JP2006276405A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を実現できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】 画像表示装置は、基本色光を射出する光源装置と、光源装置から射出された基本色光を画像信号に応じて光変調する空間光変調装置と、空間光変調装置により変調された基本色光に基づく画像をスクリーン１０上に投射する投射ユニットからなる投射クラスタを複数備えている。投射クラスタは、Ｓ偏光の互いに異なる基本色光からなる画像をスクリーン１０上にそれぞれ投射する投射ユニットと、Ｐ偏光の互いに異なる基本色光からなる画像をスクリーン１０上にそれぞれ投射する投射ユニットとを含んでおり、投射ユニットのそれぞれから投射された画像をスクリーン１０上で合成することによってスクリーン１０上に合成画像を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像表示装置に関するものである。

液晶装置等の空間光変調装置で生成された画像情報を含む色光を投射系を介してスクリーン上に投射する画像表示装置（プロジェクタ）の一例として、スクリーンの背面側から色光を投射する背面投射型画像表示装置（リアプロジェクタ）が知られている。また、偏光方向が互いに異なる色光をスクリーン上に投射し、投射した画像を鑑賞者に立体像として認識させる立体画像表示装置が知られている（特許文献１参照）。
また、複数のプロジェクタの投影画像を並列にスクリーン上で合成し大型の映像を提供する画像表示装置が知られていた。（特許文献２参照）
特開２００３−１８５９６９号公報 特開２００２−７２３５９号公報

ところで、上述の画像表示装置においては、投射系の物体面と空間光変調装置の光射出面とを一致させるとともに、投射系の像面とスクリーンとを一致させ、空間光変調装置の光射出面とスクリーンとを投射系に関して共役な位置関係にする必要がある。ところが、従来の技術は、空間光変調装置と投射系との間にダイクロイックプリズム等を含む合成系を設ける構成であるため、投射系と空間光変調装置の光射出面との間の距離（投射系のバックフォーカス）を、合成系を配置可能な程度に確保する必要がある。バックフォーカスが長くなると、投射系とスクリーンとの間の距離（投射系のフロントフォーカス）も長くなるため、この画像表示装置をリアプロジェクタに適用した場合、リアプロジェクタの小型化（薄型化）を阻害することになる。また、大きな投影空間を許容できる大型装置に適用するため、装置全体では長い投影距離を必要としていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型化を実現できる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、基本色光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された前記基本色光を画像信号に応じて光変調する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調された前記基本色光に基づく画像を第１面上に投射する投射系とを有する複数の投射ユニットからなる投写クラスタを複数備え、前記投射ユニットは、第１偏光の互いに異なる基本色光からなる画像を前記第１面上にそれぞれ投射する複数の第１偏光投射ユニットと、第２偏光の互いに異なる基本色光からなる画像を前記第１面上にそれぞれ投射する複数の第２偏光投射ユニットとを含み、前記第１偏光投射ユニット及び第２偏光投射ユニットのそれぞれから投射された前記画像を前記第１面上で合成することによって前記第１面上に合成画像を形成する画像表示装置が提供される。

本発明によれば、第１偏光の互いに異なる基本色光を投射可能は第１偏光投射ユニットと、第２偏光の互いに異なる基本色光を投射可能な第２偏光投射ユニットとのそれぞれを複数設置された複数の投射クラスタは、各投射ユニットから投射された画像を第１面上で合成する。この場合、投射クラスタには合成系を設けなくてすむため、装置の小型化を実現することができる。また、各投射ユニットの構造を簡単化することができる。

前記第１偏光投射ユニットから投射され前記第１面を介した前記第１偏光のみを透過する一方の目用透過部と、前記第２偏光投射ユニットから投射され前記第１面を介した前記第２偏光のみを透過する他方の目用透過部とを有する眼鏡を有する構成を採用することができる。これにより、眼鏡をかけた鑑賞者に立体像を認識させることができる。

前記複数の投射クラスタを構成する投射ユニットのうち前記基本色光を射出する射出面のそれぞれは、前記第１面に対して所定の位置関係にある第２面上で並んで配置されている構成を採用することができる。これにより、複数の空間光変調装置を複雑に配置する場合に比較して装置全体の構造を簡単化することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。

前記射出面のそれぞれは、前記第２面上における第１方向と該第１方向とは異なる第２方向とのそれぞれに関して並んで配置されている構成を採用することができる。これにより、装置全体の構造を簡単化することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。

前記射出面のそれぞれは、前記第２面上において互いに近接して配置されている構成を採用することができる。これにより、各投射ユニットから第１面上に投射される画像の歪みを最小限に抑えることができ、所望の画像（合成画像）を得ることができる。

同じ基本色光を投射する投射ユニットが複数設けられており、該同じ基本色光を投射する複数の投射ユニットの前記射出面のそれぞれは前記第２面上で互いに離れた位置に設けられ、前記複数の射出面のそれぞれから射出された前記基本色光に基づく画像を、前記第１面上で隣り合うように投射する構成を採用することができる。これにより、例えば各投射ユニットの開口率が低くても、第１面上に形成される画像の実質的な明るさを向上することができる。

前記複数の投射クラスタは、第１基本色光を投射する第１基本色光投射ユニットと、第２基本色光を投射する第２基本色光投射ユニットと、第３基本色光を投射する第３基本色光投射ユニットとを含み、前記第１、第２、及び第３基本色光投射ユニットの射出面のそれぞれは、前記第２面上における三角形の頂点のそれぞれに配置されている構成を採用することができる。前記複数の基本色光は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む構成を採用することができる。これにより、所望のフルカラー画像を形成することができる。

前記空間光変調装置の光射出面は前記投射系の光軸に対して垂直方向に配置されているとともに、前記光射出面から射出される光束の中心軸と前記投射系の光軸とがずれている構成を採用することができる。これにより、第１面に投射される光束の中心軸と第１面とが非垂直であっても、第１面上に所望の画像を形成することができる。

前記空間光変調装置は液晶装置を含む構成を採用することができる。これにより、各投射ユニットは所望の画像を投射することができる。

前記光源装置は発光ダイオードを含む構成を採用することができる。これにより、各投射ユニットは所望の基本色光を投射することができる。

前記光源装置は各々独立に光量制御手段を持ち、オフもしくは減光することができる。これにより広いダイナミックレンジ光を投射することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。更には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る画像表示装置を示す概略構成図である。図１において、画像表示装置ＰＪは、スクリーン（第１面）１０と、スクリーン１０上に画像を投射する複数の投射クラスタ１２とを備えている。投射クラスタ１２は複数の投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐとを備えている。複数の投射クラスタから投影された画像は、ブレンディング領域１１で周囲の画像と画像の位置、輝度色度の連続性を保たれ、スクリーン１０上に合成画像を形成する。本実施形態の画像表示装置ＰＪは、スクリーン１０の背面側からスクリーン１０上に画像を投射する背面投射型画像表示装置、所謂リアプロジェクタである。以下の説明において、画像表示装置を適宜、「プロジェクタ」と称する。

投射クラスタ１２は、Ｓ偏光の互いに異なる基本色光からなる画像をスクリーン１０上にそれぞれ投射する複数の投射ユニットＲＵｓ、ＧＵｓ、ＢＵｓと、Ｐ偏光の互いに異なる基本色光からなる画像をスクリーン１０上にそれぞれ投射する複数の投射ユニットＲＵｐ、ＧＵｐ、ＢＵｐとを含んで構成されている。具体的には、投射クラスタは、Ｓ偏光の赤色光を投射するＳ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓと、Ｓ偏光の緑色光を投射するＳ偏光緑色光投射ユニットＧＵｓと、Ｓ偏光の青色光を投射するＳ偏光青色光投射ユニットＢＵｓと、Ｐ偏光の赤色光を投射するＰ偏光赤色光投射ユニットＲＵｐと、Ｐ偏光の緑色光を投射するＰ偏光緑色光投射ユニットＧＵｐと、Ｐ偏光の青色光を投射するＰ偏光青色光投射ユニットＢＵｐとを備えている。これら各投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐは所定の位置関係で配置されている。

図２はＳ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓを示す概略構成図である。図２において、投射ユニットＲＵｓは、赤色光を射出する光源装置１と、光源装置１から射出された赤色光の照度を均一化するインテグレータ系２と、光源装置１から射出され、インテグレータ系２を通過した赤色光の偏光方向を揃える偏光変換装置３と、レンズ系４と、光源装置１から射出され、偏光変換装置３及びレンズ系４を通過した赤色光を画像信号に応じて光変調する空間光変調装置５と、空間光変調装置５により変調された赤色光に基づく画像をスクリーン１０上に投射する投射系（投射光学系）６とを有している。光源装置１、インテグレータ系２、偏光変換装置３、レンズ系４、空間光変調装置５、及び投射系６のそれぞれは保持部材（ハウジング）８に保持されている。

投射ユニットＲＵｓの光源装置１は、赤色光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を備えている。インテグレータ系２は、例えばフライアイレンズを含んで構成されており、光源装置１より射出され、偏光変換装置３に対する赤色光の照度を均一化する。偏光変換装置３は、偏光ビームスプリッタ（以下、適宜「ＰＢＳアレイ」と称する）を備えている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備えている。本実施形態のＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータ系２からの赤色光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の反射部材で反射してそのまま射出される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はそのまま光射出側に設けられている位相差板によってＳ偏光に変換されて射出される。すなわち図２においては、偏光変換装置３に入射した赤色光のほぼ全てがＳ偏光に変換されるようになっている。

空間光変調装置５は、液晶装置（以下、適宜「ライトバルブ」と称する）を備えている。ライトバルブは、入射側偏光板と、一対のガラス基板どうしの間に封入された液晶を有するパネル部と、射出側偏光板とを備えている。ガラス基板には画素電極や配向膜が設けられている。空間光変調装置５を構成するライトバルブは、定められた振動方向の光のみを透過させるようになっており、空間光変調装置５に入射した赤色光は、空間光変調装置５を通過することによって光変調される。図２においては、空間光変調装置５から射出される光はＳ偏光の赤色光である。

空間光変調装置５で光変調された赤色光（変調光）は、投射系６によってスクリーン１０上に投射される。投射系６は、入射側の画像を拡大してスクリーン１０上に投射する所謂拡大系である。このように、Ｓ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓは、Ｓ偏光の赤色光からなる画像をスクリーン１０上に投射する。

以上、Ｓ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓについて説明したが、他の投射ユニットＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐも、図２に示した投射ユニットＲＵｓとほぼ同等の構成を有している。すなわち、Ｐ偏光赤色光投射ユニットＲＵｐを構成する光源装置１は赤色光を射出するＬＥＤを備えており、Ｐ偏光赤色光投射ユニットＲＵｐを構成する空間光変調装置５から射出される赤色光はＰ偏光である。Ｓ偏光緑色光投射ユニットＧＵｓを構成する光源装置１は緑色光を射出するＬＥＤを備えており、Ｓ偏光緑色光投射ユニットＧＵｓを構成する空間光変調装置５から射出される緑色光はＳ偏光である。また、Ｐ偏光緑色光投射ユニットＧＵｐを構成する光源装置１は緑色光を射出するＬＥＤを備えており、Ｐ偏光緑色光投射ユニットＧＵｐを構成する空間光変調装置５から射出される緑色光はＰ偏光である。Ｓ偏光青色光投射ユニットＢＵｓを構成する光源装置１は青色光を射出するＬＥＤを備えており、Ｓ偏光青色光投射ユニットＢＵｓを構成する空間光変調装置５から射出される青色光はＳ偏光である。また、Ｐ偏光青色光投射ユニットＢＵｐを構成する光源装置１は青色光を射出するＬＥＤを備えており、Ｐ偏光青色光投射ユニットＢＵｐを構成する空間光変調装置５から射出される青色光はＰ偏光である。なお、各投射ユニットの投射系６の射出面側に、偏光変換装置を適宜配置することができる。

そして、複数の投射クラスタ及びこれを構成する投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐは、スクリーン１０の背面側において互いに所定の位置関係で設けられている。本実施形態においては、複数の投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐは、スクリーン１０の背面側においてアレイ状に並列に配置されている。そして、赤色光投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、緑色光投射ユニットＧＵｓ、ＧＵｐ、及び青色光投射ユニットＢＵｓ、ＢＵｐのそれぞれから投射された画像がスクリーン１０上で合成されることにより、スクリーン１０上にフルカラーの合成画像が形成される。鑑賞者は、スクリーン１０の背面側からスクリーン１０に対して投射された画像（合成画像）を正面側から鑑賞する。

図３は投射クラスタを構成する投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐを光の射出面側から見た図である。投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面（投射系６の射出面）のそれぞれは、スクリーン（第１面）１０に対して所定の位置関係にある所定面（第２面）上で並んで配置されている。図１に示すように、本実施形態においては、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面のそれぞれは、スクリーン１０に対してほぼ平行な所定面上で並んで配置されている。図１においては、スクリーン１０はＸＺ平面とほぼ平行であり、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面のそれぞれは、ＸＺ平面に沿って並んで配置されている。

なお、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面とスクリーン１０との間に、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐより射出された変調光を反射可能な反射部材（反射ミラー）を設け、反射ミラーを介した変調光をスクリーン１０上に投射するようにしてもよい。

本実施形態においては、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面のそれぞれは、図３のＸＺ平面上における、Ｘ軸方向とＺ軸方向とのそれぞれに並んで配置されている。複数の投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面の配置は、スクリーン１０のサイズ（形状）に応じて設定されている。すなわち、本実施形態におけるスクリーン１０はＺ軸方向のサイズよりもＸ軸方向のサイズのほうが大きいため、複数の投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐにおいては、Ｘ軸方向に並べる射出面の数のほうが、Ｚ軸方向よりも多くなっている。本実施形態においては、図３に示すように、Ｘ軸方向に３つの射出面が並んで配置され、Ｚ軸方向に２つの射出面が並んで配置されている。

また、複数の投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面のそれぞれは、ＸＺ平面上において互いに近接して配置されている。本実施形態においては、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの射出面のそれぞれが近接して配置されるように、投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐのハウジング８のそれぞれが不図示の固定部材によって互いに密接した状態で堅固に固定されている。

また、本実施形態のプロジェクタＰＪは、立体画像表示装置として使用可能である。すなわち、スクリーン１０上に投射した画像を立体像として鑑賞者に認識させるために、プロジェクタＰＪは、一方の目用画像（例えば左目用画像）として、Ｓ偏光投射ユニットＲＵｓ、ＧＵｓ、及びＢＵｓのそれぞれから、Ｓ偏光の赤色光、緑色光、及び青色光のそれぞれを投射する。また、プロジェクタＰＪは、他方の目用画像（例えば右目用画像）として、Ｐ偏光投射ユニットＲＵｐ、ＧＵｐ、及びＢＵｐのそれぞれから、Ｐ偏光の赤色光、緑色光、及び青色光のそれぞれを投射する。

鑑賞者は、図１に示すような、左目側にＳ偏光透過フィルム２１を有し、右目側にＰ偏光透過フィルム２２を有した眼鏡２０を装着することにより、立体像を認識することができる。ここで、眼鏡２０の左目側のＳ偏光透過フィルム２１は、Ｓ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓ、Ｓ偏光緑色光投射ユニットＧＵｓ、及びＳ偏光青色光投射ユニットＢＵｓのそれぞれから投射され、スクリーン１０を介したＳ偏光のみを透過する左目用透過部として機能し、眼鏡２０の右目側のＰ偏光透過フィルム２２は、Ｐ偏光赤色光投射ユニットＲＵｐ、Ｐ偏光緑色光投射ユニットＧＵｐ、及びＰ偏光青色光投射ユニットＢＵｐのそれぞれから投射され、スクリーン１０を介したＰ偏光のみを透過する右目用透過部として機能している。

以上説明したように、それぞれ赤色光、緑色光、及び青色光を投射可能な投射ユニットからなる投射クラスタから投射された画像をスクリーン１０上で合成することにより、スクリーン１０上に所望のフルカラー合成画像を形成することができる。この場合、投射ユニットには従来のようなダイクロイックプリズム等の合成系を設けなくてすむため、投射系６のバックフォーカスを短くすることができ、これに伴って投射系６のフロントフォーカスも短くすることができる。このように、投射系６として短焦点レンズを採用することができ、広角投影が可能となるとともに、装置の小型化を図ることができる。また、ダイクロイックプリズム等の合成系は投射系６等に比べて比較的高価であるが、その合成系を省略できるため、装置コストを低減することができる。そして、本実施形態のように画像表示装置ＰＪをリアプロジェクタに適用した場合、リアプロジェクタの薄型化（小型化）を実現することができる。また、従来のような合成系を必要としないため、ライトバルブと合成系との位置決め作業や位置決め構造を省略もしくは簡略化することができ、コスト低下を図ることができる。さらに、投射クラスタを適宜増設することによって薄型でありながら大型スクリーンをもつリアプロジェクタを実現することができる。

また、本実施形態の複数の投射ユニットには、赤色光についてのＳ偏光を投射するＳ偏光赤色光投射ユニットＲＵｓと、Ｐ偏光を投射するＰ偏光赤色光投射ユニットＲＵｐとが含まれている。また、本実施形態の複数の投射ユニットには、緑色光についてのＳ偏光を投射するＳ偏光緑色光投射ユニットＧＵｓと、Ｐ偏光を投射するＰ偏光緑色光投射ユニットＧＵｐとが含まれている。更に、本実施形態の複数の投射ユニットには、青色光についてのＳ偏光を投射するＳ偏光青色光投射ユニットＢＵｓと、Ｐ偏光を投射するＰ偏光青色光投射ユニットＢＵｐとが含まれている。そして、Ｓ偏光投射ユニットＲＵｓ、ＧＵｓ、ＢＵｓから投射され、スクリーン１０を介したＳ偏光のみを透過する左目用透過部２１と、Ｐ偏光投射ユニットＲＵｐ、ＧＵｐ、ＢＵｐから投射され、スクリーン１０を介したＰ偏光のみを透過する右目用透過部２２とを有する眼鏡２０を鑑賞者が装着することにより、鑑賞者は立体像を認識することができる。

また、投射ユニット（投射系６）の射出面を所定面（ＸＺ平面）上で並べて配置する構成のため、射出面の配置の自由度が向上されており、射出面を所定面上の第１方向（Ｘ軸方向）に並べて設けたり、第１方向とは異なる第２方向（Ｚ軸方向）に重ねて設けるといったことを、大きな制約を受けずに行うことができる。したがって、複数の空間光変調装置を複雑に配置する場合に比較して装置全体の構造を簡単化することができ、且つ装置の小型化を実現することができ、各投射ユニットから射出された基本色光に基づく画像をスクリーン１０上に円滑に投射し、所望の画像（合成画像）を得ることができる。

また、各投射ユニットの射出面のそれぞれを互いに近接して配置することにより、各投射ユニットからスクリーン１０上に投射される画像の歪みや、鑑賞者がスクリーン１０を見る位置による色ずれを最小限に抑えることができ、所望の画像を得ることができる。すなわち、投射ユニットから投射された画像のスクリーン１０上での各位置における拡大率を均一化するためには、投射系６の光軸とスクリーン１０の中心とが垂直に交わる必要がある。図４の模式図に示すように、第１の投射ユニットＵ１がスクリーン１０の＋Ｘ側端部に対向する位置に配置され、第２の投射ユニットＵ２がスクリーン１０の中心に対向する位置に配置され、第３の投射ユニットＵ３がスクリーン１０の−Ｘ側端部に対向する位置に配置されている場合、第２の投射ユニットＵ２から投射された画像のスクリーン１０上での各位置における拡大率は均一化されるが、第１、第３投射ユニットＵ１、Ｕ３から投射された画像のスクリーン１０上での各位置における拡大率は不均一となり、第１、第３投射ユニットＵ１、Ｕ３から投射された画像はスクリーン１０上で台形状に歪む可能性が高くなる。そこで、本実施形態のように、各投射ユニットの射出面を近接して配置し、各投射ユニットの射出面を可能な限りスクリーン１０の中心に対向する位置に配置することにより、各投射ユニットから投射された画像のスクリーン１０上での歪み（台形歪み）を抑制することができ、所望の合成画像を得ることができる。

ところで、プロジェクタＰＪの小型化（薄型化）等の観点から、図５に示すように、各投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐの各投射系６の光軸をスクリーン１０に対して非垂直とする構成が考えられる。なお図５（Ａ）はプロジェクタＰＪを側方から見た図、図５（Ｂ）は上方から見た図である。このような構成の場合、例えば特開２００２−１３９７９４号公報に開示されているように、空間光変調装置５の光射出面を投射系６の光軸に対して垂直方向に配置するとともに、光射出面から射出される光束の中心軸と投射系６の光軸とをずらすといった光学系（所謂シフト光学系）を投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐについて構築することにより、各投射ユニットＲＵｓ、ＲＵｐ、ＧＵｓ、ＧＵｐ、ＢＵｓ、ＢＵｐから投射された画像のスクリーン１０上での歪みを補正することができる。一例として、投射ユニットＧＵｐのシフト光学系を図６に示す。図６は投射ユニットＧＵｐを簡略化して図示したものである。図６に示すように、空間光変調装置５の光射出面５Ａは、投射系６の光軸Ｌ２に対して垂直方向に配置されている。また、空間光変調装置５から射出される光束の中心軸（光路Ｌ１参照）と、投射系６の光軸Ｌ２とがずれるように、光源装置１から空間光変調装置５の光入射面５Ｂに対して非垂直方向に光（緑色光）が照射されるようになっている。

また、特開２００２−１３９７９４号公報に開示されているような、空間光変調装置５から射出される光束の中心軸と投射系６の光軸とを一致させるとともに、空間光変調装置５の光射出面を、投射系６の光軸に対して非垂直に配置するといった光学系（所謂あおり光学系）を構築したり、あるいは特開平９−３２６９８１号公報や特開２００１−６１１２１号公報に開示されているような補正手法を用いることで、所望の画像をスクリーン１０上に投射することができる。

各投射クラスタの表示する画像は、スクリーン１０全体で均質な投影画像を得るように特開２００２−７２３５９に開示されるような、各投射クラスタ表示画像には前もって幾何変形が加えられ、さらに輝度むら、色むらを補正する前処理がされている。

この前処理は、撮影系からのフィードバックシステムによって実現されるが、リアプロジェクタの場合スクリーンを投影側から観察して前処理用のデータを得ることができる。

複数の投射ユニットからなる投射投射クラスタは、投射ユニットの光源を各々独立にオフ、もしくは減光することができるので、投射クラスタの黒レベルを下げることができる。これにより、投射ユニット投影光は広い変調ダイナミックレンジを実現できる。

なお上述の各実施形態においては、各投射ユニットは、基本色光として、赤色光、緑色光、及び青色光のいずれかを射出するが、これらの色光に限られず、任意の色光を射出することができる。各投射ユニットはそれぞれほぼ単色の基本色光を射出するので、各投射ユニットから射出する色光を容易に調整することができるとともに、投射ユニットを適宜組み合わせることで、プロジェクタＰＪの多色化を容易に図ることができる。

なお上述の各実施形態においては、スクリーン１０の背面側からスクリーン１０に対して画像を投射する背面投射型画像表示装置（リアプロジェクタ）に関して本発明の画像表示装置を適用する場合を例にして説明したが、スクリーンの正面側からスクリーンに対して画像を投射する画像表示装置に適用してもよい。

上述の各実施形態においては、１つの基本色光について互いに直交関係にある偏光方向を有する光をスクリーン１０上に投射することによって立体像を形成しているが、偏光方向としては、直線偏光であるＳ偏光及びＰ偏光に限られず、円偏光である右円偏光及び左円偏光であってもよい。

また上述の実施形態においては、本発明の画像表示装置を立体画像表示装置に適用した場合を例にして説明したが、二次元画像を表示する装置であってもよい。この場合、スクリーン１０上には、互いに直交関係にある偏光方向を有する光を必ずしも投射しなくてもよい。すなわち、各投射ユニットから、同じ偏光方向を有する光を投射するようにしてもよい。

なお上述の実施形態においては、光源装置としてＬＥＤを用いているが、基本色光を発生可能なものであればよく、例えばレーザダイオード励起の固体レーザを用いることができる。

なお上述の実施形態においては、空間光変調装置として液晶装置（ライトバルブ）を用いているが、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型光変調装置（ミラー変調器）を用いてもよい。

第１実施形態に係る画像表示装置を示す概略構成図である。 投射ユニットを示す概略構成図である。 投射クラスタの投射ユニット配置例を示す図である。 投射ユニットにより画像が投射されている様子を説明するための図である。 投射ユニットにより画像が投射されている様子を説明するための図である。 投射ユニットにより画像が投射されている様子を説明するための図である。

符号の説明

１…光源装置、５…空間光変調装置、６…投射系、１０…スクリーン（第１面）、１１…ブレンディング領域、１２…投射クラスタ、２０…メガネ、２１…Ｓ偏光透過フィルム（一方の目用透過部）、２２…Ｐ偏光透過フィルム（他方の目用透過部）、ＰＪ…プロジェクタ（画像表示装置）、ＲＵｓ、ＧＵｓ、ＢＵｓ…投射ユニット（第１偏光投射ユニット）、ＲＵｐ、ＧＵｐ、ＢＵｐ…投射ユニット（第２偏光投射ユニット）。

Claims (12)

1. 基本色光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された前記基本色光を画像信号に応じて光変調する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調された前記基本色光に基づく画像を第１面上に投射する投射系とを有する複数の投射ユニットからなる投射クラスタを複数備え、
   前記投射ユニットは、第１偏光の互いに異なる基本色光からなる画像を前記第１面上にそれぞれ投射する複数の第１偏光投射ユニットと、第２偏光の互いに異なる基本色光からなる画像を前記第１面上にそれぞれ投射する複数の第２偏光投射ユニットとを含み、
   前記第１偏光投射ユニット及び第２偏光投射ユニットのそれぞれから投射された前記画像を前記第１面上で合成することによって前記第１面上に合成画像を形成する画像表示装置。
2. 前記第１偏光投射ユニットから投射され前記第１面を介した前記第１偏光のみを透過する一方の目用透過部と、前記第２偏光投射ユニットから投射され前記第１面を介した前記第２偏光のみを透過する他方の目用透過部とを有する眼鏡を有する請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記複数の投射ユニットのうち前記基本色光を射出する射出面のそれぞれは、前記第１面に対して所定の位置関係にある第２面上で並んで配置されている請求項１又は２記載の画像表示装置。
4. 前記射出面のそれぞれは、前記第２面上における第１方向と該第１方向とは異なる第２方向とのそれぞれに関して並んで配置されている請求項３記載の画像表示装置。
5. 前記射出面のそれぞれは、前記第２面上において互いに近接して配置されている請求項３又は４記載の画像表示装置。
6. 同じ基本色光を投射する投射ユニットが複数設けられており、該同じ基本色光を投射する複数の投射ユニットの前記射出面のそれぞれから射出された前記基本色光に基づく画像を、前記第１面上で隣り合うように投射する請求項３〜５のいずれか一項記載の画像表示装置。
7. 前記複数の投射クラスタは、第１基本色光を投射する第１基本色光投射ユニットと、第２基本色光を投射する第２基本色光投射ユニットと、第３基本色光を投射する第３基本色光投射ユニットとを含み、
   前記第１、第２、及び第３基本色光投射ユニットの射出面のそれぞれは、前記第２面上における三角形の頂点のそれぞれに配置されている請求項３〜６のいずれか一項記載の画像表示装置。
8. 前記空間光変調装置の光射出面は前記投射系の光軸に対して垂直方向に配置されているとともに、前記光射出面から射出される光束の中心軸と前記投射系の光軸とがずれている請求項１〜７のいずれか一項記載の画像表示装置。
9. 前記複数の基本色光は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む請求項１〜８のいずれか一項記載の画像表示装置。
10. 前記空間光変調装置は液晶装置を含む請求項１〜９のいずれか一項記載の画像表示装置。
11. 前記光源装置は発光ダイオードを含む請求項１〜１０のいずれか一項記載の画像表示装置。
12. 前記光源装置は独立した光量制御手段を含む請求項１〜１１のいずれか一項記載の画像表示装置。
    

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