JP2011164355A - 投射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量化を図ることができる投射表示装置を提供すること。
【解決手段】立体画像投射装置１は、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射された出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離するワイヤーグリッド偏光素子６と、ワイヤーグリッド偏光素子６により分離されたＳ偏光を第１の画像情報に基づいてＰ偏光に偏光して出射するＬＣＯＳ７と、ワイヤーグリッド偏光素子６により分離されたＰ偏光を第２の画像情報に基づいてＳ偏光に偏光して出射するＬＣＯＳ８と、ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光とＬＣＯＳ８から出射したＳ偏光とをワイヤーグリッド偏光素子６により合成し、このワイヤーグリッド偏光素子６から出射したＳ偏光およびＰ偏光をスクリーン面に対して投射する投射レンズ１２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、投射表示装置に関する。

従来、投射表示装置の一種として、立体視可能な画像を投射することができる立体画像投射表示装置がある。かかる立体画像投射表示装置として、たとえば、特許文献１、２には、次の構成が開示されている。つまり、光源から出射した光を、プリズム型の偏光ビームスプリッタによりＳ偏光とＰ偏光とに分離を行い、分離されたＳ偏光を、たとえば、左目用の光学画像形成のために用い、また、Ｐ偏光を、右目用の光学画像形成のために用いる。そして、左目用の光学画像と右目用の光学画像とをプリズム型の偏光ビームスプリッタにて合成しスクリーンに投射することで、立体視可能な画像がスクリーンに投射される構成となっている。スクリーンに投射された画像は偏光メガネを介して観察することで、立体画像を観察することができる。

特開平５−１２７１２１号公報 特開平９−９６７８０号公報

ところで、立体画像投射表示装置の小型、軽量化を図ることにより、立体画像投射表示装置の携帯性や設置場所の自由度を向上させることに寄与することができる。しかしながら、プリズム型の偏光ビームスプリッタは、ガラス等から構成される直方体状のガラス塊を呈しているため、立体画像投射表示装置の小型、軽量化を図り難いという問題がある。

そこで、本発明は、小型、軽量化を図ることができる投射表示装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、投射表示装置は、光源と、光源から出射された出射光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する偏光分離手段と、偏光分離手段により分離されたＳ偏光が入射し、このＳ偏光を第１の画像情報に基づいてＰ偏光に偏光して出射する第１の画像形成手段と、偏光分離手段により分離されたＰ偏光が入射し、このＰ偏光を第２の画像情報に基づいてＳ偏光に偏光して出射する第２の画像形成手段と、第１の画像形成手段から出射したＰ偏光と第２の画像形成手段から出射したＳ偏光とを合成する偏光光合成手段と、偏光光合成手段から出射したＳ偏光およびＰ偏光を被投射面に対して投射する投射光学系とを備え、偏光分離手段および偏光光合成手段の内、少なくとも偏光光合成手段については、ワイヤーグリッド偏光素子であることとする。

上記発明に加えて、投射表示装置は、第１の画像形成手段から出射したＰ偏光または第２の画像形成手段から出射したＳ偏光のうち、偏光光合成手段を透過する偏光の光路中に、この偏光が前記偏光光合成手段を透過する際に発生する非点収差を補正することができる非点収差補正板を備えることとしてもよい。

上記発明に加えて、投射表示装置においては、非点収差補正板が、くさび形状を呈していることとしてもよい。

上記発明に加えて、投射表示装置においては、くさび形状を呈する非点収差補正板に一体的に偏光光合成手段が備えられることとしてもよい。

上記発明に加えて、投射表示装置においては、第１の画像情報と第２の画像情報は、いずれか一方が右目用の画像情報であり、他方が左目用の画像情報であることとしてもよい。

上記発明に加えて、投射表示装置においては、第１の画像情報と第２の画像情報は、同一の画像情報であることとしてもよい。

本発明の実施の形態に係る立体画像投射表示装置の概略構成を示す図である。 図１に示す立体画像投射表示装置の第１の変形例の概略構成を示す図である。 図１に示す立体画像投射表示装置の第２の変形例の概略構成を示す図である。 非点収差補正を行わない立体画像投射表示装置のＭＴＦを示す図である。 図３に示す立体画像投射表示装置のＭＴＦを示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像投射表示装置の第３の変形例の概略構成を示す図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。

（立体画像投射表示装置１の構成）
図１は、本発明の投射表示装置の実施の形態に係る立体画像投射表示装置１の概略構成を示す図である。立体画像投射表示装置１は、光源としての３つのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、集光レンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、ダイクロイックプリズム４と、フライアイレンズ（インテグレーターレンズ）５と、偏光分離手段および偏光光合成手段としてのワイヤーグリッド偏光素子６と、第１画像形成手段としてのＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）７と、第２画像形成手段としてのＬＣＯＳ８と、フィールドレンズ９，１０と、非点収差補正板１１と、投射光学系としての投射レンズ１２等を備え、これらの部材が、外装筐体１３に対して装着されている。

ＬＥＤ２Ｒは、赤色の単色光（以下、赤色光と記載する。）を出射し、ＬＥＤ２Ｇは、緑色の単色光（以下、緑色光と記載する。）を出射する。また、ＬＥＤ２Ｂは、青色の単色光（以下、青色光と記載する。）を出射する。

ダイクロイックプリズム４は、互いに直交するダイクロイック面４Ａ，４Ｂを有する。ダイクロイック面４Ａは赤色光を反射し、緑色光および青色光を透過するように光学多層膜が形成されている。また、ダイクロイック面４Ｂは、青色光を反射し、赤色光および緑色光を透過するように光学多層膜が形成されている。したがって、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射し、異なる光路１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂからダイクロイックプリズム４に入射した光は、ダイクロイック面４Ａ，４Ｂにより同一の光路１５に導かれ、ダイクロイックプリズム４からワイヤーグリッド偏光素子６に向けて出射する。

ワイヤーグリッド偏光素子６は、平板状のガラス基板１６の一方の面に複数の微細な金属製ワイヤー部が微小ピッチで設けられた素子であり、微細ワイヤーに平行な偏光軸を有する光については反射し、微細ワイヤーに直角な偏光軸を有する光については透過する性質を有する。つまり、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ガラス基板１６のワイヤー部が設けられている面が偏光子面１７として機能する。

ワイヤーグリッド偏光素子６は、偏光子面１７の側がＬＣＯＳ８と投射レンズ１２の側に配置され、偏光子面１７に対して反対側となるガラス基板１６の側がダイクロイックプリズム４とＬＣＯＳ７の側に配置されるように配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ダイクロイックプリズム４から出射した光の光路の光軸１５Ａに対して偏光子面１７が４５度の角度を成すように配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ダイクロイックプリズム４から出射した光のうち、Ｓ偏光については反射し、Ｐ偏光については透過するように構成されている。そして、ＬＣＯＳ７は、ダイクロイックプリズム４から出射しワイヤーグリッド偏光素子６で反射されたＳ偏光が入射する位置に配置されている。また、ＬＣＯＳ８は、ダイクロイックプリズム４から出射しワイヤーグリッド偏光素子６を透過したＰ偏光が入射する位置に配置されている。つまり、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ダイクロイックプリズム４から出射した光に対しては、偏光分離手段として機能する。

ＬＣＯＳ７は、図示を省略する制御部により駆動される。ＬＣＯＳ７は、第１の画像情報としての右目用の画像データに基づき制御部により駆動され、ＬＣＯＳ７に入射したＳ偏光をＰ偏光に変換して右目用の光学画像を表示する。また、ＬＣＯＳ８も、ＬＣＯＳ７と同様に、図示を省略する制御部により駆動される。ＬＣＯＳ８は、第２の画像情報としての左目用の画像データに基づき制御部により駆動され、ＬＣＯＳ８に入射したＰ偏光をＳ偏光に変換して左目用の光学画像を表示する。

ＬＣＯＳ７，８を駆動する画像データとしては、予め、たとえば、ステレオカメラにより撮影された右目用と左目用の画像の画像データが用いられる。つまり、ステレオカメラで撮影された右目用画像データによりＬＣＯＳ７が駆動されることで、ＬＣＯＳ７には右目用の光学画像が表示される。また、ステレオカメラで撮影された左目用画像データによりＬＣＯＳ８が駆動されることで、ＬＣＯＳ８には左目用の光学画像が表示される。

上述のように、ＬＣＯＳ７には、Ｐ偏光の右目用の光学画像が表示され、また、ＬＣＯＳ８には、Ｓ偏光の左目用の光学画像が表示される。したがって、ＬＣＯＳ７から右目用の光学画像として出射したＰ偏光は、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過し、また、ＬＣＯＳ８から左目用の光学画像として出射したＳ偏光は、ワイヤーグリッド偏光素子６で反射される。つまり、ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光と、ＬＣＯＳ８から出射したＳ偏光とは、ワイヤーグリッド偏光素子６により、投射レンズ１２に入射するように導かれる。すなわち、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光と、ＬＣＯＳ８から出射したＳ偏光とに対して、偏光光合成手段として機能する。そして、投射レンズ１２は、ワイヤーグリッド偏光素子６から出射した光を被投射面としてのスクリーン（図示省略）に向けて投射する。つまり、スクリーンには、ＬＣＯＳ７に表示された右目用の光学画像が拡大投射されると共に、ＬＣＯＳ８に表示された左目用の光学画像が拡大投射される。

なお、以下の説明において、ＬＣＯＳ７によりＳ偏光からＰ偏光に変換され右目用の光学画像としてＬＣＯＳ７から出射する光を投射用Ｐ偏光と記載し、また、ＬＣＯＳ８によりＰ偏光からＳ偏光に変換され左目用の光学画像としてＬＣＯＳ８から出射する光を投射用Ｓ偏光と記載することとする。

ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからの各出射光は、集光レンズ３Ｒ、３Ｇ，３Ｂでそれぞれコリメートされた後、ダイクロイックプリズム４で合成され、さらにフライアイレンズ５を用いることによりＬＣＯＳ７，８の画像表示面を均一な照度で照明するように図られている。

ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、図示を省略する制御部により駆動され、時分割で順次に点滅する。したがって、ＬＣＯＳ７およびＬＣＯＳ８には、発光しているＬＥＤの光の色に対応した色の画像が表示される。つまり、スクリーン上にも発光しているＬＥＤの色の光に対応した色の画像が表示される。しかしながら、点滅速度が、人間の目の残像時間より短いため、人間の目には、赤色、緑色、青色が加色された色彩の投射画像が視認される。

上述したように、ＬＣＯＳ７には右目用の光学画像が表示され、ＬＣＯＳ８には左目用の光学画像が表示される。そして、スクリーン（図示省略）には右目用の光学画像と左目用の光学画像が投射される。したがって、スクリーンに投射された右目用の光学画像と左目用の光学画像を、偏光メガネ（右目側にＰ偏光を透過する偏光フィルムを有し、左目側にＳ偏光を透過する偏光フィルムを有する）を介して観察することで、立体的な画像を観察することができる。

また、上述したように、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ガラス基板１６に対して偏光子面１７が形成されるものであるため、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べて、立体画像投射表示装置１の軽量化と小型化を図ることができる。また、コストの低下を図ることもできる。

ところで、ワイヤーグリッド偏光素子６は、上述したように、ガラス基板１６上に複数の微細な金属製ワイヤーが微小ピッチで設けられた素子であり、偏光子面１７とＬＣＯＳ７との間にはガラス基板１６が存在する。また、ワイヤーグリッド偏光素子６は、偏光子面１７が、投射用Ｐ偏光（ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光）の光路の光軸１９に対して４５度の角度を成すように配置されている。したがって、投射用Ｐ偏光は、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過する際に、ガラス基板１６への入射角およびガラス基板１６の厚さに応じて非点収差を発生する。この非点収差の発生により、投射画像の鮮鋭度が低下する。

そこで、本実施の形態に係る立体画像投射表示装置１においては、フィールドレンズ９とワイヤーグリッド偏光素子６との間に、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過する投射用Ｐ偏光に対して、非点収差を補正するための非点収差補正板１１を配置している。非点収差補正板１１のガラス板の厚さや屈折率および非点収差補正板１１の光軸１９に対する角度等が適切に設定されることで、ワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６を透過した投射用Ｐ偏光に対する非点収差を少なくすることができる。非点収差補正板１１により、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過した投射用Ｐ偏光に対する非点収差を少なくすることで、投射レンズ１２によりスクリーン（図示省略）に投射される画像を鮮鋭なものとすることができる。

なお、上述の説明では、ワイヤーグリッド偏光素子６は、ダイクロイックプリズム４から出射した光に対し、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように構成されているが、Ｐ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過する構成としてもよい。この場合には、ＬＣＯＳ７では、ＬＣＯＳ７に入射したＰ偏光をＳ偏光に変換して右目用の光学画像が表示され、ＬＣＯＳ８では、ＬＣＯＳ８に入射したＳ偏光をＰ偏光に変換して左目用の光学画像が表示されることになる。また、ＬＣＯＳ７において左目用の光学画像を形成、ＬＣＯＳ８において右目用の光学画像を形成する構成としてもよい。

（変形例１）
図２に、立体画像投射表示装置１の第１の変形例を示す。なお、図１に示す立体画像投射表示装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図１に示す非点収差補正板１１に換えて、非点収差補正板として、図２に示すように、非点収差補正板２０を用いてもよい。非点収差補正板２０は、光線２１Ａ側に比べて光線２１Ｂ側ほど、ガラス板の厚さが厚くなる楔型を呈している。すなわち、非点収差補正板２０は、ガラス基板１６に入射する投射用Ｐ偏光（ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光）の入射角が小さくなる側ほど、ガラス板の厚さが厚くなる楔型を呈している。

非点収差補正板２０を構成するガラス板の厚さを、光線２１Ａ側に比べて光線２１Ｂ側ほど厚くすることに加えて、非点収差補正板２０の光軸１９に対する角度（投射用Ｐ偏光の非点収差補正板２０に対する入射角と出射角）、および非点収差補正板２０を形成するガラス板の屈折率等を適切に設定することで、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過した投射用Ｐ偏光の非点収差を少なくすることができる。このように非点収差補正板２０を備えることで、非点収差が抑えられた鮮鋭な画像を、投射レンズ１２からスクリーン（図示省略）に投射することができる。

図１に示す立体画像投射表示装置１においては、非点収差補正板１１が、平板状のガラス板であり、また、ワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６も平板状のガラス板である。そのため、ガラス基板１６を透過した投射用Ｐ偏光に対する非点収差を少なくするためには、図１に示すように、非点収差補正板１１の光軸１９に対する傾斜方向が、ガラス基板１６の光軸１９に対する傾斜方向に対して逆側になるように、非点収差補正板１１を配置する必要がある。すなわち、ガラス基板１６が、投射用Ｐ偏光に対し、光線２１Ａの側から光線２１Ｂの側に向かって入射角が小さくなるように配置されているのに対し、非点収差補正板１１を、投射用Ｐ偏光に対して、光線２１Ａの側から光線２１Ｂの側に向かって入射角が大きくなるように配置することで、ワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６を透過した投射用Ｐ偏光に対する非点収差を少なくすることができる。

これに対し、非点収差補正板２０は、上述したように、偏光子面１７に入射する投射用Ｐ偏光の入射角が小さくなる側ほど（光線２１Ａよりも光線２１Ｂ側に向かって）ガラス板の厚さが厚くなる楔形を呈するように構成されている。このように、非点収差補正板２０を構成することで、光軸１９に対する非点収差補正板２０の傾斜方向をガラス基板１６の傾斜方向と同じ側にすることができる。そのため、図１に示すように、非点収差補正板１１とガラス基板１６とを、光軸１９に対して傾斜する方向が逆側になるように配置する場合に比べて、図２に示す立体画像投射表示装置１では、非点収差補正板２０をワイヤーグリッド偏光素子６に近づけて（非点収差補正板２０とワイヤーグリッド偏光素子６とを、非点収差補正板２０とワイヤーグリッド偏光素子６との間の空間の容積が少なくなるように）配置することができる。つまり、立体画像投射表示装置１の小型化を図ることができる。

（変形例２）
図３に、立体画像投射表示装置１の第２の変形例を示す。なお、図１に示す立体画像投射表示装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図１に示すワイヤーグリッド偏光素子６に換えて、偏光分離手段および偏光光合成手段として、図３に示すように、楔形を呈するガラス基板２２に微細な金属製ワイヤー部により形成される偏光子面１７が形成されたワイヤーグリッド偏光素子２３を用いてもよい。

ワイヤーグリッド偏光素子２３は、ワイヤーグリッド偏光素子６と同様に、偏光子面１７の側がＬＣＯＳ８と投射レンズ１２の側に配置され、偏光子面１７に対して反対側となるガラス基板２２の側がダイクロイックプリズム４とＬＣＯＳ７の側に配置されている。そして、ワイヤーグリッド偏光素子２３は、ダイクロイックプリズム４から出射した光の光路の光軸１５Ａに対して偏光子面１７が４５度の角度を成すように配置されている。また、ワイヤーグリッド偏光素子２３は、ダイクロイックプリズム４から出射した光のうち、Ｓ偏光については反射し、Ｐ偏光については透過するように構成されている。そして、ＬＣＯＳ７は、ダイクロイックプリズム４から出射しワイヤーグリッド偏光素子２３で反射されたＳ偏光が入射する位置に配置されている。また、ＬＣＯＳ８は、ダイクロイックプリズム４から出射しワイヤーグリッド偏光素子２３を透過したＰ偏光が入射する位置に配置されている。つまり、ワイヤーグリッド偏光素子２３は、ダイクロイックプリズム４から出射した光に対しては、偏光分離手段として機能する。

ガラス基板２２の楔形は、投射用Ｐ偏光（ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光）の入射角が小さくなる側ほどガラス板の厚さが厚くなる楔形を呈するように構成されている。すなわち、ガラス基板２２は、光線２１Ａよりも光線２１Ｂ側に向かってガラス板の厚さが厚くなる楔形を呈している。ワイヤーグリッド偏光素子２３を構成するガラス基板２２の厚さを、光線２１Ａ側に比べて光線２１Ｂ側ほど厚くすることに加えて、ガラス基板２２の光軸１９に対する角度（投射用Ｐ偏光のガラス基板２２に対する入射角と出射角）、およびガラス基板２２を形成するガラス材の屈折率等を適切に設定することで、ワイヤーグリッド偏光素子２３を透過したＰ偏光に対する非点収差を少なくすることができる。このようなワイヤーグリッド偏光素子２３を備えることで、非点収差が抑えられた鮮鋭な画像を、投射レンズ１２からスクリーン（図示省略）に投射することができる。

上述にように、ワイヤーグリッド偏光素子２３は、非点収差補正機能を有するガラス基板２２とＰ偏光とＳ偏光を合成する偏光子面１７が一体に設けられた構成となっている。そのため、図１および図２に示すように非点収差補正板１１や非点収差補正板２０を、ワイヤーグリッド偏光素子６と別体で備える必要がなく、立体画像投射表示装置１の部品点数の削減と小型化を図ることができる。また、図２に示す立体画像投射表示装置１においては、非点収差補正板２０とワイヤーグリッド偏光素子６との間空気間隔が形成されている。非点収差補正板２０を透過した投射用Ｐ偏光は、ワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６に入射する際に入射面で反射する。そのため、投射用Ｐ偏光は、非点収差補正板２０を透過した後、ワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６に入射する際に、光量の損失が発生する。これに対し、ワイヤーグリッド偏光素子２３のガラス基板２２に非点収差の補正機能を持たせることで、非点収差補正板２０を透過しワイヤーグリッド偏光素子６のガラス基板１６に入射する際に発生する光量の損失に対応する損失がないため、Ｐ偏光による投射画像の明るさの向上を図ることができる。

図４は、ＬＣＯＳ７から出射した投射用Ｐ偏光を、非点収差補正板による補正を行うことなく、図１または図２に示すワイヤーグリッド偏光素子６に透過させ、投射レンズ１２により投射したときの投射像のＭＴＦを示す。図５は、ＬＣＯＳ７から出射した投射用Ｐ偏光を、ワイヤーグリッド偏光素子２３に透過させ、投射レンズ１２により投射したときの投射像のＭＴＦを示す。図４および図５から判るように、ワイヤーグリッド偏光素子２３のガラス基板１６を楔形とし非点収差補正機能を持たせることで、投射像のＭＴＦを向上させることができる。

（変形例３）
図６は、図３に示す立体画像投射表示装置１の第３の変形例に係る立体画像投射表示装置３０の概略構成を示す図である。図３に示す立体画像投射表示装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。上述の立体画像投射表示装置１においては、第１の画像形成手段および第２の画像形成手段としてＬＣＯＳを使用している。これに対し、立体画像投射表示装置３０は、第１の画像形成手段および第２の画像形成手段として、透過型液晶表示素子３１，３２を用いる構成となっている。

立体画像投射表示装置３０では、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射した各単色光を、ダイクロイックプリズム４により同一の光路１５に導き、ダイクロイックプリズム４から出射した光が、偏光分離手段としてのワイヤーグリッド偏光素子３３により、Ｐ偏光とＳ偏光とに分離される。ワイヤーグリッド偏光素子３３は、平板状のガラス基板３４の一方の面に複数の微細な金属製ワイヤー部が微小ピッチで設けられている偏光子面３５を備えるもので、上述のワイヤーグリッド偏光素子６と同様な構成である。ただし、ワイヤーグリッド偏光素子３３は、Ｐ偏光について透過し、Ｓ偏光について反射するようにワイヤーグリッド方向が設定されている。ワイヤーグリッド偏光素子３３により分離されたＰ偏光については、反射ミラー３６で反射されると共に半波長板３８によりＳ偏光に変換され透過型液晶表示素子３１に入射する。また、ワイヤーグリッド偏光素子３３により分離されたＳ偏光については、反射ミラー３７で反射されると共に半波長板３９によりＰ偏光に変換され透過型液晶表示素子３２に入射する。

透過型液晶表示素子３１，３２は、図示を省略する制御部により駆動される。透過型液晶表示素子３１は、右目用の画像データに基づき制御部により駆動され、透過型液晶表示素子３１に入射したＳ偏光をＰ偏光に変換して右目用の光学画像を表示する。また、透過型液晶表示素子３２は、左目用の画像データに基づき制御部により駆動され、透過型液晶表示素子３２に入射したＰ偏光をＳ偏光に変換して左目用の光学画像を表示する。そして、透過型液晶表示素子３１から出射したＰ偏光は、偏光光合成手段としてのワイヤーグリッド偏光素子２３を透過し、また、透過型液晶表示素子３２から出射した投射用Ｓ偏光は、ワイヤーグリッド偏光素子２３で反射される。そして、透過型液晶表示素子３１から出射したＰ偏光と、透過型液晶表示素子３２から出射したＳ偏光とは、投射レンズ１２に入射し、スクリーン（図示省略）に向けて投射される。

上述のように立体画像投射表示装置３０を構成した場合にも、ワイヤーグリッド偏光素子２３とワイヤーグリッド偏光素子３３を用いることで、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べて、立体画像投射表示装置３０の軽量化と小型化を図ることができる。また、非点収差補正を行うことができるガラス基板２２を有するワイヤーグリッド偏光素子２３を用いることで、ワイヤーグリッド偏光素子２３を透過したＰ偏光に対する非点収差を少なくすることができ、投射レンズ１２によりスクリーン（図示省略）に投射される画像を鮮鋭なものとすることができる。

立体画像投射表示装置３０において、ワイヤーグリッド偏光素子２３に換えて、図１に示される非点収差補正板１１およびワイヤーグリッド偏光素子６を用いたり、あるいは、図２に示される非点収差補正板２０およびワイヤーグリッド偏光素子６を用いてもよい。

上述の実施の形態およびその変形例で示した立体画像投射表示装置１，３０においては、ＬＣＯＳ７とＬＣＯＳ８を、あるいは、透過型液晶表示素子３１と透過型液晶表示素子３２を、互いに異なる画像データ、すなわち、右目用の画像データと左目用の画像データとにより駆動している。これに対し、ＬＣＯＳ７とＬＣＯＳ８を、あるいは、透過型液晶表示素子３１と透過型液晶表示素子３２を、左右の区別のない同一の画像データで駆動するようにしてもよい。このように構成した場合には、スクリーンにはいわゆる二次元の画像が投射されることになるが、１つのＬＣＯＳあるいは１つの透過型の液晶表示素子を用いる場合に比べて、２つのＬＣＯＳあるいは２つの透過型の液晶表示素子を用いることで、偏光方向が直交する２つの偏光を用いることができ、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射する光の利用効率が高くなり、高い輝度の投射画像を得ることができる。

（実施の形態の主な効果）
上述のように本実施の形態に係る立体画像投射表示装置１は、光源としてのＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射された出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する偏光分離手段としてのワイヤーグリッド偏光素子６（２３）と、ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）により分離されたＳ偏光が入射し、このＳ偏光を第１の画像情報としての右目用画像データに基づいてＰ偏光に変換して出射する第１の画像形成手段としてのＬＣＯＳ７と、ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）により分離されたＰ偏光が入射し、このＰ偏光を第２の画像情報としての左目用画像データに基づいてＳ偏光に変換して出射する第２の画像形成手段としてのＬＣＯＳ８と、ＬＣＯＳ７から出射したＰ偏光とＬＣＯＳ８から出射したＳ偏光とを合成する偏光光合成手段としてのワイヤーグリッド偏光素子６（２３）と、ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）から出射したＳ偏光およびＰ偏光を被投射面に対して投射する投射光学系としての投射レンズ１２とを備える。

ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）は、ガラス基板１６（２２）に対して偏光子面１７が形成されて構成されるものである。したがって、偏光分離手段または偏光光合成手段としてプリズム型の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べて、立体画像投射表示装置１の軽量化と小型化を図ることができる。また、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べて、ガラス基板１６（２２）に対して偏光子面１７が形成されるワイヤーグリッド偏光素子６（２３）は、安価に製造することができ、立体画像投射表示装置１のコストの低減を図ることもできる。

立体画像投射装置１は、ＬＣＯＳ７から出射しワイヤーグリッド偏光素子６（２３）を透過するＰ偏光の光路中に、このＰ偏光が、ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）を透過する際に発生する非点収差を補正することができる非点収差補正板１１を備えている。なお、立体画像投射装置１を、ＬＣＯＳ８から出射したＳ偏光がワイヤーグリッド偏光素子６（２３）を透過する構成とすると共に、ＬＣＯＳ８から出射しワイヤーグリッド偏光素子６（２３）を透過するＳ偏光の光路中に、このＳ偏光が、ワイヤーグリッド偏光素子６（２３）を透過する際に発生する非点収差を補正することができる非点収差補正板１１を備える構成としてもよい。

このように立体画像投射表示装置１を構成することで、ワイヤーグリッド偏光素子６を透過した偏光に対する非点収差を少なくすることができ、投射レンズ１２によりスクリーンに投射される画像を鮮鋭なものとすることができる。

立体画像投射表示装置１の第１の変形例の構成においては、非点収差補正板１１に換えて、くさび形状の非点収差補正板２０を備えている。

このように立体画像投射表示装置１を構成することで、ワイヤーグリッド偏光素子６と非点収差補正板２０との間の間隔を狭くすることができ、立体画像投射表示装置１の小型化を図ることができる。

立体画像投射表示装置１の第２の変形例の構成においては、非点収差補正板１１およびワイヤーグリッド偏光素子６に換えて、くさび形状を呈する非点収差補正板として機能するガラス基板２２に一体的に偏光光合成手段としての機能を有する偏光子面１７が備えられているワイヤーグリッド偏光素子２３を備えている。

このように立体画像投射表示装置１を構成することで、非点収差補正板と偏光光合成手段とを別部材で構成する場合に比べて、部品点数の削減と小型化を図ることができる。

立体画像投射表示装置１において、第１の画像情報と第２の画像情報は、いずれか一方は右目用の画像情報であり、他方は左目用の画像情報としている。

このように立体画像投射表示装置１を構成することで、ＬＣＯＳ７には右目用の光学画像が表示され、ＬＣＯＳ８には左目用の光学画像が表示される。そして、スクリーン（図示省略）には、右目用の光学画像と左目用の光学画像が投射される。したがって、スクリーンに投射された右目用の光学画像と左目用の光学画像を、偏光メガネ（右目側にＰ偏光を透過する偏光フィルムを有し、左目側にＳ偏光を透過する偏光フィルムを有する）を介して観察することで、立体的な画像を観察することができる。

立体画像投射表示装置１において、第１の画像情報と第２の画像情報は、左右の区別のない同一の画像情報とすることもできる。

立体画像投射表示装置１をこのように構成した場合には、スクリーンにはいわゆる二次元の画像が投射されることになるが、１つのＬＣＯＳあるいは透過型の液晶表示素子を用いる場合に比べて、２つのＬＣＯＳあるいは２つの透過型の液晶表示素子を用いることで高い輝度の投射画像を得ることができる。

また、立体画像投射表示装置１の第３の変形例に係る立体画像投射表示装置３０は、光源としてのＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射された出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する偏光分離手段としてのワイヤーグリッド偏光素子３３と、ワイヤーグリッド偏光素子３３により分離されたＰ偏光をＳ偏光に変換する半波長板３８と、半波長板３８から出射したＳ偏光が入射し、このＳ偏光を第１の画像情報としての右目用画像データに基づいてＰ偏光に偏光して出射する第１の画像形成手段としての透過型液晶表示素子３１と、ワイヤーグリッド偏光素子３３により分離されたＳ偏光をＰ偏光に変換する半波長板３９と、が入射し、このＰ偏光を第２の画像情報としての左目用画像データに基づいてＳ偏光に偏光して出射する透過型液晶表示素子３２と、透過型液晶表示素子３１から出射したＰ偏光と透過型液晶表示素子３２から出射したＳ偏光とを合成する偏光光合成手段としてのワイヤーグリッド偏光素子２３と、ワイヤーグリッド偏光素子２３から出射したＳ偏光およびＰ偏光を被投射面に対して投射する投射光学系としての投射レンズ１２とを備える。

ワイヤーグリッド偏光素子２３は、ガラス基板２２に対して偏光子面１７が形成されて構成されるものである。また、ワイヤーグリッド偏光素子３３も、ガラス基板３４に対して偏光子面３５が形成されて構成されるものである。したがって、偏光分離手段または偏光光合成手段としてプリズム型の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べて、立体画像投射表示装置３０の軽量化と小型化を図ることができる。

なお、上述した立体画像投射表示装置１および立体画像投射表示装置３０は、フロント投射型、リア投射型のいずれの投射方式にも利用できる。

１，３ ・・・ 立体画像投射表示装置（投射表示装置）
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ ・・・ ＬＥＤ（光源）
６，２３ ・・・ワイヤーグリッド偏光素子（偏光分離手段，偏光光合成手段）
７ ・・・ ＬＣＯＳ（第１の画像形成手段）
８ ・・・ ＬＣＯＳ（第２の画像形成手段）
１１，２０，２２ ・・・ 非点収差補正板
１２ ・・・ 投射レンズ（投射光学系）
３１ ・・・ 透過型液晶表示素子（第１の画像形成手段）
３２ ・・・ 透過型液晶表示素子（第２の画像形成手段）

Claims (6)

1. 光源と、
   上記光源から出射された出射光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する偏光分離手段と、
   上記偏光分離手段により分離されたＳ偏光が入射し、このＳ偏光を第１の画像情報に基づいてＰ偏光に偏光して出射する第１の画像形成手段と、
   上記偏光分離手段により分離されたＰ偏光が入射し、このＰ偏光を第２の画像情報に基づいてＳ偏光に偏光して出射する第２の画像形成手段と、
   上記第１の画像形成手段から出射したＰ偏光と上記第２の画像形成手段から出射したＳ偏光とを合成する偏光光合成手段と、
   上記偏光光合成手段から出射したＳ偏光およびＰ偏光を被投射面に対して投射する投射光学系と、
   を備え、
   上記偏光分離手段および上記偏光光合成手段の内、少なくとも上記偏光光合成手段については、ワイヤーグリッド偏光素子である、
   ことを特徴とする投射表示装置。
2. 請求項１に記載の投射表示装置において、
   前記第１の画像形成手段から出射したＰ偏光または前記第２の画像形成手段から出射したＳ偏光のうち、前記偏光光合成手段を透過する偏光の光路中に、この偏光が前記偏光光合成手段を透過する際に発生する非点収差を補正することができる非点収差補正板を備える、
   ことを特徴とする投射表示装置。
3. 請求項２に記載の投射表示装置において、
   前記非点収差補正板は、くさび形状を呈している、
   ことを特徴とする投射表示装置。
4. 請求項３に記載の投射表示装置において、
   前記くさび形状を呈する非点収差補正板に一体的に前記偏光光合成手段が備えられる、
   ことを特徴とする投射表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載の投射表示装置において、
   前記第１の画像情報と前記第２の画像情報は、いずれか一方は右目用の画像情報であり、他方は左目用の画像情報である、
   ことを特徴とする投射表示装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載の投射表示装置において、
   前記第１の画像情報と前記第２の画像情報は、同一の画像情報である、
   ことを特徴とする投射表示装置。

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