JP2003207747A - 画像表示用光学ユニット、画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のライトバルブの異なる偏光状態の色光
を合成し、かつ、光路シフトを行わせることで高精細表
示を行わせる場合の画素ずれの問題を解消し、高精細
で、均一性に優れた画像表示用光学ユニットを提供す
る。 【解決手段】 ダイクロイックプリズム７による色合成
手段を用いた場合、照明光の入射角特性によって、合成
光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色むらを生
じやすいが、ダイクロイックプリズム７に入射する複数
の画像光のうち少なくとも１色の偏光方向を他の色光の
偏光方向と異ならせることにより、表示むらを抑える。
さらに、高精細表示を行わせるために合成された画像光
の光路を変調する光路変調手段１４を備えるとともに、
光路変調手段１４により光路シフトする前に各画像色光
の偏光方向を揃える色選択性偏光面回転手段１５を設け
ることにより、色による画素ずれのない解像度の高い表
示を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置、特
にライトバルブの表示画像を拡大表示する画像表示装
置、この画像表示装置で用いる画像表示用光学ユニット
及び画像表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子（ＬＣＤ）などの小型画像
表示素子の画像をレンズ系を介して拡大して表示する画
像表示装置には、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれ
る眼前に装着又はかざして拡大像を観察する画像表示装
置と、拡大像をスクリーンに投影して投影像を観察する
いわゆる投射型の画像表示装置がある。

【０００３】一般に、この種の画像表示装置において
は、画面の解像度が表示品質を決める上で重要な要因と
なる。従来の拡大投射型画像表示装置においては、画面
の解像度を上げるためには、小型画像表示装置の表示画
素数を増やす方法が採られてきた。小型画像表示素子と
しては一般に各画素に対応させてトランジスタを形成し
た液晶表示素子（ＴＦＴ型ＬＣＤ）が用いられている。
このような素子においては、微細化には微細加工技術や
配線抵抗、またトランジスタ領域や配線領域の確保の問
題から限界がある上、このような素子は歩留まりの低下
などのため高コストとなる。また、素子の画素密度を変
えずに素子を大型化する方法では、素子の生産性が低下
するため、同じくコストが高くなるという問題に加え
て、照明光学系や投射光学系が大型化し、装置の大型化
やさらなる高コスト化の問題を生ずる。

【０００４】一方、特許第２９３９８２６号公報によれ
ば、投射型の画像表示装置において表示素子とスクリー
ンとの間（即ち、表示素子の出射光路中）に偏光方向を
旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子とを
設け、投影画像をシフトさせることによって高解像度化
を実現する方法が開示されている。

【０００５】図１０は同公報に示される画像表示装置の
構成例を示す。図１０において、表示用液晶パネル２０
１によって光源２０２からの光が変調され、この変調さ
れた画像が投射レンズ２０３によってスクリーン２０４
に拡大投射される。投射レンズ２０３と表示用液晶パネ
ル２０１との間には偏光方向制御用液晶パネル２０５と
水晶板２０６とが設けられている。水晶板２０６の主光
軸は、光学系の光軸に対して傾斜して配置されている。

【０００６】なお、２０７，２０８はフレームメモリ、
２０９は分配器である。

【０００７】このような構成によれば、偏光方向制御用
液晶パネル２０５によって水晶板２０６に対して特定の
方向に偏光した光の光路をシフトさせることができる。
偏光方向制御用液晶パネル２０５を高速で動作させ、水
晶板２０６に入射させる偏光状態を制御することで光路
がシフトした状態とシフトしない状態を切替えることが
でき、結果としてより多くの画像情報を表示することが
できる。この方法は、廉価な画素数の少ない画像表示素
子を用いて高解像度を実現することができるため、高精
細化の有力な手法である。

【０００８】ここで、上記特許第２９３９８２６号公報
に示される偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２
０６との作用を図１１に示す原理図を参照して説明す
る。偏光方向制御用液晶パネル２０５に入射した偏光光
Ｌ２１１は偏光方向制御用液晶パネル２０５によって偏
光方向が変調され、２０６ａのような主光軸を有する水
晶板２０６に入射する。このとき、水晶板２０６の主光
軸２０６ａと光学系の光軸のなす面に平行な方向に振動
する偏光光Ｌ２１１ｐは水晶板２０６によって複屈折を
受け光路がシフトされる。一方、水晶板２０６の主光軸
２０６ａと光学系の光軸のなす面に垂直な方向に振動す
る偏光光Ｌ２１１ｓは水晶板２０６による複屈折を受け
ず、光路を偏向されることなくそのまま出射する。

【０００９】図１２は透過型液晶方式のライトバルブを
用いた代表的な３板光学系方式の画像表示装置を説明す
るための模式図である。光源４０１を出た光はフライア
イレンズ４０２，４０３等を用いて構成されたインテグ
レータ光学系４０４を介してライトバルブとしての液晶
表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明する。光
源４０１から液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５
ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー４０６ｂｇ，
４０６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青
色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各液晶表示素子
４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明するよう構成され
ている。液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂで
画像変調された画像光はクロスダイクロイックプリズム
４０７で合成され、投射レンズ４０８によってスクリー
ンに拡大投射される。なお、４０９はフィールドレン
ズ、４１０は偏向用ミラー、４１１はリレーレンズであ
る。

【００１０】ダイクロイックプリズム４０７に入射する
画像光は、インテグレータ光学系４０４によって様々な
入射角を有する光となる。ダイクロイックプリズム４０
７のダイクロイック膜の入射角特性は１〜２ｎｍ／°程
度の角度分布を有する。照明光の最大入射角は一般に数
度から１０度程度あるため、入射角によって１０ｎｍか
ら２０ｎｍほどの色ずれを生ずることになる。この入射
角特性は、表示の色むら、特に入射角が大きくなる周辺
部の色むらとなって観測される。このようなむらを抑え
るため、ダイクロイック膜の偏光特性を利用し、緑色光
Ｇのみをｐ偏光で入射させ、赤色光Ｒ、青色光Ｂについ
てはｓ偏光で入射させることが行われている（光技術コ
ンタクト、Vol37、No9参照）。これは、偏光特性に合わ
せてダイクロイック膜の設計を最適化することと、緑色
光Ｇの照明光路中に偏光面を９０°回転させるような光
学素子４１２を挿入させ、又は、液晶表示素子４０５ｇ
の画像情報のオン・オフを反転させることで実現され
る。このとき、投射光は緑色光Ｇのみｐ偏光、他の赤色
光Ｒ、青色光Ｂはｓ偏光としてスクリーンに投影され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の画像
表示装置において特許第２９３９８２６号公報に示され
るような画素シフト方式を適用する場合を考える。具体
的には、図１２に示すように、ダイクロイックプリズム
４０７の出射光路上に偏光方向制御用液晶パネル２０５
と水晶板２０６とを設けた場合を考える。

【００１２】図１３は、その偏光方向制御用液晶パネル
２０５と水晶板２０６とを抽出して示す動作説明図であ
る。図１３（ａ）は偏光方向制御用液晶パネル２０５に
よって入射偏光の状態が変化しない場合の説明図であ
る。ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５は水晶板２０６に
よって光路シフトを受けるもののｓ偏光である青と赤の
画像光Ｌ４１６は光路シフトを受けない。一方、図１３
（ｂ）に示すように、偏光方向制御用液晶パネル２０５
によって入射偏光の状態が９０°変化させられる場合に
は、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５はｓ偏光に変換さ
れているため光路シフトを受けず、ｓ偏光である青と赤
の画像光Ｌ４１６はｐ偏光に変換されているため光路シ
フトを受けることとなる。即ち、色によって光路シフト
の有無が変わることとなり、青と赤の画像光Ｌ４１６に
対して緑の画像光Ｌ４１５だけずれた表示となってしま
う。

【００１３】上例では、ダイクロイックプリズムによる
色合成方式の場合を例に採り、その色むらを軽減させる
ためのケースで説明したが、この他、偏光ビームスプリ
ッタを色合成手段として用いて偏光の異なる色光を合成
する方式も知られており、このような色合成手段を用い
た光学系構成の場合にも、同様な問題を生じ、画素ずれ
により画像品質を損ねてしまう。

【００１４】そこで、本発明は、複数のライトバルブの
異なる偏光状態の色光を合成し、かつ、光路シフトを行
わせることで高精細表示を行わせる構成における画素ず
れの問題を解消し、高精細で、均一性に優れた画像表示
用光学ユニット、画像表示装置及び画像表示方法を提供
することを目的とする。

【００１５】即ち、特許第２９３９８２６号公報に示さ
れるような画素シフト方式に対して、複数のライトバル
ブの異なる偏光状態の色光を合成する方式を適用しよう
とする場合の上述したような新たな課題を見出し、これ
を解決することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
異なる色光で照明されて画像変調を行う複数のライトバ
ルブと、前記各ライトバルブによって画像変調された画
像光を合成する色合成手段と、合成された画像光の光路
を前記ライトバルブの画像変調と同期して時分割で変調
する光路変調手段とを備える画像表示用光学ユニットに
おいて、前記色合成手段に入射する複数の画像光の偏光
方向として、少なくとも１色の偏光方向を他の色光の偏
光方向と異ならせる入射偏光制御手段と、前記色合成手
段と前記光路変調手段との間の光路上に配設されて、前
記光路変調手段に入射する各色の画像光の偏光方向を揃
える色選択性偏光面回転手段と、を備える。

【００１７】従って、色合成手段に入射する複数の画像
光のうち少なくとも１色の偏光方向を入射偏光制御手段
により他の色光の偏光方向と異ならせることにより、色
合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えると
ともに、高効率の色合成を行わせることができ、さら
に、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を
備えるとともに、光路変調手段により光路シフトする前
に各画像色光の偏光方向を揃えるための色選択性偏光面
回転手段を設けたことにより、色による画素ずれのない
解像度の高い表示を行わせることができる。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像表示用光学ユニットにおいて、前記色合成手段は、ダ
イクロイックプリズムを備える。

【００１９】従って、色合成手段の好適例が提供され
る。特に、ダイクロイックプリズムを用いた場合には、
照明光の入射角特性によって、合成光の波長シフトが生
じ、それに伴って表示に色むらを生じやすいが、色合成
手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏
光方向を他の色光の偏光方向と異ならせることにより、
色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑える
とともに、高効率の色合成を行わせることができ、さら
に、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を
備えるとともに、光路変調手段により光路シフトする前
に各画像色光の偏光方向を揃えるための色選択性偏光面
回転手段を設けたことにより、色による画素ずれのない
解像度の高い表示を行わせることができる。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像表示用光学ユニットにおいて、前記ダイクロイックプ
リズムに入射する偏光を緑色光のみをｐ偏光とし、他の
赤色光及び青色光はｓ偏光とした。

【００２１】従って、請求項２記載の画像表示用光学ユ
ニットのより具体的な構成例が明らかとなる。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおいて、前
記入射偏光制御手段が、照明光路中に配設された偏光回
転手段である。

【００２３】従って、色合成手段に入射する複数の画像
光のうち少なくとも１色の偏光方向が他の色光の偏光方
向と異なるようにする具体例が提供される。

【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおいて、前
記入射偏光制御手段が、前記ライトバルブへ書き込む画
像情報のオン・オフを反転させる手段である。

【００２５】従って、色合成手段に入射する複数の画像
光のうち少なくとも１色の偏光方向が他の色光の偏光方
向と異なるようにする簡便で効率的な具体例が提供され
る。

【００２６】請求項６記載の発明は、異なる色光で照明
されて画像変調を行う複数のライトバルブと、前記各ラ
イトバルブによって画像変調された画像光を合成する色
合成手段と、合成された画像光の光路を前記ライトバル
ブの画像変調と同期して時分割で変調する光路変調手段
とを備える画像表示用光学ユニットにおいて、前記色合
成手段は、複数の画像光のうちで少なくとも１色の偏光
方向を他の色光の偏光方向と異ならせた画像光が入射さ
れる偏光ビームスプリッタを備え、前記色合成手段と前
記光路変調手段との間の光路上に配設されて、前記光路
変調手段に入射する各色の画像光の偏光方向を揃える色
選択性偏光面回転手段を備える。

【００２７】従って、偏光ビームスプリッタによる色合
成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の
偏光方向は他の色光の偏光方向と異なるが、偏光ビーム
スプリッタによる色合成手段ににより合成された画像光
の光路を変調する光路変調手段を備えるとともに、光路
変調手段により光路シフトする前に各画像色光の偏光方
向を揃えるための色選択性偏光面回転手段を設けたこと
により、色による画素ずれのない解像度の高い表示を行
わせることができる。

【００２８】請求項７記載の発明は、請求項６記載の画
像表示用光学ユニットにおいて、前記色合成手段は、特
定の色光の偏光方向を直交する偏光方向に変換するする
偏光回転手段と、この偏光回転手段を出射した照明光を
偏光によって光路分離する偏光分離素子と、この偏光分
離素子により分離され各々前記ライトバルブにより変調
されて出射する出射光を合成する前記偏光ビームスプリ
ッタとを備える。

【００２９】従って、請求項６記載の発明を実現する上
で、小型で、高効率な光学系構成が提供される。

【００３０】請求項８記載の発明は、請求項６記載の画
像表示用光学ユニットにおいて、前記ライトバルブが反
射型ライトバルブであり、前記偏光ビームスプリッタが
各反射型ライトバルブに対する照明光の色光分離と反射
された各色画像光の合成とを行う。

【００３１】従って、請求項６記載の発明を実現する上
で、より一層、小型な光学系構成が提供される。

【００３２】請求項９記載の発明は、請求項８記載の画
像表示用光学ユニットにおいて、前記偏光ビームスプリ
ッタに入射する照明光は、照明光色に応じてその偏光方
向が互いに直交する偏光成分からなる。

【００３３】従って、偏光ビームスプリッタにより色分
離を行わせるための好適例が提供され、小型で効率の高
い色分離、合成が可能となる。

【００３４】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
画像表示用光学ユニットにおいて、前記偏光ビームスプ
リッタに対する照明光路上に色選択性偏光面分離手段を
備える。

【００３５】従って、請求項９記載の発明を実現する好
適例が提供され、小型で効率の高い色分離、合成が可能
となる。

【００３６】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
１０の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、前記色選択性偏光面回転手段が、複数枚の位相差板
の遅相軸を互いにずらして積層させた構造を持ち、可視
波長領域光に対して波長選択性を有する積層型位相差板
である。

【００３７】従って、請求項１ないし１０の何れか一記
載の発明を実現する上で色選択性偏光面回転手段の具体
例が提供される。複数枚の位相差板の遅相軸を互いにず
らして積層した構造の積層型位相差板を用いることによ
り、急峻で入射角依存の少ない色選択特性が得られ、光
利用効率の高い画像表示装置を提供することができる。

【００３８】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記色選択性偏光
面回転手段は、偏光方向の異なる１色の画像光の偏光方
向を他色の画像光の偏光方向に揃えるように偏光面を回
転させる。

【００３９】従って、請求項１１記載の画像表示用光学
ユニットを実現する上で、積層型位相差板に要求される
特性が明らかとなる。

【００４０】請求項１３記載の発明は、請求項１１記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記色選択性偏光
面回転手段は、他色の画像光の偏光方向を偏光方向が異
なる１色の画像光の偏光方向に揃えるように偏光面を回
転させる。

【００４１】従って、請求項１１記載の画像表示用光学
ユニットを実現する上で、積層型位相差板に要求される
特性が明らかとなる。

【００４２】請求項１４記載の発明は、請求項１ないし
１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、前記光路変調手段は、画像光の偏光面を制御する偏
光変調手段と、この偏光変調手段からの特定の出射光の
特定の偏光方向に対して光路を曲折又はシフトさせる光
路偏向素子とを備える。

【００４３】従って、光路変調手段の好適例が提供さ
れ、簡易な構成で画像光の光路を変調させることによ
り、高精細の表示画像を得ることができる。

【００４４】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記偏光変調手段
が液晶素子であり、前記光路偏向素子が光軸に対して傾
斜した主光軸を有する一軸性光学異方体である。

【００４５】従って、請求項１４記載の発明を実現する
上で、光路偏向素子の好適例が提供される。

【００４６】請求項１６記載の発明は、請求項１ないし
１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、前記光路変調手段は、画像光のうちで特定の偏光方
向の画像光に対して光路を曲折又はシフトさせる電気光
学素子を備える。

【００４７】従って、光路変調手段の好適例が提供さ
れ、簡易な構成で画像光の光路を変調させることによ
り、高精細の表示画像を得ることができる。

【００４８】請求項１７記載の発明は、請求項１６記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記電気光学素子
は、外場により主光軸が変化する電気光学材料により形
成され、前記主光軸の傾斜角の切替えにより光路を曲折
又はシフトさせる。

【００４９】従って、請求項１６記載の発明を実現する
上で、電気光学素子の好適例が提供される。

【００５０】請求項１８記載の発明は、請求項１６記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記電気光学素子
は、光軸に対して傾斜した界面を有し、この界面の入射
偏光に対する屈折率差を外場により変調することにより
光路を曲折又はシフトさせる素子である。

【００５１】従って、請求項１６記載の発明を実現する
上で、電気光学素子の好適例が提供される。

【００５２】請求項１９記載の発明は、請求項１６記載
の画像表示用光学ユニットにおいて、前記電気光学素子
は、外場により回折特性が制御可能な電気光学材料を回
折要素とする回折光学素子であって、その回折要素の光
学特性の変調により光路を曲折又はシフトさせる。

【００５３】従って、請求項１６記載の発明を実現する
上で、電気光学素子の好適例が提供される。

【００５４】請求項２０記載の発明は、請求項１ないし
１９の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、前記光路変調手段と前記色選択性偏光面回転手段と
の間の光路上に偏光子を備える。

【００５５】従って、色選択性偏光面回転手段による偏
光変調が不完全であっても偏光子により補うことで光路
変調手段に入射する偏光の偏光度を高めることができ、
さらにクロストークのない表示画像を得ることができ
る。

【００５６】請求項２１記載の発明の画像表示装置は、
請求項１ないし２０の何れか一記載の画像表示用光学ユ
ニットと、前記画像表示用光学ユニット中の前記各ライ
トバルブを異なる色光で照明する照明装置と、合成され
た画像光を拡大表示するレンズと、を備える。

【００５７】従って、請求項１ないし２０記載の発明の
場合と同様の作用・効果が得られる。

【００５８】請求項２２記載の発明の画像表示方法は、
複数のライトバルブを異なる色光で照明して画像変調を
行うステップと、前記各ライトバルブにより画像変調さ
れた各色の画像光について、少なくとも１色の偏光方向
を他の色の色光の偏光方向と異ならせて色合成手段に入
射させ合成させるステップと、前記色合成手段により合
成された各色の画像光の偏光方向を色選択性偏光面回転
手段により揃えるステップと、偏光方向が揃えられた各
色の画像光の光路を光路変調手段を用いて前記ライトバ
ルブの画像変調と同期して時分割で変調させるステップ
と、合成された画像光をレンズにより拡大表示させるス
テップと、を備える。

【００５９】従って、色合成手段に入射する複数の画像
光のうち少なくとも１色の偏光方向を入射偏光制御手段
により他の色光の偏光方向と異ならせることにより、色
合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えると
ともに、高効率の色合成を行わせることができ、さら
に、合成された画像光の光路を光路変調手段により変調
するとともに、光路変調手段により光路シフトする前に
色選択性偏光面回転手段により各画像色光の偏光方向を
揃えることにより、色による画素ずれのない解像度の高
い表示を行わせることができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態の画像表示
用光学ユニットを備える画像表示装置は、拡大像をスク
リーンに投影し、その投影像を観察する投射型画像表示
装置への適用例を示す。

【００６１】図１は、このような画像表示装置全体の光
学系構成を示す構成図である。まず、光源１を出た光は
フライアイレンズ２，３等を用いて構成されたインテグ
レータ光学系４を介して透過型のライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂを照明する。光源１からライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー６ｂ
ｇ，６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青
色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各ライトバルブ
５ｒ，５ｇ，５ｂを照明するよう構成されている。ライ
トバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された画像光は色
合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム７で合
成され、レンズとしての投射レンズ８によってスクリー
ンに拡大投射される。なお、９はフィールドレンズ、１
０は偏向用ミラー、１１はリレーレンズである。これら
の光源１、インテグレータ光学系４、ダイクロイックミ
ラー６ｂｇ，６ｇ、偏向用ミラー１０、リレーレンズ１
１等によりライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明
装置１２が構成されている。

【００６２】各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変
調された光はクロスダイクロイックプリズム７で合成さ
れ、合成された画像光は投射レンズ８によってスクリー
ン（図示せず）に拡大投射される。

【００６３】ここに、照明装置１２における照明光路中
には必要に応じて偏光変換素子が設けられ、照明光の偏
光を特定の直線偏光となるよう制御する。本実施の形態
では、ライトバルブ５ｇに入射する緑色光Ｇの偏光方向
を９０°回転させるための１／２波長板のような入射偏
光制御手段である偏光回転手段としての偏光回転素子１
３が設けられている。これにより、クロスダイクロイッ
クプリズム７に入射する画像光の偏光は、緑色光Ｇのみ
をｐ偏光とし、他の赤色光Ｒ及び青色光Ｂはｓ偏光とな
るように設定されている。

【００６４】また、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂは
入射光の偏光を９０°回転させるか否かで画像表示を行
わせるものである。このようなライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂとしては、９０°ねじれの液晶表示素子、垂直
配向の液晶表示素子、強誘電性液晶を用いた液晶表示素
子など公知の表示素子を用いることができる。

【００６５】なお、図１では、入射偏光制御手段とし
て、１／２波長板のような偏光回転素子１３を用いた例
を示したが、当該ライトバルブ５ｇの表示を反転、即
ち、画像情報のオン・オフを反転させる手段を用いるこ
とで、当該ライトバルブ５ｇの出射光の偏光を変えるこ
ともできる。この方法によれば、画像データを反転させ
るだけで他に偏光回転素子１３のような光学素子を必要
としないので、より好ましい。

【００６６】各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変
調された光のうち非画像光は各ライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂの出射側に設けられた偏光子（図示せず）によ
り除去され、画像光のみがクロスダイクロイックプリズ
ム７に入射する。このとき、緑色光Ｇはｓ偏光状態の赤
色光Ｒと青色光Ｂとは９０°異なった振動方向の直線偏
光（ｐ偏光）としてクロスダイクロイックプリズム７に
入射する。このような構成にすることにより、前述した
ように、インテグレータ光学系４を用いた場合の各ライ
トバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明光の入射角が大
きい場合にも色むらになりにくい光学特性が得られる。

【００６７】さらに、クロスダイクロイックプリズム７
と投射レンズ８との間の光路上には、画素シフトを行わ
せるための光路変調手段１４が設けられ、さらに、クロ
スダイクロイックプリズム７とこの光路変調手段１４と
の間の光路上には色選択性偏光面回転手段１５が設けら
れている。

【００６８】即ち、本実施の形態の画像表示用光学ユニ
ットＵは、これらのライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂと、
クロスダイクロイックプリズム７と、偏光回転素子１３
と、光路変調手段１４と、色選択性偏光面回転手段１５
とにより構成されている。

【００６９】このような構成の画像表示用光学ユニット
Ｕのクロスダイクロイックプリズム７で色合成する場合
の色選択性偏光面回転手段１５及び光路変調手段１４の
原理的構成例及びその作用を図２を参照して説明する。
この場合の光路変調手段１４は、入射する画像光の偏光
面を制御する偏光変調手段１６と、この偏光変調手段１
６からの特定の出射光の特定の偏光状態に対して光路を
曲折（又はシフト）させる光路偏向素子１７との組合せ
により構成されている。

【００７０】照明装置１２によって分光された各色光は
ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂによって偏光変調され、
色合成手段であるクロスダイクロイックプリズム７に入
射する。このとき、少なくとも１色、本実施の形態では
緑色光は他の色光とは偏光面が９０°異なる状態でクロ
スダイクロイックプリズム７に入射する。クロスダイク
ロイックプリズム７で合成された各色画像光は各々の偏
光面を保ったまま色選択性偏光面回転手段１５に入射す
る。この色選択性偏光面回転手段１５は特定の色光、本
実施の形態では、緑色波長領域の画像光Ｌ１８に対して
のみその偏光面を９０°回転させるように作用し、他の
赤色や青色の波長領域の画像光Ｌ１７，Ｌ１９に対して
は単に透過させる。

【００７１】もっとも、色選択性偏光面回転手段１５と
しては、各色の偏光方向を揃えるように作用することが
本質的な機能であり、本実施の形態の場合とは逆に、他
の赤色や青色の波長領域の画像光Ｌ１７，Ｌ１９に対し
て偏光面を９０°回転させる作用を示し、緑色波長領域
の画像光Ｌ１８の偏光方向と揃うようにしてもよい。極
端な例では、各色全ての偏光面を回転させるとともに、
そのうちの１色（この場合、緑）の回転角を変えるよう
な色選択性偏光面回転手段１５とすることも可能であ
る。このような色選択性偏光面回転手段１５としては、
位相差板を好適に用いるが、中でも急峻な波長選択性を
有することから、複数の位相差板をその遅相軸をずらし
て重ね合わせた積層型位相差板が特に好適である。この
ような積層型位相差板は米国カラーリンク社から「カラ
ーセレクト」という商品名で市販されており、その技術
は米国特許第５９５３０８３号明細書に開示されてい
る。

【００７２】このような色選択性偏光面回転手段１５の
作用により各色画像光は偏光方向の揃った偏光として光
路変調手段１４に入射する。

【００７３】図２（ａ）は光路変調手段１４がｓ偏光に
対して曲折しない状態、図２（ｂ）は光路変調手段１４
がｐ偏光を曲折する状態を表す。即ち、本実施の形態の
光路変調手段１４は、入射光の偏光方向を変調可能な偏
光変調手段１６と光路偏向素子１７とにより構成されて
おり、図２（ａ）は偏光変調手段１６が作用せず、偏光
が保たれた場合の光路を示している。光路偏向素子１７
に光軸に対して傾斜した主光軸を有する一軸性結晶を用
いた場合を示している。結晶の光軸は偏光変調手段１６
の出射光の少なくとも一つの偏光方向の少なくとも一つ
の偏光面を含む面内にある。図２では１７ａが主光軸を
表す。

【００７４】このような構成において、図２（ａ）に示
すように、主光軸１７ａと光軸を含む面に直交する偏光
光Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９（ｓ偏光）は光路偏向素子１
７による複屈折を受けず直進する。つまり、ライトバル
ブ５ｒ，５ｇ，５ｂからの画像光で色選択性偏光面回転
手段１５により揃えられたｓ偏光は光路変調手段１４を
直進する。偏光変調手段１６は出射偏光の偏光方向を制
御するために設けられ、図では上下方向に振動する偏光
（ｐ偏光）と、紙面垂直方向に振動する偏光（ｓ偏光）
との間で切替えるよう作用する。

【００７５】一方、図２（ｂ）は偏光変調手段１６を作
用させ、色選択性偏光面回転手段１５により揃えられた
偏光方向を９０°回転させた場合の図である。この場合
には、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂからの画像光で色
選択性偏光面回転手段１５により揃えられたｓ偏光は偏
光変調手段１６によりｐ偏光に変換されるため光路偏向
素子１７によって光路が曲折される。

【００７６】偏光変調手段１６としては、上述のように
入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態の間
で切替える作用を有するものであり、表示装置用として
の面積を低コストで実現できる点から、強誘電性液晶や
πセル、ツイステッドネマティック液晶などの液晶デバ
イスが好適である。また、この中でも、液晶層厚を３μ
ｍ以下としたツイステッドネマティック液晶や２周波駆
動のネマティック液晶方式、πセル、強誘電性液晶が応
答速度が速いことから特に好適であり、中でも最も応答
性に優れた強誘電性液晶が最適である。これらは旋光性
作用又は１／２波長板としての作用を外部電場によって
制御することで偏光変調手段として作用する。

【００７７】光路偏向素子１７としては、特定の偏光方
向の光に対して光路を曲折（又は、シフト）させるもの
であり、具体的には水晶、雲母、ニオブ酸リチウム、Ｋ
Ｈ_２ＰＯ_４、ＬｉＴａＯ_３などの光学結晶を主光軸に対
して斜めに切り出した光学結晶が好適である。中でも安
定性やコスト、透明性の点から水晶、ニオブ酸リチウ
ム、ＬｉＴａＯ_３を特に好適に用いる。

【００７８】このようにして、本実施の形態によれば、
複数のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂを異なる色光で照
明して画像変調を行うステップと、各ライトバルブ５
ｒ，５ｇ，５ｂにより画像変調された各色の画像光につ
いて、少なくとも１色の偏光方向を他の色の色光の偏光
方向と異ならせて色合成手段であるダイクロイックプリ
ズム７に入射させ合成させるステップと、ダイクロイッ
クプリズム７により合成された各色の画像光の偏光方向
を色選択性偏光面回転手段１５により揃えるステップ
と、偏光方向が揃えられた各色の画像光の光路を光路変
調手段１４を用いてライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画
像変調と同期して時分割で変調させるステップと、合成
された画像光をレンズ８により拡大表示させるステップ
と、を用いてスクリーン上に拡大表示させる画像表示方
法を採ることができる。

【００７９】よって、本実施の形態によれば、従来例で
説明したような色毎の光路シフトの有無による色ずれを
生ずることなく、高画質で高精細の表示を行わせること
ができる。

【００８０】なお、本実施の形態を実施する上で、色選
択性偏光面回転手段１５を出射する偏光の偏光方向は、
偏光変調手段１６によって直線偏光として略９０°偏光
面を回転させ得る偏光方向であることが必要であり、例
えばコーン角が４５°の強誘電性液晶では、とり得る２
つの液晶配向方向の一方に対して平行又は直交している
必要がある。また、πセルのような複屈折モードでは、
液晶層が１／２波長板として作用する際の液晶の配向方
向に対して４５°傾いている必要がある。また、ツイス
テッドネマティックモードでは、基板界面での液晶の配
向方向に対して平行又は直交している必要がある。

【００８１】また、本実施の形態及び以降の各実施の形
態において、表示画像フィールドは複数のサブフィール
ドに分割され、当該サブフィールド毎に光路変調手段１
４によって画像光の光路を変調し、元画像に対して増倍
された画素数の表示を時分割で表示するものである。こ
の際、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示画像は当該
サブフィールドに応じて切替えられる必要がある。この
ようなライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する画像情報
の書き込み制御が図示しない表示データ制御手段により
実行される。このため、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ
には光路変調手段１４を用いない場合に比べて２倍以上
の応答速度が要求される。また、ライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂは上述のように照明光の偏光を変調するものが
好適に用いられ、以上のことから、特に高速応答性の液
晶ライトバルブ、たとえば、強誘電性液晶や反強誘電性
液晶、πセルなどの高速応答性の液晶表示モードを用い
たものが特に好適である。特に、強誘電性液晶素子を用
いた液晶表示素子によればデジタル的に動作するもので
デジタル性に優れ、また、反強誘電性液晶素子を用いた
液晶表示素子によれば応答速度が速いため中間調表現等
に適したものとなる。

【００８２】本発明の第二の実施の形態を図３に基づい
て説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分
は同一符号を用いて示し説明も省略する（以降の各実施
の形態でも同様とする）。

【００８３】本実施の形態は、画像表示用光学ユニット
Ｕの構成中、光路変調手段１４に代えて、電気光学素子
を利用した光路変調手段２１を用いたものである。この
光路変調手段２１は、電界等の外場により主光軸が変化
する電気光学材料を用い、主光軸の傾斜角を切替えるこ
とで光路をシフト又は曲折させるよう構成された素子で
あり、主光軸の傾斜角を変化させることによって入射偏
光の光路を変調させるものである。具体的には、図３中
に例示するように、電気光学材料２２について電界等の
外場により主光軸の傾斜角が変調可能なように構成され
ている。２３，２４は必要に応じて設けられる基板であ
る。電気光学材料２２としては、上述のような電気光学
特性を有するものであれば用いることができるが、作製
の簡便性及び適切な光路変調量の点から液晶を用いたも
のが特に好適である。液晶としては水平又は垂直配向さ
せたネマティック液晶の電界制御複屈折効果及び垂直配
向させた強誘電性液晶又は反強誘電性液晶の電界制御複
屈折効果を示すものを好ましく用いる。特に、フリッカ
ーを防ぐ上で高速応答性の強誘電性液晶又は反強誘電性
液晶を特に好ましく用いる。

【００８４】図３（ａ）は電気光学材料２２の主光軸が
傾斜している場合の作用である。色選択性偏光面回転手
段１５によって投射光の偏光状態が揃えられた各投射光
Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９の何れもが、光路変調手段２１
によって光路シフトを受ける。一方、図３（ｂ）は光路
変調手段２１の電気光学材料２２の主光軸が光軸に対し
て平行の場合である。この場合には各投射光Ｌ１７，Ｌ
１８，Ｌ１９の何れもが、光路光路変調手段２１による
光路シフトを受けず直進する。

【００８５】図では光路変調手段２１の電気光学材料２
２の主光軸が光軸に対して平行の場合について説明した
が、主光軸が光軸に対して垂直であり、かつ、主光軸が
入射偏光の偏光方向に平行又は垂直に構成しても作用は
変わらない。

【００８６】図３（ａ）（ｂ）の状態を高速で切替える
ことで２倍の画像情報を得ることができる。また、この
ような素子を積層することで更に２倍の画素数を得るこ
ともできる。

【００８７】なお、色選択性偏光面回転手段１５を出射
する偏光の偏光方向は、光路変調手段２１の傾斜した状
態の主光軸と光軸のなす面内にあることが必要である。
また、図３（ａ）の状態（右上がり）と図３（ａ）とは
逆の方向（左上がり）に主光軸が傾斜した状態でスイッ
チングさせることも可能である。特に垂直配向した強誘
電性液晶では、このような配向変化が実現させやすく好
ましい。

【００８８】本発明の第三の実施の形態を図４に基づい
て説明する。本実施の形態は、画像表示用光学ユニット
Ｕの構成中、光路変調手段１４，２１に代えて、電気光
学素子を利用した光路変調手段３１を用いたものであ
る。この光路変調手段３１は、光軸に対して傾斜した界
面を有し、この界面の入射偏光に対する屈折率差を電界
等の外場で変調することにより光路をシフト又は曲折さ
せるよう構成されたものである。

【００８９】図４に示す例では、光路変調手段３１は基
板３２，３３及び電気光学材料３４により構成されてい
る。基板３２の電気光学材料３４と接する面には鋸歯状
に傾斜した界面３２ａが形成されている。

【００９０】本構成の動作原理は、このように傾斜した
界面３２ａを有し、界面３２ａを形成する物質の少なく
とも一方の屈折率を変化させることにより界面３２ａで
の光の屈折を変化させ、入射偏光の光路を変調させるも
のである。電気光学材料３４は電界等の印加によって、
例えば図４（ａ）のような状態と図４（ｂ）のような状
態との間で可逆的に変化を起こす。図４（ａ）（ｂ）で
は電気光学材料３４の主光軸が各々上下方向及び紙面垂
直方向にあることを示している。

【００９１】このような構成により、入射偏光の感じる
屈折率は変化するため、傾斜界面３２ａでの屈折角が変
化する。図４（ａ）では鋸歯状の界面３２ａ部分の屈折
率が電気光学材料の屈折率より小さい場合、図４（ｂ）
では鋸歯の界面３２ａ部分の屈折率が電気光学材料３４
の屈折率と等しい場合について記述したが、この関係は
逆であっても、又は、等しくない場合も光路スイッチン
グは可能である。電気光学材料としては、ネマティック
やスメクティックの液晶を好ましく用いる。図４におい
て液晶などの電気光学材料３４の配向は紙面垂直方向と
したが図で左右方向とした場合でも同様の効果が得られ
る。

【００９２】また、図４に示す例の光路変調手段３１で
は、基板３２，３３及び電気光学材料３４の場合と同様
に、基板３５，３６及び電気光学材料３７により構成さ
れ逆配置させた構造も付加することにより、光路を平行
移動させる構成例として示しているが、一つの電気光学
素子（基板３２，３３及び電気光学材料３４）のみを用
いて、角度変調を行わせることも可能である。

【００９３】本発明の第四の実施の形態を図５に基づい
て説明する。本実施の形態は、画像表示用光学ユニット
Ｕの構成中、光路変調手段１４，２１，３１に代えて、
電気光学素子を利用した光路変調手段４１を用いたもの
である。この光路変調手段４１は、電界等の外場により
回折特性が制御可能な電気光学材料を回折要素とし、屈
折率等の回折要素の光学特性を変調することで光路をシ
フト又は曲折させるよう構成されたものである。

【００９４】この光路変調手段４１は、具体的には、図
５中に示すように、必要に応じて設けられた基板４２，
４３及び電気光学材料４４によりから構成されている。
ここで用いる電気光学材料４４は電界などの外場によっ
て回折を制御するものである。外場の印加によって電気
光学材料４４の屈折率ないし配向を制御し、それに伴っ
て光路変調手段４１内に形成された周期構造による光の
回折作用を制御するものである。電気光学材料４４は電
界等の印加によって例えば図５（ａ）（ｂ）に示すよう
な状態間で可逆的に変化を起こす。

【００９５】図５（ａ）では光を回折するように作用
し、それによって光路が曲折される。それに対して図５
（ｂ）では、このような曲折効果はなく、光は直進す
る。

【００９６】図５（ｂ）では全く回折が起こらない場合
について図示しているが、図５（ａ）に示す場合と回折
角が異なれば用いることができる。

【００９７】電気光学材料４４としては、ネマティック
やスメクティックの液晶又はこれらの液晶と高分子物質
とからなる微細マトリクス構造を好ましく用いる。回折
を起こさせるには、基板４２，４３上に微細な電極パタ
ーンを形成し、電圧印加によって屈折率の周期的な揺ら
ぎを誘起させたり、液晶と高分子物質とからなる微細マ
トリクス構造の場合には、高分子物質を光硬化性の樹脂
とし、液晶と高分子前駆体を高分子の光重合を通じて形
成するとともに、該重合の際に干渉露光を行うなどの方
法を好ましく例示することができる。

【００９８】また、図５に示す例の光路変調手段４１で
は、基板４２，４３及び電気光学材料４４の場合と同様
に、基板４５，４６及び電気光学材料４７により構成さ
れ逆配置させた構造も付加することにより、光路を平行
移動させる構成例として示しているが、一つの電気光学
素子（基板４２，４３及び電気光学材料４４）のみを用
いて、角度変調を行わせることも可能である。

【００９９】本発明の第五の実施の形態を図６に基づい
て説明する。本実施の形態は、透過型のライトバルブ５
ｒ，５ｇ，５ｂに代えて、反射型のライトバルブ５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂを用いて構成した画像表示装置への
適用例を示す。基本的には、図１に示した場合と同様で
あるが、本実施の形態では、各ライトバルブ５１ｒ，５
１ｇ，５１ｂとクロスダイクロイックプリズム７との間
に偏光ビームスプリッタ５２ｒ，５２ｇ，５２ｂが介在
されている。

【０１００】また、本実施の形態では、位相差板５３を
用いて緑色光のみの偏光状態を他の色光の偏光状態と異
なるように構成されているが、偏光ビームスプリッタの
構成、配置を工夫することにより位相差板５３なしで構
成してもよい。また、位相差板５３のような光学素子を
用いずに、ライトバルブ５１ｇに対する画像情報の表示
を反転（オン・オフを反転）させることで、ライトバル
ブ５１ｇの出射偏光を変えることもできる。この方法
は、画像データを反転させるだけで他に光学素子を用い
ないことから、より好ましい。

【０１０１】本発明の第六の実施の形態を図７に基づい
て説明する。本実施の形態は、画像表示用光学ユニット
Ｕ中の色合成手段として、クロスダイクロイックプリズ
ム７に代えて、偏光ビームスプリッタ６１と偏光分離素
子としてのダイクロイックプリズム６２との組合せを用
いて構成した場合への適用例を示す。

【０１０２】照明装置による照明光の偏光ビームスプリ
ッタ６１に対する入射位置には偏光回転手段としての波
長選択性位相差板６３が設けられている。この波長選択
性位相差板６３は、特定波長の色光のみについてその偏
光方向を直交する偏光方向に変換させ得る機能を有する
素子であって、例えば、カラーリンク社から「カラーセ
レクト」という商品名で市販されている光学素子が用い
られ、ここでは緑色光をｐ偏光、青色光及び赤色光をｓ
偏光で偏光ビームスプリッタ６１に対して出射する。

【０１０３】ダイクロイックプリズム６２は偏光ビーム
スプリッタ６１の反射側に隣接され、偏光ビームスプリ
ッタ６１で反射されたｓ偏光を赤色光成分と青色光成分
とに分光させる機能を果たす。ダイクロイックプリズム
６２により分光される赤色光と青色光との進行方向には
反射型のライトバルブ５１ｒ，５１ｂが配設されてい
る。ライトバルブ５１ｒ，５１ｂで変調された画像光は
偏光ビームスプリッタ６１を透過し、前述したような色
選択性偏光面回転手段１５、光路変調手段１４、投射レ
ンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。

【０１０４】一方、偏光ビームスプリッタ６１の透過側
には光路長を一致させるためのガラスブロック６４を介
して反射型のライトバルブ５１ｇが配設されている。偏
光ビームスプリッタ６１を透過しライトバルブ５１ｇで
変調された画像光は偏光ビームスプリッタ６１で反射さ
れ、前述したような色選択性偏光面回転手段１５、光路
変調手段１４、投射レンズ８を介してスクリーンに向け
て投射される。

【０１０５】なお、本実施の形態では、緑色光用のライ
トバルブ５１ｇをｐ偏光照明で用いたが、他の色光をｐ
偏光とすることもできる。

【０１０６】本実施の形態の構成によれば、前述したよ
うなクロスダイクロイックプリズム７を用いる場合に比
べて光学系を比較的小型に構成できるという利点があ
る。

【０１０７】本発明の第七の実施の形態を図８に基づい
て説明する。本実施の形態は、画像表示用光学ユニット
Ｕ中の色合成手段を偏光ビームスプリッタ７１のみで構
成した場合への適用例を示す。

【０１０８】照明装置による照明光の偏光ビームスプリ
ッタ７１に対する入射位置には色選択性偏光分離手段と
しての位相差板７２が設けられている。この位相差板７
２は、例えば、カラーリンク社から「カラースイッチ」
という商品名で市販されているような波長選択性があ
り、かつ、その作用を電気的に制御可能な光学素子であ
る。この位相差板７２は、例えば赤色光を常にｐ偏光と
して出射し、緑色光と青色光とをｓ偏光として出射する
か否かを制御するものである。入射光に対する偏光ビー
ムスプリッタ７１の透過側には赤用の反射型のライトバ
ルブ５１ｒが配置され、反射側には青・緑兼用のライト
バルブ５１ｂｇが配置されている。位相差板７２の作用
によって、順次、青色光と緑色光との間で出射するｓ偏
光を切替え、それに同期させて青・緑兼用のライトバル
ブ５１ｂｇに対する画像情報を各色に対応する画像情報
に書替えることで時間的に３色を合成することが可能と
なる。

【０１０９】本実施の形態の構成では赤の画像光はｓ偏
光として、緑と青の画像光はｐ偏光として出射すること
になる。

【０１１０】本実施の形態によれば、光学系をさらに小
型にできる。

【０１１１】なお、以上のような各実施の形態の構成に
おいて、図９に示すように、色選択性偏光面回転手段１
５と光路変調手段８１（１４，２１，３１，４１等を総
称）との間の光路上に、所望の偏光のみを透過する偏光
子８２を設けることで、色選択性偏光面回転手段１５に
よる偏光変調の不完全さを補うことができる。なお、図
９中、８３は色選択性偏光面回転手段１５に対して入射
側に位置する色合成手段（ダイクロイックプリズム、偏
光ビームスプリッタ等）を示す。

【０１１２】このように構成することで、より偏光度の
高い偏光を光路変調手段８１に入射させることが可能と
なり、クロストークのないよりシャープな画像を得るこ
とができる。

【０１１３】

【実施例】上述した各実施の形態に準じて構成した幾つ
かの実施例を比較例とともに以下に列挙する。

【０１１４】［実施例１］ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５
ｂとして強誘電性液晶を用いた画素ピッチ１４μｍ、画
素数１０２４＊７６８画素の透過型のライトバルブを用
い、図１の構成の光学系を有する投射型の画像表示装置
を作製した。光源１には１２０Ｗの高圧水銀ランプを使
用した。位相差板１３は用いず、ライトバルブ５ｒ，５
ｇ，５ｂに書き込むデータを緑色光のみデータを反転さ
せ、投射光が緑色光のみｓ偏光でライトバルブ５ｇに入
射するよう構成した。照明系のＦ値は２．８とした。フ
ライアイレンズ２，３部には偏光変換素子（図示せず）
を設け、他の色はライトバルブ５ｒ，５ｂに対してｐ偏
光で入射するよう構成した。ライトバルブ５ｒ，５ｇ，
５ｂはオン時に入射偏光を９０°回転させるような構成
とし、これにより、クロスダイクロイックプリズム７に
入射する偏光は緑に対してはｐ、他色に対してはｓ偏光
となるよう構成した。色選択性偏光面回転手段１５とし
てはカラーリンク社のgreen／magentaフィルタを用い、
緑の偏光のみをｓ偏光に変換した。光路変調手段１４
（第１の光路変調手段）には垂直配向させた強誘電性液
晶素子からなる光路変調手段を用いた。この素子は、液
晶には垂直配向させた強誘電性液晶（コーン角が４５
°、屈折率がｎｅ＝１．６６、ｎｏ＝１．５０、膜厚６
０μｍ）を用いており、電圧無印加時には液晶は基板に
対して垂直な方向に配向しており、液晶層に平行な方向
に電界を印加することにより、電界と垂直の方向に電圧
の極性に応じて２２．５°又は−２２．５°のチルト角
を生じさせることができる。色選択性偏光面回転手段１
５からの入射偏光は液晶の傾斜方向に平行とした。同様
の構造の第２の光路変調手段（図示せず）を液晶の傾斜
方向が直交するように投射レンズ８側に配置した。第１
の光路変調手段１４と第２の光路変調手段の間には１／
２波長板を設け、第１の光路変調手段１４を出た光の偏
光方向が９０°回転されて第２の光路変調手段に入射す
るよう構成した。画像光は投射レンズ８により拡大投射
し、フロントプロジェクション方式の表示装置を構成し
た。

【０１１５】このような画像表示装置をフレーム周波数
２４０Ｈｚで動作させた。表示フレームを４つのサブフ
レームに分割し、各々のサブフレームには縦横各々の偶
数ライン及び奇数ラインの画像情報をライトバルブ５
ｒ，５ｇ，５ｂに書き込み、対応させて２つの光路変調
手段に印加される電圧の極性及び電圧(２００Ｖ／ｍｍ)
を制御することによって縦横±１／４ピッチ分ずれた４
種の表示位置の間で高速の位置変調を行なうことで、画
素ずれのない２０４８＊１５３６画素の表示が行えた。
画像に色むらは殆ど観測されず、クロストークも殆ど見
られず、極めて高コントラストでシャープな画像が得ら
れたものである。

【０１１６】［実施例２］ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５
ｂとして強誘電性液晶を用いた画素ピッチ１４μｍ、画
素数１０２４＊７６８画素の透過型のライトバルブを用
い、図１の構成の光学系を有する投射型の画像表示装置
を作製した。光源１には１２０Ｗの高圧水銀ランプを使
用した。位相差板１３には１／２波長板を用い、緑色光
のみｓ偏光でライトバルブ５ｇに入射するよう構成し
た。照明系のＦ値は２．８とした。フライアイレンズ
２，３部には偏光変換素子を設け、他の色はライトバル
ブ５ｒ，５ｂに対してｐ偏光で入射するよう構成した。
ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂはオン時に入射偏光を９
０°回転させるような構成とし、これにより、クロスダ
イクロイックプリズム７に入射する偏光は緑に対しては
ｐ、他色に対してはｓ偏光とした。色選択性偏光面回転
手段１５としてはカラーリンク社のgreen／magentaフィ
ルタを用い、緑の偏光のみをｓ偏光に変換した。光路変
調手段１４には強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段
１６とニオブ酸リチウムを結晶軸に対して４５°の方向
に切り出した光路偏向素子１７を組み合わせて用いた。
強誘電性液晶のレターデーションは０．２２μｍとし、
コーン角は４５°とした。投射光の偏光方向は強誘電性
液晶の一方の双安定配向方向と一致するように構成し、
これにより、強誘電性液晶のスイッチングにより出射光
の偏光をｓ偏光とｐ偏光に切替えるよう構成した。ニオ
ブ酸リチウムの板厚は０．１８ｍｍとし、結晶軸の傾斜
方向はｐ偏光の方向とした。なお、光路変調手段１４は
２組使用し、互いの結晶軸の傾斜方向を直交させること
により、４方向への光路シフトを可能とした。画像光は
投射レンズ８により拡大投射し、フロントプロジェクシ
ョン方式の表示装置を構成した。

【０１１７】このような構成の画像表示装置をフレーム
周波数２４０Ｈｚで動作させた。表示フレームを４つの
サブフレームに分割し、各々のサブフレームには縦横各
々の偶数ライン及び奇数ラインの画像情報をライトバル
ブ５ｒ，５ｇ，５ｂに書き込み、対応させて２つの強誘
電性液晶からなる偏光変調手段１６を動作させて光路シ
フトを行った。このようにして画像を表示させたとこ
ろ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して縦横
半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調
が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない２０４
８＊１５３６画素の表示が行えたものである。また、画
像に色むらは殆ど観測されなかったものである。

【０１１８】［実施例３］図７に示す光学系により、投
射型の画像表示装置を作製した。照明系には図１の場合
と同様の光源１及びフライアイレンズ２，３によるイン
テグレータ光学系４からなる照明光学系を用いた。色選
択性偏光面分離手段６３としてはカラーリンク社のgree
n／magentaフィルタを用い、緑の偏光のみをｐ偏光に変
換した。ライトバルブ５１ｒ，５１ｇ，５１ｂには画素
ピッチ１４μｍ、画素数１０２４＊７６８画素の反射型
のライトバルブを用いた。

【０１１９】このような構成により、緑用のライトバル
ブ５１ｇにはｐ偏光が、青、赤用のライトバルブ５１
ｂ，５１ｒにはｓ偏光が照明される。ライトバルブ５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂはオン画素に対応する光を９０°回
転させるように作用するので、射出光は緑がｓ偏光、青
と赤がｐ偏光として射出される。色選択性偏光面回転手
段１５には緑をｐ偏光に変換するカラーリンク社のgree
n／magentaカラーセレクトフィルタを用い、投射光を全
波長域に渡ってｐ偏光に変換した。光路変調手段１４に
は実施例２と同様の素子を用い、同様にして本装置を作
動させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像
に対して縦横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間
で高速の変調が可能であり、画素ずれのない２０４８＊
１５３６画素の表示が行えたものである。また、画像に
色むらは殆ど観測されなかったものである。

【０１２０】［実施例４］前述の実施例３において、光
路変調手段１４と色選択性偏光面回転手段１５との間に
ｐ偏光を透過する吸収型の偏光子８２を配置した。他は
実施例３と同様にして画像表示装置を構成し、動作させ
た。本装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作
用により元画像に対して縦横半ピッチ分ずれた表示と元
画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれの
ない２０４８＊１５３６画素の表示が行え、また、画像
に色むらは殆ど観測されなかったものである。さらに、
実施例３で若干観測されたクロストークが大幅に改善さ
れ、極めて高コントラストでシャープな画像が得られた
ものである。

【０１２１】［実施例５］実施例４において、光路変調
手段として図４に示したような表面に鋸歯状の構造を有
する液晶セル方式の光路変調手段３１を用いた。鋸歯の
傾斜角は１°とし、２つの液晶の距離は１．２５ｍｍ
（媒質：ガラス）とした。基板３２，３３には屈折率
１．５２のガラスを用い、液晶３４としてはコーン角が
９０°、屈折率がｎｅ＝１．６６、ｎｏ＝１．５０の強
誘電性液晶を用いた。基板表面には透明導電膜を形成
し、液晶の厚み方向に電界を印加できるようにした。液
晶３４は水平配向とし、双安定の配向状態は鋸歯の傾斜
に対して平行及び垂直となるように構成した。色選択性
偏光面回転手段１５からの入射偏光は鋸歯の傾斜方向と
平行とした。同様の構造の第２の光路変調手段（図示せ
ず）を鋸歯の傾斜方向が直交するようにして投射レンズ
８側に配置した。第１の光路変調手段３１と第２の光路
変調手段との間には１／２波長板を設け、第１の光路変
調手段３１を出た光の偏光方向が９０°回転されて第２
の光路変調手段に入射するように構成した。

【０１２２】本装置を動作させたところ、光路変調手段
の作用により元画像に対して縦横半ピッチ分ずれた表示
と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ず
れのない２０４８＊１５３６画素の表示が行えたもので
ある。また、画像に色むらは殆ど観測されず、クロスト
ークも殆ど見られず、極めて高コントラストでシャープ
な画像が得られたものである。

【０１２３】［実施例６］実施例４において、光路変調
手段として図３に示すような液晶セル方式の光路変調手
段２１を用いた。液晶２２には垂直配向させた強誘電性
液晶（コーン角が４５°、屈折率がｎｅ＝１．６６、ｎ
ｏ＝１．５０、膜厚６０μｍ）を用いた。本素子は液晶
層に平行な方向に電界を印加することにより、電界と垂
直の方向に電圧の極性に応じて２２．５°又は−２２．
５°のチルト角を生ずるものである。色選択性偏光面回
転手段１５からの入射偏光は液晶の傾斜方向に平行とし
た。同様の構造の第２の光路変調手段（図示せず）を液
晶の傾斜方向が直交するように投射レンズ８側に配置し
た。第１の光路変調手段２１と第２の光路変調手段との
間には１／２波長板を設け、第１の光路変調手段２１を
出た光の偏光方向が９０°回転されて第２の光路変調手
段に入射するよう構成した。

【０１２４】本装置を動作させたところ、光路変調手段
の作用により元画像に対して縦横±１／４ピッチ分ずれ
た表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれのない
２０４８＊１５３６画素の表示が行えたものである。ま
た、画像に色むらは殆ど観測されず、クロストークも殆
ど見られず、極めて高コントラストでシャープな画像が
得られたものである。

【０１２５】［実施例７］実施例４において、光路変調
手段として図５に示したような回折特性を示す液晶セル
を用いた光路変調手段４１を用いた。液晶層４４には液
晶とモノマーの混合物を２光束偏光干渉露光により重
合、相分離させた高分子分散液晶を用いた。本素子は液
晶層に垂直な方向に方向に電界を印加することにより、
光が直進する状態と回折する状態の間でスイッチングが
可能であった。色選択性偏光面回転手段１５からの入射
偏光は干渉露光時の偏光方向と一致するよう構成した。
同様の構造の第２の光路変調手段（図示せず）を回折方
向が直交するように投射レンズ８側に配置した。第１の
光路変調手段４１と第２の光路変調手段との間には１／
２波長板を設け、第１の光路変調手段４１を出た光の偏
光方向が９０°回転されて第２の光路変調手段に入射す
るよう構成した。

【０１２６】本装置を動作させたところ、光路変調手段
の作用により元画像に対して縦横１／２ピッチ分ずれた
表示とシフトしない表示の間で高速の変調が可能であ
り、画素ずれのない２０４８＊１５３６画素の表示が行
えたものである。また、画像に色むらは殆ど観測され
ず、クロストークも殆ど見られず、極めて高コントラス
トでシャープな画像が得られたものである。

【０１２７】［比較例］実施例２において、色選択性偏
光面回転手段１５を用いずに実施例２と同様の画像表示
装置を作製した。この装置は、青及び赤に対しては実施
例２と同様の画素シフトが得られたが、緑に対しては非
シフト画像とシフト画像が逆転してしまい、色ずれ及び
色にじみのある表示となってしまったものである。

【０１２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明の画像表示用光学ユ
ニットによれば、色合成手段に入射する複数の画像光の
うち少なくとも１色の偏光方向を入射偏光制御手段によ
り他の色光の偏光方向と異ならせることにより、色合成
手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えるととも
に、高効率の色合成を行わせることができ、さらに、合
成された画像光の光路を変調する光路変調手段を備える
とともに、光路変調手段により光路シフトする前に各画
像色光の偏光方向を揃えるための色選択性偏光面回転手
段を設けたことにより、色による画素ずれのない解像度
の高い表示を行わせることができる。

【０１２９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像表示用光学ユニットにおいて、色合成手段の好
適例を提供することができる。特に、ダイクロイックプ
リズムを用いた場合には、照明光の入射角特性によっ
て、合成光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色
むらを生じやすいが、色合成手段に入射する複数の画像
光のうち少なくとも１色の偏光方向を他の色光の偏光方
向と異ならせることにより、色合成手段の入射角依存性
に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率の色合成
を行わせることができ、さらに、合成された画像光の光
路を変調する光路変調手段を備えるとともに、光路変調
手段により光路シフトする前に各画像色光の偏光方向を
揃えるための色選択性偏光面回転手段を設けたことによ
り、色による画素ずれのない解像度の高い表示を行わせ
ることができる。

【０１３０】請求項３記載の発明によれば、ダイクロイ
ックプリズムに入射する偏光を緑色光のみをｐ偏光と
し、他の赤色光及び青色光はｓ偏光とすることで、請求
項２記載の画像表示用光学ユニットのより具体的な構成
例を明らかにすることができる。

【０１３１】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、入射偏光制御手段を照明装置の照明光路中に配設さ
れた偏光回転手段とすることにより、色合成手段に入射
する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光方向が他
の色光の偏光方向と異なるようにする具体例を提供する
ことができる。

【０１３２】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットにおい
て、入射偏光制御手段をライトバルブへ書き込む画像情
報のオン・オフを反転させる手段とすることにより、色
合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色
の偏光方向が他の色光の偏光方向と異なるようにする簡
便で効率的な具体例を提供することができる。

【０１３３】請求項６記載の発明の画像表示用光学ユニ
ットによれば、偏光ビームスプリッタによる色合成手段
に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光方
向は他の色光の偏光方向と異なるが、偏光ビームスプリ
ッタによる色合成手段ににより合成された画像光の光路
を変調する光路変調手段を備えるとともに、光路変調手
段により光路シフトする前に各画像色光の偏光方向を揃
えるための色選択性偏光面回転手段を設けたことによ
り、色による画素ずれのない解像度の高い表示を行わせ
ることができる。

【０１３４】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の発明を実現する上で、小型で、高効率な光学系構成
を提供することができる。

【０１３５】請求項８記載の発明によれば、請求項６記
載の発明を実現する上で、より一層、小型な光学系構成
を提供することができる。

【０１３６】請求項９記載の発明によれば、請求項８記
載の画像表示用光学ユニットにおいて、偏光ビームスプ
リッタにより色分離を行わせるための好適例を提供する
ことができ、小型で効率の高い色分離、合成を行わせる
ことができる。

【０１３７】請求項１０記載の発明によれば、請求項９
記載の発明を実現する好適例を提供でき、小型で効率の
高い色分離、合成を行わせることができる。

【０１３８】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
ないし１０の何れか一記載の発明を実現する上で色選択
性偏光面回転手段の具体例を提供することができる。特
に、複数枚の位相差板の遅相軸を互いにずらして積層し
た構造の積層型位相差板を用いることにより、急峻で入
射角依存の少ない色選択特性が得られ、光利用効率の高
い画像表示装置を提供することができる。

【０１３９】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
１記載の画像表示用光学ユニットを実現する上で、積層
型位相差板に要求される特性を明らかにすることができ
る。

【０１４０】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
１記載の画像表示用光学ユニットを実現する上で、積層
型位相差板に要求される特性が明らかにすることができ
る。

【０１４１】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
ないし１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットを
実現する上で、光路変調手段の好適例を提供することが
でき、簡易な構成で画像光の光路を変調させることによ
り、高精細の表示画像を得ることができる。

【０１４２】請求項１５記載の発明によれば、請求項１
４記載の発明を実現する上で、光路偏向素子の好適例を
提供することができる。

【０１４３】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
ないし１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニットを
実現する上で、光路変調手段の好適例を提供することが
でき、簡易な構成で画像光の光路を変調させることによ
り、高精細の表示画像を得ることができる。

【０１４４】請求項１７記載の発明によれば、請求項１
６記載の発明を実現する上で、電気光学素子の好適例を
提供することができる。

【０１４５】請求項１８記載の発明によれば、請求項１
６記載の発明を実現する上で、電気光学素子の好適例を
提供することができる。

【０１４６】請求項１９記載の発明によれば、請求項１
６記載の発明を実現する上で、電気光学素子の好適例を
提供することができる。

【０１４７】請求項２０記載の発明によれば、請求項１
ないし１９の何れか一記載の画像表示用光学ユニットに
おいて、色選択性偏光面回転手段による偏光変調が不完
全であっても偏光子により補うことで光路変調手段に入
射する偏光の偏光度を高めることができ、さらにクロス
トークのない表示画像を得ることができる。

【０１４８】請求項２１記載の発明の画像表示装置によ
れば、請求項１ないし２０記載の発明と同様な効果が得
られる。

【０１４９】請求項２２記載の発明の画像表示方法によ
れば、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なく
とも１色の偏光方向を入射偏光制御手段により他の色光
の偏光方向と異ならせることにより、色合成手段の入射
角依存性に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率
の色合成を行わせることができ、さらに、合成された画
像光の光路を光路変調手段により変調するとともに、光
路変調手段により光路シフトする前に色選択性偏光面回
転手段により各画像色光の偏光方向を揃えることによ
り、色による画素ずれのない解像度の高い表示を行わせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の画像表示装置全体
の光学系構成を示す構成図である。

【図２】色選択性偏光面回転手段及び光路変調手段の原
理的構成例及びその作用を説明するための側面図であ
る。

【図３】本発明の第二の実施の形態の色選択性偏光面回
転手段及び光路変調手段の原理的構成例及びその作用を
説明するための側面図である。

【図４】本発明の第三の実施の形態の色選択性偏光面回
転手段及び光路変調手段の原理的構成例及びその作用を
説明するための側面図である。

【図５】本発明の第四の実施の形態の色選択性偏光面回
転手段及び光路変調手段の原理的構成例及びその作用を
説明するための側面図である。

【図６】本発明の第五の実施の形態の画像表示装置全体
の光学系構成を示す構成図である。

【図７】本発明の第六の実施の形態の画像表示装置中の
偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図であ
る。

【図８】本発明の第七の実施の形態の画像表示装置中の
偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図であ
る。

【図９】変形例として色選択性偏光面回転手段、光路変
調手段付近を抽出して示す構成図である。

【図１０】従来の画像表示装置全体の光学系構成を示す
構成図である。

【図１１】その光路シフトの原理を説明するための側面
図である。

【図１２】３板光学系方式の画像表示装置全体の光学系
構成を示す構成図である。

【図１３】画素シフト方式を適用した場合の動作を説明
するための動作説明図である。

【符号の説明】

５ｒ，５ｇ，５ｇ ライトバルブ ７ ダイクロイックプリズム、色合成手段 ８ レンズ １２ 照明装置 １３ 偏光回転手段、入射偏光制御手段 １４ 光路変調手段 １５ 色選択性偏光面回転手段 １６ 偏光変調手段 １７ 光路偏向素子 ２１ 光路変調手段 ３１ 光路変調手段 ４１ 光路変調手段 ５１ｒ，５１ｇ，５１ｇ ライトバルブ ５３ 偏光回転手段、入射偏光制御手段 ６１ 偏光ビームスプリッタ、色合成手段 ６２ 偏光分離素子 ６３ 偏光回転手段 ７１ 偏光ビームスプリッタ ７２ 色選択性偏光分離手段 ８１ 光路変調手段 ８２ 偏光子 ８３ 色合成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮垣 一也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 杉本 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鴇田 才明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 加藤 幾雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 逢坂 敬信 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H091 FA05X FA07X FA10X FA41Z FD06 HA07 HA12 LA30 MA02 MA07 2H099 AA12 BA17 CA01 CA11

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる色光で照明されて画像変調を行う
   複数のライトバルブと、 前記各ライトバルブによって画像変調された画像光を合
   成する色合成手段と、 合成された画像光の光路を前記ライトバルブの画像変調
   と同期して時分割で変調する光路変調手段と、を備える
   画像表示用光学ユニットにおいて、 前記色合成手段に入射する複数の画像光の偏光方向とし
   て、少なくとも１色の偏光方向を他の色光の偏光方向と
   異ならせる入射偏光制御手段と、 前記色合成手段と前記光路変調手段との間の光路上に配
   設されて、前記光路変調手段に入射する各色の画像光の
   偏光方向を揃える色選択性偏光面回転手段と、を備える
   ことを特徴とする画像表示用光学ユニット。
2. 【請求項２】 前記色合成手段は、ダイクロイックプリ
   ズムを備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示
   用光学ユニット。
3. 【請求項３】 前記ダイクロイックプリズムに入射する
   偏光を緑色光のみをｐ偏光とし、他の赤色光及び青色光
   はｓ偏光としたことを特徴とする請求項２記載の画像表
   示用光学ユニット。
4. 【請求項４】 前記入射偏光制御手段が、照明光路中に
   配設された偏光回転手段であることを特徴とする請求項
   １ないし３の何れか一記載の画像表示用光学ユニット。
5. 【請求項５】 前記入射偏光制御手段が、前記ライトバ
   ルブへ書き込む画像情報のオン・オフを反転させる手段
   であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記
   載の画像表示用光学ユニット。
6. 【請求項６】 異なる色光で照明されて画像変調を行う
   複数のライトバルブと、 前記各ライトバルブによって画像変調された画像光を合
   成する色合成手段と、 合成された画像光の光路を前記ライトバルブの画像変調
   と同期して時分割で変調する光路変調手段と、を備える
   画像表示用光学ユニットにおいて、 前記色合成手段は、複数の画像光のうちで少なくとも１
   色の偏光方向を他の色光の偏光方向と異ならせた画像光
   が入射される偏光ビームスプリッタを備え、 前記色合成手段と前記光路変調手段との間の光路上に配
   設されて、前記光路変調手段に入射する各色の画像光の
   偏光方向を揃える色選択性偏光面回転手段を備えること
   を特徴とする画像表示用光学ユニット。
7. 【請求項７】 前記色合成手段は、特定の色光の偏光方
   向を直交する偏光方向に変換するする偏光回転手段と、
   この偏光回転手段を出射した照明光を偏光によって光路
   分離する偏光分離素子と、この偏光分離素子により分離
   され各々前記ライトバルブにより変調されて出射する出
   射光を合成する前記偏光ビームスプリッタとを備えるこ
   とを特徴とする請求項６記載の画像表示用光学ユニッ
   ト。
8. 【請求項８】 前記ライトバルブが反射型ライトバルブ
   であり、前記偏光ビームスプリッタが各反射型ライトバ
   ルブに対する照明光の色光分離と反射された各色画像光
   の合成とを行うことを特徴とする請求項６記載の画像表
   示用光学ユニット。
9. 【請求項９】 前記偏光ビームスプリッタに入射する照
   明光は、照明光色に応じてその偏光方向が互いに直交す
   る偏光成分からなることを特徴とする請求項８記載の画
   像表示用光学ユニット。
10. 【請求項１０】 前記偏光ビームスプリッタに対する照
    明光路上に色選択性偏光面分離手段を備えることを特徴
    とする請求項９記載の画像表示用光学ユニット。
11. 【請求項１１】 前記色選択性偏光面回転手段が、複数
    枚の位相差板の遅相軸を互いにずらして積層させた構造
    を持ち、可視波長領域光に対して波長選択性を有する積
    層型位相差板であることを特徴とする請求項１ないし１
    ０の何れか一記載の画像表示用光学ユニット。
12. 【請求項１２】 前記色選択性偏光面回転手段は、偏光
    方向の異なる１色の画像光の偏光方向を他色の画像光の
    偏光方向に揃えるように偏光面を回転させることを特徴
    とする請求項１１記載の画像表示用光学ユニット。
13. 【請求項１３】 前記色選択性偏光面回転手段は、他色
    の画像光の偏光方向を偏光方向が異なる１色の画像光の
    偏光方向に揃えるように偏光面を回転させることを特徴
    とする請求項１１記載の画像表示用光学ユニット。
14. 【請求項１４】 前記光路変調手段は、画像光の偏光面
    を制御する偏光変調手段と、この偏光変調手段からの特
    定の出射光の特定の偏光方向に対して光路を曲折又はシ
    フトさせる光路偏向素子とを備えることを特徴とする請
    求項１ないし１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニ
    ット。
15. 【請求項１５】 前記偏光変調手段が液晶素子であり、
    前記光路偏向素子が光軸に対して傾斜した主光軸を有す
    る一軸性光学異方体である請求項１４記載の画像表示用
    光学ユニット。
16. 【請求項１６】 前記光路変調手段は、画像光のうちで
    特定の偏光方向の画像光に対して光路を曲折又はシフト
    させる電気光学素子を備えることを特徴とする請求項１
    ないし１３の何れか一記載の画像表示用光学ユニット。
17. 【請求項１７】 前記電気光学素子は、外場により主光
    軸が変化する電気光学材料により形成され、前記主光軸
    の傾斜角の切替えにより光路を曲折又はシフトさせるこ
    とを特徴とする請求項１６記載の画像表示用光学ユニッ
    ト。
18. 【請求項１８】 前記電気光学素子は、光軸に対して傾
    斜した界面を有し、この界面の入射偏光に対する屈折率
    差を外場により変調することにより光路を曲折又はシフ
    トさせる素子であることを特徴とする請求項１６記載の
    画像表示用光学ユニット。
19. 【請求項１９】 前記電気光学素子は、外場により回折
    特性が制御可能な電気光学材料を回折要素とする回折光
    学素子であって、その回折要素の光学特性の変調により
    光路を曲折又はシフトさせることを特徴とする請求項１
    ６記載の画像表示用光学ユニット。
20. 【請求項２０】 前記光路変調手段と前記色選択性偏光
    面回転手段との間の光路上に偏光子を備えることを特徴
    とする請求項１ないし１９の何れか一記載の画像表示用
    光学ユニット。
21. 【請求項２１】 請求項１ないし２０の何れか一記載の
    画像表示用光学ユニットと、 前記画像表示用光学ユニット中の前記各ライトバルブを
    異なる色光で照明する照明装置と、 合成された画像光を拡大表示するレンズと、を備える画
    像表示装置。
22. 【請求項２２】 複数のライトバルブを異なる色光で照
    明して画像変調を行うステップと、 前記各ライトバルブにより画像変調された各色の画像光
    について、少なくとも１色の偏光方向を他の色の色光の
    偏光方向と異ならせて色合成手段に入射させ合成させる
    ステップと、 前記色合成手段により合成された各色の画像光の偏光方
    向を色選択性偏光面回転手段により揃えるステップと、 偏光方向が揃えられた各色の画像光の光路を光路変調手
    段を用いて前記ライトバルブの画像変調と同期して時分
    割で変調させるステップと、 合成された画像光をレンズにより拡大表示させるステッ
    プと、を備える画像表示方法。