JP2003161897A

JP2003161897A - 光路偏向素子及び画像表示装置

Info

Publication number: JP2003161897A
Application number: JP2001360513A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kato; 幾雄加藤; Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口; Kenji Kameyama; 健司亀山; Kazuya Miyagaki; 一也宮垣; Keishin Aisaka; 敬信逢坂
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な方法で走査線に対応して表示画像用素
子の画素をずらすことにより、走査線に対応した走査に
従った画像表示方法に対応できる高解像度な画像表示装
置を提供する。【解決手段】光軸シフト方向を→←↑↓で示す如く異
ならせた複数の光路偏向領域１５ａ，１５ｂ，…がアル
キメデスの渦巻き形状の境界１６により仕切られて形成
された画素変位回転フィルタ１１を用い、その光路偏向
領域１５ａ，１５ｂ，…がほぼ等幅で走査する領域に画
像表示用素子の投影領域１７に対向させることで、画素
変位回転フィルタ１１を回転駆動させた場合、画像表示
用素子の画素シフトを回転スクロール方式で簡単に行
え、この結果、簡単な方法で走査線に対応して表示画像
用素子の画素をずらすことにより、見掛け上の高解像度
化を図る上で走査線に対応した走査に従った画像表示方
法に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に応じて
２次元配列の画素毎に光を制御可能な液晶パネルのよう
な画像表示用素子に表示された画像を拡大像形成素子を
介して拡大表示させる画像表示装置及びこのような画像
表示装置への利用に適した光路偏向素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像情報に応じて２次元配列の画素毎に
光を制御可能な小型の画像表示用素子の表示画像をレン
ズで拡大した画像を観察する画像表示装置としては、フ
ロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウン
テッドディスプレイ等の商品名で広く使用されている。
この画像表示用素子としては、ＣＲＴ、液晶パネル、Ｄ
ＭＤ（商品名：テキサスインストルメント社：米国）等
が商品として使用されており、また、無機ＥＬ、無機Ｌ
ＥＤ、有機ＬＥＤ等も研究されている。また、小型の画
像表示用素子をレンズで拡大した画像を観察するのでは
なく、等倍で観察する画像表示装置としては、既述のＣ
ＲＴ、液晶パネル、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ
以外に、プラズマディスプレイ、蛍光表示管等が商品と
して使用されており、また、ＦＥＤ（フィールドエミッ
ションディスプレイ）、ＰＡＬＣ（プラズマアドレッシ
ングディスプレイ）等も研究されている。これらは、自
発光型と空間光変調器型の２つに大きく分類されるが、
何れも光を制御可能な複数の画素を２次元的に有するも
のである。

【０００３】これらの画像表示装置に共通の課題は、高
解像度化、つまりは大画素数化であり、ブロードキャス
トの表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ
用の表示装置が既に商品化され、ワークステーションコ
ンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００
本程度の開発品が液晶パネルを用いた技術で発表されて
いる（‘９８フラットパネルディスプレイ展にて日本Ｉ
ＢＭ社のＱＳＸＧＡ走査線２０４８本、‘９９電子ディ
スプレイ展にて東芝社のＱＵＸＧＡ走査線２４００本
等）。しかしながら、画素数を増加させることは、液晶
パネルの歩留まりを低下させ、また、開口率を減少する
などにより、コストが増加したり、輝度やコントラスト
が低下したり、消費電力が増加したりしていた。

【０００４】従来、複数の画像表示用素子を用いて２倍
以上に大画素数化する方法としては、特開平３−１５０
５２５号公報、特開平４−２６７２９０号公報等に示さ
れる方法がある。これらは、互いにずれた位置にある複
数の画像表示用素子を光学的に配置し、画像表示用素子
の互いの画素の隙間に他方の画像表示用素子の画素を配
置している。この技術は、上下左右に画素を増加させた
高解像度の画像表示を実現することに用いることもでき
る。また、水平方向に高解像度化した画像表示装置の前
面に、レンチキュラレンズやパララックスバリアを設け
ることにより立体表示が可能な画像表示装置とすること
もできる。しかしながら、これらは複数の画素間の位置
合わせが困難であり、また、画像表示用素子を複数枚使
用することからコストアップになったり、大きな投射レ
ンズが必要となったりしている。

【０００５】これらの問題に対して、特開平４−１１３
３０８号公報、特開平５−２８９００４号公報、特開平
６−３２４３２０号公報等によれば、単一の画像表示用
素子を用いて２倍の画素数を有するインタレース表示を
行う画像表示装置が提案されている（ピクセルシフト方
式）。また、特開平７−３６５０４号公報によれば、単
一の画像表示用素子を用いて４倍以上の画素数を有する
表示装置が提案されている。これらで使用する電気光学
効果を示す部材と複屈折結晶との組合せは、従来から光
通信分野での光分配、光スイッチとして用いられている
偏向手段として公知の技術である。また、特開平６−３
２４３２０号公報には、電気光学効果を示す部材と複屈
折結晶との組合せ以外に、光路を偏向する手段として、
レンズをシフト可能な手段、バリアングルプリズム、回
転ミラー、回転ガラス等が例示され、特開平７−１０４
２７８号公報にはウエッジプリズムを移動する手段が例
示されている。

【０００６】図２３に、レンズをシフトする方法により
画像表示用素子の高解像度化を行いレンズにより拡大し
た虚像を観察する特開平６−３２４３２０号公報に記載
の従来の表示方法を示す。図２３において、１００はＬ
ＣＤパネル（液晶バルブ）、１０１はＬＣＤドライブ回
路、１０２は光路偏向手段、１０３は接眼レンズ、１０
４はボイスコイル、１０５はレンズ取付台、１０６はボ
イスコイル１０４のドライブ回路である。光路偏向手段
１０２は接眼レンズ１０３、ボイスコイル１０４、レン
ズ取付台１０５及びボイスコイル１０４のドライブ回路
１０６により構成されている。ボイスコイル１０２はド
ライブ回路１０６で駆動され、このドライブ回路１０６
は、ＬＣＤドライブ回路１０１から入力されたカラー映
像信号の奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ
／Ｅに従って、ボイスコイル１０４に流れる電流を制御
し、ＬＣＤパネル１００の位置が、光学的にレンズ１０
３の光軸に垂直な方向にシフトするようにする。

【０００７】この特開平６−３２４３２０号公報によれ
ば、レンズ１０３をシフトする手段、つまりは往復運動
せる駆動系としては、ボイスコイル１０４に限らず、圧
電素子、バイモルフ、ステップモータ、ソレイドコイル
等が記載されている。また、光路を変更する方法として
は、レンズや光学部材をシフトさせる方法以外に、光学
部材を挿入する方法、光学部材を回転する方法、ミラー
を回転する方法、アクティブプリズム、電気光学素子と
複屈折材料を使用する方法等が記載されている。

【０００８】図２４に、電気光学素子と複屈折材料を使
用する方法により画像表示用素子の高解像度化を行いレ
ンズにより拡大した虚像を観察する特開平６−３２４３
２０号公報に記載の従来の表示方法を示す。図２４にお
いて、１１１は電気光学素子となる偏光面回転部材、１
１２は複屈折板である。偏光面回転部材１１１は、液晶
板１１３の両面に透明電極１１４，１１５が被着形成さ
れて構成され、両透明電極１１４，１１５間に液晶駆動
電圧が印加されて、偶数と奇数のフィールド毎に偏光面
が回転されて偏向されて、複屈折板１１２の正常光と異
常光の偏光面に一致させられる。この正常光と異常光
は、複屈折材料の屈折率差により偏向量が変化する。

【０００９】しかしながら、このような方法では、走査
線に対応して画像信号を順次に画像表示素子に入力する
と同時にこれに従って画像情報を順次更新する通常の画
像表示素子に対して、画素をずらす動作を画像表示素子
全体に対して行うために、連続したフレーム間でのクロ
ストークが生じて、画像データ本来の解像度を実現する
ことができない。

【００１０】このような問題を解決する方法として、特
開平６−３２４３２０号公報によれば、画素をずらすた
めの電気光学素子を走査方向に複数に分割して、画像表
示装置の走査線の走査と同期させて分割走査することに
より、連続したフレーム間のクロストークを減少させる
方法が提案されている。

【００１１】しかしながら、走査方向に分割した数だけ
駆動ドライバが必要となると同時に同期制御も必要とな
る。また、縦横２倍なる４倍の高解像度化を図った場合
には、複数の画素ずらしの素子間での走査線同期の調整
が必要となると同時に、位置ずれに対しても高精度の調
整が必要となる。このために、信頼性が低下すると同時
に高コストとなる。また、このような方式は、走査方向
に分割する画素ずらしの方式のみに適用できるため、特
開平６−３２４３２０号公報に記載の、レンズや光学部
材をシフトさせる方法や、光学部材を挿入する方法、光
学部材を単に回転する方法、ミラーを回転する方法、ア
クティブプリズム等での実現は困難であり、液晶のよう
な電気光学素子である複屈折材料を使用する方法にのみ
適用できる方式である。

【００１２】画像表示用素子の走査線と対応することに
対するために走査線方向に分割駆動することは、画像表
示用素子の走査線に対応して色切換えを行うカラースク
ロール方式に対しても同様である。このため、特開平６
−３２４３２０号公報に記載の、レンズや光学部材をシ
フトさせる方法や、光学部材を挿入する方法、光学部材
を単に回転する方法、ミラーを回転する方法、アクティ
ブプリズム等での画素ずらしの方式では、カラースクロ
ールによる高効率照明の方式と組合せることは困難であ
る。

【００１３】一方、例えば特開平６―２０８３４５号公
報によれば、液晶パネルのような光情報制御素子に表示
された画像の光軸を画素ピッチの１／Ｎ（例えば、１／
２）だけシフトさせるようパターニングされた光学的光
偏向手段を回転させることにより高解像度化を図るよう
にした提案がなされている。

【００１４】図２５は、特開平６―２０８３４５号公報
に示される光学的光偏向手段１２１の構成例を示すもの
で、ここでは、画素数を見掛け上、２倍にするＮ＝２の
場合が示されている。この光学的光偏向手段１２１は回
転軸１２２が延在する方向に直交する平面（基準面）１
２３に対して、平行な面を有する透明なガラス板領域１
２４と、基準面１２３と表面とのなす傾斜角θを持たせ
た透明なガラス板領域１２５とを、回転軸１２２の周方
向に一定の繰返し順序で配列させたもので、具体的に
は、円周方向に４分割されて各領域１２４，１２５は半
径線を境界１２６とする扇形状に形成されている。

【００１５】このような光学的光偏向手段１２１に対し
て光情報制御素子１２７は図中に示すように或る一つの
領域１２４又は１２５中にその投影領域が存在するよう
に対応関係が設定される。これにより、光学的光偏向手
段１２１の回転に伴い、光情報制御素子１２７に対して
ガラス板領域１２４とガラス板領域１２５とが交互に対
面走査することとなり、ガラス板領域１２４が対面する
場合に対してガラス板領域１２５が対面する場合にはそ
の傾斜角θ及びガラス板領域１２５の板厚に従い光情報
制御素子１２７上の表示画素がシフトされることなり、
見掛け上、２倍に高解像度化される。

【００１６】この方式の場合、光学的光偏向手段１２１
の領域分割数（例えば、８分割）を増やし、かつ、光軸
シフト方向が上下左右方向となるように増やせば、縦横
４倍に高解像度化することも可能といえる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平６―
２０８３４５号公報等に示されるような光学的光偏向手
段１２１を用いる場合、各領域１２４，１２５が半径線
を境界１２６とする扇形状に形成されているため、光学
的光偏向手段１２１の半径方向でその線速度や有効幅が
異なることから、内周側と外周側とで有効走査時間が異
なってしまい光情報制御素子１２７上での均一性に問題
がある。

【００１８】さらに問題なのは、回転に伴い領域１２
４，１２５部分を走査するのに伴い、任意の半径が回転
するので、半径方向に対して同じ又は垂直な方向に変位
させる場合に変位方向が回転に伴い変動してしまう点で
ある。図２６はこの様子を示しており、同じ領域１２５
中であっても、光情報制御素子１２７の走査線（矢印参
照）方向に対して領域１２５による光軸シフト方向（矢
印参照）が平行方向（又は、直交方向）となるのは瞬時
であり、直ぐにずれが大きくなってしまうことが分か
る。結果として、画素をずらす動作を光軸シフト方向が
平行方向（又は、直交方向）となる瞬時のみにしか適正
に行えず、光情報制御素子１２７側の走査と同期をとる
ことも難しい。

【００１９】この点、同公報中によれば、ガラス板の境
界１２６部分の形状が面状の光情報制御素子１２７の縁
部に対して大きく斜交していると良好な表示画像が得ら
れないので、図２７に示すように、回転軸１２２に取付
けるガラス板の境界１２６部分が光情報制御素子１２７
の縁部に対してほぼ平行となるように、ガラス板の外周
部の回転軌跡円の径が大きくなるようにし、その外周側
近傍に光情報制御素子１２７を位置付けることで解決し
ている。

【００２０】しかしながら、このような対応策では、光
情報制御素子１２７等を小型化しているにも拘らず、光
情報制御素子１２７がかなり大型化してしまう上に、利
用する箇所はわずかであり、無駄の多いものである。

【００２１】本発明は、簡単な方法で走査線に対応して
表示画像用素子の画素をずらすことにより、走査線に対
応した走査に従った画像表示方法に対応できる信頼性の
高い低コストの高解像度な画像表示装置及びこのような
画像表示装置を実現するための光路偏向素子を提供する
ことを目的とする。

【００２２】また、本発明は、高解像度に加えて、光利
用効率の高い画像表示装置及びこのような画像表示装置
を実現するための光路偏向素子を提供することを目的と
する。

【００２３】また、本発明は、高解像度及び高光利用効
率に加えて、小型でありながら信頼性の高い画像表示装
置及びこのような画像表示装置を実現するための光路偏
向素子を提供することを目的とする。

【００２４】また、本発明は、高解像度に加えて、階調
性の高い画像表示装置及びこのような画像表示装置を実
現するための光路偏向素子を提供することを目的とす
る。

【００２５】また、本発明は、高解像度及び高階調性に
加えて、小型でありながら信頼性の高い画像表示装置及
びこのような画像表示装置を実現するための光路偏向素
子を提供することを目的とする。

【００２６】また、本発明は、高解像度に加えて、光利
用効率及び階調性の高い画像表示装置及びこのような画
像表示装置を実現するための光路偏向素子を提供するこ
とを目的とする。

【００２７】また、本発明は、高解像度、高光利用効率
及び高階調性に加えて、小型でありながら信頼性の高い
画像表示装置及びこのような画像表示装置を実現するた
めの光路偏向素子を提供することを目的とする。

【００２８】本発明は、階調性の高い画像表示装置及び
このような画像表示装置を実現するための光路偏向素子
を提供することを目的とする。

【００２９】また、本発明は、高階調性に加えて、光利
用効率の高い画像表示装置を提供することを目的とす
る。

【００３０】また、本発明は、高階調性及び高光利用効
率に加えて、小型でありながら信頼性の高い画像表示装
置を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転駆動される円盤状の光路偏向素子において、入射光
軸に平行な光に対して光軸シフト方向を異ならせた光軸
シフト機能を有する複数の光路偏向領域がアルキメデス
の渦巻き形状の境界により仕切られて形成されている。

【００３２】従って、複数の光路偏向領域がアルキメデ
スの渦巻き形状の境界により仕切られて形成されている
ことにより、当該光路偏向素子を回転駆動させた場合、
光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域が存在すること
となり、これらの光路偏向領域の光軸シフト機能につい
て光軸シフト方向を異ならせているので、画像表示用素
子等と組合せた場合、その画素シフトを回転スクロール
方式で簡単に行わせることができる。この結果、簡単な
方法で走査線に対応して表示画像用素子の画素をずらす
ことにより、走査線に対応した走査に従った画像表示方
法に対応できる信頼性高く低コストで高解像度な画像表
示装置の実現に寄与する。

【００３３】請求項２記載の発明は、回転駆動される円
盤状の光路偏向素子において、入射光軸に平行な光に対
して異なる入射角をなす複数の光路偏向領域と、これら
の光路偏向領域を仕切るアルキメデスの渦巻き形状の境
界と、を有する。

【００３４】従って、複数の光路偏向領域がアルキメデ
スの渦巻き形状の境界により仕切られて形成されている
ことにより、当該光路偏向素子を回転駆動させた場合、
光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域が存在すること
となり、これらの光路偏向領域に入射光軸に平行な光に
対して異なる入射角を持たせることによりシフト方向が
異なる光軸シフト機能を持たせているので、画像表示用
素子等と組合せた場合、その画素シフトを回転スクロー
ル方式で簡単に行わせることができる。この結果、簡単
な方法で走査線に対応して表示画像用素子の画素をずら
すことにより、走査線に対応した走査に従った画像表示
方法に対応できる信頼性高く低コストで高解像度な画像
表示装置の実現に寄与する。

【００３５】請求項３記載の発明は、回転駆動される円
盤状の光路偏向素子において、入射光軸に平行な光に対
して異なる複屈折角を示す複数の光路偏向領域と、これ
らの光路偏向領域を仕切るアルキメデスの渦巻き形状の
境界と、を有する。

【００３６】従って、複数の光路偏向領域がアルキメデ
スの渦巻き形状の境界により仕切られて形成されている
ことにより、当該光路偏向素子を回転駆動させた場合、
光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域が存在すること
となり、これらの光路偏向領域を入射光軸に平行な光に
対して異なる複屈折角を示すように構成することにより
シフト方向が異なる光軸シフト機能を持たせているの
で、画像表示用素子等と組合せた場合、その画素シフト
を回転スクロール方式で簡単に行わせることができる。
この結果、簡単な方法で走査線に対応して表示画像用素
子の画素をずらすことにより、走査線に対応した走査に
従った画像表示方法に対応できる信頼性高く低コストで
高解像度な画像表示装置の実現に寄与する。

【００３７】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の光路偏向素子において、回転に伴う前
記各光路偏向領域の走査方向が前記境界の接線方向に直
交する方向に設定されている。

【００３８】従って、アルキメデスの渦巻き形状の境界
により仕切られて形成されている複数の光路偏向領域に
関して、その走査方向を境界の接線方向に直交する方向
に設定することで、当該光路偏向素子を回転駆動させた
場合、光路偏向領域がほぼ等幅で移動する部分を走査さ
せることができ、画像表示用素子等と組合せた場合、そ
の画素シフトを回転スクロール方式で簡単に行わせるこ
とができる。

【００３９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の光
路偏向素子において、前記光路偏向領域は、前記境界を
介して隣接する光路偏向領域毎に１８０°異なる方向に
光軸をシフトさせるように設定されている。

【００４０】従って、見掛け上、２倍となる高解像度化
を簡単に実現できる。

【００４１】請求項６記載の発明は、請求項５記載の光
路偏向素子において、１８０°異なる方向が回転に伴う
前記各光路偏向領域の走査方向に平行な方向である。

【００４２】従って、ほぼ回転方向に沿って光軸シフト
されて、見掛け上、２倍となる高解像度化を簡単に実現
できる。

【００４３】請求項７記載の発明は、請求項５記載の光
路偏向素子において、１８０°異なる方向が回転に伴う
前記各光路偏向領域の走査方向に直交する方向である。

【００４４】従って、ほぼ回転方向に直交する方向に光
軸シフトされて、見掛け上、２倍となる高解像度化を簡
単に実現できる。

【００４５】請求項８記載の発明は、請求項４記載の光
路偏向素子において、前記光路偏向領域は、前記境界を
介して隣接する光路偏向領域毎に９０°ずつ順次異なる
方向に光軸をシフトさせるように設定されている。

【００４６】従って、見掛け上、４倍となる高解像度化
を簡単に実現できる。

【００４７】請求項９記載の発明は、請求項８記載の光
路偏向素子において、９０°ずつ異なる方向が回転に伴
う前記各光路偏向領域の走査方向に平行な方向及び直交
する方向である。

【００４８】従って、ほぼ回転方向及びこの回転方向に
直交する方向に光軸シフトされて、見掛け上、４倍とな
る高解像度化を簡単に実現できる。

【００４９】請求項１０記載の発明は、画像情報に応じ
て２次元配列の画素毎に光を制御可能な画像表示用素子
に表示された画像を拡大像形成素子を介して拡大表示さ
せる画像表示装置において、前記拡大像形成素子と前記
画像表示用素子との間に配設されて前記拡大像形成素子
の光軸に対する前記画像表示用素子上の画素の光学的位
置をこれらの画素の配列面方向にシフトさせる請求項１
ないし９の何れか一記載の光路偏向素子と、この光路偏
向素子を回転させる駆動機構と、を備える。

【００５０】従って、光軸シフトを回転スクロール方式
により簡単に行える請求項１ないし９の何れか一記載の
光路偏向素子を用いているので、簡単な方法で走査線に
対応して表示画像用素子の画素をずらすことができ、走
査線に対応した走査に従った画像表示方法に対応できる
信頼性高く低コストで高解像度な画像表示装置を提供で
きる。

【００５１】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子における前
記各光路偏向領域の走査方向が前記画像表示用素子の走
査線方向に直交するように設定されている。

【００５２】従って、走査線に対応して表示画像用素子
の画素をずらす制御が簡単で、走査線に対応した走査に
従った画像表示方法に対応できる信頼性高く低コストで
高解像度な画像表示装置を提供できる。

【００５３】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の画像表示装置において、前記画像表示用素子の前記光
路偏向素子に対する投影領域が、前記光路偏向素子の回
転に伴い前記光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域に
設定されている。

【００５４】従って、画素シフトを回転スクロール方式
で光利用効率高く簡単に行わせることができる。

【００５５】請求項１３記載の発明は、請求項１０記載
の画像表示装置において、入射光に対する透過波長特性
を異ならせた複数の色分解領域がアルキメデスの渦巻き
形状の境界により仕切られて形成された円盤状の色分解
フィルタと、この色分解フィルタを回転させる色分解フ
ィルタ用駆動機構と、を備える。

【００５６】従って、光路偏向素子と同様の回転スクロ
ール機能を持つ色分解フィルタを組合せているので、単
板式の画像表示用素子を用いた場合でも光利用効率が高
くて高解像度のカラー表示を行わせることができる。

【００５７】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子の各光路偏
向領域パターンと前記色分解フィルタの各色分解領域パ
ターンとが光軸方向に対応しており、前記光路偏向素子
と前記色分解フィルタとが同期して回転駆動される。

【００５８】従って、走査線毎の状態に対応して色分解
の開始と光軸シフトの開始との同期等を採りやすく、フ
ィールドシーケンシャルなカラー画像表示が可能とな
る。

【００５９】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子と前記色分
解フィルタとが一体に形成され、前記駆動機構が前記色
分解フィルタ用駆動機構を兼用している。

【００６０】従って、１枚の回転素子で画像ずらしとカ
ラースクロールとの両方を完全同期により行わせること
ができ、駆動機構も共用により減らすことができ、信頼
性の向上、低コスト化並びに静音化を図ることができ
る。

【００６１】請求項１６記載の発明は、請求項１３，１
４又は１５記載の画像表示装置において、前記色分解フ
ィルタの前記色分解領域として、少なくともＲＧＢ３色
分の組合せを含む。

【００６２】従って、基本的なカラー表示を行わせるこ
とができる。

【００６３】請求項１７記載の発明は、請求項１３，１
４又は１５記載の画像表示装置において、前記色分解フ
ィルタの前記色分解領域として、少なくともＲＧＢ３色
分及び白色Ｗの組合せを含む。

【００６４】従って、色分解フィルタが全帯域透過とな
る白色Ｗを含むことにより、基本的かつ明るいカラー表
示を行わせることができる。

【００６５】請求項１８記載の発明は、請求項１０記載
の画像表示装置において、入射光に対する透過光量を異
ならせた複数の照明光調光領域がアルキメデスの渦巻き
形状の境界により仕切られて形成された円盤状の調光フ
ィルタと、この調光フィルタを回転させる調光フィルタ
用駆動機構と、を備える。

【００６６】従って、光路偏向素子と同様の回転スクロ
ール機能を持つ調光フィルタを組合せているので、光利
用効率が高くて高解像度かつ階調性の高い表示を行わせ
ることができる。

【００６７】請求項１９記載の発明は、請求項１８記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子の各光路偏
向領域パターンと前記調光フィルタの各照明光調光領域
パターンとが光軸方向に対応しており、前記光路偏向素
子と前記調光フィルタとが同期して回転駆動される。

【００６８】従って、走査線毎の状態に対応して調光レ
ベル切換えの開始と光軸シフトの開始との同期等を採り
やすく、フィールドシーケンシャルな階調制御を伴う画
像表示が可能となる。

【００６９】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子と前記調光
フィルタとが一体に形成され、前記駆動機構が前記調光
フィルタ用駆動機構を兼用している。

【００７０】従って、１枚の回転素子で画像ずらしと調
光レベルスクロールとの両方を完全同期により行わせる
ことができ、駆動機構も共用により減らすことができ、
信頼性の向上、低コスト化並びに静音化を図ることがで
きる。

【００７１】請求項２１記載の発明は、請求項１３記載
の画像表示装置において、入射光に対する透過光量を異
ならせた複数の照明光調光領域がアルキメデスの渦巻き
形状の境界により仕切られて形成された円盤状の調光フ
ィルタと、この調光フィルタを回転させる調光フィルタ
用駆動機構と、を備える。

【００７２】従って、光路偏向素子と同様の回転スクロ
ール機能を持つ色分解フィルタに加えて光路偏向素子と
同様の回転スクロール機能を持つ調光フィルタを組合せ
ているので、単板式の画像表示用素子を用いた場合でも
光利用効率が高くて高解像度かつ階調性の高いカラー表
示を行わせることができる。

【００７３】請求項２２記載の発明は、請求項２１記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子の各光路偏
向領域パターンと前記色分解フィルタの各色分解領域パ
ターンと前記調光フィルタの各照明光調光領域パターン
とが光軸方向に対応しており、前記光路偏向素子と前記
色分解フィルタと前記調光フィルタとが同期して回転駆
動される。

【００７４】従って、走査線毎の状態に対応して調光レ
ベル切換えの開始と色分解の開始と光軸シフトの開始と
の同期等を採りやすく、フィールドシーケンシャルな階
調制御を伴うカラー画像表示が可能となる。

【００７５】請求項２３記載の発明は、請求項２２記載
の画像表示装置において、前記光路偏向素子と前記色分
解フィルタと前記調光フィルタとが一体に形成され、前
記駆動機構が前記色分解フィルタ用駆動機構及び前記調
光用駆動機構を兼用している。

【００７６】従って、１枚の回転素子で画像ずらしとカ
ラースクロールと調光レベルスクロールとを完全同期に
より行わせることができ、駆動機構も共用により減らす
ことができ、より一層の信頼性の向上、低コスト化並び
に静音化を図ることができる。

【００７７】請求項２４記載の発明は、画像情報に応じ
て２次元配列の画素毎に光を制御可能な画像表示用素子
に表示された画像を拡大像形成素子を介して拡大表示さ
せる画像表示装置において、前記画像表示用素子の前段
又は後段の光軸上に配設されて入射光に対する透過光量
を異ならせた複数の照明光調光領域がアルキメデスの渦
巻き形状の境界により仕切られて形成された円盤状の調
光フィルタと、この調光フィルタを回転させる調光フィ
ルタ用駆動機構と、を備える。

【００７８】従って、調光制御を回転スクロール方式に
より簡単に行える調光フィルタを用いているので、簡単
な方法で走査線に対応して表示画像の階調制御を行わせ
ることができ、走査線に対応した走査に従った画像表示
方法に対応できる信頼性高く低コストで階調度の高い画
像表示装置を提供できる。

【００７９】請求項２５記載の発明は、請求項２４記載
の画像表示装置において、前記調光フィルタにおける前
記各照明光調光領域の走査方向が前記画像表示用素子の
走査線方向に直交するように設定されている。

【００８０】従って、走査線に対応して表示画像用素子
の画素の階調レベルを切換える制御が簡単で、走査線に
対応した走査に従った画像表示方法に対応できる信頼性
高く低コストで階調性の高い画像表示装置を提供でき
る。

【００８１】請求項２６記載の発明は、請求項２５記載
の画像表示装置において、前記画像表示用素子の前記調
光フィルタに対する投影領域が、前記調光フィルタの回
転に伴い前記照明光調光領域がほぼ等幅で走査する領域
に設定されている。

【００８２】従って、階調レベルの切換えを回転スクロ
ール方式で光利用効率高く簡単に行わせることができ
る。

【００８３】請求項２７記載の発明は、請求項２６記載
の画像表示装置において、入射光に対する透過波長特性
を異ならせた複数の色分解領域がアルキメデスの渦巻き
形状の境界により仕切られて形成された円盤状の色分解
フィルタと、この色分解フィルタを回転させる色分解フ
ィルタ用駆動機構と、を備える。

【００８４】従って、調光フィルタと同様の回転スクロ
ール機能を持つ色分解フィルタを組合せているので、単
板式の画像表示用素子を用いた場合でも光利用効率が高
くて階調性の高いカラー表示を行わせることができる。

【００８５】請求項２８記載の発明は、請求項２７記載
の画像表示装置において、前記調光フィルタの各照明光
調光領域パターンと前記色分解フィルタの各色分解領域
パターンとが光軸方向に対応しており、前記調光フィル
タと前記色分解フィルタとが同期して回転駆動される。

【００８６】従って、走査線毎の状態に対応して色分解
の開始と光階調レベルの切換えの開始との同期等を採り
やすく、フィールドシーケンシャルな階調制御を伴うカ
ラー画像表示が可能となる。

【００８７】請求項２９記載の発明は、請求項２８記載
の画像表示装置において、前記調光フィルタと前記色分
解フィルタとが一体に形成され、前記調光フィルタ用駆
動機構が前記色分解フィルタ用駆動機構を兼用してい
る。

【００８８】従って、１枚の回転素子でカラースクロー
ルと調光レベルスクロールとの両方を完全同期により行
わせることができ、駆動機構も共用により減らすことが
でき、信頼性の向上、低コスト化並びに静音化を図るこ
とができる。

【００８９】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態は、画像
表示用素子として空間光変調器の一つである透過型液晶
ライトバルブ１を用いた投射型の画像表示装置への適用
例を示す。

【００９０】図１はこの画像表示装置の概略構成を示す
側面図である。図１中、２は光源としての高圧水銀ラン
プ、３は例えば焦点距離７ｍｍで開口径５２ｍｍの方形
の放物形状リフレクタ、４は光軸、５，６は透過型液晶
ライトバルブ１に対する照明光を均質化させるインテグ
レータ光学系を構成する例えば５×８の第１，第２フラ
イアイレンズ、７は偏光方向を一律に揃えるための偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）アレイ、８はコンデンサレ
ンズ、９は拡大像形成素子としての投射レンズ、１０は
スクリーンである。１１は透過型液晶ライトバルブ１直
後の光路上に配設されて回転軸１２に連結されたモータ
１３により回転駆動される光路偏向素子である円盤状の
画素変位回転フィルタである。回転軸１２とモータ１３
とにより駆動機構が構成されている。

【００９１】このような構成において、例えば１２０Ｗ
でアーク長が１．２ｍｍの６５ｌｍ／Ｗの高圧水銀ラン
プ２から放出された照明光は放物形状リフレクタ３によ
り発散角の小さい光束となり第１フライアイレンズ５、
第２フライアイレンズ６及びコンデンサレンズ８によ
り、透過型液晶ライトバルブ１に対して均一な強度分布
でケーラ照明される。また、ＰＢＳアレイ７により偏光
変換されて必要な方向の直線偏光の照明光が約１．５倍
になる。このとき、特に図示しないが、透過型液晶ライ
トバルブ１は偏光子と検光子とが前後に組合されてお
り、透過型液晶ライトバルブ１による画素単位での偏光
回転により空間光変調される。透過型液晶ライトバルブ
１は、石英基板上の一部に形成したポリシリコン結晶に
より、約１３．２μ角の微小な画素を有する強誘電性液
晶素子であり、開口率は約２０％と小さいが、強誘電性
液晶の有する高速応答性により約１００μｓの応答速度
がある。この透過型液晶ライトバルブ１で空間光変調さ
れた照明光により形成された画像は、投射レンズ９によ
り倒立実像としてスクリーン１０上に拡大投射される。

【００９２】ここで、透過型液晶ライトバルブ１と投射
レンズ９との間に配置される画素変位回転フィルタ１１
の構成・作用について詳述する。この画素変位回転フィ
ルタ１１は透過型液晶ライトバルブ１の各画素をスクロ
ール方式で縦横（上下左右）に１／２画素ピッチずつピ
クセルシフトさせることにより、見掛け上、透過型液晶
ライトバルブ１の解像度を４倍に高解像度化させるため
のものである。

【００９３】この画素変位回転フィルタ１１は、円盤状
で光透過性を持たせたガラス製のフィルタ本体１４にお
いて、入射光軸４に平行な光に対して光軸シフト方向を
上下左右の４方向に９０°ずつ異ならせた光軸シフト機
能を有する複数、例えば３２個の光路偏向領域１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，…，１５ｎ，…がア
ルキメデスの渦巻き形状の境界１６により仕切られて形
成されたものである。ここに、アルキメデスの渦巻き形
状とは、或る境界１６を形成する境界線に注目した場
合、図３に示すように、円中心から当該注目境界線まで
の長さをｒ、定数をａ、或る基準線と注目境界線との間
の角度をθとした場合、ｒ＝ａθ で表される長さ（半径）で記述される曲線形状を意味す
る。３２本の境界１６は各々等間隔で異ならせた基準線
に基づき設定される。

【００９４】ここに、本実施の形態では、各光路偏向領
域１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，…に光軸
シフト機能を持たせるために、例えば、光軸を平行シフ
トする平行平板の傾斜による屈折を利用している。この
ため、各光路偏向領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５
ｄ，１５ｅ，…，１５ｎ，…の表面は円周方向又は半径
方向に斜めに傾けて形成され、かつ、その角度方向が４
方向を向くように設定されており、結果的に、入射光軸
４に平行な光に対して異なる入射角をなすように設定さ
れている。この場合の「異なる入射角」とは、入射面の
傾き方向、大きさの少なくとも一方が異なることを意味
し、その絶対値の異同を問うものではない。

【００９５】例えば、光路偏向領域１５ａ，１５ｂ，１
５ｃ，１５ｄを抽出して中間部の円周方向断面構造を模
式的に示す（内周側から外周側に向けて領域幅の広がり
があるがここでは無視して示すものとする）図４を参照
して説明すると、光路偏向領域１５ａは外周側から内周
側に向けて低くなるように半径方向に傾斜させて形成さ
れ、光軸シフト方向が内周側（例えば、左側）となるよ
うに設定されている。光路偏向領域１５ｂは光路偏向領
域１５ａから光路偏向領域１５ｃに向けて低くなるよう
に円周方向に傾斜させて形成され、光軸シフト方向が光
路偏向領域１５ｃ側（例えば、下側）となるように設定
されている。光路偏向領域１５ｃは内周側から外周側に
向けて低くなるように半径方向に傾斜させて形成され、
光軸シフト方向が外周側（例えば、右側）となるように
設定されている。光路偏向領域１５ｄは光路偏向領域１
５ｄから光路偏向領域１５ｃに向けて低くなるように円
周方向に傾斜させて形成され、光軸シフト方向が光路偏
向領域１５ｃ側（例えば、上側）となるように設定され
ている。３２個の光路偏向領域１５ｎはこれらの４パタ
ーンの繰返しにより形成されている。

【００９６】なお、より具体的には、このような異なる
入射角を持たせるための傾斜方向は対象となる透過型液
晶ライトバルブ１の画素変位回転フィルタ１１に対する
投影領域１７に基づいて設定される。図２を参照すれ
ば、透過型液晶ライトバルブ１の画素変位回転フィルタ
１１に対する投影領域１７は、画素変位回転フィルタ１
１が回転しても各光路偏向領域１５ｎがほぼ等幅で走査
する領域であって、少なくとも２領域分の幅以上となる
ように設定されている。「ほぼ等幅」とは、各光路偏向
領域１５ｎが外側に向けて多少なりとも広がりを持つ曲
線による境界１６により形成されており、厳密に等幅と
なる部分は存在しないため、極力等幅に近い部分を意味
する。このように投影領域１７が設定された透過型液晶
ライトバルブ１の走査線方向（矢印Ａ）に対して、画素
変位回転フィルタ１１における各光路偏向領域１５ｎの
走査方向（矢印Ｂ）は投影領域１７に到達した場合には
直交するように設定されている。このような状況下で、
前述したように、各光路偏向領域１５ｎは、境界１６を
介して隣接する光路偏向領域毎に９０°ずつ順次異なる
方向（各光路偏向領域１５ｎの走査方向（矢印Ｂ）に平
行な方向及び直交する方向）に光軸をシフトさせるよう
に設定されているものである。

【００９７】このような画素変位回転フィルタ１１が透
過型液晶ライトバルブ１・投射レンズ９間に存在してモ
ータ１３により回転駆動されるため、透過型液晶ライト
バルブ１で画像情報に応じて空間光変調された照明光は
画素変位回転フィルタ１１を透過する際に、画素変位回
転フィルタ１１に渦巻き形状の境界１６により形成され
ている各光路偏向領域１５ｎの走査（スクロール）を受
けながらその各光路偏向領域１５ｎの傾斜方向に対応し
て上下左右の４方向にその光軸が平行にシフトされる。
このとき、画素変位回転フィルタ１１の各光路偏向領域
１５ｎはアルキメデスの渦巻き形状の境界１６により形
成されているため、図５に示すように、走査線（矢印
Ａ）に対してほぼ均一にパターニングされた領域により
透過型液晶ライトバルブ１をスクロール走査することが
できると同時に、走査している間の４方向にシフトする
シフト量の変動を低減させることができる。

【００９８】なお、本実施の形態の場合、透過型液晶ラ
イトバルブ１に表示される画像が上下左右に光軸シフト
されるため、その光軸シフトに対応させて１フレーム分
の画像情報が上下左右に順次時分割駆動されることとな
り、スクリーン１０では上下左右に光軸シフトされた４
枚の時分割画像により１フレーム分の画像が完成するも
のであり、見掛け上、４倍に高解像度化される。

【００９９】光路偏向領域１５ｎの走査（スクロール）
による光軸シフト動作の様子を模式的に示す図５を参照
してより詳細に説明する。例えば、或るタイミングにお
いて、透過型液晶ライトバルブ１の投影領域１７に対し
て画素変位回転フィルタ１１の各光路変更領域１５ｎが
図５（ａ）に示すような位置関係にある場合、光路偏向
領域１５ｅに相当する領域の画素は図面中左方向に光軸
をシフトさせ、光路偏向領域１５ｄの領域に相当する画
素は図面中上方向に光軸をシフトさせ、光路偏向領域１
５ｃの領域に相当する画素は図面中右方向に光軸をシフ
トさせる。これにより、透過型液晶ライトバルブ１上で
は３つのなる方向に光軸がシフトされていることにな
る。このように光軸がシフトしているパターンは図面下
方向、つまり、透過型液晶ライトバルブ１の走査線（矢
印Ａ）に直交する走査方向（矢印Ｂ）に走査されてお
り、時間の経過とともに、例えば図５（ｂ）に示すよう
な走査状態に遷移する。なお、境界１６付近は曲線であ
るので各光路偏向領域１５ｎはその全幅を利用するもの
ではなく、境界１６付近を避けて走査線（矢印Ａ）方向
に直線的に採れる矩形範囲内である。

【０１００】この図５（ｂ）に示すタイミング状態で
は、光路偏向領域１５ｄの領域に相当する画素は図面中
上方向に光軸をシフトさせ、光路偏向領域１５ｃの領域
に相当する画素は図面中右方向に光軸をシフトさせ、光
路偏向領域１５ｂの領域に相当する画素は図面中下方向
に光軸をシフトさせる。これにより、透過型液晶ライト
バルブ１上では３つのなる方向に光軸がシフトされるこ
とになるが、図５（ａ）に示すタイミング状態とは異な
る光軸シフト状態となる。

【０１０１】この図５から分かるように、透過型液晶ラ
イトバルブ１の投影領域１７に相当する全ての領域は、
画素変位回転フィルタ１１が投影領域１７に対して走査
方向（矢印Ｂ）にスクロール走査されることにより、領
域内でほぼ均一に等間隔で光軸が４方向に順次シフトさ
れることになる。ここでは、右シフト→下シフト→左シ
フト→上シフト→右シフト…の如く順次９０°ずつ光軸
がシフトされる。また、その光軸シフトの開始は透過型
液晶ライトバルブ１の投影領域１７全面同時に行うので
はなく、透過型液晶ライトバルブ１の走査線（矢印Ａ）
と垂直方向に変化しながら行っているので、透過型液晶
ライトバルブ１に画像信号を入力して走査線（矢印Ａ）
に対応させて画像を更新する画像表示装置に簡単に適用
でき、走査線間のクロストークを減少させることができ
る。

【０１０２】ところで、本実施の形態の画素変位回転フ
ィルタ１１に適した構成例を図６に示す。図６におい
て、２１は全周に亘って一体にモールド成形された高屈
折硝子材、２２も全周に亘って一体にモールド成形され
た高屈折硝子材、２３ａ，２３ｂはこれらの高屈折硝子
材２１，２２間に注入されて前述したようなアルキメデ
スの渦巻き形状の境界１６によりパターン形成される各
光路偏向領域１５ｎの一例を構成する低屈折率接着剤で
ある。

【０１０３】図６において、入射光軸４に平行な光線２
４は、高屈折硝子材２１と低屈折率接着剤２３ａとの界
面、及び、低屈折率接着剤２３ａと高屈折硝子材２２と
の界面でスネルの法則に従い２度屈折し、これに伴い、
光軸シフトしなかった場合の仮想の光軸２４ａと光軸シ
フトした場合の光軸２４ｂとの差で示される量の光軸シ
フトが入射光軸４に平行に生ずる。

【０１０４】具体的には、例えば、高屈折硝子２１，２
２としてＭ−ＢＦＤ１３０（ＨＯＹＡ株式会社製）（屈
折率１．８６）を用い、低屈折率接着剤２３ａ，２３ｂ
としてフッ素系光硬化性アクリレート接着剤（屈折率
１．４０）を用いた。このとき、低屈折率接着剤２３
ａ，２３ｂの厚みはスペーサで制御して３２０μｍと
し、傾き角度は２．０度とした。また、透過型液晶ライ
トバルブ１のサイズは、４：３スクエア比で約０．８イ
ンチとした。また、画素変位回転フィルタ１１の径を１
００ｍｍとし、上下左右の４方向に光軸シフトする渦巻
き形状の境界１６により渦巻き形状にパターン化するこ
とによりライトバルブ面が約４分割するように画素変位
回転フィルタ１１を製作した。また、照明系は、第１，
第２フライアイレンズ４，５による設計により照明光Ｆ
値がＦ＝２．８になるようにし、また、投射レンズ９は
Ｆ２．８のテレセントリックレンズとした。

【０１０５】このとき、画素変位回転フィルタ１１を停
止した状態でスクリーン１０上において、画素変位回転
フィルタ１１の特定の光路偏向領域１５ｎのパターンに
おいて、１３．２μｍの画素ピッチが約５００μｍに観
察されるように調整し、この後、画素変位回転フィルタ
１１をモータ１３により回転させることにより、ほぼ半
分の２４５〜２５５μｍ画素ピッチの画像を観察するこ
とができた。これは、３．３μｍずつ上下左右に光軸が
シフトし、結果として６．６μｍの画素ずらしを行うこ
とができたことによる。このときに画像データは白画像
を入力したが、照明光が各光路偏向領域１５ｎの境界１
６でクロストークを生じないように有効走査率を最適化
したところ９５％以上が可能となったものである。これ
は低屈折率接着剤２３ａ，２３ｂの厚さと界面の傾きに
よる段差約６００μｍとの合計の約９００μｍに対して
照明光Ｆ＝２．８に相当する広がり角が重なる量とほぼ
一致する。

【０１０６】また、低屈折率接着剤２３ａ，２３ｂの厚
さを２７０μｍで傾き２．８度、及び厚さが３７０μｍ
で傾き１．５度にしたところ、同様の光軸のシフトが観
察できたが、１〜２％程度ではあるが若干有効走査率が
減少したものである。また、高屈折硝子材２１，２２に
Ｍ−ＢＡＣＤ５Ｎ（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いたとこ
ろ、同様の光軸のシフトが観察できたが、有効走査率が
９０％以下となったものである。

【０１０７】なお、図６において、は、説明のため、外
周側に向けて低くなる傾斜の光路偏向領域１５ｎとなり
回転軸１２から遠ざかる方向に光軸（光線２４）をシフ
トさせる例としたが、回転軸１２に近づく方向に光軸
（光線２４）をシフトさせるためには外周側に向けて高
くなるように傾斜させた低屈折率接着剤２３ａとすれば
よい。また、光軸（光線２４）を円周方向にシフトさせ
るためには、紙面表裏方向であって回転軸１２にも直交
する方向の平面に対して前後何れかに傾けるようにすれ
ばよい。

【０１０８】何れにしても、図６に示すような構造の画
素変位回転フィルタ１１とすれば、光軸シフト機能部分
は回転面に対して前後左右の傾きを持ち凹凸形状である
が、外周表面は高屈折硝子材２１，２２により平面状態
に形成されているため、モータ１３により回転させる場
合の風切り音等を生ずることなく、円滑に回転させるこ
とができる。

【０１０９】なお、図６に示すような構造の画素変位回
転フィルタ１１の厚さを極力薄くするために、各光路偏
向領域１５ｎの傾きを連続させず、例えば、図７に示す
ようにその傾き方向に複数に分割することで必要となる
厚みが薄くなるようにしてもよい。構造を単純にして、
材料の種類を低減させるほど低コストで信頼性は向上す
ることができる一方で、空気界面との凹凸構造を必要と
する場合が生じて、回転時の騒音が増加する。

【０１１０】また、画素変位回転フィルタ１１は、光軸
シフト機能を持たせる構造として屈折を利用する手段に
限定されるものではない。複屈折材料を用いて２方向に
光軸をシフトさせてもよいし、さらに液晶による電気光
学効果を有するアクティブな偏光回転素子を用いて光軸
を４方向にシフトさせてもよい。電気光学効果を有する
アクティブな偏向素子を渦巻き形状に形成してもよい。
また、２つ以上の画素変位回転フィルタ１１を組合せて
用いてもよい。つまり、複屈折材料による複屈折を利用
する場合には、平行平板で円盤状の硝子材の表面にアル
キメデスの渦巻き形状の境界１６で仕切られるパターン
形状に形成されて各々の複屈折方向を上下左右４方向、
上下２方向或いは左右２方向に異ならせた複屈折材を貼
付することで光路偏向領域を形成し（従って、形状的に
は平板状のまま）、各複屈折材毎に入射光軸に平行な光
に対する複屈折角が異なるようにしてもよい。これによ
れば、平面性を維持でき、画素変位回転フィルタの作製
が容易となる。

【０１１１】本発明の第二の実施の形態を図８及び図９
に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以
降の各実施の形態でも順次同様とする）。

【０１１２】本実施の形態の画像表示装置は、例えば、
特開２００１−２４２４１６公報中に示される渦巻き型
カラーホイールのようなカラースクロール方式の色分解
回転フィルタ３１を組合せることにより単板カラー方式
の画像表示装置を構成したものである。即ち、図８に示
すように透過型液晶ライトバルブ１直前の光路上に配設
されて回転軸３２に連結されたモータ３３により回転駆
動される円盤状の色分解回転フィルタ３１が付加されて
いる。回転軸３２とモータ３３とにより色分解フィルタ
用駆動機構が構成されている。

【０１１３】図９は色分解回転フィルタ３１の構造例を
示す正面図であり、本実施の形態では、画素変位回転フ
ィルタ１１と同一サイズに形成されている。また、この
色分解回転フィルタ３１は境界１６と同じアルキメデス
の渦巻き形状をなす境界３４によりパターン化された色
分解領域３５ｎが分割形成されている。ここでは、入射
光に対する透過波長特性を異ならせることにより色分解
する干渉フィルタを用いることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色
分の組合せの繰返しで各色分解領域３５ｎが形成されて
いる（このため、より実際的には、上下左右４方向の光
軸シフトを行う画素変位回転フィルタ１１との組合せの
関係上、光路偏向領域、色分解領域の個数は例えば３６
個で同一とされている）。このような色分解回転フィル
タ３１に対する透過型液晶ライトバルブ１の投影領域１
７との関係は、画素変位回転フィルタ１１との場合と同
様であり、色分解回転フィルタ３１が回転しても各色分
解領域３５ｎがほぼ等幅で走査する領域であって、少な
くとも２領域分の幅以上となるように設定されている。
このように投影領域１７が設定された透過型液晶ライト
バルブ１の走査線方向（矢印Ａ）に対して、色分解回転
フィルタ３１における各色分解領域３５ｎの走査方向
（矢印Ｃ）は投影領域１７に到達した場合には直交する
ように設定されている。

【０１１４】また、光路偏向領域、色分解領域の位置関
係を維持したまま、画素変位回転フィルタ１１と色分解
回転フィルタ３１とはモータ１３，３３により同期して
回転されるように制御される。

【０１１５】このような構成において、透過型液晶ライ
トバルブ１で空間光変調された照明光は、その直前で色
分解回転フィルタ３１を透過し、かつ、直後に画素変位
回転フィルタ１１を透過する。このとき、色分解回転フ
ィルタ３１では、図９に示すような渦巻き形状の境界３
４によりＲＧＢ各色分解領域３５ｎがパターン形成され
ているため、図５に示した画素変位回転フィルタ１１の
場合の動作とほぼ同様のスクロール動作により、透過型
液晶ライトバルブ１の走査線（矢印Ａ）に対してほぼ均
一にパターニングされたＲＧＢ各色分解領域３５ｎによ
り透過型液晶ライトバルブ１を走査方向（矢印Ｃ）にス
クロール走査することができる。このようなカラースク
ロール方式により、単板式の液晶ライトバルブ１である
にも関わらずカラー表示を行うことができる。

【０１１６】このとき、当該カラースクロール方式は、
図２５に示したような通常の放射状パターン形状で製作
した色分解回転フィルタの場合とは異なり、走査線（矢
印Ａ）の方向と垂直な方向に照明光の特定の色をスクロ
ールするので、画面全体を画素ずらしするような方式と
組合せることは、色の混色を招くか有効走査率が５０％
以下になってしまうものの、本実施の形態のように、渦
巻き形状の境界３４により色分解領域３５ｎがパターニ
ングされた色分解回転フィルタ３１を用い、かつ、画素
の光軸をシフトさせる画素変位回転フィルタ１１として
も光路偏向領域１５ｎが渦巻き形状の境界１６によりパ
ターニングされたものを用いて両者を対応させることに
より、走査線毎の状態に対応して色分解の開始と光軸シ
フトの開始との同期、さらには画像信号の走査線信号と
の同期をとることができるので、光利用効率が高いと同
時に高色純度のフィールドシーケンシャルなカラー画像
表示を実現できる。

【０１１７】色分解回転フィルタ３１を設ける位置して
は、透過型液晶ライトバルブ１の直前位置に限定される
ものではなく、透過型液晶ライトバルブ１近傍と共役の
位置又は光学的に結像の位置に設けてもよい。実施の一
例として、均一化照明装置にロッドレンズとリレーレン
ズを用いれば、渦巻き形状の境界３３を有する色分解回
転フィルタ３１に対して、ロッドレンズ照明を組合せる
ことにより不要な色の反射照明光を再利用することがで
きるので、画素ずらしを行った場合においても、走査線
単位での色分解と光軸シフトとが可能であり、照明光の
高効率化が実現できる。

【０１１８】また、色分解回転フィルタ３１の色分解機
能としては、ＲＧＢ３色分のみに限らず、例えば、白色
Ｗを加えた４色分、又は、それ以上としてもよい。

【０１１９】本発明の第三の実施の形態を図１０に基づ
いて説明する。本実施の形態は、画素変位回転フィルタ
１１に色分解フィルタを一体に形成したものである。即
ち、前述したように上下左右の４方向に光軸シフト機能
を持たせた各光路偏向領域１５ｎにＲＧＢ３色分或いは
ＲＧＢ，Ｗの４色分の色分解機能をも併せて持たせるよ
うに構成したものである。従って、色分解回転フィルタ
３１用のモータ３３は省略され、モータ１３のみが駆動
機構として用意されている。

【０１２０】領域割当ての一例としては、領域４１ａは
右方向に光軸シフトと白色Ｗ透過（全帯域透過コーティ
ング）、領域４１ｂは左方向に光軸シフトとＲ透過、領
域４１ｃは上方向に光軸シフトとＧ透過、領域４１ｄは
右方向に光軸シフトとＢ透過，領域４１ｅは左方向に光
軸シフトと白色Ｗ透過、領域４１ｆは右方向に光軸シフ
トとＲ透過、…の如く組合せで設定されている。

【０１２１】全体を４×４×ｎ（ｎ＞０の整数）となる
数に回転フィルタ１１を分割し、１回転又は１／ｍ（ｍ
＞０の整数）回転で変位の方向と色分解の色とが均一に
なるようになっていれば、変位の方向と色分解の色との
組合せは任意であり、シャッフルされて不規則であって
もよいし規則的にしてもよい。

【０１２２】この図１０に示すような色分解フィルタが
一体化された画素変位回転フィルタ１１を、図１中の画
素変位回転フィルタの位置に配設して用いることによ
り、１枚の回転フィルタで画素ずらしとカラースクロー
ルとの両方を行うことができ、モータ数も減少できるの
で、信頼性が向上すると同時に低コストとなり、さらに
は静音化させることができる。

【０１２３】本発明の第四の実施の形態を図１１及び図
１２に基づいて説明する。

【０１２４】本実施の形態の画像表示装置は、スクロー
ル方式の調光回転フィルタ５１を組合せることにより調
光機能を持ち階調性の高い画像表示装置を構成したもの
である。即ち、図１１に示すように透過型液晶ライトバ
ルブ１直前の光路上に配設されて回転軸５２に連結され
たモータ５３により回転駆動される円盤状の調光回転フ
ィルタ５１が付加されている。回転軸５２とモータ５３
とにより調光回転フィルタ用駆動機構が構成されてい
る。

【０１２５】図１２は調光回転フィルタ５１の構造例を
示す正面図であり、本実施の形態では、画素変位回転フ
ィルタ１１と同一サイズに形成されている。また、この
調光回転フィルタ５１は境界１６と同じアルキメデスの
渦巻き形状をなす境界５４によりパターン化された照明
光調光領域５５ｎが分割形成されている。ここでは、入
射光に対する透過光量特性を異ならせることにより調光
する干渉フィルタを用いることにより、例えば、約１０
０％透過（ただし、実際には干渉フィルタの特性上これ
より少し劣るので、理想的な数値として示す…以下、同
様）、約５０％透過、約２５％透過の３段階に透過率が
制御された３段階分の組合せの繰り返しで各照明光調光
領域５５ｎが形成されている（このため、より実際的に
は、上下左右４方向の光軸シフトを行う画素変位回転フ
ィルタ１１との組合せの関係上、光路偏向領域、照明光
調光領域の個数は例えば３６個で同一とされている）。
このような調光回転フィルタ５１に対する透過型液晶ラ
イトバルブ１の投影領域１７との関係は、画素変位回転
フィルタ１１との場合と同様であり、調光回転フィルタ
５１が回転しても各照明光調光領域５５ｎがほぼ等幅で
走査する領域であって、少なくとも２領域分の幅以上と
なるように設定されている。このように投影領域１７が
設定された透過型液晶ライトバルブ１の走査線方向（矢
印Ａ）に対して、調光回転フィルタ５１における各照明
光調光領域５５ｎの走査方向（矢印Ｄ）は投影領域１７
に到達した場合には直交するように設定されている。

【０１２６】また、光路偏向領域、照明光調光領域の位
置関係を維持したまま、画素変位回転フィルタ１１と調
光回転フィルタ５１とはモータ１３，５３により同期し
て回転されるように制御される。

【０１２７】このような構成において、透過型液晶ライ
トバルブ１で空間光変調された照明光は、その直前で調
光回転フィルタ５１を透過し、かつ、直後に画素変位回
転フィルタ１１を透過する。このとき、調光回転フィル
タ５１では、図１２に示すような渦巻き形状の境界４４
により１００％透過、５０％透過、２５％透過の各照明
光調光領域５５ｎがパターン形成されているため、図５
に示した画素変位回転フィルタ１１の場合の動作とほぼ
同様のスクロール動作により、透過型液晶ライトバルブ
１の走査線（矢印Ａ）に対してほぼ均一にパターニング
された１００％透過、５０％透過、２５％透過の各照明
光調光領域５５ｎにより透過型液晶ライトバルブ１を走
査方向（矢印Ｄ）にスクロール走査することができる。
このようなスクロール調光方式により、階調性の高い画
像表示を行うことができる。

【０１２８】調光回転フィルタ５１を設ける位置して
は、透過型液晶ライトバルブ１の直前位置に限定される
ものではなく、透過型液晶ライトバルブ１近傍と共役の
位置又は光学的に結像の位置に設けてもよい。実施の一
例として、均一化照明装置にロッドレンズとリレーレン
ズを用いれば、渦巻き形状の境界５３を有する調光回転
フィルタ５１に対して、ロッドレンズ照明を組合せるこ
とにより不要な色の反射照明光を再利用することができ
るので、画素ずらしを行った場合においても、走査線単
位での調光と光軸シフトとが可能であり、高解像度で高
階調な画像表示を実現できる。

【０１２９】また、調光回転フィルタ５１の調光機能
（調光量）としては、１００％透過、５０％透過、２５
％透過の３段階に限らず、適宜設定してもよい。

【０１３０】本発明の第五の実施の形態を図１３に基づ
いて説明する。本実施の形態は、画素変位回転フィルタ
１１に調光回転フィルタを一体に形成したものである。
即ち、前述したように上下左右の４方向に光軸シフト機
能を持たせた各光路偏向領域１５ｎに１００％透過、５
０％透過、２５％透過等の照明光調光機能をも併せて持
たせるように構成したものである。従って、調光回転フ
ィルタ５１用のモータ５３は省略され、モータ１３のみ
が駆動機構として用意されている。

【０１３１】領域割当ての一例としては、図１３におい
て、パターン形状の境界部分の変位／調光一体の画素変
位回転フィルタ１１には、渦形状にパターニングされた
分割部分を有しており、領域４２ａは右方向に光軸シフ
トと１００％透過、領域４２ｂは下方向に光軸シフトと
５０％透過、領域４２ｃは左方向に光軸シフトと２５％
透過、４２ｄは上方向に光軸シフトと１２．５％透過、
領域４２ｅは下方向に光軸シフトと１００％透過、領域
４２ｆは左方向に光軸シフトと５０％透過、４２ｈは右
方向に光軸シフトと１２．５％透過、…の如く設定され
ている。

【０１３２】なお、全体を４×４×ｎ（ｎ＞０の整数）
となる数に回転フィルタを分割し、１回転又は１／ｍ
（ｍ＞０の整数）回転で調光のステップと光軸シフトの
方向とが均一になるようになっていれば、調光のステッ
プと光軸シフトの方向との組合せはシャッフルされて不
規則であってもよいし規則的にしてもよい。また、調光
のステップは、１００％透過を１６個、５０％透過を１
個、２５％透過を１個、１２．５％透過を１個というよ
うに変形してもよい。

【０１３３】本実施の形態のような変位／調光一体の画
素変位回転フィルタ１１を、図１に示す画素変位回転フ
ィルタの位置と同じ位置に用いることにより、１枚の回
転フィルタで画素ずらしと照明光の調光との両方を行う
ことができ、モータ数も減少できるので、信頼性が向上
すると同時に低コストとなり、さらには静音化させるこ
とができる。

【０１３４】本発明の第六の実施の形態を図１４及び図
１５に基づいて説明する。本実施の形態は、カラー・調
光スクロール方式の色分解・調光一体型の回転フィルタ
６１を組合せることにより単板カラー・調光方式の画像
表示装置を構成したものである。即ち、図１４に示すよ
うに透過型液晶ライトバルブ１直前の光路上に配設され
て回転軸６２に連結されたモータ６３により回転駆動さ
れる円盤状の回転フィルタ６１が付加されている。回転
軸６２とモータ６３とにより駆動機構が構成されてい
る。

【０１３５】図１５は回転フィルタ６１の構造例を示す
正面図であり、本実施の形態では、画素変位回転フィル
タ１１と同一サイズに形成されている。また、この回転
フィルタ６１は境界１６と同じアルキメデスの渦巻き形
状をなす境界６４によりパターン化された色分解・照明
光調光領域６５ｎが分割形成されている。ここでは、入
射光に対する透過波長及び透過光量特性を異ならせるこ
とにより色分解かつ調光する干渉フィルタを用いること
により、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色分かつ１００％透過、５０％透
過、２５％透過の組合せで各色分解・照明光調光領域６
５ｎが形成されている（このため、より実際的には、上
下左右４方向の光軸シフトを行う画素変位回転フィルタ
１１との組合せの関係上、光路偏向領域、色分解・照明
光調光領域の個数は例えば３６個で同一とされてい
る）。このような回転フィルタ６１に対する透過型液晶
ライトバルブ１の投影領域１７との関係は、画素変位回
転フィルタ１１との場合と同様であり、回転フィルタ６
１が回転しても各色分解・照明光調光領域６５ｎがほぼ
等幅で走査する領域であって、少なくとも２領域分の幅
以上となるように設定されている。このように投影領域
１７が設定された透過型液晶ライトバルブ１の走査線方
向（矢印Ａ）に対して、色分解回転フィルタ３１におけ
る各色分解・照明光調光領域６５ｎの走査方向（矢印
Ｅ）は投影領域１７に到達した場合には直交するように
設定されている。

【０１３６】領域割当ての一例としては、図１５におい
て、パターン形状の境界部分のカラー／調光一体の回転
フィルタ６１には、渦形状にパターニングされた分割部
分を有しており、領域６６ａはＢ１００％透過、領域６
６ｂはＲ５０％透過、領域６６ｃはＧ２５％透過、領域
６６ｄはＲ１００％透過、６６ｅはＧ５０％透過、領域
６６ｆはＢ２５％透過、領域６６ｇはＧ１００％透過、
領域６６ｈはＲ５０％透過、…の如く設定されている。

【０１３７】また、光路偏向領域、色分解・照明光調光
領域の位置関係を維持したまま、画素変位回転フィルタ
１１と回転フィルタ６１とはモータ１３，６３により同
期して回転されるように制御される。

【０１３８】このような構成において、透過型液晶ライ
トバルブ１で空間光変調された照明光は、その直前で回
転フィルタ６１を透過し、かつ、直後に画素変位回転フ
ィルタ１１を透過する。このとき、回転フィルタ６１で
は、図１５に示すような渦巻き形状の境界６４により
Ｒ，Ｇ，Ｂ３色分かつ１００％透過、５０％透過、２５
％透過の組合せによる色分解・照明光調光領域６５ｎが
パターン形成されているため、図５に示した画素変位回
転フィルタ１１の場合の動作とほぼ同様のスクロール動
作により、透過型液晶ライトバルブ１の走査線（矢印
Ａ）に対してほぼ均一にパターニングされたＲ，Ｇ，Ｂ
３色分かつ１００％透過、５０％透過、２５％透過の組
合せによる色分解・照明光調光領域６５ｎにより透過型
液晶ライトバルブ１を走査方向（矢印Ｅ）にスクロール
走査することができる。このようなカラースクロール方
式により、単板式の透過型液晶ライトバルブ１であるに
も関わらず高階調なカラー表示を行うことができる。

【０１３９】回転フィルタ６１を設ける位置としては、
透過型液晶ライトバルブ１の直前位置に限定されるもの
ではなく、透過型液晶ライトバルブ１近傍と共役の位置
又は光学的に結像の位置に設けてもよい。実施の一例と
して、均一化照明装置にロッドレンズとリレーレンズを
用いれば、渦巻き形状の境界６３を有する回転フィルタ
６１に対して、ロッドレンズ照明を組合せることにより
不要な色の反射照明光を再利用することができるので、
画素ずらしを行った場合においても、走査線単位での色
分解かつ調光と光軸シフトとが可能であり、照明光の高
効率化、高階調化が実現できる。

【０１４０】本発明の第七の実施の形態を図１６に基づ
いて説明する。本実施の形態は、画素変位回転フィルタ
１１に色分解・調光回転フィルタを一体に形成したもの
である。即ち、前述したように上下左右の４方向に光軸
シフト機能を持たせた各光路偏向領域１５ｎにＲＧＢ３
色分、又は、ＲＧＢＷ４色分の色分解機能と１００％透
過、５０％透過、２５％透過等の照明光調光機能をも併
せて持たせるように構成したものである。従って、回転
フィルタ６１用のモータ６３は省略され、モータ１３の
みが駆動機構として用意されている。

【０１４１】領域割当ての一例としては、図１６におい
て、パターン形状の境界部分の変位／色分解／調光一体
の画素変位回転フィルタ１１には、渦形状にパターニン
グされた分割部分を有しており、領域４３ａは右方向に
光軸シフト、Ｒ１００％透過（他の色は０％透過率＝１
００％反射率、ただし実際には干渉フィルタの特性上こ
れより劣り理想的な数値である。以下同様）、領域４３
ｂは下方向に光軸シフト、５０％Ｂ透過、領域４３ｃは
上方向に光軸シフト、１００％Ｇ透過、領域４３ｄは下
方向に光軸シフト、５０％Ｒ透過、領域４３ｅは左方向
に光軸シフト、１００％Ｇ透過、…の如く設定されてい
る。

【０１４２】なお、全体を２×４×３×ｎ（ｎ＞０の整
数）となる数に回転フィルタを分割し、１回転又は１／
ｍ（ｍ＞０の整数）回転で調光のステップと色分解の色
と光軸シフトの方向とが均一になるようになっていれ
ば、調光のステップと色分解の色と光軸シフトの方向と
の組合せはシャッフルされて不規則であってもよいし規
則的にしてもよい。また、調光のステップは、１００％
透過を４個に５０％透過を１個というように変形しても
よい。

【０１４３】このような変位／調光／色分解一体の画素
変位回転フィルタ１１を、図１の変位回転フィルタの位
置と同じ位置に用いることにより、１枚の回転フィルタ
で画素ずらしと照明光の調光と色分解との全てを行うこ
とができ、モータ数も減少できるので、信頼性が向上す
ると同時に低コストとなり、さらには静音化させること
ができる。

【０１４４】本発明の第八の実施の形態を図１７ないし
図１９に基づいて説明する。本実施の形態は、画像表示
用素子として空間光変調器の一つである透過型液晶ライ
トバルブ１を用いた投射型の画像表示装置への適用例を
示す。

【０１４５】図１７はこの画像表示装置の概略構成を示
す側面図である。図１７中、２は光源としての高圧水銀
ランプ、３は例えば焦点距離７ｍｍで開口径５２ｍｍの
方形の放物形状リフレクタ、４は光軸、５，６は透過型
液晶ライトバルブ１に対する照明光を均質化させるイン
テグレータ光学系を構成する例えば５×８の第１，第２
フライアイレンズ、７は偏光方向を一律に揃えるための
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）アレイ、８はコンデン
サレンズ、９は拡大像形成素子としての投射レンズ、１
０はスクリーンである。７１は透過型液晶ライトバルブ
１直前の光路上に配設されて回転軸７２に連結されたモ
ータ７３により回転駆動される調光フィルタである円盤
状の調光回転フィルタである。回転軸７２とモータ７３
とにより調光フィルタ用駆動機構が構成されている。

【０１４６】このような構成において、例えば１２０Ｗ
でアーク長が１．２ｍｍの６５ｌｍ／Ｗの高圧水銀ラン
プ２から放出された照明光は放物形状リフレクタ３によ
り発散角の小さい光束となり第１フライアイレンズ５、
第２フライアイレンズ６及びコンデンサレンズ８によ
り、透過型液晶ライトバルブ１に対して均一な強度分布
でケーラ照明される。また、ＰＢＳアレイ７により偏光
変換されて必要な方向の直線偏光の照明光が約１．５倍
になる。このとき、特に図示しないが、透過型液晶ライ
トバルブ１は偏光子と検光子とが前後に組み合わされて
おり、透過型液晶ライトバルブ１による画素単位での偏
光回転により空間光変調される。透過型液晶ライトバル
ブ１は、石英基板上の一部に形成したポリシリコン結晶
により、約１３．２μ角の微小な画素を有する強誘電性
液晶素子であり、開口率は約２０％と小さいが、強誘電
性液晶の有する高速応答性により約１００μｓの応答速
度がある。この透過型液晶ライトバルブ１で空間光変調
された照明光により形成された画像は、投射レンズ９に
より倒立実像としてスクリーン１０上に拡大投射され
る。

【０１４７】ここで、透過型液晶ライトバルブ１直前に
配置される調光回転フィルタ７１の構成・作用について
詳述する。この調光回転フィルタ７１は透過型液晶ライ
トバルブ１の各画素に対する入射光量をスクロール方式
でシフトさせることにより、階調を持たせた画像表示を
行わせるためのものである。

【０１４８】この調光回転フィルタ７１は、円盤状のガ
ラス製のフィルタ本体７４において、入射光に対する透
過光量を段階的に異ならせた複数の照明光調光領域７５
ａ，７５ｂ，７５ｃ，…，７５ｎ，…がアルキメデスの
渦巻き形状の境界７６により仕切られて形成されたもの
である。ここに、アルキメデスの渦巻き形状とは、前述
の図３で説明した場合と同様に、或る境界７６を形成す
る境界線に注目した場合、円中心から当該注目境界線ま
での長さをｒ、定数をａ、或る基準線と注目境界線との
間の角度をθとした場合、ｒ＝ａθ で表される長さ（半径）で記述される曲線形状を意味す
る。３６本の境界７６は各々等間隔で異ならせた基準線
に基づき設定される。

【０１４９】図１８に示す調光回転フィルタ７１の正面
図を参照すれば、渦巻き形状の境界７６に対応して透過
光量が３段階に変化するように形成されている。例え
ば、領域７５ａ，７５ｄ，７５ｇ，…は約１００％透過
（ただし、実際には干渉フィルタの特性上これより少し
劣るので、理想的な数値としてである。以下同様）、領
域７５ｂ，７５ｅ，７５ｈ，…は約５０％透過、領域７
５ｃ，７５ｆ，７５ｉ，…は約２５％透過、の如く、各
領域の透過光量が干渉フィルタにより設定されている。

【０１５０】なお、対象となる透過型液晶ライトバルブ
１の調光回転フィルタ７１に対する投影領域７７は、調
光回転フィルタ７１が回転しても各照明光調光領域７５
ｎがほぼ等幅で走査する領域であって、少なくとも２領
域分の幅以上となるように設定されている。このように
投影領域７７が設定された透過型液晶ライトバルブ１の
走査線方向（矢印Ａ）に対して、調光回転フィルタ７１
における各照明光調光領域７５ｎの走査方向（矢印Ｆ）
は投影領域７７に到達した場合には直交するように設定
されている。

【０１５１】このような調光回転フィルタ７１が透過型
液晶ライトバルブ１直前の光路上に存在してモータ７３
により回転駆動されるため、透過型液晶ライトバルブ１
で画像情報に応じて空間光変調される照明光はその直前
において、調光回転フィルタ７１を透過する際に、調光
回転フィルタ７１に渦巻き形状の境界７６により形成さ
れている各照明光調光領域７５ｎの走査（スクロール）
を受けながらその各照明光調光領域７５ｎの透過光量に
対応して３段階に調光される。このとき、調光回転フィ
ルタ７１の各照明光調光領域７５ｎはアルキメデスの渦
巻き形状の境界７６により形成されているため、図１９
に示すように、走査線（矢印Ａ）に対してほぼ均一にパ
ターニングされた領域により透過型液晶ライトバルブ１
をスクロール走査することができると同時に、走査して
いる間の３段階に調光シフトするシフト量の変動を低減
させることができる。

【０１５２】なお、本実施の形態の場合、透過型液晶ラ
イトバルブ１に照射される照明光が３段階に調光シフト
されるため、その調光シフトに対応させて１フレーム分
の画像情報が順次時分割駆動されることとなり、スクリ
ーン１０では３段階に調光シフトされた３枚の時分割画
像により１フレーム分の画像が完成するものであり、高
階調化される。

【０１５３】照明光調光領域７５ｎの走査（スクロー
ル）による調光シフト動作の様子を模式的に示す図１９
を参照してより詳細に説明する。例えば、或るタイミン
グにおいて、透過型液晶ライトバルブ１の投影領域７７
に対して調光回転フィルタ７１の各照明光調光領域７５
ｎが図１９（ａ）に示すような位置関係にある場合、照
明光調光領域１５ｅに相当する領域の画素は５０％透過
の照明光により照明され、照明光調光領域１５ｄに相当
する領域の画素は１００％透過の明るい照明光により照
明され、照明光調光領域１５ｃに相当する領域の画素は
２５％透過の暗めの照明光により照明されることにな
る。これにより、透過型液晶ライトバルブ１上では３つ
の異なる透過光量により調光されて階調性が表現されて
いることになる。このように調光シフトしているパター
ンは図面下方向、つまり、透過型液晶ライトバルブ１の
走査線（矢印Ａ）に直交する走査方向（矢印Ｆ）に走査
されており、時間の経過とともに、例えば図１９（ｂ）
に示すような走査状態に遷移する。なお、境界７６付近
は曲線であるので各照明光調光領域７５ｎはその全幅を
利用するものではなく、境界７６付近を避けて走査線
（矢印Ａ）方向に直線的に採れる矩形範囲内である。

【０１５４】この図１９（ｂ）に示すタイミング状態で
は、照明光調光領域１５ｄに相当する領域の画素は１０
０％透過の明るい照明光により照明され、照明光調光領
域１５ｃに相当する領域の画素は２５％透過の暗めの照
明光により照明され照明光調光領域１５ｅに相当する領
域の画素は５０％透過の照明光により照明されることに
なる。これにより、透過型液晶ライトバルブ１上では３
つの異なる透過光量により調光されて階調性が表現され
ていることになるが、図１９（ａ）に示すタイミング状
態とは異なる調光シフト状態となる。

【０１５５】この図１９から分かるように、透過型液晶
ライトバルブ１の投影領域７７に相当する全ての領域
は、調光回転フィルタ７１が投影領域７７に対して走査
方向（矢印Ｆ）にスクロール走査されることにより、領
域内でほぼ均一に等間隔で透過光量が３段階に順次シフ
トされることになる。また、その光量シフトの開始は透
過型液晶ライトバルブ１の投影領域７７全面同時に行う
のではなく、透過型液晶ライトバルブ１の走査線（矢印
Ａ）と垂直方向に変化しながら行っているので、透過型
液晶ライトバルブ１に画像信号を入力して走査線（矢印
Ａ）に対応させて画像を更新する画像表示装置に簡単に
適用でき、走査線間のクロストークを減少させることが
できる。

【０１５６】本実施の形態によれば、照明光の調光を走
査線単位で行うことができるので、透過型液晶ライトバ
ルブ１への走査線単位での画像信号の入力と駆動方法と
を同期させた調光を行うことができる。このため、有効
走査率を高めることができ、高い光利用効率を実現でき
る。さらには、強誘電性液晶のような２値駆動のライト
バルブに対して、時分割駆動と照明光の調光を同期させ
ることにより、時分割駆動するサブフレームの駆動周波
数を大幅に低減させることができ、高い光利用効率のま
ま高階調性画像の画像表示を行うことができるようにな
る。

【０１５７】ちなみに、１００％，５０％，２５％，１
２．５％の如く、４段階の調光とした場合、指数的に２
の２乗となる４段階の調光であるので、２５６階調を２
５６／４＋２＝６６の時分割駆動で実現できるようにな
り約４倍も駆動周波数を低減できる。このため６０Ｈｚ
以上で２５６階調では、１００μｓの応答速度では有効
走査率が小さく不十分であったのが大きく改善される。
また、調光すること自体による光損失に伴う光利用効率
の低減は、（４×６４＋２＋１）／（６６×４）＝０．
９８１≒９８％でありほとんどない。さらに、従来は走
査線毎の画像信号の更新と同期をとるために、約５０％
の有効走査率であったのに対して、走査線単位で調光す
ることができるので、この点に関しても約２倍の高輝度
化を実現できる。

【０１５８】本発明の第九の実施の形態を図２０及び図
２１に基づいて説明する。本実施の形態の画像表示装置
は、カラースクロール方式の色分解回転フィルタ８１を
組合せることにより単板カラー・階調方式の画像表示装
置を構成したものである。即ち、図２０に示すように調
光回転フィルタ７１の直前（又は、直後）の光路上に配
設されて回転軸８２に連結されたモータ８３により回転
駆動される円盤状の色分解回転フィルタ８１が付加され
ている。回転軸８２とモータ８３とにより色分解フィル
タ用駆動機構が構成されている。

【０１５９】図２１は色分解回転フィルタ８１の構造例
を示す正面図であり、本実施の形態では、調光回転フィ
ルタ７１と同一サイズに形成されている。また、この色
分解回転フィルタ８１は境界７６と同じアルキメデスの
渦巻き形状をなす境界８４によりパターン化された色分
解領域８５ｎが分割形成されている。ここでは、入射光
に対する透過波長特性を異ならせることにより色分解す
る干渉フィルタを用いることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色分
の組合せの繰り返しで各色分解領域８５ｎが形成されて
いる。このような色分解回転フィルタ８１に対する透過
型液晶ライトバルブ１の投影領域７７との関係は、調光
回転フィルタ７１との場合と同様であり、色分解回転フ
ィルタ８１が回転しても各色分解領域８５ｎがほぼ等幅
で走査する領域であって、少なくとも２領域分の幅以上
となるように設定されている。このように投影領域７７
が設定された透過型液晶ライトバルブ１の走査線方向
（矢印Ａ）に対して、色分解回転フィルタ８１における
各色分解領域８５ｎの走査方向（矢印Ｇ）は投影領域７
７に到達した場合には直交するように設定されている。

【０１６０】また、照明光調光領域、色分解領域の位置
関係を維持したまま、調光回転フィルタ７１と色分解回
転フィルタ８１とはモータ７３，８３により同期して回
転されるように制御される。

【０１６１】このような構成において、透過型液晶ライ
トバルブ１で空間光変調される照明光は、その直前で色
分解回転フィルタ８１及び調光回転フィルタ７１を透過
する。このとき、色分解回転フィルタ８１では、図２１
に示すような渦巻き形状の境界８４によりＲＧＢ各色分
解領域８５ｎがパターン形成されているため、図１９に
示した調光回転フィルタ７１の場合の動作とほぼ同様の
スクロール動作により、透過型液晶ライトバルブ１の走
査線（矢印Ａ）に対してほぼ均一にパターニングされた
ＲＧＢ各色分解領域８５ｎにより透過型液晶ライトバル
ブ１を走査方向（矢印Ｇ）にスクロール走査することが
できる。このようなカラースクロール方式により、単板
式の液晶ライトバルブ１であるにも関わらず階調表示を
伴うカラー表示を行うことができる。

【０１６２】このとき、当該カラースクロール方式は、
図２５に示したような通常の放射状パターン形状で製作
した色分解回転フィルタの場合とは異なり、走査線（矢
印Ａ）の方向と垂直な方向に照明光の特定の色をスクロ
ールするので、画面全体を画素ずらしするような方式と
組合せることは、色の混色を招くか有効走査率が５０％
以下になってしまうものの、本実施の形態のように、渦
巻き形状の境界８４により色分解領域８５ｎがパターニ
ングされた色分解回転フィルタ８１を用い、かつ、照明
光の光量を変化させる調光回転フィルタ７１としても照
明光調光領域７５ｎが渦巻き形状の境界７５によりパタ
ーニングされたものを用いて両者を対応させることによ
り、走査線毎の状態に対応して色分解の開始と調光（階
調）シフトの開始との同期、さらには画像信号の走査線
信号との同期をとることができるので、階調性が高く光
利用効率の高いフィールドシーケンシャルなカラー画像
表示を実現できる。

【０１６３】色分解回転フィルタ８１を設ける位置して
は、調光回転フィルタ７１の直前位置に限定されるもの
ではなく、直後であってもよく、さらには、透過型液晶
ライトバルブ１近傍と共役の位置又は光学的に結像の位
置に設けてもよい。実施の一例として、均一化照明装置
にロッドレンズとリレーレンズを用い、ロッドレンズの
端部にどちらかの回転フィルタの一方を、透過型液晶ラ
イトバルブ１付近に配置してもよい。また、フィールド
レンズと第２リレーレンズを追加して透過型液晶ライト
バルブ１と互いに共役な位置に各々の回転フィルタ７
１，８１を配置してもよい。

【０１６４】また、色分解回転フィルタ８１の色分解機
能としては、ＲＧＢ３色分のみに限らず、例えば、白色
Ｗを加えた４色分、又は、それ以上としてもよい。

【０１６５】本発明の第十の実施の形態を図２２に基づ
いて説明する。本実施の形態は、調光回転フィルタ７１
に色分解フィルタを一体に形成したものである。即ち、
前述したように３段階，４段階等の透過光量可変機能を
持たせた各照明光調光領域７５ｎにＲＧＢ３色分或いは
ＲＧＢ，Ｗの４色分の色分解機能をも併せて持たせるよ
うに構成したものである。従って、色分解回転フィルタ
８１用のモータ８３は省略され、モータ７３のみが駆動
機構として用意されている。

【０１６６】領域割当ての一例としては、図２２におい
て、パターン形状の境界部分のカラー／調光一体の回転
フィルタ７１には、渦形状にパターニングされた分割部
分を有しており、領域７５ａはＢ１００％、領域７５ｂ
はＲ５０％透過、領域７５ｃはＧ２５％透過、領域７５
ｄはＲ１００％、領域７５ｅはＧ５０％透過、領域７５
ｆはＢ２５％透過、領域７５ｇはＧ１００％透過、領域
７５ｈはＢ５０％透過、…の如く設定されている。

【０１６７】全体を３×３×ｎ（ｎ＞０の整数）となる
数に回転フィルタ１１を分割し、１回転又は１／ｍ（ｍ
＞０の整数）回転で調光のステップと色分解の色とが均
一になるようになっていれば、調光のステップと色分解
の色との組合せは任意であり、シャッフルされて不規則
であってもよいし規則的にしてもよい。

【０１６８】この図２２に示すような色分解フィルタが
一体化された調光回転フィルタ７１を、図１７中の調光
回転フィルタの位置に配設して用いることにより、１枚
の回転フィルタで調光レベルのシフト（調光スクロー
ル）とカラースクロールとの両方を行うことができ、モ
ータ数も減少できるので、信頼性が向上すると同時に低
コストとなり、さらには静音化させることができる。さ
らには、照明光の均一手段にロッドレンズとリレーレン
ズとを用い、ロッドレンズの端部にこの色分解／調光一
体の回転フィルタ７１を配置してもよい。

【０１６９】なお、これらの実施の形態では、投射型の
画像表示装置への適用例で説明したが、図２３等の場合
のように拡大像形成素子としてのレンズにより拡大され
た像を観察するタイプの画像形成装置であってもよい。

【０１７０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数の光
路偏向領域がアルキメデスの渦巻き形状の境界により仕
切られて形成されているので、当該光路偏向素子を回転
駆動させた場合、光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領
域が存在することとなり、これらの光路偏向領域の光軸
シフト機能について光軸シフト方向を異ならせているの
で、画像表示用素子等と組合せた場合、その画素シフト
を回転スクロール方式で簡単に行わせることができ、こ
の結果、簡単な方法で走査線に対応して表示画像用素子
の画素をずらすことにより、走査線に対応した走査に従
った画像表示方法に対応できる信頼性高く低コストで高
解像度な画像表示装置の実現に寄与することができる。

【０１７１】請求項２記載の発明によれば、複数の光路
偏向領域がアルキメデスの渦巻き形状の境界により仕切
られて形成されているので、当該光路偏向素子を回転駆
動させた場合、光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域
が存在することとなり、これらの光路偏向領域に入射光
軸に平行な光に対して異なる入射角を持たせることによ
りシフト方向が異なる光軸シフト機能を持たせているの
で、画像表示用素子等と組合せた場合、その画素シフト
を回転スクロール方式で簡単に行わせることができ、こ
の結果、簡単な方法で走査線に対応して表示画像用素子
の画素をずらすことにより、走査線に対応した走査に従
った画像表示方法に対応できる信頼性高く低コストで高
解像度な画像表示装置の実現に寄与することができる。

【０１７２】請求項３記載の発明によれば、複数の光路
偏向領域がアルキメデスの渦巻き形状の境界により仕切
られて形成されているので、当該光路偏向素子を回転駆
動させた場合、光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域
が存在することとなり、これらの光路偏向領域を入射光
軸に平行な光に対して異なる複屈折角を示すように構成
することによりシフト方向が異なる光軸シフト機能を持
たせているので、画像表示用素子等と組合せた場合、そ
の画素シフトを回転スクロール方式で簡単に行わせるこ
とができ、この結果、簡単な方法で走査線に対応して表
示画像用素子の画素をずらすことにより、走査線に対応
した走査に従った画像表示方法に対応できる信頼性高く
低コストで高解像度な画像表示装置の実現に寄与するこ
とができる。

【０１７３】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし３の何れか一記載の光路偏向素子において、アルキ
メデスの渦巻き形状の境界により仕切られて形成されて
いる複数の光路偏向領域に関して、その走査方向を境界
の接線方向に直交する方向に設定しているので、当該光
路偏向素子を回転駆動させた場合、光路偏向領域がほぼ
等幅で移動する部分を走査させることができ、画像表示
用素子等と組合せた場合、その画素シフトを回転スクロ
ール方式で簡単に行わせることができる。

【０１７４】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の光路偏向素子において、見掛け上、２倍となる高解
像度化を簡単に実現することができる。

【０１７５】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の光路偏向素子において、ほぼ回転方向に沿って光軸
シフトさせることで、見掛け上、２倍となる高解像度化
を簡単に実現することができる。

【０１７６】請求項７記載の発明によれば、請求項５記
載の光路偏向素子において、ほぼ回転方向に直交する方
向に光軸シフトさせることで、見掛け上、２倍となる高
解像度化を簡単に実現することができる。

【０１７７】請求項８記載の発明によれば、請求項４記
載の光路偏向素子において、見掛け上、４倍となる高解
像度化を簡単に実現することができる。

【０１７８】請求項９記載の発明によれば、請求項８記
載の光路偏向素子において、ほぼ回転方向及びこの回転
方向に直交する方向に光軸シフトさせることで、見掛け
上、４倍となる高解像度化を簡単に実現することができ
る。

【０１７９】請求項１０記載の発明によれば、光軸シフ
トを回転スクロール方式により簡単に行える請求項１な
いし９の何れか一記載の光路偏向素子を用いているの
で、簡単な方法で走査線に対応して表示画像用素子の画
素をずらすことができ、走査線に対応した走査に従った
画像表示方法に対応できる信頼性高く低コストで高解像
度な画像表示装置を提供することができる。

【０１８０】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
０記載の画像表示装置において、走査線に対応して表示
画像用素子の画素をずらす制御が簡単で、走査線に対応
した走査に従った画像表示方法に対応できる信頼性高く
低コストで高解像度な画像表示装置を提供することがで
きる。

【０１８１】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
１記載の画像表示装置において、画素シフトを回転スク
ロール方式で光利用効率高く簡単に行わせることができ
る。

【０１８２】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
０記載の画像表示装置において、光路偏向素子と同様の
回転スクロール機能を持つ色分解フィルタを組合せてい
るので、単板式の画像表示用素子を用いた場合でも光利
用効率が高くて高解像度のカラー表示を行わせることが
できる。

【０１８３】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
３記載の画像表示装置において、走査線毎の状態に対応
して色分解の開始と光軸シフトの開始との同期等を採り
やすく、フィールドシーケンシャルなカラー画像表示が
可能となる。

【０１８４】請求項１５記載の発明によれば、請求項１
４記載の画像表示装置において、１枚の回転素子で画像
ずらしとカラースクロールとの両方を完全同期により行
わせることができ、駆動機構も共用により減らすことが
でき、信頼性の向上、低コスト化並びに静音化を図るこ
とができる。

【０１８５】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
３，１４又は１５記載の画像表示装置において、基本的
なカラー表示を行わせることができる。

【０１８６】請求項１７記載の発明によれば、請求項１
３，１４又は１５記載の画像表示装置において、色分解
フィルタが全帯域透過となる白色Ｗを含むことにより、
基本的かつ明るいカラー表示を行わせることができる。

【０１８７】請求項１８記載の発明によれば、請求項１
０記載の画像表示装置において、光路偏向素子と同様の
回転スクロール機能を持つ調光フィルタを組合せている
ので、光利用効率が高くて高解像度かつ階調性の高い表
示を行わせることができる。

【０１８８】請求項１９記載の発明によれば、請求項１
８記載の画像表示装置において、走査線毎の状態に対応
して調光レベル切換えの開始と光軸シフトの開始との同
期等を採りやすく、フィールドシーケンシャルな階調制
御を伴う画像表示が可能となる。

【０１８９】請求項２０記載の発明によれば、請求項１
９記載の画像表示装置において、１枚の回転素子で画像
ずらしと調光レベルスクロールとの両方を完全同期によ
り行わせることができ、駆動機構も共用により減らすこ
とができ、信頼性の向上、低コスト化並びに静音化を図
ることができる。

【０１９０】請求項２１記載の発明によれば、請求項１
３記載の画像表示装置において、光路偏向素子と同様の
回転スクロール機能を持つ色分解フィルタに加えて光路
偏向素子と同様の回転スクロール機能を持つ調光フィル
タを組合せているので、単板式の画像表示用素子を用い
た場合でも光利用効率が高くて高解像度かつ階調性の高
いカラー表示を行わせることができる。

【０１９１】請求項２２記載の発明によれば、請求項２
１記載の画像表示装置において、走査線毎の状態に対応
して調光レベル切換えの開始と色分解の開始と光軸シフ
トの開始との同期等を採りやすく、フィールドシーケン
シャルな階調制御を伴うカラー画像表示が可能となる。

【０１９２】請求項２３記載の発明によれば、請求項２
２記載の画像表示装置において、１枚の回転素子で画像
ずらしとカラースクロールと調光レベルスクロールとを
完全同期により行わせることができ、駆動機構も共用に
より減らすことができ、より一層の信頼性の向上、低コ
スト化並びに静音化を図ることができる。

【０１９３】請求項２４記載の発明によれば、調光制御
を回転スクロール方式により簡単に行える調光フィルタ
を用いているので、簡単な方法で走査線に対応して表示
画像の階調制御を行わせることができ、走査線に対応し
た走査に従った画像表示方法に対応できる信頼性高く低
コストで階調度の高い画像表示装置を提供することがで
きる。

【０１９４】請求項２５記載の発明によれば、請求項２
４記載の画像表示装置において、走査線に対応して表示
画像用素子の画素の階調レベルを切換える制御が簡単
で、走査線に対応した走査に従った画像表示方法に対応
できる信頼性高く低コストで階調性の高い画像表示装置
を提供することができる。

【０１９５】請求項２６記載の発明によれば、請求項２
５記載の画像表示装置において、階調レベルの切換えを
回転スクロール方式で光利用効率高く簡単に行わせるこ
とができる。

【０１９６】請求項２７記載の発明によれば、請求項２
６記載の画像表示装置において、調光フィルタと同様の
回転スクロール機能を持つ色分解フィルタを組合せてい
るので、単板式の画像表示用素子を用いた場合でも光利
用効率が高くて階調性の高いカラー表示を行わせること
ができる。

【０１９７】請求項２８記載の発明によれば、請求項２
７記載の画像表示装置において、走査線毎の状態に対応
して色分解の開始と光階調レベルの切換えの開始との同
期等を採りやすく、フィールドシーケンシャルな階調制
御を伴うカラー画像表示が可能となる。

【０１９８】請求項２９記載の発明によれば、請求項２
８記載の画像表示装置において、１枚の回転素子でカラ
ースクロールと調光レベルスクロールとの両方を完全同
期により行わせることができ、駆動機構も共用により減
らすことができ、信頼性の向上、低コスト化並びに静音
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す投射型の画像
表示装置の概略構成図である。

【図２】その画素変位回転フィルタを示す概略正面図で
ある。

【図３】アルキメデスの渦巻きを説明するための説明図
である。

【図４】画素変位回転フィルタの一部を抽出して示す円
周方向の断面構造図である。

【図５】画素シフト用のスクロール動作を示す模式図で
ある。

【図６】画素変位回転フィルタの具体的な構成例の概略
を示す断面構造図である。

【図７】その変形例を示す断面構造図である。

【図８】本発明の第二の実施の形態を示す投射型の画像
表示装置の概略構成図である。

【図９】その色分解回転フィルタを示す概略正面図であ
る。

【図１０】本発明の第三の実施の形態の変位／色分解一
体型の回転フィルタを示す概略正面図である。

【図１１】本発明の第四の実施の形態を示す投射型の画
像表示装置の概略構成図である。

【図１２】その調光回転フィルタを示す概略正面図であ
る。

【図１３】本発明の第五の実施の形態の変位／調光一体
型の回転フィルタを示す概略正面図である。

【図１４】本発明の第六の実施の形態を示す投射型の画
像表示装置の概略構成図である。

【図１５】その色分解／調光一体型の回転フィルタを示
す概略正面図である。

【図１６】本発明の第七の実施の形態の変位／色分解／
調光一体型の回転フィルタを示す概略正面図である。

【図１７】本発明の第八の実施の形態を示す投射型の画
像表示装置の概略構成図である。

【図１８】その調光回転フィルタを示す概略正面図であ
る。

【図１９】調光レベル切換え用のスクロール動作を示す
模式図である。

【図２０】本発明の第九の実施の形態を示す投射型の画
像表示装置の概略構成図である。

【図２１】その色分解回転フィルタを示す概略正面図で
ある。

【図２２】本発明の第十の実施の形態の色分解／調光一
体型の回転フィルタを示す概略正面図である。

【図２３】レンズシフト方式の画像表示装置の従来例を
示す概略構成図である。

【図２４】複屈折材料を利用したシフト方式の画像表示
装置の従来例を示す概略構成図である。

【図２５】光学的光偏向手段を用いた従来例を示し、
（ａ）はその概略正面図、（ｂ）はその断面構造図であ
る。

【図２６】その弊害を説明するための概略正面図であ
る。

【図２７】従来例における対応策を示す概略正面図であ
る。

【符号の説明】

１画像表示用素子４入射光軸９拡大像形成素子１１光路偏向素子１２，１３駆動機構１５ｎ光路偏向領域１６境界１７投影領域３１色分解フィルタ３２，３３色分解フィルタ用駆動機構３４境界３５色分解領域５１調光フィルタ５２，５３調光フィルタ用駆動機構５４境界５５照明光調光領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 ＧＨ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ (72)発明者亀山健司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者宮垣一也東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者逢坂敬信東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H041 AA13 AA21 AB10 AB26 AB36 AC01 AZ01 AZ05 2H048 GA01 GA13 GA25 GA61 5C060 BC01 GB06 HC01 HC07 HC17 JA23 JB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される円盤状の光路偏向素子に
おいて、入射光軸に平行な光に対して光軸シフト方向を異ならせ
た光軸シフト機能を有する複数の光路偏向領域がアルキ
メデスの渦巻き形状の境界により仕切られて形成されて
いる光路偏向素子。
【請求項２】回転駆動される円盤状の光路偏向素子に
おいて、入射光軸に平行な光に対して異なる入射角をなす複数の
光路偏向領域と、これらの光路偏向領域を仕切るアルキメデスの渦巻き形
状の境界と、を有する光路偏向素子。
【請求項３】回転駆動される円盤状の光路偏向素子に
おいて、入射光軸に平行な光に対して異なる複屈折角を示す複数
の光路偏向領域と、これらの光路偏向領域を仕切るアルキメデスの渦巻き形
状の境界と、を有する光路偏向素子。
【請求項４】回転に伴う前記各光路偏向領域の走査方
向が前記境界の接線方向に直交する方向に設定されてい
る請求項１ないし３の何れか一記載の光路偏向素子。
【請求項５】前記光路偏向領域は、前記境界を介して
隣接する光路偏向領域毎に１８０°異なる方向に光軸を
シフトさせるように設定されている請求項４記載の光路
偏向素子。
【請求項６】１８０°異なる方向が回転に伴う前記各
光路偏向領域の走査方向に平行な方向である請求項５記
載の光路偏向素子。
【請求項７】１８０°異なる方向が回転に伴う前記各
光路偏向領域の走査方向に直交する方向である請求項５
記載の光路偏向素子。
【請求項８】前記光路偏向領域は、前記境界を介して
隣接する光路偏向領域毎に９０°ずつ順次異なる方向に
光軸をシフトさせるように設定されている請求項４記載
の光路偏向素子。
【請求項９】９０°ずつ異なる方向が回転に伴う前記
各光路偏向領域の走査方向に平行な方向及び直交する方
向である請求項８記載の光路偏向素子。
【請求項１０】画像情報に応じて２次元配列の画素毎
に光を制御可能な画像表示用素子に表示された画像を拡
大像形成素子を介して拡大表示させる画像表示装置にお
いて、前記拡大像形成素子と前記画像表示用素子との間に配設
されて前記拡大像形成素子の光軸に対する前記画像表示
用素子上の画素の光学的位置をこれらの画素の配列面方
向にシフトさせる請求項１ないし９の何れか一記載の光
路偏向素子と、この光路偏向素子を回転させる駆動機構と、を備える画
像表示装置。
【請求項１１】前記光路偏向素子における前記各光路
偏向領域の走査方向が前記画像表示用素子の走査線方向
に直交するように設定されている請求項１０記載の画像
表示装置。
【請求項１２】前記画像表示用素子の前記光路偏向素
子に対する投影領域が、前記光路偏向素子の回転に伴い
前記光路偏向領域がほぼ等幅で走査する領域に設定され
ている請求項１１記載の画像表示装置。
【請求項１３】入射光に対する透過波長特性を異なら
せた複数の色分解領域がアルキメデスの渦巻き形状の境
界により仕切られて形成された円盤状の色分解フィルタ
と、この色分解フィルタを回転させる色分解フィルタ用駆動
機構と、を備える請求項１０記載の画像表示装置。
【請求項１４】前記光路偏向素子の各光路偏向領域パ
ターンと前記色分解フィルタの各色分解領域パターンと
が光軸方向に対応しており、前記光路偏向素子と前記色
分解フィルタとが同期して回転駆動される請求項１３記
載の画像表示装置。
【請求項１５】前記光路偏向素子と前記色分解フィル
タとが一体に形成され、前記駆動機構が前記色分解フィ
ルタ用駆動機構を兼用している請求項１４記載の画像表
示装置。
【請求項１６】前記色分解フィルタの前記色分解領域
として、少なくともＲＧＢ３色分の組合せを含む請求項
１３，１４又は１５記載の画像表示装置。
【請求項１７】前記色分解フィルタの前記色分解領域
として、少なくともＲＧＢ３色分及び白色Ｗの組合せを
含む請求項１３，１４又は１５記載の画像表示装置。
【請求項１８】入射光に対する透過光量を異ならせた
複数の照明光調光領域がアルキメデスの渦巻き形状の境
界により仕切られて形成された円盤状の調光フィルタ
と、この調光フィルタを回転させる調光フィルタ用駆動機構
と、を備える請求項１０記載の画像表示装置。
【請求項１９】前記光路偏向素子の各光路偏向領域パ
ターンと前記調光フィルタの各照明光調光領域パターン
とが光軸方向に対応しており、前記光路偏向素子と前記
調光フィルタとが同期して回転駆動される請求項１８記
載の画像表示装置。
【請求項２０】前記光路偏向素子と前記調光フィルタ
とが一体に形成され、前記駆動機構が前記調光フィルタ
用駆動機構を兼用している請求項１９記載の画像表示装
置。
【請求項２１】入射光に対する透過光量を異ならせた
複数の照明光調光領域がアルキメデスの渦巻き形状の境
界により仕切られて形成された円盤状の調光フィルタ
と、この調光フィルタを回転させる調光フィルタ用駆動機構
と、を備える請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項２２】前記光路偏向素子の各光路偏向領域パ
ターンと前記色分解フィルタの各色分解領域パターンと
前記調光フィルタの各照明光調光領域パターンとが光軸
方向に対応しており、前記光路偏向素子と前記色分解フ
ィルタと前記調光フィルタとが同期して回転駆動される
請求項２１記載の画像表示装置。
【請求項２３】前記光路偏向素子と前記色分解フィル
タと前記調光フィルタとが一体に形成され、前記駆動機
構が前記色分解フィルタ用駆動機構及び前記調光用駆動
機構を兼用している請求項２２記載の画像表示装置。
【請求項２４】画像情報に応じて２次元配列の画素毎
に光を制御可能な画像表示用素子に表示された画像を拡
大像形成素子を介して拡大表示させる画像表示装置にお
いて、前記画像表示用素子の前段又は後段の光軸上に配設され
て入射光に対する透過光量を異ならせた複数の照明光調
光領域がアルキメデスの渦巻き形状の境界により仕切ら
れて形成された円盤状の調光フィルタと、この調光フィルタを回転させる調光フィルタ用駆動機構
と、を備える画像表示装置。
【請求項２５】前記調光フィルタにおける前記各照明
光調光領域の走査方向が前記画像表示用素子の走査線方
向に直交するように設定されている請求項２４記載の画
像表示装置。
【請求項２６】前記画像表示用素子の前記調光フィル
タに対する投影領域が、前記調光フィルタの回転に伴い
前記照明光調光領域がほぼ等幅で走査する領域に設定さ
れている請求項２５記載の画像表示装置。
【請求項２７】入射光に対する透過波長特性を異なら
せた複数の色分解領域がアルキメデスの渦巻き形状の境
界により仕切られて形成された円盤状の色分解フィルタ
と、この色分解フィルタを回転させる色分解フィルタ用駆動
機構と、を備える請求項２６記載の画像表示装置。
【請求項２８】前記調光フィルタの各照明光調光領域
パターンと前記色分解フィルタの各色分解領域パターン
とが光軸方向に対応しており、前記調光フィルタと前記
色分解フィルタとが同期して回転駆動される請求項２７
記載の画像表示装置。
【請求項２９】前記調光フィルタと前記色分解フィル
タとが一体に形成され、前記調光フィルタ用駆動機構が
前記色分解フィルタ用駆動機構を兼用している請求項２
８記載の画像表示装置。