JP3331575B2

JP3331575B2 - 光学装置

Info

Publication number: JP3331575B2
Application number: JP12437294A
Authority: JP
Inventors: 敬一仁藤; 章夫安田; 延江片岡; 英彦高梨; 恵理子松居; 映保楊; 史朝秀
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JPH0764048A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶、プラズマ、ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）等の如く画素が離散的な
ディスプレイや、撮像画素が離散的なＣＣＤ（電荷結合
素子）により代表される固体撮像素子に好適な光学装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶、プラズマ、ＥＬ等の如くモザイク
状、ドット状等の離散的な画素配列を持った表示素子に
対して、ＮＴＳＣ方式等で線順次走査の画素表示を行う
際、本来アナログ信号であるべき輝度信号が粗くサンプ
リングされて水平方向の位置情報が欠落してしまう。ま
た、垂直方向の画素分解能が走査線数だけ実装できない
場合、走査線の情報を欠落するか、あるいは同一画素上
に上書きするために、輝度信号等の位置分解能（即ち、
ディスプレイの解像度）を低下させていた。

【０００３】例えば、ＮＴＳＣ方式で駆動するＴＦＴ(T
hin-Film-Transistor)−ＴＮ(Twisted Nematic）の液晶
ビューファインダーにおいて、ＮＴＳＣ方式では、１フ
レーム（つまり、ビューファインダーが表示する一枚の
絵）は、偶数本目の走査線と奇数本目の走査線からそれ
ぞれ成る二つのフィールドで形成され、フレーム周波数
は30Hz（つまり、フィールド周波数は60Hz）である。現
状のＴＦＴビューファインダーは、ＮＴＳＣ方式の走査
線数 525本を実装できないため、奇数フィールドと偶数
フィールドを同一画素に書き込む等の方法をとってい
る。このため、垂直分解能がＮＴＳＣ方式の原理よりも
低下しているのが現状である。

【０００４】また、画素サイズが大きく、さらにブラッ
クマトリックス等の非表示画素部分のつなぎ目の存在に
より、離散的画素配列のモザイク状の画面が目立ち、画
面の質感を低下させていた。

【０００５】上記の現象は、ＣＣＤによる撮像において
も同様に生じる。即ち、ＣＣＤを構成している撮像画像
が離散的なために、被写体の画像情報が構成画素ピッチ
でサンプリングされてしまうため、水平及び垂直の空間
分解能を低下させていた。

【０００６】そこで、ウォブリング技術を採用して、絵
素ずらし素子を導入し、奇数フィールドと偶数フィール
ドの画像を空間的にずらすことにより、垂直分解能を向
上させる方法が提案されている。これは、水平方向にも
適用され、水平分解能の向上も可能である。

【０００７】しかし、これまで提案されているウォブリ
ング素子では、応答速度が遅く、ビデオレートでは駆動
できないため、実用的ではなく、また、デバイスの構成
条件も不十分であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、離散
的画素からなるディスプレイや、離散的受光画素からな
る固体撮像素子等に対して高速のウォブリング（絵素ず
らし）を可能にし、高解像度化を効率よく達成でき、モ
ザイク状の点描画的画面等を継ぎ目のない連続的な画面
に向上させることができる光学装置を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、上記の目的に加え
て、更に高コントラスト化、高解像度化、色ムラの抑制
を可能とし、性能の良好なデバイスを低コストに提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光学的
に透明な電極と配向膜とをこの順に設けた光学的に透明
な基体の複数個が前記電極及び前記配向膜の側で互いに
所定の間隙を隔てて対向配置され、強誘電性液晶（ＦＬ
Ｃ）と反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）と電傾効果を示すス
メクチック液晶（ＳｍＡ）とから選ばれた少なくとも１
種の液晶（混合液晶であってもよい。）が前記間隙内に
注入されている位相変調光学素子と；前記位相変調光学
素子を透過する偏光を受け入れる位置に配置され、光の
偏光方向に応じて前記光の光軸を選択的にシフトさせる
光学的に透明な複屈折媒体と；前記位相変調光学素子の
後位及び／又は前位に配置され、広い波長範囲で偏光面
を約90度回転させて光軸をシフトさせるための位相調整
媒体と；の組み合わせからなり、前記位相変調光学素子
と前記複屈折媒体と前記位相調整媒体とが、観察位置と
高解像度化されるべき表示素子との間、又は被写体と撮
像素子との間の光路中に配置されてウォブリング素子を
構成し、前記表示素子又は前記撮像素子が一次元又は二
次元にウォブリングされるように構成した光学装置に係
るものである。

【００１１】本発明の光学装置によれば、上記の位相変
調光学素子により光の位相を変化させて偏光面をずら
し、更に上記の複屈折媒体によって入射光を選択的に屈
折させるので、離散的画素に対して効果的にウォブリン
グを行え、解像度を向上させ、かつ、画質も良好にする
ことができる。特に、ビデオレートでの空間分解能を向
上させ、モザイク状の点描画的画面を継目のない連続的
な画面に向上させることができる。

【００１２】そして、上記の位相変調光学素子に用いる
強誘電性液晶等の液晶はいずれも、電界の作用に対して
液晶ダイレクタの方向が変化し易く、応答速度が非常に
速い（例えば、立ち上がり及び立ち下がり時間ともにμ
sec オーダーであって、ツイストネマチック液晶の特に
立ち下がり時間に比べてはるかに速い）ので、ビデオレ
ートでの駆動が十分可能となる。

【００１３】本発明においては、高解像度化されるべき
表示素子と観察位置との間、又は被写体と撮像素子との
間の光路中に、位相変調光学素子と複屈折媒体と位相調
整媒体とが配置されてウォブリング素子を構成し、前記
表示素子又は前記撮像素子が一次元又は二次元にウォブ
リングされる。

【００１４】また、複屈折媒体が、入射光の偏光方向に
より光軸のずれを与える水晶等の透明基板からなってい
てウォブリング方向に等価的に一軸性の異常光軸の成分
を有するように配置されるか、或いは光が透過する基板
対向面が平行でなく、見掛けの異常光軸が両平面に垂直
な平面に平行又は垂直であってよい。

【００１５】本発明において、上記の位相変調光学素子
の後位及び／又は前位に、広い波長範囲で偏光面を約90
度回転させて光軸をシフトさせるための位相調整媒体が
更に配置されていることが重要である。

【００１６】このように構成すれば、高解像度化におい
て偏光面を約90度回転させる光の波長範囲を広げること
ができ、高コントラスト化、高解像度化の向上、更に色
ムラの抑制を達成できる。また、ウォブリング効果が得
られる波長範囲を可視光領域全域に拡大できるために、
特に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３板から構成され
る表示素子、或いは撮像素子の高解像度化を１枚のウォ
ブリング素子で行うことができ、コストの低減をはかる
ことができる。

【００１７】しかも、位相調整による位相補償で、カイ
ラルスメクチック素子の位相差の偏差、即ちギャップ精
度の偏差の条件が緩和するため、歩留りが向上する。そ
して、撮像素子において、ローパスフィルタの効果を十
分に発揮できるため、高解像度かつモアレ縞や色偽信号
等を低減した画像を撮像することができる。

【００１８】この場合、位相調整媒体が、π電子系を含
む液晶材料からなる素子と、少なくとも透明電極に液晶
が挟まれたアクティブ液晶素子と、π電子系を含む高分
子フィルムとのうちのいずれかによって構成され、ウォ
ブリング時のフィールド間における使用波長範囲での積
分量としてのクロストークを位相調整の行われないウォ
ブリング素子よりも減少させるものであることが望まし
い。

【００１９】位相調整媒体が、光学的に透明で一様に配
向したスメクチック液晶（カイラル液晶を含む。）素子
と、ネマチック液晶素子と、主鎖型高分子液晶と、側鎖
型高分子液晶と、芳香族ポリエステル系フィルムと、ポ
リカーボネートフィルムと、ポリスチレン又はスチレン
系樹脂フィルムと、メタクリル系樹脂フィルムと、ビニ
ル系樹脂フィルムと、セルロース系フィルムと、ポリア
ミド系樹脂フィルムと、ポリフェニレン系フィルムと、
ポリフェニレンスルフィド系フィルムと、ポリスルフォ
ン系フィルムと、非晶ポリアレートフィルムと、ポリエ
ーテルスルフォン系フィルムと、ポリエーテルイミド系
フィルムと、ポリエーテルケトン系フィルムと、ポリア
ミドイミド系フィルムと、ポリイミド系フィルムとのう
ちのいずれかによって構成されてよい。

【００２０】また、表示素子用のウォブリング素子を構
成する位相調整用のフィルムが、カイラルスメクチック
液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられてい
ないこと、撮像素子用のウォブリング素子を構成する位
相調整用のフィルム及び偏光板がカイラルスメクチック
液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられてい
ないことがよい。

【００２１】そして、広い波長範囲で偏光面を約90度回
転させ、ウォブリングのクロストークを最小にするよう
に、カイラルスメクチック液晶からなる位相変調光学素
子の位相差と位相調整媒体の位相差、更には入射偏光の
軸、前記位相変調光学素子の遅相軸、前記位相調整媒体
の遅相軸、光軸ずらしのための複屈折媒体の異常光軸の
方向をそれぞれ調節することができる。

【００２２】カイラルスメクチック液晶からなる位相変
調光学素子の配向処理方向が画素ずらし方向に平行或い
は垂直であってよく、その配向処理が、ラビング又は真
空蒸着によって行われてよい。

【００２３】また、カイラルスメクチック液晶からなる
位相変調光学素子の632.8nmでの位相差が160nm〜380nm
であること、位相調整媒体が160nm〜380nmのレタデーシ
ョンを示し、カイラルスメクチック液晶からなる位相変
調光学素子の632.8nmでの位相差と同じ位相差を有する
こと、位相変調光学素子の液晶ダイレクタの２つのスイ
ッチング状態のうちのどちらかの状態の遅相軸に対し
て、位相調整媒体の遅相軸をほぼ直交させることが望ま
しい。

【００２４】また、高解像度化されるべき表示素子又は
撮像素子が離散的画素から構成されるツイストネマチッ
ク液晶、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶等の液晶表示
素子、発光ダイオード等の自発光型表示素子又はＣＣＤ
等であってよい。

【００２５】高解像度化されるべき表示素子又は被写体
からの光が偏光していない場合、ウォブリング素子と前
記表示素子又は被写体との間の光路中に、偏光を与える
素子が配置されるのがよい。

【００２６】本発明で使用される液晶は、ブックシェル
フ、疑似ブックシェルフ又はシェブロン構造の液晶層構
造のカイラルスメクチック液晶であってよい。

【００２７】この場合、カイラルスメクチック液晶のプ
レチルト角は０〜45度であるのが望ましい。また、使用
される液晶の見かけのコーン角θは26〜64度であるのが
望ましい。

【００２８】本発明の上記位相変調光学素子に使用され
る液晶の２つのスイッチ状態における各ダイレクタ間の
２等分線が、表示素子からの光の偏光面（Ｐ１）又はそ
れに直交する線（Ｐ２）とのなす角δは、位相調整（又
は補償）を行わない場合にはδ＝22.5±10度であること
が望ましい。または、位相調整（又は補償）を行った位
相変調光学素子において液晶の２つのスイッチ状態にお
ける位相補償後の各スイッチ状態のうち、絶対値の大き
な複屈折の遅相軸とＰ１又はＰ２との間の２等分線が、
表示素子からの光の偏光面（Ｐ１）又はそれに直交する
線（Ｐ２）とのなす角δ１は、δ１＝22.5±10度の範囲
であることが望ましい。

【００２９】そして、高解像度化されるべき表示素子と
しての液晶ディスプレイ又は撮像素子が、赤、緑及び青
のトリオ画素を１絵素とする単板である場合、 632.8nm
の光源を用いて測定した位相差が 130nm〜370nm の範囲
にあるのがよい。

【００３０】また、高解像度化されるべき表示素子とし
ての液晶ディスプレイ又は撮像素子が３板の場合、組み
合わせる各フィルタの透過率特性の波長範囲の上限をλ
_Maxとし、下限をλ_Minとすると、許容できる位相差は
λ_Max／２〜λ_Min／２の範囲にあり、光源として赤、
緑、青の蛍光体の発光を用いる場合には、それぞれの有
効位相差範囲は中心波長をλ_Cとしたときに（λ_C−10
0)／２〜（λ_C＋100)／２の範囲にある（但し、上記の
各位相差の単位はnmである。）のがよい。

【００３１】撮像素子を組み合わせるときには、撮像波
長が赤外光を含む（波長 700〜1200nm）場合、632.8nm
の光源を用いて測定した位相差が 350nm〜600nm の範囲
であるのがよい。

【００３２】位相変調光学素子は、矩形波駆動、パルス
駆動等の双極性の印加電圧を用いて駆動されることがで
きる。

【００３３】この場合、ウォブリング時に、駆動電圧の
立ち上がりと立ち下がりの各応答時間がフィールド時間
の１／３以下であり、かつ、立ち上がり時間と立ち下が
り時間との比が互いに２倍を超えないことが望ましい。

【００３４】ウォブリング方向の長さ成分に対して、絵
素口径（モノクロ画面或いは３板の時は画素アパーチ
ャ、単板では赤、緑、青の画素トリオを１つとする。）
をＬ_A、絵素ピッチをＬ_Pとするとき、絵素ずらし量Ｌ
は、 Min(Ｌ_P−Ｌ_A、Ｌ_A／２） ≦ Ｌ ≦ Max(Ｌ_A、
Ｌ_P−Ｌ_A／２）（但し、Ｍｉｎ（ｘ、ｙ）、Ｍａｘ（ｘ、ｙ）はそれぞ
れ、ｘ、ｙの内の小さい値、大きい値を与える関数とす
る。）とするのがよい。

【００３５】また、水平走査線数Ｎの表示素子と、この
表示素子の画面垂直方向にＮ分割〜１分割（好ましくは
Ｎ分割〜３分割、更にはＮ／２分割又は（Ｎ＋１）／２
分割以下、３分割以上がよい。）した駆動電極を有する
位相変調光学素子とが組み合わされているのがよい。

【００３６】この場合、分割電極間の距離が液晶セルギ
ャップよりも長い（更には、ブラックマトリックス部の
如き非表示部位よりは短い）のがよい。

【００３７】ウォブリング時には、検出したビデオ垂直
同期信号を基準とし、表示素子の駆動と位相変調光学素
子の駆動とを同期させ、１フィールドの時間を必要電極
数分割し、位相変調光学素子の各チャンネルでシーケン
シャルにフィールド内での時間遅れを与え、駆動するこ
とができる。

【００３８】また、同期信号を基準とし、撮像素子の駆
動と位相変調光学素子の駆動とを同期させ、各フィール
ド内で撮像し、データを転送して１フレームを形成する
ことができる。

【００３９】本発明の光学装置では、光軸をずらすため
の複屈折媒体と位相変調光学素子とが光学用接着剤で貼
り合わせられたり、或いは、複屈折媒体としての水晶板
に透明電極及び配向膜を設け、液晶素子と一体化するこ
とができる。

【００４０】また、直視型、反射型又は投射型ディスプ
レイ装置として構成されたり、可視光の波長範囲で使用
されることが可能である。

【００４１】また、ウォブリング素子を固体撮像素子と
組み合わせ、可視光或いは赤外光撮像装置として構成さ
れることができる。

【００４２】また、ウォブリング素子と光学ローパスフ
ィルタと固体撮像素子とが組み合わされることができ、
この場合、ウォブリング素子と光学ローパスフィルタと
の間の光路中に、４分の１波長板が配置されるのがよ
い。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４４】図１及び図２は、本発明によるウォブリン
グ素子を組み込んだ光学装置の一例を概略的に示すもの
である。

【００４５】この例は、本発明を液晶光学表示装置１に
適用したものであって、同一光路中に光の進行方向に沿
って順次配置された液晶表示素子（ＬＣＤ）２と、位相
変調光学素子としての強誘電性液晶素子（ＦＬＣ）３
と、水晶板等の透明基板からなる複屈折媒体４との組み
合わせによって構成されている。ここで、理解容易のた
めに、各構成素子は、液晶表示素子ＬＣＤの１つの構成
表示画素５に対応した区画についてそれぞれ示されてい
る（以下、同様）。

【００４６】上記のＬＣＤ２の画素５は全体としてモザ
イク状等の離散的な画素配列からなっており、また、使
用される液晶はＴＮ（ツイストネマチック）、ＳＴＮ
（超ツイストネマチック）、ＳＨ（スーパーホメオトロ
ピック）、更にはＦＬＣ等からなっている。このＬＣＤ
２は、図示省略したが、公知の如くにパネル自身に偏光
板を有し、出力光６は直線偏光を有している。

【００４７】そして、この直線偏光６に対し、上記のＦ
ＬＣ３と複屈折媒体４とで構成されるウォブリング素子
（絵素ずらし素子）７によって平行方向又は垂直方向に
絵素ずらしが行われる。

【００４８】このためには、ＦＬＣ素子３の一つの異常
光軸８を表示画素５の偏光面９と平行あるいは垂直とな
るように配置し、更に、等価的に一軸性の光学軸（一軸
的な光学異方性）を有する透明基板４の異常光軸10のＸ
−Ｙ面（入射側）への射影成分を偏光面９に対し、平行
（Ｙ方向）あるいは垂直（Ｘ方向）に配置している。

【００４９】ＦＬＣ素子３に用いる液晶は、ビデオレー
トで高速スイッチング可能なものであって、カイラルス
メクチック液晶等が挙げられ、また、複屈折媒体４には
水晶板等が使用可能である。但し、後述するように、Ｆ
ＬＣに代えて反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）や、電傾効果
を示すスメクチック液晶（例えばスメクチックＡ）も有
効であり、また、水晶板以外の複屈折素子も勿論使用可
能である。

【００５０】次に、この表示装置１におけるウォブリン
グ動作を概略的に説明する。

【００５１】まず、図１のように、強誘電性液晶素子３
のスイッチ状態が状態１の場合、表示素子２側から照射
される光６の偏光面９と強誘電性液晶素子３の異常光軸
８が平行のため、透過光11は偏光面を維持したまま複屈
折を有する水晶板４に照射される。水晶板４では、入射
偏光面内に水晶の異常光軸10を含むため、Ｙ軸方向に偏
光している光は水晶板４の異常光軸10の傾いている方向
へ屈折し、再び空気層へ12として出るとき光軸と平行に
なり、入射光の光軸とのずれがＹ方向に生じる。

【００５２】一方、図２のように、強誘電性液晶素子３
のスイッチ状態が状態２の場合、偏光面９と異常光軸８
が約45度の角をなしているため、透過光11は異常光軸の
向きに回転し、直線偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏
光→楕円偏光→直線偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素
子３内を変化し、偏光面は初期状態から90度回転し、水
晶板４に照射される。水晶板４では、入射偏光面内に水
晶の異常光軸10を含まないため、光11は屈折しないでそ
のままの光軸を維持し、再び空気層へ出射光12として出
る。

【００５３】このように、ＦＬＣ３のスイッチ状態、即
ち、状態１と状態２での水晶板４による屈折の有無で光
軸をずらし、この光軸のずれを絵素ずらしの動作原理と
して用いることができる。

【００５４】ここで、ＦＬＣ３における上記スイッチ状
態を決める液晶のコーン角について説明する。強誘電性
液晶（反強誘電性液晶でも同様）では、電界印加による
液晶ダイレクタのスイッチング挙動としては、「液晶辞
典」（培風館発行）のＰ150に記載されている南部−ゴ
ールドストーンモードに従って液晶分子が仮想的なコー
ン上を動く。さらに、電傾効果を有するスメクチックＡ
液晶（同液晶辞典のＰ145)では、同液晶辞典のＰ119 に
記載されているソフトモードを利用した場合でも、コー
ン角に類似した各液晶組成物に固有のコーン角を有して
いる。

【００５５】即ち、図３に示すようなＩＴＯ（インジウ
ムにスズをドープしたIndium tin oxide) からなる透明
電極13−14間に挟まれた液晶15のコーンモデルを考え
る。コーンの開き角をコーン角θｒと呼び、このコーン
角の透明電極の付いたガラス基板への投影を見かけのコ
ーン角θと呼ぶ。光学的にはこの見かけのコーン角θに
ついて考えれば良い。このコーン角は、以下に示すよう
に温度依存性を示すために、有効なウォブリング効果を
得るために例えば25℃でコーン角45度を得ていても、そ
の環境温度により低温側ではコーン角が大きく、高温側
ではコーン角が小さいという現象がある。

【００５６】例えば、下記の表１及び図４に示すよう
に、チッソ石油化学社製のＦＬＣ液晶ＣＳ−１０１４を
用いたＳｉＯ斜方蒸着配向膜付きの反平行セルでは、25
℃近傍では見かけのコーン角は約45度であるが、０℃で
は約51.6度と大きく、55℃では７度にまで低下してい
る。また、下記の表２及び図５に示すように、メルク社
製のＦＬＣ液晶ＺＬＩ−３７７４を用いた同様のセルで
は、25℃で見かけのコーン角は約45度であるが、低温側
では−10℃で54.8度と大きくなる。

【００５７】

【００５８】

【００５９】このように、見かけのコーン角θ、即ちス
イッチング前後での液晶の異常光軸８のなす角が45度か
らずれると、上記した如き理想的な90度の偏光面の回転
は達成できず、種々の問題が生ずる。

【００６０】更に、コーン角の効果を検討するため、25
℃でコーン角の大きな液晶としてチッソ石油化学社製の
ＣＳ−２００３（コーン角60度）、ＣＳ−２００２（コ
ーン角64度）、ＣＳ−２００４（コーン角88度）が使用
可能である。これらはいずれも、Ｉｓｏ−Ｎ^*−ＳｍＣ
^*−Ｃrystを示す組成物である。そして、コーン角65〜
80度の組成物は、ＣＳ−２００２（コーン角64度）とＣ
Ｓ−２００４（コーン角88度）をブレンドすることによ
り調製する。

【００６１】なお、コーン角の測定は、２つのスイッチ
状態における液晶ダイレクタのなす角を測定するもので
あり、具体的には、偏光子が直交した偏光顕微鏡下で液
晶セルを観察し、消光位（回転して暗くなる位置）での
ステージの回転角から求めた。

【００６２】そこで、本発明者は鋭意努力の結果、次に
述べる光軸の組み合わせが有効であることを見出した。

【００６３】素子環境温度のために見かけのコーン角が
45度から外れる（例えば45＋γ度：ここでγは45＞γ＞
−45）場合、ウォブリング動作において、スイッチ状態
の片方の状態での液晶ダイレクタの光軸を理想的に表示
素子側偏光面に平行あるいは直交して合わせると、この
スイッチ状態では透過光の偏光面は変化しない。この場
合には、偏光面が回転していないため、例えば図１のよ
うに、水晶板４の異常光軸10の方向に 100％の光が屈折
し、光軸からのずれを与える。この時、Ｚ軸上の成分は
ほとんどない。

【００６４】そして、もう一方のスイッチ状態では45＋
γ度となるために、γが正の場合は透過光の偏光面は90
度以上の回転をし、γが負の場合は偏光面は90度まで回
転しない。偏光面が完全に90度回転した時には、図２に
示したようにＺ軸上の成分がほぼ 100％となるが、図６
に示したように、偏光面の回転が90度からγの角度ずれ
る場合、偏光成分としてＹ軸方向の成分も増加してくる
ので、Ｚ軸上以外に、Ｙ方向にずれた成分が含まれるよ
うになる。従って、この場合には、本来高解像度化する
べき画素ずらしの効果が減ぜられてしまう。

【００６５】特に、高解像度化の効果を減ずる原因とし
ては、画素ずらし時の漏れ成分によるものであることが
わかった。

【００６６】ここで、図６で示した液晶のコーン角につ
いて更に説明する。液晶のコーン角が45度でない場合、
図７に示すように、奇数フィールド、偶数フィールド間
での光の漏れ（即ち、クロストーク）が生じる。この結
果、例えば奇数フィールドが白、偶数フィールドが黒の
場合、完全にウォブリングが行われれば、十分なコント
ラストで縞が観察されるが、漏れ成分が存在すると白が
暗くなり、黒が明るくなり、コントラストが低下する。
例えば、本来の表示素子のコントラストが 100：１あれ
ば、フィールド間のクロストークが10％あると、 100％
白レベルは90.1％となり、０％白レベル（黒レベル）は
10.9％となり、90.1：10.9＝8.27：１となり、コントラ
ストがかなり低下してしまう。

【００６７】即ち、ディスプレイとして実用に耐えるに
はコントラスト８：１以上は必要なため、フィールド間
のクロストークを約10％以下に抑えることが重要となる
（コントラストが保証されてのみ、高解像度化の効果が
確認されるのである）。

【００６８】そこで、このクロストーク量を評価するた
めの光学系を図８に示す。この光学システムは、偏光顕
微鏡（ニコン社製のＯＰＴＩＰＨＯＴＯ−ＰＯＬ）70、
可視分光光度計（大塚電子株式会社１００）71、パーソ
ナルコンピュータとモニタ72から構成される。

【００６９】ハロゲン光源73から出た光は偏光子74／Ｆ
ＬＣ素子７／検光子75を通り、石英ファイバー76を経由
して可視分光器71により分光され、そのスペクトルを得
ることができる。ここで、偏光子74と検光子75は平行に
設置してあり、ＦＬＣ７により偏光面の回転を受けない
場合は、偏光子74を透過した光は 100％検光子75を透過
し、分光器71に導入される。しかし、ＦＬＣ分子ダイレ
クタのＹ軸からのずれをζとし、ζがゼロでない場合、
偏光子74からの光は偏光面の回転を受ける。ζ＝45度
で、さらにギャップを調整すると、偏光面を丁度90度回
転できるようになる。その結果、検光子75で透過せず、
透過率０％となる。

【００７０】ここで、この液晶ダイレクタをコーン角の
変化に対応させて回転させたときの、偏光面の回転特性
を評価した。即ち、透過率が０％であれば、十分なウォ
ブリングが行え、透過率が例えば10％であれば、入射光
のうちの10％が反対側のフィールド成分に漏れることに
なるわけである。そこで、実際の実験結果を以下に示
す。

【００７１】図９、図10はζを変えたときのスペクトル
変化を示している。さらに、最小透過率の波長に対し
て、ζを変えたときの透過率変化を最大透過率を 100％
としてプロットすると図11（Ａ）又は（Ｂ）のようにな
る。

【００７２】ここで、０度以下は０度で鏡像関係を、あ
るいは45度以上は45度で鏡像関係にある。コントラスト
８以上を確保するためには（即ち、透過率が10％以下、
或いは90％以上）、ζが約±10度以下、36度〜54度であ
ることが必要となる。

【００７３】理論的には、偏光子と検光子が平行な時の
透過率は、Ｉ／Ｉ_O＝sin²（２ζ）・cos²（πΔｎ・ｄ／λ）で表される。ここで、λは波長、Δｎは複屈折率、ｄは
セルギャップである。位相の項πΔｎ・ｄ／λ＝πとし
て透過光強度を計算し、プロットすると、ほぼ実測値に
対応するが、実測値の方が制約条件が緩くなっているの
がわかる（図11（Ｂ）参照）。

【００７４】さらに、上記の方法でコントラスト40以上
とするには透過率 1.5％以下であることが必要となり、
そのためにはζが約±５度以下、41度〜49度であること
が必要となる。即ち、これを見かけのコーン角で換算す
ると、ウォブリングで高解像度化が可能な範囲はθが26
〜64度、さらに好ましくは36〜54度が必要であることが
判った。これは、図12に示す他の象限でも同様であるこ
とは明らかである。

【００７５】そこで、図13に示すように、この画素ずら
し時の解像度の低下（非対称性）を改善するために、上
記２つのスイッチ状態のなす角の２等分線16が、表示素
子からの光の偏光面（Ｙ方向）あるいは偏光面に対して
直交した線（Ｘ方向）に対してなす角δが、理想的には
22.5度の角度をなしていれば良いことがわかった。

【００７６】このように、液晶ダイレクタ８の向きを配
置することにより、図14、図15に示されるように、両方
のスイッチ状態でクロストークを生じるようになるが、
各スイッチ状態でのクロストークは小さく、かつ、その
和は片側だけクロストークが生じる場合よりも平均化さ
れて少なくなるため、高解像度化の効果を減ずることは
ないことがわかった。

【００７７】上記と同様の考え方でδ軸の範囲を考える
と、見かけのコーン角θが26度あるいは64度の場合はδ
＝22.5度のみとなるが、見かけのコーン角θが45度の
時、δの範囲はδ＝22.5±10度が良く、更に好ましくは
δ＝22.5±５度が必要であることを示している。

【００７８】ここで、コーン角θの範囲、さらには、２
スイッチ状態の２等分線が表示素子からの光の偏光面或
いはそれに直交する線とのなす角δは、以下のウォブリ
ングの実験結果から明確となった。

【００７９】即ち、片側の軸固定の検討では、θ＝26〜
64度の範囲で、ウォブリング効果により高解像度化すべ
き元の液晶表示素子の 240TV本から 370TV本以上へと高
解像度化できた。さらに、θ＝36〜54度の範囲で、色付
きの少ない高解像度化ができた。そして、θ＝36〜54度
の範囲でδ軸の位置を検討した結果、δ＝22.5±10度
で、色付きがほとんどなく、 370本以上へと高解像度化
できることがわかった。さらに、θ＝36〜54度、δ＝2
2.5±５度の範囲で、フィールド間のクロストークが少
なくなり、フィールド間のコントラスト比が高まるた
め、さらに 390本以上へと高解像度化することが目視に
より確認された。

【００８０】なお、ここでの解像度評価は、ＮＴＳＣの
解像度評価用パターン（ビデオシグナルパターンジェネ
レータ：ソニー社製ＭＴＳＧ−１０００）からの信号を
ビデオ入力し、白黒のラインの解像性を観測により判別
した（以下、同様）。

【００８１】次に、位相差については、液晶自体がその
複屈折量に波長依存性を有するので、全波長域にわたっ
てのマッチングは難しい。高解像度化する液晶ディスプ
レイがＲＧＢトリオ画素（１絵素を形成）（但し、白黒
の場合は１画素＝１絵素）の単板である場合について検
討した。ここで用いたＲＧＢフィルタは図16に示すよう
に、それぞれ透過の主波長が650nm(R)、550nm(G)、450n
m(B)に存在している。ここで、人間の目の解像度に対す
る視感度を考慮すると、その感度比はＲ（赤）：Ｇ
（緑）：Ｂ（青）＝３：６：１であるので、これらの主
波長に感度の重み付けを行った加重平均波長に対しての
半波長の位相差を与えれば良い。

【００８２】すなわち、最適位相差＝450nm × 0.1＋55
0nm × 0.6＋650nm × 0.3＝570nmとなり、従って半波
長 285nmに調整すれば良い。半波長の位相のずれは、後
述するように偏光面を有効に回転させる上で重要であ
る。

【００８３】実際に、種々の位相差を有する強誘電性液
晶素子を用いて画素ずらしを検討した結果を下記の表３
に示す。これによれば、632.8nm の光源（Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー光）を用いて測定した位相差 130nm〜370nm の範
囲で、高解像度化の効果が認められた。この高解像度化
したセルの中でも、 137nm以下の位相差と 350nmを超え
る位相差では、画面の色付きが大きく、使用に耐え難く
なった。従って、ＲＧＢがモザイク状に散在している単
板のパネルの高解像度化の際には、632.8nm の光源（Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー光）を用いて測定した位相差が 140nm
〜350nm の範囲が更に好ましい。

【００８４】

【００８５】

【００８６】さらに、高解像度化する液晶ディスプレイ
が３板の投射型ディスプレイの場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カ
ラーフィルタ特性の各々に対して位相差を設定すれば良
い。この場合、各フィルタの透過率特性の波長範囲の上
限をλ_Maxとし、下限をλ_Minとすると、許容できる位
相差はλ_Max／２〜λ_Min／２の範囲が好ましい。

【００８７】光源としてＲ、Ｇ、Ｂ螢光体の発光を用い
る場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂは輝線スペクトルとなるため、
この条件では非常に狭くなってしまう。通常、Ｒ、Ｇ、
Ｂフィルタでは各フィルタの波長範囲がクロスオーバー
しており、中心波長λ_Cに対して±100nm の幅を持って
いる。従って、ここでは、その波長範囲として各光源の
中心波長に対して±100nm の幅が有効である。すなわ
ち、その有効位相差範囲は、中心波長をλ_Cとしたと
き、（λ_C−100)／２〜（λ_C＋100)／２の範囲（それ
ぞれの単位はnm）が好ましい。

【００８８】次に、本発明に基づく液晶光学装置を構成
する各素子の具体的な組み合わせ例のスイッチ状態を図
17に示す。ここで組み合わせる液晶表示素子２として
は、アクティブマトリックスＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶表示
素子、強誘電性液晶表示素子、反強誘電性液晶表示素
子、ＳＨ表示素子等、その種類を問わない。ここではそ
の一例として、ＴＮ液晶との組み合わせ例を示す。

【００８９】図18に示すノーマリーホワイトのＴＮ液晶
表示素子の場合、ＴＮ液晶に電界が印加されない状態で
光源からの光が透過するものである。ここでは、バック
ライト17−偏光板18−ＴＮ液晶２−偏光板19の組み合わ
せ、或いは、反射板−偏光板18−ＴＮ液晶２−偏光板19
の組み合わせが従来と同様のＴＮ液晶表示素子を示す。
そして、ＴＮ液晶素子２、強誘電性液晶素子３にはそれ
ぞれ、透明電極がその両面に配置してあるのは言うまで
もない。

【００９０】この場合、電界強度が増大するにつれてＴ
Ｎ液晶２のねじれが解除され、徐々に偏光板を通して光
がもれ、階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強
誘電性液晶素子３の前で偏光板19により同一の直線偏光
になるため、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行
うことができる。

【００９１】図19に示すノーマリーブラックのＴＮ液晶
表示素子の場合、ＴＮ液晶に電界が印加された状態で光
が透過するモードであり、電界強度が減少するにつれて
ＴＮ液晶２のねじれが徐々に復帰し、徐々に暗くなり、
階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強誘電性液
晶素子３の前で偏光板19により同一の直線偏光になるた
め、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行うことが
できる。

【００９２】このように、どのようなタイプの液晶表示
素子でも、表示素子から出てくる光がほぼ直線偏光であ
れば、本発明を適用できることが明確である。

【００９３】上述した例は、偏光を有する表示素子につ
いてのものであるが、本発明は無偏光の表示素子にも勿
論適用できる。

【００９４】図20に示すように、表示画素５からの光の
偏光度が小さい場合、偏光にするために、表示素子２と
絵素ずらし素子７を結ぶ光路中に偏光板19を挿入すれば
良い。光学的配置条件は上述の液晶表示素子の場合と同
様である。

【００９５】ここで使用可能な無偏光ディスプレイ２と
しては、プラズマディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等
の自発光型表示素子がある。

【００９６】上述した如く、本発明に基いて、ビデオレ
ートで駆動可能なカイラルスメクチック液晶をはじめと
した位相変調素子（強誘電性液晶、反強誘電性液晶、あ
るいは電傾効果を有するスメクチックＡ液晶）３を用い
たウォブリング素子７を離散的な画素から構成される液
晶、プラズマ、ＬＥＤ等のディスプレイと観測者の網膜
とを結ぶ光路中に配置し、ウォブリング（絵素ずらし）
を行うことができるが、ここで、位相変調素子３として
は下記の〔１〕、複屈折媒体としては下記の〔２〕が挙
げられる。

【００９７】〔１〕ビデオレートで駆動可能な強誘電性
液晶、反強誘電性液晶あるいは電傾効果を有するスメク
チックＡ液晶のスイッチ状態において、少なくとも２つ
の状態が存在し、そのうち少なくとも２つの状態の異常
光軸が26〜64度の角をなすカイラルスメクチック液晶素
子で偏光面を回転できるように光学配置した素子。〔２〕入射された光の偏光方向により光軸のずれを与え
る透明基板であり、具体的には（ａ）ウォブリング方向
に等価的に一軸性の異常光軸の成分を有するように配置
したもの（ｂ）光が透過する基板対向面が平行でない基
板であり、見かけの異常光軸が両平面に垂直な平面に平
行あるいは垂直である素子。

【００９８】次に、素子３の構成要素（セル）の具体的
な作製方法及び動作特性について記述する。

【００９９】〔１〕強誘電性液晶スイッチング素子セルの構成は図21に示す通りである。即ち、透明ガラス
基板20、21上に透明電極（例えば 100Ω／□のＩＴＯ）
13、14を設け、さらにその上に、液晶配向膜としてＳｉ
Ｏの斜方蒸着膜22、23を形成した。ＳｉＯ斜方蒸着膜の
形成方法は、真空蒸着装置内に、ＳｉＯ蒸着源から鉛直
上に基板を配し、鉛直の線と基板法線のなす角を85度と
して設置した。ＳｉＯを基板温度 170℃で真空蒸着後、
300℃、１時間の焼成を行った。

【０１００】このようにして作製した配向膜付きの基板
を、その配向処理方向が対向面で反平行となるように組
み、そのスペーサとして、目的ギャップ長に応じたガラ
スビーズ（真糸球：直径 0.8〜3.0 μｍ（触媒化成
製））24を用いた。スペーサは、透明基板の大きさによ
り、小さい面積の場合は周囲を接着するシール材（ＵＶ
硬化型の接着材（フォトレック：セキスイ化学（株）
製））25中に例えば 0.3wt％程度分散させることによ
り、基板間のギャップを制御した。基板面積が大きい場
合には、上記真糸球を基板上に平均密度で 100個／mm²
散布したのち、ギャップをとり、セルの周囲に液晶の注
入孔を確保して上記シール材でセル周囲を接着した。

【０１０１】その後、強誘電性液晶（例えばチッソ
（株）製のＣＳ−１０１４）を等方相温度あるいはカイ
ラルネマチック相温度の流動性を示す状態で減圧下で注
入した。液晶注入後、徐冷し、注入孔周囲のガラス基板
上の液晶を除去したのち、エポキシ系の接着剤で封止
し、強誘電性液晶素子を作製した。用いる強誘電性液晶
はチッソ（株）製、メルク（株）製、ＢＤＨ社製、ある
いは例えば下記の強誘電性液晶化合物又はこれらを含む
非カイラル液晶からなる組成物でも可能であるが、その
制限はなく、また、その相系列の制限も必要とせず、必
要なのは使用温度範囲でカイラルスメクチック液晶相を
とることである。

【０１０２】ここで用いたカイラルスメクチック液晶素
子の液晶層構造は、配向処理方向の組み合せにより、反
平行でブックシェルフ構造、平行でシェブロン構造ある
いは疑似ブックシェルフ構造を有していることがＸ線構
造解析により明確となった。

【０１０３】

【化１】

【０１０４】

【化２】

【０１０５】

【化３】

【０１０６】

【化４】

【０１０７】

【化５】

【０１０８】更に、カイラルスメクチック液晶以外で
も、スイッチングスピードが高速で有れば、例えば、下
記の反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）や電傾効果を示すスメ
クチックＡ相でも適用可能である。

【０１０９】＜反強誘電性液晶＞反強誘電性液晶は、Ｃ
handani らにより1988年に見出されたものであって、次
の３点を特徴としている。（１）反強誘電状態と２つの強誘電状態の３安定状態間
のスイッチングを利用する。（２）明確なしきい値特性を示し、マルチプレクス駆動
した時のコントラストを高くとれる。（３）プラスとマイナスのヒステリシスを交互に使い、
内部分極の発生が抑えられるため、焼き付き現象が起こ
りにくい。

【０１１０】この反強誘電性液晶材料の特徴としては、
強誘電性液晶と異なり、カイラル液晶がその組成物のほ
とんどであるということ（自発分極が大きく、強誘電性
液晶のほぼ10倍）、不斉炭素に関する置換基はＣＨ
₃基、ＣＦ₃基、Ｃ₂Ｈ₅基をもつ化合物は容易に反強
誘電性を示し、コア構造が拡張する。例えば、チッソ社
製のＣＳ−４０００がある。

【０１１１】＜電傾効果を示すスメクチック液晶＞電傾
効果とは、カイラル分子によって構成されるスメクチッ
クＡ相において、温度を一定としたときに電場によって
配向ベクトルの傾き角が誘起される現象である。スメク
チックＡ相において、配向ベクトルはスメクチック層の
法線方向を向き、長軸回りに自由回転しているが、層に
沿った電場を印加することによって自由回転が阻害さ
れ、電場方向の分極Ｐが誘起される。

【０１１２】分極Ｐと傾き角θの線形結合をＰ＝ｋθと
仮定すれば、Ｐ＝（ε⊥^*−ε⊥０）ε_OΕ 従って、θ＝（ε⊥^*−ε⊥０）ε_OΕ／ｋのように、印加電場Ｅに比例した傾き角が生じる。ここ
で、ε⊥^*とε⊥０は光学活性物質のラセミ体の誘電
率、ε_Oは真空の誘電率である。このことから、カイラ
ル液晶のラセミ体のそれぞれの誘電率の差が大きいほ
ど、大きな電傾効果を現す。

【０１１３】複屈折率による位相差の調節：ＦＬＣ素子
に用いた強誘電性液晶の複屈折率、相転移温度を下記の
表４に示す。

【０１１４】

【０１１５】上述したウォブリング動作にとって、液晶
の偏光面を90度回転させるためには位相を 180度ずらせ
ば良い。複屈折率（ｎ_e−ｎ_o）、セルギャップｄと位
相差δの間には以下の関係がある。 δ＝２πｄ（ｎ_e−ｎ_o）／λ

【０１１６】ここで、δ＝πとすればよい。このために
は、セルギャップｄをｄ＝λ／２（ｎ_e−ｎ_o）とすれば良いことになる。しかし実際には、液晶分子の
基板とのなす角α（プレチルト角）は０度でないため
に、ｎ_eは小さくなり、ギャップ長ｄをさらに長くとら
なければならない。

【０１１７】ここで、常光ｎ_oは入射角に依存せず、液
晶分子短軸方向の屈折率ｎ⊥に等しい。即ち、ｎ_o＝ｎ
⊥である。

【０１１８】具体的にはｎ_eはプレチルト角αの関数で
あり、

【数１】

【０１１９】ｄは次のようにプレチルト角αに依存す
る。ｄ＝λ／２〔ｎ_e（α）−ｎ_o〕

【０１２０】即ち、配向膜の種類によりαを求め、上記
関係式をもとに最適ギャップｄを計算できる。従って、
配向膜はＳｉＯ等の様な無機系配向膜、あるいはポリイ
ミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）な
どの有機系配向膜の種類を問わず使用できる。

【０１２１】さらに、プレチルト角αが90度では、上記
式によりギャップ長ｄは無限大となってしまうため、０
〜89度のプレチルト角が必要である。但し、プレチルト
角を45度を超えて制御するのは難しいため、実用的には
０〜45度のプレチルト角が好ましい。

【０１２２】下記の表５では、無機配向膜（ＳｉＯ斜方
蒸着膜）での電気光学特性の一例を示す。位相差δ（Ｒ
etardation）の測定は、オーク社の自動複屈折計を用
い、位相差の値がλ／４を越えるために、Ｈｅ−Ｎｅ
〔632.8nm 〕と半導体レーザ光源〔780nm 〕の２波長を
用いて測定した。

【０１２３】

【０１２４】いずれのＦＬＣも、使用光学波長の約半分
の位相差を示しており、入射光の偏光面を約90度回転で
きるスペックを有していることがわかる。

【０１２５】さらに、このＳｉＯ斜方蒸着セルにおいて
セルギャップを調整することにより、種々の位相差を有
するウォブリングセルを作製した。測定波長 632.8nmで
の結果を下記の表６に示す。これらのデータをプロット
すると、図22のようにほぼ直線関係になり、ギャップ制
御により位相差が任意に設定できることがわかる。これ
らのセルは上述した位相差の範囲の検討に使用した。

【０１２６】

【０１２７】

【０１２８】これらの強誘電性液晶素子の駆動法は、従
来の一般的なＦＬＣの駆動法を適用できる。図23に、１
フレーム、２フィールドの駆動波形の１例を示す。

【０１２９】図23（Ａ）は、リセットパルス付きのパル
ス駆動であり、書込み直前にリセットパルスを加えてフ
ィールド内での電気的中性条件を保つ方法であり、液晶
に長時間の直流成分が印加されにくい。ＦＬＣの他、Ａ
ＦＬＣにも使用できる。

【０１３０】図23（Ｂ）は、リセットパルス無しのパル
ス駆動であり、１フレーム内での電気的中性条件を保つ
方法である。ＦＬＣの他、ＡＦＬＣにも使用できる。

【０１３１】図23（Ｃ）は、方形波駆動であり、１フレ
ームで電気的中性条件を保つ方法であって、パルス駆動
に比べＤＣ電圧が印加されている時間が長いが、素子の
絶縁性が高い場合には信頼性の高い駆動法である。ＦＬ
Ｃの他、ＡＦＬＣ、電傾効果型スメクチックＡにも使用
できる。

【０１３２】ＦＬＣの高速応答性：上記の駆動波形によ
るスイッチング特性を上記の表５に示した。立ち上がり
（10−90％Ｔ）及び立ち下がり（90−10％Ｔ）とも、い
ずれもμsec オーダーの高速応答を示しており、１フィ
ールド内での十分な応答を保証し、ビデオレートでの有
効な絵素ずらし効果が初めて達成される。

【０１３３】特に、ウォブリング（絵素ずらし）では、
立ち上がりと立ち下がりの応答時間がフィールド時間の
１／３以下で、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間
との比が互いに２倍を越えないものが好ましい。

【０１３４】この点、ネマチック液晶を用いた場合は、
高速のものでも電界印加時の立ち上がり時間は比較的短
いが、オフ時の立ち下がり時間は長いために、フィール
ド内でのスイッチングが十分でなく、有効な絵素ずらし
効果が得られない。ツイストネマチックの絵素ずらし素
子では、透過率変化０〜90％での立ち上がり＋立ち下が
り時間は最小で15ｍsec 程度（室温）であり、ＮＴＳＣ
の２：１線飛越走査方式（１フィールド当たり１／60秒
（16.7ｍｓ））でもかなり実現が困難であり、さらにフ
レーム数が同じで４：１線飛越走査方式を適用すれば、
１フィールド当たり１／120 秒(8.3ｍｓ）であり、全く
追従できなくなる。この点、強誘電性液晶素子を用いた
絵素ずらし法は、そのスイッチング時間がＴＮ液晶より
も短いため、有効であることがわかる。ちなみに、強誘
電性液晶素子の立ち上がり＋立ち下がり時間はμsec オ
ーダーから、最も遅いものでも数ｍｓ以下である。

【０１３５】下記の表７には、各種液晶の応答時間を比
較して示すが、本発明に使用可能な液晶の応答速度は著
しく早い。

【０１３６】〔２〕入射された光の偏光方向により光軸
のずれを与える複屈折性透明基板（ａ）等価的に一軸性の異常光軸10が図１のようにＺ軸
と同一面上に存在し、かつ、軸に対して平行でない素
子。

【０１３７】例えば水晶板での光学軸のずれＬを下記の
式により計算する。図24のように、複屈折透明媒体４の
異常光軸10がウォブリング光学系の光軸となす角をβと
し、水晶板４の厚みをｄとする。ここで、水晶板４の常
光の屈折率ｎ_oと異常光の屈折率ｎ_eは、ｎ_e＝1.5533
6 、ｎ_o＝1.54425 である。ここでは、 0.7インチ、1
0.3万画素のアクティブマトリックスＴＮ液晶ディスプ
レイを垂直方向に高解像度化するために、Ｌ＝24.5μｍ
のずれを与える値としてβ＝45度、ｄ＝4.17mmとした。

【０１３８】

【数２】

【０１３９】ここで、光軸のずれＬを発現させるのに効
果的なβの範囲は10〜80度であった。この光学軸のずれ
は、後述する構成画素ピッチにより異なる。また、光学
軸を偏光のスイッチを用いてずらす方法として次の
（ｂ）も適用できる。

【０１４０】（ｂ）光が透過する基板表面が平行でない
基板で、見かけの異常光軸が両平面に垂直な平面に平行
あるいは垂直である素子。

【０１４１】クサビ型ネマチック液晶セルを図25の如く
に構成する。このセル34は、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルム30をスペーサとして両基板31、32
間を角度αで固定したものであり、その基板間に液晶33
が注入されている。

【０１４２】ここで作製したセルは、27mm当たり常光、
異常光との光軸のずれＬが30.7μｍとなるように設計し
た。

【０１４３】使用したネマチック液晶：メルク社製ＺＬ
Ｉ−２００８−０００ｎ_e＝1.707 ｎ_o＝1.517 （注）メルク社測定値

【０１４４】配向処理方向と液晶の配列方向及び光学的
性質：配向膜としては液晶の複屈折を最大限に生かすた
めに、プレチルト角の小さいポリイミド系のラビング膜
（宇部Ｕ−ワニス）を用いた。プレチルト角は実測で約
１度以下である。

【０１４５】ラビングは１方向に行い、その方向をクサ
ビ型セルの中に図26、図27のように矢印35で示した。ま
た、配向の組み合わせは、タイプ１ではパラレル配向、
タイプ２ではアンチパラレル配向とした。セル組み立て
後、ネマチック液晶を注入し、周囲を接着剤で封止し
た。

【０１４６】ここで、屈折率をｎ_iとし、クサビの角を
αrad 、セルからスクリーンまでの距離をｌとすれば、
光軸からのずれはＤ_iとなる。屈折率ｎ_iは次式で与え
られる。

【０１４７】

【数３】

【０１４８】ここでの計算上では、ｌ＝27mmとすれば、
Ｄ_i＝Ｄ_e−Ｄ_o＝30.7μｍとなる。また、実際に、ｌ
＝6450mmとしたとき、下記の表８の結果が得られた。

【０１４９】

【０１５０】上記では、クサビ型の光学素子として液晶
を用いたが、これに代えて、ポリカーボネート等の如き
複屈折の大きな樹脂の射出成形あるいはフィルムの積層
によっても、複屈折媒体を形成できる。この場合の異常
光の光軸は液晶の場合と同様である。

【０１５１】複屈折媒体として使用可能な例えばポリカ
ーボネートフィルムの一般的なポリカーボネートの分子
構造は下記の通りである。

【０１５２】ビスフェノールＡタイプ

【化６】

【０１５３】上記構造のポリカボネート樹脂をミニマッ
クス成型機（図28に80で示す型）に入れ、クサビ型のポ
リカーボネート板81を作製した。即ち、ポリカーボネー
ト樹脂を約 300℃で溶融し、金型温度60℃で手動で射出
成型した。この成型時の金型温度を低下させ、溶融粘度
を上げ、ポリカーボネート分子の配向を十分にさせるこ
とを考慮してある。ポリカーボネートの溶融粘度と分子
配向性と複屈折の関係は永井らによって報告されている
（" Melt Viscosity and Flow Birefringenceof Polyca
rbonate" J. Appl. Polym. Sci., Vol.44(1992)pp.1171
-1177）。

【０１５４】使用した金型は、表面をクロムの鏡面仕上
げにしてあり、その型の形状は図28に示す通りであり、
15mm×20mmの寸法を有している。得られたクサビ型のポ
リカーボネート81は傾きαが24度となっており、27mm当
たり40μｍの光軸のずれを与えることができた。

【０１５５】次に、本発明に基づく上述の液晶光学装置
を更に具体的に説明する。

【０１５６】液晶表示素子の高解像度化の駆動法と動作ＮＴＳＣの２：１線飛越走査方式では、２フィールドで
完全な一つの画面（１フレーム）ができる。そして、第
１（奇数）フィールドと第２（偶数）フィールドでは、
垂直方向の位置情報に関して互いに補間しあっており、
１秒間のフィールド枚数を多くして解像度を維持する方
法である。しかし、液晶表示素子の如く、特に垂直画素
数が少ない場合に、奇数フィールドと偶数フィールドを
同一走査線上に上書きしてしまうために、本来有してい
る解像度を低下させている。

【０１５７】ここでは、奇数フィールドと偶数フィール
ドで同期をとって絵素ずらしを行い、高速な映像の置き
換えによる残像効果を応用して、垂直方向の高解像度化
を図った。以下に、その絵素ずらしのシフト量について
述べる。実際には、液晶には点順次あるいは線順次走査
があり、時系列的に走査されるが、ここでの説明では原
理が理解し易いように同時刻で取り扱う。

【０１５８】モノクロマチック表示素子、３板式カラー
表示素子或いはカラーシーケンシャル表示素子の場合：
１つのスイッチング素子が１絵素に相当するので、単純
に１絵素の絵素ずらし方向の重心点間距離（構成表示画
素間の中心間距離）の半分の長さの光軸の絵素ずらし方
向へのシフトにより、高解像度化され、同時に画素間の
非表示部位（例えばブラックマトリックス）が目立たな
くなる。しかし、シフトは絵素の重心点間距離の正確に
半分でなくてもよい。

【０１５９】即ち、図29に示すように、ブラックマトリ
ックス部と構成画素部の口径の大きさの違いにより、そ
の有効なシフト量が異なる。ブラックマトリックス部が
構成画素口径と同じか大きい場合、高解像度化を行いた
い方向の構成画素ピッチの半分の長さのシフト（ａ）が
最適であるが、その許容度は画素位置のシフトが認識さ
れる構成画素口径の半分が必要である。さらに、ブラッ
クマトリックス部が構成画素口径よりも小さい場合、最
低限、ブラックマトリックス部の長さのシフトが有効と
なる（ｂ、ｃ）。

【０１６０】絵素ずらし方向の長さ成分に対して、ブラ
ックマトリックス部の長さをＬ_B、構成画素口径をＬ_A
とすると、画素ピッチはＬ_P＝Ｌ_A＋Ｌ_Bとなり、絵素
ずらし量Ｌは、 Min(Ｌ_B、Ｌ_A／２）≦ Ｌ ≦ Max(Ｌ_P−Ｌ_B、Ｌ
_P−Ｌ_A／２）で表される。

【０１６１】この式をＬ_PとＬ_Aを用いて表せば、 Min(Ｌ_P−Ｌ_A、Ｌ_A／２）≦ Ｌ ≦ Max(Ｌ_A、Ｌ
_P−Ｌ_A／２）となる。なお、上記の各式におけるMin(ｘ、ｙ）、Max
(ｘ、ｙ）はそれぞれ、ｘ、ｙの内の小さい値、大きい
値を与える関数とする。

【０１６２】ここでの例のように、垂直方向に絵素ずら
しを行えば、図30のように垂直方向が高解像度化され
る。同様にして、水平方向に絵素ずらしを行えば、水平
方向が高解像度化される（図31）。更に、斜め方向に絵
素ずらしを行えば、垂直及び水平方向が高解像度化され
る（図32）。

【０１６３】カラーフィルタを有するカラー液晶表示素
子の場合：通常のカラー表示素子では、Ｒ、Ｇ、Ｂカラ
ーフィルタのトリオにより１絵素を構成している。Ｒ、
Ｇ、Ｂの配置法は、インライン配列（図33）、デルタ配
列（図34）等があるが、ここでの光軸のシフト量は絵素
ずらし方向の最近接ＲＧＢトリオ面積重心間距離の１／
２の長さにすれば良い。

【０１６４】このような絵素ずらし素子の絵素ずらし方
向は、垂直方向だけでなく、水平方向或いは斜め方向も
含む２次元の絵素ずらしにより、ずらした方向の解像度
を向上させることができる。更に、絵素ずらし範囲は、
絵素ずらし方向の長さ成分に対する構成画素口径Ｌ_Aを
ＲＧＢの画素トリオのものとし、ブラックマトリックス
部の長さをＬ_Bとすることにより、上記したモノクロマ
チック表示素子と同様の条件とすることができる。

【０１６５】絵素ずらし動作における駆動電極分割数の
範囲：上述したような、高解像度化されるべき素子は、
原理的には、１画素当たりの各々のスイッチングに同期
させた絵素ずらしを必要とする。この場合には、点順次
走査の場合はＴＦＴ（Thin Film Transistor) のマトリ
ックスのように画素数分の絵素ずらし素子が必要とな
る。さらに、線順次走査の場合は、水平走査線の数の電
極分割が必要であることになる。

【０１６６】従って、高解像度化したい表示素子の水平
走査線数をＮとした場合、線順次走査の時は透明電極を
垂直方向に１／Ｎ分割するのが理想的である。しかし、
高解像度化のためには、コスト的に同等の絵素ずらし素
子が必要となってしまう。そこで、本発明者は、ヒュー
マンファクタによりこの電極分割上限を低下させ、コス
トダウンを行えると考え、次に示す実験を行った。

【０１６７】上記のＴＦＴカラー液晶表示素子と組み合
わせ、垂直同期信号に同期させて強誘電性液晶素子のス
イッチングのタイミングをとったところ、時系列データ
を考慮しないで、パネル全面のＦＬＣ素子のスイッチン
グを行っても、パネル垂直方向の約１／４が 240ＴＶ本
から 370ＴＶ本へと高解像度化された。

【０１６８】ここでの実験から、１／４程度までの垂直
方向の分割でも高解像度化が有効であることが判った。
即ち、高解像度化のためには、水平走査線数Ｎの表示素
子と組み合わせる絵素ずらし素子は垂直方向にＮ分割〜
１分割すれば良いが、パネル全面の高解像度化を行うた
めには、Ｎ分割〜３分割が好ましい。さらに、電極加工
精度、コスト等を考慮すれば、Ｎ／２或いは（Ｎ＋１）
／２のうちのいずれかの整数分割以下が好ましい。

【０１６９】５分割電極構成によるＦＬＣ絵素ずらし素
子の高解像度化の具体例：図35に分割電極の組み合わせ
例を示す。この分割電極はガラス基板上に透明電極（Ｉ
ＴＯ）13、14を形成し、電極を５分割するようにエッチ
ングした。ＩＴＯ電極間距離（エッチング部分）を10μ
ｍとした。この電極間距離はセルギャップよりも大きい
（更には、非表示部位よりは短い）ことが電極間電位差
による絶縁破壊防止、即ち、耐圧等の点で必要である。
ここでは、セルギャップは１μｍ〜3.0μｍとした。分
割電極の組み合わせは、片側をコモン電極としてもよ
く、また、両側を分割電極としてもよいことは容易に判
る。

【０１７０】さらに、配向膜としてはＳｉＯ配向膜を用
い、セル組み立て方法及び液晶注入方法は単極セルの場
合と同様である。液晶配向方向については絵素ずらし方
向を考慮して設定した。

【０１７１】絵素ずらし素子の同期信号について：飛越走査法（インターレース）動画像、例えば映画では毎秒24こま、テレビでは毎秒25
枚または30枚の画像を送っている。しかし、毎秒24枚か
ら30枚ではフリッカー妨害が大きく、使用に絶えない。
このため、映画では１こまを２回ずつ照射し、毎秒48こ
まの繰り返しを行い、テレビでは飛越走査法を用いて伝
送帯域幅を増加しないで毎秒の繰り返し回数を増やして
いる。日本国内標準では２：１線飛越走査法を使用して
いる。

【０１７２】即ち、図36に示すように、ａ点から開始し
た走査はＮ／２回の水平走査でｂ点に達して、垂直帰線
期間にｃ点に移り、さらにＮ／２回の水平走査でｄ点に
達し、垂直基線期間に再びａ点に戻る。ｄからｂに至る
期間を第１（奇数）フィールドといい、ｂからｄに至る
期間を第２（偶数）フィールドという。２：１線飛越走
査方式では２フィールドで完全な一つの画面（１フレー
ム）ができる。この他、３：１、５：１線飛越走査方式
などがある。

【０１７３】ＮＴＳＣ方式等の線順次走査の画面表示を
行う際に、現在のＣＲＴではアナログ的なためにその解
像度においては問題が少ないが、液晶、プラズマ、ＥＬ
等の如く画素が離散的なディスプレイについては、離散
的画素配列のためにかなりの水平方向の位置情報が欠落
したり、走査線の情報を欠落するか、あるいは輝度信号
の位置分解能を低下させる（即ち、ディスプレイの解像
度を低下させる）ことについては、既述した通りであ
る。

【０１７４】ここで、絵素ずらし（ウォブリング）のタ
イミングをとる具体的方法を示す。テレビ信号は、図37
に示すように各フィールドの輝度信号と垂直同期パル
ス、水平同期パルス、色信号、色同期パルスから構成さ
れている。ここでは、奇数フィールド（第１フィール
ド）及び偶数フィールド（第２フィールド）の垂直同期
パルスを検出し、ここからＦＬＣドライバに同期信号を
送り、続いて、ドライバ内で各チャンネル毎にディレイ
を与えたドライブ波形をＦＬＣセルに送れば良い。

【０１７５】分割ＦＬＣ素子とＦＬＣドライブ回路とビ
デオ信号処理系との同期について：図38に、電極の構成
とドライブ回路、ビデオ信号処理系の接続と同期方法に
ついて示した。即ち、ビデオ信号処理装置40によって、
奇数フィールド（第１フィールド）及び偶数フィールド
（第２フィールド）の各同期パルスとＲＧＢ信号を表示
素子２に供給すると同時に、各フィールドの垂直同期パ
ルスを検出してＦＬＣドライバ41に同期信号を送り、続
いて、ドライバ41内で各チャンネル毎にディレイを与え
たドライブ波形をＦＬＣセル３に送る。

【０１７６】駆動波形は図39のようにし、全面ＩＴＯの
側をコモン電極とし、５分割電極側をＣｈ１〜Ｃｈ５に
分けて、図示したようにパルス駆動した。即ち、検出し
た垂直同期信号を基準とし、１フィールドの時間を５分
割し、各チャンネルでシーケンシャルに遅れを与えた。
従って、ＴＮ液晶表示素子２の駆動とＦＬＣ素子３の駆
動は同期していることが重要である。なお、これらの駆
動波形は、一般的なＦＬＣの駆動法及び矩形波駆動を適
用できる。

【０１７７】さらに、絵素ずらしの方向を変える具体的
方法を説明する。表示素子２の垂直方向を高解像度化す
る場合（図40）と、垂直、水平方向を高解像度化する方
法（図41）を示す。この結果、各目的とした方向の高解
像度化が確認できた。

【０１７８】上記の５分割ＦＬＣ素子において、ドライ
ブ条件、光学的配置、絵素ずらし量を考慮して高解像度
化の検討を行ったところ、 0.7インチ、10.3万画素のア
クティブマトリックスＴＮ液晶ディスプレイにおいてパ
ネル全面に亘って 240ＴＶ本から 370ＴＶ本以上へと高
解像度化し、更に、非表示部位であるブラックマトリッ
クスが目立たなくなり、高解像度でかつ滑らかな画面が
達成できた。

【０１７９】その他の構造上の改善：上述した例では、
カイラルスメクチック液晶素子３は、図42に明示するよ
うに透明ガラス基板20、21を用いて作製したが、さらに
コスト、容積、重量を低減させるため、図43〜図44のよ
うに透明基板の一方20を水晶板４に置き換え、この水晶
板に透明電極13、配向膜22を付け、カイラルスメクチッ
ク液晶素子３との一体化も可能である。そして、屈折率
の整合により反射を抑制し、光の透過率をも向上でき
る。図44では、更に、表示素子２側に反射板42を設け、
表示性能を向上させている。

【０１８０】これらの高解像度化技術は直視型、反射
型、投射型等、様式を問わずに使用できる。このうち、
図45〜図47に投射型ディスプレイの三例をそれぞれ示し
た。

【０１８１】図45の例では、ハロゲンランプ17からの光
をコールドフィルタ43を通してバックライトとして表示
素子２に導き、上述したウォブリング処理後にレンズ系
44からスクリーン45へと画像が投影される。

【０１８２】図46はミラー型ディスプレイを示し、光源
17からの光をフィルタ46を通し、各ダイクロイックミラ
ー47によって所定の波長光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にそれぞれ分
離し、コンデンサーレンズ48から各ウォブリング素子に
入射され、ここでウォブリングされた後、再び合成され
てスクリーン45上に投影される。

【０１８３】図47は、プリズム型ディスプレイを示し、
各波長光がダイクロイックプリズム48を介して合成され
ること以外は、図46のものと基本的には同様である。

【０１８４】上述した高解像度化技術は、ディスプレイ
として応用するため、可視光の波長範囲で使用する。

【０１８５】撮像素子への適用本発明は、上述した表示素子２に限らず、離散的な画素
から構成されるＣＣＤ等の撮像素子と被写体とを結ぶ光
路中に上述したウォブリング素子７を配置する場合にも
適用される。

【０１８６】本発明を図48及び図49に示した撮像装置71
に適用する場合も、上述した表示装置において述べた各
種の条件及び原理、説明が同様にして採用されることが
望ましい。以下においては、上述した表示装置について
の内容と同様のものは特に繰り返して説明しないが、そ
れに比べて、撮像装置に特有のものを主として説明する
こととする。

【０１８７】撮像素子、例えばＣＣＤを用いるとき、例
えば１／３インチＣＣＤを水平方向、垂直方向あるいは
水平及び垂直方向に同時に高解像度化するため、β＝45
度として水晶板の厚さｄを調整することにより、絵素ず
らしの量を調節した。１／３インチＣＣＤの水平方向の
ピッチが6.35μｍ、垂直方向のピッチが 7.4μｍである
ので、各方向への高解像度化のための絵素ずらし量は、
各ピッチの約１／２の3.18μｍ、 3.7μｍとすれば良
い。更に、斜め方向の絵素ずらしの場合は水平、垂直方
向成分を各辺とした長方形の対角線の長さのシフトが必
要となり、この時は、4.88μｍとすれば良い。

【０１８８】例えば、Ｌ＝3.7 μｍのずれを与えるた
め、β＝45度、ｄ＝0.63mmとした。ここで、光軸のずれ
Ｌを発現させるのに効果的なβの範囲は10〜80度であっ
た。

【０１８９】撮像素子を使用する際、被写体と撮像素子
４を結ぶ光路中に、被写体−偏光子−ＦＬＣ素子−複屈
折基板−撮像素子の順序で配置される。この場合、レン
ズ系、アイリス、波長制限フィルタは被写体と撮像素子
を結ぶ光路中のどこに配してもよい。

【０１９０】図48、図49に示すように、強誘電性液晶素
子３のスイッチ状態が状態１の場合、被写体50の側から
の照射光成分ａは、レンズ51、絞り52を通った後、偏光
板19により絵素ずらし方向に偏光される。光の偏光面と
強誘電性液晶素子３の異常光軸８が平行のため、透過光
は偏光面を維持したまま複屈折を有する水晶板４に照射
される。水晶板４では、入射偏光面内に水晶の異常光軸
を含むため、Ｙ軸方向に偏光している光は水晶板の異常
光軸の傾いている方向へ屈折し、再び空気層へ出るとき
光軸と平行になり、入射光の光軸とのずれが生じ、ＣＣ
Ｄ撮像素子53の各絵素に照射される。

【０１９１】一方、強誘電性液晶素子３のスイッチ状態
が状態２の場合、偏光面と異常光軸８が約45度の角をな
しているため、透過光は異常光軸の向きに回転し、直線
偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素子内を変化し、偏光
面は初期状態から90度回転し、水晶板４に照射される。
水晶板４では、入射偏光面内に水晶の異常光軸を含まな
いため、屈折しないでそのままの光軸を維持し、再び空
気層へ出て、ＣＣＤ撮像素子53の各絵素に照射される。
即ち、被写体のａ’部分を撮像することになる。この状
態１と状態２の光軸のずれを絵素ずらしの動作原理とし
て用いることができる。

【０１９２】素子環境温度のために、見かけのコーン角
が45度から外れる（例えば45＋γ度：ここでγは45＞γ
＞−45）場合、ウォブリング動作において、スイッチ状
態の片方の液晶ダイレクタの光軸を理想的に偏光板の偏
光面に平行あるいは直交して合わせると、このスイッチ
状態では透過光の偏光面は変化しない。この場合には、
偏光面が回転していないため、例えば図48のように水晶
板４の異常光軸の方向に 100％の光が屈折し、光軸から
のずれを与える。この時、ａ点以外の成分はほとんどな
い。

【０１９３】もう一方のスイッチ状態では、45＋γ度と
なるために、γが正の場合は透過光の偏光面は90度以上
の回転をし、γが負の場合は偏光面は90度まで回転しな
い。偏光面が完全に90度回転した時には、図49に示した
ようにａ’の成分がほぼ 100％となる。しかし、図50に
示したように偏光面の回転が90度からγの角度ずれる場
合、偏光成分としてＹ軸方向の成分も増加して来るの
で、Ｙ方向の隣接撮像画素に若干のもれが生じる。従っ
てこの場合には、本来高解像度化すべき画素ずらしの効
果が若干減ぜられてしまう。

【０１９４】そこで、図13で既述したと同様の理由か
ら、上記２つのスイッチ状態のなす角の２等分線が偏光
板の偏光面あるいは偏光面に対して直交した線に対して
なす角δが、理想的には22.5度の角度をなしていれば良
い。このように、液晶ダイレクタ８の向きを配置するこ
とにより、図51、図52に示されるように、両方のスイッ
チ状態でクロストークを生じるようになるが、各スイッ
チ状態でのクロストークは小さく、かつ、その和は片側
だけのクロストークよりも少ないため、高解像度化の効
果を減ずることはないことがわかった。

【０１９５】ここで、このθの範囲、さらに２スイッチ
状態の２等分線が光の偏光面或いはそれに直交する線と
なす角δは、以下のウォブリングの実験結果から明確と
なった。

【０１９６】即ち、片側の軸固定の検討では、θ＝26〜
64度の範囲でウォブリング効果によりＣＣＤの高解像度
化が確認できた。さらに、θ＝36〜54度の範囲で色付き
の少ない高解像度化ができた。

【０１９７】さらに、θ＝36〜54度の範囲でδ軸の位置
を検討した結果、δ＝22.5±10度で色付きがほとんどな
く、高解像度化できることがわかった。さらに、θ＝36
〜54度、δ＝22.5±５度の範囲でフィールド間のクロス
トークが少なくなり、フィールド間のコントラスト比が
高まるため、さらに高解像度化した。

【０１９８】なお、ここでの解像度評価は、格子縞の解
像度評価用パネルを撮像し、ビデオ信号に変換後にＣＲ
Ｔモニタに表示し、観測することにより判別した。

【０１９９】図53には、具体的な配置例を示した。ビデ
オカメラ、スチルビデオカメラ等の光学系の場合、外界
からの入射光は概ね偏光していないので、外界（被写
体）と強誘電性スイッチング素子の間に偏光板を入れる
ことを特徴とし、レンズ、絞りに対しての位置関係を問
わない。その他の光学配置は、被写体−レンズ−絞り−
偏光板−強誘電性スイッチング素子−一軸的な光学異方
性を有する透明基板−撮像素子の順である。ここで組み
合わせる撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ型素子等、
その種類を問わない。

【０２００】こうした撮像素子は、表示素子とは異な
り、受光素子であるために、被写体の空間解像度（空間
分離能）を向上させることができる。ここでは、表示素
子のように順次方式ではなく、同時方式で行えるため、
ＦＬＣ素子３のスイッチング部はＣＣＤ素子全面に同時
に作用してよく、位相変調素子３の空間的な電極分割を
必要としない。即ち、例えばＣＣＤ撮像素子の画素も、
離散的なために光軸のずれがない場合には各画素にａ、
ｂ、ｃの位置分解能しかないが、フレームを分割し、ま
ずこのａ、ｂ、ｃの情報を同時方式で蓄積後、転送し、
次のフィールドで強誘電性液晶素子３の絵素ずらしによ
り、ａ’、ｂ’、ｃ’の位置情報を同時方式で蓄積後、
転送し、最初のフィールドとの再合成を行うことによ
り、垂直分解能が２倍に向上する。

【０２０１】特に垂直解像度だけでなく、水平解像度も
向上させるためには、１フレームをさらに３フィール
ド、４フィールドとしなければならないが、このために
も強誘電性液晶素子の高速応答性が必要である。ツイス
トネマチックの絵素ずらし素子では、透過率変化０〜90
％での立ち上がり＋立ち下がり時間は最小で15msec程度
（室温）でり、ＮＴＳＣの２：１線飛越走査方式（１フ
ィールド当たり１／60秒（（16.7ms））でもかなり実現
が困難であり、さらにフレーム数が同じで４：１線飛越
走査方式を適用すれば、１フィールド当たり１／120 秒
（8.3ms)であり、全く追従できなくなる。この点、強誘
電性液晶素子を用いた絵素ずらし法は、そのスイッチン
グ時間がＴＮ液晶よりも短いため、有効であることがわ
かる。ちなみに、強誘電性液晶素子の立ち上がり＋立ち
下がり時間はμsec オーダーから、最も遅いものでも数
ms以下である。

【０２０２】モノクロマチック撮像素子、３板式カラー
撮像素子の場合：１つのスイッチング素子単位が１絵素
に相当するので、単純に解像度改善方向の１絵素の重心
点間距離の半分の長さの光軸の解像度改善方向へのシフ
トにより、高解像度化される。さらに、その許容範囲は
シフト長の50％〜150 ％が適当である。

【０２０３】カラーフィルタを有する撮像素子の場合：
Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタのトリオにより１絵素を構成
している。Ｒ、Ｇ、Ｂの配置法はデルタ配列、インライ
ン配列等があるが、ここでの光軸のシフト量は解像度改
善方向の最近接Ｒ、Ｇ、Ｂトリオ面積重心間距離の１／
２の長さにすれば良い。さらに、その許容範囲はシフト
長の50〜150 ％が適当である。

【０２０４】その他の構造上の改善：上記した例では、
強誘電性液晶素子３は水晶板４とは別の基板を用いて作
製したが、さらにコスト、容積、重量を低減させるた
め、図54にそれぞれ例示するように、水晶基板４に透明
電極、配向膜（いずれも図示省略）を付け、強誘電性液
晶素子３と一体化した絵素ずらし素子をＣＣＤ全面の保
護ガラス基板60を介して配するか（Ａ）、或いはこれを
省略して水晶板側を接着し、保護すること（Ｂ）ができ
る。同図（Ｃ）は、ＣＣＤ53と水晶板４を一体化し、Ｆ
ＬＣ素子３は上述した例と同様に構成したものである。

【０２０５】これらセルのビデオカメラ：ハンディカム
ＴＲ−１（ソニー社製）への具体的実装例を説明する
が、まず、それに使用可能な赤外カットフィルタ及びロ
ーパスフィルタについて説明する。

【０２０６】〔１〕通常の可視光の撮像の場合ＣＣＤ撮像素子などの半導体撮像素子は、その感度域が
380〜1200nmにまで広がっている。通常の可視光の画像
を撮像する場合には、本来人間の眼で感知できない近赤
外光域まで撮像してしまうため、画像に対して悪影響を
及ぼす。従って、図55のように赤外カットフィルタ61を
被写体50とＣＣＤ53との間に入れる必要がある。

【０２０７】ここでは、絵素ずらし素子に赤外カットフ
ィルタ(700nm以上の波長をカットする。）61を組み合わ
せる場合の例を示す。さらに、ウォブリング素子に用い
られている水晶板だけでは、高周波成分のカットが不十
分であるため、光学ローパスフィルタが必要である。そ
こで、一般に高画質のＣＣＤビデオカメラに用いられて
いる７点ボケ用の水晶ローパスフィルタ（複数の水晶板
64からなる。）を組み込んだ（図55、図56）。

【０２０８】このローパスフィルタは、１枚の水晶板中
で入射光をその複屈折を利用して２点ボケにし、さらに
光軸の周りに回転させた他の水晶板の積層により２点像
を４点像に、さらに３枚目の水晶板で７点像としてぼか
し、ローパスフィルタ特性を向上させることができるも
のである。

【０２０９】即ち、このように入射光をぼかすことによ
り、画像情報の空間周波数の高い成分を除去でき、モア
レ縞及び色偽信号等の問題を回避することができる。但
し、水晶板１枚の場合は、ｙ方向のみ高周波成分をカッ
ト若しくは分散できるが、上記ではｘ、ｙの両方向にお
いて高周波成分をカット若しくは分散でき、低周波成分
の感度を保持したまま高周波成分の画像への影響（結像
した画像出力にモアレ縞パターンや色偽信号が生じるこ
と）を一層なくすことができる。

【０２１０】こうしたローパスフィルタを用いない実装
例を図57に、同ローパスフィルタを用いた実装例を図58
に示した。いずれも、絵素ずらし素子（ウォブリング素
子）７はＣＣＤ53の前位に設けられている。

【０２１１】ローパスフィルタ64を用いる場合、ローパ
スフィルタの第１の異常光軸がウォブリング時の偏光と
30〜60°の角度をなすときは、ローパスフィルタの効果
は得られるが、それ以外ではローパスフィルタ特性がフ
ィールドで変化してしまう。このとき、絵素ずらし素子
７と光学ローパスフィルタとの間にλ／４板（図示せ
ず）を入れることにより、フィールド間でのローパスフ
ィルタ特性の差を低減し、ローパスフィルタ特性を十分
発揮できるようになる。

【０２１２】図59には、ＣＣＤを３つ用いた色分解カメ
ラシステムを示している。但し、ＣＣＤドライブ回路、
ウォブリング素子ドライブ回路は省略した。

【０２１３】〔２〕赤外光の撮像の場合ＣＣＤ撮像素子などの半導体撮像素子の近赤外光域を利
用し、本来人間の眼で感知できない近赤外光域のみを撮
像することができる。この場合、敢えて、赤外カットフ
ィルタを入れる必要はない。

【０２１４】この場合、赤外光だけを撮像するには、可
視光カットフィルタ(760nm以下をカットする。）を被写
体とＣＣＤとの間に入れる必要がある。これにより、被
写体の温度分布等を撮像することができる。このときの
撮像波長は 700〜1200nmにまで及ぶため、絵素ずらし素
子の位相差はその半波長の 350〜600nm が必要である。

【０２１５】次に、以上に述べた実施例において、位相
調整用の複屈折媒体（位相補償媒体）を使用する本発明
の他の実施例を説明する。

【０２１６】以下に示す実施例によれば、 400nmから 7
00nmの波長範囲における偏光面の90度の回転を行う位相
補償媒体を素子中に入れることにより、両方のスイッチ
状態でのクロストークを更に減少させ、一層の高解像度
化を達成できる。その具体的実施例を示す。

【０２１７】位相補償媒体の実装例図60に、位相補償媒体100 を実装したウォブリング素子
107 及び液晶光学表示装置101 を示す。

【０２１８】図60（Ａ）では、強誘電性液晶（ＦＬＣ）
素子３の遅相軸108 と、ＦＬＣ素子３の位相差とほぼ同
じ位相差を有する位相補償媒体100 の遅相軸118 とがほ
ぼ直交している。これによって、ＦＬＣ素子３で生じた
位相差をそれとは逆相の位相補償媒体100 でキャンセル
することができるので、構成表示画素５から出た偏光６
はその偏光面の回転を受けずに、光軸シフトのための複
屈折媒体４に偏光面がβに傾斜した異常光軸10に見かけ
上平行に入射し、その結果、光軸がシフトする。

【０２１９】図60（Ｂ）では、ＦＬＣ素子３の遅相軸10
8 が、ＦＬＣ素子３への電界印加に伴うスイッチにより
状態２となる。その結果、ＦＬＣ素子３の遅相軸108 と
位相補償媒体100 の遅相軸118 とから合成される新たな
遅相軸は、Ｙ軸に対して45度の傾きとなる。従って、こ
の合成された遅相軸により偏光面は90度の回転を受け、
偏光面はＺ軸に平行になり、光軸シフトのための複屈折
媒体４に偏光面がβに傾斜した異常光軸10に見かけ上垂
直に入射するため、光軸はシフトしない。

【０２２０】ここで、ＦＬＣの見かけのコーン角をθと
して、図61（Ａ）に光軸の関係を示す。この図では、Ｐ
１はＹ軸に平行な偏光面の方向或いは偏光板の偏光軸を
示す。Ｐ２はＸ軸に平行な軸であり、光軸シフトのため
の複屈折媒体における偏光面がβに傾斜した異常光軸10
と直交している。またＬＣ１及びＬＣ２はＦＬＣ素子３
の各スイッチ状態の遅相軸108 、ＰＣは位相補償媒体10
0 の遅相軸118 を示す。

【０２２１】ここでの光軸の関係は、ＦＬＣ素子の各ス
イッチ状態の遅相軸ＬＣ１、ＬＣ２が入射偏光面Ｐ１の
軸に対して線対称の位置となるように配置する。そし
て、一つのスイッチ状態、例えばＬＣ１に対して、位相
補償媒体の遅相軸ＰＣをほぼ直交するように配置するこ
とにより、偏光面Ｐ１はＦＬＣ素子のＬＣ１の影響でＬ
Ｃ１の軸側に回転するが、ＬＣ１とほぼ同じ位相差を有
するＰＣによりキャンセルされ、また元の偏光面Ｐ１に
戻される。ＦＬＣ素子を電界印加によりスイッチし、遅
相軸をＬＣ２とすることにより、偏光面Ｐ１はＬＣ２の
軸側に回転し、さらに、位相補償媒体の遅相軸ＰＣの影
響を受け、偏光面は更に遅相軸ＰＣの軸側に回転し、そ
の結果、ＦＬＣ素子と位相補償媒体のトータルで偏光面
Ｐ１は偏光面Ｐ２まで回転される。即ち、ＬＣ２とＰＣ
の合成された遅相軸（ＬＣ２＋ＰＣ）はＰ１と丁度π／
４の角度になる。

【０２２２】また、位相補償媒体100 として、使用して
いるＦＬＣ素子３と同一の素子を用いると、さらに温度
変化等に伴うコーン角の変動を吸収できる。この原理図
を図61（Ｂ）に示す。即ち、図61（Ａ）に示した位相補
償フィルムの代わりに、第２のＦＬＣ素子を用いる方法
である。この位相補償用の第２のＦＬＣの遅相軸をＰＣ
ＬＣ１、ＰＣＬＣ２とする。

【０２２３】ここでまず、第２のＦＬＣのメモリー状
態、あるいは電圧印加でＰＣＬＣ１にし、第１のＦＬＣ
素子３を電界印加によりＬＣ１とＬＣ２にスイッチす
る。これにより、図61（Ａ）の位相補償フィルムを用い
た場合と同じ効果が得られる。更に、複屈折率の波長依
存性が第１ＦＬＣと第２ＦＬＣで同じものが使用できる
ため、位相補償の効果が優れることが判る。

【０２２４】ここで、素子の温度環境が変化すると、図
４、図５に示したように見かけのコーン角が変化する。
図61（Ａ）の構成では、このコーン角の変化により、ウ
ォブリング時の奇数フィールド、偶数フィールド間での
光の漏れ、即ちクロストークが生じる。しかし、図61
（Ｂ）では、第２ＦＬＣ素子の遅相軸の配置も同一の温
度変化をするため、ＬＣ１とＰＣＬＣ１のなす角度は常
にπ／２となり、位相差がキャンセルされる。一方、Ｌ
Ｃ２とＰＣＬＣ１から合成される遅相軸（ＬＣ２＋ＰＣ
ＬＣ１）は常にＰ１、Ｐ２に対してπ／４の角度をな
し、位相差の温度依存性は若干残るものの、クロストー
クは低減される。

【０２２５】この例では、ＦＬＣ素子としてＣＳ−１０
１４液晶／ＳｉＯ斜方蒸着反平行セルを用いた。セルギ
ャップは 2.1μｍであり、 632.8nmでの位相差は263.69
nmである。クロストーク量を評価するための光学系は図
８に示したものと同じである。

【０２２６】まず、ＦＬＣ素子を図62に示すように配置
して、電界印加によりスイッチした場合のスペクトルを
図63に示す。これによれば、ＬＣ１状態では、偏光子か
らの偏光は偏光面の回転を受けずに、検光子を透過す
る。一方、ＬＣ２状態では、偏光子からの偏光はその偏
光面を回転し、その回転に応じて検光子で吸収され、透
過光量が変化する。ここでは、約550nm の波長成分がち
ょうど90度の偏光面の回転を受けていることになる。

【０２２７】更に、この特性を改善するために、図60に
示したように位相補償フィルム100を配置した。測定系
の光学系は図64に示す通りである。また、その光学系で
のスペクトルを図65に示す。これによれば、ＬＣ１のス
イッチ状態では、ＰＣにより位相差がキャンセルされる
ために偏光面は回転を受けず、このため、図65に示すよ
うに 450から700nm までほぼ全域に亘り、検光子を透過
する。一方、ＬＣ２では偏光面は90度回転し、偏光面は
検光子と直交するため吸収され、 450から700nm までほ
ぼ全域に亘り、透過率がほぼゼロになる。

【０２２８】次に、この位相補償されたウォブリング素
子を用いて高解像度化の検討を行った。

【０２２９】まず、位相補償されていない結果を下記の
表９に示す。これによれば、高解像度化の効果は、目視
により確認されるが、最大 390本程度の高解像度化であ
り、ギャップの変動による画面の色付きがある。

【０２３０】

【０２３１】

【０２３２】一方、ＦＬＣ素子の位相差と同等の位相差
を有する位相補償フィルム100 、ここでは、ポリカーボ
ネートフィルム（例えば日東電工（株）製）を選択し
た。例えば、ギャップ 2.1μｍの素子では 260nmの位相
補償フィルムを用いた。

【０２３３】結果を下記の表10に示すが、画面の色付き
は減少し、高解像度化を与えるギャップ範囲も拡大し、
更に第１フィールドと第２フィールドでの光軸シフトに
伴うクロストークが減少し、各フィールドのコントラス
トが向上したため、位相補償なしのときよりも高解像度
化でき、 450〜480 ＴＶ本までの高解像度化が確認でき
た。

【０２３４】

【０２３５】

【０２３６】この結果は、即ち、ウォブリング素子に位
相補償を行うことにより、 632.8nmの光源を用いて測定
したＦＬＣ素子の位相差が 160〜380nm のものを用いれ
ば、色付きなしに高解像度化を達成できることを示して
いる。即ち、ＦＬＣ素子と組み合わせるべき位相補償フ
ィルムとして、 160〜380nm の範囲で同等の位相差のも
のを選択すればよいことが判る。

【０２３７】このように、位相補償によりウォブリング
時のフィールド間のクロストークが少なくなり、フィー
ルド間のコントラスト比が高まるため、さらに高解像度
化したことがわかる。

【０２３８】位相補償により、例えば図61（Ｃ）に示す
ように、スイッチ状態ＬＣ１の時、ＰＣによってキャン
セルされるので、その複屈折の大きさは小さく、遅相軸
の向きはあまり影響しない。しかし、スイッチ状態ＬＣ
２の時、ＰＣとの合成によりＬＣ２＋ＰＣの位置（Ｐ
１、Ｐ２に対して45度）に遅相軸を有することになる
が、配向処理方向の偏差、さらには温度変化などによる
コーン角の変化に伴い、合成された遅相軸ＬＣ２＋ＰＣ
は45度からずれてくる。このずれの影響は複屈折率が無
視できないほど大きなものであるので、上述したと同様
の検討を行った。

【０２３９】即ち、位相補償を行った位相変調光学素子
において液晶の２つのスイッチ状態における位相補償後
の各スイッチ状態のうち、絶対値の大きな複屈折の遅相
軸とＰ１又はＰ２間での２等分線が、表示素子からの光
の偏光面（Ｐ１）又はそれに直交する線（Ｐ２）とのな
す角をδ１とすると、θ＝36〜54度の範囲でδ軸の位置
を検討した結果、δ1=22.5±10度の範囲で色付きがな
く、フィールド間のクロストークが少なくなり、フィー
ルド間のコントラスト比が高まるため、さらに高解像度
化した。

【０２４０】ここで、用いる位相補償フィルムはポリカ
ーボネート以外にも、下記に示す芳香族ポリエステル系
等の無色透明の高分子フィルムを用いることができる。

【０２４１】使用可能な位相補償フィルム材料：ポリス
チレン樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ＡＳ
樹脂（アクリルニトリル−スチレン共重合体）；メタク
リル系樹脂；酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共
重合体；セルロース系プラスチックス、特に酢酸セルロ
ース（Cell−OCOCH₃) 、酢酸プロピオン酸セルロース
（Cell−OCOCH₃，−OCOC₂H₅)、酢酸・酪酸セルロース
（Cell−OCOCH₃，−OCOC₃H₇)；ナイロンに代表されるポ
リアミド樹脂；ポリカーボネート；変性ポリフェニレン
エーテル；熱可塑性ポリエステル樹脂（ＰＥＴ：ポリエ
チレンテレフタレート、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタ
レート、ＰＣＴ：ポリシクロヘキサンテレフタレート、
ＰＢＮ：ポリブチレンナフタレート）；ポリフェニレン
スルフィド（ポリチオエーテルスルフォン、ポリチオエ
ーテルケトン、ポリスルフィドスルフォン、ポリスルフ
ィドスルフォンケトン）；ポリスルフォン；非晶ポリア
リレート；ポリエーテルスルフォン；ポリエーテルイミ
ド；ポリエーテルケトン；ポリアミドイミド；ポリイミ
ド；更には、主鎖型高分子液晶のうちπ電子系を含む芳
香族ポリエステル系等；側鎖型高分子液晶、例えばアク
リレート系の側鎖に液晶を導入したもの。

【０２４２】これらに共通する点は、分子構造中に、フ
ェニル基、即ちπ電子系の構造を含むことであり、これ
により、常光、異常光の屈折率の波長依存性がＦＬＣ素
子と同様になるため、広い波長範囲での位相補償には好
ましいことがわかる。即ち、π電子系を含む高分子材料
を用いることにより、ウォブリング時のフィールド間の
使用波長範囲での積分量としてのクロストークを、位相
補償のないウォブリング素子よりも向上させることがで
きる。

【０２４３】これら位相補償フィルムの遅相軸は、フィ
ルム形成過程（溶融状態からの押し出し、あるいは溶液
状態からの紡糸浴への押し出し）での延伸操作（インフ
レーション法、ロール延伸等）、あるいはフィルム形成
後の延伸操作（ロール延伸等）により、積極的に分子配
向を促す方法により決定される。即ち、分子鎖に平行方
向に電子が動きやすい時（ポリカーボネート、芳香族ポ
リエステルなど）は、分子配向軸がほぼ遅相軸となる。
一方、分子鎖に垂直方向に電子が動きやすい時（ポリス
チレンなど）は、分子配向軸にほぼ垂直な方向が遅相軸
となる。

【０２４４】また、偏光板には、通常、保護膜としてＴ
ＡＣ（トリアセチルセルロース）が貼り付けられている
が、この場合は、むしろ位相差がないためクロストーク
の改善はない。ウォブリングに適用する場合は、偏光板
にさらに上記の特性を満足する位相補償板を付加しなけ
ればならない。

【０２４５】また、図60中に仮想線で示すように、位相
補償フィルム100 を表示素子２とＦＬＣ素子３との間に
入れ換えても、上記と同等の効果が得られた。或いは、
後述するように、位相補償フィルム100 をＦＬＣ素子３
と複屈折媒体４との間、及び表示素子２とＦＬＣ素子３
との間の双方に配置することもできる。この場合は、更
に、位相調整に変化性を与えることができるものと考え
られる。

【０２４６】位相補償のため、図60に示したＦＬＣ素子
３と位相補償ＦＬＣ素子110 とを組み合わせた実施例を
図66に示す。

【０２４７】ここでは、組み合わせた位相補償ＦＬＣ素
子110 はスイッチ用のＦＬＣ素子３と同じ仕様の素子を
用いた。また、光軸の配置は図61（Ｂ）に示した配置と
した。このとき、位相補償ＦＬＣ素子110 の状態１を維
持するためには、ＦＬＣのメモリー状態、或いは電圧印
加状態を用いることができる。

【０２４８】図４に示したＣＳ−１０１４液晶のコーン
角の温度依存性を考慮すれば、０℃〜45℃までのコーン
角のなだらかな変化、45℃以上での急激な変化がみられ
る。そこで、後述の図79に示すプロジェクター方式で確
認したところ、ＦＬＣ素子の環境温度は初期に約23℃、
３分後に約45℃に達した。更に、外気温を30℃で検討し
たところ、ＦＬＣ環境温度は50℃に達した。

【０２４９】位相補償媒体としてポリカーボネートフィ
ルムを用いた場合では、ＦＬＣ素子の環境温度が45℃ま
では解像度として、元の液晶表示素子の 240ＴＶ本から
450〜480 ＴＶ本までの高解像度化が確認できた。しか
し、ＦＬＣ素子環境温度が50℃では、 370〜380 ＴＶ本
前後の高解像度化となった。

【０２５０】一方、位相補償媒体として、ＦＬＣスイッ
チ素子と同じ仕様のＦＬＣ素子110とを組み合わせた場
合は、ＦＬＣ素子の環境温度が45℃までは解像度とし
て、元の液晶表示素子の 240ＴＶ本から 450〜480 ＴＶ
本までの高解像度化が確認できた。更に、ＦＬＣ素子環
境温度が50℃では、 400〜430 ＴＶ本程度の高解像度化
を達成した。即ち、温度変化に伴う解像度の低下を抑制
できることが確認された。

【０２５１】また、位相補償ＦＬＣ素子110 を表示素子
２とスイッチ用ＦＬＣ素子３との間に入れ換えても、上
記と同等の効果が得られた。

【０２５２】上記の実施例では、位相補償媒体100 又は
110 をＦＬＣ素子３の前位或いは後位に配置した場合を
示したが、例えば、位相補償フィルムをＦＬＣ素子３の
前後に同時に配置する場合について述べる。

【０２５３】位相補償フィルムとして、ＦＬＣ素子３の
前後に配置した各ポリカーボネートフィルムの光軸を維
持して、これらのフィルムの位相差の和がＦＬＣ素子の
位相差とほぼ同じにした。ここでは、ギャップ 2.1μｍ
のＦＬＣ素子を用いて更に、位相差 100nmと 160nmのポ
リカーボネートフィルムを用いた。

【０２５４】これにより、位相補償フィルム１枚の時と
同様の 450〜480 ＴＶ本までの高解像度化が確認でき
た。

【０２５５】また、液晶表示素子、特にＳＴＮ（Super
Twisted Nematic)液晶表示素子で用いられている位相補
償方式も適用できる。これは、「液晶ディスプレイ製造
技術ハンドブック」（嶋田隆司監修、（株）サイエン
スフォーラム発行）のＰ．36−37に記載されているよ
うに、ガラス基板に挟まれたＳＴＮ液晶パネルに位相補
償板を重ね、さらにそれらを両側から偏光板でサンドイ
ッチすることにより、ＳＴＮ方式の欠点である画面の色
付きを解消したものである。この位相補償板は、光軸の
方向を変えたものを何枚か重ねた方が、より正確になる
ため、多数枚使用することもある。

【０２５６】さらに、この複数枚の重ねに関して、上記
の「液晶ディスプレイ製造技術ハンドブック」（嶋田隆
司監修、（株）サイエンスフォーラム発行）のＰ.1
84−185 に記載されているように、位相差フィルムの持
つ複屈折（Δｎ）は、一般的には下式のように波長λに
依存する。 Δｎ（λ）＝Ａ＋Ｂ／（λ²−λ_O ²) （Ａ、Ｂは定数、λ_Oは吸収端）

【０２５７】この波長分散はフィルムの材料によっても
異なるため、異種の材料（例えばポリカーボネートとポ
リプロピレン、あるいはポリカーボネートとポリビニル
アルコール等）の組み合わせ、遅相軸の貼り合わせ角度
の調整により、多数枚貼り合わせた位相補償フィルムの
波長分散特性をコントロールすることが可能である。こ
れが、従来のＳＴＮに用いられてきた位相補償技術であ
る。

【０２５８】こうした技術を本発明に基づくウォブリン
グ素子における位相補償媒体に適用することによって、
位相補償フィルムの複屈折の波長分散特性をウォブリン
グ素子に用いた液晶材料の複屈折の波長分散特性に合わ
せることが可能であり、これにより、ウォブリング素子
のクロストークを低減することができる。

【０２５９】上述した例では、表示素子が偏光を有する
場合について述べたが、本発明は無偏光の表示素子の場
合にも適用可能である。

【０２６０】即ち、プラズマディスプレイ、ＬＥＤディ
スプレイ等の場合（即ち、表示画素からの光の偏光度が
小さい場合）、偏光にするために表示素子と上記の絵素
ずらし素子を結ぶ光路中に偏光板を挿入すればよい。光
学的配置条件は液晶表示素子の場合と同様である。

【０２６１】次に、上記の位相補償媒体を組み込んだ液
晶光学装置を更に具体的に説明する。

【０２６２】位相補償した場合の駆動方法駆動波形は図39に示した駆動波形も適用できるが、図70
に示す駆動波形を適用した。また、ウォブリング用セル
においては、配向膜として日本合成ゴム社製のポリイミ
ド配向膜ＪＡＬＳ−１５２４を用いた。

【０２６３】このポリイミド配向膜の形成法は、ポリイ
ミド溶液をスピンキャスト法或いはグラビア印刷法によ
り塗布し、焼成後、80nmの厚さの配向膜を得た。ラビン
グ方向は以下に示すように、位相補償しない場合とは異
なる。

【０２６４】即ち、図67において、上面がポリイミド配
向膜側であるが、矢印で示す配向処理方向は、画面に対
して図68のように水平或いは垂直方向に画素ずらしを行
う場合、画素ずらし方向に平行或いは垂直方向である。
また、斜めずらしの場合、画面の対角方向に対して平行
が好ましい。

【０２６５】更に、セル組の方向は配向膜側をラビング
処理方向が平行或いは反平行となるように配置し、スペ
ーサーを分散させたシール材を用いてギャップ約２μｍ
とした。図68（Ａ）には上下の基板を接合してセルを組
み立てるときの状態を示し、図68（Ｂ）は上下基板での
配向処理方向と画素ずらし方向との関係を示す。ここで
はセル組後における配向方向を平行としたが、反平行で
もよい。

【０２６６】そして、平行に両基板を対向させたセルで
画素ずらし方向が垂直の場合で検討を進めた。このセル
の上面に、強誘電性液晶ダイレクタのスイッチ状態に垂
直となるように、日東電工（株）製の位相補償フィルム
(632.5nmの波長での位相差が260nm）の異常光軸を合わ
せ、粘着材により貼り付けた。

【０２６７】更に、このセルを図69に示すようにＴＮ液
晶表示素子２と組み合わせ、高解像度化の確認を行っ
た。なお、斜めずらしの場合の例も同図に示した。

【０２６８】次に、使用した駆動波形の例を図70に示
す。この駆動波形は強誘電性液晶素子でメモリー時に、
ツイストとする場合に有効である。特に、ＦＬＣのメモ
リー特性が弱い場合、或いはメモリー時に液晶配向のツ
イストにより十分な偏光面の回転効果を得られない場合
に有効である。

【０２６９】即ち、この駆動波形は、少なくとも２つの
正のパルス印加と、これに後続する少なくとも２つの負
のパルス印加とを繰り返し、これらのパルス印加におけ
る同極性のパルスのうち、第１のパルスの絶対値を第２
のパルスの絶対値よりも大きくしているので、第１のパ
ルスで高速化が図れ、第２のパルスで見かけのコーン角
を調整できるため、従来よりも全体として低電圧で駆動
でき、電気化学的な安定性を改善でき、経時劣化を防ぐ
ことが可能となる。また、第２のパルスで見かけのコー
ン角を45度±５度に調整できるため、ウォブリング効果
の低下を抑制できる。

【０２７０】上記した５分割ＦＬＣ素子において、上記
ドライブ条件、光学的配置、画素ずらし量を考慮して高
解像度化の検討を行ったところ、 0.7インチ、10.3万画
素のアクティブマトリックスＴＮ液晶ディスプレイにお
いてパネル全面に亘って 240ＴＶ本から 450ＴＶ本以上
へと高解像度化し、更に非表示部位であるブラックマト
リックスが目立たなくなり、高解像度でかつ滑らかな画
面を実現できた。

【０２７１】図71〜図74は、位相補償ウォブリング素子
の配置及び位相補償フィルム100 の貼り付け位置の各種
の例を示す。

【０２７２】図71は、粘着材120 による位相補償フィル
ム100 の貼り付け位置が強誘電性液晶素子３と水晶板４
との間の場合を示し、図72は、同貼り付け位置が強誘電
性液晶素子３と表示素子２との間の場合を示す。このよ
うに、位相補償フィルム100の貼り付け位置は、スメク
チック液晶の電気光学素子（例えばＦＬＣ素子３）の前
位或いは後位のどちらに貼り付けても有効である。

【０２７３】位相補償フィルム100 の貼り付け位置につ
いては、一般に、スメクチック液晶の電気光学素子で
は、位相補償フィルムの貼り付け時に配向の乱れが生じ
やすいために、ＦＬＣ素子側に貼る代わりに、図73及び
図74のように水晶板４等の複屈折媒体や表示素子２に直
接貼り付けてもよい。この場合、液晶配向の乱れを生ず
ることなく、性能及び歩留りを向上させることができ
る。また、ＴＮ液晶表示素子の偏光板の上面に貼り付け
ることも可能である。

【０２７４】また、ウォブリング素子の透過率を向上さ
せるために、図75のように、複屈折媒体（水晶板４）と
電気光学素子３との間を、複屈折媒体４とガラス基板の
屈折率に近い屈折率を有する光学用接着剤121 で貼り付
けることができる。この構造により、空気／水晶板界面
での反射が低減し、透過率が向上した。

【０２７５】その他構造上の改善：上記の例では、カイ
ラルスメクチック液晶素子３は透明ガラス基板を用いて
作製したが、更にコスト、容積、重量を低減させるた
め、図76のように、この透明基板を水晶板４に置き換
え、透明電極、配向膜を付けて、カイラルスメクチック
液晶素子３との一体化も可能であり、同時に、屈折率の
整合により反射を抑制し、光の透過率をも向上できる。

【０２７６】図77は、図76と同様に透明基板を水晶板４
に置き換えると共に、位相補償媒体100 をＴＮ液晶表示
素子２側の偏光板に貼り付けた例を示す。

【０２７７】上記した高解像度化技術は、図69の如き直
視型、図78〜図82の如き投射型等、様式を問わず使用で
きる。ここで、図78〜図82はそれぞれ、記述した図45〜
図47に対応するものであって、所定箇所に位相補償媒体
100 を設けている点が異なっているが、動作原理は基本
的には同様である。

【０２７８】撮像素子への適用上述したイメージャへの応用にも、この位相補償効果は
適用できる。ここで用いたＦＬＣ素子は、電極を分割し
ていないもので行った。これは、撮像が同時刻の撮像で
あるために時間的なシフトを行わなくても良いことによ
る。また、ここでは位相補償媒体としてポリカーボネー
トフィルムを用いると、広範囲な波長域での光軸シフト
が確実に行えるために、高解像度化の効果が向上した。

【０２７９】具体的な実装例171 を図83〜図88にそれぞ
れ示す。いずれの場合も、有効な画素ずらしによる高解
像度化が得られた。また、ソニー社製ハンディカムＴ
Ｒ１への実装例も図87に示した。これらの各図は、記述
した図53〜図59にそれぞれ対応するものであって、所定
箇所に位相補償媒体100 を設けている点が異なっている
が、動作原理は基本的には同様である。

【０２８０】上述した例のイメージャでは、水晶板を用
いたローパスフィルタの複屈折率異方性Δｎ＝ｎ_e−ｎ
_o＝0.0091を用い、ＣＣＤ撮像素子のモアレ縞や色偽信
号等を除去している。しかし、ローパスフィルタに入射
される光が直線偏光の場合、ローパスフィルタの効果が
低減する。

【０２８１】そこで、図89のように、光軸シフト用複屈
折媒体４とローパスフィルタとの間に１／４波長板130
を配置する。これは、１／４波長板は複屈折媒体からの
各偏光に対し、遅相軸をほぼ45度の角度に配置すると、
直線偏光が円偏光になるため、ローパスフィルタの効果
が十分に機能するためである。

【０２８２】例えば、図89（Ａ）の場合、光軸シフト用
の複屈折媒体４を出たＹ軸に平行な偏光12は、１／４波
長板130 を通過する際に遅相軸の方向へ回転する左円偏
光となって水晶ローパスフィルタに入射する。一方、図
89（Ｂ）の場合、光軸シフト用の複屈折媒体を出たＸ軸
に平行な偏光12は、１／４波長板130 を通過する際に遅
相軸の方向へ回転する右円偏光となって水晶ローパスフ
ィルタに入射する。これにより、水晶ローパスフィルタ
では偏光の影響を受けないため、光学的ローパスフィル
タ効果が有効に行え、その結果、高解像度でかつモアレ
縞や色偽信号等を低減した画像を撮像することができ
た。

【０２８３】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。

【０２８４】例えば、上述した液晶素子をはじめ、各構
成部分の構造、材質や形状、組み立て方法等は種々変更
してよい。基板もガラス板ではなく、他の光学的に透明
な材質であればよい。液晶についても、種々のものが採
用可能である。

【０２８５】本発明が適用される対象は、上述した表示
装置、撮像装置の如き光学システムと共に、同システム
に組み込み可能なウォブリング素子も包含することは勿
論である。

【０２８６】

【発明の作用効果】本発明は上述した如く、強誘電性液
晶（ＦＬＣ）と反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）と電傾効果
を示すスメクチック液晶（ＳｍＡ）とから選ばれた少な
くとも１種の液晶が基体間の間隙内に注入されている位
相変調光学素子と；光学的に透明な複屈折媒体と；の組
み合わせからなる光学装置としているので、上記の位相
変調光学素子により光の位相を変化させて偏光面をずら
し、更に上記の複屈折媒体によって入射光を選択的に屈
折させるので、離散的画素に対して効果的にウォブリン
グを行え、解像度を向上させ、かつ、画質も良好にする
ことができる。

【０２８７】そして、上記の位相変調光学素子に用いる
強誘電性液晶等の液晶はいずれも、電界の作用に対して
液晶ダイレクタの方向が変化し易く、応答速度が非常に
早いので、ビデオレートでの駆動が十分可能となる。し
かも、広い波長範囲で偏光面を約90度回転させて光軸を
シフトさせるための位相調整媒体が、位相変調光学素子
の後位及び／又は前位に更に配置されているので、高解
像度化において偏光面を約90度回転させる光の波長範囲
を広げることができ、高コントラスト化、高解像度化の
向上、更に色ムラの抑制を達成でき、ウォブリング時の
フィールド間における使用波長範囲での積分量としての
クロストークを位相調整の行われないウォブリング素子
よりも減少させることができる。また、ウォブリング効
果が得られる波長範囲を可視光領域全域に拡大できるた
めに、特に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３板から構
成される表示素子、或いは撮像素子の高解像度化を１枚
のウォブリング素子で行うことができ、コストの低減を
はかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による表示装置の状態１での概
略図である。

【図２】同表示装置の状態２での概略図である。

【図３】同表示装置に用いる強誘電性液晶（ＦＬＣ）の
コーン角の説明図である。

【図４】同コーン角の温度依存性を示すグラフである。

【図５】他の液晶での同コーン角の温度依存性を示すグ
ラフである。

【図６】同表示装置のＦＬＣの異常光軸のずれを説明す
るための図２と同様の概略図である。

【図７】ウォブリング（絵素ずらし）時のフィールド間
でのクロストークを説明する図である。

【図８】ウォブリング時の偏光度測定用システムの概略
図である。

【図９】液晶の透過スペクトル変化を示すグラフであ
る。

【図10】図９と同様のグラフである。

【図11】同透過率の変化を示すグラフである。

【図12】液晶の好ましいコーン角を説明するための図で
ある。

【図13】改善された液晶ダイレクタ方向の説明図であ
る。

【図14】同液晶ダイレクタの状態２における図２と同様
の概略図である。

【図15】同液晶ダイレクタの状態１における図１と同様
の概略図である。

【図16】同表示装置に用いるＲＧＢフィルタの透過スペ
クトル図である。

【図17】同表示装置の具体例の各スイッチ状態での概略
図である。

【図18】同表示装置にノーマリーホワイトのＴＮ液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。

【図19】同表示装置にノーマリーブラックのＴＮ液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。

【図20】偏光度の小さい表示素子を用いた表示装置の概
略図である。

【図21】ＦＬＣ液晶素子を用いた位相変調素子としての
液晶セルの断面図である。

【図22】同液晶セルのセルギャップによる位相差の変化
を示すグラフである。

【図23】同位相変調素子の各種駆動方法を示す波形図で
ある。

【図24】複屈折媒体による光軸のずれの説明図である。

【図25】複屈折媒体となるクサビ型セルの概略斜視図で
ある。

【図26】同クサビ型セルの光学的性質を説明する概略図
である。

【図27】他のクサビ型セルの光学的性質を説明する概略
図である。

【図28】更に他の複屈折媒体の成型金型と同媒体を示す
平面図及び斜視図である。

【図29】ウォブリング（絵素ずらし）時のシフト量を各
場合で示す概略図である。

【図30】ウォブリング状態の説明図である。

【図31】他のウォブリング状態の説明図である。

【図32】更に他のウォブリング状態の説明図である。

【図33】ＲＧＢインライン配列表示素子のウォブリング
状態の説明図である。

【図34】ＲＧＢデルタ配列表示素子のウォブリング状態
の説明図である。

【図35】位相変調素子における分割電極を示す概略斜視
図である。

【図36】インターレース走査法の説明図である。

【図37】テレビの各フィールドでの同期信号の波形図で
ある。

【図38】上記表示装置の各素子間の接続関係を示すブロ
ック図である。

【図39】電極分割型の位相変調素子の駆動波形図であ
る。

【図40】同素子を用いた表示装置の概略図である。

【図41】同素子を用いた他の表示装置の概略図である。

【図42】上記表示装置の構造例の断面図である。

【図43】同他の構造例の断面図である。

【図44】同更に他の構造例の断面図である。

【図45】上記表示装置を適用したディスプレイの断面図
である。

【図46】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。

【図47】ディスプレイへの更に他の適用例の断面図であ
る。

【図48】本発明の他の実施例による撮像装置の状態１で
の概略図である。

【図49】同撮像装置の状態２での概略図である。

【図50】同撮像装置のＦＬＣの異常光軸のずれを説明す
るための図49と同様の概略図である。

【図51】改善された液晶ダイレクタの状態２における図
49と同様の概略図である。

【図52】同液晶ダイレクタの状態１における図48と同様
の概略図である。

【図53】同撮像装置の具体例の概略図である。

【図54】上記撮像装置の構造例の断面図である。

【図55】水晶光学ローパスフィルタの実装状態の概略図
である。

【図56】同水晶フィルタ３枚により生じるボケを説明す
る原理図である。

【図57】上記撮像装置の実装例の断面図である。

【図58】他の実装例の断面図である。

【図59】更に他の実装例の断面図である。

【図60】本発明の他の実施例による表示装置の具体例の
各スイッチ状態での概略図である。

【図61】同表示装置におけるＦＬＣ素子と位相補償（位
相調整）フィルムの各状態での光軸の関係を示す説明図
である。

【図62】表示装置において位相補償のない場合の光学配
置を示す説明図である。

【図63】同光学配置における各状態での透過率スペクト
ル図である。

【図64】表示装置において位相補償した場合の光学配置
を示す説明図である。

【図65】同光学配置における各状態での透過率スペクト
ル図である。

【図66】本発明の他の実施例による表示装置の具体例の
各スイッチ状態での概略図である。

【図67】表示装置における各種配向処理方向を示す基板
の各概略平面図である。

【図68】表示装置における液晶セル組み立て時の状況を
説明する各概略平面図である。

【図69】垂直及び／又は水平方向に高解像度化する方法
を示す概略図である。

【図70】液晶素子駆動方法を説明する駆動波形図であ
る。

【図71】上記表示装置の構造例の断面図である。

【図72】同他の構造例の断面図である。

【図73】同他の構造例の断面図である。

【図74】同表示装置の他の構造例の断面図である。

【図75】同表示装置の他の構造例の断面図である。

【図76】同表示装置の他の構造例の断面図である。

【図77】同表示装置の更に他の構造例の断面図である。

【図78】同表示装置を適用したディスプレイの断面図で
ある。

【図79】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。

【図80】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。

【図81】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。

【図82】ディスプレイへの更に他の適用例の断面図であ
る。

【図83】本発明の他の実施例による撮像装置の具体例の
概略図である。

【図84】同撮像装置の構造例の断面図である。

【図85】同撮像装置の他の構造例の断面図である。

【図86】同撮像装置の更に他の構造例の断面図である。

【図87】同撮像装置の実装例の断面図である。

【図88】他の実装例の断面図である。

【図89】本発明の更に他の実施例による撮像装置の具体
例の概略図である。

【符号の説明】

１、101 ・・・（液晶光学）表示装置２・・・（液晶）表示素子３・・・強誘電性液晶素子４・・・複屈折媒体５・・・表示画素７、107 ・・・ウォブリング素子（絵素ずらし素子）８、10・・・異常光軸９・・・偏光方向 13、14・・・透明電極 15・・・液晶 17・・・光源 18、19・・・偏光板 20、21・・・透明基板 22、23・・・配向膜 50・・・被写体 53・・・ＣＣＤ素子 61・・・赤外カットフィルタ 64・・・光学ローパスフィルタ 71、171 ・・・撮像装置 100 、110 ・・・位相補償（位相調整）媒体 108 、118 ・・・遅相軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松居恵理子東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者楊映保東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者秀史朝東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内審査官右田昌士 (56)参考文献特開平１−142619（ＪＰ，Ａ) 特開平４−63074（ＪＰ，Ａ) 特開平５−289044（ＪＰ，Ａ) 特開平４−113308（ＪＰ，Ａ) 特開平２−271326（ＪＰ，Ａ) 特開平５−88144（ＪＰ，Ａ) 特開平２−87122（ＪＰ，Ａ) 特開平４−152322（ＪＰ，Ａ) 特開平４−177216（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−83486（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−251819（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−53519（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−252532（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−191824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G02F 1/137 G02F 1/133

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的に透明な電極と配向膜とをこの順
に設けた光学的に透明な基体の複数個が前記電極及び前
記配向膜の側で互いに所定の間隙を隔てて対向配置さ
れ、強誘電性液晶と反強誘電性液晶と電傾効果を示すス
メクチック液晶とから選ばれた少なくとも１種の液晶が
前記間隙内に注入されている位相変調光学素子と；前記
位相変調光学素子を透過する偏光を受け入れる位置に配
置され、光の偏光方向に応じて前記光の光軸を選択的に
シフトさせる光学的に透明な複屈折媒体と；前記位相変
調光学素子の後位及び／又は前位に配置され、広い波長
範囲で偏光面を約90度回転させて光軸をシフトさせるた
めの位相調整媒体と；の組み合わせからなり、前記位相
変調光学素子と前記複屈折媒体と前記位相調整媒体と
が、観察位置と高解像度化されるべき表示素子との間、
又は被写体と撮像素子との間の光路中に配置されてウォ
ブリング素子を構成し、前記表示素子又は前記撮像素子
が一次元又は二次元にウォブリングされるように構成し
た光学装置。
【請求項２】複屈折媒体が、入射光の偏光方向により
光軸のずれを与える透明基板からなっていてウォブリン
グ方向に等価的に一軸性の異常光軸の成分を有するよう
に配置されるか、或いは光が透過する基板対向面が平行
でなく、見掛けの異常光軸が両対向面に垂直な平面に平
行又は垂直である、請求項１に記載した光学装置。
【請求項３】ウォブリング素子がビデオレートで駆動
される、請求項１に記載した光学装置。
【請求項４】位相調整媒体が、π電子系を含む液晶材
料からなる素子と、少なくとも透明電極に液晶が挟まれ
たアクティブ液晶素子と、π電子系を含む高分子フィル
ムとのうちのいずれかによって構成され、ウォブリング
時のフィールド間における使用波長範囲での積分量とし
てのクロストークを位相調整の行われないウォブリング
素子よりも減少させるものである、請求項１に記載した
光学装置。
【請求項５】液晶の２つのスイッチ状態における位相
補償後の各スイッチ状態のうち、絶対値の大きな複屈折
の遅相軸と、表示素子からの光の偏光面（Ｐ１）又はそ
れに直交する偏光面（Ｐ２）との間の２等分線が、前記
偏光面（Ｐ１）又は（Ｐ２）となす角δが22.5±10度で
ある、請求項１に記載した光学装置。
【請求項６】位相調整媒体が、光学的に透明で一様に
配向したスメクチック液晶（カイラル液晶を含む。）素
子と、ネマチック液晶素子と、主鎖型高分子液晶と、側
鎖型高分子液晶と、芳香族ポリエステル系フィルムと、
ポリカーボネートフィルムと、ポリスチレン又はスチレ
ン系樹脂フィルムと、メタクリル系樹脂フィルムと、ビ
ニル系樹脂フィルムと、セルロース系フィルムと、ポリ
アミド系樹脂フィルムと、ポリフェニレン系フィルム
と、ポリフェニレンスルフィド系フィルムと、ポリスル
フォン系フィルムと、非晶ポリアレートフィルムと、ポ
リエーテルスルフォン系フィルムと、ポリエーテルイミ
ド系フィルムと、ポリエーテルケトン系フィルムと、ポ
リアミドイミド系フィルムと、ポリイミド系フィルムと
のうちのいずれかによって構成されている、請求項４に
記載した光学装置。
【請求項７】表示素子用のウォブリング素子を構成す
る位相調整用のフィルムが、カイラルスメクチック液晶
からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられていな
い、請求項６に記載した光学装置。
【請求項８】撮像素子用のウォブリング素子を構成す
る位相調整用のフィルム及び偏光板がカイラルスメクチ
ック液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられ
ていない、請求項６に記載した光学装置。
【請求項９】広い波長範囲で偏光面を約90度回転さ
せ、ウォブリングのクロストークを最小にするように、
カイラルスメクチック液晶からなる位相変調光学素子の
位相差と位相調整媒体の位相差、更には入射偏光の軸、
前記位相変調光学素子の遅相軸、前記位相調整媒体の遅
相軸、光軸ずらしのための複屈折媒体の異常光軸の方向
をそれぞれ調節した、請求項１に記載した光学装置。
【請求項１０】カイラルスメクチック液晶からなる位
相変調光学素子の配向処理方向が画素ずらし方向に平行
或いは垂直である、請求項９に記載した光学装置。
【請求項１１】配向処理が、ラビング又は真空蒸着に
よって行われている、請求項１０に記載した光学装置。
【請求項１２】カイラルスメクチック液晶からなる位
相変調光学素子の632.8nmでの位相差が160nm〜380nmで
ある、請求項９に記載した光学装置。
【請求項１３】位相調整媒体が160nm〜380nmのレタデ
ーションを示し、カイラルスメクチック液晶からなる位
相変調光学素子の632.8nmでの位相差と同じ位相差を有
する、請求項１２に記載した光学装置。
【請求項１４】位相変調光学素子の液晶ダイレクタの
２つのスイッチング状態のうちのどちらかの状態の遅相
軸に対して、位相調整媒体の遅相軸をほぼ直交させた、
請求項１に記載した光学装置。
【請求項１５】高解像度化されるべき表示素子又は撮
像素子が離散的画素から構成される液晶表示素子、自発
光型表示素子又は電荷結合素子である、請求項１に記載
した光学装置。
【請求項１６】高解像度化されるべき表示素子又は被
写体からの光が偏光していない場合、ウォブリング素子
と前記表示素子又は前記被写体との間の光路中に、偏光
を与える素子が配置される、請求項１に記載した光学装
置。
【請求項１７】使用される液晶が、ブックシェルフ、
疑似ブックシェルフ又はシェブロン構造の液晶層構造の
カイラルスメクチック液晶である、請求項１に記載した
光学装置。
【請求項１８】カイラルスメクチック液晶のプレチル
ト角は０〜45度である、請求項１７に記載した光学装
置。
【請求項１９】使用される液晶の見掛けのコーン角θ
は26〜64度である、請求項１に記載した光学装置。
【請求項２０】位相変調光学素子に使用される液晶の
２つのスイッチ状態における各ダイレクタ間の２等分線
が、表示素子からの光の偏光面（Ｐ１）又はそれに直交
する偏光面（Ｐ２）となす角δは、位相調整（又は補
償）を行わない場合にはδ＝22.5±10度であり；また
は、位相調整（又は補償）を行った位相変調光学素子に
おいて液晶の２つのスイッチ状態における位相補償後の
各スイッチ状態のうち、絶対値の大きな複屈折の遅相軸
と、前記偏光面（Ｐ１）又は（Ｐ２）との間の２等分線
が、前記偏光面（Ｐ１）又は（Ｐ２）となす角δ１は、
δ１＝22.5±10度である、請求項１に記載した光学装
置。
【請求項２１】高解像度化されるべき表示素子として
の液晶ディスプレイ又は撮像素子が、赤、緑及び青のト
リオ画像を１絵素とする単板である場合、632.8nmの光
源を用いて測定した位相差が130nm〜370nmの範囲にあ
る、請求項１に記載した光学装置。
【請求項２２】高解像度化されるべき表示素子として
の液晶ディスプレイ又は撮像素子が３板の場合、組み合
わせる各フィルタの透過率特性の波長範囲の上限をλ
_Maxとし、下限をλ_Minとすると、許容できる位相差はλ
_Max／２〜λ_Min／２の範囲にあり、光源として赤、緑、
青の蛍光体の発光を用いる場合には、それぞれの有効位
相差範囲は中心波長をλ_Cとしたときに（λ_C−１００）
／２〜(λ_C＋１００)／２の範囲にある（但し、上記の
各位相差の単位はnmである。）、請求項１に記載した光
学装置。
【請求項２３】撮像波長が赤外光を含む（波長700〜1
200nm）場合、632.8nmの光源を用いて測定した位相差が
350nm〜600nmの範囲である、請求項１に記載した光学装
置。
【請求項２４】位相変調光学素子が、双極性の印加電
圧を用いて駆動される、請求項１に記載した光学装置。
【請求項２５】ウォブリング時に、駆動電圧の立ち上
がりと立ち下がりの各応答時間がフィールド時間の１／
３以下であり、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間
との比が互いに２倍を超えないようにした、請求項１に
記載した光学装置。
【請求項２６】ウォブリング方向の長さ成分に対し
て、絵素口径（モノクロ画面或いは３板の時は画素アパ
ーチャ、単板では赤、緑、青の画素トリオを１つとす
る。）をＬ_A、絵素ピッチをＬ_Pとするとき、絵素ずらし
量Ｌは、 Min（Ｌ_P−Ｌ_A、Ｌ_A／２） ≦ Ｌ ≦ Max（Ｌ_A、Ｌ_P−Ｌ_A／２）（但し、Ｍｉｎ（ｘ、ｙ）、Ｍａｘ（ｘ、ｙ）はそれぞ
れ、ｘ、ｙの内の小さい値、大きい値を与える関数とす
る。）とする、請求項１に記載した光学装置。
【請求項２７】水平走査線数Ｎの表示素子と、この表
示素子の画面垂直方向にＮ分割〜１分割した駆動電極を
有する位相変調光学素子とが組み合わされている、請求
項１に記載した光学装置。
【請求項２８】分割電極間の距離が液晶セルギャップ
よりも長い、請求項２７に記載した光学装置。
【請求項２９】検出したビデオ垂直同期信号を基準と
し、表示素子の駆動と位相変調光学素子の駆動とを同期
させ、１フィールドの時間を必要電極数分割し、位相変
調光学素子の各チャンネルでシーケンシャルにフィール
ド内での時間遅れを与え、駆動するようにした、請求項
２７に記載した光学装置。
【請求項３０】同期信号を基準とし、撮像素子の駆動
と位相変調光学素子の駆動とを同期させ、各フィールド
内で撮像し、データを転送して１フレームを形成するよ
うにした、請求項１に記載した光学装置。
【請求項３１】光軸をずらすための複屈折媒体と位相
変調光学素子とが光学用接着剤で貼り合わせられてい
る、請求項１に記載した光学装置。
【請求項３２】複屈折媒体としての水晶板に透明電極
及び配向膜を設け、液晶素子と一体化した、請求項１に
記載した光学装置。
【請求項３３】直視型、反射型又は投射型ディスプレ
イ装置として構成される、請求項１に記載した光学装
置。
【請求項３４】可視光の波長範囲で使用される、請求
項１に記載した光学装置。
【請求項３５】ウォブリング素子を固体撮像素子と組
み合わせ、可視光或いは赤外光撮像装置として構成され
る、請求項１に記載した光学装置。
【請求項３６】ウォブリング素子と光学ローパスフィ
ルタと固体撮像素子とが組み合わされる、請求項３５に
記載した光学装置。
【請求項３７】ウォブリング素子と光学ローパスフィ
ルタとの間の光路中に、４分の１波長板が配置される、
請求項３６に記載した光学装置。