰ偏光成分およびＳ偏
光成分は図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すように等し
くなる。

【００４９】したがって、ウォブリング素子４の後段に
Ｐ偏光およびＳ偏光に対して分光透過特性や分光反射特
性が異なる光学素子が配置された場合でも、直交する入
射直線偏光間ではＰ偏光成分およびＳ偏光成分に差がな
いので、画質への影響はなくなり、画素ずらし後の画素
間の色合いや輝度などにバラツキが生じることなく、画
質の良好な画像を表示することができる。

【００５０】図１０は、図８に示した原理に基づく本発
明の第７実施の形態における画像表示装置の概略構成を
示すものである。この画像表示装置は、図４に示した３
板式プロジェクタにおいて、偏光変換手段２２Ｒ，２２
Ｇ，２２Ｂを除去すると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各液晶表示
パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから画面水平方向に対して＋４
５度傾いた直線偏光を出射させるようにしたもので、そ
の他の構成は図４と同様である。したがって、図４と同
一作用をなす素子には同一参照符号を付してその説明を
省略する。

【００５１】すなわち、本実施の形態では、Ｒ光のバッ
クライトを受けて画面水平方向に対して＋４５度傾いた
直線偏光を出射する液晶表示パネル１Ｒに表示されるＲ
画像を、ウォブリング素子４Ｒで画素ずらしを行なうと
共に、この画素ずらしによりウォブリング素子４Ｒから
選択的に出射される各画素からのＲ光の＋４５度または
−４５度傾いた直線偏光をダイクロイックプリズム２３
に入射させる。

【００５２】また、Ｇ光のバックライトを受けて画面水
平方向に対して＋４５度傾いた直線偏光を出射する液晶
表示パネル１Ｇに表示されるＧ画像は、ウォブリング素
子４Ｇで画素ずらしを行なうと共に、この画素ずらしに
よりウォブリング素子４Ｇから選択的に出射される各画
素からのＧ光の＋４５度または−４５度傾いた直線偏光
をダイクロイックプリズム２３に入射させる。

【００５３】同様に、Ｂ光のバックライトを受けて画面
水平方向に対して＋４５度傾いた直線偏光を出射する液
晶表示パネル１Ｂに表示されるＢ画像は、ウォブリング
素子４Ｂで画素ずらしを行なうと共に、この画素ずらし
によりウォブリング素子４Ｂから選択的に出射される各
画素からのＢ光の＋４５度または−４５度傾いた直線偏
光をダイクロイックプリズム２３に入射させる。

【００５４】ダイクロイックプリズム２３では、ウォブ
リング素子４Ｒを経て入射するＲ画像を反射面２３Ｒで
反射させ、ウォブリング素子４Ｇを経て入射するＧ画像
を反射面２３Ｇで反射させ、ウォブリング素子４Ｂを経
て入射するＢ画像を反射面２３Ｒ，２３Ｇを透過させ
て、Ｒ画像，Ｇ画像およびＢ画像を合成して出射させ、
その合成画像をプロジェクションレンズ２５によりスク
リーン２４上に投影して表示する。

【００５５】このように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３枚の液晶表示
パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂによる各色画像を、対応するウ
ォブリング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂでそれぞれ画素ずらし
を行なって、ダイクロイックプリズム２３で合成してプ
ロジェクションレンズ２５によりスクリーン２４上に投
影する３板式プロジェクタにおいて、各液晶表示パネル
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから画面水平方向に対して＋４５度傾
いた直線偏光を出射させて対応するウォブリング素子４
Ｒ，４Ｇ，４Ｂで各色画像の偏光状態を＋４５度または
−４５度の直線偏光として画素ずらしを行なえば、ダイ
クロイックプリズム２３に入射する各色画像の直交する
直線偏光間におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分を同じ
にできるので、ダイクロイックプリズム２３が偏光特性
を有していても、これを所定の偏光状態の入射光に対し
て所望の特性が得られるように構成することにより、各
色画像の画素ずらし後の画素間の色合いや輝度などにバ
ラツキを生じることなく、画質の良好なカラー画像を投
影表示することができるだけでなく、偏光変換手段を用
いない分、簡単かつ安価にできる。

【００５６】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、上記実施の形態では、画像表示素子として
透過型の液晶表示パネルを用いたが、反射型の液晶表示
パネルを用いる場合でも本発明を有効に適用することが
できる。また、直線偏光の光を出射する液晶表示パネル
に限らず、無偏光の光を出射する画像表示素子に偏光板
を追加してウォブリング素子により画素ずらしを行なう
場合にも、本発明を有効に適用することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、請求項１乃至４に係る発
明によれば、画像表示素子の画素ずらしを行なうウォブ
リング素子からの出射光を波長板を有する偏光変換手段
により所定の偏光状態に揃えるようにしたので、偏光変
換手段の出射面側に偏光特性を有する光学素子を配置し
ても、画素ずらし後の画素間の色合いや輝度などにバラ
ツキを生じることなく、画質の良好な画像を表示するこ
とができる。

【００５８】また、請求項５に係る発明によれば、画像
表示素子の画素ずらしを行なうウォブリング素子から選
択的に出射される直交する直線偏光が、ほぼ等しいＰ偏
光成分およびＳ偏光成分を有するように、ウォブリング
素子への入射光の直線偏光の方向を設定したので、ウォ
ブリング素子の出射面側に偏光特性を有する光学素子を
配置しても、画素ずらし後の画素間の色合いや輝度など
にバラツキを生じることなく、画質の良好な画像を表示
することができる他、偏光変換手段を用いない分、簡単
かつ安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像表示装置の第１実施の形態
の概略構成を示す図である。

【図２】 同じく、第２実施の形態の概略構成を示す図
である。

【図３】 図２に示す偏光解消素子の３つの例を示す図
である。

【図４】 本発明による画像表示装置の第３実施の形態
の概略構成を示す図である。

【図５】 同じく、第４実施の形態の概略構成を示す図
である。

【図６】 同じく、第５実施の形態の概略構成を示す図
である。

【図７】 同じく、第６実施の形態の概略構成を示す図
である。

【図８】 本発明の他の実施の形態の原理的構成を示す
図である。

【図９】 その作用を説明するための図である。

【図１０】 本発明の第７実施の形態の概略構成を示す
図である。

【図１１】 従来の画素ずらしを行なう画像表示装置の
一例の概略構成を示す図である。

【図１２】 同じく、他の例の概略構成を示す図であ
る。

【図１３】 液晶表示パネルの画素配列例を示す図であ
る。

【図１４】 図１３に示す画素配列を有する液晶表示パ
ネルの画素ずらし後の画素配列を示す図である。

【符号の説明】

１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 液晶表示パネル １ａ 画素 ４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ ウォブリング素子 １１ 円偏光変換素子 １２ 偏光解消素子 １３，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 水晶板 ２１ 照明装置 ２１ａ 白色ランプ ２１ｂ リフレクタ ２１ｃ ＵＶ−ＩＲフィルタ ２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ 偏光変換手段 ２３ ダイクロイックプリズム ２４ スクリーン ２５ プロジェクションレンズ ２６ａ，２６ｂ，３１ａ，３１ｂ ダイクロイックミラ
ー ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 反射ミラー ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ コンデンサレンズ ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ リレーレンズ ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ フィールドレンズ ３５ 拡大光学系 ３６ 反射型ホログラム素子 ４１ 観察者 ４２ 眼球 ４５ 自由曲面プリズム ４５ａ ハーフミラー面 ４５ｂ 反射型ホログラム面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ 1/13363 1/13363 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｂ Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA07 BA12 BA42 BB03 BC06 BC22 2H088 EA22 HA13 HA15 HA18 HA24 HA28 JA05 JA17 MA03 MA04 2H091 FA05X FA05Z FA08X FA08Z FA11X FA14Z FA26X FA26Z FA41Z FD07 HA07 HA12 LA16 LA18 MA10 2H099 AA12 BA13 CA06 CA11 DA00 5C060 DA05 HC01 HC09 HC12 HC14 HC21 JA00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素を規則的に配列してなる画像
   表示素子と、該画像表示素子の各画素からの光の偏光状
   態を制御して、その偏光状態に応じて光路を変移させる
   画素ずらしを行なうウォブリング素子とを有する画像表
   示装置において、 上記ウォブリング素子からの出射光を入射するように配
   置され、該出射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換す
   る波長板を有する偏光変換手段を具えることを特徴とす
   る画像表示装置。
2. 【請求項２】 上記偏光変換手段は、上記ウォブリング
   素子からの出射光の偏光状態を円偏光に変換する円偏光
   変換素子からなることを特徴とする請求項１に記載の画
   像表示装置。
3. 【請求項３】 上記偏光変換手段は、上記ウォブリング
   素子からの出射光の偏光状態を無偏光状態に変換する偏
   光解消素子からなることを特徴とする請求項１に記載の
   画像表示装置。
4. 【請求項４】 それぞれ異なる色に対応し、複数の画素
   を規則的に配列してなる第１〜第３画像表示素子と、 これら第１〜第３画像表示素子に対応して配置され、対
   応する画像表示素子の各画素からの光の偏光状態を制御
   して、その偏光状態に応じて光路を変移させる第１〜第
   ３ウォブリング素子と、 これら第１〜第３ウォブリング素子からの互いに異なる
   色の出射光を合成して出射させる波長合成手段と、 上記第１〜第３ウォブリング素子の各々と上記波長合成
   手段とのそれぞれの間に配置され、対応するウォブリン
   グ素子からの出射光の偏光状態を制御する第１〜第３偏
   光変換手段と、 を有することを特徴とする画像表示装置。
5. 【請求項５】 複数の画素を規則的に配列してなる画像
   表示素子と、該画像表示素子の各画素からの光の偏光状
   態を制御して、その偏光状態に応じて光路を変移させる
   画素ずらしを行なうウォブリング素子とを有する画像表
   示装置において、 上記ウォブリング素子から選択的に出射される直交する
   直線偏光が、ほぼ等しいＰ偏光成分およびＳ偏光成分を
   有するように、上記ウォブリング素子への入射光の直線
   偏光の方向を設定したことを特徴とする画像表示装置。