JP2004226767A - 光学ユニット及びそれを用いた表示システム並びに映像光出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の偏光に依らない画素ずらし方式により高精細映像表示を可能とする表示装置の光学ユニット及びそれを用いた高精細立体映像表示を行う表示システム並びに映像光出力方法を提供する。
【解決手段】光学ユニット１は、光源が放射する白色光よりＧ光を分離するＧダイクロ２（色光分離手段）と、このＧ光を直線偏光光とする偏光板３（偏光光分離手段）と、直線偏光光となったＧ光を更に所定の波長を境界として２領域の波長のＧ光ａ（第１の照射光）とＧ光ｂ（第２の照射光）とに分割するダイクロイックミラー４（色光分割手段）と、を備える構成とした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像表示装置の光学ユニットに関し、より詳しくは、立体映像表示を可能とする高精細映像表示装置の光学ユニット及びそれを用いた高精細立体表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高精細映像表示を実現させる方法として緑色の画素ずらし方式などが知られている。また、立体映像表示を実現させる方法としては偏光メガネ方式などの偏光方式の２眼立体表示法が知られている。
【０００３】
まず、従来の緑色の画素ずらし方式による表示装置について、図６を参照して説明する。図６は、従来の表示装置による表示システム５０の模式図である。図６に示した表示システム５０は、ＲＢ投射型表示装置５２と、デュアルＧ投射型表示装置５１と、スクリーン４３と、により構成される。
【０００４】
ここで、ＲＢ投射型表示装置５２は、Ｒ画像とＢ画像とをスクリーン４３に投射するＲＢ光学ユニット２０、光源ランプ３１及び投射レンズ３２を備えた投射型表示装置である。
【０００５】
また、デュアルＧ投射型表示装置５１は、Ｇ画像と画素ずらししたＧ画像をスクリーン４３に投射する緑色の画素ずらし方式のデュアルＧ光学ユニット１０、光源ランプ３１及び投射レンズ３２を備えた投射型表示装置である。
【０００６】
なお、Ｒ画像、Ｇ画像（及び画素ずらししたＧ画像）、Ｂ画像は、画像をＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分離し３枚の表示素子（パネル）を用いて投射する三板式表示装置のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画像に相当するものである。
【０００７】
ここで、デュアルＧ光学ユニット１０について、図２、図６及び図７を参照して説明する。図７は、従来のデュアルＧ光学ユニット１０の構成を示したブロック図である。図７に示したデュアルＧ光学ユニット１０は、光源ランプ３１（図６参照）が放射する白色光よりＧ光のみを透過させるＧダイクロ２と、Ｇダイクロ２を透過したＧ光を、互いに直交する偏光のＳ波とＰ波とに分離する板状ＰＢＳ１１と、Ｓ波とＰ波とに分離されたＧ光であるＧ光ａ（Ｐ波）、Ｇ光ｂ（Ｓ波）を反射型液晶素子７、反射型液晶素子８に導くＰＢＳ５、ＰＢＳ６と、それらのＧ光を入射してＧ映像光ａ（Ｓ波）を反射させる反射型液晶素子７、Ｇ映像光ｂ（Ｓ波）を反射させる反射型液晶素子８と、Ｇ光ｂ（Ｓ波）及びＧ映像光ｂ（Ｓ波）の偏光方向を９０°回転させるλ／２板１２、１３と、Ｇ映像光ａ（Ｓ波）とλ／２板１３により偏光方向を９０°回転させたＧ映像光ｂ（Ｐ波）とを投射レンズ３２へ導くＰＢＳ１４と、を備えている。なお、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）とはＳ波を透過させＰ波を反射させる偏光ビームスプリッターと呼ばれる素子である。また、ダイクロとは所定の波長の光のみを透過させる素子である。
【０００８】
次に、その動作について説明する。光源ランプ３１が放射する白色光を入射したＧダイクロ２は、Ｇ光を透過させる。このランダムな偏光であるＧ光を入射した板状ＰＢＳ１１は、そのうちＧ光ａ（Ｐ波）を反射させＧ光ｂ（Ｓ波）を透過させる。以下、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂに分けて説明する。
【０００９】
（Ｇ光ａの場合）
板状ＰＢＳ１１からのＧ光ａ（Ｐ波）を入射したＰＢＳ５は、このＧ光ａ（Ｐ波）を反射させその光路を９０°折り曲げ反射型液晶素子７へ向け出射する。このＧ光ａ（Ｐ波）を入射した反射型液晶素子７は、その内部で偏光方向を９０°回転させＧ映像光ａをＳ波として出射する。このＧ映像光ａ（Ｓ波）を入射したＰＢＳ５は、それを透過させＰＢＳ１４へ出射する。ＰＢＳ５からのＧ映像光ａ（Ｓ波）を入射したＰＢＳ１４は、それを透過させ投射レンズ３２へ出射する。
【００１０】
（Ｇ光ｂの場合）
また、Ｇ光ｂ（Ｓ波）を入射したλ／２板１２は、その偏光方向を９０°を回転させＰ波とする。このＧ光ｂ（Ｐ波）を入射したＰＢＳ６は、それを反射させその光路を９０°折り曲げ反射型液晶素子８へ向け出射する。このＧ光ｂ（Ｐ波）を入射した反射型液晶素子８は、その内部で偏光方向を９０°回転させＧ映像光ｂをＳ波として出射する。このＧ映像光ｂ（Ｓ波）を入射したＰＢＳ６は、それを透過させλ／２板１３へ出射する。ＰＢＳ６からのＧ映像光ｂ（Ｓ波）を入射したλ／２板１３は、その偏光方向を９０°回転させ映像光をＰ波としてＰＢＳ１４へ出射する。このＧ映像光ｂ（Ｐ波）を入射したＰＢＳ１４は、それを反射させその光路を９０°折り曲げ投射レンズ３２へ向け出射する。
【００１１】
ここで、例えば、Ｇ画像をＧ映像光ａ（Ｓ波）とし、画素ずらししたＧ画像をＧ映像光ｂ（Ｐ波）として、ＲＢ投射型表示装置５２のＲ映像光（Ｓ波）とＢ映像光（Ｓ波）と共にそれらをスクリーン４３に投射することにより、緑色の画素ずらし方式による高精細表示を行うことができる。
【００１２】
なお、緑色の画素ずらし方式による高精細表示装置に関しては、「液晶プロジェクタ装置」（特許文献１参照）、「投射システム」（特許文献２参照）などが開示されている。また、偏光方式の２眼立体表示法とは、観視者が偏光メガネをかけ異なる偏光をもつ２つの表示装置からの映像を右目、左目それぞれに分離して見ることにより２眼立体表示を実現する表示法である。
【００１３】
【特許文献１】
特願２００２−１３２４８５号（第５−１２頁、第１図）
【特許文献２】
特願２００２−１３１８９８号（第４−１５頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上説明した従来の緑色の画素ずらし方式の表示装置では、それぞれの画像を異なる偏光（互いに直交した偏光）であるＰ波とＳ波として出力している。この状態で、さらに、この表示装置を２台使った偏光方式の２眼立体表示法（偏光メガネ方式など）による立体映像表示を行おうとしても、１台の表示装置から出力される光の偏光が揃っていないので実現することができない。すなわち、緑色の画素ずらし方式、偏光方式の２眼立体表示法のどちらも光の偏光を利用しているので、それらを両方同時に用いることができないという問題があった。そのため緑色の画素ずらし方式、２眼立体表示法のいずれかを光の偏光に依らないものとする必要が生じた。
【００１５】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、光の偏光に依らない画素ずらし方式により高精細映像表示を可能とする表示装置の光学ユニット及びそれを用いた高精細立体映像表示を行う表示システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項１に記載の光学ユニットは、白色光より所定の波長領域の色光を分離する色光分離手段と、この色光分離手段で分離された色光から、所定の偏光成分のみをもつ直線偏光色光を分離する直線偏光色光分離手段と、この直線偏光色光分離手段で分離された直線偏光色光を所定の波長で第１の照射光と第２の照射光とに分割する色光分割手段と、前記第１の照射光を前記第１の反射型表示素子へ導くと共に、前記第１の反射型表示素子で反射されて出力される前記第１の映像光を透過させる第１の照射光誘導手段と、前記第２の照射光を前記第２の反射型表示素子へ導くと共に、前記第２の反射型表示素子で反射されて出力される前記第２の映像光を透過させる第２の照射光誘導手段と、前記第１の映像光及び前記第２の映像光の出射方向を同一とする映像光路変更手段と、を備える構成とした。
【００１７】
かかる構成によれば、光学ユニットは、色光分離手段により白色光から所定の波長領域の色光を分離し、直線偏光色光分離手段により所定の波長領域の色光から所定の偏光成分をもつ直線偏光色光を分離する。さらに、その直線偏光色光を色光分割手段により所定の波長で第１の照射光と第２の照射光とに分割する。そして、第１の照射光誘導手段により前記第１の照射光を前記第１の反射型表示素子へ導くと共に、前記第１の反射型表示素子で反射されて出力される前記第１の映像光を透過させる。また、第２の照射光誘導手段により前記第２の照射光を前記第２の反射型表示素子へ導くと共に、前記第２の反射型表示素子で反射されて出力される前記第１の映像光を透過させる。さらに、映像光路変更手段によりこの照射光を入射した第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子が出力する第１の映像光、第２の映像光の出射方向を同一とする。これにより、同一偏光で異なる波長の２映像光を出射する。
【００１８】
ここで、例えば、所定の偏光成分をＰ偏光成分、その波長領域をλ_１からλ_２、所定の波長をλ_３（λ_１＜λ_３＜λ_２）とすると、次のようになる。光学ユニットは、色光分離手段により白色光から所定の波長領域の色光を分離し、直線偏光色光分離手段によりその色光からＰ偏光成分をもつ色光（Ｐ波）を分離する。さらに、この色光（Ｐ波）を色光分割手段によりその波長領域λ_１からλ_２において波長λ_３を境界に分割して第１の照射光（λ＜λ_３、Ｐ波）と第２の照射光（λ＞λ_３、Ｐ波）とにする。そして、第１の照射光誘導手段、第２の照射光誘導手段によりそれらの照射光を第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子に導き照射する。さらに、映像光路変更手段によりこの照射光を入射した第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子が出力する第１の映像光（λ＜λ_３、Ｓ波）、第２の映像光（λ＞λ_３、Ｓ波）の出射方向を同一とする。なお、第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子で反射される光の偏光は９０°回転するので、Ｐ波の照射光に対して映像光はＳ波となる。すなわち、同一偏光（Ｓ波）で異なる波長の２映像光（λ＞λ_３、λ＜λ_３）を出射する。
【００１９】
次に、請求項２に記載の光学ユニットは、請求項１に記載の光学ユニットにおいて、前記色光分離手段は、光の３原色のうち緑色の波長領域の色光であるＧ光を分離する手段であると共に、前記色光分割手段は、前記Ｇ光を第１の照射光と第２の照射光とに分割する手段であるとした。
【００２０】
かかる構成によれば、光学ユニットは、色光分離手段により白色光から緑色光であるＧ光を分離し、直線偏光色光分離手段によりこのＧ光から所定の偏光成分をもつＧ偏光光を分離する。さらに、そのＧ偏光光を色光分割手段により所定の波長を境界として前記反射型表示素子の照射光として第１のＧ照射光と第２のＧ照射光とに分割し、第１の照射光誘導手段、第２の照射光誘導手段によりそれらの照射光を第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子に導き照射する。そして、映像光路変更手段により第１のＧ照射光、第２のＧ照射光を入射した第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子が出力する第１のＧ映像光、第２のＧ映像光の方向を同一とする。これにより、同一偏光で異なる波長の２つのＧ映像光を出射する。
【００２１】
次に、請求項３に記載の映像表示システムは、右眼用の緑色の映像光であるＧ映像光を出射する請求項２に記載の光学ユニットを備えたＧ映像表示装置と、左眼用の前記Ｇ映像表示装置と、右眼用の赤色の映像光であるＲ映像光及び青色の映像光であるＢ映像光を出射するＲＢ映像表示装置と、左眼用の前記ＲＢ映像表示装置と、右眼用又は左眼用の前記Ｇ映像表示装置及び前記ＲＢ映像表示装置が出射する映像光の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、を備える構成とした。
【００２２】
かかる構成によれば、映像表示システムは、請求項２に記載の光学ユニットを備えたＧ映像表示装置により波長の異なる２種類のＧ映像光をスクリーンに投射する。また、ＲＢ映像表示装置によりＲ映像光及びＢ映像光をスクリーンに投射する。これにより、高精細画像をスクリーンに投射する。さらに、右眼用、左眼用の映像表示装置は、互いに直交する偏光の映像光をスクリーンに投射する。
【００２３】
次に、請求項４に記載の光学ユニットの映像光出力方法は、２映像光を異なる波長で出射する光学ユニットの映像光出力方法であって、白色光より所定の波長領域の色光を分離する色光分離ステップと、前記色光より所定の偏光成分のみをもつ前記直線偏光色光を分離する直線偏光光分離ステップと、前記直線偏光色光をその波長領域において所定の波長を境界に２分割して前記第１の照射光と前記第２の照射光とにする色光分割ステップと、前記第１の照射光を前記第１の反射型表示素子へ導く第１の照射光誘導ステップと、前記第２の照射光を前記第２の反射型表示素子へ導く第２の照射光誘導ステップと、前記第１の照射光を入射した前記第１の反射型表示素子が出力する前記第１の映像光及び前記第２の照射光を入射した前記第２の反射型表示素子が出力する前記第２の映像光の出射方向を同一とする映像光路変更ステップと、を備える構成とした。
【００２４】
かかる構成によれば、光学ユニットは、色光分離ステップにより白色光から所定の波長領域の色光を分離し、直線偏光色光分離ステップにより色光から所定の偏光成分をもつ直線偏光色光を分離する。さらに、その直線偏光色光を色光分割ステップによりその波長領域において所定の波長を境界に２分割して第１の照射光と第２の照射光とにする。そして、第１の照射光誘導ステップ、第２の照射光誘導ステップによりそれらの照射光を第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子に導き照射する。さらに、映像光路変更ステップによりこの照射光を入射した第１の反射型表示素子、第２の反射型表示素子が出力する第１の映像光、第２の映像光の出射方向を同一とする。これにより、同一偏光で異なる波長の２映像光を出射する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施の形態）
第一の実施の形態である光学ユニット１の構成と機能について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本発明における第一の実施の形態である光学ユニット１の構成を示したブロック図である。また、図２は、緑色と認識されるＧ光が波長λ_３を中心に下限波長λ_１から上限波長λ_２の幅をもって存在することを示した図であり、図３は、Ｇ光がダイクロイックミラーにより中心波長λ_３を境界にして反射又は透過することを示した説明図である。なお、ダイクロイックミラーとは所定の波長領域の光を反射しその他の波長領域の光を透過させることのできるミラーである。
【００２６】
図１に示した光学ユニット１は、光源が放射する白色光よりＧ光を分離するＧダイクロ２（色光分離手段）と、このＧ光を直線偏光光とする偏光板３（直線偏光色光分離手段）と、直線偏光光となったＧ光をさらに所定の波長を境界として２領域の波長のＧ光ａ（第１の照射光）とＧ光ｂ（第２の照射光）とに分割するダイクロイックミラー４（色光分割手段）と、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂの方向を反射型液晶素子（反射型表示素子）に向かうようにその光路を変えるＰＢＳ５（第１の照射光誘導手段）、ＰＢＳ６（第２の照射光誘導手段）と、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂをそれぞれ入射することによりＧ映像光を出力する反射型液晶素子７（第１の反射型表示素子）、反射型液晶素子８（第２の反射型表示素子）と、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂを入射した反射型液晶素子７、反射型液晶素子８の各々が出射するＧ映像光ａ、Ｇ映像光ｂの方向を同一とするダイクロイックミラー９（映像光路変更手段）と、を備える構成とした。
【００２７】
Ｇダイクロ２は、光源が放射する白色光より、図２に示すλ_１からλ_２の波長領域であるＧ光を透過させる素子である。また、偏光板３は、Ｇダイクロ２からのＧ光をＰ波とする素子である。
【００２８】
ダイクロイックミラー４は、図２及び図３に示すように、λ_１からλ_２の波長領域であるＧ光を、中心波長λ_３を境界としてＧ光ａ（λ＜λ_３、Ｐ波）を反射しＧ光ｂ（λ＞λ_３、Ｐ波）を透過させる素子である。なお、厳密には、Ｇ光ａとＧ光ｂとは波長が違うので異なる色となるが、一般的な画像においては色の違いは平均化されほとんど分からない。従って、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂは、共に単なるＧ光として認識される。
【００２９】
ＰＢＳ５は、Ｇ光ａを反射させ反射型液晶素子７へ導くと共に、反射型液晶素子７で反射され出力されるＧ映像光ａを透過させる素子である。また、ＰＢＳ６は、Ｇ光ａを反射させ反射型液晶素子８へ導くと共に、反射型液晶素子８で反射され出力されるＧ映像光ｂを透過させる素子である。
【００３０】
反射型液晶素子７は、Ｇ光ａを入射しその内部で偏光を９０°回転させＳ波としたＧ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）を反射する表示素子である。また、反射型液晶素子８は、Ｇ光ｂを入射しその内部で偏光を９０°回転させＳ波としたＧ映像光ｂ（λ＞λ_３、Ｓ波）を反射する表示素子である。
【００３１】
ダイクロイックミラー９は、Ｇ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）を反射させＧ映像光ｂ（λ＞λ_３、Ｓ波）を透過させる素子である。ここでは、ダイクロイックミラー９は、反射型液晶素子７を出射しＰＢＳ５を透過したＧ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）の進路を反射することで９０°折り曲げる。また、反射型液晶素子８を出射しＰＢＳ６を透過したＧ映像光ｂ（λ＜λ_３、Ｓ波）をさらに透過させる。これにより、Ｇ映像光ａ、Ｇ映像光ｂの出射方向を同一とする。
【００３２】
以上の構成と機能を備えた光学ユニット１は、Ｇダイクロ２により光源が放射する白色光のうち図２で示すλ_１からλ_２の領域であるＧ光を透過させ、偏光板３によりＧダイクロ２からのＧ光をＰ波とする。さらに、ダイクロイックミラー４によりこのＧ光（Ｐ波）を図２及び図３に示すように、λ_３を境界としてＧ光ａ（λ＜λ_３、Ｐ波）、Ｇ光ｂ（λ＞λ_３、Ｐ波）に分離し、ＰＢＳ５、ＰＢＳ６により反射型液晶素子７、反射型液晶素子８へ向かわせる。そして、ダイクロイックミラー９によりＧ光ａ、Ｇ光ｂを入射した反射型液晶素子７、反射型液晶素子８が反射するＧ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）、Ｇ映像光ｂ（λ＞λ_３、Ｓ波）の進路を同一とする。
【００３３】
次に、光学ユニット１の動作について図１及び図８を参照して説明する。図８は、光学ユニット１の動作を示すフローチャートである。
［色光分離ステップ］
光源が放射する白色光を入射したＧダイクロ２は、白色光より図２のλ_１からλ_２の範囲に相当するＧ光を透過（分離）させる（ステップＳ１）。
［直線偏光色光分離ステップ］
このＧダイクロ２を透過したＧ光を入射した偏光板３は、Ｐ波のみを透過（分離）させる（ステップＳ２）。
【００３４】
ここで、「λ_１からλ_２の範囲に相当するＧ光」は、特許請求の範囲における「所定の波長領域の色光」に相当し、また、「Ｐ波のみを透過させる」は、「所定の偏光成分のみをもつ直線偏光色光を分離する」に相当する。
【００３５】
［色光分割ステップ］
偏光板３によりＰ波となったＧ光を入射したダイクロイックミラー４は、λ_３を境界として、λ_３以上の波長のＧ光ｂ（λ＞λ_３、Ｐ波）を透過させＰＢＳ６へ出射する。また、λ_３以下の波長のＧ光ａ（λ＜λ_３、Ｐ波）を反射させその光路を９０°折り曲げてＰＢＳ５へ向け出射する（ステップＳ３）。
以下、Ｇ光ａ、Ｇ光ｂに分けて説明する。
【００３６】
ここで、λ_３はλ_１からλ_２の範囲のＧ光の中心値とする。この「λ_３」は、特許請求の範囲における「所定の波長」に相当する。なお、Ｇ光の波長λがλ_３に等しい場合（λ＝λ_３）は、透過、反射のいずれかとなる。
【００３７】
（Ｇ光ａの場合）
［第１の照射光誘導ステップ］
ダイクロイックミラー４で反射したＧ光ａ（λ＜λ_３、Ｐ波）を入射したＰＢＳ５は、そのＧ光ａを反射させ光路を９０°折り曲げ反射型液晶素子７へ向け出射する。このＧ光ａを入射した反射型液晶素子７は、その内部で偏光を９０°回転させＳ波となったＧ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）をＰＢＳ５へ向け出射する。このＧ映像光ａを入射したＰＢＳ５は、そのＧ映像光ａを透過させダイクロイックミラー９へ出射して（ステップＳ４）、ステップＳ６へ進む。
［映像光路変更ステップ］
このＧ映像光ａを入射したダイクロイックミラー９は、そのＧ映像光ａを反射させその光路を９０°折り曲げて投射レンズ（図示せず）へ向け出射する（ステップＳ６）。
【００３８】
（Ｇ光ｂの場合）
［第２の照射光誘導ステップ］
ダイクロイックミラー４を透過したＧ光ｂ（λ＞λ_３、Ｐ波）を入射したＰＢＳ６は、そのＧ光ｂを反射させ光路を９０°折り曲げ反射型液晶素子８へ向け出射する。このＧ光ｂを入射した反射型液晶素子８は、その内部で偏光を９０°回転させＳ波としたＧ映像光ｂ（λ＞λ_３、Ｓ波）をＰＢＳ６へ向け出射する。このＧ映像光ｂを入射したＰＢＳ６は、そのＧ映像光ｂを透過させダイクロイックミラー９へ出射する（ステップＳ５）。
［映像光路変更手段］
ダイクロイックミラー９は、ステップＳ４で透過されたＧ映像光ａを反射させその光路を９０°折り曲げて投射レンズ（図示せず）へ向け出射し、ステップＳ５で透過されたＧ映像光ｂをそのまま透過させ投射レンズへ出射することで、同一の方向へ２つのＳ波として出射する（ステップＳ６）。
【００３９】
以上、一実施形態に基づいて、光学ユニットについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態おいては緑色の画素ずらし方式を実現するためＧ映像光を出射する光学ユニットとしているが、ダイクロ及びダイクロイックミラーの分光特性を変えることにより所望の色の映像光（例えば、Ｒ映像光、Ｂ映像光）を出射する光学ユニットとすることもできる。
【００４０】
（第二の実施の形態）
第二の実施の形態である立体表示システム４０（表示システム）の構成と機能について、図５を参照して説明する。図５は、本発明における第二の実施の形態である立体表示システム４０の模式図である。図５に示すように、立体表示システム４０は、右眼用及び左眼用のＲＢ投射型表示装置５２（ＲＢ映像表示装置）と、Ｇ投射型表示装置３０（Ｇ映像表示装置）と、λ／２板４１（偏光回転手段）と、スクリーン４３と、を備える構成とした。
【００４１】
なお、ＲＢ投射型表示装置５２は、Ｒ画像及びＢ画像を同一偏光であるＲ映像光及びＢ映像光としてスクリーン４３に投射する「従来の技術」で説明した表示装置である。また、λ／２板４１は、入射光の偏光方向を９０°回転させ出射させる素子であり、右眼用、左眼用いずれかのＲＢ投射型表示装置５２及びＧ投射型表示装置３０に装着するものである。スクリーン４３は、表示装置が投射する映像を表示するものであり、偏光メガネ４２は、異なる偏光をもつ右眼用及び左眼用の表示装置からの映像を観視者が右目、左目それぞれに分離して見るためにかける左右異なる偏光をもつメガネである。
【００４２】
また、Ｇ投射型表示装置３０は、第一の実施の形態の光学ユニット１を備え、Ｇ画像及び画素ずらししたＧ画像を同一偏光で異なる波長のＧ映像光としてスクリーン４３に投射する表示装置である。
【００４３】
ここで、このＧ投射型表示装置３０の構成と機能について、図４を参照して説明する。図４は、Ｇ投射型表示装置３０の構成を示した説明図である。図４に示すように、Ｇ投射型表示装置３０は、光学ユニット１と、光源ランプ３１と、投射レンズ３２と、を備える構成とした。光源ランプ３１は、照射光である白色光を光学ユニット１に向け出射するものであり、投射レンズ３２は、光源ランプ３１が放射する白色光を入射した光学ユニット１が出射する映像光をスクリーン４３に投射するものである。光学ユニット１は、第一の実施の形態における光学ユニット１と同一のものであるので説明は省略する。
【００４４】
以上の構成と機能を備えたＧ投射型表示装置３０は、光源ランプ３１により白色光を照射光として光学ユニット１に出射し、それを入射した光学ユニット１によりＧ映像光ａ、Ｇ映像光ｂを出射する。そして、それらのＧ映像光を投射レンズ３２によりスクリーン４３に投射する。すなわち、光学ユニット１の反射型液晶素子７、反射型液晶素子８のＧ画像を同一偏光で異なる波長のＧ映像光ａ（λ＜λ_３、Ｓ波）、Ｇ映像光ｂ（λ＞λ_３、Ｓ波）としてスクリーン４３に投射する。
【００４５】
図５に戻って、立体表示システム４０の説明を続ける。以上の構成と機能を備えた立体表示システム４０は、右眼用のＧ投射型表示装置３０が出射するＧ映像光ａｒ（λ＜λ_３、Ｓ波）、Ｇ映像光ｂｒ（λ＞λ_３、Ｓ波）、及びＲＢ投射型表示装置５２が出射するＲ映像光ｒ（Ｓ波）、Ｂ映像光ｒ（Ｓ波）をλ／２板４１（偏光回転手段）により偏光方向を９０°回転し全てＰ波としてスクリーン４３に投射する。また、左眼用のＧ投射型表示装置３０が出射するＧ映像光ａｌ（λ＜λ_３、Ｓ波）、Ｇ映像光ｂｌ（λ＞λ_３、Ｓ波）、及びＲＢ投射型表示装置５２が出射するＲ映像光ｌ（Ｓ波）、Ｂ映像光ｌ（Ｓ波）をそのままスクリーン４３に投射する。すなわち、右眼用及び左眼用の映像光を互いに直交する偏光光（Ｓ波、Ｐ波）としてスクリーン４３に投射する。
【００４６】
ここで、例えば、右眼用Ｇ画像をＧ映像光ａｒ（λ＜λ_３、Ｐ波）、画素ずらしした右眼用Ｇ画像をＧ映像光ｂｒ（λ＞λ_３、Ｐ波）、右眼用Ｒ画像をＲ映像光ｒ（Ｐ波）、右眼用Ｂ画像をＢ映像光ｒ（Ｐ波）とし、さらに、左眼用Ｇ画像をＧ映像光ａｒ（λ＜λ_３、Ｓ波）、画素ずらしした左眼用Ｇ画像をＧ映像光ｂｒ（λ＞λ_３、Ｓ波）、左眼用Ｒ画像をＲ映像光ｒ（Ｓ波）、左眼用Ｂ画像をＢ映像光ｒ（Ｓ波）としてスクリーン４３に投射することにより、緑色の画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせた高精細立体映像表示が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の光学ユニット及びそれを用いた表示システム並びに映像光出力方法は、以下に示す優れた効果を奏する。
【００４８】
請求項１及び請求項４に記載の発明によれば、同一偏光で異なる波長の映像光を出射することができ、画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせ高精細立体映像表示システムを構成しようとした場合の課題を、画素ずらし方式において偏光の異なる映像光（Ｓ波とＰ波）の代わりに同一偏光で異なる波長の映像光を用いることにより解決できる。これにより、画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせた高精細立体映像表示を可能とする表示システムを構成する表示装置の光学ユニットを提供することができる。
【００４９】
請求項２に記載の発明によれば、同一偏光で異なる波長のＧ映像光を出射することができ、緑の画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせ高精細立体映像表示システムを構成しようとした場合の課題を、緑の画素ずらし方式において偏光の異なる映像光（Ｓ波とＰ波）の代わりに同一偏光で異なる波長のＧ映像光を用いることにより解決できる。これにより、緑の画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせた高精細立体映像表示を可能とする表示システムを構成する表示装置の光学ユニットを提供することができる。
【００５０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項３の光学ユニットを備えた表示装置を用いた構成となるので、緑の画素ずらし方式と偏光方式の２眼立体表示法とを組み合わせた高精細立体映像表示を可能とする表示システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第一の実施の形態である光学ユニットの構成を示したブロック図である。
【図２】緑色の光の波長がλ_３を中心にλ_１からλ_２の幅をもって存在することを示す説明図である。
【図３】緑色の光がダイクロイックミラーにより反射又は透過する様子を示す説明図である。
【図４】表示装置の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明における第二の実施の形態である表示システムの模式図である。
【図６】従来の高精細表示システムの模式図である。
【図７】従来のデュアルＧ光学ユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明における第一の実施の形態である光学ユニットの動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１……光学ユニット
２……Ｇダイクロ
３……偏光板
４……ダイクロイックミラー
５，６……ＰＢＳ
７，８……反射型液晶素子
９……ダイクロイックミラー
１０……デュアルＧ光学ユニット
１１……板状ＰＢＳ
１２，１３……λ／２板
１４……ＰＢＳ
２０……ＲＢ光学ユニット
３０……Ｇ投射型表示装置
３１……光源ランプ
３２……投射レンズ
４０……立体表示システム
４１……λ／２板
４２……偏光メガネ
４３……スクリーン
５０……表示システム
５１……デュアルＧ投射型表示装置
５２……ＲＢ投射型表示装置

Claims (4)

1. 特定の波長によって分光されたそれぞれの色光によって、第１の反射型表示素子と第２の反射型表示素子とから反射され出力される、第１の映像光と第２の映像光との偏光を揃えて出力する光学ユニットであって、
   白色光より所定の波長領域の色光を分離する色光分離手段と、
   この色光分離手段で分離された色光から、所定の偏光成分のみをもつ直線偏光色光を分離する直線偏光色光分離手段と、
   この直線偏光色光分離手段で分離された直線偏光色光を所定の波長で第１の照射光と第２の照射光とに分割する色光分割手段と、
   前記第１の照射光を前記第１の反射型表示素子へ導くと共に、前記第１の反射型表示素子で反射され出力される前記第１の映像光を透過させる第１の照射光誘導手段と、
   前記第２の照射光を前記第２の反射型表示素子へ導くと共に、前記第２の反射型表示素子で反射され出力される前記第２の映像光を透過させる第２の照射光誘導手段と、
   前記第１の映像光及び前記第２の映像光の出射方向を同一とする映像光路変更手段と、
   を備えていることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記色光分離手段が光の３原色のうち緑色の波長領域の色光であるＧ光を分離する手段であると共に、前記色光分割手段が前記Ｇ光を分割する手段であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 右眼用の緑色の映像光であるＧ映像光を出射する請求項２に記載の光学ユニットを備えたＧ映像表示装置と、
   左眼用の前記Ｇ映像表示装置と、
   右眼用の赤色の映像光であるＲ映像光及び青色の映像光であるＢ映像光を出射するＲＢ映像表示装置と、
   左眼用の前記ＲＢ映像表示装置と、
   右眼用又は左眼用の前記Ｇ映像表示装置及び前記ＲＢ映像表示装置が出射する映像光の偏光を回転させる偏光回転手段と、
   を備えていることを特徴とする表示システム。
4. 特定の波長によって分光されたそれぞれの色光によって、第１の反射型表示素子と第２の反射型表示素子とから反射され出力される、第１の映像光と第２の映像光との偏光を揃えて出力する光学ユニットの映像光出力方法であって、
   白色光より所定の波長領域の色光を分離する色光分離ステップと、
   この色光分離ステップで分離された色光から、所定の偏光成分のみをもつ直線偏光色光を分離する直線偏光色光分離ステップと、
   この直線偏光色光分離ステップで分離された直線偏光色光を所定の波長で第１の照射光と第２の照射光とに分割する色光分割ステップと、
   前記第１の照射光を前記第１の反射型表示素子へ導くと共に、前記第１の反射型表示素子で反射され出力される前記第１の映像光を透過させる第１の照射光誘導ステップと、
   前記第２の照射光を前記第２の反射型表示素子へ導くと共に、前記第２の反射型表示素子で反射され出力される前記第２の映像光を透過させる第２の照射光誘導ステップと、
   前記第１の映像光及び前記第２の映像光の出射方向を同一とする映像光路変更ステップと、
   を備えていることを特徴とする光学ユニットの映像光出力方法。

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