JP2004101719A

JP2004101719A - 投射表示装置

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Publication number: JP2004101719A
Application number: JP2002261544A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Miyagaki; 宮垣　一也; Keishin Aisaka; 逢坂　敬信; Takeshi Namie; 浪江　健史; Kenji Kameyama; 亀山　健司; Ikuo Kato; 加藤　幾雄; Atsushi Takaura; 高浦　淳; Yasuyuki Takiguchi; 滝口　康之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】変位手段により画素ずらしされた画素を、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段で受け、受光信号の差分をとり、画素ずらし量へフィードバックをかけて正確な位置調整を可能にすることができる構成の投射表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する表示素子３と、画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させる変位手段４と、前記画素を投射面６に投射する投射手段５とを有する投射表示装置において、前記投射面６またはその近傍に、複数の受光素子または領域分割された受光素子（多分割受光素子）からなる受光手段７を配置し、前記受光手段７からの信号を制御手段１０で前記変位手段の駆動制御部９にフィードバックさせる構成とした。
【選択図】　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示素子に表示された画像をスクリーン等の投射面に拡大投射する投射表示装置に係り、特に画素ずらし（またはウォブリング）機能を有する投射表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射表示装置に関する従来技術の一例として、サブフィールド毎に空間光変調器（例えば液晶素子）の画像を光学的に変位させて空間光変調器の解像度以上の画像を投影する方式が、［特許文献１］、［特許文献２］、［特許文献３］、［特許文献４］、［特許文献５］に、既に開示されている。これらは、走査線に垂直な２つの位置、または縦横４つの位置に画素を光軸シフトにより光学的に変位させることにより、変位させるサブフィールドを２枚または４枚とすることにより、スクリーン上で、それぞれ２倍および４倍の解像度を得ることができる。
さらに、別の従来技術として、ウォブリング素子（光シフト、画素ずらし用の素子）を用いて複数の画像の位置調整を行う方式が知られている（例えば、［特許文献６］参照）。これは、画素ずらし素子を調整することによって複数の画像（もしくは複数のサブフィールド画像）をひとつのスクリーンで位置調整を可能にした発明である。しかし、この従来技術では、テストパターンをイメージセンサで撮影している。このため位置検出手段としては大掛かりで、特に高解像度な場合、フィードバック制御にも負担がかかり、装置としては高コストになる。
また、［特許文献７］に記載のように、テストパターンを表示させ、これを撮像面で受光し光軸ずれを補正する発明がある。
【０００３】
これらの従来技術を用いて、画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させるウォブリング素子を有する投射表示装置の、それぞれのサブフィールド画像の位置調整をすることは困難である。
最近のライトバルブは高解像化が進んでいるため、ウォブリング機能によってさらに高解像な画像がスクリーンに投射される。ここで、仮にＳＸＧＡ（１２８０×１０２４画素）クラスまたはそれ以上の画素数を持ったライトバルブ３枚を使用する投射表示装置について考えるとすると、装置を組み付ける際、スクリーン上で対応する画素が重なるように３枚のライトバルブの位置調整をする。この場合、ウォブリング機能で各サブフィールド画像を所定の距離だけ変位させることになるが、投射レンズでスクリーンに拡大投射されていても目視ではもちろん、撮像装置を用いても調整は非常に困難である。
また、［特許文献７］に記載の発明を投射表示装置に利用した場合、スクリーン上の画素をカメラなどで受光し、画像処理の後、画素ずらし手段へフィードバックする構成となり、装置が大掛かりで、かつ、高コストになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０４−１１３３０８号公報（特許第２９３９２６号）
【特許文献２】
特開平０５−２８９０４４号公報
【特許文献３】
特開平０９−１５２５７２号公報
【特許文献４】
特開平０６−３２４３２０号公報
【特許文献５】
特開２０００−９８９６８号公報
【特許文献６】
特開平６−１２３８６８号公報
【特許文献７】
特開平８−２４２４０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画素ずらしされた画素を、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段で受け、受光信号の差分をとり、画素ずらし量へフィードバックをかけて正確な位置調整を可能にすることができる構成の投射表示装置を提供することを目的（課題）とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、高解像度の場合でも画素ずらしの微調整ができる投射表示装置を提供するものであり、画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する表示素子と、前記画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させる変位手段と、前記画素を投射面に投射する投射手段とを有する投射表示装置において、前記投射面またはその近傍に、複数の受光素子または領域分割された受光素子（多分割受光素子）からなる受光手段を配置し、前記受光手段からの信号を制御手段で前記変位手段の駆動制御部にフィードバックさせることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、画素ずらしの微調整をさらに正確に行うことができる投射表示装置を提供するものであり、請求項１記載の投射表示装置において、投射画素位置調整のための前記受光手段を構成する複数の受光素子の数、または領域分割された受光素子（多分割受光素子）の分割数が、前記サブフィールド数の整数倍であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、画素ずらしの微調整を行い、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を減らすことができる投射表示装置を提供するものであり、請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、前記受光手段を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子（多分割受光素子）の少なくとも一つの分割領域に、前記複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、前記受光手段を設置したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、画素ずらしの微調整を行い、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を大幅に減らすことができる投射表示装置を提供するものであり、請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、前記変位手段で所定の２方向にそれぞれｍ，ｎ（ただし、ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）通り変位させ、かつ、前記受光手段を構成する受光素子の数Ｄまたは受光素子の分割数Ｄが、
ｍ＝１のとき；Ｄ≧ｎ＋１
ｍ≧２のとき；Ｄ≧ｆ（（ｍ＋１）／２）＋（ｎ＋１）・ｆ（ｍ／２）
（ただし、ｆ（ｘ）はｘの小数点以下を四捨五入する関数とする）
を満たすことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、画素ずらしの微調整を正確に行い、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を極力減らすことができる投射表示装置を提供するものであり、請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、前記変位手段で所定の２方向にそれぞれｍ，ｎ（ただし、ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）通り変位させ、かつ、前記受光手段を構成する受光素子の数Ｄまたは分割数Ｄが、
Ｄ＝（ｍ＋１）・（ｎ＋１）
を満たすことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６に係る発明は、画素ずらしの微調整を行い、かつ、投射画素間のにじみの少ない良好な画像を得ることができる投射表示装置を提供するものであり、画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する表示素子と、前記画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させる変位手段と、前記画素のプロファイルを変形させる変形手段と、前記画素を投射面に投射する投射手段とを有する投射表示装置において、前記投射面またはその近傍に、複数の受光素子または領域分割された受光素子（多分割受光素子）からなる受光手段を配置し、前記受光手段からの信号を制御手段で前記変位手段の駆動制御部にフィードバックさせることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に係る発明は、画素ずらしの微調整を正確に行い、かつ、投射画素間のにじみの少ない良好な画像を得ることができる投射表示装置を提供するものであり、請求項６記載の投射表示装置において、前記受光手段を構成する複数の受光素子の数、または領域分割された受光素子（多分割受光素子）の分割数が、前記サブフィールド数の整数倍であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８に係る発明は、サブフィールド画素位置の微調整ができ、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を減らすことができ、さらに、投射画素間のにじみの少ない良好な画像を得ることができる投射表示装置を提供するものであり、請求項６または請求項７記載の投射表示装置において、前記受光手段を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子（多分割受光素子）の少なくとも一つの分割領域に、前記複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、前記受光手段を設置したことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項９に係る発明は、画素ずらしの微調整ができ、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を減らすことができ、さらに、投射画素間のにじみが少なく、変形手段を簡単な光学系で実現することにより、低コストの投射表示装置を提供するものであり、請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、前記変形手段が、少なくとも１枚のマイクロレンズアレイで構成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、画素ずらしの微調整ができ、かつ、受光手段を構成する受光素子数または受光素子の分割数を減らすことができ、さらに、投射画素間のにじみが少なく、変形手段を平板型の光学系で実現することにより、アライメントがしやすく、かつ位置ずれがしにくい、信頼性に優れた投射表示装置を提供するものであり、請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、前記変形手段が、屈折率分布型レンズアレイで構成されたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、画素ずらしの微調整を正確に行い、さらに、隣接画素へのにじみを減らし、光利用効率の高い画素縮小素子を提供することができる投射表示装置を提供するものであり、請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、前記変形手段が、凹面ミラーアレイで構成されたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、画素ずらしの微調整を正確に行い、さらに、隣接画素へのにじみを減らし、空間変調器と画素縮小素子の組合せの自由度を高めることができる投射表示装置を提供するものであり、請求項９または請求項１０記載の投射表示装置において、前記表示素子と変形手段の間にマクロレンズを配置したことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投射表示装置の構成、動作及び作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（実施例１）
まず、本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す投射表示装置の概略構成図である。この投射表示装置は、光源１と、照明光学系２と、表示素子であるライトバルブ３と、変位手段である画素ずらし手段４と、投射手段である投射レンズ５と、スクリーン等の投射面６と、その投射面６の近傍に設置された受光手段７を備えており、さらには、画像情報に対応してライトバルブ３を駆動する駆動制御部８と、画素ずらし手段４を駆動させる駆動制御部９と、受光手段７による受光信号を演算処理して制御信号を画素ずらし手段の駆動制御部９にフィードバックするための演算処理部（制御手段）１０とを備えた構成となっている。
【００２０】
照明光学系２はライトバルブ３の全面を均一照明するための光学素子であるが、本発明の効果に直接影響しないため省略することができる。また、光源１からライトバルブ３までは自発光表示素子に置き換えることも可能である。変位手段である画素ずらし手段４は、例えば平行平板をアクチュエータなどによって傾き角を変化させ、画素を光学的に変位させる手段である。また、画素ずらし手段４は、ライトバルブ３と投射レンズ５の間以外にも、投射レンズ５と投射面６の間に設置しても良い。
ここで、図１の例では４つの受光手段７を投射面６の近傍に設置している。具体的には図２に示す例のように、投射面の画像表示領域の外側の四箇所に受光手段７を設置して、ライトバルブ３の有効画素の外側にある画素の一部を用いて画素位置調整するように構成している。尚、受光手段７の数や配置位置は図２の例に限るものではない。
【００２１】
次に図３を用いて画素の位置調整方法について説明する。図３は受光手段７を４つの受光素子（または４分割受光素子）で構成した場合の実施例を表す図であり、４つの受光素子（または４つの分割領域）の受光面がＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４である。このように受光手段７が４個の受光素子（または４分割受光素子）で構成されている場合、画素ずらし手段４で一つの投射画素を４つの受光面ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４の中央に移動させるとする。そして、４つの受光面ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４からの受光信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、画素の位置Ｘ，Ｙは
Ｘ＝（（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ＝（（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
で表される。したがって、受光手段７の４つの受光面ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４による受光信号を、図１に示す演算処理部（制御手段）１０で演算処理して制御信号を出力し、Ｘ，Ｙがそれぞれ０に近づくように画素ずらし手段４の駆動制御部９にフィードバックをかけることにより、画素の位置調整を行うことができる。
【００２２】
ところで、受光手段７は、変位画素の位置調整の時に必要であるが、位置調整の後は投射面６または投射面近傍に恒久的に設置する必要は無い。このため、例えば位置調整時のみ受光手段７を設置し、通常の投射表示では受光手段７を取り外しても構わない。この場合には、受光手段７の配置位置は図２に示すような場所ではなく、投射画像領域の内側に受光手段７を設置することができる。また、本発明では、受光手段としてＣＣＤ素子を用いずに、例えばフォトディテクターのような受光素子（または多分割受光素子）を用いるために省コストであり、フィードバック制御もしやすい。
【００２３】
さて、図３の例では、受光手段７として、投射画素の一つに対して４個の受光素子（または４分割受光素子）を用いた場合であるが、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の分割領域）の数は４つに限るものではない。そこで別の例として、投射画素の一つに対して３個の受光素子（または３分割受光素子）を用いた受光手段７で受光する場合について説明する。
【００２４】
図４は受光手段７を３つの受光素子（または３分割受光素子）で構成した場合の実施例を表す図であり、受光手段７を構成する３つの受光素子（または３分割受光素子の３つの分割領域）の受光面がＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ７である。ここで、画素ずらし手段４で一つの投射画素を３つの受光面ＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ７の中央に合わせるとする。そして、受光面ＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ７からの各受光信号をＳ５，Ｓ６，Ｓ７とすると、投射画素の位置Ｘ，Ｙは、
Ｘ＝（Ｓ６−Ｓ７）／（Ｓ６＋Ｓ７）
Ｙ＝（Ｓ５−（Ｓ６＋Ｓ７））／（Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７）
で表される。したがって、受光手段７の３つの受光面ＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ７による受光信号を、図１に示す演算処理部（制御手段）１０で演算処理して制御信号を出力し、Ｘ，Ｙの値がそれぞれ０に近づくように画素ずらし手段４の駆動制御部９にフィードバックをかけることにより、画素の位置調整を行うことができる。
【００２５】
このように、受光手段７として、３つの受光素子（または３分割受光素子）を用いた場合にも容易に位置調整を行うことが可能である。さらに、画素ずらし手段４によって所定の一方向のみに画素を変位させる場合には、受光手段７を２個の受光素子（または２分割受光素子）で構成して位置検出し、演算処理部（制御手段）１０で演算処理して画素ずらし手段４の駆動制御部９にフィードバックをかけることも可能である。
【００２６】
（実施例２）
次に本発明の第２の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置の基本的な構成は図１に示した実施例１の構成と同じであり、構成部材も略同様であるが、受光手段７を構成する受光素子の数、または多分割受光素子の分割領域数が異なる。すなわち、本実施例では、投射画素位置調整のための受光手段７を構成する複数の受光素子の数、または領域分割された受光素子の分割数を、サブフィールド数の整数倍とするものである。
【００２７】
本実施例では、例えば図５に示すように、サブフィールド数を４として、画素変位方向は投射面上で水平方向と鉛直方向とする。図５はサブフィールド毎の位置画素をＰ１からＰ４として図示したものであり、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の受光領域）はＰＤ１１からＰＤ４４として示している。すなわち図５に示す実施例では、受光手段７は、サブフィールド数（４つ）の４倍の数の受光素子（または受光領域）を具備する構成となっている。ここで、各画素Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ対応する４個の受光素子（または受光領域）で受光され、例えば、画素Ｐ１は受光素子（または受光領域）ＰＤ１３，ＰＤ１４，ＰＤ２３，ＰＤ２４で、画素Ｐ２は受光素子（または受光領域）ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２で、画素Ｐ３は受光素子（または受光領域）ＰＤ３１，ＰＤ３２，ＰＤ４１，ＰＤ４２で、画素Ｐ４は受光素子（または受光領域）ＰＤ３３，ＰＤ３４，ＰＤ４３，ＰＤ４４で、それぞれ受光される。尚、Ｐ１〜Ｐ４の各画素毎の位置調整は、前述の図３の説明と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２８】
以上のように、各々のサブフィールド画素の調整を、分割数をサブフィールド数の整数倍の受光素子数または多分割受光素子の分割数にすることによって、画素ずらしされた投射画素位置の微調整を正確に行うことができる。尚、本実施例では受光手段７を１セットのみ図示したが、スクリーン等の投射面６の数ヶ所にそれぞれ１セットずつ配置させても良い。また、この１セットの受光手段内の受光素子数はサブフィールド数の整数倍であれば、本発明の効果が得られる。
【００２９】
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置の基本的な構成は図１に示した実施例１の構成と同じであり、構成部材も略同様であるが、受光手段７を構成する受光素子の数、または多分割受光素子の分割領域数、及びそれらの配置が異なる。本実施例では、受光手段７を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子の少なくとも一つの分割領域に、複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、受光手段を設置した場合の例について説明する。
ここでは、サブフィールド数を４として、画素変位方向は投射面上で水平方向と鉛直方向とする。したがって各変位方向に対して各々２通りの画素変位位置をもつ。図６は本実施例の受光手段の一例を示す図である。投射画素のうち４つのサブフィールド分の４画素をＰ１からＰ４として図示し、複数の受光素子（または多分割受光素子の受光領域）はＰＤ１からＰＤ９として図示している。また、投射されるべき画素ピッチとなるように受光素子（または受光領域）を水平方向と鉛直方向に配置している。
【００３０】
さて、第１のサブフィールドの一つの画素であるＰ１の位置調整は、Ｐ１のみ表示させて、受光素子（または受光領域）ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ５，ＰＤ６で受光させる。また、第２のサブフィールドの一つの画素に当たるＰ２は、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ５が受け持つ。また、第３、第４のサブフィールドの一つの画素に当たるＰ３，Ｐ４についても同じようにして対応する４つの受光素子（または４つの受光領域）が受け持つ。
このように、本実施例では一つの画素に４つの受光素子（または受光領域）が対応するため、前述の実施例１における図３の例での説明の通りフィードバック信号を作り、画素の位置調整を行うことができる。さらに、本実施例では受光素子（または受光領域）ＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ８を隣接画素の位置調整用として共用しているため、受光素子数または領域分割の数を減らすことができ、装置の省コスト化に貢献することができる。
【００３１】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置の基本的な構成は図１に示した実施例１の構成と同じであり、構成部材も略同様であるが、受光手段７を構成する受光素子の数、または多分割受光素子の分割領域数、及びそれらの配置が異なる。以下、本実施例を図７から図９を用いて説明する。
図７は一方向のみにｎ枚のサブフィールドに対応して画素ずらし手段（変位手段）４によって投射面６上に現れる画素Ｐ_１〜Ｐ_ｎと、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の複数の受光領域）Ｂ_１〜Ｂ_ｎ＋１を示している。この例では一方向への変位であるため、受光素子（または受光領域）Ｂ_１〜Ｂ_ｎ＋１は変位方向に沿って並べれば良い。また、両端の受光素子（または受光領域）Ｂ_１，Ｂ_ｎ＋１以外は全て隣接画素の一部ずつを受光する。ここで、第１のサブフィールドの画素Ｐ_１はＰ_１のみ表示させて受光素子（または受光領域）Ｂ_１，Ｂ_２で受光し、受光信号を演算処理部（制御手段）１０で演算処理して、それらの受光信号の差分を取りフィードバック信号を得ることにより位置調整でき、第２のサブフィールド画素Ｐ_２はＰ_２のみ表示させて受光素子（または受光領域）Ｂ_２，Ｂ_３で受光し、受光信号を演算処理部（制御手段）１０で演算処理して、それらの受光信号の差分を取りフィードバック信号を得ることにより位置調整できる。以下、同様にして画素Ｐ_３〜Ｐ_ｎに対してもそれぞれ対応する受光素子（または受光領域）を二つずつ使い、受光信号を演算処理部（制御手段）１０で演算処理して、それらの受光信号の差分を取りフィードバック信号を得ることにより位置調整できる。したがって、この構成によれば、複数の受光素子または多分割受光素子の分割数は（ｎ＋１）個で足りることになる。
【００３２】
次に、図８に示すように、画素ずらし手段（変位手段）４によって投射面６上の鉛直方向に２段、水平方向にｎ個の変位された画素の場合について説明する。図８においては、サブフィールド毎の投射画素をＰ_１１〜Ｐ_２ｎで示し、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の複数の受光領域）をＡ，Ｂ_１〜Ｂ_ｎ＋１，Ｃで表している。図８の例では、画素Ｐ_１１は受光素子（または受光領域）Ａ，Ｂ_１，Ｂ_２を使って受光し、画素Ｐ_１２は受光素子（または受光領域）Ａ，Ｂ_２，Ｂ_３を使って受光する。以下、同様にして画素Ｐ_１３〜Ｐ_２ｎに対してもそれぞれ対応する３つの受光素子（または受光領域）を用いることで、前述の図４の説明の通り、投射面上の鉛直方向と水平方向の位置調整を可能にすることができる。この場合には、１つの画素に対して３つの受光素子（または受光領域）を用いているが、受光素子（または受光領域）を二以上の画素で共用しているので、受光素子または受光素子の分割数は（ｎ＋３）個で足りることになる。
【００３３】
さらに図９は、画素ずらし手段（変位手段）４によって投射面６上の鉛直方向に３段、水平方向にｎ個の変位された画素の場合についての例を示す図である。図９においては、サブフィールド毎の投射画素をＰ_１１〜Ｐ_３ｎで示し、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の複数の受光領域）をＡ，Ｂ_１〜Ｂ_ｎ＋１，Ｃ，Ｄ_１〜Ｄ_ｎ＋１で表している。この場合には、１つの画素に対して３つの受光素子（または受光領域）を用いているが、Ｄ_１とＤ_ｎ＋１以外の受光素子（または受光領域）を二以上の画素で共用しているので、受光素子または受光素子の分割数は（２ｎ＋４）個で足りることになる。
【００３４】
本実施例では、画素ずらし手段（変位手段）４によってｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）に画素ずらししたとすると、受光素子の数または多分割受光素子の分割数Ｄは、
ｍ＝１のとき；Ｄ≧ｎ＋１
ｍ≧２のとき；Ｄ≧ｆ（（ｍ＋１）／２）＋（ｎ＋１）・ｆ（ｍ／２）
（ただし、ｆ（ｘ）はｘの小数点以下を四捨五入する関数とする）
を満たすようにすれば、サブフィールド毎の投射画素位置調整が可能である。特に、受光素子数（または分割数）Ｄが、
ｍ＝１のとき；Ｄ＝ｎ＋１
ｍ≧２のとき；Ｄ＝ｆ（（ｍ＋１）／２）＋（ｎ＋１）・ｆ（ｍ／２）
（ただし、ｆ（ｘ）はｘの小数点以下を四捨五入する関数とする）
を満たす場合、最小の受光素子数（または受光素子の分割数）で画素の位置調整が可能になる。
以上のように、本実施例の構成によれば、画素ずらしの微調整を正確に行うことができ、かつ、受光素子数（または受光素子の分割数）を減らすことができる。そして、受光素子数（または受光素子の分割数）が減れば装置の省コスト化に貢献することができる。
【００３５】
（実施例５）
次に本発明の第４の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置の基本的な構成は図１に示した実施例１の構成と同じであり、構成部材も略同様であるが、受光手段７を構成する受光素子の数または分割受光素子の分割領域数、及びそれらの配置が異なる。図１０は本実施例を説明するための図であり、画素ずらし手段（変位手段）４によってｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）に画素ずらしされた場合の例である。図１０においては、サブフィールド毎の投射画素をＰ_１１〜Ｐ_ｍｎで示し、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の複数の受光領域）はＰＤ_１１〜ＰＤ_{（ｍ＋１）（ｎ＋１）}で示し、その数は（ｍ＋１）×（ｎ＋１）個である。
【００３６】
図１０において、画素Ｐ_１１は４つの受光素子（または受光領域）ＰＤ_１１，ＰＤ_１２，ＰＤ_２１，ＰＤ_２２によって受光され、前述の図３の説明の様に画素位置調整を行うことができる。同様に、画素Ｐ_１２は４つの受光素子ＰＤ_１２，ＰＤ_１３，ＰＤ_２２，ＰＤ_２３によって受光され、画素位置調整を行うことができる。また、ＰＤ_１２〜ＰＤ_１ｎ，ＰＤ_２１〜ＰＤ_{２（ｎ＋１）}，・・・，ＰＤ_{（ｍ＋１）２}〜ＰＤ_{（ｍ＋１）ｎ}のように、４隅以外の受光素子（または受光領域）は、少なくとも二つ以上の画像調整に対して共有して利用できる。また、画素の位置調整では４つの受光素子（または受光領域）を必ず利用するため、水平・鉛直方向の位置調整を厳密に行うことが可能である。したがって、本実施例では、受光素子（または受光領域）の数を（ｍ＋１）×（ｎ＋１）個にすることによって画素ずらしの微調整を正確に行い、かつ、受光素子数または受光素子分割数を極力減らすことができ、装置の省コスト化に貢献することができる。
【００３７】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例を説明する。図１１は本発明の別の実施例を示す投射表示装置の概略構成図である。この投射表示装置は、光源１と、照明光学系２と、表示素子であるライトバルブ３と、画素変形手段１１と、変位手段である画素ずらし手段４と、投射手段である投射レンズ５と、スクリーン等の投射面６と、その投射面６の近傍に設置された受光手段７を備えており、さらには、画像情報に対応してライトバルブ３を駆動する駆動制御部８と、画素ずらし手段４を駆動させる駆動制御部９と、受光手段７による受光信号を演算処理して制御信号を画素ずらし手段の駆動制御部９にフィードバックするための演算処理部（制御手段）１０とを備えた構成となっている。
【００３８】
照明光学系２はライトバルブ３の全面を均一照明するための光学素子であるが、本発明の効果に直接影響しないため省略することができる。また、光源１からライトバルブ３までは自発光表示素子に置き換えることも可能である。画素変形手段１１は各画素のプロファイル（光強度分布）を変形させる働きを持ち、図１１の例ではライトバルブ３の各画素に対応したレンズ効果を有するアレイ状の素子などが用いられる。変位手段である画素ずらし手段４は、例えば平行平板をアクチュエータなどによって傾き角を変化させ、画素を光学的に変位させる手段である。また、画素ずらし手段４は、ライトバルブ３と投射レンズ５の間以外にも、投射レンズ５と投射面６の間に設置しても良い。
ここで、図１１の例では４つの受光手段７を投射面６の近傍に設置している。具体的には図２に示す例と同様に、投射面の画像表示領域の外側の四箇所に受光手段７を設置して、ライトバルブ３の有効画素の外側にある画素の一部を用いて画素位置調整するように構成している。尚、受光手段７の数や配置位置は図２の例に限るものではない。
【００３９】
図１２は画素変形手段１１が有る場合と無い場合で、投射面６上の画素プロファイルを比較した図である。図１２では水平方向に画素変位手段４によって２通りの変位位置を有する。画素変形手段１１は、投射画素のプロファイルを変形する機能を有する。ここで、画素変形手段１１の一例を図１３を用いて説明する。図１３では画素変形手段１１としてマイクロレンズアレイ１２を用いている。そしてライトバルブ３として、透明基板３ａと液晶層３ｂとバックプレーン３ｃからなる反射型液晶素子を用い、その透明基板３ａに接着層１３によりマイクロレンズアレイ１２を接着して一体化した構成である。この場合、透明基板３ａとマイクロレンズアレイ１２の屈折率は同じとし、接着層１３を挟み固定されている。また、透明基板３ａの厚さを１０μｍ、マイクロレンズアレイ１２の各レンズのＦナンバーを１．８とした。尚、図１３では空間光変調器（反射型液晶素子）の３画素分だけを図示しているが本発明の効果に画素数の制限はない。図１４は、この画素変形手段１１の有無によって投射面で得られる一画素のプロファイル（光強度分布）の差異を示している。図１４において横軸は投射面内の位置を、縦軸は光強度をそれぞれ表す。図１４で破線は画素変形手段１１の無い場合の画素プロファイルで、実線が画素変形手段１１のある場合の画素プロファイルである。画素変形手段１１によって画素プロファイルの幅、特に半値全幅（図中の矢印）が細くなっている。
【００４０】
図１２（ａ），（ｂ）において、画素Ｐ_１〜Ｐ_４はそれぞれ画素プロファイルの半分の強度となる領域を示している。また、ＰＤ１〜ＰＤ９は受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の分割受光領域）である。
図１２（ａ）の画素変形手段１１を持たない場合には、画素プロファイルの幅が大きいため、正確な位置検出のためには受光手段７の受光面積を大きくする必要がある。一方、図１２（ｂ）の画素変形手段１１を用いた投射では、画素プロファイルの幅が狭くなるため、受光手段７の面積を小さくしても正確な位置検出が可能である。受光手段７を小さくできればスクリーン（投射面）６に受光手段７を常に設置するような場合にも、受光手段自体が目立たなくなり、スクリーン６の美観を損なわない。また、画素変形手段１１によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず良好な画像が得られる。
【００４１】
（実施例７）
次に本発明の第７の実施例を説明する。本実施例は、実施例６記載の投射表示装置において、受光素子の数、または受光素子の分割数を、サブフィールド数の整数倍とするものである。具体例として、サブフィールド数の４倍とした場合について図５を用いて説明する。
本実施例では実施例２の説明と同様に、受光素子数（または受光素子の分割数）をサブフィールド数の整数倍にすることによって投射画素位置の正確な微調整が可能になる。さらに、実施例６の説明と同じように画素変形手段１１によって投射画素のプロファイル、特に半値全幅を小さくすることができる。このため、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の分割領域）ＰＤ１１〜ＰＤ４４の受光面積を小さくすることができ、受光手段７を小さくすることができる。受光手段７を小さくできればスクリーン（投射面）６に受光手段７を常に設置するような場合にも、受光手段自体が目立たなくなり、スクリーン６の美観を損なわない。また、画素変形手段１１によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず良好な画像が得られる。
【００４２】
（実施例８）
次に本発明の第８の実施例を説明する。本実施例は、実施例６または７に記載の投射表示装置の受光手段７を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子（多分割受光素子）の少なくとも一つの分割領域に、複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、受光手段７を設置したことを特徴とする。以下、本実施例を図６を用いて説明する。
本実施例では実施例３の説明と同様に、サブフィールド数を４とし、画素ずらし手段（変位手段）４による画素ずらしを、水平・鉛直方向にそれぞれ２通り行う。また、実施例６の説明に記載したように画素変形手段１１を用いるため、投射画素のプロファイルの半値全幅を小さくできる。この場合、図６の画素Ｐ１〜Ｐ４は各プロファイルピーク強度の半分の領域を示しているとすると、実施例７の説明と同様に、受光手段７を構成する複数の受光素子（または多分割受光素子の分割領域）ＰＤ１〜ＰＤ９の面積を小さくすることができ、受光手段７を小さくすることができ、かつ、４隅の受光素子（または受光領域）ＰＤ１，ＰＤ３、ＰＤ７，ＰＤ９以外の５つの受光素子（または受光領域）は少なくとも二つ以上の画素調整時に共通で使用される。このため、受光素子数または分割数を少なくすることができ、装置の小コスト化に貢献することができる。また、受光手段７を小さくできればスクリーン（投射面）６に受光手段７を常に設置するような場合にも、受光手段自体が目立たなくなり、スクリーン６の美観を損なわない。また、画素変形手段１１によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず良好な画像が得られる。
【００４３】
（実施例９）
次に本発明の第９の実施例を説明する。本実施例は、実施例６〜８のいずれかに示した投射表示装置において、前記画素変形手段１１が少なくとも１枚のマイクロレンズアレイで構成されたことを特徴とする。
ここで、１枚のマイクロレンズで構成される画素変形手段としては、例えば前述の図１３に示した構成が利用できる。尚、図１３の構成、動作は前述の通りなのでここでは説明を省略する。
【００４４】
次に前記画素変形手段が２枚のマイクロレンズで構成された例を図１５、図１６を用いて説明する。
図１５は２枚のマイクロレンズで構成された画素変形手段の構成例を示している。この画素変形手段１４は、マイクロレンズアレイに接着剤を用いてカバー部材を貼り合わせた、所謂、貼り合わせ（カバー部材付き）マイクロレンズアレイを、画素縮小光学系に用いた例である。図１５では、画素変形手段１４を構成する第１のマイクロレンズアレイ１４_１が、貼り合わせマイクロレンズアレイであり、貼り合わせマイクロレンズアレイ１４_１は、マイクロレンズアレイ１４ａ、接着剤１４ｂ、透明のカバー部材１４ｃからなる。材料としては、マイクロレンズアレイ１４ａとカバー部材１４ｃがガラス、または、マイクロレンズアレイ１４ａ及びカバー部材１４ｃが樹脂、または、一方がガラス、他方が樹脂の組合せ等が考えられる。また、高屈折率が必要な場合など、鉱物などの使用も考えられる。尚、接着剤１４ｂは樹脂である。また、マイクロレンズアレイ１４ａとカバー部材１４ｃの材料は異なっていても良い。さらに図１５では、片方のマイクレンズアレイ１４_１のみを貼り合わせマイクロレンズアレイとした例を示しているが、第２のマイクロレンズアレイ１４_２も貼り合わせた、両方貼り合わせのマイクロレンズアレイであっても構わない。また、図１５では、マイクロレンズアレイの形状を凸形状にしてあるが、これはマイクロレンズアレイとカバー部材の屈折率が接着剤屈折率よりも高い場合であり、逆に、接着剤の屈折率がマイクロレンズアレイ及びカバー部材の屈折率よりも高い場合には、マイクロレンズアレイの形状は凹となる。
【００４５】
ここで、具体例としては、図１５のマイクロレンズによる画素縮小光学系（貼り合わせマイクロレンズアレイ）１４_１は、凸形状のマイクロレンズアレイ１４ａを、ネオセラム（日本電気硝子の結晶化透明ガラス）基板にレジスト転写法によるドライエッチングにより作製し、これを別の平板ネオセラム基板１４ｃとで低屈折率のＵＶ光硬化性接着剤（協立化学、＃７７０２）１４ｂを挟み込んで、ＵＶ照射により接着硬化させたものである。
【００４６】
図１６は、図１５に示す２枚のマイクロレンズアレイからなる画素変形手段１４と同様の構成の画素変形手段２７を組み込んだ高精細プロジェクタの一例を説明するための全体構成図である。この実施例では、反射型のライトバルブを一枚用いる単板式プロジェクタの例を示す。図１６において、白色光源２１を出た光は、まず、フライアイレンズ等の光インテグレータ２２により、照度が均一化される。次に、カラーホイール等の色分離装置２３により、赤、緑、青の３色に分離される。カラーホイールを用いた場合、同時に、赤、緑、青に分離されるのではなく、時系列に赤、緑、青に分離される。次に、各色ごとに偏光ビームスプリッター２５に入り、反射型のライトバルブである空間光変調素子２４の画素で反射され、偏光ビームスプリッター２５を抜け、マクロレンズ２６に入る。そしてマクロレンズ２６により、一旦、画素変形手段２７の第１マイクロレンズアレイ２７_１面で画素の中間像が形成され、続く第２マイクロレンズアレイ２７_２によりこの中間像が縮小され、最終的に投射レンズ２８によりスクリーン（投射面）２９に投影され、スクリーン（投射面）２９上に高詳細画像が形成される。
【００４７】
ライトバルブ２４としては、ＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　Ｓｉ、ディスプレイテクノロジー社、米国），ＤＭＤ（デジタルインストルメント社、米国）などがある。ただし、ＤＭＤを使う場合には偏光ビームスプリッター２５は不要となる。また、マイクロレンズのＦ値を１．４として、投射レンズ２８はＦ値が２．８、マクロレンズ２６は等倍である。尚、第１マイクロレンズアレイ２７_１と第２マイクロレンズアレイ２７_２との調整は、それぞれのマイクロレンズアレイに６軸ステージ（光軸方向：Ｚ、それに垂直な２方向：Ｘ及びＹ、またＸ，Ｙ，Ｚ軸での回転：３つ）を用いるのが、位置，角度，縮小率調整にとって望ましい。
【００４８】
本実施例では、前述の通り、画素変形手段によって投射画素のプロファイルの半値全幅を狭くすることができる。このため、受光手段を小さくすることができ、スクリーン（投射面）に受光手段を常に設置するような場合にも、受光手段自体が目立たなくなり、スクリーンの美観を損なわない。また、画素変形手段によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず良好な画像が得られる。また、画素変形手段にマイクロレンズアレイを用いるため、簡単な光学系で実現することができ、低コストの投射装置を提供することができる。
【００４９】
（実施例１０）
次に本発明の第１０の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置は、例えば実施例６と同様の構成であり、図１１に示すように、光源１と、照明光学系２と、画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する画像表示素子（ライトバルブ）３と、画素変形手段１１と、画素変位手段（例えばウォブリング素子）４と、投射レンズ５と、スクリーン等の投射面６と、投射面６またその近傍に設置された受光手段（複数の受光素子または領域分割された受光素子）７を備えており、さらには、画像情報に対応して画像表示素子３を駆動する駆動制御部８と、前記変位手段４を駆動させる駆動制御部９と、受光手段７による受光信号を演算処理して制御信号を変位手段の駆動制御部９にフィードバックするための演算処理部（制御手段）１０とを備えた構成となっている。
【００５０】
図１７は本実施例の画素変形手段と画像表示素子の一例を示した図である。本実施例は、画素変形手段１１として屈折率分布型レンズアレイ３０を用い、画像表示素子３として液晶層３２とバックプレーン３３からなる反射型ライトバルブ３１を用い、屈折率分布型レンズアレイ３０と反射型ライトバルブ３１を一体に構成した例である。また、反射型ライトバルブ３１の各画素に対応して屈折率分布型レンズアレイ３０を配置させている。屈折率分布型レンズアレイ３１の各アレイは、例えば、実施例９で説明したレンズ性能を持たせれば良い。このように画素変形光学系を平板型の光学系で実現することにより、アライメントがしやすく、かつ位置ずれがしにくい、信頼性に優れた投射表示装置となる。
【００５１】
（実施例１１）
次に本発明の第１１の実施例を説明する。本実施例の投射表示装置は、例えば実施例６と同様の構成であり、図１１に示すように、光源１と、照明光学系２と、画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する画像表示素子（ライトバルブ）３と、画素変形手段１１と、画素変位手段（例えばウォブリング素子）４と、投射レンズ５と、スクリーン等の投射面６と、投射面６またその近傍に設置された受光手段（複数の受光素子または領域分割された受光素子）７を備えており、さらには、画像情報に対応して画像表示素子３を駆動する駆動制御部８と、前記変位手段４を駆動させる駆動制御部９と、受光手段７による受光信号を演算処理して制御信号を変位手段の駆動制御部９にフィードバックするための演算処理部（制御手段）１０とを備えた構成となっている。
【００５２】
図１８は本実施例の画素変形手段と画像表示素子の一例を示した図であり、凹面ミラーアレイ４５からなる画素変形手段１１を一体に備えた画像表示素子（反射型ライトバルブ）３を示している。この凹面ミラーアレイ４５を一体に備えた画像表示素子（反射型ライトバルブ）３は、透明基板４１と液晶層４２と平坦化層４３とバックプレーン４４からなり、バックプレーン４４には液晶層４２を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが集積されている。従来の反射型液晶素子（特にＬＣＯＳと呼ばれる液晶素子）ではバックプレーンの最表層は反射板であるが、本実施例ではこの反射板が凹面ミラーアレイ４５で構成され、凹面ミラーアレイ部４５と液晶層４２は平坦化層４３を介して一体に構成される。尚、液晶素子としての構成要素として、透明電極、配向膜などが適宜必要であるが、画素縮小光学系の説明のためには、これらの詳細な説明は不要であるため、図１８では省略している。
【００５３】
図１８において、平坦化層４３の屈折率を１．５２とし、凹面ミラーアレイ４５の曲率半径を１５０μｍとする。液晶層４２の厚さや透明基板４１の厚さは本発明の効果に大きな影響を及ぼさないため、説明を省略する。本実施例の構成で光線追跡計算したところ、下記の表１に示す特性が得られた。
【００５４】
【表１】

【００５５】
表１のモデルＡが本実施例の性能である。解像性能は空間周波数８０本／ｍｍの解像度チャートがどの程度コントラストを低下させるかを表している。表１のモデルＢ，Ｃは１枚のマイクロレンズアレイを用いた比較例である。これらは図１３と同じ構成で、透明基板とマイクロレンズの屈折率ｎ、透明基板の厚さｔ、マイクロレンズの曲率半径ｒとすると、下記の表２の構成である。
【００５６】
【表２】

【００５７】
表１から、マイクロレンズアレイを用いた比較例では光利用効率を向上させると解像性能が劣化し、解像性能重視で設計すると光利用効率を犠牲にしている。本実施例では、画素変形手段に凹面ミラーアレイ４５を用いることによって解像性能と光利用効率を共に高くすることが可能になる。
したがって、本実施例の投射表示装置は、画素変位された投射画像の位置調整ができ、かつ、実施例６から８に記載の通り、受光素子数（または受光素子の分割数）を減らすことができ省コストとなる。さらに、解像性能と光利用効率の高い画素変形手段であるため隣接画素間のにじみが少なく、明るい投射表示装置となる。
【００５８】
（実施例１２）
次に本発明の第１２の実施例を図１６に示す構成の投射表示装置を用いて説明する。この投射表示装置の画像表示部は光源２１から表示素子（反射型ライトバルブ）２４までで構成され，マクロレンズ２６でライトバルブ２４の画像を画素変形手段２７近傍に結像させる。画素変形手段２７は２枚のマイクロレンズアレイ２７_１，２７_２を利用した例を示しており、例えば図１５の画素変形手段１４と同様の構成である。図１６では画素変位手段は図示していないが、例えば画素変形手段２７と投射レンズ２８の間に配置することができる。また、スクリーン（投射面）２９上またはその近傍に受光手段として複数の受光素子または多分割受光素子が配置される。この受光手段は、恒久的にスクリーン近傍に配置させるには、図２の例のように、スクリーンの投射画像領域のすぐ外側の画素を利用することが考えられる。また、サブフィールド画像間の位置調整時にのみ受光手段をスクリーンに設置させ、位置調整が完了すれば、画素ずらし量を駆動制御部等のレジスタなどに記憶させることによって、受光手段をスクリーンから取り外すことも可能である。この場合には、受光手段を投射画像のどの位置に設置しても良いことになる。
【００５９】
本実施例では、表示素子（ライトバルブ）２４と画素変形手段２７との間にマクロレンズ２６を配置させるため、表示素子（ライトバルブ）２４に直接、画素変形手段を組合せる必要がなくなる。このため、市販のライトバルブを用いることもでき、大掛かりな設備を用いることなく装置の組付けが可能になる。したがって、画素位置調整の微調整が可能な投射表示装置において隣接画素間のにじみが少なくでき、かつ、省コスト化となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２に記載の投射表示装置においては、画素ずらしの微調整を正確に行うことができる。
また、請求項３，４に記載の投射表示装置においては、画素ずらしの微調整を正確に行うことができ、かつ、受光素子の数、または受光素子の分割数を減らすことができ、投射表示装置を低コストに提供することができる。
さらに請求項５に記載の投射表示装置においては、受光素子数（または受光素子の分割数）を（ｍ＋１）×（ｎ＋１）個にすることによって画素ずらしの微調整を正確に行い、かつ、受光素子数（または受光素子の分割数）を極力減らすことができ、投射表示装置を低コストに提供することができる。
【００６１】
請求項６，７，８に記載の投射表示装置においては、画素変形手段によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず画素ずらしの微調整を正確に行い、かつ、投射画素間のにじみの少ない良好な画像を得ることができ、また、受光素子数（または受光素子の分割数）を減らすことができ、投射表示装置を低コストに提供することができる。
【００６２】
請求項９記載の投射表示装置においては、画素変形手段によって投射画素間のにじみが少なくなるため、高解像度にもかかわらず良好な画像を得ることができる。さらに画素変形手段にマイクロレンズアレイを用いるため、簡単な光学系で実現することができ、低コストの投射表示装置を提供することができる。
また、請求項１０記載の投射表示装置においては、画素変形光学系を平板型の光学系で実現することにより、アライメントがしやすく、かつ位置ずれがしにくく、信頼性を高くすることができる。
さらに請求項１１記載の投射表示装置においては、画素変位された投射画像の位置調整ができ、受光素子数（または受光素子の分割数）を減らすことができ、省コストとなる。さらに、解像性能と光利用効率の高い画素変形手段であるため、隣接画素間のにじみが少なく、明るい投射表示装置が提供できる。
さらに請求項１２記載の投射表示装置においては、表示素子と画素変形手段との間にマクロレンズを配置させるため、画素位置調整の微調整が可能で隣接画素間のにじみが少なくでき、かつ、省コスト化となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す投射表示装置の概略構成図である。
【図２】受光手段の設置場所の一例を示す図である。
【図３】実施例１の一例を示す図であって、受光手段を４つの受光素子（または４分割受光素子）で構成し画素位置検出および位置調整を行う場合の説明図である。
【図４】実施例１の別の例を示す図であって、受光手段を３つの受光素子（または３分割受光素子）で構成し画素位置検出および位置調整を行う場合の説明図である。
【図５】実施例２，７の一例を示す図であって、サブフィールド数が４の時の画素と、複数の受光素子（または多分割受光素子）からなる受光手段の説明図である。
【図６】実施例３，８の一例を示す図であって、サブフィールド数が４の時の画素と、複数の受光素子（または多分割受光素子）からなる受光手段の説明図である。
【図７】実施例４の一例を示す図であって、サブフィールド数が１×ｎ個の場合の画素と、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段の説明図である。
【図８】実施例４の別の例を示す図であって、サブフィールド数が２×ｎ個の場合の画素と、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段の説明図である。
【図９】実施例４のさらに別の例を示す図であって、サブフィールド数が３×ｎ個の場合の画素と、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段の説明図である。
【図１０】実施例５の一例を示す図であって、サブフィールド数がｍ×ｎ個の場合の画素と、複数の受光素子または多分割受光素子からなる受光手段の説明図である。
【図１１】本発明の別の実施例を示す投射表示装置の概略構成図である。
【図１２】実施例６の一例を示す図であって、画素変形手段がある場合とない場合の投射画素プロファイルを説明するための図である。
【図１３】画素変形手段としてマイクロレンズアレイを用い、表示素子と一体化した時の構成説明図である。
【図１４】画素変形手段の有無によって投射面で得られる画素プロファイルの説明図である。
【図１５】２枚のマイクロレンズアレイを用いた画素変形手段の構成説明図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施例を示す投射表示装置の概略構成図である。
【図１７】画素変形手段として屈折率分布型レンズアレイを用い、表示素子と一体化した時の構成説明図である。
【図１８】画素変形手段として凹面ミラーアレイを用い、表示素子と一体化した時の構成説明図である。
【符号の説明】
１：光源
２：照明光学系
３：表示素子（ライトバルブ）
４：画素ずらし手段（変位手段）
５：投射レンズ
６：投射面（スクリーン）
７：受光手段
８：ライトバルブの駆動制御部
９：画素ずらし手段（変位手段）の駆動制御部
１０：演算処理部（制御手段）
１１，１４，２７：画素変形手段
１２：マイクロレンズアレイ
２１：白色光源
２２：光インテグレータ
２３：色分離装置
２４：空間光変調素子（反射型ライトバルブ）
２５：偏光ビームスプリッター
２６：マクロレンズ
２８：投射レンズ
２９：スクリーン（投射面）
３０：屈折率分布型レンズアレイ
４５：凹面ミラーアレイ

Claims

画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する表示素子と、前記画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させる変位手段と、前記画素を投射面に投射する投射手段とを有する投射表示装置において、
前記投射面またはその近傍に、複数の受光素子または領域分割された受光素子からなる受光手段を配置し、前記受光手段からの信号を制御手段で前記変位手段の駆動制御部にフィードバックさせることを特徴とする投射表示装置。
請求項１記載の投射表示装置において、
投射画素位置調整のための前記受光手段を構成する複数の受光素子の数、または領域分割された受光素子の分割数が、前記サブフィールド数の整数倍であることを特徴とする投射表示装置。
請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、
前記受光手段を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子の少なくとも一つの分割領域に、前記複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、前記受光手段を設置したことを特徴とする投射表示装置。
請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、
前記変位手段で所定の２方向にそれぞれｍ，ｎ（ただし、ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）通り変位させ、かつ、前記受光手段を構成する受光素子の数Ｄまたは受光素子の分割数Ｄが、
ｍ＝１のとき；Ｄ≧ｎ＋１
ｍ≧２のとき；Ｄ≧ｆ（（ｍ＋１）／２）＋（ｎ＋１）・ｆ（ｍ／２）
（ただし、ｆ（ｘ）はｘの小数点以下を四捨五入する関数とする）
を満たすことを特徴とする投射表示装置。
請求項１または請求項２記載の投射表示装置において、
前記変位手段で所定の２方向にそれぞれｍ，ｎ（ただし、ｍ，ｎは共に自然数でｍ≦ｎとする）通り変位させ、かつ、前記受光手段を構成する受光素子の数Ｄまたは分割数Ｄが、
Ｄ＝（ｍ＋１）・（ｎ＋１）
を満たすことを特徴とする投射表示装置。
画像情報に対応して光を変調または放出する画素を有する表示素子と、前記画像情報に対応した画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記画素の位置を光学的に変位させる変位手段と、前記画素のプロファイルを変形させる変形手段と、前記画素を投射面に投射する投射手段とを有する投射表示装置において、
前記投射面またはその近傍に、複数の受光素子または領域分割された受光素子からなる受光手段を配置し、前記受光手段からの信号を制御手段で前記変位手段の駆動制御部にフィードバックさせることを特徴とする投射表示装置。
請求項６記載の投射表示装置において、
前記受光手段を構成する複数の受光素子の数、または領域分割された受光素子の分割数が、前記サブフィールド数の整数倍であることを特徴とする投射表示装置。
請求項６または請求項７記載の投射表示装置において、
前記受光手段を構成する複数の受光素子のうちの少なくとも一つの受光素子、または領域分割された受光素子の少なくとも一つの分割領域に、前記複数の異なるサブフィールド画素が二つ以上、または異なるサブフィールド画素の一部が二つ以上、受光するように、前記受光手段を設置したことを特徴とする投射表示装置。
請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、
前記変形手段が、少なくとも１枚のマイクロレンズアレイで構成されたことを特徴とする投射表示装置。
請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、
前記変形手段が、屈折率分布型レンズアレイで構成されたことを特徴とする投射表示装置。
請求項６〜８のいずれか一つに記載の投射表示装置において、
前記変形手段が、凹面ミラーアレイで構成されたことを特徴とする投射表示装置。
請求項９または請求項１０記載の投射表示装置において、
前記表示素子と変形手段の間にマクロレンズを配置したことを特徴とする投射表示装置。