JP2005241738A

JP2005241738A - 光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法

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Publication number: JP2005241738A
Application number: JP2004048015A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Uchiyama; 正一内山; Junichi Nakamura; 旬一中村; Takashi Nitta; 隆志新田; Tsunemori Asahi; 常盛旭
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: JP4207797B2

Abstract

【課題】輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大、表示画像の輝度および画質の向上、並びに装置の小型化を実現するのに好適な光変調装置を提供する。
【解決手段】投射型表示装置１００は、光源１０と、光源１０からの光をＲＧＢ３原色の光に分離するダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂと、ダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂで分離した光をそれぞれ入射しかつ透過率Ｔ１を独立に制御可能な複数の画素を有する複数の色変調ライトバルブと、各色変調ライトバルブからの光を合成するダイクロイックプリズム４８と、ダイクロイックプリズム４８からの光を入射しかつ反射率Ｔ２を独立に制御可能な複数の画素を有するＤＭＤ５０とを備え、オフアクシス光学系となるようにＤＭＤ５０を配置し、色変調ライトバルブで形成される画像に対して、ＤＭＤ５０の画素面で生じる歪みを補正する歪みを与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光変調素子を介して光源からの光を変調する装置および方法に係り、特に、輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大、表示画像の輝度および画質の向上、並びに装置の小型化を実現するのに好適な光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法に関する。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の光学表示装置における画質改善は目覚しく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は、たかだか１〜１０²［nit］程度にとどまり、また、階調数は、８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジが１０^-2〜１０⁴［nit］程度であり、また、輝度弁別能力は、０．２[nit]程度で、これを階調数に換算すると、１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を通じて現在の光学表示装置の表示画像をみると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため表示画像のリアリティさや迫力に対して物足りなさを感じることになる。

また、映画やゲーム等で使用されるコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧと略記する。）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調数を表示データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）表示データという。）に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。しかしながら、それを表示する光学表示装置の性能が不足しているため、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮することができないという課題がある。

さらに、次期ＯＳ（Operating System）においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較して輝度ダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる光学表示装置の実現が望まれる。
光学表示装置のなかでも、液晶プロジェクタ、ＤＬＰプロジェクタといった投射型表示装置は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティさや迫力を再現する上で効果的な装置である。この分野では、上記の課題を解決するために、次のような提案がなされている。

高ダイナミックレンジの投射型表示装置としては、例えば、特許文献１に開示されている技術があり、光源と、光の全波長領域の輝度を変調する第１光変調素子と、光の波長領域のうちＲＧＢ３原色の各波長領域についてその波長領域の輝度を変調する第２光変調素子とを備え、光源からの光を第１光変調素子で変調して所望の輝度分布を形成し、その光学像を第２光変調素子の画素面に結像して色変調し、２次変調した光を投射するというものがある。第１光変調素子および第２光変調素子の各画素は、ＨＤＲ表示データから決定される第１制御値および第２制御値に基づいてそれぞれ別個に制御される。光変調素子としては、透過率が独立に制御可能な画素構造またはセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型光変調素子が用いられる。その代表例としては、液晶ライトバルブが挙げられる。

いま、暗表示の透過率が０．２％、明表示の透過率が６０％の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子単体では、輝度ダイナミックレンジは、６０／０．２＝３００となる。上記従来の投射型表示装置は、輝度ダイナミックレンジが３００の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、３００×３００＝９００００の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、８ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより、８ビットを超える階調数を得ることができる。

またその他に、高い輝度ダイナミックレンジを実現する投射型表示装置としては、例えば、特許文献２に開示されている投射型表示装置が知られている。
特許文献２記載の発明は、複数の画素をライン状に配列したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と、ＤＭＤへ光束を照射する照明部と、入力映像信号をＤＭＤの駆動信号に変換する処理部と、ＤＭＤで光変調された光束を走査する光走査部と、光走査部からの光束をスクリーン面上に投射する投射レンズとを備え、照明部は、入力映像信号に応じて照射光量を変調する。
特開２００１−１００６８９号公報特開２００１−１７４９１９号公報

図２０は、透過型液晶ライトバルブの各画素の画素面を示す図である。
透過型液晶ライトバルブは、画素電極を駆動するトランジスタや信号配線が各画素面内に設けられていることから、図２０に示すように、各画素における開口部（光が透過する部位をいう。）が窓状となり、開口率が６０％以下となるのが一般的である。
したがって、特許文献１記載の発明にあっては、表示画像の輝度を確保するため、第１光変調素子の各画素の開口部の光学像を、第２光変調素子の対応する画素の開口部に正確に結像するようにアライメントしなければならず、高いアライメント精度が要求される。

図２１は、特許文献１記載の投射型表示装置における第１光変調素子および第２光変調素子の光路の構成を示す図である。なお、実際の光路上には、ミラー等の他の光学素子も配置されているが、以下に述べる説明を分かりやすくするため、図２１はこれらの光学素子を省略して描いてある。
図２１の光学系では、フライアイレンズ１１２ａ，１１２ｂを挟んで光源側に輝度変調用の第１光変調素子１３０を配置し、フライアイレンズ１１２ａ，１１２ｂを挟んで光源の反対側に色変調用の第２光変調素子１４０を配置している。この光学系ではフライアイレンズ１１２ａ，１１２ｂおよび集光レンズ１１２ｄにより第１光変調素子の光学像が第２光変調素子に結像される。ところで、フライアイレンズ１１２ａ，１１２ｂおよび集光レンズ１１２ｄは、輝度分布を均一化する目的で使用される光学素子であり結像性能は低い。

このような理由により、特許文献１記載の発明にあっては、第１光変調素子の光学像を第２光変調素子の画素面に精度よく伝達するのが困難であり、表示画像の輝度が低下するという問題があった。
図２２は、反射型光変調素子の各画素の画素面を示す図である。
透過型液晶表示素子に対し、ＤＭＤ等の反射型光変調素子は、信号線および駆動トランジスタ等の遮光部位が反射画素電極の下に作り込まれているので、図２２に示すように、各画素における開口部（光を反射する部位をいう。）の開口率は９０％以上になるのが一般的である。したがって、第１光変調素子または第２光変調素子を反射型光変調素子で構成すれば、表示画像の輝度を向上することができる。

特許文献１には、第２光変調素子をＤＭＤで構成することができる旨が記載されているが、透過型光変調素子を単にＤＭＤに置き換えているだけなので、次のような問題があった。
ＤＭＤを用いた投射型表示装置としては、ＤＭＤに対して斜めに光を入射し、その入射方向とは異なる方向に出射光を出射させる方式の「オフアクシス光学系」を採用した投射型表示装置が提案されている。

しかしながら、特許文献１記載の発明にあっては、オフアクシス光学系となるように第２光変調素子を配置した場合、第１光変調素子の光学像が第２光変調素子の画素面に対して斜めに結像されるため、第２光変調素子の画素面で台形状の歪みが生じる。そのため、第１光変調素子で所望の光強度分布を形成し、その光学像を第２光変調素子の画素面に結像して第２光変調素子で２次変調した場合、第１光変調素子で形成される画像に台形状の歪みが生じることから、正確な２次変調ができない。したがって、ＨＤＲ表示データが本来有する画像のリアリティや迫力を充分に再現できなくなる。

一方、特許文献２記載の発明にあっては、光源として固体レーザや半導体レーザを利用しているため、装置が大型になるという問題があった。また、光源として半導体レーザを利用した場合は、光出力が小さいため、表示画像の輝度が低下するという問題もあった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大、表示画像の輝度および画質の向上、並びに装置の小型化を実現するのに好適な光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法を提供することを目的としている。

〔発明１〕上記目的を達成するために、発明１の光変調装置は、
第１光変調素子と、前記第１光変調素子からの光を入射する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して光源からの光を変調する装置であって、
前記第２光変調素子を反射型光変調素子で構成し、
前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように前記第２光変調素子を配置し、
前記第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形手段を備えることを特徴とする。

このような構成であれば、画像変形手段により、第１光変調素子で形成される画像に対して所定角に応じた歪みが与えられる。そして、第１光変調素子により、光源からの光が１次変調され、第１光変調素子からの光が第２光変調素子に入射される。このとき、第１光変調素子で形成される画像は、第２光変調素子の受光面に対して斜めに結像されるが、画像変形手段により所定角に応じた歪みが与えられているので、第２光変調素子の受光面で生じる歪みを少なくして結像される。そして、第２光変調素子により、第１光変調素子からの光を反射することにより第１光変調素子からの光が２次変調される。

これにより、第１光変調素子および第２光変調素子を介して光源からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができるという効果が得られる。また、第２光変調素子を開口率の高い反射型光変調素子で構成したので、第１光変調素子と第２光変調素子の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができる。したがって、従来に比して、表示画像の輝度が低下するのを抑制することができるという効果も得られる。さらに、オフアクシス光学系となるように第２光変調素子を配置しても、第１光変調素子で形成される画像を歪みを少なくして第２光変調素子の受光面に結像することができるので、比較的精度の高い２次変調を行うことができる。したがって、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果も得られる。さらに、光源として固体レーザや半導体レーザを利用しなくてもすむので、従来に比して、装置の小型化を図ることができるという効果も得られる。

ここで、光源は、光を発生する媒体であればどのようなものを利用することもでき、例えば、ランプのような光学系に内蔵の光源であってもよいし、太陽や室内灯のような外界の光源であってもよい。以下、発明８の光変調方法において同じである。
また、第１光変調素子は、光を変調する素子であればどのような構成であってもよく、構造としては、例えば、単一の光変調素子からなる単板式のものであってもよいし、複数の光変調素子からなる多板式のものであってもよい。また、機能としては、例えば、光の全波長領域の輝度を変調するようになっていてもよいし、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域についてその特定波長領域の輝度を変調するようになっていてもよい。以下、発明２の光学表示装置、発明８の光変調方法、および発明９の画像表示方法において同じである。

また、第２光変調素子は、光を反射する素子であればどのような構成であってもよく、構造としては、例えば、単一の光変調素子からなる単板式のものであってもよいし、複数の光変調素子からなる多板式のものであってもよい。また、機能としては、例えば、光の全波長領域の輝度を変調するようになっていてもよいし、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域についてその特定波長領域の輝度を変調するようになっていてもよい。以下、発明８の光変調方法において同じである。

〔発明２〕一方、上記目的を達成するために、発明２の光学表示装置は、
光源と、前記光源からの光を異なる複数の特定波長領域の光に分離する光分離手段と、前記光分離手段で分離した光をそれぞれ入射する複数の第１光変調素子と、前記各第１光変調素子からの光を合成する光合成手段と、前記光合成手段からの光を入射する第２光変調素子とを備え、前記各第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
前記第２光変調素子を反射型光変調素子で構成し、
前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように前記第２光変調素子を配置し、
前記各第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形手段を備えることを特徴とする。

このような構成であれば、画像変形手段により、各第１光変調素子で形成される画像に対して所定角に応じた歪みが与えられる。そして、光分離手段により、光源からの光が複数の特定波長領域の光に分離され、各第１光変調素子により、光分離手段からの各分離光が１次変調される。次いで、光合成手段により、各第１光変調素子からの光が合成され、合成された光が第２光変調素子に入射される。このとき、各第１光変調素子で形成される画像は、第２光変調素子の受光面に対して斜めに結像されるが、画像変形手段により所定角に応じた歪みが与えられているので、第２光変調素子の受光面で生じる歪みを少なくして結像される。そして、第２光変調素子により、光合成手段からの光を反射することにより光合成手段からの光が２次変調される。

これにより、第１光変調素子および第２光変調素子を介して光源からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができるという効果が得られる。また、第２光変調素子を開口率の高い反射型光変調素子で構成したので、第１光変調素子と第２光変調素子の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができる。したがって、従来に比して、表示画像の輝度が低下するのを抑制することができるという効果も得られる。さらに、オフアクシス光学系となるように第２光変調素子を配置しても、各第１光変調素子で形成される画像を歪みを少なくして第２光変調素子の受光面に結像することができるので、比較的精度の高い２次変調を行うことができる。したがって、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果も得られる。さらに、光源として固体レーザや半導体レーザを利用しなくてもすむので、従来に比して、装置の小型化を図ることができるという効果も得られる。

ここで、特定波長領域は、ＲＧＢ３原色ごとに設定するに限らず、必要に応じて任意に設定することができる。ただし、ＲＧＢ３原色ごとに設定すれば、既存の液晶ライトバルブ等をそのまま利用することができ、コスト面で有利である。以下、発明９の画像表示方法において同じである。

〔発明３〕さらに、発明３の光学表示装置は、発明２の光学表示装置において、
前記第１光変調素子は、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記第２光変調素子は、光の反射特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記画像変形手段は、前記所定角に応じた歪みを考慮して前記第１光変調素子の画素および前記第２光変調素子の画素の対応関係を規定した画素対応関係テーブルおよび表示データに基づいて、前記第１光変調素子の光伝搬特性および制御値、並びに前記第２光変調素子の反射特性および制御値のうちいずれかを決定するようになっていることを特徴とする。

このような構成であれば、画像変形手段により、画素対応関係テーブルおよび表示データに基づいて、第１光変調素子の光伝搬特性および制御値、並びに第２光変調素子の反射特性および制御値のうちいずれかが決定される。画素対応関係テーブルには、所定角に応じた歪みを考慮して第１光変調素子の画素および第２光変調素子の画素の対応関係が規定されているので、決定された光伝搬特性、反射特性または制御値に基づいて第１光変調素子または第２光変調素子が制御されると、各第１光変調素子で形成される画像に対して所定角に応じた歪みが与えられる。

これにより、所定角に応じた歪みを考慮して第１光変調素子の光伝搬特性および制御値、並びに第２光変調素子の反射特性および制御値のうちいずれかを比較的容易に決定することができるという効果が得られる。

〔発明４〕ところで、ＨＤＲ表示データは、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。ＨＤＲ表示データにおける画素ｐの輝度レベルをＲｐ、第１光変調素子の画素ｐに対応する画素の透過率をＴ１、第２光変調素子の画素ｐに対応する画素の反射率をＴ２とすると、下式（１），（２）が成立する。

Ｒｐ＝Ｔｐ×Ｒｓ …（１）
Ｔｐ＝Ｔ１×Ｔ２×Ｇ …（２）

ただし、上式（１），（２）において、Ｒｓは光源の輝度、Ｇはゲインであり、いずれも定数である。また、Ｔｐは、光変調率である。

上式（１），（２）から、画素ｐについてＴ１およびＴ２の組み合わせが無数に存在することが分かる。しかしながら、Ｔ１およびＴ２を任意に決定してよいわけではない。決定の仕方によっては画質が劣化することがあるので、Ｔ１およびＴ２は、画質を考慮して適切に決定する必要がある。
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、Ｔ１およびＴ２の決定の仕方によって画質が劣化するのは、次のような要因が影響していることを見出した。

第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合、第１光変調素子の１つの画素ｐ１について画素ｐ１が第２光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合い、また逆に、第２光変調素子の１つの画素ｐ２について画素ｐ２が第１光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合うことがある。ここで、第１光変調素子の画素ｐ１について透過率Ｔ１を算出する場合、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の反射率Ｔ２が決定されていれば、それら反射率Ｔ２の平均値等を算出し、算出した平均値等を第２光変調素子の画素ｐ１に対応する画素の反射率Ｔ２と見立てて、上式（１），（２）により透過率Ｔ１を算出することが考えられる。しかしながら、あくまで平均値等を第２光変調素子の反射率Ｔ２と見立てているので、そこにはどうしても誤差が生じる。この誤差は、第１光変調素子の透過率Ｔ１の方を先に決定する場合でも、第２光変調素子の反射率Ｔ２の方を先に決定する場合でも、決定順序にかかわらず発生するが、第１光変調素子および第２光変調素子のうち表示解像度を決定するものについては、視覚的な影響力が大きいので誤差を極力小さくした方がよい。

そこで、決定順序の違いで誤差の大きさがどのように変化するかを検討してみる。まず、第２光変調素子の反射率Ｔ２の方を先に決定することを考える。第１光変調素子の画素ｐ１の透過率Ｔ１は、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の反射率Ｔ２の平均値等を算出し、算出した平均値等およびＨＤＲ表示データに基づいて上式（１），（２）により算出することができる。その結果、第１光変調素子の画素ｐ１からみれば、その透過率Ｔ１は、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の反射率Ｔ２に対して誤差が生じるものの、誤差の度合いは、平均値等の統計的演算により生じる誤差程度である。これに対し、第２光変調素子の画素ｐ２からみれば、その反射率Ｔ２は、第１光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率Ｔ１の平均値等を算出しても、その平均値等に対して上式（１），（２）を満たさないほど大きな誤差が生じることがある。これは、画素ｐ１を基準として第２光変調素子の重なり合う複数の画素との関係（上式（１），（２）を満たす関係）を規定しても、その逆の関係が必ずしも成立しないことに起因するものと考えられる。したがって、第２光変調素子の反射率Ｔ２の誤差の方が大きくなる可能性が高い。

逆の場合も同様であり、第１光変調素子の透過率Ｔ１の方を先に決定する場合は、第１光変調素子の透過率Ｔ１の誤差の方が大きくなる可能性が高い。
以上のことから、画質を向上する観点からは、第１光変調素子および第２光変調素子のうち表示解像度を決定するものの反射率または透過率（以下、反射率等という。）の方を後に決定する方が誤差の影響が少なくてよいという結論が得られる。

かかる結論に基づいて、発明４の光学表示装置は、発明３の光学表示装置において、
前記第２光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第２光変調素子の各画素の反射特性を仮決定する反射特性仮決定手段と、前記反射特性仮決定手段で仮決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備え、
前記画像変形手段を、前記光伝搬特性決定手段、前記第１制御値決定手段、前記反射特性決定手段および前記第２制御値決定手段のうちいずれかに適用したことを特徴とする。

このような構成であれば、反射特性仮決定手段により、第２光変調素子の各画素の反射特性が仮決定される。次いで、光伝搬特性決定手段により、仮決定された第２光変調素子の反射特性および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定され、第１制御値決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性に基づいて第１光変調素子の各画素の制御値が決定される。そして、反射特性決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性が決定され、第２制御値決定手段により、決定された第２光変調素子の反射特性に基づいて第２光変調素子の各画素の制御値が決定される。

これにより、表示解像度を決定する第２光変調素子の反射特性の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果が得られる。
ここで、光伝搬特性とは、光の伝搬に影響を与える特性をいい、例えば、光の透過特性、反射特性、屈折特性その他の伝搬特性が含まれる。以下、発明５の光学表示装置、並びに発明１１および１２の画像表示方法において同じである。

また、反射特性決定手段は、光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定するようになっていればどのような構成であってもよく、光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性そのものに限らず、光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定するようになっていてもよい。例えば、第１制御値決定手段で決定した制御値は、光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて決定されるので、反射特性決定手段は、第１制御値決定手段で決定した制御値および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定することができる。

〔発明５〕さらに、発明５の光学表示装置は、発明３の光学表示装置において、
前記第１光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備え、
前記画像変形手段を、前記反射特性決定手段、前記第１制御値決定手段、前記光伝搬特性決定手段および前記第２制御値決定手段のうちいずれかに適用したことを特徴とする。

このような構成であれば、光伝搬特性仮決定手段により、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が仮決定される。次いで、反射特性決定手段により、仮決定された第１光変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性が決定され、第１制御値決定手段により、決定された第２光変調素子の反射特性に基づいて第２光変調素子の各画素の制御値が決定される。そして、光伝搬特性決定手段により、決定された第２光変調素子の反射特性および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定され、第２制御値決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性に基づいて第１光変調素子の各画素の制御値が決定される。

これにより、表示解像度を決定する第１光変調素子の光伝搬特性の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果が得られる。
ここで、光伝搬特性決定手段は、反射特性決定手段で決定した反射特性および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定するようになっていればどのような構成であってもよく、反射特性決定手段で決定した反射特性そのものに限らず、反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定するようになっていてもよい。例えば、第１制御値決定手段で決定した制御値は、反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて決定されるので、光伝搬特性決定手段は、第１制御値決定手段で決定した制御値および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定することができる。

〔発明６〕さらに、発明６の光学表示装置は、発明２ないし５のいずれか１の光学表示装置において、
前記第２光変調素子をＤＭＤで構成したことを特徴とする。
このような構成であれば、第２光変調素子を開口率の高いＤＭＤで構成したので、第１光変調素子と第２光変調素子の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができるという効果が得られる。また、第２光変調素子をディジタル駆動することができるという効果も得られる。

〔発明７〕さらに、発明７の光学表示装置は、発明２ないし５のいずれか１の光学表示装置において、
前記第２光変調素子を反射型液晶表示素子で構成したことを特徴とする。
このような構成であれば、第２光変調素子を開口率の高い反射型液晶表示素子で構成したので、第１光変調素子と第２光変調素子の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができる。また、第１光変調素子と第２光変調素子の間の光伝達において偏光特性を保持することができる。したがって、表示画像の輝度が低下するのをさらに抑制することができるという効果が得られる。また、ＤＭＤで構成する場合に比して、高精細化ができるので画質を向上することができるとともに、製造コストを低減することができるという効果も得られる。

〔発明８〕一方、上記目的を達成するために、発明８の光変調方法は、
第１光変調素子を介して光源からの光を変調する第１次変調ステップと、第２光変調素子を介して前記第１光変調素子からの光を変調する第２次変調ステップとを含み、前記光源からの光を変調する方法であって、
前記第２光変調素子は、反射型光変調素子であり、前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されており、
前記第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形ステップを含むことを特徴とする。
これにより、発明１の光変調装置と同等の効果が得られる。

〔発明９〕一方、上記目的を達成するために、発明９の画像表示方法は、
光を異なる複数の特定波長領域の光に分離する光分離手段を介して光源からの光を分離する光分離ステップと、前記光分離手段からの各分離光ごとに、第１光変調素子を介して当該分離光を変調する第１次変調ステップと、光を合成する光合成手段を介して前記各第１光変調素子からの分離光を合成する光合成ステップと、第２光変調素子を介して前記光合成手段からの光を変調する第２次変調ステップとを含み、前記光源からの光を変調して画像を表示する方法であって、
前記第２光変調素子は、反射型光変調素子であり、前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されており、
前記各第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形ステップを含むことを特徴とする。
これにより、発明２の光学表示装置と同等の効果が得られる。

〔発明１０〕さらに、発明１０の画像表示方法は、発明９の画像表示方法において、
前記第１光変調素子は、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記第２光変調素子は、光の反射特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記画像変形ステップは、前記所定角に応じた歪みを考慮して前記第１光変調素子の画素および前記第２光変調素子の画素の対応関係を規定した画素対応関係テーブルおよび表示データに基づいて、前記第１光変調素子の光伝搬特性および制御値、並びに前記第２光変調素子の反射特性および制御値のうちいずれかを決定することを特徴とする。
これにより、発明３の光学表示装置と同等の効果が得られる。

〔発明１１〕さらに、発明１１の画像表示方法は、発明１０の画像表示方法において、
前記第２光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第２光変調素子の各画素の反射特性を仮決定する反射特性仮決定ステップと、前記反射特性仮決定ステップで仮決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定ステップと、前記光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定ステップと、前記光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定ステップと、前記反射特性決定ステップで決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定ステップとを含み、
前記画像変形ステップを、前記光伝搬特性決定ステップ、前記第１制御値決定ステップ、前記反射特性決定ステップおよび前記第２制御値決定ステップのうちいずれかに適用したことを特徴とする。

これにより、発明４の光学表示装置と同等の効果が得られる。
ここで、反射特性決定ステップは、光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定すればどのような方法であってもよく、光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性そのものに限らず、光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定してもよい。例えば、第１制御値決定ステップで決定した制御値は、光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて決定されるので、反射特性決定ステップは、第１制御値決定ステップで決定した制御値および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の反射特性を決定することができる。

〔発明１２〕さらに、発明１２の画像表示方法は、発明１０の画像表示方法において、
前記第１光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定ステップと、前記反射特性決定ステップで決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定ステップと、前記反射特性決定ステップで決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定ステップと、前記光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定ステップとを含み、
前記画像変形ステップを、前記反射特性決定ステップ、前記第１制御値決定ステップ、前記光伝搬特性決定ステップおよび前記第２制御値決定ステップのうちいずれかに適用したことを特徴とする。

これにより、発明５の光学表示装置と同等の効果が得られる。
ここで、光伝搬特性決定ステップは、反射特性決定ステップで決定した反射特性および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定すればどのような方法であってもよく、反射特性決定ステップで決定した反射特性そのものに限らず、反射特性決定ステップで決定した反射特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定してもよい。例えば、第１制御値決定ステップで決定した制御値は、反射特性決定ステップで決定した反射特性に基づいて決定されるので、光伝搬特性決定ステップは、第１制御値決定ステップで決定した制御値および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定することができる。

〔発明１３〕さらに、発明１３の画像表示方法は、発明９ないし１２のいずれか１の画像表示方法において、
前記第２光変調素子は、ＤＭＤであることを特徴とする。
これにより、発明６の光学表示装置と同等の効果が得られる。

〔発明１４〕さらに、発明１４の画像表示方法は、発明９ないし１２のいずれか１の画像表示方法において、
前記第２光変調素子は、反射型液晶表示素子であることを特徴とする。
これにより、発明７の光学表示装置と同等の効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図１５は、本発明に係る光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法を、図１に示すように、投射型表示装置１００に適用したものである。

まず、投射型表示装置１００の構成を図１を参照しながら説明する。
図１は、投射型表示装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
投射型表示装置１００は、図１に示すように、光源１０と、光源１０から入射した光の輝度分布を均一化する輝度分布均一化部１２と、輝度分布均一化部１２から入射した光の波長領域のうちＲＧＢ３原色の輝度をそれぞれ変調する色変調部１４と、色変調部１４から入射した光をリレーするリレーレンズ１６と、リレーレンズ１６から入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調部１８と、輝度変調部１８からから入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射部２０とで構成されている。

光源１０は、高圧水銀ランプ等のランプ１０ａと、ランプ１０ａからの出射光を反射するリフレクタ１０ｂとで構成されている。
色変調部１４は、透過率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列した３枚の透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、５枚のフィールドレンズ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ₁〜４２Ｂ₃と、２枚のダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂと、３枚のミラー４６ａ，４６ｂ，４６ｃと、ダイクロイックプリズム４８とで構成されている。まず、輝度分布均一化部１２からの光をダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂにより赤色、緑色および青色のＲＧＢ３原色に分光するとともに、フィールドレンズ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ₁〜４２Ｂ₃およびミラー４６ａ〜４６ｃを介して透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂに入射する。そして、分光したＲＧＢ３原色の光の輝度を各透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂにより変調し、変調したＲＧＢ３原色の光をダイクロイックプリズム４８により合成してリレーレンズ１６に出射する。

透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂは、画素電極およびこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子や薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にＴＮ型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリックス型の液晶表示素子である。透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。

ダイクロイックプリズム４８は、４つの直角プリズムを貼り合わせてなり、その内部には、赤色光を反射する誘電体多層膜および青色光を反射する誘電体多層膜が断面Ｘ字状に形成されている。これら誘電体多層膜によってＲＧＢ３原色の光を合成することができる。
輝度変調部１８は、反射率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列しかつ透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂよりも高い解像度を有するＤＭＤ５０と、ＴＩＲプリズム５２とで構成されている。まず、リレーレンズ１６からの光をＴＩＲプリズム５２で反射してＤＭＤ５０に入射し、入射した光の全波長領域の輝度をＤＭＤ５０により変調して反射する。そして、反射した光束のうち所定の成分をＴＩＲプリズム５２を介して投射部２０に出射する。

ＤＭＤ５０は、ミラーとして光束の反射方向を時間制御すること、言い換えると、光の通過状態または遮断状態をスイッチする時間制御によって変調を行うものであり、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がディジタル制御される。ＤＭＤ５０の各画素を所定のフレーム単位で制御する場合、例えば、１フレームの半分の時間だけ投射部２０に向けて入射光を反射するように制御すれば、画素の輝度は１／２となる。また、ＤＭＤ５０は、信号線および駆動トランジスタ等の遮光部位が反射画素電極の下に作り込まれているので、図２２に示すように開口率が大きく、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂおよびリレーレンズ１６に対して多少のアライメント誤差があっても表示画像の輝度を低下させることなく、モアレもあまり目立たないという特徴を有する。

図２および図３は、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係を示す図である。
図２（ａ）は、図１に示す全体の構成のうち、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の間を模式的に示したものであり、さらに説明を分かりやすくするために、３枚の透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂを１枚の透過型液晶ライトバルブに置き換えかつダイクロイックプリズム４８を省略して記載してある。

リレーレンズ１６とＤＭＤ５０の間には、ＴＩＲプリズム５２が配置されているが、ＴＩＲプリズム５２は、ＤＭＤ５０を用いた光学系のコントラスト特性を向上させるために用いられるものであり、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係には影響を及ぼさない。そこで、ＴＩＲプリズム５２をさらに省略すると、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係は図２（ｂ）に示すようになり、ＤＭＤ５０は、リレーレンズ１６からの入射光の光軸と、投射部２０への出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されている。すなわち、ＤＭＤ５０は、投射部２０に対して正面に配置され、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂおよびリレーレンズ１６は、所定の入射角で光が入射するようにＤＭＤ５０に対して斜めに配置されている。このような配置において、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂの光学像は、リレーレンズ１６を介して図３の点線で示す位置に結像され、ＤＭＤ５０の画素面に形成される光強度分布は、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂで形成した光強度分布とは一致しない。（なお、図３においては、図を簡略化する目的でリレーレンズ１６を１個のレンズで代用して記載してある。）
この様子を図４を用いてより詳しく説明する。

図４は、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係を示す図である。
いま、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂで図４（ａ）のような格子状の画像を形成し、これをリレーレンズ１６を介してＤＭＤ５０の画素面に倒立結像しようとしても、ＤＭＤ５０がオフアクシス光学系となるように配置されているため、ＤＭＤ５０の画素面に結像される画像は、図４（ｂ）に示すような（図４（ａ）の上側部分が縮小し、下側部分が拡大した倒立画像）台形状に歪んだものとなってしまう。

そこで、本来所望の歪みのない図４（ａ）の画像をＤＭＤ５０の画素面に結像したい場合、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂで形成される画像に対して、ＤＭＤ５０の画素面で生じる歪みを補正する画像処理を施し、図４（ａ’）に示すような図４（ｂ）とは逆方向の台形状の歪みを有する画像としておけば、ＤＭＤ５０の画素面では、本来所望の図４（ｂ’）に示すような歪みのない画像を結像することができる。この画像処理について後段で詳述する。

輝度分布均一化部１２は、２枚のフライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換素子１２ｃと、集光レンズ１２ｄとで構成されている。そして、光源１０からの光の輝度分布をフライアイレンズ１２ａ，１２ｂにより均一化し、均一化した光を偏光変換素子１２ｃにより色変調ライトバルブの入射可能偏光方向に偏光し、偏光した光を集光レンズ１２ｄにより集光して色変調部１４に出射する。

偏光変換素子１２ｃは、例えば、ＰＢＳアレイと、１／２波長板とで構成されている。１／２波長板は、直線偏光をそれと直交する直線偏光に変換するものである。
図５は、リレーレンズ１６の構成を示す図である。
リレーレンズ１６は、各透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂの光学像をＤＭＤ５０の画素面に結像するものであって、図５に示すように、開口絞りに対してほぼ対称に配置された前段レンズ群および後段レンズ群からなる等倍結像レンズである。前段レンズ群および後段レンズ群は、複数の凸レンズと、１枚の凹レンズとで構成されている。ただし、レンズの形状、大きさ、配置間隔および枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更され得るものであり、図５の例に限定されるものではない。

図６は、リレーレンズ１６の動作原理を示す図である。
リレーレンズ１６は、図６に示すように、典型的には等倍結像のものが用いられるので、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂの光学像をＤＭＤ５０の画素面に倒立結像する。また、リレーレンズ１６は、多数枚のレンズから構成されるので、収差補正が良く、各透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂで形成される輝度分布を正確にＤＭＤ５０に伝達することができる。

一方、投射型表示装置１００は、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢおよびＤＭＤ５０を制御する表示制御装置２００（不図示）を有している。以下、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂを色変調ライトバルブと総称し、ＤＭＤ５０を輝度変調素子と総称する。また、本実施の形態では、輝度変調素子が表示解像度（投射型表示装置１００の表示画像を観測者が見たときに観測者が知覚する解像度をいう。）を決定する。

次に、表示制御装置２００の構成を図７ないし図１１を参照しながら詳細に説明する。
図７は、表示制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。
表示制御装置２００は、図７に示すように、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するＣＰＵ７０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ７０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ７２と、ＲＯＭ７２等から読み出したデータやＣＰＵ７０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ７４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ７８とで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス７９で相互にかつデータ授受可能に接続されている。

Ｉ／Ｆ７８には、外部装置として、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子を駆動するライトバルブ駆動装置８０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置８２と、外部のネットワーク１９９に接続するための信号線とが接続されている。
記憶装置８２は、ＨＤＲ表示データを記憶している。

ＨＤＲ表示データは、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。現在は、特にＣＧの世界において、ＣＧオブジェクトを実際の風景に合成するために用いられている。画像形式としては様々なものが存在するが、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットよりも高い輝度ダイナミックレンジを実現するために浮動小数点形式で画素値を格納する形式が多い。また、格納する値としては、人間の視覚特性を考慮しない物理的な放射輝度（Radiance＝Ｗ／（ｓｒ・ｍ²））や、人間の視覚特性を考慮した輝度（luminance＝ｃｄ／ｍ²）に関する値であるという点も特徴である。本実施の形態では、ＨＤＲ表示データとして、１つの画素についてＲＧＢ３原色ごとに放射輝度レベルを示す画素値を浮動小数点値として格納した形式を用いる。例えば、１つの画素の画素値として（１．２，５．４，２．３）という値が格納されている。

ＨＤＲ表示データは、高い輝度ダイナミックレンジのＨＤＲ画像を撮影し、撮影したＨＤＲ画像に基づいて生成する。しかしながら、現在のフィルムカメラおよびデジタルスチルカメラでは、自然界における高い輝度ダイナミックレンジのＨＤＲ画像を一度に撮影することはできない。そこで、何らかの方法で露出を変化させた複数の撮影画像から１枚のＨＤＲ画像を生成する。なお、ＨＤＲ表示データの生成方法の詳細については、例えば、公知文献１「P.E.Debevec, J.Malik, "Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs", Proceedings of ACM SIGGRAPH97 , pp.367-378 (1997)」に掲載されている。

また、記憶装置８２は、各色変調ライトバルブごとに、その色変調ライトバルブの制御値を登録した制御値登録テーブル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを記憶している。
図８は、制御値登録テーブル４００Ｒのデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル４００Ｒには、図８に示すように、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒの各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒの制御値を登録したフィールドと、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。

図８の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００４」がそれぞれ登録されている。これは、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒに対して制御値「０」を出力すると、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒの透過率が０．４％となることを示している。なお、図８は、色変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、色変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。

また、制御値登録テーブル４００Ｇ，４００Ｂのデータ構造については特に図示しないが、制御値登録テーブル４００Ｒと同様のデータ構造を有している。ただし、制御値登録テーブル４００Ｒと異なるのは、同一の制御値に対応する透過率が異なる点である。
また、記憶装置８２は、輝度変調素子の制御値を登録した制御値登録テーブル４２０を記憶している。

図９は、制御値登録テーブル４２０のデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル４２０には、図９に示すように、輝度変調素子の各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、輝度変調素子の制御値を登録したフィールドと、輝度変調素子の反射率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
図９の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、反射率として「０．００３」がそれぞれ登録されている。これは、輝度変調素子に対して制御値「０」を出力すると、輝度変調素子の反射率が０．３％となることを示している。なお、図９は、輝度変調素子の階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、輝度変調素子の階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。

また、記憶装置８２は、ＤＭＤ５０の画素面で生じる歪みを補正した後の色変調ライトバルブの画素および輝度変調素子の画素の対応関係を規定した画素対応関係テーブルを記憶している。
次に、ＣＰＵ７０の構成およびＣＰＵ７０で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ７０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）等からなり、ＲＯＭ７２の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図１０のフローチャートに示す表示制御処理を実行するようになっている。

図１０は、表示制御処理を示すフローチャートである。
表示制御処理は、ＨＤＲ表示データに基づいて色変調ライトバルブおよび輝度変調素子の制御値をそれぞれ決定し、決定した制御値に基づいて色変調ライトバルブおよび輝度変調素子を駆動する処理であって、ＣＰＵ７０において実行されると、図１０に示すように、まず、ステップＳ１００に移行するようになっている。

ステップＳ１００では、ＨＤＲ表示データを記憶装置８２から読み出す。
次いで、ステップＳ１０２に移行して、読み出したＨＤＲ表示データを解析し、画素値のヒストグラムや、輝度レベルの最大値、最小値および平均値等を算出する。この解析結果は、暗めのシーンを明るくしたり、明るすぎるシーンを暗くしたり、中間部コントラストを協調するなどの自動画像補正に使用したり、トーンマッピングに使用したりするためである。

次いで、ステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２の解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルを投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングする。
図１１は、トーンマッピング処理を説明するための図である。
ＨＤＲ表示データを解析した結果、ＨＤＲ表示データに含まれる輝度レベルの最小値がＳｍｉｎで、最大値がＳｍａｘであるとする。また、投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジの最小値がＤｍｉｎで、最大値がＤｍａｘであるとする。図１１の例では、ＳｍｉｎがＤｍｉｎよりも小さく、ＳｍａｘがＤｍａｘよりも大きいので、このままでは、ＨＤＲ表示データを適切に表示することができない。そこで、Ｓｍｉｎ〜ＳｍａｘのヒストグラムがＤｍｉｎ〜Ｄｍａｘのレンジに収まるように正規化する。

なお、トーンマッピングの詳細については、例えば、公知文献２「F.Drago, K.Myszkowski, T.Annen, N.Chiba, "Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Scenes", Eurographics 2003, (2003)」に掲載されている。
次いで、ステップＳ１０６に移行して、輝度変調素子の解像度に合わせてＨＤＲ画像をリサイズ（拡大または縮小）する。このとき、ＨＤＲ画像のアスペクト比を保持したままＨＤＲ画像をリサイズする。リサイズ方法としては、例えば、平均値法、中間値法、ニアレストネイバー法（最近傍法）が挙げられる。

次いで、ステップＳ１０８に移行して、リサイズ画像の各画素の輝度レベルＲｐおよび光源１０の輝度Ｒｓに基づいて、上式（１）により、リサイズ画像の各画素ごとに光変調率Ｔｐを算出する。
次いで、ステップＳ１１０に移行して、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２として初期値（例えば、０．２）を与え、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を仮決定する。

次いで、ステップＳ１１２に移行して、算出した光変調率Ｔｐ、仮決定した反射率Ｔ２およびゲインＧに基づいて、上式（２）により、輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する。
次いで、ステップＳ１１４に移行して、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調素子の画素について算出した透過率Ｔ１’の重み付け平均値をその画素の透過率Ｔ１として算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。また、画素の対応関係は、記憶装置８２の画素対応関係テーブルを参照して求めることができる。

次いで、ステップＳ１１６に移行して、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出した透過率Ｔ１に対応する制御値を制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂから読み出し、読み出した制御値をその画素の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した透過率Ｔ１に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂのなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。

次いで、ステップＳ１１８に移行して、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、算出した平均値、ステップＳ１０８で算出した光変調率ＴｐおよびゲインＧに基づいて、上式（２）により、その画素の反射率Ｔ２を算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。また、画素の対応関係は、記憶装置８２の画素対応関係テーブルを参照して求めることができる。

次いで、ステップＳ１２０に移行して、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素について算出した反射率Ｔ２に対応する制御値を制御値登録テーブル４２０から読み出し、読み出した制御値をその画素の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した反射率Ｔ２に最も近似する反射率を制御値登録テーブル４２０のなかから検索し、検索により索出した反射率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。

次いで、ステップＳ１２２に移行して、ステップＳ１１６，Ｓ１２０で決定した制御値をライトバルブ駆動装置８０に出力し、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子をそれぞれ駆動して表示画像を投影し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
次に、本実施の形態の動作を図１２ないし図１５を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態では、色変調ライトバルブが３枚の透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂから構成されていることから、以降の説明は、ＲＧＢ３原色ごとに適用されるものであるが、動作の基本的な考え方はすべて同じであるので、説明が煩雑になるのを避ける目的で、３枚の透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂを１枚の透過型液晶ライトバルブに置き換えて説明する。

以下では、輝度変調素子は、横１８画素×縦１２画素の解像度および４ビットの階調数を有し、色変調ライトバルブはいずれも、横１５画素×縦１０画素の解像度および４ビットの階調数を有する場合を例にとって説明を行う。また、図１２ないし図１５における輝度変調素子および色変調ライトバルブの平面図はいずれも、光源１０側から見た状態の平面図である。

表示制御装置２００では、ステップＳ１００〜Ｓ１０４を経て、ＨＤＲ表示データが読み出され、読み出されたＨＤＲ表示データが解析され、その解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルが投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングされる。次いで、ステップＳ１０６を経て、輝度変調素子の解像度に合わせてＨＤＲ画像がリサイズされる。

次いで、ステップＳ１０８を経て、リサイズ画像の各画素ごとに光変調率Ｔｐが算出される。例えば、リサイズ画像における画素ｐの光変調率Ｔｐは、画素ｐの輝度レベルＲｐ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（１．２，５．４，２．３）、光源１０の輝度Ｒｓ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（10000，10000，10000）であるとすると、（１．２，５．４，２．３）／（10000，10000，10000）＝（0.00012，0.00054，0.00023）となる。

図１２は、輝度変調素子の反射率Ｔ２を仮決定する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１０を経て、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２が仮決定される。輝度変調素子の各画素は、図１２（ａ）に示すように番号付けする。すなわち、各画素の番号は、接頭記号の「pd」を付けた４桁で与えられ、上側２桁が行番号を表し、下２桁が列番号を表す。行番号および列番号は、輝度変調素子の最も左上の行または列を「01」とする。この画素の番号付けは、色変調ライトバルブも同様に行うが色変調ライトバルブの場合は接頭記号として「pl」を用いる。

これらの画素の反射率Ｔ２には、図１２（ｂ）に示すように、初期値Ｔ２０が与えられる。
図１３は、輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１２を経て、輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’が算出される。

輝度変調素子の左上の画素pd(0101)〜pd(0303)に着目した場合、これに対応する色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’(0101)〜Ｔ１’(0303)は、上式（２）のゲインＧを「１」とすると、下式（３）〜（11）により算出することができる。ここで、Ｔｐ0101〜Ｔｐ0303は、画素pd(0101)〜pd(0303)に対応する表示画素の光変調率である。

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）

実際に数値を用いて計算する。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である場合は、上式（３）〜（11）により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となる。

なお、輝度変調素子と色変調ライトバルブは、リレーレンズ１６によって倒立結像の共役関係にあるので、輝度変調素子の左上の９画素に対応する色変調ライトバルブの部位は、図１３に示すように、右下に位置することになる。
図１４は、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１４を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が決定される。

輝度変調素子と色変調ライトバルブは、リレーレンズ１６によって倒立結像の共役関係にあり、さらに輝度変調素子は、リレーレンズ１６の光軸に対してオフアクシス配置されているので、輝度変調素子の画素単位で算出された色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’(0101)〜Ｔ１’(0303)は、実際には、色変調ライトバルブの画素面で、図１４（ａ）に示す位置に光学的に対応することとなる。このような光学的対応関係は、画素対応関係テーブルに規定されているので、画素対応関係テーブルを参照することで容易に求めることができる。画素対応関係テーブルは、反射率Ｔ２の決定にも同様に参照される。

なお、画素対応関係テーブルは、市販の光学シミュレーションソフト等を用いて輝度変調素子と色変調ライトバルブの光学的対応関係を求めて作成される。具体的には、輝度変調素子の注目する画素を通る主光線が色変調ライトバルブの画素面のどの位置から出射されるかを光線追跡する。この作業により前記注目する画素が色変調ライトバルブのどの画素と対応するかが判明する。この作業を輝度変調素子の全ての画素について行い、すべての光学的対応関係を記録したものが画素対応関係テーブルである。

図１４（ｂ）に示すように、色変調ライトバルブの画素を先述した方法に従って番号付けし、画素pl(0913)を中心とする９画素と、Ｔ１’(0101)〜Ｔ１’(0303)の重なり具合を拡大して示したのが図１４（ｃ）である。画素pl(0913)を一例としてみると、Ｔ１’(0101)〜Ｔ１’(0303)と複雑に重なり合っている。これは、輝度変調素子と色変調ライトバルブの解像度が異なることと、輝度変調素子がリレーレンズ１６の光軸に対してオフアクシス配置されているためである。

この場合、画素pl(0913)とＴ１’(0101)〜Ｔ１’(0303)との重なり合う面積比は、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となる。したがって、画素pl(0913)の透過率Ｔ１(0913)は、下式（12）により算出することができる。

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）

実際に数値を用いて計算する。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である場合は、下式（12）により画素pl(0913)の透過率は、Ｔ１(0913)＝0.2463となる。

色変調ライトバルブの他の画素の透過率Ｔ１についても、画素pl(0913)と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することによりまったく同様のプロセスで求めることができる。
次いで、ステップＳ１１６を経て、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ１に対応する制御値が制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂから読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、Ｒの色変調ライトバルブについてＴ１(0913)＝0.2463であるとすると、制御値登録テーブル４００Ｒを参照すると、図８に示すように、0.24が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４００Ｒからは、画素pl(0913)の制御値として「１０」が読み出される。

このようにして算出された色変調ライトバルブの透過率分布は、図４（ａ’）のように、輝度変調素子の画素面で生じる歪みを補正する透過率分布となっている。
図１５は、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を決定する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１８を経て、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２が決定される。
図１３（ａ）で説明した理由と同様の理由により色変調ライトバルブの透過率Ｔ１(0913)〜Ｔ１(1015)は、輝度変調素子の画素面では、図１５（ａ）に示す位置に光学的に対応することとなる。図１５（ｂ）は、輝度変調素子の左上９画素と、Ｔ１(0913)〜Ｔ１(1015)の重なり具合を拡大して示した図である。

輝度変調素子の左上の画素pd(0101)は、色変調ライトバルブの透過率Ｔ１(0913)、Ｔ１(0914)、Ｔ１(1013)、Ｔ１(1014)と光路上で複雑に重なり合う。そして、輝度変調素子の画素pd(0101)と色変調ライトバルブの透過率Ｔ１(0913)、Ｔ１(0914)、Ｔ１(1013)、Ｔ１(1014)の重なり合う面積比は、この場合、Ｔ１(0913)：Ｔ１(0914)：Ｔ１(1013)：Ｔ１(1014)＝１：４：６：２０となる。

したがって、画素pd(0101)に着目した場合、これに対応する色変調ライトバルブの透過率Ｔ１(pd0101)は、下式（13）により算出することができる。そして、画素pd(0101)の反射率Ｔ２(0101)は、ゲインＧを「１」とすると、下式（14）により算出することができる。

Ｔ１(pd0101)＝（Ｔ１(0913)×１＋Ｔ１(0914)×４＋Ｔ１(1013)×６＋Ｔ１(1014)×２０）／３１ …（13）
Ｔ２(0101)＝Ｔｐ0101／Ｔ１(pd0101) …（14）

実際に数値を用いて計算する。Ｔ１(0913)＝0.2463、Ｔ１(0914)＝0.1735、Ｔ１(1013)＝0.0876、Ｔ１(1014)＝0.0752である場合は、下式（13）によりＴ１(pd0101)＝0.0958、画素pd(0101)の反射率はＴ２(0101)＝0.0013となる。

輝度変調素子の他の画素の反射率Ｔ２についても、画素pd(0101)と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにで求めることができる。
次いで、ステップＳ１２０を経て、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ２に対応する制御値が制御値登録テーブル４２０から読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、輝度変調素子の画素pd(0101)についてＴ２(0101)＝0.0013である場合、制御値登録テーブル４２０を参照すると、図９に示すように、0.003が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４２０からは、画素pd(0101)の制御値として「０」が読み出される。

そして、ステップＳ１２２を経て、決定された制御値がライトバルブ駆動装置８０に出力される。これにより、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ駆動し、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子の画素面に光学像が形成される。
このようにして、本実施の形態では、光源１０と、光源１０からの光をＲＧＢ３原色の光に分離するダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂと、ダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂで分離した光をそれぞれ入射しかつ透過率Ｔ１を独立に制御可能な複数の画素を有する複数の色変調ライトバルブと、各色変調ライトバルブからの光を合成するダイクロイックプリズム４８と、ダイクロイックプリズム４８からの光を入射しかつ反射率Ｔ２を独立に制御可能な複数の画素を有するＤＭＤ５０とを備え、オフアクシス光学系となるようにＤＭＤ５０を配置し、色変調ライトバルブで形成される画像に対して、ＤＭＤ５０の画素面で生じる歪みを補正する歪みを与えるようになっている。

これにより、輝度変調素子および色変調ライトバルブを介して光源１０からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができる。
また、輝度変調素子を開口率の高いＤＭＤ５０で構成したので、色変調ライトバルブとＤＭＤ５０の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができる。したがって、従来に比して、表示画像の輝度が低下するのを抑制することができる。

さらに、オフアクシス光学系となるようにＤＭＤ５０を配置しても、色変調ライトバルブで形成される画像を歪みを少なくしてＤＭＤ５０の画素面に結像することができるので、比較的精度の高い２次変調を行うことができる。したがって、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができる。
さらに、光源として固体レーザや半導体レーザを利用しなくてもすむので、従来に比して、装置の小型化や高輝度化を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、画素対応関係テーブルを参照して透過率Ｔ１および反射率Ｔ２を決定するようになっている。
これにより、色変調ライトバルブで形成される画像に対して与える歪みを考慮して透過率Ｔ１および反射率Ｔ２を比較的容易に決定することができる。
さらに、本実施の形態では、各色変調ライトバルブの光学像をＤＭＤ５０の画素面に結像するリレーレンズ１６を備える。

これにより、リレーレンズ１６を介して各色変調ライトバルブの光学像を輝度変調素子の画素面に結像するので、各色変調ライトバルブの光学像を輝度変調素子の画素面に比較的精度よく結像することができることから比較的高精度な変調を行うことができる。したがって、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブは、液晶ライトバルブである。

これにより、既存の光学部品を利用することができるので、コストの上昇をさらに抑えることができる。
さらに、本実施の形態では、光源１０と色変調部１４との光路上に、光源１０からの光の輝度分布を均一化する輝度分布均一化部１２を設けた。
これにより、輝度分布ムラが生じる可能性を低減することができる。

さらに、本実施の形態では、輝度分布均一化部１２は、光源１０からの光を色変調ライトバルブの入射可能偏光方向に偏光する偏光変換素子１２ｃを有する。
これにより、光源１０からの光量の多くが色変調ライトバルブの変調対象となるので、表示画像の輝度を向上することができる。
さらに、本実施の形態では、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を仮決定し、仮決定した反射率Ｔ２およびＨＤＲ表示データに基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定し、決定した透過率Ｔ１に基づいて色変調ライトバルブの各画素の制御値を決定し、決定した透過率Ｔ１およびＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を決定し、決定した反射率Ｔ２に基づいて輝度変調素子の各画素の制御値を決定するようになっている。

これにより、表示解像度を決定する輝度変調素子の反射率Ｔ２の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、画質が劣化する可能性を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、仮決定した反射率Ｔ２およびＨＤＲ表示データに基づいて、輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出し、算出した透過率Ｔ１’に基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を算出するようになっている。

色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合は、仮決定された反射率Ｔ２に基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を直接算出するよりも、一旦、仮決定された反射率Ｔ２に基づいて輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出してから、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を算出した方が処理が簡単になる。したがって、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を比較的簡単に算出することができる。

さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調素子の画素について算出した透過率Ｔ１’に基づいて、その画素の透過率Ｔ１を算出するようになっている。
これにより、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調素子の画素の反射率Ｔ２に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１をさらに簡単に算出することができる。

さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調素子の画素について算出した透過率Ｔ１’の重み付け平均値を、その画素の透過率Ｔ１として算出するようになっている。
これにより、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調素子の画素の反射率Ｔ２に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１をさらに簡単に算出することができる。

さらに、本実施の形態では、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１に基づいて、その画素の反射率Ｔ２を算出するようになっている。
これにより、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ１に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を比較的簡単に算出することができる。

さらに、本実施の形態では、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の反射率Ｔ２を算出するようになっている。
これにより、色変調ライトバルブおよび輝度変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ１に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２をさらに簡単に算出することができる。

さらに、本実施の形態では、１段目の光変調素子として色変調ライトバルブを、２段目の光変調素子として輝度変調素子をそれぞれ利用するようになっている。
これにより、従来の投射型表示装置に光変調素子を１つだけ追加すればよいので、投射型表示装置１００を比較的容易に構成することができる。
上記実施の形態において、色変調ライトバルブは、発明１ないし４、８ないし１１の第１光変調素子に対応し、ＤＭＤ５０は、発明１ないし４、６、８ないし１１若しくは１３の第２光変調素子、または発明１、２、８若しくは９の反射型光変調素子に対応し、ダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂは、発明２または９の光分離手段に対応している。また、ダイクロイックプリズム４８は、発明２または９の光合成手段に対応し、ステップＳ１１０は、発明４の反射特性仮決定手段、または発明１１の反射特性仮決定ステップに対応し、ステップＳ１１２，Ｓ１１４は、発明４の光伝搬特性決定手段、または発明１１の光伝搬特性決定ステップに対応している。

また、上記実施の形態において、ステップＳ１１６は、発明４の第１制御値決定手段、または発明１１の第１制御値決定ステップに対応し、ステップＳ１１８は、発明４の反射特性決定手段、または発明１１の反射特性決定ステップに対応し、ステップＳ１２０は、発明４の第２制御値決定手段、または発明１１の第２制御値決定ステップに対応している。また、ステップＳ１１４，Ｓ１１８は、発明１ないし４の画像変形手段、または発明８ないし１１の画像変形ステップに対応している。

なお、上記実施の形態においては、ＴＩＲプリズム５２を設けて構成したが、これに限らず、図１６に示すように、ＴＩＲプリズム５２を設けずに構成することもできる。
図１６は、ＴＩＲプリズム５２を設けずに投射型表示装置１００を構成した場合を示す図である。
投射型表示装置１００は、図１６に示すように、光源１０、輝度分布均一化部１２、色変調部１４、リレーレンズ１６、輝度変調部１８および投射部２０で構成されている。

輝度変調部１８は、反射率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列したＤＭＤ５０で構成されている。ＤＭＤ５０は、リレーレンズ１６からの入射光の光軸と、投射部２０への出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されている。すなわち、ＤＭＤ５０は、投射部２０に対して正面に配置され、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂおよびリレーレンズ１６は、所定の入射角で光が入射するようにＤＭＤ５０に対して斜めに配置されている。

また、上記実施の形態においては、輝度変調素子をＤＭＤ５０で構成したが、これに代えて、図１７に示すように、輝度変調素子を反射型液晶ライトバルブ５４で構成することもできる。
図１７は、反射型液晶ライトバルブ５４を利用して投射型表示装置１００を構成した場合を示す図である。

投射型表示装置１００は、図１７に示すように、光源１０、輝度分布均一化部１２、色変調部１４、リレーレンズ１６、輝度変調部１８および投射部２０で構成されている。
輝度変調部１８は、反射率Ｔ２を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列した反射型液晶ライトバルブ５４と、反射型液晶ライトバルブ５４のコントラスト特性を向上させるためのλ／４板５６と、偏光板５８とで構成されている。反射型液晶ライトバルブ５４は、リレーレンズ１６からの入射光の光軸と、投射部２０への出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されている。まず、リレーレンズ１６からの光をλ／４板５６を介して反射型液晶ライトバルブ５４に入射し、入射した光の全波長領域の輝度を反射型液晶ライトバルブ５４により変調して反射する。そして、反射した光をλ／４板５６および偏光板５８を介して投射部２０に出射する。

反射型液晶ライトバルブ５４は、表面上に反射画素電極をマトリクス状に形成したシリコン基板と、透明電極を形成した透明基板をスペーサーを介して対向配置し、その間に液晶を封入して構成されている。シリコン基板には、反射画素電極を駆動するための駆動回路も形成されている。これら２つの基板の表面には、液晶を所定の方向に配向するための配向膜が形成されている。反射型液晶ライトバルブ５４は、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモードまたはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。

反射型液晶ライトバルブ５４も、ＤＭＤ５０と同様に、信号線および駆動トランジスタ等の遮光部位が反射画素電極の下に作り込まれているので、図２２に示すように開口率が大きく、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂおよびリレーレンズ１６に対して多少のアライメント誤差があっても表示画像の輝度を低下させることなく、モアレもあまり目立たないという特徴を有する。

これにより、輝度変調素子を開口率の高い反射型液晶ライトバルブ５４で構成したので、色変調ライトバルブと輝度変調素子の間のアライメント精度が高くなくても、表示画像の輝度をある程度確保することができる。また、色変調ライトバルブと輝度変調素子の間の光伝達において偏光特性を保持することができる。したがって、従来に比して、表示画像の輝度が低下するのを抑制することができる。また、ＤＭＤ５０で構成する場合に比して、高精細化ができるので画質を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。

この場合において、反射型液晶ライトバルブ５４は、発明７若しくは１４の第２光変調素子、または発明７若しくは１４の反射型液晶表示素子に対応している。
また、上記実施の形態においては、画素対応関係テーブルを参照して透過率Ｔ１および反射率Ｔ２を決定するように構成したが、これに限らず、画素対応関係テーブルを参照して、色変調ライトバルブの透過率Ｔ１および制御値、並びに輝度変調素子の反射率Ｔ２および制御値のうちいずれかを決定するように構成することができる。

また、上記実施の形態においては、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂとしてアクティブマトリックス型の液晶表示素子を用いて構成したが、これに限らず、透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂとしてパッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子を用いて構成することもできる。アクティブマトリックス型の液晶表示は、精密な階調表示ができるという利点があり、パッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子は、安価に製造できるという利点を有する。

また、上記実施の形態においては、輝度変調素子が１枚のＤＭＤ５０から構成されていることから、１つの制御値登録テーブル４２０を用意し、制御値登録テーブル４２０に基づいて輝度変調素子の各画素の制御値を決定するように構成したが、これに限らず、ＲＧＢ３原色ごとに制御値登録テーブル４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを用意し、制御値登録テーブル４２０Ｒ〜４２０Ｂに基づいて輝度変調素子の各画素の制御値を決定するように構成することもできる。輝度変調素子は、光の全波長領域の輝度を変調するため、制御値登録テーブル４２０には、代表的な波長の光の反射率が登録されている。しかしながら、ＲＧＢ３原色のそれぞれの波長については、必ずしも登録されている反射率とはならない。

そこで、輝度変調素子については、厳密に、ＲＧＢ３原色ごとに制御値に対応する反射率を測定し、制御値登録テーブル４２０Ｒ〜４２０Ｂを構成する。次いで、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２をＲＧＢ３原色ごとに決定し、Ｒについて算出した反射率Ｔ２に最も近似する反射率を制御値登録テーブル４２０Ｒのなかから検索し、検索により索出した反射率に対応する制御値を読み出す。同様に、Ｇについて算出した反射率Ｔ２およびＢについて算出した反射率Ｔ２に基づいて制御値登録テーブル４２０Ｇ，４２０Ｂから該当の制御値を読み出す。そして、輝度変調素子の同一の画素について読み出した制御値の平均値等をその画素の制御値として算出する。

これにより、輝度変調素子の各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素のＲＧＢ３原色ごとの透過率に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
また、上記実施の形態においては、輝度変調素子を、表示解像度を決定する光変調素子として構成したが、これに限らず、色変調ライトバルブを、表示解像度を決定する光変調素子として構成することもできる。この場合、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ１（先に決定される光変調素子の反射率等をＴ１とする。）を決定してから、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２（後に決定される光変調素子の反射率等をＴ２とする。）を決定する。また、上記と同様に、ＲＧＢ３原色ごとに制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂを用意し、制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂに基づいて色変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成することもできる。

具体的には、輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ１をＲＧＢ３原色ごとに決定し、Ｒについて算出した反射率Ｔ１に最も近似する反射率を制御値登録テーブル４００Ｒのなかから検索し、検索により索出した反射率に対応する制御値を読み出す。同様に、Ｇについて算出した反射率Ｔ１およびＢについて算出した反射率Ｔ１に基づいて制御値登録テーブル４００Ｇ，４００Ｂから該当の制御値を読み出す。そして、輝度変調素子の同一の画素について読み出した制御値の平均値等をその画素の制御値として算出する。

これにより、輝度変調素子の各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素のＲＧＢ３原色ごとの透過率に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
この場合において、色変調ライトバルブは、発明５または１２の第１光変調素子に対応し、輝度変調素子は、発明５または１２の第２光変調素子に対応している。

また、上記実施の形態においては、ＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調素子および色変調ライトバルブの制御値を決定するように構成したが、通常の各色８ビットＲＧＢ画像データを利用する場合、通常のＲＧＢ画像データの０〜２５５という値は、輝度の物理量ではなくあくまで相対的な０〜２５５という値である。そのため、通常のＲＧＢ画像データに基づいて本発明の表示装置の表示を行うためには、通常のＲＧＢ画像から、表示すべき物理的な輝度Ｒｐまたは表示装置全体の反射率等Ｔｐを決めなければいけない。

図１８は、入力値登録テーブル４４０のデータ構造を示す図である。
そのために、図１８の入力値登録テーブル４４０を用いれば、通常のＲＧＢ画像の０〜２５５という入力値から物理的な反射率等Ｔｐへの変換を行うことができ、かつ、このテーブルの反射率等Ｔｐの設定の仕方によって簡単に通常のＲＧＢ画像に対する表示の見た目（階調特性）を変更することが可能となる。このテーブルにおける反射率等Ｔｐは、上式（２）におけるＴｐであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率Ｔ１および反射率Ｔ２が決定され表示が行える。

図１９は、入力値登録テーブル４６０のデータ構造を示す図である。
図１９の入力値登録テーブル４６０は、反射率等Ｔｐの代わりに輝度レベルＲｐを用いたものである。このテーブルにおける輝度レベルＲｐは、上式（１）におけるＲｐであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率Ｔ１および反射率Ｔ２が決定され表示が行える。

また、上記実施の形態においては、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の反射率Ｔ２を算出するように構成したが、これに限らず、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した制御値をもとに、その制御値に対応する透過率Ｔ１_tableを制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂから読み出し、読み出した透過率Ｔ１_tableの重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の反射率Ｔ２を算出するように構成することもできる。

また、上記実施の形態においては、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに算出した透過率Ｔ１’の平均値等をその画素のＴ１’として算出するように構成したが、これに限らず、透過率Ｔ１’はそのままＲＧＢ３原色ごとに算出し、ステップＳ１１４において、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに算出した透過率Ｔ１の平均値等をその画素のＴ１として算出するように構成することもできる。

また、上記実施の形態においては、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の反射率Ｔ２を算出するように構成したが、これに限らず、輝度変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の最大値、最小値または平均値を算出し、その算出値に基づいてその画素の反射率Ｔ２を算出するように構成することもできる。

また、上記実施の形態において、色変調ライトバルブを透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂで構成したが、これに限らず、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であればどのようなものでも利用することができる。ここで、光伝搬特性とは、光の伝搬に影響を与える特性をいい、例えば、光の透過特性、反射特性、屈折特性その他の伝搬特性が含まれる。

また、上記実施の形態においては、説明を簡単にするため、画素数および階調数が小さい光変調素子を用いているが、画素数および階調数が大きい光変調素子を用いる場合においても上記実施の形態と同様に処理することができる。
また、上記実施の形態においては、説明を簡単にするため、ゲインＧ＝１．０と設定したが、ハードウェア構成によっては、ゲインＧ＝１．０ではなくなる。また、実際の計算コストを考えたときには、ゲインＧの影響を含んだかたちで制御値および反射率等を制御値登録テーブルに登録しておく方とよい。

また、上記実施の形態において、図１０のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ＲＯＭ７２にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ７４に読み込んで実行するようにしてもよい。
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。

また、上記実施の形態においては、本発明に係る光変調装置および光学表示装置、並びに光変調方法および画像表示方法を、図１に示すように、投射型表示装置１００に適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。

投射型表示装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係を示す図である。透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係を示す図である。透過型液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０ＢとＤＭＤ５０の結像関係を示す図である。リレーレンズ１６の構成を示す図である。リレーレンズ１６の動作原理を示す図である。表示制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。制御値登録テーブル４００Ｒのデータ構造を示す図である。制御値登録テーブル４２０のデータ構造を示す図である。表示制御処理を示すフローチャートである。トーンマッピング処理を説明するための図である。輝度変調素子の反射率Ｔ２を仮決定する場合を示す図である。輝度変調素子の画素単位で色変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する場合を示す図である。色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する場合を示す図である。輝度変調素子の各画素の反射率Ｔ２を決定する場合を示す図である。ＴＩＲプリズム５２を設けずに投射型表示装置１００を構成した場合を示す図である。反射型液晶ライトバルブ５４を利用して投射型表示装置１００を構成した場合を示す図である。入力値登録テーブル４４０のデータ構造を示す図である。入力値登録テーブル４６０のデータ構造を示す図である。透過型液晶ライトバルブの各画素の画素面を示す図である。特許文献１記載の投射型表示装置における第１光変調素子および第２光変調素子の光路の構成を示す図である。反射型光変調素子の各画素の画素面を示す図である。

符号の説明

１００…投射型表示装置，１０…光源，１０ａ…ランプ，１０ｂ…リフレクタ，１２…輝度分布均一化部，１２ａ，１２ｂ…フライアイレンズ，１２ｃ…偏光変換素子，１２ｄ…集光レンズ，１４…色変調部，４０Ｒ〜４０Ｂ，４０ＲＢ…透過型液晶ライトバルブ，４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ₁〜４２Ｂ₃，４２ＲＢ…フィールドレンズ，４４ａ，４４ｂ…ダイクロイックミラー，４６ａ〜４６ｃ…ミラー，４８…ダイクロイックプリズム，１６…リレーレンズ，１８…輝度変調部，５０…ＤＭＤ，５２…ＴＩＲプリズム，５４…反射型液晶ライトバルブ，５６…λ／４板，５８…偏光板，２０…投射部，７０…ＣＰＵ，７２…ＲＯＭ，７４…ＲＡＭ，７８…Ｉ／Ｆ，７９…バス，８０…ライトバルブ駆動装置，８２…記憶装置，１９９…ネットワーク，４００Ｒ〜４００Ｇ，４２０，４２０Ｒ〜４２０Ｇ…制御値登録テーブル，４４０，４６０…入力値登録テーブル

Claims

第１光変調素子と、前記第１光変調素子からの光を入射する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して光源からの光を変調する装置であって、
前記第２光変調素子を反射型光変調素子で構成し、
前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように前記第２光変調素子を配置し、
前記第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形手段を備えることを特徴とする光変調装置。
光源と、前記光源からの光を異なる複数の特定波長領域の光に分離する光分離手段と、前記光分離手段で分離した光をそれぞれ入射する複数の第１光変調素子と、前記各第１光変調素子からの光を合成する光合成手段と、前記光合成手段からの光を入射する第２光変調素子とを備え、前記各第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
前記第２光変調素子を反射型光変調素子で構成し、
前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように前記第２光変調素子を配置し、
前記各第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形手段を備えることを特徴とする光学表示装置。
請求項２において、
前記第１光変調素子は、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記第２光変調素子は、光の反射特性を独立に制御可能な複数の画素を有する光変調素子であり、
前記画像変形手段は、前記所定角に応じた歪みを考慮して前記第１光変調素子の画素および前記第２光変調素子の画素の対応関係を規定した画素対応関係テーブルおよび表示データに基づいて、前記第１光変調素子の光伝搬特性および制御値、並びに前記第２光変調素子の反射特性および制御値のうちいずれかを決定するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
請求項３において、
前記第２光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第２光変調素子の各画素の反射特性を仮決定する反射特性仮決定手段と、前記反射特性仮決定手段で仮決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備え、
前記画像変形手段を、前記光伝搬特性決定手段、前記第１制御値決定手段、前記反射特性決定手段および前記第２制御値決定手段のうちいずれかに適用したことを特徴とする光学表示装置。
請求項３において、
前記第１光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であり、
さらに、前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の反射特性を決定する反射特性決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記反射特性決定手段で決定した反射特性および前記表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する光伝搬特性決定手段と、前記光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備え、
前記画像変形手段を、前記反射特性決定手段、前記第１制御値決定手段、前記光伝搬特性決定手段および前記第２制御値決定手段のうちいずれかに適用したことを特徴とする光学表示装置。
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記第２光変調素子をＤＭＤで構成したことを特徴とする光学表示装置。
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記第２光変調素子を反射型液晶表示素子で構成したことを特徴とする光学表示装置。
第１光変調素子を介して光源からの光を変調する第１次変調ステップと、第２光変調素子を介して前記第１光変調素子からの光を変調する第２次変調ステップとを含み、前記光源からの光を変調する方法であって、
前記第２光変調素子は、反射型光変調素子であり、前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されており、
前記第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形ステップを含むことを特徴とする光変調方法。
光を異なる複数の特定波長領域の光に分離する光分離手段を介して光源からの光を分離する光分離ステップと、前記光分離手段からの各分離光ごとに、第１光変調素子を介して当該分離光を変調する第１次変調ステップと、光を合成する光合成手段を介して前記各第１光変調素子からの分離光を合成する光合成ステップと、第２光変調素子を介して前記光合成手段からの光を変調する第２次変調ステップとを含み、前記光源からの光を変調して画像を表示する方法であって、
前記第２光変調素子は、反射型光変調素子であり、前記第１光変調素子を介して前記第２光変調素子に入射する入射光の光軸と、前記入射光が前記第２光変調素子で反射して前記第２光変調素子から出射する出射光の光軸とが所定角をなすオフアクシス光学系となるように配置されており、
前記各第１光変調素子で形成される画像に対して、前記所定角に応じた歪みを与える画像変形ステップを含むことを特徴とする画像表示方法。