图像显示装置及投影机的制作方法

专利名称：图像显示装置及投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影机等的图像显示装置。另外，本发明涉及图像显示装置的画面质量改善技术，特别涉及到适于实现显示亮度动态范围的扩大和高灰度等级化的光学结构。
背景技术：
近年来，人们要求图像显示装置的高对比度化，并且对高对比度投影机的期望正在增高。因此，当务之急是实现高画面质量且高对比度的投影机。
在下述图像显示装置中成为问题的特性方面，存在莫尔条纹的发生，该图像显示装置具有第1规则排列的空间调制元件和第2规则排列的空间调制元件这2个空间调制元件。莫尔条纹有因2个或2个以上规则图形的重合而发生的特征，通过使其一方的规则性在光学上得以均匀化，就可以避免莫尔条纹，并且作为其解决方法已提出设置低通滤波器(LPF)的技术(参见日本专利第3506144号公报、日本专利第3230225号公报、日本特开平8-122709号公报及日本特开平5-307174号公报)。
但是，在日本专利第3506144号公报和日本专利第3230225号公报中，是一种涉及直观式显示装置的发明，在使用2个空间光调制装置的显示装置中存在下述问题，即在使第1光线强度分布均匀、并还确定用来将由第1调制光线调制后的光线引导到第2空间光调制元件预定部位的照明光学系统时，因在照明光学系统中确定的光圈值(F number)而使效果变得零散，不能获得充分的效果，或者由于从棱镜边缘发生的由棱线产生的衍射的影响，导到第2空间调制元件中的光线成为使对比度下降的原因。
另外，对于由日本特开平8-122709号公报和日本特开平5-307174号公报定义出的LPF来说，产生上述那种问题，并且在衍射型光学元件中，由于2次衍射、3次衍射等的影响，因射向预定位置以外的照明光而使对比度下降。
另外，就双折射方式而言，在伴随偏振光成份的照明中，需要使相位板组合之后进行偏振变换，光线利用效率下降、结构变得复杂且高价并且利用表面反射的对比度下降，而成为问题。
再者，近年来，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、EL(Electro-luminescence，电致发光)显示器、等离子体显示器、CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)、投影机等电子显示装置中的画面质量改善异常显著，并且对于分辨率、色域，正在实现具有与人的视觉特性大致匹敌的性能之装置。但是，从亮度动态范围来看，一般情况下其再现范围是1～102[nit]左右的范围，并且灰度等级数是8位。另一方面，一般认为，人的视觉能一次感知的亮度动态范围的范围在10-2～104[nit]左右，并且亮度辨别能力为0.2[nit]，若将其换算成灰度等级数，则相当于12位。若经由这种视觉特性来观看现有的显示装置的显示图像，则亮度动态范围的窄小度较为显著，除此之外由于阴影部或最亮部的灰度等级不足，因而对于显示图像的真实和感染力，感觉到不能令人满意。
另外，对于在电影和游戏等中使用的CG(Computer Graphics，计算机绘图)来说，使显示数据(下面，称为HDR(High Dynamic Range，高动态范围)显示数据。)具有接近人的视觉的亮度动态范围、灰度等级特性来追求描绘的真实的倾向，正在成为主流。但是，存在下述问题，即由于对其进行显示的显示装置的性能不足，因而不能充分发挥CG内容原有的表现力。
再者，在下一代OS(Operating System，操作系统)中，预先设定采用16位色空间，和目前的8位色空间相比，动态范围、灰度等级数飞跃性增大。因此，预测出对实现可产生16位色空间的高动态范围、高灰度等级的电子显示装置的要求有所增高。
在显示装置之中，液晶投影机、DLP(Digital Light Processing，数字光处理，商标)投影机之类的投影式显示装置(投影机)可以进行大画面显示，在再现显示图像的真实和感染力方面是有效的显示装置。在该领域中，为了解决上述问题，已提出下述的方案(例如，参见特开平6-167690号公报)。
用于扩大亮度动态范围的基本结构为，使来自光源的射出光束由第1光调制元件进行调制来形成预期的照明光量分布，并将该照明光量分布传导到第2光调制元件上对其进行照明。作为光调制元件，例如有透射型调制元件，该透射型调制元件具有多个像素以二维方式周期性排列的结构，并且能控制二维的透射率分布。作为其代表示例，可举出液晶光阀。另外，也可以取代透射型调制元件而使用反射式调制元件，作为其代表示例可举出DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)元件。第1及第2透射型调制元件(反射式调制元件)通过由图像信号形成的第1及第2调制信号来分别单独地被进行驱动控制。
现在，要考虑使用暗显示的透射率为0.2％、亮显示的透射率为60％的光调制元件的情形。在单独使用光调制元件的结构中，其亮度动态范围为60/0.2＝300。另一方面，在将上述第1及第2光调制元件加以组合的结构中，由于相当于以光学方式串联配置亮度动态范围为300的光调制元件，因而在理论上可以实现300×300＝90000的亮度动态范围。另外，对于灰度等级特性，与其同等的构思也成立，通过以光学方式串联配置8位灰度等级的光调制元件，而可以获得超过8位的灰度等级特性。
但是，对于上述结构的图像显示装置而言，因为将由第1光调制元件所形成的光学像传导到第2光调制元件上，所以有时发生因各光调制元件的像素图形之间的光学性重合引起的画面质量劣化。
例如，在第1及第2光调制元件具有周期结构的遮光图形(黑色条纹、黑色矩阵等)时，由于双方稍稍的对准偏离，而产生莫尔条纹使显示图像的画面质量劣化。

发明内容
本发明的第1形态是鉴于这种状况而作出的，其目的为提供一种图像显示装置，该图像显示装置即使在通过规则排列的空间光调制元件调制后的图像信息于要投影的第2光调制元件上形成规则配置的图形时，也可以减轻因空间调制元件图形和第2光调制元件上所设置的图形而产生的莫尔条纹，显示高对比度的图像。
为了达到上述目的，本发明的第1形态是一种图像显示装置，其根据显示图像数据对来自光源的光进行调制并显示图像，其具有第1光调制元件，用来调制来自上述光源的光，并被规则排列；第2光调制元件，用来调制来自上述第1光调制元件的光，并被规则排列；以及照明光学系统，用来将由上述第1光调制元件调制后的光线引导到第2光调制元件中；上述照明光学系统具备光学元件，该光学元件用来在上述第1光调制元件和第2光调制元件之间将第1光调制元件的光线分光到第2光调制元件的预定位置上进行照明；上述光学元件具有棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件构成；上述折射面用来使上述入射光向预定方向偏折。
另外，上述折射面也可以按向下述区域引导上述入射光的那种朝向进行配置，并且在上述折射面和在对光轴大致垂直的方向上所形成的基准面之间具有预定角度，上述区域与上述入射光在上述棱镜组中直进时的入射位置相邻。
另外，上述棱镜组也可以由在第1方向上的剖面形状为大致梯形形状、在与上述第1方向大致正交的第2方向具有长度方向的2组棱镜元件构成，上述2组棱镜元件分别设置为，上述长度方向间大致正交，上述梯形形状的斜面对应于上述折射面。
另外，上述棱镜元件至少具有4个上述折射面，上述折射面按分别不同的朝向进行配置，上述光学元件不满足衍射条件。
另外，形成上述棱镜组的棱镜元件的形状也可以由2种或2种以上的形状构成。
另外，上述光学元件的像素移动量对于预定方向的像素间距，也可以是1/2或1/2以下。
另外，上述棱镜组上的棱镜元件数也可以根据上述照明光学系统的光圈值来决定。
如同上面所说明的那样，根据本发明的第1形态，可以提供一种图像显示系统，该图像显示系统即使在由规则排列的空间光调制元件调制后的图像信息于要投影的第2光调制元件上形成规则配置的图形时，通过对由空间调制元件调制后的光线进行分割投影，就可以减轻因空间调制元件图形和第2光调制元件上所设置的图形而产生的莫尔条纹，显示高对比度的图像。
另外，本发明的第2形态是鉴于上述状况而作出的，其目的为提供图像显示装置及投影机，该图像显示装置及投影机可以谋求亮度动态范围的扩大，并抑制由多个光调制元件的光学性重合而产生的画面质量劣化。
为了达到上述目的，本发明的第2形态所涉及的第1装置用于根据显示图像数据对来自光源的光进行调制并显示图像，其具有第1光调制元件，用来调制来自上述光源的光；第2光调制元件，用来调制来自上述第1光调制元件的光；中继光学系统，配置于上述第1光调制元件和上述第2光调制元件之间，用来将由上述第1光调制元件所形成的光学像传导到上述第2光调制元件的像素面上；光学低通滤波器，配置于上述第1光调制元件和上述第2光调制元件之间；以及微透镜阵列，用来将来自上述光学低通滤波器的光聚集到上述第2光调制元件的各像素上。
在该图像显示装置中，通过以光学方式串联配置的2个光调制元件，经过2个阶段的图像形成过程对来自光源的光进行调制。其结果为，该图像显示装置可以实现亮度动态范围的扩大和灰度等级数的增大。
另外，通过在上述第1光调制元件和上述第2光调制元件之间配置中继光学系统，而可以减低光学像差。也就是说，在该图像显示装置中，来自第1光调制元件的光以较高的精度不断向第2光调制元件进行传导。
中继光学系统既可以使用透射型光学元件(透镜等)及反射式光学元件(反射镜等)的任一种来构成，也可以使用双方来构成。由于中继光学系统具有双侧远心性，因而能可靠地谋求传导到第2光调制元件像素面上的像的明亮度、色调及对比度等的均匀化，使图像显示品质良好。再者，可以把与第2光调制元件光轴方向的配置位置有关的容许误差范围取得较宽，能谋求设计和结构的简单化以及制造成本的减低。
在上述图像显示装置中，因为在第1光调制元件和第2光调制元件之间配置光学低通滤波器，所以能抑制因第1光调制元件和第2光调制元件的光学重合而产生的特有的画面质量劣化。光学低通滤波器具有使图像模糊的功能，可以使用棱镜型、衍射光栅型及晶体型等各种器件。
通过借助于光学低通滤波器使由第1光调制元件所形成的光学像变得模糊，使莫尔条纹等的伴随像素图形之间的光学重合的画面质量劣化现象难以发生。
再者，在上述图像显示装置中，利用微透镜阵列来抑制伴随光学低通滤波器的配置的亮度下降。也就是说，利用微透镜阵列使来自光学低通滤波器的光聚集到第2光调制元件的各像素上，使显示图像的明亮度得到提高。
另外，在上述图像显示装置中优选的是，上述第1光调制元件及上述第2光调制元件的各像素包括开口部和遮光部，上述光学低通滤波器的构成为，使通过上述第1光调制元件的上述开口部的光的一部分弯折，使该光重叠到由上述第1光调制元件的上述遮光部所形成的暗部上。
根据这种结构，在第2光调制元件的光入射面上等的预定面上，由第1光调制元件的遮光部形成的暗部变得不明显，能更为可靠地抑制莫尔条纹等的伴随遮光图形之间的光学重合的像素劣化现象。
上述光学低通滤波器可以构成为，包括棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件的集合体构成。
这种情况下，上述棱镜元件可以构成为，包括平坦部和多角锥形状的棱镜部。
另外，上述微透镜阵列可以构成为，包括配置于上述第2光调制元件的光入射方、与上述第2光调制元件的各像素以一对一的形态对应的透镜组。
本发明的第2形态所涉及的第2装置是一种投影机，其具备上述的图像显示装置和投影机构。
在上述投影机中，因为具备在亮度动态范围的扩大和显示图像的高画面质量化方面优良的图像显示装置，所以通过大画面显示，就可以有效再现显示图像的真实和感染力。


图1是本发明第1形态的第1实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构图。
图2是表示图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第1光调制元件的周期结构的说明图。
图3表示的是图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的棱镜组的立体结构。
图4是表示图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第1光调制元件和中继透镜中所包括的棱镜组之间位置关系的说明图。
图5是表示第1光调制元件的开口部和中继透镜中所包括的棱镜组之间位置关系的平面图。
图6是表示图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第1光调制元件的开口部和中继透镜中所包括的棱镜组之间位置关系的平面图。
图7是表示图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第1光调制元件的开口部和中继透镜中所包括的棱镜组之间位置关系的平面图。
图8是图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的中继透镜中所包括的棱镜组的放大图。
图9A～D是将图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第2光调制元件上所投影的投影像的位置按照向棱镜元件折射面入射的入射光进行分开表示的说明图。
图10是表示图1所示、本发明实施方式所涉及的图像显示装置的第2光调制元件上所投影的投影像通过棱镜元件进行分割投影后状态的说明图。
图11是本发明第1形态的第1实施方式的变形例所涉及的图像显示装置的概略结构图。
图12A～C表示的是第2光调制元件表面上的投影光的强度分布。
图13是表示通过对设置于第1调制元件和第2调制元件之间的光路中的棱镜元件折射面的朝向、倾斜角进行变更而可以适当设定第2调制元件上的第1光调制元件的开口部像位置的状态的说明图。
图14是表示通过对设置于第1调制元件和第2调制元件之间的光路中的棱镜元件的折射面的朝向、倾斜角进行变更而可以适当设定第2调制元件上的第1光调制元件的开口部像位置的状态的说明图。
图15A～F是表示设置于第1调制元件和第2调制元件之间的光路中的棱镜组的棱镜元件形状的剖面概略图。
图16是表示棱镜组其他形态的概略结构图。
图17是表示利用图16所示的棱镜组的棱镜形成于第2光调制元件上的投影像的位置关系的说明图。
图18是表示棱镜组的再一其他形态的概略结构图。
图19表示的是本发明第1形态的第2实施方式所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分的立体结构。
图20是表示利用图19所示的棱镜组的入射光分路状态的说明图。
图21是表示在图20中被分路后的光线在投影面上的位置关系的说明图。
图22A～D表示的是第2光调制元件上投影像的光强度分布一个示例。
图23表示的是本发明第1形态的第3实施方式所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分剖面结构。
图24表示的是本发明第1形态的第3实施方式的变形例1所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分剖面结构。
图25表示的是本发明第1形态的第3实施方式的变形例2所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分立体结构。
图26是表示图25所示的棱镜组的单位面积aφ附近的正面图。
图27是表示从本发明第1形态的第3实施方式所涉及的图像显示装置的光源到第2光调制元件的光路的说明图。
图28A、B表示的是用玻璃来构成棱镜组时的主要部分剖面结构，以及用丙烯或zeonex(商品名)来构成棱镜组时的主要部分剖面结构。
图29表示的是本发明第1形态的第3实施方式的变形例3所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分剖面结构。
图30是表示构成图29所示的棱镜组的各棱镜元件形状的说明图。
图31表示的是本发明第1形态的第3实施方式的变形例4所涉及的图像显示装置的棱镜组的主要部分上面结构。
图32是表示构成作为低通滤波器发挥作用的棱镜组的棱镜元件的排列状态一个示例的说明图。
图33是表示构成作为低通滤波器发挥作用的其他棱镜组的棱镜元件的排列状态一个示例的说明图。
图34表示的是本发明所涉及的图像显示装置(投影机)的主要光学结构。
图35表示的是中继透镜的结构。
图36A、B是远心性的说明图。
图37A、B是远心性的说明图。
图38表示的是液晶光阀(色调制光阀)的像素面。
图39A、B是概念表示莫尔条纹发生原因的说明图。
图40A～C是光学低通滤波器的概略结构和功能的说明图。
图41A、B是图40A～C的低通滤波器功能的更为具体的说明图。
图42A、B是单位像素的光学像的说明图。
图43是液晶光阀(亮度调制光阀)的剖面图。
图44表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图45表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图46表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图47表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图48表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图49表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图50表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图51表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图52表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图53表示的是低通滤波器的其他方式示例。
图54是表示利用图53所示的棱镜组(低通滤波器)的入射光的分路状态的说明图。
图55表示在图54中被分路后的光线在投影面上的位置关系。
图56是表示显示控制装置硬件结构的框图。
图57表示的是控制值登记表的数据结构。
图58表示的是控制值登记表的数据结构。
图59是表示显示控制处理的流程图。
图60是用来说明色调调整处理的图。
图61表示的是暂时决定色调制光阀透射率的情形。
图62表示的是以色调制光阀的像素单位来计算亮度调制光阀透射率的情形。
图63A～C表示的是决定亮度调制光阀各像素透射率的情形。
图64A～C表示的是决定色调制光阀各像素透射率的情形。
具体实施例方式
第1形态下面，参照附图来详细说明本发明第1形态的实施方式。
作为使用于本发明所涉及的图像显示装置中、具有规则性地配置的调制元件的光调制元件，除自发光型显示装置(例如，有机EL光调制元件、LED型光调制元件)之外，还可以使用对由光源所发出的光线进行调制的透射型液晶光阀、反射式液晶光阀及倾斜镜器件等，但是在本发明的实施方式所涉及的图像显示装置中，将举例说明在第1光调制元件及第2光调制元件中使用透射型液晶光阀的情形。
图1表示本发明第1形态的第1实施方式所涉及的图像显示装置结构。作为图像显示装置，在本实施方式中将以投影式显示装置为例进行说明。
<第1实施方式>
在图1中，本实施方式所涉及的投影式显示装置包括光源1010；均匀照明机构1020，用来使从光源1010所入射的光的亮度分布得以均匀化；色调制部1014，用来对从均匀照明机构1020所入射的光的波长区域之中的RGB三原色的亮度分别进行调制；中继透镜1200，用来对从色调制部1014所入射的光进行中继；亮度调制液晶光阀1100，用来对从中继透镜1200所入射的光的全波长区域的亮度进行调制；以及投影透镜1110，用来将从亮度调制液晶光阀1100所入射的光投影到屏幕(未图示)上。
光源1010由高压水银灯等的灯1011和用来反射来自灯1011的出射光的反射器1012构成。均匀照明机构1020由2片蝇眼透镜1021、1022，偏振变换元件1023及聚光透镜1024构成。而且，使来自光源1010的光的亮度分布通过2片蝇眼透镜1021、1022得以均匀化，将均匀化后的光通过偏振变换元件1023偏振为可入射色调制光阀的偏振方向，利用聚光透镜1024对进行偏振后的光进行聚光，向色调制部1014出射。
偏振变换元件1023例如由PBS阵列和1/2波长板构成，具有将无序偏振光变换成特定的直线偏振光的功能。
色调制部1014包括作为第1光调制元件的3片透射型液晶光阀(色调制光阀)1160R、1160G、1160B，其将可独立控制透射率的多个像素排列成矩阵状；8片场透镜1041、1042、1050R、1050G、1050B、1170R、1170G、1170B；2片分色镜1030、1035；3片反射镜1036、1045、1046；以及十字分色棱镜1080。
透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B是一种有源矩阵型液晶显示元件，这种液晶显示元件在下述两个玻璃基板之间夹入TN型液晶，并且在外面配置偏振板，上述两个玻璃基板一个是像素电极及用来对其进行驱动的薄膜晶体管元件、薄膜二极管等的开关元件形成为矩阵状的玻璃基板，另一个是在整个面的范围内形成共用电极的玻璃基板。
透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B以下述常态白模式或与其相反的常态黑模式进行驱动，按照所提供的控制值以模态拟方式控制明暗间的灰度等级，该常态白模式在电压非施加状态下成为白/明(透射)状态，在电压施加状态下成为黑/暗(非透射)状态。
十字分色棱镜1080粘贴有4个直角棱镜，并且在其内部，用来反射蓝色光的电介质多层膜1081及用来反射红色光的电介质多层膜1082形成为剖面X字状。利用这些电介质多层膜1081、1082，可以合成RGB三原色的光。
首先，将来自均匀照明机构1020的光通过分色镜1030、1035分光成红色、绿色及蓝色的RGB三原色，并且通过场透镜1041、1042及反射镜1036、1045、1046入射到透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B中。然后，通过各透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B对分光后的RGB三原色的光的亮度进行调制，将调制后的RGB三原色的光通过十字分色棱镜1080进行合成，向中继透镜1200出射。
中继透镜1200将由十字分色棱镜1080合成后的光向作为第2光调制元件的透射型液晶光阀(亮度调制液晶光阀)1100的方向进行投影。在图1所示的中继透镜1200中，于作为光阑共轭位置的光瞳位置上配置作为低通滤波器的棱镜组1025。棱镜组1025设置于第1光调制元件(色调制液晶光阀)1160R、1160G、1160B和第2光调制元件(亮度调制液晶光阀)1100之间的光路中。对于棱镜组1025结构的详细情况，将在下面进行说明。
亮度调制液晶光阀1100和上述色调制液晶光阀1160R、1160G、1160B相同，用来对所入射的光的全波长区域的亮度进行调制，向投影透镜1110射出。
图2表示出，作为第1光调制元件的透射型液晶光阀1160R的周期结构。透射型液晶光阀1160R的液晶面板在2个透明基板之间封入了图像显示所需的液晶层。在液晶层的光入射方，设置用于遮光的黑色矩阵部1062。通过使黑色矩阵部1062对从图1中的超高压水银灯等灯具1011所入射的R光进行遮光，使其不向第2光调制元件1030方射出。另外，被黑色矩阵部1062所包围的矩形区域用来形成开口部1061。
开口部1061使来自灯具1011的R光通过。透过开口部1061的R光透射基板及液晶层。入射到透射型液晶光阀1160R中的R光在液晶层上被调制偏振成分。这样，形成所投影的图像的像素的是，在液晶层上被进行调制并透过开口部1061后的光。开口部1061是使形成像素的光透过的像素部。在作为空间光调制装置发挥作用的透射型液晶光阀1160R中，作为像素部的开口部1061按矩阵状排列多个。
可以认为，透射型液晶光阀1160R排列有由开口部1061和开口部1061周边的黑色矩阵部1062所构成的矩形周期区域。相邻的周期区域没有间隙地周期性反复排列。
这样，作为空间光调制装置发挥作用的透射型液晶光阀1160R，在调制光的射出方具有下述图形的周期结构，该图形具有规则性。还有，透射型液晶光阀1160G、1160B的结构全都和透射型液晶光阀1160R相同。
透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B因为全都具有相同的结构，所以来自各透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B的开口部1061的光正好相互重叠地被投影。因此，在没有设置棱镜组1025时，利用来自各透射型液晶光阀1160R、1160G、1160B的光，周期区域反复排列的图形的像按原状形成到第2光调制元件1100上。
下面，本发明的结构将适当使用第2光调制元件1100上所投影的投影像，来进行说明。
图3表示出棱镜组1025的立体结构。由多个棱镜元件1071构成的棱镜组1025形成于由玻璃或透明树脂构成的透明板1070的射出方表面上。透射型液晶光阀1160R和中继透镜1200内的棱镜组1025按图4所示的关系进行配置。为了易于理解，在图4中省略了除透射型液晶光阀1160R和棱镜组1025之外的其他构成部分的图示。
透过作为一个像素部的开口部1061后的R光成为圆锥形状的发散光而行进。
然后，该R光入射到棱镜组1025之中至少一部分的棱镜组1025上。棱镜组1025由棱镜元件1071构成，该棱镜元件1071至少具备折射面1072和平坦部1073。平坦部1073是与形成有开口部1061的面1080a大致平行的面。棱镜元件1071其宽度PT和从折射面1072之间的棱线到平坦部1073的深度H全都大致相同。因而，棱镜组1025是多个棱镜元件1071按一定周期有规则排列来构成的。
平坦部1073使来自开口部1061的R光按原状透射。另外，折射面1072用来使来自开口部1061的R光进行折射地透射。折射面1072具有在第2光调制元件1030中，将开口部1061的像引导向黑色矩阵部1062的像上的那种折射面1072的朝向及倾斜角度。折射面1072将来自一个开口部1061的光向下述那种预定方向折射，上述预定方向是向黑色矩阵部1062的像上引导的方向。其结果为，在第2光调制元件1030中，于黑色矩阵部1062的像的区域上重叠形成开口部1061的像。
图5、图6、图7是表示开口部1061和棱镜组1025之间位置关系的平面图。在这些图中，各棱镜元件1071如图7所示，呈大致正方形形状。而且，其构成为，对于图5所示的带状黑色矩阵部1062的中心线CL方向，如图6所示与沿着各棱镜元件1071的边部1071a的方向大致成45°。如上所述，透过一个开口部1061后的光向由多个棱镜元件1071构成的一部分棱镜组1025入射。
图8是放大表示棱镜组1025的图。考虑，棱镜组1025和第2光调制元件1100之间的介质(例如空气)具有折射率n1并且构成棱镜组1025的材料具有折射率n2的情形。另外，折射面1072形成为，相对于延长平坦部1073后的基准面1073a成角度θ。下面，将角度θ称为倾斜角度。透射中继透镜1200的光之中的光轴方向的光对平坦部1073大致垂直入射。对平坦部1073垂直入射的光在平坦部1073上不受到折射作用，而按原状直行并在第2光调制元件1100上形成投影像。
相对于此，入射到折射面1072上的光满足下面所示的条件式地进行折射。
n1·sinβ＝n2·sinα在此，角度α是以折射面1072的法线N为基准的入射角度，角度β是射出角度。另外，在与棱镜组1025只相隔距离L的第2光调制元件1100中，直行的光的位置和被折射的光的位置之间的距离S，由下面的式子来表示。
S＝L×ΔβΔβ＝β-α这样，通过控制折射面1072的棱镜倾斜角度θ，就可以任意设定第2光调制元件1100上的作为开口部像1061P移动量的距离S。另外，由图8可知，光线LL2进行折射的方向相应于折射面1072的朝向。换言之，通过控制折射面1072相对开口部1061的朝向，就可以任意设定在第2光调制元件1100中形成开口部像1061P的方向。
在使用上述结构的作为空间光调制装置(第1光调制元件)发挥作用的透射型液晶光阀1160R时，对于由向第2光调制元件1100投影的R光得到的投影像，参照图9A～图9D进行说明。图9A表示，第2光调制元件1100中的一个周期区域像1063P。大致垂直入射到棱镜元件1071的平坦部1073上的光在平坦部1073上不受到折射作用而直行。直行的光通过第2光调制元件1100，在周期区域像1063P的中央部上形成开口部像(直接透射像)1061P。
接着，要考虑入射到棱镜元件1071的折射面1072a上的光。入射到折射面1072a上的光受到由分别对应于折射面1072a的朝向、倾斜角度θ及面积P1的折射方向、折射量及折射光量而产生的折射作用。如上所述，棱镜元件1071构成为，相对于黑色矩阵部1062的中心线CL其边部1071a大致成45°。因此，例如由折射面1072a折射后的光，如图9A所示，在从开口部像(直接透射像)1061P沿箭头方向只相隔上述距离S的位置上，形成开口部像1061Pa。还有，在下面的全部说明中，设为不存在因中继透镜1200的成像作用而引起的像的上下左右的翻转。
同样，由折射面1072b折射后的光，在图9B所示的位置上形成开口部像1061Pb。由折射面1072c折射后的光，在图9C所示的位置上形成开口部像1061Pc。由折射面1072d折射后的光，在图9D所示的位置上形成开口部像1061Pd。图9A～图9D是对于同一周期区域像1063P分成各开口部像1061Pa、1061Pb、1061Pc、1061Pd进行说明的附图。
实际上，这4个开口部像1061Pa、1061Pb、1061Pc、1061Pd重叠，并且如图10所示进行投影。这样，通过使棱镜元件1071具备4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d，将开口部1061的开口部像1061P分割成4个开口部像1061Pa、1061Pb、1061Pc、1061Pd，向第2光调制元件1100进行投影。通过将开口部像1061P分割成多个，致使因按矩阵状排列开口部1061而引起的投影光的周期性得到减弱。另外，通过将开口部像1061P分割成多个，也可以使图像上的规则图形等的周期性得到减弱。通过减弱向第2光调制元件1100入射的投影光的周期性，即便在使用具有周期结构的第2光调制元件1100时，也能减低光的干涉效应。
这样一来，通过设置作为低通滤波器的棱镜组1025，就可以减低莫尔条纹的发生。通过使其构成为，在作为第1光调制元件的透射型液晶光阀(色调制光阀)1160R、1160G、1160B和第2光调制元件(亮度调制液晶光阀)1100之间的光路中设置棱镜组1025，不依靠第2光调制元件1100的结构，就能够减低光的干涉，因此第2光调制元件1100不需要为用于减低光的干涉的结构。
第2光调制元件1100可以构成为，不受可防止光的干涉所需的结构上的制约，可以显示清晰的图像以及可削减成本。据此，达到能减低莫尔条纹发生而显示清晰图像这样的效果。
尤其是，在本实施方式中，如图10所示，用开口部像1061Pa、1061Pb、1061Pc、1061Pd没有间隙地填补到周期区域像1063P内。这样，棱镜元件1071要设定折射面1072的朝向及倾斜角度θ，以使黑色矩阵部像62P的中心线像CLP的交点CPa、CPb、CPc、CPd和开口部像(直接透过像)1061P的一个角部大致一致。因此，可以减低对第2光调制元件1100的投影光的不均匀，减低投影光的周期性。
返回到图7，设为正方形棱镜元件1071的一条边具有长度La，并且平坦部1073的一条边具有长度Lb。将棱镜组1025之中的一个棱镜元件1071所占的面积La×La设为单位面积。平坦部1073具有面积FS＝Lb×Lb。
另外，4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d分别具有面积P1、P2、P3、P4。在此，透射平坦部1073直行的光的光量与居于单位面积中的平坦部1073的面积FS相对应。
同样，由4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d折射的光的总光量与居于单位面积中的折射面1072a、1072b、1072c、1072d的总面积P1+P2+P3+P4相对应。
在此，假设4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d的面积P1、P2、P3、P4分别为大致相同的大小，则总面积P1+P2+P3+P4＝4×P1。换言之，通过控制平坦部1073或折射面1072的面积，就可以任意设定令其直行的光的光量和令其折射的光的光量。
为了有效减低莫尔条纹，透射平坦部1073直行的投影像(直接透射像)的光量和由折射面1072所折射的投影像的光量最好相等。例如，假设长度La＝1.0、长度Lb＝0.707，则棱镜元件1071的单位面积为1.0(＝1.0×1.0)，平坦部1073的面积FS为0.5(＝0.707×0.707)。另外，分别具有相等面积的4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d合计后的总面积(4×P1)是0.5(＝1.0-0.5)。若这样设计棱镜元件1071，则可以使透射平坦部1073直行的光的光量和由4个折射面1072a、1072b、1072c、1072d所折射的光的总光量相等。
这样，通过将棱镜面的面积比设计成预期的比，就可以自如设计光线强度比。
作为低通滤波器的棱镜组1025只要是配置于第1光调制元件(色调制液晶光阀)1160R、1160G、1160B和第2光调制元件(亮度调制液晶光阀)1100之间的光路中的结构即可。例如像图11所示的投影式显示装置那样，也可以构成为在十字分色棱镜1080的射出面设置棱镜组1025。通过将其构成为将由十字分色棱镜1080合成后的各色光入射到棱镜组1025上，可以使棱镜组1025形成为1个，能够使投影式显示装置成为简单的结构。
还有，也可以构成为，在各第1光调制元件1160R、1160G、1160B和十字分色棱镜1081之间分别设置棱镜组1025。假设其构成为，对每种色光设置棱镜组1025，则可以进行与各波长对应的折射角度设定。
作为更优选的实施方式，如图11所示，通过在下述位置上插入作为低通滤波器的棱镜组1025，可以同时实现低通滤波器的小型化和光强度的均匀化，上述位置为因插入到光路的光瞳位置而使投影光高密度聚光的位置。
另外，作为光调制元件，不限于使用透射型液晶显示装置的情形。作为液晶显示装置，也可以使用反射式液晶显示装置。另外，作为其他微型器件例如倾斜镜器件的DMD，具有将微镜配置成矩阵状的结构。为此，即便在作为空间光调制装置使用DMD时，也与使用液晶显示装置的情形相同，可以减低莫尔条纹。另外，在使用自发光元件例如有机EL元件时，也可以减低因像素的周期结构引起的莫尔条纹的发生。
图12A～C用来说明因设置棱镜组1025产生的投影光强度分布的变化。图12A～C所示的曲线图全都将纵轴设为投影光的强度I，将横轴设为X方向上的距离x(I、x全都是任意单位)。作为开口部像1061P移动量的距离S(参见图8)因棱镜组1025的折射面1072的倾斜角度θ，小于等于多个开口部1061间距的大致2分之1。在此，所谓多个开口部1061的间距是指，相邻开口部1061的中心位置间的距离。
设为，在第2光调制元件1100中以x＝0、20、40各自的位置为中心，作为像素部的开口部1061的像排列有3个。在没有设置棱镜组1025时，投影光A1表示在开口部1061像的中心为峰值的强度分布。另外，由于开口部1061像按原状投影到第2光调制元件1100上，因而形成黑色矩阵部1062的像的x＝10、30的位置其投影光的强度I大致为零。投影光强度I的最大值和最小值之差ΔI越大，投影光的周期性越增强，成为越易于发生莫尔条纹的状态。
在设置下述棱镜组1025时，来自开口部1061的光被分离成折射的光和直行的光，上述棱镜组1025在开口部1061的间距大致2分之1距离的位置上形成开口部1061的像。从开口部1061直行的光B2的强度和光A1相比，按分离了一部分光的量地减弱。由棱镜组1025所折射的光成为以下述x＝10、30的位置为峰值的强度的光C2，该x＝10、30的位置是偏离一半间距的位置。将在棱镜组1025中直行的光B2和折射的光C2合并后的光A2和光A1相比，可以减小强度差ΔI。
在设置下述棱镜组1025时，来自开口部1061的光被分离成直行的光B3和以偏离4分之1间距的位置为峰值的光C3、D3，上述棱镜组1025用来在开口部1061的间距大致4分之1距离的位置上形成开口部像。将光B3、C3、D3合并后的光A3和光A1相比，可以减小强度差ΔI。若减小强度差ΔI，则可以使因像素结构引起的投影光规则性得以减弱，可以减低第2光调制元件1100的周期结构上光的干涉。
另外，也可以减低因投影式显示装置的周期结构和图像的图案之间的重合而产生的光的干涉。这样，通过设置用来向小于等于作为像素部的开口部1061的间距大致2分之1的距离的位置引导开口部1061的投影像的那种棱镜组1025，就可以减低莫尔条纹的发生。
在此，虽然采用使开口部1061的投影像沿X方向移位的示例，进行了说明，但是并不限于X方向，对于Y方向也可以向小于等于开口部1061间距大致2分之1的距离的位置引导开口部1061的投影像。再者，在使开口部1061的投影像向倾斜方向的位置移位时，也可以向小于等于多个开口部1061倾斜方向的间距大致2分之1的距离的位置引导投影像。
棱镜组1025可以按照棱镜元件1071的折射面1072的朝向和倾斜角度，来适当设定开口部1061像的位置。例如图13所示，将开口部像151P按箭头所示的倾斜45°方向分离到只相隔距离S的位置上。而且，也可以利用4个开口部像1151Pa、1151Pb、1151Pc、1151Pd，来形成新的开口部像1150P。另外，如图14所示，也可以将开口部像1152P分离到只相隔距离S的位置上，通过使2个开口部像1152Pa、1152Pd重合，来形成新的开口部像1153P。
图15A～15F表示棱镜元件形状的各种变化示例。例如，图15A表示出，具有折射面1161a和平坦部1161b的梯形形状的棱镜元件按预定间隔被设置的棱镜组1161。
图15B表示出，具有折射面1162a和平坦部1162b且梯形形状的棱镜元件没有间隙地被设置的棱镜组1162。
图15C表示出，具有折射面1163a和平坦部1163b且三角形形状的棱镜元件按预定间隔被设置的棱镜组1163。
图15D表示出，只由折射面1164a构成的闪光型棱镜组1164。
图15E表示出，平坦部的高度及棱镜间距为任意并且几乎不存在使之发生因棱镜边缘而引起的衍射的周期性的状态的棱镜组1165。
另外，图15F表示出，平坦部为同样的高度、棱镜间距为任意、可以抑制作为衍射发生条件的周期性而减低衍射影响的棱镜组1166。
这样，就可以将折射面的朝向、倾斜角度及面积作为参数，来进行各种各样的变化。
图16表示将棱镜组其他方式的一部分放大后的概略结构。棱镜组1210由四角锥形状的第1棱镜元件1211和四角锥形状的第2棱镜元件1212构成。第1棱镜元件1211形成为，其一条边与中心线CL大致成45°。第2棱镜元件1212形成为，其一条边与中心线CL大致平行。再者，在第1棱镜元件1211和第2棱镜元件1212的周围，设置平坦部1215。
如图17所示，借助于透射平坦部1215后的光，来形成开口部像(直接透过像)1220P。然后，利用第1棱镜元件1211的折射面1213，向相对中心线像CLP呈45°的方向形成开口部像1213P。利用第2棱镜元件1212的折射面1214，向与中心线像CLP平行的方向形成开口部像1214P。而且，要设定折射面的朝向、倾斜角度，以使这些投影像没有间隙地填补黑色矩阵部1062像。据此，可以减少投影像的强度不均匀。
另外，使之产生与棱镜组1210相同的折射作用的棱镜组形状，可以采取各种各样的变形。例如，也可以使用图18所示的那种具有折射面1231和平坦部1232的棱镜组1230。这样，就可以按预期的面积比以任意形状来形成棱镜折射面和平坦面。
<第2实施方式>
下面，对于本发明第1形态的第2实施方式所涉及的图像显示装置，进行说明。图像显示装置的概略结构因为基本上和第1实施方式相同，所以对和第1实施方式相同的结构要件附上相同的符号，其重复的说明予以省略。
另外，所述的图19表示，本发明第1形态的第2实施方式所涉及的图像显示装置中的作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1240的主要部分立体结构。
棱镜组1240由2组棱镜元件1241a、1241b构成。棱镜元件1241a其作为第1方向的y轴方向上的剖面形状大致为梯形形状。另外，棱镜元件1241a在作为第2方向的x轴方向具有长度方向，该x轴方向与作为第1方向的y轴方向大致正交。
棱镜元件1241a的y轴方向上的剖面形状的梯形形状之中的2个斜面Y1、Y2作为折射面发挥作用。另外，棱镜元件1241a的y轴方向上的剖面形状之中的上面Y0作为平坦部发挥作用。因此，入射到斜面Y1或斜面Y2上的光向对应于斜面角度的方向折射。利用折射后的光来形成折射透射像。另外，入射到上面Y0上的光按原状透射。利用按原状透射的光来形成直接透射像。
棱镜元件1241b的结构和棱镜元件1241a相同。棱镜元件1241b的x轴方向上的剖面形状之中的2个斜面X1、X2作为折射面发挥作用。另外，棱镜元件1241b的x轴方向上的剖面形状之中的上面X0作为平坦部发挥作用。而且，2组棱镜元件1241a、1241b设置为，各自的长度方向间大致正交。
本实施方式所涉及的图像显示装置中的棱镜组1240使棱镜元件1241a的平面侧和棱镜元件1241b的平面侧相对地进行粘接固定。但是，并不限于此，也可以是下面(1)～(3)的任一种结构。
(1)使棱镜元件1241a的形成有斜面Y1、Y2等的面和棱镜元件1241b的形成有斜面X1、X2等的面相对进行粘接固定的结构。
(2)使棱镜元件1241a的形成有斜面Y1、Y2等的面和棱镜元件1241b的平面侧相对进行粘接固定的结构。
(3)使棱镜元件1241a的平面侧和棱镜元件1241b的形成有斜面X1、X2等的面相对进行粘接固定的结构。
还有，虽然在图19中采用棱镜面接合的结构进行了说明，但是也可以是两个面和空气接合的结构。
图20表示利用棱镜组1240的入射光的分路。在图20中，面对着图，入射光XY从左侧向右侧行进。还有，在图20的一部分上，为了说明的方便，使用斜面Y0、Y1、Y2的符号来确定光线。入射光XY通过用虚线所示的棱镜元件1241a，被分路成由斜面折射的光线Y1、Y2和按原状透射上面的光线Y0的3条光线。分路后的3条光线Y0、Y1、Y2再通过棱镜元件1241b，分别被分路成3条光线。其结果为，入射光XY被分路成9条光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X0、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2。
接着，采用图21来说明被分路后的9条光线在投影面上的位置。用粗线框来包围由光线Y0X0得到的直接透射像的区域，进行表示。由折射后的光得到的像素部投影像可以向相对棱镜元件1241a、1241b的长度方向分别正交的方向来形成。棱镜组1240构成为，2组棱镜元件1241a、1241b的长度方向间大致正交。借此，在由光线Y0X0得到的直接透射像区域的周围，形成由8条光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的区域。在图26中，对各个区域附加光线的符号来表示。另外，由光线Y0X0得到的直接透射像对应于第1光调制元件(图2、图4、图5)的多个开口部1061的位置，周期性地相邻形成。棱镜组1240利用棱镜元件1241a、1241b，在由光线Y0X0得到的直接透射像之间的区域上形成折射透射像。因此，可以减低投影光的周期性。
另外，棱镜组1240在将经由作为平坦面的棱镜元件1241a的上面Y0、棱镜元件1241b的上面X0的光强度总和设为PW0、将经由作为折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的光强度总和设为PW1时，满足PW0≥PW1。还有，PW0、PW1全都是第2光调制元件1100上的光强度。
由光线Y0X0得到的直接透射像的光强度总和对应于作为平坦部的上面Y0、X0的面积。另外，由光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的光强度总和对应于作为折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的面积。在此，若由光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的光强度总和PW1比直接透射像的光强度总和PW0大，则观看者有时看到如重影那样的双重图像。
在本实施方式中，其构成为满足PW0≥PW1。因此，和上述第1实施方式相同，可以减低莫尔条纹的发生。另外，优选的是，最好满足PW0＞PW1。更为优选的是，最好满足PW0＞0.9×PW1。据此，由于可以使由像素排列而产生的光强度分布得以均匀化，且维持原来的像素信息，因而可以减低莫尔条纹，获得更高清晰度的投影像。
图22A表示出，第2光调制元件1100上投影像的光强度分布。图22A的横轴和纵轴分别表示第2光调制元件1100上的位置坐标和任意的强度单位。为了说明的简便，对于通过图21所示的直接透射像区域I、相邻的直接透射像的区域K以及这些区域之间的区域J的3个区域的大致中心的BB剖面，进行说明。也就是说，图22A的横轴的用符号1所示的部分相当于图21的区域I，用符号J所示的部分相当于图21的区域J，用符号K所示的部分相当于图21的区域K。
如图22A所示，在第2光调制元件1100上，利用来自作为平坦部的上面Y0、X0的光形成的第1光调制元件1160R的开口部1061的投影像的区域I、区域K的强度分布的第1峰值Pa，比利用经由作为折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的光形成的开口部1061的投影像的区域J的强度分布的第2峰值Pb大。
例如，第2峰值Pb设定为第1峰值Pa的大致一半的能量分配。该光强度的能量分配可以按照棱镜元件1241a、1241b的上面Y0、X0和斜面Y1、Y2、X1、X2之间的面积比来控制。再者，对于第1峰值Pa和第2峰值Pb之间的区域，则成为与预定的强度分布曲线CV相应的光强度。借此，可以减低投影光的周期性，减低莫尔条纹的发生。
图22B、22C、22D分别表示光强度分布的变形例。在图22B中，区域I、区域K的光强度分布各自的2个第1峰值Pc比区域J的第2峰值Pd大。在图22C中，区域I、区域K的光强度分布的第1峰值Pe比区域J的2个第2峰值Pf大。在图22D中，区域I、区域K的光强度分布各自的第1峰值Pg和区域J的第2峰值Pg大致相同。在进行这些的能量分配时，可以减低投影光的周期性，减低莫尔条纹的发生。
<第3实施方式>
下面，对于本发明第1形态的第3实施方式所涉及的图像显示装置，进行说明。本发明第1形态的第3实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构因为和第1实施方式基本上相同，所以对和第1实施方式相同的部分附上相同的符号，其重复的说明予以省略。
图23表示，本发明第1形态的第3实施方式所涉及的图像显示装置中的作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1280的主要部分剖面结构。
棱镜组1280其2个折射面1280a形成周期性的V字形状的槽。下述基准面1281和平坦部1280b只相隔距离d，该基准面在折射面1280a和光轴AX之间的交点并且离平坦部1280b最远的位置上沿与光轴AX大致垂直的方向来形成。距离d对应于V字形状的槽的深度。下面，适时将距离d称为深度d。而且，距离d满足条件式(1-1)或(2)。
d＜0.95×λ/{2×(n-1)}(1-1)d＞1.05×λ/{2×(n-1)}(1-2)在此，将构成棱镜组1280的材料折射率和向棱镜组1280入射的光的波长分别设为n和λ。在本实施方式中，将距离d(深度)设为1100nm。
若V字形状槽的深度满足了条件式(1-A)
d＝λ/{2×(n-1)}，则因棱镜组1280引起的衍射效果得以提高。
在本实施方式中，作为入射光使用来自超高压水银灯等灯具1011的光之中的可见光区域的光。例如，在入射光的波长λ＝480nm、棱镜组1280的折射率n＝1.46时，由条件式(1-A)得出d＝480/{2×(1.46-1)}＝522nm。
同样，在入射光的波长λ＝650nm、棱镜组1280的折射率n＝1.46时，由条件式(1-A)得出d＝650/{2×(1.46-1)}＝707nm。
这样，在入射光的波长λ为480nm的情况下，在V字形状槽的深度d为522nm时有效产生衍射光。另外，在入射光的波长λ为650nm的情况下，在V字形状槽的深度d为707nm时有效产生衍射光。衍射光因为在具有周期结构的第2光调制元件1100中光产生干涉，所以有时引起莫尔条纹。在本实施方式中，V字槽的深度d最好是不产生衍射光或者即使产生衍射光也不让观看者看到的程度。
因此，在本实施方式中，通过满足条件式(1-1)或(2)，可以使之和根据条件式(1-A)规定的距离d(深度)不同。例如，在本实施方式中，在波长λ＝480nm时，由条件式(1-1)得出d＜0.95×λ/{2×(n-1)}＝0.95×480/{2×(1.46-1)}＝496nm由条件式(1-2)得出d＞1.05×λ/{2×(n-1)}＝1.05×480/{2×(1.46-1)}＝548nm。
再者，在波长λ＝650nm时，若进行同样的计算，则由条件式(1-1)得出
d＜0.95×λ/{2×(n-1)}＝0.95×650/{2×(1.46-1)}＝671nm由条件式(1-2)得出d＞1.05×λ/{2×(n-1)}＝1.05×650/{2×(1.46-1)}＝742nm。
在本实施方式中，如上所述设为深度d＝1100nm。据此，对于任何的波长λ都满足条件式(1-2)，因此可以减低棱镜组中的衍射光的发生。借此，达到可以减低莫尔条纹发生这样的效果。
在本实施方式中优选的是，最好满足下面的条件式(1-3)或(1-4)。
d＜0.9×λ/{2×(n-1)} (1-3)d＞1.1×λ/{2×(n-1)} (1-4)更为优选的是，最好满足下面的条件式(1-5)或(1-6)。
d＜0.7×λ/{2×(n-1)} (1-5)d＞1.3×λ/{2×(n-1)} (1-6)通过满足上述条件式(1-3)～(1-6)中的任一个，可以进一步减小来自棱镜组1280的衍射光强度。借此，可以进一步减低莫尔条纹的发生。
图24表示，在本实施方式变形例1所涉及的图像显示装置中，作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1290的主要部分剖面结构。对于和上述棱镜组1280相同的部分，则省略其重复的说明。在本变形例中，从基准面1291到平坦部1290b的距离d1、d3、d5和从基准面1291到折射面1290a上的预定位置的距离d2、d4、d6，分别非周期性地形成。基准面1291是对光轴AX大致垂直、形成棱镜组1290的基板一个面。在此，所谓折射面1290a上的预定位置是指，折射面1290a之中的最靠近基准面1291的位置。
作为利用棱镜组1290产生衍射光的结构之一，可以举出棱镜元件的周期性结构。在本实施方式中，可以采用上述非周期性结构，来减低因棱镜元件的周期性结构引起的衍射光的发生。通过减低棱镜组中衍射光的发生，就可以减低莫尔条纹的发生。另外，通过图15F所示的使形成折射面的槽深度和平坦部的间距不规则，也可以减低成为莫尔条纹的原因的衍射光。
图25表示，在本实施方式变形例2所涉及的图像显示装置中，作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1300的主要部分立体结构。对于和上述棱镜组1280相同的部分，则省略其重复的说明。在本变形例中，棱镜组1300的棱镜元件1301沿着大致直线La1、La2、La3、La4、La5的形状，排列于透明板1302上。而且，大致直线La1、La2、La3、La4、La5的数目每单位面积aφ是5条。此外，大致直线La1、La2、La3、La4、La5的数目也可以是每单位面积少于等于15条。棱镜元件1301按每单位面积少于等于15圈数的周期进行设置。单位面积aφ的说明将在下面加以阐述。
图26是单位面积aφ附近的正面图。与大致直线La1、La2、La3、La4、La5大致正交，形成有大致直线Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6的6条直线。对于直线Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6，也可以每单位面积少于等于15条。这样，棱镜组1300的棱镜元件1301就形成为大致正交的网格状。
图27表示，用来说明单位面积aφ的从超高压水银灯等灯具1011到第2光调制元件1100的光路。在图27中，为了说明的方便，作为光学系统只表示构成照明系统ILL的灯具1011、积分器1013以及构成中继系统PL的中继透镜1200，省略了其他色分割光学系统等的图示。另外，为了方便，将中继透镜1200作为双凸形状的单透镜来表示。在图27中，中继透镜1200和中继系统PL相一致。另外，为了方便，对于透射第1光调制元件(空间光调制装置)1160R的光进行表示。
来自灯具1011的照明光入射到积分器1013上。积分器1013使来自灯具1011的照明光重叠，对第1光调制元件(空间光调制装置)1160R进行照明。来自积分器1013的照明光具有预定的角度分布地入射到第1光调制元件(空间光调制装置)1160R上。第1光调制元件(空间光调制装置)1160R上的位置OBJ由各种入射角度的光进行重叠照明。然后，来自位置OBJ的光根据照明系统ILL的光圈值，一边在空间上扩展，一边入射到棱镜组1300上。从第1光调制元件(空间光调制装置)1160R所射出的光透射棱镜组1300向中继透镜1200入射。
第1光调制元件(空间光调制装置)1160R的调制面和第2光调制元件1100处于共轭关系。因此，第1光调制元件(空间光调制装置)1160R上的位置OBJ成像于第2光调制元件1100上的位置IMG上。此时，来自第1光调制元件(空间光调制装置)1160R上的位置OBJ的光中的和中继透镜1200的光圈值相同或较小的光圈值的光通过投影透镜20投影到第2光调制元件1100上。所谓照明系统ILL的光圈值和中继系统PL的光圈值，可考虑下面的3种关系(B)、(C)、(D)。
(B)照明系统ILL的光圈值＞中继系统PL的光圈值(C)照明系统ILL的光圈值＝中继系统PL的光圈值(D)照明系统ILL的光圈值＜中继系统PL的光圈值在任何关系下，在第1光调制元件(空间光调制装置)1160R上，都只是由照明系统ILL或中继系统PL中较小一方的光圈值规定的角度范围的光有效投影到第2光调制元件1100上。例如，在关系(B)或(C)时，下式成立。
1/(2FILL)＝sinθa在此，FILL是中继系统PL的光圈值，θa是从位置OBJ所射出的光与光轴之间所成的角度。
从第1光调制元件(空间光调制装置)1160R以空间上的扩展角度θa所射出的光，照射到棱镜组1300上作为圆形区域的单位面积aφ。这样，来自棱镜组1300上单位面积aφ的光全部通过中继透镜1200投影到第2光调制元件1100上。另外，相对于此，在上述关系条件式(D)时，以照明系统ILL的光圈值来规定有效投影到第2光调制元件1100的棱镜组1300上的单位面积aφ。
因而，在任何关系(B)、(C)、(D)下，来自棱镜组1300上单位面积aφ的光都通过中继透镜1200有效投影到第2光调制元件1100上。如上所述，作为因棱镜组1300而产生衍射光的结构之一，可以举出棱镜元件排列周期性的结构。在本变形例中，棱镜组1300按每单位面积aφ沿着大致直线La1～La5、Lb1～Lb6的形状进行排列。因此，大致直线的数目每单位面积aφ是少于等于15根。借此，可以减低因棱镜元件排列的周期性结构引起的衍射光的发生，减低莫尔条纹的发生。
另外，棱镜元件在单位面积aφ内以至少多于等于1个周期，并且优选的是，以多于等于3个周期的周期进行设置，由此可以获得大致均匀的图像。
再者，每单位面积aφ的、使之向预定方向折射的折射面1072的面积总和及平坦部1073的面积总和，在任何单位面积上都可以设为相同的值。据此，投影的图像其衍射光被减少，并且在从棱镜组1300只相隔预定距离的第2光调制元件1100上，与黑色矩阵部1062的投影像区域重叠地形成开口部1061的投影像。因而，可以减低向第2光调制元件1100的投影光的不均匀，减低投影光的周期性。
参照图32，进一步说明棱镜组的形态，该棱镜组用来构成作为低通滤波器发挥作用的棱镜组。图32表示出，配置大小、外形及折射方向不同形状的棱镜的示例。在将由照明系统规定的由直径φ规定的区域设为单位面积φS时，在图32所示的区域φS内，配置使之向上、下、左、右折射的棱镜元件2810和使之向右上、右下、左上、左下的四个方向折射的棱镜元件2811，并且在区域φS内按预定的比例进行配置。在该示例中，配置于直径φ的单位面积内的棱镜数在箭头所示的直线上是2个，在直径φ内的圆内是19个。通过排列多个这样的不同的棱镜元件，可以避免透射光线的衍射，并在区域φS内使光线按预定方向以预定比例进行折射。
此时，与作为图32所示的任意直线之一的直径φ相接的棱镜元件是2个，并且该直径直线(箭头线)上的可成为衍射原因的与箭头线垂直的棱镜元件的边界的边缘数是4。
接着，若参照图33，进一步说明构成别的棱镜组之棱镜组的形态，则在将由照明光学系统规定的由直径φ规定的区域设为单位面积φS时，图33所示的区域φS内的箭头方向的棱镜元件的周期数是4，并且可成为衍射原因的与箭头线垂直的棱镜元件的边界的边缘数是11。
这样，在单位面积内任意的直径直线上，棱镜元件最好至少配置多于等于1个(周期)。因此，可以谋求向第2光调制元件1100入射的光线的均匀化，有效减低莫尔条纹。
另外，单位面积内的与直径直线垂直的棱镜元件边界的边缘数最好少于等于50。通过使照明光学系统规定的单位面积内的与直径直线垂直的棱镜元件边界的边缘数少于等于50，可以抑制在棱镜组的边缘部上发生的衍射影响，减低因衍射光引起的对比度下降。
进而，优选照明光学系统中规定的单位面积内的与直径直线垂直的棱镜元件边界的边缘数是少于等于30。因此，可以进一步抑制在棱镜组的边缘部上发生的衍射的影响，减低因衍射光引起的对比度下降。
更为优选的是，在照明光学系统中的规定的单位面积内的与直径直线垂直的棱镜元件边界的边缘数最好是少于等于15。
借此，能进一步获得可记录高品质图像的图像显示装置。更为优选的是，边缘数少于等于10。另外，通过像图32所示的那样将具有向不同方向引导的折射面的棱镜2810及棱镜2811交织配置到φS内，可以抑制φS内任意直径的线上相交的大致垂直的棱镜边缘数，所以能够抑制因棱镜边缘引起的衍射，实现高对比度的图像显示。
图28A表示，用玻璃来构成棱镜组1330时的主要部分剖面结构。此时，深度d1＝约30nm，相对基准面1331的角度θ1＝约0.06°。另外，图28B表示用丙烯或zeonex(商品名)来构成棱镜组1330时的主要部分剖面结构。在棱镜组1330上，还形成光学性透明的树脂基板1332和玻璃基板1333。这种情况下，深度d2＝约1μm，角度θ2＝约0.97°。这样，与图28A的结构相比，由于深度、角度都有所增大，因而易于制造棱镜组1330。
图29表示，在本实施方式的变形例3所涉及的图像显示装置中，作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1340的主要部分剖面结构。对于和上述棱镜组1280相同的部分，则省略其重复的说明。本变形例的棱镜组1340交替排列3个棱镜元件1341a、1341b、1341c并用光学粘接剂粘接固定来构成。如图30所示，棱镜元件1341a、1341c是一种折射面1351a、1352c的倾斜方向被相互反向形成的带状棱镜元件。另外，棱镜元件341b是一种形成有平坦部1351b的平行平板。而且，将棱镜元件1341a、1341b、1341c作为一组，并排列多组来构成棱镜组1340。再者，使棱镜组1340按大致正交的2个方向重叠进行设置。借此，具有和下述棱镜组相同的功能，上述棱镜组具有平坦部1351b和使光向大致正交的2个方向折射的折射面1351a、1351c。
在本变形例中，可以制造大致平板状的棱镜元件1341a、1341b、1341c。因此，可以极为简单地制造棱镜组1340。另外，通过按每单位面积aφ排列少于等于15条的棱镜元件1341a、1341b、1341c，可以减少衍射光。
图31表示，本实施方式变形例4所涉及的图像显示装置中的作为低通滤波器发挥作用的棱镜组1360的主要部分上面结构。对于和上述棱镜组1280相同的部分，则省略其重复的说明。本变形例的棱镜组1360其棱镜元件1361a、1361b、1361c的位置、深度分别以非周期(不规则)的形态在单位面积aφ内进行排列。借此，可以减少衍射光。
另外，每单位面积aφ的、使光向预定方向折射的折射面1362的面积总和及平坦部1363的面积总和，在任何单位面积aφ上都可以设为相同的值。
还有，本发明并不限于本发明各实施方式所述的各结构。棱镜组的不产生衍射光的结构，或是即使产生了衍射光也不使观看者看到的结构，可以是将本发明各实施方式的结构任意组合的结构。
(棱镜组的制造方法)下面，返回到图3说明棱镜组1071的制造方法。棱镜组1071一体形成于射出侧防尘透明板1070的射出面上。射出侧防尘透明板1070是一种透明的平行平板玻璃。在平行平板玻璃的一个面上采用光刻技术来形成棱镜组1071。具体而言，采用灰度法在平行平板玻璃上对光致抗蚀剂层进行图形化，使之成为预期的棱镜形状例如四角锥形状，而形成掩模。然后，采用RIE(反应离子腐蚀)法来形成棱镜组1071，该RIE法使用CHF3等的氟类气体。
另外，棱镜组1071也可以采用使用氢氟酸的湿式腐蚀法来形成。这样，在一个面上形成有棱镜组1071的作为平行平板玻璃的射出侧防尘透明板1070，在液晶面板的制造工艺中被安装到最靠近射出侧。
进而，说明棱镜组1071的其他制造方法。在平行平板玻璃的一个面上涂敷光学环氧树脂。接着，准备下述金属模，该金属模具有和预期的棱镜形状其凹凸相反的图形。然后，通过将该金属模按压到环氧树脂上，来进行模复制。最后，将紫外线照射到光学环氧树脂上使之硬化，来形成棱镜组1071。
另外，在进行模复制时也可以采用其他的方法。对平行平板玻璃进行加热，使之软化成模复制所需要的程度。然后，对软化后的平行平板玻璃的一个表面按压上述金属模，进行模复制。借此，也可以在平行平板玻璃上形成棱镜组1071。
还有，棱镜组1071并不限于一体形成到射出侧防尘透明板1070上的情形。例如，采用热压法作为另外的图形片，来预先制造预期的棱镜形状的棱镜组1071。然后，将图形片截断成需要的大小。接着，将截断后的图形片，用光学透明的粘接剂粘贴到平行平板玻璃的射出面侧。借此，也可以在平行平板玻璃上形成棱镜组1071。
更为优选的是，最好防止在棱镜组1071的表面上附着尘埃等。为此，要对棱镜组1071的射出侧面，形成由低折射率的透明树脂等构成的涂层。例如，棱镜组1071采用折射率n＝1.56的光学环氧高折射率树脂来形成。涂层例如采用折射率n＝1.38的光学环氧低折射率树脂来形成。另外，也可以使构成棱镜组1071的材料的折射率和涂层的折射率大致相一致。借此，可以减小因折射面1025的制造误差的不均等引起的折射后的光在第2光调制元件1100上的位置偏移。
(波长和棱镜元件形状之间的关系)在上面的说明中，以R光为代表示例进行了说明，但是对于与G光有关的第2色光用空间光调制装置的液晶面板、与B光有关的第3色光用空间光调制装置的液晶面板，其基本结构都和R光的情形相同。具体而言，作为第1光调制元件的第1色光用空间光调制装置、第2色光用空间光调制装置及第3色光用空间光调制装置分别具有作为折射部的棱镜组。
在此，由折射面折射的角度根据光的波长有所不同。因此，在第2光调制元件上对折射投影的像的位置进行正确控制时，最好考虑折射的光的波长。例如，作为光源部的超高压水银灯在用波长表示横轴并用任意的强度表示纵轴时，具有发光光谱分布。然后，使用辉线光谱的峰值波长为大致440nm附近的光来作为B光，使用大致550nm附近的光来作为G光。
另外，还使用作为光量积分值中间波长的大致650nm附近的光，来作为R光。要控制折射面的倾斜角度θ等，以便在这些波长的光由折射面进行了折射时，在第2光调制元件上形成预定的投影像。借此，可以在第2光调制元件上获得色偏差较少的高品质图像。
(数值示例)若举出具体示例，则在将图8所示的棱镜元件的间距PT设为1mm时，最佳高度(深度)H大致是1.7μm。
再者，在液晶面板射出方的面例如在石英基板面上分别形成有棱镜组时，对于棱镜元件的倾斜角度θ，举出数值示例。例如，假设作为第2光调制元件上的移动量的距离S＝8.5μm。此时，R光、G光、B光上各棱镜元件的倾斜角度θ分别是0.31°、0.31°、0.30°。按各色使倾斜角度不同的原因是，如上所述，构成棱镜组的材料的折射率相应于波长而有所不同。
另外，在将各色用的棱镜组设置到十字分色棱镜的各色光的入射面上时，R光、G光、B光上各棱镜元件的倾斜角度θ分别是0.10°、0.10°、0.099°。
这样，由于倾斜角度θ是较小的值，因而例如有时难以通过切削加工来形成棱镜组。因此，在棱镜组的界面上用模形成下述材料，该材料具有和构成棱镜组的材料的折射率接近的折射率。借此，可以增大倾斜角度θ，易于制造棱镜组。
例如，将构成棱镜组的材料和模制的材料之间的折射率差设为0.3。此时，在液晶面板射出方的面上分别形成有棱镜组时，设第2光调制元件上的移动量为距离S＝8.5μm，并且R光、G光、B光中的其倾斜角度θ分别是1.16°、1.17°、1.18°。另外，这种情况下，在将各色用的棱镜组设置于十字分色棱镜的各色光的入射面上时，R光、G光、B光中的各棱镜元件的倾斜角度θ分别是0.31°、0.31°、0.31°。
第2形态下面，参照

本发明第2形态的实施方式。
在本实施方式中，将举例说明下述投影式液晶显示装置(投影机)，该投影式液晶显示装置，作为第1光调制元件对R(红)、G(绿)、B(蓝)不同的每种色光具备透射型液晶光阀，在第2光调制元件中也使用透射型液晶光阀。
图34是本发明第2形态的图像显示装置及本发明的投影机的实施方式的一个示例，表示的是投影机PJ1的主要光学结构。
投影机PJ1如图34所示，其结构包括光源2010；均匀照明系统2020，用来使从光源2010所入射的光的亮度分布得以均匀化；色调制部2025(包括作为第1光调制机构的3个透射型液晶光阀2060B、2060G、2060R)，用来对从均匀照明系统2020所入射的光的波长区域之中的RGB三原色的亮度分别进行调制；光学低通滤波器2080；中继透镜2090，用来对从色调制部2025所入射的光进行中继；作为第2光调制机构的透射型液晶光阀2100，用来对从中继透镜2090所入射的光的全波长区域的亮度进行调制；以及投影透镜2110，用来将从液晶光阀2100所入射的光投影到屏幕(未图示)上。
光源2010的结构包括灯具2011，由超高压水银灯或氙灯等构成；以及反射器2012，用来对来自灯具2011的射出光进行反射、聚光。
均匀照明系统2020的结构包括由蝇眼透镜等构成的2个透镜阵列2021、2022，偏振变换元件2023及聚光透镜2024。而且，使来自光源2010的光的亮度分布通过2个透镜阵列2021、2022得以均匀化，令均匀化后的光通过偏振变换元件2023偏振为可入射色调制部的偏振方向，将偏振后的光通过聚光透镜2024进行聚光，向色调制部2025射出。还有，偏振变换元件2023例如由PBS阵列和1/2波长板构成，用来将无序的偏振光变换成特定的直线偏振光。
色调制部2025的结构包括作为光分离机构的2个分色镜2030、2035；3个反射镜(反射镜2036、2045、2046)；5个场透镜(透镜2041，中继透镜2042，平行化透镜2050B、2050G、2050R)；3个液晶光阀2060R、2060G、2060B；以及十字分色棱镜2070。
分色镜2030、2035用来将来自光源2010的光(白色光)分离(分光)成红(R)、绿(G)、蓝(B)的RGB三原色光。分色镜2030在玻璃板等上形成有分色膜，该分色膜具有反射B光及G光并透射R光的性质，用来针对来自光源2010的白色光，反射该白色光中所包括的B光及G光，并透射R光。分色镜2035在玻璃板等上形成有分色膜，该分色膜具有反射G光并透射B光的性质，用来反射在分色镜2030中反射的G光及B光之中的G光，将其传导到平行化透镜2050G上，并透射蓝色光将其传导到透镜2041上。
中继透镜2042用来将透镜2041附近的光(光强度分布)传导到平行化透镜2050B附近，透镜2041具有使光向中继透镜2042有效入射的功能。入射到透镜2041上的B光在基本保存了其强度分布的状态下，并且在几乎不伴有光损耗的状况下，传导到在空间上分离的液晶光阀2060B中。
平行化透镜2050B、2050G、2050R用来使向对应的液晶光阀2060B、2060G、2060R入射的各色光得以大致平行化，具有使透射液晶光阀2060B、2060G、2060R后的光有效入射到中继透镜2090上的功能。然后，由分色镜2030、2035分光后的RGB三原色的光，通过上述反射镜(反射镜2036、2045、2046)及透镜(透镜2041，中继透镜2042，平行化透镜2050B、2050G、2050R)，入射到液晶光阀2060B、2060G、2060R中。
液晶光阀2060B、2060G、2060R是一种有源矩阵型液晶显示元件，这种液晶显示元件在下述两个玻璃基板之间夹入TN型液晶，在外面配置偏振板，上述玻璃基板之一是像素电极及用来对其进行驱动的薄膜晶体管元件、薄膜二极管等的开关元件形成为矩阵状的玻璃基板，另一个是在整个面的范围内形成共用电极的玻璃基板。
另外，液晶光阀2060B、2060G、2060R以常态白模式或与其相反的常态黑模式进行驱动，并按照所提供的控制值以模拟方式控制明暗间的灰度等级，该常态白模式在电压非施加状态下成为白/明(透射)状态，在电压施加状态下成为黑/暗(非透射)状态。液晶光阀2060B根据显示图像数据对所入射的B光进行光调制，射出含有光学像的调制光。液晶光阀2060G根据显示图像数据对所入射的G光进行光调制，射出含有光学像的调制光。液晶光阀2060R根据显示图像数据对所入射的R光进行光调制，射出含有光学像的调制光。
十字分色棱镜2070由粘贴有4个直角棱镜的结构构成，在其内部，用来反射B光的电介质多层膜(B光反射分色膜2071)及用来反射R光的电介质多层膜(R光反射分色膜2072)形成为剖面X字状。而且，透射来自液晶光阀2060G的G光，使来自液晶光阀2060R的R光和来自液晶光阀2060B的B光弯折，对这些3色的光进行合成，形成彩色图像。
光学低通滤波器2080配置于，作为第1光调制元件的液晶光阀2060B、2060G、2060R和作为第2调制机构的液晶光阀2100之间，具有使由液晶光阀2060B、2060G、2060R所形成的光学像模糊的功能。作为光学低通滤波器2080，可以使用棱镜型、衍射光栅型及晶体型等各种的器件，但是在本示例中使用棱镜型。利用低通滤波器2080，使通过液晶光阀2060B、2060G、2060R所形成的光学像模糊，以此避免伴随液晶光阀2060B、2060G、2060R及液晶光阀2100的各像素图形彼此间的光学性重合的画面质量劣化现象。对于低通滤波器2080的结构及其功能，将在下面进行详细说明。
中继透镜2090用来将由十字分色棱镜2070合成后的来自液晶光阀2060B、2060G、2060R的光学像(光强度分布)传导到液晶光阀2100的显示面上。
液晶光阀2100由和上述液晶光阀2060B、2060G、2060R相同的结构来构成，根据显示图像数据对所入射的光的全波长区域的亮度进行调制，将含有最终的光学像的调制光向投影透镜2110射出。
投影透镜2110用来将在液晶光阀2100的显示面上所形成的光学像，投影到未图示的屏幕上，显示彩色图像。
下面，说明投影机PJ1整体的光传导流程。来自光源2010的白色光通过分色镜2030、2035被分光成红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的三原色光，并且经由包括平行化透镜2050B、2050G、2050R在内的透镜及反射镜，入射到液晶光阀2060B、2060G、2060R中。入射到液晶光阀2060B、2060G、2060R中的各种色光根据与各自的波长区域相应的外部数据进行色调制，作为含有光学像的调制光被射出。来自液晶光阀2060B、2060G、2060R的各调制光分别入射到十字分色棱镜2070上，在此合成为一种光，并且经由光学低通滤波器2080、中继透镜2090入射到液晶光阀2100中。入射到液晶光阀2100中的合成光根据与全波长区域相应的外部数据进行亮度调制，作为含有最终的光学像的调制光向投影透镜2110射出。然后，在投影透镜2110中，将来自液晶光阀2100的最终的合成光投影到屏幕上，显示预期的图像。
在投影机PJ1中，采用下述方式，通过串联配置的2个光调制元件，经过2个阶段的图像形成过程对来自光源2010的光进行调制，上述方式为使用由作为第1光调制元件的液晶光阀2060B、2060G、2060R形成光学像(图像)后的调制光，将最终的显示图像形成在作为第2光调制元件的液晶光阀2100上。其结果为，投影机PJ1可以实现亮度动态范围的扩大和灰度等级数的增大。
在此，液晶光阀2060B、2060G、2060R及液晶光阀2100在对透射光的强度进行调制并且含有与其调制程度相应的光学像这一点上，全都相同，但是后者的液晶光阀2100对全波长区域的光(白色光)进行调制，与此相对，前者的液晶光阀2060B、2060G、2060R对由作为光分离机构的分色镜2030、2035分光后的特定波长区域的光(R、G、B等的色光)进行调制，在这一点上双方有所不同。因而，为了方便，将由液晶光阀2060B、2060G、2060R进行的光强度调制称为色调制，将由液晶光阀2100进行的光强度调制称为亮度调制，来加以区别。
另外，从同样的观点出发，在下面的说明中有时将液晶光阀2060B、2060G、2060R称为色调制光阀，将液晶光阀2100称为亮度调制光阀，来加以区别。而且，对于向色调制光阀及亮度调制光阀输入的控制数据的内容，将随后进行详细说明。还有，在本实施方式中，色调制光阀具有比亮度调制光阀高的分辨率，因而假设由色调制光阀来决定显示分辨率(指的是观看者看到投影机PJ1的显示图像时观看者感知的分辨率。)的情形。不言而喻，显示分辨率的关系并不限定于此，也可以为由亮度调制光阀来决定显示分辨率的构成。
图35表示的是中继透镜2090的结构示例。
中继透镜2090用来将各色调制用的液晶光阀2060B、2060G、2060R的光学像成像于液晶光阀2100的像素面上，并且如图35所示是一种等倍成像透镜，由对孔径光阑2091大致对称地配置的前级透镜组2090a及后级透镜组2090b构成。另外，最好考虑液晶的视角特性，具有双侧远心特性。前级透镜组2090a及后级透镜组2090b的结构包括多个凸透镜及凹透镜。其中，透镜的形状、大小、配置间隔、片数、远心性、倍率及其他的透镜特性能够根据要求的特性加以适当变更，并不限定为图35的示例。因为中继透镜2090由多片透镜构成，所以像差校正良好，可以将由各色调制用的液晶光阀2060B、2060G、2060R形成的亮度分布正确传导到液晶光阀2100中。
图36A、B及图37A、B是远心性的说明图，图36A、图37A表示具有双侧远心性的中继透镜，图36B、图37B表示一般的中继透镜。
所谓远心透镜如图36A所示，指的是用粗实线所示的主光线对光轴2406平行的透镜2402、2404(其中，参照符号2401是指前级透镜，参照符号2404是指后级透镜)，在物体方(前级光阀2401方)及像方(后级光阀2405方)的任一方都将远心的透镜称为双侧远心透镜。
在具有双侧远心性的中继透镜2402、2404中，从前级光阀2401(在本示例中是液晶光阀)射出的主光线也从前级光阀的任一部位大致垂直射出，并向后级光阀2405(在本示例中是液晶光阀)大致垂直入射。因而，在比较从前级光阀2402的离光轴2406远的位置A射出的光束的射出角度分布和从离光轴2406近的位置B射出的光束的射出角度分布时，它们几乎相等。
另一方面，如图36B所示，在一般的中继透镜2412中，用粗实线所示的主光线根据前级光阀2411的射出位置的不同其射出角度有所不同，并且对后级光阀2413的入射角也根据入射位置的不同而有所不同。因而，在比较从前级光阀2411的离光轴2414远的位置A射出的光束的射出角度分布和从离光轴2414近的位置B射出的光束的射出角度分布时，它们差别很大。
一般情况下，液晶光阀具有视角依存性。也就是说，按照从液晶光阀射出的光线角度的不同，对比度特性、明亮度特性及分光特性等有所不同。因而，对于图36B所示的一般中继透镜2412来说，对前级光阀(液晶光阀)2411的每个区域其射出光束的射出角度成分都不同，其结果为，在后级光阀2413(液晶光阀)的画面内，在显示图像的明亮度、色调及对比度方面产生分布(不均匀性)，有可能招致投影机图像显示品质的下降。
与此相对，在图36A所示的具有双侧远心性的中继透镜2402、2404中，由于前级光阀2401(液晶光阀)的任一个区域的射出光束都是大致相同的射出角度分布，因而后级光阀2405(液晶光阀)的画面内的显示图像的明亮度、色调、对比度大致均匀，并且投影机的图像显示品质良好。
再者，如图37A所示，对于具有双侧远心性的中继透镜2402、2404而言，即便在后级光阀2405光轴方向的配置位置上产生误差(图37A所示的PS1→PS2)，主光线也相对光轴平行，因此前级光阀2401的像虽然稍微产生模糊，但是大小几乎不变(图37A所示的AL1AL2)。也就是说，即便存在少许后级光阀2405的配置误差，由于作为投影机的图像显示品质不怎么下降，因而制造范围较大。
另一方面，如图37B所示，对于一般的中继透镜2412而言，由于在后级光阀2413上存在和上述相同的配置误差时(图37B所示的PS1→PS2)，主光线相对光轴非平行，因而在前级光阀2411的像上产生模糊且同时产生大小的变化(图37B所示的AL1＜AL2)，结果有可能使图像显示品质大幅下降。
下面，参照图38～图42B，说明光学低通滤波器2080的结构及功能。
图38表示出，液晶光阀2060B(色调制光阀)的像素面。
液晶光阀2060B的像素面具有以二维形态周期性(矩阵状)排列的多个单位像素2065。各像素2065形成为大致矩形形状，并且包括用来通过光的开口部2065a和配置于开口部2065a周边的遮光部2065b。遮光部2065b除了预定宽度的带状部被周期性排列的遮光图形膜(黑色条纹膜、黑色矩阵膜等)之外，还由像素布线、TFT元件等形成。在液晶光阀2060B中，通过各像素开口部2065a的光分别被调制(透射率调制)，借此来控制像素面内的二维透射率分布。
还有，对于液晶光阀2060G、2060R(色调制光阀)及液晶光阀2100(亮度调制光阀)的各像素面，也和上述相同。
图39A、B是概念表示莫尔条纹的发生原因的说明图。
若将由单位像素的重复构成的色调制光阀的像素面在中继透镜上进行成像，则如图39A所示，其光学像具有网格状的暗部2416和大致矩形形状的亮部2415交替重复的周期结构。在该色调制光阀的光学像传导到亮度调制光阀的像素面上时，如图39B所示，若在两个光阀之间存在位置偏差、姿态偏差(倾斜偏差等)(符号2417是亮度调制液晶光阀，符号2418是色调制液晶光阀的光学像)，则发生莫尔条纹，使显示图像的画面质量显著下降。
图40A～C是光学低通滤波器2080的概略结构和功能的说明图，A是光学低通滤波器2080的平面图，B是A所示的A-A剖面图，C是光学低通滤波器2080的功能说明图。
如图40A所示，光学低通滤波器2080包括棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件2085的集合体构成。棱镜元件2085的周期排列方向相对于图38所示的液晶光阀的像素2065的周期排列方向以预定的角度(在图40A中是45度)产生倾斜。
如图40B所示，1个棱镜元件2085的结构包括平坦部2085a和多角锥状的棱镜部2085b。如图40C所示，从色调制光阀2060B、2060G、2060R所射出的光束之中的入射到棱镜元件2085的平坦部2085a上的光束，以和入射角相同的角度从低通滤波器2080射出。另一方面，入射到棱镜元件2085的棱镜部2085b上的光束因折射改变角度，从低通滤波器2080射出。
图41A、B及图42A、B是用来更为具体说明图40A～C的低通滤波器功能的图。图41A表示作为没有低通滤波器的比较示例的光学系统，图42A表示在图41A的光学系统中成像后的单位像素的像。另外，图41B表示具有低通滤波器的光学系统，图42B表示在图41B的光学系统中成像后的单位像素的像。
如图41A所示，在没有低通滤波器的光学系统中，从色调制光阀2421的一点所射出的光束通过中继透镜2423在亮度调制光阀2424的一点处成像。另一方面，如图41B所示，在具有低通滤波器2422的光学系统中，从色调制光阀2421的一点所射出的光束在位置不同的多个点处成像。也就是说，通过色调制光阀2421的像素开口部后的光束的一部分，由低通滤波器2422使其弯折，该像素开口部的光学像(亮部)在位置不同的多个部位上成像(多重图像功能)。
如图42A所示，在没有低通滤波器的光学系统中，色调制光阀的单位像素的光学像具有由像素遮光部形成的矩形环状的暗部2425和由像素开口部形成的亮部2426。与其相比，如图42B所示，在具有低通滤波器2080的光学系统中，利用低通滤波器2080(棱镜元件2085)的上述多重图像功能，色调制光阀的单位像素的光学像，其由单位像素的遮光部形成的暗部不明显。
也就是说，如图42B所示，在低通滤波器中，通过色调制光阀的像素开口部后的光的一部分通过折射改变角度而射出。而且，该光重叠到由色调制光阀的遮光部所形成的暗部上。
具体而言，如图42B所示，利用低通滤波器2080的棱镜元件2085的左上的棱镜部(折射面)，由色调制光阀的像素开口部形成的亮部向左上偏移，该光束重叠到由色调制光阀的像素遮光部形成的暗部上(像移位。图42B所示的(b-1))。同样，利用棱镜元件2085左下的棱镜部(折射面)，亮部向左下偏移(b-2)，利用棱镜元件2085右下的棱镜部(折射面)，亮部向右下偏移(b-3)，利用棱镜元件2085右上的棱镜部(折射面)，亮部向右上偏移(b-4)。而且，由于利用上述多重图像功能对暗部的整体照射光，因而色调制光阀的单位像素的光学像，其暗部不明显(b-5)。
这样，在本示例中，在色调制光阀的光学像传导到亮度调制光阀的像素面上时，利用低通滤波器2080的多重图像功能，使作为像素遮光部光学像的暗部变得不明显。也就是说，明亮度均匀性较高的色调制光阀的光学像在亮度调制光阀上成像。因此，能可靠地抑制莫尔条纹等的伴随遮光图形之间的光学重合的像素劣化现象。
图43表示出，亮度调制光阀2100(图34所示的液晶光阀2100)的剖面图。
亮度调制光阀2100的结构包括对向配置的2个透明基板2101、2102；周期结构的遮光图形膜2103(黑色条纹膜、黑色矩阵膜等)；液晶层2104；TFT和布线2105；像素电极2106及微透镜阵列2107等。
微透镜阵列2107包括，配置于亮度调制光阀2100的光入射方的与该光阀2100的各像素2108以一对一形态对应的透镜组。微透镜阵列2107的各透镜2109，其形成为使来自低通滤波器2080的光聚集到亮度调制光阀2100的各像素2108的开口部上。也就是说，在亮度调制光阀2100中，在各像素2108的光入射方的每一个上各配置一个聚光透镜2109。
如上所述，透过色调制光阀(图34所示的液晶光阀2060B、2060G、2060R)的像素开口部后的光如图42所示，通过低通滤波器2080达到比对应于像素开口部的范围宽的范围。其结果为，产生到达亮度调制光阀2100的遮光图形膜2103上的光量增加、显示图像的亮度下降这样的问题。在本示例中，通过在亮度调制光阀2100的光入射方配置微透镜阵列2107，使来自低通滤波器2080的光聚集到第2光调制元件的各像素2108的开口部上，使显示图像的明亮度得到提高。
也就是说，向亮度调制光阀2100的入射光束通过微透镜阵列2107的各透镜2109进行聚光，并且其几乎全部通过亮度调制光阀2100的像素2108的开口部。因此，能避免由低通滤波器2080折射后的光的一部分被亮度调制光阀2100的遮光图形膜2103遮挡。这样，在本示例中，尽管是使用光学低通滤波器2080的结构，仍能抑制亮度的下降。
图34所示的光学低通滤波器2080的配置位置并不限定为十字分色棱镜2070和中继透镜2090之间，也可以配置到中继透镜2090和亮度调制光阀(液晶光阀2100)之间。另外，也可以配置于中继透镜2090内。另外，也可以配置于色调制光阀(液晶光阀2060B、2060G、2060R)和十字分色棱镜2070之间。这种情况下，对R、G、B的每个色调制光阀都需要配置低通滤波器，但是由于可以使用对每种波长特性最适合化的低通滤波器，因而具有可以更为有效地减低莫尔条纹这样的优点。
另外，本发明并不限定为从光源2010方看将色调制光阀配置于前级、将亮度调制光阀配置于后级的光学系统，在将亮度调制光阀配置于前级、将色调制光阀配置于后级的光学系统中，也可以使用本发明。这种情况下，在亮度调制光阀和色调制光阀之间配置低通滤波器和中继透镜。再者，在色调制光阀的光入射面配置微透镜阵列。
还有，在本示例中，与亮度调制光阀2100(第2光调制元件、后级光阀)的各像素相邻地配置微透镜阵列2107，另一方面不在液晶光阀2060B、2060G、2060R(第1光调制元件、前级光阀)的各像素的相邻位置上配置微透镜阵列。其原因是，若在第1光调制元件(配置于前级的光阀)中包括微透镜，则从第1光调制元件射出的光束的出射角度扩展得较大，为了将该光束有效传导到第2光调制元件(配置于后级的光阀)上，不得不减小传导光学系统(中继透镜2090)的光圈值，而招致装置的成本增加、尺寸及重量增大。因而，最好在第1光调制元件中不包括微透镜。
另外，低通滤波器的形态并不限于图40A～C所示的形态，也可以是其他的形态。另外，低通滤波器并不限定为棱镜型，也可以使用衍射型的低通滤波器。
图44～图55表示出低通滤波器的其他形态示例。
图44～图49表示棱镜元件形状的各种变化示例。
例如，图44表示出，具有折射面2161a和平坦部2161b的梯形形状的棱镜元件按预定间隔来设置的棱镜组2161。
图45表示出，具有折射面2162a和平坦部2162b、梯形形状的棱镜元件无间隙地设置的棱镜组2162。
图46表示出，具有折射面2163a和平坦部2163b、三角形形状的棱镜元件按预定间隔设置的棱镜组2163。
图47表示出，只由折射面2164a构成的闪光型棱镜组2164。
图48表示出，平坦部的高度及棱镜间距为任意、几乎没有使因棱镜边缘引起的衍射发生的周期性的状态的棱镜组2165。
另外，图49表示出，平坦部为相同的高度而棱镜间距为任意、可抑制作为衍射发生条件的周期性而减小衍射影响的棱镜组2166。
这样，就可以将折射面的朝向、倾斜角度及面积作为参数，进行各种变化。
图50表示将棱镜组的其他形态的一部分放大的概略结构。棱镜组2210由四角锥形状的第1棱镜元件2211和四角锥形状的第2棱镜元件2212构成。第1棱镜元件2211形成为，其一条边与中心线CL大致成45°。第2棱镜元件2212形成为，其一条边与中心线CL大致平行。再者，在第1棱镜元件2211和第2棱镜元件2212的周围设置平坦部2215。
如图51所示，借助于透射平坦部2215的光，来形成开口部像(直接透过像)2220P。而且，借助于第1棱镜元件2211的折射面2213，向相对中心线像CLP呈45°的方向形成开口部像2213P。借助于第2棱镜元件2212的折射面2214，向与中心线像CLP平行的方向形成开口部像2214P。
然后，设定折射面的朝向、倾斜角度，以使这些投影像无间隙地填补由遮光图形产生的暗部。
借此，可以减少投影像的强度不均。
另外，使之产生和棱镜组2210相同的折射作用的棱镜组形状可以采取各种变形。例如，也可以使用图52所示的那种具有折射面2231和平坦部232的棱镜组2230。这样，就可以按预期的面积比以任意的形状形成棱镜折射面和平坦面。
图53是低通滤波器的其他形态示例，表示棱镜组2240的主要部分立体结构。
棱镜组2240由2组棱镜元件2241a、2241b构成。棱镜元件2241a其作为第1方向的y轴方向上的剖面形状是大致梯形形状。另外，棱镜元件2241a在作为第2方向的x轴方向具有长度方向，该x轴方向与作为第1方向的y轴方向大致正交。
棱镜元件2241a的y轴方向上的剖面形状的梯形形状之中的2个斜面Y1、Y2作为折射面来发挥作用。另外，棱镜元件2241a的y轴方向上的剖面形状之中的上面Y0作为平坦部来发挥作用。因此，入射到斜面Y1或斜面Y2上的光向对应于斜面角度的方向进行折射。利用折射后的光来形成折射透射像。另外，入射到上面Y0上的光按原状透射。利用按原状透射后的光来形成直接透射像。
棱镜元件2241b的结构和棱镜元件2241a相同。棱镜元件2241b的x轴方向上的剖面形状之中的2个斜面X1、X2作为折射面来发挥作用。另外，棱镜元件2241b的x轴方向上的剖面形状之中的上面X0作为平坦部来发挥作用。而且，2组棱镜元件2241a、2241b设置为，各自的长度方向间大致正交。
本示例的棱镜组2240使棱镜元件2241a的平面侧和棱镜元件2241b的平面侧相对进行粘接固定。但是，并不限于此，也可以是下面(1)～(3)的任一种结构。
(1)使棱镜元件2241a的形成有斜面Y1、Y2等的面和棱镜元件2241b的形成有斜面X1、X2等的面相对地进行粘接固定的结构。
(2)使棱镜元件2241a的形成有斜面Y1、Y2等的面和棱镜元件2241b的平面侧相对地进行粘接固定的结构。
(3)使棱镜元件2241a的平面侧和棱镜元件2241b的形成有斜面X1、X2等的面相对地进行粘接固定的结构。
还有，虽然在图53中采用棱镜面接合的结构进行了说明，但是也可以是两个面和空气接合的结构。
图54表示利用棱镜组2240的入射光的分路。
在图54中，面对着图入射光XY从左侧向右侧行进。还有，在图54的一部分上，为了说明的方便，使用斜面Y0、Y1、Y2的符号来确定光线。入射光XY通过用虚线所示的棱镜元件2241a，被分路成由斜面折射的光线Y1、Y2和按原状透射上面的光线Y0这3条光线。分路后的3条光线Y0、Y1、Y2再通过棱镜元件2241b，分别被分路成3条光线。其结果为，入射光XY被分路成9条光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X0、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2。
接着，采用图55来说明被分路后的9条光线在投影面上的位置。
用粗线框来包围由光线Y0X0得到的直接透射像区域，进行表示。由折射后的光得到的像素部投影像可以向相对棱镜元件2241a、2241b的长度方向分别正交的方向来形成。棱镜组2240构成为，2组棱镜元件2241a、2241b的长度方向彼此间大致正交。据此，在由光线Y0X0得到的直接透射像区域的周边，形成由8条光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的区域。在图55中，对各个区域附上光线的符号来表示。另外，由光线Y0X0得到的直接透射像对应于第1光调制元件(图34所示的液晶光阀2060B、2060G、2060R)上多个像素开口部的位置，周期性相邻来形成。棱镜组2240利用棱镜元件2241a、2241b，在由光线Y0X0得到的直接透射像之间的区域上形成折射透射像。据此，可以减低投影光的周期性。
另外，棱镜组2240在将经由作为平坦面的棱镜元件2241a的上面Y0、棱镜元件2241b的上面X0的光强度总和设为PW0、将经由作为折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的光强度总和设为PW1时，满足PW0≥PW1。还有，PW0、PW1全都是第2光调制元件(液晶光阀2100)上的光强度。
由光线Y0X0得到的直接透射像的光强度总和对应于作为平坦部的上面Y0、X0的面积。另外，由光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的光强度总和对应于作为折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的面积。在此，若由光线Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2得到的折射透射像的光强度总和PW1比直接透射像的光强度总和PW0大，则观看者有时看到如重影那样的双重图像。
在本示例中，其构成为满足PW0≥PW1。因此，可以减低莫尔条纹的发生。
另外，优选的是，最好满足PW0＞PW1。更为优选的是，最好满足PW0＞0.9×PW1。据此，可以使由像素排列而产生的光强度分布得以均匀化，并维持原来的像素信息，以此可以减低莫尔条纹，获得更高清晰度的投影像。
在此，对构成低通滤波器的棱镜组的制造方法的一个示例进行说明。
棱镜组整体形成于透明板的射出面上。透明板是一种透明的平行平板玻璃。在平行平板玻璃的一个面上采用光刻技术来形成棱镜组。具体而言，将光致抗蚀剂层在平行平板玻璃上，采用灰度法进行图形形成使之成为预期的棱镜形状例如四角锥形状，来形成掩模。然后，采用RIE(反应离子腐蚀)法来形成棱镜组，该RIE法使用CHF3等的氟类气体。棱镜组也可以采用使用氢氟酸的湿式腐蚀法来形成。
说明棱镜组的其他制造方法。
在平行平板玻璃的一个面上涂敷光学环氧树脂。接着，准备下述金属模，该金属模具有和预期的棱镜形状其凹凸相反的图形。然后，通过将该金属模按压到环氧树脂上，进行模复制。最后，将紫外线照射到光学环氧树脂上使之硬化，来形成棱镜组。
另外，在进行模复制时也可以采用其他方法。对平行平板玻璃进行加热，使之软化成模复制所需要的程度。然后，对软化后的平行平板玻璃的一个表面按压上述金属模，进行模复制。借此，也可以在平行平板玻璃上形成棱镜组。
还有，棱镜组并不限于形成到透明板上的情形。例如，采用热压法另外作为图形片预先制造预期的棱镜形状的棱镜组。然后，将图形片截断成需要的大小。接着，将截断后的图形片，用光学上透明的粘接剂粘贴到平行平板玻璃的射出面方。借此，也可以在平行平板玻璃上形成棱镜组。
优选的是，最好防止在棱镜组的表面上附着尘埃等。为此，要对棱镜组的射出侧面，形成由低折射率的透明树脂等构成的涂层。例如，棱镜组采用折射率n＝1.56的光学环氧高折射率树脂来形成。涂层例如采用折射率n＝1.38的光学环氧低折射率树脂来形成。另外，也可以使构成棱镜组的材料的折射率和涂层的折射率大致相一致。借此，可以减低因折射面的制造误差不均等引起的折射后的光在预定面上的位置偏移。
在此，由折射面折射的角度根据光的波长有所不同。因此，当制造棱镜组时，最好考虑折射的光的波长。例如，作为光源部的超高压水银灯具有发光光谱分布。而且，使用辉线光谱的峰值波长为大致440nm附近的光来作为B光，使用大致550nm附近的光来作为G光。另外，还使用作为光量积分值中央波长的大致650nm附近的光来作为R光。要控制折射面的倾斜角度θ等，以便在这些波长的光由折射面进行折射时，在预定面(亮度调制光阀)上形成预定的投影像。借此，可以在预定面(亮度调制光阀)上获得色偏差较少的高品质图像。
下面，对于根据显示图像数据的色调制光阀及亮度调制光阀中的调制的具体示例，加以详细说明。
在投影机PJ1(参见图34)中，按照由图像信号所生成的色调制信号对色调制光阀(图34所示的液晶光阀2060B、2060G、2060R)进行驱动，按照亮度调制信号对亮度调制光阀(图34所示的液晶光阀2100)进行驱动，以此实现亮度动态范围的扩大和灰度等级数的增大。液晶光阀的调制控制由下面说明的显示控制装置(显示控制装置2200)来进行。
图56是表示显示控制装置2200的硬件构成的框图。
显示控制装置2200如图56所示，包括CPU2170，用于根据控制程序对计算及系统的整体进行控制；ROM2172，在预定区域中预先存储CPU2170的控制程序等；RAM2174，用来存储从ROM2172等所读出的数据、在CPU2170的计算过程中必要的计算结果；以及I/F2178，用来对外部装置转接数据的输入输出；它们通过总线2179相互且可以收发数据地连接，该总线是用来传输数据的信号线。
在I/F2178上连接作为外部装置的，光阀驱动装置2180，用来对亮度调制光阀(图34所示的液晶光阀2100)及色调制光阀(图34所示的液晶光阀2060B、2060G、2060R)进行驱动；存储装置2182，将数据、表格等作为文件进行存储；以及信号线2199，用来与外部网络连接。
存储装置2182存储有HDR显示数据，该HDR显示数据用来对亮度调制光阀及色调制光阀进行驱动。
HDR显示数据是一种图像数据，可以实现采用以往的sRGB等的图像格式无法实现的高亮度动态范围，对于图像的全部像素存储有表示像素亮度电平的像素值。在本实施方式中，作为HDR显示数据使用下述形态，即对于1个像素按RGB三原色的每一种将表示亮度电平的像素值作为浮点值进行存储的形态。例如，作为1个像素的像素值存储有(1.2、5.4、2.3)这样的值。
在此，假设HDR显示数据中像素p的亮度电平为Rp，与第2光调制元件的像素p对应的像素透射率为T1，与第1光调制元件的像素p对应的像素透射率为T2，则下式(2-1)、(2-2)成立。
Rp＝Tp×Rs …(2-1)Tp＝T1×T2×G …(2-2)其中，在上式(2-1)、(2-2)中，Rs是光源的亮度，G是增益，并且全都是常数。另外，Tp是光调制率。
还有，对于HDR显示数据生成方法的详细情况，例如公开于「P.E.Debevec，J.Malik，“Recovering High Dynamic Range Radiance Mapsfrom Photographs”，Proceedings 0f ACM SIGGRAPH97，pp.367-378(1997)」中。
另外，存储装置2182存储有控制值登记表2400，该控制值登记表登记有亮度调制光阀的控制值。
图57表示的是控制值登记表2400的数据结构。
在控制值登记表2400中，如图57所示，对亮度调制光阀的每个控制值登记有1个记录。各记录的结构包括两个字段，一个字段登记了亮度调制光阀的控制值，另一个字段登记了亮度调制光阀的透射率。
在图57的示例中，在第1级数的记录中作为控制值及作为透射率分别登记了“0”及“0.003”。这表示出，若对亮度调制光阀输出控制值“0”，则亮度调制光阀的透射率成为0.3％。
还有，虽然图57表示了亮度调制光阀的灰度等级数为4位(0～15个值)时的示例，但是实际上登记与亮度调制光阀的灰度等级数相当的记录。例如，在灰度等级数为8位时，登记256个记录。
另外，存储装置2182存储有控制值登记表，该控制值登记表对每个色调制光阀登记有该色调制光阀的控制值。
图58表示的是登记有液晶光阀2060R的控制值的控制值登记表2420R的数据结构。
在控制值登记表2420R中，如图58所示，对液晶光阀2060R的每个控制值登记有1个记录。各记录的结构包括两个字段，一个字段登记有液晶光阀2060R的控制值，另一字段登记了液晶光阀2060R的透射率。
在图58的示例中，在第1级数的记录中作为控制值及作为透射率分别登记了“0”及“0.004”。这表示出，若对液晶光阀2060R输出控制值“0”，则液晶光阀2060R的透射率成为0.4％。还有，虽然图58表示了色调制光阀的灰度等级数为4位(0～15个值)时的示例，但是实际上要登记与色调制光阀的灰度等级数相当的记录。例如，在灰度等级数为8位时，要登记256个记录。
另外，对于与液晶光阀2060B、2060G对应的控制值登记表的数据结构，未特别图示，其具有和控制值登记表2420R相同的数据结构。但是，在对同一控制值登记有不同的透射率这一点上，和控制值登记表2420R有所不同。
下面，说明CPU2170的结构及由CPU2170执行的处理。
CPU2170由微处理机单元(MPU)等构成，用来使存储于ROM2172的预定区域中的预定程序启动，按照该程序执行图59的流程图所示的显示控制处理。
图59是表示显示控制处理的流程图。
显示控制处理用于根据HDR显示数据来分别决定亮度调制光阀及色调制光阀的控制值，并根据所决定出的控制值对亮度调制光阀及色调制光阀进行驱动，并且在CPU2170中一开始执行，如图59所示，首先进行到步骤S100。
在步骤S100中，从存储装置2182读取HDR显示数据。
接着，进行到步骤S102，对所读出的HDR显示数据进行分析，计算像素值的直方图、亮度电平的最大值、最小值及平均值等。该分析结果用于下述自动图像修正或者用于色调调整中，上述自动图像修正诸如使暗的背景变得明亮，使过于明亮的背景变暗，加强中间部的对比度等。
接着，进行到步骤S104，根据步骤S102的分析结果，对HDR显示数据的亮度电平进行色调调整，使之处于投影机PJ1的亮度动态范围。
图60用来说明色调调整处理。
假设分析HDR显示数据的结果为，HDR显示数据中所包含的亮度电平最小值是Smin，最大值是Smax。另外，假设投影机PJ1的亮度动态范围最小值是Dmin，最大值是Dmax。在图60的示例中，由于Smin比Dmin小，Smax比Dmax大，因而在这种状态下，不能适当地显示HDR显示数据。因此，要进行规一化，以使Smin～Smax的直方图收窄于Dmin～Dmax的范围内。
还有，对于色调调整的详细情况，例如记述于「F.Drago，K.Myszkowski，T.Annen，N.Chiba，“Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying HighContrast Scenes”，Eurographics 2003，(2003)」中。
接着，进行到步骤S106，按照色调制光阀的分辨率，将HDR图像调整尺寸(放大或缩小)。此时，在保持了HDR图像的纵横比的状态下，对HDR图像调整尺寸。作为调整尺寸的方法，例如可举出平均值法、中间值法及最邻近法(最接近法)。
接着，进行到步骤S108，根据调整尺寸图像的像素亮度电平Rp及光源2010的亮度Rs，利用上式(2-1)，对调整尺寸的图像的每个像素计算光调制率Tp。
接着，进行到步骤S110，作为色调制光阀各像素的透射率T2赋予初始值(例如，0.2)，暂时决定色调制光阀各像素的透射率T2。
接着，进行到步骤112，根据所算出的光调制率Tp、暂时决定的透射率T2及增益G，利用上式(2-2)，以色调制光阀的像素单位计算亮度调制光阀的透射率T1′。在此，因为色调制光阀由3片液晶光阀2060B、2060G、2060R构成，所以对于同一像素要对RGB三原色的每种计算透射率T1′。与此相对，因为亮度调制光阀由1片液晶光阀2100构成，所以将它们的平均值等作为该像素的T1′来计算。
接着，进行到步骤S114，对亮度调制光阀的每个像素，计算对于和该像素在光路上重合的色调制光阀的像素所算出的透射率T1′的加权平均值，来作为该像素的透射率T1。加权是根据重合像素的面积比来进行的。
接着，进行到步骤S116，对亮度调制光阀的每个像素，从控制值登记表2400读出与对于该像素所算出的透射率T1对应的控制值，决定所读出的控制值来作为该像素的控制值。在控制值的读出过程中，从控制值登记表2400之中检索与计算出的透射率T1最为近似的透射率，读出与通过检索所找出的透射率对应的控制值。该检索例如通过采用二分检索法来进行，而实现快速的检索。
接着，进行到步骤S118，对色调制光阀的每个像素，计算对于和该像素在光路上重合的亮度调制光阀的像素所决定的透射率T1的加权平均值，并根据所计算出的平均值、在步骤S108中计算出的光调制率Tp及增益G，利用上式(2-2)，来计算该像素的透射率T2。加权是根据重合像素的面积比来进行的。
接着，进行到步骤S120，对色调制光阀的每个像素，从控制值登记表读出与对于该像素所计算出的透射率T2对应的控制值，决定所读出的控制值来作为该像素的控制值。在控制值的读出过程中，从控制值登记表之中检索与计算出的透射率T2最为近似的透射率，并读出与通过检索所找出的透射率对应的控制值。该检索例如通过采用二分检索法来进行，而实现快速的检索。
接着，进行到步骤S122，将在步骤S116、S120中所决定的控制值输出给光阀驱动装置2180，对色调制光阀及亮度调制光阀分别进行驱动，投影显示图像，在结束一系列的处理后返回到开始的处理。
接着，根据图61～图64C，说明向色调制光阀(液晶光阀2060B、2060G、2060R)及亮度调制光阀(液晶光阀2100)写入的图像数据的生成过程。
在下面，将举例说明色调制光阀(液晶光阀2060B、2060G、2060R)全都具有横18个像素×纵12个像素的分辨率及4位的灰度等级数、亮度调制光阀(液晶光阀2100)具有横15个像素×纵10个像素的分辨率及4位的灰度等级数的情形。另外，色调制光阀及亮度调制光阀的附图全都是从光源2010一侧看到的。
在显示控制装置2200中，经过步骤S100～S104，读出HDR显示数据，分析所读出的HDR显示数据，并根据其分析结果，对HDR显示数据的亮度电平进行色调调整，使之处于投影机PJ1的亮度动态范围。接着，经过步骤S106，按照色调制光阀的分辨率，对HDR图像调整尺寸。
接着，经过步骤S108，对调整尺寸图像的每个像素计算光调制率Tp。例如，调整尺寸图像的像素P的光调制率Tp，假设像素P的亮度电平Rp(R、G、B)为(1.2、5.4、2.3)，光源2010的亮度Rs(R、G、B)为(10000、10000、10000)，则成为(1.2、5.4、2.3)/(10000、10000、10000)＝(0.00012、0.00054、0.00023)。
图61表示的是暂时决定色调制光阀的透射率T2的情形。
接着，经过步骤S110，暂时决定色调制光阀各像素的透射率T2。在将色调制光阀左上4个分区的像素设为P21(左上)、P22(右上)、P23(左下)、P24(右下)时，对像素P21～P24的透射率T2如图61所示，赋予初始值T20。
图62表示的是以色调制光阀的像素单位计算亮度调制光阀的透射率T1′的情形。
接着，经过步骤S112，以色调制光阀的像素单位计算亮度调制光阀的透射率T1′。在着眼于像素P21～P24时，与其对应的亮度调制光阀的透射率T11～T14如图62所示，假设像素P21～P24的光调制率为Tp1～Tp4，增益G为“1”，则可以利用下式(2-3)～(2-6)来计算。
实际地使用数值进行计算。在Tp1＝0.00012、Tp2＝0.05、Tp3＝0.02，Tp4＝0.01、T20＝0.1时，根据下式(2-3)～(2-6)，成为T11＝0.0012、T12＝0.5、T13＝0.2、T14＝0.1。
T11＝Tp1/T20 …(2-3)T12＝Tp2/T20 …(2-4)T13＝Tp3/T20 …(2-5)T14＝Tp4/T20 …(2-6)图63A～C表示的是决定亮度调制光阀各像素的透射率T1的情形。
接着，经过步骤S114，来决定亮度调制光阀各像素的透射率T1。由于亮度调制光阀和色调制面板因中继透镜2090处于相互倒立成像的关系，因而色调制面板左上4个分区的像素成像于亮度调制光阀的右下部。在将亮度调制光阀右下4个分区的像素设为P11(右下)、P12(左下)、P13(右上)、P14(左上)时，因为色调制光阀和亮度调制光阀的分辨率不同，所以如图63A所示，像素P11和像素P21～像素P24在光路上重合。由于色调制光阀的分辨率为18×12，亮度调制光阀的分辨率为15×10，因而像素P11可以根据色调制光阀像素数的最小公倍数划分成6×6的矩形区域。而且，像素P11和像素P21～P24之间重合的面积比如图63B所示，成为25∶5∶5∶1。因而，像素P11的透射率T15如图63C所示，可以利用下式(2-7)来计算。
实际地使用数值进行计算。在T11＝0.0012、T12＝0.5、T13＝0.2、T14＝0.002时，根据下式(2-7)成为T15＝0.1008。
T15＝(T11×25+T12×5+T13×5+T14×1)/36…(2-7)对于像素P12～P14的透射率T16～T18，和像素11相同也可以通过计算由面积比得到的加权平均值来求取。
接着，经过步骤S116，对亮度调制光阀的每个像素，从控制值登记表2400读出与对于该像素计算出的透射率T1对应的控制值，并且决定所读出的控制值来作为该像素的控制值。例如，由于T15＝0.1008，因而若参照控制值登记表2400，则如前面的图57所示，0.09为最为近似的值。因而，从控制值登记表2400读出“8”来作为像素P11的控制值。
图64A～C表示的是决定色调制光阀各像素的透射率T2的情形。
接着，经过步骤S118，决定色调制光阀各像素的透射率T2。因为色调制光阀和亮度调制光阀的分辨率不同，所以如图64A所示，像素P24和像素P11～像素P14在光路上重合。由于色调制光阀的分辨率为18×12，亮度调制光阀的分辨率为15×10，因而像素P24可以根据亮度调制光阀像素数的最小公倍数划分成5×5的矩形区域。而且，像素P24和像素P11～P14之间重合的面积比如图64B所示，成为1∶4∶4∶16。因而，在着眼于像素P24时，与其对应的亮度调制光阀的透射率T19可以利用下式(2-8)来计算。而且，像素P24的透射率T24，假设增益G为“1”，则如图64C所示，可以利用下式(2-9)来计算。
实际地使用数值进行计算。在T15＝0.09、T16＝0.33、T17＝0.15、T18＝0.06、Tp4＝0.01时，根据下式(2-8)、(2-9)成为T19＝0.1188、T24＝0.0842。
T19＝(T15×1+T16×4+T17×4+T18×16)/25 …(2-8)
T24＝Tp4/T19 …(2-9)对于像素P21～P23的透射率T21～T23，和像素P24相同也可以通过计算由面积比得到的加权平均值来求取。
接着，经过步骤S120，对色调制光阀的每个像素，从控制值登记表读出与对于该像素计算出的透射率T2对应的控制值，并决定所读出的控制值来作为该像素的控制值。例如，在对于液晶光阀2060R的像素P24是T24＝0.0842时，若参照控制值登记表2420R，则如前面的图58所示，0.07成为最为近似的值。因而，从控制值登记表2420R读出“7”来作为像素P24的控制值。
然后，经过步骤S122，将所决定出的控制值输出到光阀驱动装置2180。借此，分别驱动亮度调制光阀(液晶光阀2100)及色调制光阀(液晶光阀2060B、2060G、2060R)，将显示图像投影到屏幕上。
通过上面所说明的液晶光阀的调制控制，可以通过2个阶段的图像形成过程来实现亮度动态范围的扩大和灰度等级数的增大。
还有，在上述第1实施方式中，虽然举例说明了作为第1光调制元件的液晶光阀2060B、2060G、2060R(色调制光阀)的分辨率比作为第2光调制元件的液晶光阀2100(亮度调制光阀)高的情形，但是2种光调制元件(色调制光阀及亮度调制光阀)的分辨率相同或者不同，都可以。但是，在双方的分辨率不同时，如同上述第1实施方式所说明的那样，需要变换显示图像数据的分辨率。
例如，如果亮度调制光阀具有比色调制光阀的显示分辨率高的显示分辨率，则不需要将从色调制光阀到亮度调制光阀的光传导过程中的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)设定得较高，因此不需要使介于其间的中继光学系统的传导性能那么增高，可以较为廉价地构成中继光学系统。
另一方面，如果色调制光阀具有比亮度调制光阀的显示分辨率高的显示分辨率，则通常情况下，因为显示图像数据要按照色调制光阀的显示分辨率而准备，所以按照亮度调制光阀的显示分辨率只进行1次分辨率的变换处理就可以，因此显示图像数据的变换处理变得较为容易。
在上述本发明第2形态的各实施方式中，虽然其构成为，使用亮度调制光阀及色调制光阀分2个阶段对光的亮度进行调制，但是并不限于此，其构成也可以为，使用2组亮度调制光阀分2个阶段对光的亮度进行调制。
另外，在上述本发明第2形态的实施方式中，虽然作为液晶光阀2060B、2060G、2060R、2100使用了有源矩阵型的液晶显示元件来构成，但是并不限于此，作为液晶光阀2060B、2060G、2060R、2100也可以使用无源矩阵型的液晶显示元件及分段式的液晶显示元件来构成。有源矩阵型的液晶显示有可以进行精密的灰度等级显示这样的优点，无源矩阵型的液晶显示元件及分段型的液晶显示元件具有可以廉价制造这样的优点。
另外，在上述本发明第2形态的实施方式中，虽然作为用来将前级液晶光阀的光学像成像于后级液晶光阀上的中继透镜，使用了主要由透射型光学元件构成的中继透镜，但是并不限于此，也可以使用主要由反射式光学元件(反射镜)构成的反射式中继光学系统。
另外，在上述各实施方式中，虽然投影机PJ1设置有透射型的光调制元件来构成，但是并不限于此，也可以采用反射式液晶光阀、DMD(DigitalMicromirror Device，数字微镜器件)等的反射式光调制元件来构成亮度调制光阀、色调制光阀。
另外，在上述本发明第2形态的各实施方式中，虽然当执行图56的流程图所示的处理时，对于执行ROM2172中所预先存储的控制程序的情形进行了说明，但是并不限于此，也可以从存储有表示这些步骤的程序的存储媒体，将该程序读入到RAM2174中加以执行。
在此，所谓的存储媒体指的是，RAM、ROM等半导体存储媒体，FD、HD等的磁存储式存储媒体，CD、CDV、LD、DVD等光学读取方式存储媒体以及MO等的磁存储式/光学读取方式存储媒体，并且不管电子式、磁式、光学式等的读取方法如何，只要是可由计算机读取的存储媒体，就包括所有存储媒体。
另外，在上述各实施方式中，虽然作为光源2010使用了射出白色光的单体光源，并将该白色光分光成RGB三原色的光，但是并不限于此，其结构也可以为，使用与RGB三原色分别对应的射出红色光的光源、射出蓝色光的光源以及射出绿色光的光源的3个光源，省去对白色光进行分光的机构。
以上，虽然说明了本发明的最佳实施示例，但是本发明并不限定为这些实施示例。在不脱离本发明宗旨的的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换及其他变更。本发明并不由上述的说明来限定，而只根据附上的技术方案的范围加以限定。
权利要求
1.一种图像显示装置，其根据显示图像数据对来自光源的光进行调制而显示图像，其中，具备第1光调制元件，其调制来自上述光源的光，被规则排列；第2光调制元件，其调制来自上述第1光调制元件的光，被规则排列；以及照明光学系统，其将由上述第1光调制元件调制后的光线引导到上述第2光调制元件中；上述照明光学系统具备光学元件，该光学元件在上述第1光调制元件和第2光调制元件之间，将第1光调制元件的光线分光到第2光调制元件的预定位置上进行照明，上述光学元件具有棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件构成；上述折射面用来使上述入射光向预定方向偏折。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中上述折射面配置为向下述区域引导上述入射光的朝向，上述折射面和在相对光轴大致垂直的方向上所形成的基准面之间具有预定角度，上述区域与上述入射光在上述棱镜组中直行时的入射位置相邻。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中上述棱镜组由2组棱镜元件构成，该2组棱镜元件在第1方向上的剖面形状为大致梯形形状，在与上述第1方向大致正交的第2方向上具有长度方向，上述2组棱镜元件分别设置为，上述长度方向彼此间大致正交，上述梯形形状的斜面对应于上述折射面。
4.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中上述棱镜元件至少具有4个上述折射面，上述折射面按各自不同的朝向进行配置，上述光学元件不满足衍射条件。
5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中形成上述棱镜组的棱镜元件的形状由2种或2种以上的形状构成。
6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中上述光学元件的像素移动量相对预定方向的像素间距，为小于等于1/2。
7.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中上述棱镜组中的棱镜元件数根据上述照明光学系统的光圈值来决定。
8.一种图像显示装置，其根据显示图像数据对来自光源的光进行调制而显示图像，其中，具有第1光调制元件，其调制来自上述光源的光；第2光调制元件，其调制来自上述第1光调制元件的光；中继光学系统，其配置于上述第1光调制元件和上述第2光调制元件之间，将由上述第1光调制元件所形成的光学像传到上述第2光调制元件的像素面上；光学低通滤波器，其配置于上述第1光调制元件和上述第2光调制元件之间；以及微透镜阵列，其使来自上述光学低通滤波器的光聚集于上述第2光调制元件的各像素。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中上述第1光调制元件及上述第2光调制元件的各像素包括开口部和遮光部，上述光学低通滤波器，使通过上述第1光调制元件的上述开口部的光的一部分弯折，使该光重叠到由上述第1光调制元件的上述遮光部所形成的暗部上。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置，其中上述光学低通滤波器包括棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件的集合体构成。
11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中上述棱镜元件包括平坦部和多角锥形状的棱镜部。
12.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中上述微透镜阵列包括，配置到上述第2光调制元件的光入射侧的、与上述第2光调制元件的各像素一对一地对应的透镜组。
13.一种投影机，其具备权利要求1所述的图像显示装置；和投影机构。
14.一种投影机，其具备权利要求8所述的图像显示装置；和投影机构。
全文摘要
一种图像显示装置，用于根据显示图像数据对来自光源的光进行调制而显示图像，其具备第1光调制元件，用来调制来自上述光源的光，并被规则排列；第2光调制元件，用来调制来自上述第1光调制元件的光，并被规则排列；以及照明光学系统，用来将由上述第1光调制元件调制后的光线引导到上述第2光调制元件上；上述照明光学系统具备光学元件，该光学元件在上述第1光调制元件和第2光调制元件之间将第1光调制元件的光线分光到第2光调制元件的预定位置上进行照明；上述光学元件具有棱镜组，该棱镜组由具备折射面的棱镜元件构成；上述折射面用来使上述入射光向预定方向折射。
文档编号G03B21/00GK1760716SQ20051010839
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月15日
发明者上岛俊司, 中村旬一, 内山正一, 新田隆志, 旭常盛 申请人:精工爱普生株式会社