CN100417230C - 投影型图象显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的投影型图象显示装置，备有光源1、具有多个可以分别对光进行调制的象素区域的图象显示板8、根据波长范围将来自光源1的光会聚到对应的象素区域的光控制装置4～6、利用由图象显示板8调制后的光在被投影面13上形成图象的光学系统9、11。另外，还备有根据构成图象的各帧图象的数据生成多个子帧图象的数据并由上述图象显示板按时分方式显示上述多个子帧图象的电路、及使所选择出的子帧图象在上述被投影面上移动的图象移动元件11，并使由图象显示板8的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光依次照射被投影面13上的同一区域。按照上述结构，可以提供一种能以高的析象度实现明亮的均匀显示且适用于小型化和低成本化的投影型图象显示装置。

Description

投影型图象显示装置

技术领域

本发明涉及图象显示装置，尤其是涉及可以不使用彩色滤光器而用一个图象显示板进行彩色显示的单板式投影型图象显示装置。本发明可以适用于小型的投影型彩色液晶电视系统或信息显示系统。

背景技术

说明一种采用了液晶显示板的现有的投影型图象显示装置。

这种投影型图象显示装置，由于液晶显示板本身不发光，所以需要另外设置光源，但如与采用了CRT的投影型图象显示装置相比，则具有彩色再现范围宽、小型、轻量、无需会聚调整等非常优异的特征。

为了由采用液晶显示板的投影型图象显示装置进行全彩色显示，有根据三基色而采用3个液晶显示板的3板式、和只采用1个的单板式。

在3板式投影型图象显示装置中，采用将白色光分离为红(R)、绿(G)及蓝(B)的三基色的各基色的光学系统和分别对R、G及B色光进行调制而形成图象的3个液晶显示板，通过将R、G及B色的各图象在光学上重叠而实现彩色显示。

在3板式投影型图象显示装置中，虽然可以有效地利用从白色光源发射的光，但因光学系统繁杂而使部件数增多，所以，一般来说，从成本及尺寸的观点考虑，与单板式投影型图象显示装置相比是不利的。

单板式投影型图象显示装置，采用备有按马赛克状或条纹状排列的三基色彩色滤光器的1个液晶显示板。并且，利用投影型光学系统将由液晶显示板显示出的全彩色图象投影到屏幕等被投射面上。例如，在特开昭59-230383 号公报中就记述着这种单板式的投影型图象显示装置。在单板式的情况下，由于采用1个液晶显示板，所以，与3板式的情况相比，光学系统也能以简单的结构实现，因而适于以低的成本提供小型的投影型图象显示装置。

但是，在采用彩色滤光器的单板式的情况下，由于在彩色滤光器上发生光吸收，所以与采用了相同光源的3板式的情况相比图象的亮度将降低到大约1/3。此外，由于必须将液晶显示板的与R、G、B对应的3个图象区域作为一组而进行1个象素的显示，所以图象的析象度也将降低到3板式的析象度的1/3。

使光源更亮虽然是解决亮度降低的一种方法，但在用作家庭使用的情况下，使用耗电量大的光源是不能令人满意的。此外，当采用吸收式的彩色滤光器时，彩色滤光器所吸收的光能将变为热能，所以，如无益地提高光源的亮度，则不仅会引起液晶显示板的温度上升，而且将加速退色。因此，如何有效地利用所提供的光，在提高投影型图象显示装置的使用价值上是重要的课题。

为提高单板式投影型图象显示装置的图象亮度，开发了一种不使用彩色滤光器而进行全彩色显示的液晶显示装置(特开平4-60538 号公报)。在该液晶显示装置中，由分色镜之类的电介质镜将从光源发射的白色光分离为R、G、B的各光束，并以不同的角度入射到配置在液晶显示板的光源侧的微型透镜阵列。入射到微型透镜的各光束，透过微型透镜后，根据入射角而会聚在所对应的图象区域内。因此，分离后的R、G、B的各光束，由不同的图象区域进行调制，并用于全彩色显示。

在特开平5-249318号公报中公开了一种不使用上述电介质镜而采用与R、G、B光对应的透射型全息元件提高了光利用率的显示装置，在特开平6-222361号公报中公开了一种通过使透射型全息元件具有与象素间距对应的周期结构而提供了电介质镜及微型透镜功能的装置。

关于单板式的另一课题即析象度，通过采用场序制，就能以1个液晶显示板获得与3板式相同的析象度。在场序制中，利用了以人的视觉不能分辨的速度进行光源的颜色切换从而通过加法混色构成按时分方式显示的各图象颜色的现象(连续加法混色)。

按场序制进行全彩色显示的投影型图象显示装置，例如，具有图76所示的结构。在该显示装置中，根据液晶显示板的垂直扫描周期使由R、G、B的彩色滤光器构成的圆盘高速转动，并将与彩色滤光器的颜色对应的图象信号依次输入到液晶显示板的驱动电路。在人的眼睛里，可以看到与各色对应的图象的合成图象。

在这种场序制的显示装置中，与单板方式不同，由于以液晶显示板的各象素按分时方式显示R、G、B图象，所以其析象度能达到与3板式相等的水平。

作为场序制的另一种显示装置，在IDW′99(P989～P992)中公开了一种以R、G、B的各光束照射液晶显示板的不同区域的投影型图象显示装置。在该显示装置中，由电介质镜将从光源发射的白色光分离为R、G、B的光束，并以R、G、B的各光束照射液晶显示板的不同区域。对液晶显示板的R、G、B的光照射位置，通过使立方体形的棱镜转动而依次切换。

另外，在特开平9-214997 号公报所记述的投影型图象显示装置中，采用与上述的特开平4-60538 号公报所记述的液晶显示装置相同的液晶显示装置，用同样的方法将白色光分离为每种颜色的光束，并使各光束以不同的角度入射到象素区域。在该投影型图象显示装置中，为了既能实现光利用效率的提高又能获得高的析象度，将各帧图象按时间分割成多个子帧，并以与液晶显示板的垂直扫描周期同步的方式周期地切换光束的入射角度。

但是，按照上述的特开平4-60538 号公报、特开平5-249318 号公报及特开平6-222361 号公报等所记述的装置，的确可以改善亮度，但析象度却依然是3板式的1/3。其原因是，为显示1个象素而必须将在空间上分离的R、G、B用的3个象素作为一组使用。

与此不同，在通常的场序制的情况下，能将析象度改善到与3板式的析象度相等的水平。但是，在图象的亮度上，存在着与现有的单板式同样的问题。

另一方面，在IDW′99中所记述的上述显示装置的情况下，必需使R、G、B的光照射位置不能相互重叠，为此将需要平行度非常优异的照射光。因此，因照射光平行度的限制将使光的利用效率降低。

如上所述，在上述的现有技术中，在作为单板式课题的亮度和析象速两个方面都不能得到改善。

本申请人，在特开平9-214997 号公报中公开了意图解决上述课题的投影型图象显示装置。按照特开平9-214997 号公报所公开的显示装置，必需以与液晶显示板的垂直扫描周期同步的方式依次切换对液晶显示板的光束入射角度。在该装置中，为进行这种切换，必须在液晶显示板的和光源之间确保专用的空间，并因此必须驱动2组全息元件和反射镜。

在这种显示装置中，为进行入射光角度的切换而需要多个可动部，因而使其控制变得复杂。此外，由于液晶显示板的各象素依次显示所有的颜色，所以在液晶显示板上不能进行分色调整。

本发明是鉴于上述情况而开发的，其主要目的是提供一种能以高的析象度实现明亮的均匀显示且适用于小型化和低成本化的投影型图象显示装置。

发明的公开

本发明的投影型图象显示装置，备有光源、具有多个可以分别对光进行调制的象素区域的图象显示板、根据波长范围将来自上述光源的光会聚到上述多个象素区域中的对应象素区域的光控制装置、利用由上述图象显示板调制后的光在被投影面上形成图象的光学系统，该投影型图象显示装置的特征在于：备有根据构成上述图象的各帧图象的数据生成多个子帧图象的数据并由上述图象显示板按时分方式显示上述多个子帧图象的电路、及使从由上述图象显示板显示出的上述多个子帧图象中选择出的子帧图象在上述被投影面上移动的图象移动元件，并使由上述图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光依次照射上述被投影面上的同一区域。

在一个最佳的实施形态中，使构成第n+1个(n为正整数)帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向，与使构成第n个帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向相同。

在一个最佳的实施形态中，使构成第n+1(n为正整数)帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向，与使构成第n帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向相反，第n+1帧图象的第1个子帧图象，相对于第n帧图象的最后1个的子帧图象没有移动。

在一个最佳的实施形态中，构成各帧图象的子帧图象数为2个，并依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的2个不同位置。

在一个最佳的实施形态中，构成各帧图象的子帧图象数为2个，依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的3个不同位置，并使上述子帧图象的移动周期为帧周期的1.5倍。

在一个最佳的实施形态中，构成各帧图象的子帧图象数为4个以上，依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的3个不同位置，构成各帧图象的4个以上的子帧图象中的至少2个子帧图象，显示在上述被投影面上的同一位置。

在一个最佳的实施形态中，显示在上述被投影面上的同一位置的上述至少2个子帧图象，包含显示黑色的子帧图象。

在一个最佳的实施形态中，显示在上述被投影面上的同一位置的上述至少2个子帧图象，包含亮度减低了的子帧图象。

在一个最佳的实施形态中，在上述被投影面上移动的上述子帧的运动模式具有周期性，上述运动模式的1个周期至少包含着2次约为2个象素间距的移动。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧运动模式的1个周期，从根据分别依次显示的3个子帧的移动规定的6种子集中选择出的多个子集的组合构成，上述6种子集，属于与移动方向存在着对称关系的2个群中的任何一个。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧运动模式的1个周期，交替地包含着从上述2个群的每一个中选择出的子集。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧运动模式的1个周期，由依次显示的18个子帧的移动构成，并交替地包含着从上述2个群的每一个中选择出的6个子集。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧运动模式的1个周期，由依次显示的6个子帧的移动构成，并包含着从上述2个群的每一个中逐一选选择出的2个子集。

在一个最佳的实施形态中，在上述被投影面上移动的上述子帧图象的运动模式具有周期性，上述运动模式，包含将上述子帧图象移动到同一直线上的4个以上的不同位置。

在一个最佳的实施形态中，连续显示的子帧图象间的移动量，不能为在上述被投影面上沿上述移动方向测定的象素间距的大约2倍以上。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧图象运动模式的1个周期，由依次显示的12个子帧图象构成，连续显示的子帧图象间的移动量，不能为在上述被投影面上沿上述移动方向测定的象素间距的大约2倍以上。

在一个最佳的实施形态中，上述子帧图象运动模式的1个周期，由依次显示的6个子帧图象构成，连续显示的子帧图象间的移动量，不能为在上述被投影面上沿上述移动方向测定的象素间距的大约2倍以上。

上述被投影面上的上述子帧的移动量，最好是在上述被投影面上沿上述移动方向测定的象素间距的大约整数倍。

在一个最佳的实施形态中，当由上述图象显示板显示的上述子帧图象切换到下一个子帧时，将由上述图象显示板调制后的光遮断，以使其不能到达上述被投影面。

在一个最佳的实施形态中，上述光控制装置，根据波长范围将来自上述光源的光导向同一面内所包含的不同方向，上述图象移动元件，使上述子帧图象在平行于上述面的方向移动。

在一个最佳的实施形态中，由上述图象移动元件使上述子帧图象移动的方向，与上述图象显示板的显示画面的短边方向一致。

本发明的图象显示装置，备有具有多个可以分别对光进行调制的象素区域的图象显示板，并利用由上述图象显示板调制后的光形成图象，该图象显示装置的特征在于：备有根据构成上述图象的帧图象的数据生成多个子帧图象的数据并由上述图象显示板按时分方式显示上述多个子帧图象的电路、及使从由上述图象显示板显示出的上述多个子帧图象中选择出的子帧图象的光路移动的图象移动元件，并通过上述子帧的移动而将由上述图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光合成，上述电路，备有存储与构成上述帧图象的第1颜色有关的数据的第1存储区域、存储与构成上述帧图象的第2颜色有关的数据的第2存储区域、存储与构成上述帧图象的第3颜色有关的数据的第3存储区域，通过按预先设定的顺序有选择地对从上述第1存储区域、第2存储区域、及第3存储区域的每个区域读出的数据进行组合，生成上述多个子帧的各自的数据。

本发明的图象显示装置，备有具有多个可以分别对光进行调制的象素区域的图象显示板，并利用由上述图象显示板调制后的光形成图象，该图象显示装置的特征在于：备有根据构成上述图象的帧图象的数据生成多个子帧图象的数据并由上述图象显示板按时分方式显示上述多个子帧图象的电路、及使从由上述图象显示板显示出的上述多个子帧图象中选择出的子帧图象的光路移动的图象移动元件，并通过上述子帧的移动而将由上述图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光合成，上述电路，备有存储上述多个子帧图象的数据的多个存储区域，在上述多个存储区域内，存储包含着与构成上述帧图象的第1颜色有关的数据、与构成上述帧图象的第2颜色有关的数据及与构成上述帧图象的第3颜色有关的数据的数据。

本发明的图象显示装置，备有具有按周期性排列了属于第1波长范围的第1颜色用象素区域、属于第2波长范围的第2颜色用象素区域、及属于第3波长范围的第3颜色用象素区域的光调制部的图象显示板，该图象显示装置的特征在于：还备有可以使由上述光调制部调制后的光的光路周期性地移动的图象移动元件，在横切上述光路的某个假想面上的第1象素的颜色，由在第1周期中由上述第1颜色用象素区域调制后的光、在第2周期中由上述第2颜色用象素区域调制后的光、及在第3周期中由上述第3颜色用象素区域调制后的光规定，在上述假想面上与上述第1象素邻接的第2象素的颜色，由在上述第1周期中由上述第2颜色用象素区域调制后的光、在上述第2周期中由上述第3颜色用象素区域调制后的光、及在上述第3周期中由上述第1颜色用象素区域调制后的光规定，在上述假想面上与上述第2象素邻接的第3象素的颜色，由在上述第1周期中由上述第3颜色用象素区域调制后的光、在上述第2周期中由上述第1颜色用象素区域调制后的光、及在上述第3周期中由上述第2颜色用象素区域调制后的光规定。

本发明的电路装置，备有存储与构成由具有图象显示板的图象显示装置显示的帧图象的第1颜色有关的数据的第1存储区域、存储与构成上述帧图象的第2颜色有关的数据的第2存储区域、及存储与构成上述帧图象的第3颜色有关的数据的第3存储区域，该电路装置的特征在于；通过按预先设定的顺序对从上述第1存储区域、第2存储区域、及第3存储区域的每个区域读出的数据进行组合，生成应按时分方式显示的多个子帧的各自的数据。

在一个最佳的实施形态中，将与构成上述图象的某个象素的上述第1颜色有关的数据、与上述第2颜色有关的数据、及与上述第3颜色有关的数据分配给上述多个子帧图象。

在一个最佳的实施形态中，通过使从上述多个子帧图象中选择出的子帧图象在某个面上移动，可以使由图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光依次照射上述面上的同一区域。

本发明的电路装置，备有存储包含着与构成由具有图象显示板的图象显示装置显示的帧图象的第1颜色有关的数据、与构成上述帧图象的第2颜色有关的数据及与构成上述帧图象的第3颜色有关的数据的多个子帧图象的多个存储区域，该电路装置的特征在于：按预先规定的顺序将与第1颜色有关的数据、与第2颜色有关的数据、及与第3颜色有关的数据写入上述多个存储区域，并通过依次读出各存储区域的数据而生成应按时分方式显示的多个子帧的各自的数据。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的3个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：备有通过折射使上述光路移动的折射构件、使上述折射构件与上述光路的相对位置关系周期性地变化的驱动装置，上述折射构件，由上述光路的移动量不同的多个区域构成。

在一个最佳的实施形态中，上述折射构件，由具有折射率及厚度的至少一方不同的多个透明区域的转动板构成，并将其倾斜地横切上述光路配置而以可转动的方式支承，上述驱动装置，使上述转动板转动，以使上述转动板的多个透明区域依次横切上述光路。

在一个最佳的实施形态中，上述折射构件，由具有折射率及厚度至少一方不同的多个透明区域的透明板构成，并将其倾斜地横切上述光路配置而以可转动的方式支承，上述驱动装置，使上述透明板移动，以使上述透明板的多个透明区域依次横切上述光路。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的3个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：具有对由上述图象显示板调制后的子帧图象的偏振方向进行调制的第1元件及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件，上述第1元件及第2元件至少有2组，并以串联排列的方式配置在上述光路上，当使上述子帧图象移动到上述3个以上的位置中的邻接位置时，对配置在光入射侧的第1元件的电压施加状态的选择，根据使其后的上述子帧图象移动的方向而不同。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光0路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的3个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：具有对由上述图象显示板调制后的子帧图象的偏振方向进行调制的第1元件及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件，上述第1元件及第2元件至少有2组，并以串联排列的方式配置在上述光路上，当使上述子帧图象移动到上述3个以上的位置中的中央部的位置时，使对配置在光入射侧的第1元件的电压施加状态与对配置在光出射侧的第1元件的电压施加状态相同。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的3个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：备有配置在上述光路上的第1图象移动部分及第2图象移动部分，上述第1及第2图象移动部分，分别具有对由上述图象显示板调制后的子帧图象的偏振方向进行调制的第1元件及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件，上述第1图象移动元件的子帧图象移动量与第2图象移动元件的子帧图象移动量彼此不同。

在一个最佳的实施形态中，在上述光路上位于光先入射的一侧的上述图象移动部分的子帧图象移动量，是在上述光路上位于光后入射的一侧的上述图象移动部分的子帧图象移动量的2倍。

在一个最佳的实施形态中，驱动上述多个元件的施加电压的组合，不同时包含从ON(接通)到OFF(断开)和从OFF到ON的切换。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的多个位置，该图象移动元件的特征在于：具有对由上述图象显示板调制后的子帧图象的偏振方向进行调制的第1元件及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件，上述第1元件，包含可以响应电压的施加而切换光的偏振状态的液晶元件，上述第2元件，包含着根据光的偏振状态移动光轴位置的光双折射元件，为切换上述光的偏振状态而施加于上述液晶元件的多个电平的电压，具有都不是零的值。

在一个最佳的实施形态中，上述液晶元件，当施加了上述多个电平的电压中所包含的第1电压时，射出第1偏振光，当施加了上述多个电平的电压中所包含的第2电压时，射出偏振面相对于上述第1偏振光实际上转动了90°的第2偏振光。

在一个最佳的实施形态中，上述第1电压，具有根据上述液晶元件的温度进行控制的偏置值。

上述第1电压，具有根据透过上述液晶元件的可见光的电压透射率特性设定的偏置值。

在一个最佳的实施形态中，上述第1电压，具有根据透过上述液晶元件的绿色光的电压透射率特性设定的偏置值。

在一个最佳的实施形态中，上述第1电压，具有根据透过上述液晶元件的红色光的电压透射率特性、绿色光的电压透射率特性、蓝色光的电压透射率特性而最优化了的偏置值。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的多个位置，该图象移动元件的特征在于：具有对由上述图象显示板调制后的子帧图象的偏振方向进行调制的第1元件及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件，上述第1元件，具有第1偏振调制元件和第2偏振调制元件，而且，上述第2元件，具有第1双折射元件和第2双折射元件，上述第1偏振调制元件，对上述第1双折射元件射出正常光或异常光，上述第2偏振调制元件，对上述第2双折射元件射出正常光或异常光，上述第1双折射元件，仅使上述图象在与包含上述光路的某个基准面成θ°的方向移动距离a，上述第2双折射元件，仅使上述图象在与包含上述光路的某个基准面成θ′°的方向移动距离b，且tanθ＝a/b的关系成立。

在一个最佳的实施形态中，θ′＝θ+90°的关系成立。

在一个最佳的实施形态中，θ′＝θ的关系成立。

在一个最佳的实施形态中，上述θ为45°。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的3个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：具有对偏振光呈现2个以上的不同折射率的液晶层及将上述液晶层夹在中间的2个基板，在上述2个基板的任何一个基板的液晶侧表面上，形成微小棱镜或衍射光栅。

在一个最佳的实施形态中，上述微小棱镜或衍射光栅，由具有与上述2个以上折射率中的至少1个折射率实际上相等的折射率的材料形成。

在一个最佳的实施形态中，上述液晶层及上述2个基板至少有2组，上述的组以串联的方式配置在上述光路上，当使上述子帧图象移动到上述3个以上的位置中的邻接位置时，仅通过对配置在光出射侧的图象移动元件的电压施加的选择而使上述子帧图象移动。

本发明的图象移动元件，备有以串联的方式配置在光路上的至少2组图象移动元件，各组的图象移动元件，分别包含2个位移元件，各位移元件，具有对偏振光呈现2个以上的不同折射率的液晶层及将上述液晶层夹在中间的2个基板，在上述2个基板的任何一个基板的液晶侧表面上，形成微小棱镜或衍射光栅，在包含在同一组内的基板上形成的上述微小棱镜或衍射光栅的折射角彼此相等，在包含在上述光路上位于光先入射的一侧的组内的基板上形成的上述微小棱镜或衍射光栅的折射角，是在上述光路上位于光后入射的一侧的组的基板上形成的上述微小棱镜或衍射光栅的折射角的2倍。

本发明的图象移动元件，备有以串联的方式配置在光路上的至少2组图象移动元件，各组的图象移动元件，分别包含2个位移元件，各位移元件，具有对偏振光呈现2个以上的不同折射率的液晶层及将上述液晶层夹在中间的2个基板，在上述2个基板的任何一个基板的液晶侧表面上，形成微小棱镜或衍射光栅，在包含在同一组内的基板上形成的上述微小棱镜或衍射光栅的折射角彼此相等，包含在上述光路上位于光先入射的一侧的组内的基板的距离，是在上述光路上位于光后入射的一侧的组的基板的距离的2倍。

本发明的图象移动元件，可以使由图象显示板调制后的子帧图象的光路周期性地移动、由此可以有选择地将上述子帧图象转移到某个面内的同一直线上的相隔1个象素间距以上的4个以上的位置，该图象移动元件的特征在于：具有在上述光路上以串联方式配置的第1移动元件及第2移动元件，上述第1移动元件的子帧图象移动量，设定为上述第1移动元件的子帧图象移动量的2倍。

附图的简单说明

图1是本发明的投影型图象显示装置的示意图。

图2是液晶显示板的断面示意图。

图3是分色镜的分光特性。

图4是用于说明从原图象帧生成分色图象帧的方法的图。

图5是用于说明现有的彩色显示与本发明的彩色显示之间在原理上的差异的图。

图6是用于说明从分色图象帧的数据生成3个子帧数据的方法的图。

图7是表示子帧图象的移动(图象移动)的形态的图。

图8是表示多个子帧图象的合成的图。

图9是构成图象移动元件的转动板的正视图。

图10是构成图象移动元件的转动板的断面图。

图11是表示液晶显示板的响应曲线的曲线图。

图12是表示子帧图象的移动的另一种形态的图。

图13是图9的构成图象移动元件的转动板的改进例的正视图。

图14是反射型液晶显示板的断面图。

图15是表示图象移动的另一种形态的图。

图16是构成图象移动元件的另一种转动板的正视图。

图17是构成图象移动元件的另一种转动板的正视图。

图18是表示图象移动的另一种形态的图。

图19是表示图象移动的另一种形态的图。

图20是表示图象移动的另一种形态的图。

图21是表示图象移动的另一种形态的图。

图22是构成图象移动元件的另一种转动板的正视图。

图23是表示通过线扫描切换子帧图象的正视图。

图24是构成图象移动元件的另一种转动板的正视图。

图25是构成图象移动元件的另一种转动板的正视图。

图26是表示根据图象的位置将子帧图象的切换和图象移动的时刻错开的图。

图27是构成图象移动元件的透明板的正视图。

图28是表示图27的透明板的驱动方法的图。

图29是图象移动元件的断面图。

图30是表示图象移动元件的动作的图。

图31是图象移动元件的正视图。

图32是图象移动元件的斜视图。

图33是图象移动元件的斜视图。

图34是图象移动元件的斜视图。

图35是图象移动元件的斜视图。

图36是图象移动元件的断面图。

图37是表示本发明的投影型图象显示装置的系统构成例的框图。

图38是示意地表示用于生成子帧图象的电路结构的图。

图39是表示生成子帧图象的步骤的时间图。

图40是表示采用2个图象显示板的投影型图象显示装置的实施形态的结构图。

图41(a)是表示观察者的视线不移动时的图象移动的图，(b)是表示观察者的视线移动时的图象移动的图，(c)是表示从视线移动的观察者看去时的图象移动的状态的图。

图42(a)～(c)是表示对y-t空间中的象素阵列(移动模式)进行傅里叶变换后得到的频谱定域点的曲线图。

图43是表示可以构成子帧图象的移动模式的6种子集1A～3A及1B～3B的图。

图44是表示6个子帧图象(子集1A和子集2B)中构成1个周期的子帧图象的移动模式的图。

图45是表示构成可以实现图44的移动模式的图象移动元件的转动板的图。

图46是表示本实施形态中采用的图象显示板的象素阵列的一例的图。

图47是表示图象显示板的象素阵列的另一例的图。

图48(a)是表示图46的象素阵列的傅里叶空间中的频谱定域点的曲线图，(b)是表示图47的象素阵列的傅里叶空间中的频谱定域点的曲线图。

图49是表示1个周期由18个子帧图象(6个子集)构成的子帧图象的移动模式的图。

图50是表示构成可以实现图49的移动模式的图象移动元件的转动板的图。

图51是表示图象移动元件中所采用的液晶层的响应曲线的曲线图。

图52是表示将2组图象移动元件以串联的方式排列在光路上而进行图象移动时产生的瞬态现象的图。

图53是表示图象移动元件的结构例的斜视图。

图54是表示图象移动元件的另一结构例的斜视图。

图55是表示图53的图象移动元件的状态变化情况的图。

图56是表示图53的图象移动元件的状态变化情况的图。

图57是表示图54的图象移动元件的状态变化情况的图。

图58是表示图54的图象移动元件的状态变化情况的图。

图59是表示图53的图象移动元件的偏振方向的图。

图60是表示1个周期由6个子帧图象(2个子集)构成而图象移动量变化的子帧图象移动模式的图。

图61是表示1个周期由6个子帧图象(2个子集)构成而图象移动量一定的子帧图象移动模式的图。

图62是表示1个周期由6个子帧图象(2个子集)构成的子帧图象的移动模式的图。

图63是构成图象移动元件的转动板的正视图。

图64是表示1个周期由12个子帧图象(4个子集)构成而图象移动量一定的子帧图象移动模式的图。

图65是表示将图54的图象移动元件进一步改进后的图象移动元件的状态变化情况的图。

图66是表示将图54的图象移动元件进一步改进后的图象移动元件的状态变化情况的图。

图67是表示将图54的图象移动元件进一步改进后的图象移动元件的状态变化情况的图。

图68是表示将图54的图象移动元件进一步改进后的图象移动元件的状态变化情况的图。

图69是表示本发明的投影型图象显示装置的另一种系统构成例的框图。

图7O是表示色分离方向与画面的关系的正视图。

图71是表示平行尼科耳配置的偏振片及夹在偏振片之间的液晶的图。

图72是表示图71所示结构的电压透射率特性的曲线图。

图73是表示上述电压透射率特性随液晶温度而变化的情况的曲线图。

图74是表示上述电压透射率特性随光的波长而变化的情况的曲线图。

图75(a)是示意地表示使图象向与入射光的偏振方向不同的方向移动的图象移动的结构的斜视图，(b)是其侧视图，(c)是从垂直于光轴的方向看去的构成图象移动元件的各元件的示意图。

图76是表示现有的场序制投影型图象显示装置的图。

用于实施发明的最佳形态

在本发明中，例如，在不使用彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置内，根据构成图象的各帧图象的数据生成多个子帧图象的数据，并由图象显示板按时分方式显示多个子帧图象．然后，使这些子帧图象依次在被投影面上移动，从而使由图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光(R、G、B光)依次照射被投影面上的同一区域，并由此而实现高析象度的全彩色显示。

在本发明的情况下，当在被投影面上着眼于与1个象素相当的特定区域时，在某个子帧的显示周期(以下称为「子帧周期」)内，例如使红色光(R光)照射该特定区域，在下一个子帧周期内，使绿色光(G光)照射该特定区域，在接着的下一个子帧周期内，使蓝色光(B光)照射该特定区域。这样，按照本发明，被投影面上的各象素的颜色，由R、G及B光的按时分方式的照射规定。

在现有的场序制的投影型彩色图象显示装置与本发明之间，存在着如下所述的明显的不同点。

在现有的场序制的情况下，使R、G及B光交替地照射图象显示板。因此，在某1个子帧周期内，可以使R、G及B光中的任何一种光照射图象显示板的所有象素区域。因此，被投影面上的各子帧图象，包含由R、G及B光中的一种颜色构成的象素，但由于以小于人的视觉分辨能力的短的时间为单位按时分方式显示R图象用子帧、G图象用子帧、B图象用子帧，所以借助于视觉残留作用而使人的眼睛看到彩色图象。

与此不同，本发明中使用的各子帧图象，如后文所详述的，由R、G及B光的组合构成。即，在某1个子帧周期内，使由图象显示板调制后的R、G及B光照射被投影面。由图象显示板调制后的R、G及B光，在每个子帧周期内分别照射被投影面的不同位置，并通过在时间上合成而显示全彩色的帧图象。

在本发明中，由图象移动元件进行这种R、G及B光在时间上的合成。该图象移动元件，配置在图象显示板和被投影面之间，用于使由图象显示板调制后的R、G及B光的路径(光路)周期性地有规律地改变。

本发明的应用范围，不限定于投影型图象显示装置，也适用于浏览器或头戴式显示器等直观型图象显示装置，但在下文中以投影型的图象显示装置为例说明本发明的最佳实施形态。

首先，参照图1说明第1实施形态的装置结构。

(实施形态1)

本实施形态的投影型图象显示装置，备有光源1、液晶显示板8、根据波长范围将来自光源1的光会聚到液晶显示板8的对应象素区域的光控制装置、将由液晶显示板8调制后的光投射到被投影面上的投影光学系统。

该投影型图象显示装置，还备有将从光源1向后方射出的光(白色光)反射到前方的球面镜2、将来自光源1及球面镜2的光变为平行光束的聚光透镜3、根据波长范围将该光束分离为多个光束的分色镜4～6。由分色镜4～6反射的光，以随波长范围而不同的角度入射到微型透镜阵列7。微型透镜阵列7，安装在液晶显示板8的光源侧基板上，用于将以不同角度入射到微型透镜7的光分别会聚到不同位置对应的象素区域。

本投影型图象显示装置的投影光学系统，由向场透镜9及投影透镜11构成，用于将透过液晶显示板8的光束12投射到屏幕(被投影面)13上。在本实施形态中，在向场透镜9和投影透镜11之间，配置着图象移动元件10。在图1中，示出由图象移动元件10在与被投影面平行的方向上移动后的光束12a、12b。为进行光束的移动，可以将图象移动元件10插入到液晶显示板8与屏幕13之间的任何位置上，也可以配置在投影透镜11与屏幕13之间。

以下，说明本投影型图象显示装置的各构成要素。

在本实施形态中，作为光源1，采用光输出功率150W、弧长5mm、弧径2.2mm的金属卤化物灯，并将该灯配置成使弧长方向与图的纸面平行。作为光源1，除金属卤化物灯以外，还可以采用卤素灯、超高压水银灯、或氙气灯等。本实施形态中使用的光源1，发射包含与三基色对应的3种波长范围的光的白色光。

在光源1的背面，配置球面镜2，在光源1的正面，配置着孔阑直径80mmφ、焦距60mm的聚光透镜3。球面镜2。配置成使其中心与光源1的发光部的中心一致，聚光透镜3，配置成使其焦点与光源1的中心一致。

按照上述配置结构，从光源1射出的光，由聚光透镜3变成平行光束后，照射液晶显示板8。通过聚光透镜3后的光的平行度，例如，在弧长方向(与图1的纸面平行的方向)约为2.2°、在弧径方向约为1 °。

本实施形态中使用的液晶显示板8，是在光源侧的透明基板上配置了微型透镜阵列7的透射型液晶显示元件。液晶的种类和动作模式虽然任意，但最好是能进行高速动作的。在本实施形态中，以TN(扭曲向列)型进行动作。在液晶显示板8上，设置着用于对光进行调制的多个象素区域，本说明书中的所谓「象素区域」，意味着图象显示板上的在空间上分离的各个光调制部。在液晶显示板8的情况下，由与各个象素区域对应的象素电极对液晶层的对应部分施加电压而使该部分的光学特性发生变化，从而进行光的调制。

在该液晶显示板8中，以逐行扫描方式对例如768(H)×1024(V)的扫描线进行驱动。液晶显示板8的象素区域，在透明基板上按二维排列，在本实施形态的情况下，象素区域的间距，无论是沿水平方向测定的值还是沿垂直方向测定的值都是26μm。另外，在本实施形态的情况下，R用、G用、B用象素区域，分别按条纹状沿水平方向排列，各微型透镜分配给由3个象素区域(R用、G用、B用象素区域)构成的集合。

照射液晶显示板8的R、G及B光，如图1所示，是由分色镜4、5和6将从光源1发射的白色光分离后得到的，并以不同的角度入射到液晶显示板8的上的微型透镜阵列7。通过适当地设定R、G及B光的入射角度，如图2所示，由微型透镜7适当地分配到与各波长范围对应的象素区域。在本实施形态中，微型透镜7的焦距为255μm，并设计成使各光束所成的角度为5.8°。更详细地说，R光对液晶显示板8垂直入射，B光和G光，分别相对于R光而以5.8 °的角度入射。

分色镜4、5和6，具有如图3所示的分光特性，分别有选择地反射绿色(G)、红色(H)、及蓝色(B)的光。G光的波长范围为520～580nm，R光的波长范围为600～650nm，B光的波长范围为420～480nm。

在本实施形态中，为将三基色的光会聚到对应的象素区域而采用了分色镜4～6及微型透镜阵列7，但也可以采用其他的光学装置(例如，带有光的衍射和分光功能的透射型全息元件)。

如上所述，液晶显示板8以逐行扫描方式驱动，所以1秒钟内显示60帧图象，对各帧分配的时间(帧周期)T为1/60秒、即

。

另外，在以隔行扫描方式驱动的情况下，将画面内的扫描线分为偶数线和奇数线并交替地显示，所以

。此外，对构成各帧的偶数半帧及奇数半帧的每个半帧分配的时间(1个半帧周期)，为

，

在本实施形态中，将构成图象的各帧图象的信息(数据)逐个地存储在帧存储器内，并根据从该帧存储器读出的信息依次形成多个子帧图象。以下，详细说明子帧图象的形成方法。

例如，假定某个帧的图象(帧图象)为如图4(a)所示的图象。该帧图象应进行彩色显示，各象素的颜色，根据规定上述帧图象的数据决定。此外，在隔行扫描驱动的情况下，可以将某个半帧的图象按照与本说明书中的「帧图象」同样的方式处理。

在现有的3板式投影型图象显示装置的情况下，对各象素从上述数据分离出R、G及B光用的数据，并如图4(b)(c)和(d)所示，生成R图象用帧、G图象用帧及B图象用帧的各数据。然后，由R、G及B用的3个图象显示板分别同时显示R图象用帧、G图象用帧及B图象用帧，并将其重叠在被投影面上。图5(a)示意地示出将R、G及B图象用帧重叠于被投影面13上的某个特定象素的情况。

与此不同，在现有的单板式投影型图象显示装置的情况下，在1个显示板上将R、G及B用象素区域设置在不同的位置。并且，由R、G及B用象素区域根据R、G及B用的各数据对光进行调制，从而在被投影面上形成彩色图象。在这种情况下，在被投影面上使R、G及B光照射在比人的视觉的空间分辨能力小的区域内，所以，尽管R、G及B光在空间上相互分离，但在人的眼睛里还是可以识别为构成1个象素。图5(b)示意地示出R、G及B光对被投影面13上的某个特定象素的照射情况。

与以上的现有方式不同，在本实施形态中，使由1个图象显示板8的不同象素区域调制后的R、G及B光依次照射在被投影面13上的同一区域，从而在该同一区域上显示1个象素。即，当注意到被投影面13上的任意象素时，该象素的显示，以与场序制类似的制式执行。但是，在由1个图象显示板的不同象素区域对构成1个象素的R、G及B光进行调制这一点上，与现有的场序制有很大的区别。图5(c)示意地示出将按时分方式对被投影面13上的某个特定象素照射的R、G及B光在1帧周期内合成的情况。图5(c)左侧部分示出的画面，对应于1个图象显示板8的3个不同的子帧图象。

从图5(a)～(c)可以清楚地看出，按照本实施形态，虽然仅使用1个显示板，但可以实现与3板式同样的高析象度和亮度。

以下，参照图6详细说明子帧图象的构成。

在图6的左侧部分，示出存储在R、G及B用帧存储器内的R、G及B图象帧的数据。在图6的右侧部分，示出显示子帧1～3。按照本实施形态，在某帧的开头的三分之一周期(第1子帧周期)内，将显示子帧1的图象显示在被投影面上，在接着的三分之一周期(第2子帧周期)内，显示出显示子帧2的图象，在最后的三分之一周期(第3子帧周期)内，显示出显示子帧3的图象。在本实施形态中，该3个显示子帧图象按图7所示移动，一边在时间上错开一边进行合成，其结果是，在人的眼睛里可以看到如图4(a)所示的原图象。

以下，以显示子帧1为例详细说明子帧图象的数据结构。

首先，如图6所示，显示子帧1的第1行象素区域用数据，根据存储在R用帧存储器内的与第1行象素(R1)有关的数据形成。显示子帧1的第2行象素区域用数据，根据存储在G用帧存储器内的与第2行象素(G2)有关的数据形成。显示子帧1的第3行象素区域用数据，根据存储在B用帧存储器内的与第3行象素(B3)有关的数据形成。显示子帧1的第4行象素区域用数据，根据存储在R用帧存储器内的与第4行象素(R4)有关的数据形成。以下，按同样的步骤构成显示子帧1的数据。

显示子帧2和3的数据，以与显示子帧1相同的方式形成。例如，在显示子帧2的情况下，第0行象素区域用数据，根据存储在B用帧存储器内的与第1行象素(B1)有关的数据形成，显示子帧2的第1行象素区域用数据，根据存储在R用帧存储器内的与第2行象素(R2)有关的数据形成。显示子帧2的第2行象素区域用数据，根据存储在G用帧存储器内的与第3行象素(G3)有关的数据形成，显示子帧2的第3行象素区域用数据，根据存储在B用帧存储器内的与第4行象素(B4)有关的数据形成。

按如上方式，通过按预先规定的顺序对从R、G及B用帧存储器读出的数据进行组合，生成按时分方式显示的各子帧的数据。其结果是，各子帧用数据，包含着与R、G及B的所有颜色有关的信息，但对R、G及B来说，各自只具有在空间上与总体的三分之一的区域有关的信息。更详细地说，在显示子帧1的情况下，从图6可以看出，R的信息仅与应形成的帧图象的第1、4、7、10...行的象素有关。与帧图象的其他行的象素有关的R的信息，被分配给显示子帧2和3。

在本实施形态中，在图象显示板的各象素区域内总是显示相同颜色的信息，但通过使图象在各子帧之间移动而进行投影，可以合成帧图象。此外，从图6可以看出，图象显示板的象素区域的总行数，仅比构成1个子帧图象的象素的总行数多2行，该2行起着图象移动的备用余量的作用。

以下，参照图8和图9说明将移动后的多个子帧图象合成为1个帧图象的情况。

首先，参照图8。图8(a)是表示投影到屏幕等被投影面上的3个子帧图象的一部分的斜视图。图中从左起按顺序示意地示出显示子帧1～3及合成后的帧图象。图8(b)示出图象显示板的对应象素区域，图中从左起按顺序示出显示子帧1～3的对应部分。显示子帧1的第3行～第7行、显示子帧2的第2行～第6行、显示子帧3的第1行～第5行，在被投影面上虽然在时间上错开但在空间上重叠，所以构成1个帧图象。

虽然图象显示板上的R、G及B用象素区域的位置如图8(b)所示是固定的，但通过配置在图象显示板和被投影面之间的图象移动元件的动作使子帧图象的光路移动，即可实现如图8(a)所示的子帧图象的合成。

以下，说明子帧图象的移动方法。

在本实施形态中，采用由如图9所示的具有3个透明区域A～C的圆盘形玻璃板(折射构件)20构成的图象移动元件。该圆盘形玻璃板20，由折射率为1.52的BK7玻璃形成，透明区域A的厚度设定为0.7mm，透明区域B的厚度设定为1.1mm，透明区域C的厚度设定为1.5mm。该玻璃板，以圆盘的中心为轴而以可转动的状态支承，并配置成使玻璃板的主面与光轴之间形成70.2 °的角度。图10示意地示出横切光轴的玻璃板的部分断面。如设垂直于光轴的面和玻璃板的主面之间的角度为θ₀、玻璃厚度为d、玻璃的折射率为n_g，则因折射而引起的光轴的移动量Δx由下式表示。

Δx＝d·sinθ₀(1-cosθ₀/(n_g ²-sin²θ₀)^1/2)

在本实施形态中，玻璃厚度d，设计为在各透明区域A～C上具有不同值，光轴的移动量Δx随玻璃板20的转动而周期性地改变。

由图象显示板调制后的光束，透过在图中未示出的驱动装置(电机等)的驱动下转动的玻璃板20的透明区域A～C的任何一个并到达被投影面。在本实施形态的情况下，相对于透过透明区域A的光束的光路，透过透明区域B的光束的光路移动26.1μm，同样，相对于透过透明区域B的光束的光路，透过透明区域C的光束的光路也移动26.1μm。此外，这里的移动量(＝26.1μm)，是换算为图象显示板上的移动量后的值，将图象移动元件设计成使该值相当于象素区域的垂直间距。该移动量，如调节各透明区域A～C的厚度，则可以变更为其他任意值。例如，如使各透明区域A～C的厚度增加到1.4倍，则移动量变为26.1×1.4μm。

在本实施形态中，光束产生移动量Δx的方向(移动方向)，与图象的垂直方向一致，但光束的移动方向有时也与图象的水平方向一致、也可以是斜的方向。重要的是，使移动量具有以象素为单位的大小，并使各子帧图象的象素在被投影面上实际上重合。换句话说，被投影面上的图象移动量，大致为在被投影面上沿移动方向测定的象素间距的整数被即可。

当使光束的移动方向与图象的例如水平方向一致时，只要使图10的玻璃板以光轴为中心转动90°，就可以使光束的移动沿图象的水平方向进行。

图11示出与图象显示板8上的对光进行调制的部分(各象素区域)的电压施加对应的光透射率响应曲线。在本实施形态中，各象素区域具有将液晶层夹在电极之间的结构，由于液晶的响应速度是有限度的，所以在开始施加电压的瞬间光透射率不能达到最大值。即，光透射率达到最大值并完成从暗状态到亮状态的变化，从电压施加开始起延迟一段时间。另外，在从电压施加停止时刻到光透射率降到最小值(零)的期间也存在着时间的滞后。

在本实施形态中，如图8(b)所示，必需在每个子帧周期内在图象显示板上显示不同的子帧图象。假如在子帧图象的显示切换上需要一段不可忽略的时间，则在各子帧周期的起始部分子帧图象的亮度将不够充分，而在子帧周期(电压施加期间)结束后仍将有一段时间不必要地显示该子帧图象。因此，即使子帧图象移动，因图象显示板的响应速度的滞后而还会显示前一个子帧图象，或显示出与下一个子帧图象有少许重叠的前一个子帧图象。在这种情况下，在合成后的帧图象上将使轮廓等处模糊不清或出现重影(二重影像)。

参照图12说明发生上述模糊不清或重影的原因。图12示意地示出构成第n(n为正整数)帧图象的子帧图象的特定象素列及构成第n+1帧图象的子帧图象的对应象素列。各象素列之所以上下不齐，是因为由图象移动元件使子帧图象的光路上下移动。在图12中，示出因图象显示板的响应滞后而使从亮状态转移到暗状态的时间延迟了的象素。例如，在构成第n帧图象的第1个子帧图象中，处于亮状态的「B」象素，在下一个子帧中向下方移动了1个象素，但还没有完全变为暗状态。在接着的下一个子帧中又向下方移动了1个象素，并完全变为暗状态，但在该子帧中，在其上边的「G」象素保持着稍亮的状态。当存在着这种响应的滞后时，将使图12的与显示白色的象素(「W」象素)邻接的象素及相隔1个象素的象素着色。

为防止发生这种因图象显示板的响应滞后而引起的颜色模糊不清或重影，当在图象显示板上进行子帧图象的切换时，只需使由产生响应滞后的象素区域调制的光不能投射在被投影面上即可。为此，只需仅在产生响应滞后的期间例如用液晶光闸或机械光闸等遮光装置将光路(从光源到被投影面的光路)的一部分暂时遮断、或使光源暂时熄灭或减低亮度即可。

不仅在图象显示板的响应产生滞后的期间而且在图象显示板的显示时刻与图象移动的时刻出现偏差的期间，也会发生同样的问题。因此，在发生了这种时刻偏差的期间、或有可能发生时刻偏差的期间，将光路遮断即可。

另外，也可以对图9的图象移动元件进行改进以使图象移动元件本身就具有「遮光功能」，而无需特意地使用如上所述的遮光装置。例如，如图13所示，如在图象显示板的响应滞后期间或发生了时刻偏差的期间在玻璃板20上的横切光束的部分配置遮光区域21，则可以抑制颜色模糊不清或重影的发生，因而能获得高质量的图象。遮光区域21的中心角，根据图象显示板的响应滞后的大小决定。遮光区域21在整个玻璃板20上所占的比例越小，在被投影面上显示的图象越亮。

从开始图象移动到开始下一次图象移动的期间与从图象显示板的响应开始到结束的期间在时间轴上的关系、即图象移动期间的时序，例如最好按图11所示进行调节。即，最好与使图象显示板的各象素区域显示足够亮度的期间同步地进行图象的移动。

在本实施形态中，作为图象显示板使用着TN(扭曲向列)型的液晶显示板，但本发明并不限定于此，也可以使用其他各种型式的液晶显示板。如采用能以更高的速度响应的显示板，则可以减小设在图象移动元件上的遮光区域的面积比例，所以，能够获得更为明亮的高质量图象。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，在各帧周期内生成3个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，而且能实现3倍的析象度。

另外，在本实施形态中，作为图象显示板使用着透射型的显示板，但也可以使用如图14所示的反射型的液晶显示板。图1 4中示出的反射型液晶显示板，例如有在特开平9-189809 号公报中公开的型式。当采用这种反射型的图象显示板时，无需用分色镜的对来自光源的白色光进行分光，而是由显示板上的透射型全息元件将白色光衍射和分光为R、G及B光，并将其会聚到对应象素区域的反射电极(象素电极)上。由象素电极反射后的先，根据偏振分量的变化量而透过全息元件。这种透射型全息元件，通过将R用全息透镜阵列层、G用全息透镜阵列层及B用全息透镜阵列层层叠而制成。

另外，在反射型的情况下，由于可以在反射电极的背面侧(下方)设置晶体管区域，所以当以整个画面同时进行子帧图象的切换时最为适用。

如上所述，在本发明中，在图象显示板的各象素区域内总是显示相同颜色的信息，但通过使所选定的子帧图象移动而进行投影，可以使各象素区域按每个子帧显示不同的位置(象素)信息，其结果是可以实现高的析象度。

(实施形态2)

以下，说明本发明的第2实施形态。

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的移动方法。因此，在下文中，只说明该不同点。

在实施形态1的情况下，如图1 2所示，移动构成第n+1(n为正整数)帧图象的子帧图象的方向，与移动构成第n帧图象的子帧图象的方向相同，但在本实施形态中，如图1 5所示，移动构成第n+1帧图象的子帧图象的方向，与移动构成第n帧图象的子帧图象的方向相反。即，在第n帧中，将子帧图象向下方移动，而在第n+1帧中，将子帧图象向上方移动。而且，在本实施形态中，将第n+1帧的第1个子帧图象与第n帧的最后1个子帧图象投影在被投影面的同一位置上。

另外，在本实施形态中，图象移动的1个周期等于2个帧周期，而且，在该2个帧周期内只进行4次图象移动。因此，可以减低因图象显示板的响应滞后或图象移动时刻的偏差而引起的画质恶化。此外，除邻接象素以外不存在着色的象素，因而发生着色象素的子帧与实施形态1相比也减少到三分之二，而且也不会发生重影。

如上所述，为了在进行帧切换时不使子帧图象移动，只需将图象移动元件对光束的作用在各帧内的最后1个子帧和下一帧的第1个子帧上设定为同一条件、或使图象移动元件的动作停止即可。

在图16中示出用于进行这种图象移动的图象移动元件的一例。该图象移动元件，备有具有透明区域A～F的玻璃板22。透明区域E和F，由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域A和D，由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域B和C，由折射率为1.64的SF2玻璃形成。各透明区域的厚度，均为2.0mm。

使具有上述结构的圆盘形玻璃板22的主面与光轴构成65°的角度。并且，以使各透明区域横切光路的时刻与切换到与之对应的子帧的时刻同步的方式使玻璃板22转动。按照这种方式，由透明区域A和D相对于透明区域E和F而使光路移动34.0μm，由透明区域B和C相对于透明区域A和D而使光路移动26.6μm。

假定透明区域F例如对应着图15所示的第n帧的第1个子帧。在这种情况下，透明区域A与第n帧的下一个子帧相对应，透明区域B与第n帧的最后1个子帧相对应。另外，透明区域C与第n+1帧的第1个子帧相对应，透明区域D与第n+1帧的下一个子帧相对应，透明区域E与第n+1帧的最后1个子帧相对应。

由于透明区域B和透明区域C具有相同的折射率及厚度，所以光路的移动量也相同，因此，如图15所示，所对应的2个子帧图象之间不发生移动。在透明区域E和透明区域F之间也存在着同样的情况。

这里，对于透明区域B和C、及透明区域E和F，为便于说明，将其分别划分为2个区域(以图16中用虚线划分)，但实际上可以分别由1个连续的构件构成。因此，图16的圆盘形玻璃板22可以将4个扇形透明构件组合而制成。

在本实施形态中，也可能因图象显示板的响应滞后等而在图象移动和子帧切换之间发生时序的偏差。因此，如图17所示，最好在玻璃板22的适当部分设置遮光区域21。在图17中，将遮光区域21设在应进行图象移动的2个区域的边界(透明区域A和D的各自的两侧)即可。

在本实施形态中，作为图象显示板也使用着TN型的液晶显示板，但也可以使用其他各种型式的液晶显示板。如采用能以更高的速度响应的显示板，则可以减小设在图象移动元件上的遮光区域的面积比例，所以，能够获得更为明亮的高质量图象。此外，在本实施形态中，作为图象显示板使用着透射型的显示板，但例如也可以使用如图14所示的反射型的液晶显示板。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，也是用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成3个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，而且能实现3倍的析象度。

另外，由于在进行帧切换时子帧图象不移动，所以可以大幅度地减少因图象显示板的响应滞后而引起的颜色模糊不清或重影。

(实施形态3)

以下，说明本发明的第3实施形态。

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的结构及移动方法。以下，说明该不同点。

在本实施形态中，如图18所示，构成各帧图象的子帧图象数为2个，并将各子帧图象依次显示在被投影面上的2个不同位置。另外，在各帧中，由第1子帧图象的某1个象素和投影在其近旁的第2子帧图象的2个象素合计3个象素构成被投影面上的1个象素。与此相反，对于与被投影面上的上述1个象素邻接的另一个象素，将第1子帧图象的2个象素与第2子帧图象的1个象素合成。按照这种方式，虽然使被投影面上形成的图象的析象度多少有些降低，但由于可以使各帧由2个子帧构成，所以无需以高速驱动图象显示板就能减低因响应滞后而引起的颜色模糊不清。

在本实施形态中，采用了在结构上能将子帧图象显示在被投影面上的2个不同位置的图象移动元件。该图象移动元件，例如由具有折射率及厚度的至少一方不同的两种透明区域的玻璃板构成。

在本实施形态中，作为图象显示板也使用着TN型的液晶显示板，但也可以使用其他各种型式的液晶显示板。如采用能以更高的速度响应的显示板，则可以减小设在图象移动元件上的遮光区域的面积比例，所以，能够获得更为明亮的高质量图象。此外，在本实施形态中，作为图象显示板使用着透射型的显示板，但例如也可以使用如图14所示的反射型的液晶显示板。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成2个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，而且能实现更高的析象度。

(实施形态4)

以下，说明本发明的第4实施形态。

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的结构及移动方法。以下，说明该不同点。

在本实施形态中，如图19所示，构成各帧图象的子帧图象数为2个，并将各子帧图象依次显示在被投影面上的3个不同位置。由于各帧可以由2个子帧构成，所以无需以高速驱动图象显示板就能减低因响应滞后而引起的颜色模糊不清。

按照本实施形态，如图19所示，构成各帧图象的子帧图象数虽然为2个，但因将各子帧图象依次显示在被投影面上的3个不同位置，所以图象移动的周期为帧周期的1.5倍。其结果是，由于使R、G及B的图象信息在被投影面上的各象素上重叠，所以与实施形态3的情况相比可以获得更高的析象度。

在本实施形态中，使2个子帧图象分别与构成视频信号的原图象帧的子帧相对应，但没有必要使构成视频信号的原图象帧的子帧与各显示子帧的显示时刻精确地一致。如果构成视频信号的原图象帧的最后1个子帧的显示尚未结束就已到达下一个子帧的显示时刻，则可以将剩下的原图象帧的视频信号废弃而进行新的构成原图象帧的第1个子帧的显示。在通常的视频信号中，在帧之间或子帧之间，在图象信息上没有多大的变化，所以，在所显示的帧的频率与原图象帧的频率之间即使存在差异也仍可以进行没有不谐调感的显示。因此，按照本实施形态，能使装置结构简化而对显示质量没有多大的损害。

另外，与第3实施形态不同，本实施形态的图象移动元件，将子帧图象显示在被投影面上的3个不同位置，所以，仍可以使用第1实施形态中所用的图象移动元件，并可以使其转动速度减低到三分之二。

在本实施形态中，作为图象显示板也使用着TN型的液晶显示板，但也可以使用其他各种型式的液晶显示板。如采用能以更高的速度响应的显示板，则可以减小设在图象移动元件上的遮光区域的面积比例，所以，能够获得更为明亮的高质量图象。此外，在本实施形态中，作为图象显示板使用着透射型的显示板，但例如也可以使用如图14所示的反射型的液晶显示板。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成2个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，而且能实现更高的析象度。

(实施形态5)

以下，说明本发明的第5实施形态。

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的结构及移动方法。以下，说明该不同点。

在本实施形态中，构成各帧图象的子帧图象数为4个，并将各子帧图象依次显示在被投影面上的3个不同位置。在构成各帧图象的4个子帧图象中，有2个子帧图象显示在被投影面上的同一位置。即，本实施形态的子帧，在以与实施形态1相同的方式生成的子帧数据中将各帧内的第2子帧最后再显示一次，从而由4个子帧构成各帧图象。

以下，参照图20，对这一点进行更为详细的说明。

本实施形态的图象移动大致按1个象素间距进行，并以各帧内的第2和第4子帧图象为基准使第1和第3子帧图象分别向上和向下移动。即，各帧由4个子帧构成，并通过4次图象移动而进行1个周期的移动。

在本实施形态中，以帧单位为周期进行图象的往复运动，所以，总是能以1个象素为单位将图象移动到3个不同位置。另外，由于无论是在帧内还是在帧间总是能以1个象素为单位进行图象的移动，所以如图20所示能够防止重影的发生。

另外，如图21所示，如使第4显示子帧显示黑色，则各帧内的各色的显示次数相等，所以能使象素之间达到良好的色均衡。

各帧也可以由5个以上的子帧图象构成。在这种情况下，最好将显示黑色的多个子帧图象在各帧内分散，以使各色的显示次数在各帧内相等。

显示在被投影面上的同一位置的2个子帧图象，也可以由亮度减低后的子帧图象构成，而不是如上所述在各帧内插入显示黑色的子帧图象。具体地说，也可以对显示图象信号进行校正，以使各帧内的第2和第4子帧图象的合计光量与各帧内的第1和第3子帧图象的合计光量相等。按照这种方式，能使各象素之间达到良好的色均衡，而且，由于总是能对象素进行显示，所以也减低了闪烁感。这种显示图象信号的校正量，由于在所有象素及各帧中总是相同的校正，所以能以简单的电路结构实现。

本实施形态中使用的图象移动元件，如图22所示，由具有4个透明区域的玻璃板23构成。透明区域A由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域B和D由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域C由折射率为1.64的SF2玻璃形成。透明区域A～D的厚度，均为2.0mm。玻璃板23，通过使其主面与光轴构成65°的角度而横切光路，并以使各透明区域与子帧图象对应的方式转动。于是，相对于透明区域B和D，由透明区域A使光束向上方移动34.0μm，由透明区域C使光束移动26.6μm。

在本实施形态中，作为图象显示板也使用着TN型的液晶显示板，但也可以使用其他各种型式的液晶显示板。如采用能以更高的速度响应的显示板，则可以减小设在图象移动元件上的遮光区域的面积比例，所以，能够获得更为明亮的高质量图象。此外，在本实施形态中，作为图象显示板使用着透射型的显示板，但例如也可以使用如图14所示的反射型的液晶显示板。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成4个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，而且，能实现3倍的析象度。

如上所述，在本发明的投影型图象显示装置中，按时间将各帧图象分割为多个子帧图象，并一边使这些子帧图象移动一边使其重叠，从而合成为原来的帧图象。移动子帧图象的时刻，最好与图象显示板上切换子帧图象的时刻同步地进行。

在切换子帧图象的方式中，大多分为两种方式。第1种方式为「线扫描方式」，按照这种方式，按每1行或几行驱动在图象显示板上按矩阵状排列的多个象素区域，从画面的上部向下部垂直地显示新的子帧图象。将画面分成若干块并按每行进行扫描的方法，也包括在「线扫描方式」内。与此不同，第2种方式为「面(一次)写入方式」，按照这种方式，对在图象显示板上按矩阵状排列的多个象素区域的全部同时进行驱动，从而在整个画面上同时显示新的子帧图象。

本发明，并不限定扫描方式的种类。在下文中，首先说明「线扫描方式」。

(实施形态6)

图23(a)～(g)示出图象显示板上线扫描进行子帧图象的切换的情况。图23(a)示出仅将图象显示板的第1行象素区域切换为新的子帧图象(例如第2子帧图象)的显示之后的状态。在该时刻，在第2行以下的象素区域仍继续进行老的子帧图象(例如第1子帧图象)的显示。在图23(a)～(g)中，将每1行扫描线向画面下方移动，并随着这种移动而扩大着新的子帧图象的显示区域。在图23(g)中，在第1～7行的象素区域内显示新的子帧图象。

如上所述，在通常的以线扫描方式驱动的图象显示板中，通过子帧图象的切换，将新的子帧图象和老的子帧图象的边界线按每1个水平(1H)周期进行移动。在这种情况下，使图11的电压施加的开始时刻按每条扫描线(每行)错开一定的间隔。

因此，当使用以线扫描方式驱动的图象显示板时，对于各象素，最好使开始显示新的子帧图象的时刻与开始图象移动元件的光路移动的时刻同步。为此，最好使新的子帧图象的显示区域增加的速度(扫描线移动速度)与图象移动元件的移动区域增加的速度一致。

以下，说明适用于这种动作的图象移动元件的各种形态。

本实施形态的图象移动元件，如图24所示，由具有6个透明区域的玻璃板24构成。透明区域A和D，由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域B和E，由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域C和F，由折射率为1.64的SF2玻璃形成。将厚度都统一为2.0mm。

通过将该图象移动元件以使玻璃板24的主面与光轴成65 °角度的方式插入，相对于透明区域A和D，由透明区域B和E使图象移动34.0μm，由透明区域C和F使图象移动26.6μm。各透明区域分别与显示子帧相对应。在本图象移动元件中，由于使玻璃板的厚度一定，所以即使在高速下也能稳定地转动。

另外，为了抑制在上述实施形态中说明过的因图象显示板的响应滞后等而引起的颜色模糊不清，如图25所示，最好在各透明区域之间设置遮光区域21。

另外，与图9的玻璃板20一样，也可以只使用廉价的BK7玻璃作为玻璃材料。在这种情况下，由于能够比较自由地选择各透明区域的厚度，所以能以低廉的价格获得精度较高的图象移动元件。

作为上述图象移动元件的改进例，也可以由玻璃板24的切口部构成透明区域A和D，对其余的透明区域则使用折射率为1.52的BK7玻璃。在这种情况下，如将透明区域B和E的厚度设定为0.7mm、将透明区域C和F的厚度设定为1.4mm并将该图象移动元件以使玻璃板24的主面与光轴成83.8°角度的方式插入，则可以由透明区域B、E相对于透明区域A、D实现26.0μm的图象移动，并可以由透明区域C、F相对于透明区域B、E也实现26.0μm的图象移动。在采用这种结构的情况下，可以减轻图象移动元件的重量。此外，与透明区域A、D对应的子帧图象，由于不再透过玻璃，所以还能取得更加清晰的效果。

作为其他的图象移动元件，也可以按如下方式构成具有6个透明区域的玻璃板24的结构。即，透明区域A和D，由折射率为1.49的FK5玻璃形成并使其厚度为2.0mm。透明区域B和E，由折射率为1.52的BK7玻璃形成并使其厚度为2.09mm。透明区域C和F，由折射率为1.64的SF2玻璃形成并使其厚度为2.0mm。在这种情况下，如将该玻璃板以与光轴成65 °角度的方式插入，则可以由透明区域B、E相对于透明区域A、D实现25.9μm的图象移动，并可以由透明区域C、F相对于透明区域B、E实现26.8μm的图象移动。这样，通过选择产量较大的低廉的玻璃板并调整其厚度，不仅可以使透明区域间的厚度差较小，而且能以低廉的价格制造精度更高的图象移动元件。

另外，上述图象移动元件的主要部分全都由用玻璃材料形成的透明板构成，但本发明的图象移动元件并不限定于此。只要是能够引起光路折射的透明材料，可以使用塑料等树脂。

如上所述，为了用相对于光轴倾斜的透明板移动子帧图象的光路，只需制作具有折射率及厚度的至少一方不同的多个透明区域的透明板即可。透明板的厚度，可以很容易地利用表面研磨或蚀刻等技术调整。

当使透明板的主面以45～85°的角度相对于光轴倾斜时，通过从1.45～1.7左右的折射率范围选择适当的值，可以实现所需的图象移动量。具有上述折射率的透明板，可以用普通的玻璃板形成，所以能以低廉的价格制造图象移动元件。

当使透明板的主面以66～88°的角度相对于光轴倾斜时，通过从0.5～2.0左右的厚度范围对透明板的厚度选择适当的值，可以实现所需的图象移动量。当使透明板的主面以61～80°的角度相对于光轴倾斜时，通过从0.5～2.0左右的厚度范围对透明板的厚度选择适当的值、并从1.45～1.7左右的折射率范围对折射率选择适当的值，可以实现所需的图象移动量。

(实施形态7)

当沿画面的垂直方向进行线扫描时，第n子帧图象与第n+1子帧图象的边界部(图象切换的边界)，如图26所示，由水平线段表示，并使该线段从上向下移动。

当用如上所述的转动板执行图象移动时，仍如该图26所示，在玻璃板24上邻接的透明区域的边界线(图象移动区域的边界)以1点为中心转动，所以该边界线与子帧图象的切换部往往是不平行的，即存在着偏离。当产生这种偏离时，使应移动的子帧图象的一部分不能准确地进行移动，而不应移动的老的子帧图象的一部分却被移动了。

为消除这种这种弊病，也可以如实施形态1中所述，采用各种方法使从图象显示板射出的光仅在发生上述时刻偏差的期间不能投射在被投影面上。

在本实施形态中，为消除上述弊病，不是设置遮光部分，而是如图27所示由具有3个透明区域的玻璃板25构成图象移动元件，并由驱动装置使该玻璃板25在上下方向往复移动，从而实现图象的移动。

在本实施形态中，玻璃斑25的透明区域A由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域B由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域C由折射率为1.64的SF2玻璃形成，各透明区域的厚度，均设定为2.0mm。如将上述玻璃板24以使其主面与光轴成65°角度的方式插入光路，则由透明区域B相对于透明区域A进行34.0μm的图象移动，并由透明区域C相对于透明区域B进行26.6μm的图象移动。

按照本实施形态，可以使玻璃板25上邻接的透明区域的边界位置(图象移动区域的边界)与图象切换的边界一致。因此，能使显示出新的子帧图象信息的象素在任何适当的时刻移动，所以可以获得颜色模糊不清的部分较少的图象。

另外，当使用本实施形态的图象移动元件时，由于图象显示板的不同，有时也会发生因响应滞后而引起的颜色模糊不清等问题。在这种情况下，最好在图27所示的各透明区域A～C的边界部设置遮光区域(图中未示出)。

按照本实施形态，可以在使图象显示板的扫描线与多个透明区域的边界线基本保持平行的同时，与图象的切换同步地进行图象移动。为实现这种图象移动，在本实施形态中，使图27所示的玻璃板25往复移动，但只要能使各透明区域的边界线与图象显示板的扫描线保持平行关系，也可以采用其他措施。例如，也可以使图27所示的透明区域A～C分别由玻璃板26形成，并由图28所示的驱动装置使这些玻璃板27动作。通过这种动作，也可以在使多个透明区域的边界线与图象显示板的扫描线基本保持平行关系的同时，与线扫描同步地进行移动。此外，通过将与透明区域A～C相当的透明板配置在同一光路上并一边依次挪动以使其切到光路上一边转动，也可以取得同样的效果。

(实施形态8)

以下，参照图29～图31说明图象移动元件的另一实施形态。本实施形态的图象移动元件，由为使被投影面上的移动量不同而设计的多个微小棱镜或衍射光栅等构成，并通过使该图象移动元件在光路上出入而进行图象移动。

首先，参照图29。

在本实施形态中，用折射率n2的树脂材料覆盖由折射率n1的玻璃形成的微小棱镜板的棱镜面。当使对该微小棱镜板的非棱镜面(平滑面)垂直入射的光以角度θ₁进行光路变更时，假定在被投影面上仅使1个象素部分的图象移动。另外，设图象显示板8上的象素区域的间距为P、图象显示板8的象素区域面与棱镜面(折射面)的距离为Z。在本实施形态中，将微小棱镜板的结构设计为θ₁＝tan^-1(P/Z)。

在本实施形态中，作为微小棱镜板的材料，使用FK5玻璃，在棱镜面的表面上作为UV固化树脂采用ロツクタイト公司的ロツクタイト363，并进行棱镜面侧的整平。

如设象素区域的间距P为26μm、距离Z为5mm、微小棱镜的倾斜角为θ₂(＝光线对微小棱镜的倾斜面的入射角)、由微小棱镜折射后的光线出射角为θ₃，则根据上式，θ₁为0.3°。

这里，由于玻璃的折射率为n1、树脂的折射率为n2，所以θ₂和θ₃的关系服从斯内尔定律(n1·sinθ₃＝n2·sinθ₂)，并存在着θ₂＝θ₃+θ₁的关系。因此，当考虑FK5玻璃的折射率为1.487、ロツクタイト363的折射率为1.520的情况时，如使微小棱镜的倾斜角θ₂为13.7 °，则可以得到与间距P相当的移动量。

另外，只要选择满足上式的各种参数，则不限定于本实施形态的材料和数值。此外，用树脂对棱镜面进行平整并不是必不可少的，也可以省略。

在将图29所示的微小棱镜或衍射光栅用作图象移动元件时，图象显示板8和图象移动元件之间的距离由一定的距离Z限定，在完成上述光学设计后，该距离的大小不能任意改变。

为了获得可以插入到光路上的任意位置而不受上述限制的图象移动元件，例如，如图30所示，可以使上述微小棱镜或衍射光栅彼此相对。在一对微小棱镜之间、或一对衍射光栅之间可以用具有与其材料不同的折射率n2的树脂材料等充填。例如可以由SF2玻璃形成2个微小棱镜板，并例如用ロツクタイト公司的UV固化树脂ロツクタイト363将该2个微小棱镜粘合。微小棱镜板之间的距离Z例如为1mm。在这种情况下，由于SF2玻璃的折射率为1.64、ロツクタイト363的折射率为1.52，所以如使微小棱镜的倾斜角θ₂为19.6 °，则光路的移动量约为26μm。

为将子帧图象显示在被投影面上的3点之间，只需制作将图29或图30中示出的元件例如按图31所示组合后的元件27即可。该元件27，设计成使区域A和区域B分别产生不同的移动量ΔD。如进行周期性动作以使这种元件27在某个子帧周期中不插入光路、而在其他子帧周期中插入光路，则可以执行适当的图象移动。

在上述的图29和图30的例中，在图的纸面内的方向上产生光束的移动，但由于移动区域的边界线移动方向和光束移动方向可以独立地考虑，所以光束的移动方向并不限定于图中所示的例。

另外，透过图象移动元件的光束，根据所透过的透明区域而经由相互不同的光路照射到被投影面。因此，图象显示板和被投射面之间的光路长度将随每个子帧而变化，并使与所有各透明区域对应的图象不能对准焦点，因而使画质恶化。为防止这种画质的恶化，最好在光路中插入一个用于补偿由图象移动元件的透明板引起的光路长度差的透明板，并使其与图象移动元件的透明板同步地动作(转动或移动)。按照这种结构，可以在各子帧内获得均匀的画质。

(实施形态9)

当在图象显示板的整个画面内大致同时进行子帧图象的切换时，最好使子帧图象的移动也在整个画面内同时进行。如按照这种方式，则在子帧图象的切换和图象移动之间就很难产生时刻偏差，因而能够防止画质的恶化。

这种图象移动，最好在垂直消隐周期内进行。但是，考虑到图象显示板的响应滞后，也可以在比子帧图象的切换开始时刻延迟了的时刻执行图象移动。

以下，说明适用于画面一次写入方式的图象移动元件。

首先，参照图32和图33。图中所示的图象移动元件，具有对由图象显示板调制后的子帧图象的偏振光方向进行调制的第1元件(液晶元件)g1及折射率随光的偏振方向而不同的第2元件(晶体板)g2。在本说明书中，术语「偏振方向」，意味着光的电场向量的振动方向。偏振方向，垂直于光的传播方向k。此外，将包含电场向量和光的传播方向k两者的平面称为「振动面」或「偏振面」。

在图示的例中，假定从图象显示板射出的光沿垂直方向偏振(偏振方向＝画面垂直方向)。当没有对液晶元件g1的液晶层施加电压时，如图32所示，从图象显示板射出的光的偏振面，在光透过液晶元件g1的过程中不转动。与此相反，当对液晶元件g1的液晶层施加适当电平的电压时，如图33所示，从图象显示板射出的光的偏振面由液晶层转动90°。这里，举例示出了转动角度为90°的情况，但通过对液晶层的设计可以任意设定转动角度。

晶体板g2，是单轴晶体(正晶体)，具有双折射性，所以呈现出随方位而不同的折射率。晶体板g2，配置成使其光入射面与入射光的光轴(平行于传播方向k)垂直。晶体板g2的光轴，在图32和图33中，包含在垂直面内，但从晶体板g2的光入射面倾斜。因此，如图32所示，当偏振方向垂直的光入射晶体板g2时，光在晶体板内根据光学轴的斜度而在包含光学轴的面内折射，并使光在垂直方向上移动。在这种情况下，包含晶体板g2的光学轴和入射光的光轴两者的平面(以下，称为「主断面」)与入射光的偏振面之间存在着平行关系。因此，偏振面与主断面平行的入射光，对晶体板g2来说是「异常光」。

另一方面，如图33所示，当偏振面为水平横向的光入射晶体板g2时，由于偏振面与晶体板g2的光学轴(或主断面)正交，所以光不发生折射，也不会产生光束的移动。在这种情况下，入射到晶体板g2的光，对晶体板g2来说是「正常光」。

如上所述，可以根据是否对液晶元件g1施加电压控制入射到晶体板g2的光的偏振方向，并可以对光束的移动进行调节。

这里，现假定晶体板g2的厚度为t、晶体板g2的异常光及正常光的折射率分别为n_e1及n_o1。此外，当光学轴在主断面内从入射面倾斜45 °时，光束移动量ΔD以下式表示。

t＝ΔD·(2·n_e1·n_o1)/(n_e1 ²-n_o1 ²)

从上式可以看出，光束移动量ΔD与晶体板g2的厚度t成比例。通过晶体板g2的厚度t，可以将子帧图象的移动量设定为任意值。

在本实施形态的图象移动元件中，由一对透明电极将液晶层夹在中间，由此可以对整个液晶层总体地施加电压。因此，如采用这种图象移动元件，即使是画面一次写入方式，也可以实现适当的图象移动。

另外，如对设在液晶元件内的电极结构进行改进，则可以只对从液晶层上选定的区域施加电压。当使用具有这种电极的液晶元件时，可以构成在上述的以线扫描方式驱动的情况下也能适用的图象移动元件。

另外，在本实施形态中，说明了当对液晶元件施加了规定的电压时使入射光的偏振方向转动90°、而当没有施加电压时偏振方向不转动的例，但也可以使其为相反的关系。

(实施形态10)

以下，参照图34和图35。图中所示的元件，具有液晶层i5及将该液晶层i5夹在中间的2个透明基板，在一个透明基板的液晶侧的表面上形成微小棱镜阵列。更详细地说，本实施形态的图象移动元件，是由形成了表面以透明电极i1及取向膜i2覆盖的微小棱镜阵列i3的透明基板和表面以透明电极i1及取向膜i2覆盖的透明基板将向列型液晶层i5夹在中间的液晶元件。液晶层i5是均匀取向的，当在2个透明电极i1之间施加电压时，如图34所示，定向为与基板垂直的方向，在不施加电压的状态下，如图35所示，为均匀取向状态。假定未施加电压时的液晶层i5的折射率为n_e2、施加着电压时的液晶层i5的折射率为n_o2。在本实施形态中，由折射率近似于n_o2的材料形成微小棱镜阵列i3。

当未施加电压时，液晶层i5和微小棱镜阵列i3之间产生折射率差，所以，入射到微小棱镜阵列i3的光束根据斯内尔定律而折射。与此相反，当施加着电压时，根据施加电压的大小使液晶层和微小棱镜阵列i3之间的折射率差减小。随着折射率差的减小，入射到微小棱镜阵列i3的光束的折射角度也减小。

如设微小棱镜的顶角为θ₄、微小棱镜阵列i3的折射率为n₂，则没有对液晶层i5施加电压时的光束折射角δ，由下式表示。

δ＝(n_e2-₂)×θ₄

另外，为增大折射角，最好采用折射率各向异性大的液晶层。

如将2个上述元件组合并按图36所示进行配置，则可形成本实施形态的图象移动元件。该图象移动元件的图象移动量ΔD，当设2个微小棱镜阵列之间的距离为L时，由下式表示。

ΔD＝L·tan

在本实施形态中，如使玻璃板的厚度为0.5mm、微小棱镜阵列间隔为1.0mm、微小棱镜的顶角θ₄为90°，则可采用Merck公司生产的件号BL-009的液晶材料。在这种情况下，折射率n_e2为1.82、折射率n_o2为1.53，移动量ΔD的范围为0～50.7μm。即，按照本实施形态的图象移动元件，可以进行约为2个象素的移动。

代替上述的微小棱镜阵列i3，也可以在透明基板上设置具有规定的格栅间隔的衍射光栅。只要根据入射光的波长选择适当的格栅间隔，就能以规定的衍射角对光进行衍射。

另外，在画面一次写入方式的情况下，当产生了图象显示板的响应滞后时，也存在着上述的颜色模糊不清或重影的问题。因此，最好在光路上配置液晶光闸或机械光闸等遮光装置，并在产生图象显示板的响应滞后的期间将从图象显示板射出的光遮断。

另外，对于本实施形态的图象移动元件，如将其电极分割为多个部分并设置依次对分割后的多个部分进行驱动的电路，则也可以与在画面上依次进行子帧图象切换的型式的图象显示板组合。在这种情况下，不仅在以线扫描方式进行图象切换时可以应用，而且在以由多行或多列构成的块为单位进行图象切换时也可以应用。

(实施形态11)

以下，参照图37说明本发明的投影型图象显示装置的系统构成例。

本系统，如图37所示，主要由视频信号处理电路100、照明光学系统(光源等)102、图象显示板(液晶显示元件)104、图象移动元件106、图象移动元件控制电路108、及投影屏幕110构成。

由于已对照明光学系统102、图象显示板104、图象移动元件106、及投影屏幕110进行了说明，所以在下文中以视频信号处理电路100及图象移动元件控制电路108为中心说明各构成要素的关系。

本实施形态中的视频信号处理电路100，由输入信号选择电路120、视频解调电路122、Y/C分离电路140、换算电路126、帧速率变换电路128、帧存储器电路130、系统控制电路132、及彩色信号选择电路134构成。

输入信号选择电路120，可以接收多种类型的视频信号，并进行与该视频信号的类型对应的处理。在视频信号中，有分离为R、G、B的信号(RGB信号)、分离为亮度信号Y、色差信号B-Y及R-Y的信号(Y/C信号)、对以色差信号将色载波调制后的彩色信号C和亮度信号Y进行频率多路复用的复合视频信号(复合信号)等。

Y/C信号，通过输入信号选择电路120后由视频解调电路122进行解调。此外，复合信号，通过输入信号选择电路120后由Y/C分离电路140分离为亮度信号Y和彩色信号，然后传送到视频解调电路122，进行解调。从视频解调电路122输出从视频信号解调后的RGB信号。

输入到输入信号选择电路120的RGB信号及从视频解调电路122输出的RGB信号，传送到换算电路126。换算电路126，将各种输入信号的象素数变换为图象显示板104的象素数。帧速率变换电路128，将所输入的视频信号的帧速率变换为适合于系统动作的帧速率。

帧存储器电路130，由分别存储R信号、G信号及B信号的3个帧存储器构成。从各帧存储器依次读出的数据，由彩色信号选择电路134按适当的顺序选择，并输出到图象显示板104的驱动电路部。图象显示板104，根据从彩色信号选择电路134输出的数据显示子帧图象。

系统控制电路132，控制输入信号选择电路120、帧存储器电路130、彩色信号选择电路134、及图象移动元件控制电路108的动作。

图象移动元件控制电路108，根据从系统控制电路132输出的信号，以与子帧图象的显示同步的方式控制图象移动元件106的动作。

以下，参照图38和图39说明从RGB信号的帧存储器读出数据的步骤。

对帧存储器写入信号的速率(频率f_in)，取决于输入信号，但从帧存储器读出信号的速率(频率f_out)由本系统的时钟频率规定。频率f_in，例如为60赫兹(Hz)，频率f_out，例如为180Hz。

响应从系统控制电路132输出的控制信号，从R用帧存储器130a读出R信号，从G用帧存储器130b读出G信号，从B用帧存储器130c读出B信号。这些信号的读出速率，如上所述为f_out，在各帧周期内将从各帧存储器130a～130c的读出动作反复执行3次。

以下，参照图39。图中示出的时间图，对应于图6所示的形成3种子帧图象的情况。在图39的最上部记载的数字，是原图象帧的扫描线序号。

当在图象显示板上显示第1子帧图象时，将存储在各帧存储器130a～130c的与扫描线序号1对应的地址上的数据同时读出。由于在该时刻输出起始信号，所以开始进行图象显示板104的线扫描。从各帧存储器130a～130c读出的数据(R、G及B信号)传送到图38所示的彩色信号选择电路134，由彩色信号选择电路134只选择R信号，并输出到图象显示板104。彩色信号选择电路134，具有按照R、G及B选择信号动作的R、G及B开关元件，并仅由接收到逻辑H电平选择信号的开关元件将输入信号传送到输出部。在图39的例中，只选择R信号，并供给到图象显示板104的第1行象素区域(R用象素区域)。

在经过1个水平扫描周期(1H)后，R选择信号变为逻辑L电平，与此同时，仅G选择信号变为逻辑H电平。因此，在各帧存储器130a～130c内存储在与原图象帧的扫描线序号1对应的地址上的数据中，只将从G用帧存储器读出的G信号通过彩色信号选择电路1 34而传送到图象显示板104。根据该G信号，执行图象显示板104的第2行象素区域(G用象素区域)的显示。

以下，按同样的步骤，依次生成用于第1子帧图象的数据，并在图象显示板104上显示出如图6右上方所示的子帧图象。

当显示第2子帧图象时，如图39所示，只将起始脉冲信号及选择信号的施加时刻延迟1H周期。即，首先，由彩色信号选择电路134在与原图象帧的扫描线序号2对应的数据中选择存储在R用帧存储器内的R信号。接着，根据该R信号，执行图象显示板104的第1行象素区域(R用象素区域)的显示。在这之后，反复进行同样的动作，从而在图象显示板104上显示出如图6所示的第2子帧图象。

当显示第3子帧图象时，只将起始脉冲信号及选择信号的施加时刻再延迟1H周期。其结果是，可以显示出如图6所示的第3子帧图象。

代替如上所述的将起始信号的施加时刻按每个子帧错开的方式，也可以使帧存储器的读出开始地址在与扫描线序号1～3对应的地址之间循环。

另外，在该例中，说明了使R、G及B用各象素区域与扫描线平行排列的情况，但本发明并不限定这种系统。如将上述1H周期换成点时钟的周期，则适用于采用了使各R、G及B用象素区域与扫描线正交排列的RGB纵条纹型图象显示板时的系统动作。

图38的电路，没有配备用于存储子帧图象的专用帧存储器，但也可以设置这种帧存储器并暂时存储子帧图象。

(实施形态12)

以下，说明备有2个图象显示板的投影型图象显示装置的实施形态。本实施形态的投影型图象显示装置，如图40所示，备有光源1、液晶显示板18、根据波长范围将来自光源1的光会聚到液晶显示板18的多个象素区域的光控制装置、将由液晶显示板18调制后的光投射到被投影面上的投影光学系统。另外，本实施形态的装置，还备有另一个液晶显示板28，并使从光源射出的白色光中的特定波长范围的光照射液晶显示板28。

本装置，备有分色镜14～16，由分色镜14有选择地反射的一定波长范围的光，由反射镜40反射后，照射在液晶显示板28上。另一方面，由分色镜15～16反射后的光，根据波长范围而以不同的角度入射到液晶显示板18的微型透镜阵列17。以不同角度入射到微型透镜17的光，分别会聚到不同的位置对应的象素区域。

由第1液晶显示板18调制后的光，透过向场透镜9a、图象移动元件10、偏振光束分离器(或分色棱镜)42、及投影透镜11后，投射在屏幕13上。与此不同，由第2液晶显示板28调制后的光，透过向场透镜9b、偏振光束分离器42、及投影透镜11后，投射在屏幕13上。

在本实施形态中，由图象移动元件10按照与在其他实施形态中说明过的方法相同的方法使由第1液晶显示板18调制后的光移动。在第1液晶显示板18上，显示例如由R及B色构成的2个子帧图象，子帧图象间的移动量，设定为与沿移动方向测定的象素间距大致相等。各子帧图象的数据，通过将图4(b)和(d)所示的R图象帧及B图象帧的数据(R及B信号)组合而构成。

与此不同，第2图象显示板28，显示例如只由G色构成的图象。该图象，具有如图4(c)所示的图形，并反映与帧图象的所有象素有关的G色的数据。

在第2图象显示板28上，无需分割为子帧后显示图象，所以，为使照射被投影面的R、G及B色光适当地均衡，例如必需在第1图象显示板18和第2图象显示板28之间进行亮度补偿、或对显示周期进行补偿等。例如，从第2图象显示板28射出并投影在屏幕上的图象的显示周期，可以限定为1个帧周期的大约二分之一，也可以代替这种方式而将亮度减低。

按照本实施形态，在第1图象显示板18上，只显示R、G及B色中的两种颜色。至于另外的颜色则由第2图象显示板28显示。在第1图象显示板18上，由各微型透镜将入射光分离为两种颜色后会聚到对应的象素区域。因此，微型透镜17的间距及焦距，与单板式微型透镜7的间距及焦距相比，可以减小到三分之二。

如上所述，在本发明中，通过移动子帧图象并使多个子帧图象在时间上重叠，可以得到帧图象。当观察的视线实际上固定时，如图41(a)所示，可以精确地完成RGB象素的重叠。但是，如图41(b)所示，当观察者的视线随子帧图象的移动而移动时，在观察者的视网膜上子帧图象好像没有充分移动就在时间上重叠了。当视线移动的速度接近子帧图象的移动速度时，如图41(c)所示，对观察者来说，子帧图象的移动速度看上去好像降低了。当视线移动的速度与子帧图象的移动速度大致相等时，子帧图象看上去像是没有移动。其结果是，可以观察到图象显示板上的象素阵列，因而析象度将降低到构成图象显示板的象素阵列的程度。

这种现象，是由视线移动方向和速度与子帧图象的移动方向和移动速度大致一致而引起的。因此，通过对子帧图象的移动模式进行研究改进，可以减低这种现象的影响。其减低效果，可以通过检查将沿着子帧图象移动方向(例如y方向)的1列象素沿时间轴t排列后的二维象素阵列图形的空间频率特性(频谱)进行评价。该二维象素阵列，在纵轴为y横、横轴为时间轴(t轴)的空间(y-t空间)中呈现出在y轴方向上下进行的子帧移动模式。为了对在被投影面上沿y轴方向移动的子帧图象的运动模式进行分析，一种有效的方式是，对y-t空间的象素阵列进行二维傅里叶变换并对与y轴方向的空间频率及t轴方向的空间频率有关的频谱进行评价。y-t空间的象素阵列，具有使象素在阵点上有规则地排列的图形，所以，其频谱在傅里叶空间(fy-t空间)中实际上呈现为定域点。

作为一例，在图42(a)中示出对图15所示的y-t空间中的象素阵列进行傅里叶变换后得到的频谱。在图42(a)中，以  号示出的各定域点，对应于y-t空间中的象素阵列的空间频率。

在以如图15所示的比较单调的模式移动子帧图象的情况下，当使视线在特定方向上以特定速度移动时，将会突然地发生上述的现象。为避免这种现象，必须使子帧图象的移动模式更为复杂，并将空间频率分散为多个分量。具体地说，在y-t空间内，例如，与使R的象素沿着一直线向斜的右上方延伸的配置相比，交替地包含着R象素在右上方排列的部分和在右下方排列的部分的配置，由于可以分散象素阵列的空间频率，所以是最好的配置方式。当使y-t空间的象素阵列的空间频率分散时，傅里叶空间内的频谱的定域点也分散。

因此，如以使傅里叶空间(fy-t空间)中的定域点更分散的方式决定y-t空间的象素阵列的图形，则可以很容易地抑制上述现象在特定的视线移动速度下发生所带来的弊病。

另外，如以使傅里叶空间中的定域点相对于fy轴对称的方式决定y-t空间的象素阵列的图形，则可以很容易地抑制上述现象在特定的视线移动方向下发生所带来的弊病。

进一步，如以使傅里叶空间中的定域点尽可能位于fy＜ft的区域内的方式决定y-t空间的象素阵列的图形，则在较慢的视线移动下很难发生上述现象。

在本发明中，通过使RGB的3个象素在时间上重叠而形成所需色彩的象素，所以，能以相互间移动的3个子帧图象的组合为单位构成象素。图43示出分别由3个子帧构成的6种子集1A～3A及1B～3B。本发明中可采用的移动模式，可以全部通过将图43的6种子集组合得到。6种子集，分成包含子集1A～3A的A群和包含子集1B～3B的B群。A群和B群，在移动方向上存在着相反(对称)的关系。例如，在子集1A中，子帧图象沿+y方向每次移动1个象素。在子集1B中，子帧图象沿-y方向每次移动1个象素。同样，子集2A与子集2B对称，子集3A与子集3B对称。

在后文所述的实施形态中，通过适当地将这些子集组合而构成移动模式，并抑制观察者的视线移动引起的显示质量的降低。

另外，随视线移动而发生的上述现象的影响，也可以通过在图象显示板的象素阵列上想办法而将其减低。即，所发生的这种现象，在子帧图象的移动与视线的移动完全一致的情况下最为显著，但在这种情况下可以使观察者观察到图象显示板的实际的象素阵列。因此，通过对图象显示板的象素阵列(x-y空间)进行傅里叶变换，可以在傅里叶空间内进行评价。具体地说，在满足使RGB的3个象素在移动方向上沿直线排列的条件的同时，最好是选择在象素阵列(x-y空间)的傅里叶空间中定域点存在于离原点尽可能远的位置的象素阵列(x-y空间)。如采用这种象素阵列(x-y空间)，则可以提高每种颜色的空间析象度。

在下文中说明考虑到这些情况并将子帧图象的移动模式改进为更为令人满意的模式的实施形态。

(实施形态13)

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于，采用了可以缓和上述现象的子帧图象的移动模式。因此，在下文中，只说明该不同点。

在实施形态1的情况下，如图12所示，构成第n+1(n为正整数)帧图象的子帧图象有3个，其移动方向，与移动构成第n帧图象的子帧图象的方向相同，但在本实施形态中，如图44所示，子帧图象的移动模式，以6个子帧图象(子集1A和子集2B)为1个周期。通过将子集1A和子集2B按图44所示组合，移动模式的1个周期包含着2个象素的2次移动(+y方向和-y方向各2次)。图44的移动模式，在对应的傅里叶空间中具有如图42(b)所示的频谱定域点。如将其与图42(a)的情况相比，则可以看出，虽然由数目相同的子帧构成移动模式的1个周期，但图42(b)所示的定域点更为分散。其结果是，在本实施形态中，在特定的视线移动方向及特定的移动速度下与实施形态1相比更难于发生上述现象。此外，由于以6个子帧构成1个周期，所以1个周期较短、图象移动元件的结构也更简单。

按照本实施形态中使用的子帧图象的移动模式，无论由2个子帧构成1帧还是由3个子帧构成1帧都可以。

图45中示出用于进行这种图象移动的图象移动元件的一例。该图象移动元件，备有具有透明区域A～F的玻璃板22e。透明区域A和D，由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域B和F，由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域C和E，由折射率为1.64的SF2玻璃形成。各透明区域的厚度，均为2.0mm。

使具有上述结构的圆盘形玻璃板22e的主面与光轴构成65°的角度。并且，以使各透明区域横切光路的时刻与切换到与之对应的子帧的时刻同步的方式使玻璃板22e转动。按照这种方式，由透明区域B和F相对于透明区域A和D而使光路移动34.0μm，由透明区域C和E相对于透明区域B和F而使光路移动26.6μm。

假定透明区域A例如对应着图44所示的第1个子帧。在这种情况下，透明区域B与下一个子帧相对应，透明区域C及其后的区域，也依次地对应。

在本实施形态中，也可能因图象显示板的响应滞后等而在图象移动和子帧切换之间发生时序的偏差。因此，如图17所示，最好在玻璃板22的适当部分设置遮光区域21。在图17中，将遮光区域21设在应进行图象移动的2个区域的边界(透明区域A和D的各自的两侧)即可。

当然，作为图象移动元件，即使是其他实施形态所述的图象移动元件也不存在问题。

另外，在本实施形态中，作为图象显示板的象素阵列，采用了图46所示的象素阵列。例如，在图48(a)和(b)中，分别示出图47所示的象素阵列及图46的象素阵列的傅里叶空间的形态。可以看出，图48(a)中在离原点远的位置具有定域点。图46和图47中的连接相同颜色的象素的各直线的间隔，图46中的较窄，即，这表示分色的空间频率高。从以上情况可知，通过采用如图46所示的象素阵列，即使以使视线移动和子帧图象的移动大致一致的方式观察图象显示板的象素阵列，也能进一步减小对画质的恶劣影响。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，也是用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成3个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，并能实现3倍的析象度。当然，也可以在各帧周期内生成2个子帧图象并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成。在动画中有些动作显得笨拙，但因子帧切换速率相应地迟缓，所以能使液晶充分地响应并可以获得透射率更为良好的状态。

(实施形态14)

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第13实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的移动模式。因此，在下文中，只说明该不同点。

在实施形态13的情况下，如图44所示，子帧图象的移动模式的1个周期，由6个子帧图象(子集1A和子集2B)构成，但在本实施形态中，如图49所示，子帧图象的移动模式的1个周期，由18个子帧图象(6个子集)构成。在本实施形态中，从子帧的A群选择子集1A及子集3A，从子帧的B群选择子集1B及子集2B，然后将A群的子集与B群的子集交替地配置。所谓将A群的子集与B群的子集交替地配置，意味着按大致相等的次数交替地执行向+y方向的移动和向-y方向的移动。其结果是，即使观察者使视线向一个方向移动，也可以将其视线移动方向与图象移动方向一致性的可能性减少一半，而即使假定该两个方向一致，一致的时间也不会连续超过3个子帧。

图42(c)中示出图49的移动模式在傅里叶空间中的形态。可以看出，与图42(b)的定域点相比，图42(c)的定域点更加分散。因此，在本实施形态中，在特定的视线移动速度下更难发生上述现象。

另外，当在1秒钟内显示60帧图象时，如由3个子帧构成1帧，则1个子帧的周期为1/180秒。本实施形态的移动模式的1个周期，由18个子帧构成，所以，移动模式的1个周期，为1/180秒×18＝1/10秒。使移动模式以10Hz反复进行对显示产生的影响用肉眼已不能辨认了。移动模式的1个周期虽然可以由18个以上的子帧构成，但如1个周期过长，则将可以用肉眼辨认移动模式的周期变化，因而有可能使显示质量恶化。因此，移动模式的1个周期最好由18个以下的子帧构成。

按照本实施形态中采用的子帧图象的移动模式，无论由2个子帧构成1帧还是由3个子帧构成1帧都可以。

图50中示出可以适用于本实施形态的图象移动元件的一例。该图象移动元件，备有具有透明区域A～R的玻璃板22k。透明区域A、D、H、L、N及P，由折射率为1.49的FK5玻璃形成，透明区域B、F、I、K、O及R，由折射率为1.57的BaK4玻璃形成，透明区域C、E、G、J、M及Q，由折射率为1.64的SF2玻璃形成。各透明区域的厚度，均为2.0mm。

使具有上述结构的圆盘形玻璃板22k的主面与光轴构成65 °的角度。并且，以使各透明区域横切光路的时刻与切换到与之对应的子帧的时刻同步的方式使玻璃板22k转动。按照这种方式，由透明区域B、F、I、K、O及R相对于透明区域A、D、H、L、N及P而使光路移动34.0μm，由透明区域C、E、G、J、M及Q相对于透明区域B、F、I、K、O及R而使光路移动26.6μm。

假定透明区域A例如对应着图49所示的第1个子帧。在这种情况下，透明区域B与下一个子帧相对应，透明区域C及其后的区域，也依次地对应。

(图象移动元件的改进例)

以下，说明图象移动元件的改进例。

如上所述，具有液晶层的图象移动元件，是在画面一次写入的图象显示板及线扫描方式的图象显示板中都可以适用的图象移动元件。但是，既然具有液晶，对液晶施加电压时的响应特性(响应速度)在电压ON时和OFF时就不相同，所以，响应速度差将对图象移动元件的响应特性产生影响。即，由于子帧图象的切换和图象移动的时序不一致，将因移动方向而产生偏差，并导致画质量的恶化。

当在液晶层的前后夹有平行尼科尔偏振片并测定了与电压施加对应的透射率时，如图51所示，ON时和OFF时在液晶层的响应速度上存在着不同。因此，当使子帧图象从被投影面上的某个位置向另一个位置移动时，在从ON改变为OFF时和从OFF改变为ON时的期间内，液晶状态变化所需的时间不同。

这里，考虑将2个图象移动元件串联排列而进行图象移动的例。另外，还考虑将施加于2个液晶层中位于光入射侧的液晶层的电压从OFF切换到ON、而将施加于光出射侧液晶层的电压从ON切换到OFF的情况。在这种情况下，光出射侧的液晶状态变化比光入射侧的液晶状态变化慢。其结果是，在某时刻，可能发生光入射侧的液晶虽已改变为ON状态可是光出射侧的液晶却还没有从ON从为OFF的情况。图52示意地示出这种情况。图52的箭头意味着经过的时间，图中的一组「ON」及「OFF」表示如何切换光入射侧(矩形内下部)及光出射侧(矩形内上部)的液晶状态。如图52所示，因液晶的响应特性而存在着两方的液晶都为ON的期间。如两方的液晶在短时间内都为ON，则就在此时在短时间内使图象显示为二重影像或三重影像，所以将可能使画质严重恶化。

因此，当采用2个以上的液晶层并在对各液晶层施加电压的状态下选择3个不同位置时，即使是在瞬间产生ON→OFF的切换延迟，也必需驱动不使画质恶化的移动元件。

以下，说明改进为使其不产生上述问题的图象移动元件的驱动方法。

(实施形态15)

本实施形态的图象移动元件，备有2个如图32(或图33)所示的元件，并通过将2个元件按图53所示以串联方式配置在光路上而获得。在本实施形态中，用具有双折射性的晶体板g3及晶体板g4构成图象移动元件。按照该图象移动元件，可以根据对位于光路上的光入射侧及光出射侧的2个液晶层的电压施加状态选择被投影面上的3个不同位置。所选择的3个不同位置，根据对第1液晶层(光入射侧)的电压施加状态(ON/OFF)及对第2液晶层(光出射侧)的电压施加状态(ON/OFF)的组合决定。

图55示意地示出对光入射侧及光出射侧的液晶层的电压施加状态的状态变化形态。例如，根据对光入射侧的液晶层进行或不进行电压施加而有2个状态，进一步，根据对光出射侧的液晶层的电压施加状态从这2个状态进行更细的状态划分。

这里，根据光入射侧的电压施加状态，使入射到光出射侧的液晶层的光的偏振面面改变90°，所以，按照光入射侧的电压施加状态的不同，与光出射侧的电压施加状态对应的状态变化，具有正好相反的关系。因此，作为与光入射侧和光出射侧的电压施加状态的组合对应的状态变化，如图55所示，可以考虑两种组合。

在本说明书中，将上述两种组合分别称为「类型A」和「类型B」。另外，以状态A、B、C表示3个不同的子帧图象的位置。进一步，为表示2个液晶层的电压施加状态，例如，将光入射侧的液晶的电压施加状态为ON、光出射侧的液晶的电压施加状态为OFF的情况标记为「ON·OFF」。

在这种情况下，在类型A中，在「OFF·ON」下为状态A，在「OFF·OFF」或「ON·OFF」下为状态B，在「ON·ON」下为状态C。在类型B中，在「OFF·OFF」下为状态A，在「OFF·ON」或「ON·ON」下为状态B，在「ON·OFF」下为状态C。此外，这里，状态A、B、及C，也可以与被投影面上的3个不同位置中的任何一个相对应。

现在来讨论在类型A中进行状态A←→状态B的变化、在类型B中进行状态B←→状态C的变化的情况。在类型A中，假定在由「OFF·ON」规定的状态A与由「ON·OFF」规定的状态B之间发生切换。而在类型B中，假定在由「OFF·ON」规定的状态B与由「ON·OFF」规定的状态C之间发生切换。

在这种情况下，起因于参照图51和图52说明过的液晶响应特性，在进行状态A←→状态B的变化的过程中在短时间内存在着对2个液晶层都施加电压的状态(「ON·ON」状态)。同样，在进行状态B←→状态C的变化的过程中也在短时间内存在着对2个液晶层施加电压的状态(「ON·ON」状态)。「ON·ON」，如图56的粗箭头所示，在类型A中规定状态C，在类型B中规定状态B。因此，在类型A中，在进行状态A←→状态B的变化的过程中，将在短时间内显示状态A和B以外的状态C的子帧图象。这将使显示质量恶化。与此不同，在类型B中，在进行状态B←→状态C的变化的过程中，将在短时间内显示状态B的子帧图象，但这除了使状态B←→状态C的变化稍有延迟外，并不会显示其他子帧图象。

为了解决类型A中的上述问题，当从状态A向状态B、或从状态B向状态A变化时，如按照「OFF·OFF」实现状态B，就可以防止瞬间地产生状态C。

以下，考虑从状态C变化到状态B的情况。在这种情况下，考虑从「ON·ON」到「ON·OFF」的变化及从「ON·ON」到「OFF·OFF」的变化。如考虑两个液晶层的响应特性差，则一般希望只改变对一个液晶层的电压施加状态。因此，最好选择从「ON·ON」到「ON·OFF」的变化。但是，如按照「ON·OFF」实现状态B，则当从状态B切换到状态A时，将会发生上述问题。因此，当从状态C改变到状态B时，如果在这之后要改变到状态A，则最好按照「OFF·OFF」实现状态B，另一方面，如果在状态B之后仍返回状态C，则最好按照「ON·OFF」实现状态B。按照这种方式，即可将切换过程中的画质恶化抑制到最低限度。

在类型B中，当由「OFF·ON」规定状态B时，在从状态B改变到状态C或从状态C改变到状态B的过程中，与类型A时一样，存在着「ON·ON」状态。但是，如图56所示，「ON·ON」状态实现状态B，所以，不会发生象类型A时那样的画质恶化。因此，只要是类型B的组合，在任何切换过程中都不会发生因响应特性差引起的画质恶化。

按照图53所示的图象移动元件，如果光入射侧的具有双折射性的晶体板g3和出射侧的具有双折射性的晶体板g4的关系为正双折射性和负双折射性的关系，则可以实现类型A。即，如图59所示，当使光线的移动方向在光入射侧(图中左侧)和光出射侧(图中右侧)相同时，在光入射侧移动的光线和在光出射侧移动的光线的偏振方向只要存在着相差90°的关系即可。另一方面，如使晶体板g3和g4的方向在光入射侧和光出射侧一致，则可以实现类型B。此外，在本实施形态中，图55中的状态A～C，与被投影面上的子帧图象的上中下的移动位置相对应。

(实施形态16)

本实施形态的图象移动元件，备有2个如图36所示的元件，并通过将这2个元件按图54所示配置而获得。

在根据对各液晶层的电压施加的ON·OFF决定图象移动方向这一点上，本图象移动元件与实施形态15的图象移动元件类似。参照图57和图58说明本实施形态中的特征。

图57示意地示出对光入射侧及光出射侧的液晶层的电压施加状态的状态变化形态。例如，根据对光入射侧的液晶层进行或不进行电压施而采取2个状态，进一步，根据对光出射侧的液晶层的电压施加状态从这2个状态决定细分后的状态。

这里，在图57中用粗箭头示出如图52所示的使两液晶层的电压施加状态改变后的变化。另一方面，在图58中用粗箭头示出在使两液晶层的电压施加状态改变的过程中在短时间内发生的「ON·ON」状态。

从图57和图58可以清楚地看出，在本实施形态中，如采用类型B的结构，则不存在状态切换过程中在短时间内发生的变化组合。即，通过采用类型B，可以防止在切换过程中出现其他状态，因而不会导致画质的恶化。

其次，对子帧图象的移动量进行讨论。如上所述，当显示板的响应速度慢时，在图象的移动和显示图象的切换之间有时产生时序的偏差。当发生这种时序偏差时，在被投影面上将使图象显示出二重影像。

按照图43所示的子集1A，每个图象沿+y方向依次移动1个象素，所以根据响应差而仅显示出在+y方向只移动了1个象素部分的图象。另一方面，按照图43的子集1B，重叠地显示出在-y方向只移动1个象素部分后的图象。即，在大致1个象素区域内使图象轮廓模糊不清。

与此不同，由于子集2A、2B、3A及3B包含着2个象素的移动，所以分别重叠地显示移动2个象素部分后的图象。其结果是，将在2个象素区域内观察到图象轮廓的模糊不清。在子集之间进行2个象素的移动时，也可能发生同样的轮廓模糊不清。

为抑制这种轮廓的模糊不清，最好是尽可能减少连续显示的子帧图象的移动量。另外，为解决由视线移动方向和速度与子帧图象的移动方向和移动速度大致一致而产生的上述问题，最好是增加移动模式的1个周期中所包含的移动位置数。

这里，考虑沿移动方向每隔1个象素亮度有很大变化的图象。在这种图象中，例如包括含有横条纹、斜线、网纹等的图象等。当以多种移动量(例如1个象素的移动量和2个象素的移动量)移动这种图象时，与总是以大致1个象素的移动量移动图象的情况相比，在显示质量上将产生差异。图60示出上述图象移动的模式。在图60的例中，当以多种移动量(例如1个象素的移动量和2个象素的移动量)移动时，所着眼的某个象素的亮暗的反复周期不是固定的。

由于以视频信号的帧频率的2倍以上的频率切换子帧图象，所以当使亮暗以短的周期反复时显示装置的液晶在子帧周期内不能充分地响应。相反，如在多个子帧周期中使亮或暗的周期延长，则液晶可以充分地响应。其结果是，当以不同的移动量进行图象移动时，所着眼的象素的亮或暗的程度将随子帧而不同。因移动量之差引起的象素的亮度变化，以移动模式的周期反复发生，所以，使观察者感觉到图象晃眼地闪烁。

与此不同，图61示出总是以1个象素的移动量移动上述图象的模式。按照图61所示的移动模式，所着眼的某个象素的亮暗反复周期是固定的。在这种情况下，由于液晶在各子帧周期内不能充分地进行响应，所以亮暗程度都不够充分。但是，由于亮暗有规律地反复，所以不会发生晃眼地闪烁感。

从上述的考察可以看出，将一次的象素移动量保持在1个象素左右，可以带来令人满意的效果。

以下，说明执行适用于获得清晰图象的移动模式的实施形态。

(实施形态17)

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上具有与第1实施形态相同的结构，主要不同点在于，采用了适用于获得更清晰的图象的移动模式。因此，在下文中，只说明该不同点。

在实施形态1的情况下，如图12所示，构成第n+1(n为正整数)帧图象的子帧图象有3个，并使这些子帧图象移动的方向，与移动构成第n帧图象的子帧图象的方向相同，但在本实施形态中，与实施形态13一样，子帧图象的移动模式，以6个子帧图象为1个周期。在实施形态13中，通过将子集1A和子集2B按图44所示组合，构成了1个周期的移动模式。其结果是，该移动模式的1个周期，包含着2个象素的2次移动(+y方向和-y方向各2次)。

与此不同，在本实施形态中，采用图62所示的移动模式。该移动模式的1个周期，由将6个子帧图象移动到同一直线上的4个位置的模式构成，而各移动量的大小为1个象素。

图62中示出的移动模式，在对应的傅里叶空间中，与图44的移动模式等价。因此，图62所示的移动模式的频谱定域点，与图42(b)所示的相同。即，按照本实施形态，可以取得实施形态13的效果。进一步，按照本实施形态，还可以取得将轮廓的模糊不清从±2个象素减少到一半即±1个象素的效果。在将1帧分割为2个或3个子帧的情况下，也可以采用图62的移动模式。

在图63中示出用于进行这种图象移动的图象移动元件的一例。该图象移动元件，备有具有透明区域A～F的玻璃板22e。作为玻璃材料，仅使用廉价的BK7玻璃，透明区域A的厚度以0.7mm、透明区域B和F的厚度以1.4mm、透明区域C和E的厚度以2.1mm、透明区域D的厚度以2.8mm形成。各透明区域的折射率，均为1.52。

使具有上述结构的圆盘形玻璃板22e的主面与光轴构成83.8°的角度。并且，以使各透明区域横切光路的时刻与切换到与之对应的子帧的时刻同步的方式使玻璃板22e转动。按照这种方式，由透明区域B和F相对于透明区域A而使光路移动26.0μm，由透明区域C和E相对于透明区域B和F而使光路移动26.0μm，由透明区域D相对于透明区域C和E而使光路进一步移动26.0μm。

假定透明区域A例如对应着图44所示的第1个子帧。在这种情况下，透明区域B与下一个子帧相对应，透明区域C及其后的区域，也依次地对应。

当然，作为图象移动元件，即使是其他实施形态所述的图象移动元件也不存在问题。

另外，在本实施形态中，作为图象显示板的象素阵列，也采用了图46所示的象素阵列。因此，与实施形态13相同，即使因视线移动和子帧图象的移动大致一致而观察到图象显示板的象素阵列，也能进一步减小对画质的恶劣影响。

按照本实施形态的投影型图象显示装置，也是用无彩色滤光器的图象显示板在各帧周期内生成3个子帧图象，并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成，所以，与现有的使用了彩色滤光器的单板式投影型图象显示装置相比，可以大幅度地提高光利用率，并能实现3倍的析象度。当然，也可以在各帧周期内生成2个子帧图象并一边以光学方式使这些图象移动一边进行合成。在动画有些动作显得笨拙，但因子帧切换速率相应地迟缓，所以能使液晶充分地响应并可以获得透射率更为良好的状态。进一步，即使是因图象移动和显示图象的切换之间产生的时序偏差所引起的图象轮廓的模糊不清，也可以将模糊不清抑制到1个象素以内。

(实施形态18)

本实施形态的投影型图象显示装置，基本上也具有与第17实施形态相同的结构，主要不同点在于子帧图象的移动模式。因此，在下文中，只说明该不同点。

在实施形态17的情况下，如图62所示，子帧图象的移动模式的1个周期，由6个子帧图象构成，但在本实施形态中，如图63所示，子帧图象的移动模式的1个周期，由12个子帧图象构成。

图63的移动模式在傅里叶空间中的形态，与图62的移动模式在傅里叶空间中的形态相比，定域点更加分散。因此，在本实施形态中，与实施形态17相比，在特定的视线移动速度下更难于发生上述现象。

按照本实施形态中采用的子帧图象的移动模式，子帧之间不发生移动的模式，必定是从偶数子帧到奇数子帧，所以，无论由2个子帧构成1帧还是由3个子帧构成1帧都可以。

图50中示出可以适用于本实施形态的图象移动元件的一例。该图象移动元件，备有具有透明区域A～L的玻璃板22k。作为玻璃材料，仅使用廉价的BK7玻璃，透明区域A、L的厚度以0.7mm、透明区域B和B、D、I、K的厚度以1.4mm、透明区域C、E、H、J的厚度以2.1mm、透明区域F、G的厚度以2.8mm形成。各透明区域的折射率，均为1.52。

使具有上述结构的圆盘形玻璃板22k的主面与光轴构成83.8°的角度。并且，以使各透明区域横切光路的时刻与切换到与之对应的子帧的时刻同步的方式使玻璃板22k转动。按照这种方式，由透明区域B、D、I、K相对于透明区域A、L而使光路移动26.0μm，由透明区域C、E、H、J相对于透明区域B、D、I、K而使光路移动26.0μm，由透明区域F、G相对于透明区域C、E、H、J而使光路也移动2 6.0μm。

假定透明区域A例如对应着图49所示的第1个子帧。在这种情况下，透明区域B与下一个子帧相对应，透明区域C及其后的区域，也依次地对应。

(图象移动元件的改进例)

以下，说明图象移动元件的另一种改进例。

如上所述，具有液晶层的图象移动元件，是在画面一次写入的图象显示板及线扫描方式的图象显示板中都可以适用的图象移动元件。

在将子帧图象的位置移动到被投影面内的同一直线上的3个部位时，如上所述，只需将2个图象移动元件直接配置在光轴上并使各图象移动元件的移动量大致一致即可。

与此不同，在将子帧图象的位置移动到被投影面内的同一直线上的4个部位时，可以将上述2个图象移动元件的移动量设定为彼此不同的值。

以下，说明这种图象移动元件的驱动方法。

(实施形态19)

本实施形态的图象移动元件，可以将子帧图象的位置按每次1个象素移动到被投影面内的同一直线上的4个部位，因而适用于实现图62和图64的移动模式。该图象移动元件，备有2个如图32(或图33)所示的元件，通过将2个元件如图53所示以串联方式配置在光路上并改变其各自的图象移动量而获得。

在本实施形态中，用具有双折射性的晶体板g3及晶体板g4构成图象移动元件，所以，如改变这些晶体板的厚度，即可很容易地改变图象移动量。按照该图象移动元件，可以根据对位于光路上的光入射侧及光出射侧的2个液晶层的电压施加状态选择被投影面上的4个不同位置。所选择的4个不同位置，根据对第1液晶层(光入射侧)的电压施加状态(ON/OFF)及对第2液晶层(光出射侧)的电压施加状态(ON/OFF)的组合决定。

这种情况下的移动形态，使光入射侧的图象移动量根据大于或小于光出射侧的图象移动量而不同。在图65中示出光入射侧的图象移动量相对地较大的情况，在图66中示出光出射侧的图象移动量相对地较大的情况。图65和图66，示意地示出对光入射侧及光出射侧的液晶层的电压施加状态的状态变化形态。例如，根据对光入射侧的液晶层进行或不进行电压施加而有2个状态，进一步，根据对光出射侧的液晶层的电压施加状态从这2个状态进行更细的状态划分。

这里，根据光入射侧的电压施加状态，使入射到光出射侧的液晶层的光的偏振面面改变90°，所以，按照光入射侧的电压施加状态的不同，与光出射侧的电压施加状态对应的状态变化，具有正好相反的关系。因此，作为与光入射侧和光出射侧的电压施加状态的组合对应的状态变化，可以考虑如图65和图66的各图的上下所示的两种组合。

这里，也将上述两种组合分别称为「类型A」和「类型B」。另外，以状态A、B、C、D表示4个不同的子帧图象的位置。进一步，为表示2个液晶层的电压施加状态，例如，将光入射侧的液晶的电压施加状态为ON、光出射侧的液晶的电压施加状态为OFF的情况标记为「ON·OFF」。

在这种情况下，在图65的类型A中，在「OFF·ON」下为状态A，在「OFF·OFF」下为状态B，在「ON·OFF」下为状态C，在「ON·ON」下为状态D。另一方面，在类型B中，在「OFF·OFF」下为状态A，在「OFF·ON」下为状态B，在「ON·ON」下为状态C，在「ON·OFF」下为状态D。此外，这里，状态A、B、C及D，也可以与被投影面上的同一直线上的个不同位置中的任何一个相对应。图66的情况，也可以按同样的方式考虑。

这里，考虑从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化。在图6 5的例中，从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化，在类型A中，对应于状态A←→状态C的变化。另一方面，上述变化，在类型B中，对应于状态A←→状态C的变化。同样，在图6 6的例的情况下，上述状态变化，在类型A中对应于状态A←→状态B的变化，在类型B中，对应于状态C←→状态D的变化。

从上述的考察可以看出，在图65的例中，根据从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化，进行2个象素的移动。与此不同，在图66的例中，根据从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化，进行1个象素的移动。

由于图62和图64的移动模式的象素移动量为1个象素，所以在图65的结构中不产生从「ON·OFF」到「OFF·ON」、及从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化。其结果是，避免了因图象移动元件的响应滞后引起的问题。

当采用图53所示的图象移动元件时，如果光入射侧的具有双折射性的晶体板g3和出射侧的具有双折射性的晶体板g4的关系为正双折射性和负双折射性的关系，则可以实现类型A。即，如图59所示，当使光线的移动方向在光入射侧(图中左侧)和光出射侧(图中右侧)相同时，在光入射侧移动的光线和在光出射侧移动的光线的偏振方向只要存在着相差90°的关系即可。另一方面，如使晶体板g3和g4的方向在光入射侧和光出射侧一致，则可以实现类型B。

进一步，如使晶体板g3和g4的厚度为2∶1的关系，则各图象移动元件的图象移动量为2∶1。这样一来，将使图65和图66中的移动位置A、B、C、D的间隔相等，因而可以按1个象素间距进行移动。

(实施形态20)

本实施形态的图象移动元件，与实施形态16相同，也备有2个如图36所示的元件，并通过将这2个元件如图54所示配置而获得。

在根据对各液晶层的电压施加的ON·OFF决定图象移动方向这一点上，本图象移动元件与实施形态15的图象移动元件类似。参照图67和图68说明本实施形态中的特征。

图67示意地示出对光入射侧及光出射侧的液晶层的电压施加状态的状态变化形态。例如，根据对光入射侧的液晶层进行或不进行电压施而采取2个状态，进一步，根据对光出射侧的液晶层的电压施加状态从这2个状态决定细分后的状态。

这里，也考虑从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化情况。在图67的例中，根据从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化，在类型A中产生对应于状态B←→状态C的变化，在类型B中产生状态A←→状态D的变化。同样，在图68的例中，根据上述状态变化，在类型A中产生状态B←→状态C的变化，在类型B中，产生状态A←→状态D的变化。

根据以上的情况，在图67和图68的例中，在类型A中。由1个象素的移动即可产生从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化，但在类型B中，只当进行3个象素的移动时，才产生从「ON·OFF」到「OFF·ON」、或从「OFF·ON」到「ON·OFF」的状态变化。

当采用图62和图64的图象移动元件时，象素移动量为1个象素，所以，如采用类型B的结构，可以防止在切换过程中出现其他状态，因而不会导致画质的恶化。

以上，按照将液晶显示元件(LCD)用作图象显示板的投影型图象显示装置说明了本发明的各种实施形态，但本发明并不限定于此。本发明也可以应用于将液晶显示元件以外的显示元件、例如DMD(数字微镜象器件)等用作图象显示板的投影型图象显示装置。

另外，本发明也可以应用于直观型的图象显示装置。在这种情况下，也可以使用由彩色滤光器进行全彩色显示的型式的图象显示板。在不使用成像用的光学系统的直观型的情况下，不需要屏幕等被投影面，但在通过目镜观看图象的直观型的情况下，眼睛的视网膜起到图象的被投影面的作用。

进一步，本发明也可以应用于将无需另设光源的自发光型图象显示元件用作图象显示板的直观型或投影型的图象显示装置。

另外，作为图象移动元件的实施形态，说明了由折射构件使光路周期性地改变的元件的例，但也可以使光源或光学系统的至少一部分运动并由此而使光路改变。例如，使图1所示的投影透镜11振动，也可以进行图象移动。

(实施形态21)

实施形态11的投影型图象显示装置的系统结构，由3个子帧存储器分别存储了与3种颜色有关的数据。在实施形态11中，即使各帧由2个子帧构成时，由于总是要将3种颜色的图象数据存储在子帧存储器内，所以也需要3个帧存储器。在本实施形态中，当各帧由2个子帧构成时，采用可以增加存储器的使用效率的系统。

参照图69说明本发明的投影型图象显示装置的系统构成例。

本实施形态，也主要由视频信号处理电路100、照明光学系统(光源等)102、图象显示板(液晶显示元件)104、图象移动元件106、图象移动元件控制电路108、及投影屏幕110构成。

由于已对照明光学系统102、图象显示板104、图象移动元件106、及投影屏幕110进行了说明，所以在下文中以视频信号处理电路100及图象移动元件控制电路108为中心的各构成要素的关系，与实施形态11相同。

本实施形态中的视频信号处理电路100，由输入信号选择电路120、视频解调电路122、Y/C分离电路140、换算电路126、帧速率变换电路128、系统控制电路132、彩色信号选择电路1340及帧存储器电路1300构成。

系统控制电路132，控制输入信号选择电路120、帧存储器电路1300、彩色信号选择电路1340、及图象移动元件控制电路108的动作。

图象移动元件控制电路108，根据从系统控制电路132输出的信号，以与子帧图象的显示同步的方式控制图象移动元件106的动作。

本实施形态与实施形态11的主要不同点在于帧存储器电路1300及彩色信号选择电路1340的结构，所以，以下，对该点进行说明。

在本实施形态中，由图69所示的彩色信号选择电路1340按适当的顺序将R信号、G信号及B信号存储在帧存储器电路1300内。图象显示板104，根据从帧存储器电路1300输出的数据显示子帧图象。

对帧存储器的信号写入速率(频率fin)，取决于输入信号，但从帧存储器读出信号的速率(频率fout)由本系统的时钟频率规定。频率fin，例如为60赫兹(Hz)，频率fout，例如为180Hz。

响应从系统控制电路132输出的控制信号，将R信号、G信号及B信号存储在多个帧存储器内。这时，各帧存储器存储子帧图象的数据。因此，在本实施形态中，当1帧由2个子帧构成时，如备有2个帧存储器就足够了，不需要第3个帧存储器。

这些信号的读出速率，如上所述为fout，在各帧周期内将从各帧存储器的读出动作反复执行2～3次。

在实施形态11中，将各色存储在合计3个帧存储器后，由彩色信号选择电路134依次从3个帧存储器读出必要的信号并生成各子帧图象。但是，如上所述，在本实施形态中，由彩色信号选择电路1340将各色信号映射到帧存储器电路1300，并各将子帧图象存储在对应的帧存储器内。依次读出存储在各帧存储器内的子帧图象的数据。

如上所述，当1帧由2个子帧构成时，按照实施形态11的方式，为存储各帧的所有数据需要用于各色信号的合计3个帧存储器，而与1个帧内所包含的子帧数无关。但是，按照本实施形态，由于将子帧图象直接对帧存储器映射，所以只需将必要的子帧图象的数据存储在帧存储器内即可。其结果是，当1帧由2个子帧构成时，具有帧存储器数或存储器容量只需用实施形态11的三分之二即可的优点。

(实施形态22)

以下，以具有至少一组的液晶元件及双折射元件的组合的图象移动元件为例说明图象的最佳移动方向。

在采用了如图2所示的微型透镜阵列的单板式投影型显示装置的情况下，对象素区域的入射角度按RGB的每种颜色而不同。因此，从图象显示板射出后在图象移动元件内入射到双折射元件的光的角度也随RGB每种颜色而不同。双折射元件，具有从光入射侧倾斜的光学轴，对光入射面垂直入射的光，沿着与包含光学轴和入射光轴的平面(主断面)平行的方向移动。在这种情况下，图象移动的方向，与双折射元件的主断面平行。但是，如对双折射元件的入射面的入射角度随RGB每种颜色而不同，则光的移动方向或移动量就发生变化。

首先，考虑RGB的色分离方向与图象移动方向一致的情况。在这种情况下，由于RGB各色的光平行于双折射元件的主断面入射，所以光的移动方向不因RGB而不同，但移动量改变。移动量的差别很小，可以忽略。

接着，考虑RGB的色分离方向与图象移动方向不一致的情况。在这种情况下，图象移动的方向将按RGB的每种颜色而产生偏离。其结果是，存在着使各色的光不在同一部位重叠的问题。因此，RGB的色分离方向与图象移动方向，最好大致一致。

如图70所示，通常的显示画面，具有短边S1为垂直方向(y方向)、长边S2为水平方向(x方向)的长方形的形状，当依次进行线扫描时，扫描线沿着显示画面的短边方向(y)移动。因此，当使RGB的色分离方向700与显示画面的短边方向(y)一致时，RGB的色分离方向700、即图象移动方向与画面的短边方向(y)一致。因此，具有可以将用于彩色分离的分色镜设计得较小的优点。

(实施形态23)

如图71所示，如将TN型液晶703插入到平行尼科耳配置状态的偏振片(起偏振器)701及偏振片(检偏振器)702之间并测定电压透射率特性，则可以得到如图72所示的结果。这里提到的所谓「透射率」，是透过检偏振器702的直线偏振光的强度对入射到液晶703的直线偏振光的强度的比率。

从图71可以看出，即使没有对TN型液晶703施加电压时，也有少量的光透过，而当对液晶层施加几伏的电压时，光的透过量为极小值。当没有对TN型液晶703施加电压时产生的上述光的漏泄，是由于TN型液晶的残留旋光分散使入射到TN型液晶702的直线偏振光发生少许椭圆偏振而引起的。当具有椭圆偏振光分量的偏振光入射到双折射元件时，所入射的光分离为正常光和异常光，因而使图象变为二重影像，从而将使析象度降低。这种问题，并不是TN型液晶所固有的，其他液晶也会产生。

在本实施形态中，具有即使当在图象移动元件内使液晶元件为OFF状态时也对液晶元件施加不等于零的偏置电压的特征。

另外，在本说明书中，当对液晶元件施加用于控制偏振方向的电压从而使从液晶元件射出的光的偏振面与不施加电压时相比转动约90°时，称为「液晶元件处于ON状态」。另外，当对液晶元件的液晶施加与为使液晶元件变为ON状态所需的电压值(绝对值)相比足够小的电压从而使液晶元件射出具有与液晶元件为ON状态时得到的出射光偏振面大致正交的偏振面的光时，称为「液晶元件处于OFF状态」。

在上述的各实施形态中，当使液晶元件为「OFF状态」时，使施加于液晶元件的液晶层的电压值为零。与此不同，在本实施形态中，具有即使当使图象移动元件内的液晶元件为「OFF状态」时也施加具有不等于零的值(例如2.5伏)的电压(偏置电压)的特征。

另外，如图73所示，偏置电压的最佳值，随液晶的温度而不同。在投影型显示装置的情况下，由于对图象移动元件入射照度高的光，所以易于使使液晶的温度上升。因此，即使在室温下对液晶施加最佳的偏置电压，也将因液晶的温度上升而产生椭圆偏振光分量。因此，最好用温度传感器测定液晶元件的温度并根据所测得的温度适当控制偏置电压的大小。

偏置电压的最佳值，如图74所示，还随光的波长范围而不同。因此，最好将偏置电压设定为使与属于对人的视觉最敏感的波长范围的G光有关的值α为最小值。但是，也可以将偏置电压设定为使RGB三基色中的各值α之差为最小值。

当偏置电压随液晶元件的温度而改变时，偏置电压的值有时也可能变为零，但在本说明书中，仍将这时的施加电压称为「偏置电压」。

(实施形态24)

双折射元件。如上所述，在包含其光学轴的「主断面」内，可以将入射光线分离为正常光和异常光。因此，如入射到双折射元件的光的偏振方向垂直于主断面，则仅为正常光线分量。另一方面，如入射到双折射元件的光的偏振方向平行于主断面，则仅为异常光线分量。如果用液晶元件等将入射光的偏振方向切换为垂直于或平行于双折射元件的主断面，就可以使入射光线在双折射元件的主断面内移动。

上述实施形态9的图象移动元件，可以使图象在画面垂直方向移动。这种图象移动元件，接收在画面垂直方向或水平方向具有偏振方向的入射光，并对这种入射光进行移动动作。

但是，从显示板射出的光的偏振方向，不只是由显示板相对于显示画面的水平方向形成0°或90°，有时也形成45°。特别是，在采用微型透镜阵列的单板方式中，由于必须在色分离方向显示宽的视角，所以，最好是将从液晶显示元件射出的光的偏振方向相对于显示画面的水平方向设定为45°方向。

当从显示板射出的光的偏振方向相对于画面的水平方向倾斜时，有时也要由图象移动元件将图象移动到画面的垂直方向或水平方向。当偏振方向相对于水平方向倾斜的光入射到图32等所示的图象移动元件时，对图象移动元件内的双折射元件入射包含正常光分量和异常光分量两者的光。其结果是，产生将使入射光线被分为2条的问题。

为解决上述问题，只需在从显示板射出的光入射到图象移动元件之前的期间用相位差板等使上述偏振方向转动从而使该偏振方向变为与双折射元件的包含光学轴的面成0°或90°的关系即可。

但是，当用相位差板调节偏振状态时，必须使偏振方向在整个可见光范围或特定的整个波长范围上进行同样的转动。如果用实际的相位差板，则很难在整个可见光范围上转动到使偏振方向相同，因而随着波长偏离中心波长而发生椭圆偏振，并使正常光分量和异常光分量两者入射到双折射元件。其结果是，将光线的一部分移动到不希望的方向，并使图象变为二重影像，因而使析象度降低。

在本实施形态的图象移动元件中，为解决如上所述的问题，将使图象向倾斜方向移动的多个双折射元件组合使用，并由此而将图象移动到画面垂直方向。

参照图75(a)～(c)，从显示板740射出具有相对于画面水平方向(或垂直方向)倾斜的偏振方向的光(直线偏振光)，并入射到第1元件(第1液晶元件)741。第1液晶元件741，根据施加电压在使入射光的偏振方向转动90°的状态和不使偏振方向转动的状态之间进行切换。

在本实施形态中，配置具有与从液晶元件741射出的光的偏振面平行或垂直的光学轴的2个双折射元件742和744，并在2个双折射元件742和744之间配置第2液晶元件743。第2液晶元件743，也根据施加电压在使入射光的偏振方向转动90°的状态和不使偏振方向转动的状态之间进行切换。

在本实施形态中，设置在靠近第1液晶元件741的位置的双折射元件(第1双折射元件)742的主断面(包含光学轴和入射光线的光轴两者的平面)，与设置离第1液晶元件741相对较远的位置的双折射元件(第2双折射元件)744的主断面存在着正交的关系。换句话说，第1双折射元件742的光学轴和第2双折射元件744的光学轴，存在着围绕入射光的光轴转90°(或-90°)的关系。

第1双折射元件742的主断面，与某基准面(这里，为「水平面」)形成θ°的角度，第2双折射元件742的主断面，与上述基准面形成θ′°(＝θ°+90°)的角。现在来考虑偏振方向与第1双折射元件的主断面平行的光入射到双折射元件742的情况。在这种情况下，入射光的光轴，首先移动到与第1双折射元件742的光学轴平行的方向(θ方向)。接着，由第2双折射元件744使偏振方向转动90°后，移动到与第2双折射元件744的光学轴平行的方向(θ′方向)。

这里，设第1双折射元件742的移动量(移动距离)为a、并设第2双折射元件744的移动量(移动距离)为b。在这种情况下，当a和b的关系满足tanθ＝a/b时，第1和第2双折射元件742、744的最终移动方向，与垂直于上述基准面(＝「水平面」)的方向(画面垂直方向)一致。这时的画面垂直方向的图象移动量，等于(a²+b²)的平方根。此外，距离a和b的大小，分别与第1双折射元件742的厚度及第2双折射元件744的厚度成比例。

在上述实施形态中，当θ°为45 °时，θ′为135 °。这时，由于可以满足tan45 °＝a/b＝1的关系，所以可以用由同一材料构成的厚度相同的双折射板制作第1和第2双折射元件。

另外，对于第1元件，除TN型的液晶外，也可以使用垂直取向型液晶、OCB型液晶、强介电性液晶等。

在显示板740中，有时沿着相对于画面水平方向倾斜的方向排列着同色的象素(例如，R色的象素)。在这种情况下，使图象移动方向与垂直于同色象素列的方向一致即可。这种图象移动，只需将2个由同一材料构成的厚度相同的双折射板重叠地配置成使其光学轴的方向一致(θ＝θ′)并使同色象素列的方向与θ方向正交、同时不用第2液晶元件进行偏振方向的切换即可。在这种情况下，也可以使用1个双折射元件，此外，还可以采用将第2液晶元件743去掉的结构。

产业上的可应用性

在本发明的图象显示装置中，通过将来自光源的光例如分离为R、G及B三基色的光束，并将各色的光束入射到图象显示板的对应象素区域，进行R、G及B的调制。然后，一边按时分方式依次切换来自图象显示板的出射光的光路，一边与之对应地依次切换显示图象，从而不仅可以提高光的利用率，而且可以实现高析象度的彩色图象显示。

Claims (23)

1. 一种投影型图象显示装置，备有光源、具有多个可以分别对光进行调制的象素区域的图象显示板、根据波长范围将来自上述光源的光会聚到上述多个象素区域中的对应象素区域的光控制装置、利用由上述图象显示板调制后的光在被投影面上形成图象的光学系统，该投影型图象显示装置的特征在于：备有根据构成上述图象的各帧图象的数据生成多个子帧图象的数据并由上述图象显示板按时分方式显示上述多个子帧图象的电路、及使从由上述图象显示板显示出的上述多个子帧图象中选择出的子帧图象在上述被投影面上移动的图象移动元件，并使由上述图象显示板的不同象素区域调制后的属于不同波长范围的光依次照射上述被投影面上的同一区域，上述光控制装置，根据波长范围将来自上述光源的光导向同一面内所包含的不同方向，上述图象移动元件，使上述子帧图象在平行于上述面的方向移动。

2. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象的显示切换，通过上述图象显示板的面写入进行，而且，以与上述切换同步的方式执行上述移动动作。

3. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象的显示切换，通过上述图象显示板的线扫描进行，而且，以与上述切换同步的方式执行上述移动动作。

4. 根据权利要求3所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述被投影面上的上述子帧的移动方向，与上述图象显示板的扫描方向相同。

5. 根据权利要求3所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述被投影面上的上述子帧的移动方向，与上述图象显示板的扫描方向不一致。

6. 根据权利要求3所述的投影型图象显示装置，其特征在于：在上述被投影面上，上述子帧图象的显示区域增加的速度与上述图象移动元件的移动区域增加的速度一致。

7. 根据权利要求3所述的投影型图象显示装置，其特征在于：对上述象素区域的各行，可以改变扫描开始与上述图象移动元件的光路移动开始之间的时间间隔。

8. 根据权利要求3所述的投影型图象显示装置，其特征在于：对上述象素区域的各行，预先设定扫描开始与上述图象移动元件的光路移动开始之间的时间间隔。

9. 根据权利要求8所述的投影型图象显示装置，其特征在于：对上述象素区域的各行，使上述图象移动元件的光路移动的开始在扫描开始之后执行。

10. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：使构成第n+1个(n为正整数)帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向，与使构成第n个帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向相同。

11. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：使构成第n+1(n为正整数)帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向，与使构成第n帧图象的子帧图象在上述被投影面上移动的方向相反，第n+1帧图象的第1个子帧图象，相对于第n帧图象的最后1个的子帧图象没有移动。

12. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：构成各帧图象的子帧图象数为2个，并依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的2个不同位置。

13. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：构成各帧图象的子帧图象数为2个，依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的3个不同位置，并使上述子帧图象的移动周期为帧周期的1.5倍。

14. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：构成各帧图象的子帧图象数为4个以上，并依次将各子帧图象显示在上述被投影面上的3个不同位置，构成各帧图象的4个以上的子帧图象中的至少2个子帧图象，显示在上述被投影面上的同一位置。

15. 根据权利要求14所述的投影型图象显示装置，其特征在于：显示在上述被投影面上的同一位置的上述至少2个子帧图象，包含显示黑色的子帧图象。

16. 根据权利要求14所述的投影型图象显示装置，其特征在于：显示在上述被投影面上的同一位置的上述至少2个子帧图象，包含亮度减低了的子帧图象。

17. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：在上述被投影面上移动的上述子帧图象的运动模式具有周期性，上述运动模式的1个周期至少包含着2次约为2个象素间距的移动。

18. 根据权利要求9所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象运动模式的1个周期，从根据分别依次显示的3个子帧图象的移动规定的6种子集中选择出的多个子集的组合构成，上述6种子集，属于与移动方向存在着对称关系的2个群中的任何一个。

19. 根据权利要求18所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象运动模式的1个周期，交替地包含着从上述2个群的每一个中选择出的子集。

20. 根据权利要求18所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象运动模式的1个周期，由依次显示的18个子帧图象的移动构成，并交替地包含着从上述2个群的每一个中选择出的6个子集。

21. 根据权利要求18所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述子帧图象运动模式的1个周期，由依次显示的6个子帧图象的移动构成，并包含着从上述2个群的每一个中逐一选择出的2个子集。

22. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：上述被投影面上的上述子帧的移动量，是在上述被投影面上沿上述移动方向测定的象素间距的大约整数倍。

23. 根据权利要求1所述的投影型图象显示装置，其特征在于：当由上述图象显示板显示的上述子帧图象切换到下一个子帧时，将由上述图象显示板调制后的光遮断，以使其不能到达上述被投影面。

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