JP2014203068A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源及び反射型光変調素子を用いた高性能の画像表示装置及び画像表示方法を提供すること。
【解決手段】本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源部と、１以上の反射型光変調素子と、光学系と、少なくとも１以上の偏光板とを具備する。前記光源部は、レーザ光源を含む。前記１以上の反射型光変調素子は、入射する光を変調して反射する。前記光学系は、前記光源部からの光を前記１以上の反射型光変調子に入射させ、前記１以上の反射型光変調子により変調された変調光を透過させる光学素子を有し、前記光学素子を透過した前記変調光を、光を投影可能な投影光学系へ出射する。前記少なくとも１以上の偏光板は、消光比が５０：１以下であり、前記光学系に配置され前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向を制御する。
【選択図】図２

Description

本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置及び画像表示方法に関する。

従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。光変調素子としては、反射型液晶表示素子、透過型液晶素子やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等が用いられる。

近年では、光源にレーザ光源を用いたプロジェクタも開発されている。特許文献１には、レーザ光源からの光を反射型光変調素子により変調させる画像表示装置の構成について記載されている（例えば特許文献１の図１等）。特許文献１には、そのようなプロジェクタの照明光学系に関する技術が記載されている。

特開２０１３−１５７６２号公報

上記したレーザ光源や反射型光変調素子を用いた画像表示装置に関して、高い性能を有する装置の開発が求められている。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、レーザ光源及び反射型光変調素子を用いた高性能の画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源部と、１以上の反射型光変調素子と、光学系と、少なくとも１以上の偏光板とを具備する。
前記光源部は、レーザ光源を含む。
前記１以上の反射型光変調素子は、入射する光を変調して反射する。
前記光学系は、前記光源部からの光を前記１以上の反射型光変調子に入射させ、前記１以上の反射型光変調子により変調された変調光を透過させる光学素子を有し、前記光学素子を透過した前記変調光を、光を投影可能な投影光学系へ出射する。
前記少なくとも１以上の偏光板は、消光比が５０：１以下であり、前記光学系に配置され前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向を制御する。

この画像表示装置では、光学系に配置された消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板により、光学素子を透過した変調光の偏光方向が制御される。これにより光の吸収による偏光板の熱劣化を抑えつつ、変調光の偏光度を向上させることができる。この結果、レーザ光源及び反射型光変調素子を用いた高性能の画像表示装置を実現することが可能となる。

前記１以上の偏光板は、消光比が１０：１以下であってもよい。
これにより偏光板の熱劣化を十分に抑えることができる。

前記１以上の反射型光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの反射型光変調素子を有してもよい。この場合、前記光学素子は、各色の光を前記３つの反射型光変調素子にそれぞれ入射させ、赤色変調光、緑色変調光、及び青色変調光をそれぞれ透過させる３つの光学素子として配置されてもよい。また前記光学系は、前記３つの光学素子を透過した前記各色の変調光を合成して、その合成光を前記投影光学系へ出射する合成素子を有してもよい。また前記１以上の偏光板は、前記３つの光学素子と前記合成素子との間にそれぞれ配置された各色の変調光用の３つの偏光板、又は、前記合成素子から出射された合成光用の偏光板を少なくとも含んでもよい。
この画像表示装置では、各色の変調光用の３つの偏光板、及び、合成光用の偏光板のうちのいずれかが少なくとも配置される。これにより簡単な設計で、高い精度のカラー画像を表示させることが可能となる。

前記１以上の偏光板は、前記各色の変調光用の前記３つの偏光板、及び、前記合成光用の偏光板を含んでもよい。
この画像表示装置では、各色の変調光用の３つの偏光板、及び、合成光用の偏光板のうちの両方が配置される。これにより高い精度のカラー画像を表示させることが可能となる。

前記３つの偏光板は、前記各色の光のそれぞれの波長帯域に応じた狭帯域偏光板であってもよい。この場合、前記合成光用の偏光板は、前記合成光の可視波長帯域に応じた広帯域偏光板であってもよい。
このように、入射される光の波長帯域に応じた偏光板を用いることで、熱の発生を十分に抑えつつ、変調光（合成光）の偏光度を高めることが可能となる。

前記光源部、前記１以上の反射型光変調素子、前記光学系、及び前記１以上の偏光板は、これらを１つのセットとして、３Ｄ映像における右目画像の表示用、及び左目画像の表示用にそれぞれ用いられてもよい。
これによりクロストークを十分に抑えることが可能となり、高い精度の３Ｄ映像を表示することができる。

前記右目画像は第１の偏光方向の光により表示され、前記左目画像は前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光により表示されてもよい。
このように偏光方向が互いに直交する光により、右目画像及び左目画像がそれぞれ表示されてもよい。各画像において変調光（合成光）の偏光度を高めることが可能であるので、クロストークを十分に抑えることが可能となる。

本技術の一形態に係る画像表示方法は、レーザ光源を含む光源部により光を出射させることを含む。
光学素子により、前記光源部からの光が反射型光変調子に入射され、前記反射型光変調子により変調された変調光が透過される。
前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向が、消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板により制御されて、光を投影可能な投影光学系へ出射されることにより画像が表示される。

以上のように、本技術によれば、レーザ光源及び反射型光変調素子を用いた高性能の画像表示装置及び画像表示方法を提供することができる。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概略図である。 図１に示す第１の画像表示部の構成を示す模式的な図である。 図１に示す第２の画像表示部の構成を示す模式的な図である。 偏光板の消光比、透過率、及び温度の相互の関係を示す表である。 消光比及び透過率の関係を示すグラフである。 第１及び第２の偏光板の配置例を示す模式的な図である。 本技術の他の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概略図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

［画像表示装置の構成］
図１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す概略図である。画像表示装置５００は、レーザ光源を用いたシネマ用のプロジェクタであり、光の偏光特性を利用して３Ｄ（立体）映像を表示することが可能である。

画像表示装置５００は、３Ｄ映像における右目画像１０を表示するための第１の画像表示部１００と、左目画像２０を表示するための第２の画像表示部２００と、右目画像１０と左目画像２０とを合成して出射する画像合成部５０とを有する。また画像表示装置５００は、広帯域の光に対応した広帯域１／２波長板６０と、画像をスクリーン等に投影可能な投影光学系７０とを有する。広帯域１／２波長板６０は、第２の画像表示部２００と、画像合成部５０との間に配置される。投影光学系７０は、画像合成部５０の出射側に配置され、画像合成部５０により出射された右目画像１０及び左目画像２０を投影する。

第１及び第２の画像表示部１００及び２００は、赤色光、緑色光、及び青色光（ＲＧＢの各色光）ごとに光を変調し、その色ごとの変調光（画像）を合成することでカラー画像を表示する。この第１及び第２の画像表示部１００及び２００を、本技術に係る画像表示装置として、単独でそれぞれ用いることも可能である。すなわち本実施形態に係る画像表示装置５００は、本技術を用いた画像表示装置が、右目画像１０の表示用、及び左目画像２０の表示用として、それぞれ用いられている。

画像合成部５０は、プリズム型のビームスプリッタである。画像合成部５０は、使用される光の３原色の全波長帯域にわたり、Ｓ偏光では高い反射率を持ち、Ｐ偏光では高い透過率を持つ偏光ビームスプリッタの特性を有する。本実施形態では、２つの略同型状の直角二等辺プリズム５１が接合され、その接合面５２に所定の光学特性を有する偏光膜が形成される。右目画像１０の光、及び左目画像２０の光の進行方向に対して４５°の角度で接合面５２が配置され、この接合面５２に対してＳ偏光及びＰ偏光が定義される。Ｓ偏光は接合面５２により反射され、Ｐ偏光は接合面５２を透過する。画像合成部５０として、例えばワイヤーグリッド等の他の構成を有する検光子が用いられてもよい。

広帯域１／２波長板６０は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、偏光方向を９０°回転させる機能を有する。投影光学系７０は、変調光を所定の倍率に拡大してスクリーンに映像（画像）を投影する投影レンズ等を有する。広帯域１／２波長板５０や投影光学系７０の構成は限定されず、適宜設定されてよい。

本実施形態に係る第１及び第２の画像表示部１００及び２００は、Ｐ偏光の光により右目画像１０及び左目画像２０を生成して表示可能な構成となっている。第１の画像表示部１００により出射された右目画像１０は、画像合成部５０に対してＰ偏光で入射し、接合面５２を透過して投影光学系７０に出射される。第２の画像表示部２００により出射された左目画像２０は、１／２波長板６０により偏光方向が９０°回転される。従って左目画像２０は、画像合成部５０に対してＳ偏光で入射し、接合面５２により反射されて投影光学系７０に出射される。

従って本実施形態では、接合面５２に対してＰ偏光となる光により右目画像が表示され、Ｓ偏光となる光により左目画像が表示される。ここで接合面５２に対してＰ偏光となる光は、本実施形態において第１の偏光方向の光に相当し、Ｓ偏光となる光は第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光に相当する。後述するように、第１及び第２の画像表示部１００及び２００は、高い偏光度により右目画像１０及び左目画像２０を生成することが可能である。従って、右目画像１０及び左目画像２０のクロストークを十分に抑えることが可能である。

図２は、第１の画像表示部１００の構成を示す模式的な図である。図２では、図１に示す矢印Ａ１の方向から見た第１の画像表示部１００が示されている。なお図１では、第１の画像表示部１００が有する光変調素子１０２Ｇ、偏光素子１０３Ｇ、合成プリズム１０５、第１の偏光板１０６Ｇ、及び第２の偏光板１０７が図示されており、他の構成の図示は省略されている。

第１の画像表示部１００は、照明光学系１０１、反射型光変調素子１０２（以後、光変調素子１０２と記載）、反射型偏光素子１０３（以後、偏光素子１０３と記載）、１／２波長板１０４、及び色合成プリズム１０５を有する。また第１の画像表示部１００は、偏光素子１０３及び色合成プリズム１０５の間に配置された第１の偏光板１０６と、色合成プリズム１０５及び画像合成部５０の間に配置された第２の偏光板１０７とを有する。このうち照明光学系１０１、光変調素子１０２、偏光素子１０３、１／２波長板１０４、及び第１の偏光板１０６は、ＲＧＢの各色の光用にそれぞれ３つずつ設けられる。

照明光学系１０１は、ＲＧＢの各色のレーザ光を出射する図示しない光源部を有する。光源部は、各色のレーザ光を出射する少なくとも１以上のレーザ光源を有する。照明光学系１０１Ｒは赤色のレーザ光Ｒを出射する光源部を有し、照明光学系１０１Ｇは緑色のレーザ光Ｇを出射する光源部を有する。また照明光学系１０１Ｂは、青色のレーザ光Ｂを出射する光源部を有する。また照明光学系１０１は、光源部からのレーザ光を、均一な照度分布で光変調素子１０２に照射するための図示しないインタグレータ光学系を有する。インタグレータ光学系は、例えばフライアイレンズ、コンデンサレンズ、又はフィールドレンズ等により構成される。照明光学系１０１の構成は限定されない。

光変調素子１０２は、反射型の光変調素子であり、外部から供給される各色光に対応した画像信号に基づいて、入射するレーザ光を偏光変調して反射する。光変調素子１０２としては、典型的には、反射型液晶素子が用いられるが、これに限定されるわけではない。

偏光素子１０３は、プリズム型のビームスプリッタである。偏光素子１０３は、３原色の全波長帯域、又は入射するレーザ光の波長帯域にわたり、Ｓ偏光では高い反射率を持ち、Ｐ偏光では高い透過率を持つ偏光ビームスプリッタの特性を有する。ここでは、各色のレーザ光に対して４５°の角度で配置された色合成プリズム１０５の接合面１１０に対して、Ｓ偏光及びＰ偏光が定義される。そしてＳ偏光は偏光素子１０３の接合面１０８により反射され、Ｐ偏光は接合面１０８を透過する。偏光素子１０３として、他の構成を有する光学部材が用いられてもよい。

偏光素子１０３は、光源部からの光を光変調子１０２に入射させ、光変調子１０２により変調された変調光を透過させる光学素子に相当する。ＲＧＢの各色の光用として配置される偏光素子１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、各色の光Ｒ、Ｇ、Ｂを３つの光変調素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂにそれぞれ入射させ、赤色変調光Ｒ、緑色変調光Ｇ、及び青色変調光Ｂをそれぞれ透過させる３つの光学素子として配置される。

なお本実施形態では、図１に示す画像合成部５０の接合面５２に形成される膜面と、図２に示す色合成プリズム１０５の接合面１１０に形成される膜面とが、互いにねじれるように形成されている。従って接合面５２に対して定義されたＳ偏光及びＰ偏光の偏光方向と、接合面１１０に対して定義されたＳ偏光及びＰ偏光の偏光方向とが互いに直交している。すなわち図２の合成プリズム１０５の接合面１１０に対してＳ偏光及びＰ偏光となる光は、図１の画像合成部５０の接合面５２に対してはそれぞれＰ偏光及びＳ偏光となる。このような設定に限定されるわけではない。

色合成プリズム１０５は、緑色波長帯域の入射光（レーザ光Ｇ）を画像合成部５０方向に透過し、赤色波長帯域及び青色波長帯域の入射光（レーザ光Ｒ、Ｂ）を画像合成部５０方向に反射する。色合成プリズム１０５は、例えば複数のガラスプリズム（４つの略同型状の直角二等辺プリズム）を接合することによって構成される。各ガラスプリズムの接合面１１０には、所定の光学特性を有する２つの干渉膜が形成される。そのうちの第１の干渉膜は、青色レーザ光Ｂを反射させ、赤色レーザ光Ｒ及び緑色レーザ光Ｇを透過させる。第２の干渉膜は、赤色レーザ光Ｒを反射させ、青色レーザ光Ｂ及び緑色レーザ光Ｇを透過させる。

色合成プリズム１０５は、３つの偏光素子１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂを透過した各色の変調光Ｒ、Ｇ、Ｂを合成して、その合成光を投影光学系７０へ出射する合成素子に相当する。本実施形態では、３Ｄ映像を表示するために、投影光学系７０の前に配置される画像合成部５０に向けて合成光が出射されている。３つの偏光素子１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂと色合成プリズム１０５とを含む光学系１５０が、本実施形態において、偏光素子１０３を透過した変調光を、光を投影可能な投影光学系７０へ出射する光学系に相当する。

１／２波長板１０４は、入射するレーザ光の波長帯域にわたり、偏光方向を９０°回転させる機能を有する。各色のレーザ光の波長帯域に最適化された１／２波長板１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが用いられることで、光の偏光度を低下させることなく、偏光方向を回転させることができる。なお１／２波長板１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂとして、広帯域１／２波長板が用いられてもよい。

第１の偏光板１０６は、３つの偏光素子１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂと色合成プリズム１０５との間に、各色の変調光用として、３つ配置される。本実施形態では、１／２波長板１０４の後方に第１の偏光板１０６が配置される。しかしながら１／２波長板１０４の前方に第１の偏光板１０６が配置されてもよい。この場合、第１の偏光板１０６の透過軸の方向が適宜変更される。

３つの第１の偏光板１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂは、各色のレーザ光のそれぞれの波長帯域に応じた狭帯域偏光板である。狭帯域偏光板とは、３原色の全波長帯域のうちの所定の範囲の波長帯域に対して最適化された偏光板である。第１の偏光板１０６Ｒは、赤色のレーザ光Ｒの波長帯域に最適化され、第１の偏光板１０６Ｇは、緑色のレーザ光Ｇの波長帯域に最適化されている。また第１の偏光板１０６Ｂは、青色のレーザ光Ｂの波長帯域に最適化されている。第１の偏光板１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂは、偏光素子１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂを透過した変調光Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光方向をそれぞれ制御する。これにより色合成プリズム１０５に入射する変調光Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光度を向上させることが可能となる。

第２の偏光板１０７は、色合成プリズム１０５から出射されたＲＧＢの合成光用の偏光板として配置される。第２の偏光板１０７は、ＲＧＢの合成光の可視波長帯域に応じた広帯域偏光板である。広帯域偏光板とは、３原色の全波長帯域にわたり偏光方向を制御可能な偏光板である。色合成プリズム１０５の出射側に第２の偏光板１０７が配置されることで、合成光の偏光度を向上させることが可能となる。なお上記した第１の偏光板１０６に、この広帯域偏光板が用いられてもよい。

第１及び第２の偏光板１０６及び１０７は、いずれも消光比が５０：１以下である偏光板である。ここで消光比は以下のように定義される。
（消光比）＝（偏光板透過軸方向の偏光透過率）：（偏光板吸収軸方向の偏光透過率）

本実施形態では、３つの第１の偏光板１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂ、及び第２の偏光板１０７は、いずれも消光比が１０：１以下である。しかしながら消光比が５０：１以下の偏光板であれば、第１及び第２の偏光板１０６及び１０７として、任意の偏光板が用いられてよい。第１の偏光板１０６として、第２の偏光板１０７よりも消光比が小さい偏光板が用いられてもよいし、その逆でもよい。３つの第１の偏光板１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂとして、消光比が互いに異なる３つの偏光板が用いられてもよい。なお偏光板の具体的な構成は限定されず、消光比が５０：１以下であれば任意の構成が採用可能である。

第１の偏光板１０６及び第２の偏光板１０７は、本実施形態において、光学系１５０に配置され偏光素子１０３を透過した変調光の偏光方向を制御する、消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板に相当する。このように本実施形態では、各色の変調光及びＲＧＢ合成光の偏光方向を制御する偏光板として、消光比が５０：１以下である、いわゆる偏光特性が抑えられた偏光板が用いられる。これにより光の吸収による偏光板の熱劣化を抑えつつ、変調光の偏光度を向上させることができる。この結果、右目画像１０及び左目画像２０のクロストークを十分に抑えることが可能となる。

図３は、第２の画像表示部２００の構成を示す模式的な図である。図３では、図１に示す矢印Ａ２の方向から見た第２の画像表示部２００が示されている。なお図１では、第２の画像表示部２００が有する光変調素子２０２Ｇ、偏光素子２０３Ｇ、合成プリズム２０５、第１の偏光板２０６Ｇ、及び第２の偏光板２０７が図示されており、他の構成の図示は省略されている。

第２の画像表示部２００は、第１の画像表示部１００と略等しい構成を有する。すなわち第２の画像表示部２００は、照明光学系２０１、反射型光変調素子２０２（以後、光変調素子２０２と記載）、反射型偏光素子２０３（以後、偏光素子２０３と記載）、１／２波長板２０４、及び色合成プリズム２０５を有する。また第２の画像表示部２００は、偏光素子２０３及び色合成プリズム２０５の間に配置された第１の偏光板２０６と、色合成プリズム２０５及び画像合成部５０の間に配置された第２の偏光板２０７とを有する。このうち照明光学系２０１、光変調素子２０２、偏光素子２０３、１／２波長板２０４、及び第１の偏光板２０６は、ＲＧＢの各色の光用にそれぞれ３つずつ設けられる。上記したように、第２の画像表示部２００の第２の偏光板２０７と、画像合成部５０との間には、広帯域１／２波長板６０が配置される。

３つの偏光素子２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂと色合成プリズム２０５とを含む光学系２５０が、本実施形態において、偏光素子２０３を透過した変調光を、光を投影可能な投影光学系７０へ出射する光学系に相当する。また偏光素子２０３は接合面２０８を有し、色合成プリズム２０５は接合面２１０を有する。

［画像表示装置の動作］
画像表示装置５００の動作として、主に第１の画像表示部１００による右目画像１０の出射を説明する。

照明光学系１０１Ｒから、Ｓ偏光の赤色レーザ光Ｒが出射される。なおレーザ光の偏光方向を制御する方法は限定されない。Ｓ偏光の赤色レーザ光Ｒは、偏光素子１０３Ｒの接合面１０８により反射されて、光変調素子１０２Ｒに入射する。光変調素子１０２Ｒにより画像信号に基づいて変調された赤色変調光Ｒは、偏光素子１０３Ｒに戻り、そのうちのＰ偏光成分が接合面１０８を透過する。透過したＰ偏光の赤色変調光Ｒは、１／２波長板１０４Ｒにより偏光方向が９０°回転させられる。従って赤色変調光Ｒは、Ｓ偏光の光として第１の偏光板１０６Ｒに入射する。

本実施形態では、第１の偏光板１０６Ｒの偏光板透過軸方向が、Ｓ偏光の偏光方向に合わせられている。従って第１の偏光板１０６Ｒは、消光比が１０：１以下となる範囲でＳ偏光を透過させＰ偏光を吸収する。この結果赤色変調光Ｒの不要な成分光がカットされ、Ｓ偏光の赤色変調光Ｒの偏光度が向上される。第１の偏光板１０６Ｒを透過したＳ偏光の赤色変調光Ｒは、色合成プリズム１０５に入射する。

照明光学系１０１Ｇ及び１０１Ｂから出射された緑色レーザ光Ｇ及び青色レーザ光Ｂも、上記した赤色レーザ光Ｒと同様にＳ偏光の光として出射され、偏光素子１０３Ｇ及び１０３Ｂから光変調素子１０２Ｇ及び１０２Ｂに反射される。緑色変調光Ｇ及び青色変調光Ｂは、１／２波長板１０４Ｇ及び１０４ＢによりＳ偏光として第１の偏光板１０６Ｇ及び１０６Ｂにそれぞれ入射する。そして第１の偏光板１０６Ｇ及び１０６Ｂにより不要な成分光がカットされ、偏光度が向上される。第１の偏光板１０６Ｇ及び１０６Ｂを透過した緑色変調光Ｇ及び青色変調光Ｂは、色合成プリズム１０５に入射する。

色合成プリズム１０５では、接合面１１０により、赤色変調光Ｒ及び青色変調光Ｂが、画像合成部５０に向けて反射される。緑色変調光Ｇは、接合面１１０を透過して、画像合成部５０に進む。このようにして、赤色変調光Ｒ、緑色変調光Ｇ、及び青色変調光Ｂが合成されて、その合成光が第２の偏光板１０７に出射される。

第２の偏光板１０７の偏光板透過軸方向も、Ｓ偏光の偏光方向に合わせられている。従って第２の偏光板１０７も、消光比が１０：１以下となる範囲でＳ偏光を透過させＰ偏光を吸収する。この結果合成光の不要な成分光がカットされ、Ｓ偏光である合成光の偏光度が向上される。図２に示すように、第２の偏光板１０７を透過した合成光（各色の変調光ＲＧＢ）は、Ｓ偏光として画像合成部５０に出射される。図１に示すように、合成光は、画像合成部５０の接合面５２に対してはＰ偏光として、画像合成部５０に入射する。このようにして右目画像１０が生成されて画像合成部５０に出射される。

第２の画像合成部２００による左目画像２００の生成及び出射も同様に行われる。Ｓ偏光として出射された合成光は、１／２波長板６０により偏光方向が回転され、Ｐ偏光として画像合成部５０に入射する。この結果、左目画像２０は、画像合成部５０の接合面５２に対してはＳ偏光として入射する。画像合成部５０により右目画像１０及び左目画像２０が合成され、合成画像が投影光学系７０によりスクリーン等に投影される。例えば右目にはＰ偏光を透過する偏光フィルタ、左目にはＳ偏光を透過する偏光フィルタをそれぞれ備えたメガネをかけて、投影された合成画像を鑑賞することで、鑑賞者は３Ｄ映像を楽しむことができる。

以上この画像表示装置５００では、光学系１５０（２５０）に配置された消光比が５０：１以下で第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）により、偏光素子１０３（２０３）を透過した各色の変調光の偏光方向が制御され、不要な偏光方向の成分光がカットされる。例えば光変調素子１０２（２０２）からの変調光は、光路中にある偏光素子１０３（２０３）や色合成プリズム１０５（２０５）、その他のガラス、位相差素子等を通過する際に、偏光が乱されることが多い。そのような場合でも第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）により、変調光（合成光）の偏光方向が揃えられる。これにより光の吸収による第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）の熱劣化を抑えつつ、各色の変調光及びＲＧＢの合成光の偏光度を向上させることができる。すなわち、高いエネルギーに対する第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）の信頼性を確保しつつ、高コントラスト及び３Ｄ投影時の左右画像のクロストークの低減を実現することができる。この結果、レーザ光源及び反射型光変調素子を用いた高性能の画像表示装置を実現することが可能となる。

図４は、偏光板の消光比、透過率、及び温度の相互の関係を示す表である。図５は、消光比及び透過率の関係を示すグラフである。この表及びグラフを作成するために、レーザ光源及び反射型光変調素子を備え、１５０００ルーメンの照度を出力可能なプロジェクタが用いられた。そして温度負荷が最も大きい青色のレーザ光用の偏光板の温度が、熱電対により測定された。なおラスター形式の画像信号が入力される。

図４及び図５に示すように、消光度が高いほど透過率が低くなり、光の吸収による熱の発生により温度が高くなる。本技術に係る画像表示装置５００においては、第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）として、消光比が５０：１以下の偏光板が用いられる。また上記で説明したように本実施形態では、消光比が１０：１以下の偏光板が用いられる。これらの範囲に含まれる消光比の偏光板においては、高い透過率で変調光及び合成光をスクリーンに照射することが可能となり、高輝度で映像を投影することが可能となる。また第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）の温度が低く抑えられるので、熱による偏光特性の劣化等を抑えることが可能となる。例えば一般的にポリカーボネート製のフィルム偏光板は８０℃以下で使用することが推奨されている。本技術においてはその範囲内にて適正に、ポリカーボネート製のフィルム偏光板を使用することが可能となる。

反射型光変調素子１０２（２０２）が用いられる場合、偏光ビームスリッタである偏光素子１０３（２０３）により、変調光のうちの不要な成分光が反射される。従って第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）の役目は、偏光素子１０３（２０３）から漏れ出る不要な成分光を吸収してカットすることになる。従って、透過型の光変調素子が用いられる場合にと比べて、第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）に過度の負荷がかかることは少ない。しかしながら、レーザ光源を用いたシネマ用のプロジェクタ等においては、光源部から高輝度のレーザ光が出射されるので、第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）の温度上昇を考慮する必要がある。本実施形態では、消光比が５０：１以下となる偏光板を用いることで、高い精度での画像表示を可能とした。特に、本実施形態のように、２つの画像表示装置を右目画像の表示用、及び左目画像表示用として用いる場合、クロストークを十分に抑えることが可能である。

右目画像を投影する投影レンズと、左目画像を投影する投影レンズとが、個別に設けられる場合、各投影レンズの出射側にて適宜偏光板を配置することも可能である。一方で、左右の画像を合成して１つの投影レンズにて投影させる場合は、投影レンズの出射側に偏光板を配置することは難しい。左右画像の偏光方向が互いに異なるからである。この場合に、本実施形態にように第１及び第２の偏光板１０６（２０６）及び１０７（２０７）を配置することで、クロストークを十分に抑えた高い精度のカラー画像を表示させることが可能となる。また１つの投影レンズにて左右の画像を投影可能であるので、装置の小型化、軽量化に有利である。

＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

図６は、第１及び第２の偏光板の配置例を示す模式的な図である。上記の実施形態では、各色の変調光用の３つの第１の偏光板、及び、合成光用の第２の偏光板がともに配置された。これにより高い精度のカラー画像を表示させることが可能となる。

これに対して図６Ａに示すように、第２の波長板は配置されず、３つの第１の波長板６０６（６０６Ｒ、６０６Ｇ、６０６Ｂ）のみが配置される構成でもよい。逆に、図６Ｂに示すように、３つの第１の波長板は配置されず、第２の波長板６０７のみが配置される構成でもよい。いずれかの波長板のみを配置することで、部品点数を少なくすることができ、部品コストも抑えることが可能となる。また例えば３つの第１の波長板６０６（６０６Ｒ、６０６Ｇ、６０６Ｂ）のうちの１つあるいは任意の２つが配置されてもよい。

上記では、第１及び第２の画像表示部が、３Ｄ映像における右目画像の表示用、及び左目画像の表示用としてそれぞれ用いられた。すなわち光源部、１以上の反射型光変調素子、光学系、及び１以上の偏光板が、これらを１つのセットとして、右目画像の表示用、及び左目画像の表示用としてそれぞれ用いられた。

しかしながら図７に示すように、１つの画像表示装置７００が、本実施形態に係る画像表示装置として、単独で用いられてもよい。この場合、投影光学系７７０に出射されるＲＧＢの各レーザ光の各偏光方向が異なるように設定されてもよい。例えば図７に示すように、赤色変調光Ｒ及び青色変調光ＢはＳ偏光として出射され、緑色変調光ＧはＰ偏光として出射されてもよい。この場合、第２の波長板は配置されず、第１の波長板７０６のみが配置される。また緑色の変調光Ｇの偏光方向を回転させる１／２波長板は配置されない。

例えば色合成プリズム７０５の接合面７１０において、Ｓ偏光の赤色光Ｒ及び青色光Ｂの反射特性が良好であり、Ｐ偏光の緑色光の透過特性が良好である場合等に、図７に示すように各色の変調光の偏光方向を異ならせることで、高輝度化か実現可能となる。

上記の第２の画像表示部２００において、第２の波長板２０７と、色合成プリズム２０５との間に、１／２波長板６０が配置されてもよい。この場合、第２の波長板２０７の偏光板透過軸方向は９０°回転して設定される。

上記では、ＲＧＢの各色のレーザ光用に照明光学系が３つ設けられた。その構成に限定されず例えば白色のレーザ光を出射する１つの照明光学系が用いられてもよい。白色のレーザ光がＲＧＢのレーザ光に分割され、各色のレーザ光が、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの光変調素子に入射される構成でもよい。あるいは、高速で色を切り替え可能なカラーフィルタ等を用いることで、１つの照明光学系、及び１つの反射型光変調素子を用いてカラー画像が表示されてもよい。この場合、色合成プリズムは用いられず、偏光素子の後方に消光比が５０：１以下となる偏光板を配置することで、変調光の偏光度を向上させることができる。

また右目画像と左目画像とを合成する画像合成部の光出射部に、画像合成部によって定まるＰ偏光面に対して方位が４５°となるように、１／４波長板を設けることも可能である。このように１／４波長板を設けることにより、画像合成部からの射出光の偏光状態を、互いに直交した直線偏光から、左右両円偏光に変えることができる。この場合、１／４波長板は、使われる光の波長範囲をカバーする広帯域のものが特に望ましい。また、メガネの偏光フィルタを、右円偏光用と左円偏光用とを組み合わせたものにすればよい。このようにメガネを構成することにより、首を傾けてスクリーンを見た際に反対側の目に入る光が漏れこんでしまうことを原因としたクロストークの発生を抑えることができる。

上記では、画像表示装置として、シネマ用のプロジェクタを例に挙げた。しかしながらこれに限定されず、他の用途で用いられる画像表示装置にも、本技術が適用可能である。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）レーザ光源を含む光源部と、
入射する光を変調して反射する１以上の反射型光変調素子と、
前記光源部からの光を前記１以上の反射型光変調子に入射させ、前記１以上の反射型光変調子により変調された変調光を透過させる光学素子を有し、前記光学素子を透過した前記変調光を、光を投影可能な投影光学系へ出射する光学系と、
前記光学系に配置され前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向を制御する、消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板と
を具備する画像表示装置。
（２）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記１以上の偏光板は、消光比が１０：１以下である
画像表示装置。
（３）（１）又は（２）に記載の画像表示装置であって、
前記１以上の反射型光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの反射型光変調素子を有し、
前記光学素子は、各色の光を前記３つの反射型光変調素子にそれぞれ入射させ、赤色変調光、緑色変調光、及び青色変調光をそれぞれ透過させる３つの光学素子として配置され、
前記光学系は、前記３つの光学素子を透過した前記各色の変調光を合成して、その合成光を前記投影光学系へ出射する合成素子を有し、
前記１以上の偏光板は、前記３つの光学素子と前記合成素子との間にそれぞれ配置された各色の変調光用の３つの偏光板、又は、前記合成素子から出射された合成光用の偏光板を少なくとも含む
画像表示装置。
（４）（３）に記載の画像表示装置であって、
前記１以上の偏光板は、前記各色の変調光用の前記３つの偏光板、及び、前記合成光用の偏光板を含む
画像表示装置。
（５）（３）又は（４）に記載の画像表示装置であって、
前記３つの偏光板は、前記各色の光のそれぞれの波長帯域に応じた狭帯域偏光板であり、
前記合成光用の偏光板は、前記合成光の可視波長帯域に応じた広帯域偏光板である
画像表示装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光源部、前記１以上の反射型光変調素子、前記光学系、及び前記１以上の偏光板は、これらを１つのセットとして、３Ｄ映像における右目画像の表示用、及び左目画像の表示用にそれぞれ用いられる
画像表示装置。
（７）（６）に記載の画像表示装置であって、
前記右目画像は第１の偏光方向の光により表示され、前記左目画像は前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光により表示される
画像表示装置。

１０…右目画像
２０…左目画像
５０…画像合成部
７０…投影光学系
１００…第１の画像表示部
１０１、２０１…照明光学系
１０２、２０２…反射型光変調素子
１０３、２０３…反射型偏光素子１０３
１０５、２０５、７０５…色合成プリズム
１０６、２０６、６０６、７０６…第１の偏光板
１０７、２０７、６０７…第２の偏光板
１５０…光学系
２００…第２の画像表示部
５００、７００…画像表示装置

Claims (8)

1. レーザ光源を含む光源部と、
   入射する光を変調して反射する１以上の反射型光変調素子と、
   前記光源部からの光を前記１以上の反射型光変調子に入射させ、前記１以上の反射型光変調子により変調された変調光を透過させる光学素子を有し、前記光学素子を透過した前記変調光を、光を投影可能な投影光学系へ出射する光学系と、
   前記光学系に配置され前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向を制御する、消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板と
   を具備する画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記１以上の偏光板は、消光比が１０：１以下である
   画像表示装置。
3. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記１以上の反射型光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの反射型光変調素子を有し、
   前記光学素子は、各色の光を前記３つの反射型光変調素子にそれぞれ入射させ、赤色変調光、緑色変調光、及び青色変調光をそれぞれ透過させる３つの光学素子として配置され、
   前記光学系は、前記３つの光学素子を透過した前記各色の変調光を合成して、その合成光を前記投影光学系へ出射する合成素子を有し、
   前記１以上の偏光板は、前記３つの光学素子と前記合成素子との間にそれぞれ配置された各色の変調光用の３つの偏光板、又は、前記合成素子から出射された合成光用の偏光板を少なくとも含む
   画像表示装置。
4. 請求項３に記載の画像表示装置であって、
   前記１以上の偏光板は、前記各色の変調光用の前記３つの偏光板、及び、前記合成光用の偏光板を含む
   画像表示装置。
5. 請求項３に記載の画像表示装置であって、
   前記３つの偏光板は、前記各色の光のそれぞれの波長帯域に応じた狭帯域偏光板であり、
   前記合成光用の偏光板は、前記合成光の可視波長帯域に応じた広帯域偏光板である
   画像表示装置。
6. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記光源部、前記１以上の反射型光変調素子、前記光学系、及び前記１以上の偏光板は、これらを１つのセットとして、３Ｄ映像における右目画像の表示用、及び左目画像の表示用にそれぞれ用いられる
   画像表示装置。
7. 請求項６に記載の画像表示装置であって、
   前記右目画像は第１の偏光方向の光により表示され、前記左目画像は前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光により表示される
   画像表示装置。
8. レーザ光源を含む光源部により光を出射させ、
   光学素子により、前記光源部からの光を反射型光変調子に入射させ、前記反射型光変調子により変調された変調光を透過させ、
   前記光学素子を透過した前記変調光の偏光方向を、消光比が５０：１以下である少なくとも１以上の偏光板により制御して、光を投影可能な投影光学系へ出射することにより画像を表示する
   画像表示方法。

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