JP2014115555A - プロジェクター装置及び画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型で偏光分離方式による立体画像が表示可能なプロジェクター装置を提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクター装置１は、光源装置１０と、画像光生成部２０と、投射レンズ３０と、第１の位相差ユニット４０と、第２の位相差ユニット５０と、を備え、第１の位相差ユニット４０は、第１、第２の画素光のそれぞれの一部に位相差を付与する第１の位相差付与部４０ａと、位相差を付与しない第１の位相差非付与部４０ｂと、を含み、第２の位相差ユニット５０は、位相差が付与された第１の画素光の一部、及び位相差が付与されなかった第２の画素光の残り部分に位相差を付与する第２の位相差付与部５０ａと、位相差が付与されなかった第１の画素光の残り部分、及び位相差が付与された第２の画素光の一部に位相差を付与しない第２の位相差非付与部５０ｂと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクター装置及び画像表示システムに関するものである。

従来から、表示画像を３次元画像として立体的に表現する３次元の画像表示システムが提案されている。このような画像表示システムとして、画素を縦或いは横一列ずつ交互に右眼用と左眼用に振り分け、それぞれに異なる偏光特性を付与し、偏光メガネで立体視を行う偏光分離方式のプロジェクター装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１５１１５１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、画像変調後に一旦中間像を結像させ、そこで画素一列ずつ交互に異なる偏光特性を付与する位相差板を通過させる構造を採用するため、中間像を生成するための光学系を配置するスペースが必要になり、装置が大型化してしまうといった問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、小型で偏光分離方式による立体画像が表示可能なプロジェクター装置及び画像表示システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１態様に係るプロジェクター装置は、光源装置と、
前記光源装置から照射された光を画像データに基づいて変調して、第１の画素光及び第２の画素光を含む画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光生成部から出射された前記画像光をスクリーン上に投射する投射レンズと、前記画像光生成部と前記投射レンズとの間に配置され、前記画像光の少なくとも一部に位相差を付与する第１の位相差ユニットと、前記第１の位相差ユニットと前記投射レンズとの間に配置され、前記第１の位相差ユニットを通過した前記画像光の少なくとも一部に前記位相差を付与する第２の位相差ユニットと、を備え、前記第１の位相差ユニットは、前記第１の画素光及び前記第２の画素光のそれぞれの一部に前記位相差を付与する第１の位相差付与部と、前記第１の画素光及び前記第２の画素光のそれぞれの残り部分に前記位相差を付与しない第１の位相差非付与部と、を含み、前記第２の位相差ユニットは、前記第１の位相差付与部を通過して前記位相差が付与された前記第１の画素光の前記一部、及び前記第１の位相差非付与部を通過して前記位相差が付与されなかった前記第２の画素光の前記残り部分に前記位相差を付与する第２の位相差付与部と、前記第１の位相差非付与部を通過して前記位相差が付与されなかった前記第１の画素光の前記残り部分、及び前記第１の位相差付与部を通過して前記位相差が付与された前記第２の画素光の前記一部に前記位相差を付与しない第２の位相差非付与部と、を含むことを特徴とする。

本態様において、例えば、第１及び第２の位相差付与部が画像光に１／２波長の位相差を付与する構成とすれば、第１及び第２の位相差ユニットを通過した第１の画素光については偏光方向を変更させずに、第２の画素光については偏光方向を９０度回転させることが可能となる。
よって、画像光生成部から射出された画像光をスクリーン上で偏光成分に基づいて分離することができる。また、２つの位相差ユニットを用いることで従来のような中間像を生成するための光学系が不要となることで装置構成を小型化できる。
従って、例えば、鑑賞者が偏光分離方式の観賞用メガネを装着することで、小型で偏光分離方式の立体画像表示を行うことが可能なプロジェクター装置を提供できる。

前記第１の位相差付与部及び前記第２の位相差付与部は、それぞれ１／２波長板から構成される構成としてもよい。
この構成によれば、第１の位相差ユニット及び第２の位相差ユニットを第１の画素光及び第２の画素光における偏光方向を９０度異ならせることが可能な態様として機能させることができる。

前記第１の位相差ユニットは、複数の前記第１の位相差付与部及び前記第１の位相差非付与部がそれぞれ縞状に交互に配置され、前記第２の位相差ユニットは、複数の前記第２の位相差付与部及び前記第２の位相差非付与部がそれぞれ縞状に交互に配置される構成としてもよい。
この構成によれば、第１の画素光及び第２の画素光が縞状に配置されてなる画像光を偏光に基づいて分離することが可能となる。

前記第１の画素光は、右眼用の前記画像光を構成し、前記第２の画素光は、左眼用の前記画像光を構成する構成としてもよい。
この構成によれば、例えば、鑑賞者が観賞用メガネを装着することで、第１及び第２の画素光が偏光の違いにより分離され、右眼及び左眼でそれぞれ異なる画像を見ることができるので、人間の視覚特性により疑似的に立体画像を視認することができる。

前記画像光生成部は、光源装置から照射された光を画像データに基づいて変調する複数の変調装置と、該変調装置が変調した複数の光を合成して前記画像光を生成する画像合成部と、前記画像合成部で合成された前記画像光における所定の波長帯域について偏光を回転させる偏光回転子と、含む構成としてもよい。
この構成によれば、画像合成部で生成された複数の光の偏光方向が異なっていた場合であっても、偏光回転子を通過させることで偏光方向を揃えることができる。よって、偏光方向が揃った画像光を投射レンズを介してスクリーンに投射することができる。

前記第１の位相差ユニットは、前記画像光生成部に支持されている構成としてもよい。
この構成によれば、第１の位相差ユニットが画像光生成部に支持された構成を採用するので、第１の位相差ユニットの支持部材を別途設ける必要を無くし、装置を構成するための部品点数を削減することができる。

前記第１の位相差ユニットは、前記偏光回転子に支持されている構成としてもよい。
この構成によれば、第１の位相差ユニットが偏光回転子に支持されるので、部品点数を削減できる。

前記第２の位相差ユニットと前記投射レンズとの間に配置された１／４波長板をさらに備える構成としてもよい。
この構成によれば、１／４波長板により、例えば第１及び第２の画素光を偏光方向がそれぞれ９０度ずれた直線偏光から回転方向の異なる円偏光に変換することができる。よって、回転方向の違いに基づいて円偏光を分離する方式の３Ｄ表示が可能なプロジェクター装置が提供される。

また、本発明の第２態様に係る画像表示システムは、上記第１態様に係るプロジェクター装置と、前記プロジェクター装置の前記投射レンズを介して前記画像光が投影されるスクリーンと、右眼側フィルター及び左眼側フィルターのいずれか一方が前記第１の位相差ユニット及び前記第２の位相差ユニットを通過した前記第１の画素光を透過させる透過特性を有し、前記右眼側フィルター及び前記左眼側フィルターのいずれか他方が前記第１の位相差ユニット及び前記第２の位相差ユニットを通過した前記第２の画素光を透過させる透過特性を有するメガネと、を備えることを特徴とする。

本態様に係る画像表示システムによれば、鑑賞者がメガネを装着することで、第１及び第２の画素光を偏光の違いによりスクリーン上の画像光を分離することが可能となる。よって、鑑賞者は、右眼及び左眼でそれぞれ異なる画像を見ることができるので、人間の視覚特性により疑似的に立体画像を視認することができる。

実施形態に係る画像表示システムの概略構成を示す図。 画像光の概念図を示す図。 （ａ）は、第１の位相差ユニットの概略構成を示す平面図、（ｂ）は、第２の位相差ユニットの概略構成を示す平面図。 観賞用メガネの偏光透過軸を示した概念図 プロジェクター装置の要部構成における断面図。 変形例に係る画像表示システムの概略構成を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

図１は、本実施形態に係る画像表示システム１００の概略構成を示す図である。画像表示システム１００は、プロジェクター装置１と、スクリーンＳＣと、観賞用メガネ２とを含んで構成される。画像表示システム１００は、プロジェクター装置１により、偏光方向がそれぞれ異なる右眼用画像及び左眼用画像をスクリーンＳＣ上に投射した画像光を、観賞用メガネ２を用いて分離することで鑑賞者に三次元画像を視認させることを可能としたシステムである。

プロジェクター装置１は、例えばＤＶＤプレイヤー、ＰＣなどの信号源から供給される画像データに従って画像を形成し、形成した画像をスクリーンＳＣに投写する。プロジェクター装置１は、画像を二次元的に表現する通常画像表示モードと、画像を三次元的に表現する３Ｄモードとを切り替え可能である。立体画像表示モードにおいて、プロジェクター装置１は、左右の眼の視差が加味された１対の視差画像の情報を含む画像データを信号源から供給されて、この画像データに従って視差画像を投写する。本実施形態において、プロジェクター装置１は、偏光方向がそれぞれ異なる右眼用画像及び左眼用画像をスクリーンＳＣ上に同時に投射する。鑑賞者は、観賞用メガネ２を用いることで、スクリーンＳＣ上の右眼用画像及び左眼用画像を分離して視認することで三次元画像を視認することが可能とされている。

プロジェクター装置１は、液晶ライトバルブを３個用いた、いわゆる３板式のプロジェクターである。具体的に、プロジェクター装置１は、光源装置１０と、画像光生成部２０と、投射レンズ３０と、第１の位相差ユニット４０と、第２の位相差ユニット５０と、を備えている。

光源装置１０は、メタルハライド等のランプ１１と、ランプ１１の光を反射するリフレクター１２と、リフレクター１２からの無偏光の光を１種類の直線偏光に変換する偏光変換素子１３と、を備える。偏光変換素子１３は、図示しない偏光分離膜、反射膜及びλ／２位相差板を備え、リフレクター１２からの光を偏光分離膜により２種類の直線偏光に分離し、反射膜により分離された２種類の直線偏光の進む方向を揃え、λ／２位相差板により２種類の直線偏光のうち一方を他方の偏光方向に変換する。本実施形態において、偏光変換素子１３は、リフレクター１２からの無偏光の光を垂直方向（図１の紙面に垂直な方向）の直線偏光に変換して出射する。なお、図示を省略したが、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割し集光する一対のレンズアレイと、当該複数の部分光束を後述する赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂ上に重ねあわせるコンデンサーレンズを備え、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂは、均一な面内照度の光束で照明される。

画像光生成部２０は、反射ミラー２１と、ダイクロイックミラー２２と、リレーレンズ２３と、リレーレンズ２４と、リレーレンズ２５と、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒと、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇと、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２７と、偏光回転子２９とを備える。

光路前段のダイクロイックミラー２２は、光源装置１０からの白色光のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は、反射ミラー２１で反射され、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒに入射する。赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒは、画像データのＲ（Ｒｅｄ）の成分に基づいて、赤色光を変調するように不図示の液晶駆動部により制御される。赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒは、図示しないλ／２位相差板、入射側偏光板、液晶パネル、及び出射側偏光板を備える。反射ミラー２１からの光は、λ／２位相差板で水平方向（図１の紙面に平行な方向）の直線偏光に変換され、水平方向の直線偏光を透過する入射側偏光板を介して液晶パネルへと入射する。液晶パネルに入射した光は、赤色光に対応する画像データに応じて変調され、変調された光のうち、出射側偏光板により垂直方向の偏光成分の光（以下、Ｓ偏光光と称す）のみがクロスダイクロイックプリズム２７へと出射される。

一方、光路前段のダイクロイックミラー２２で反射された色光のうち、緑色光は、緑色光を反射する光路前段のダイクロイックミラー２２によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇに入射する。緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇは、画像データのＧ（Ｇｒｅｅｎ）の成分に基づいて、緑色光を変調するように不図示の液晶駆動部により制御される。緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇは、図示しない入射側偏光板、液晶パネル、及び出射側偏光板を備える。光路前段のダイクロイックミラー２２からの光は、垂直方向の直線偏光を透過する入射側偏光板を介して液晶パネルへと入射する。液晶パネルに入射した光は、緑色光に対応する画像データに応じて変調され、変調された光のうち、出射側偏光板により水平方向の偏光成分の光（以下、Ｐ偏光光と称す）のみがクロスダイクロイックプリズム２７へと出射される。

一方、青色光は、光路前段のダイクロイックミラー２２も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なることを補償するため、入射レンズであるリレーレンズ２３、リレーレンズ２４、出射レンズであるリレーレンズ２５を含むリレーレンズ系からなる導光手段２８が設けられる。導光手段２８を介して、青色光が青色用液晶ライトバルブ２６Ｂに入射する。青色用液晶ライトバルブ２６Ｂは、画像データのＢ（Ｂｌｕｅ）の成分に基づいて、青色光を変調するように不図示の液晶駆動部により制御される。青色用液晶ライトバルブ２６Ｂは、図示しないλ／２位相差板、入射側偏光板、液晶パネル、及び出射側偏光板を備える。リレーレンズ２５からの光は、λ／２位相差板で水平方向（図１の紙面に平行な方向）の直線偏光に変換され、水平方向の直線偏光を透過する入射側偏光板を介して液晶パネルへと入射する。液晶パネルに入射した光は、青色光に対応する画像データに応じて変調され、変調された光のうち、出射側偏光板により垂直方向の偏光成分の光（Ｓ偏光光）のみがクロスダイクロイックプリズム２７へと出射される。
このように本実施形態においては、緑色光をＰ偏光光、赤色光と青色光をＳ偏光光とする所謂ＳＰＳ合成とすることで、効率良く光合成するようにしている。

赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂにより変調された３つの色光各々は、クロスダイクロイックプリズム２７に入射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光（画像光）が形成される。なお、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂのそれぞれの入射側には、フィールドレンズを備えることができる。

クロスダイクロイックプリズム２７で合成された光は、出射面に設けられた偏光回転子２９に入射する。偏光回転子２９は、選択された所定の波長帯域の光について偏光回転を行う素子である。
偏光回転子２９は、入射光のうち緑色光についてＰ偏光光からＳ偏光光に変換し、青色光と赤色光についてはＳ偏光光のままは通過させる。その結果、偏光回転子２９を通過した各色光からなる画像光は全てＳ偏光光（垂直方向の偏光成分の光）に揃えられる。

図２は、画像光Ｇの概念図を示す図である。なお、図２においては、同図中における上下方向をＹ方向と称し、同図における左右方向をＸ方向と称す。
画像光Ｇは、複数の画素光を含んで構成されている。具体的に画像光Ｇは、図２に示すように、右眼に対応した右眼用画素光（第１の画素光）Ｇ_Ｒと、左眼に対応した左眼用画素光（第２の画素光）Ｇ_Ｌと、を含む。右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌは、それぞれ同じ大きさから構成され、例えば画素ピッチが８．５μｍに設定されている。

右眼用画素光Ｇ_Ｒは、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂにおいて、右眼用の画像データに基づいて光を変調させる画素からの光である。
左眼用画素光Ｇ_Ｌは、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂにおいて、左眼用の画像データに基づいて光を変調させる画素からの光である。
赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂからの光がクロスダイクロイックプリズム２７により合成されることにより、光路を直線系に描いた場合、赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂの対応する画素は光路において同位置となる。
右眼用画素光Ｇ_Ｒは、観賞用メガネ２の右眼側フィルター２ａを通過することで観察者の右眼のみに視認される光である。一方、左眼用画素光Ｇ_Ｌは、観賞用メガネ２の左眼側フィルター２ｂを通過することで観察者の左眼のみに視認される光である。

画像光Ｇは、右眼用画素光Ｇ_Ｒが射出される画素が同図中のＹ方向に沿ってライン状に複数配置された右眼用画素部Ｇ１と、左眼用画素光Ｇ_Ｌが射出される画素がライン状に複数配置された左眼用画素部Ｇ２とを含む。これら右眼用画素部Ｇ１及び左眼用画素部Ｇ２は、図２に示すようにそれぞれ矩形状を呈している。また、右眼用画素部Ｇ１及び左眼用画素部Ｇ２は、各画素光の配列方向と直交する方向（同図中のＸ方向）に沿ってそれぞれ交互に配置されている。

偏光回転子２９により偏光方向が同一方向に揃えられた画像光は、第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過して、投射レンズ３０によりスクリーンＳＣ上に投射される。第１の位相差ユニット４０は、画像光生成部２０と投射レンズ３０との間に配置され、画像光Ｇの少なくとも一部に位相差を付与するためのものである。第２の位相差ユニット５０は、第１の位相差ユニット４０と投射レンズ３０との間に配置され、第１の位相差ユニット４０を通過した画像光Ｇの少なくとも一部に位相差を付与するためのものである。

なお、本実施形態において、第１の位相差ユニット４０は、偏光回転子２９上に直接支持されている。すなわち、本実施形態においては、偏光回転子２９が第１の位相差ユニット４０の支持部材を兼ねている。これにより、プロジェクター装置１の部品点数を削減し、コスト低減を図っている。

図３（ａ）は、第１の位相差ユニット４０の概略構成を示す平面図であり、図３（ｂ）は、第２の位相差ユニット５０の概略構成を示す平面図である。なお、図３中においては、図２と共通の座標系（ＸＹ平面）を用いて各ユニットの形状について説明する。

図３（ａ）に示すように、第１の位相差ユニット４０は、位相差付与部４０ａ（第１の位相差付与部）と、位相差非付与部（第１の位相差非付与部）４０ｂと、を含む。位相差付与部４０ａ及び位相差非付与部４０ｂの各々は、Ｙ方向に沿った長辺及びＸ方向に沿った短辺を有する矩形状から構成されている。
位相差付与部４０ａは、画像光Ｇにおける右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌのそれぞれの一部に位相差を付与する。位相差非付与部４０ｂは、右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌのそれぞれの残り部分に位相差を付与しない。

位相差付与部４０ａは１／２波長板から構成されており、通過した画像光Ｇの一部に１／２波長の位相差を付与し、その偏光方向を９０度回転させる。位相差付与部４０ａは、例えば、短辺方向の幅が２μｍに設定されている。

一方、位相差非付与部４０ｂは、位相差付与部４０ａの隙間から構成されている。すなわち、位相差非付与部４０ｂは、通過した画像光Ｇに位相差を付与しないため、その偏光方向を回転させない。

第１の位相差ユニット４０は、複数の位相差付与部４０ａ及び位相差非付与部４０ｂがそれぞれ縞状に交互に配置される。第１の位相差ユニット４０において、位相差付与部４０ａ及び位相差非付与部４０ｂは、長手方向を上記画像光Ｇにおける右眼用画素部Ｇ１及び左眼用画素部Ｇ２の長手方向であるＹ方向に一致させ、Ｘ方向に沿って交互に配置されている。

図３（ｂ）に示すように、第２の位相差ユニット５０は、第１の位相差ユニット４０と同様、位相差付与部５０ａ（第２の位相差付与部）と、位相差非付与部５０ｂ（第２の位相差非付与部）と、を含む。位相差付与部５０ａ及び位相差非付与部５０ｂは、それぞれ矩形状から構成される。
位相差付与部５０ａは、第１の位相差ユニット４０を通過した画像光Ｇにおける右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌのそれぞれの一部に位相差を付与する。位相差非付与部５０ｂは、右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌのそれぞれの残り部分に位相差を付与しない。

位相差付与部５０ａは１／２波長板から構成されており、通過した画像光Ｇに１／２波長の位相差を付与し、その偏光方向を９０度回転させる。位相差付与部５０ａは、例えば、短辺方向の幅が２．６μｍに設定されている。

一方、位相差非付与部５０ｂは、位相差付与部５０ａの隙間から構成されている。すなわち、位相差非付与部５０ｂは、通過した画像光Ｇに位相差を付与しないため、その偏光方向を回転させない。

第２の位相差ユニット５０は、第１の位相差ユニット４０と同様に、複数の位相差付与部５０ａ及び位相差非付与部５０ｂがそれぞれ縞状に交互に配置される。第２の位相差ユニット５０において、位相差付与部５０ａ及び位相差非付与部５０ｂは、長手方向を上記画像光Ｇにおける右眼用画素部Ｇ１及び左眼用画素部Ｇ２の長手方向であるＹ方向に一致させ、Ｘ方向に沿って交互に配置されている。

鑑賞者は、三次元画像を視認する場合において、上記観賞用メガネ２を使用する。
図４は、観賞用メガネ２の偏光透過軸を示した概念図である。
図４に示すように、観賞用メガネ２は、右眼側フィルター２ａが第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過してスクリーンＳＣ上に投射された画像光Ｇのうち、後述のように上下方向（Ｙ方向）に偏光方向を有するＳ偏光光である右眼用画素光Ｇ_Ｒのみを透過させる透過特性を有する。また、左眼側フィルター２ｂが、第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過してスクリーンＳＣ上に投射された画像光Ｇのうち、左右方向（Ｘ方向）に偏光方向を有するＰ偏光光である左眼用画素光Ｇ_Ｌを透過させる透過特性を有している。

続いて、本実施形態に係る画像表示システム１００の動作について説明する。以下では、画像表示システム１００が、鑑賞者に三次元画像を視認させる場合を例に挙げて説明する。
画像表示システム１００は、外部から供給される右眼用及び左眼用の画像データに基づいて、プロジェクター装置１の画像光生成部２０を駆動させる。プロジェクター装置１は、画像データの各色成分に基づいて、赤色光、緑色光、及び青色光を変調するように不図示の液晶駆動部により各液晶ライトバルブ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの駆動を制御する。

これにより、プロジェクター装置１の画像光生成部２０は、画像データに対応した右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌを含む画像光Ｇをクロスダイクロイックプリズム２７で合成した後、偏光回転子２９を通過させる。これにより、画像光Ｇは、各色についての偏光方向が同一方向に揃った状態とされる。

このようにして画像光生成部２０（偏光回転子２９）から射出された画像光Ｇは、該偏光回転子２９上に設けられた第１の位相差ユニット４０に入射する。

ここで、図面を用いて、画像光Ｇが第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過することで位相差が変化する様子を説明する。
図５は、画像光Ｇに位相差が付与される過程を説明するための図であり、図５（ａ）は画像光Ｇのうちの右眼用画素光Ｇ_Ｒについての位相差変化を示し、図５（ｂ）は画像光Ｇのうちの左眼用画素光Ｇ_Ｌについての位相差変化を示している。図５（ａ），（ｂ）は、図３、４におけるＸ方向に沿った断面である。なお、図５（ａ），（ｂ）においては、クロスダイクロイックプリズム２７、偏光回転子２９、及び投射レンズ３０の図示を省略し、右眼用画素光Ｇ_Ｒを射出する画素及び左眼用画素光Ｇ_Ｌを射出する画素、第１の位相差ユニット４０、及び第２の位相差ユニット５０のみを図示している。図５（ａ），（ｂ）に示される偏光方向は、偏光回転素子２９から射出された後の偏光状態の変化の様子を示す。また、図５（ａ），（ｂ）では、図を見易くするため、画像光Ｇを構成する複数の右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌを射出する画素のうち、それぞれ１個ずつのみを図示している。また、説明をわかり易くするため、右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌは、それぞれ第１の位相差ユニット４０において、位相差付与部４０ａ及び位相差非付与部４０ｂを１個ずつ通過するものとした。また、第２の位相差ユニット５０においても同様、各光は、位相差付与部５０ａ及び位相差非付与部５０ｂを１個ずつ通過するものとした。

図５（ａ），（ｂ）において、右眼用画素光Ｇ_Ｒを射出する画素及び左眼用画素光Ｇ_Ｌを射出する画素（赤色用液晶ライトバルブ２６Ｒ、緑色用液晶ライトバルブ２６Ｇ、青色用液晶ライトバルブ２６Ｂ）と第１の位相差ユニット４０との距離は、例えば、４０ｍｍに設定されている。また、第２の位相差ユニット５０は、第１の位相差ユニット４０から１２．３ｍｍだけ離間した位置に不図示の支持部材により支持されることで配置されている。なお、第１の位相差ユニット４０と第２の位相差ユニット５０との間に透明基板を設け、透明基板を介して第２の位相差ユニット５０を支持するようにしてもよい。この場合、透明基板としては、画像光Ｇの偏光方向を変化させない光学特性を有するものが用いられる。

右眼用画素部Ｇ１から出射された右眼用画素光Ｇ_Ｒは、図５（ａ）に示すように、その一部である上側半分領域Ａ_Ｒが第１の位相差ユニット４０の位相差付与部４０ａに入射する。右眼用画素光Ｇ_Ｒの上側半分領域Ａは、１／２波長板からなる位相差付与部４０ａを通過することで偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光光となる。

第１の位相差ユニット４０を通過した右眼用画素光Ｇ_Ｒの上側半分領域Ａ_Ｒは、第２の位相差ユニット５０の位相差付与部５０ａに入射する。位相差付与部５０ａは、第１の位相差ユニット４０の位相差付与部４０ａを通過して１／２波長の位相差が付与された右眼用画素光Ｇ_Ｒの一部（上側半分領域Ａ_Ｒ）に位相差を付与する。従って、右眼用画素光Ｇ_Ｒの上側半分領域Ａ_Ｒは、位相差付与部５０ａを通過することで偏光方向がさらに９０度回転し、Ｓ偏光光へと戻る。

一方、右眼用画素部Ｇ１から出射された右眼用画素光Ｇ_Ｒは、その残り部分である下側半分領域Ｂ_Ｒが第１の位相差ユニット４０の位相差非付与部４０ｂを通過する。右眼用画素光Ｇ_Ｒの下側半分領域Ｂ_Ｒは、位相差非付与部４０ｂを通過することで偏光方向が変化せず、Ｓ偏光光のままとなる。

第１の位相差ユニット４０を通過した右眼用画素光Ｇ_Ｒの下側半分領域Ｂ_Ｒは、第２の位相差ユニット５０の位相差非付与部５０ｂを入射する。位相差非付与部５０ｂは、第１の位相差ユニット４０の位相差非付与部４０ｂを通過して位相差が付与されなかった右眼用画素光Ｇ_Ｒの残り部分（下側半分領域Ｂ_Ｒ）に位相差を付与しない。これにより、右眼用画素光Ｇ_Ｒの下側半分領域Ｂ_Ｒは、位相差非付与部５０ｂを通過することで偏光方向が変化しないため、結果的に偏光方向はＳ偏光光のままとなる。
このようにして、画像光Ｇのうちの右眼用画素光Ｇ_Ｒは、第１の位相差ユニット４０、及び第２の位相差ユニット５０を通過することで偏光方向がＳ偏光光となる。

これに対し、図５（ｂ）に示すように、左眼用画素部Ｇ２から出射された左眼用画素光Ｇ_Ｌは、その一部である上側半分領域Ａ_Ｌが第１の位相差ユニット４０の位相差付与部４０ａに入射する。左眼用画素光Ｇ_Ｌの上側半分領域Ａ_Ｌは、位相差付与部４０ａを通過することで偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光光となる。

第１の位相差ユニット４０を通過した左眼用画素光Ｇ_Ｌの上側半分領域Ａ_Ｌは、第２の位相差ユニット５０の位相差非付与部５０ｂに入射する。位相差非付与部５０ｂは、第１の位相差ユニット４０の位相差付与部４０ａを通過して位相差が付与された左眼用画素光Ｇ_Ｌの一部（上側半分領域Ａ_Ｌ）に位相差を付与しない。これにより、左眼用画素光Ｇ_Ｌの上側半分領域Ａ_Ｌは、位相差非付与部５０ｂを通過することで偏光方向が変化しないため、Ｐ偏光光のままとなる。

一方、左眼用画素部Ｇ２から出射された左眼用画素光Ｇ_Ｌは、その残り部分である下側半分領域Ｂ_Ｌが第１の位相差ユニット４０の位相差非付与部４０ｂに入射する。左眼用画素光Ｇ_Ｌの下側半分領域Ｂ_Ｌは、位相差非付与部４０ｂを通過することで偏光方向が変化せず、Ｓ偏光光のままとなる。

第１の位相差ユニット４０を通過した左眼用画素光Ｇ_Ｌの下側半分領域Ｂ_Ｌは、第２の位相差ユニット５０の位相差付与部５０ａを入射する。位相差付与部５０ａは、第１の位相差ユニット４０の位相差非付与部４０ｂを通過して位相差が付与されなかった左眼用画素光Ｇ_Ｌの残り部分（下側半分領域Ｂ_Ｌ）に位相差を付与する。これにより、左眼用画素光Ｇ_Ｌの下側半分領域Ｂ_Ｌは、位相差付与部５０ａを通過することで偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光光となる。
このようにして、画像光Ｇのうちの左眼用画素光Ｇ_Ｌは、第１の位相差ユニット４０、及び第２の位相差ユニット５０を通過することで偏光方向がＰ偏光光となる。

以上述べたように、第１の位相差ユニット４０、及び第２の位相差ユニット５０を通過することで、右眼用画素光Ｇ_Ｒの偏光方向がＳ偏光光となり、左眼用画素光Ｇ_Ｌの偏光方向がＰ偏光光となる。

このように本実施形態によれば、画像光Ｇにおける偏光方向を、右眼用画素光Ｇ_Ｒと左眼用画素光Ｇ_Ｌとでそれぞれ異ならせることができる。

偏光方向の異なる右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌを含んだ画像光Ｇは、投射レンズ３０によってスクリーンＳＣ上に拡大されて表示される。

図５（ａ），（ｂ）に示したように、画像光Ｇは、第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過することで、通過前に偏光方向がＳ偏光光に揃った状態から、右眼用画素光Ｇ_Ｒ及び左眼用画素光Ｇ_Ｌの偏光方向がそれぞれ異なった状態に変化している。

本実施形態では、鑑賞者が三次元画像を視認するための観賞用メガネ２を使用した状態でスクリーンＳＣを視聴する。そのため、鑑賞者は、図４に示したように、右眼において右眼側フィルター２ａを介して画像光Ｇのうち右眼用画素光Ｇ_Ｒのみを視認し、左眼において左眼側フィルター２ｂを介して画像光Ｇのうち左眼用画素光Ｇ_Ｌのみを視認することができる。よって、画像表示システム１００は、鑑賞者の右眼において右眼用画素光Ｇ_Ｒのみから構成された画像光Ｇを視認させ、鑑賞者の左眼において左眼用画素光Ｇ_Ｌのみから構成された画像光Ｇを視認させることができる。
このように、本実施形態によれば、左眼用及び右眼用の画像光Ｇについてそれぞれ偏光方向を異ならせているため、これら画像光Ｇ間のクロストークを低減させることができるので、良好な立体視画像を観賞者に視聴させることができる。

また、画像表示システム１００は、画像を二次元的に表現する通常画像表示モードを行うことも当然可能である。この場合、プロジェクター装置１において左右の眼に共通な画像光Ｇが生成され、スクリーンＳＣ上に投射される。鑑賞者は、観賞用メガネ２を使用しない状態でスクリーンＳＣを視聴すれば、通常の二次元的な表示画像を視認することができる。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された画像光Ｇにおいて、赤色光、緑色光、青色光の偏光方向を異ならせたＳＰＳ合成の場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された画像光Ｇにおいて、赤色光、緑色光、及び青色光は、全てＳ偏光光、またはＰ偏光光の一方に揃っていてもよい。その場合は、偏光回転子２９を省略できる。
上記実施形態では、右眼用画素光Ｇ_ＲをＰ偏光光とし、左眼用画像光Ｇ_ＬをＳ偏光光としたが、本発明はこれに限定されることはない。右眼用画素光Ｇ_ＲをＳ偏光光とし、左眼用画像光Ｇ_ＬをＰ偏光光とするように、画素と第１の位相差ユニット４０と第２の位相差ユニット５０との相対位置を変更することができる。

また、上記実施形態では、偏光方向が９０度異なる２つの直線偏光を観賞用メガネ２で分離する直線偏光分離方式で立体画像を視認する場合を例に挙げた。しかしながら、円偏光を用いた円偏光分離方式で立体画像を視認するようにしてもよい。このような円偏光分離方式を採用する場合、図６に示すように、第２の位相差ユニット５０と投射レンズ３０との間に１／４波長板６０を設置するようにすればよい。

第１の位相差ユニット４０及び第２の位相差ユニット５０を通過して偏光方向が９０度異なる直線偏光成分からなる画像光Ｇは、１／４波長板６０を通過することで円偏光に変化させることができる。例えば、Ｓ偏光光である右眼用画素光Ｇ_Ｒは、１／４波長板６０を通過することで右回りの円偏光へと変化し、Ｐ偏光光である左眼用画素光Ｇ_Ｌは、１／４波長板６０を通過することで左回りの円偏光へと変化する。

円偏光分離方式を採用する場合、観賞用メガネ２は、スクリーンＳＣを透過した画像光Ｇを鑑賞する場合は、右眼側フィルター２ａが右回りの円偏光である右眼用画素光Ｇ_Ｒを透過させる透過特性を有し、左眼側フィルター２ｂが左回りの円偏光である左眼用画素光Ｇ_Ｌを透過させる透過特性を有している。一方、スクリーンＳＣを反射した画像光Ｇを鑑賞する場合は、右眼側フィルター２ａがスクリーンＳＣの反射により左回りの円偏光になった右眼用画素光Ｇ_Ｒを透過させる透過特性を有し、左眼側フィルター２ｂがスクリーンＳＣの反射により右回りの円偏光になった左眼用画素光Ｇ_Ｌを透過させる透過特性を有している。

このように本発明によれば、１／４波長板６０を用いることで円偏光分離方式で立体画像を視認する方式にも対応した画像表示システムを提供することができる。

また、上記実施形態では、液晶ライトバルブを３個用いた、いわゆる３板式のプロジェクター装置１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、プロジェクター装置として、１枚の液晶ライトバルブ及びカラーホイールを有し、右眼用画像光と左眼用画像光とを時間順次で交互にスクリーンＳＣ上に投射する所謂単板方式のものを採用してもよい。

また、上記実施形態では、スクリーンＳＣが画像表示システム１００の一部である場合を例に挙げたが、スクリーンＳＣは画像表示システム１の外部の装置であってもよい。

１…プロジェクター装置、２…観賞用メガネ、２ａ…右眼側フィルター、２ｂ…左眼側フィルター、Ａ_Ｒ，Ａ_Ｌ…上側半分領域（一部）、Ｂ_Ｒ，Ｂ_Ｌ…下側半分領域（残り部分）、Ｇ…画像光、１０…光源装置、２０…画像光生成部、２６Ｂ…青色用液晶ライトバルブ（変調装置）、２６Ｇ…緑色用液晶ライトバルブ（変調装置）、２６Ｒ…液晶ライトバルブ（変調装置）、２６Ｒ…赤色用液晶ライトバルブ（変調装置）、２７…クロスダイクロイックプリズム（画像合成部）、２９…偏光回転子、３０…投射レンズ、４０…第１の位相差ユニット、４０ａ…位相差付与部（第１の位相差付与部）、４０ｂ…位相差非付与部（第１の位相差非付与部）、５０…第２の位相差ユニット、５０ａ…位相差付与部（第１の位相差付与部）、５０ｂ…位相差非付与部（第２の位相差非付与部）、６０…１／４波長板、
Ｇ_Ｌ…左眼用画素光、Ｇ_Ｒ…右眼用画素光、ＳＣ…スクリーン、１００…画像表示システム

Claims (8)

1. 光源装置と、
   前記光源装置から照射された光を画像データに基づいて変調して、第１の画素光及び第２の画素光を含む画像光を生成する画像光生成部と、
   前記画像光生成部から出射された前記画像光をスクリーン上に投射する投射レンズと、
   前記画像光生成部と前記投射レンズとの間に配置され、前記画像光の少なくとも一部に位相差を付与する第１の位相差ユニットと、
   前記第１の位相差ユニットと前記投射レンズとの間に配置され、前記第１の位相差ユニットを通過した前記画像光の少なくとも一部に前記位相差を付与する第２の位相差ユニットと、を備え、
   前記第１の位相差ユニットは、
   前記第１の画素光及び前記第２の画素光のそれぞれの一部に前記位相差を付与する第１の位相差付与部と、
   前記第１の画素光及び前記第２の画素光のそれぞれの残り部分に前記位相差を付与しない第１の位相差非付与部と、を含み、
   前記第２の位相差ユニットは、
   前記第１の位相差付与部を通過して前記位相差が付与された前記第１の画素光の前記一部、及び前記第１の位相差非付与部を通過して前記位相差が付与されなかった前記第２の画素光の前記残り部分に前記位相差を付与する第２の位相差付与部と、
   前記第１の位相差非付与部を通過して前記位相差が付与されなかった前記第１の画素光の前記残り部分、及び前記第１の位相差付与部を通過して前記位相差が付与された前記第２の画素光の前記一部に前記位相差を付与しない第２の位相差非付与部と、を含む
   ことを特徴とするプロジェクター装置。
2. 前記第１の位相差付与部及び前記第２の位相差付与部は、それぞれ１／２波長板から構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター装置。
3. 前記第１の位相差ユニットは、複数の前記第１の位相差付与部及び前記第１の位相差非付与部がそれぞれ縞状に交互に配置され、
   前記第２の位相差ユニットは、複数の前記第２の位相差付与部及び前記第２の位相差非付与部がそれぞれ縞状に交互に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクター装置。
4. 前記第１の画素光は、右眼用の前記画像光を構成し、
   前記第２の画素光は、左眼用の前記画像光を構成する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター装置。
5. 前記画像光生成部は、光源装置から照射された光を画像データに基づいて変調する複数の変調装置と、該変調装置が変調した複数の光を合成して前記画像光を生成する画像合成部と、前記画像合成部で合成された前記画像光における所定の波長帯域について偏光を回転させる偏光回転子と、含む
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクター装置。
6. 前記第１の位相差ユニットは、前記偏光回転子に支持されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクター装置。
7. 前記第２の位相差ユニットと前記投射レンズとの間に配置された１／４波長板をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクター装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター装置と、
   前記プロジェクター装置の前記投射レンズを介して前記画像光が投影されるスクリーンと、
   右眼側フィルター及び左眼側フィルターのいずれか一方が前記第１の位相差ユニット及び前記第２の位相差ユニットを通過した前記第１の画素光を透過させる透過特性を有し、
   前記右眼側フィルター及び前記左眼側フィルターのいずれか他方が前記第１の位相差ユニット及び前記第２の位相差ユニットを通過した前記第２の画素光を透過させる透過特性を有するメガネと、を備える
   ことを特徴とする画像表示システム。

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