JP2004233950A

JP2004233950A - Information display apparatus

Info

Publication number: JP2004233950A
Application number: JP2003072062A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takaura; 淳高浦; Takeshi Namie; 健史浪江; Kenji Kameyama; 健司亀山; Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP4568480B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information display apparatus having a light shielding region moving means by which light shielding can be performed in a state of high light utilizing efficiency and high light shielding accuracy so that an image of a pixel column under information updating is not displayed even when timing of information updating shifts in any pixel column in a space light modulation element regardless of the performance of pixel sliding display. <P>SOLUTION: An image display element which performs pixel sliding only to pixel columns under information updating is used. A light shielding member 50 arranged near an illumination light flux transmission region 53 has a light shielding mask section 51 and a light transmission region 52 and is rotated in a clockwise direction. The light shielding mask section 51 scans the illumination light flux transmission region 53 successively from above while performing light shielding of a plurality of pixel columns under information updating. From the pixel column where information updating ends, the light shielding mask section 51 leaves and image display is performed. Constitution can also be changed so that whole image can be shielded from light. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像や文字などの情報を画素ずらしによって表示する情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３０は空間光変調素子を使った画像表示装置の一例を示す図である。
同図において符号１は光源、２は拡散板、３はコンデンサレンズ、４は空間光変調素子としての液晶パネル、５は投影レンズ、６はスクリーン、７は液晶パネルユニット、８は光源ドライブ部、９は液晶パネルドライブ部をそれぞれ示す。
【０００３】
光源ドライブ部８によって駆動されて光源１から出た光は、拡散板によって均一光とされ、液晶パネル４に入射する。液晶パネル４は、液晶パネルドライブ部９によって駆動され、画像情報にしたがった明暗のパターンを表示し、入射した光をそのパターンによって変調して投影レンズ５に入射させる。投影レンズ５は、液晶パネル４に表示された明暗のパターンをスクリーン６上に投影し結像させる。このようにして、空間光変調素子としての液晶パネル上に表示された画像がスクリーン上に拡大投影されて表示される。
【０００４】
一般に、液晶表示素子の素子サイズは、ＣＣＤ等の撮像素子の素子サイズに比べて大きい。そのため、同じ画面サイズでは、撮像素子に比べて液晶表示素子の画素数は小さくなる。したがって、撮像素子を使って得た画像を、同じ精細度で液晶表示素子で表示するためには、より大きい画面サイズが必要になるが、歩留まりが悪くなるため、撮像素子と同等の画素数を持った液晶パネルを作るのは難しい。
【０００５】
その問題の解決策の１つとして、画素ずらし表示して空間光変調素子の画素数よりもみかけの画素数を増やす画像表示方法装置が多数出願されている。液晶素子中の透過光が偏光する作用を利用して画素ずらしする技術も公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
図３１は画素ずらしの一例を示す図である。投影される画像の各画素は密に並んでいるのではなく上下とも互いに所定の間隔を空けて表示される。同図は上下、左右とも１回の画素ずらし、すなわち１回のシフトが行われる例で示してある。上下と左右のシフトの順の組合せは幾つかあるが、例えば、同図（ａ）で示される表示状態から、同図（ｂ）で示される表示状態に移行する。同様に順次同図（ｃ）、（ｄ）の用に表示状態が変化した後、再び同図（ａ）の表示状態に戻り以下繰り返す。
【０００７】
表示状態が１サイクルしたときすべての画素を重ね合わせると、互いの画素は重複せず、且つ、隙間ができないように並んでいる。すなわち、表示面における画素の大きさは、表示画素ピッチの２分の１の大きさに設定されている。２回のシフトで画像形成する場合の表示画素サイズは、表示画素ピッチの３分の１に設定される。空間光変調素子の構成要素としての画素サイズと画素ピッチにおいても、上記と同じ関係が必要になる。
【０００８】
画素ずらし素子に圧電素子を使用した画像表示装置において、画素ずらし動作中に照明光をＯＦＦにすることにより画素ずらし中の表示問題を解決している例もある（例えば、特許文献３参照。）。しかし、光源のオンオフはランプによる高速なオンオフ動作が難しく、他の半導体光源でもオンオフ動作には過渡状態を伴う上、一斉に遮光するので光量ロスが大きい。
【０００９】
空間光変調素子の１つの動作例を説明する。
空間光変調素子を構成する各画素の画像信号を画素列単位（あるいは画素行単位）で線順次に更新していく。更新開始から終了までの時間をみると、先に更新開始した画素列が更新終了している時刻において、末尾列は更新が終了していない状態になっている。また、列の全画素の表示情報更新が終わり次第、順次画像表示を開始するようになっている。したがって、先頭列の更新が終わって画像が表示されはじめている時刻において、末尾列では画像の表示は開始されていない。
【００１０】
このような表示方法において画像ずらし表示をする場合、画素が移動しているところが表示されると、画素がつながってみえてしまうので画像にボケが生じる。よって、画像更新中に遮光処理をして画素ずらしをするようにし、画素が移動している状態が表示されないようにすることが好ましい。
【００１１】
ここで問題になるのは、画素ずらしをするタイミングを、たとえば先頭列の更新タイミングに合わせると、先頭列については画素ずらしによって移動する画素は表示されないが、末尾列では、画像の更新表示が開始される前に画素の移動が開始されることになり、そのときには遮光がなされていないので、移動中の画素が見えてしまう。あるいは逆に、末尾のアドレスの更新タイミングに画素移動タイミングを合わせると今度は先頭アドレスの画素移動が見えてしまう。いずれにしても移動中の画素の像が表示されないようにしなければならない。
【００１２】
図３２は行列状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
図３３はハニカム状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
両図において符号１１は空間光変調素子、１２は画素列を示す。
通常のフレーム周波数よりも高速に画素をずらして表示すると、視覚的には画素が増倍してみえるという効果がある。ずらして表示する際に、移動して表示する個々の画素の情報を異ならせることによって、表示画像の情報密度を倍増することができる。このような画素像をずらして表示する技術は、画素ずらし、あるいは、ウォブリングと称されていることが多い。
【００１３】
図３２、３３に示すように、行列状あるいはハニカム状に配列され、独立に変調可能な、複数の画素から構成される空間光変調素子を用いて、前記の各画素の像を投影表示する際に、前記画素の像を投影する光学装置にウォブリング技術や画素ずらし技術を用いることによって、画素の像をずらして投影し、見かけの表示画素数を空間光変調素子が有する画素数よりも多くする技術が知られている。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２８１３０４１号明細書（第２頁）
【特許文献２】
特開平７−３６０５４号公報（第３〜４頁、第６図）
【特許文献３】
特開２００１−３５６４１１（第８頁、第４図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
画素ずらし表示における問題は、画素が移動しているときに画素の像が表示されていると像がつながってぼけることである。したがって、移動している画素は表示されないように処理することが望ましい。非表示にするには、画素からの光が投影面に至らないようにすることが必要である。
【００１６】
上述の処理に最もよく使用されるのはランプ光源であるが、ランプ光源を高速にオンオフ動作させることが難しい。通常の表示装置のフレーム周波数は６０Ｈｚ程度であるから、ランプ光源をこれよりも高速にオンオフ動作させることは困難である。しかし、光学的手段によってランプ照明光を遮光する方法によれば、実効的にランプ光源をオンオフさせたのと同じ効果を得ることができる。しかしこれだけでは移動している画素を非表示にすることができない。
【００１７】
それは、画素ずらし表示を行う場合には、空間光変調素子上の全画素の表示情報が同時に更新表示されない場合があるからである。すなわち、画素情報が画素列単位で線順次に更新される場合においては、情報が表示される期間、情報が更新される期間、および、更新された情報が表示される期間の各々が、全ての画素については一致しない。このため、単に照明光を遮光するだけでは、移動中の画素が表示されてしまうか、あるいは、必要以上に遮光してしまうという問題が残っていた。
【００１８】
図３４は、画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の関係を示す模式図である。
同図は、縦軸に画素列位置、横軸に時間をとり、画素列の情報更新期間を斜線で示したもので、情報更新すべき画素列が図の上から下に移行すると情報更新するタイミングが遅延していく様子を示している。先頭画素列の情報更新開始時刻はＴ１、同終了時刻はＴ２であり、末尾列の情報更新開始時刻はＴ３、同終了時刻はＴ４である。Ｔ３＞Ｔ１であり、Ｔ４＞Ｔ２なる状態である。斜線Ｔ１−Ｔ３は画素列の先頭画素が情報更新開始をするタイミングを結ぶ線である。
【００１９】
ここで、画素ずらし期間は情報更新期間中であることが好ましく、情報更新完了後に画素表示が移動していると画像がずれてみえることになる。そこで、画素表示移動開始時刻をＴ５、同終了時刻をＴ６として図３４に図示する。
以下、説明の都合上、先頭画素列の情報更新開始時刻から末尾列の情報更新開始時刻までの時間Ｔ３−Ｔ１を更新移行時間、情報更新に要する時間を更新所要時間と名付ける。
【００２０】
画素表示移動期間が情報更新期間中であるようにするには、Ｔ５＞Ｔ３、かつＴ６＜Ｔ２の関係を満たすようにすればよいことがわかる。しかし、画素表示移動期間において照明光が空間光変調素子の画素を照射しているので、画素の像は表示される。
画素の像が表示されないようにするためには、画素表示移動期間中には照明光が画素を照明しないように遮光してしまえばよい。
【００２１】
図３５は時刻Ｔ５〜Ｔ６の期間は全ての画素が照明されないように遮光する状態を示す図である。
同図において時刻Ｔ５〜Ｔ６の遮光されている領域をハッチングして示した。
この方法によってて画素移動期間中の遮光は達成される。しかし、情報更新期間中の領域で遮光されていない領域が残っている。その領域を別のハッチングで示す。この領域では表示情報がないので、その状態の画素が照明されると所望しない表示が為されてしまうことがある。
【００２２】
すなわち、液晶表示が明の状態から暗の状態に変化するときは比較的素早く液晶素子が応答するので問題ないが、逆の場合は応答遅れがあってやや時間がかかる。したがって、暗の状態から、或る階調の明の状態に変わるとき、所定の階調まで変わりきらない内に画像表示が開始されると、表示後もまだ階調の変化が続くことになる。しかも、応答遅れは素子個々で若干の差があるため、最終的に同じ階調を示すべき画素同士でも瞬時的な明るさのムラが出る。
【００２３】
図３６は図３５の斜線領域も遮光した状態を示す図である。
斜線Ｔ１−Ｔ３も、斜線Ｔ２−Ｔ４もともに遮光領域に含まれている。
遮光開始時刻はＴ１であり、遮光終了時刻はＴ４である。図３８において遮光領域はハッチングされている。同図のように遮光すれば情報更新中の画素が表示されないようにすることができる。
【００２４】
図３６における遮光時間はＴ４−Ｔ１であり、遮光期間中は全ての画素は消灯した状態になる。この遮光方式の問題点は、遮光によって画面が暗くなる時間が長い、ということである。図３６において画素の先頭列では時刻Ｔ２で表示情報の更新は完了しているが遮光されているので表示されない。表示される時刻はＴ４である。従ってＴ４−Ｔ２なる時間の表示がカットされることになる。同様に画素の末尾列では時刻Ｔ３で表示情報の更新が開始されるが、時刻Ｔ１で遮光が開始されるのでＴ３―Ｔ１なる時間の表示がカットされることになる。
【００２５】
ところで、更新移行時間と、更新所要時間との関係は、使用する液晶素子の種類によって種々異なる。図３４ないし３３に示した線図では、前者が後者より短い場合を示しているが、その逆もあり得る。その場合の問題点について述べる。
【００２６】
図３７は、画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の、図３４とは異なる関係を示す模式図である。
同図において符号は図３４に準ずる。
同図において、更新移行時間は、更新所要時間より長くなっている。すなわち、先頭列が情報更新を終えた時刻Ｔ２時点で、何列か後の画素列までは情報更新を開始しているが、末尾列はまだ情報更新を開始していない状態である。したがって、この液晶素子ではすべての画素列が同時に情報更新中という状況が発生しない。
【００２７】
このような液晶素子に対して、時刻Ｔ５からＴ６までの時間帯で画素ずらしを行おうとすると、同図に示すように、表示中の画素列に対してまで画素ずらしが行われてしまう。画素ずらし開始のタイミングをどこに合わせてもその状況は変わらない。
【００２８】
図３８は図３７において画素ずらし領域を遮光する状態を説明するための図である。
図３８において、遮光領域をハッチングして示してある。
この図からも明らかなように、画像表示中の画素が遮光される他に、情報更新中の画素列の一部が遮光されないままになっている。
【００２９】
図３９は情報更新中の画素がすべて遮光される状態を示す図である。
情報更新中の画素領域すべてを遮光しようとすれば、図３６に示した状態と実質同じになってしまう。
ここで、説明の都合上、図３４〜３６で示した更新移行時間より更新所要時間の方が長いタイプの空間光変調素子をＡタイプと呼び、図３７〜３９で示した更新移行時間より更新所要時間の方が短いタイプの空間光変調素子をＢタイプと呼ぶことにする。
【００３０】
ここまでは、画素ずらしが全画面同時に行われる方式に対応した問題の解決について述べてきたが、画素ずらしの新たな方法の提案がなされている。それは、空間光変調素子の画素列数にほぼ対応した列数を有する光路偏向素子を用い、空間光変調素子の画素列の情報更新に同期させて、光路偏向素子の作動列を移動させていく方式である。この方式によれば、画素ずらしは、情報更新中の画素列に対して画素列単位で行われ、情報更新時間中に画素ずらしが完了するようになっている。
【００３１】
このような方式を用いた画像表示装置においても、情報更新中の画素列を遮光するために、光源系のオンオフを行う限り、全画面同時遮光となるので、これまでに説明したもろもろの不具合を避けることができない。
上記のように画素ずらしにも２通りあるので、それらを区別するときは、全画像を同時に画素ずらしを行う方式を同時シフト方式と呼び、画素列単位で画素ずらしを行う方式を逐次シフト方式と呼ぶことにする。
【００３２】
本発明は、画素ずらし表示をする、しないに拘わらず、空間光変調素子において、画素列によって情報更新のタイミングがずれている場合においても、情報更新中の画素列の像が表示されないように、光利用効率、および、遮光精度が高い状態で遮光可能な、遮光領域移動手段をもつ情報表示装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、独立に変調制御可能な複数の画素から構成される空間光変調素子の画像を表示する情報表示装置において、少なくとも情報更新中の画素領域が表示されないように、該画素領域を遮光する遮光手段を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の情報表示装置において、前記遮光手段は、少なくとも前記画素領域を遮光する遮光領域を移動させる遮光領域移動手段を有することを特徴とする。
【００３４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の情報表示装置において、前記空間光変調素子は２次元状に配列され、前記遮光手段は、前記情報更新中の画素領域が移動するのに同期して、前記遮光領域を移動させる遮光領域移動手段を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段は、情報更新中の画素領域のみが遮光されるように、前記遮光領域を移動させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の情報表示装置において、前記空間光変調素子の情報更新される画素は、前記２次元状に配列された複数画素のうちの画素列単位であり、情報更新の開始される位置が隣接する画素列へ順次的に移動することを特徴とする。
【００３５】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の情報表示装置において、前記空間光変調素子の情報更新の開始される画素列は同時的に複数画素列であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の情報表示装置において、前記同時的に情報更新の開始される複数の画素列が互いに隣接していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載の情報表示装置において、前記同時的に情報更新される画素列が離散配置されていることを特徴とする。
【００３６】
請求項９に記載の発明では、請求項７に記載の情報表示装置において、ｎ、ｍを任意の正の整数として、空間光変調素子の画素列の列数をｎ×ｍ列とし、同時に情報更新を開始する列数をｎ列とするとき、画素列をｍ列ずつｎ個のブロックに分け、各ブロックにつき情報更新を開始する列を１列ずつ割り当てることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、ライトバルブであることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、正多角形の中心を回転軸とした回転プリズムを有することを特徴とする。
【００３７】
請求項１２に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、遮光領域と透過領域が円周方向に交互に周期構成された遮光部材の回転手段であることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、照明光束透過領域に螺旋状の遮光領域を設けた遮光部材の回転手段であることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の情報表示装置において、前記遮光領域内側の曲線は、前記遮光部材の回転中心からの距離をｒ、円周方向角度をθ（ｒａｄ）、係数をｋとするとき、ｒ＝ｋθを満たす螺旋形状を成すことを特徴とする。
【００３８】
請求項１５に記載の発明では、請求項１４に記載の情報表示装置において、前記遮光領域外側の曲線は、ｃを定数とするとき、ｒ＝ｋθ＋ｃを満たす螺旋形状を成すことを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の情報表示装置において、前記定数ｃが、前記遮光部材の半径方向における、前記遮光領域の幅であることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記空間光変調素子は縮小光学系を含むことを特徴とする。
請求項１８に記載の発明では、請求項１７に記載の情報表示装置において、前記縮小光学系は画素像の大きさが画素の配列ピッチの整数分の１になるよう設定されていることを特徴とする。
【００３９】
請求項１９に記載の発明では、請求項２ないし１８のいずれか１つに記載の情報表示装置において、光束の進行方向に向けて順に、照明光源、照明光の不要成分を除去するフィルタ、インテグレータ光学系から成る照明光学系を有し、さらにその後段に偏光ビームスプリッタを配置し、該偏光ビームスプリッタと前記照明光源との間の光束中に直線偏光板を配置し、該直線偏光板で直線偏光化された照明光は、前記偏光ビームスプリッタで反射され、該偏光ビームスプリッタの後段に配置した色分解プリズムによりＲＧＢ成分に色分解され、各色の照明光は該色分解プリズムの後段に近接配置された３枚の空間光変調素子を照明し、該３枚の空間光変調素子によって変調・反射され、該各反射光は前記色分解プリズムで合成され、前記偏光ビームスプリッタを透過して投影光学系に至り、該投影光学系によって前記空間光変調素子の各画素が投影表示されることを特徴とする
【００４０】
請求項２０に記載の発明では、請求項１９に記載の情報表示装置において、前記偏光ビームスプリッタと前記投影光学系の間に、画素ずらし手段を配置したことを特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項２０に記載の情報表示装置において、前記偏光ビームスプリッタの後段に中継結像レンズを配置し、前記空間光変調素子の表示画像を、前記画素ずらし手段近傍に結像させることを特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項１９ないし２１のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、前記偏光ビームスプリッタと前記投影光学系の間に配置されることを特徴とする。
【００４１】
請求項２３に記載の発明では、請求項１９ないし２１のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、前記インテグレータ光学系の後段に隣接して配置されることを特徴とする。
請求項２４に記載の発明では、請求項１９ないし２１のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、ライトバルブからなり、前記３枚の空間光変調素子と、前記色分解プリズムとの間に、それぞれ配置されることを特徴とする。
請求項２５に記載の発明では、請求項２４に記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、前記画素ずらし手段の直前に配置されることを特徴とする。
【００４２】
請求項２６に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、透明部材からなり、所望の幅と間隔で遮光マスク部を周期的に設けた無端ベルトを、駆動ローラ、および支持ローラで保持して、連続的に移動させる装置であることを特徴とする
請求項２７に記載の発明では、請求項１７または１８に記載の情報表示装置において、前記縮小光学系を含む空間光変調素子は透過型であることを特徴とする。
請求項２８に記載の発明では、請求項２７に記載の情報表示装置において、前記透過型の空間光変調素子の基板側に、凸レンズ面を外にした補助マイクロレンズを密着させ、該補助マイクロレンズの焦点位置を、前記縮小光学系の焦点の内、前記基板に近い側の焦点位置に一致させたことを特徴とする。
【００４３】
請求項２９に記載の発明では、請求項２７または２８に記載の情報表示装置において、少なくとも、光束の進行方向に向けて順に、照明光源、照明光の不要成分を除去するフィルタ、インテグレータ光学系から成る３原色別の３個の照明光学系と、さらに該照明光学系の後段に配置され前記３原色別に対応する３枚の透過型空間光変調素子と、該３枚の透過型空間光変調素子からの光束を合成する色分解プリズムと、該合成された光束をスクリーンに投影する投影光学系とを有し、前記照明光学系は前記３枚の透過型空間光変調素子を照明し、該３枚の透過型空間光変調素子によって変調された照明光は前記色分解プリズムでカラー画像用光束に合成され、前記投影光学系に至り、該投影光学系によって前記透過型空間光変調素子の各画素が前記スクリーンに投影表示されることを特徴とする。
【００４４】
請求項３０に記載の発明では、請求項２９に記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、前記インテグレータ光学系の後段に隣接して配置されることを特徴とする。
請求項３１に記載の発明では、請求項２９に記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、ライトバルブからなり、前記３枚の透過型空間光変調素子と、前記色分解プリズムとの間に、それぞれ配置されることを特徴とする。
請求項３２に記載の発明では、請求項２９に記載の情報表示装置において、前記遮光領域移動手段が、前記画素ずらし手段の直前に配置されることを特徴とする。
【００４５】
【実施の形態】
以下の説明では、空間光変調素子は特に断らない限り２次元配列のものを例にとるものとする。
図１は本発明を適用した画像表示装置の一例を示す概略図である。
同図において符号１０は遮光装置を示す。その他の符号は図３０に示した符号と同様である。なお、液晶パネルドライブ部９は遮光装置ドライブ部を兼ねるものとする。
液晶パネル４と遮光装置１０は光の進行方向に関して前後関係を逆にしても遮光の効果はほとんど同じなので、どちらにしても良い。
【００４６】
液晶パネルドライブ部９は、液晶パネル４の表示の制御を行うが、情報更新の制御に同期して、情報更新の画素列の位置に対応する遮光装置１０の所定の領域を遮光する制御も同時に行う。
情報更新の画素列と遮光領域との関係について以下に詳しく述べる。
【００４７】
図２、３、４は本発明の１実施形態を説明するための模式図である。
本実施形態においては、情報更新が画素列単位で行われるものとする。
図２は先頭画素列が情報更新を始めて間もないある瞬間を示し、図３は画像全体に遮光領域がかかった別のある瞬間を示し、図４は遮光領域の末尾列が情報更新を終了する少し前の瞬間を示している。
図２ないし４において符号１１は空間光変調素子、１２は複数の画素列からなる情報更新領域、１３は遮光領域、Ａは移動方向の矢印をそれぞれ示す。各図において、画素列等は実際の比率より大きく描いてある。以下の図においても同様である。
【００４８】
この実施形態は、Ａタイプの空間光変調素子にどちらかのシフト方式を適用した場合、あるいはどちらのシフト方式も適用しない場合、および、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合に対応している。空間光変調素子１１の画素列が現在情報更新中であるとする。このとき、空間光変調素子１１には全体的に光源からの光が入射しているが、遮光領域１３が図示しない遮光手段によって矢印Ａ方向に移動しながら光が遮られていく。遮光領域１３は情報更新領域１２に含まれる画素列より多めに遮光するように構成されており、当該画素列に隣接する画素列の一列もしくは複数列まで遮光する。遮光領域１３のうち、情報更新領域１２に対応する部分を有効領域と呼ぶ。
【００４９】
図２において、画像表示中の空間光変調素子１１で、例えば上側の画素列から画素列単位の情報更新が行われている。或る瞬間において先頭の画素列が情報更新を開始したとする。その開始の直前に先頭画素列を含む複数列に対応する領域を遮光領域１３によって光を遮断することにより、情報更新中の画素列の過渡状態を投影画面上に表示させないようにする。同図において、情報更新中の画素列が複数列になっても、先頭列が情報更新を終了していないので、遮光領域１３は複数の画素列を遮光している。
情報更新位置が移動するにしたがって、遮光領域も矢印Ａ方向に移動していく。このような移動を便宜上走査と呼ぶことにする。
【００５０】
図３において、情報更新領域１２が末尾列に達した後の状態を示す図である。情報更新領域１２は全画素列に拡がり、それに対して遮光領域１３も画像全体を含む領域になっている。画素ずらしが必要な場合は、画像全体が遮光されているこの期間に行われる。逆に、画素ずらしが終了するまでは画像全体が遮光された状態にしておく。
このようにして先頭の画素列が情報更新を終えると、遮光領域１３の上端縁が画像領域の上端部にかかり始め、先頭画素列から順次画像表示可能な状態にしていく。
【００５１】
図４において、末尾列が情報更新動作に入ったとき、先頭列から何列かは既に情報更新が終了しているが、それより下、同図に情報更新領域１２として示した末尾列に至る何列かはまだ情報更新中である。遮光領域１３は情報更新中の画素列の最上位列より若干上の列まで遮光している。したがって、末尾列が情報更新を終えた後わずかな時間差をもって遮光領域１３は画像領域から離れることになる。
【００５２】
以上のように、情報更新開始より早めに遮光開始をし、情報更新終了より遅めに遮光終了をするのは、遮光領域１３の端部の移動の位置精度を緩やかにするためである。上記位置精度を高く保てる構成であれば、情報更新開始と遮光開始、および情報更新終了と遮光終了を、ほぼ同時のタイミングで行っても良い。その方が、少しでも画像表示時間を長くできるので、光の利用効率が上がり、明るい画像を提供できる。
【００５３】
上記のような遮光を行う手段としては、例えば、ライトバルブと呼ばれる光シャッターがある。液晶を用いたライトバルブも利用できる。空間光変調素子と同様の液晶素子であるが、ライトバルブの場合は、中間の階調を持たせない明、暗の２値制御であるため、暗から明への変化を急激に立ち上げることができる。
光シャッターなどの場合、遮光できる領域は、空間光変調素子１１の領域と同じ範囲だけであるが、理解を容易にするため、固定サイズの遮光領域１３が移動するかのように示した。
図２ないし４に示す構成は、空間光変調素子が１次元の場合にも適用できる。すなわち、遮光領域の上下方向の幅を空間光変調素子の上下の幅に対応させて、所望の遮光時間を確保できる程度に狭くすればよい。
【００５４】
図５、６はさらに他の実施形態を説明するための図である。
両図において符号２２は複数の画素列からなる情報更新領域、２３は遮光領域をそれぞれ示す。
本実施形態は、Ｂタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用する場合に対応するものである。
図５は或る複数の画素列が情報更新中である状態を示している。このとき遮光装置１０は情報更新領域２２を含むライン状の領域を遮光領域２３としている。
【００５５】
情報更新の開始列は常に１列のみの構成と、２列、あるいは３列などの複数列が同時に情報更新を開始する構成が作れる。後者の構成を並列更新と呼ぶことにするが、詳細は後述する。ただし、情報更新開始は常に１列でも、その列の情報更新が終了しない内に次の列が情報更新を開始するので、情報更新中の画素列は、先頭列の情報更新開始の頃と、末尾列の情報更新終了の頃以外は常時複数列になる。
【００５６】
遮光領域２３は、情報更新中の画素列に隣接する画素列の、一列または複数列まで遮光するように構成しても良いし、情報更新中の画素列のみを遮光するように構成しても良い。それぞれの構成によって得られる効果は、前述の実施形態において示した効果と同様である。図６は情報更新領域２２が下方の画素列に移動した状態を示しており、遮光領域２３もそれに同期して走査し、情報更新中の画素列を遮光している。
前述の隣接画素列の並列更新の場合は、空間光変調素子の情報更新列の選択は画素列の飛び越しを行うが、遮光領域に関しては、遮光幅を対応する大きさに広げるだけで済む。
【００５７】
更新所要時間が、更新移行時間の２分の１以下の場合は、情報更新の開始画素列を２段にすることにより、全画像の更新時間を短縮することができる。情報更新の開始を複数段で同時に行う方式を、並列更新と呼ぶことにする。このような方式の場合でも本発明は適用しうる。この場合、表示画素列数は偶数であるものとする。
【００５８】
図７、８は２段の並列更新の場合の実施形態を説明するための図である。
図７は情報更新開始後間もない時点での状態を示す。図８は情報更新終了少し前の状態を示す。
両図において符号２４は複数の画素列からなる１段目の情報更新領域、２５は同じく２段目の情報更新領域、２６は１段目の情報更新領域２４に対応した遮光領域、２７は２段目の情報更新領域２５に対応した遮光領域をそれぞれ示す。
【００５９】
２段の並列更新の場合は、全画素列を上半分と下半分の２つのブロックに分け、それぞれのブロックに対し１段ずつ情報更新開始の列を割り当てる。どの画素列から情報更新を開始するかは任意であるが、例えば、１段目の情報更新開始列が上端から順に下方へ向かって移動する場合、２段目の情報更新開始列は画像中央部付近から下方へ向かって移動するようにすることができる。同時に情報更新される画素列がこのように離れている場合を離散配置と呼ぶことにする。
【００６０】
このようにすると、空間光変調素子の情報更新の制御も比較的容易にできることと、遮光領域の走査も１方向への連続移動なので制御が簡略化できる。
１段目と２段目に割り当てる情報更新すべき画素列は、全画素列を２等分して列数を同じにしてあるので、１段のみで情報更新する場合の半分の時間で情報更新が終わる。
それぞれの画素列の情報更新位置の移動に同期させて、遮光領域２６、遮光領域２７を順次走査させることによって、情報更新中の画像が表示されることがなくなる。遮光領域２６と２７の間は光透過領域としているが、光量損失を我慢すれば、両者の間も遮光領域として遮光領域を一体化することで装置構成が簡略化できる。
【００６１】
２段の例を取って説明したが、基本的には３段以上の複数段についても同様なことができる。これを一般的に言えば、ｎ、ｍを任意の正の整数として、空間光変調素子の画素列の列数をｎ×ｍ列とし、段数をｎ段に分け、同時に情報更新する列数を各段から１列ずつ計ｎ列とするとき、１つの段は画素列ｍ列ずつのブロックに分かれ、ｍ回の情報更新をすれば、１列ずつの情報更新に比べてｎ分の１の時間で、各ブロックが同時に情報更新を終了することができる。遮光領域もそれに合わせてｎ個のブロックに分けて走査する。
【００６２】
図９、１０、１１はさらに他の実施形態を説明するための図である。図９はプリズムのＡ面が光束に正対する少し前の状態を示す。図１０はＡ面が正対した状態から少し回転した状態を示す。図１１はプリズムがほぼ４５°回転した状態を示す。本実施形態はＢタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用する場合に対応している。
各図において符号４１は回転プリズム、４２は遮光マスク、４３は空間光変調素子上の遮光領域、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは回転プリズムの面、Ｒはプリズムの回転方向をそれぞれ示す。
【００６３】
回転プリズムは横断面が正多角形のものを用いる。正四角形か正六角形が最も使いやすい。この方式はかつて８ミリシネのフィルム連続送り用として用いられた方式である。
図では正四角形を用いる例で示す。正四角形の中心を通り、紙面に垂直な方向に回転軸を採る。照明すべき空間光変調素子１１の大きさが、１辺の長さｄの正方形であると仮定する。このとき、回転プリズム４１の大きさは、１辺の長さが例えばｄの２倍より大きいＤとし、厚さはほぼｄに等しくする。遮光マスクの大きさと、Ｄの大きさは１フィールドの時間に対する遮光時間の比との関係で定める。
【００６４】
図９に示すように、回転プリズム４１の左側から照明光束Ｌが来るものとする。照明光束Ｌの大きさは、上下方向は回転プリズムの対角線にほぼ等しくし、幅方向は上記ｄに等しくしておく。照明光束の中心を便宜上光軸Ｘと呼ぶことにする。回転プリズム４１の材質として高屈折率のガラスを用いた場合、回転プリズム４１のＡ面が光軸に正対した状態から、回転により４５°傾いたとき、対向するＣ面から出射する出射光束Ｌａのシフト量はほぼｄに等しくなるようにできる。ただし、光軸に対してＡ面が傾いている場合、隣接するＢ面、またはＤ面が光束の中に入っているので、光束は分割される。
本実施形態の場合もプリズムの各面に反射防止膜を設けることが必要である。
【００６５】
図９は、Ａ面に入った遮光マスク４３の陰が、空間光変調素子１１の上方から降りてくるように移動し、先頭列を遮光し始めた状態を示している。Ａ面より先行するＤ面に入った光束はその面と対向するＢ面から出射するので、同図に光束Ｌｄで示すように空間光変調素子１１の下方へ降りていくように移動する。このとき、光束Ｌｄはすでに空間光変調素子１１からはずれかけている。Ａ面とＤ面の境目の角部近傍に入射した光束Ｌは分割され、面によって異なる方向へ屈折されるので、それぞれの出射光は互いに離れた位置から出て行く。逆にＡ面とＤ面の互いに離れた特定の位置に入射した光が、Ｂ面とＣ面の境目の角部で隣接して出て行き、照明光束としてＬａとＬｄはあたかも一体の光束のように両者は連続している。
【００６６】
回転プリズムがさらに回転して、Ａ面が光軸に正対して後さらに若干傾いたとき、図１０に示すように、Ｂ面は、傾きの方向は逆であるが、光軸と平行な状態から若干傾いた状態になっている。このとき、光束Ｌは２分される。
空間光変調素子１１は、Ａ面を通った光束により下半分に遮光領域４３が移動し、また、Ｂ面を通った光束Ｌｂは、Ｄ面から出射するが、空間光変調素子１１よりかなり上方を通過し、照明には寄与していない。
【００６７】
図１１は回転プリズム４１がさらに回転し、Ａ面、およびＢ面が光軸と４５°の角度になった状態を示している。このとき遮光マスク４２の陰はＡ面とＢ面の境目の角部で２分割され、互いに入れ替わるように交叉して、空間光変調素子１１の上下に離れた位置を通るように出射する。したがって、空間光変調素子１１上に遮光領域４３は形成されず、このような時間帯はすべての画素列の表示期間になっている。
【００６８】
このようにして、回転プリズム４１の連続回転により、空間光変調素子１１は基本的に常時照明されていて、遮光領域４３が、回転プリズム４１の回転１回につき１度、上方から下方へ向けて移動して部分的な遮光を行う。必要があれば遮光マスクを複数設けて、前述の多段の並列更新に対応させることもできる。
遮光マスクの幅と、回転プリズムの１辺の長さＤは、画像表示装置の１フィールドの時間に対する遮光時間の比との関係で定めると述べたが、これは、同時シフト方式を採用する場合でも同じことがいえる。
【００６９】
図９ないし１１における遮光マスクの幅、すなわち上下方向の大きさをｄより大きくすることによって、図３に示すような遮光状態を作り出すことができる。遮光領域が空間光変調素子の上端あるいは下端を外れているとき、空間光変調素子全体が照明光束の領域中にあるように、Ｄを選べば所望の表示期間を確保することができる。
したがって、図９ないし１１に示した実施形態は、Ａタイプの空間光変調素子を用いる場合、および、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合にも対応している。
【００７０】
図１２はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号５０は遮光部材、５１は遮光マスク部、５２は光透過領域、５３は照明光束透過領域をそれぞれ示す。照明光束透過領域５３は空間光変調素子１１の有効領域と実質同等である。同図はＢタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用した場合に対応している。
遮光部材として、図では円板で表してあるが、多角形であっても一向に差し支えない。以下の図でも同様である。
遮光マスク部５１と光透過領域５２は遮光部材５０の円周方向に周期性を持って交互に配置されている。遮光部材５０の矢印Ａ方向の回転に伴い、遮光マスク部５１が照明光束透過領域５３を上から順に遮光していく。
【００７１】
同図（ａ）は遮光マスク部５１の上端縁５１ａが照明光束透過領域５３の左上端５３ａにさしかかったところを示し、このとき遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが照明光束透過領域５３の右上端５３ｄを覆っていなければならない。
【００７２】
同図（ｂ）は遮光マスク部５１の幅の中央部が照明光束透過領域５３のほぼ中央にさしかかったところを示している。このときは、所定の画素列数以上の画素列が遮光されていることになる。
【００７３】
同図（ｃ）は遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが照明光束透過領域５３の左下端５３ｂを超えたところを示す。このとき遮光マスク部５１の上端縁５１ａが照明光束透過領域５３の右下端５３ｃを覆っていなければならない。遮光マスク部５１は、１列、または複数列の所定の画素列数を覆うだけの幅が必要である。
また、図１２は照明光束透過領域５３にかかる遮光マスク部５１が１個である例を示しているが、前記並列更新に対応させて、離間して２つ以上設けるように変形することもできる。
【００７４】
図１３は遮光マスク部の移動に伴う画素列の遮光の様子を示す図である。
同図において符号５４は単一の画素列を示す。
この図では、画素列５４は空間光変調素子のほぼ中央部より上側の画素列であるとする。遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが矢印Ａの方向へ回転移動すると、同図（ａ）に示すように、画素列５４は左端から順に遮光されてゆき、同図（ｂ）を経て、同図（ｃ）に示すように、画素列のすべての画素が遮光される。
画素列５４が空間光変調素子のほぼ中央部より下側の画素列である場合には、遮光マスク部５１の下端縁５１ｂの傾斜方向が図１３に示した下端縁５１ａの傾斜方向とは逆になるので、画素列は右端から順に遮光される。
【００７５】
図１２において、遮光部材５０の直径をもっと大きくして、遮光マスク部の幅も大きくし、遮光マスク部５１が照明光束透過領域５３を同時にすべて覆えるようにすることによって、Ａタイプの空間光変調素子を用いる場合や、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合にも対応できる。なお、光透過領域５２と遮光マスク部５１の回転方向における角度比率は、画像表示の１フィールド内の、表示期間と遮光時間の関係で定める。
図９ないし１３に示す構成も空間光変調素子が１次元の場合に適用できる。
【００７６】
図１４はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において、符号５５は遮光部材、５６は遮光領域としての螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。矢印Ａは回転方向を示している。
遮光部材５５の遮光マスク部５６以外の部分は光透過領域である。
図１５は遮光部材の螺旋状の遮光マスク部による照明光束透過領域中の遮光状態を示す図である。符号５６ａは遮光マスク部のうち照明光束透過領域にかかっている部分によるライン状遮光部を示す。
【００７７】
両図とも、Ｂタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用した場合に対応している。ライン状遮光部５６ａは、上下の端縁が曲線になっているので、直線状に並んだ画素列を一部しか覆えない無効部分がある。そのため、ライン状遮光部５６ａには上記無効部分を加味した所定の幅が与えられており、それによって、複数の画素列が同時に遮光される。
【００７８】
螺旋の方程式として、ここでは円の中心からの動径の半径をｒとし、動径の移動角を時計回りにθ（単位：ラジアン）とし、ｋを定数としたとき、ｒ＝ｋθという式を満足するように定めるものとする。遮光マスク部は上記のように幅を有するので、幅の外側を規定する方程式と、内側を規定する方程式は相異なる。上記方程式を内側の曲線を規定する方程式であるものとする。
【００７９】
このとき、外側の曲線の方程式は、ｃを定数として、ｒ＝ｋθ＋ｃとする。ｃは遮光マスク部５６の半径方向の幅になる。ｃの値は遮光すべき複数の画素列の幅と、螺旋の曲率と、機構的誤差に対する余裕度とから適宜定める。なお、仮に角度の定数としてαを、α＝ｃ／ｋと置くと、上記方程式は、ｒ＝ｋθ＋ｋα＝ｋ（θ＋α）と変形できるので、外側の曲線は、内側の曲線を角度αだけ位相をずらせたものになる。
【００８０】
図１４で分かるように、ライン状遮光部５６ａをとってみると、その両端は中心からの距離が異なるので、ライン状遮光部５６ａを円弧と見なした場合の中心、いわゆる瞬時中心は遮光部材５５の回転中心Ｏから外れた位置Ｏ’にある。ただし、Ｏ’は実際の位置より離して表示してある。したがって、照明光束透過領域の左右方向の中心線を遮光部材の半径方向に一致させると、遮光マスクのラインが照明光束透過領域の上下の辺に対して傾くことになる。
【００８１】
これを防ぐためには、照明光束透過領域の左右方向の中心線を、瞬時中心Ｏ’からライン状遮光部５６ａの中点を通る直線Ｌ１に一致させると良い。瞬時中心Ｏ’からライン状遮光部５６ａの中点を通る直線Ｌ１と回転中心Ｏとの距離δは、螺旋の選ぶ部分によってもほとんど変わらないので、、螺旋の最外周部におけるライン状遮光部５６ａに対するδ０ですべてを代用しても良い。
図１５に示した照明光束透過領域５５は、左右方向の中心線Ｌ２から回転中心Ｏまでの距離が上記δ０になるように設定されている。
【００８２】
遮光部材５５の矢印Ａ方向への回転に伴う光透過領域と遮光マスク部の関係は同図の（ａ）から（ｄ）に向かって変化する。同図（ａ）ないし（ｄ）は遮光マスク部５６の始点５６ｓが、照明光束透過領域５３の右上端５３ｄに一致した時点を回転角度の初期位置０°として１００°回転するごとの状態を示している。本実施形態では同図（ｄ）に示す末尾列の遮光が終了すると、直ちに同図（ａ）に戻り、先頭列の遮光を開始する構成になっている。これは画素列の情報更新が休みなく連続的に行われる場合に対応している。そのため、図１４では螺旋を形成する遮光マスク部５６の、始点５６ｓから終点５６ｅで示す範囲の中心角はおよそ３３０°にしてあるが、どの画素列も画像を更新しない時間帯を設ける場合は上記中心角をもっと小さくする。
【００８３】
螺旋の方程式を前記のように定めたので、遮光部材５５の等速回転に伴い、固定半径に対する螺旋の交点の移動は等速になる。照明光束透過領域５３の左右の辺に平行な半径は前述のように偏心量δ０があるが、この値はあまり大きくないので、照明光束透過領域５３の左右の辺に対する速度もほぼ等速と見なせる。
【００８４】
この構成によれば、遮光部材５５を時計回りに回転させた場合、照明光束透過領域５３にかかるライン状遮光部５６ａは逐次的に上から下へ走査される。
遮光部材５５の直径をもっと大きくして、遮光マスク部５６の螺旋の幅を広げることで、照明光束透過領域５３を一時的に全部覆うこともできる。ただし、画像表示期間を確保する場合は、螺旋を形成する範囲の中心角を図１４の例より小さくする必要がある。
遮光部材５５は透明円板に遮光マスク部５６を設けることもできるし、例えば金属のような不透明な円板に光透過領域のみをくりぬいたものにすることもできる。
【００８５】
図１６は照明光束透過領域を一時的に全部覆うことのできる遮光部材の構成を示す図である。
図において符号５７は遮光部材、５８は螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。この図においても、照明光束透過領域の左右方向の中心線は、回転中心Ｏからδ０だけずらしてあるが図示は省略した。。
【００８６】
遮光マスク部５８の内側の曲線は、Ａ点の半径方向を角度の基準として、Ａ点から時計回りにＢ点までｒ＝ｋθ＋ｒ０の方程式に従う。ｒ０は回転中心Ｏから照明光束透過領域５３に最も近い距離に等しいか、それより前述の余裕の範囲で若干小さくしておく。Ｂ点における半径ｒ１は、回転中心Ｏから照明光束透過領域５３に最も遠い距離に等しいか、それより前述の余裕の範囲で若干大きくしておく。
【００８７】
外側の曲線は内側の曲線を、例えば、１８０°位相をずらせた構成になっている。
遮光マスク部５８の内側の曲線のＡ点から反時計回りにＣ点までは、半径ｒ０の円弧になっている。同様に外側の曲線のＢ点から反時計回りにＤ点までは、半径ｒ１の円弧になっている。したがって、内側の曲線のＡ点から反時計回りに外側の曲線のＤ点までは、遮光マスク部５８は、ｃ０＝ｒ１−ｒ０に等しい一定幅になっている。
【００８８】
この例の場合、外側の曲線の方程式はｒ＝ｋ（θ＋π）＋ｒ０＝ｋθ＋ｋπ＋ｒ０となる。ｋπ＝ｃとおくと、ｃは内側と外側の曲線の間隔になる。Ａ点における外側の曲線の半径ｒ２はθ＝０とおいて、ｒ２＝ｋπ＋ｒ０となる。図１６において、Ａ点からＢ点までの角度はπ＝１８０°より小さいので、ｒ１はｒ２より小さい。すなわち、ｃ０はｃより小さくなる。したがって、上記両曲線の間隔が、遮光領域の最大幅になるとは限らない。
【００８９】
本来は遮光部材５７が動いて、照明光束透過領域５３は固定であるが、理解を容易にするため、逆の関係で図には示した。
符号５３−１は照明光束透過領域５３に遮光マスク部５８が先頭列からかかり始めた位置、同５３−２は遮光マスク部５８が末尾列にかかる直前、同５３−３は先頭列が遮光領域から外れて表示可能になった位置、同５３−４は末尾列が遮光領域から外れる直前の位置、同５３−５は照明光束透過領域５３に遮光マスク部５８が全くかかっていない位置をそれぞれ示す。
【００９０】
上記の一定幅の区間では、照明光束透過領域５３はすべての画素列が遮光される。同時シフト方式で画像シフトを行う場合は、この区間が照明光束透過領域５３にかかっているときに行う。全画像遮光に必要な時間に合わせて上記一定幅の区間の長さ、すなわち対応する中心角を設定する。
遮光部材５７のＣ点から反時計回りにＢ点までは、遮光マスク部５８が途切れている。この区間は、照明光束透過領域５３が何も遮光されない区間であり、これまで説明してきた表示期間に当てる。表示期間として必要な時間に合わせてこの区間に対応する中心角を定める。
【００９１】
図１７はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号５９は遮光部材、６０は螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。遮光部材５９の遮光マスク部６０以外は光透過領域である。
本実施形態では照明光束透過領域５３に複数のライン状遮光部がかかっている。これは前述の並列更新の３段の遮光領域に対応した構成である。
照明光束透過領域５３の左右方向の中心線を回転中心Ｏからδ０だけずらすのは前記実施形態と同様である。
【００９２】
この構成の場合、常時３本のライン状遮光部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが照明光束透過領域５３の中にあり、遮光部材５７の矢印Ａ方向の回転に伴って、ライン状遮光部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは上から下へ移動する。ただし、過渡的に４本のライン状遮光部がかかることがある。すなわち、一番下のライン状遮光部の有効領域が照明光束透過領域５３を外れると、一番上から次のライン状遮光部の有効領域が出てくるが、前述の遮光マスク部の曲線部による無効部分が、照明光束透過領域５３の上下端にかかる場合である。図１７（ａ）はそのような状態を示している。
【００９３】
照明光束透過領域５３に、同時にかかるライン状遮光部を２本になるよう構成することももちろん容易である。
この実施形態ではＡタイプの空間光変調素子や、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合には対応できない。
【００９４】
図１８はさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号６１は遮光部材、６２、６３、６４は螺旋状の遮光マスク部を示す。
遮光マスク６２、６３、６４は互いに同形であり、相互に１２０°位相がずらしてある。
【００９５】
照明光束透過領域５３に対する遮光部材６１の使い方は前述の実施形態における遮光部材５７の使い方とほぼ同じである。両者の異なるところは、遮光領域が１段分を移動するのに要する遮光部材の回転角である。遮光部材５７は１回転を必要とするのに対し、遮光部材６１は３分の１回転で済む。したがって、遮光部材６０の単位時間当たりの回転数は遮光部材５７の３分の１で済むことになり、回転機構の構成が楽になる。
図１４ないし１８に示す構成も空間光変調素子が１次元の場合に適用できる。
【００９６】
図１９は本発明を適用した画像表示装置の実施形態を示す一部省略図である。
同図において符号６５は照明ランプ、６６は光学フィルタ、６７、６８はフライアイレンズアレイの対による照明分布均一化手段、６９は遮光装置としての遮光部材、７０は遮光部材の回転軸、７１は遮光領域、７２は直線偏光フィルタ、７３は偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳと称す）をそれぞれ示す。この図では色合成部、および投影光学系は図示を省略されている。
同図では遮光装置として、図１７で示した遮光部材５９で代表して示してあるが、画像表示装置に用いられる空間光変調素子のタイプや、シフト方式などの構成にあった遮光装置であれば、これまで説明したどの遮光装置を用いても良い。この点は以後の説明においても同様である。
【００９７】
遮光領域７１の左側、すなわち光源側の面は反射面になっている。よって前記反射面を照射する光は反射されて、同図の左方向に戻され、照明ランプ６５に至るようにした。照明ランプ６５に戻された光はランプ６５のリフレクタで再度反射されて再び同図の右方向に向かう。すなわち照明光となる。これにより、遮光された光を失うことなく照明光として再度利用できる光学系手段が得られる。これにより、遮光位置を移動させる手段によって、情報更新、あるいは画素ずらしによる画像ブレを回避する際に付随する遮光損失を低減する効果が得られる。
【００９８】
図２０はさらに他の実施形態を示す図である。
同図において７４は色分解プリズム、７５は空間光変調素子、７６は画素ずらし手段、７７は投影光学系である。同図の配置構成において、画素ずらし手段７６は、ＰＢＳ７３と投影光学系７７の間に設けられている。
同図は図１８の構成にさらに色合成光学系を付加した構成を示ている。
【００９９】
遮光装置６９を透過した光束は、直線偏光フィルタ７２で特定方向の直線偏光に整えられ、ＰＢＳ７３に入る。ＰＢＳの反射面では光束はすべて反射され、色分解プリズム７４に入射する。色分解プリズム７４の直交した色分解反射面を経た光束は、３色に分離されて対応する各空間光変調素子７５にそれぞれ至る。各空間光変調素子７５において、色別の画像情報によって変調されて反射された色別の光束は、空間光変調素子７５を出るまでに偏光方向を９０°回転させられる。ＰＢＳ７３に戻った光束は、偏光方向が９０°変わっているため今度はすべて透過し、画素ずらし手段７６によって所定のシフト量を与えられて投影光学系に至る。
【０１００】
直線偏光フィルタ７２は必須要素ではない。ＰＢＳに入射する光束が無偏光である場合でも、前記特定の偏光方向だけが反射し、その他は透過する。したがって、透過光が反射その他で迷光になることがないように吸収してやれば、直線偏光フィルタ７２は省略し得る。
空間光変調素子７５として、偏光方向を９０°回転させない方式のものを用いる場合は、各空間光変調素子７５の前面、もしくは、ＰＢＳ７３と色分解プリズム７４との間に１／４波長板を挿入しておけばよい。
【０１０１】
本実施形態を逐次シフト方式に適用する場合、照明光束が完全に平行光束である場合は画素ずらしが精度良く行える。しかし、実際の照明光学系では、なかなか精度の良い平行光束は得られない。空間光変調素子７５で画像情報を担った光束が平行光以外の光束を含んでいると、画素ずらし手段７６で画素ずらしするべき複数の画素列以外の画素列からの光束の一部まで画素ずらしを行ってしまい、画像の解像力を低下させることになる。そこで、空間光変調素子７５と画素ずらし手段７６の間を精度の良い平行光束にすることを考える。
【０１０２】
図２１はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において、符号７８はマイクロレンズアレイ素子を示す。
図２１は図２０における空間光変調素子７５と色分解プリズム７４の間にマイクロレンズアレイ素子７８を配置したものである。
マイクロレンズアレイ素子７８は空間光変調素子７５のすべての画素に個別に対応した微小レンズの集合体である。色分解プリズム７４を経てマイクロレンズアレイ素子７８に入射する光束は、概ねマイクロレンズアレイ素子７８の面に垂直な平行光ではあるが、その平行から外れた光束も含まれている。
【０１０３】
マイクロレンズアレイ素子７８は、その面に垂直に入射する光束を集光して空間光変調素子７５の光反射面に導き、変調を受けた後の反射光を、上記の面から垂直方向に出射させる。このとき、上記平行から外れた光束は空間光変調素子７５の光反射面に正しく導かれず、したがって、変調された反射光としては出てこない。
【０１０４】
画素ずらし手段７６へ入射する光束は、上記のように、マイクロレンズアレイ素子７８の面に垂直な方向に揃っているため、逐次シフト方式における画素ずらし手段のずらし動作の列と、空間光変調素子７５の情報更新画素列とが正しく対応し、画像の解像力低下を招くことがない。
本実施形態では、遮光装置６９と空間光変調素子７５がかなり離れているので、前記したように平行光束に乱れがあると情報更新中の画素列を正しく遮光できなくなる虞があるが、遮光領域を大きめに設定することで、解像力の低下を招くことはない。
【０１０５】
図２２はさらに他の実施形態を示す図である。
同図において、符号７９はライトバルブを示す。
図２２は、図２０における空間光変調素子７５と色分解プリズム７４の間に遮光装置としてのライトバルブ７９を配置し、遮光部材６９を割愛したものである。空間光変調素子７５の画素サイズは前述のように、画素ピッチの２分の１かそれ以下であるから、ライトバルブ７９が空間光変調素子７５に密着できなくても、十分近接させれば、空間光変調素子７５の各画素からの光束がけられることはない。
前期実施形態に示したようなマイクロレンズアレイ素子７８を、ライトバルブ７９の直前に重ねれば、両者の効果が同時に得られる。
【０１０６】
図２３はさらに他の実施形態を示す図である。
同図において、符号８０は中継結像レンズ、Ｉは中間結像された像を示す。
図２３は、空間光変調素子７５上の、遮光領域を移動させる手段として、照明光を遮光するのではなく、空間光変調素子７５からの画素を投影表示する投影光束内に配置する構成である。遮光領域を遮光すべき画素領域に精度良く一致させるため、空間光変調素子７５上の画素をレンズなどの結像光学系で、同図の像Ｉとして一回中間結像させる。
【０１０７】
たとえば、空間光変調素子７５と画素ずらし手段７６の間に中継結像レンズ８０を挿入し、空間光変調素子上の画素の像を中間像Ｉとして結像させる。中間像Ｉにおいて、照明光束は空間光変調素子７５を構成する画素単位に空間的に分離・集光された状態になるので、画素ずらし手段７６の画素ずらしの動作列と精度良く対応させることができる。画素ずらし手段７６の直近に配置された遮光装置６９の遮光領域も遮光すべき画素の位置と精度良く対応させることができる。光束の進行方向に見て、画素ずらし手段７６と遮光装置６９はこの順に示してあるが、遮光装置６９の遮光領域に余裕を持たせてある場合は、両者の前後関係は、どちらを前にしても構わない。
【０１０８】
図２４はさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号８１は遮光装置としてのライトバルブである。
図２４は投影光束内に遮光装置を設ける別なる構成として、空間光変調素子７５の画素列に対応したライトバルブ８１を、画素ずらし手段７６の直前に近接配置した構成である。ライトバルブ８１は光シャッターとして機能させる。
ライトバルブ８１に入射する光束は、画素ずらしが行われる前の光束であるから、空間光変調素子７５の像Ｉに近接して置かれれば、前述と同じ理由により、画素列の光束がけられることはない。
【０１０９】
図２５はさらに他の実施形態を示す一部省略図である。
同図において符号８２は遮光装置、８３は遮光ベルト、８４は遮光マスク部、８５は駆動ローラ、８６は支持ローラをそれぞれ示す。
遮光装置８２は、可撓性の透明部材に、所望の幅と間隔で遮光マスク部を周期的に設けた無端ベルトを、図示しない駆動軸に連結された駆動ローラ８５と、複数の支持ローラ８６で保持して、矢印Ａ方向に連続的に移動させる装置である。支持ローラ８６にはベルト張力調整機構を付けても良い。
【０１１０】
遮光ベルト８３の遮光マスク部８４は平行光束を横切るように上から下へ走査される。遮光マスク部８４は、図示しない照明光束透過領域の幅を遮光することができる長さと、複数の画素列を同時に遮光できる幅とを有している。この構成は、図５ないし８に示した実施形態に対応できる。また、遮光マスク部の幅を、全画素同時に遮光できるだけの大きさにすれば、図２ないし４に示した実施形態にも対応できる。
【０１１１】
図２６は本発明に用いられる画素ずらし対応の空間光変調素子の構成を示す図である。
同図において符号９０は空間光変調素子、９１は基板、９２は画素、９３はマイクロレンズアレイ９４、９５は透明接着層、９６はガラス板、９７は画素像をそれぞれ示す。
マイクロレンズアレイ９３は、その光軸が画素９２の中心に一致するように、個別対応に設けられている。
【０１１２】
画素９２はマイクロレンズアレイ９３の焦点距離の２倍よりやや遠くにおかれている。それによって、画素像９７は画素９２自身の２分の１ではなく、画素９２の配列ピッチの丁度２分の１の大きさで、ガラス板９６の中に結像するようになっている。すなわち、マイクロレンズアレイ９３の上記配置は空間光変調素子にとって縮小光学系になっている。縮小率は上記に限らず、画素像の大きさが画素の配列ピッチの３分の１、あるいは４分の１のように、一般的に整数分の１になるようにすることもできる。これをいくつにするかは、画素ずらしのシステムとの関わり合いで決めることになる。
画素９２の大きさを画素ピッチの整数分の１に構成しておけば、上記の縮小光学系が不要になることは明らかであるが、そのような構成にすると、光束の利用効率が極端に落ちるので、一般的には行われていない。
【０１１３】
マイクロレンズアレイ９３の焦点距離を上記のように設定すると、前面側から入射する平行光に近い光束は、マイクロレンズの焦点位置にほぼ収束したのち発散するので、光束は画素９２の全面を照射する。
空間光変調素子９０は、図２０ないし２４に示すような光学系に用いることができる。ただし、投影光学系７７や中継結像レンズ８０の物体面を画素像９７の有る平面に合わせておく必要がある。
空間光変調素子９０は反射型の例として説明したが、これが透過型の空間光変調素子であっても、それに対応した光学系を構成することによって、本発明を適用できることは明らかである。
【０１１４】
図２７は透過型空間光変調素子を用いるときの光学系の一例を示す図である。
同図において符号８７は補助マイクロレンズ、９８は補助マイクロレンズを含む透過型空間光変調素子、Ｌは入射平行光、Ｌ’は出射平行光をそれぞれ示す。
補助マイクロレンズ８７は、図２６に示す空間光変調素子９０の基板９１の側に、凸レンズ面を外にして密着して設けられている。
図の左側から入射する入射平行光Ｌは、補助マイクロレンズ８７によってそれ自身の焦点位置に収束する。このとき、収束光は収束の途中で画素９２を過不足なく照射する関係になるよう設定されている。そして、補助マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズ９３の左側の焦点位置に一致するよう設定されている。
【０１１５】
このように設定すると、入射平行光は画素を照射した後、焦点位置で一旦収束するが、そのまま発散光となりマイクロレンズ９３から出射する。出射光束Ｌ’はマイクロレンズ９３の焦点位置からの発散光なので、出射後は平行光となる。
画素９１とマイクロレンズ９３の関係は図２６に示したように定められているので、画素９１の縮小像９７は図２６に示したのと同じ関係で、画素ピッチの２分の１の大きさに結像する。出射平行光Ｌ’は縮小像である画素像９７を丁度包含する光束になっている。
したがって、このあとに画素ずらし素子を置けば、スクリーン上で図３１に示したような縮小像が得られる。
【０１１６】
図２８は透過型空間光変調素子を単色の画像投影装置に適用した例を示す図である。この構成では、図２０等に示した直線偏光フィルタ７２や偏光ビームスプリッタ７３は不要になる。
フライアイレンズ６７、６８による照明分布均一化手段を経て平行光となった照明光は遮光部材６９を経由したのち透過型空間光変調素子９８の補助マイクロレンズ８７に入射する。照明光は所定の屈折を受け出射する。
透過型空間光変調素子９８から出た光束Ｌ’は画素ずらし素子７６に入射し、これまで説明してきたような画素ずらし処理を受けて、投影光学系７７に入射する。投影レンズの焦点合わせは、透過型空間光変調素子９８の出射側端面近傍にできる縮小された画素像９７が、スクリーン上に丁度拡大結像するように調節しておく。
【０１１７】
図２９は透過型空間光変調素子をカラー画像投影装置に適用した例を示す図である。
この構成では画像表示素子毎に対応する色別の照明光源が必要になる。色分解プリズム７４に対し、３方向から６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂの３原色の照明光源で照らされた透過型空間光変調素子９８は、色別情報で光束を変調する。縮小光学系で画素ピッチの整数分の１に縮小分離された画素情報を含む３色の光束は、色分解プリズム７４で合成され、カラー画像となって遮光部材６９を経由して画素ずらし素子７６に入射する。投影レンズ７７の作用は図２８に示した単色投影装置の場合と同様である。
【０１１８】
空間光変調素子が透過型になっても、画素ずらしの時点での像の流れを表示させないようにする課題は同じなので、遮光領域移動手段の設置位置に関しても、共通な構成要素に関連した配置に関しては、基本的に反射型の空間光変調素子において示した構成が適用できる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、画像表示装置の情報更新中は画像表示をしないようにすることができる。また、画素ずらしを行う装置においても、画素ずらし中の画像を表示しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像表示装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の１実施形態を説明するための模式図である。
【図３】本発明の１実施形態を説明するための模式図である。
【図４】本発明の１実施形態を説明するための模式図である。
【図５】さらに他の実施形態を説明するための図である
【図６】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図７】２段の並列更新の場合の実施形態を説明するための図である。
【図８】２段の並列更新の場合の実施形態を説明するための図である。
【図９】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１０】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１２】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１３】遮光マスク部の移動に伴う画素列の遮光の様子を示す図である。
【図１４】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１５】遮光部材の螺旋状の遮光マスク部による照明光束透過領域中の遮光状態を示す図である。
【図１６】照明光束透過領域を一時的に全部覆うことのできる遮光部材の構成を示す図である。
【図１７】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１８】さらに他の実施形態を示す図である。
【図１９】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図２０】さらに他の実施形態を示す図である。
【図２１】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図２２】さらに他の実施形態を示す図である。
【図２３】さらに他の実施形態を示す図である。
【図２４】さらに他の実施形態を示す図である。
【図２５】さらに他の実施形態を示す一部省略図である。
【図２６】本発明に用いられる画素ずらし対応の空間光変調素子の構成を示す図である。
【図２７】透過型空間光変調素子を用いるときの光学系の一例を示す図である。
【図２８】透過型空間光変調素子を単色の画像投影装置に適用した例を示す図である。
【図２９】透過型空間光変調素子をカラー画像投影装置に適用した例を示す図である。
【図３０】空間光変調素子を使った画像表示装置の一例を示す図である。
【図３１】画素ずらしの一例を示す図である。
【図３２】行列状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
【図３３】ハニカム状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
【図３４】画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の関係を示す模式図である。
【図３５】時刻Ｔ５〜Ｔ６の期間は全ての画素が照明されないように遮光する状態を示す図である。
【図３６】図３５の斜線領域も遮光した状態を示す図である。
【図３７】画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の、図３４とは異なる関係を示す模式図である。
【図３８】図３７において画素ずらし領域を遮光する状態を説明するための図である。
【図３９】情報更新中の画素がすべて遮光される状態を示す図である。
【符号の説明】
１１空間光変調素子
１２画素、画素列
１３遮光領域
３１、３２プリズム
４１回転プリズム
４２遮光マスク
５０遮光部材
５１遮光マスク部
５３照明光束透過領域
８０中継結像レンズ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an information display device that displays information such as images and characters by shifting pixels.
[0002]
[Prior art]
FIG. 30 is a diagram showing an example of an image display device using a spatial light modulator.
In the figure, reference numeral 1 denotes a light source, 2 denotes a diffusion plate, 3 denotes a condenser lens, 4 denotes a liquid crystal panel as a spatial light modulator, 5 denotes a projection lens, 6 denotes a screen, 7 denotes a liquid crystal panel unit, 8 denotes a light source drive unit, Reference numeral 9 denotes a liquid crystal panel drive unit.
[0003]
The light emitted from the light source 1 driven by the light source drive unit 8 is made uniform by the diffusion plate, and is incident on the liquid crystal panel 4. The liquid crystal panel 4 is driven by the liquid crystal panel drive unit 9 to display a bright and dark pattern according to image information, and modulates incident light by the pattern to make the light enter the projection lens 5. The projection lens 5 projects the light and dark pattern displayed on the liquid crystal panel 4 onto a screen 6 to form an image. In this way, the image displayed on the liquid crystal panel as the spatial light modulator is enlarged and projected on the screen and displayed.
[0004]
Generally, the element size of a liquid crystal display element is larger than the element size of an imaging element such as a CCD. Therefore, for the same screen size, the number of pixels of the liquid crystal display element is smaller than that of the imaging element. Therefore, in order to display an image obtained using the image sensor with the same definition on the liquid crystal display device, a larger screen size is required, but the yield is deteriorated. It is difficult to make a liquid crystal panel with it.
[0005]
As one of the solutions to the problem, a number of image display method apparatuses have been filed in which the number of pixels is shifted from each other to increase the apparent number of pixels from the number of pixels of the spatial light modulator. There is also known a technique for shifting pixels using the action of polarizing transmitted light in a liquid crystal element (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0006]
FIG. 31 is a diagram illustrating an example of pixel shifting. The pixels of the projected image are not arranged closely but are displayed at a predetermined interval from each other at the top and bottom. This figure shows an example in which one pixel shift is performed in both the vertical and horizontal directions, that is, one shift is performed. There are several combinations of the order of shifting up and down and left and right. For example, the display state is shifted from the display state shown in FIG. Similarly, after the display state changes sequentially for FIGS. (C) and (d), the display state returns to the display state of FIG.
[0007]
When all the pixels are overlapped when the display state has been cycled for one cycle, the pixels do not overlap each other and are arranged so that no gap is formed. That is, the size of the pixel on the display surface is set to a half of the display pixel pitch. The display pixel size when an image is formed by two shifts is set to one third of the display pixel pitch. The same relationship as described above is required for the pixel size and the pixel pitch as components of the spatial light modulator.
[0008]
In an image display device using a piezoelectric element as a pixel shift element, there is an example in which the display problem during the pixel shift is solved by turning off the illumination light during the pixel shift operation (for example, see Patent Document 3). . However, it is difficult to turn on and off the light source at a high speed with a lamp, and the on / off operation of other semiconductor light sources involves a transient state and simultaneously blocks light, resulting in a large loss of light quantity.
[0009]
One operation example of the spatial light modulator will be described.
The image signal of each pixel constituting the spatial light modulator is updated in a line-sequential manner in pixel column units (or pixel row units). Looking at the time from the start to the end of the update, at the time when the update of the pixel sequence that has been started earlier is completed, the update of the last column is not completed. As soon as the display information of all the pixels in the column is updated, the image display is started sequentially. Therefore, at the time when the update of the first column is finished and the image is starting to be displayed, the display of the image is not started in the last column.
[0010]
In the case of performing the image shift display in such a display method, if a moving pixel is displayed, the pixel appears to be connected, and the image is blurred. Therefore, it is preferable that the pixel is shifted by performing the light shielding process during the image update so that the state in which the pixel is moving is not displayed.
[0011]
The problem here is that if the timing of the pixel shift is adjusted to, for example, the update timing of the first column, the pixels moved by the pixel shift are not displayed in the first column, but the update display of the image is started in the last column. Before the movement, the movement of the pixel is started. At that time, since the light is not shielded, the moving pixel can be seen. Or, conversely, if the pixel movement timing is matched with the update timing of the tail address, the pixel movement of the head address can be seen this time. In any case, it is necessary to prevent the image of the moving pixel from being displayed.
[0012]
FIG. 32 is a diagram showing a part of the spatial light modulators arranged in a matrix.
FIG. 33 is a diagram showing a part of the spatial light modulators arranged in a honeycomb shape.
In both figures, reference numeral 11 denotes a spatial light modulator, and reference numeral 12 denotes a pixel column.
If the pixels are shifted at a higher speed than the normal frame frequency and displayed, there is an effect that the pixels can be visually multiplied. When the image is shifted and displayed, the information density of the display image can be doubled by making the information of the individual pixels to be shifted and displayed different. Such a technique of shifting and displaying a pixel image is often referred to as pixel shifting or wobbling.
[0013]
As shown in FIGS. 32 and 33, when an image of each pixel is projected and displayed by using a spatial light modulator composed of a plurality of pixels which are arranged in a matrix or a honeycomb and can be independently modulated. By using a wobbling technique or a pixel shifting technique in an optical device for projecting the image of the pixel, the image of the pixel is shifted and projected, so that the apparent number of display pixels is larger than the number of pixels of the spatial light modulator. The technology is known.
[0014]
[Patent Document 1]
Patent No. 2813041 (page 2)
[Patent Document 2]
JP-A-7-36054 (pages 3 and 4, FIG. 6)
[Patent Document 3]
JP 2001-356411 (page 8, FIG. 4)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The problem with pixel-shifted display is that if the image of a pixel is displayed while the pixel is moving, the images will be connected and blurred. Therefore, it is desirable to process the moving pixel so that it is not displayed. For non-display, it is necessary to prevent light from the pixels from reaching the projection plane.
[0016]
A lamp light source is most often used for the above-described processing, but it is difficult to quickly turn on and off the lamp light source. Since the frame frequency of a normal display device is about 60 Hz, it is difficult to turn on and off the lamp light source faster than this. However, according to the method of blocking the lamp illumination light by optical means, the same effect as turning on and off the lamp light source can be obtained. However, this alone cannot hide the moving pixel.
[0017]
This is because, when performing the pixel shift display, the display information of all the pixels on the spatial light modulator may not be updated and displayed at the same time. That is, when the pixel information is updated line-sequentially in pixel column units, each of the period in which the information is displayed, the period in which the information is updated, and the period in which the updated information is displayed, The pixels do not match. For this reason, there is a problem that the pixel being moved is displayed or the light is shielded more than necessary by simply shielding the illumination light.
[0018]
FIG. 34 is a schematic diagram illustrating a relationship between information update timing of a pixel column and an information update period.
In the figure, the vertical axis indicates the pixel column position, the horizontal axis indicates time, and the information update period of the pixel column is indicated by oblique lines. When the pixel column to be updated shifts from the top to the bottom of the diagram, the information is updated. This shows how the timing is delayed. The information update start time of the first pixel column is T1, the end time is T2, and the information update start time of the last column is T3, and the end time is T4. T3> T1 and T4> T2. The oblique lines T1 to T3 are lines connecting the timing at which the head pixel of the pixel row starts information update.
[0019]
Here, the pixel shift period is preferably during the information update period, and if the pixel display moves after the information update is completed, the image will appear to be shifted. Therefore, FIG. 34 illustrates the pixel display movement start time as T5 and the end time as T6.
Hereinafter, for convenience of description, the time T3-T1 from the information update start time of the first pixel row to the information update start time of the last row is referred to as an update transition time, and the time required for information update is referred to as an update required time.
[0020]
It can be seen that the relationship of T5> T3 and T6 <T2 should be satisfied so that the pixel display movement period is during the information update period. However, since the illumination light irradiates the pixels of the spatial light modulator during the pixel display movement period, the image of the pixels is displayed.
In order to prevent the image of the pixel from being displayed, the pixel may be shielded during the pixel display movement period so that the illumination light does not illuminate the pixel.
[0021]
FIG. 35 is a diagram illustrating a state in which light is shielded so that all pixels are not illuminated during a period from time T5 to time T6.
In the same figure, the shaded area at times T5 to T6 is shown by hatching.
With this method, light shielding during the pixel movement period is achieved. However, there remains an unshielded area in the information update period. The area is indicated by another hatching. Since there is no display information in this area, if the pixel in that state is illuminated, an undesirable display may be made.
[0022]
That is, when the liquid crystal display changes from a bright state to a dark state, the liquid crystal element responds relatively quickly, so that there is no problem. Therefore, when changing from a dark state to a light state of a certain gradation, if the image display is started before the predetermined gradation can be changed, the gradation change will continue even after the display. . In addition, since there is a slight difference in response delay between the individual elements, instantaneous brightness unevenness occurs even between pixels that should finally show the same gradation.
[0023]
FIG. 36 is a diagram showing a state where the shaded area in FIG. 35 is also shielded from light.
Both the oblique lines T1-T3 and the oblique lines T2-T4 are included in the light shielding area.
The light shielding start time is T1, and the light shielding end time is T4. In FIG. 38, the light shielding area is hatched. If the light is shielded as shown in the figure, it is possible to prevent the pixel whose information is being updated from being displayed.
[0024]
The light shielding time in FIG. 36 is T4−T1, and all the pixels are turned off during the light shielding period. The problem with this light-shielding method is that the screen darkens due to light-shielding for a long time. In FIG. 36, the update of the display information is completed at time T2 in the first column of pixels, but is not displayed because the light is shielded. The displayed time is T4. Therefore, the display of the time T4-T2 is cut off. Similarly, in the last column of the pixels, the update of the display information is started at time T3, but since the light shielding is started at time T1, the display of the time T3-T1 is cut off.
[0025]
The relationship between the update transition time and the required update time varies depending on the type of liquid crystal element used. In the diagrams shown in FIGS. 34 to 33, the former is shorter than the latter, but the reverse is also possible. The problem in that case will be described.
[0026]
FIG. 37 is a schematic diagram illustrating a relationship between the information update timing of the pixel column and the information update period different from FIG.
In the figure, the reference numerals correspond to those in FIG.
In the figure, the update transition time is longer than the required update time. That is, at time T2 at which the first column has finished updating the information, information updating has been started up to some subsequent pixel columns, but the last column has not yet started updating the information. Therefore, in this liquid crystal element, a situation does not occur in which all pixel columns are updating information at the same time.
[0027]
If pixel shifting is to be performed on such a liquid crystal element in a time period from time T5 to time T6, pixel shifting is performed even on a pixel column being displayed as shown in FIG. The situation does not change wherever the timing of starting the pixel shift is adjusted.
[0028]
FIG. 38 is a view for explaining a state in which the pixel shift area in FIG. 37 is shielded from light.
In FIG. 38, the light shielding area is shown by hatching.
As is apparent from this figure, in addition to the light shielding of the pixel during image display, a part of the pixel column during the information update is not shielded.
[0029]
FIG. 39 is a diagram showing a state in which all pixels whose information is being updated are shielded from light.
If it is attempted to shield all the pixel areas during information updating, the state becomes substantially the same as that shown in FIG.
Here, for convenience of explanation, a type of spatial light modulator in which the update required time is longer than the update transition time shown in FIGS. 34 to 36 is referred to as an A type, and is updated from the update transition time shown in FIGS. A type of spatial light modulation device requiring a shorter time is referred to as a B type.
[0030]
So far, the solution of the problem corresponding to the method in which the pixel shift is performed on the entire screen at the same time has been described. However, a new method of the pixel shift has been proposed. It uses an optical path deflecting element having a number of rows substantially corresponding to the number of pixel rows of the spatial light modulating element, and moves the operation row of the optical path deflecting element in synchronization with updating information of the pixel row of the spatial light modulating element. It is a method. According to this method, the pixel shift is performed for each pixel row for the pixel row whose information is being updated, and the pixel shift is completed during the information update time.
[0031]
Even in an image display device using such a method, as long as the light source system is turned on and off in order to shield the pixel column during information updating, the entire screen is simultaneously shielded, so that the problems described above have been solved. I can't avoid it.
Since there are two types of pixel shifting as described above, when discriminating between them, a method of performing pixel shifting on all images at the same time is called a simultaneous shift method, and a method of performing pixel shifting on a pixel column basis is called a sequential shift method. I will call it.
[0032]
The present invention provides a pixel-shifted display, regardless of whether or not the spatial light modulation element, even when the information update timing is shifted by the pixel row, so that the image of the pixel row during the information update is not displayed, It is an object of the present invention to provide an information display device having a light-shielding area moving unit capable of shielding light with high light use efficiency and high light-shielding accuracy.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in an information display device that displays an image of a spatial light modulation element including a plurality of pixels that can be independently modulated, the information display device is configured such that at least a pixel area during information update is not displayed. It is characterized by having light shielding means for shielding the pixel area.
According to a second aspect of the present invention, in the information display device according to the first aspect, the light shielding unit includes a light shielding region moving unit that moves at least a light shielding region that shields the pixel region.
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in the information display device according to the second aspect, the spatial light modulation elements are two-dimensionally arranged, and the light shielding unit is used for moving the pixel area during the information update. It is characterized by having a light shielding area moving means for moving the light shielding area synchronously.
According to a fourth aspect of the present invention, in the information display device according to the third aspect, the light-shielding area moving unit moves the light-shielding area such that only the pixel area whose information is being updated is light-shielded. And
According to a fifth aspect of the present invention, in the information display device according to the third or fourth aspect, a pixel of the spatial light modulation element whose information is updated is a pixel column of the two-dimensionally arranged plurality of pixels. The unit is a unit, and a position at which information updating is started is sequentially moved to an adjacent pixel row.
[0035]
According to a sixth aspect of the present invention, in the information display device according to the fifth aspect, a plurality of pixel rows at the same time from which information update of the spatial light modulator starts to be updated.
According to a seventh aspect of the present invention, in the information display device according to the sixth aspect, the plurality of pixel columns for which information updating is started simultaneously are adjacent to each other.
According to an eighth aspect of the present invention, in the information display device according to the sixth aspect, the pixel rows for which information is simultaneously updated are discretely arranged.
[0036]
According to a ninth aspect of the present invention, in the information display device according to the seventh aspect, n and m are arbitrary positive integers, and the number of pixel columns of the spatial light modulator is n × m. When the number of columns to start updating is n, the pixel column is divided into n blocks of m columns, and a column for starting information updating is assigned to each block one by one.
According to a tenth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to ninth aspects, the light shielding area moving means is a light valve.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to ninth aspects, the light shielding area moving means has a rotating prism having a center of a regular polygon as a rotation axis. Features.
[0037]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to ninth aspects, the light-shielding area moving means is configured such that the light-shielding area and the transmission area are alternately and periodically arranged in a circumferential direction. It is characterized by being a rotating means of the light shielding member.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to ninth aspects, the light-shielding region moving means may include a light-shielding member provided with a spiral light-shielding region in an illumination light flux transmitting region. It is a rotating means.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the information display device according to the thirteenth aspect, the curve inside the light shielding area has a distance r from a rotation center of the light shielding member, a circumferential angle θ (rad), When the coefficient is k, a spiral shape satisfying r = kθ is formed.
[0038]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the information display device according to the fourteenth aspect, the curve outside the light shielding region has a spiral shape that satisfies r = kθ + c when c is a constant.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the information display device according to the fifteenth aspect, the constant c is a width of the light shielding region in a radial direction of the light shielding member.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the first to sixteenth aspects, the spatial light modulator includes a reduction optical system.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the information display device according to the seventeenth aspect, the reduction optical system is set such that a size of a pixel image is an integer fraction of a pixel arrangement pitch. And
[0039]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to eighteenth aspects, the illumination light source, the filter for removing unnecessary components of the illumination light, and the integrator are sequentially arranged in the traveling direction of the light beam. It has an illumination optical system comprising an optical system, further arranges a polarizing beam splitter in a subsequent stage, arranges a linear polarizing plate in a light beam between the polarizing beam splitter and the illumination light source, and linearly sets the linear polarizing plate with the linear polarizing plate. The polarized illumination light is reflected by the polarization beam splitter, and is separated into RGB components by a color separation prism disposed downstream of the polarization beam splitter. The illumination light of each color is disposed close to the rear of the color separation prism. The three spatial light modulators thus illuminated are modulated and reflected by the three spatial light modulators, and each of the reflected lights is synthesized by the color separation prism, and Transmitted through the beam splitter reaches the projection optical system, each pixel of the spatial light modulator, characterized in that it is projected and displayed by the projection optical system
[0040]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the information display device according to the nineteenth aspect, a pixel shifting means is arranged between the polarization beam splitter and the projection optical system.
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the information display device according to the twentieth aspect, a relay imaging lens is disposed downstream of the polarization beam splitter, and a display image of the spatial light modulation element is positioned near the pixel shifting unit. It is characterized in that an image is formed.
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the nineteenth to twenty-first aspects, the light shielding area moving unit is disposed between the polarization beam splitter and the projection optical system. It is characterized by.
[0041]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the nineteenth to twenty-first aspects, the light-shielding area moving unit is arranged adjacent to a rear stage of the integrator optical system. And
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the nineteenth to twenty-first aspects, the light-shielding area moving means includes a light valve, and the three spatial light modulation elements; It is characterized by being arranged between the color separation prisms.
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the information display device according to the twenty-fourth aspect, the light-shielding region moving means is disposed immediately before the pixel shifting means.
[0042]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the information display device according to any one of the second to ninth aspects, the light-shielding region moving means is made of a transparent member, and the light-shielding mask portion is periodically formed with a desired width and interval. Is a device that continuously moves an endless belt that is provided by a drive roller and a support roller, while continuously holding the endless belt.
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the information display device according to the seventeenth or eighteenth aspect, the spatial light modulator including the reduction optical system is of a transmission type.
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the information display device according to the twenty-seventh aspect, an auxiliary microlens having a convex lens surface outside is closely attached to the substrate side of the transmissive spatial light modulator, and the auxiliary microlens is provided. Is made to coincide with the focal position on the side closer to the substrate among the focal points of the reduction optical system.
[0043]
According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the information display device according to the twenty-seventh or the twenty-eighth aspect, at least the illumination light source, the filter for removing unnecessary components of the illumination light, and the integrator optical system are arranged at least sequentially in the traveling direction of the light flux. Three illumination optical systems for the three primary colors, three transmission spatial light modulation elements disposed downstream of the illumination optical system and corresponding to the three primary colors, and the three transmission spatial light modulation elements And a projection optical system for projecting the synthesized light beam onto a screen, wherein the illumination optical system illuminates the three transmission-type spatial light modulators. Illumination light modulated by the transmission type spatial light modulators is combined into a color image light beam by the color separation prism, reaches the projection optical system, and the projection optical system controls each pixel of the transmission type spatial light modulator. But Characterized in that it is projected and displayed on the serial screen.
[0044]
According to a thirtieth aspect of the present invention, in the information display device according to the thirty-ninth aspect, the light-shielding region moving means is arranged adjacent to a rear stage of the integrator optical system.
According to a thirty-first aspect of the present invention, in the information display device according to the thirty-ninth aspect, the light-shielding area moving means includes a light valve, and the three transmissive spatial light modulators and the color separation prism are connected to each other. It is characterized in that they are arranged in between.
According to a thirty-second aspect of the present invention, in the information display device according to the thirty-ninth aspect, the light-shielding area moving means is arranged immediately before the pixel shifting means.
[0045]
Embodiment
In the following description, a spatial light modulation element is assumed to be a two-dimensional array unless otherwise specified.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an image display device to which the present invention is applied.
In the figure, reference numeral 10 denotes a light shielding device. Other reference numerals are the same as those shown in FIG. Note that the liquid crystal panel drive unit 9 also serves as a light shielding device drive unit.
Even if the liquid crystal panel 4 and the light-shielding device 10 are reversed in the front-rear relationship with respect to the traveling direction of light, the light-shielding effect is almost the same, so that either one may be used.
[0046]
The liquid crystal panel drive unit 9 controls the display of the liquid crystal panel 4, and simultaneously controls the light shielding of a predetermined area of the light shielding device 10 corresponding to the position of the pixel column of the information update in synchronization with the control of the information update. Do.
The relationship between the pixel row for updating information and the light-shielding region will be described in detail below.
[0047]
FIGS. 2, 3, and 4 are schematic views for explaining one embodiment of the present invention.
In the present embodiment, it is assumed that the information is updated on a pixel column basis.
FIG. 2 shows a moment when the head pixel row has just started updating the information, FIG. 3 shows another moment when the light-blocking area has been applied to the entire image, and FIG. Shows the moment just before you.
2 to 4, reference numeral 11 denotes a spatial light modulator, 12 denotes an information update area including a plurality of pixel rows, 13 denotes a light shielding area, and A denotes an arrow in a moving direction. In each of the drawings, pixel rows and the like are drawn larger than the actual ratio. The same applies to the following drawings.
[0048]
This embodiment is based on the case where either of the shift methods is applied to the A-type spatial light modulator or the case where neither of the shift methods is applied, and the case where the simultaneous shift method is applied to the B-type spatial light modulator. It corresponds to. It is assumed that the pixel array of the spatial light modulator 11 is currently updating information. At this time, the light from the light source is totally incident on the spatial light modulator 11, but the light is blocked while the light-blocking region 13 moves in the direction of arrow A by the light-blocking means (not shown). The light-blocking region 13 is configured to block light more than the pixel columns included in the information update region 12, and blocks one or more pixel columns adjacent to the pixel column. The portion of the light-shielded area 13 corresponding to the information update area 12 is called an effective area.
[0049]
In FIG. 2, in the spatial light modulation element 11 during image display, for example, information is updated in pixel row units from the upper pixel row. It is assumed that the head pixel row starts updating information at a certain moment. Immediately before the start, the region corresponding to a plurality of columns including the first pixel column is shielded from light by the light-shielding region 13, so that the transient state of the pixel column during which information is being updated is not displayed on the projection screen. In the figure, even when the number of pixel rows being updated becomes plural, the light-blocking region 13 blocks the plurality of pixel rows because the head row has not finished updating the information.
As the information update position moves, the light shielding area also moves in the direction of arrow A. Such a movement is referred to as scanning for convenience.
[0050]
FIG. 4 is a diagram illustrating a state after the information update area 12 reaches a tail row in FIG. 3. The information update area 12 extends to all pixel columns, while the light-shielded area 13 is an area including the entire image. If pixel shifting is required, it is performed during this period when the entire image is shielded. Conversely, the entire image is kept shielded until pixel shifting is completed.
When the information of the first pixel row is updated in this way, the upper edge of the light-blocking area 13 starts to cover the upper end of the image area, and the image is sequentially displayed from the first pixel row.
[0051]
In FIG. 4, when the last column enters the information update operation, information updating has already been completed for some columns from the first column, but below that, the information reaches the last column shown as the information update area 12 in FIG. Some columns are still being updated. The light-blocking region 13 blocks light up to a row slightly above the top row of the pixel row whose information is being updated. Therefore, the light-shielding region 13 separates from the image region with a slight time difference after the end column has finished updating the information.
[0052]
As described above, the reason why the shading is started earlier than the start of the information update and the shading is ended later than the end of the information update is to loosen the positional accuracy of the movement of the end of the light-shielded area 13. As long as the position accuracy can be kept high, the information update start and the light-shield start, and the information update end and the light-shield end may be performed at almost the same timing. In that case, the image display time can be lengthened even a little, so that the light use efficiency is increased and a bright image can be provided.
[0053]
As a means for performing such light shielding, for example, there is an optical shutter called a light valve. Light valves using liquid crystals can also be used. A liquid crystal element similar to the spatial light modulator, except that the light valve has a bright and dark binary control that does not have an intermediate gradation, so the change from dark to bright must be sharply ramped up. Can be.
In the case of an optical shutter or the like, the light can be shielded only in the same area as the area of the spatial light modulator 11, but for ease of understanding, the light shielding area 13 of a fixed size is shown as if it moves.
The configurations shown in FIGS. 2 to 4 can also be applied to the case where the spatial light modulator is one-dimensional. In other words, the width of the light-shielding region in the up-down direction may be narrowed so that a desired light-shielding time can be ensured in accordance with the up-down width of the spatial light modulator.
[0054]
5 and 6 are views for explaining still another embodiment.
In both figures, reference numeral 22 denotes an information update area composed of a plurality of pixel rows, and reference numeral 23 denotes a light shielding area.
This embodiment corresponds to a case where a sequential shift method is applied to a B-type spatial light modulation element.
FIG. 5 shows a state where a plurality of pixel columns are updating information. At this time, the light-shielding device 10 sets the linear area including the information update area 22 as the light-shielding area 23.
[0055]
A configuration in which the information update start column is always only one column, and a configuration in which a plurality of columns such as two or three columns simultaneously start information update can be created. The latter configuration will be referred to as parallel update, and will be described later in detail. However, even if the information update is always started in one column, the next column starts updating the information before the information updating of the column is completed, so that the pixel column whose information is being updated has a time when the information updating of the first column starts. Except at the end of updating the information in the last column, there are always multiple columns.
[0056]
The light-blocking region 23 may be configured to block light up to one or more of the pixel columns adjacent to the pixel column whose information is being updated, or may be configured to block only the pixel column whose information is being updated. good. The effect obtained by each configuration is the same as the effect shown in the above-described embodiment. FIG. 6 shows a state in which the information update area 22 has moved to the lower pixel row, and the light-shielding area 23 also scans in synchronization therewith to shield the pixel row whose information is being updated.
In the case of the parallel update of the adjacent pixel rows described above, the selection of the information update row of the spatial light modulator is performed by skipping the pixel rows, but the light-shielding area only needs to be enlarged to a corresponding size.
[0057]
When the update required time is equal to or less than half of the update transition time, the update time of all images can be reduced by setting the information update start pixel row to two stages. A method of simultaneously starting information updating in a plurality of stages will be referred to as parallel updating. The present invention can be applied to such a system. In this case, it is assumed that the number of display pixel columns is an even number.
[0058]
FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining an embodiment in the case of two-stage parallel updating.
FIG. 7 shows a state immediately after the start of the information update. FIG. 8 shows a state shortly before the end of the information update.
In both figures, reference numeral 24 denotes a first-stage information update area composed of a plurality of pixel columns, 25 denotes a second-stage information update area, 26 denotes a light-shielding area corresponding to the first-stage information update area 24, and 27 denotes a 2 The light-shielded areas corresponding to the information update area 25 at the level are shown.
[0059]
In the case of a two-stage parallel update, the entire pixel column is divided into two blocks of an upper half and a lower half, and a column for information update start is assigned to each block one stage at a time. It is arbitrary from which pixel column the information update is started. For example, when the information update start column of the first stage moves downward sequentially from the upper end, the information update start column of the second stage is located at the center of the image. It can be made to move downward from the vicinity. A case in which the pixel columns for which information is updated at the same time are separated in this manner is referred to as a discrete arrangement.
[0060]
In this way, the control of updating the information of the spatial light modulator can be made relatively easy, and the scanning of the light-shielded area is also continuously moved in one direction, so that the control can be simplified.
Since the pixel rows to be updated in the first and second rows have the same number of rows by dividing all the pixel rows into two equal parts, the information is updated in half the time required to update information in only one row. Ends.
By sequentially scanning the light-shielding region 26 and the light-shielding region 27 in synchronization with the movement of the information update position of each pixel column, an image whose information is being updated is not displayed. Although the light-transmitting region is provided between the light-shielding regions 26 and 27, if the light amount loss is tolerated, the device configuration can be simplified by integrating the light-shielding region between them as a light-shielding region.
[0061]
Although the description has been made taking the example of two stages, the same can be basically applied to a plurality of stages of three or more stages. Generally speaking, n and m are arbitrary positive integers, the number of pixel columns of the spatial light modulator is n × m, the number of stages is divided into n, and the number of columns for which information is updated at the same time is When each row has a total of n columns, one row is divided into blocks each having m pixel rows, and if the information is updated m times, it is 1 / n of the information update of each row. In time, each block can finish updating information at the same time. The light shielding area is also scanned in n blocks in accordance with the light shielding area.
[0062]
FIGS. 9, 10, and 11 are diagrams for explaining still another embodiment. FIG. 9 shows a state where the surface A of the prism is slightly before the light beam. FIG. 10 shows a state in which the plane A has been slightly rotated from the state in which the plane A faces directly. FIG. 11 shows a state where the prism is rotated by approximately 45 °. This embodiment corresponds to a case where a sequential shift method is applied to a B-type spatial light modulation element.
In each figure, reference numeral 41 denotes a rotating prism, 42 denotes a light shielding mask, 43 denotes a light shielding area on the spatial light modulator, A, B, C, and D denote surfaces of the rotating prism, and R denotes a rotation direction of the prism.
[0063]
A rotating prism having a regular polygonal cross section is used. A square or hexagon is the easiest to use. This method is a method used for continuous feeding of 8 millicine films.
The figure shows an example using a square. The axis of rotation is taken in the direction perpendicular to the plane of the paper, passing through the center of the square. It is assumed that the size of the spatial light modulator 11 to be illuminated is a square with a side length d. At this time, the size of the rotating prism 41 is D whose length of one side is larger than, for example, twice d, and the thickness is substantially equal to d. The size of the light-shielding mask and the size of D are determined by the relationship between the ratio of the light-shielding time to the time of one field.
[0064]
As shown in FIG. 9, it is assumed that the illumination light beam L comes from the left side of the rotating prism 41. The size of the illuminating light beam L is set substantially equal to the diagonal line of the rotating prism in the up-down direction, and equal to d in the width direction. The center of the illumination light beam is referred to as an optical axis X for convenience. When glass having a high refractive index is used as the material of the rotating prism 41, when the surface A of the rotating prism 41 is inclined 45 ° by rotation from a state directly facing the optical axis, the emitted light beam La emitted from the facing C surface is rotated. Can be made substantially equal to d. However, when the plane A is inclined with respect to the optical axis, the light is split because the adjacent planes B and D are included in the light.
Also in the case of this embodiment, it is necessary to provide an antireflection film on each surface of the prism.
[0065]
FIG. 9 shows a state in which the shade of the light-shielding mask 43 that has entered the surface A moves so as to descend from above the spatial light modulator 11, and the head row has begun to be shielded. Since the light beam entering the surface D preceding the surface A is emitted from the surface B facing the surface, the light beam moves down the spatial light modulator 11 as indicated by the light beam Ld in FIG. At this time, the light beam Ld is already coming off the spatial light modulator 11. The light beam L incident near the corner of the boundary between the A-plane and the D-plane is split and refracted in different directions by the plane, so that the respective outgoing lights exit from positions apart from each other. Conversely, light that has entered the specific positions on the A and D planes that are separated from each other exits adjacently at the corner of the boundary between the B and C planes, and La and Ld are used as illumination light fluxes as if they were integrated light fluxes. So both are continuous.
[0066]
As shown in FIG. 10, when the rotating prism is further rotated and the surface A is slightly tilted after facing the optical axis, the surface B is in a state parallel to the optical axis although the direction of the tilt is opposite as shown in FIG. It is in a state of being slightly inclined from. At this time, the light beam L is divided into two.
In the spatial light modulator 11, the light shielding area 43 moves to the lower half by the light beam passing through the surface A, and the light beam Lb passing through the surface B exits from the surface D, but is considerably higher than the spatial light modulator 11. And does not contribute to lighting.
[0067]
FIG. 11 shows a state in which the rotating prism 41 is further rotated, and the plane A and the plane B are at an angle of 45 ° with the optical axis. At this time, the shadow of the light-shielding mask 42 is divided into two at the corner of the boundary between the surface A and the surface B, intersects so as to be interchanged, and is emitted so as to pass through a position vertically separated from the spatial light modulator 11. Therefore, the light-shielding region 43 is not formed on the spatial light modulation element 11, and such a time period is a display period of all the pixel columns.
[0068]
In this way, the spatial light modulation element 11 is basically constantly illuminated by the continuous rotation of the rotating prism 41, and the light-shielding region 43 is shifted from above to below once per rotation of the rotating prism 41. Move to perform partial shading. If necessary, a plurality of light-shielding masks can be provided to cope with the above-described multi-stage parallel updating.
It has been described that the width of the light-shielding mask and the length D of one side of the rotating prism are determined in relation to the ratio of the light-shielding time to the time of one field of the image display device. But the same can be said.
[0069]
By making the width of the light-shielding mask in FIGS. 9 to 11, that is, the size in the vertical direction larger than d, a light-shielding state as shown in FIG. 3 can be created. When the light-shielding region is off the upper end or the lower end of the spatial light modulator, a desired display period can be secured by selecting D so that the entire spatial light modulator is in the region of the illumination light flux.
Therefore, the embodiments shown in FIGS. 9 to 11 correspond to the case where the A-type spatial light modulator is used and the case where the simultaneous shift method is applied to the B-type spatial light modulator.
[0070]
FIG. 12 is a diagram for explaining still another embodiment.
In the figure, reference numeral 50 denotes a light shielding member, 51 denotes a light shielding mask portion, 52 denotes a light transmission area, and 53 denotes an illumination light flux transmission area. The illumination light beam transmitting area 53 is substantially equivalent to the effective area of the spatial light modulator 11. This figure corresponds to the case where the sequential shift method is applied to the B type spatial light modulator.
Although the light-shielding member is shown as a disk in the figure, it may be a polygonal shape. The same applies to the following figures.
The light-shielding mask portions 51 and the light-transmitting regions 52 are alternately arranged in the circumferential direction of the light-shielding member 50 with periodicity. As the light-blocking member 50 rotates in the direction of arrow A, the light-blocking mask section 51 blocks the illumination light beam transmitting area 53 in order from the top.
[0071]
FIG. 7A shows that the upper edge 51 a of the light-shielding mask portion 51 is approaching the upper left end 53 a of the illumination light beam transmitting area 53, and the lower edge 51 b of the light-shielding mask portion 51 is at the upper right edge of the illumination light beam transmitting area 53. 53d must be covered.
[0072]
FIG. 5B shows a state where the center of the width of the light-shielding mask portion 51 is almost at the center of the illumination light flux transmitting region 53. At this time, pixel rows equal to or more than a predetermined number of pixel rows are shaded.
[0073]
FIG. 5C shows a state where the lower end edge 51 b of the light shielding mask portion 51 exceeds the lower left end 53 b of the illumination light beam transmitting area 53. At this time, the upper end edge 51a of the light shielding mask portion 51 must cover the lower right end 53c of the illumination light beam transmitting area 53. The light-shielding mask portion 51 needs to have a width enough to cover one or a plurality of predetermined pixel columns.
FIG. 12 shows an example in which the number of the light-shielding mask portions 51 pertaining to the illumination light beam transmitting area 53 is one, but it may be modified to provide two or more separated light-shielding portions in correspondence with the parallel updating. .
[0074]
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which a pixel column is shielded from light as the light-shielding mask moves.
In the figure, reference numeral 54 indicates a single pixel column.
In this figure, it is assumed that the pixel row 54 is a pixel row above the substantially central portion of the spatial light modulator. When the lower edge 51b of the light-shielding mask portion 51 rotates and moves in the direction of arrow A, as shown in FIG. 2A, the pixel columns 54 are sequentially shielded from the left end, and then pass through FIG. As shown in (c), all the pixels in the pixel column are shielded from light.
When the pixel row 54 is a pixel row substantially lower than the center of the spatial light modulator, the inclination direction of the lower edge 51b of the light shielding mask portion 51 is opposite to the inclination direction of the lower edge 51a shown in FIG. Therefore, the pixel columns are shielded in order from the right end.
[0075]
In FIG. 12, by increasing the diameter of the light-shielding member 50 and the width of the light-shielding mask portion so that the light-shielding mask portion 51 can simultaneously cover all of the illumination light beam transmitting regions 53, the A-type spatial light can be obtained. It is possible to cope with a case where a modulation element is used or a case where a simultaneous shift method is applied to a B-type spatial light modulation element. Note that the angle ratio of the light transmitting region 52 and the light shielding mask 51 in the rotation direction is determined by the relationship between the display period and the light shielding time within one field of image display.
The configurations shown in FIGS. 9 to 13 are also applicable when the spatial light modulator is one-dimensional.
[0076]
FIG. 14 is a diagram for explaining still another embodiment.
In the figure, reference numeral 55 denotes a light shielding member, and 56 denotes a spiral light shielding mask portion as a light shielding region. Arrow A indicates the direction of rotation.
The portion other than the light shielding mask portion 56 of the light shielding member 55 is a light transmitting region.
FIG. 15 is a diagram showing a light shielding state in an illumination light flux transmitting region by a spiral light shielding mask portion of the light shielding member. Reference numeral 56a indicates a linear light-shielding portion formed by a portion of the light-shielding mask portion that covers the illumination light flux transmitting region.
[0077]
Both figures correspond to the case where the sequential shift method is applied to the B-type spatial light modulator. Since the upper and lower edges of the line-shaped light-shielding portion 56a are curved, there is an ineffective portion that can only partially cover a pixel row arranged in a straight line. Therefore, the line-shaped light-shielding portion 56a is given a predetermined width in consideration of the above-mentioned ineffective portion, whereby a plurality of pixel columns are shielded at the same time.
[0078]
As a spiral equation, here, the radius of the moving radius from the center of the circle is r, the moving angle of the moving radius is clockwise θ (unit: radian), and when k is a constant, an equation of r = kθ is obtained. Shall be determined to be satisfactory. Since the light-shielding mask portion has the width as described above, the equation defining the outside of the width is different from the equation defining the inside. Let the above equation be an equation defining the inner curve.
[0079]
At this time, the equation of the outer curve is r = kθ + c, where c is a constant. c is the width of the light shielding mask portion 56 in the radial direction. The value of c is determined as appropriate from the width of the plurality of pixel rows to be shielded, the curvature of the spiral, and the margin for mechanical errors. If α is set as an angle constant and α = c / k, the above equation can be transformed into r = kθ + kα = k (θ + α), so that the outer curve changes the phase of the inner curve by the angle α. It will be shifted.
[0080]
As can be seen from FIG. 14, when taking the line-shaped light-shielding portion 56a, since both ends have different distances from the center, the center when the line-shaped light-shielding portion 56a is regarded as an arc, the so-called instantaneous center, is the light-shielding member. It is located at a position O 'that is off the rotation center O of 55. However, O 'is shown apart from the actual position. Therefore, when the center line in the left-right direction of the illumination light beam transmission area is made to coincide with the radial direction of the light shielding member, the line of the light shielding mask is inclined with respect to the upper and lower sides of the illumination light beam transmission area.
[0081]
In order to prevent this, it is preferable that the center line in the left-right direction of the illumination light beam transmitting area is coincident with the straight line L1 passing from the instantaneous center O ′ to the middle point of the linear light-shielding portion 56a. The distance δ between the rotation center O and the straight line L1 passing from the instantaneous center O ′ to the midpoint of the line-shaped light-shielding portion 56a hardly changes depending on the portion selected by the spiral. May be substituted with δ0 for.
The illumination light beam transmitting area 55 shown in FIG. 15 is set so that the distance from the center line L2 in the left-right direction to the rotation center O is the above-mentioned δ0.
[0082]
The relationship between the light transmitting area and the light shielding mask portion accompanying the rotation of the light shielding member 55 in the direction of arrow A changes from (a) to (d) in FIG. FIGS. 7A to 7D show states each time the start point 56 s of the light-shielding mask section 56 is rotated by 100 ° as the initial position of the rotation angle of 0 ° when the start point 56 s coincides with the upper right end 53 d of the illumination light beam transmitting area 53. ing. In the present embodiment, as soon as the light shielding of the last column shown in FIG. 6D is completed, the process returns to FIG. This corresponds to a case where the information update of the pixel row is performed continuously without a break. For this reason, in FIG. 14, the central angle of the range from the starting point 56s to the ending point 56e of the light-shielding mask portion 56 forming the spiral is set to about 330 °. Make the central angle smaller.
[0083]
Since the equation of the spiral is determined as described above, the movement of the intersection of the spiral with respect to the fixed radius becomes constant with the constant rotation of the light shielding member 55. The radius parallel to the left and right sides of the illumination light beam transmitting area 53 has the eccentricity δ0 as described above, but since this value is not so large, the speed of the illumination light beam transmitting area 53 with respect to the left and right sides can be regarded as substantially constant. .
[0084]
According to this configuration, when the light-shielding member 55 is rotated clockwise, the linear light-shielding portion 56a over the illumination light beam transmitting area 53 is sequentially scanned from top to bottom.
By increasing the diameter of the light shielding member 55 and increasing the width of the spiral of the light shielding mask portion 56, the illumination light beam transmitting region 53 can be temporarily entirely covered. However, when securing the image display period, the central angle of the range in which the spiral is formed needs to be smaller than that in the example of FIG.
The light-shielding member 55 can be provided with a light-shielding mask portion 56 on a transparent disk, or can be formed by hollowing out only a light-transmitting region on an opaque disk such as a metal.
[0085]
FIG. 16 is a view showing a configuration of a light shielding member capable of temporarily covering the entire illumination light flux transmitting area.
In the figure, reference numeral 57 denotes a light shielding member, and 58 denotes a spiral light shielding mask. Also in this figure, the center line in the left-right direction of the illumination light beam transmitting area is shifted from the rotation center O by δ0, but is not shown. .
[0086]
The curve inside the light-shielding mask section 58 follows the equation of r = kθ + r0 from the point A to the point B clockwise with the radial direction of the point A as a reference for the angle. r0 is equal to the distance from the rotation center O to the illumination light flux transmitting area 53, or slightly smaller than that within the aforementioned margin. The radius r1 at the point B is equal to the distance farthest from the rotation center O to the illumination light beam transmitting area 53, or slightly larger than that within the aforementioned margin.
[0087]
The outer curve has a configuration in which the inner curve is out of phase by, for example, 180 °.
The arc from the point A of the curve inside the light shielding mask portion 58 to the point C in the counterclockwise direction has a radius r0. Similarly, the arc from the point B on the outer curve to the point D in the counterclockwise direction has a radius r1. Therefore, from the point A of the inner curve to the point D of the outer curve in the counterclockwise direction, the light shielding mask portion 58 has a constant width equal to c0 = r1−r0.
[0088]
In this example, the equation of the outer curve is r = k (θ + π) + r0 = kθ + kπ + r0. If kπ = c, c is the distance between the inner and outer curves. The radius r2 of the outer curve at point A is r2 = kπ + r0, where θ = 0. In FIG. 16, since the angle from point A to point B is smaller than π = 180 °, r1 is smaller than r2. That is, c0 is smaller than c. Therefore, the interval between the two curves does not always correspond to the maximum width of the light shielding area.
[0089]
Originally, the light shielding member 57 moves and the illumination light beam transmitting area 53 is fixed. However, in order to facilitate understanding, it is shown in an opposite relationship in the figure.
Reference numeral 53-1 denotes a position at which the light-shielding mask portion 58 starts to be applied to the illumination light beam transmitting area 53 from the first row, reference numeral 53-2 denotes a position immediately before the light-shielded mask section 58 starts to apply to the last row, and reference numeral 53-3 denotes a light-shielding area at the top row 53-4, a position immediately before the last row deviates from the light-shielding area, and 53-5, a position where the light-shielding mask portion 58 does not cover the illumination light beam transmitting area 53 at all. .
[0090]
In the section having the constant width, all the pixel columns in the illumination light beam transmitting area 53 are shielded. When the image shift is performed by the simultaneous shift method, the shift is performed when this section covers the illumination light beam transmitting area 53. The length of the section having the constant width, that is, the corresponding central angle is set in accordance with the time required for all image light shielding.
From the point C of the light shielding member 57 to the point B in the counterclockwise direction, the light shielding mask portion 58 is interrupted. This section is a section in which the illumination light beam transmission area 53 is not shielded at all, and corresponds to the display period described above. The central angle corresponding to this section is determined according to the time required as the display period.
[0091]
FIG. 17 is a diagram for explaining still another embodiment.
In the figure, reference numeral 59 denotes a light shielding member, and 60 denotes a spiral light shielding mask. The portion other than the light shielding mask portion 60 of the light shielding member 59 is a light transmitting region.
In the present embodiment, a plurality of linear light-shielding portions are provided on the illumination light beam transmitting area 53. This is a configuration corresponding to the above-described three-stage light-shielded region of the parallel update.
The center line in the left-right direction of the illumination light beam transmitting area 53 is shifted from the rotation center O by δ0 as in the above-described embodiment.
[0092]
In the case of this configuration, there are always three linear light-shielding portions 60a, 60b, and 60c in the illumination light beam transmitting region 53, and with the rotation of the light-shielding member 57 in the direction of the arrow A, the linear light-shielding portions 60a, 60b, 60c moves from top to bottom. However, there are cases where four linear light-shielding portions are applied transiently. That is, when the effective area of the lowermost linear light-shielding part deviates from the illumination light flux transmitting area 53, the next effective area of the next linear light-shielding part comes out from the top. Is a case where the ineffective portion due to the light beam reaches the upper and lower ends of the illumination light beam transmitting area 53. FIG. 17A shows such a state.
[0093]
Of course, it is also easy to configure the illumination light flux transmitting area 53 to have two such linear light-shielding portions at the same time.
This embodiment cannot cope with the case where the simultaneous shift method is applied to the A-type spatial light modulator or the B-type spatial light modulator.
[0094]
FIG. 18 is a diagram showing still another embodiment.
In the figure, reference numeral 61 denotes a light shielding member, and 62, 63, and 64 denote spiral light shielding mask portions.
The light-shielding masks 62, 63, and 64 have the same shape, and are out of phase with each other by 120 °.
[0095]
The usage of the light shielding member 61 for the illumination light beam transmitting area 53 is substantially the same as the usage of the light shielding member 57 in the above-described embodiment. The difference between the two is the rotation angle of the light-shielding member required for the light-shielding region to move one step. The light-blocking member 57 requires one rotation, whereas the light-blocking member 61 requires only one-third rotation. Therefore, the number of rotations of the light shielding member 60 per unit time is only one third of that of the light shielding member 57, and the configuration of the rotation mechanism is simplified.
The configurations shown in FIGS. 14 to 18 are also applicable when the spatial light modulator is one-dimensional.
[0096]
FIG. 19 is a partially omitted view showing an embodiment of an image display device to which the present invention is applied.
In the figure, reference numeral 65 denotes an illumination lamp, 66 denotes an optical filter, 67 and 68 denote illumination distribution uniforming means by a pair of fly-eye lens arrays, 69 denotes a light shielding member as a light shielding device, 70 denotes a rotation axis of the light shielding member, and 71 denotes a light shielding member. A light-shielding area, 72 indicates a linear polarization filter, and 73 indicates a polarization beam splitter (hereinafter, referred to as PBS). In this figure, the illustration of the color synthesizing unit and the projection optical system is omitted.
Although the light-shielding member 59 shown in FIG. 17 is representatively shown as a light-shielding device in FIG. 17, any light-shielding device having a configuration of a spatial light modulation element used for an image display device or a shift system may be used. Any of the light shielding devices described so far may be used. This is the same in the following description.
[0097]
The left side of the light shielding area 71, that is, the surface on the light source side is a reflection surface. Therefore, the light illuminating the reflecting surface is reflected and returned to the left in FIG. The light returned to the illumination lamp 65 is reflected again by the reflector of the lamp 65 and returns to the right direction in FIG. That is, it becomes illumination light. As a result, an optical system that can be reused as illumination light without losing the light that has been shielded is obtained. As a result, the effect of reducing the light-shielding loss accompanying updating of information or avoiding image blur due to pixel shift can be obtained by means for moving the light-shielding position.
[0098]
FIG. 20 is a diagram showing still another embodiment.
In the figure, 74 is a color separation prism, 75 is a spatial light modulator, 76 is a pixel shifting means, and 77 is a projection optical system. In the arrangement shown in the figure, the pixel shifting means 76 is provided between the PBS 73 and the projection optical system 77.
This figure shows a configuration in which a color combining optical system is further added to the configuration of FIG.
[0099]
The light beam transmitted through the light shielding device 69 is adjusted to linear polarization in a specific direction by the linear polarization filter 72 and enters the PBS 73. All light beams are reflected by the reflection surface of the PBS and enter the color separation prism 74. The light beam passing through the orthogonal color separation / reflection surfaces of the color separation prism 74 is separated into three colors and reaches the corresponding spatial light modulators 75 respectively. In each of the spatial light modulators 75, the luminous flux of each color that is modulated and reflected by the image information of each color is rotated by 90 ° in polarization direction before exiting the spatial light modulator 75. The luminous flux returned to the PBS 73 has its polarization direction changed by 90 °, so that it is entirely transmitted this time, and given a predetermined shift amount by the pixel shifting means 76 to reach the projection optical system.
[0100]
The linear polarization filter 72 is not an essential element. Even when the light beam incident on the PBS is unpolarized, only the specific polarization direction is reflected, and the others are transmitted. Therefore, if the transmitted light is absorbed so as not to become stray light due to reflection or the like, the linear polarization filter 72 can be omitted.
When the spatial light modulator 75 is of a type that does not rotate the polarization direction by 90 °, a quarter-wave plate is inserted between the front of each spatial light modulator 75 or between the PBS 73 and the color separation prism 74. You should keep it.
[0101]
When the present embodiment is applied to the sequential shift method, when the illumination light beam is a completely parallel light beam, pixel shift can be performed with high accuracy. However, in an actual illumination optical system, a highly accurate parallel light beam cannot be obtained. If the light beam carrying image information in the spatial light modulator 75 includes a light beam other than the parallel light, the pixel shift unit 76 shifts the pixel to a part of the light beam from a pixel column other than the plurality of pixel columns to be shifted. Is performed, and the resolution of the image is reduced. Therefore, it is considered that the space between the spatial light modulator 75 and the pixel shift unit 76 is converted into a parallel light beam with high accuracy.
[0102]
FIG. 21 is a diagram for explaining still another embodiment.
In the figure, reference numeral 78 indicates a microlens array element.
FIG. 21 shows a micro lens array element 78 arranged between the spatial light modulator 75 and the color separation prism 74 in FIG.
The microlens array element 78 is an aggregate of microlenses individually corresponding to all the pixels of the spatial light modulation element 75. The light beam incident on the microlens array element 78 via the color separation prism 74 is parallel light that is substantially perpendicular to the surface of the microlens array element 78, but also includes a light beam deviated from the parallel state.
[0103]
The microlens array element 78 condenses a light beam that is perpendicularly incident on the surface, guides the light beam to the light reflecting surface of the spatial light modulator 75, and emits the reflected light that has been modulated in the vertical direction from the surface. Let it. At this time, the light beam deviated from the parallel state is not correctly guided to the light reflecting surface of the spatial light modulator 75, and therefore does not emerge as modulated reflected light.
[0104]
Since the light beams incident on the pixel shifting means 76 are aligned in the direction perpendicular to the surface of the microlens array element 78 as described above, the sequence of the shifting operation of the pixel shifting means in the sequential shift method and the spatial light modulator The 75 information update pixel columns correctly correspond to each other, and the resolution of the image is not reduced.
In the present embodiment, since the light shielding device 69 and the spatial light modulator 75 are far apart from each other, if there is a disturbance in the parallel light beam as described above, there is a possibility that the pixel row during which information is being updated may not be properly shielded. Is set to a relatively large value, the resolution will not be reduced.
[0105]
FIG. 22 is a diagram showing still another embodiment.
In the figure, reference numeral 79 indicates a light valve.
FIG. 22 shows a configuration in which a light valve 79 as a light shielding device is arranged between the spatial light modulator 75 and the color separation prism 74 in FIG. 20 and the light shielding member 69 is omitted. As described above, the pixel size of the spatial light modulator 75 is equal to or less than half of the pixel pitch, so that even if the light valve 79 cannot be in close contact with the spatial light modulator 75, The light beam from each pixel of the spatial light modulator 75 is not shaken.
If the microlens array element 78 as described in the first embodiment is superimposed immediately before the light valve 79, both effects can be obtained at the same time.
[0106]
FIG. 23 is a diagram showing still another embodiment.
In the figure, reference numeral 80 denotes a relay imaging lens, and I denotes an intermediately formed image.
FIG. 23 shows a configuration in which the pixels from the spatial light modulation element 75 are arranged in a projection light beam for projecting display instead of shielding the illumination light as means for moving the light shielding area on the spatial light modulation element 75. . In order to accurately match the light-shielding region with the pixel region to be shielded, the pixel on the spatial light modulator 75 is formed into an intermediate image once as an image I in FIG.
[0107]
For example, a relay imaging lens 80 is inserted between the spatial light modulator 75 and the pixel shifting means 76 to form an image of a pixel on the spatial light modulator as an intermediate image I. In the intermediate image I, the illuminating light flux is spatially separated and condensed in pixel units constituting the spatial light modulator 75, so that it can correspond to the operation sequence of pixel shifting of the pixel shifting means 76 with high accuracy. it can. The light-shielding region of the light-shielding device 69 disposed immediately adjacent to the pixel shifting means 76 can also correspond to the position of the pixel to be shielded with high accuracy. The pixel shifting means 76 and the light-shielding device 69 are shown in this order when viewed in the traveling direction of the light beam. However, when the light-shielding region of the light-shielding device 69 has a margin, the front-back relationship between the two is determined. It does not matter.
[0108]
FIG. 24 is a diagram showing still another embodiment.
In the figure, reference numeral 81 denotes a light valve as a light shielding device.
FIG. 24 shows another configuration in which a light shielding device is provided in a projection light beam, in which a light valve 81 corresponding to a pixel row of a spatial light modulation element 75 is arranged immediately before a pixel shifting unit 76. The light valve 81 functions as an optical shutter.
The luminous flux incident on the light valve 81 is a luminous flux before the pixel shift is performed. Therefore, if the luminous flux is placed close to the image I of the spatial light modulator 75, the luminous flux of the pixel column is removed for the same reason as described above. There is no.
[0109]
FIG. 25 is a partially omitted view showing still another embodiment.
In the figure, reference numeral 82 denotes a light shielding device, 83 denotes a light shielding belt, 84 denotes a light shielding mask portion, 85 denotes a driving roller, and 86 denotes a supporting roller.
The light-shielding device 82 includes a drive roller 85 connected to a drive shaft (not shown), a drive roller 85 connected to an unillustrated drive shaft, and a plurality of support rollers 86. And continuously moves in the direction of arrow A. The support roller 86 may be provided with a belt tension adjusting mechanism.
[0110]
The light shielding mask portion 84 of the light shielding belt 83 is scanned from top to bottom so as to cross the parallel light beam. The light-shielding mask portion 84 has a length that can shield the width of an illumination light flux transmitting region (not shown) and a width that can simultaneously shield a plurality of pixel columns. This configuration can correspond to the embodiment shown in FIGS. Further, if the width of the light-shielding mask portion is set to be large enough to shield all pixels at the same time, the embodiment shown in FIGS.
[0111]
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a spatial light modulation element corresponding to pixel shift used in the present invention.
In the figure, reference numeral 90 denotes a spatial light modulator, 91 denotes a substrate, 92 denotes a pixel, 93 denotes a micro lens array 94, 95 denotes a transparent adhesive layer, 96 denotes a glass plate, and 97 denotes a pixel image.
The microlens arrays 93 are provided individually so that their optical axes coincide with the centers of the pixels 92.
[0112]
The pixel 92 is located slightly more than twice the focal length of the microlens array 93. As a result, the pixel image 97 is formed in the glass plate 96 with a size that is exactly one half of the arrangement pitch of the pixels 92, not half of the pixel 92 itself. That is, the above arrangement of the micro lens array 93 is a reduction optical system for the spatial light modulator. The reduction ratio is not limited to the above, and the size of the pixel image can be generally set to one-third or one-fourth of the arrangement pitch of the pixels. How much you do will depend on your involvement with the pixel shifting system.
Obviously, if the size of the pixel 92 is configured to be a fraction of the pixel pitch, the above-described reduction optical system becomes unnecessary. Not generally done because it falls.
[0113]
When the focal length of the microlens array 93 is set as described above, the light flux incident on the front side near the parallel light almost converges to the focal position of the microlens and then diverges. .
The spatial light modulator 90 can be used in an optical system as shown in FIGS. However, the object planes of the projection optical system 77 and the relay imaging lens 80 need to be aligned with the plane where the pixel image 97 exists.
Although the spatial light modulator 90 has been described as an example of the reflection type, it is apparent that the present invention can be applied to a transmissive spatial light modulator by configuring an optical system corresponding to the spatial light modulator.
[0114]
FIG. 27 is a diagram illustrating an example of an optical system when a transmission type spatial light modulation element is used.
In the figure, reference numeral 87 denotes an auxiliary micro lens, 98 denotes a transmission type spatial light modulator including the auxiliary micro lens, L denotes incident parallel light, and L ′ denotes outgoing parallel light.
The auxiliary micro lens 87 is provided on the substrate 91 side of the spatial light modulator 90 shown in FIG.
The incident parallel light L incident from the left side of the figure is converged on its own focal position by the auxiliary microlens 87. At this time, the convergent light is set so as to irradiate the pixel 92 without excess or deficiency during the convergence. The focal position of the auxiliary microlens is set to match the focal position on the left side of the microlens 93.
[0115]
With this setting, the incident parallel light irradiates the pixel and then temporarily converges at the focal position, but becomes divergent light and exits from the microlens 93 as it is. The outgoing light beam L 'is divergent light from the focal position of the micro lens 93, and becomes a parallel light after being emitted.
Since the relationship between the pixel 91 and the microlens 93 is determined as shown in FIG. 26, the reduced image 97 of the pixel 91 has the same relationship as that shown in FIG. Image. The outgoing parallel light L ′ is a light beam that just includes the pixel image 97 that is a reduced image.
Therefore, if a pixel shift element is placed after this, a reduced image as shown in FIG. 31 is obtained on the screen.
[0116]
FIG. 28 is a diagram showing an example in which a transmission type spatial light modulation element is applied to a monochromatic image projection device. In this configuration, the linear polarization filter 72 and the polarization beam splitter 73 shown in FIG.
The illumination light converted into parallel light through the illumination distribution equalizing means by the fly-eye lenses 67 and 68 passes through the light blocking member 69 and then enters the auxiliary micro lens 87 of the transmission type spatial light modulator 98. The illumination light undergoes a predetermined refraction and is emitted.
The light beam L ′ emitted from the transmissive spatial light modulation element 98 enters the pixel shift element 76, undergoes pixel shift processing as described above, and enters the projection optical system 77. The focusing of the projection lens is adjusted so that the reduced pixel image 97 formed near the exit side end face of the transmission type spatial light modulator 98 is enlarged and formed on the screen.
[0117]
FIG. 29 is a diagram showing an example in which a transmissive spatial light modulator is applied to a color image projector.
In this configuration, an illumination light source for each color corresponding to each image display element is required. The transmissive spatial light modulator 98, which is illuminated from three directions by illumination light sources of three primary colors of 65R, 65G, and 65B with respect to the color separation prism 74, modulates a light beam with color-specific information. The three color luminous fluxes including the pixel information reduced and separated to an integer fraction of the pixel pitch by the reduction optical system are combined by the color separation prism 74 to form a color image via the light blocking member 69 and the pixel shifting element 76. Incident on. The operation of the projection lens 77 is the same as in the case of the monochromatic projection device shown in FIG.
[0118]
Even if the spatial light modulator becomes transmissive, the problem of not displaying the image flow at the time of pixel shift is the same, so the installation position of the light-shielding area moving means is also related to the common component. With respect to the above, basically, the configuration shown in the reflection type spatial light modulator can be applied.
[0119]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent an image from being displayed while updating the information of the image display device. Further, even in an apparatus that performs pixel shifting, it is possible to prevent an image during pixel shifting from being displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an image display device to which the present invention has been applied.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment in the case of two-stage parallel update;
FIG. 8 is a diagram for describing an embodiment in the case of two-stage parallel updating;
FIG. 9 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which a pixel column is shielded from light as the light-shielding mask moves.
FIG. 14 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a light shielding state in an illumination light flux transmitting area by a spiral light shielding mask portion of the light shielding member.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a light-blocking member capable of temporarily covering the entire area of the illumination light beam transmitting area.
FIG. 17 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 18 is a view showing still another embodiment.
FIG. 19 is a view for explaining still another embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing still another embodiment.
FIG. 21 is a view for explaining still another embodiment.
FIG. 22 is a view showing still another embodiment.
FIG. 23 is a view showing still another embodiment.
FIG. 24 is a view showing still another embodiment.
FIG. 25 is a partially omitted view showing still another embodiment.
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a spatial light modulation element corresponding to pixel shift used in the present invention.
FIG. 27 is a diagram illustrating an example of an optical system when a transmission type spatial light modulation element is used.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example in which a transmissive spatial light modulator is applied to a monochromatic image projection device.
FIG. 29 is a diagram showing an example in which a transmissive spatial light modulator is applied to a color image projection device.
FIG. 30 is a diagram illustrating an example of an image display device using a spatial light modulator.
FIG. 31 is a diagram illustrating an example of pixel shifting.
FIG. 32 is a diagram illustrating a part of the spatial light modulation elements arranged in a matrix.
FIG. 33 is a diagram showing a part of spatial light modulators arranged in a honeycomb shape.
FIG. 34 is a schematic diagram illustrating a relationship between information update timing of a pixel column and an information update period.
FIG. 35 is a diagram illustrating a state in which light is shielded so that all pixels are not illuminated during a period of time T5 to T6.
FIG. 36 is a view showing a state where light is shaded also in a hatched area in FIG.
FIG. 37 is a schematic diagram showing a relationship between information update timing of a pixel column and an information update period, which is different from FIG. 34;
FIG. 38 is a diagram for explaining a state in which a pixel shift region is shielded from light in FIG. 37;
FIG. 39 is a diagram illustrating a state in which all pixels for which information is being updated are shaded.
[Explanation of symbols]
11 Spatial light modulator
12 pixels, pixel column
13 Shading area
31, 32 prism
41 rotating prism
42 Shading mask
50 Light shielding member
51 Shading mask
53 Illumination light flux transmission area
80 relay imaging lens

Claims

In an information display device that displays an image of a spatial light modulation element composed of a plurality of pixels that can be independently modulated, a light-shielding unit that shields a pixel region so that at least a pixel region that is being updated is not displayed. An information display device, characterized in that:

2. The information display device according to claim 1, wherein the light shielding unit includes a light shielding region moving unit that moves at least a light shielding region that shields the pixel region.

3. The information display device according to claim 2, wherein the spatial light modulation elements are arranged two-dimensionally, and the light shielding unit moves the light shielding region in synchronization with the movement of the pixel region whose information is being updated. An information display device comprising a light-shielding area moving means for causing the light-shielding area to move.

4. The information display device according to claim 3, wherein the light-shielding area moving unit moves the light-shielding area such that only the pixel area whose information is being updated is shielded.

5. The information display device according to claim 3, wherein a pixel of the spatial light modulation element whose information is updated is a unit of a pixel column among the plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner, and the information update is started. An information display device in which a position of the information display sequentially moves to an adjacent pixel column.

6. The information display device according to claim 5, wherein a pixel column of the spatial light modulation element from which information updating is started is a plurality of pixel columns simultaneously.

7. The information display device according to claim 6, wherein the plurality of pixel columns for which information updating is started simultaneously are adjacent to each other.

7. The information display device according to claim 6, wherein the pixel rows for which information is updated simultaneously are discretely arranged.

8. The information display device according to claim 7, wherein n and m are arbitrary positive integers, the number of pixel columns of the spatial light modulator is n × m, and the number of columns at which information updating is started simultaneously is n. Wherein the pixel column is divided into n blocks each having m columns, and a column for starting information updating is assigned to each block one by one.

10. The information display device according to claim 2, wherein the light shielding area moving unit is a light valve.

The information display device according to any one of claims 2 to 9, wherein the light shielding area moving means includes a rotating prism having a center of a regular polygon as a rotation axis.

The information display device according to any one of claims 2 to 9, wherein the light shielding area moving means is a light shielding member rotating means in which light shielding areas and transmission areas are alternately arranged in a circumferential direction. Characteristic information display device.

10. The information display device according to claim 2, wherein the light shielding area moving means is a light shielding member rotating means provided with a spiral light shielding area in an illumination light flux transmitting area. Information display device.

14. The information display device according to claim 13, wherein the curve inside the light-shielding region has a distance r from the rotation center of the light-shielding member, a circumferential angle θ (rad), and a coefficient k, where r = An information display device having a spiral shape satisfying kθ.

15. The information display device according to claim 14, wherein the curve outside the light-shielding region has a spiral shape satisfying r = kθ + c when c is a constant.

16. The information display device according to claim 15, wherein the constant c is a width of the light shielding area in a radial direction of the light shielding member.

17. The information display device according to claim 1, wherein the spatial light modulator includes a reduction optical system.

18. The information display device according to claim 17, wherein the reduction optical system is set such that a size of a pixel image is an integer fraction of a pixel arrangement pitch.

20. The information display device according to claim 2, further comprising an illumination optical system including an illumination light source, a filter for removing unnecessary components of the illumination light, and an integrator optical system in order in the traveling direction of the light beam. Further, a polarizing beam splitter is arranged at a subsequent stage, a linear polarizing plate is arranged in a light beam between the polarizing beam splitter and the illumination light source, and the illumination light linearly polarized by the linear polarizing plate is The three spatial light modulators are reflected by the polarization beam splitter and separated into RGB components by a color separation prism disposed downstream of the polarization beam splitter, and the illumination light of each color is disposed close to the rear of the color separation prism. And is modulated and reflected by the three spatial light modulators, and the respective reflected lights are synthesized by the color separation prism and transmitted through the polarization beam splitter for projection. Reaches the academic system, the information display device characterized by each pixel of the spatial light modulator by the projection optical system is projected and displayed.

20. The information display device according to claim 19, wherein a pixel shifting unit is arranged between the polarization beam splitter and the projection optical system.

21. The information display device according to claim 20, wherein a relay imaging lens is arranged at a stage subsequent to the polarization beam splitter, and a display image of the spatial light modulator is formed near the pixel shifting unit. Information display device.

22. The information display device according to claim 19, wherein the light shielding area moving unit is disposed between the polarization beam splitter and the projection optical system.

22. The information display device according to claim 19, wherein the light shielding area moving unit is arranged adjacent to a rear stage of the integrator optical system.

22. The information display device according to claim 19, wherein the light shielding area moving means comprises a light valve, and each of the light shielding area moving means is provided between the three spatial light modulation elements and the color separation prism. An information display device which is arranged.

25. The information display device according to claim 24, wherein the light shielding area moving means is disposed immediately before the pixel shifting means.

The information display device according to any one of claims 2 to 9, wherein the light-shielding area moving means is a transparent member, and drives an endless belt having a light-shielding mask portion periodically provided at a desired width and interval. An information display device, wherein the information display device is a device that is continuously moved while being held by a roller and a support roller.

19. The information display device according to claim 17, wherein the spatial light modulator including the reduction optical system is a transmission type.

28. The information display device according to claim 27, wherein an auxiliary microlens having a convex lens surface outside is closely attached to a substrate side of the transmission type spatial light modulator, and a focal position of the auxiliary microlens is set to the reduction optical system. An information display device, wherein a focal position closer to the substrate among the focal points is set.

29. The information display device according to claim 27 or 28, wherein at least three illuminations for three primary colors each comprising an illumination light source, a filter for removing unnecessary components of the illumination light, and an integrator optical system are arranged at least sequentially in a traveling direction of the light flux. An optical system, three transmissive spatial light modulators disposed after the illumination optical system and corresponding to the three primary colors, and a color separation prism for combining light beams from the three transmissive spatial light modulators And a projection optical system for projecting the synthesized light beam onto a screen, wherein the illumination optical system illuminates the three transmission-type spatial light modulation elements, and the three transmission-type spatial light modulation elements The modulated illumination light is combined with the color image light flux by the color separation prism, reaches the projection optical system, and the projection optical system projects and displays each pixel of the transmission type spatial light modulation element on the screen. Information display device characterized by.

30. The information display device according to claim 29, wherein the light-shielding area moving means is disposed adjacent to and subsequent to the integrator optical system.

30. The information display device according to claim 29, wherein the light shielding area moving means comprises a light valve, and is arranged between each of the three transmissive spatial light modulators and the color separation prism. Characteristic information display device.

30. The information display device according to claim 29, wherein the light shielding area moving means is disposed immediately before the pixel shifting means.