JP2005091519A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示装置に関し、特に空間光変調素子を使用した画素数増加法による高精細画像表示の画質劣化を防止する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device, and more particularly to an image display device that prevents deterioration in image quality of high-definition image display by a method of increasing the number of pixels using a spatial light modulator.
従来は、画像表示装置としてCRTを用いた画像表示装置が広く用いられてきたが、近年、液晶表示素子等を用いた画像表示装置が一般的に出回るようになってきた。
液晶表示素子等を用いた画像表示装置は、液晶表示素子を構成する画素の数により、表示する画像の精細さが基本的に決定されるが、高精細な画像を得るために画素数を増加させると、液晶表示素子のコストが高くなったり、より高速な信号処理回路が必要となったりすることになる。
そこで、限られた画素数の液晶表示素子を用いて、より高精細な画像を表示するための技術が開発されている。斯かる技術として、複屈折板を用いて表示素子からの光の光軸をシフトするものが知られており、より詳しくは、例えば液晶表示素子から出射される光の光軸を時系列的にシフトさせて、見かけの画素位置を順次ずらすことにより、観察される画素数を増加させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、1フレームを4つのサブフィールドに分割して、これらサブフィールド毎に見かけの画素位置を移動させる4点画素ずらしの技術や、さらに多点の画素ずらしを行うことも知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、同様なものとしては、画素ずらしを行う際に動作中の表示により、コントラスト等の性能が低下することが知られている(例えば、特許文献3参照)。
また、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(例えば、特許文献4参照)ことにより、また、画素ずらし中に表示素子に映像を表示しないこと(例えば、特許文献5参照)により解決する方法も知られている。
以上、述べたような画像表示装置に用いられる表示素子としては、水平方向または垂直方向に偏光した光を出射するタイプのLCDを使用したものなどが一般的である。液晶表示素子である空間光変調素子の画像データ更新には、画面全体のデータを一斉に更新するものや、走査線方向に順次更新するものがある。
In an image display device using a liquid crystal display element or the like, the definition of the image to be displayed is basically determined by the number of pixels constituting the liquid crystal display element, but the number of pixels is increased to obtain a high-definition image. If it does, the cost of a liquid crystal display element will become high, or a higher-speed signal processing circuit will be needed.
Therefore, a technique for displaying a higher-definition image using a liquid crystal display element having a limited number of pixels has been developed. As such a technique, one that shifts the optical axis of light from a display element using a birefringent plate is known. More specifically, for example, the optical axis of light emitted from a liquid crystal display element is time-sequentially. It is known that the number of observed pixels is increased by shifting the apparent pixel position sequentially by shifting (see, for example, Patent Document 1).
Furthermore, it is also known to divide one frame into four subfields and perform a four-point pixel shift technique for moving the apparent pixel position for each subfield, or to perform a multipoint pixel shift (for example, , See Patent Document 2).
Further, as a similar one, it is known that the performance such as contrast is deteriorated due to display during operation when performing pixel shifting (see, for example, Patent Document 3).
Further, in an image display device using a piezoelectric element as a pixel shifting element, the illumination light is turned off during the pixel shifting operation (see, for example, Patent Document 4), and an image is displayed on the display element during pixel shifting. There is also known a method for solving the problem by not performing the process (for example, see Patent Document 5).
As described above, a display element used in the image display apparatus as described above is generally one using an LCD of a type that emits light polarized in a horizontal direction or a vertical direction. There are two types of update of image data of the spatial light modulation element, which is a liquid crystal display element, that update the data of the entire screen all at once, and one that sequentially updates in the scanning line direction.
しかしながら、画素ずらしを行い高解像度の画像を表示する場合、画素ずらしと空間光変調素子(以下LCOSと称する)の画像データ更新のタイミングの関係から、本来の位置以外に画像が表示される場面が発生し、このことにより画像品質の劣化が発生し、画素ずらしにより得られる画質にまでは至っていない。
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、シフト動作中に照明をOFFにする方法も発案されているが、照明の照度が瞬時にデジタル的に変化しないため、画質劣化の原因である画像を完全に除去することができず、本来求めている画質を達成できていない。
また表示素子に映像を表示しない方法も考案されているが、表示手段も表示切換え時に過渡的な表示があるため、画質劣化の原因であるノイズ画像を完全に除去することができず、本来求めている画質を達成できないという問題もある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新方法毎に、データ更新及び、画素ずらしのタイミングを合わせ、遮光手段を用いて画像劣化の原因となる画素ずらし中の画像等を排除し、高品質な画像の表示を提供することを目的とする。
However, when displaying a high-resolution image by pixel shifting, there are scenes where an image is displayed at a position other than the original position due to the relationship between the pixel shifting and the timing of image data update of the spatial light modulator (hereinafter referred to as LCOS). As a result, the image quality deteriorates, and the image quality obtained by shifting the pixels is not reached.
In an image display device using a piezoelectric element as a pixel shifting element, a method of turning off illumination during a shift operation has been proposed, but the illumination intensity of the illumination does not change digitally instantaneously, which causes image quality degradation. The image cannot be completely removed, and the originally desired image quality cannot be achieved.
Although a method of not displaying an image on the display element has been devised, since the display means also has a transient display at the time of switching the display, the noise image that causes the image quality deterioration cannot be completely removed and is originally required. There is also a problem that it is not possible to achieve the image quality.
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and performs pixel shifting by shifting the optical axis of light beams emitted from a plurality of pixels whose light can be controlled according to image information. In an image display device capable of displaying an image with a resolution higher than the resolution of the display element, the timing of data update and pixel shift is adjusted for each data update method of the spatial light modulation element, and image degradation is performed using a light shielding unit. An object of the present invention is to provide a high-quality image display by eliminating an image or the like that is causing pixel shift.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、空間光変調素子として、画像データの更新を走査線順次に行い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示を可能にする画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングに合わせ、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を光源からの光をデータ更新方向に時間的に移動させる遮光手段にて遮光する画像表示装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、空間光変調素子として、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングに画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を光源からの光をデータ更新方向に時間的に移動させて遮光する遮光手段を備えた画像表示装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、空間光変調素子として、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングに画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を光源からの光をデータ更新と同じ方向に遮光部を、走査線に対して略平行に移動して遮光する遮光手段を備えた画像表示装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記画素ずらし手段と画像表示用投射レンズ間の画像が結像する位置に前記遮光手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記空間光変調素子の画像合成後の偏光ビームスプリッターからの光路にマイクロレンズを設け、画像が結像する位置に遮光手段を備えた請求項1から3のいずれか1項に記載の画像表示装置を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a spatial light modulator, wherein light beams emitted from a plurality of pixels that can sequentially update image data and control light according to image information. On the other hand, in an image display device that performs pixel shift by shifting the optical axis and enables image display with a resolution higher than the resolution of the display element, the timing of data update of the spatial light modulator and pixel shift The image display device is characterized in that an image causing image quality degradation caused by pixel shift and pixel shift timing is shielded by a light-shielding means that temporally moves light from the light source in the data update direction. .
The invention according to
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, the light shielding unit is provided at a position where an image is formed between the pixel shifting unit and the image display projection lens.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a microlens in an optical path from the polarization beam splitter after the image synthesis of the spatial light modulator, and a light blocking means at a position where an image is formed. The image display device according to any one of the above is characterized.
また、請求項6に記載の発明は、前記画像データ更新の時間と遮光手段の移動時間が同じである請求項1から3のいずれか1項に記載の画像表示装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6において、遮光開始から終了するまでの時間Tをデータ更新時間T1、画素ずらし時間をT2とした時に、T≦T1+T2とする画像表示装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項2又は3において、データ更新期間がデータ更新に伴う過渡現象期間より長い場合、データ更新時間より遮光移動時間を早くし、データ更新期間中に画素ずらし期間を含める画像表示装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項8において、データ更新開始からデータ更新に伴う過渡現象期間終了までの時間の中間を画素ずらし期間の中間のタイミングとして、画素ずらしを行うことを特徴とした遮光を行う画像表示装置を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、前記遮光手段が2つ以上の軸を各々支点とし、その各々の支点の周りを支点から、等しい距離で回転運動を行う軸同士を連結した遮光板を有し、遮光板は支点間を結んだ線と平行な面を2面以上持つ走査線に平行に順次遮光する請求項1から5のいずれか1項に記載の遮光手段を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、空間光変調素子として、画像データの更新を全画面一斉に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしのタイミングに遮光するタイミングを合わせ、遮光手段を用いて全画面を一斉に遮光することを特徴とする画像表示装置を特徴とする。
According to a sixth aspect of the invention, there is provided the image display device according to any one of the first to third aspects, wherein the time for updating the image data and the moving time of the light shielding means are the same.
The invention according to
According to an eighth aspect of the present invention, in the second or third aspect, when the data update period is longer than the transient phenomenon period associated with the data update, the light shielding movement time is set earlier than the data update time, and the pixel is updated during the data update period. The image display apparatus includes a shift period.
The invention according to
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a light shielding plate in which the light shielding means has two or more shafts as fulcrums, and the shafts that rotate around the fulcrums at equal distances from the fulcrums are connected to each other. 6. The light shielding plate according to claim 1, wherein the light shielding plate sequentially shields light in parallel with a scanning line having two or more surfaces parallel to a line connecting fulcrums.
The invention described in
また、請求項12に記載の発明は、空間光変調素子として、画像データの更新を全画面一斉に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である遮光手段を備えた画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしのタイミングに遮光するタイミングを合わせるとともに、光源からの光を集光し、その集光した場所で光を遮光手段を用いて一斉に遮光する画像表示装置を特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、請求項11、12において、遮光開始から終了するまでの時間をT、データ更新の開始時間をT3、終了時間をT4、画素ずらしの開始時間をT5、終了時間をT6とした時に、T4−T3≧T6−T5の時にはT3≦T5、T4≧T6、T≒T6−T5とし、T4−T3≦T6−T5の時にはT3≧T5、T4≦T5、T≒T6−T5とする画像表示装置を特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、偏光ビームスプリッターより前段の照明系の位置に遮光手段を設置する場合、遮光板の光の来る方向をミラーまたはミラー加工したものとし、遮光時の光を照明側に反射する遮光手段を備えた画像表示装置を特徴とする。
かかる課題を解決するため本発明においては、LCOSのデータ更新方法に合わせて、遮光手段を備えることにより、表示により画質低下を起こす期間の光源からの光を遮光し、その制御を行うことと、データ更新と画素ずらし及び、遮光のタイミングを制御することにより、表示しない時間を最小限に押さえながら、画質を低下させている要因を除去し、高品質高解像度の画像表示を実現する。
The invention according to
Further, in the invention described in
Further, in the invention described in
In order to solve such a problem, in the present invention, in accordance with the LCOS data update method, by providing a light shielding means, the light from the light source during the period in which the image quality is deteriorated by the display is shielded, and the control is performed. By controlling the timing of data updating, pixel shifting, and shading, the factors that deteriorate the image quality are eliminated while minimizing the non-display time, and high-quality and high-resolution image display is realized.
本発明によれば、請求項1では、LCOSとして、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、LCOSのデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングに合わせ、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を光源からの光をデータ更新方向に時間的に移動させる遮光手段にて遮光することにより、データの更新方向に合わせた遮光が行え、画質劣化の原因となる画像を排除し、高品質高解像度の画像を表示することができるようになる。
また、請求項2では、LCOSとして、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、LCOSのデータ更新のタイミングに画素ずらしのタイミングを合わせ、光源からの光をデータ更新方向に時間的に移動させて遮光することにより、画素ずらしによるデータの更新方向に合わせた遮光が行え、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像表示を排除するとともに、遮光を必要とする期間を短くすることで光利用効率を上げることができ、且つ高品質高解像度の画像を表示することができるようになる。
さらにまた、請求項3では、LCOSとして、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、LCOSのデータ更新のタイミングに画素ずらしのタイミングを合わせ、光源からの光をデータ更新と同じ方向に遮光部を、走査線に対して略平行に移動して遮光することにより、画素ずらしによるデータの更新と更新方向に合わせた遮光が行え、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を排除するとともに、遮光を必要とする期間を短くすることで光利用効率を上げることができ、且つ高品質の画像を表示することができるようになる。
According to the present invention, in claim 1, an LCOS that updates image data sequentially in a scanning line is used, and the optical axis of light emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. In an image display apparatus that can display an image with a resolution higher than that of the display element by shifting the pixel, the pixel shift and the pixel shift are performed in accordance with the LCOS data update timing and the pixel shift timing. By blocking light from the light source by the light blocking means that moves the light from the light source in time in the data update direction, the image can be blocked in accordance with the data update direction. It becomes possible to eliminate the causal image and display a high-quality, high-resolution image.
According to a second aspect of the present invention, an LCOS that updates image data sequentially in scanning lines is used, and the optical axis is shifted with respect to light rays emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. In the image display device that can perform pixel shifting by the above and display an image with a resolution higher than the resolution of the display element, the pixel shifting timing is matched with the LCOS data updating timing, and the light from the light source is timed in the data updating direction. By moving the light and moving the light, the light can be shaded according to the data update direction by pixel shifting, eliminating the image display causing image quality degradation caused by the pixel shifting and the pixel shifting timing, and also needing the light blocking. By shortening the period, the light utilization efficiency can be increased and high quality and high resolution images can be displayed. So as to.
Further, according to the third aspect of the present invention, an LCOS that updates image data sequentially in a scanning line is used, and the optical axis is shifted with respect to light rays emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. In the image display device that can perform pixel shifting and display an image with a resolution higher than that of the display element, the pixel shifting timing is matched with the LCOS data updating timing, and the light from the light source is the same as the data updating. By moving the light shielding part in the direction approximately parallel to the scanning line and shielding the light, it is possible to update the data by pixel shifting and light shielding according to the updating direction, and image quality degradation caused by the timing of pixel shifting and pixel shifting In addition to eliminating images that cause light, it is possible to increase the light use efficiency by shortening the period that requires light shielding. Image it is possible to view the.
さらに、請求項4では、画素シフト素子と投射レンズ間の画像が結像する位置に遮光手段を備えることにより、遮光を行う為に、遮光手段以外の新たな部品は必要とならず、低コストで遮光手段による遮光を実現することができる。
請求項5では、偏光ビームスプリッター(PBS)後にマイクロレンズを設け、画像が結像する位置に遮光手段を備えることにより、光利用効率が良く、遮光したい画像位置の画像を遮光することができる。
請求項6では、データ更新速度と遮光移動速度が同じであることにより、全画面均一なデータの更新に合わせた遮光を行うことができ、全画面で均一な高品質光解像度の画像を表示することができる。
請求項7では、遮光開始から終了するまでの時間Tをデータ更新時間をT1、画素ずらし時間をT2とした時に、T≦T1+T2とすることで、不要な画像表示をなくすと共に、光の利用効率の低下を押さえた高品質高解像度の画像を表示することができる。
請求項8では、データ更新期間がデータ更新に伴う過渡現象期間より長い場合、データ更新時間より遮光移動時間を早くし、データ更新期間中に画素ずらし期間を含めることにより、不要な画像表示をなくすと共に、光の利用効率の低下を低減することができる。
請求項9では、データ更新開始時間を0とし、データ更新に伴う過渡現象期間終了時間をT7とすると、画素ずらし期間の中間をT8とすると、T8≒T7/2のタイミングで画素ずらしを行うことにより、不要な画像表示をなくした中で、光の利用効率を最高にできる。
請求項10では、2つ以上の軸を各々支点とし、その各々の支点の周りを支点から、等しい距離で回転運動を行う軸同士を連結した遮光板を有し、遮光板は支点間を結んだ線と平行な面を2面以上持つことにより、走査線に平行に順次遮光できることになり、支点の軸の円運動を利用して、画面左右を同条件で遮光することができる。
請求項11では、空間光変調素子として、画像データの更新を全画面一斉に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしのタイミングに遮光するタイミングを合わせ、遮光手段を用いて全画面を一斉に遮光することにより、画素ずらしとデータ更新の関係による正しい位置・データ以外の画像表示を排除し、高品質の画像を表示することができるようになる。
Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the light shielding means is provided at the position where the image between the pixel shift element and the projection lens forms an image, no new parts other than the light shielding means are required in order to perform light shielding. Thus, light shielding by the light shielding means can be realized.
According to a fifth aspect of the present invention, a microlens is provided after the polarization beam splitter (PBS), and a light shielding unit is provided at a position where an image is formed, so that light use efficiency is high and an image at an image position to be shielded can be shielded.
According to the sixth aspect of the present invention, since the data update speed and the light shielding movement speed are the same, the light shielding can be performed in accordance with the update of the uniform data on the entire screen, and a uniform high quality light resolution image is displayed on the entire screen. be able to.
According to the seventh aspect of the present invention, when T is the data update time T1 and the pixel shift time is T2 from the start to the end of the light shielding, and T ≦ T1 + T2, the unnecessary image display is eliminated and the light use efficiency is reduced. It is possible to display a high-quality, high-resolution image that suppresses the decrease in image quality.
According to the eighth aspect of the present invention, when the data update period is longer than the transient phenomenon period accompanying the data update, the shading movement time is set earlier than the data update time, and the pixel shift period is included in the data update period, thereby eliminating unnecessary image display. At the same time, it is possible to reduce a decrease in light utilization efficiency.
According to
In
According to the eleventh aspect of the present invention, a spatial light modulation element that updates image data all at once is used, and the optical axis is shifted with respect to light rays emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. In the image display device that can perform pixel shifting and display an image with a resolution higher than that of the display element, the data update timing of the spatial light modulator and the pixel shifting timing are matched to the pixel shifting timing. By aligning the timing of light shielding and shielding the entire screen all at once using the light shielding means, it is possible to eliminate the display of images other than the correct position and data due to the relationship between pixel shift and data update, and display high quality images. become able to.
請求項12では、空間光変調素子として、画像データの更新を全画面一斉に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である遮光手段を備えた画像表示装置において、空間光変調素子のデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングを合わせ、画素ずらしのタイミングに遮光するタイミングを合わせるとともに、光源からの光を集光し、その集光した場所で光を遮光手段を用いて一斉に遮光することにより、不要な画像表示をなくすと共に、光の利用効率の低下を押さえた高品質の画像を表示することができる。
請求項13では、遮光開始から終了するまでの時間をT、データ更新の開始時間を遮光開始から終了するまでの時間をT、データ更新の開始時間をT3、終了時間をT4、画素ずらしの開始時間をT5、終了時間をT6とした時に、T4−T3≧T6−T5の時にはT3≦T5、T4≧T6、T≒T6−T5とし、T4−T3≦T6−T5の時にはT3≧T5、T4≦T5、T≒T6−T5とすることにより、光の利用効率の低下を押さえた上で、高品質の画像を表示することができる。
請求項14では、遮光時の光を照明側に反射することにより、遮光した光を再利用でき、光利用効率を高めることができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, a spatial light modulation element that updates image data all at once is used, and the optical axis is shifted with respect to light rays emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. In the image display device provided with the light shielding means capable of performing pixel shifting and displaying an image with a resolution higher than the resolution of the display element, the timing of data update of the spatial light modulator and the timing of pixel shifting are matched, The timing of shading is matched with the timing of pixel shifting, the light from the light source is condensed, and the light is simultaneously shielded by using the light shielding means at the condensed location, thereby eliminating unnecessary image display and light. It is possible to display a high-quality image that suppresses a decrease in the use efficiency of.
According to the thirteenth aspect, the time from the start to the end of the shading is T, the start time of the data update is T, the time from the start to the end of the shading, the start time of the data update is T3, the end time is T4, and the pixel shift start When the time is T5 and the end time is T6, when T4-T3 ≧ T6-T5, T3 ≦ T5, T4 ≧ T6, T≈T6-T5, and when T4-T3 ≦ T6-T5, T3 ≧ T5, T4 By setting .ltoreq.T5 and T.apprxeq.T6-T5, it is possible to display a high-quality image while suppressing a decrease in light utilization efficiency.
According to the fourteenth aspect, by reflecting the light at the time of shielding to the illumination side, the shielded light can be reused and the light utilization efficiency can be enhanced.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明は、1フレームを複数のサブフィールドに分割する画素ずらし素子と、LCOS、光源からの光を遮光するための遮光手段と、それらの制御を行う手段を備えた画像表示装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The present invention is an image display device including a pixel shifting element that divides one frame into a plurality of subfields, LCOS, a light shielding means for shielding light from a light source, and a means for controlling them.
本実施例はLCOSとして、画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、1つの画素を画素ずらし素子2つを使用して4つの画素を表示し、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行うことにより高解像度化するとともに、LCOSのデータ更新のタイミングと、画素ずらしのタイミングに合わせ、画素ずらしと画素ずらしのタイミングにより生じた画質劣化の原因となる画像を光源からの光をデータ更新方向に時間的に移動して遮光する遮光手段を備えた画像表示装置の例である。
図1は本実施例の表示画像データと、画素の位置及び、遮光の関係を示したタイミングチャートの一例である。画像表示データは画面上から下の方向でデータが更新され、更新されるデータはD1、D2、D3、D4、D1’の順である。更新時にはLCOSの特性から過渡期がある。画像表示素子の位置は1フィールドの期間内に、P1、P2、P3、P4の位置に順に変位し、それぞれの位置で4つのサブフィールドを形成させる。
この画素の位置をシフトさせる時には例えばP1からP2にシフトする間にP1でもP2でもない位置に画素がシフトされる移動中の期間がある。上記のようにデータは画面上から下に順次更新されるが、画素ずらしは画面一斉に行われる為と、画素ずらしと画像データ更新のタイミングのずれにより、画像データが意図した位置以外に表示されることが起ってくる。そこで本例ではこのような画像を排除する為に、データ更新と画素の位置が本来の位置に表示されない期間を全画面上で均一に排除する為に、その期間、データ更新とほぼ同じ移動時間で遮光を行っている。このことにより正しい位置へのデータのみ表示されることになり高画質、高解像度の画像表示を実現することができる。
In this embodiment, an LCOS that updates image data in order of scanning lines is used, one pixel is shifted and four pixels are displayed using two elements, and light can be controlled according to image information. In addition to increasing the resolution by shifting the optical axis of the light beam emitted from the pixel, the pixel shift and the pixel shift are performed in accordance with the LCOS data update timing and the pixel shift timing. 2 is an example of an image display device including a light shielding unit that shields an image that causes image quality degradation caused by the timing of light by moving light from a light source in a data update direction over time.
FIG. 1 is an example of a timing chart showing the relationship between display image data, pixel positions, and light shielding in this embodiment. The image display data is updated in the direction from the top to the bottom of the screen, and the updated data is in the order of D1, D2, D3, D4, D1 ′. There is a transition period due to the characteristics of LCOS at the time of update. The position of the image display element is sequentially displaced to the positions P1, P2, P3, and P4 within one field period, and four subfields are formed at each position.
When shifting the position of this pixel, for example, there is a moving period in which the pixel is shifted to a position that is neither P1 nor P2 during the shift from P1 to P2. As described above, the data is updated sequentially from the top to the bottom of the screen. However, because the pixel shift is performed all at once, the image data is displayed at a position other than the intended position due to the pixel shift and the timing of the image data update. It happens. Therefore, in this example, in order to eliminate such an image, in order to uniformly exclude the data update and the period in which the pixel position is not displayed at the original position on the entire screen, the movement time almost the same as that of the data update in that period. The light is shielded. As a result, only data at the correct position is displayed, and high-quality and high-resolution image display can be realized.
本実施例はLCOSに画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、1つの画素を画素ずらし素子を使用して高解像度化するとともに、LCOSのデータ更新のタイミングに画素ずらしのタイミングを合わせた上、光源からの光をデータ更新方向と同じ方向に移動して遮光する遮光手段を備えたプロッタの一例である。
図2は本実施例の表示画像データと、画素の位置及び、遮光の関係を示したタイミングチャートの一例である。画像表示データは画面上から下の方向でデータが更新され、更新されるデータはD1、D2、D3、D4、D1’の順である。更新時にはLCOSの特性から過渡期がある。画像表示素子の位置は1フィールドの期間内に、P1、P2、P3、P4の位置に順に変位し、それぞれの位置で4つのサブフィールドを形成させる。この画素の位置をシフトさせる時には例えばP1からP2にシフトする間にP1でもP2でもない位置に画素がシフトされる移動中の期間がある。上記のようにデータは画面上から下に順次更新されるが、画素ずらしは画面一斉に行われる為、画像データが意図した位置以外に表示されることが起ってくる。
そこで本例ではこのような画像を排除する為に、データ更新と画素の位置が本来の位置に表示されない期間を全画面上で均一に排除するとともに、データ更新期間のタイミングに画素ずらし期間のタイミングを合わせることで排除の為の遮光期間を短縮し、その期間データ更新とほぼ同じ移動時間で遮光を行っている。このことにより正しい位置へのデータのみ表示されるとともに、遮光を必要とする期間を短くすることで光利用効率を上げることができ、且つ高品質の画像を表示することができるようになる。
図3は、回転円盤による遮光手段の構造の一例である。回転円盤1はモータ2で回転する扇形の遮光板5をもっており、この遮光板にて遮光を行う。遮光部と非遮光部の角度の比は、遮光時間と非遮光時間の比となっている。
図4は遮光手段として、回転円盤を用いた場合のタイミングチャートの一例である。回転円盤を使用しているために、画面の左右方向になる円盤の内外で、若干遮光タイミングと期間が異なるものの簡単な機構で、LCOSとして画像データ更新を走査線順次に行うものを用いた場合に、正しい位置へのデータのみ表示されることになり高画質での高解像度画像の表示を実現することができる。
In this embodiment, image data is sequentially updated on the LCOS by using scanning lines, and one pixel is increased in resolution by using a pixel shift element, and the pixel shift timing is adjusted to the LCOS data update timing. In addition, it is an example of a plotter provided with a light shielding means for shielding light by moving light from the light source in the same direction as the data update direction.
FIG. 2 is an example of a timing chart showing the relationship between display image data, pixel positions, and light shielding in this embodiment. The image display data is updated in the direction from the top to the bottom of the screen, and the updated data is in the order of D1, D2, D3, D4, D1 ′. There is a transition period due to the characteristics of LCOS at the time of update. The position of the image display element is sequentially displaced to the positions P1, P2, P3, and P4 within one field period, and four subfields are formed at each position. When shifting the position of this pixel, for example, there is a moving period in which the pixel is shifted to a position that is neither P1 nor P2 during the shift from P1 to P2. As described above, the data is sequentially updated from the top to the bottom of the screen. However, since pixel shifting is performed all at once on the screen, the image data may be displayed at a position other than the intended position.
Therefore, in this example, in order to eliminate such an image, the period in which the data update and the pixel position are not displayed at the original position is uniformly excluded on the entire screen, and the pixel shift period timing is changed to the data update period timing. Therefore, the light shielding period for exclusion is shortened, and the light is shielded with substantially the same movement time as that period data update. As a result, only the data at the correct position is displayed, and the light use efficiency can be increased by shortening the period requiring light shielding, and a high-quality image can be displayed.
FIG. 3 is an example of the structure of the light shielding means using a rotating disk. The rotating disk 1 has a fan-shaped light-shielding plate 5 that is rotated by a
FIG. 4 is an example of a timing chart when a rotating disk is used as the light shielding means. Since a rotating disk is used, a simple mechanism with slightly different light-shielding timing and period inside and outside the disk in the horizontal direction of the screen, and using LCOS that sequentially updates image data as scanning lines In addition, only data at the correct position is displayed, and a high-resolution image display with high image quality can be realized.
本実施例はLCOSに画像データの更新を走査線順次に行うものを用い、1つの画素を画素ずらし素子を使用して高解像度化する場合、光源からの光をデータ更新方向と同じ方向に、走査線に対して平行に移動して遮光する遮光手段を備えたプロッタの一例である。
図5はそのタイミングチャートの一例であり、データ更新時間と遮光移動時間がほぼ同じものである。遮光を走査線に対して平行に移動して行える為、画面左右で均一な遮光が行え、遮光時間を短く且つ、全画面均一な高画質での高解像度画像の表示を実現することができる。
図6は遮光手段の構造の一例である。モータ2で駆動する軸と固定された軸を各々支点3とし、その各々の支点で回転する円盤上に支点から同距離の軸をもち、この軸同士を連結した遮光板5を備える。遮光板5は支点間を結んだ線と平行な面を備えている。モータが駆動すると下図に示す円盤6が回転する。その円盤上の軸4は円運動を行うがこれと固定された支点3を中心とする円盤状の軸4と遮光板5で連結されている為に、固定された側の円盤6もモータ側と等しい運動を行う。この軸を連結した遮光板は支点間を結んだ線と平行な面を備えているので、駆動中は常に支点間を結んだ線と平行に移動する。また遮光板は円形に移動し、遮光する光の光路7は、支点間を結んだ線と垂直な方向に遮光板が移動するので、平行な方向の光路が遮光時は全て遮光板に遮られ、非遮光時は全て遮らないようになる。
遮光板の位置制御はモータにホームポジションを設ける等、遮光板の回転開始位置を決めたり、遮光板の位置を検知するセンサ等の仕組を設けること等で実現できる。
In the present embodiment, when LCOS is used to update image data sequentially in a scanning line and one pixel is shifted to a high resolution by using an element, the light from the light source is directed in the same direction as the data update direction. It is an example of the plotter provided with the light-shielding means which moves parallel to a scanning line and shields light.
FIG. 5 is an example of the timing chart, in which the data update time and the light shielding movement time are substantially the same. Since the light shielding can be performed by moving in parallel with the scanning line, uniform light shielding can be performed on the left and right sides of the screen, and it is possible to realize a high resolution image display with a short shading time and a uniform high image quality over the entire screen.
FIG. 6 shows an example of the structure of the light shielding means. A shaft driven by the
The position control of the light shielding plate can be realized by determining the rotation start position of the light shielding plate such as providing a home position in the motor, or providing a mechanism such as a sensor for detecting the position of the light shielding plate.
図7と図8はデータ更新期間T1とデータ更新に伴う過渡現象期間T2から、データ更新時間と遮光移動時間の関係を示したタイミングチャートの例である。図7のようにデータ更新期間T1がデータ更新に伴う過渡現象期間T2以下の場合、データ更新時間と遮光移動時間を等しくすると、画面全体を均一条件で、正しい位置へのデータのみ表示でき、高画質高解像度の画像表示を実現することができる。
また図8のようにデータ更新期間T1がデータ更新に伴う過渡現象期間T2より長い場合、データ更新時間より遮光移動時間を早くし、データ更新期間中に画素ずらし期間を含め、且つデータ更新開始時間とデータ更新に伴う過渡現象期間終了時間の中間に、画素ずらし期間の中間にもってくると、遮光期間が短くなる。つまり遮光による光利用効率低下を押さえた上で、画面全体を均一条件で、正しい位置へのデータのみ表示でき、高画質高解像度の画像表示を実現することができる。
図9、10はこの遮光手段を備えた三板式プロッタの構造の一例である。図9ではランプ9、フィルタ10、インテグレータ11、偏向板8が配置されるとともに、3つのLCOSであるL、PBSであるP、及び画素ずらし素子12が設けられ、遮光手段5は画素ずらし素子12と投射レンズ13間に設けてある。この方法では、遮光を行う為に遮光手段以外に新たに部品は必要とならず、簡単に遮光手段5による遮光を実現することができる。
また図10ではマイクロレンズ14を設けることにより部品点数は増えるが、先の方式に比べ、光利用効率が良い遮光を実現することができる。両構造とも、画像が結像するところに遮光手段を設けることにより、データ更新方向へ移動する遮光を画像に合わせて行うことができる。
7 and 8 are examples of timing charts showing the relationship between the data update time and the light shielding movement time from the data update period T1 and the transient phenomenon period T2 accompanying data update. As shown in FIG. 7, when the data update period T1 is equal to or shorter than the transient phenomenon period T2 associated with data update, if the data update time and the light-shielding movement time are made equal, only the data at the correct position can be displayed on the entire screen under uniform conditions. High-resolution image display can be realized.
In addition, as shown in FIG. 8, when the data update period T1 is longer than the transient phenomenon period T2 associated with data update, the light shielding movement time is set earlier than the data update time, the pixel shift period is included in the data update period, and the data update start time If the pixel shift period is in the middle of the transient phenomenon period end time associated with the data update, the light shielding period is shortened. That is, it is possible to display only the data at the correct position on the entire screen under uniform conditions while suppressing the decrease in light utilization efficiency due to light shielding, and to realize high-quality and high-resolution image display.
9 and 10 show an example of the structure of a three-plate type plotter provided with this light shielding means. In FIG. 9, a
Further, in FIG. 10, although the number of components is increased by providing the
本実施例は、LCOSに画像データの更新を全画面一斉に行い、全画面分の光を一斉に遮光する遮光手段を備えるプロッタの一例である。図11、12は三板式のプロッタで、遮光手段として回転円盤17を用いたものの構造図である。ここでは回転円盤を遮光手段としているが、他にも液晶シャッタ、光シャッタ、機械的シャッタ等の手段がある。図11はインテグレータ11の前段に、集光レンズ15とインテグレータに垂直な光に戻す為の凸レンズ16を置き、その間の光が集光する地点に遮光手段である回転円盤17を設置してある。
図12はランプのミラーとして回転楕円体ミラー18を用い、それにより光が集光される地点に遮光手段である回転円盤17を設置し、その後段にインテグレータに垂直な光に戻す為の凸レンズを配置してある。図11は集光点を小さく出来る点が利点であり、図12は部品点数が減らせるのが利点である。
図13、14はLCOSに画像データの更新を全画面一斉に行うものを用い、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素から発せられる光線に対して、その光軸をシフトすることにより画素ずらしを行い、表示素子の解像度よりも高い解像度の画像表示が可能である画像表示装置において、データ更新及び、画素ずらしに合わせ、光源からの光を全画面一斉に行う場合のタイミングチャートである。
一斉の遮光方法としては、光源からの光を一点に集光し、物理的に遮光する方法や、液晶シャッタ、光シャッタ等の光路上の光をそれほど集光することなく遮光したり光路を変える方法がある。この時、遮光板として遮光板の光の来る方向をミラーまたはミラー加工し、遮光時の光を照明側に反射するものにすると、遮光した光が光源のミラー側に光軸の対称の光路を辿り戻り、その光は光源のミラーにて反射され再利用されることにより、光利用効率がアップする。
図13、14で遮光開始から終了するまでの時間をT、データ更新の開始時間をT3、終了時間をT4、画素ずらしの開始時間をT5、終了時間をT6とすると、図13はT4−T3≧T6−T5の場合、図14はT4−T3≦T6−T5の場合を表している。データ更新、遮光ともに全画面一斉に行われる為、データの更新に伴う過渡期の画像は全画面で均一の条件で表示されるため、光利用効率を考えた場合、遮光はできる限り短い時間で行うのがよいので、図13の場合には、画素ずらしの移動期間をデータ更新の過渡期間内にした上で、画像に影響ある移動期間を遮光する。この時に、過渡期間内でも画像表示位置が違わないように移動期間のタイミングを設定する必要がある。
図14の場合には、データ更新の過渡期間を画素ずらしの移動期間内にした上で、画像に影響ある移動期間を遮光する。図13、図14のように遮光を行うことにより、LCOSに画像データの更新を全画面一斉を用いた場合、全画面一斉に遮光する方法で光利用効率の低下を押さえた上で、正しい位置へのデータのみ表示した高画質、高解像度の画像表示を実現することができる。
The present embodiment is an example of a plotter provided with light shielding means for simultaneously updating image data in the LCOS all over the screen and simultaneously shielding light for the entire screen. 11 and 12 are structural diagrams of a three-plate type plotter using a
In FIG. 12, a
13 and 14 use LCOS that updates image data all over the screen at the same time, and shifts pixels by shifting the optical axis of light emitted from a plurality of pixels that can control light according to image information. 4 is a timing chart in a case where the light from the light source is emitted all over the screen in accordance with data update and pixel shift in an image display apparatus capable of displaying an image with a resolution higher than that of the display element.
As a simultaneous light shielding method, the light from the light source is condensed at one point and physically shielded, or the light on the optical path such as a liquid crystal shutter, an optical shutter, etc. is shielded without much condensing or the optical path is changed. There is a way. At this time, if the direction of the light coming from the light shielding plate is mirrored or mirrored as a light shielding plate, and the light at the time of light shielding is reflected to the illumination side, the light that has been shielded will have an optical path symmetrical about the optical axis on the mirror side of the light source. The light is reflected back and reused by the mirror of the light source, so that the light use efficiency is improved.
13 and 14, if the time from the start to the end of shading is T, the data update start time is T3, the end time is T4, the pixel shift start time is T5, and the end time is T6, FIG. In the case of ≧ T6-T5, FIG. 14 shows the case of T4-T3 ≦ T6-T5. Since both the data update and shading are performed at the same time on the entire screen, the images in the transition period accompanying the data update are displayed on the entire screen under uniform conditions. In the case of FIG. 13, the pixel shift movement period is set within the data update transition period, and the movement period affecting the image is shielded from light. At this time, it is necessary to set the timing of the movement period so that the image display position does not change even during the transition period.
In the case of FIG. 14, the transition period of data update is set within the movement period shifted by pixels, and the movement period that affects the image is shielded from light. 13 and 14, when the image data is updated to the LCOS all at once, the correct position is obtained after suppressing the decrease in light use efficiency by shielding all the screens at the same time. It is possible to realize high-quality and high-resolution image display in which only data is displayed.
1 回転円盤
2 モータ
3 支点
4 軸
5 遮光板
6 円盤
7 光路
8 偏光板
9 ランプ
10 フィルタ
11 インテグレータ
12 画像ずらし素子
13 投射レンズ
14 マイクロレンズ
15 集光レンズ
16 凸レンズ
17 遮光手段
18 回転楕円体ミラー
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