DE60125183T2

DE60125183T2 - Bildanzeigevorrichtung des projektionstyps

Info

Publication number: DE60125183T2
Application number: DE60125183T
Authority: DE
Inventors: Hiromi Nara-shi KATOH; Hiroshi Yawata-shi NAKANISHI; Hiroshi Nara-shi Hamada; Akihito Koryo-cho Kitakatsuragi-gun JINDA; Tadashi Tenri-shi KAWAMURA; Takashi Kashihara-shi SHIBATANI
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: DE60125183D1; WO2001096932A1; EP1306712A1; CN1449505A; US20030090597A1; EP1306712A4; KR100533611B1; CN100417230C; EP1306712B1; KR20030010731A; US7202917B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein eine Bildanzeigevorrichtung, und bezieht sich insbesondere auf eine Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, welche einen Anzeigevorgang vollfarbig mit einem einzelnen Bildanzeigefeld und ohne Verwenden von Farbfiltern durchführen kann. Die Erfindung ist wirkungsvoll anwendbar zur Verwendung in einem kompakten Farb-Flüssigkristall-TV-System oder Informationsanzeigesystem des Projektionstyps.
STAND DER TECHNIK
Eine konventionelle Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, die ein Flüssigkristallanzeige (LCD)-Feld verwendet, wird nachstehend beschrieben.
Eine solche Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps muss separat mit einer Lichtquelle versehen sein, weil das LCD-Feld selbst kein Licht emittiert. Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, die ein LCD-Feld verwendet, ist jedoch gegenüber einer Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, die eine Kathodenstrahlröhre bzw. CRT verwendet, vorteilhaft, weil die Anzeigevorrichtung des erstgenannten Typs einen breiteren reproduzierbaren Farbbereich realisiert, eine kleinere Größe und ein leichteres Gewicht hat, und keine Konvergenzkorrektur benötigt.
Eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps kann einen Vollfarben-Anzeigevorgang entweder mittels einem Dreifeldverfahren (d. h. mit drei LCD-Feldern, die für die drei Primärfarben verwendet werden) oder mittels einem Einfeldverfahren (d. h. mit nur einem verwendeten LCD-Feld) durchführen.
Eine Dreifeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps verwendet ein optisches System zum Aufteilen von weißem Licht in drei Lichtstrahlen, die die drei Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) repräsentieren, und drei LCD-Felder zum Modulieren der R-, G- und B-Lichtstrahlen und dadurch Erzeugen von drei Bildkomponenten. Durch optisches Überlagern der R-, G- und B-Bildkomponenten übereinander kann die Dreifeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps ein Bild in Vollfarben erzeugen.
Die Dreifeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps kann effizient das Licht nutzen, das von einer Weißlichtquelle abgestrahlt wird, benötigt jedoch ein kompliziertes optisches System und eine größere Anzahl von Komponenten. Folglich ist die Dreifeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps in Bezug auf Kosten und Größe normalerweise weniger vorteilhaft als die Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps.
Die Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps verwendet ein einzelnes LCD-Feld einschließlich mehrerer R-, G- und B-Farbfilter, die in einem Mosaik- oder einem Streifenmuster angeordnet sind, und erhält ein Vollfarbenbild, angezeigt auf dem LCD-Feld, projiziert auf eine Projektionsebene (z. B. einen Bildschirm) durch ein optisches Projektionssystem. Eine solche Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps ist zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-230383 beschrieben. Der Einzelfeldtyp verwendet nur ein LCD-Feld, und benötigt ein optisches System, das viel einfacher als das des Dreifeldtyps ist. Folglich kann das Einzelfeldverfahren wirkungsvoll dazu verwendet werden, eine kleine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps zu reduzierten Kosten bereitzustellen.
Bei dem Einzelfeldtyp, der Farbfilter verwendet, wird jedoch Licht in die Farbfilter absorbiert. Demgemäß nimmt bei dem Einzelfeldtyp verglichen mit einem Dreifeldtyp, der eine ähnliche Lichtquelle verwendet, die Helligkeit des Bilds auf etwa ein Drittel ab. Darüber hinaus sollte ein Pixel durch einen Satz von drei Pixelregionen des LCD-Felds angezeigt werden, die jeweils R, G und B entsprechen. Folglich nimmt auch die Auflösung des Bilds verglichen mit dem Dreifeldtyp auf ein Drittel ab.
Eine von möglichen Maßnahmen gegen diese Abnahme der Helligkeit besteht in der Verwendung einer helleren Lichtquelle. Jedoch wird die Verwendung einer Lichtquelle mit großer Verlustleistung für eine elektronische Benutzereinrichtung nicht bevorzugt. Darüber hinaus ändert sich dann, wenn Farbfilter des Absorptionstyps verwendet werden, das Licht, das in die Farbfilter absorbiert wurde, in Wärme. Demgemäß nimmt dann, wenn die Helligkeit der Lichtquelle zu stark erhöht wird, nicht nur die Temperatur des LCD-Felds zu, sondern wird auch Verfärbung der Farbfilter beschleunigt. Aus diesem Grund ist es, um den Nutzwert der Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps zu erhöhen, sehr wichtig, wie von dem vorhandenen Licht voller Gebrauch zu machen ist.
Um die Helligkeit eines durch eine Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps angezeigten Bilds zu erhöhen, wurde eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zum Durchführen eines Anzeigevorgangs in Vollfarben ohne Verwendung irgend eines Farbfilters entwickelt (vgl. zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 4-60538). Bei dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird das weiße Licht, das von einer Lichtquelle abgestrahlt worden ist, durch dielektrische Spiegel, wie beispielsweise dichromatische Spiegel, in R-, G- und B-Lichtstrahlen aufgeteilt. Die Lichtstrahlen fallen dann auf eine Mikrolinsenanordnung mit wechselseitig unterschiedlichen Winkeln ein. Die Mikrolinsenanordnung ist auf einer Seite eines LCD-Felds angeordnet, die sich näher an der Lichtquelle befindet. Diese Lichtstrahlen, die auf eine Mikrolinse eingefallen sind, werden über die Mikrolinse so übertragen, dass sie auf ihre zugeordneten Pixelregionen in Übereinstimmung mit den jeweiligen Einfallswinkeln fokussiert werden. Folglich werden die aufgeteilten R-, G- und B-Lichtstrahlen durch wechselseitig unterschiedliche Pixelregionen moduliert und dann für eine Vollfarbenanzeige verwendet.
Eine Anzeigeeinrichtung, welche lichtdurchlässige Hologrammelemente für die R-, G- und B-Lichtstrahlen anstelle der dielektrischen Spiegel verwendet, um das Licht so effizient wie möglich zu nutzen, ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-249318 offenbart. Andererseits ist eine Einrichtung, welche ein lichtdurchlässiges Hologrammelement, das eine durch einen Pixelabstand definierte periodische Struktur aufweist und als die dielektrischen Spiegel oder Mikrolinsen arbeitet, in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-222361 offenbart.
Die niedrige Auflösung ist ein anderes Problem des Einzelfeldtyps. Was jedoch dieses Problem anbelangt, kann durch Anwenden einer Feldaufeinanderfolgetechnik selbst nur ein LCD-Feld eine zu der des Dreifeldtyps vergleichbare Auflösung erreichen. Die Feldaufeinanderfolgetechnik nutzt das Phänomen, dass dann, wenn die Farben einer Lichtquelle mit einer Geschwindigkeit umgeschaltet werden, die zu hoch ist, um durch die menschlichen Augen erkannt zu werden, die Farben jeweiliger Bildkomponenten, die zeitsequenziell anzuzeigen sind, durch einen additiven Farbmischprozess gemischt werden. Dieses Phänomen wird als ein "kontinuierlicher additiver Farbmischprozess" bezeichnet.
Eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps zum Durchführen eines Vollfarben-Anzeigevorgangs durch die Feldaufeinanderfolgetechnik kann zum Beispiel eine Konfiguration wie die in 76 gezeigte haben. Bei dieser Anzeigeeinrichtung wird eine aus R-, G- und B-Farbfiltern aufgebaute Scheibe mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, die zu einer vertikalen Abtastperiode eines LCD-Felds äquivalent ist, und werden Bildsignale, entsprechend zu den Farben der drei Farbfilter, sequenziell der Treiberschaltung des LCD- Felds zugeführt. Folglich wird ein zusammengesetztes Bild der drei Bildkomponenten entsprechend zu den jeweiligen Farben durch menschliche Augen erkannt.
Bei der Anzeigevorrichtung eines solchen feldsequenziellen Typs werden die R-, G- und B-Bildkomponenten anders als bei dem Einzelfeldtyp zeitsequenziell durch jedes Pixel des LCD-Felds angezeigt. Folglich ist die Auflösung desselben zu der des Dreifeldtyps vergleichbar.
Eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, die wechselseitig unterschiedliche Regionen eines LCD-Felds mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet, ist als eine andere Anzeigevorrichtung des feldsequenziellen Typs in IDW'99 (Seiten 989-992) offenbart. Bei dieser Anzeigevorrichtung wird das weiße Licht, das von einer Lichtquelle abgestrahlt worden ist, durch dielektrische Spiegel in R-, G- und B-Lichtstrahlen aufgeteilt, welche dann wechselseitig unterschiedliche Regionen des LCD-Felds beleuchten werden. Die Abschnitte des LCD-Felds, das mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen zu beleuchten sind, werden durch Rotieren eines kubischen Prismas sequenziell umgeschaltet.
Ferner verwendet eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-214997 offenbart eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ähnlich zu der, die in der vorstehend identifizierten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-60538 offenbart ist. Die frühere Anzeigevorrichtung teilt ebenfalls das weiße Licht in Lichtstrahlen in jeweiligen Farben auf und lässt dann diese Lichtstrahlen auf ihre zugeordneten Pixelregionen mit wechselseitig unterschiedlichen Winkeln mittels ähnlichen Verfahren einfallen. Um den optischen Wirkungsgrad und die Auflösung gleichzeitig zu erhöhen, teilt diese Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps jedes Bildvollbild bzw. jeden Bildrahmen zeitsequenziell in mehrere Bildunterrahmen auf und schaltet periodisch die Einfallswinkel der Lichtstrahlen jedes mal dann um, wenn eine vertikale Abtastperiode des LCD-Felds verstreicht.
Die in den vorstehend identifizierten japanischen Offenlegungsschriften Nr. 4-60538, 5-249318 und 6-222361 offenbarten Vorrichtungen können jedoch die Helligkeit erhöhen, aber die Auflösung derselben bleibt ein Drittel der des Dreifeldtyps. Der Grund hierfür ist, dass drei räumlich getrennte R-, G- und B-Pixel als ein Satz zum Darstellen eines Pixels (oder Punkts) verwendet werden.
Demgegenüber kann der normale feldsequenzielle Typ die Auflösung auf ein Niveau vergleichbar zu dem des Dreifeldtyps erhöhen. Jedoch ist die Helligkeit des Bilds, die durch den normalen feldsequenziellen Typ erreicht wird, nicht stärker zufrieden stellend als die des konventionellen Einzelfeldtyps.
Bei der in IDW'99 offenbarten Anzeigevorrichtung andererseits sollten die Einfallspunkte der R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht überlappen. Zu diesem Zweck wird Leuchtlicht mit einem sehr hohen Grad an Parallelität benötigt. Demgemäß nimmt auch der optische Wirkungsgrad ab, da er durch den Grad der Parallelität des Leuchtlichts beschränkt ist.
Somit kann keine der vorstehend beschriebenen Techniken die Helligkeit und die Auflösung zur gleichen Zeit erhöhen, oder die Probleme des Einzelfeldtyps lösen.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung offenbart eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, welche die vorstehend beschriebenen Probleme lösen sollte, in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-214997. Bei der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-214997 offenbarten Anzeigevorrichtung müssen die Einfallswinkel von in ein LCD-Feld eintretenden Lichtstrahlen synchron mit dem Ende jeder vertikalen Abtastperiode des LCD-Felds umgeschaltet werden. Bei dieser Vorrichtung muss ein spezieller Raum zwischen dem LCD-Feld und der Lichtquelle bereitgestellt sein, und müssen zwei Sätze von Hologrammelementen oder Spiegeln angesteuert werden, um eine derartige Umschaltung zu realisieren.
Eine derartige Anzeigevorrichtung benötigt eine Vielzahl von beweglichen Elementen, um die Einfallswinkel von ankommenden Lichtstrahlen umzuschalten, und erfordert folglich eine komplizierte Steuerung. Darüber hinaus zeigt jedes Pixel des LCD-Felds alle drei Farben nacheinander an, so dass eine farbweise Einstellung bzw. eine Einstellung Farbe für Farbe nicht durch das LCD-Feld ausgeführt werden kann.
Die Druckschrift US 6,061,103 offenbart eine Bildanzeigevorrichtung zur Verwendung in einer kopfüber angebrachten Bildanzeigevorrichtung. Ein Pixelverschiebeelement teild eine Matrixanordnung von Anzeigeelementen in Regionen in einer Richtung orthogonal zu der Abtastrichtung auf, um Betrachtungspositionen in jeweiligen Regionen zu verschieben. Der Verschiebevorgang wird in Synchronität mit der Abtastung der Bildanzeigeelemente gesteuert.
Die Druckschrift JP 10055027 offenbart eine Anzeigeeinrichtung, bei welcher eine Mikrolinsenanordnung in einem optischen Pfad zwischen einem optischen Modulationselement und einer Projektionslinse angeordnet ist und eine konvexe Linse für jeweils vier Bildele mente des Modulationselements aufweist. Ein Aktuator bewegt die Mikrolinsenanordnung in der horizontalen und der vertikalen Richtung.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden, ist ein primäres Ziel der Erfindung, eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps bereitzustellen, die die Anzeige eines hellen und gleichmäßigen Bilds mit einer hohen Auflösung realisiert, und die wirkungsvoll zu einer Größenverkleinerung und einer Kostenreduktion beitragen kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps beinhaltet: eine Lichtquelle; ein Bildanzeigefeld mit mehreren Pixelregionen, von welchen jede in der Lage ist, Licht zu modulieren; eine Lichtsteuereinrichtung zum Fokussieren von Licht, welches von der Lichtquelle abgestrahlt wurde, auf zugeordnete gewisse der Pixelregionen in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben; und ein optisches System zum Erzeugen eines Bilds auf einer Projektionsebene durch Nutzen des Lichts, das durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde. Die Anzeigevorrichtung beinhaltet ferner: eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Daten, die mehrere Bildunterrahmen repräsentieren, aus Daten, die jeden Bildrahmen als eine Komponente des Bilds repräsentieren, und Erreichen, dass die Bildunterrahmen zeitsequenziell durch das Bildanzeigefeld angezeigt werden; und einen Bildschieber zum Verschieben eines ausgewählten gewissen der mehreren, durch das Bildanzeigefeld angezeigten Bildunterrahmen auf der Projektionsebene. Derselbe Bereich auf der Projektionsebene wird sequenziell mit Lichtstrahlen bestrahlt, die durch wechselseitig unterschiedliche gewisse der Pixelregionen des Bildanzeigefelds moduliert wurden und die in wechselseitig unterschiedliche Wellenlängenbereiche fallen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsteuereinrichtung das Licht von der Lichtquelle in mehrere unterschiedliche Richtungen reflektiert, welche in derselben Ebene enthalten sind, in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben, und der Bildschieber die Bildunterrahmen in einer Richtung verschiebt, die parallel zu der Ebene ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n+1-ten Bildrahmen bilden (worin n eine positive Ganzzahl ist), auf der Projektionsebene verschoben werden, dieselbe wie eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n-ten Bildrahmen bilden, auf der Projektionsebene verschoben werden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n+1-ten Bildrahmen bilden (worin n eine positive Ganzzahl ist), auf der Projektionsebene verschoben werden, entgegengesetzt zu einer Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n-ten Bildrahmen bilden, auf der Projektionsebene verschoben werden. Der erste Bildunterrahmen des n+1-ten Bildrahmens wird gegenüber dem letzten Bildunterrahmen des n-ten Bildrahmens nicht verschoben.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, zwei, und werden die Bildunterrahmen sequenziell an zwei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, zwei, werden die Bildunterrahmen sequenziell an drei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt, und ist eine Zeitspanne, in welcher die Bildunterrahmen verschoben werden, 1,5 mal kürzer als eine Rahmenperiode.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, vier oder mehr, werden die Bildunterrahmen sequenziell an drei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt, und werden zumindest zwei der vier oder mehr Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhalten die zumindest zwei Bildunterrahmen, die an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt werden, einen in Schwarz anzuzeigenden Bildunterrahmen.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhalten die zumindest zwei Bildunterrahmen, die an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt werden, einen Bildunterrahmen mit einer verringerten Helligkeit.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Bewegungsmuster der Bildunterrahmen, die auf der Projektionsebene verschoben werden, periodisch, und beinhaltet eine Periode des Bewegungsmusters eine Verschiebung eines näherungsweise Zwei-Pixel-Abstands zumindest zwei Mal.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch eine Kombination einer geraden Anzahl von Untersätzen, die aus sechs Arten von Untersätzen ausgewählt werden, definiert, wobei jeder Untersatz durch Verschiebungen dreier sequenziell anzuzeigender Bildunterrahmen definiert wird.
Jede der sechs Arten von Untersätzen gehört zu einer von zwei Gruppen, die um Richtungen von Verschiebungen symmetrisch zueinander sind.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen zwei Untersätze abwechselnd, welche jeweils aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch Verschiebungen von achtzehn sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen definiert, und beinhaltet die eine Periode sechs Untersätze, die abwechselnd aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch Verschiebungen von sechs sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen definiert, und beinhaltet die eine Periode zwei Untersätze, die jeweils aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Bewegungsmuster der Bildunterrahmen, die auf der Projektionsebene verschoben werden, periodisch, und beinhaltet das Bewegungsmuster das Verschieben des Bildunterrahmens an vier oder mehr unterschiedliche Orte, die in einer Linie angeordnet sind.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen aus zwölf sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen, und ist das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen aus sechs sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen, und ist das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand.
Das Verschiebeausmaß der Unterrahmen auf der Projektionsebene ist bevorzugt näherungsweise eine ganzzahlige Anzahl von Malen so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dann, wenn der durch das Bildanzeigefeld angezeigte Bildunterrahmen in den nächsten Unterrahmen umgeschaltet wird, das Licht, das durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde, so unterbunden, dass es die Projektionsebene nicht erreicht.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Richtung, in welcher die Bildunterrahmen durch den Bildschieber verschoben werden, nach einer Richtung einer kürzeren Seite eines Anzeigebildschirms des Bildanzeigefelds ausgerichtet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Repräsentation, die eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß der Erfindung darstellt.
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein LCD-Feld darstellt.
3 ist eine Graphik, die die spektralen Charakteristika von dichromatischen Spiegeln zeigt.
4 zeigt, wie farbweise Bildrahmen aus einem ursprünglichen Bildrahmen zu erzeugen sind.
5 zeigt wie sich das Farbanzeigeprinzip der Erfindung von den konventionellen Farbanzeigeprinzipien unterscheidet.
6 zeigt, wie drei Unterrahmendaten aus farbweisen Bildrahmendaten zu generieren sind.
7 zeigt einen Modus zum Verschieben von Bildunterrahmen (d. h. eine Bildverschiebung).
8 zeigt, wie eine Anzahl von Bildunterrahmen zusammen synthetisiert werden.
9 ist eine Stirnansicht einer Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
10 ist eine Schnittansicht der Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
11 ist eine Graphik, die eine Ansprechkurve eines LCD-Felds zeigt.
12 zeigt einen anderen Modus zum Verschieben von Bildunterrahmen.
13 ist eine Stirnansicht, die ein modifiziertes Beispiel der in 9 gezeigten Rotationsplatte darstellt, die als der Bildschieber dient.
14 ist eine Schnittansicht eines reflektiven LCD-Felds.
15 zeigt einen nochmals anderen Modus der Bildverschiebung.
16 ist eine Stirnansicht einer nochmals anderen Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
17 ist eine Stirnansicht einer weiteren anderen Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
18 zeigt einen weiteren Modus der Bildverschiebung.
19 zeigt einen weiteren Modus der Bildverschiebung.
20 zeigt einen weiteren Modus der Bildverschiebung.
21 zeigt einen weiteren Modus der Bildverschiebung.
22 ist eine Stirnansicht einer weiteren anderen Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
23 ist eine teilweise Stirnansicht eines Bildanzeigefelds, die zeigt, wie Bildunterrahmen durch eine Zeilenabtastung umgeschaltet werden.
24 ist eine Stirnansicht einer weiteren anderen Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
25 ist eine Stirnansicht einer weiteren anderen Rotationsplatte, die als ein Bildschieber dient.
26 zeigt, wie sich der Zeitpunkt des Umschaltens von Bildunterrahmen ausgehend von dem Bildverschiebezeitpunkt in Abhängigkeit von dem Ort eines gegebenen Pixels verschieben kann.
27 ist eine Stirnansicht einer transparenten Platte, die als ein Bildschieber dient.
28 zeigt, wie die in 27 gezeigte transparente Platte anzusteuern ist.
29 ist eine Schnittansicht eines Bildschiebers.
30 zeigt, wie der Bildschieber arbeiten kann.
31 ist eine Stirnansicht eines Bildschiebers.
32 ist eine perspektivische Ansicht eines Bildschiebers.
33 ist eine perspektivische Ansicht des Bildschiebers.
34 ist eine perspektivische Ansicht eines Bildschiebers.
35 ist eine perspektivische Ansicht des Bildschiebers.
36 ist eine Schnittansicht eines Bildschiebers.
37 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Systemkonfiguration für eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß der Erfindung zeigt.
38 ist ein Diagramm, das vereinfacht eine Schaltungskonfiguration zum Erzeugen von Bildunterrahmen zeigt.
39 ist ein Zeitverlaufsdiagramm, das zeigt, wie Bildunterrahmen zu generieren sind.
40 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps zeigt, die zwei Bildanzeigefelder verwendet.
41(a) stellt eine Bildverschiebung in einer Situation dar, in der der Betrachter seine oder ihre Augen nicht bewegt, 41(b) stellt eine Bildverschiebung in einer Situation dar, in der der Betrachter seine oder ihre Augen bewegt, und 41(c) stellt dar, wie Bilder, die verschoben werden, für den Betrachter aussehen, der seine oder ihre Augen bewegt.
42(a) bis 42(c) sind Graphiken, von denen jede die lokalisierten Punkte eines Frequenzspektrums zeigt, das erhalten wird, indem eine Pixelanordnung (oder ein Verschiebemuster) in dem y-t-Raum einer Fourier-Transformation unterzogen wird.
43 zeigt sechs Arten von Untersätzen 1A bis 3A und 1B bis 3B, die ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster bilden können.
44 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, das aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus Untersätzen 1A und 2B) pro Periode aufgebaut ist.
45 stellt eine Rotationsplatte dar, die als ein Bildschieber implementiert ist, der das in 44 gezeigte Verschiebemuster realisiert.
46 zeigt eine beispielhafte Pixelanordnung für ein Bildanzeigefeld zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
47 zeigt eine andere beispielhafte Pixelanordnung für das Bildanzeigefeld.
48(a) ist eine Graphik, die einen lokalisierten Punkt eines Frequenzspektrums in einem Fourier-Raum entsprechend zu der in 46 gezeigten Pixelanordnung zeigt, während 48(b) eine Graphik ist, die einen lokalisierten Punkt eines Frequenzspektrums in einem Fourier-Raum entsprechend zu der in 47 gezeigten Pixelanordnung zeigt.
49 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, das aus achtzehn Bildunterrahmen (bestehend aus sechs Untersätzen) pro Periode aufgebaut ist.
50 stellt eine Rotationsplatte dar, die als ein Bildschieber implementiert ist, der das in 49 gezeigte Verschiebemuster realisiert.
51 ist eine Graphik, die eine Ansprechkurve einer Flüssigkristallschicht zur Verwendung in einem Bildschieber zeigt.
52 zeigt ein Übergangsphänomen, das auftritt, wenn eine Bildverschiebung mit zwei in Serie auf dem optischen Pfad angeordneten Paaren von Bildschiebern ausgeführt wird.
53 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Anordnung eines Bildschiebers zeigt.
54 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere beispielhafte Anordnung eines Bildschiebers zeigt.
55 zeigt, wie Zustandsübergänge in dem in 53 gezeigten Bildschieber auftreten können.
56 zeigt, wie Zustandsübergänge in dem in 53 gezeigten Bildschieber auftreten können.
57 zeigt, wie Zustandsübergänge in dem in 54 gezeigten Bildschieber auftreten können.
58 zeigt, wie Zustandsübergänge in dem in 54 gezeigten Bildschieber auftreten können.
59 zeigt Polarisierungsrichtungen in dem in 53 gezeigten Bildschieber.
60 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, welches aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus zwei Untersätzen) pro Periode aufgebaut ist, und dessen Bildverschiebeausmaß variabel ist.
61 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, welches aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus zwei Untersätzen) pro Periode aufgebaut ist, und dessen Bildverschiebeausmaß konstant ist.
62 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, welches aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus zwei Untersätzen) pro Periode aufgebaut ist
63 ist eine Stirnansicht einer Rotationsplatte, die als ein Bildschieber implementiert ist.
64 zeigt ein Bildunterrahmen-Verschiebemuster, welches aus zwölf Bildunterrahmen (bestehend aus vier Untersätzen) pro Periode aufgebaut ist, und dessen Bildverschiebeausmaß konstant ist.
65 zeigt, wie Zustandsübergänge in einem Bildschieber auftreten können, der durch weiteres Modifizieren des in 54 gezeigten Bildschiebers erhalten wird.
66 zeigt, wie Zustandsübergänge in einem Bildschieber auftreten können, der durch weiteres Modifizieren des in 54 gezeigten Bildschiebers erhalten wird.
67 zeigt, wie Zustandsübergänge in einem Bildschieber auftreten können, der durch weiteres Modifizieren des in 54 gezeigten Bildschiebers erhalten wird.
68 zeigt, wie Zustandsübergänge in einem Bildschieber auftreten können, der durch weiteres Modifizieren des in 54 gezeigten Bildschiebers erhalten wird.
69 ist ein Blockdiagramm, das eine andere beispielhafte Systemkonfiguration für eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß der Erfindung zeigt.
70 ist eine Stirnansicht, die eine Beziehung zwischen der Farbtrennrichtung und dem Bildschirm zeigt.
71 zeigt ein Paar von Polarisatoren, die als parallele Nicols bzw. Nicol'sche Prismen angeordnet sind, und eine zwischen den Polarisatoren eingefügte Flüssigkristallschicht.
72 ist eine Graphik, die die Spannungs-Durchlässigkeits-Kennlinie der in 71 gezeigten Anordnung zeigt.
73 ist eine Graphik, die zeigt, wie sich die Spannungs-Durchlässigkeits-Kennlinie mit der Temperatur der Flüssigkristallschicht ändern kann.
74 ist eine Graphik, die zeigt, wie sich die Spannungs-Durchlässigkeits-Kennlinie mit der Wellenlänge des Lichts ändern kann.
75(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Anordnung für einen Bildschieber darstellt, der ein Bild in einer Richtung schiebt, die sich von der Polarisationsrichtung ankommenden Lichts unterscheidet, 75(b) ist eine Seitenansicht dersel ben, und 75(c) ist eine schematische Repräsentation eines Anzeigefelds und jeweiliger Elemente des Bildschiebers vertikal zu der optischen Achse betrachtet.
76 stellt eine konventionelle Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps eines feldsequenziellen Typs dar.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden zum Beispiel bei einer Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, die keine Farbfilter beinhaltet, Daten, die eine Vielzahl von Bildunterrahmen repräsentieren, aus Daten generiert, die jeden Bildrahmen als eine Bildkomponente repräsentieren. Dann werden die Bildunterrahmen durch ein Bildanzeigefeld zeitsequenziell angezeigt. Danach wird, durch sequenzielles Verschieben dieser Bildunterrahmen auf einer Projektionsebene, derselbe Bereich auf der Projektionsebene sequenziell mit mehreren Lichtstrahlen beleuchtet, die durch wechselseitig unterschiedliche Pixelregionen des Bildanzeigefelds moduliert worden sind und die innerhalb jeweils unterschiedliche Wellenlängebereiche fallen (welche nachstehend als "R-, G- und B-Lichtstrahlen" bezeichnet werden), wodurch eine Vollfarbenanzeige mit hoher Auflösung realisiert wird.
Es sei zum Beispiel ein bestimmter Bereich auf der Projektionsebene herangezogen, welche einem Pixel entspricht. In der vorliegenden Erfindung kann der bestimmte Bereich mit einem roten (R) Lichtstrahl in einer Periode beleuchtet werden, während welcher ein Unterrahmen angezeigt wird (welche Periode nachstehend als eine "Unterrahmenperiode" bezeichnet wird). In diesem Fall kann der bestimmte Bereich in einer nächsten Unterrahmenperiode mit einem grünen (G) Lichtstrahl bzw. in der folgenden Unterrahmenperiode mit einem blauen (B) Lichtstrahl beleuchtet werden. Auf diese Art und Weise wird in Übereinstimmung mit der Erfindung die Farbe jedes Pixels auf der Projektionsebene durch die zeitsequenzielle Beleuchtung bzw. Bestrahlung der R-, G- und B-Lichtstrahlen definiert.
Es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen der konventionellen Farb-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps des feldsequenziellen Typs und der vorliegenden Erfindung.
Im Einzelnen wird bei dem konventionellen, feldsequenziellen Verfahren das Bildanzeigefeld abwechselnd mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet. Demgemäß werden in einer Unterfeldperiode alle Pixelregionen des Bildanzeigefelds mit einem der R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet. Infolgedessen besteht jeder Bildunterrahmen auf der Projektionsebene aus Pixeln, die die Farbe des R-, G- oder B-Lichtstrahls repräsentieren. Die R-, G- und B-Bildunterrahmen werden jedoch zeitsequenziell in sehr kurzen Zeitintervallen angezeigt, welche sogar kürzer sind als die Zeitauflösung des menschlichen Sehsinns. Demzufolge wird ein Farbbild durch das menschliche Auge als ein Nachbild erkannt.
Demgegenüber wird in Übereinstimmung mit der Erfindung jeder Bildunterrahmen durch Kombinieren der R-, G- und B-Lichtstrahlen miteinander erzeugt, wie später im detailliert beschrieben werden wird. Das heißt sozusagen, dass in einer Unterrahmenperiode die Projektionsebene mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet wird, die durch das Bildanzeigefeld moduliert worden sind. Jeder der R-, G- und B-Lichtstrahlen, die durch das Bildanzeigefeld moduliert worden sind, beleuchtet eine Position auf der Projektionsebene in einer Unterrahmenperiode, aber beleuchtet eine andere Position auf der Projektionsebene in der nächsten Unterrahmenperiode. Dann werden diese Lichtstrahlen mit der Zeit zusammen synthetisiert, wodurch ein Vollfarben-Bildrahmen auf dieser angezeigt wird.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine solche zeitsequenzielle Synthese der R-, G- und B-Lichtstrahlen durch einen Bildschieber durchgeführt. Der Bildschieber ist zwischen dem Bildanzeigefeld und der Projektionsebene angeordnet, um den optischen Pfad des Lichtstrahls, welcher durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde, periodisch und regelmäßig zu ändern.
Die Erfindung ist nicht auf eine Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps beschränkt, sondern ist darüber hinaus wirkungsvoll zur Verwendung in einer Bildanzeigevorrichtung des Direktbetrachtungstyps, wie beispielsweise einen Betrachter oder eine kopfüber angebrachte Anzeige, anwendbar. In der folgenden Beschreibung werden jedoch bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung als auf eine solche Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps angewandt beschrieben.
Nachstehend wird eine beispielhafte Anordnung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem ersten bestimmten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses Ausführungsbeispiels beinhaltet eine Lichtquelle 1, ein LCD-Feld bzw. eine LCD-Tafel 8, eine Lichtsteuereinrichtung und ein optisches Projektionssystem. Die Lichtsteuereinrichtung ist bereitgestellt, um das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Licht auf zugeordnete Pixelregionen des LCD-Felds 8 in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben zu fokussieren. Das optische Projektionssystem ist bereitgestellt, um die Lichtstrahlen, welche durch das LCD-Feld 8 moduliert worden sind, auf eine Projektionsebene zu modulieren.
Diese Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps beinhaltet ferner einen sphärischen Spiegel 2, einen Kondensor 3 und dichromatische Spiegel 4, 5 und 6. Der sphärische Spiegel 2 reflektiert das (weiße) Licht, welches nach hinten von der Lichtquelle 1 abgestrahlt wurde, nach vorne. Der Kondensor 3 richtet das Licht, welches von der Lichtquelle 1 und dem sphärischen Spiegel 2 kam, parallel in einen parallelen Lichtstrahl. Dann wird der Lichtstrahl durch die dichromatischen Spiegel 4, 5 und 6 in eine Vielzahl von Lichtstrahlen in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben aufgeteilt. Die Lichtstrahlen, die durch die dichromatischen Spiegel 4, 5 und 6 reflektiert worden sind, fallen dann mit wechselseitig unterschiedlichen Winkeln in Übereinstimmung mit ihren Wellenlängenbereichen auf eine Mikrolinsenanordnung 7 ein. Die Mikrolinsenanordnung 7 ist an einem der beiden Substrate des LCD-Felds 8 angebracht, das sich näher an der Lichtquelle 1 befindet. Die Lichtstrahlen, welche mit ihren jeweiligen Winkeln auf die Mikrolinsenanordnung eingefallen sind, werden auf ihre zugeordneten Pixelregionen fokussiert, die sich an wechselseitig unterschiedlichen Positionen befinden.
Bei dieser Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps beinhaltet das optische Projektionssystem eine Feldlinse 9 und eine Projektionslinse 11, um den Lichtstrahl 12, welcher durch das LCD-Feld 8 hindurch gelassen wurde, auf einen Bildschirm (d. h. die Projektionsebene) 13 zu projizieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Bildschieber 10 zwischen der Feldlinse 9 und der Projektionslinse 11 angeordnet. 1 stellt Lichtstrahlen 12a und 12b dar, die durch den Bildschieber 10 parallel zu der Projektionsebene verschoben worden sind. Um die Verschiebung dieser Lichtstrahlen zu erreichen, kann jedoch der Bildschieber 10 an beliebiger Stelle zwischen dem LCD-Feld 8 und dem Bildschirm 13 angeordnet sein. Zum Beispiel kann der Bildschieber 10 zwischen der Projektionslinse 11 und dem Bildschirm 13 angeordnet sein.
Als Nächstes werden die jeweiligen Elemente dieser Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps eines nach dem anderen beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Metall-Halogen-Lampe mit einer optischen Ausgangsleistung von 150 W, einer Bogenlänge von 5 mm und einem Bogendurchmesser von 2,2 mm als die Lichtquelle 1 verwendet und ist derart angeordnet, dass die Bogenlängenrichtung derselben parallel zu dem Papierplatt ist. Beispiele anderer bevorzugter Lichtquellen 1 beinhalten eine Halogenlampe, eine Extra-Hochspannungs-Quecksilberlampe und eine Xenonlampe. Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Lichtquelle 1 strahlt weißes Licht ab, einschließlich von Lichtstrahlen, die in drei Wellenlängenbereiche entsprechend zu den drei Primärfarben fallen.
Der sphärische Spiegel 2 ist hinter der Lichtquelle 1 angeordnet. Der Kondensor bzw. die Kondensorlinse 3, mit einer Apertur von 80 mm ∅ und einer Brennweite von 60 mm, ist vor der Lichtquelle 1 angeordnet. Der sphärische Spiegel 2 ist so positioniert, dass sein Zentrum mit dem Zentrum des emittierenden Abschnitts der Lichtquelle 1 ausgerichtet ist, während der Kondensor 3 so positioniert ist, dass sein Brennpunkt mit dem Zentrum der Lichtquelle 1 ausgerichtet ist.
Bei dieser Anordnung wird das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht durch den Kondensor 3 parallel gerichtet, so dass das LCD-Feld 8 mit dem parallel gerichteten Licht beleuchtet wird. Der Grad der Parallelität des Lichts, das durch den Kondensor 3 hindurch getreten ist, kann etwa 2,2 Grad in der Bogenlängenrichtung (d. h. eine Richtung parallel zu dem Papier von 1) und etwa 1 Grad in der Bogendurchmesserrichtung betragen.
Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete LCD-Feld 8 ist eine nach dem Durchlaßprinzip arbeitende Flüssigkristallanzeige, in welcher die Mikrolinsenanordnung 7 auf einem seiner beiden transparenten Substrate, das sich näher an der Lichtquelle befindet, angeordnet ist. Es kann ein beliebiges Flüssigkristallmaterial oder eine beliebige Betriebsart ausgewählt werden, aber das LCD-Feld 8 ist bevorzugt in der Lage, mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit zu arbeiten. In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet das Feld 8 in einem verdreht nematischen bzw. Twisted Nematic (TN)-Modus. Das LCD-Feld 8 beinhaltet eine Vielzahl von Pixelregionen zum Modulieren des ankommenden Lichts. Wie hierin verwendet beziehen sich die "Pixelregionen" auf jeweilige Licht modulierenden Abschnitte des Bildanzeigefelds, die räumlich voneinander getrennt sind. Bei diesem LCD-Feld 8 wird eine Spannung von einer Pixelelektrode, die einer dieser Pixelregionen zugeordnet ist, an einen zugeordneten Abschnitt der Flüssigkristallschicht angelegt, wodurch die optischen Eigenschaften dieses Abschnitts geändert werden und das Licht moduliert wird.
Bei diesem LCD-Feld 8 können 768 (H) × 1.024 (V) Abtastzeilen durch eine Nicht-Zwischenzeilen-Abtasttechnik angesteuert werden. Die Pixelregionen des LCD-Felds 8 sind zweidimensional auf den transparenten Substraten angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel misst der Abstand der Pixelregionen sowohl horizontal als auch vertikal 26 μm. Darüber hinaus sind in diesem Ausführungsbeispiel die R-, G- und B-Pixelregionen so angeordnet, dass sie ein gestreiftes Muster in der horizontalen Richtung des Bildschirms bilsen, und ist jede der Mikrolinsen einem von mehreren Sätzen der drei Pixelregionen (d. h. den R-, G- und B-Pixelregionen) zugewiesen.
Wie in 1 gezeigt ist, wurden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, die auf das LCD-Feld 8 auftreffen, dadurch erzeugt, dass das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte weiße Licht durch die dichromatischen Spiegel 4, 5 und 6 aufgeteilt wurde. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen fallen auf die Mikrolinsenanordnung 7 auf dem LCD-Feld 8 mit wechselseitig unterschiedlichen Winkeln ein. Demgemäß können diese Lichtstrahlen durch geeignetes Festlegen der Einfallswinkel dieser R-, G- und B-Lichtstrahlen über eine der Mikrolinsen 7 an jeweilige Pixelregionen entsprechend den drei Wellenlängenbereichen verteilt werden, wie in 2 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel haben die Mikrolinsen 7 eine Brennweite von 255 μm, so dass ein Winkel von 5,8 Grad zwischen zwei dieser Lichtstrahlen gebildet wird. Genauer ausgedrückt fällt der R-Lichtstrahl vertikal auf das LCD-Feld ein, während jeder der B- und B-Lichtstrahlen so darauf einfällt, dass ein Winkel von 5,8 Grad mit dem R-Lichtstrahl definiert wird.
Die dichromatischen Spiegel 4, 5 und 6 können spektrale Charakteristika wie diejenigen, die in 3 gezeigt sind, haben und selektiv die grünen (G), die roten (R) bzw. die blauen (B) Lichtstrahlen reflektieren. Der G-Lichtstrahl hat eine Wellenlänge, die in den Bereich von 520 nm bis 580 nm fällt, der R-Lichtstrahl hat eine Wellenlänge, die in den Bereich von 600 nm bis 650 nm fällt, und der B-Lichtstrahl hat eine Wellenlänge, die in den Bereich von 420 nm bis 480 nm fällt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die dichromatischen Spiegel 4, 5 und 6 und die Mikrolinsenanordnung 7 dazu verwendet, die die drei Primärfarben repräsentierenden Lichtstrahlen auf die jeweiligen Pixelregionen zu fokussieren. Alternativ kann auch ein beliebiges anderes optisches Element (beispielsweise ein nach dem Durchlaßprinzip arbeitendes Hologramm mit Beugungs- und Spektralfunktionen) verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird das LCD-Feld 8 mittels einem Nicht-Zwischenzeilen-Abtastverfahren angesteuert. Demgemäß zeigt das Feld 8 60 Bildrahmen bzw. Vollbilder pro Sekunde an. Somit ist die jedem Rahmen zugemessene Zeit (d. h. eine Rahmenzeitperiode T) 1/60 Sekunde. Das heißt, T = 1/60 Sekunden ≒ 16 Millisekunden.
Es wird angemerkt, dass dann, wenn das Feld 8 mittels einem Zwischenzeilen-Abtastverfahren angesteuert wird, die Abtastzeilen auf dem Bildschirm in geradzahlig nummerierte und ungeradzahlig nummerierte gruppiert werden. Bei der Zwischenzeilen-Abtastung werden entweder alle dieser geradzahlig nummerierten Abtastzeilen oder alle dieser ungeradzahlig nummerierten Abtastzeilen abwechselnd aktiviert. Demgemäß ist T = 1/30 Sekunde ≒ 33,3 Millisekunden. Darüber hinaus ist die jedem der geradzahlig und ungeradzahlig nummerierten Felder bzw. Halbbilder, die einen Rahmen bzw. ein Vollbild aufbauen (d. h. eine Feldzeitperiode), zugemessene Zeit 1/60 Sekunde ≒ 16,6 Millisekunden.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Informationen (oder Daten) über die jeweiligen Bildrahmen, die ein vollständiges Bild aufbauen, sequenziell in Rahmen- bzw. Vollbildspeichern gespeichert. In Übereinstimmung mit den Informationen, die selektiv aus den Rahmenspeichern ausgelesen wurden, werden mehrere Bildunterrahmen einer nach dem anderen gebildet. Nachstehend wird detailliert beschrieben werden, wie die Bildunterrahmen zu bilden sind.
Es sei zum Beispiel angenommen, dass ein durch einen Rahmen (d. h. einen Bildrahmen) repräsentiertes Bild wie in (a) von 4 gezeigt ist. Dieser Bildrahmen sollte in Vollfarben angezeigt werden, und die Farben der jeweiligen Pixel werden in Übereinstimmung mit den diesen Bildrahmen definierenden Daten bestimmt. Es wird angemerkt, dass bei dem Zwischenzeilen-Abtastverfahren ein durch ein Feld repräsentiertes Bild auf eine zu einem "Bildrahmen" wie hierin verwendet ähnliche Art und Weise verarbeitet werden kann.
Die konventionelle Dreifeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps trennt die Daten in drei Datenuntersätze entsprechend zu den R-, G- und B-Lichtstrahlen für die jeweiligen Pixel, wodurch drei Datenuntersätze generiert werden, die die R-, G- und B-Bildrahmen wie in (b), (c) und (d) von 4 gezeigt repräsentieren. Dann werden die R-, G- und B-Bildrahmen gleichzeitig durch drei R-, G- und B-Bildanzeigefelder so angezeigt, dass sie einander auf der Projektionsebene 13 überlagert werden. 5(a) zeigt schematisch, wie die R-, G- und B-Bildrahmen für ein bestimmtes Pixel auf der Projektionsebene 13 einander überlagert werden.
Bei einer konventionellen Einfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps andererseits sind Pixelregionen für die R-, G- und B-Lichtstrahlen an wechselseitig unterschiedlichen Positionen im Inneren des Einzelanzeigefelds bereitgestellt. In Übereinstimmung mit den Daten, die die R-, G- und B-Bildrahmen repräsentieren sollten, werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen durch ihre jeweiligen Pixelregionen moduliert, wodurch ein Farbbild auf der Projektionsebene gebildet wird. In diesem Fall wird ein Bereich auf der Projektionsebene, der eine Größe kleiner als die räumliche Auflösung des menschlichen Sehsinns hat, mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet. Demgemäß erfassen, auch obwohl die r-, G- und B-Lichtstrahlen tatsächlich räumlich von einander getrennt sind, die menschlichen Augen, als ob ein einzelnes Pixel auf der Projektionsebene gebildet worden wäre. 5(b) zeigt schematisch, wie scheinbar ein bestimmtes Pixel auf der Projektionsebene 13 mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen beleuchtet wird.
Demgegenüber beleuchtet, anders als jede dieser konventionellen Techniken, die Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels sequenziell den selben Bereich auf der Projektionsebene 13 mit den R-, G- und B-Lichtstrahlen, die durch wechselseitig unterschiedliche Pixelregionen des Einzelbildanzeigefelds 8 moduliert worden sind, wodurch ein Pixel auf diesem selben Bereich gebildet wird. Das heißt, ein wahlfreies Pixel auf der Projektionsebene 13 betrachtend, das Pixel wird durch ein Verfahren ähnlich der bekannten feldsequenziellen Technik angezeigt. Das Verfahren dieses Ausführungsbeispiels ist jedoch dahin gehend vollkommen verschieden von der konventionellen feldsequenziellen Technik, dass die R-, G- und B-Lichtstrahlen, die ein Pixel aufbauen, durch wechselseitig unterschiedliche Pixelregionen des Einzelbildanzeigefelds moduliert worden sind. 5(c) zeigt schematisch, wie die R-, G- und B-Lichtstrahlen, die zeitsequenziell abgestrahlt werden, für ein bestimmtes Pixel auf der Projektionsebene 13 in einer Rahmenperiode kombiniert werden. Die drei auf der linken Seite von 5(c) gezeigten Bilder entsprechen den drei wechselseitig unterschiedlichen Bildunterrahmen, die durch das Einzelbildanzeigefeld 8 erzeugt wurden.
Wie aus den 5(a) bis 5(c) leicht ersehen werden kann, kann, auch obwohl nur ein Anzeigefeld in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ein Vollfarbenbild mit einer Auflösung und Helligkeit so hoch wie diejenigen, die durch den Dreifeldtyp realisiert werden, angezeigt werden.
Als Nächstes wird detailliert unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden, wie die Bildunterrahmen erzeugt werden.
Die linke Seite von 6 stellt die drei Datensätze dar, die R-, G- und B-Bildrahmen repräsentieren, die in R-, G- bzw. B-Rahmenspeichern gespeichert sind. Andererseits stellt die rechte Seite von 6 Anzeigeunterrahmen Nr. 1, 2 und 3 dar. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein durch einen Anzeigeunterrahmen Nr. 1 repräsentiertes Bild auf der Projektionsebene während dem ersten Drittel einer Rahmenperiode (d. h. einer ersten Unterrahmenperiode) angezeigt. Während dem nächsten Drittel (d. h. einer zweiten Unterrahmenperiode) wird ein durch einen Anzeigeunterrahmen Nr. 2 repräsentiertes Bild angezeigt. Und während dem letzten Drittel (d. h. einer dritten Unterrahmenperiode) wird ein durch einen Anzeigeunterrahmen Nr. 3 repräsentiertes Bild angezeigt. In diesem Ausfüh rungsbeispiel werden diese drei Bildunterrahmen angezeigt, während sie gegeneinander verschoben sind, wie in 7 gezeigt ist, und werden zeitsequenziell zusammenkombiniert. Infolgedessen wird durch die Augen des Betrachters ein ursprüngliches Bild wie das in (a) von 4 gezeigte erkannt.
Als Nächstes wird detailliert beschrieben werden, wie die Daten in einem Bildunterrahmen angeordnet sind, indem der Anzeigeunterrahmen Nr. 1 als ein Beispiel herangezogen wird.
Wie in 6 gezeigt ist, sind die Daten, die die erste Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 1 repräsentieren, die Daten über Pixel in der ersten Reihe R1, die in dem R-Rahmenspeicher gespeichert sind. Die Daten, die die zweite Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 1 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der zweiten Reihe G2, die in dem G-Rahmenspeicher gespeichert sind. Die Daten, die die dritte Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 1 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der dritten Reihe B3, die in dem B-Rahmenspeicher gespeichert sind. Und die Daten, die die vierte Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 1 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der vierten Reihe R4, die in dem R-Rahmenspeicher gespeichert sind. Die Daten, die die verbleibenden Reihen des Anzeigeunterrahmens Nr. 1 repräsentieren, werden danach auf dieselbe Art und Weise aufgebaut sein.
Die den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 oder 3 repräsentierenden Daten werden ebenfalls in dem Anzeigeunterrahmen Nr. 1 gesammelt. Was den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 anbelangt, sind zum Beispiel die Daten, die die nullte Reihe seiner Pixelregion repräsentieren, die Daten über Pixel in der ersten Reihe B1, die in dem B-Rahmenspeicher gespeichert sind. Die Daten, die die erste Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der zweiten Reihe R2, die in dem R-Rahmenspeicher gespeichert sind. Die Daten, die die zweite Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der dritten Reihe G3, die in dem G-Rahmenspeicher gespeichert sind. Und die Daten, die die dritte Reihe der Pixelregion für den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 repräsentieren, sind die Daten über Pixel in der vierten Reihe B4, die in dem B-Rahmenspeicher gespeichert sind.
Auf diese Art und Weise werden die Datenuntersätze, die aus den R-, G- und B-Rahmenspeichern ausgelesen worden sind, in einer vorbestimmten Reihenfolge kombiniert, wodurch Daten zusammengestellt werden, die jeden der zeitsequenziell anzuzeigenden Unterrahmen repräsentieren. Folglich enthalten die jeden Unterrahmen repräsentierenden Daten Informationen über alle der drei Primärfarben von R, G und B. Was jedoch jede dieser Farben R, G und B anbelangt, sind die enthaltenen Informationen, räumlich gesprochen, nur etwa ein Drittel des gesamten Bildschirms. Genauer ausgedrückt betreffen, wie leicht aus 6 ersehen werden kann, die in dem Anzeigeunterrahmen Nr. 1 enthaltenen R-Informationen nur die erste, die vierte, die siebte, die zehnte Pixelreihe usw. des zu erzeugenden Bildrahmens. Die R-Informationen über die anderen Pixelreihen des Bildrahmens sind den Anzeigeunterrahmen Nr. 2 und 3 zugewiesen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden Informationen über dieselbe Farbe immer in jeder Pixelregion des Bildanzeigefelds angezeigt. Verschieben und Projizieren der jeweiligen Unterrahmen synthetisiert jedoch die Unterrahmen, um einen vollen Bildrahmen zu erzeugen. Es wird angemerkt, dass die gesamte Anzahl von Pixelreihen in einer Pixelregion des Bildanzeigefelds um zwei größer ist als die Anzahl von Pixelreihen, die ein Unterrahmenbild bilden, wie in 6 gezeigt ist. Diese zwei zusätzlichen Reihen sind als ein Spielraum zur Bildverschiebung bereitgestellt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben werden, wie diese wechselseitig verschobenen Bildunterrahmen zu einem Bildrahmen zusammensynthetisiert bzw. zusammengesetzt werden.
Bezug nehmend auf 8(a) ist dort eine perspektivische Ansicht dargestellt, die jeweilige Teile von drei Bildunterrahmen zeigt, die auf eine Projektionsebene, wie beispielsweise einen Bildschirm, projiziert worden sind. In 8(a) sind Anzeigeunterrahmen Nr. 1, 2 und 3 und ein synthetisierter Bildrahmen schematisch von links nach rechts dargestellt. Ein Abschnitt des Anzeigeunterrahmens Nr. 1 einschließlich der dritten bis siebten Reihen desselben, ein Abschnitt des Anzeigeunterrahmens Nr. 2 einschließlich der zweiten bis sechsten Reihen desselben, und ein Abschnitt des Anzeigeunterrahmens Nr. 3 einschließlich der ersten bis fünften Reihen desselben sind einer auf dem anderen auf der Projektionsebene räumlich überlagert, obwohl diese Abschnitte dort an wechselseitig zeitlich verschiedenen Punkten projiziert werden. Infolge dessen wird ein einzelner Bildrahmen erzeugt.
Die Pixelregionen für die R-, G- oder B-Abschnitte sind auf dem Bildanzeigefeld wie in 8(b) gezeigt fixiert. Die optischen Pfade der Bildunterrahmen sind jedoch durch den zwischen dem Bildanzeigefeld und der Projektionsebene bereitgestellten Bildschieber verschoben, wodurch die Synthese der Bildunterrahmen wie in 8(a) gezeigt realisiert wird.
Nachstehend wird beschrieben werden, wie die Bildunterrahmen zu verschieben sind.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine scheibenartige Glasplatte (d. h. ein brechendes Element) 20 mit drei transparenten Regionen A, B und C wie in 9 gezeigt als ein Bildschieber verwendet. Diese scheibenartige Glasplatte 20 ist aus BK7-Glas mit einem Brechungsindex von 1,52 hergestellt. Die transparenten Regionen A, B und C haben Dicken von 0,7 mm, 1,1 mm bzw. 1,5 mm. Diese Glasplatte ist so gelagert, dass sie um die Mitte der Scheibe rotiert, und derart angeordnet, dass die Hauptoberfläche der Glasplatte einen Winkel von 70,2 Grad mit der optischen Achse definiert. 10 stellt schematisch einen Abschnitt eines Querschnitts der Glasplatte dar, der die optische Achse kreuzt. Unter der Annahme, dass der zwischen einer Ebene, die senkrecht zu der optischen Achse ist, und der Hauptoberfläche der Glasplatte definierter Winkel θ₀ ist, die Dicke des Glases d ist, und der Brechungsindex des Glases n_g ist, ist das Verschiebeausmaß Δx der optischen Achse aufgrund der Brechung gegeben durch Δx = d·sinθ0(1 – cosθ0/(ng 2 – sin2θ0)1/2)
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Glasplatte derart ausgestaltet, dass die transparenten Regionen A, B und C wechselseitig unterschiedliche Glasdicken d haben. Folglich ändert sich das Verschiebeausmaß Δx der optischen Achse periodisch, wenn die Glasplatte 20 rotiert.
Der Lichtstrahl, der durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde, tritt durch eine der transparenten Regionen A, B und C der Glasplatte 20 hindurch, welche durch einen (nicht gezeigten) Treiber wie beispielsweise ein Motor in Rotation versetzt ist, um die Projektionsebene zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel verschiebt sich der optische Pfad eines Lichtstrahls, der durch die transparente Region B durchgelassen wurde, um 26,1 μm gegenüber dem eines Lichtstrahls, der durch die transparente Region A durchgelassen wurde. Auf dieselbe Art und Weise verschiebt sich der optische Pfad eines Lichtstrahls, der durch die transparente Region C durchgelassen wurde, ebenfalls um 26,1 μm gegenüber dem des Lichtstrahls, der durch die transparente Region B durchgelassen wurde. Es wird angemerkt, dass das Verschiebeausmaß von 26,1 μm ein Wert ist, der in ein äquivalentes Verschiebeausmaß auf dem Bildanzeigefeld umgewandelt wurde. Somit ist der Bildschieber derart ausgestaltet, dass das Verschiebeausmaß näherungsweise gleich einem vertikalen Abstand von Pixelregionen ist. Das Verschiebeausmaß kann jedoch durch Einstellen der Dicken der transparenten Regionen A, B und C auf einen beliebigen anderen Wert geändert werden. Zum Beispiel wird dann, wenn die Dicken der jeweiligen transparenten Regionen A, B und C um das 1,4-fache erhöht werden, das Verschiebeausmaß 26,1 ×1,4 μm sein.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Richtung, in welcher die Verschiebung Δx eines Lichtstrahls verursacht wird (welche nachstehend als eine "Verschieberichtung" bezeichnet wird), die vertikale Richtung des Bilds. Alternativ kann die Verschieberichtung des Lichtstrahls auch die horizontale Richtung oder eine diagonale Richtung des Bilds sein. Der Punkt ist, dass das Verschiebeausmaß auf einer Pixelbasis derart bestimmt werden sollte, dass die jeweiligen Pixel mehrerer Bildunterrahmen auf der Projektionsebene im Wesentlichen vollständig aufeinander überlagert werden. In anderen Worten kann das Ausmaß, in welchem sich ein Bild auf der Projektionsebene verschiebt, irgend eine beliebige Größe haben, so lange das Ausmaß der Verschiebung im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches eines Pixelabstands ist, der auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessen wird.
Um zum Beispiel die Verschieberichtung des Lichtstrahls mit der horizontalen Richtung des Bilds auszugleichen, kann die in 10 gezeigte Glasplatte derart 90 Grad um die optische Achse gedreht werden, dass der Lichtstrahl in der horizontalen Richtung des Bilds verschoben wird.
11 zeigt eine Kurve, die die Antwort bzw. das Ansprechen der Lichtdurchlässigkeit eines Lichtmodulationsabschnitts (d. h. jeder Pixelregion) des Bildanzeigefelds 8 auf eine an dieses angelegte Spannung repräsentiert. In diesem Ausführungsbeispiel hat jede Pixelregion eine Struktur, in welcher eine Flüssigkristallschicht zwischen ein Paar von Elektroden eingefügt ist und die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssigkristallmaterials unendlich gemacht ist. Demgemäß erreicht die Lichtdurchlässigkeit niemals ihren maximalen Wert in dem Moment, in dem begonnen wird, die Spannung anzulegen. Das heißt, eine gewisse Verzögerung ist unvermeidbar, nachdem begonnen wurde, die Spannung anzulegen, und bevor die Lichtdurchlässigkeit ihr maximales Niveau erreicht, um den Übergang von einem Dunkelzustand in einen Hellzustand abzuschließen. Eine andere Zeitverzögerung wird verursacht, nachdem das Anlegen der Spannung beendet wurde, und bevor die Lichtdurchlässigkeit ihren minimalen Wert (d. h. Null) erreicht.
In diesem Ausführungsbeispiel müssen mehrere unterschiedliche Bildunterrahmen auf dem Bildanzeigefeld in einer Unterrahmenperiode nach der anderen angezeigt werden, wie in 8(b) gezeigt ist. Falls es eine nicht vernachlässigbare Zeit dauert, zwei anzuzeigende Bildunterrahmen umzuschalten, dann wird jeder Bildunterrahmen zu Beginn seiner Unterrahmenperiode eine unzureichende Helligkeit haben. Indessen wird, auch nachdem die Unterrahmenperiode (d. h. eine Spannungsanlegeperiode) geendet hat, derselbe Bildunterrahmen unnötigerweise für eine Weile weiter angezeigt. In diesem Fall wird, auch wenn der Bildunterrahmen verschoben worden ist, nur der vorangehende Bildunterrahmen für eine Weile angezeigt, oder wird aufgrund des langsamen Ansprechens des Bildanzeigefelds nur ein Teil des vorangehenden Bildunterrahmens dem nächsten Bildunterrahmen überlagert. Dann wird ein Schmier- oder Geister (Doppelbild)-Phänomen um den Umriss und andere Abschnitte des synthetisierten Bildrahmens auftreten.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben werden, warum das Schmier- oder Geister-Phänomen auftritt. 12 stellt schematisch eine bestimmte Pixelreihe von drei Bildunterrahmen, die einen n-ten Bildrahmen bilden (worin n eine positive Ganzzahl ist), und eine entsprechende Pixelreihe von drei Bildunterrahmen, die einen n+1-ten Bildrahmen bilden, dar. Jede dieser Pixelreihen ist vertikal versetzt, weil der optische Pfad jedes Bildunterrahmens durch den Bildschieber vertikal verschoben wird. 12 stellt Pixel dar, deren Hell-Dunkel-Übergang durch das langsame Ansprechen des Bildanzeigefelds verzögert ist. Zum Beispiel ist ein B-Pixel im Hellzustand in dem ersten Einen der drei Bildunterrahmen, die den n-ten Bildrahmen bilden, in dem nächsten Unterrahmen um ein Pixel nach unten verschoben. Das B-Pixel hat jedoch noch nicht vollständig in den Dunkelzustand gewechselt. In dem folgenden Unterrahmen ist das B-Pixel weiter um ein Pixel nach unten verschoben und hat vollständig in den Dunkelzustand gewechselt. Indessen behält in diesem Unterrahmen ein G-Pixel, das sich genau über dem B-Pixel befindet, einen ziemlich hellen Zustand bei. Falls das Ansprechen auf diese An und Weise verzögert wird, werden ein Pixel, das zu einem in Weiß anzuzeigenden Pixel (d. h. einem W-Pixel) benachbart ist, und ein anderes Pixel, das zu dem W-Pixel vorangehend benachbart ist, unabsichtlich eingefärbt, wie in 12 gezeigt ist.
Um ein derartiges Schmier- oder Geister-Phänomen, das aus dem verzögerten Ansprechen des Bildanzeigefelds resultiert, zu vermeiden, kann eine Maßnahme ergriffen werden, um zu verhindern, dass die durch Pixelregionen mit verzögertem Ansprechen modulierten Lichtstrahlen auf die Projektionsebene projiziert werden, während Bildunterrahmen in dem Bildanzeigefeld umgeschaltet werden. Um dies zu tun, kann, nur während das Ansprechen verzögert ist, ein Teil des optischen Pfads (von der Lichtquelle zu der Projektionsebene) durch irgend eine Lichtabschalteinrichtung, wie beispielsweise ein Flüssigkristallverschluss, vorübergehend blockiert werden, oder kann die Lichtquelle vorübergehend ausgeschaltet oder in ihrer Helligkeit verringert werden.
Ein ähnliches Problem tritt nicht nur auf, während das Ansprechen des Bildanzeigefelds verzögert ist, sondern auch, während das Anzeigezeitverhalten des Bildanzeigefelds nicht synchron mit dem Bildverschiebezeitverhalten ist. Demgemäß kann der optische Pfad in einer Periode blockiert werden, während eine solche zeitliche Verzögerung verursacht ist oder werden kann.
Es wird angemerkt, dass anstelle des Verwendens einer solchen, speziell bereitgestellten Lichtabschalteinrichtung der in 9 gezeigte Bildschieber so modifiziert werden kann, dass er die "Lichtabschaltfunktion" selbst durchführt. Zum Beispiel können Abschnitte der Glasplatte 20, durch welche der Lichtstrahl hindurch tritt, während das Ansprechen des Bildanzeigefelds verzögert sein sollte, oder während die zeitliche Verzögerung verursacht sein sollte, undurchlässige bzw. opake Regionen 21 sein, wie in 13 gezeigt ist. Dann kann das Schmier- oder Geisterphänomen wie das in 12 gezeigte unterdrückt werden, und kann ein Bild höherer Qualität erhalten werden. Der zentrale Winkel der fächerförmigen opaken Regionen 21 wird auf geeignete Art und Weise bestimmt durch zum Beispiel die Länge der Ansprechverzögerung des Bildanzeigefelds. Je kleiner der Prozentsatz der opaken Regionen 21 in der gesamten Glasplatte 20 ist, desto heller ist das auf der Projektionsebene zu präsentierende Bild.
Die Zeitbeziehung zwischen der Periode vom Beginn bis zum Ende der Antwort des Bildanzeigefelds und der Periode vom Beginn der Bildverschiebung zu dem Beginn der nächsten Bildverschiebung (d. h. der Bildverschiebeperiode) wird bevorzugt wie in zum Beispiel 11 gezeigt eingestellt. Das heißt, die Bildverschiebung wird bevorzugt ausgeführt, während die jeweiligen Pixelregionen des Bildanzeigefelds eine ausreichend hohe Helligkeit haben.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Twisted Nematic (TN)-Modus-LCD-Feld als ein Bildanzeigefeld verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses bestimmte, bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es kann anstelle dessen ein LCD-Feld irgendeines von verschiedenen anderen Modi verwendet werden. Falls ein Anzeigefeld mit einer höheren Ansprechgeschwindigkeit verwendet wird, dann kann das Verhältnis der Gesamtfläche der opaken Regionen zu der insgesamten Fläche des Bildschiebers verringert werden, und kann daher ein nochmals helleres Bild höherer Qualität erhalten werden.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel generiert drei Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, während sie optisch gegeneinander verschoben werden. Somit kann verglichen mit der konventionellen, Farbfilter verwendenden Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der optische Wirkungsgrad signifikant erhöht und die Auflösung dreifach erhöht werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein nach dem Durchlaßprinzip arbeitendes Anzeigefeld als das Bildanzeigefeld verwendet. Alternativ kann auch ein reflektierendes LCD-Feld wie das in 14 gezeigte verwendet werden. Das in 14 gezeigte reflektierende LCD-Feld ist zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-189809 offenbart. Wenn ein solches reflektierendes Bildanzeigefeld verwendet wird, besteht keine Notwendigkeit, das von der Lichtquelle abgestrahlte weiße Licht durch dichromatische Spiegel aufzuteilen. Anstelle dessen beugt ein durchlässiges Hologramm, das auf dem Anzeigefeld bereitgestellt ist, das weiße Licht und teilt es in R-, G- und B-Lichtstrahlen auf, und fokussiert dann diese Lichtstrahlen auf die reflektierenden Elektroden (d. h. die Pixelelektroden) ihrer zugeordneten Pixelregionen. Nachdem sie durch die Pixelelektroden reflektiert wurden, werden die Lichtstrahlen durch das Hologramm in Übereinstimmung mit einer Variation der Polarisationskomponenten desselben übertragen. Ein solches durchlässiges Hologramm kann durch Aufeinanderstapeln einer R-Holografie/Linsenanordnungs-Schicht, einer G-Holografie/Linsenanordnungs-Schicht und einer B-Holografie/Linsenanordnungs-Schicht erzeugt werden.
Bei dem Reflexionstyp kann eine Transistorregion auf der Unterseite (d. h. unter) jeder reflektierenden Elektrode bereitgestellt sein. Somit ist dieser Typ vorteilhaft, falls Bildunterrahmen zu einer Zeit über den gesamten Bildschirm umgeschaltet werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Informationen über dieselbe Farbe immer in jeder Pixelregion des Bildanzeigefelds präsentiert. Durch Verschieben und Projizieren ausgewählter Bildunterrahmen können jedoch Informationen über wechselseitig unterschiedliche Positionen (d. h. Pixel) durch jede Pixelregion in einem Unterrahmen nach dem anderen präsentiert werden. Infolge dessen wird eine hohe Auflösung erreicht.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Als Nächstes wird ein zweites bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses zweiten Ausführungsbeispiels hat grundlegend dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Der Hauptunterschied liegt in dem Verfahren zum Verschieben von Bildunterrahmen. Folglich wird nur dieser Unterschied beschrieben werden.
In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist die Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die den n+1-ten Bildrahmen bilden (worin n eine positive Ganzzahl ist), verschoben werden, dieselbe wie die Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die den n-ten Bildrahmen bilden, verschoben werden, wie in 12 gezeigt ist. Demgegenüber ist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die den n+1-ten Bildrahmen bilden, verschoben werden, entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die den n-ten Bildrahmen bilden, verschoben werden, wie in 15 gezeigt ist. Genauer ausgedrückt werden die Bildunterrahmen für den n-ten Rahmen nach unten verschoben, während die Bildunterrahmen für den n+1-ten Rahmen nach oben verschoben werden. Darüber hinaus werden in diesem Ausführungsbeispiel der erste Bildunterrahmen des n+1-ten Rahmen und der letzte Bildunterrahmen des n-ten Rahmens auf dieselbe Stelle auf der Projektionsebene projiziert.
Darüber hinaus ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Bildschiebeperiode gleich zwei Rahmenperioden, während welchen die Bildverschiebung nur vier Mal ausgeführt wird. Somit kann eine Verschlechterung in der Bildqualität, welche durch die verzögerte Antwort des Bildanzeigefelds oder die zeitliche Verzögerung der Bildverschiebung verursacht werden könnte, verringert werden. Ferner werden keine Pixel außer benachbarten solchen eingefärbt, kann die Anzahl von Unterfeldern mit den eingefärbten Pixeln auf zwei Drittel des ersten Ausführungsbeispiels begrenzt werden, und wird kein Geisterbild mehr produziert.
Um zu verhindern, dass Bildunterrahmen auf diese Art und Weise verschoben werden, wenn zwei Rahmen umgeschaltet werden, kann der Bildschieber den Lichtstrahl unter denselben Bedingungen bearbeiten, oder kann seine Bewegung für den letzen Unterrahmen jedes Rahmens und den ersten Unterrahmen des nächsten Rahmens anhalten.
Ein beispielhafter Bildschieber zur Verwendung zum Ausführen einer solchen Bildverschiebung ist in 16 gezeigt. Dieser Bildschieber beinhaltet eine Glasplatte 22 mit transparenten Regionen A bis F. Die transparenten Regionen E und F sind aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49 hergestellt, die transparenten Regionen A und D sind aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57 hergestellt, und die transparenten Regionen B und C sind aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64 hergestellt. Jede dieser transparenten Regionen hat eine Dicke von 2,0 mm.
Die scheibenartige Glasplatte 22 mit einer solchen Konfiguration ist derart angeordnet, dass die Hauptoberfläche derselben einen Winkel von 65 Grad mit der optischen Achse definiert. Darüber hinaus wird die Glasplatte 22 derart rotiert, dass der Zeitpunkt, bei dem jede transparente Region den optischen Pfad kreuzt, mit dem Zeitpunkt synchronisiert ist, bei welchem der vorangehende Unterrahmen in seinen zugeordneten Unterrahmen umgeschaltet wird. Dann verschiebt sich der optische Pfad, der die transparente Region A oder D kreuzt, um 34,0 μm gegenüber dem optischen Pfad, der die transparente Region F oder E kreuzte. Der optische Pfad, der die transparente Region B oder C kreuzt, verschiebt sich um 26,6 μm gegenüber dem optischen Pfad, der die transparente Region A oder D kreuzte.
Es sei angenommen, dass die transparente Region F dem ersten Unterrahmen des in 15 gezeigten n-ten Rahmen zugeordnet ist. In diesem Fall ist die transparente Region A dem nächsten Unterrahmen des n-ten Rahmens zugeordnet, und ist die transparente Region B dem letzten Unterrahmen des n-ten Rahmen zugeordnet. Die transparente Region C ist dem ersten Unterrahmen des n+1-ten Rahmens zugeordnet, die transparente Region D ist dem nächsten Unterrahmen des n+1-ten Rahmens zugeordnet, und die transparente Region E ist dem letzten Unterrahmen des n+1-ten Rahmens zugeordnet.
Die transparenten Regionen B und C haben denselben Brechungsindex und dieselbe Dicke, und verschieben den optischen Pfad um dasselbe Ausmaß. Folglich wird, wie in 15 gezeigt ist, keine Verschiebung zwischen den beiden Unterrahmen verursacht, die diesen transparenten Regionen B und C zugeordnet sind. Dasselbe Phänomen tritt zwischen den transparenten Regionen E und F auf.
In diesem Beispiel werden die transparenten Regionen B und C oder die transparenten Regionen E und F nur zu Darstellungszwecken als zwei separate Regionen (wie durch die durchbrochene Linie in 16 angegeben) betrachtet. In Wirklichkeit kann jedoch jedes Paar von Regionen B und C oder E und F ein fortlaufendes Element sein. Demgemäß kann die in 16 gezeigte scheibenartige Glasplatte 22 durch Zusammenkombinieren von vier fächerförmigen transparenten Elementen erzeugt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel kann ebenfalls eine zeitliche Verzögerung zwischen dem Bildschiebezeitpunkt und dem Unterrahmenumschaltzeitpunkt aufgrund zum Beispiel der verzögerten Antwort des Bildanzeigefelds verursacht werden. Aus diesem Grund sind ebenfalls opake Regionen 21 bevorzugt für geeignete Abschnitte auf der Glasplatte 22 bereitgestellt, wie in 17 gezeigt ist. Im Einzelnen kann in dem in 17 dargestellten Beispiel jede der opaken Regionen 21 in der Grenze zweier Regionen, zwischen welchen eine Bildverschiebung ausgeführt werden sollte (d. h. an beiden Enden der transparenten Region A oder D), bereitgestellt sein.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls ein TN-Modus-LCD-Feld als das Bildanzeigefeld verwendet. Anstelle dessen kann jedoch ein LCD-Feld irgendeines von verschiedenen anderen Modi verwendet werden. Falls ein Anzeigefeld mit einer höheren Ansprechgeschwindigkeit verwendet wird, dann kann das Verhältnis der gesamten Fläche der opaken Regionen zu der insgesamten Fläche des Bildschiebers verringert werden, und kann daher ein nochmals helleres Bild höherer Qualität erhalten werden. Darüber hinaus wird in dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ein nach dem Durchlassprinzip arbeitendes Anzeigefeld als das Bildanzeigefeld verwendet. Alternativ kann auch ein reflektierendes LCD-Feld wie das in 14 gezeigte verwendet werden.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel generiert drei Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode durch Verwenden eines Bildanzeigefelds ohne Farbfilter, und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, während sie sie optisch gegeneinander verschiebt. Somit kann verglichen mit der konventionellen, Farbfilter verwendenden Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der optische Wirkungsgrad signifikant erhöht und die Auflösung dreifach erhöht werden.
Ferner kann, da der Bildunterrahmen nicht verschoben werden muss, wenn Rahmen umgeschaltet werden, das Schmier- oder Geisterphänomen aufgrund zum Beispiel der verzögerten Antwort des Bildanzeigefelds signifikant verringert werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Als Nächstes wird ein drittes bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses dritten Ausführungsbeispiels hat grundlegend dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Hauptunterschiede liegen in der Anordnung von Bildunterrahmen und dem Verschiebeverfahren derselben. Diese Unterschiede werden nachstehend beschrieben werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Bildrahmen aus zwei Bildunterrahmen aufgebaut, wie in 18 gezeigt ist. Diese beiden Bildunterrahmen werden sequenziell an zwei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt. Darüber hinaus ist ein Pixel auf der Projektionsebene aus insgesamt drei Pixeln aufgebaut, d. h. einem Pixel des ersten Bildunterrahmens jedes Rahmens und zwei Pixeln des zweiten Bildunterrahmens desselben, zu projizieren nahe dem ersten Bildunterrahmen. Demgegenüber wird ein anderes Pixel, das zu dem einen Pixel auf der Projektionsebene benachbart ist, erhalten durch Zusammensynthetisieren zweier Pixel des ersten Bildunterrahmens und eines Pixels des zweiten Bildunterrahmens. In diesem Fall hat das auf der Projektionsebene zu erzeugende Bild eine ein wenig verringerte Auflösung. Da jedoch jeder Rahmen aus nur zwei Unterrahmen bestehen kann, besteht keine Notwendigkeit, das Bildanzeigefeld mit einer so hohen Geschwindigkeit anzusteuern, und kann das aus der verzögerten Antwort resultierende Schmierphänomen minimiert werden.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Bildschieber verwendet, der so aufgebaut ist, dass Bildunterrahmen an zwei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt werden. Der Bildschieber kann als eine Glasplatte mit zwei Arten von transparenten Regionen mit wechselseitig unterschiedlichen Brechungsindizes und/oder wechselseitig unterschiedlicher Dicke implementiert sein.
In dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls ein TN-Modus-LCD-Feld als das Bildanzeigefeld verwendet. Anstelle dessen kann jedoch ein LCD-Feld irgendeines von verschiedenen anderen Modi verwendet werden. Falls ein Anzeigefeld mit einer höheren Ansprechgeschwindigkeit verwendet wird, dann kann das Verhältnis der gesamten Fläche der opaken Regionen zu der insgesamten Fläche des Bildschiebers verringert werden, und kann daher ein nochmals helleres Bild höherer Qualität erhalten werden. Darüber hinaus wird in dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ein nach dem Durchlassprinzip arbeitendes Anzeigefeld als das Bildanzeigefeld verwendet. Alternativ kann auch ein reflektierendes LCD-Feld wie das in 14 gezeigte verwendet werden.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel generiert zwei Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode durch Verwenden eines Bildanzeigefelds ohne Farbfilter, und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, während sie sie optisch gegeneinander verschiebt. Somit kann verglichen mit der konventionellen, Farbfilter verwendenden Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der optische Wirkungsgrad signifikant erhöht werden, und wird eine höhere Auflösung erreicht.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
Als Nächstes wird ein viertes bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses vierten Ausführungsbeispiels hat grundlegend dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Hauptunterschiede liegen in der Anordnung von Bildunterrahmen und dem Verschiebeverfahren derselben. Diese Unterschiede werden nachstehend beschrieben werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Bildrahmen aus zwei Bildunterrahmen aufgebaut, wie in 19 gezeigt ist. Diese beiden Bildunterrahmen werden sequenziell an drei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt. Da jeder Rahmen aus nur zwei Unterrahmen bestehen kann, besteht keine Notwendigkeit, das Bildanzeigefeld mit einer so hohen Geschwindigkeit anzusteuern, und kann das aus der verzögerten Antwort resultierende Schmierphänomen minimiert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Bildunterrahmen, die einen Bildrahmen bilden, zwei, wie in 19 gezeigt ist. Diese Bildunterrahmen werden jedoch sequenziell an drei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt. Folglich ist eine Bildschiebeperiode 1,5 mal so kurz wie eine Rahmenperiode. Infolge dessen werden Informationssteile, die R-, G- und B-Pixel repräsentieren, bei jedem Pixel auf der Projektionsebene einander überlagert. Demzufolge kann ein Bild mit einer höheren Auflösung als der des vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels erhalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen zwei Bildunterrahmen zwei Unterrahmen, die einen ursprünglichen Bildrahmen eines Videosignals bilden. Jedoch muss der Zeitpunkt, in welchem jeder dieser Unterrahmen, welche den ursprünglichen Bildrahmen eines Videosignals bilden, angezeigt werden sollte, nicht exakt mit dem Zeitpunkt in Übereinstimmung gebracht werden, in dem sein entsprechender Bildunterrahmen angezeigt werden sollte. Falls zum Beispiel die Zeit zum Anzeigen des nächsten Unterrahmens gekommen ist, bevor der letzte eine der Unterrahmen, die einen ursprünglichen Bildrahmen des Videosignals bilden, voll angezeigt wird, dann können die verbleibenden Videosignalteile dieses ursprünglichen Bildrahmens verworfen werden, und kann anstelle dessen damit begonnen werden, den ersten einen der Unterrahmen, die einen anderen ursprünglichen Bildrahmen bilden, anzuzeigen. In einem normalen Bild ändern sich die Bildinformationen zwischen zwei Rahmen oder zwischen zwei Unterrahmen nicht so dramatisch. Demgemäß kann auch dann, wenn sich die Frequenz von anzuzeigenden Rahmen von der Frequenz von ursprünglichen Bildrahmen unterscheidet, der Anzeigevorgang weiter ausgeführt werden, ohne den Betrachter Ungleichmäßigkeit empfinden zu lassen. Somit kann in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel die Struktur der Vorrichtung vereinfacht werden, ohne die Anzeigequalität ernsthaft zu verschlechtern.
Anders als das vorstehend beschriebene dritte Ausführungsbeispiel erreicht es der Bildschieber dieses vierten Ausführungsbeispiels, dass Bildunterrahmen an drei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt werden. Folglich kann in diesem vierten Ausführungsbeispiel auch der Bildschieber des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, und kann die Rotationsgeschwindigkeit desselben auf zwei Drittel verringert werden.
In dem vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls ein TN-Modus-LCD-Feld als das Bildanzeigefeld verwendet. Anstelle dessen kann jedoch ein LCD-Feld irgendeines von verschiedenen anderen Modi verwendet werden. Falls ein Anzeigefeld mit einer höheren Ansprechgeschwindigkeit verwendet wird, dann kann das Verhältnis der gesamten Fläche der opaken Regionen zu der insgesamten Fläche des Bildschiebers verringert werden, und kann daher ein nochmals helleres Bild höherer Qualität erhalten werden. Darüber hinaus wird in dem vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel ein nach dem Durchlassprinzip arbeitendes Anzeigefeld als das Bildanzeigefeld verwendet. Alternativ kann auch ein reflektierendes LCD-Feld wie das in 14 gezeigte verwendet werden.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel generiert zwei Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode durch Verwenden eines Bildanzeigefelds ohne Farbfilter, und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, während sie sie optisch gegeneinander verschiebt. Somit kann verglichen mit der konventionellen, Farbfilter verwendenden Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der optische Wirkungsgrad signifikant erhöht werden, und wird eine höhere Auflösung erreicht.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
Als Nächstes wird ein fünftes bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps dieses fünften Ausführungsbeispiels hat grundlegend dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Hauptunterschiede liegen in der Anordnung von Bildun terrahmen und dem Verschiebeverfahren derselben. Diese Unterschiede werden nachstehend beschrieben werden.
In diesem fünften Ausführungsbeispiel ist jeder Bildrahmen aus vier Bildunterrahmen aufgebaut, welche sequenziell an drei unterschiedlichen Stellen auf der Projektionsebene angezeigt werden. Zwei der vier Bildunterrahmen, die einen Bildrahmen bilden, werden an derselben Stelle auf der Projektionsebene angezeigt. Das heißt, dass in diesem fünften Ausführungsbeispiel Unterrahmendaten wie in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erzeugt werden. In diesem fünften Ausführungsbeispiel jedoch wird der zweite Unterrahmen jedes Rahmens erneut als der letzte Unterrahmen angezeigt, wodurch ein Bildrahmen aus vier Unterrahmen aufgebaut wird.
Dieser Punkt wird in weiterem Detail unter Bezugnahme auf 20 beschrieben werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Bildverschiebung näherungsweise in einem Pixelabstand ausgeführt. Im Einzelnen wird der erste Bildunterrahmen jedes Rahmens von dem zweiten Bildunterrahmen desselben ausgehend nach oben verschoben, während der dritte Bildunterrahmen jedes Rahmens ausgehend von dem vierten Bildunterrahmen desselben nach unten verschoben wird. Das heißt, jeder Rahmen wird aus vier Unterrahmen aufgebaut, und eine Verschiebeperiode beinhaltet vier Bildschiebeoperationen.
In diesem fünften Ausführungsbeispiel werden die Bilder auf einer rahmenweisen Basis nach oben und nach unten bewegt, so dass daher die Bilder auf einer pixelweisen Basis immer an drei verschiedene Stellen verschoben werden können. Ferner kann die Bildverschiebung immer pixelweise ausgeführt werden, unabhängig davon, ob die Verschiebung eine Intrarahmenverschiebung oder eine Interrahmenverschiebung ist. Somit kann das Geisterphänomen verhindert werden, wie in 20 gezeigt ist.
Ferner wird, falls der vierte Anzeigeunterrahmen in Schwarz angezeigt wird, wie in 21 gezeigt ist, jede Farbe in jedem Rahmen mit derselben Häufigkeit angezeigt. Infolge dessen kann das Farbgleichgewicht zwischen den Pixeln verbessert werden.
Alternativ kann ein Rahmen aus fünf oder mehr Bildunterrahmen bestehen. In diesem Fall werden bevorzugt mehrere in Schwarz anzuzeigende Bildunterrahmen derart in jeden Rahmen verteilt, dass jede Farbe in jedem Rahmen mit derselben Häufigkeit angezeigt wird.
Als eine andere Alternative können anstelle des Einfügens eines in Schwarz anzuzeigenden Bildunterrahmens in jeden Rahmen auf diese Art und Weise zwei an derselben Stelle auf der Projektionsebene anzuzeigende Bildunterrahmen Bildunterrahmen mit einer verringerten Helligkeit sein. Genauer ausgedrückt können Anzeigebildsignale derart korrigiert werden, dass die örtliche Lichtmenge des zweiten und des vierten Bildunterrahmens jedes Rahmens gleich der Lichtmenge des ersten oder des dritten Bildunterrahmens desselben ist. Dann kann das Farbgleichgewicht zwischen den Pixeln verbessert werden, und können die Pixel immer angezeigt werden. Infolge dessen kann das Flimmern verringert werden. Da diese Anzeigebildsignale immer auf dieselbe Art und Weise für alle Pixel und für jeden Rahmen korrigiert werden können, kann der zu diesem Zweck bereitzustellende Schaltkreis eine einfache Konfiguration haben.
Der Bildschieber zur Verwendung in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Glasplatte 23 mit vier transparenten Regionen, wie in 22 gezeigt ist. Die transparente Region A ist aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49 hergestellt, die transparenten Regionen B und D sind aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57 hergestellt, und die transparente Region D ist aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64 hergestellt. Jede der transparenten Regionen A bis D hat eine Dicke von 2,0 mm. Die Glasplatte 23 kreuzt den optischen Pfad derart, dass die Hauptoberfläche derselben einen Winkel von 65 Grad mit der optischen Achse definiert, und rotiert derart, dass die transparenten Regionen A bis D den jeweiligen Bildunterrahmen zugeordnet sind. Der Lichtstrahl, der die transparente Region A kreuzt, verschiebt sich gegenüber dem Lichtstrahl, der die transparente Region B oder D kreuzte, um 34,0 μm nach oben, während sich der Lichtstrahl, der die transparente Region C kreuzt, gegenüber der transparenten Region B oder D um 26,6 μm verschiebt.
In dem vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel wird ebenfalls ein TN-Modus-LCD-Feld als das Bildanzeigefeld verwendet. Anstelle dessen kann jedoch ein LCD-Feld irgendeines von verschiedenen anderen Modi verwendet werden. Falls ein Anzeigefeld mit einer höheren Ansprechgeschwindigkeit verwendet wird, dann kann das Verhältnis der gesamten Fläche der opaken Regionen zu der insgesamten Fläche des Bildschiebers verringert werden, und kann daher ein nochmals helleres Bild höherer Qualität erhalten werden. Darüber hinaus wird in dem vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel ein nach dem Durchlassprinzip arbeitendes Anzeigefeld als das Bildanzeigefeld verwendet. Alternativ kann auch ein reflektierendes LCD-Feld wie das in 14 gezeigte verwendet werden.
Die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel generiert vier Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode durch Verwenden eines Bildanzeigefelds ohne Farbfilter, und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, während sie sie optisch gegeneinander verschiebt. Somit kann verglichen mit der konventionellen, Farbfilter verwendenden Einzelfeld-Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der optische Wirkungsgrad signifikant erhöht werden, und kann die Auflösung dreifach erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei der Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps der vorliegenden Erfindung jeder Bildrahmen zeitsequenziell in mehrere Bildunterrahmen aufgeteilt, und werden diese Bildunterrahmen einander überlagert, während sie gegeneinander verschoben sind, wodurch der ursprüngliche Bildrahmen durch einen solchen Bildsyntheseprozess rekonstruiert wird. Der Zeitpunkt des Verschiebens des Bildunterrahmens wird bevorzugt mit dem Zeitpunkt des Umschaltenlassens der Bildunterrahmen durch das Bildanzeigefeld synchronisiert.
Die Verfahren zum Schalten der Bildunterrahmen sind grob in die folgenden zwei Typen einteilbar. Der erste Typ ist ein "Zeilenscanverfahren". Bei diesem Verfahren werden mehrere Pixelbereiche, die in Spalten und Zeilen auf der Bildanzeigetafel unterteilt sind, auf Zeilenbasis oder auf Basis mehrerer Zeilen auf einmal angesteuert, und ein neuer Bildunterrahmen wird sequenziell vertikal ausgehend von oben nach unten auf dem Schirm angezeigt. Ein Verfahren zum Scannen einer Zeile nach der anderen, wobei der Schirm in mehrere Blöcke unterteilt wird, ist hier ebenfalls im "Zeilenscanverfahren" enthalten. Andererseits ist der zweite Typ ein "Schirm(oder Simultan)schreibverfahren". Bei diesem Verfahren werden mehrere Pixelbereiche, die auf der Bildanzeigetafel in Spalten und Zeilen angeordnet sind, gleichzeitig angesteuert, und ein neuer Bildunterrahmen wird auf einmal auf dem Schirm angezeigt.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf irgendein spezielles Scanverfahren eingeschränkt ist. Nachfolgend werden Ausführungsformen des "Zeilenscanverfahrens" als Erstes beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
Abschnitte (a) bis (g) in der 23 zeigen, wie Bildunterrahmen durch eine Zeilenscantechnik auf einer Bildanzeigetafel geschaltet werden. Die 23(a) zeigt einen Zustand, in dem nur die erste Zeile von Pixelbereichen der Anzeigetafel auf die Anzeige eines neuen Bildunterrahmens umgeschaltet wurden (d.h. des zweiten Bildunterrahmens). Zu diesem Zeitpunkt verbleiben die anderen Zeilen der Pixelbereiche (d.h. die zweite und die folgenden Zeilen) bei der Anzeige des alten Bildunterrahmens (beispielsweise des ersten Bildunterrahmens). Wie es in den Abschnitten (b) bis (g) der 23 dargestellt ist, wird die Scanzeile zeilenweise bis zur Unterseite des Schirms herunterbewegt, um dadurch das Anzeigegebiet des neuen Bildunterrahmens zu erweitern. Im Ergebnis wird der erste Bildunterrahmen in der ersten bis siebten Zeile der Pixelbereiche in der 23(g) angezeigt.
Auf diese Weise bewegt sich auf der Bildanzeigetafel, die durch die normale Zeilenscantechnik anzusteuern ist, während der alte Bildunterrahmen auf den neuen Bildunterrahmen umgeschaltet wird, die Grenze zwischen dem alten und dem neuen Bildunterrahmen zeilenweise jedesmal dann nach unten, wenn eine Horizontal(1H)periode verstrichen ist. In diesem Fall verschiebt der Zeitpunkt, wenn damit begonnen wird, die Spannung anzulegen, wie es in der 11 dargestellt ist, um jeweils eine Scanlinie (oder Zeile) nach der anderen mit regelmäßigem Intervall nach unten.
Demgemäß wird dann, wenn eine durch eine derartige Zeilenscantechnik anzusteuernde Bildanzeigetafel verwendet wird, das Timing, zu dem mit der Anzeige des neuen Bildunterrahmens begonnen wird, vorzugsweise mit dem Timing synchronisiert, zu dem eine Verschiebung des optischen Pfads durch den Bildschieber für jedes einer Vielzahl von Pixeln startet. Zu diesem Zweck entspricht die Rate, mit der das Anzeigegebiet des neuen Bildunterrahmens größer wird (d.h. die Scanzeilenbewegungsrate) vorzugsweise der Rate, mit der das Verschiebegebiet des Bildschiebers größer wird.
Nachfolgend werden verschiedene Bildschieber beschrieben, die effektiv dazu verwendet werden können, dass eine derartige Operation erfolgt.
Ein Bildschieber gemäß dieser Ausführungsform ist als Glasplatte 24 mit sechs transparenten Bereichen, wie in der 24 dargestellt, implementiert. Die transparenten Bereiche A und D bestehen aus einem FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49, die transparenten Bereiche B und E bestehen aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57, und die transparenten Bereiche C und F bestehen aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64. Jeder dieser transparenten Bereiche A bis F verfügt über eine Dicke von 2,0 mm.
Wenn dieser Bildschieber so eingesetzt wurde, dass die Hauptfläche der Glasplatte 24 einen Winkel von 65 Grad in Bezug auf die optische Achse bildete, verschoben die transparenten Bereiche B und E das Bild um 34,0 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche A und B. Andererseits verschoben die transparenten Bereiche C und F das Bild um 26,6 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche A und D. Jedem dieser transparenten Bereiche ist ein Bildunterrahmen zugeordnet. Bei diesem Bildschieber verfügt die Glasplatte 24 über gleichmäßige Dicke. Demgemäß kann der Bildschieber eine ruhige und konstante Verschiebung selbst mit hoher Geschwindigkeit ausführen.
Um den Verschmierungseffekt auf Grund des verzögerten Ansprechens der Bildanzeigetafel zu unterdrücken, wie beispielsweise für die vorigen Ausführungsformen beschrieben, sind zwischen den in der 25 dargestellten transparenten Bereichen vorzugsweise undurchsichtige Bereiche 21 vorhanden.
Auch kann als in der 9 dargestellte Glasplatte 20 auch billiges BK7-Glas als Glasmaterial verwendet werden. In diesem Fall können die Dicken der jeweiligen transparenten Bereiche relativ frei ausgewählt werden, und es kann ein Bildschieber mit höherer Genauigkeit billiger erhalten werden.
Dieser Bildschieber kann wie folgt modifiziert werden. Genauer gesagt, können die transparenten Bereiche A und D eingekerbte Abschnitte der Glasplatte 24 sein, und die anderen transparenten Bereiche können aus BK7-Glas mit einem Brechungsindex von 1,52 bestehen. Wenn in diesem Fall die transparenten Bereiche B und E eine Dicke von 0,7 mm aufweisen und die transparenten Bereiche C und F eine Dicke von 1,4 mm aufweisen, und wenn der Bildschieber so eingesetzt wird, dass die Hauptfläche der Glasplatte 24 einen Winkel von 83,8 Grad in Bezug auf die optische Achse bildet, können die transparenten Bereiche B und E das Bild um 26,0 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche A und D verschieben und die transparenten Bereiche C und F können ebenfalls das Bild um 26,0 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche B und E verschieben. Wenn eine derartige Konfiguration verwendet wird, kann der Bildschieber über geringeres Gewicht verfügen. Auch werden die den transparenten Bereichen A und D zugeordneten Bildunterrahmen nicht durch das Glas durchgelassen. So kann die Schärfe effektiv verbessert werden.
Die Glasplatte 24 mit den sechs transparenten Bereichen kann auch wie folgt zu einem anderen Bildschieber modifiziert werden. Genauer gesagt, können die transparenten Bereiche A und D aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49 bestehen und sie können über eine Dicke von 2,0 mm verfügen. Die transparenten Bereiche B und E können aus BK7-Glas mit einem Brechungsindex von 1,52 bestehen und über eine Dicke von 2,09 mm verfügen. Außerdem können die transparenten Bereiche C und F aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64 bestehen und über eine Dicke von 2,00 mm verfügen. In diesem Fall können, wenn diese Glasplatte so eingesetzt wird, dass sie einen Winkel von 65 Grad in Bezug auf die optische Achse bildet, die transparenten Bereiche B und E das Bild um 25,9 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche A und D verschieben, und die transparen ten Bereiche C und F können das Bild um 26,8 μm in Bezug auf die transparenten Bereiche B und E verschieben. Auf diese Weise kann durch Auswählen einer Glasplatte, die relativ leicht in Massen hergestellt werden kann und deren Dicke geeignet eingestellt werden kann, ein Bildschieber mit höherer Genauigkeit billiger hergestellt werden, obwohl die Dickendifferenz zwischen den transparenten Bereichen relativ klein ist.
Beim oben beschriebenen Bildschieber bestehen seine Hauptabschnitte alle aus transparenten Platten aus Glasmaterialien. Jedoch besteht für den Bildschieber gemäß der Erfindung keine Einschränkung auf diese spezielle bevorzugten Ausführungsformen. Beispielweise kann ein Harz wie Kunststoff verwendet werden, solange das Harz ein transparentes Material ist, das für eine gewisse Brechung im optischen Pfad sorgen kann.
Wie oben beschrieben, verfügt, damit der optische Pfad eines durch eine transparente Platte verschobenen Bildunterrahmens so angeordnet ist, dass sich ein Kippwinkel in Bezug auf die optische Achse ergibt, die transparente Platte vorzugsweise über mehrere transparente Bereiche, die über voneinander verschiedene Brechungsindizes und/oder voneinander verschiedene Dicken verfügen. Die Dicke der transparenten Platte ist leicht durch eine Technik wie Oberflächenpolieren oder Ätzen einstellbar.
Wenn die Hauptfläche der transparenten Platte um einen Winkel von 45 bis 85 Grad in Bezug auf die optische Achse verkippt werden soll, wird ein geeigneter Brechungsindex vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1,45 bis ungefähr 1,7 ausgewählt, um den benötigten Bildverschiebewert zu erzielen. Eine transparente Platte mit einem Brechungsindex, der in diesen Bereich fällt, besteht normalerweise aus einem billigen Glasmaterial. So kann der Bildschieber mit verringerten Kosten hergestellt werden.
Wenn die Hauptfläche der transparenten Platte um einen Winkel von 66 bis 88 Grad in Bezug auf die optische Achse verkippt werden soll, verfügt die transparente Platte vorzugsweise über eine Dicke, die aus dem Bereich von ungefähr 0,5 nun bis ungefähr 2,0 mm geeignet ausgewählt ist, um den erforderlichen Bildverschiebewert zu erzielen. Auch verfügt, wenn die Hauptfläche der transparenten Platte um einen Winkel von 61 bis 80 Grad in Bezug auf die optische Achse verkippt werden soll, dieselbe vorzugsweise über eine Dicke, die aus dem Bereich von 0,5 mm bis ungefähr 2,0 mm geeignet ausgewählt wird, und einen Brechungsindex, der aus dem Bereich von ungefähr 1,45 bis ungefähr 1,7 geeignet ausgewählt ist, um den benötigen Bildverschiebewert zu erzielen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7
Wenn ein Zeilenscannen vertikal von der Oberseite zur Unterseite des Schirms ausgeführt wird, ist die Grenze zwischen dem Bildunterrahmen n und dem Bildunterrahmen n+1 (d.h. die Bildumschaltgrenze) durch ein horizontales Zeilensegment repräsentiert, wie es in der 26 dargestellt ist, und dieses Zeilensegment bewegt sich nach unten.
Beim Ausführen einer Bildverschiebung unter Verwendung der oben beschriebenen Rotationsplatte dreht sich die Grenzlinie zwischen benachbarten transparenten Bereichen der Glasplatte 24 (d.h. die Grenze des Bildverschiebebereichs) um einen Punkt, der ebenfalls in der 26 dargestellt ist. Demgemäß ist diese Grenzlinie manchmal nicht parallel zur Umschaltgrenze des Bildunterrahmens, sondern schneidet diese. In diesem Fall ist es möglich, dass ein Teil des aktuellen, zu verschiebenden Bildunterrahmens nicht geeignet verschoben wird, sondern ein Teil des vorigen Bildunterrahmens, der nicht zu verschieben ist, unbeabsichtigt verschoben wird.
Um einen derartigen Mangel zu vermeiden, ist es möglich, zu verhindern, dass Licht, das aus der Bildanzeigetafel ausgetreten ist, auf die Projektionsebene projiziert wird, was durch ein beliebiges von verschiedenen Verfahren erfolgen kann, was nur dann erfolgt, während eine solche Zeitverzögerung auftritt, wie sie bereits für die erste Ausführungsform beschrieben wurde.
Bei dieser Ausführungsform ist, um diesen Mangel zu vermeiden, der Bildschieber als Glasplatte 25 mit drei transparenten Bereichen, aber ohne undurchsichtige Bereiche, wie es in der 27 dargestellt ist, implementiert. Durch Bewegen dieser Glasplatte 25 durch eine Antriebseinrichtung nach oben und nach unten wird eine Bildverschiebung ausgeführt.
Bei dieser Ausführungsform besteht der transparente Bereich A der Glasplatte 25 aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49, der transparente Bereich B besteht aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57, und der transparente Bereich C besteht aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64. Jeder dieser transparenten Bereiche verfügt über eine Dicke von 2,0 mm. Wenn eine derartige Glasplatte 24 so in den optischen Pfad eingesetzt wird, dass ihre Hauptfläche einen Winkel von 65 Grad zur optischen Achse bildet, kann der transparente Bereich B das Bild um 34,0 μm in Bezug auf den transparenten Bereich A verschieben, und der transparente Bereich C kann das Bild um 26,6 μm in Bezug auf den transparenten Bereich B verschieben.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Grenzlinie zwischen benachbarten transparenten Bereichen der Glasplatte 25 (d.h. die Bildverschiebebereichsgrenze) immer parallel zur Bildschaltgrenze verlaufen. So können alle Pixel, die Information zum neuen Bildunterrahmen repräsentieren, mit einem geeigneten Timing verschoben werden, und es kann ein weniger verschmiertes Bild erzielt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass selbst dann, wenn der Bildschieber dieser Ausführungsform verwendet wird, bei einigen Bildanzeigetafeln auf Grund des verzögerten Ansprechverhaltens immer noch Verschmier- und andere unerwünschte Effekte auftreten können. In diesem Fall ist an der Grenze zwischen jedem Paar transparenter Bereiche A bis C, wie in der 27 dargestellt, vorzugsweise ein undurchsichtiger Bereich (nicht dargestellt) vorhanden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, während die Scanzeile der Bildanzeigetafel im Wesentlichen proportional zur Grenzlinie zwischen mehreren transparenten Bereichen gehalten wird, eine Bildverschiebung synchron mit dem Schalten der Bilder ausgeführt. Damit eine derartige Bildverschiebung erfolgt, wird die in der 27 dargestellte Glasplatte 25 bei dieser Ausführungsform nach oben und unten bewegt. Jedoch können beliebige andere Maßnahmen ebenfalls verwendet werden, solange die Grenzlinie zwischen benachbarten transparenten Bereichen parallel zur Scanzeile der Bildanzeigetafel gehalten werden kann. Beispielsweise können die in der 27 dargestellten transparenten Bereich A bis C aus separaten Glasplatten 26 bestehen, und diese können durch die in der 28 dargestellte Antriebseinrichtung bewegt werden. Auch beim Ausführen eines derartigen Vorgangs kann die Grenzlinie zwischen mehreren transparenten Bereichen synchron mit dem Zeilenscanprozess bewegt werden, während sie im Wesentlichen parallel zur Scanzeile der Bildanzeigetafel gehalten wird. Ähnliche Effekte werden auch dadurch erzielt, dass drei transparente Platten, entsprechend den transparenten Bereichen A bis C, entlang demselben optischen Pfad angeordnet werden und sie sequenziell so gedreht werden, dass sie nacheinander den optischen Pfad schneiden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8
Nachfolgend wird eine andere spezielle Ausführungsform des Bildschiebers unter Bezugnahme auf die 29 bis 31 beschrieben. Der Bildschieber dieser Ausführungsform besteht aus mehreren Mikroprismen oder Beugungsgittern, die so konzipiert sind, dass sich in der Projektionsebene verschiedene Verschiebewerte ergeben. Ein Bildverschieben erfolgt dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass diese Bildschieber selektiv in den optischen Pfad eingeführt werden.
Als Erstes wird auf die 29 Bezug genommen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Prismenseite einer Mikroprismenplatte, die aus einem Glas mit einem Brechungsindex n1 besteht, mit einem Harzmaterial mit einem Brechungsindex n2 bedeckt. Es sei angenommen, dass das Bild um eine Pixelschrittweite auf der Projektionsebene verschoben wird, wenn der optische Pfad eines Lichtstrahls, der vertikal auf die Nichtprismenseite (d.h. eine glatte Ebene) dieser Mikroprismenplatte fiel, um einen Winkel θ₁ gebrochen wird. Auch wird die Schrittweite von Pixelbereichen auf der Bildanzeigetafel 8 als P angenommen und der Abstand zwischen der Pixelbereichsebene der Bildanzeigetafel 8 und der Prismenebene (Brechungsebene) wird als Z angenommen. Bei dieser Ausführungsform ist die Struktur der Mikroprismenplatte so konzipiert, dass θ₁ = tan^-1 (P/Z) gilt.
Bei dieser Ausführungsform ist als Material für die Mikroprismenplatte FK5-Glas verwendet, und als UV-härtbares Harz auf der Oberfläche der Prismenseite ist von Loctite Corporation hergestelltes Loctite 363 verwendet, durch das die Prismenseite eingeebnet wird.
Es wird angenommen, dass die Schrittweite P des Pixelbereichs 26 μm beträgt, der Abstand Z 5 μm beträgt, der Kippwinkel der Mikroprismen θ₂ beträgt (d.h. der Winkel, unter dem ein einfallender Lichtstrahl auf die schräge Fläche eines Mikroprismas fällt), und der Winkel, unter dem der durch das Mikroprisma gebrochene Lichtstrahl aus diesem austritt, θ₃ beträgt, und dann wird durch die oben angegebene Gleichung θ₁ = 0,3 Grad erhalten.
In diesem Fall genügen, da das Glas den Brechungsindex n1 aufweist und das Harz den Brechungsindex n2 aufweist, θ₂ und θ₃ nicht nur der Beziehung n1·sinθ₃ = n2·sinθ₂ gemäß dem Snellschen Gesetz, sondern auch der Beziehung θ₂ = θ₃ + θ₁. Demgemäß kann, wenn berücksichtigt wird, dass FK5-Glas einen Brechungsindex von 1,487 aufweist und Loctite 363 einen Brechungsindex von 1,520 aufweist, ein der Schrittweite P entsprechender Verschiebewert dadurch erzielt werden, dass der Kippwinkel θ₂ der Mikroprismen zu 13,7 Grad bestimmt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Materialien und Zahlenwerte eingeschränkt ist, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet sind, solange verschiedene Parameter so ausgewählt werden, dass die oben angegebenen Gleichungen erfüllt sind. Auch muss die Prismenseite nicht mit einem Harz eingeebnet werden, sondern der Einebnungsprozess kann weggelassen werden.
Wenn die in der 29 dargestellte Prismenplatte oder ein Beugungsgitter als Bildschieber verwendet wird, ist der Abstand zwischen der Bildanzeigetafel 8 und dem Bildschieber als konstanter Abstand Z definiert. Demgemäß kann dieser Abstand nicht auf irgendeinen anderen beliebigen Wert verändert werden, wenn einmal der oben beschriebene optische Designprozess abgeschlossen ist.
Um einen Bildschieber zu erhalten, der an jeder beliebigen Position in den optischen Pfad eingesetzt werden kann, ohne dass diese Einschränkungen bestehen, kann ein Paar von Mikroprismenplatten des oben beschriebenen Typs, oder Beugungsgitter, so angeordnet werden, dass sie einander zugewandt sind, wie es beispielhaft in der 30 dargestellt ist. In diesem Fall kann der Zwischenraum zwischen dem Paar von Mikroprismenplatten oder Beugungsgittern mit einem Material mit einem anderen Brechungsindex n2 (beispielsweise dem Harzmaterial) aufgefüllt werden. Genauer gesagt, können die zwei Mikroprismenplatten aus SF2-Glas bestehen, und sie können beispielsweise mit dem von Loctite Corporation hergestellten UV-härtbaren Harz Loctite 363 verbunden werden. Der Abstand Z zwischen den Mikroprismenplatten kann beispielsweise 1 mm betragen. In diesem Fall verfügt SF2-Glas über einen Brechungsindex von 1,64 und Loctite 363 verfügt über einen Brechungsindex von 1,52. Demgemäß beträgt der Verschiebewert ΔD des optischen Pfads ungefähr 26 μm, wenn die Mikroprismen einen Kippwinkel θ von 19,6 Grad einnehmen.
Um einen Bildunterrahmen an drei verschiedenen Stellen in der Projektionsebene anzuzeigen, kann ein Element 27, wie es in der 31 dargestellt ist, dadurch aufgebaut werden, dass die in der 29 oder 30 dargestellten Elemente kombiniert werden. Dieses Element 27 ist so konzipiert, dass seine Bereiche A und B für voneinander verschiedene Verschiebewerte ΔD sorgen. Wenn ein derartiges Element 27 periodisch so betrieben wird, dass es selektiv in den optischen Pfad eingeführt wird (d.h., es wird nicht in einer Bildunterrahmenperiode eingeführt, sondern in einer anderen Bildunterrahmenperiode eingeführt), kann eine Bildverschiebung geeignet ausgeführt werden.
Bei den in den 29 und 30 dargestellten Beispielen wird der Lichtstrahl in der Ebenenrichtung des Papiers verschoben. Da jedoch die Richtung, in der sich die Grenzlinie zwischen Verschiebebereichen bewegt, und die Verschieberichtung des Lichtstrahls unabhängig voneinander bestimmt werden können, ist die Lichtstrahlbewegungsrichtung nicht auf die Dargestellte beschränkt.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein durch den Bildschieber gestrahlter Lichtstrahl schließlich über einen der mehreren voneinander verschiedenen optischen Pfade auf die Projektionsebene projiziert wird. Es heißt, dass sich der optische Pfad abhängig davon ändert, durch welchen transparenten Bereich der Lichtstrahl gestrahlt wurde. Demgemäß ändert sich die optische Pfadlänge zwischen der Bildanzeigetafel und der Projektionsebene für jeden Bildunterrahmen, und es können nicht alle Bilder, die jeweiligen transparenten Bereichen zugeordnet sind, fokussiert werden, und die Bildqualität ist beeinträchtigt. Um eine derartige Beeinträchtigung der Bildqualität zu verhindern, wird vorzugsweise eine weitere transparente Platte zum Kompensieren der durch die transparenten Platten des Bildschiebers hervorgerufenen Differenz zwischen den optischen Pfadlängen in den optischen Pfad eingesetzt und synchron mit den transparenten Platten des Bildschiebers betrieben (d.h. gedreht oder bewegt). Dann wird für alle Bildunterrahmen eine konstante Bildqualität realisiert.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 9
Wenn Bildunterrahmen im Wesentlichen gleichzeitig über den gesamten Schirm der Bildanzeigetafel geschaltet werden, wird vorzugsweise auch jeder der Bildunterrahmen zu einem Zeitpunkt über den gesamten Schirm hinweg verschoben. Dies, da es weniger wahrscheinlich ist, dass zwischen dem Timing zum Verschieben der Bildunterrahmen und dem Timing der Bildverschiebung eine Zeitverzögerung auftritt, und in diesem Fall kann eine Beeinträchtigung der Bildqualität verhindert werden.
Ein derartiges Bildverschieben wird vorzugsweise während eines Vertikalaustastintervalls ausgeführt. Jedoch kann, unter Berücksichtigung des verzögerten Ansprechverhaltens der Bildanzeigetafel, die Bildverschiebung auch zu irgendeinem Zeitpunkt ausgeführt werden, nachdem mit dem Umschalten der Bildunterrahmen gestartet wurde.
Nachfolgend wird eine Konfiguration für einen Bildschieber beschrieben, die bei einem Simultanschreibverfahren effektiv verwendet werden kann.
Zunächst ist, wozu auf die 32 und 33 Bezug genommen wird, ein Bildschieber dargestellt, der Folgendes aufweist: ein erstes Element (beispielsweise eine Flüssigkristallzelle) g 1 zum Ändern der Polarisationsrichtung eines Bildunterrahmens, die durch die Bildanzeigetafel moduliert wurde; und ein zweites Element g2 (beispielsweise eine Quarzplatte), die einen von mehreren verschiedenen Brechungsindizes entsprechend der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts zeigt. So wie hier verwendet, bedeutet Polarisationsrichtung die Richtung, in der der elektrische Vektor eines Lichtstrahls schwingt. Die Polarisationsrichtung verläuft orthogonal zur Ausbreitungsrichtung K des Lichtstrahls. Auch wird eine Ebene, die sowohl den elektrischen Vektor als auch die Lichtausbreitungsrichtung K enthält, hier als Schwingungsebene oder Polarisationsebene bezeichnet.
Beim veranschaulichten Beispiel ist Licht, das die Bildanzeigetafel durchlaufen hat, vertikal polarisiert (d.h. Polarisationsrichtung = vertikale Richtung auf dem Schirm). Während keine Spannung an die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle g1 angelegt ist, wird die Polarisationsebene von Licht, das aus der Bildanzeigetafel ausgetreten ist, beim Durchstrahlen durch die Flüssigkristallzelle g1 nicht gedreht, wie es in der 32 dargestellt ist. Andererseits wird, wenn eine geeignete Spannung an die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle g1 angelegt wird, die Polarisationsebene des Lichts, das aus der Bildanzeigetafel ausgetreten ist, durch die Flüssigkristallschicht um 90 Grad gedreht, wie es in der 33 dargestellt ist. Beim dargestellten Beispiel ist der Rotationswinkel zu 90 Grad angenommen. Jedoch kann der Rotationswinkel wahlfrei abhängig vom Design der Flüssigkristallschicht bestimmt werden.
Die Quarzplatte g2 besteht aus uniaxialen Kristallen (oder Positivkristallen), und sie verfügt über Doppelbrechungseigenschaft. Demgemäß zeigt die Quarzplatte g2 in jeweiligen Richtungen mehrere verschiedene Brechungsindizes. Die Quarzplatte g2 wird so angeordnet, dass ihre Lichteintrittsebene die optische Achse des einfallenden Lichts (die parallel zur Ausbreitungsrichtung K verläuft) rechtwinklig schneidet. Die optische Achse der Quarzplatte g2 ist in den 32 und 33 in einer orthogonalen Ebene enthalten, jedoch ist sie immer noch gegen die Lichteintrittsebene der Quarzplatte g2 verkippt. Demgemäß wird, wenn ein Lichtstrahl mit vertikaler Polarisationsrichtung auf die Quarzplatte g2 fällt, derselbe in der Ebene, die die optische Achse enthält, in ihr gebrochen, um eine Vertikalverschiebung zu erfahren, wie es in der 32 dargestellt ist. Die Brechung ist durch die Kippung der optischen Achse bestimmt. In diesem Fall verläuft eine Ebene, die sowohl die optische Achse der Quarzplatte g2 als auch die optische Achse des einfallenden Lichts enthält (dies wird nachfolgend als Hauptschnitt bezeichnet) parallel zur Polarisationsebene des einfallenden Lichts. Ein derartiger einfallender Lichtstrahl mit einer Polarisationsebene parallel zum Hauptschnitt ist für die Quarzplatte g2 ein außerordentlicher Strahl.
Andererseits wird, wie es in der 33 dargestellt ist, wenn ein Lichtstrahl mit horizontaler Polarisationsebene auf die Quarzplatte g2 fällt, dieser Lichtstrahl weder gebrochen noch verschoben. Dies, da die Polarisationsebene die optische Achse der Quarzplatte g2 (oder den Hauptschnitt) rechtwinklig schneidet. In diesem Fall ist der auf die Quarzplatte g2 fallende Lichtstrahl für diese ein ordentlicher Strahl.
Auf diese Weise kann die Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls, der in die Quarzplatte g2 eintritt, kontrolliert werden, und die Verschiebung des Lichtstrahls kann durch selektives Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallzelle g1 eingestellt werden.
Es sei angenommen, dass sie Quarzplatte g2 eine Dicke t aufweist, die Brechungsindizes der Quarzplatte g2 hinsichtlich eines außerordentlichen Strahls und eines ordentlichen Strahls n_e1 bzw. n_o1 sind, und die optische einen Kippwinkel von 45 Grad in Bezug auf die Eintrittsebene im Hauptschnitt bildet. Dann ist der Verschiebewert ΔD des Lichtstrahls wie folgt gegeben: t = ΔD·(2·ne1·no1)/(ne1 2·no1 2)
Wie es aus dieser Gleichung ersichtlich ist, ist der Verschiebewert ΔD des Lichtstrahls proportional zur Dicke t der Quarzplatte g2. Demgemäß kann durch Einstellen der Dicke t der Quarzplatte g2 der Verschiebewert eines Bildunterrahmens auf einen beliebigen Wert eingestellt werden.
Beim Bildschieber dieser Ausführungsform ist die Flüssigkristallschicht so zwischen ein Paar transparenter Elektroden eingebettet, dass auf einmal eine geeignete Spannung an die gesamte Flüssigkristallschicht angelegt werden kann. Demgemäß kann, unter Verwendung dieses Bildschiebers, ein Bildverschieben selbst in einem Simultanschreibmodus geeignet ausgeführt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Struktur der Elektroden, die für die Flüssigkristallzelle anzubringen sind, modifiziert wird, eine Spannung nur an einen ausgewählten Teil der Flüssigkristallschicht angelegt werden kann. Wenn eine Flüssigkristallzelle mit derartigen Elektroden verwendet wird, ist der Bildschieber sogar für den Gebrauch bei einer Bildanzeigetafel einsetzbar, die durch die oben beschriebene Zeilenscantechnik anzusteuern ist.
Bei dieser Ausführungsform wird die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts um 90 Grad gedreht, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Flüssigkristallzelle angelegt wird, und sie wird nicht gedreht, wenn keine Spannung an sie angelegt wird. Alternativ können diese Beziehungen umgekehrt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 10
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 34 und 35 ein Element veranschaulicht, das eine Flüssigkristallschicht i5 und zwei transparente Substrate enthält, die diese zwischen sich einbetten. An einer Fläche eines der zwei transparenten Substrate ist ein Mikroprismenarray so vorhanden, dass es der Flüssigkristallschicht i5 zugewandt ist. Genauer gesagt, ist der Bildschieber dieser Ausführungsform eine Flüssigkristallzelle, bei der eine nematische Flüssigkristallschicht i5 zwischen ein transparentes Substrat mit dem Mikroprismenarray i3, dessen Fläche mit einer transparenten Elektrode i1 und einem Ausrichtungsfilm i2 bedeckt ist, und einem anderen transparenten Substrat eingebettet ist, dessen Oberfläche mit einer anderen transparenten Elektrode i1 und einem anderen Ausrichtungsfilm i2 bedeckt ist. Die Flüssigkristallschicht i5 verfügt über einen Zustand homogener Ausrichtung. Das heißt, dass dann, wenn eine Spannung an den Zwischenraum zwischen den zwei transparenten Elektroden i1 gelegt wird, die Flüssigkristallmoleküle vertikal zu den Substraten ausgerichtet werden, wie es in der 34 dargestellt ist. Andererseits werden, während keine Spannung angelegt ist, die Flüssigkristallmoleküle homogen ausgerichtet, wie es in der 35 dargestellt ist. Es sei angenommen, dass der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht i5 an die keine Spannung angelegt ist, n_e2 beträgt, während der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht i5, an die keine Spannung angelegt ist, n_o2 beträgt. Bei dieser Ausführungsform besteht das Mikroprismenarray i3 aus einem Material mit einem Brechungsindex nahe bei n_o2.
Demgemäß wird, während keine Spannung angelegt wird, zwischen der Flüssigkristallschicht und dem Mikroprismenarray I3 eine Brechungsindexdifferenz erzeugt. Demgemäß wird ein Lichtstrahl, der auf das Mikroprismenarray i3 fällt, gemäß dem Snellschen Gesetz gebrochen. Andererseits nimmt, während eine Spannung angelegt wird, die Brechungsindexdifferenz zwischen der Flüssigkristallschicht und dem Mikroprismenarray i3 umgekehrt proportional zur Stärke der angelegten Spannung ab. Wenn die Brechungsindexdifferenz abnimmt, nimmt auch der Brechungswinkel eines Lichtstrahls ab, der auf das Mikroprismenarray i3 fällt.
Der Scheitelwinkel der Mikroprismen sei zu θ₄ angenommen, der Brechungsindex des Mikroprismenarrays i3 zu n₂, und dann ist der Brechungswinkel δ des Lichstrahls, während keine Spannung an die Flüssigkristallschicht i5 angelegt ist, wie folgt gegeben: δ = (ne2 – n2) × θ4
Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise eine Flüssigkristallschicht mit großer Brechungsindexanisotropie verwendet wird, um den Brechungswinkel zu erhöhen.
Der Bildschieber dieser Ausführungsform wird dadurch erhalten, dass zwei derartige Elemente angeordnet werden, wie es in der 36 dargestellt ist. Der durch diesen Bildschieber gegebene Bildverschiebewert ΔD ist wie folgt gegeben: ΔD = L·tanδ wobei L der Abstand zwischen den zwei Mikroprismenarrays ist.
Bei dieser Ausführungsform verfügt die Glasplatte über eine Dicke von 0,5 mm, der Abstand zwischen den Mikroprismenarrays beträgt 1,0 mm, der Scheitelwinkel θ₄ der Mikroprismen beträgt 10 Grad, und es wird das von Merck & Co. hergestellte Flüssigkristallmaterial BL-009 verwendet. In diesem Fall beträgt der Brechungsindex n_e2 1,82, der Brechungsindex n_o2 beträgt 1,53, und der Verschiebewert ΔD liegt im Bereich von 0 μm bis 50,7 μm. Das heißt, dass der Bildschieber dieser Ausführungsform das Bild um ungefähr zwei Pixel verschieben kann.
Anstelle des Mikroprismenarrays i3 kann auf dem transparenten Substrat ein Beugungsgitter mit einem vorbestimmten Gitterintervall vorhanden sein. Wenn ein geeignetes Gitterintervall entsprechend der Wellenlänge des eintreffenden Lichts ausgewählt wird, kann das Licht unter einem gewünschten Beugungswinkel gebeugt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass selbst beim Simultanschreibverfahren, wenn das Ansprechverhalten der Bildanzeigetafel verzögert ist, ein Verschmier- oder Geisteffekt, wie oben beschrieben, entstehen kann. Demgemäß wird durch Anordnen eines Lichtausblendmechanismus wie eines Flüssigkristallverschlusses oder eines mechanischen Verschlusses im optischen Pfad aus der Bildanzeigetafel austretendes Licht vorzugsweise ausgeblendet, während das Ansprechverhalten der Bildanzeigetafel verzögert ist.
Auch der Bildschieber dieser Ausführungsform kann mit einer Bildanzeigetafel vom Typ kombiniert werden, bei dem die Bildunterrahmen progressiv auf dem Schirm geschaltet werden, wenn jede Elektrode des Bildschiebers in mehrere Teile unterteilt ist und ein Schaltkreis zum Ansteuern dieser Teilabschnitte nacheinander vorhanden ist. Dann ist der Bildschieber zur Verwendung nicht nur dann anwendbar, wenn die Bilder durch die Zeilenscantechnik geschaltet werden, sondern auch dann, wenn die Bilder auf Blockbestehend aus mehreren Zeilen oder Spalten von Pixeln)basis geschaltet wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 11
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 37 eine beispielhafte Systemkonfiguration für eine Projektions-Bildanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie es in der 37 dargestellt ist, verfügt dieses System über einen Videosignalprozessor 100, ein optisches Beleuchtungssystem (wie eine Lichtquelle) 102, eine Bildanzeigeta fel (beispielsweise eine LCD-Tafel) 104, einen Bildschieber 106, einen Bildschiebercontroller 108 und eine Projektionslinse 110 als Hauptkomponenten.
Das optische Beleuchtungssystem 102, die Bildanzeigetafel 104, der Bildschieber 106 und die Projektionslinse 110 wurden bereits oben beschrieben. Demgemäß konzentriert sich die folgende Beschreibung zur Beziehung zwischen diesen Komponenten hauptsächlich auf den Videosignalprozessor 100 und den Bildschiebercontroller 108.
Bei dieser Ausführungsform verfügt der Videosignalprozessor 100 über einen Eingangssignalselektor 120, einen Videodemodulator 122, einen Y/C-Separator 124, eine Skaliereinrichtung 126, einen Rahmenratewandler 128, eine Rahmenspeicherschaltung 130, einen Systemcontroller 132 und einen Farbsignalselektor 134.
Der Eingangssignalselektor 120 kann mehrere Typen von Videosignalen empfangen, und er verarbeitet diese Videosignale abhängig von ihrem Typ. Zu Beispielen derartiger Videosignale gehören drei separate Signale R, G und B (d.h. RGB-Signale), drei separate Signale aus einem Luminanzsignal Y und Farbdifferenzsignale B-Y und R-Y (d.h. Y/C-Signale) sowie ein zusammengesetztes (Video) Signal, das dadurch erhalten wird, dass für die Frequenzen eines Chrominanzsignals C und des Luminanzsignals Y ein Multiplexvorgang ausgeführt wird. Das Chrominanzsignal C wird dadurch erhalten, dass eine Farbträgerwelle mit den Farbdifferenzsignalen moduliert wird.
Die Y/C-Signale werden durch den Videodemodulator 122 über den Eingangssignalselektor 120 demoduliert. Das zusammengesetzte Signal wird durch den Eingangssignalselektor 120 geschickt und dann durch den Y/C-Separator 124 in das Luminanzsignal Y und das Chrominanzsignal aufgeteilt. Danach werden das Luminanz- und das Chrominanzsignal Y und C an den Videodemodulator 122 geliefert und durch diesen demoduliert. Der Videodemodulator 122 gibt die aus diesen Videosignalen demodulierten RGB-Signale aus.
Die RGB-Signale, die in den Eingangssignalselektor 120 eingegeben wurden, und die RGB-Signale, die vom Videodemodulator 122 ausgegeben wurden, werden an die Skaliereinrichtung 126 geliefert. Die Skaliereinrichtung 126 wandelt die Anzahl der Pixel jeder dieser verschiedenen Eingangssignale in die Anzahl der Pixel der Bildanzeigetafel 104. Der Rahmenratenwandler 128 wandelt die Rahmenraten der Eingangsvideosignale in die beste Rahmenrate zum Betreiben dieses Systems auf korrekte Weise.
Die Rahmenspeicherschaltung 130 besteht aus drei Rahmenspeichern zum Speichern der Signale R, G bzw. B. Die Daten, die sequenziell aus diesen Rahmenspeichern ausgelesen wurden, werden durch den Farbsignalselektor 134 in geeigneter Weise ausgewählt und dann an den Treiberschaltungsabschnitt der Bildanzeigetafel 104 geliefert. Die Bildanzeigetafel 104 zeigt die Bildunterrahmen auf ihr entsprechend den Daten an, wie sie vom Farbsignalselektor 134 ausgegeben wurden.
Der Systemcontroller 132 steuert die Betriebsabläufe des Eingangssignalselektors 120, des Rahmenspeichers 130, des Farbsignalselektors 134 und des Bildschiebercontrollers 108.
Auf das Ausgangssignal des Systemcontrollers 132 hin steuert der Bildschiebercontroller 108 den Betrieb des Bildschiebers 106 in solcher Weise, dass dieser synchron mit der Anzeige eines Bildunterrahmens arbeitet.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 38 und 39 beschrieben, wie Daten aus den Rahmenspeichern für die Signale R, G und B auszulesen sind.
Die Rate, mit der ein Signal in einen Rahmenspeicher geschrieben wird (d.h. die Frequenz f_in), ist mit dem Typ des Eingangssignals änderbar, während die Rate, mit der ein Signal aus dem Rahmenspeicher ausgelesen wird (d.h. die Frequenz f_out) durch die Taktsignalfrequenz dieses Systems bestimmt ist. Beispielsweise kann die Frequenz f_in 60 Hertz (Hz) betragen, und die Frequenz f_out kann 180 Hz betragen.
Auf ein vom Systemcontroller 132 ausgegebenes Steuerungssignal hin werden die Signale R, G und B aus den Speichern 130a, 130b bzw. 130c für die Signale R, G bzw. B ausgelesen. Diese Signale werden mit der unten angegebenen Rate f_out ausgelesen. In jeder Rahmenperiode wird derselbe Lesevorgang wiederholt dreimal für jeden dieser Rahmenspeicher 130a bis 130c ausgeführt.
Als Nächstes wird auf die 39 Bezug genommen, in der ein Timingdiagramm dargestellt ist, das der in der 6 dargestellten Situation entspricht, wobei drei Typen von Bildunterrahmen erzeugt werden. In der 39 kennzeichnen die oben angegebenen Zahlen die Scanzeilennummern des ursprünglichen Bildrahmens.
Beim Anzeigen des ersten Bildunterrahmens auf der Bildanzeigetafel werden die Daten, wie sie unter den der Scanzeile Nr. 1 zugeordneten Adressen gespeichert sind, gleichzeitig aus den jeweiligen Rahmenspeichern 130a bis 130c ausgelesen. Gleichzeitig wird ein Startsignal ausgegeben, um dadurch einen Zeilenscanprozess für die Bildanzeigetafel 104 zu starten. Die Daten (d.h. die Signale R, G und B), die aus den jeweiligen Rahmenspeichern 130a bis 130c ausgelesen wurden, werden an den in der 38 dargestellten Farb signalselektor 134 übertragen. Daraufhin wählt der Farbsignalselektor 134 als Erstes das Signal R aus, und er leitet es an die Bildanzeigetafel 104 weiter. Der Farbsignalselektor 134 verfügt über Schaltelemente für R, G und B, die in Reaktion auf Auswählsignale für R, G bzw. B eingeschaltet werden. Das heißt, dass nur eines dieser Schaltelemente, das ein Auswählsignal in logisch hohem Zustand empfangen hat, das Eingangssignal an den Ausgabeabschnitt überträgt. Beim in der 39 dargestellten Beispiel wird nur das Signal R ausgewählt und an die Pixelbereiche in der ersten Zeile der Bildanzeigetafel 104 geliefert (d.h. die Pixelbereiche R).
Wenn eine Horizontalscanperiode (d.h. die Periode 1H) verstrichen ist, wechselt das R-Auswählsignal in den logisch niedrigen Zustand, und es wechselt nur das G-Auswählsignal auf den logisch hohen Zustand. Demgemäß wird von den Daten, die unter den jeweiligen Adressen gespeichert sind, die der Scanzeile Nr. 2 des ursprünglichen Bildrahmens in den jeweiligen Rahmenspeichern 130a bis 130c zugeordnet sind, nur das G-Signals aus dem G-Rahmenspeicher ausgelesen und dann über den Farbsignalselektor 134 an die Bildanzeigetafel 104 geliefert. Auf Grundlage dieses G-Signals werden die Pixelbereiche in der zweiten Zeile der Bildanzeigetafel 104 (d.h. die G-Pixelbereiche) dem Anzeigevorgang unterzogen.
Die Daten, die den ersten Bildunterrahmen bilden, werden auf dieselbe Weise anschließend sequenziell ausgelesen. Im Ergebnis wird der in der oberen rechten Ecke der 6 dargestellte Bildunterrahmen auf der Bildanzeigetafel angezeigt.
Um den zweiten Bildunterrahmen anzuzeigen, werden die Anlegezeitpunkte für das Startimpulssignal und die jeweiligen Auswählsignale um einen Periode 1H verzögert, wie es in der 39 dargestellt ist. Genauer gesagt, wird unter den Daten, die der Scanzeile Nr. 2 des ursprünglichen Bildrahmens zugeordnet sind, das im R-Rahmenspeicher gespeicherte R-Signal durch den Farbsignalselektor 134 ausgewählt. Dann werden, auf Grundlage dieses R-Signals, die Pixelbereiche in der ersten Zeile der Bildanzeigetafel 104 (d.h. die Pixelbereiche R) dem Anzeigevorgang unterzogen. Ähnliche Vorgänge werden danach wiederholt ausgeführt, um dadurch den in der 6 dargestellten zweiten Bildunterrahmen auf der Bildanzeigetafel 104 anzuzeigen.
Um den dritten Bildunterrahmen anzuzeigen, werden die Anlegezeitpunkte des Startimpulssignals und jeweiliger Auswählsignale weiter um eine Periode 1H verzögert. Im Ergebnis kann der in der 6 dargestellte dritte Bildunterrahmen angezeigt werden.
Anstatt dass der Anlegezeitpunkt des Startsignals um jeweils einen Unterrahmen verschoben wird, wie oben beschrieben, können die Adressen, für die die jeweiligen Rahmenspeicher den Lesevorgang starten, zwischen mehreren Adressen abgewechselt werden, die den Scanzeilen Nr. 1, 2 und 3 entsprechen.
Beim oben beschriebenen Beispiel sind die Pixelbereiche R, G und B parallel zu den Scanzeilen angeordnet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein derartiges System beschränkt ist. Alternativ kann die Periode 1H durch eine Punkt-Taktsignalperiode ersetzt werden. Dann ist die Erfindung auch zur Verwendung bei einem System anwendbar, das unter Verwendung einer Bildanzeigetafel mit vertikalen RGB-Streifen betrieben wird, wobei die Pixelbereiche R, G und B vertikal zu den Scanzeilen angeordnet sind.
Die in der 38 dargestellte Schaltung verfügt über keine speziellen Rahmenspeicher zum Speichern der Bildunterrahmen repräsentierenden Daten. Wahlweise kann ein derartiger Rahmenspeicher vorhanden sein, um die Bildunterrahmen zwischenzuspeichern.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 12
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Projektions-Bildanzeigevorrichtung mit zwei Bildanzeigetafeln beschrieben. Wie es in der 40 dargestellt ist, verfügt die Projektions-Bildanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform über eine Lichtquelle 1, eine LCD-Tafel 18, eine Lichtsteuerungseinrichtung und ein optisches Projektionssystem. Die Lichtsteuerungseinrichtung ist vorhanden, um das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht auf die zugeordneten Pixelbereiche der LCD-Tafel 18, entsprechend den zugehörigen Wellenlängenbereichen, zu fokussieren. Das optische Projektionssystem ist vorhanden, um die durch die LCD-Tafel 18 modulierten Lichtstrahlen auf eine Projektionsebene zu projizieren. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform verfügt ferner über eine weitere LCD-Tafel 28. Ein Lichtstrahl, der in einen speziellen Wellenbereich fällt, wird aus weißem Licht ausgewählt, das von der Lichtquelle 1 emittiert wurde, und er fällt dann auf die LCD-Tafel 28.
Diese Vorrichtung verfügt ferner über dichroitische Spiegel 14, 15 und 16. Der in den speziellen Wellenlängenbereich fallende Lichtstrahl wird durch den dichroitischen Spiegel 14 selektiv reflektiert, ferner durch einen Spiegel 40 reflektiert und dann fällt er auf die LCD-Tafel 28. Andererseits fallen die Lichtstrahlen, die durch die dichroitischen Spiegel 15 und 16 reflektiert wurden, unter jeweiligen Winkeln, die sich abhängig von ihren Wellenlängenbereichen ändern, auf ein Mikrolinsenarray 17 auf der LCD-Tafel 18. Dann werden die Lichtstrahlen, die auf die Mikrolinsen 17 fielen, unter voneinander verschiedenen Winkeln auf die ihnen zugeordneten Pixelbereiche fokussiert, die sich an jeweiligen Positionen befinden.
Die Lichtstrahlen, die durch die erste LCD-Tafel 18 moduliert wurden, werden durch eine Feldlinse 9a, einen Bildschieber 10, einen polarisierenden Strahlteiler (oder ein dichroitisches Prisma) 42 und eine Projektionslinse 11 gestrahlt und dann auf einen Schirm 13 projiziert. Andererseits wird ein Lichtstrahl, der durch die zweite LCD-Tafel 28 moduliert wurde, durch eine Feldlinse 9b, den polarisierenden Strahlteiler 42 und die Projektionslinse 11 gestrahlt und dann auf den Schirm 13 projiziert.
Bei dieser Ausführungsform wird das Licht, das durch die erste Bildanzeigetafel 18 moduliert wurde, durch den Bildschieber 100 durch ein Verfahren verschoben, das demjenigen ähnlich ist, das bereits für die anderen Ausführungsformen beschrieben wurde. Auf der ersten Bildanzeigetafel 18 werden zwei Bildunterrahmen beispielsweise in den Farben R und B angezeigt, und der Verschiebewert zwischen den Bildunterrahmen wird zu ungefähr einer Pixelschrittweite, gemessen in der Verschieberichtung, definiert. Die jeden Bildunterrahmen repräsentierenden Daten werden dadurch erhalten, dass die Daten kombiniert werden, die die Bildrahmen R und B repräsentieren, wie es in Abschnitten (b) und (d) der 4 dargestellt ist (d.h. die Signale R und B).
Andererseits wird auf der zweiten Bildanzeigetafel 28 nur ein Bild in der Farbe G angezeigt. Dieses Bild kann über ein Muster wie dasjenige verfüngen, das im Abschnitt (c) der 4 dargestellt ist, und es spiegelt die Daten der Farbe G für alle Pixel des Bildrahmens wider.
Für die zweite Bildanzeigetafel 28 ist es nicht erforderlich, das Bild anzuzeigen, das in die jeweiligen Unterrahmen unterteilt wurde. Demgemäß müssen, um zwischen den Lichtstrahlen R, G und B, die auf die Projektionsebene zu strahlen sind, einen angemessenen Farbausgleich zu treffen, entweder die Helligkeit oder die Anzeigeperioden zwischen der ersten und der zweiten Bildanzeigetafel 18 und 28 kompensiert werden. Beispielsweise kann das Bild, das von der zweiten Bildanzeigetafel 28 auf den Schirm zu projizieren ist, für nur ungefähr eine halbe Rahmenperiode angezeigt werden. Alternativ kann statt dessen seine Helligkeit verringert werden.
Bei dieser Erfindung werden nur zwei der drei Farben R, G und B auf der ersten Bildanzeigetafel 18 angezeigt, während die andere Farbe auf der zweiten Bildanzeigetafel 28 angezeigt wird. In der ersten Bildanzeigetafel 18 spaltet jede der Mikrolinsen das einfallende Licht in zwei Farbstrahlen auf und fokussiert diese dann auf die zugeordneten Pixelbereiche. Demgemäß können die Schrittweite und die Brennweite der Mikrolinsen 17 zwei Drittel derjenigen der Einzeltafel-Mikrolinsen 7 betragen.
Wie oben beschrieben, werden, gemäß der Erfindung, Bildunterrahmen verschoben und zeitsequenziell überlagert, um einen Bildrahmen zu erhalten. Wenn die Augen des Betrachters im Wesentlichen fixiert sind, werden die Pixel R, G und B einander geeignet überlagert, wie es in der 41(a) dargestellt ist. Wenn sich jedoch die Augen des Betrachters bewegen, während die Bildunterrahmen verschoben werden, erfahren die Bildunterrahmen auf der Retina des Betrachters einen zeitsequenziellen Multiplexvorgang in solcher Weise, als wären die Bildunterrahmen nicht ausreichend verschoben worden, wie es in der 41(b) dargestellt ist. Wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Augen nahe an der Verschiebegeschwindigkeit der Bildunterrahmen befindet, sieht es für den Betrachter so aus, als sei die Verschiebegeschwindigkeit der Bildunterrahmen verringert, wie es in der 41(c) dargestellt ist. Auch wenn die Augenbewegungsgeschwindigkeit ungefähr der Verschiebegeschwindigkeit der Bildunterrahmen entspricht, sieht es so aus, als währen die Bildunterrahmen nicht verschoben worden. Im Ergebnis sind die Pixelanordnungen auf der Bildanzeigetafel erkennbar, und die Auflösung wird auf ungefähr die Anzahl der Pixelanordnungen verringert, die die Bildanzeigetafel aufbauen.
Ein derartiger Effekt tritt dann auf, wenn die Augenbewegungsrichtung und -geschwindigkeit ungefähr der Verschieberichtung und -geschwindigkeit der Bildunterrahmen entsprechen. Demgemäß können die Auswirkungen dieses Effekts verringert werden, wenn die Verschiebemuster der Bildunterrahmen eingestellt werden. Die Wirkungen einer derartigen Verringerung können dadurch bewertet werden, dass die Raumfrequenzcharakteristik (d.h. das Frequenzspektrum) eines zweidimensionalen Pixelanordnungsmusters analysiert wird, bei dem Spalten der Pixel, die jeweils in der Verschieberichtung der Bildunterrahmen (beispielsweise der y-Richtung) angeordnet sind, entlang der Zeitachse (d.h. der t-Achse) angeordnet werden. Dieses zweidimensionale Pixelanordnung wird dadurch erhalten, dass das Verschiebemuster von Unterrahmen, die sich entlang der y-Achse nach oben und unten bewegen, in einem yt-Raum repräsentiert werden, bei dem die Ordinate die y-Achse ist und die Abszisse die Zeitachse (d.h. die t-Achse) ist. Um das Bewegungsmuster von Bildunterrahmen, die in der Projektionsebene in der Richtung der y-Achse verschoben werden, ist es wirkungsvoll, an der Pixelanordnung im yt-Raum eine zweidimensionale Fouriertransformation auszuführen und dadurch das Spektrum in Bezug auf die Raumfrequenzen in den Richtungen der y- und der t-Achse auszuwerten. Die Pixelanordnung im yt-Raum verfügt über ein Muster, bei dem Pixel an den jeweiligen Gitterpunkten regelmäßig angeordnet sind. Demgemäß kann das zugehörige Frequenzspektrum im Wesentlichen an lokalen Punkten im Fourierraum repräsentiert werden (d.h. im fy-ft-Raum).
Beispielsweise ist in der 42(a) ein Spektrum dargestellt, das dadurch erhalten wurden, dass die Pixelanordnung im in der 15 dargestellten yt-Raum einer Fouriertransformation unterzogen wurde. In der 42(a) repräsentieren die jeweiligen lokalisierten Punkte, die durch die offenen Kreise o gekennzeichnet sind, die Raumfrequenz der Pixelanordnung im yt-Raum.
Wenn in einer Situation, in der Bildunterrahmen entsprechend einem relativ einfachen Muster, wie in der 15 dargestellt, verschoben werden, der oben beschriebene Effekt plötzlich auf, wenn sich die Augen mit einer speziellen Geschwindigkeit in einer speziellen Richtung bewegen. Um diesen Effekt zu vermeiden, müssen die Bildunterrahmen mit einem komplizierteren Muster verschoben werden, um es zu erzielen, dass die Raumfrequenz in Form mehrerer Komponenten verteilt wird. Genauer gesagt ist die Raumfrequenz einer zickzackförmigen Pixelanordnung mit abwechselnd einem Abschnitt, in dem rote (R) Pixel nach rechts hin nach oben verschoben sind, und einem Abschnitt, in dem R-Pixel nach rechts nach unten verschoben sind, im yt-Raum mehr verteilt als eine Pixelanordnung, bei der R-Pixel in einer Linie nach rechts oben angeordnet sind. Aus diesem Grund ist die erstere Anordnung gegenüber der Letzteren bevorzugt. Wenn die Raumfrequenz einer Pixelanordnung im yt-Raum verteilt ist, sind auch die lokalisierten Punkte eines Spektrums im Fourierraum verteilt.
Demgemäß kann dann, wenn das Muster einer Pixelanordnung im yt-Raum so bestimmt wird, dass die lokalisierten Punkte im Fourierraum (d.h. im fy-ft-Raum) mehr verteilt sind, der unerwünschte Effekt leichter unterdrückt werden, wie er bei einer speziellen Augenbewegungsgeschwindigkeit auftritt.
Auch kann dann, wenn das Muster einer Pixelanordnung im yt-Raum so bestimmt wird, dass die lokalisierten Punkte in Bezug auf die fy-Achse im Fourierraum symmetrisch angeordnet sind, der unerwünschte Effekt leichter unterdrückt werden, wie er in einer speziellen Augenbewegungsrichtung auftritt.
Ferner tritt, wenn das Muster einer Pixelanordnung im yt-Raum so bestimmt wird, dass die größtmögliche Anzahl lokalisierter Punkte in einem Bereich liegt, der im Fourierraum die Bedingung fy < ft erfüllt, der unerwünschte Effekt weniger wahrscheinlich bei relativ niedrigen Augenbewegungsgeschwindigkeiten auf.
Gemäß der Erfindung wird ein Pixel mit einer gewünschten Farbe dadurch erzeugt, dass drei Pixel R, G und B einander zeitsequenziell überlagert werden. Demgemäß wird ein Bild als Kombination dreier Bildunterrahmen erzeugt, die relativ zueinander verschoben wurden. Die 43 veranschaulicht sechs Typen von Untergruppen 1A bis 3A sowie 1B bis 3B, die jeweils aus drei Unterrahmen bestehen. Gar jedes bei der Erfindung verwendbare Verschiebemuster wird durch Kombinieren einiger der sechs in der 43 dargestellten Typen von Untergruppen erhalten. Diese sechs Typen von Untergruppen werden in eine Gruppe A aus den Untergruppen 1A bis 3A und eine Gruppe B aus den Untergruppen 1B bis 3B eingeteilt. Die Verschieberichtung(en) jeder zur Gruppe A gehörenden Untergruppe ist/sind entgegengesetzt zu der/denen der zugeordneten Untergruppe, die zur Gruppe B gehört. Das heißt, dass die erstere und die letztere Untergruppe zueinander symmetrisch sind. Beispielsweise werden in der Untergruppe A die Bildunterrahmen Pixel für Pixel in der Richtung +y verschoben. In der Untergruppe 1B werden andererseits die Bildunterrahmen Pixel für Pixel in der Richtung y verschoben. Auf dieselbe Weise ist die Untergruppe 2A symmetrisch zur Untergruppe 2B, und die Untergruppe 3A ist symmetrisch zur Untergruppe 3B.
Bei den unten beschriebenen Ausführungsformen werden diese Untergruppen geeignet miteinander kombiniert, um dadurch ein Verschiebemuster zu erzeugen und eine Beeinträchtigung der Anzeigequalität auf Grund einer Augenbewegung des Betrachters zu minimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Auswirkungen des unerwünschten Effekts, der sich aus einer Augenbewegung ergibt, auch durch Modifizieren der Pixelanordnung der Bildanzeigetafel verringert werden können. Das heißt, dass dieser Effekt dann am auffälligsten ist, wenn die Bildunterrahmenverschiebung vollständig mit der Augenbewegung übereinstimmt. In diesem Fall wird die tatsächliche Pixelanordnung auf der Bildanzeigetafel vom Betrachter erkannt. Demgemäß kann die Pixelanordnung auf der Bildanzeigetafel (im xy-Raum) einer Fouriertransformation unterzogen werden, und es erfolgt eine Abschätzung in einem Fourierraum. Genauer gesagt, wird, während die Bedingung erfüllt wird, dass drei Pixel R, G und B in einer Linie in der Verschieberichtung angeordnet sind, eine Pixelanordnung (im xy-Raum) vorzugsweise so ausgewählt, dass lokalisierte Punkte im Fourierraum der Pixelanordnung (xy-Raum) so weit wie möglich entfernt vom Ursprung liegen. Wenn eine derartige Pixelanordnung (xy-Raum) ausgewählt wird, kann die räumliche Auflösung Farbe für Farbe verbessert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Verschiebemuster von Bildunterrahmen unter Berücksichtigung dieser Überlegungen in bevorzugtere modifiziert werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 13
Eine Projektions-Bildanzeigevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform verfügt im Wesentlichen über dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Der Hauptunterschied zwischen dieser und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass bei dieser Ausführungsform ein spezielles Bildunterrahmen-Verschiebemuster verwendet wird, um den oben beschriebenen Effekt zu minimieren. So wird nachfolgend nur der Unterschied beschrieben.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform besteht der Bildrahmen n+1 (wobei n eine positive ganze Zahl ist) aus drei Bildunterrahmen, die in derselben Richtung wie die Bildunterrahmen verschoben werden, die den Bildrahmen n aufbauen, wie es in der 12 dargestellt ist. Andererseits besteht bei dieser dreizehnten Ausführungsform das Bildunterrahmen-Verschiebemuster aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus Untergruppen 1A und 2B) pro Periode, wie es in der 44 dargestellt ist. Durch Kombinieren der Untergruppen 1A und 2B, wie es in der 44 dargestellt ist, beinhaltet das Verschiebemuster eine zweimalige Verschiebung um zwei Pixel (in der Richtung +y bzw. der Richtung –y) pro Periode. Das in der 44 dargestellte Verschiebemuster verfügt in seinem entsprechenden Fourierraum über lokalisierte Spektralpunkte, wie sie in der 42(b) dargestellt sind. Wenn das in der 42(b) dargestellte Spektrum mit dem in der 42(a) dargestellten verglichen wird, ist es erkennbar, dass die in der 42(b) dargestellten lokalisierten Punkte stärker verteilt sind, obwohl das Verschiebemuster aus derselben Anzahl von Unterrahmen pro Periode besteht. Demgemäß tritt bei dieser Ausführungsform der oben beschriebene unerwünschte Effekt im Vergleich zur ersten Ausführungsform in der speziellen Augenbewegungsrichtung oder mit der speziellen Augenbewegungsgeschwindigkeit weniger wahrscheinlich auf. Außerdem besteht eine Periode aus sechs Unterrahmen. So ist eine Periode relativ kurz, und der Bildschieber kann über eine relativ einfache Konfiguration verfügen.
Gemäß dem Bildunterrahmen-Verschiebemuster zur Verwendung bei dieser Ausführungsform kann ein Rahmen auch aus zwei oder drei Unterrahmen bestehen.
In der 45 ist ein beispielhafter Bildschieber zur Verwendung beim Ausführen eines derartigen Bildverschiebens dargestellt. Dieser Bildschieber verfügt über eine Glasplatte 22e mit transparenten Bereichen A bis F. Die transparenten Bereiche A und D bestehen aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49, die transparente Bereiche B und F bestehen aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57, und die transparente Bereiche C und E bestehen aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64. Jeder dieser transparenten Bereiche kann über eine Dicke von 2,0 mm verfügen.
Eine scheibenförmige Glasplatte 22e mit einer derartigen Konfiguration wird so angeordnet, dass ihre Hauptfläche einen Winkel von 65 Grad zur optischen Achse bildet. Auch wird die Glasplatte 22e so gedreht, dass das Timing, gemäß dem jeder transparente Bereich den optischen Pfad schneidet, mit dem Timing synchronisiert ist, gemäß dem der vorige Unterrahmen auf seinen zugeordneten Unterrahmen geschaltet wird. Dann ist der optische Pfad, der den transparenten Bereich B oder F schneidet, um 34,0 μm gegenüber dem optische Pfad verschoben, der den transparenten Bereich A oder D schneidet. Der optische Pfad, der den transparente Bereich C oder E schneidet, ist um 26,6 μm gegenüber dem optischen Pfad verschoben, der den transparenten Bereich B oder F schneidet.
Es sei angeordnet, dass das transparente Bereich A dem in der 44 dargestellten ersten Unterrahmen zugeordnet ist. In diesem Fall wird der transparente Bereich B dem nächsten Unterrahmen zugeordnet, und die folgenden transparenten Bereiche C usw. werden den folgenden Unterrahmen zugeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann es auch zwischen dem Bildverschiebetiming und dem Unterrahmenschalttiming auf Grund beispielsweise des verzögerten Ansprechverhaltens der Bildanzeigetafel zu einer Zeitnacheilung kommen. Aus diesem Grund sind vorzugsweise auch undurchsichtige Bereiche 21 für geeignete Abschnitte der Glasplatte 22 vorhanden, wie es in der 17 dargestellt ist. Genauer gesagt, kann beim in der 17 dargestellten Beispiel jeder der undurchsichtigen Bereiche 21 an der Grenze zweier Bereiche vorhanden sein, zwischen denen eine Bildverschiebung ausgeführt werden soll (d.h. an den beiden Enden des tansparenten Bereichs A oder B) Selbstverständlich ist es möglich, den oben beschriebenen Bildschieber für eine beliebige der anderen Ausführungsformen zu verwenden.
Bei dieser Ausführungsform verfügt die Bildanzeigetafel über eine Pixelanordnung, wie sie in der 46 dargestellt ist. Die Fourierräume, die den in den 47 und 46 dargestellten Pixelanordnungen entsprechen, sind in den 48(a) bzw. 48(b) dargestellt. Es ist erkennbar, dass der lokalisierte Punkt in der 48(a) weiter entfernt vom Ursprung liegt als in der 48(b). Dies bedeutet, dass in der 46 der Zwischenraum zwischen zwei Zeilen, die jeweils Punkte mit derselben Farbe miteinander verbinden, enger als in der 47 ist. Das heißt, dass die farbmäßige Raumfrequenz in der 46 höher als in der 47 ist. Aus der vorstehenden Beschreibung ist es erkennbar, dass durch Verwenden der in der 46 dargestellten Pixelanordnung selbst dann, wenn die Pixelanordnung auf der Bildanzeigetafel auf Grund einer im Wesentlichen vorliegenden Übereinstimmung zwischen der Augenbewegung und der Bildunterrahmenverschiebung erkannt wird, die Bildqualität in viel kleinerem Ausmaß beeinflusst wird.
Die Projektions-Bildanzeigevorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erzeugt in jeder Rahmenperiode unter Verwendung einer Bildanzeigetafel ohne Farbfilter drei Bildunterrahmen, und sie synthetisiert diese drei Unterrahmen miteinander, während sie sie optisch gegeneinander verschiebt. So kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Projektions-Bildanzeigevorrichtung vom Einzeltafeltyp unter Verwendung von drei Farbfiltern die optische Effizienz deutlich erhöht werden, und die Auflösung kann verdreifacht werden. Es ist selbstverständlich möglich, zwei Bildunterrahmen in jeder Rahmenperiode zu erzeugen und sie zusammenzusetzen, während sie optisch gegeneinander verschoben werden. In diesem Fall wird in einem angezeigten bewegten Bild dieselbe fehlende Gleichmäßigkeit erzeugt, jedoch werden die Unterrahmen mit niedriger Rate geschaltet. So ist das Ansprechverhalten des Flüssigkristallmaterials ausreichend, und es wird ein höheres Transmissionsvermögen erzielt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 14
Eine Projektions-Bildanzeigevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform verfügt im Wesentlichen über dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück der oben beschriebenen dritten Ausführungsform. Der Hauptunterschied zwischen dieser und der dreizehnten Ausführungsform liegt im Bildunterrahmen-Verschiebemuster. So wird nachfolgend nur dieser Unterschied beschrieben.
Bei der oben beschriebenen dreizehnten Ausführungsform besteht das Bildunterrahmen-Verschiebemuster aus sechs Bildunterrahmen (bestehend aus den Untergruppen 1A und 2B) pro Periode, wie es in der 44 dargestellt ist. Andererseits besteht bei dieser vierzehnten Ausführungsform das Bildunterrahmen-Verschiebemuster aus achtzehn Bildunterrahmen (bestehend aus sechs Untergruppen) pro Periode, wie es in der 49 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform werden die Untergruppen 1A und 3A aus einer Gruppe A von Untergruppen ausgewählt, die Untergruppen 1B und 2B werden aus einer Gruppe B von Untergruppen ausgewählt, und zu diesen Gruppen A und B gehörende Untergruppen werden abwechselnd angeordnet. Die abwechselnde Anordnung der zu den Gruppen A und B gehörenden Untergruppen bedeutet, dass ein Verschieben in der Richtung +y und ein Verschieben in der Richtung –y ungefähr gleich oft abwechselnd ausgeführt werden. Demgemäß ist selbst dann, wenn der Betrachter seine Augen in einer Richtung bewegt, die Wahrscheinlichkeit halbiert, dass Übereinstimmung zwischen der Augenbewegungsrichtung und der Bildverschieberichtung auftritt. Auch dauert selbst dann, wenn diese Richtungen übereinstimmen, der Übereinstimmungszustand nie länger als drei Unterrahmenperioden.
Der dem in der 49 dargestellten Verschiebemuster entsprechende Fourierraum ist in der 42(c) dargestellt. Es ist erkennbar, dass die in der 42(c) dargestellten lokalisierten Punkte noch stärker verteilt sind als diejenigen, die in der 42(b) dargestellt sind. So tritt bei dieser Ausführungsform der oben beschriebene unerwünschte Effekt sogar mit noch geringerer Wahrscheinlichkeit bei der speziellen Augenbewegungsgeschwindigkeit auf.
Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn 60 Bildrahmen pro Sekunde angezeigt werden und ein Rahmen aus drei Unterrahmen besteht, eine Unterrahmenperiode 1/180 Sekunde beträgt. Bei dieser Ausführungsform besteht das Verschiebemuster aus achtzehn Unterrahmen pro Periode. Demgemäß beträgt eine Periode des Verschiebemusters 1/180 Sekunden x 18 = 1/10 Sekunde. Selbst als die Verschiebemuster mit 10 Hz wiederholt wurden, war der Einfluss bei den angezeigten Bildern dem menschlichen Auge nicht erkennbar. Es ist nicht unmöglich, ein Verschiebemuster aus mehr als achtzehn Untergruppen pro Periode aufzubauen. Wenn jedoch eine Periode zu lang ist, könnte die periodische Schwankung des Verschiebemusters vom menschlichen Auge erkannt werden, und die Anzeigequalität könnte beeinträchtigt sein. Aus diesem Grund wird ein Verschiebemuster vorzugsweise aus nicht mehr als achtzehn Unterrahmen pro Sekunde aufgebaut.
Beim Bildunterrahmen-Verschiebemuster zur Verwendung bei dieser Ausführungsform kann ein Rahmen aus entweder zwei oder drei Unterrahmen bestehen.
In der 50 ist ein beispielhafter Bildschieber dargestellt, wie er bei dieser Ausführungsform vorzugsweise verwendet wird.
Dieser Bildschieber verfügt über eine Glasplatte 22k mit transparenten Bereichen A bis R. Die transparenten Bereiche A, D, H, L, N und P bestehen aus FK5-Glas mit einem Brechungsindex von 1,49, die transparenten Bereiche B, F, I, K, Ound R bestehen aus BaK4-Glas mit einem Brechungsindex von 1,57, und die transparenten Bereiche C, E, G, J, M und Q bestehen aus SF2-Glas mit einem Brechungsindex von 1,64. Jeder dieser transparenten Bereiche kann über eine Dicke von 2,0 mm verfügen.
Die scheibenförmige Glasplatte 22k mit einer derartigen Konfiguration wird so angeordnet, dass ihre Hauptfläche einen Winkel von 65 Grad zur optischen Achse bildet. Auch wird die Glasplatte 22k so gedreht, dass das Timing, mit dem jeder transparente Bereich den optischen Pfad schneidet, mit dem Timing synchronisiert ist, gemäß dem der vorige Unterrahmen auf den ihm zugeordneten Unterrahmen geschaltet wird. Dann wird der optische Pfad, der den transparenten Bereich B, F, I, K, O oder R schneidet, um 34,0 μm gegenüber dem optischen Pfad verschoben, der den transparenten Bereich A, D, H, L, N oder P schneidet. Der optische Pfad, der den transparenten Bereich C, E, G, J, M oder Q schneidet, wird um 26,6 μm gegenüber dem optischen Pfad verschoben, der den transparenten Bereich B, F, E, K, O oder R schneidet.
Es sei angenommen, dass der transparente Bereich A dem in der 49 dargestellten ersten Unterrahmen zugeordnet ist. In diesem Fall wird der transparente Bereich B dem nächsten Unterrahmen zugeordnet, und die folgenden transparenten Bereiche C usw. werden den folgenden Unterrahmen zugeordnet.
Modifiziertes Beispiel eines Bildschiebers
Als Nächstes wird ein modifiziertes Beispiel des Bildschiebers beschrieben.
Wie oben beschrieben, ist der Bildschieber mit einer Flüssigkristallschicht zur Verwendung bei sowohl einer Bildanzeigetafel vom Simultanschreibtyp als auch einer Bildanzeigetafel vom Zeichenscantyp anwendbar. Da jedoch der Bildschieber über eine Flüssigkristallschicht verfügt, ändert sich die Ansprechcharakteristik (oder Ansprechgeschwindigkeit) von Flüssigkristallmolekülen auf eine angelegte Spannung hin abhängig davon, ob die Spannung dem EIN- oder dem AUS-Zustand entspricht. Demgemäß beeinflusst dieser Unterschied bei der Ansprechgeschwindigkeit die Ansprechcharakteristik des Bildschiebers. Das heißt, dass sich die Zeitverzögerung zwischen dem Schalttiming eines Bildunterrahmens und dem Bildschalttiming abhängig von der Verschieberichtung ändert, so dass die Bildqualität beeinträchtigt wird.
Wenn das Transmissionsvermögen einer Flüssigkristallschicht abhängig von einer angelegten Spannung gemessen wird, während die Flüssigkristallschicht zwischen ein Paar von Polarisatoren entsprechend parallelen Nicols eingebettet ist, ist die Ansprechgeschwindigkeit der Flüssigkristallschicht im EIN-Zustand verschieden von der derselben im AUS-Zustand, wie es in der 51 dargestellt ist. Demgemäß ist, wenn ein Bildunterrahmen von einer Stelle auf der Projektionsebene zu einer anderen verschoben wird, die Zeit, die die Flüssigkristallschicht dazu benötigt, vom EIN- in den AUS-Zustand zu wechseln, verschieden von der Zeit, die die Flüssigkristallschicht dazu benötigt, vom AUS- in den EIN-Zustand zu wechseln.
Es sei angenommen, dass zwei Bildschieber in Reihe angeordnet sind, um eine Bildverschiebung auszuführen, und dass die Spannung, wie sie an eine der zwei Flüssigkristallschichten auf der Lichteintrittsseite gelegt wird, vom AUS- in den EIN-Zustand umgeschaltet wird, während die an die andere Flüssigkristallschicht auf der Lichtaustrittsseite von AUS auf EIN geschaltet wird. In diesem Fall ist der Zustandsübergang bei der Flüssigkristallschicht auf der Lichtaustrittsseite langsamer als der bei der Flüssigkristallschicht auf der Lichteintrittsseite. Demgemäß hat selbst dann, wenn die Flüssigkristallschicht auf der Lichteintrittsseite zu einem gewissen Zeitpunkt vollständig auf EIN geschaltet wurde, die Flüssigkristallschicht auf der Lichtaustrittsseite zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig auf AUS geschaltet. Die 52 veranschaulicht diese Situation schematisch. In der 52 kennzeichnen die Pfeile den Verlauf der Zeit, und jeweilige EIN/AUS-Paare zeigen, wie sich die Zustände der Flüssigkristallschichten auf der Lichteintrittsseite (unten an den Rechtecken dargestellt) und auf der Lichtaustrittsseite (oben an den Rechtecken dargestellt) ändern. Wie es in der 52 dargestellt ist, existiert eine Zeitperiode, in der sich diese beiden Flüssigkristallschichten auf Grund der Ansprechcharakteristik der Flüssigkristallmoleküle beide im EIN-Zustand befinden. Wenn sich diese zwei Flüssigkristallschichten auch nur vorübergehend auf EIN befinden, wird nur während dieser Periode ein Doppel- oder Dreifachbild angezeigt, wodurch die Bildqualität deutlich beeinträchtigt ist.
Demgemäß sollte, wenn zwei oder mehr Flüssigkristallschichten verwendet werden und eine von drei verschiedenen Stellen durch Ändern der Spannungsanlegezustände für diese Flüssigkristallschichten ausgewählt wird, der Bildschieber auf solche Weise betrieben werden, dass eine Beeinträchtigung der Bildqualität selbst dann vermieden wird, wenn der EIN-auf-AUS-Übergang zeitweilig verzögert ist.
Nachfolgend wird ein Ansteuerverfahren für einen Bildschieber, der zum Vermeiden des oben beschriebenen Problems modifiziert wurde, beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 15
Der Bildschieber nach diesem Ausführungsbeispiel wird erhalten, indem man zwei Paare von Elementen, wie sie in 32 (oder 33) dargestellt sind, vorbereitet und jene zwei Paare von Elementen in Reihe in dem optischen Pfad anordnet, wie in 53 ge zeigt ist. Insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel ist der Bildschieber durch den Einsatz von Kristallplatten g3 und g4 gebildet, die Doppelbrechung aufweisen. Durch den Einsatz dieses Bildschiebers kann entsprechend den Zuständen der an den zwei Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfalls- und der Lichtausfallsseite in dem optischen Pfad angelegten Spannung eine von drei verschiedenen Lagen in der Projektionsebene ausgewählt werden. Eine der drei verschiedenen Lagen wird entsprechend einer besonderen Kombination des Spannungsanlegungszustands (d. h. AN oder AUS) an der ersten Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite und dem Spannungsanlegungszustand (d. h. AN oder AUS) auf der Lichtausfallsseite) an der zweiten Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite.
55 zeigt schematisch, wie sich die Zustände der Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfallsseite und der Lichtausfallsseite entsprechend den jeweils angelegten Spannungszuständen ändern. Beispielsweise bestehen bestehen zwei mögliche Zustände, die davon abhängen, ob eine Spannung an der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite angelegt ist oder nicht. Jeder dieser zwei verschiedenen Zustände verzweigt sich weiter in zwei Zustände entsprechend dem Spannungsanlegungszustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite.
In diesem Fall ändert sich die Richtung der Polarisationsebene des Lichts, das im Begriff steht, in die Flüssigkristallschicht einzufallen, auf der Lichtausfallsseite um 90 Grad in Abhängigkeit von dem Spannungsanlegungszustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite. Dementsprechend stellt in Abhängigkeit davon, ob die Spannung auf der Lichteinfallsseite an der Flüssigkristallschicht angelegt ist oder nicht, wird der Zustandswechsel der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite, der eine Antwort auf die angelegte Spannung ist, einer von zwei entgegengesetzten Zuständen sein. Auf diese Weise gibt es zwei mögliche Sätze von Zustandswechseln entsprechend der besonderen Kombination von Spannungsanlegungszuständen der Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfallsseite und der Lichtausfallsseite, wie in 55 dargestellt ist.
Auf diese zwei Sätze von Kombinationen wird hier entsprechend als „Typ A" und „Typ B" Bezug genommen, und die drei verschiedenen Lagen der Bildunterrahmen werden hier jeweils als Zustände A, B und C identifiziert. Außerdem wird, um die Spannungsanlegungszustände der zwei Flüssigkristallschichten darzustellen, eine Situation, in der der Spannungsanlegungszustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite auf AN ist und der der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite auf AUS ist, hier beispielsweise mit „AN – AUS" bezeichnet.
In einem solchen den Fall führt entsprechend dem Typ A „AUS – AN" zum Zustand A, „AUS – AUS" und „AN – AUS" führen zum Zustand B, und „AN – AN" führt zum Zustand C. Entsprechend dem Typ B führt andererseits „AUS – AUS" zum Zustand A, „AUS – AUS" und „AN – AN" führen zum Zustand B, und „AN – AUS" führt zum Zustand C. Es sollte erwähnt werden, dass jeder dieser Zustände A, B und C mit irgendeinem der drei verschiedenen Lagen in der Projektionsebene verknüpft werden kann.
Man nehme an, das ein Übergang zwischen den Zuständen A und B beim Typ A eintritt und dass ein Übergang zwischen den Zuständen B und C beim Typ B eintritt. Noch mehr im Detail wird das Eintreten eines Übergangs zwischen einem mit „AUS – AN" definierten Zustand A und einem mit „AN – AUS" definierten Zustand B beim Typ A angenommen, während das Eintreten des Übergangs zwischen einem mit „AUS – AN" definierten Zustand B und einem mit „AN – AUS" definierten Zustand C beim Typ angenommen wird.
In einem solchen Fall existiert infolge der Antwortcharakteristik von Flüssigkristallmolekülen, wie sie unter Bezugnahme auf 51 und 52 bereits beschrieben wurde, ein Zustand, in dem Spannungen zeitweise an beiden Flüssigkristallschichten (d. h. der „AN – AN"-Zustand) in dem Typ A angelegt sind, während der Übergang zwischen den Zuständen A und B eintritt. Auf dieselbe Weise existiert ein ähnlicher Zustand, bei dem Spannungen zeitweise an beiden Flüssigkristallschichten (d. h. „AN – AN"-Zustand) angelegt sind, auch beim Typ B, während der Übergang zwischen den Zuständen B und C eintritt. Der „AN – AN"-Zustand definiert jeweils den Zustand C beim Typ A und den Zustand B beim Typ B, was durch halbfette Pfeile in 56 angezeigt ist. Dementsprechend wird beim Typ A ein Bildunterrahmen im Zustand C, der weder der Zustand A noch der Zustand B ist, zeitweise angezeigt, während der Übergang zwischen den Zuständen A und B auftritt. Im Ergebnis verschlechtert sich die Bildqualität. Andererseits wird beim Typ B ein Bildunterrahmen im Zustand B zeitweise angzeigt, während der Übergang zwischen den Zuständen B und C auftritt. Dies verzögert ein wenig den Übergang zwischen den Zuständen B und C, verursacht aber nicht die Anzeige eines Bildunterrahmens in einem davon verschiedenen Zustand.
Um ein derartiges Problem beim Typ A zu vermeiden, wird Zustand B vorzugsweise durch „AUS – AUS" definiert, während der Übergang vom Zustand A in den Zustand B oder vom Zustand B in den Zustand A auftreten sollte. Dann sollte der Zustand C nicht zeitweise erzeugt werden.
Als Nächstes nehme man an, der Übergang sollte von dem Zustand C in den Zustand B auftreten. Dieser Zustandsübergang kann entweder ein Übergang von „AN – AN" nach „AN – AUS" oder ein Übergang von „AN – AN" nach „AUS – AUS" sein. Unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Antwortcharakteristik zwischen den zwei Flüssigkristallschichten ist es normalerweise vorzuziehen, den Zustand der Spannungsanlegung nur eines der zwei Flüssigkristallschichten zu ändern. Dementsprechend wird vorzugsweise der Übergang von „AN – AN" zu „AN – AUS" ausgewählt. Wenn jedoch der Zustand B durch „AN – AUS" definiert ist, dann tritt das oben genannte Problem während eines Übergangs vom Zustand B in den Zustand A auf. Aus diesem Grund wird, wenn dem Übergang vom Zustand C in den Zustand B ein Übergang in den Zustand A folgt, der Zustand B vorzugsweise mit „AUS – AUS" definiert. Andererseits wird, wenn dem Übergang vom Zustand C in den Zustand B ein Übergang in den Zustand C folgt, der Zustand B vorzugsweise mit „AN – AUS" definiert. Auf diese Weise kann die Verschlechterung der Bildqualität während des Übergangs minimiert werden.
Andererseits existiert beim Typ B, wenn der Zustand B durch „AUS – AN" definiert ist, der „AN – AN"-Zustand wie beim Typ A auf, während ein Übergang vom Zustand B in den Zustand C oder vom Zustand C in den Zustand B auftritt. Jedoch ist der Zustand B durch den „AN – AN"-Zustand definiert, wie er in 56 dargestellt ist. Auf diese Weise wird im Unterschied zum Typ A keine Verschlechterung der Bildqualität beobachtet. Dementsprechend wird gemäß den Kombinationen des Typs B keine Verschlechterung der Bildqualität infolge der Differenz bei der Antwortcharakteristik während eines Übergangs verursacht.
Bei dem in 53 dargestellten Bildschieber wird, wenn die Kristallplatten g3 und g4 auf der Lichteinfalls- bzw. der Lichtausfallsseite eine positive Doppelbrechung bzw. eine negative Doppelbrechung aufweisen, der Typ A realisiert. Dies bedeutet, dass, wenn der Lichtstrahl in derselben Richtung zwischen der Lichteinfallsseite (d. h. auf der linken Seite) und der Lichtausgangsseite (d. h. auf der rechten Seite) verschoben wird, wie es in 59 dargestellt ist, der Lichtstrahl, der auf der Lichtausfallsseite verschoben wird, vorzugsweise eine Polarisationsrichtung hat, die einen Winkel von 90 Grad mit dem des Lichtstrahls definiert, der auf der Lichteinfallsseite verschoben wird. Auf der anderen Seite wird, wenn die Orientierungen der Kristallplatten g3 und g4 auf der Lichteinfalls- und der Lichtausfallsseite fluchten, der Typ B realisiert. In dieser Ausführungsform entsprechend die Zustände A bis C, die in 55 dargestellt sind, jeweils der oberen, der mittleren und der unteren Verschiebungslage in der Projektionsebene.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 16
Der Bildschieber gemäß dieser Ausführungsform wird erhalten durch das Herrichten von zwei Paaren von Elementen, wie jene, die in 36 dargestellt sind, und durch das Anordnen jener zweier Paare von Elementen, wie sie in 54 dargestellt sind.
Der Bildschieber gemäß dieser Ausführungsform ist darin ähnlich zu dem Bildschieber des fünfzehnten Auführungsbeispiels, dass die Bildverschiebungsrichtung durch die AN/AUS-Zustände der Spannungen bestimmt ist, die an den jeweiligen Flüssigkristallschichten angelegt werden müssen. Die Merkmale dieses Ausführungsbeispiels werden unter Bezugnahme auf die 57 und 58 beschrieben werden.
57 zeigt schematisch, wie die Zustände der Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfalls- und der Lichtausfallsseite sich mit den jeweils angelegten Spannungen ändern. Beispielsweise existieren zwei mögliche Zustände in Abhängigkeit davon, ob eine Spannung an der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite angelegt ist oder nicht. Jeder dieser zwei verschiedenen Zustände spaltet sich weiter auf in zwei Zustände entsprechend dem Zustand der Spannungsanlegung an der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite.
In 57 sind die Wechsel zwischen den Spannungsanlegungszuständen dieser zwei Flüssigkristallschichten mit halbfetten Pfeilen wie in 52 bezeichnet. Auf der anderen Seite wird der „AN – AN"-Zustand, der zeitweise erzeugt wird, während sich die Spannungsanlegungszustände der zwei Flüssigkristallschichten ändern, durch halbfette Pfeile in 58 angedeutet.
In diesem Ausführungsbeispiel resultiert, wenn die Anordnung des Typs B übernommen wird, keine Kombination von Zustandsübergängen bei dem Zwischenzustand, der zeitweise während eines Zustandsübergangs erzeugt werden könnte, wie aus den 57 und 58 ersehen werden könnte. Dies bedeutet, dass es bei Übernahme der Anordnung vom Typ B möglich ist, die Entstehung irgendeines anderen Zustands während eines Zustandsübergangs zu verhindern. Auf diese Weise ist die Verschlechterung der Bildqualität vermeidbar.
Als Nächstes wird beschrieben, wie weit ein Bildunterrahmen verschoben wird. Wie bereits beschrieben wurde, kann, wenn die Antwortgeschwindigkeit des Anzeigeschirms niedrig ist, eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Bildverschiebung und dem Zeitpunkt der Bildumschaltung der darzustellenden Bilder erzeugt werden. Wenn eine derartige Zeitverzögerung erzeugt wird, wird ein Geisterbild auf der Projektionsebene erzeugt.
Beispielsweise werden in dem Untersatz 1A, der in 43 gezeigt ist, Bilder sequentiell Pixel für Pixel in der +y-Richtung verschoben. Demgemäß kann ein Bild, das um ein Pixel in der +y-Richtung verschoben wurde, nur für eine kurze Zeit entsprechend der Differenz bei der Antwort gezeigt werden. Andererseits wird ein Bild in dem in 43 dargestellten Untersatz 1B, das um ein Pixel in der y-Richtung verschoben wurde, als ein überlagertes Bild dargestellt. Dies bedeutet, dass die Bildkontur in einer Ebene im wesentlichen entsprechend einem Pixel undeutlich ist.
Im Gegensatz hierzu umfasst jeder der anderen Untersätze 2A, 2B, 3A und 3B das Verschieben eines Bildes um zwei Pixel. Dementsprechend kann ein Bild, das um zwei Pixel verschoben wurde, als ein überlagertes Bild dargestellt werden. Dann wird eine unscharfe Kontur in einer Ebene beobachtet, die zwei Pixeln entspricht. Wenn eine Bildverschiebung um zwei Pixel zwischen zwei Untersätzen durchgeführt wird, kann eine ähnliche Konturverwischung erzeugt werden.
Um eine derartige Konturverwischung zu vermeiden, wird der Betrag der Verschiebung zwischen den Bildunterrahmen, die nacheinander dargestellt werden sollen, vorzugweise minimiert. Ebenso wird, um das oben beschriebene Problem zu lösen, das eintreten könnte, wenn die Augenbewegungsrichtung und -bewegungsrate im wesentlichen mit der Bildunterrahmenverschiebungsrichtung und verschiebungsrate übereinstimmen, die Anzahl der Verschiebungslagen, die in einer Periode eines Verschiebungsmusters eingeschlossen werden müssen, vorzugsweise erhöht.
Man nehme ein Bild an, dessen Helligkeit von einem Pixel zum anderen in der Verschiebungsrichtung stark wechselt. Beispiele für solche Bilder umfassen ein Bild mit horizontalen Streifen, schrägen Linien oder einer kreuzweisen Schraffur. Wenn solch ein Bild um vielfache Verschiebungsbeträge verschoben wird (beispielsweise einschließlich Ein-Pixel-Verschiebungen und Zwei-Pixel-Verschiebungen) dann ändert sich die Bildschirmqualität im Vergleich zu einer Situation, in der ein Bild immer um einen Betrag verschoben wird, der im wesentlichen gleich einem Pixel ist. 60 zeigt ein Verschiebungsmuster eines solchen Bildes. In dem in 60 dargestellten Beispiel wird das Bild in vielfachen Verschiebungsbeträgen (d. h. Ein-Pixel-Verschiebungen und Zwei-Pixel-Verschiebungen) verschoben. Wenn ein Bild in zwei verschiedenen Verschiebungsbeträgen auf diese Weise verschoben wird, dann ist die Änderungsperiode zwischen einem dunklen und einem hellen Zustand eines gegebenen Pixels inkonstant.
Bildunterrahmen werden mit einer Frequenz umgeschaltet, die zwei- oder mehrfach so hoch ist wie die Rahmenrate eines Videosignals. Demgemäß kann, wenn die hellen und die dunklen Zustände in einer zu kurzen Periode alternieren, die Flüssigkristallschicht des Anzeigebildschirms nicht innerhalb der Unterrahmenperiode antworten. Umgekehrt kann, wenn eine helle oder dunkle Periode über einen langen Zeitraum über vielfache Unterrahmenperioden andauert, die Flüssigkristallschicht es schaffen, innerhalb der langen Periode zu antworten. Wenn demgemäß ein Bild in vielfachen Verschiebungsbeträgen verschoben wird, dann ändert die Helligkeit (Dunkelheit) eines gegebenen Pixels einen Unterrahmen um den anderen. Die Variation in der Helligkeit eines Pixels infolge der Differenz des Verschiebungsbetrags wird wiederholt durch jede Periode eines Verschiebungsmusters erzeugt. Als Ergebnis empfindet der Betrachter ein Bildflimmern.
Andererseits zeigt 61 ein Muster, in dem das Bild immer um einen Verschiebungsbetrag von einem Pixel verschoben wird. In dem Verschiebungsmuster, das in 61 dargestellt ist, ist die Änderungsperiode zwischen einem hellen und einem dunklen Zustand eines gegebenen Pixels konstant. In diesem Fall kann die Flüssigkristallschicht nicht vollständig innerhalb einer Unterrahmenperiode antworten, und das dargestellte Bild wird nicht ausreichend hell (oder dunkel). Da jedoch die dunklen und die hellen Zustände in regelmäßigen Intervallen alternieren, wird kein Flimmern wahrgenommen.
In Hinblick auf diese Überlegungen kann festgestellt werden, dass positive Effekte durch die Aufrechterhaltung des Betrags der Verschiebung eines einzelnen Bildes um etwa ein Pixel erzielt werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen beschrieben, in denen ein bevorzugtes Verschiebungsmuster erhalten wird, um ein scharfes Bild zu erzielen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 17
Eine Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen dieselbe Konfiguration wie das Gegenstück des ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Der Hauptunterschied zwischen diesem und dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass ein Verschiebungsmuster zum Verschieben eines Bildunterrahmens, das wirksam benutzt werden kann, um ein noch schärferes Bild zu erzielen, in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt wird. Daher wird nur dieser Unterschied beschreiben.
In dem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel setzt sich der (n + 1)-te Bildrahmen (wobei n eine positive ganze Zahl ist) aus drei Bildunterrahmen zusammen, die in derselben Richtung wie die Bildunterrahmen verschoben werden, aus denen sich der n-te Bild rahmen, wie er in 12 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform besteht ein Bildunterrahmenverschiebungsmuster aus sechs Bildunterrahmen je Periode wie in dem weiter oben beschriebenen dreizehnten Ausführungsbeispiel. In dem dreizehnten Ausführungsbeispiel werden die Untersätze 1A und 2B kombiniert, wie in 44 dargestellt ist, wodurch sie ein Verschiebungsmuster für eine Periode erzeugen. Demgemäß führt dieses Verschiebungsmuster je Periode zu einem zweifachen Verschieben von zwei Pixeln (jeweils in der +y-Richtung und in der –y-Richtung).
Andererseits wird das in 62 dargestellte Verschiebungsmuster in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt. Eine Periode dieses Verschiebungsmusters ist definiert durch sechs Bildunterrahmen, von denen jeder in eine von vier Lagen in einer Linie verschoben ist. Ebenso beträgt der Betrag der Verschiebung jeweils ein Pixel.
In seinem zugehörigen Fourierraum ist das in 62 dargestellte Verschiebungsmuster äquivalent zu dem, das in 44 dargestellt ist. Demgemäß sind die lokalisierten spektralen Punkte des Verschiebungsmusters, das in 62 dargestellt ist, dieselben wie die, die in 42(b) gezeigt sind. Dies bedeutet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Wirkungen des dreizehnten weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiels ebenso erreicht werden. Zusätzlich kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Konturverschmierung in vorteilhafter Weise um ± zwei auf ± ein Pixel halbiert werden. Es sei noch erwähnt, dass selbst dann, wenn der eine Rahmen in zwei oder drei Unterrahmen geteilt wird, das in 62 dargestellte Verschiebungsmuster ebenfalls erzielt werden kann.
Ein beispielhafter Bildverschieber zum Einsatz zur Erzeugung eines derartigen VErschiebungsmusters ist in 63 dargestellt. Dieser Bildverschieber umfasst eine Glasplatte 22e, die transparente Bereiche A bis F umfasst. Ausschließlich preiswertes BK7-Glas wird als Glasmaterial eingesetzt. Der transparente Bereich A hat eine Dicke von 0,7 mm, die transparenten Bereiche B und F haben eine Dicke von 1,4 mm, die transparenten Bereiche C und E haben eine Dicke von 2,1 nun, und der transparente Bereich D hat eine Dicke von 2,8 mm. Jeder der transparenten Bereiche hat einen Brechungsindex von 1,52.
Die scheibenförmige Glasplatte 22e, die einen derartigen Aufbau aufweist, ist derart angepasst, dass ihre Hauptoberfläche einen Winkel von 83,8 Grad bezüglich der optischen Achse definiert. Ebenso wird die Glasplatte 22e derart gedreht, dass der Zeitpunkt, zu dem jeder transparente Bereich die optische Achse kreuzt, synchronisiert mit dem Zeitpunkt ist, zu dem der vorhergehende Unterrahmen in seinen zugeordneten Unterrahmen umgeschaltet wird. Dann verschiebt sich die optische Achse, die durch den transparenten Bereich B oder F hindurchgeht, um 26,0 μm von der optischen Achse, die durch den transparenten Bereich A hindurchging. Der optische Pfad, der durch den transparenten Bereich C oder E hindurchgeht, verschiebt sich um 26,0 μm von dem optischen Pfad, der durch den transparenten Bereich B oder F hindurchging. Und der optische Pfad, der durch den transparenten Bereich D hindurchgeht, verschiebt sich ebenfalls um 26,0 μm von dem optischen Pfad, der durch den transparenten Bereich C oder E hindurchging.
Man nehme an, dass der transparente Bereich A mit dem ersten Unterrahmen verknüpft ist, der in 44 dargestellt ist. In diesem Fall ist der transparente Bereich B mit dem nächsten Unterrahmen verknüpft, und die folgenden transparenten Bereiche C und so weiter sind mit den folgenden Unterrahmen verknüpft.
Es ist natürlich möglich, den Bildverschieber, wie er für eines der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, zu übernehmen.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Bildanzeigeschirm auch eine Pixelanordnung auf, wie sie in 46 beschrieben ist. Demgemäß wird wie in dem weiter oben beschriebenen dreizehnten Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn die Pixelanordnung auf dem Bildanzeigeschirm durch den Betrachter erkannt wird, infolge der im wesentlichen vorhandenen Übereinstimmuing zwischen der Augenbewegung und der Bildunterrahmenverschiebung die Bildqualität weit weniger betroffen.
Die Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erzeugt in jeder Rahmenperiode drei Bildunterrahmen durch den Einsatz eines Bildanzeigeschirms mit Nicht-Farb-Filtern und synthetisiert diese Unterrahmen zusammen, sie sie optisch voneinander verschiebt. Auf diese Weise kann, verglichen mit der herkömmlichen Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp mit einer einzigen Anzeigeeinheit, bei der Farbfilter eingesetzt werden, die optische Effizienz erheblich erhöht und die Auflösung um das Dreifache erhöht werden. Es ist natürlich möglich, zwei Bildunterrahmen in derselben Rahmenperiode zu erzeugen und sie miteinander zu synthetisieren, während sie optisch voneinander verschoben werden. In diesem Fall wird bei einem Bewegungsbild eine gewisse Unglätte dargestellt, aber die Bildunterrahmen werden mit einer niedrigen Rate umgeschaltet. Auf diese Weise ist die Antwort des Flüssigkristallmaterials hinreichend, und es wird eine höhere Lichtdurchlässigkeit erzielt. Außerdem kann die Bildkonturverschmierung, die durch den Zeitversatz zwischen der Bildverschiebung und dem Umschalten des Unterrahmens hervorgerufen wird, nicht größer sein als ein Pixel.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 18
Eine Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß dieser Ausführungsform weist dieselbe Konfiguration auf wie das Gegenstück des weiter oben beschriebenen siebzehnten Ausführungsbeispiels. Der Hauptunterschied zwischen diesem und dem siebzehnten Ausführungsbeispiel liegt in dem den Bildunterrahmen verschiebenden Muster. Daher wird weiter unterhalb nur dieser Unterschied beschrieben.
In dem oben beschriebenen siebzehnten Ausführungsbeispiel ist das den Bildunterrahmen verschiebende Muster aus sechs Bildunterrahmen je Periode zusammengesetzt, wie in 62 gezeigt ist. Auf der anderen Seite ist in diesem achtzehnten Ausführungsbeispiel das den Bildunterrahmen verschiebende Muster aus zwölf Bildunterrahmen per Periode zusammengesetzt, wie in 63 gezeigt ist.
In dem Fourierraum, der zu dem in 63 gezeigten Verschiebungsmuster gehört, sind die lokalisierten Punkte sogar noch stärker gestreut als verglichen mit dem Fourierraum, der zu dem Verschiebungsmuster gehört, das in 62 gezeigt ist. Auf diese Weise tritt in dieser Ausführungsform das oben beschriebene unerwünschte Phänomen sogar noch weniger bei der besonderen Augenbewegungsgeschwindigkeit auf als in dem siebzehnten Ausführungsbeispiel.
In diesem den Bildunterrahmen verschiebenden Muster zum Einsatz in diesem Ausführungsbeispiel tritt zwischen einem geradzahligen Unterrahmen und einem ungeradzahligen Unterrahmen stets keine Verschiebung zwischen Unterrahmen auf. Auf diese Weise kann ein Rahmen entweder aus zwei Unterrahmen oder aus drei Unterrahmen zusammengesetzt werden.
Ein beispielhafter Bildschieber, der sich vorzugsweise in diesem Ausführungsbeispiel einsetzen lässt, ist in 50 dargestellt.
Der Bildschieber umfasst eine Glasplatte 22k, die transparente Bereiche A bis L. Nur das preiswerte BK7-Glas wird als Glasmaterial eingesetzt. Die transparenten Bereiche A und L haben eine Dicke von 0,7 mm, die transparenten Bereiche B und B, D, I und K haben eine Dicke von 1,4 mm, die transparenten Bereiche C, E, H und J habe eine Dicke von 2,1 mm, und die transparenten Bereiche F und G haben eine Dicke von 2,8 mm. Jeder dieser transparenten Bereiche hat einen Brechungsindex von 1,52.
Die scheibenförmige Glasplatte 22k, die solch einen Aufbau aufweist, ist derart angeordnet, dass ihre Hauptfläche einen Winkel von 83,8 Grad in Bezug auf die optische Achse definiert. Ebenso wird die Glasplatte 22k derart gedreht, dass der Zeitpunkt, zu dem jeder lichtdurchlässige Bereich den optischen Pfad kreuzt, synchronisiert mit dem Zeitpunkt ist, zu dem der vorhergehende Unterrahmen zu seinem zugeordneten Unterrahmen umgeschaltet wird. Dann verschiebt sich der optische Pfad, der durch den transparenten Bereich B, D, I und K hindurchgeht, um 26,0 μm gegenüber dem optischen Pfad, der durch den transparenten Bereich A oder L hindurchging. Der optische Pfad, der durch den transparenten Bereich C, E, H oder J hindurchgeht, verschiebt sich um 26,0 μm gegenüber dem optischen Pfad, der durch den transparenten Bereich B, D, I oder K hindurchging. Und der optische Pfad, der durch den transparenten Bereich F oder G hindurchgeht, verschiebt sich ebenso um 26,0 μm gegenüber dem optischen Pfad, der durch den transparenten Bereich C, E, H oder J hindurchging.
Man nehme an, dass der transparente Bereich A mit dem ersten Unterrahmen verknüpft ist, der in 49 gezeigt ist. In diesem Fall ist der transparente Bereich B mit dem nächsten Unterrahmen verknüpft, und die folgenden transparenten Bereiche C und so weiter sind mit den folgenden Unterrahmen verknüpft.
Modifiziertes Beispiel 2 eines Bildschiebers
Nachfolgend wird ein anderes modifiziertes Beispiel des Bildschiebers beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, ist der Bildschieber, der eine Flüssigkristallschicht umfasst, sowohl für den Einsatz bei einer Bildanzeigevorrichtung vom Simultanschreibtyp als auch bei einer Bildanzeigevorrichtung vom Zeilenscannertyp wirksam anwendbar.
Um den Bildunterrahmen zwischen drei Lagen zu verschieben, die in der Projektionsebene in einer Linie angeordnet sind, können zwei Bildschieber in einer Reihe auf der optischen Achse angeordnet sein, und die Beträge dieser Bildschieber können im wesentlichen miteinander gleichgesetzt werden, wie oben beschrieben wurde.
Um andererseits einen Bildunterrahmen zwischen vier Lagen zu verschieben, die in einer Reihe in der Projektionsebene angeordnet sind, können die zwei Bildschieber wechselseitig verschiedene Verschiebungsbeträge aufweisen.
Nachstehend wird ein Verfahren, um einen solchen Bildschieber anzutreiben, beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 19
Der Bildschieber nach diesem Ausführungsbeispiel kann einen Bildunterrahmen Pixel um Pixel in eine der vier Lagen verschieben, die in einer Linie in der Projektionsebene angeordnet sind, und er kann wirksam eingesetzt werden, um das Verschiebungsmuster zu erzeugen, das in 62 oder 64 dargestellt ist. Dieser Bildschieber wird erhalten, indem zwei Paare von solchen Elementen angeordnet werden, wie sie 32 (oder 33) dargestellt sind, indem diese zwei Paare von Elementen in Reihe auf dem optischen Pfad angeordnet werden, wie es in 53 dargestellt ist, und indem die zwei verschiedenen Bildverschiebungsbeträge der beiden Paare festgestellt werden.
Insbesondere ist in diesem Ausführungsbeispiel der Bildschieber durch den Einsatz der Kristallplatten g3 und g4 ausgebildet, die Doppelbrechung aufweisen. Wenn demgemäß die Dicken dieser Kristallplatten verändert werden, können deren Bildverschiebungsbeträge leicht geändert werden. Durch den Einsatz dieses Bildschiebers kann eine von vier verschiedenen Lagen in der Projektionsebene entsprechend den Spannungsanlegungszuständen auf den zwei Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfallseite und der Lichtausfallsseite in dem optischen Pfad ausgewählt werden. Eine der vier verschiedenen Lagen wird entsprechend einer besonderen Kombination des Spannungsanlegungszustands (d. h. AN oder AUS) der ersten Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite und dem Spannungsanlegungszustand der zweiten Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite ausgewählt.
In diesem Fall ändert sich der Modus des Verschiebens in Abhängigkeit davon, ob die Bildverschiebung auf der Lichteinfallsseite größer oder kleiner ist als die Bildverschiebung auf der Lichtausfallsseite. Eine Situation, in der der Bildverschiebungsbetrag auf der Lichteinfallsseite größer ist, ist in 65 dargestellt, während eine Situation, in der der Bildverschiebungsbetrag auf der Lichtausfallsseite größer ist, in 66 dargestellt ist. 65 und 66 zeigen schematisch, wie die Zustände der Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfallsseite und der Lichtausfallsseite sich je nach Spannungsanlegung ändern. Es gibt beispielsweise zwei mögliche Zustände in Abhängigkeit davon, ob eine Spannung an die Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite angelegt ist oder nicht. Jeder der zwei verschiedenen Zustände verzweigt sich weiter in zwei Zustände in Abhängigkeit von dem Spannungsanlegungszustand an der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite.
In diesem Fall dreht sich die Richtung der Polarisationsebene des Lichtes, das gerade in die Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite eindringt, um 90 Grad mit dem Spannungsanlegungszustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite. Demgemäß wird in Abhängigkeit davon, ob die Spannung auf der Lichteinfallsseite an der Flüssigkristallschicht angelegt ist oder nicht, der Zustandsübergang der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfallsseite, die eine Antwort auf die angelegte Spannung darstellt, eine der zwei zueinander entgegengesetzten Möglichkeiten sein. Auf diese Weise gibt es zwei mögliche Sätze von Übergangszuständen gemäß der besonderen Kombination der Spannungsanlegungszustände der Flüssigkristallschichten auf der Lichteinfallsseite und der Lichtausfallsseite, wie oben und unten in den 65 oder 66 dargestellt ist.
Auf diese zwei Sätze von Kombinationen wird hier jeweils Bezug genommen als auf „Typ A" und auf „Typ B", und die vier verschiedenen Lagen von Bildunterrahmen werden hier jeweils als Zustände A, B, C und D identifiziert. Um außerdem die Spannungsanlegungszustände der zwei Flüssigkristallschichten darzustellen, wird eine Situation, in der der Spannungsanlegungszustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichteinfallsseite AN ist und der der Flüssigkristallschicht auf der Lichteusfallsseite AUS ist, hierin beispielsweise mit „AN – AUS" bezeichnet.
In diesem Fall resultiert „AUS – AN" gemäß dem in 65 dargestellten Typ A in einem Zustand A, „AUS – AUS" resultiert in einem Zustand B, „AN – AUS" resultiert in einem Zustand C, und „AN – AN" resultiert in einem Zustand D. Andererseits resultiert gemäß einem Typ B „AUS – AUS" in einem Zustand A, „AUS – AN" resultiert in einem Zustand B, „AN – AN" resultiert in einem Zustand C, und „AN – AUS" resultiert in einem Zustand D. Es sei erwähnt, dass jeder dieser Zustände A, B, C und D mit irgendeiner der vier verschiedenen Lagen verknüpft sein kann, die in der Linie der Projektionsebene angeordnet sind. Dieselbe Aussage ist auf das in 66 dargestellte Beispiel anwendbar.
Man nehme einen Zustandsübergang von „AN – AUS" nach „AUS – AN" oder von „AUS – AN" nach „AN – AUS" als ein Beispiel. In dem in 65 dargestellten Beispiel korrespondiert der „AN • AUS" → „AUS • AN"- oder der „AUS • AN" → „AN • AUS"-Zustandsübergang mit einem Übergang zwischen den Zuständen A und C im Typ A. Andererseits korrespondiert beim Typ B dieser Zustandsübergang mit einem Übergang zwischen den Zuständen B und D. Auf diese Weise korrespondiert jeweils bei dem in 66 dargestellten Beispiel der Zustandsübergang zu einem Übergang zwischen den Zuständen A und B beim Typ A und mit einem Übergang zwischen den Zuständen C und D beim Typ B.
In Hinblick auf diese Überlegungen kann ersehen werden, dass der „AN • AUS" → „AUS • AN"- oder der „AUS • AN" → „AN • AUS"-Zustandsübergang in einer Verschiebung um zwei Pixel in dem in 65 dargestellten Beispiel resultiert. In dem andererseits in 66 dargestellten Beispiel resultiert der „AN • AUS" → „AUS • AN"- oder der „AUS • AN" → „AN • AUS"-Zustandsübergang in einer Verschiebung um ein Pixel.
Die Verschiebungsmuster, die in den 62 und 64 gezeigt sind, haben einen Bildverschiebungsbetrag von einem Pixel. Auf diese Weise treten bei den in 65 dargestellten Übergangsmustern weder der „AN • AUS" → „AUS • AN"-Zustandsübergang noch der „AUS • AN" → „AN • AUS"-Zustandsübergang auf. Im Ergebnis kann das Problem mit dem Bildschieber infolge der verzögerten Antwort umgangen werden.
Bei dem in 53 dargestellten Bildschieber wird sodann, wenn die Kristallplatten g3 und g4 auf der Lichteinfallsseite bzw. auf der Lichtausfallsseite eine positive bzw. eine negative Lichtdoppelbrechung aufweisen, der Typ A realisiert. Dies bedeutet, dass, wenn der Lichtstrahl in derselben Richtung zwischen der Lichteinfallsseite (d. h. auf der linken Seite) und auf der Lichtausfallsseite (d. h. auf der rechten Seite) verschoben wird, wie es in 59 dargestellt ist, hat der auf der Lichtausfallsseite verschobene Lichtstrahl vorzugsweise eine Polarisationsrichtung, die einen Winkel von 90 Grad in Bezug auf den auf der Lichteinfallsseite verschobenen Lichtstrahl. Auf der anderen Seite wird, wenn die Orientierungen der Kristallplatten g3 und g4 auf der Lichteinfallsseite und der Lichtausfallsseite miteinander fluchten, der Typ B realisiert.
Wenn außerdem das Verhältnis der Dicke der Kristallplatte g3 zu dem der Kristallplatte g3 auf 2 : 1 gesetzt wird, dann haben die Bildschieber einschließlich dieser Kristallplatten einen Bildverschiebungsbetrag von 2 : 1. In diesem Fall werden die Verschiebungslagen A, B, C und D, die in 65 und 66 dargestellt sind, in regelmäßigen Intervallen angeordnet, und eine Verschiebung kann um einen Versatz von einem Pixel ausgeführt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 20
Wie in dem oben beschriebenen sechzehnten Ausführungsbeispiel wird der Bildschieber dieses Ausführungsbeispiels ebenfalls durch Herstellung zweier Elementpaare, wie jene in 36 gezeigten, und Anordnung dieser zweier Elementpaare, wie in 54 gezeigt, erhalten.
Der Bildschieber dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich zum Bildschieber des fünfzehnten Ausführungsbeispiels, derart dass die Bildverschieberichtung durch die AN/AUS-Zustände der an die jeweiligen Flüssigkristallschichten anzulegenden Spannungen bestimmt wird. Die Merkmale dieses Ausführungsbeispiels werden anhand der 67 und 68 beschrieben.
67 zeigt schematisch, wie die Zustände der Flüssigkristallschichten sich auf den Lichteinfalls- und Lichtausfalls-Seiten mit den angelegten Spannungen ändern. Beispiels weise gibt es zwei mögliche Zustände, die davon abhängen, ob sich eine an die Flüssigkristallschicht angelegte Spannung auf der Lichteinfalls-Seite ändert oder nicht. Jeder dieser zwei verschiedenen Zustände verzweigt sich weiter in zwei gemäß dem Spannungsanlegezustand der Flüssigkristallschicht auf der Lichtausfalls-Seite.
Man nehme einen Zustandsübergang von „AN-AUS" in „AUS-AN" oder von „AUS-AN" in „AN-AUS" als Beispiel. In dem in 67 gezeigten Beispiel entspricht der „AN-AUS"→„AUS-AN" oder „AUS-AN"→„AN-AUS" Zustandsübergang einem Übergang zwischen den Zuständen B und C in Typ A. In Typ B entspricht andererseits dieser Zustandsübergang einem Übergang zwischen den Zuständen A und D. In derselben Art und Weise entspricht in dem in 68 gezeigten Beispiel der Zustandsübergang einem Übergang zwischen den Zuständen B und C im Typ A bzw. einem Übergang zwischen den Zuständen A und D in Typ B.
Wie aus diesen Ergebnissen ersehen werden kann, kann in den Beispielen, die in den 67 und 68 gezeigt sind, wenn eine Einpixelverschiebung durchgeführt wird, der „AN-AUS" → „AUS-AN" oder „AUS-AN" → „AN-AUS" Zustandsübergang gemäß Typ A auftreten. Gemäß Typ B kann der „AN-AUS" → „AUS-AN" oder „AUS-AN" → „AN-AUS" Zustandsübergang jedoch nur auftreten, wenn eine Dreipixelverschiebung durchgeführt wird.
Wenn das in 62 oder 64 gezeigte Verschiebemuster übernommen wird, ist der Bildverschiebegrad ein Pixel. Wenn demgemäß die Typ B-Anordnung übernommen wird, erscheint während irgendeines Zustandsübergangs kein anderer Zustand und die Beeinträchtigung der Bildqualität ist vermeidbar.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, beziehen sich auf eine Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp, die eine Flüssigkristallanzeige (LCD) als Bildanzeigefeld bzw. -tafel (Panel) verwenden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt. Alternativ ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp anwendbar, die keine LCD-Anzeige (z.B. digitale Mikrospiegelvorrichtung (digital micro-mirror device DMD)) als deren Bildanzeigefeld bzw. -tafel verwendet.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Bildanzeigevorrichtung vom Direktsichttyp anwendbar. In diesem Fall kann ein Bildanzeigefeld bzw. eine Bildanzeigetafel, die einen Anzeigevorgang vollfarbig unter Verwendung von Farbfiltern durchführt, verwendet werden. Ein normaler Direktsichttyp, der keine optischen Systeme für Bildge bungszwecke verwendet, benötigt keine Projektionsebene wie einen Schirm. Jedoch fungieren die Retinas von seinen oder ihren Augen im Direktsichttyp, der den Betrachter das Bild durch ein Okular sehen lässt, als Bildprojektionsebene.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung ebenfalls auf eine Bildanzeigevorrichtung vom Direktsicht- oder Projektionstyp anwendbar, die als Bildanzeigefeld bzw. -tafel eine selbstemittierende Bildanzeige verwendet, die keine separate Lichtquelle benötigt.
Auch der Bildschieber gemäß der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele erhält den optischen Pfad, periodisch verschoben durch ein refraktives Teil. Alternativ kann der optische Pfad auch durch Bewegen mindestens eines Bereichs der Lichtquelle oder des optischen Systems verschoben werden. Beispielsweise kann die Bildverschiebung durch Vibration der Projektionslinse 11, die in 1 gezeigt ist, durchgeführt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 21
In der Systemkonfiguration der Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß dem elften Ausführungsbeispiel speichern die drei Unterrahmenspeicher jeweils Daten über die drei Farben. Selbst wenn im elften Ausführungsbeispiel ein Rahmen aus zwei Unterrahmen gebildet wird, werden die dreifarbigen Bilddaten stets in Rahmenspeichern gespeichert. Aus diesem Grund sind die drei Unterrahmenspeicher notwendig. Dieses Ausführungsbeispiel übernimmt ein System, das die Speicher effizienter verwenden kann, wenn ein Rahmen aus zwei Unterrahmen gebildet wird.
Als nächstes wird eine exemplarische Systemkonfiguration für eine erfindungsgemäße Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp anhand von 69 beschrieben.
Das System dieses Ausführungsbeispiels enthält ebenfalls einen Videosignalprozessor 100, ein optisches Beleuchtungssystem (wie eine Lichtquelle) 102, ein Bildanzeigefeld bzw. -tafel (z.B. ein LCD-Feld bzw. -tafel) 104, einen Bildschieber 106, ein Steuergerät 108 für einen Bildschieber sowie eine Projektionslinse 110 als Hauptkomponenten.
Das optische Beleuchtungssystem 102, die Bildanzeigetafel 104, der Bildschieber 106 und die Projektionslinse 110 wurden oben bereits beschrieben. Die Beziehung zwischen diesen Komponenten genauso wie die Funktionen des Videosignalprozessors 100 und des Steuergeräts 108 des Bildschiebers ist dieselbe wie diejenige des elften Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Videosignalprozessor 100 einen Eingabesignalselektor 120, einen Videodemodulator 122, einen Y/C-Separator 124, einen Skalierer 126, einen Rahmengeschwindigkeitsumwandler 128, ein Systemsteuergerät 132, einen Farbsignalselektor 1340 und einen Rahmenspeicherkreis 1300.
Das Systemsteuergerät 132 steuert die Arbeit des Eingabesignalselektors 120, des Farbsignalselektors 1340, des Rahmenspeichers 1300 und des Bildschiebersteuergeräts 108.
In Reaktion auf das Ausgabesignal des Systemsteuergeräts 132 steuert bzw. kontrolliert das Bildschiebesteuergerät 108 den Vorgang des Bildschiebers 106 derart, dass der Bildschieber 106 synchron mit der Anzeige eines Bildunterrahmens arbeitet.
Der Hauptunterschied zwischen dieser und dem elften Ausführungsbeispiel liegt in den Konfigurationen des Rahmenspeicherkreises 1300 und des Farbsignalselektors 1340. Somit wird die nachfolgende Beschreibung auf diesen Unterschied abheben.
Speziell in diesem Ausführungsbeispiel speichert der in 69 gezeigte Farbsignalselektor 1340 die R-, G- und B-Signale des Rahmenspeicherkreises 1300 in einer geeigneten Reihenfolge. Die Bildanzeigetafel bzw. das -feld 104 zeigt hierauf einen Bildunterrahmen, basierend auf den Daten, die vom Rahmenspeicherkreis 1300 zur Verfügung gestellt wurden.
Die Geschwindigkeit, mit der ein Signal auf einen Rahmenspeicher geschrieben wird (d.h. die Frequenz f_in), ist mit dem Typ des Eingabesignals änderbar, während die Geschwindigkeit, mit der ein Signal von einem Rahmenspeicher gelesen wird, (d.h. Frequenz f_out) durch die Zeitfrequenz dieses Systems definiert wird. Beispielsweise kann die Frequenz f_in 60 Hertz (Hz) sein und die Frequenz f_out kann 180 Hz sein.
In Reaktion auf ein Steuersignal, das aus dem Systemsteuergerät 132 ausgegeben wird, werden die R-, G- und B-Signale in multiplen Rahmenspeichern einer nach dem anderen gespeichert. In diesem Fall speichert jeder Rahmenspeicher die Daten über einen Bildunterrahmen. Wenn demgemäß ein Rahmen in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Unterrahmen gebildet wird, dann werden gerade zwei Rahmenspeicher benötigt und der dritte Rahmenspeicher ist nicht notwendig.
Diese Signale werden mit der Geschwindigkeit f_out wie oben beschrieben ausgelesen. In jeder Rahmenperiode wird die Leseoperation bei den jeweiligen Rahmenspeichern wiederholt zwei- oder dreimal durchgeführt.
Im oben beschriebenen elften Ausführungsbeispiel werden die jeweiligen Farbsignale in den drei Rahmenspeichern gespeichert und dann liest der Farbsignalselektor 134 die erforderlichen Signale aus den drei Rahmenspeichern sequentiell aus, wodurch jeder Bildunterrahmen erzeugt wird. Im Gegensatz hierzu werden die jeweiligen Farbsignale in diesem Ausführungsbeispiel durch den Farbsignalselektor 1340 auf den Rahmenspeicherkreis 1300 abgebildet, so dass jeweilige Bildunterrahmen in ihren zugehörigen Rahmenspeichern gespeichert werden. Dann werden die Bildunterrahmendaten, die in den jeweiligen Rahmenspeichern gespeichert wurden, sequentiell ausgelesen.
Wie oben beschrieben, selbst wenn ein Rahmen aus zwei Unterrahmen gebildet wird, erfordert das System des elften Ausführungsbeispiels drei Rahmenspeicher für die jeweiligen Farbsignale, ungeachtet der Anzahl von in einem Rahmen enthaltenen Unterrahmen. Dies ist, weil die Daten jedes Rahmens sämtlich in den jeweiligen Rahmenspeichern separat gespeichert werden sollten. Während dessen werden gemäß dieses Ausführungsbeispiels die Bildunterrahmen direkt auf die Rahmenspeicher abgebildet und daher müssen nur die Daten über erforderliche Bildunterrahmen in den Rahmenspeichern gespeichert werden. Wenn somit ein Rahmen aus zwei Unterrahmen besteht, kann die Anzahl der Rahmenspeicher oder die erforderliche Speicherkapazität vorteilhafterweise auf zwei Drittel des oben beschriebenen elften Ausführungsbeispiels beschränkt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 22
Als nächstes wird eine bevorzugte Bildverschieberichtung über einen exemplarischen Bildverschieber beschrieben, der mindestens ein Paar aus einer Flüssigkristallzelle und einem doppelbrechenden Element enthält.
In einer Einzelfeldanzeigevorrichtung vom Projektionstyp, enthaltend eine Mikrolinsenanordnung, derart wie die in 2 gezeigte, ändert sich der Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf deren diesbezügliche Pixelregion abhängig von der Farbe des Lichtstrahls (d.h. R, G oder B). Demgemäß hat der Lichtstrahl, der aus dem Anzeigefeld heraustritt, um in das doppelbrechende Element des Bildschiebers einzutreten, ebenfalls ein bis drei verschiedene Einfallswinkel entsprechend zu R, G und B. Ein doppelbrechendes Element weist eine optische Achse auf, die sich von der Lichteinfallsebene hiervon neigt. Somit verschiebt sich ein Lichtstrahl, der vertikal auf die Lichteinfallsebene auftrifft, parallel zu einer Ebene, die die optische Achse sowie die optische Achse des eintreffenden Lichtstrahls (d.h. die Hauptsektion) enthält. In diesem Fall wird die Bildverschieberichtung parallel zur Hauptsektion des doppelbrechendes Elements. Wenn jedoch die R-, G- und B- Lichtstrahlen auf die Einfallsebene des doppelbrechendes Elements mit wechselseitig verschiedenen Winkeln auftreffen, dann ändert sich die Lichtverschieberichtung oder der Verschiebungsgrad.
Zuerst nimmt man an, dass die RGB-Farbseparationsrichtung mit der Bildverschieberichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall treffen die R-, G- und B-Lichtstrahlen auf die Hauptsektion des doppelbrechendes Elements auf um zueinander parallel zu sein. Somit sind die Lichtverschiebungsrichtungen nicht verschieden, aber der Verschiebungsumfang hiervon ist unterschiedlich bei R, G und B. Jedoch ist die Differenz des Verschiebungsgrades geringfügig und vernachlässigbar.
Als nächstes wird angenommen, dass die RGB-Farbseparationsrichtung nicht mit der Bildverschiebungsrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall werden die Verschieberichtungen entsprechend den R-, G- und B-Lichtstrahlen voneinander falsch ausgerichtet. Folglich werden die jeweiligen Farbstrahlen nicht einer über dem anderen an derselben Stelle überlagert. Aus diesem Grund ist die RGB-Farbseparationsrichtung bevorzugt im Wesentlichen mit der Bildverschieberichtung ausgerichtet.
Wie in 70 gezeigt, weist ein normaler Anzeigenschirm die Form eines Rechtecks auf, dessen kürzere Seiten S1 sich vertikal (d.h. in y-Richtung) und die längeren Seiten S2 sich horizontal erstrecken (d.h. in x-Richtung). In einem sequentiellen (oder schrittweisen) Zeilenabtastverfahren bewegt sich die Abtastzeile in der kürzeren Seitenrichtung (y) des Anzeigenschirms. Wenn demgemäß die RGB-Farbseparationsrichtung 700 mit der kürzeren Seitenrichtung (y) des Anzeigenschirms ausgerichtet wird, dann wird die RGB-Farbseparationsrichtung 700 oder die Bildverschiebrichtung mit der kürzeren Seitenrichtung (y) des Schirms ausgerichtet. Dann können die dichromatischen Spiegel zur Verwendung in der Farbseparation ausgelegt werden, um eine kleinere Größe aufzuweisen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 23
Wenn eine Spannungstransmissionscharakteristik mit einer TN-Flüssigkristallschicht 703, eingeführt zwischen einem Polarisationsplattenpaar (d.h. einem Polarisator und einem Analysator) 701 und 702, gemessen wird, die als parallele Nicols, wie in 71 gezeigt, angeordnet werden, werden die in 72 gezeigten Ergebnisse erhalten. Wie hier verwendet, bedeutet „Transmission" ein Verhältnis der Intensität des austretenden linear polarisierten Lichts, das durch den Analysator 702 übertragen wird, zur Intensität des eintretenden linear polarisierten Lichts, das in die Flüssigkristallschicht 703 eintreten wird.
Wie aus 72 ersehen werden kann, wird Licht übertragen, selbst während keine Spannung an die TN-Flüssigkristallschicht 703 angelegt wird, wenn auch geringfügig. Wenn eine Spannung von etwa mehreren Volt an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, erreicht die Transmission des Lichts ein lokales Minimum. Selbst wenn keine Spannung an die TN-Flüssigkristallschicht 703 angelegt wird, tritt das Licht aus, weil das eintretende linear polarisierte Licht, das in die TN-Flüssigkristallschicht 702 eingetreten ist, aufgrund des verbleibenden optischen Rotationsdispersionsphänomens, das durch die TN-Flüssigkristallmoleküle verursacht wird, leicht elliptisch polarisiert wird. Wenn derart polarisiertes Licht mit elliptisch polarisierten Komponenten auf ein doppelbrechendes Element auftrifft, dann wird das auftreffende Licht in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl aufgespalten. Folglich wird ein Geisterbild erzeugt und die Auflösung nimmt ab. Ein Problem wie dies ist nicht für das TN-Flüssigkristallmaterial einzigartig, sondern ereignet sich bei jeglichem anderem Typ von Flüssigkristallmaterial.
Dieses Ausführungsbeispiel wird charakterisiert durch das Anlegen einer Einsetzspannung ungleich Null an die Flüssigkristallzelle eines Bildschiebers, selbst wenn sich die Flüssigkristallzelle im AUS-Zustand befindet.
Wenn eine Spannung an die Flüssigkristallzelle angelegt wird, um die Polarisationsrichtung zu steuern, kann sich die Polarisationsebene eines Lichtstrahls, der aus der Flüssigkristallzelle austritt, um 90 Grad drehen, verglichen mit dem Anlegezustand ohne Spannung. In diesem Fall wird die Flüssigkristallzelle hier angesehen, als wenn sie sich „im EIN-Zustand" befindet. Andererseits, wenn eine andere Spannung mit einer Größe (oder absolutem Wert), der ausreichend kleiner ist als derjenige der Spannung, um die Flüssigkristallzelle „AN-zuschalten", an die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle angelegt wird, kann die Polarisationsebene eines Lichtstrahls, der aus der Flüssigkristallzelle austritt, diejenige des Austrittslichtstrahls des „AN-Zustands" der Flüssigkristallzelle im wesentlichen im rechten Winkel kreuzen. In diesem Fall wird die Flüssigkristallzelle hier angesehen, als ob sie sich „im AUS-Zustand" befindet.
In verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die an die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle anzulegende Spannung auf Null eingestellt, während die Flüssigkristallzelle „AUS-geschaltet" wird. Im Gegensatz hierzu wird dieses Ausführungsbeispiel dadurch charakterisiert, dass selbst, wenn die Flüssigkristallzelle eines Bildschiebers „AUS-geschaltet" wird, hier eine nicht Nullspannung (das heißt Einsetz- bzw. „offset"-Spannung) von beispielsweise 2,5 Volt angelegt wird.
Wie in 73 gezeigt, ändert sich ein bevorzugter Einsetzspannungswert mit der Temperatur der Flüssigkristallschicht. In einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp fällt hochintensives Licht auf den Bildschieber und die Temperatur der Flüssigkristallschicht nimmt ohne weiteres zu. Selbst wenn demgemäß eine Einsetzspannung, die bei Raumtemperatur optimiert wurde, an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, kann der Temperaturanstieg der Flüssigkristallschicht nach wie vor elliptisch polarisierte Komponenten erzeugen. Somit wird die Temperatur der Flüssigkristallzelle bevorzugt mit einem Temperatursensor gemessen und die Größe der Einsetzspannung wird bevorzugt geeigneterweise gemäß der gemessenen Temperatur gesteuert.
Die bevorzugte Einsetzspannung ändert sich ebenfalls mit dem Wellenlängenbereich des eintretenden Lichts, wie in 74 gezeigt. Aus diesem Grund wird die Einsetzspannung bevorzugt derart definiert, dass der α-Wert für einen G-Lichtstrahl, der in einem Wellenlängenbereich liegt, für den der visuelle Sinn des Menschen am empfindlichsten ist, am kleinsten wird. Alternativ kann die Einsatzspannung ebenfalls definiert werden, um die Differenz zwischen den α-Werten der drei Hauptfarben R, G und B zu minimieren.
Wenn sich die Einsetzspannung mit der Temperatur der Flüssigkristallzelle ändert, kann der Einsetzspannungswert in einer bestimmten Situation gleich Null sein. Jedoch wird die in einer derartigen Situation angelegte Nullspannung hier ebenfalls als eine „Einsetzspannung" angesehen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 24
Wie oben beschrieben, kann ein doppelbrechendes Element einen eintretenden Lichtstrahl in einen ordentlichen Lichtstrahl und einen außerordentlichen Lichtstrahl in seiner „Hauptsektion", enthaltend dessen optische Achse, aufsplitten. Wenn demgemäß die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der auf das doppelbrechende Element aufgetroffen ist, vertikal zur Hauptsektion liegt, dann besteht der austretende Lichtstrahl nur aus ordentlichen Strahlkomponenten. Wenn andererseits die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der auf das doppelbrechende Element aufgetroffen ist, parallel zur Hauptsektion verläuft, dann besteht der austretende Lichtstrahl nur aus außerordentlichen Strahlenkomponenten. Somit, indem man die Polarisationsrichtung des eintreffenden Lichtstrahls durch eine Flüssigkristallzelle beispielsweise von vertikal zu horizontal zur Hauptsektion des doppelbrechenden Elements oder umgekehrt tauschen lässt bzw. wechselt, kann der eintretende Lichtstrahl innerhalb der Hauptsektion des doppelbrechenden Elements verschoben werden.
Der Bildschieber gemäß des oben beschriebenen neunten Ausführungsbeispiels kann ein Bild in einer vertikalen Richtung des Schirms verschieben. Dieser Bildschieber nimmt einen eintretenden Lichtstrahl auf, dessen Polarisationsrichtung durch entweder die vertikale oder horizontale Richtung des Schirms definiert wird und verschiebt einen derartigen eintretenden Lichtstrahl.
In einigen Anzeigefeldern bzw. -tafeln kann jedoch die Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls, der aus der Anzeigetafel bzw. dem Anzeigefeld ausgetreten ist, nicht nur 0 oder 90 Grad in horizontaler Richtung des Anzeigenschirms hiervon definieren, sondern auch 45 Grad zu dieser Richtung. Insbesondere in einer Einzelfeldanzeigevorrichtung, enthaltend eine Mikrolinsenanordnung, muss ein weiter Sichtwinkel in der Farbseparationsrichtung verwirklicht werden. Somit definiert die Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls, der aus dem LCD-Feld austritt, bevorzugt einen Winkel von 45 Grad zur Horizontalrichtung des Anzeigenschirms.
Selbst wenn die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der aus dem Anzeigenfeld ausgetreten ist, sich zur horizontalen Richtung des Schirms neigt, muss das Bild manchmal in vertikaler oder horizontaler Richtung des Schirms durch einen Bildschieber verschoben werden. Wenn jedoch ein Lichtstrahl, dessen Polarisationsrichtung sich von der horizontalen Richtung neigt, auf den Bildschieber so wie beispielsweise in 32 gezeigt, auftrifft, dann trifft der Lichtstrahl, enthaltend sowohl ordentliche als auch außerordentliche Strahlkomponenten, auf das doppelbrechende Element des Bildschiebers auf. Folglich wird der auftreffende Lichtstrahl in zwei Strahlen aufgesplittet, was ein Problem darstellt.
Um ein Problem wie dieses zu überwinden, wird die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der aus dem Anzeigenfeld ausgetreten ist, aber den Bildschieber noch nicht erreicht hat, bevorzugt durch eine Phasenplatte beispielsweise derart gedreht, dass die Polarisationsrichtung entweder 0 oder 90 Grad zu einer Ebene des doppelbrechenden Elements, enthaltend dessen optische Achse, definiert.
Wenn der Polarisationszustand durch eine Phasenplatte eingestellt wird, muss jedoch die Polarisationsrichtung gleichmäßig entweder über den gesamten sichtbaren Strahlungsbereich oder über einen speziellen Wellenlängenbereich gedreht werden. Tatsächlich ist es aber für eine normale Phasenplatte schwierig, die Polarisationsrichtung gleichmäßig über den gesamten sichtbaren Strahlungsbereich zu drehen. Somit, je weiter beabstandet die Wellenlänge eines eintreffenden Lichtstrahls von der Mittelwellenlänge ist, umso elliptischer wird der Lichtstrahl polarisiert. Somit werden sowohl ordentliche als auch außerordentliche Strahlenkomponenten auf das doppelbrechende Element auftreffen. Folglich wird ein Teil des Lichtstrahls in eine unerwünschte Richtung verschoben, ein Geisterbild wird erzeugt und die Auflösung nimmt ab.
Um diese Probleme zu überwinden, verwendet der Bildschieber dieses Ausführungsbeispiels multiple doppelbrechende Elemente, die jeweils das Bild diagonal verschieben, hierdurch in Kombination letztendlich das Bild in Vertikalrichtung des Schirms verschieben.
Mit Bezug auf die 75(a) bis 75(c) tritt ein linear polarisierter Lichtstrahl, dessen Polarisationsrichtung sich von der horizontalen (oder vertikalen) Richtung des Schirms neigt, aus einem Anzeigenfeld 740 aus und tritt dann in ein erstes Element (erste Flüssigkristallzelle) 741 ein. Die erste Flüssigkristallzelle 741 wechselt zwischen dem Zustand der Rotation der Polarisationsrichtung des eintreffenden Lichtstrahls um 90 Grad und dem Zustand der Nichtrotation der Polarisationsrichtung gemäß der angelegten Spannung.
In diesem Ausführungsbeispiel werden zwei doppelbrechende Elemente 742 und 744 jeweils mit einer optischen Achse, die entweder parallel oder vertikal zur Polarisationsebene des austretenden Lichtstrahls der Flüssigkristallzelle 741 ist, bereitgestellt und eine zweite Flüssigkristallzelle 743 wird zwischen den zwei doppelbrechenden Elementen 742 und 744 angeordnet. Die zweite Flüssigkristallzelle 743 wechselt ebenfalls zwischen dem Zustand der Rotation der Polarisationsrichtung des eintreffenden Lichtstrahls um 90 Grad und dem Zustand der Nichtrotation der Polarisationsrichtung entsprechend der angelegten Spannung.
In diesem Ausführungsbeispiel kreuzt die Hauptsektion des doppelbrechenden Elements (d.h. des ersten doppelbrechenden Elements) 742, das näher zur ersten Flüssigkristallzelle 741 angeordnet ist, die Hauptsektion des doppelbrechenden Elements (d.h. des zweiten doppelbrechenden Elements) 744, das in größerem Abstand von der ersten Flüssigkristallzelle 741 angeordnet ist, im rechten Winkel. Wie oben beschrieben, ist die Hauptsektion eine Ebene, die sowohl die optische Achse eines doppelbrechenden Elements als auch die optische Achse eines eintreffenden Lichtstrahls darstellt. Mit anderen Worten wird die optische Achse des zweiten doppelbrechenden Elements 744 durch Rotation der optischen Achse des ersten doppelbrechenden Elements 742, um 90 Grad (oder –90 Grad) um die optische Achse des eintreffenden Lichtstrahls erhalten.
Die Hauptsektion des ersten doppelbrechenden Elements 742 definiert einen Winkel von Θ Grad mit einer Referenzebene (z.B. einer „Horizontalebene" in diesem Fall) und die Hauptsektion des zweiten doppelbrechenden Elements definiert einen Winkel Θ' (= Θ + 90) Grad zur Referenzebene. Man nimmt einen Lichtstrahl an, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Hauptsektion des ersten doppelbrechenden Elements verläuft, der auf das doppelbrechende Element 742 auftrifft. In diesem Fall wird die optische Achse des auftreffenden Lichtstrahls in eine Richtung parallel zur optischen Achse des ersten doppelbrechenden Elements 742 (d.h. Θ-Richtung) verschoben. Als nächstes, nachdem die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls durch das zweite doppelbrechende Element 744 um 90 Grad gedreht wurde, wird der Lichtstrahl in einer Richtung parallel zur optischen Achse des zweiten doppelbrechenden Elements 744 (d.h. Θ'-Richtung) verschoben.
Angenommen, der Verschiebungsgrad (d.h. der Abstand der Verschiebung), verursacht durch das erste doppelbrechende Element 742, ist „a", während der Verschiebungsgrad (d.h. der Abstand der Verschiebung), verursacht durch das zweite doppelbrechende Element 744 „b" ist. In diesem Fall, wenn „a" und „b" die Beziehung tan Θ = a/b erfüllt, wird die Richtung der endgültigen Verschiebung, verursacht durch die ersten und zweiten doppelbrechenden Elemente 742 und 744, mit der Richtung vertikal zur Referenzebene (d.h. der „Horizontalebene") ausgerichtet. Das heißt, die endgültige Verschiebungsrichtung wird mit der vertikalen Richtung des Schirms ausgerichtet. In diesem Fall ist der Bildverschiebungsgrad in vertikaler Richtung des Schirms gleich dem Quadrat von (a² + b²). Es sollte bemerkt werden, dass die Abstände a und b proportional zu den Dicken der ersten und zweiten doppelbrechenden Elemente 742 bzw. 744 sind.
Wenn in diesem Ausführungsbeispiel Θ 45 Grad beträgt, ist Θ' 135 Grad. In diesem Fall sollte die Gleichung tan 45 Grad = a/b = 1 erfüllt sein. Demgemäß können die ersten und zweiten doppelbrechenden Elemente als zwei doppelbrechende Platten ausgeführt sein, die aus demselben Material hergestellt sind und dieselbe Dicke aufweisen.
Es sollte bemerkt werden, dass das erste Element nicht nur ein Flüssigkristallmaterial vom TN-Modus sein kann, sondern auch ein Flüssigkristallmaterial von vertikalem Ausrichtungsmodus, ein Flüssigkristallmaterial vom OCB-Modus oder ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial.
Auf der Anzeigetafel bzw. dem Anzeigenfeld 740 können Pixel derselben Farbe (z.B. R-Pixel) schräg zur horizontalen Richtung des Schirms angeordnet sein. In diesem Fall muss die Bildverschieberichtung zu einer Richtung vertikal zur Pixelreihe derselben Farbe ausgerichtet werden. Eine derartige Bildverschiebung kann durch Stapeln von zwei doppelbrechenden Platten (hergestellt aus demselben Material und mit derselben Dicke) derart durchgeführt werden, dass ihre optischen Achsen miteinander ausgerichtet werden (d.h. Θ = Θ') und dass die Richtung der Pixelreihe derselben Farbe senkrecht zur Θ-Richtung ist und indem die Polarisationsrichtung durch die zweite Flüssigkristallzelle nicht gewechselt wird. In diesem Fall kann nur ein doppelbrechendes Element verwendet werden oder die zweite Flüssigkristallzelle 743 kann entfernt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
In einer erfindungsgemäßen Bildanzeigevorrichtung wird ein Lichtstrahl, der aus einer Lichtquelle emittiert wurde, in Lichtstrahlen der drei Hauptfarben R, G und B aufgesplittet und dann die Lichtstrahlen in den jeweiligen Farben auf ihre diesbezüglichen Pixelregionen auf einem Bildanzeigefeld bzw. -tafel fokussiert, wodurch die R-, G- und B-Lichtstrahlen durch die jeweiligen Pixelregionen moduliert werden. Hiernach werden die optischen Pfade der Lichtstrahlen, die aus dem Bildanzeigenfeld austreten, zeitsequentiell umgewechselt bzw. umgeschaltet, während gleichzeitig die darzustellenden Bilder eins nach dem anderen ausgewechselt werden. In dieser Art und Weise kann die optische Effizienz erhöht und ein hochauflösendes Farbbild gezeigt werden.

1st – 1.
2nd – 2.
3rd – 3.
4th ... 14th – 1. ... 14.
Black – Schwarz
Blue – Blau
Blue Pixel – blaues Pixel
Border Between Image Shifting Regions – Grenze zwischen Bildverschiebebereichen
Color Signal Selectro – Farbsignalselektor
Composite Signal – zusammengesetztes Signal
Control Signal – Steuerungssignal
Direction Of Displacement – Verschieberichtung
Display Panel – Anzeigetafel
Display Subframe – Anzeigeunterrahmen
Double-Line Arrows Indicate Light – Doppellinienpfeile kennzeichnen Licht
Englisch – Deutsch
Frame – Rahmen
Frame Memory – Rahmenspeicher
Frame Rate – Converter Rahmenratenwandler
Ghost Intensity – Geistintensität
Given Pixel – vorgegebenes Pixel
Glass – Glas
Green – Grün
Green Pixel – grünes Pixel
Group – Gruppe
Hologram Element – Hologrammelement
Illumination Optical System – optisches Beleuchtungssystem
Image Frame – Bildrahmen
Image Shifter – Bildschieber
Image Shifter Contoller – Bildschiebercontroller
Image Shifting Period – Bildverschiebeperiode
Image Signal On Period – Periode mit eingeschaltetem Bildsignal
Image Switching Boundary – Bildschaltgrenze
Image That Looks Like Synthesized With Time – Bild, das aussieht, als wäre es während einer Zeit zusammengesetzt worden
Input Signal Selector – Eingangssignalselektor
Light – Licht
Light Incoming Side – Lichteintrittsseite
Light Outgoing Side – Lichtaustrittsseite
Liquid Crystal – Flüssigkristall
Loctite – Loctite
Normal – senkrecht
Off – Aus
On – Eingangssignalselektor
Original Frame – Ursprüngliche Rahmen
Original Image – ursprüngliches Bild
Panel Front – Tafelvorderseite
Projection Lens – Projektionslinse
R(G, B)-Image-Frame Forming – Erzeugung des Bildrahmens R (G, B)
RBG Signals – RGB-Signale
Read Frame Rate – Rahmenleserate
Red – Rot
Red Pixel – rotes Pixel
RGB Time Sequential Signals – zeitsequenzielle RGB-Signale
Row – Zeile
Scaler – Skaliereinrichtung
Scan Line No. Of Original Signal Start Signal of Original Signal – Scanzeilennummer des ursprünglichen Signalstartsignals
Select Signal – Auswählsignal
Shift Display – Verschiebedisplay
Smear Intensity – Verschmierungsintensität
Start Signal – Startsignal
Subframe – Unterrahmen
Subframe Video Signal – Unterrahmen-Videosignal
Synthesize – zusammensetzen
Synthesized Image – zusammengesetztes Bild
System Controller – Systemcontroller
Time – Zeit
Tranmittance – Tranmissionsvermögen
Type – Typ
Video Demodulator – Videodemodulator
Video Signals Processor – Videosignalprozessor
Voltage Application Period – Spannungsanlegeperiode
When Combined – wenn kombiniert
White – Weiß
Write Frame Rate – Rahmenschreibrate
Y/C Separator – Y/C-Separator
Y/C Signals – Y/C-Signale
Yellow – Gelb

Claims

Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps, umfassend: eine Lichtquelle (1); ein Bildanzeigefeld (8; 18) mit mehreren Pixelregionen, von welchen jede in der Lage ist, Licht zu modulieren; eine Lichtsteuereinrichtung (4, 5, 6; 14, 15, 16) zum Fokussieren von Licht, welches von der Lichtquelle abgestrahlt wurde, auf zugeordnete gewisse der Pixelregionen in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben; und ein optisches System (9, 11; 9a, 9b, 11) zum Erzeugen eines Bilds auf einer Projektionsebene (13) durch Nutzen des Lichts, das durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde, wobei die Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps ferner umfasst: eine Schaltungsanordnung (100) zum Erzeugen von Daten, die mehrere Bildunterrahmen repräsentieren, aus Daten, die jeden Bildrahmen als eine Komponente des Bilds repräsentieren, und Erreichen, dass die Bildunterrahmen zeitsequenziell durch das Bildanzeigefeld angezeigt werden; einen Bildschieber (10) zum Verschieben eines ausgewählten gewissen der mehreren, durch das Bildanzeigefeld angezeigten Bildunterrahmen auf der Projektionsebene (13), wobei derselbe Bereich auf der Projektionsebene sequenziell mit Lichtstrahlen bestrahlt wird, die durch wechselseitig unterschiedliche gewisse der Pixelregionen des Bildanzeigefelds moduliert wurden und die in wechselseitig unterschiedliche Wellenlängenbereiche (R, G, B) fallen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsteuereinrichtung dazu angeordnet ist, das Licht von der Lichtquelle in mehrere unterschiedliche Richtungen zu reflektieren, welche in derselben Ebene enthalten sind, in Übereinstimmung mit den Wellenlängenbereichen derselben, und der Bildschieber dazu angeordnet ist, die Bildunterrahmen in einer Richtung zu verschieben, die parallel zu der derselben Ebene ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die anzuzeigenden Unterrahmen durch einen gleichzeitigen Schreibvorgang des Bildanzeigefelds umgeschaltet werden, und ein Verschiebevorgang durch den Bildschieber synchron mit dem Umschalten der Unterrahmen ausgeführt wird.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die anzuzeigenden Bildunterrahmen durch einen Zeilenabtastvorgang des Bildanzeigefelds umge schaltet werden, und ein Verschiebevorgang durch den Bildschieber synchron mit dem Umschalten der Unterrahmen ausgeführt wird.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 3, bei der eine Richtung, in welcher der Unterrahmen auf der Projektionsebene verschoben wird, dieselbe ist wie eine Abtastrichtung des Bildanzeigefelds.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 3, bei der eine Richtung, in welcher der Unterrahmen auf der Projektionsebene verschoben wird, von einer Abtastrichtung des Bildanzeigefelds verschieden ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 3, bei der eine Geschwindigkeit, mit welcher ein Anzeigebereich des Bildunterrahmens auf der Projektionsebene größer wird, gleich einer Geschwindigkeit ist, mit welcher eine Verschieberegion des Bildschiebers auf der Projektionsebene größer wird.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der ein Zeitintervall zwischen einem Beginn der Abtastung und einem Beginn des Verschiebens des optischen Pfads durch den Bildschieber für jede Zeile der Pixelregionen variabel ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der ein Zeitintervall zwischen einem Beginn der Abtastung und einem Beginn des Verschiebens des optischen Pfads durch den Bildschieber für jede Zeile der Pixelregionen vorbestimmt ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 8, bei der der Beginn des Verschiebens des optischen Pfads durch den Bildschieber ausgehend von dem Beginn der Abtastung für jede Zeile der Pixelregionen verzögert ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n+1-ten Bildrahmen bilden, worin n eine positive Ganzzahl ist, auf der Projektionsebene verschoben werden, dieselbe ist wie eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n-ten Bildrahmen bilden, auf der Projektionsebene verschoben werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der eine Richtung, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n+1-ten Bildrahmen bilden, worin n eine positive Ganzzahl ist, auf der Projektionsebene verschoben werden, ent gegengesetzt zu einer Richtung ist, in welcher die Bildunterrahmen, die einen n-ten Bildrahmen bilden, auf der Projektionsebene verschoben werden, und der erste Bildunterrahmen des n+1-ten Bildrahmens gegenüber dem letzten Bildunterrahmen des n-ten Bildrahmens nicht verschoben wird.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, zwei ist, und die Bildunterrahmen sequenziell an zwei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, zwei ist, die Bildunterrahmen sequenziell an drei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt werden, und eine Zeitspanne, in welcher die Bildunterrahmen verschoben werden, 1,5 mal kürzer als eine Rahmenperiode ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die Anzahl von Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, vier oder mehr ist, die Bildunterrahmen sequenziell an drei unterschiedlichen Orten auf der Projektionsebene angezeigt werden, und zumindest zwei der vier oder mehr Bildunterrahmen, die jeden Bildrahmen bilden, an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 6, bei der die zumindest zwei Bildunterrahmen, die an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt werden, einen in Schwarz anzuzeigenden Bildunterrahmen beinhalten.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 6, bei der die zumindest zwei Bildunterrahmen, die an demselben Ort auf der Projektionsebene angezeigt werden, einen Bildunterrahmen mit einer verringerten Helligkeit beinhalten.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der ein Bewegungsmuster der Bildunterrahmen, die auf der Projektionsebene verschoben werden, periodisch ist, und eine Periode des Bewegungsmusters eine Verschiebung eines näherungsweise Zwei-Pixel-Abstands zumindest zwei Mal beinhaltet.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 9, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch eine Kombination einer geraden Anzahl von Untersätzen, die aus sechs Arten von Untersätzen ausgewählt werden, definiert wird, wobei jeder Untersatz durch Verschiebungen dreier sequenziell anzuzeigender Bildunterrahmen definiert wird, und jede der sechs Arten von Untersätzen zu einer von zwei Gruppen gehört, die um Richtungen von Verschiebungen symmetrisch zueinander sind.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 18, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen zwei Untersätze abwechselnd beinhaltet, wobei die zwei Untersätze jeweils aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 18, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch Verschiebungen von achtzehn sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen definiert wird, und die eine Periode sechs Untersätze beinhaltet, die abwechselnd aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 18, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen durch Verschiebungen von sechs sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen definiert wird, und die eine Periode zwei Untersätze beinhaltet, die jeweils aus den zwei Gruppen ausgewählt werden.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der ein Bewegungsmuster der Bildunterrahmen, die auf der Projektionsebene verschoben werden, periodisch ist, und das Bewegungsmuster das Verschieben des Bildunterrahmens an vier oder mehr unterschiedliche Orte, die in einer Linie angeordnet sind, beinhaltet.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 22, bei der das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 22, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen aus zwölf sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen besteht, und das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 22, bei der eine Periode des Bewegungsmusters der Bildunterrahmen aus sechs sequenziell anzuzeigenden Bildunterrahmen besteht, und das Ausmaß der Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgend anzuzeigenden Bildunterrahmen näherungsweise zweimal oder weniger so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der das Verschiebeausmaß der Unterrahmen auf der Projektionsebene näherungsweise eine ganzzahlige Anzahl von Malen so lang wie ein auf der Projektionsebene in der Verschieberichtung gemessener Pixelabstand ist.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der dann, wenn der durch das Bildanzeigefeld angezeigte Bildunterrahmen in den nächsten Unterrahmen umgeschaltet wird, das Licht, das durch das Bildanzeigefeld moduliert wurde, so unterbunden wird, dass es die Projektionsebene nicht erreicht.
Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps nach Anspruch 1, bei der die Richtung, in welcher die Bildunterrahmen durch den Bildschieber verschoben werden, nach einer Richtung einer kürzeren Seite eines Anzeigebildschirms des Bildanzeigefelds ausgerichtet ist.