JP2002258213A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示素子の物理的振動に伴う騒音の発生
を防止し、静粛性が高く、画素ピッチ間隔が一定で高精
細な画像表示装置を提供する。 【解決手段】 矩形波的に画像表示素子を振動させた場
合、変位手段或いは画像表示素子からの振動や衝撃によ
る騒音が発生し易いが、変位手段による画像表示素子の
位置の時間変化ｆ(ｔ)を非矩形波、例えば、サイン波で
振動させることで、急激な位置変化、即ち、過大な加速
度の発生を防止し、衝撃音を効果的に低減させることが
できる。この際、画素ピッチＰに対して、画像表示素子
の変位量ＬをＰ／２＜Ｌ＜Ｐとすれば、見掛け上の画素
ピッチを均一化することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に従って
光を制御可能な複数の画素を有する小型の画像表示素子
をレンズで拡大した画像を観察する画像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像情報に従って光を制御可能な複数の
画素を有する画像表示素子をレンズで拡大した画像を観
察する画像表示装置としては、“フロントプロジェクタ
““リアプロジェクタ““ヘッドマウンテッドディスプ
レイ“等の商品名で広く使用されている。この画像表示
素子としては、ＣＲＴ、液晶パネル、ＤＭＤ（商品名：
テキサスインストルメント社：米国）等が商品として使
用されており、また、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥ
Ｄ等も研究されている。

【０００３】また、小型の画像表示素子をレンズで拡大
した画像を観察するのではなく、等倍で観察する画像表
示装置としては、既述のＣＲＴ、液晶パネル、無機Ｅ
Ｌ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ以外に、プラズマディスプ
レイ、蛍光表示管等が商品として使用されており、また
ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）、ＰＡ
ＬＣ（プラズマアドレッシングディスプレイ）等も研究
されている。これらは、自発光型と空間光変調器型の２
つに大きく分類されるが、何れも光を制御可能な複数の
画素を有するものである。

【０００４】これらの画像表示装置に共通の課題は、高
解像度化、つまりは大画素数化であり、ブロードキャス
トの表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ
用の表示装置が既に商品化され、ワークステーションコ
ンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００
本程度の開発品が、液晶パネルを用いた技術で発表され
ている（‘９８フラットパネルディスプレイ展にて日本
ＩＢＭ社のＱＳＸＧＡ２０４８本、‘９９電子ディスプ
レイ展にて東芝社のＱＵＸＧＡ２４００本等）。

【０００５】しかしながら、画素数を増加させること
は、液晶パネルの歩留まりを低下させ、また開口率を減
少するなどにより、コストが増加したり、輝度やコント
ラストが低下したり、消費電力が増加したりしていた。

【０００６】これらの問題に対して、特開平４−１１３
３０８号公報、特開平５−２８９００４号公報、特開平
６−３２４３２０号公報等には単一の画像表示素子を用
いて２倍の画素数を有するインタレース表示を行う画像
表示装置が記述されている。また、特開平７−３６０５
４号公報には、単一の画像表示素子を用いて４倍以上の
画素数を有する表示装置が記述されている。

【０００７】これらは、画像表示素子から出射した光路
を時分割で高速に変更させ、見掛け上画素数を増大させ
る方法、いわゆる画素シフト方式である。特開平６−３
２４３２０号公報には光路を変更する手段として、電気
光学素子と複屈折材料の組合わせ機構、レンズシフト機
構、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等
が記述されており、特開平７−１０４２７８号公報には
ウエッジプリズムを移動する手段が記述されている。電
気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組合せは、従来
から光通信分野での光分配、光スイッチとして用いられ
ている偏向手段として公知の技術である。また、レンズ
シフト機構、つまりは往復運動させる駆動系としては、
ボイスコイル、圧電素子、バイモルフ、ステップモー
タ、ソレイドコイル等が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法は、拡大光学系の光軸をシフトさせるか偏向さ
せることにより光路を変更する手段であり、かつ、これ
らの光路を変更する手段が画像表示素子と拡大光学系と
の間に存在している。

【０００９】このため、高解像度の表示を行う場合に
は、光路長が変化したりレンズの軸外を光学系全体の光
軸としたりすることにより、光学系の諸収差が発生しや
すく、その拡大光学系の設計やレイアウトに無理がある
だけではなく、微小な画像表示素子の一画素を十分なＭ
ＴＦで拡大できない場合も生じる。また、光路を変更す
る部材自体の不均一さがＭＴＦを低下させる場合もあ
る。さらに、電気光学素子を用いた場合には、波長がレ
ーザのように単一波長でないために、波長による位相の
色ずれが生じ、コントラストが大きく低下してしまうと
いう問題もある。

【００１０】特開平５−３１３１１６号公報によれば、
画像表示素子自体を画素ピッチよりも小さい距離だけ高
速に移動させる方法が記載されている。この方法では、
光学系は固定されているで諸収差の発生が少ないが、画
像表示素子自体を正確かつ高速に平行移動させる必要が
あるため、可動部の精度や耐久性が要求される。また、
物理的な往復移動に伴う振動音の発生も問題となる。

【００１１】本発明は、画像表示素子の物理的振動に伴
う騒音の発生を防止し、静粛性の高い画像表示装置を提
供する。

【００１２】本発明は、静粛性が高く、高精細な画像表
示装置を提供する。

【００１３】本発明は、静粛性が高く、画素ピッチ間隔
が一定で高精細な画像表示装置を提供する。

【００１４】本発明は、簡単な変位手段により安価で高
精細な画像表示装置を提供する。

【００１５】本発明は、見掛け上の画素の輪郭部に発生
する色付き現象など低減した高精細な画像表示装置を提
供する。

【００１６】本発明は、機械的信頼性が高く、高精細な
画像表示装置を提供する。

【００１７】本発明は、機械的信頼性が高く、チラツキ
を防止した高精細な画像表示装置を提供する。

【００１８】本発明は、簡単な構成で、見掛け上の画素
数が２倍よりも大きく増倍する高精細な画像表示装置を
提供する。

【００１９】本発明は、短期的に安定した高精細表示が
可能な画像表示装置を提供する。

【００２０】本発明は、長期的な信頼性の高い高精細表
示が可能な画像表示装置を提供する。

【００２１】本発明は、チラツキの少ない高精細な画像
表示装置を提供する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を２次元的
に配列した画像表示素子と、この画像表示素子を照明す
る光源及び照明装置と、前記画像表示素子に表示した画
像パターンを観察するための光学装置と、画像フィール
ドを時間的に分割した複数のサブフィールドで形成する
表示駆動手段と、前記画像表示素子の前記光学装置に対
する位置を画素の配列面内で変位させる変位手段と、サ
ブフィールド画像の表示タイミングと前記画像表示素子
の変位タイミングとを同期させる制御手段とを有し、前
記画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示する
画像表示装置において、前記変位手段による前記画像表
示素子の位置の時間変化ｆ(ｔ)を非矩形波の振動とした
ことを特徴とする。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像表示装置において、前記画像表示素子の変位速度ｖが
ゼロになる時刻ｔ0が、サブフィールドの表示期間Ｔfの
略中間時点ｔmであることを特徴とする。

【００２４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像表示装置において、画素ピッチＰに対して、前記画像
表示素子の変位量Ｌが Ｐ／２＜Ｌ＜Ｐ を満たすことを特徴とする。

【００２５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の画
像表示装置において、前記画像表示素子の変位方向に対
する画素の大きさＷが、画素ピッチＰの１／２以下であ
ることを特徴とする。

【００２６】請求項５記載の発明は、請求項３記載の画
像表示装置において、サブフィールドの表示期間Ｔfが
前記画像表示素子の振動周期Ｔpの１／２以内の時間で
あることを特徴とする。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一記載の画像表示装置において、前記画像表示
素子の変位の時間変化ｆ(ｔ)が略サイン波形であること
を特徴とする。

【００２８】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
の何れか一記載の画像表示装置において、前記光源及び
照明装置が前記画像表示素子を時間順次に３原色光で照
明するものであり、サブフィールドの表示期間Ｔfの間
に３原色光の順次照射のサイクルを複数回繰り返すこと
を特徴とする。

【００２９】請求項８記載の発明は、請求項１記載の画
像表示装置において、前記画像表示素子の変位方向への
見掛け上の画素ピッチｄに対して前記画像表示素子の変
位量Ｌが画素ピッチｄの整数倍であり、サブフィールド
の表示周波数Ｆsが前記画像表示素子の振動周波数Ｆpの
整数倍に設定され、前記画像表示素子の位置に対応し
て、前記画像表示素子に表示するサブフィールド画像の
表示位置を相対的に変化させて、前記光学装置に対する
絶対的な表示画像の変位量が常に見掛け上の画素ピッチ
ｄとなるように前記表示駆動手段を制御することを特徴
とする。

【００３０】請求項９記載の発明は、請求項８記載の画
像表示装置において、前記画像表示素子の変位の時間変
化ｆ(ｔ)は変位速度ｖが一定に往復運動する略三角波形
であり、前記画像表示素子の変位速度ｖがゼロになる時
刻ｔ0が、任意のサブフィールドの表示期間Ｔfの略中間
時点ｔmであることを特徴とする。

【００３１】請求項１０記載の発明は、請求項８又は９
記載の画像表示装置において、画素がＸ方向とＹ方向と
の２次元方向に同ピッチで配列された前記画像表示素子
に対して、前記画像表示素子の変位方向が、Ｘ方向とＹ
方向とに２：１の距離の一方向であることを特徴とす
る。

【００３２】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
１０の何れか一記載の画像表示装置において、前記変位
手段がピエゾ素子からなる圧電アクチュエータであるこ
とを特徴とする。

【００３３】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の画像表示装置において、前記ピエゾ素子に常に圧縮力
を加える押圧手段を設けたことを特徴とする。

【００３４】請求項１３記載の発明は、請求項１ないし
１２の何れか一記載の画像表示装置において、前記光源
を３原色のレーザー光源或いはＬＥＤ光源とすることを
特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図５に基づいて説明する。図１は、本実施の形態
の画像表示装置の構成の一例を示す概要図である。図１
において、１はＬＥＤランプを２次元アレイ状に配列し
た光源、２は拡散板、３はコンデンサレンズ、４は画像
表示素子の一例としての透過型液晶パネル、５は投射レ
ンズ、６はスクリーン、９は光源ドライブ部、１０は液
晶パネル４の表示駆動手段としての液晶ドライブ部であ
る。拡散板２とコンデンサレンズ３とにより照明装置が
構成され、投射レンズ５とスクリーン６とにより光学装
置が構成されている。

【００３６】光源ドライブ部９で制御されて照明光源１
から放出された照明光は、拡散板２により均一化された
照明光となり、コンデンサレンズ３により液晶ドライブ
部１０で照明光源と同期して制御されて液晶パネル４を
クリティカル照明する。この液晶パネル４で空間光変調
された照明光は投射レンズ５で拡大されスクリーン６に
投射される。

【００３７】このとき、画像表示素子４は変位手段８を
介して支持部材７と接続されて水平方向或いは垂直方向
に揺動可能に配置されている。この変位手段８は駆動ド
ライブ部１１により制御される。液晶パネル４と変位手
段８と支持部材７とから液晶パネルユニット１２が形成
されている。

【００３８】液晶パネル４としては、透過型に限らず、
反射型も用いることができる。例えば画素が１０μｍピ
ッチのディスプレイテクノロジー社（米）のＬＣＯＳ
（Ｌiquid Ｃrysutal on Ｓｉ）型の空間変調素子を用
いて、図１と同様にして反射型の照明光学系及び投射光
学系を構成して、画素増倍を行うことができる。

【００３９】また、図１では投射レンズ５によりスクリ
ーン６に空間光変調器である画像表示素子（液晶パネル
４）の実像を形成して拡大しているが、これに限定され
るものではなく、投射レンズ５に代えて接眼レンズを用
いて、拡大した虚像を直接観察してもよい。さらに、空
間光変調器に照明光を照明して光を空間光変調して制御
しているが、この構成に限定されるものではなく、有機
ＥＬ、無機ＥＬ、無機ＬＥＤチップアレイ等の発光素子
を用いた場合には、照明光を用いずに直接に素子から放
出される光を制御することができる。もっとも、本実施
の形態を初め、以降の実施の形態では、透過型液晶パネ
ル＝画像表示素子４として説明する。

【００４０】図１において、駆動ドライブ部１１によ
り、画像表示素子４は左右方向或いは上下方向に画素ピ
ッチＰの１／２を、１フィールドを１つの基本単位とし
て、２つのサブフィールドに分割されて移動する。この
移動する期間は、スクリーン６上に拡大投影された画像
に感じるフリッカーが実用レベルの時間以下の期間とす
る。このとき、この画像表示素子４の変位された位置に
対応するサブフィールドについて、その位置に対応する
画像データを画像表示装置で表示することにより、２倍
の画素数の画像表示を行うことができる。

【００４１】図２に画面の横方向にのみ２倍の画像増倍
を行う動作例を示す。画像表示素子４上の実際の画素は
実線で示した配置である。画素ピッチＰは１０μｍから
２０μｍで、画素の幅Ｗは３μｍから１０μｍ程度であ
る。画像表示素子４を横方向に画素ピッチＰの半分だけ
変位させることで、レンズ系に対する光学的な絶対位置
を移動させ、見掛け上、破線で示した位置にも画素が有
るように見せる。即ち、図２中のの位置にある画素が
→→→→…のように画素ピッチ以内の距離で往
復運動する。

【００４２】理想的には図３のように画像表示素子４の
位置が時間に対して矩形波的であることが良いと考えら
れて来た。図３では、フィールドシーケンシャルによる
カラー表示方式の場合を示してあり、一つのサブフィー
ルド期間内で照明光を赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂと切換え
ている。実質的に矩形波的な変位では、画素形状が四角
形で維持され、表示色のみが切り変わるので非常に高精
細で高画質が期待される。

【００４３】しかし、実際には、移動の瞬間の加速度が
大きくなり過ぎて、画像表示素子４や変位手段８から振
動音や衝撃音が発生するという問題が生じ、実用上の大
きな障害となる。画像表示素子４や支持部材７などの形
状や振動周波数の絶対値にもよるが、１２０Ｈｚ程度の
矩形波の変位では、５５ｄＢ以上の騒音が発生した。

【００４４】そこで、本実施の形態では、衝撃音の発生
を防止することを第一の目的として、図４に示すように
実質的に非矩形波的に画素位置を変位させるようにして
いる。図４では画素の大きさや各色の照明時間、変位量
などは図３と同様な条件を想定した設定である。矩形波
のように画素が移動している時間が短くないため、画素
の動きにより画素サイズが１．５倍程度まで大きくなる
効果が現れる。

【００４５】見掛け上の画素形状は図４中に破線楕円で
示したような形になる。画素はエッジがボケた円形にな
るが、ＣＲＴの表示のよう画質が柔らかくなる効果が期
待できるし、画素の中心位置は高速に変位しているため
見掛け上の画素増倍効果は得ることができる。この場合
は、画像表示素子や変位手段に加わる加速度が小さくな
るので、騒音の発生を５０ｄＢ以下に大幅に低減するこ
とができた。

【００４６】この時、画素の中心位置の変位量を最大に
設定するためには、画素の変位速度ｖがゼロになる時刻
ｔ(v=0)、即ち、変位量が最大か最小になる時刻が、サ
ブフィールドの表示期間Ｔfのほぼ中間時点ｔmであるこ
とが好ましい。

【００４７】しかし、図４では図中、右側に画素位置の
概念図を示したように、画素間と画素間で画素
間隔が異なっている。これは、画素の移動による画像サ
イズ増倍効果が現れる方向が移動方向によって異なるた
めである。

【００４８】この差を補正するために、本実施の形態で
は、矩形波駆動時の最適な変位量よりも大きな変位量に
設定するようにしている。この時、変位量が大きすぎて
も画素増倍効果が消えてしまうので、画素ピッチＰに対
して、画像表示素子の変位量Ｌを Ｐ／２＜Ｌ＜Ｐ とすることが好ましい。即ち、図５に示すように変位量
Ｌを大きくすることで、見掛け上の画素ピッチを均一化
することができたものである。

【００４９】本発明の第二の実施の形態を図６及び図７
に基づいて説明する。前述の実施の形態で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。

【００５０】前述した実施の形態の構成では、図５に示
したように画素のアドレス位置の解像度は増倍されてい
るが、見掛け上の画素サイズＷpsは大きくなってしまっ
ている。

【００５１】そこで、本実施の形態では、図６のように
画像表示素子４の変位方向に対する画素の大きさＷを小
さくすることで、見掛け上の画素サイズＷpsを最適化す
るようにしたものである。この時の画素サイズＷは画素
ピッチＰの１／２以下であることが好ましい。これ以上
大きいと図４や図５に示した状態よりも画素が大きくな
ってしまう。画素サイズの下限値は特に限定されない
が、光源１の光強度などに関わる光利用効率との兼ね合
いで最適化されることが好ましい。

【００５２】見掛け上の画素サイズＷpsを最適化するた
めの方法としては、図７に示すようにサブフィールドの
表示期間Ｔfを画像表示素子の振動周期Ｔｐの１／２以
内の時間に設定すればよい。サブフィールド表示期間内
での画像表示素子４の移動量を小さくできるので、見掛
け上の画素増倍効果を低減することができる。

【００５３】ところで、前述の図４から図７では、非矩
形波の一例として曲線部と直線部とを組合せたような波
形を用いていたが、電気的に駆動する変位手段の場合に
は、任意波形生成装置などを使用して比較的複雑な駆動
信号を発生させる必要がある。そこで、このような場合
には、画像表示素子４の変位の時間変化をサイン波とす
ることで、駆動信号の発生回路を単純化することができ
る。また、機械的に駆動する変位手段の場合は、回転運
動を直線運動に変換するような公知の機構を利用するこ
とができるので、装置の簡略化を図ることができる。ま
た、画像表示素子の移動が連続的で滑らかであるので、
確実に衝撃音を低減することができる。

【００５４】本発明の第三の実施の形態を図８に基づい
て説明する。

【００５５】前述の図３から図７の説明では、一つのサ
ブフィールド時間内にＲ，Ｇ，Ｂの３原色光で順次照明
してカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式を
想定している。この際、図４から図７のように非矩形波
の変位の場合には、各色の照明時点で画像表示素子４の
位置が僅かに移動しているため、白色の画素を表示しよ
うとした場合、見掛け上の画素の輪郭に色がついて見え
る。例えば、見掛け上の画素を拡大して見ると、一方の
端部は緑色で、もう一端はマゼンタ色に輪郭部が着色し
て見える。

【００５６】この着色領域を狭く、目立ち難くするため
には、一つのサブフィールドの表示期間内にＲ，Ｇ，Ｂ
の３原色光の順次照射サイクルを複数回繰り返すことが
好ましい。図８では非矩形波の一例として三角波を用
い、サブフィールド時間内で２サイクルの３原色光の照
明を行わせるようにしている。

【００５７】図８では白色表示時の見掛け上の画素の輪
郭の着色は両端ともにマゼンタ色になり目立ち難くなっ
ていることが分かる。また、着色部の幅を小さくでき
る。

【００５８】もっとも、本実施の形態の構成では、光源
１の高速な切換えと画像表示素子４の高速応答性が必要
となる。

【００５９】本発明の第四の実施の形態を図９に基づい
て説明する。

【００６０】前述した各実施の形態の構成は、サブフィ
ールド表示の周波数と変位の周波数が等しいため、変位
手段８や画像表示素子４に及ぼす機械的ストレスが多く
なる可能性がある。

【００６１】そこで、本実施の形態では、見掛け上の画
素ピッチ程度の移動量を高周波で繰り返すのでなく、移
動量を数画素分と大きくして振動周波数を小さく設定す
るようにしたものである。

【００６２】図９に示す例では、サブフィールドの表示
周波数Ｆsが画像表示素子４の振動周波数Ｆpの４倍に設
定されている。即ち、図９中に示す画素がの位置ま
で移動する。この時、画像表示素子４の位置に対応し
て、画像表示素子４に表示するサブフィールド画像の表
示位置を相対的に変化させて、光学装置（投射レンズ５
等）に対する絶対的な表示画像の変位量が、常に見掛け
上の画素ピッチｄとなるように表示駆動手段を制御する
ようにしたものである。

【００６３】例えば、図９中の画素が画素の位置に
来た時、画素に画素の画像データを表示するよう
に、全体の画像データをズラし、光学装置に対する絶対
的な表示画像の位置が変わらないようにする。

【００６４】本実施の形態によれば、画像表示素子４の
振動周波数は小さいので、機械的ストレスが少なくな
り、信頼性が向上する。

【００６５】本発明の第五の実施の形態を図１０に基づ
いて説明する。

【００６６】図９に示した例では、画像表示素子４の移
動方向が切り変わる部分で、続くサブフィールドが同じ
位置に表示されてしまう。この様な状態でも画像表示位
置がズレないように、表示駆動手段を制御する必要があ
る。また、続くサブフィールドの影響でフリッカーが目
立たないように、サブフィールド周波数を大きくする場
合もある。

【００６７】本実施の形態では、変位速度ｖが一定で往
復運動する三角波であり、図１０のように変位速度がゼ
ロになる時刻が、任意のサブフィールドの表示期間のほ
ぼ中間時点となるように設定する。図１０では、画素サ
イズＷも小さくし、サブフィールドの表示期間も短く設
定することで、見掛け上の画素増大効果を低減してい
る。

【００６８】本実施の形態によれば、移動方向に切り変
わる部分の表示画素は、見掛け上小さくなるが、実用上
は問題ないレベルに最適化できる。

【００６９】本発明の第六の実施の形態を図１１に基づ
いて説明する。

【００７０】前述した各実施の形態では、図２に示した
ような一方向への画素増倍に関して可能であるが、本実
施の形態では、図１１のような配列の画像表示素子４を
斜め方向に大きく変位させることで、２次元的に画素増
倍を行うことができるようにしたものである。

【００７１】例えば、図１１では画素から画素の方
向、即ち、横方向と縦方向に２：１の距離の方向に移動
させる。ここで、図１０に示した場合と同様に、画素
を画素或いは画素の位置まで変位させることで、図
１１中に破線で示したような画素増倍を行うことができ
る。この場合、一方向の変位手段のみを有すればよいの
で、構成が簡単にできる。

【００７２】本発明の第七の実施の形態を図１２及び図
１３に基づいて説明する。

【００７３】本実施の形態は、画像表示素子４の変位手
段８に関するもので、この変位手段８としては、駆動ド
ライブ部１１からの信号に応じて長さや位置などが変位
するアクチュエータを用いることができる。アクチュエ
ータとしてはボイスコイルや圧電アクチュエータを用い
ることができるが、数十Ｈｚから数百Ｈｚの周波数で数
μｍから数百μｍの変位量が得られる、圧電アクチュエ
ータを用いることが好ましい。圧電アクチュエータとし
てはバイモルフ型ピエゾ素子や積層型ピエゾ素子が挙げ
られるが、要求される変位量や応答性、発生力などによ
って適宜選択される。

【００７４】本実施の形態としては、高速応答性や変位
量の精度が高い積層型ピエゾ素子を用いることが特に好
ましい。図１２に積層型ピエゾ素子を用いた例を示す。
画像表示素子４と支持部材７の間に積層型ピエゾ素子
（＝変位手段）８を設け、積層型ピエゾ素子８を上下方
向に振動させる。この時、横方向へのブレを防止するた
めに、ガイド部材１３を設けてもよい。図１２では上下
方向の例を示したが、この方向に限らず、例えば、図１
１で示したような斜め方向に変位させる構成にしても良
い。

【００７５】さらには、図１３に示すように、積層型ピ
エゾ素子８に対して常に圧縮力を加える押圧手段１４を
設けてもよい。積層型ピエゾ素子８に引っ張り力が加わ
ると素子を破壊してしまう恐れがあるが、バネなどの押
圧手段１４を設けることで、信頼性を向上させることが
できる。

【００７６】なお、前述した各実施の形態に関して、画
像表示素子４の照明光としては、少なくとも赤色、緑
色、青色の３原色光を数百Ｈｚから数千Ｈｚの高速で切
換える必要がある。そこで、光源１としては、白色光源
と回転板フィルターの組合せを用いることもできるが、
光利用効率の点でＬＥＤ光源やレーザー光源を用いるこ
とが好ましい。

【００７７】

【発明の効果】矩形波的に画像表示素子を振動させた場
合、変位手段或いは画像表示素子からの振動や衝撃によ
る騒音が発生し易いが、請求項１記載の発明によれば、
画像表示素子を非矩形波で振動させることで、急激な位
置変化、即ち、過大な加速度の発生を防止し、衝撃音を
効果的に低減させることができる。

【００７８】画像表示素子の移動が連続的であると、観
察者には画素がブレて大きく見えるが、請求項２記載の
発明によれば、画像の表示タイミングを画像表示素子の
平均的な移動速度が最小の時に設定できるので、見掛け
上の画素のブレによる画素サイズ増大効果を最小限に抑
えることができる。

【００７９】見掛け上の画素サイズ増大効果によって、
見掛け上の画素ピッチが不均一になる現象が発生してし
まうが、請求項３記載の発明によれば、画像表示素子の
振動の振幅量を最適化するので、見掛けの画素ピッチ間
隔を一定にできる。

【００８０】請求項４記載の発明によれば、見掛け上の
画素サイズ増大効果を防止するために、実際の画素開口
面積を小さく設定することで、見掛け上の画素サイズを
最適化することができる。

【００８１】請求項５記載の発明によれば、サブフィー
ルドでの照明光の照射時間を短くして最適化するので、
画素が移動して見える時間に起因する見掛け上の画素サ
イズ増大効果を低減させることができる。

【００８２】請求項６記載の発明によれば、振動が略サ
イン波形であるため、回転運動を直線運動に変換するよ
うな比較的簡単な機械構成の変位手段を用いることがで
き、また、変位手段が電気的なアクチュエータの場合で
も駆動信号を比較的簡単に生成でき、さらに、サイン波
形の場合、振動周波数と振幅が同じでも、画像表示素子
に加わる加速度を最小限に抑えることができ、衝撃音を
確実に低減させることができる。

【００８３】カラーフィールドシーケンシャル方式で行
う場合、実際の画素サイズが小さいと各色での見掛け上
の画素位置がズレてしまい、そのため、白色表示では画
素の輪郭に色付きが発生してしまうが、請求項７記載の
発明によれば、一つのサブフィールド時間内に３原色光
の照射サイクルを繰り返すことで、画素の位置ズレや輪
郭部の色付きを低減させることができる。

【００８４】見掛け上の画素ピッチ程度の振幅の振動を
繰り返すと、振動周波数が大きくなり、変位手段や画像
表示素子に及ぼす機械的ストレスが多くなり、機械的耐
久性が低下する恐れがあるが、請求項８記載の発明によ
れば、画像表示素子の移動量を大きくして振動周波数を
小さく設定し、機械的耐久性を向上させることができ、
また、移動量が大きくなった分は、画像表示素子上での
表示画像の位置をズラして、光学装置に対する絶対的な
表示画像の変位量が常に一定となるので、高精細画像も
維持できる。

【００８５】請求項９記載の発明によれば、画像表示素
子の移動の折り返し位置付近で続く２つのサブフィール
ド画像の表示位置が同じになることを防止し、時間的な
輝度ムラによるチラツキを防止することができる。

【００８６】請求項１０記載の発明によれば、斜め方向
への変位により、縦方向と横方向への画素増倍が可能と
なり、一方向への変位でも２次元的な画像増倍が可能と
なるので、変位手段を簡単な構成とすることができる。

【００８７】請求項１１記載の発明によれば、変位手段
の応答性が高速で、位置精度が良いので、見掛け上の画
素増倍の位置精度が良く、安定した高精細表示が可能と
なる。

【００８８】請求項１２記載の発明によれば、積層型ピ
エゾ素子の長寿命化が図れるので、長期的に変位量や応
答性の安定性が向上する。

【００８９】請求項１３記載の発明によれば、光源に応
答性の速い固体光源を用いることで、サブフィールド周
波数を大きく設定でき、チラツキを防止することがで
き、さらには、請求項７記載の発明との組合せで画素輪
郭の色付きを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す画像表示装置
の概略構成図である。

【図２】実画素の配列例と見掛け上の画素配列例を示す
模式図である。

【図３】実質的に矩形波的な変位による時間−画素位置
関係を示す模式図である。

【図４】非矩形波的な変位による時間−画素位置関係を
示す模式図である。

【図５】変位量Ｌの最適化による画素ピッチの均一化を
説明するための時間−画素位置関係を示す模式図であ
る。

【図６】本発明の第二の実施の形態として、画素サイズ
の縮小化による高解像度化を説明するための時間−画素
位置関係を示す模式図である。

【図７】サブフィールド時間の短縮による高解像度化を
説明するための時間−画素位置関係を示す模式図であ
る。

【図８】本発明の第三の実施の形態として、サブフィー
ルド期間内の照明方法改善を説明するための時間−画素
位置関係を示す模式図である。

【図９】本発明の第四の実施の形態として、変位量を大
きくした場合の表示状態を説明するための時間−画素位
置関係を示す模式図である。

【図１０】本発明の第五の実施の形態として、変位量が
大きい場合の改良例を説明するための時間−画素位置関
係を示す模式図である。

【図１１】本発明の第六の実施の形態として、一方向の
変位による２次元的画素増倍を説明するための模式図で
ある。

【図１２】本発明の第七の実施の形態として、変位手段
をピエゾ素子により構成した例を示す概略正面図であ
る。

【図１３】押圧手段を付加した構成例を示す概略正面図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ４ 画像表示素子 ８ 変位手段、ピエゾ素子 １０ 表示駆動手段 １４ 押圧手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ Ｆターム(参考） 2H093 NC16 ND04 ND08 ND10 ND24 ND52 ND54 NE06 NH11 NH16 5C006 AA11 AA21 AF02 AF03 AF04 AF42 AF44 AF50 AF51 AF71 AF78 BC02 BC03 BC16 BF00 EC11 EC13 FA00 5C058 BA07 BA23 BA25 EA02 EA12 EA26 EA33 5C080 AA06 AA07 AA10 BB05 CC03 DD02 JJ05 JJ06 KK02

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に従って光を制御可能な複数の
   画素を２次元的に配列した画像表示素子と、この画像表
   示素子を照明する光源及び照明装置と、前記画像表示素
   子に表示した画像パターンを観察するための光学装置
   と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィ
   ールドで形成する表示駆動手段と、前記画像表示素子の
   前記光学装置に対する位置を画素の配列面内で変位させ
   る変位手段と、サブフィールド画像の表示タイミングと
   前記画像表示素子の変位タイミングとを同期させる制御
   手段とを有し、前記画像表示素子の見掛け上の画素数を
   増倍して表示する画像表示装置において、 前記変位手段による前記画像表示素子の位置の時間変化
   ｆ(ｔ)を非矩形波の振動としたことを特徴とする画像表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記画像表示素子の変位速度ｖがゼロに
   なる時刻ｔ0が、サブフィールドの表示期間Ｔfの略中間
   時点ｔmであることを特徴とする請求項１記載の画像表
   示装置。
3. 【請求項３】 画素ピッチＰに対して、前記画像表示素
   子の変位量Ｌが Ｐ／２＜Ｌ＜Ｐ を満たすことを特徴とする請求項２記載の画像表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記画像表示素子の変位方向に対する画
   素の大きさＷが、画素ピッチＰの１／２以下であること
   を特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 サブフィールドの表示期間Ｔfが前記画
   像表示素子の振動周期Ｔpの１／２以内の時間であるこ
   とを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記画像表示素子の変位の時間変化ｆ
   (ｔ)が略サイン波形であることを特徴とする請求項１な
   いし５の何れか一記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記光源及び照明装置が前記画像表示素
   子を時間順次に３原色光で照明するものであり、サブフ
   ィールドの表示期間Ｔfの間に３原色光の順次照射のサ
   イクルを複数回繰り返すことを特徴とする請求項１ない
   し６の何れか一記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記画像表示素子の変位方向への見掛け
   上の画素ピッチｄに対して前記画像表示素子の変位量Ｌ
   が画素ピッチｄの整数倍であり、サブフィールドの表示
   周波数Ｆsが前記画像表示素子の振動周波数Ｆpの整数倍
   に設定され、前記画像表示素子の位置に対応して、前記
   画像表示素子に表示するサブフィールド画像の表示位置
   を相対的に変化させて、前記光学装置に対する絶対的な
   表示画像の変位量が常に見掛け上の画素ピッチｄとなる
   ように前記表示駆動手段を制御することを特徴とする請
   求項１記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記画像表示素子の変位の時間変化ｆ
   (ｔ)は変位速度ｖが一定に往復運動する略三角波形であ
   り、前記画像表示素子の変位速度ｖがゼロになる時刻ｔ
   0が、任意のサブフィールドの表示期間Ｔfの略中間時点
   ｔmであることを特徴とする請求項８記載の画像表示装
   置。
10. 【請求項１０】 画素がＸ方向とＹ方向との２次元方向
    に同ピッチで配列された前記画像表示素子に対して、前
    記画像表示素子の変位方向が、Ｘ方向とＹ方向とに２：
    １の距離の一方向であることを特徴とする請求項８又は
    ９記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記変位手段がピエゾ素子からなる圧
    電アクチュエータであることを特徴とする請求項１ない
    し１０の何れか一記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記ピエゾ素子に常に圧縮力を加える
    押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１１記載の画
    像表示装置。
13. 【請求項１３】 前記光源を３原色のレーザー光源或い
    はＬＥＤ光源とすることを特徴とする請求項１ないし１
    ２の何れか一記載の画像表示装置。