JP2006084760A - マルチプロジェクションディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 重畳領域の輝度を、表示画像の明るさ等に応じて調整することが可能なマルチプロジェクションディスプレイを提供する。
【解決手段】 プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２は、各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２によって表示される２つの画像が滑らかに連結されるように、それぞれの投写領域の一部が互いに重畳するように配設されている。本実施形態では、プロジェクタユニットＰＪ１の投写領域Ｇ１と、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２とが、Ｘ方向に並ぶように配設されており、その重畳領域Ｇ１２には、双方のプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２から共通の光学像が投写されて、合成投写領域Ｇａ全体に１つの連続した画像が表示されるようになっている。また、重畳領域Ｇ１２には、特定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板８１が、スクリーン８０の背面８０ａ側に備えられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のプロジェクタユニットによって１つの大画面画像を表示することのできるマルチプロジェクションディスプレイに関する。

複数のプロジェクタユニットで生成される光学像を、それぞれが連結するようにスクリーンに投写することによって、１つの大画面画像を表示することのできるマルチプロジェクションディスプレイが知られている。各プロジェクタユニットは、光源から出射した光を画像信号に応じて変調する液晶ライトバルブ等の光変調装置を備えており、光変調装置から出射する光量を制御することによって階調を有する光学像を形成している。

複数のプロジェクタユニットは、各プロジェクタユニットによって表示される画像が滑らかに連結されるよう、隣接する画像同士が互いに一部を重畳するように配設されている。複数のプロジェクタユニットからの投写光が合成される重畳領域は、他の領域に比べて輝度が高くなってしまうことから、重畳領域の階調を調整したり、遮光性を備えた光学部品等を備えたりすることによって重畳領域の輝度を低減する提案がなされている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−２６８４７６号公報

しかしながら、各プロジェクタユニットから投写される光の中には、光変調装置からの出射光量を最も抑えた状態でも、僅かに光変調装置から漏出する漏れ光が混在している。このため、暗い画像を表示する際に、複数のプロジェクタユニットからの漏れ光が重畳領域で合成され、重畳領域が非重畳領域に比べて明るくなる、所謂「黒浮き」の現象が起きてしまう。黒浮きは、階調の調整によって抑制することは不可能であるうえ、特許文献１に示されているような光学部品等による減光では、画像の明るさに応じて減光量を調整することは困難であった。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、重畳領域の光量を、表示画像の明るさ等に応じて調整することが可能なマルチプロジェクションディスプレイを提供することにある。

本発明のマルチプロジェクションディスプレイは、光源と、前記光源から出射した光を変調して、偏光方向が揃った偏光光からなる光学像を形成する液晶型光変調装置と、前記液晶型光変調装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズとを備えた複数のプロジェクタユニットと、前記複数のプロジェクタユニットから投写された複数の光学像を透過させて画像を表示可能なスクリーンとを備え、前記複数のプロジェクタユニットから前記スクリーンに投写された複数の光学像のうち、隣接する２つの光学像の一部が互いに重畳するように、前記複数のプロジェクタユニットを配設したマルチプロジェクションディスプレイであって、さらに、前記２つの光学像が重畳される重畳領域に備えられ、所定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板と、前記重畳領域に光学像を投写する２つのプロジェクタユニットのうち、少なくとも１つのプロジェクタユニットの前記液晶型光変調装置から前記偏光板に至る光路上に備えられ、前記液晶型光変調装置から出射した偏光光の偏光方向を回転可能な偏光方向調整器とを有することを特徴とする。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、偏光方向調整器が、偏光光の偏光方向を回転することによって、偏光板を透過する光量を調整することが可能となる。このため、表示画像の明るさに応じて偏光方向の回転角を定めることによって、重畳領域の光量を、表示画像の明るさに応じて調整することが可能となり、重畳領域の黒浮きを抑制することが可能となる。

このマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記重畳領域に光学像を投写する前記２つのプロジェクタユニットのうち、いずれか一方のプロジェクタユニットの投写領域には、非重畳領域にも前記偏光板が備えられ、前記２つのプロジェクタユニットの双方が、前記偏光方向調整器を備えていることが望ましい。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、前記２つのプロジェクタユニットのうち、一方のプロジェクタユニットの投写領域には、重畳領域にのみ偏光板が備えられ、他方のプロジェクタユニットの投写領域には、重畳領域、非重畳領域ともに偏光板が備えられている。このため、前記一方のプロジェクタユニットにおいて、偏光方向調整器で偏光方向の回転を行うことで、重畳領域の光量を調整することが可能となり、重畳領域の黒浮きを抑制することが可能となる。さらに、前記他方のプロジェクタユニットにおいて、偏光方向調整器で偏光方向の回転を行うと、前記他方のプロジェクタユニットの投写領域全体の光量を調整することが可能となるため、２つのプロジェクタユニットの機差等に起因する投写光量の偏差を吸収し、双方の投写光量を略均一に揃えることが可能となる。

このマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光方向調整器は、前記投写レンズの入射側の光路に備えられていることが望ましい。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、偏光方向調整器が投写レンズの入射側に備えられているため、偏光方向調整器は、投写レンズによって拡大される前の光学像（偏光光）の偏光方向を回転することになる。このため、偏光方向調整器の大型化、及びこれに伴うコストの上昇を抑制することが可能となる。

このマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光板は、前記スクリーンの投写面側に備えられていることが望ましい。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、偏光板がスクリーンの投写面側、即ち画像の視角方向から見て背面側に備えられているため、偏光板が備えられている領域と、備えられていない領域との視覚的な相違を目立たなくすることが容易になる。

このマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光板は、前記スクリーンに一体的に備えられていることが望ましい。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、偏光板がスクリーンに一体的に備えられていることから、光量の調整に伴う発熱を、スクリーンの外側（スクリーンの投写面の反対側）に放出することが可能となる。さらに、投写レンズによって拡大された投写光（光学像）を用いて光量の調整を行うことになるため、大きな面積で放熱することが可能となり、偏光板の放熱効率を高めることが可能とる。この結果、高温時に特性が劣化しやすい液晶型光変調装置や光源に対する熱の影響を抑制することが可能となる。

本発明のマルチプロジェクションディスプレイは、光源と、前記光源から出射した光を変調して光学像を形成する光変調装置と、前記光変調装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズとを備えた複数のプロジェクタユニットと、前記複数のプロジェクタユニットから投写された複数の光学像を透過させて画像を表示可能なスクリーンとを備え、前記複数のプロジェクタユニットから前記スクリーンに投写された複数の光学像のうち、隣接する２つの光学像の一部が互いに重畳するように、前記複数のプロジェクタユニットを配設したマルチプロジェクションディスプレイであって、さらに、前記２つの光学像が重畳される重畳領域に備えられ、所定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板と、前記重畳領域に光学像を投写する２つのプロジェクタユニットのうち、少なくとも１つのプロジェクタユニットの前記光源から前記偏光板に至る光路上に備えられ、入射した光から偏光方向が揃った偏光光を形成して出射する偏光形成部と、前記偏光形成部から前記偏光板に至る光路上に備えられ、前記偏光形成部で形成された偏光光の偏光方向を回転可能な偏光方向調整器とを有することを特徴とする。

このマルチプロジェクションディスプレイによれば、偏光方向調整器が、偏光光の偏光方向を回転することによって、偏光板を透過する光量を調整することが可能となる。このため、表示画像の明るさに応じて偏光方向の回転角を定めることによって、重畳領域の光量を、表示画像の明るさに応じて調整することが可能となり、重畳領域の黒浮きを抑制することが可能となる。

このマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記光変調装置は、入射した光の出射方向を制御することにより前記光源から出射した光を変調するミラーデバイスであってもよい。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るマルチプロジェクションディスプレイについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイを示す説明図であり、（ａ）は、マルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図、（ｂ）は、光学像が投写されたスクリーンを示す背面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１は、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２と、透過型のスクリーン８０とを有しており、各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２からスクリーン８０の背面（投写面）８０ａ側に投写された光学像は、スクリーン８０を透過して、スクリーン８０の前面８０ｂに画像として表示される。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２は、各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２によって表示される２つの画像が滑らかに連結されるように、それぞれの投写領域の一部が互いに重畳するように配設されている。本実施形態では、プロジェクタユニットＰＪ１の投写領域Ｇ１（Ｘ方向の位置がａ１〜ａ３の領域）と、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２（ａ２〜ａ４）とが、Ｘ方向に並ぶように配設されており、その重畳領域Ｇ１２（ａ２〜ａ３）には、双方のプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２から共通の光学像が投写されて、合成投写領域Ｇａ（ａ１〜ａ４）全体に１つの連続した画像が表示されるようになっている。

スクリーン８０は、拡散板、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ（いずれも図示せず）等の構成部材が一体的に積層された層状構造を有しており、その背面８０ａ側の重畳領域Ｇ１２には、所定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板８１が備えられている。

次に、マルチプロジェクションディスプレイ１が備えるプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態の２つプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２は、いずれも同一の構成を有しているため、プロジェクタユニットＰＪ１についてのみ説明を行う。

図２は、本実施形態におけるプロジェクタユニットＰＪ１の光学系の概略構成を示す構成図であり、光源から出射された光が、スクリーン８０に至るまでの光路を示している。
図２に示すように、プロジェクタユニットＰＪ１は、照明光学系１０と、色光分離光学系２０と、リレー光学系３０と、液晶型光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５０と、偏光方向調整器６０と、投写レンズ７０とを備えている。

照明光学系１０は、光源１１と、第１のレンズアレイ１２と、第２のレンズアレイ１３と、偏光変換素子１４と、重畳レンズ１５とを備えており、光源１１は、ｓ偏光（振動方向（偏光軸）が入射面に垂直な偏光）成分と、ｐ偏光（偏光軸が入射面に平行な偏光）成分とを含むランダムな偏光方向（偏光軸の方向）の光線束を出射する。

光源１１から出射された光線束は、微小なレンズ１２ａがマトリクス状に配置された第１のレンズアレイ１２によって多数の微小な光線束に分割される。第２のレンズアレイ１３及び重畳レンズ１５は、分割された光線束のそれぞれが、照明対象である３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの全体を照射するように備えられている。このため、各光線束が液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの入射側表面で重畳され、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの全体がほぼ均一に照明される。

第２のレンズアレイ１３と重畳レンズ１５との間には、偏光変換素子１４が備えられている。偏光変換素子１４は、非偏光な光を液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂで効率よく利用可能とするため、特定の偏光方向を有する偏光光に揃える機能を有している。本実施形態の偏光変換素子１４は、偏光ビームスプリッタアレイと選択位相差板（いずれも図示せず）との組み合わせによって形成されており、偏光ビームスプリッタアレイによって光源１１から出射された光をｓ偏光光とｐ偏光光とに分離し、選択位相差板によってｐ偏光光をｓ偏光光に変換する。つまり、偏光変換素子１４に入射した光の大部分は、ｓ偏光光に揃えられて色光分離光学系２０に入射する。

色光分離光学系２０は、照明光学系１０から出射された光を、波長域の異なる３色の光に分離する。第１のダイクロイックミラー２１は、略赤色の光を透過させるとともに、透過する光よりも短波長の光を反射する。第１のダイクロイックミラー２１を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー２２で反射されて赤色光用の液晶ライトバルブ４０Ｒを照明する。

第１のダイクロイックミラー２１で反射された光のうち、緑色光Ｇは、第２のダイクロイックミラー２３によって反射されて緑色光用の液晶ライトバルブ４０Ｇを照明する。また、青色光Ｂは、第２のダイクロイックミラー２３を透過し、リレー光学系３０を通過して、青色光用の液晶ライトバルブ４０Ｂを照明する。

なお、青色光Ｂの経路は、他の色光の経路に比べて長くなってしまうことから、光線束の発散によって、液晶ライトバルブ４０Ｂへの照明効率が低下するのを抑制するために、青色光Ｂの経路には、リレー光学系３０が設けられている。

リレー光学系３０は、入射側レンズ３１と、第１の反射ミラー３２と、リレーレンズ３３と、第２の反射ミラー３４と、出射側レンズ３５とを備えている。色光分離光学系２０から出射した青色光Ｂは、入射側レンズ３１によってリレーレンズ３３の近傍で収束し、出射側レンズ３５に向けて発散する。

各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、色光分離光学系２０及びリレー光学系３０において、偏光方向が変化しないため、それぞれの大部分はｓ偏光光のまま液晶型光変調装置としての液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射する。

各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、複数の画素を備えた液晶パネル４１を備えており、液晶パネル４１の入射側表面及び出射側表面には、それぞれ入射側偏光板４２及び出射側偏光板４３が貼り付けられている。液晶パネル４１は、図示しない一対の透明基板間に液晶が封入されており、各透明基板の内面には、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能な透明電極が形成されている。

入射側偏光板４２及び出射側偏光板４３は、偏光光を透過可能な方向（透過軸）と、偏光光を吸収する方向（吸収軸）とを有しており、偏光軸が透過軸と一致する偏光成分のみを透過可能になっている。本実施形態では、入射側偏光板４２は、その透過軸がｓ偏光光の偏光軸と一致するように備えられており、出射側偏光板４３は、その透過軸がｐ偏光光の偏光軸と一致するように備えられている。なお、偏光変換素子１４から出射される偏光光が、ｐ偏光成分をほとんど含まない理想的なｓ偏光光として液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに至る場合には、入射側偏光板４２を省略することも可能である。

各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射する各色光の大部分はｓ偏光光であるため、そのほとんどは入射側偏光板４２を透過して、液晶パネル４１に入射する。ここで、液晶パネル４１の各画素に、画像データに応じた駆動電圧が印加されると、液晶パネル４１に入射したｓ偏光光は、駆動電圧に応じて変調され、画素毎に異なる偏光方向を有した偏光光となる。この偏光光のうち、ｐ偏光成分のみが出射側偏光板４３を透過する。つまり、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂが、画像データに応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させることによって、階調を有する光学像が色光毎に形成される。液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出射したｐ偏光光からなる光学像は、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出射された各色の光学像（ｐ偏光光）を合成してカラー画像を表す光学像を形成する。クロスダイクロイックプリズム５０によって合成されたｐ偏光光からなる光学像は、偏光方向調整器６０に出射される。

偏光方向調整器６０は、入射する偏光光の偏光方向を回転させる機能を有している。具体的には、偏光方向調整器６０は、例えば、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネルで構成することが可能である。各透明基板の内面には、液晶全体に対して均一の駆動電圧を印加可能な透明電極が形成されており、透明電極に印加する電圧を制御して液晶の配向を変化させることによって、入射する偏光光の偏光方向を０°〜９０°の範囲で変化させて出射することが可能になっている。本実施形態では、偏光光の偏光方向は、透明電極に電圧を印加しない状態で９０°回転し、印加する電圧に応じて偏光方向の回転を０°に近づけることが可能になっている。つまり、偏光方向調整器６０にｐ偏光光が入射されると、電圧を印加しない状態では、そのほとんどがｓ偏光光として出射され、電圧を印加した状態では、印加電圧に応じて、出射光に含まれるｓ偏光成分は小さくなる。偏光方向調整器６０から出射した光は、投写レンズ７０によって、スクリーン８０に拡大投写される。

前述したように、スクリーン８０の背面８０ａの重畳領域Ｇ１２（図１参照）には、偏光板８１が備えられている。本実施形態の偏光板８１は、透過軸がｓ偏光光の偏光軸と一致するようにスクリーン８０の背面８０ａに貼り付けられており、入射する偏光光のｓ偏光成分のみを透過可能になっている。クロスダイクロイックプリズム５０から出射される光学像は、ｐ偏光光からなっており、偏光方向調整器６０に電圧を印加しない状態では、偏光方向調整器６０からｓ偏光光となって出射されるため、投写レンズ７０から投写される光学像は、偏光板８１によってほとんど吸収されることなく、スクリーン８０に至る。一方、偏光方向調整器６０に電圧を印加した状態では、偏光板８１を透過してスクリーン８０に至る光量の割合は、印加する電圧に応じて約０％〜１００％の範囲で可変となる。

図３は、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１の概略構成を示すブロック図であり、図４は、マルチプロジェクションディスプレイ１が備えるプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の概略構成を示すブロック図である。

図３に示すように、マルチプロジェクションディスプレイ１は、制御部９０によってその動作が制御され、制御部９０には、記憶部９１と、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２とが接続されている。また、マルチプロジェクションディスプレイ１は、図示しない外部接続端子を備えており、外部の画像供給装置から供給された画像信号を受け取ることができる。

制御部９０は、外部の画像供給装置から受信した画像信号を、必要に応じて（画像信号がアナログの場合に）ＡＤ変換した後、画像信号を各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各画素に対応させるための解像度変換や、各種画像処理を行い、合成投写領域Ｇａに対応する原画像データを１フレーム毎に生成する。原画像データは、色（ＲＧＢ）毎に生成され、各画素の階調を表す複数の画素値によって構成されている。記憶部９１は、画像処理の際の一時記憶等に用いられ、少なくとも１フレーム分の原画像データを記憶することが可能になっている。

制御部９０は、１フレーム分の原画像データを生成すると、この原画像データから、各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２が受け持つべき単位画像データを切り出して各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２に出力する。

図４に示すように、プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のそれぞれは、プロジェクタ制御部９５によってその動作が制御され、プロジェクタ制御部９５には、単位画像データを一時的に記憶するためのデータ記憶部９６と、３つの液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂと、偏光方向調整器駆動部６５とが接続されている。液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ及び偏光方向調整器駆動部６５は、それぞれ前述した液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ及び偏光方向調整器６０を駆動する。

プロジェクタ制御部９５は、制御部９０から単位画像データを受信すると、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの出力特性に応じた画像処理等を行った後、各投写領域Ｇ１，Ｇ２のＸ方向の位置に応じた補正を行う。

図５は、投写領域Ｇ１，Ｇ２のＸ方向の位置に応じた補正を説明するグラフである。図５（ａ）は、プロジェクタユニットＰＪ１の補正値を、図５（ｂ）は、プロジェクタユニットＰＪ２の補正値を表しており、この補正値を単位画像データの各画素値に乗じる補正を行う。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、非重畳領域（ａ１〜ａ２、ａ３〜ａ４の領域）では、対応する画素値の補正値が１であるため補正は行われない。一方、重畳領域（ａ２〜ａ３の領域）では、各投写領域Ｇ１，Ｇ２の端部（それぞれａ３，ａ２）に行くほど補正値が小さくなって端部では０となっている。ここで、重畳領域Ｇ１２における双方のプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の補正値の合計は、Ｘ方向の位置によらず約１になるようになっており、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２からの投写光が合成された際の輝度が、非重畳領域に比べて極端に高くなるのを防いでいる。また、重畳領域Ｇ１２の一方の端部ａ２では、投写光のすべてがプロジェクタユニットＰＪ１によるものであるが、他方の端部ａ３に近づくほど、プロジェクタユニットＰＪ１の投写光が減少するとともにプロジェクタユニットＰＪ２の投写光が増加して、端部ａ３では、投写光のすべてがプロジェクタユニットＰＪ２によるものとなる。このため、２つの光学像の連結が滑らかとなり、重畳領域Ｇ１２で画像が不連続となるのを抑制することができる。

プロジェクタ制御部９５は、補正した単位画像データを、液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂに出力する。その後、液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂが、単位画像データに応じた駆動電圧を液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各画素に印加することにより、入力された画像信号に応じた画像がスクリーン８０の前面８０ｂに表示される。

このとき、プロジェクタ制御部９５は、画素値の補正によって抑制することができない低輝度時における重畳領域Ｇ１２の黒浮きを抑制するために、偏光方向調整器６０を用いて輝度の調整を行っている。具体的には、制御部９０は、単位画像データを各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２に出力するのに先立って、生成した１フレーム分の原画像データの中から、重畳領域Ｇ１２及びその周辺を形成する画素の画素値に応じた制御信号を単位画像データとともに各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２に出力する。

各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のプロジェクタ制御部９５は、入力された単位画像データを前述したように補正して、これを液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂに出力するとともに、入力された制御信号を偏光方向調整器駆動部６５に出力する。その後、液晶ライトバルブ駆動部４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂが、単位画像データに応じた駆動電圧を液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各画素に印加する一方、偏光方向調整器駆動部６５は、制御信号に応じた駆動電圧を偏光方向調整器６０に印加して、光学像を構成する光の偏光方向を回転する。これにより、偏光板８１を透過する光量が制限されて、重畳領域Ｇ１２の黒浮きが低減する。

ここで、表示画像の輝度が低いほど、投写光に含まれる漏れ光の割合が高くなり、黒浮きが顕著になるため、本実施形態では、重畳領域Ｇ１２及びその周辺の画素値が小さい（暗い）ほど、偏光板８１を透過する光量が小さくなるように駆動電圧を制御して偏光方向を回転する。

なお、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のうち、いずれか一方から投写される光学像の偏光方向を回転するだけでも、重畳領域Ｇ１２の輝度を低減することが可能であるため、この場合には、他方のプロジェクタユニットに偏光方向調整器６０を備える必要はない。

以上説明したように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、偏光方向調整器６０が、表示画像の明るさに応じて偏光光の偏光方向を回転し、偏光板８１を透過する光量を調整している。この結果、重畳領域Ｇ１２の光量を、表示画像の明るさに応じて調整することが可能となり、重畳領域Ｇ１２の黒浮きを抑制することが可能となる。

（２）本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、偏光方向調整器６０が、投写レンズ７０の入射側に備えられているため、偏光方向調整器６０は、投写レンズ７０によって拡大される前の光学像（偏光光）の偏光方向を回転することになる。このため、偏光方向調整器６０の大型化、及びこれに伴うコストの上昇を抑制することが可能となる。

（３）本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、偏光板８１がスクリーン８０の背面８０ａ側に備えられているため、偏光板８１が備えられている領域（重畳領域Ｇ１２）と、備えられていない領域との視覚的な相違を目立たなくすることが容易になる。

（４）本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、偏光板８１がスクリーン８０に貼り付けられている。即ち、偏光版８１がスクリーン８０に一体的に備えられていることから、光量の調整に伴う発熱を、スクリーン８０の前面８０ｂ側に放出することが可能となる。さらに、投写レンズ７０によって拡大された投写光（光学像）を用いて光量の調整を行うことになるため、大きな面積で放熱することが可能となり、偏光板８１の放熱効率を高めることが可能とる。この結果、高温時に特性が劣化しやすい液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂや照明光学系１０に対する熱の影響を抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係るマルチプロジェクションディスプレイについて、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイを示す説明図であり、（ａ）は、マルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図、（ｂ）は、光学像が投写されたスクリーンを示す背面図である。

図６（ａ）に示すように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１は、第１実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１と同様の構成を有しているが、スクリーン８０の背面８０ａにおいて、偏光板８１が備えられる範囲が異なっている。本実施形態の偏光板８１は、投写領域Ｇ２（ａ２〜ａ４）の全体に一体的に備えられており、重畳領域Ｇ１２（ａ２〜ａ３）に加えて、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２の非重畳領域（ａ３〜ａ４）にも備えられていることになる。

本実施形態において、重畳領域Ｇ１２の黒浮きを低減する際には、投写領域の非重畳領域に偏光板８１が備えられていないプロジェクタユニットＰＪ１の偏光方向調整器６０によって偏光方向を回転する。一方、投写領域の非重畳領域に偏光板８１が備えられたプロジェクタユニットＰＪ２の偏光方向調整器６０によって偏光方向を回転すると、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２の全体の輝度を低減することが可能となる。このため、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の投写光量に偏差がある場合、光量が多いプロジェクタユニットをプロジェクタユニットＰＪ２として配設し、プロジェクタユニットＰＪ２の偏光方向調整器６０によって偏光方向を回転することで、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の投写光量を揃えることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のうち、一方のプロジェクタユニットＰＪ１の投写領域Ｇ１には、重畳領域Ｇ１２にのみ偏光板８１が備えられ、他方のプロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２には、重畳領域Ｇ１２に加えて、非重畳領域にも偏光板８１が一体的に備えられている。このため、一方のプロジェクタユニットＰＪ１において、偏光方向調整器６０で偏光方向の回転を行うことで、重畳領域Ｇ１２の光量を調整することが可能となり、重畳領域Ｇ１２の黒浮きを抑制することが可能となる。さらに、他方のプロジェクタユニットＰＪ２において、偏光方向調整器６０で偏光方向の回転を行うと、他方のプロジェクタユニットＰＪ２の投写領域Ｇ２全体の光量を調整することが可能となるため、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の機差等に起因する投写光量の偏差を吸収し、双方の投写光量を略均一に揃えることが可能となる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係るマルチプロジェクションディスプレイについて、図面を参照して説明する。本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイは、前記第１実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１と同様の構成を有しているが、各プロジェクタユニットの内部構成が異なっている。本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイが備える２つのプロジェクタユニットは、光源から出射した光を、カラーホイールによってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色光に変換し、ミラーデバイスにより時間変調してカラー画像を表示するプロジェクタユニットである。

図７は、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイが備える２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のうち、一方のプロジェクタユニットＰＪ１の光学系の概略構成を示す構成図であり、光源から出射された光が、スクリーンに至るまでの光路を示している。なお、他方のプロジェクタユニットＰＪ２は、プロジェクタユニットＰＪ１と同一の構成を有しているため、その説明は省略する。

図７に示すように、プロジェクタユニットＰＪ１は、光源１１０と、カラーホイール１２０と、光変調装置としてのミラーデバイス１３０と、偏光形成部としての偏光変換素子１４０と、偏光方向調整器１５０と、光吸収体１６０と、投写レンズ１７０等とを有している。

光源１１０から出射された非偏光の光は、カラーホイール１２０を介してミラーデバイス１３０を照明する。カラーホイール１２０は、円盤状に形成されるとともに、その中心部には、図示しない電動モータ等の駆動装置が備えられており、周方向に回転可能になっている。また、カラーホイール１２０には、周方向に沿ってＲ、Ｇ、Ｂの各色光を透過する薄膜干渉フィルタ等からなるカラーフィルタが備えられており、カラーホイール１２０の回転によって、ミラーデバイス１３０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光で順次照明される。

光変調装置としてのミラーデバイス１３０には、画素としての複数のマイクロミラー（図示せず）がマトリクス状に配置されており、画像データに応じてミラーデバイス１３０を駆動することにより、各マイクロミラーの反射面の向きを２方向に変化させることができる。そのうちの１方向（ＯＮ方向）は、入射した光を投写レンズ１７０に向かって出射可能な方向であり、ＯＮ方向のマイクロミラーによって反射された光は、光学像を形成し、投写レンズ１７０によってスクリーン８０に投写される。他の１方向（ＯＦＦ方向）は、プロジェクタユニットＰＪ１内に備えられた光吸収体１６０に向かって出射される方向であり、ＯＦＦ方向のマイクロミラーによって反射された光は、投写レンズ１７０から投写されることなく、光吸収体１６０に吸収される。

ミラーデバイス１３０は、赤色光で照明されている期間に、赤色光からなる光学像を形成してこれをスクリーン８０に投写する。同様に、緑色光及び青色光で照明されている期間には、それぞれ緑色光及び青色光からなる光学像を形成して投写する。これにより、スクリーン８０には、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に各色光からなる光学像が順次投写され、残像現象によりカラーの画像として認識される。

なお、プロジェクタユニットＰＪ１は、マイクロミラーがＯＮ方向となる時間を、画素値に応じたパルス変調（ＰＷＭ）によって制御することで、多階調表示が可能となっている。

ミラーデバイス１３０と投写レンズ１７０との間には、偏光形成部としての偏光変換素子１４０が備えられている。偏光変換素子１４０は、非偏光の光を、特定の偏光方向を有する偏光光に揃える機能を有しており、本実施形態では、偏光変換素子１４０に入射した非偏光の光の大部分を、ｐ偏光光に揃えるようになっている。偏光変換素子１４０によってｐ偏光光に揃えられた光（光学像）は、偏光方向調整器１５０に入射する。

偏光方向調整器１５０は、入射する偏光光の偏光方向を回転する機能を有している。前記第１実施形態と同様、偏光方向調整器１５０は、例えば、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネルで構成することが可能である。各透明基板の内面には、液晶全体に対して均一の駆動電圧を印加可能な透明電極が形成されており、透明電極に印加する電圧を制御して液晶の配向を変化させることによって、入射する偏光光の偏光方向を０°〜９０°の範囲で変化させて出射することが可能になっている。本実施形態では、偏光光の偏光方向は、透明電極に電圧を印加しない状態で９０°回転し、印加する電圧に応じて偏光方向の回転を０°に近づけることが可能になっている。つまり、偏光方向調整器１５０にｐ偏光光が入射されると、電圧を印加しない状態では、そのほとんどがｓ偏光光として出射され、電圧を印加した状態では、印加電圧に応じて、出射光に含まれるｓ偏光成分は小さくなる。偏光方向調整器１５０から出射した光は、投写レンズ１７０によって、スクリーン８０に拡大投写される。

前記第１実施形態と同様、スクリーン８０の背面８０ａの重畳領域Ｇ１２（図１参照）には、偏光板８１が備えられている。本実施形態の偏光板８１は、透過軸がｓ偏光光の偏光軸と一致するようにスクリーン８０の背面８０ａに貼り付けられており、入射する偏光光のｓ偏光成分のみを透過可能になっている。偏光変換素子１４０出射される光学像は、ｐ偏光光からなっており、偏光方向調整器１５０に電圧を印加しない状態では、偏光方向調整器１５０からｓ偏光光となって出射されるため、投写レンズ１７０から投写される光学像は、偏光板８１によってほとんど吸収されることなく、スクリーン８０に至る。一方、偏光方向調整器１５０に電圧を印加した状態では、偏光板８１を透過してスクリーン８０に至る光量の割合は、印加する電圧に応じて約０％〜１００％の範囲で可変となる。

図８は、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１が備えるプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２の概略構成を示すブロック図である。

図８に示すように、プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のそれぞれは、プロジェクタ制御部１９０によってその動作が制御され、プロジェクタ制御部１９０には、単位画像データを一時的に記憶するためのデータ記憶部１９１と、ミラーデバイス駆動部１３５と、偏光方向調整器駆動部１５５とが接続されている。ミラーデバイス駆動部１３５及び偏光方向調整器駆動部１５５は、それぞれ前述したミラーデバイス１３０Ｂ及び偏光方向調整器１５０を駆動する。

各プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２のプロジェクタ制御部１９０は、マルチプロジェクションディスプレイ１の制御部９０（図３参照）から、単位画像データと、重畳領域Ｇ１２及びその周辺の画素値に応じた制御信号とを入力すると、入力した画像データを補正して、これをミラーデバイス駆動部１３５に出力するとともに、入力した制御信号を偏光方向調整器駆動部１５５に出力する。その後、ミラーデバイス駆動部１３５が、単位画像データに応じてミラーデバイス１３０を駆動する一方、偏光方向調整器駆動部１５５は、制御信号に応じた駆動電圧を偏光方向調整器１５０に印加して、光学像を構成する光の偏光方向を回転する。これにより、偏光板８１を透過する光量が制限されて、重畳領域Ｇ１２の黒浮きが低減する。

以上説明したように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイ１によれば、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。

・前記実施形態では、複数の画像をＸ方向に並べて表示しているが、画像を並べる方向は、Ｙ方向や他の方向であってもよい。

・前記実施形態では、２つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２を用いて、１つの画像を表示するようにしているが、プロジェクタユニットの数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。
図９（ａ）〜（ｃ）は、マルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図であり、３つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３の投写領域を１列に並べて１つの画像を表示する場合の構成例を示している。

図９（ａ）に示す例では、プロジェクタユニットＰＪ１の投写領域とプロジェクタユニットＰＪ２の投写領域の重畳領域Ｇ１２、及びプロジェクタユニットＰＪ２の投写領域とプロジェクタユニットＰＪ３の投写領域の重畳領域Ｇ２３に偏光板８１が備えられている。この場合、３つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３の偏光方向調整器６０によって各重畳領域Ｇ１２，Ｇ２３の黒浮きを抑制してもよいし、プロジェクタユニットＰＪ２のみで行うことも可能である。

図９（ｂ）に示す例では、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域全体、つまり、２つの重畳領域Ｇ１２，Ｇ２３に加えて、プロジェクタユニットＰＪ２の投写領域の非重畳領域にも偏光板８１が備えられている。これによれば、プロジェクタユニットＰＪ２が、他のプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ３に比べて投写光量が多い場合でも、プロジェクタユニットＰＪ２の偏光方向調整器６０によって３つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３の投写光量を揃えることが可能となる。この場合、重畳領域Ｇ１２，Ｇ２３の黒浮きの抑制は、プロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ３の偏光方向調整器６０によって行う。

図９（ｃ）に示す例では、プロジェクタユニットＰＪ１、ＰＪ３の投写領域全体、つまり、２つの重畳領域Ｇ１２，Ｇ２３に加えて、プロジェクタユニットＰＪ１の投写領域の非重畳領域、及びプロジェクタユニットＰＪ３の投写領域の非重畳領域にも偏光板８１が備えられている。これによれば、プロジェクタユニットＰＪ１、ＰＪ３が、プロジェクタユニットＰＪ２に比べて投写光量が多い場合でも、プロジェクタユニットＰＪ１、ＰＪ３の偏光方向調整器６０によって３つのプロジェクタユニットＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３の投写光量を揃えることが可能となる。この場合、重畳領域Ｇ１２，Ｇ２３の黒浮きの抑制は、プロジェクタユニットＰＪ２の偏光方向調整器６０によって行う。

・前記実施形態では、合成投写領域ＧａのＸ方向の位置によらず補正値の合計が約１となるように、各プロジェクタユニットの補正値を決定しているが、補正値の決定方法は前記に限定されない。例えば、合成投写領域Ｇａの周縁部から中央部に向かって徐々に輝度が高くなるようにしてもよい。また、マルチプロジェクションディスプレイ１に合成投写領域Ｇａ全体を撮像可能なＣＣＤカメラ等の撮像装置を備え、この撮像装置によって取得した合成投写領域Ｇａ全体の輝度分布に応じて補正値を決めるようにしてもよい。この場合にも、合成投写領域Ｇａ全体が略均一の輝度となるようにしてもよいし、合成投写領域Ｇａの中央部を明るくするなど、位置に応じて補正値を変えるようにしてもよい。

・前記実施形態において、偏光板８１は、スクリーン８０の背面（投写面）８０ａ側に貼り付けられているが、光学像が重畳する領域に備えられていれば、必ずしも貼り付けられている必要はない。また、偏光版８１は、スクリーン８０の前面８０ｂ側に備えられていてもよい。

・前記第１実施形態では、液晶型光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを用いているが、反射型の液晶型光変調装置であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等を用いたプロジェクタユニットにも適用可能である。

・前記第１実施形態では、偏光方向調整器６０を投写レンズ７０の入射側に備えているが、投写レンズ７０の出射側に備えるようにしてもよい。

・前記第３実施形態では、偏光形成部としての偏光変換素子１４０を、ミラーデバイス１３０と投写レンズ１７０との間の光路上に備えているが、偏光形成部を備える位置は、前記に限られず、例えば、投写レンズ１７０の出射側や、ミラーデバイス１３０の入射側であってもよい。また、偏光方向調整器１５０を備える位置は、偏光形成部の出射側であればよく、例えば、偏光形成部がミラーデバイス１３０の入射側に備えられる場合には、偏光方向調整器１５０をミラーデバイス１３０の入射側、出射側のどちらに備えてもよい。

・前記第３実施形態では、偏光形成部として偏光変換素子１４０を用いているが、より偏光方向が揃った偏光光を形成するために、偏光変換素子１４０の出力側に偏光板を備えるようにしてもよい。

第１実施形態のマルチプロジェクションディスプレイを示す説明図であり、（ａ）は、マルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図、（ｂ）は、光学像が投写されたスクリーンを示す背面図。 プロジェクタユニットの光学系の概略構成を示す構成図。 第１実施形態のマルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示すブロック図。 プロジェクタユニットの概略構成を示すブロック図。 投写領域のＸ方向の位置に応じた補正を説明するグラフ。 第２実施形態のマルチプロジェクションディスプレイを示す説明図であり、（ａ）は、マルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図、（ｂ）は、光学像が投写されたスクリーンを示す背面図。 第３実施形態のマルチプロジェクションディスプレイが備えるプロジェクタユニットの光学系の概略構成を示す構成図。 第３実施形態のマルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｃ）は、変形例のマルチプロジェクションディスプレイの概略構成を示す平面図。

符号の説明

１…マルチプロジェクションディスプレイ、１０…照明光学系、１１…光源、１２…第１のレンズアレイ、１３…第２のレンズアレイ、１４…偏光変換素子、１５…重畳レンズ、２０…色光分離光学系、２１，２３…ダイクロイックミラー、２２…反射ミラー、３０…リレー光学系、３１…入射側レンズ、３２，３４…反射ミラー、３３…リレーレンズ、３５…出射側レンズ、４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ…光変調装置としての液晶ライトバルブ、４１…液晶パネル、４２…第２の偏光板としての入射側偏光板、４３…第２の偏光板としての出射側偏光板、４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ…液晶ライトバルブ駆動部、５０…クロスダイクロイックプリズム、６０…偏光方向調整器、６５…偏光方向調整器駆動部、７０…投写レンズ、８０…スクリーン、８１…第１の偏光板としての偏光板、９０…制御部、９１…記憶部、９５…プロジェクタ制御部、９６…データ記憶部、Ｇ１，Ｇ２…投写領域、Ｇ１２，Ｇ２３…重畳領域、Ｇａ…合成投写領域、ＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３…プロジェクタユニット。

Claims (7)

1. 光源と、前記光源から出射した光を変調して、偏光方向が揃った偏光光からなる光学像を形成する液晶型光変調装置と、前記液晶型光変調装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズとを備えた複数のプロジェクタユニットと、
   前記複数のプロジェクタユニットから投写された複数の光学像を透過させて画像を表示可能なスクリーンと、
   を備え、前記複数のプロジェクタユニットから前記スクリーンに投写された複数の光学像のうち、隣接する２つの光学像の一部が互いに重畳するように、前記複数のプロジェクタユニットを配設したマルチプロジェクションディスプレイであって、さらに、
   前記２つの光学像が重畳される重畳領域に備えられ、所定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板と、
   前記重畳領域に光学像を投写する２つのプロジェクタユニットのうち、少なくとも１つのプロジェクタユニットの前記液晶型光変調装置から前記偏光板に至る光路上に備えられ、前記液晶型光変調装置から出射した偏光光の偏光方向を回転可能な偏光方向調整器と、
   を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
2. 請求項１に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記重畳領域に光学像を投写する前記２つのプロジェクタユニットのうち、いずれか一方のプロジェクタユニットの投写領域には、非重畳領域にも前記偏光板が備えられ、前記２つのプロジェクタユニットの双方が、前記偏光方向調整器を備えていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
3. 請求項１又は２に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光方向調整器は、前記投写レンズの入射側の光路に備えられていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光板は、前記スクリーンの投写面側に備えられていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記偏光板は、前記スクリーンに一体的に備えられていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
6. 光源と、前記光源から出射した光を変調して光学像を形成する光変調装置と、前記光変調装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズとを備えた複数のプロジェクタユニットと、
   前記複数のプロジェクタユニットから投写された複数の光学像を透過させて画像を表示可能なスクリーンと、
   を備え、前記複数のプロジェクタユニットから前記スクリーンに投写された複数の光学像のうち、隣接する２つの光学像の一部が互いに重畳するように、前記複数のプロジェクタユニットを配設したマルチプロジェクションディスプレイであって、さらに、
   前記２つの光学像が重畳される重畳領域に備えられ、所定の偏光方向の偏光光を透過可能な偏光板と、
   前記重畳領域に光学像を投写する２つのプロジェクタユニットのうち、少なくとも１つのプロジェクタユニットの前記光源から前記偏光板に至る光路上に備えられ、入射した光から偏光方向が揃った偏光光を形成して出射する偏光形成部と、
   前記偏光形成部から前記偏光板に至る光路上に備えられ、前記偏光形成部で形成された偏光光の偏光方向を回転可能な偏光方向調整器と、
   を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
7. 請求項６に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、前記光変調装置は、入射した光の出射方向を制御することにより前記光源から出射した光を変調するミラーデバイスであることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
   

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