JP2007328122A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現し、かつ、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、人間の目のダイナミックレンジ（１０万：１）以上の良好なコントラストの画像表示が可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源１からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段７，１４と、これら各色帯域の照明光をさらに第１及び第２の帯域に時分割的に波長選択する波長選択性フィルタ４とを有し、これらを経た照明光を第１及び第２の赤色用表示デバイス１７ａ，１７ｂ、第１及び第２の緑色用表示デバイス１０ａ，１０ｂ、第１及び第２の青色用表示デバイス２２ａ，２２ｂに入射させる。各色の第２の表示デバイス１７ｂ，１０ｂ，２２ｂには、各色の第１の表示デバイス１７ａ，１０ａ，２２ａを経た照明光を入射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの照明光を表示画像に応じて変調させる表示デバイスと、この表示デバイスを経た照明光を結像させる結像レンズ系とを有する画像表示装置に関する。

従来、光源からの照明光によって表示デバイスを照明し、この照明光を表示デバイスにより表示画像に応じて変調させ、表示デバイスを経た照明光を結像レンズ系によりスクリーン上に結像させるように構成した投射型の画像表示装置（プロジェクタ）が提案されている。このような画像表示装置における表示デバイスとしては、ＬＣＤ（透過型）、ＤＬＰ、ＬＣＯＳ、ＧＬＶ等、種々のものが使用されている。

また、このような画像表示装置においては、特許文献１に記載されているように、色分解手段によって照明光を赤色（Ｒ）帯域、緑色（Ｇ）帯域及び青色（Ｂ）帯域の成分に分解し、これら各色成分の照明光を赤色用、緑色用及び青色用の各表示デバイスに入射させ、これら各表示デバイスを経た照明光を色合成手段によって合成して投射することにより、カラー画像の表示を行うようにしたものが提案されている。

そして、従来、このような画像表示装置においては、赤色、緑色及び青色のみならず、これら各色をさらに第１及び第２の帯域に分けて、第１及び第２の赤色帯域、第１及び第２の緑色帯域、第１及び第２の青色帯域の計６色を用いて画像表示を行うようにした多原色画像表示装置が提案されている。

この多原色画像表示装置は、図９に示すように、通常の画像表示装置を２台組み合わせた構成となっている。第１及び第２の画像表示装置１０１，１０２は、それぞれが、光源からの照明光を色分解して３枚の表示デバイスを照明し、これら表示デバイスを経た照明光を色合成し、結像レンズ系によりスクリーン上に結像させるように構成されている。

この多原色画像表示装置においては、デコーダ１０３を経た画像信号は、出力メモリ装置１０４及びフォーマットコンバータ１０５を経て、６色変換装置１０６に送られる。なお、出力メモリ装置１０４及び６色変換装置１０６は、３原色変換ワークステーション１０８及び多原色変換ワークステーション１０６によって制御される。

第１の画像表示装置１０１は、出力メモリ装置１０４及び６色変換装置１０６から送られる信号に基づいて、第１及の赤色帯域、第１の緑色帯域及び第１の青色帯域の３色による画像表示を行う。また、第２の画像表示装置１０２は、出力メモリ装置１０４及び６色変換装置１０６から送られる信号に基づいて、第２及の赤色帯域、第２の緑色帯域及び第２の青色帯域の３色による画像表示を行う。これら第１の画像表示装置１０１により表示される画像と、第２の画像表示装置１０２により表示される画像とは、スクリーン１０７上において重ね合わされる。

このような多原色画像表示装置においては、３原色による画像表示よりも色再現範囲を広げることができ、３原色を用いた画像表示装置では表現できなかった血の色や紫色、群青色などを再現することが可能である。そのため、このような多原色画像表示装置は、絵画や陶磁器などの美術品の画像表示や、医術用の画像表示など、特に色再現が重視される画像を表示するために使用され始めている。

特許第３５９６３２２号公報

ところで、前述したような従来の多原色画像表示装置においては、通常の画像表示装置を２台用意し、各画像表示装置にそれぞれ所定の信号を入力し、さらに、スクリーン上において２つの画像を画素単位で合成する必要がある。

そのため、このような多原色画像表示装置においては、装置構成が大型化してしまい、また、設置及び調整が困難である。さらに、２台の画像表示装置は、異なる色分解特性を有していなければならず、色分解を行うダイクロコートミラーを狭帯域な特性にしなければならないため、製造が困難であり、また、製造コストの高騰が招来される。したがって、このような多原色画像表示装置は、公的機関の援助を受けた研究の一環として実現されているのみで、一般的な普及には障害が多い。

さらに、このような多原色画像表示装置においては、２台の画像表示装置からの画像を重ね合わせるため、それぞれの画像における黒レベルが重なって２倍のレベルとなり、表示画像のコントラストが通常の画像表示装置の半分に低下するという問題がある。すなわち、原色の色再現に黒（実際はグレー）が重なり、白っぽく濁った色再現になってしまい、再現範囲が狭くなってしまうという問題がある。

すなわち、１台の画像表示装置において、多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることができれば、装置構成の小型化、設置及び調整の容易化、また、製造の容易化及び製造コストの低廉化が可能となるはずである。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、１台の画像表示装置に多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることによって、装置構成が小型化され、設置及び調整が容易化され、また、製造が容易化されて製造コストの低廉化が可能でありながら、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現し、かつ、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、人間の目のダイナミックレンジ（１０万：１）以上の良好なコントラストの画像表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る色分解プリズムの製造方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
光源と、この光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、この色分解手段に入射される照明光、または、色分解手段を経た照明光について赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第１帯域と第２帯域とに時分割的に波長選択して透過させる少なくとも１つ以上の波長選択性フィルタと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た赤色帯域の照明光が入射される第１の赤色用表示デバイスと、第１の赤色用表示デバイスを経た赤色帯域の変調光が入射される第２の赤色用表示デバイスと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た緑色帯域の照明光が入射される第１の緑色用表示デバイスと、第１の緑色用表示デバイスを経た緑色帯域の変調光が入射される第２の緑色用表示デバイスと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た青色帯域の照明光が入射される第１の青色用表示デバイスと、第１の青色用表示デバイスを経た青色帯域の変調光が入射される第２の青色用表示デバイスと、第２の赤色用表示デバイスを経た変調光、第２の緑色用表示デバイスを経た変調光及び第２の青色用表示デバイスを経た変調光を合成する色合成手段と、色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備えたことを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する画像表示装置において、第１の赤色用表示デバイス、第１の緑色用表示デバイス及び第１の青色用表示デバイスに右目用画像の画像信号を入力し、第２の赤色用表示デバイス、第２の緑色用表示デバイス及び第２の青色用表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力し、結像レンズ系により結像された画像を赤色帯域の第１帯域、緑色帯域の第１帯域及び青色帯域の第１帯域を透過させる波長選択性フィルタと赤色帯域の第２帯域、緑色帯域の第２帯域及び青色帯域の第２帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより立体画像の表示を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る画像表示装置においては、光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、これら各色帯域の照明光をさらに第１及び第２の帯域に時分割的に波長選択する波長選択性フィルタとを有し、これらを経た照明光を第１及び第２の赤色用表示デバイス、第１及び第２の緑色用表示デバイス、第１及び第２の青色用表示デバイスに入射させ、画像表示を行う。

したがって、この画像表示装置においては、６枚の表示デバイスがそれぞれ異なる色成分の画像表示を行うため、構成を大型化、複雑化させることなく、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現することができる。また、この画像表示装置においては、各色の第２の表示デバイスには、各色の第１の表示デバイスを経た照明光が入射されるので、黒レベルが上昇することがなく、良好なコントラストの画像表示が可能である。

すなわち、本発明は、１台の画像表示装置に多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることによって、装置構成が小型化され、設置及び調整が容易化され、また、製造が容易化されて製造コストの低廉化が可能でありながら、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現し、かつ、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、人間の目のダイナミックレンジ（１０万：１）以上の良好なコントラストの画像表示が可能な画像表示装置を提供することができるものである。

そして、この画像表示装置においては、各色の第１の表示デバイスに右目用画像の画像信号を入力し、各色の第２の表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力して画像表示を行い、この画像を、各色の第１帯域を透過させる波長選択性フィルタと各色の第２帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより、容易に立体画像の表示を行うことができる。

この場合にも、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲が得られるとともに、人間の目のダイナミックレンジ（１０万：１）以上の良好なコントラストの画像表示が可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す平面図である。

この実施の形態は、本発明に係る画像表示装置を、表示デバイスとしてＬＣＯＳデバイス（Liquid Crystal on Silicon：反射型液晶表示デバイス）を用いて構成したものである。なお、この画像表示装置において、表示デバイスとしては、ＬＣＯＳデバイスに限定されず、種々の表示デバイスを用いることができる。

この画像表示装置は、図１に示すように、光源１を有している。この光源１としては、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）や、キセノンランプ、レーザ光源、ＬＥＤ光源等を使用することができる。この光源１は、凹面鏡を有するランプハウス１ａに取付けられている。

光源１より発せられランプハウス１ａの凹面鏡に反射された照明光は、ランプハウス１ａより出射され、ＵＶ／ＩＲフィルタ２を透過して、インテグレータ３に入射される。ＵＶ／ＩＲフィルタ２は、紫外線及び赤外線を吸収し遮断するフィルタであって、以降の光学部品の熱や紫外線による劣化を防ぐために設けられている。インテグレータ３は、照明光の照度分布を均一化するものであり、図１に示すロッドインテグレータの他、フライアイインテグレータを用いてもよい。なお、ＵＶ／ＩＲフィルタ２は、インテグレータ３の前後に分けて配置してもよい。インテグレータ３を経た照明光は、回転式の波長選択性フィルタ４に入射される。

図２は、波長選択性フィルタの構成を示す正面図である。

波長選択性フィルタ４は、図２に示すように、円形に形成され、中心部において回転可能に支持され、この画像表示装置が表示する画像の垂直周期に同期して回転操作される。この波長選択性フィルタ４は、略１８０°の角度範囲ずつの第１及び第２の領域４ａ，４ｂに分割されており、これら各領域４ａ，４ｂが互いに異なる波長選択特性を有している。

図３は、波長選択性フィルタの分光透過特性を示すグラフである。

第１の領域４ａは、入射される照明光のうち、図３に示すように、赤色帯域の第１帯域（例えば、６１５ｎｍ）、緑色帯域の第１帯域（例えば、５１５ｎｍ）及び青色帯域の第１帯域（例えば、４５０ｎｍ）を透過させる。そして、第２の領域４ｂは、入射される照明光のうち、赤色帯域の第２帯域（例えば、６５０ｎｍ）、緑色帯域の第２帯域（例えば、５５０ｎｍ）及び青色帯域の第２帯域（例えば、４７５ｎｍ）を透過させる。すなわち、この波長選択性フィルタ４は、回転操作されることにより、照明光の赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第１帯域と第２帯域とに時分割的に波長選択して透過させることとなる。なお、このような波長選択性フィルタ４としては、例えば、「Ｉｎｆｉｔｅｃ」（商品名）などを使用することができる。

波長選択性フィルタ４を経た照明光は、図１に示すように、ミラー５及びフィールドレンズ６を経て、色分解手段となるＧ／ＲＢダイクロイックミラー７に入射される。なお、波長選択性フィルタ４は、フィールドレンズ６を経た照明光が入射される位置に配置してもよく、また、インテグレータ３を経た照明光が入射される位置及びフィールドレンズ６を経た照明光が入射される位置の両方に配置してもよい。

Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー７は、入射された照明光を、Ｇ光（緑色帯域成分）と、Ｒ光（赤色帯域成分）及びＢ光（青色帯域成分）とに分離し、Ｇ光を反射し、Ｒ光及びＢ光を透過させる。Ｒ光及びＢ光が混合した照明光は、Ｍ光（マゼンタ光）となっている。

図４は、本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す側面図である。

Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー７により反射されたＧ光は、図４に示すように、装置の下方側に偏向されて、４５°に傾斜された第１のＧ用ワイヤグリッド（Wire Grid）８ａに入射される。第１のＧ用ワイヤグリッド８ａは、Ｇ光のうちのＰ偏光を透過する。第１のＧ用ワイヤグリッド８ａを透過したＰ偏光のＧ光は、Ｇ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）９ａを経て、第１の緑色用表示デバイスである第１のＧデバイス１０ａに入射する。この第１のＧデバイス１０ａは、ＬＣＯＳデバイスである。この第１のＧデバイス１０ａは、表示画像のうちの緑色帯域の第１帯域成分に応じて、Ｇ光を偏光変調する。第１のＧデバイス１０ａに入射したＧ光は、この第１のＧデバイス１０ａに反射され、第１のＧ用ワイヤグリッド８ａに戻る。第１のＧデバイス１０ａにおいてＳ偏光に変調された成分（変調光）は、第１のＧ用ワイヤグリッド８ａにより反射され、リレーレンズ１１を経て、ミラー１２により上方側に偏向され、４５°に傾斜された第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂに入射される。第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂは、Ｇ光のうちのＳ偏光を反射する。なお、ここでは、Ｇ光は、第１のＧ用ワイヤグリッド８ａを経ていることにより、ほぼＳ偏光成分のみとなっている。

第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂにより反射されたＳ偏光のＧ光は、Ｇ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）９ｂを経て、第２の緑色用表示デバイスである第２のＧデバイス１０ｂに入射する。この第２のＧデバイス１０ｂは、ＬＣＯＳデバイスである。この第２のＧデバイス１０ｂは、表示画像のうちの緑色帯域の第２帯域成分に応じて、Ｇ光を偏光変調する。第２のＧデバイス１０ｂに入射したＧ光は、この第２のＧデバイス１０ｂに反射され、第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂに戻る。第２のＧデバイス１０ｂにおいてＰ偏光に変調された成分は、第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂを透過し、ＲＧＢダイクロプリズム１３に後面より入射する。

一方、Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー７を透過したＣ光は、図１に示すように、色分解手段となるＲ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４に入射される。このＲ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４は、入射された照明光を、Ｒ光（赤色帯域成分）及びＢ光（青色帯域成分）とに分離し、それぞれを９０°偏向させて反対方向に出射する。

Ｒ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４を経たＲ光は、４５°に傾斜された第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａに入射される。第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａは、Ｒ光のうちのＰ偏光を透過する。第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａを透過したＰ偏光のＲ光は、Ｒ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）１６ａを経て、第１の赤色用表示デバイスである第１のＲデバイス１７ａに入射する。この第１のＲデバイス１７ａは、ＬＣＯＳデバイスである。この第１のＲデバイス１７ａは、表示画像のうちの赤色帯域の第１帯域成分に応じて、Ｒ光を偏光変調する。第１のＲデバイス１７ａに入射したＲ光は、この第１のＲデバイス１７ａに反射され、第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａに戻る。第１のＲデバイス１７ａにおいてＳ偏光に変調された成分（変調光）は、第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａにより反射され、リレーレンズ１８及びフィールドレンズ１９を経て、４５°に傾斜された第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂに入射される。第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂは、Ｒ光のうちのＳ偏光を反射する。なお、ここでは、Ｒ光は、第１のＲ用ワイヤグリッド１５ａを経ていることにより、ほぼＳ偏光成分のみとなっている。

第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂにより反射されたＳ偏光のＲ光は、Ｒ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）１６ｂを経て、第２の赤色用表示デバイスである第２のＲデバイス１７ｂに入射する。この第２のＲデバイス１７ｂは、ＬＣＯＳデバイスである。この第２のＲデバイス１７ｂは、表示画像のうちの赤色帯域の第２帯域成分に応じて、Ｒ光を偏光変調する。第２のＲデバイス１７ｂに入射したＲ光は、この第２のＲデバイス１７ｂに反射され、第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂに戻る。第２のＲデバイス１７ｂにおいてＰ偏光に変調された成分は、第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂを透過し、ＲＧＢダイクロプリズム１３に一側面より入射する。

また、Ｒ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４を経たＢ光は、４５°に傾斜された第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａに入射される。第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａは、Ｂ光のうちのＰ偏光を透過する。第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａを透過したＰ偏光のＢ光は、Ｂ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）２１ａを経て、第１の青色用表示デバイスである第１のＢデバイス２２ａに入射する。この第１のＢデバイス２２ａは、ＬＣＯＳデバイスである。この第１のＢデバイス２２ａは、表示画像のうちの青色帯域の第１帯域成分に応じて、Ｂ光を偏光変調する。第１のＢデバイス２２ａに入射したＢ光は、この第１のＢデバイス２２ａに反射され、第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａに戻る。第１のＢデバイス２２ａにおいてＳ偏光に変調された成分（変調光）は、第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａにより反射され、リレーレンズ２３及びフィールドレンズ２４を経て、４５°に傾斜された第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂに入射される。第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂは、Ｂ光のうちのＳ偏光を反射する。なお、ここでは、Ｂ光は、第１のＢ用ワイヤグリッド２０ａを経ていることにより、ほぼＳ偏光成分のみとなっている。

第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂにより反射されたＳ偏光のＢ光は、Ｂ光の波長に適合したリターダ（λ／４板）２１ｂを経て、第２の青色用表示デバイスである第２のＢデバイス２２ｂに入射する。この第２のＢデバイス２２ｂは、ＬＣＯＳデバイスである。この第２のＢデバイス２２ｂは、表示画像のうちの青色帯域の第２帯域成分に応じて、Ｂ光を偏光変調する。第２のＢデバイス２２ｂに入射したＢ光は、この第２のＢデバイス２２ｂに反射され、第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂに戻る。第２のＢデバイス２２ｂにおいてＰ偏光に変調された成分は、第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂを透過し、ＲＧＢダイクロプリズム１３に他側面より入射する。

ＲＧＢダイクロプリズム１３に３方向から入射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光は、色合成され、このＲＧＢダイクロプリズム１３の前方に出射されて、結像レンズ系となる投射レンズ２５に入射される。なお、ＲＧＢダイクロプリズム１３と投射レンズ２５との間には、第２のＧ用ワイヤグリッド８ｂ、第２のＲ用ワイヤグリッド１５ｂ及び第２のＢ用ワイヤグリッド２０ｂを透過するときに発生する収差補正をするウェッジガラス２８と、表示画像のコントラストを確保するためのアナライザ（ワイヤグリッド）２９とが挿入されている。ＲＧＢダイクロプリズム１３からの出射光は、ウェッジガラス２８及びアナライザ２９を透過して、投射レンズ２５に入射される。この投射レンズ２５は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。

この画像表示装置においては、波長選択性フィルタ４、Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー７及びＲ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４により分離された６原色の光に対応する画像信号が、各表示デバイス１０ａ，１０ｂ，１７ａ，１７ｂ，２２ａ，２２ｂに入力される。そして、光源１からの照明光は、色分解された後、Ｒ光の第１帯域及び第２帯域については、２枚のＲデバイス１７ａ，１７ｂによって変調され、Ｇ光の第１帯域及び第２帯域については、２枚の第２のＧデバイス１０ａ，１０ｂによって変調され、Ｂ光の第１帯域及び第２帯域については、２枚のＢデバイス２２ａ，２２ｂによって変調される。したがって、この画像表示装置においては、同一のフレーム内において、黒表示の部分のみを光源光を絞った状態と同じく暗く表示することができる。すなわち、以下の式に示すように、表示画像のコントラスト（Total-Cont.）は、各表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａによるコントラスト（ＲＧＢDevice-Cont.）と、対応する各表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂによるコントラスト（Ｒ´Ｇ´Ｂ´Device-Cont.）とを乗算した値となる。
〔Total-Cont.〕＝〔ＲＧＢDevice-Cont.〕×〔Ｒ´Ｇ´Ｂ´Device-Cont〕

例えば、各表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａによるコントラストが１０００：１であり、対応する各表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂによるコントラストも１０００：１である場合には、表示画像のコントラストの向上は、以下のように、１００万：１となる。
〔１０００：１〕×〔１０００：１〕＝〔１００００００：１〕

このように、この画像表示装置においては、人間の目のダイナミックレンジ（コントラスト範囲）とされている１０万：１を超えるコントラストの画像を表示することが可能である。

そして、この画像表示装置においては、波長選択性フィルタ４、Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー７及びＲ／Ｂクロスダイクロイックミラー１４により分離された６原色を用いて画像表示を行うため、色度図上において、これらの座標点を結んだ内側の色は全て再現することができる。

図５は、本発明に係る画像表示装置において再現される色再現範囲を示す色度図である。

すなわち、本発明に係る画像表示装置においては、図５に示すように、青色帯域の第１帯域（例えば、４５０ｎｍ）、青色帯域の第２帯域（例えば、４７５ｎｍ）、緑色帯域の第１帯域（例えば、５１５ｎｍ）、緑色帯域の第２帯域（例えば、５５０ｎｍ）、赤色帯域の第１帯域（例えば、６１５ｎｍ）及び赤色帯域の第２帯域（例えば、６５０ｎｍ）によって囲まれる範囲の色の再現が可能である。なお、図５において、点線で囲んだ領域は、「デジタルシネマ」（ＤＣＩスペック）で規定されている色再現範囲である。本発明に係る画像表示装置における色再現範囲は、このＤＣＩスペックで規定されている色再現範囲よりも十分に広いものとなっており、また、原色に黒（グレー）が混じることもなく、人の目が感じる色範囲（馬蹄図の範囲）をほぼ全てカバーしている。

〔各デバイスの駆動の説明〕
前述した画像表示装置においては、各表示デバイス１０ａ，１０ｂ，１７ａ，１７ｂ，２２ａ，２２ｂの駆動は、表示画像において元の画像信号に要求されるγ特性や諧調精度（Bit精度）が確保されるように行うことが好ましい。

そのため、各表示デバイス１０ａ，１０ｂ，１７ａ，１７ｂ，２２ａ，２２ｂにおける光変調度をＧｆ（ｔ）、Ｒｆ（ｔ）、Ｂｆ（ｔ）、Ｇ´ｆ（ｔ）、Ｒ´ｆ（ｔ）、Ｂ´ｆ（ｔ）とすると、スクリーンに投射されるＲＧＢ各色光は、各第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａの光変調度と対応する第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂの光変調度とを乗算したものとなる。すなわち、スクリーンに投射される赤色光の出力Ｒ、緑色光の出力Ｇ及び青色光の出力Ｂは、以下の式で表される。
〔出力Ｒ〕＝Ｒｆ（ｔ）・Ｒ´ｆ（ｔ）
〔出力Ｇ〕＝Ｇｆ（ｔ）・Ｇ´ｆ（ｔ）
〔出力Ｂ〕＝Ｂｆ（ｔ）・Ｂ´ｆ（ｔ）

液晶表示デバイス以外の、例えば、ＤＬＰデバイス等、リニアなＶｔ特性（Voltage Transmission：Ｓ字カーブとも言う）を有する表示デバイスを使用した場合には、ＲＧＢ各色について同じ式であらわされる。したがって、各第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａに対応する各第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂは、各第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａとほぼ同様に駆動すればよい。

また、入力信号のビット（Bit）数についても、Ｒｆ（ｔ）とＲ´ｆ（ｔ）、Ｇｆ（ｔ）とＧ´ｆ（ｔ）、Ｂｆ（ｔ）とＢ´ｆ（ｔ）のそれぞれの掛け算で考えればよいため、通常の８ビット信号（例えば、パソコンにおけるＤＶＩ出力等）を用いる場合には、Ｒｆ（ｔ）について４ビット、Ｒ´ｆ（ｔ）について４ビットというように分けることが可能となる（Ｇ光及びＢ光についても同様である）。１０ビットの信号を用いる場合には、５ビットづつ、１６ビットの信号を用いる場合には、８ビットづつに分けることができ、各デバイスを駆動する出力回路のビット精度が低くても、高いビット精度、すなわち、高い諧調性を実現することができる。すなわち、各デバイスを８ビットのＤ／Ａ出力信号で駆動した場合には、各色について１６ビットの諧調を表現することができ、高い諧調性を有する画像を表示することができる。

なお、表示デバイスとしてＬＣＯＳを使用した場合には、ＲＧＢ各色光の波長に依ってＶｔ特性が異なり、液晶分子を回転させ光変調を行うために必要とされる液晶駆動電圧のレベルが各色ごとで異なる。そのため、各第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａ及び対応する各第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂにより変調されたＲＧＢ各色光の出カが、入力信号のγ特性に合うように、逆γ及び各デバイスのＳ字カーブ補正をも含めた補正を行うことが好ましい。

図６は、本発明に係る画像表示装置の表示デバイスを駆動するための機能ブロック図である。

この画像表示装置において、ＲＧＢ各色の第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａ及び対応する第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂを駆動させるには、図６に示すように、ＲＧＢ各色光についての駆動信号に基づいて、各表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａ，１０ｂ，１７ｂ，２２ｂの駆動信号を生成するようにする。

すなわち、図６に示すブロック図において、Ｒ光入力信号は、入力ブロック３１に入力される。この入力ブロック３１は、入力されたＨＤＴＶ信号やコンビュータ信号を、後段のデジタル回路のためのＬＶＤＳ信号として、ビット（Bit）をそろえて送る。

次に、入力ブロック３１を経た信号は、逆γブロック３２に送られる。逆γブロック３２は、ＨＤ入力信号等の２．２乗γのかかった信号を、以降のブロックでの演算をしやすくするため、一旦逆γをかけ、リニアガンマに戻す。

逆γブロック３２を経た信号は、画像処理ブロック３３に送られる。画像処理ブロック３３は、逆γブロック３２でリニア信号に戻された信号について、種々の画像処理を行う。すなわち、画像処理ブロック３３では、ＣＧＰ（Computer Graphics Processor）、ブレンダリング、ＣＰ（Color Processor）等の処理を行う。

画像処理ブロック３３を経た信号は、ＲＶｔブロック３４に送られる。ＲＶｔブロック３４は、ＲＧＢ各色用の表示デバイスごとに異なるＶｔ特性について、ルックアップテーブルを用いて逆補正する。

ＲＶｔブロック３４を経た信号は、Ｒ−シェーディング（Shading）３５に送られる。Ｒ−シェーディング３５は、Ｒデバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。

Ｒ−シェーディング３５を経た信号は、ＲドライブＤ／Ａコンバータ３６に送られる。ＲドライブＤ／Ａコンバータ３６は、Ｒ−シェーディング３５により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。ＲドライブＤ／Ａコンバータ３６は、第１のＲデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

ＲドライブＤ／Ａコンバータ３６からのドライブ電圧は、第１のＲデバイス１７ａに供給される。第１のＲデバイス１７ａにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

同様に、Ｇ光入力信号は、入力ブロック４１に入力され、逆γブロック４２、画像処理ブロック４３を経て、ＧＶｔブロック４４に送られる。ＧＶｔブロック４４を経た信号は、Ｇ−シェーディング（Shading）４５、ＧドライブＤ／Ａコンバータ４６を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。ＧドライブＤ／Ａコンバータ４６は、第１のＧデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

ＧドライブＤ／Ａコンバータ４６からのドライブ電圧は、第１のＧデバイス１０ａに供給される。第１のＧデバイス１０ａにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

また、同様に、Ｂ光入力信号は、入力ブロック５１に入力され、逆γブロック５２、画像処理ブロック５３を経て、ＢＶｔブロック５４に送られる。ＢＶｔブロック５４を経た信号は、Ｂ−シェーディング（Shading）５５、ＢドライブＤ／Ａコンバータ５６を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。ＢドライブＤ／Ａコンバータ５６は、第１のＢデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

ＢドライブＤ／Ａコンバータ５６からのドライブ電圧は、第１のＢデバイス２２ａに供給される。第１のＢデバイス２２ａにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

そして、画像処理ブロック３３からの出力信号は、Ｒ´Ｖｔブロック６４にも送られる。Ｒ´Ｖｔブロック６４を経た信号は、Ｒ´−シェーディング（Shading）６５に送られる。Ｒ´−シェーディング６５は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。

Ｒ´−シェーディング６５を経た信号は、Ｒ´ドライブＤ／Ａコンバータ６６に送られる。Ｒ´ドライブＤ／Ａコンバータ６６は、Ｒ´−シェーディング６５により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第２のＲデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。Ｒ´ドライブＤ／Ａコンバータ６６は、第２のＲデバイス１７ｂの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

Ｒ´ドライブＤ／Ａコンバータ６６からのドライブ電圧は、第２のＲデバイス１７ｂに供給される。第２のＲデバイス１７ｂにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

また、画像処理ブロック４３からの出力信号は、Ｇ´Ｖｔブロック７４にも送られる。Ｇ´Ｖｔブロック７４を経た信号は、Ｇ´−シェーディング（Shading）７５に送られる。Ｇ´−シェーディング７５は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。

Ｇ´−シェーディング７５を経た信号は、Ｇ´ドライブＤ／Ａコンバータ７６に送られる。Ｇ´ドライブＤ／Ａコンバータ７６は、Ｇ´−シェーディング７５により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第２のＧデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。Ｇ´ドライブＤ／Ａコンバータ７６は、第２のＧデバイス１０ｂの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

Ｇ´ドライブＤ／Ａコンバータ７６からのドライブ電圧は、第２のＧデバイス１０ｂに供給される。第２のＧデバイス１０ｂにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

さらに、画像処理ブロック５３からの出力信号は、Ｂ´Ｖｔブロック８４にも送られる。Ｂ´Ｖｔブロック８４を経た信号は、Ｂ´−シェーディング（Shading）８５に送られる。Ｂ´−シェーディング８５は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。

Ｂ´−シェーディング８５を経た信号は、Ｂ´ドライブＤ／Ａコンバータ８６に送られる。Ｂ´ドライブＤ／Ａコンバータ８６は、Ｂ´−シェーディング８５により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第２のＢデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。Ｂ´ドライブＤ／Ａコンバータ８６は、第２のＢデバイス２２ｂの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。

Ｂ´ドライブＤ／Ａコンバータ８６からのドライブ電圧は、第２のＢデバイス２２ｂに供給される。第２のＢデバイス２２ｂにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。

そして、ＧドライブＤ／Ａコンバータ４６からの同期信号が、フィルタ駆動回路８７に送られる。このフィルタ駆動回路８７は、駆動モータ８８を制御し、画像信号の垂直周期に同期して、波長選択性フィルタ４を回転操作する。なお、波長選択性フィルタ４の回転を制御するための同期信号をＧドライブＤ／Ａコンバータ４６から得ているのは、デバイス駆動の垂直周期と同期をとるためである。また、波長選択性フィルタ４の回転速度を検出し、フィードバック制御することにより、波長選択性フィルタ４が正確に回転されるようにすることが好ましい。

図７は、デバイス駆動信号と波長選択性フィルタの回転のタイミング関係を示すグラフである。

各表示デバイス１０ａ，１０ｂ，１７ａ，１７ｂ，２２ａ，２２ｂの駆動信号と波長選択性フィルタ４の回転のタイミング関係は、図７に示すように、波長選択性フィルタ４の第１の領域４ａを照明光が透過しているときが、ＲＧＢ各色の第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａの表示期間に相当し、第２の領域４ｂを照明光が透過しているときが、ＲＧＢ各色の第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂの表示期間に相当する。

各表示デバイスに供給される画像信号は、図７中の波形２Ａ＋、２Ａ−が各第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａに相当し、図７中の波形２Ｂ＋、２Ｂ−が各第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂに相当している。各波形において正負が一組になっているのは、各表示デバイスをフィールド倍速で駆動しているためである。各表示デバイスをこのように駆動することにより、波長選択性フィルタ４の第１の領域４ａ及び第２の領域４ｂを透して、１フレーム期間の間に６原色の光を交互に投射することになり、前述したような広い色再現の画像を表示することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
図８は、本発明の第２の実施の形態における画像表示装置の構成を示す平面図である。

そして、本発明に係る画像表示装置においては、前述の構成において、ＲＧＢ各色の第１の表示デバイス１０ａ，１７ａ，２２ａに右目用画像の画像信号を入力し、ＲＧＢ各色の第２の表示デバイス１０ｂ，１７ｂ，２２ｂに左目用画像の画像信号を入力することにより、立体画像の表示を行うことができる。

この場合には、図８に示すように、投射レンズ２５によりスクリーン２６上に結像された画像を、前述した波長選択性フィルタ４と同様の分光透過特性を有する眼鏡２７を透して観察する。この眼鏡２７の右眼部は、波長選択性フィルタ４の第１の領域４ａと同様の特性を有し、すなわち、赤色帯域の第１帯域、緑色帯域の第１帯域及び青色帯域の第１帯域を透過させる。また、この眼鏡２７の左眼部は、波長選択性フィルタ４の第２の領域４ｂと同様の特性を有し、すなわち、赤色帯域の第２帯域、緑色帯域の第２帯域及び青色帯域の第２帯域を透過させる。

この場合にも、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲が得られるとともに、人間の目のダイナミックレンジ（１０万：１）以上の良好なコントラストの画像表示が可能である。また、この画像表示装置においては、左右の目に入るクロストークの比（完全消光比）の極めて低い立体画像表示を行うことができる。

本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す平面図である。 本発明に係る画像表示装置における波長選択性フィルタの構成を示す正面図である。 本発明に係る画像表示装置における波長選択性フィルタの分光透過特性を示すグラフである。 本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態における構成を示す側面図である。 本発明に係る画像表示装置において再現される色再現範囲を示す色度図である。 本発明に係る画像表示装置の表示デバイスを駆動するための機能ブロック図である。 本発明に係る画像表示装置におけるデバイス駆動信号と波長選択性フィルタの回転のタイミング関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における画像表示装置の構成を示す平面図である。 従来の画像表示装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 光源
４ 波長選択性フィルタ
７ Ｇ／ＲＢダイクロイックミラー
１０ａ 第１のＧデバイス
１０ｂ 第２のＧデバイス
１３ ＲＧＢダイクロプリズム
１４ Ｒ／Ｂクロスダイクロイックミラー
１７ａ 第１のＲデバイス
１７ｂ 第２のＲデバイス
２２ａ 第１のＢデバイス
２２ｂ 第２のＢデバイス
２５ 投射レンズ
２６ スクリーン
２７ 眼鏡

Claims (2)

1. 光源と、
   前記光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、
   前記色分解手段に入射される照明光、または、前記色分解手段を経た照明光について、赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第１帯域と第２帯域とに時分割的に波長選択して透過させる少なくとも１つ以上の波長選択性フィルタと、
   前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た赤色帯域の照明光が入射される第１の赤色用表示デバイスと、
   前記第１の赤色用表示デバイスを経た赤色帯域の変調光が入射される第２の赤色用表示デバイスと、
   前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た緑色帯域の照明光が入射される第１の緑色用表示デバイスと、
   前記第１の緑色用表示デバイスを経た緑色帯域の変調光が入射される第２の緑色用表示デバイスと、
   前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た青色帯域の照明光が入射される第１の青色用表示デバイスと、
   前記第１の青色用表示デバイスを経た青色帯域の変調光が入射される第２の青色用表示デバイスと、
   前記第２の赤色用表示デバイスを経た変調光、第２の緑色用表示デバイスを経た変調光及び第２の青色用表示デバイスを経た変調光を合成する色合成手段と、
   前記色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系と、
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の赤色用表示デバイス、前記第１の緑色用表示デバイス及び前記第１の青色用表示デバイスに右目用画像の画像信号を入力し、
   前記第２の赤色用表示デバイス、前記第２の緑色用表示デバイス及び前記第２の青色用表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力し、
   前記結像レンズ系により結像された画像を、赤色帯域の第１帯域、緑色帯域の第１帯域及び青色帯域の第１帯域を透過させる波長選択性フィルタと、赤色帯域の第２帯域、緑色帯域の第２帯域及び青色帯域の第２帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより、立体画像の表示を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。

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