CN111726595B - 光学模块及其控制方法以及投射型显示装置 - Google Patents

光学模块及其控制方法以及投射型显示装置 Download PDF

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Abstract

光学模块及其控制方法以及投射型显示装置。抑制在通过像素移位使显示图像高分辨率化时由于液晶的响应速度的延迟引起的显示不良。光学模块(2)具备光源部(3)、光调制元件(4)以及像素移位机构(5)。光调制元件(4)的各像素(10)具备R光入射的第一子像素(11)、B光入射的第二子像素(12)以及G光入射的第三子像素(13)及第四子像素(14)。第三子像素(13)和第四子像素(14)沿作为光调制元件(4)的扫描方向的第一方向(F1)排列，像素移位机构(5)使影像光(L)的光路向与扫描方向(第一方向(F1))交叉的第二方向(F2)移位。光调制元件(4)通过交错方式被驱动，因此，能够使像素移位与子像素的写入数据的同步不匹配的产生部位在画面上分散。

Description

光学模块及其控制方法以及投射型显示装置
技术领域
本发明涉及光学模块及其控制方法以及投射型显示装置。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种使用1张液晶面板作为光调制元件的单板式投影仪。该投影仪具备作为像素移位机构发挥功能的偏振方向控制用液晶面板，该像素移位机构使透过了液晶面板的影像光的光路偏移而使投影到屏幕上的像素位置移位。偏振方向控制用液晶面板通过对施加电压的接通断开进行切换，使光路向规定方向移位。由此，进行使投影到屏幕上的各像素的像素位置移动的像素移位。
在专利文献1中，将具有比液晶面板的像素数多的像素数的图像信号分解为多个图像信号，与移位动作同步地进行时间分割显示。例如，在进行向1个方向(水平方向、斜45度方向等)偏离像素间距的1/2的像素移位的情况下，将在1帧中显示的图像分解为2个图像，与移位动作同步地切换图像。或者，在进行向2个方向(水平方向和垂直方向)分别偏离像素间距的1/2的像素移位的情况下，根据移位方向的组合，存在4个移位位置，因此，将在1帧中显示的图像设为4个图像，与移位动作同步地切换显示图像。由此，在屏幕上，显示图像与以比像素间距小的间距进行的像素移位同步地进行切换，因此，能够增加表观的像素数，能够使投影到屏幕的图像高分辨率化。
专利文献1：日本特开平4-63332号公报
发明内容
发明要解决的问题
在通过像素移位实现高分辨率化的情况下，如果被用作光调制元件的液晶面板的各像素的改写定时与移位动作的定时偏离，则屏幕上显示的子像素的显示内容与本来应显示的显示内容偏离，造成移位位置与显示内容的同步不匹配，因此，显示质量下降。例如，在以非交错方式(非交错方式)进行光调制元件即液晶面板的驱动的情况下，从画面的上至下依次改写1帧的全部像素，在从1帧的改写的初期到末期为止的期间产生移位位置与显示内容的偏离。例如，在1帧的改写的初期取得了移位位置与显示内容的同步的情况下，越接近1帧的改写的末期，则越易于产生移位位置与显示内容的偏离。因而，在末期被改写的显示区域内易于产生显示内容与移位位置的同步不匹配，因此，容易感觉出面内不均，显示质量容易下降。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的光学模块的特征在于，具有按每个像素对入射的光进行调制的光调制元件、以及像素移位机构，上述光调制元件通过交错方式被驱动，上述光调制元件的各像素具备供第一色光或第二色光入射的第一子像素、供上述第一色光和上述第二色光中的与向上述第一子像素入射的色光不同的色光入射的第二子像素、以及供第三色光入射的第三子像素及第四子像素，上述第三子像素和上述第四子像素沿上述光调制元件的扫描方向排列，上述像素移位机构使上述光调制元件在与上述扫描方向交叉的方向上移位。
本发明所涉及的投射型显示装置的特征在于，具有上述的光学模块以及将从上述光学模块入射的影像光放大投射的投射光学系统。
本发明所涉及的光学模块的控制方法的特征在于，该光学模块具有按每个像素对入射的光进行调制的光调制元件、以及像素移位机构，上述光调制元件的各像素具备供第一色光或第二色光入射的第一子像素、供上述第一色光和上述第二色光中的与向上述第一子像素入射的色光不同的色光入射的第二子像素以及供第三色光入射的第三子像素及第四子像素，将上述第三子像素和上述第四子像素排列的方向作为扫描方向，通过交错方式驱动上述光调制元件，使上述光调制元件在与上述扫描方向交叉的方向上移位。
附图说明
图1是示出作为具备实施方式1的光学模块的投射型显示装置的一例的投影仪的光学结构的说明图。
图2是示意性地示出实施方式1的液晶面板和各像素的平面结构的说明图。
图3是示出实施方式1的像素移位的状态迁移图。
图4是各像素的1帧的改写数据。
图5是示出实施方式1中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
图6是示出比较例1中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
图7是示出实施方式2的像素移位的状态迁移图。
图8是示出实施方式2中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
图9是示出比较例2中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
图10是示意性地示出实施方式3的液晶面板和各像素的平面结构的说明图。
图11是示意性地示出实施方式3的光学模块中的光源的一部分和入射位置调换机构的说明图。
图12是示出实施方式3的像素移位和色光的调换的状态迁移图。
图13是示出实施方式3中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
图14是示出比较例3中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。
标号说明
1投影仪；2光学模块；3光源部；4光调制元件；5像素移位机构；6投射光学系统；10像素；10A屏幕上端的像素位置；10B屏幕中央的像素位置；10C屏幕下端的像素位置；11第一子像素；11A、11B、11C、11D子像素位置；12第二子像素；13第三子像素；14第四子像素；30光源；30A第一光源；30B第二光源；31光学系统；33入射位置调换机构；34A第一光学元件；34B第二光学元件；35第三光学元件；40液晶面板；41显示区域；100屏幕；F1第一方向；F2第二方向；F3第三方向；L影像光；LB B光用激光光源；LR R光用激光光源；P1第一移位位置；P11第一位置；P12第二位置；P13第三位置；P14第四位置；P2第二移位位置；P3第三移位位置；P4第四移位位置；λ液晶面板的像素间距；Aλ屏幕上的像素间距。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，参照附图，说明本发明的例示性的实施方式。图1是示出作为具备实施方式1的光学模块2的投射型显示装置的一例的投影仪1的光学结构的说明图。投影仪1是基于从外部输入的影像信号而在屏幕100上显示影像的装置。投影仪1具备光学模块2和投射光学系统6。光学模块2具备光源部3、光调制元件4以及像素移位机构5。图1所示的投影仪1是利用1个光调制元件4对R光(红色光)、G光(绿色光)、B光(蓝色光)这3种色光进行调制的所谓的单板式投影仪。在本说明书中，R光(红色光)是第一色光，B光(蓝色光)是第二色光，G光(绿色光)是第三色光。
光源部3具备射出R光、G光、B光的光源30以及将从光源30射出的R光、G光、B光入射到光调制元件4的各像素的光学系统31。作为光源30，例如使用半导体激光器等激光光源。此外，光源30也可以是与激光光源不同的结构。例如，也可以是如下结构：使用选择性地反射R光、G光、B光的分色镜或选择性地透射R光、G光、B光的滤色器等光学元件以及白色光源，射出R光、G光、B光。
光调制元件4根据图像信息在各像素10中对从光源部3射出的R光、G光、B光进行调制，生成全彩的影像光L。在实施方式1中，光调制元件4是透射型的液晶面板40。从光调制元件4射出的影像光L经由像素移位机构5向投射光学系统6入射，被投射光学系统6放大后向屏幕100投射。
图2是示意性地示出实施方式1的液晶面板40和各像素10的平面结构的说明图。像素10呈矩阵状地排列在液晶面板40的显示区域41。此外，在图2中，将像素10比实际放大地进行了显示。在各像素10中，沿作为液晶面板40的扫描方向的第一方向F1以及与第一方向F1正交的第二方向F2的各个方向各排列有2个子像素。如图2所示，各像素10具备第一子像素11、第二子像素12、第三子像素13以及第四子像素14。
在构成各像素10的4个子像素中，如以下这样分配R光、G光、B光。R光和B光中的任意一个向第一子像素11入射。R光和B光中的与向第一子像素11入射的色光不同的色光向第二子像素12入射。在实施方式1中，以R光向第一子像素11入射、B光向第二子像素12入射的结构为例进行说明，但也可以采用B光向第一子像素11入射、R光向第二子像素12入射的结构。
G光向第三子像素13和第四子像素14入射。G光入射的第三子像素13和第四子像素14沿作为液晶面板40的扫描方向的第一方向F1排列。
液晶面板40具备以与液晶面板40的像素间距λ相同的间距排列的微透镜阵列。以互不相同的角度向微透镜阵列入射的R光、G光、B光分别向光调制元件4的各像素10内的子像素会聚。
像素移位机构5配置在光调制元件4与投射光学系统6之间。像素移位机构5使从光调制元件4射出的影像光L在屏幕100上的投射位置移位(所谓的像素移位)。作为像素移位机构5，例如使用如下的机构：使用致动器对透射影像光L的玻璃等透光性基板的姿态进行变更，由此，利用折射而使影像光L的光路移位。
在本实施方式中，像素移位机构5使影像光L的光路向第一方向F1以及与第一方向F1正交的第二方向F2移位。因而，通过像素移位，在屏幕100上显示的各像素10在第一方向F1和第二方向F2上偏离地显示。利用比使液晶面板40的像素间距λ乘以投射倍率A而得的屏幕100上的像素间距Aλ小的量的像素移位，使屏幕100上显示的全彩的显示图像高分辨率化。
像素移位机构5具备使透射影像光L的透光性基板绕规定的轴线摆动的机构作为使光路向第一方向F1和第二方向F2移位的机构。例如，在使光路向第一方向F1移位的情况下，使透光性基板绕与第一方向F1正交的第一轴线摆动。另外，在使光路向第二方向F2移位的情况下，使透光性基板绕与第二方向F2正交的第二轴线摆动。
此外，像素移位机构5不限于这种结构。例如，也可以是使透射影像光L的光学元件的折射状态在电性上产生变化的结构。或者，也能够使用这样的面板移位机构：通过进行利用压电致动器、步进电动机等致动器使液晶面板40本身向像素移位方向移动的面板移位动作，使影像光L在屏幕100上的投射位置移位。
图3是示出实施方式1的像素移位的状态迁移图。图3所示的第一移位位置P1、第二移位位置P2以及第三移位位置P3是被投射影像光L的投射面上的位置，在本方式中，是在像素10中被调制后的影像光L在屏幕100上的投射位置。如图2所示，在液晶面板40的像素间距为λ情况下，在设向屏幕100投射时的投射倍率为A时，屏幕100上的像素间距为Aλ。如图3所示，在液晶面板40的各像素10中的各子像素中分别调制后的光通过第一方向F1和第二方向F2的像素移位依次投射到屏幕100上的4个移位位置。4个移位位置是第一移位位置P1、相对于第一移位位置P1向第一方向F1偏离了1/2Aλ的第二移位位置P2、相对于第二移位位置P2向第二方向F2偏离了1/2Aλ的第三移位位置P3以及相对于第三移位位置P3向第一方向F1偏离了1/2Aλ的第四移位位置P4。第四移位位置P4相对于第一移位位置P1向第二方向F2偏离了1/2Aλ。
光学模块2在液晶面板40的显示画面被改写1次的1帧的显示期间内将向第一移位位置P1、第二移位位置P2以及第三移位位置P3、第四移位位置P4的像素移位按此顺序进行1次。因而，移位位置的移动是以1帧的改写周期的1/4的周期进行的。例如，在每1秒显示60帧图像的情况下，每1秒进行240次移位位置的移动。
在实施方式1中，进行移位方向为2个方向、移位位置的数量为4的像素移位(以下称为2轴移位4值的像素移位)。由此，在屏幕100上，在使液晶面板40的像素间距λ乘以投射倍率A而得的像素间距Aλ的1/2的像素间距的每个区域，在1帧的显示期间内以时间分割方式投射R光、G光、B光的全部色光。因而，能够在表观上使第一方向F1的分辨率为2倍且使第二方向F2的分辨率为2倍。
(液晶面板的驱动方式)
实施方式1的光学模块2以交错方式驱动液晶面板40。即，在对排列于显示区域41的像素10进行改写时，不是从上到下逐列地依次改写，而是间隔1列地进行改写。在实施方式1中，各像素10在上下方向上具备2列沿扫描方向(第一方向F1)排列的子像素，通过间隔1列地对子像素的列进行改写来进行1帧的改写。例如，先对所有像素的第奇数列的子像素的列进行改写，之后对所有像素的第偶数列的子像素的列进行改写。
图4是各像素10的1帧的改写数据。在图4中，G1、G2、G3、G4是用于对G光进行调制的数据。另外，R1、R2、R3、R4是用于对R光进行调制的数据，B1、B2、B3、B4是用于对B光进行调制的数据。如图4所示，第一子像素11与在4个移位位置间移动1圈的像素移位同步地如R3→R4→R1→R2这样进行改写。另外，第二子像素12如B4→B3→B2→B1这样进行改写。另外，第三子像素13如G1→G2→G3→G4这样进行改写，第四子像素14如G2→G1→G4→G3这样进行改写。
图5是示出实施方式1中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。图5所示的数据的排列示出了与移位动作同步地进行了图4所示的1帧的数据改写的情况下在屏幕100上的3个部位的像素位置10A、10B、10C中分别按每个子像素改写显示内容的状况。在此，像素位置10A是屏幕上端的像素位置，像素位置10B是屏幕中央的像素位置，像素位置10C是屏幕下端的像素位置。t＝0、1/4T、2/4T、3/4T、T的各时刻是移位动作的时刻。另外，T是1帧的改写周期。
在图5中，为了易于观看数据，用实线包围对G光进行调制的数据。另外，用虚线包围对B光进行调制的数据，用点划线包围对R光进行调制的数据。在图5中，对数据附加有-的是表示极性产生了反转。这是因为，为了在实际的数据改写中取得极性的平衡，连续写入极性产生反转的数据。例如，在写入G1的数据时，连续写入极性产生了反转的数据(G1-)。
在图5中，分别用标号11A、12A、13A、14A表示屏幕上端的像素位置10A中的4个子像素位置。子像素位置11A、12A、13A、14A是像素位置10A处于图3所示的第一移位位置P1时在第一子像素11、第二子像素12、第三子像素13、第四子像素14中调制后的光所投射的位置。同样地分别用标号11B、12B、13B、14B表示屏幕中央的像素位置10B中的4个子像素位置，分别用标号11C、12C、13C、14C表示屏幕下端的像素位置10C中的4个子像素位置。
在实施方式1中，以交错方式驱动液晶面板40，因此，在各像素10中，先改写沿第一方向F1排列的2列的子像素中的上侧的列的子像素即第三子像素13、第四子像素14。在进行1帧的改写时，所有的像素10的第三子像素13、第四子像素14被改写，之后，所有的像素10的第一子像素11、第二子像素12被改写。第三子像素13、第四子像素14是G光入射的子像素，因此，在交错驱动的前半段，G光入射的子像素的列被改写，在后半段，R光和B光入射的子像素的列被改写。
在图5中，反转显示的数据是移位位置与显示内容的同步不匹配的产生部位。移位位置与显示内容的同步不匹配随着时间相对于移位位置与显示内容同步的时刻偏离而增加。在实施方式1中，在屏幕中央的像素位置10B的改写的时刻，使移位动作与显示内容同步。
在交错方式中，在间隔1列地对整个画面进行改写之后对剩余的列进行改写，因此，同步不匹配的子像素位置在屏幕100上是分散的。例如，关于在1帧的改写处理的前半段显示内容被改写的G色的子像素位置，并不是不匹配的产生部位集中在上端的像素位置10A，而是不匹配的产生部位分散在上端的像素位置10A和中央的像素位置10B中的G色的子像素位置。另外，关于在1帧的改写处理的后半段显示内容被改写的R色、B色的子像素位置，并不是不匹配的产生部位集中在下端的像素位置10C，而是不匹配的产生部位分散在下端的像素位置10C和中央的像素位置10B中的R色、B色的子像素位置。
图6是示出比较例1中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。比较例1与实施方式1的不同之处仅在于，不是以交错方式而是以非交错方式(非交错方式)驱动液晶面板40。其结果，如图6所示，在中央的像素位置10B处不产生同步不匹配，同步不匹配的产生部位集中在上端的像素位置10A和下端的像素位置10C。
另外，不仅在同步不匹配的分布上，在产生量上，实施方式1也少于比较例1。例如，在图6所示的比较例1的分布中，同步不匹配的产生部位数为64，与此相对，在图5所示的实施方式1的分布中，同步不匹配的产生部位数减少为48。
(实施方式1的主要作用效果)
如上所述，实施方式1的光学模块2具有按每个像素对入射的光进行调制的光调制元件4以及像素移位机构5，光调制元件4以交错方式被驱动。光调制元件4的各像素10具备第一色光(R光)或第二色光(B光)入射的第一子像素11以及第一色光(R光)和第二色光(B光)中的与向第一子像素11入射的色光不同的色光入射的第二子像素12。另外，各像素10具备第三色光(G光)入射的第三子像素13和第四子像素14，第三子像素13和第四子像素14沿光调制元件4的像素改写时的扫描方向即第一方向F1排列。而且，像素移位机构5使在光调制元件4中调制后的影像光L入射的位置向与作为扫描方向的第一方向F1交叉的第二方向F2移位。
另外，关于实施方式1的光学模块2的控制方法，在光调制元件4的各像素10具备第一色光(R光)或第二色光(B光)入射的第一子像素11、第一色光(R光)和第二色光(B光)中的与向第一子像素11入射的色光不同的色光入射的第二子像素12以及第三色光(G光)入射的第三子像素13及第四子像素14的情况下，以第三子像素13和第四子像素14排列的第一方向F1为扫描方向，以交错方式驱动光调制元件4，使在光调制元件4中调制后的影像光L入射的位置向与作为扫描方向的第一方向F1交叉的第二方向F2移位。
这样，在实施方式1中，进行包括与G光入射的子像素排列的方向即第一方向F1交叉的方向(第二方向F2)的像素移位的2个方向的像素移位。因而，通过与移位动作同步地切换子像素的显示内容，在屏幕100上，在使液晶面板40的像素间距λ乘以投射倍率A而得的像素间距Aλ的1/2的像素间距的每个区域，在1帧的显示期间内以时间分割方式投射R光、G光、B光的全部色光。因而，能够在表观上使第一方向F1的分辨率为2倍且使第二方向F2的分辨率为2倍。由此，能够显示高分辨率化的图像。
另外，在实施方式1中，通过以交错方式驱动液晶面板40，使像素移位与子像素的写入数据的同步不匹配的产生部位在画面上分散。由此，面内不均的产生得到抑制，因此，能够提高清晰度，能够提高显示质量。
另外，在实施方式1中，第三色光是G光(绿色光)，使G光入射的子像素(第三子像素13、第四子像素14)沿与液晶面板40的扫描方向一致的第一方向F1排列。因而，在液晶面板40的显示区域，G光入射的子像素(第三子像素13、第四子像素14)的列与R光及B光入射的子像素(第一子像素11、第二子像素12)的列交替排列，因此，通过以交错方式进行驱动，G光入射的子像素的写入在1帧的改写处理的前半段结束。由此，不易产生G光入射的子像素中的同步不匹配。在此，G光(绿色光)是相比于R光(红色光)和B光(蓝色光)而言，人眼的可视灵敏度大，对图像的明亮度、清晰度的贡献度大的色光。波长555nm的光是最明亮的色光，这是一种稍带黄绿色的绿色光。在实施方式1中，作为G光(绿色光)，使用包含最明亮的波长(555nm)的光，例如使用500nm～600nm的范围内的波长的色光。另外，作为R光(红色光)，例如能够使用610nm～750nm的范围内的波段的色光，作为B光(蓝色光)，例如能够使用430nm～460nm的范围内的波段的色光。通过减少G光(绿色光)入射的子像素的同步不匹配，能够使G光的显示稳定。由此，能够抑制由同步不匹配引起的明亮度的下降。因而，能够增加清晰度，提高显示质量。
在实施方式1中，在将光调制元件4的扫描方向设为第一方向F1的情况下，如上所述，第三子像素13和第四子像素14沿第一方向F1排列。而且，第一子像素11和第二子像素12在相对于第三子像素13和第四子像素14在与第一方向F1交叉的第二方向F2上不同的位置处沿第一方向F1排列。即，在将第一方向F1和第二方向F2中的一方设为行方向、另一方设为列方向的情况下，第一子像素11、第二子像素12、第三子像素13以及第四子像素14排列为2行2列。因而，通过进行第一方向F1和第二方向F2的像素移位，能够向在投射面上排列为格子状的4个区域分别以时间分割方式投射R光、B光、G光，使得在表观上如独立的像素那样进行显示，使第一方向F1的分辨率和第二方向F2的分辨率分别成为2倍。
(实施方式2)
实施方式1是进行移位方向为2个方向、移位位置的数量为4的像素移位的方式，但是像素移位的方式不限于实施方式1的方式。实施方式2的光学模块2进行移位方向为1个方向、移位位置的数量为2的像素移位(以下称为1轴移位2值的像素移位)。以下，说明与实施方式1不同的部分，省略共通的部分的说明。
图7是示出实施方式2中的像素移位的状态迁移图。在实施方式2中，像素移位机构5使影像光L的光路向作为像素10的对角方向的第三方向F3移位。通过像素10被调制后的色光通过第三方向F3的像素移位而依次向屏幕100上的第一移位位置P1和第二移位位置P2投射。第二移位位置P2是相对于第一移位位置P1分别向第一方向F1和第二方向F2偏离1/2Aλ的位置。与这种像素移位同步地对第一子像素11、第二子像素12、第三子像素13、第四子像素14的数据进行改写，由此，在表观上使显示于屏幕100的图像高分辨率化。
图8是示出实施方式2中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。在实施方式2中，与实施方式1同样地通过交错方式来驱动液晶面板40。其结果，与实施方式1同样地，关于在1帧的改写处理的前半段显示内容被改写的G色的子像素位置，不匹配的产生部位分散在上端的像素位置10A和中央的像素位置10B中的G色的子像素位置。另外，关于在1帧的改写处理的后半段被改写的R色、B色的子像素位置，不匹配的产生部位分散在下端的像素位置10C和中央的像素位置10B中的R色、B色的子像素位置。
图9是示出比较例2中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。比较例2与实施方式2的不同之处仅在于不是以交错方式而是以非交错方式(非交错方式)驱动液晶面板40。其结果，如图9所示，在中央的像素位置10B处不产生同步不匹配，同步不匹配的产生部位集中在上端的像素位置10A和下端的像素位置10C。
另外，不仅在同步不匹配的分布上，在产生量上，实施方式2也少于比较例2。例如，在图9所示的比较例2的分布中，同步不匹配的产生部位数为32，与此相对，在图8所示的实施方式2的分布中，同步不匹配的产生部位数减少到24。
(实施方式2的主要的作用效果)
实施方式2进行1轴移位2值的像素移位，因此，通过与移位动作同步地对子像素的显示内容进行切换，能够在表观上显示以比对液晶面板40的像素间距λ乘以投射倍率A得到的屏幕100上的像素间距Aλ小的像素间距进行了高分辨率化的图像。
另外，在实施方式2中，也与实施方式1同样地，通过以交错方式驱动液晶面板40，能够使像素移位与子像素的写入数据的同步不匹配的产生部位在画面上分散。由此，面内不均的产生得到抑制，因此能够提高清晰度，能够提高显示质量。
(实施方式3)
实施方式3的光学模块2通过将1个方向的像素移位与向子像素入射的R光及B光的调换进行组合来进行向4种状态迁移的像素移位(以下称为1轴移位4值+RB调换)，来使显示图像高分辨率化。
图10是示意性地示出实施方式3的液晶面板40和各像素10的平面结构的说明图。在实施方式3中，R光和B光中的任一方入射到第一子像素11。R光和B光中的与入射到第一子像素11的色光不同的色光向第二子像素12入射。例如，R光向第一子像素11入射，B光向第二子像素12入射。或者，B光向第一子像素11入射，R光向第二子像素12入射。G光向第三子像素13及第四子像素14入射。如图10所示，将向第三子像素13入射的G光设为Ga光，将向第四子像素14入射的G光设为Gb光。
图11是示意性地示出实施方式3的光学模块2中的光源30的一部分和入射位置调换机构33的说明图。在实施方式3中，光学系统31具备将R光与B光的入射位置进行调换的入射位置调换机构33。实施方式3的光源部3通过入射位置调换机构33将R光与B光交替调换地向各像素10中包含的第一子像素11及第二子像素12入射。
如图11所示，实施方式3的光源30具备第一光源30A和第二光源30B。在图11中，省略了射出G光的光源的图示。第一光源30A和第二光源30B分别各具备一个R光用激光光源LR和一个B光用激光光源LB。以仅使R光用激光光源LR和B光用激光光源LB中的任一方点亮的方式控制第一光源30A和第二光源30B各自的接通断开。另外，以使互不相同的色光的激光光源点亮的方式同步地控制第一光源30A和第二光源30B。
入射位置调换机构33具备第一光学元件34A、第二光学元件34B以及第三光学元件35。从第一光源30A射出的R光和B光向第一光学元件34A入射。从第二光源30B射出的R光和B光向第二光学元件34B入射。另外，从第一光学元件34A和第二光学元件34B射出的光向第三光学元件35入射。第一光学元件34A将入射的R光和B光以同一光路射出。另外，第二光学元件34B也将入射的R光和B光以同一光路射出。
从第一光学元件34A及第二光学元件34B向第三光学元件35入射的色光从第三光学元件35向微透镜阵列入射。来自第一光学元件34A的色光从微透镜阵列向第一子像素11入射。另外，来自第二光学元件34B的色光从微透镜阵列向第二子像素12入射。因而，通过对第一光源30A和第二光源30B中的R光用激光光源LR和B光用激光光源LB的接通断开进行控制，能够将R光和B光交替调换地向第一子像素11及第二子像素12入射。
实施方式3的像素移位机构5使影像光L的光路向与G光入射的第三子像素13、第四子像素14的排列方向交叉的方向即第二方向F2移位。即，像素移位机构5使影像光L的光路向与液晶面板40的扫描方向即第一方向F1交叉的第二方向F2移位。
图12是示出实施方式3的像素移位和色光的调换的状态迁移图。图12所示的第一移位位置P1和第二移位位置P2是影像光L所投射的投射面上的位置，在本方式中是在像素10中被调制后的光所投射的屏幕100上的投射位置。如图10所示，在液晶面板40的像素间距为λ情况下，在设向屏幕100投射时的投射倍率为A时，屏幕100上的像素间距为Aλ。如图12所示，在液晶面板40的各像素10中的各子像素中分别被调制后的光交替地以规定时间向第一移位位置P1和第二移位位置P2投射，该第二移位位置P2相对于第一移位位置P1向第二方向F2偏离了屏幕100上的像素间距Aλ的二分之一。第一移位位置P1具备在子像素中被调制后的光入射的第一位置P11、第二位置P12、第三位置P13、第四位置P14。第一位置P11～第四位置P14分别是将第一移位位置P1分割为4个后的区域中的一个区域。
像素移位机构在使影像光L位于第一光路的第一状态与使影像光L位于第二光路的第二状态之间进行迁移，其中，所述第一光路是在第三子像素13中被调制后的光向第二位置P12入射且在第四子像素14中被调制后的光向第一位置P11入射的光路，所述第二光路是在第三子像素13中被调制后的光向第四位置P14入射且在第四子像素14中被调制后的光向第三位置P13入射的光路。
无论在第一状态和第二状态中的哪个状态下，光源部3均对第三子像素13和第四子像素14入射G光(Ga光或Gb光)。也就是说，向第三子像素13和第四子像素14入射的光在1帧的期间内不变化。另一方面，在处于第一状态的期间，将R光和B光进行调换地向第一子像素11和第二子像素12进行照射。另外，在处于第二状态的期间，也同样地将R光和B光进行调换地照射。
即，光源部3在像素移位机构5处于第一状态的期间向第一子像素11入射R光之后再入射B光，向第二子像素12入射B光之后再入射R光。另外，在像素移位机构5处于第二状态的期间，向第一子像素11入射B光之后再入射R光，向第二子像素12入射R光之后再入射B光。
在实施方式3中，第二方向F2的像素移位与向沿第一方向F1排列的子像素入射的R光与B光的调换以同一周期且错开规定的期间(例如，像素移位的周期的1/2的期间)地进行。其结果，分别向第一位置P11、第二位置P12、第三位置P13、第四位置P14以时间分割方式投射R光、B光、Ga光、Gb光的全部的色光。即，向第一位置P11以时间分割方式按Gb光→Gb光→B光→R光的顺序投射3色的色光，向第二位置P12以时间分割方式按Ga光→Ga光→R光→B光的顺序投射3色的色光。另外，向第三位置P13以时间分割方式按R光→B光→Gb光→Gb光的顺序投射3色的色光，向第四位置P14以时间分割方式按B光→R光→Ga光→Ga光的顺序投射3色的色光。
因而，在实施方式3中，能够在第一位置P11、第二位置P12、第三位置P13以及第四位置P14的所有位置中，在1帧的显示期间内以时间分割方式投射调制后的R光、B光、G光(Ga光或Gb光)。因而，能够在4个区域通过R光、B光、G光的叠加来如独立的像素那样进行显示，因此能够在表观上使第一方向F1的分辨率成为2倍且使第二方向F2的分辨率成为2倍。因而，能够显示高分辨率化的图像。
图13是示出实施方式3中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。在实施方式3中，与实施方式1、2同样地通过交错方式驱动液晶面板40。其结果，与实施方式1、2同样地，关于在1帧的改写处理的前半段显示内容被改写的G色的子像素位置，不匹配的产生部位分散在上端的像素位置10A和中央的像素位置10B中的G色的子像素位置。另外，关于在1帧的改写处理的后半段显示内容被改写的R色、B色的子像素位置，不匹配的产生部位分散在下端的像素位置10C和中央的像素位置10B中的R色、B色的子像素位置。
图14是示出比较例3中的同步不匹配的产生部位的分布的说明图。比较例3与实施方式3不同之处仅在于不是以交错方式而是以非交错方式(非交错方式)驱动液晶面板40。其结果，如图14所示，在中央的像素位置10B不产生同步不匹配，同步不匹配的产生部位集中在上端的像素位置10A和下端的像素位置10C。
另外，不仅在同步不匹配的分布上，在产生量上，实施方式3也少于比较例3。例如，在图14所示的比较例3的分布中，同步不匹配的产生部位数为48，与此相对地，在图13所示的实施方式3的分布中，同步不匹配的产生部位数减少到36。
(实施方式3的主要的作用效果)
如以上那样，实施方式3的光学模块2除了具备实施方式1的结构以外还具备以下的结构。即，在实施方式3的光学模块2中，像素移位机构5在第一状态和第二状态之间进行迁移，所述第一状态是使在第三子像素13中被调制后光向第一位置P11入射且使在第四子像素14中被调制后的光向第二位置P12入射的状态，所述第二状态是使在第三子像素13中被调制后的光向第三位置P13入射且使在第四子像素14中被调制后的光向第四位置P14入射的状态。另外，在像素移位机构5处于第一状态的期间，向第一子像素11入射第一色光(R光)之后再入射第二色光(B光)，向第二子像素12入射第二色光(B光)之后再入射第一色光(R光)，在像素移位机构5处于第二状态的期间，向第一子像素11入射第二色光(B光)之后再入射第一色光(R光)，向第二子像素12入射第一色光(R光)之后再入射第二色光(B光)。
这样，在实施方式3中，将与光调制元件4的像素改写时的扫描方向即第一方向F1交叉的第二方向F2的像素移位和针对第一子像素11和第二子像素12的R光与B光的调换以同一周期且以比各周期短的期间的量(例如，各周期的1/2的期间的量)错开定时地进行。由此，能够在1帧内将调制后的R光、B光、G光(Ga光或Gb光)以时间分割方式向屏幕100上的第一位置P11、第二位置P12、第三位置P13以及第四位置P14的4个区域的各个区域投射。因而，能够通过R光、B光、G光(Ga光或Gb光)的叠加来如独立的像素那样显示4个区域，因此能够在表观上使第一方向F1的分辨率成为2倍且使第二方向F2的分辨率成为2倍。因而，能够显示高分辨率化的图像。
另外，在实施方式3中，通过交错方式驱动液晶面板40，由此能够与实施方式1、2同样地使像素移位与子像素的写入数据的同步不匹配的产生部位在画面上分散。由此，面内不均的产生得到抑制，因此能够提高清晰度，能够提高显示质量。
在实施方式3中，像素移位为1个方向，移位位置的数量为2。因而，与通过2个方向的像素移位在4个移位位置中移动来进行高分辨率化的情况相比，移位位置的数量少，像素移位的频度少。因此，与像素移位同步地对子像素的显示内容进行切换的频度少，因此，由于液晶的响应时间的延迟而引起子像素的显示内容与移位位置的同步不匹配的期间的比例少。由此，能够通过高分辨率化来提高显示质量。
在依次对在显示区域41排列的像素10进行驱动的液晶面板40的情况下，从显示区域41的一端驱动到另一端大概花费帧频分之一的时间，因此，存在产生面内时间差、产生进行时间分割显示的各子像素的显示内容与移位位置的同步不匹配的担忧，但是，在实施方式3中，如上所述，与像素移位同步地对子像素的显示内容进行切换的频度少。因而，由于伴随液晶的依次写入驱动的面内时间差而引起子像素的显示内容与移位位置的同步不匹配的期间的比例少。由此，即使在使用响应速度慢的液晶的情况下，也能够通过高分辨率化来提高显示质量。
另外，在实施方式3中，色光的调换是通过与像素移位机构5独立的机构来进行的，因此，易于调整色光的调换的定时。由此，易于使第一子像素11及第二子像素12的显示内容与移位位置同步，因此，难以产生由于同步不匹配引起的显示质量的下降。
另外，在实施方式3中，在3色的色光中，进行作为最易于产生液晶劣化的短波长光的B光(蓝色光)的光路的调换，因此，能够抑制B光(蓝色光)连续地持续照射特定的子像素。因而，能够抑制液晶的劣化。
在实施方式3中，与实施方式1同样地，在将光调制元件4的扫描方向设为第一方向F1的情况下，如上所述，第三子像素13和第四子像素14沿第一方向F1排列。而且，第一子像素11和第二子像素12在相对于第三子像素13和第四子像素在与第一方向F1交叉的第二方向F2上不同的位置处沿第一方向F1排列。另外，在将第一方向F1和第二方向F2中的一方设为行方向、将另一方设为列方向的情况下，第一子像素11、第二子像素12、第三子像素13以及第四子像素14排列为2行2列。因而，通过进行第一方向F1和第二方向F2的像素移位，能够向在投射面上排列为格子状的4个区域分别以时间分割方式投射R光、B光、G光，使得在表观上如独立的像素那样进行显示。因而，能够分别使第一方向F1的分辨率和第二方向F2的分辨率成为2倍。
实施方式1～3的光学模块2均能够用于具备将从光学模块2入射的影像光L放大投射的投射光学系统6的投影仪1等投射型显示装置，由此，能够实现向屏幕100投射的图像的高分辨率化。另外，能够使像素移位与子像素的写入数据的同步不匹配的产生部位在画面上分散。由此，面内不均的产生得到抑制，因此能够提高向屏幕100投射的图像的清晰度，能够提高显示质量。
(变形例)
(1)像素移位的移位方向不限定于上述各方式的方向。在实施方式2、3中，进行1个方向的像素移位，但移位方向是与G光入射的子像素的排列方向(第一方向F1)交叉的方向即可。例如，可以是第二方向F2和像素10的对角方向即第三方向F3中的任意的方向。
(2)进行R光和B光的调换的机构不限定于实施方式3的结构。例如，也可以是如下结构：使相位差板旋转来选择性地使R光和B光中的某一方入射，使用反射偏振板来改变通过了相位差板的一侧的色光的光路，对R光和B光的光路进行调换。

Claims (7)

1.一种光学模块，其特征在于，其具有按每个像素对入射的光进行调制的光调制元件、以及像素移位机构，
上述光调制元件通过交错方式被驱动，
上述光调制元件的各像素具备供第一色光或第二色光入射的第一子像素、供上述第一色光和上述第二色光中的与向上述第一子像素入射的色光不同的色光入射的第二子像素、以及供第三色光入射的第三子像素及第四子像素，
上述第三子像素和上述第四子像素沿上述光调制元件的扫描方向排列，
上述第一子像素和上述第二子像素相对于上述第三子像素和上述第四子像素沿与所述扫描方向正交的方向排列，
上述像素移位机构使上述光调制元件在与上述扫描方向交叉的方向上移位。
2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，
上述第三色光是绿色光。
3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，
上述像素移位机构在第一状态与第二状态之间迁移，
上述第一状态是上述第三子像素位于第一位置且上述第四子像素位于第二位置的状态，
上述第二状态是上述第三子像素位于第三位置且上述第四子像素位于第四位置入射的状态，
在上述像素移位机构处于上述第一状态的期间，向上述第一子像素入射上述第一色光之后入射上述第二色光，向上述第二子像素入射上述第二色光之后入射上述第一色光，
在上述像素移位机构处于上述第二状态的期间，向上述第一子像素入射上述第二色光之后入射上述第一色光，向上述第二子像素入射上述第一色光之后入射上述第二色光。
4.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，
在设上述光调制元件的扫描方向为第一方向的情况下，
上述第一子像素和上述第二子像素相对于上述第三子像素和上述第四子像素在与上述第一方向正交的第二方向上的不同位置处沿上述第一方向排列。
5.根据权利要求4所述的光学模块，其特征在于，
在设上述第一方向和上述第二方向中的一方为行方向、另一方为列方向的情况下，
上述第一子像素、上述第二子像素、上述第三子像素以及上述第四子像素排列为2行2列。
6.一种投射型显示装置，其特征在于，其具有：
根据权利要求1～5中的任一项所述的光学模块；以及
将从上述光学模块入射的影像光放大投射的投射光学系统。
7.一种光学模块的控制方法，其特征在于，该光学模块具有按每个像素对入射的光进行调制的光调制元件、以及像素移位机构，
上述光调制元件的各像素具备供第一色光或第二色光入射的第一子像素、供上述第一色光和上述第二色光中的与向上述第一子像素入射的色光不同的色光入射的第二子像素以及供第三色光入射的第三子像素及第四子像素，
将上述第三子像素和上述第四子像素排列的方向作为扫描方向，通过交错方式驱动上述光调制元件，
使上述光调制元件在与上述扫描方向交叉的方向上移位，
上述第一子像素和上述第二子像素相对于上述第三子像素和上述第四子像素沿与所述扫描方向正交的方向排列。
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