JP2006047414A - カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能なカラー表示装置を提供する。
【解決手段】 入力された画像情報に基づく複数色のサブフレーム画像を色毎に順次表示して投影光を出射する表示部２００と、表示部がサブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して、表示部から出射された投影光の光線位置を制御する光線位置制御部３００とを備え、表示部は、入力された画像情報に基づいて表示部の画素毎に変調を行い、光線位置制御部は、表示部の各画素から出射された投影光の光線位置が１フレーム期間において複数箇所となるように制御を行うとともに、１フレーム期間における光線位置の制御をＮフレーム期間（Ｎは２以上の整数）行うことにより、複数箇所の光線位置それぞれにおいて複数色全ての投影光の光線が位置するように制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高解像度のカラー画像を表示可能なカラー表示装置に関する。

カラー表示装置として、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示装置が提案されている。このフィールドシーケンシャル方式のカラー表示装置では、モノクロ表示素子にＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）用の画像を順次表示するとともに、表示タイミングに合わせてＲ、Ｇ及びＢの照明光をモノクロ表示素子に順次供給することで、カラー画像を表示している。このフィールドシーケンシャル方式のカラー表示装置では、同一の表示位置にＲ、Ｇ及びＢの画像を表示することができるため、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーフィルタを用いた単板式のカラー表示装置に比べて、各色の解像度を３倍にすることができる。

一方、限られた画素数の空間変調素子（ＬＣＤ等）を用いて高解像度を達成する技術として、偏光旋回液晶パネルと複屈折板を組み合わせて画素ずらしを行う技術（ウォブリング技術）が知られている。このウォブリング技術では、偏光旋回液晶パネルと複屈折板によって画素ずらしを行うことで、空間変調素子自体の解像度の２倍以上の解像度を有する表示装置を実現することが可能である。

特許文献１には、上述したフィールドシーケンシャル方式とウォブリング技術とを組み合わせたカラー表示装置が提案されている。この提案では、画素ずらしを行わないフレームでも画素ずらしを行うフレームでも、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像は同一画素位置に重ねて表示される。そのため、例えば４点画素ずらしを行おうとすると、４フレーム分の周期が必要となり、画素ずらしによって全ての画素位置に表示を行うための表示周期が長くなってしまう。また、特許文献１には、画素ずらしを行わないフレームではＧ画像及びＲ画像を同一画素位置に表示し、画素ずらしを行うフレームではＧ画像及びＢ画像を同一画素位置に表示するといった方法も提案されている。しかしながら、この方法では、各画素位置においてＲＧＢフルカラーを表示できないことと、Ｒ、Ｇ及びＢそれぞれの表示ピッチ（解像度）が異なること等に起因して、いわゆる偽色が発生するおそれがある。

特許文献２には、Ｒ、Ｇ及びＢのストライプを有するＣＲＴにおいて、画素ずらしによって各ストライプ位置にＲ、Ｇ及びＢの画像を重ねて表示するという方法が提案されている。しかしながら、各ストライプ位置にＲ、Ｇ及びＢの画像が表示されるだけであり、元々のストライプによって決まる解像度よりも高い解像度が得られるものではない。
特開２００２−２８１５１７号公報 特開平７−２８４１１３号公報

このように、従来技術では、画素ずらしによって全ての画素位置に表示を行うための表示周期が長くなるといった問題や、偽色が発生するといった問題があり、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが困難であった。

本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能なカラー表示装置を提供することを目的としている。

本発明に係るカラー表示装置は、入力された画像情報に基づくカラー画像を観察者が観察可能なように表示するカラー表示装置であって、入力された画像情報に基づく複数色のサブフレーム画像を色毎に順次表示して投影光を出射する表示手段と、前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して、前記表示手段から出射された投影光の光線位置を制御する光線位置制御手段と、前記光線位置制御手段で制御された投影光を観察者に提示するための光学手段と、を備え、前記表示手段は、入力された画像情報に基づいて前記表示手段の画素毎に変調を行い、前記光線位置制御手段は、前記表示手段の各画素から出射された投影光の光線位置が１フレーム期間において複数箇所となるように制御を行うとともに、前記１フレーム期間における光線位置の制御をＮフレーム期間（Ｎは２以上の整数）行うことにより、前記複数箇所の光線位置それぞれにおいて前記複数色全ての投影光の光線が位置するように制御を行うことを特徴とする。

前記カラー表示装置において、前記複数箇所はＮ箇所であることが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記複数色は赤、緑及び青で、前記Ｎは４であり、前記表示手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像及び青のサブフレーム画像をそれぞれ１回表示し、緑のサブフレーム画像を２回表示することが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記複数色は赤、緑及び青で、前記Ｎは２であり、前記表示手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像及び青のサブフレーム画像をそれぞれ１回表示し、緑のサブフレーム画像を２回表示し、前記光線位置制御手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像の投影光及び一方の緑のサブフレーム画像の投影光が同じ光線位置となり、青のサブフレーム画像の投影光及び他方の緑のサブフレーム画像の投影光が同じ光線位置となるように、投影光の光線位置を制御することが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記表示手段は、１フレーム期間において緑のサブフレーム画像が連続して表示されないように表示を行うことが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記複数色は赤、緑、青及び白で、前記Ｎは４であり、前記光線位置制御手段は、前記１フレーム期間において前記表示手段から出射される赤、緑、青及び白のサブフレーム画像の投影光の光線位置を制御することが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記表示手段から出射された投影光の光線位置を前記光線位置制御手段で制御することにより、観察者が観察する画像の解像度を前記表示手段自体の解像度のＮ倍とすることが好ましい。

本発明に係るカラー表示装置は、入力された画像情報に基づくカラー画像を観察者が観察可能なように表示するカラー表示装置であって、入力された画像情報に基づく複数色のサブフレーム画像を色毎に順次表示して投影光を出射する表示手段と、前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して、前記表示手段から出射された投影光の光線位置を制御する光線位置制御手段と、前記光線位置制御手段で制御された投影光を観察者に提示するための光学手段と、を備え、前記表示手段は、入力された画像情報に基づいて前記表示手段の画素毎に変調を行い、前記光線位置制御手段は、前記表示手段の各画素から出射された投影光の光線位置が１フレーム期間において複数箇所となるように制御を行うとともに、少なくとも１色のサブフレーム画像の投影光の光線位置が他の色のサブフレーム画像の投影光の光線位置の２倍となるように制御を行うことにより、前記複数箇所の光線位置それぞれにおいて前記複数色全ての投影光の光線が位置するように制御を行うことを特徴とする。

前記カラー表示装置において、前記光線位置制御手段は、前記表示手段がサブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、前記液晶パネルは、前記少なくとも１色に関しては入射した投影光の偏光方向を４５度旋回させ、前記他の色に関しては入射した投影光の偏光方向を維持するか又は９０度旋回させることが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記表示手段は、白色照明光を出射する白色光源と、前記白色光源から出射された白色照明光を前記複数色の各色の照明光に順次変換する回転カラーフィルタと、前記回転カラーフィルタから順次出射される各色の照明光を入力される画像信号に基づいて変調する空間変調素子と、を備えることが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記表示手段は、前記複数色の各色の照明光を順次出射する複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から順次出射される各色の照明光を入力される画像信号に基づいて変調する空間変調素子と、を備えることが好ましい。

前記カラー表示装置において、前記光線位置制御手段は、投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、前記液晶パネルは、前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して前記投影光の偏光方向を旋回することが好ましい。

本発明によれば、表示周期が長くなるといった問題や、偽色が発生するといった問題を防止することができ、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係り、カラー画像投影装置（カラー表示装置）の概略を示した図である。

光源１１０は、白色光を生じるものであり、放電ランプ（メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等）やハロゲンランプが用いられる。

光源１１０の出射側には、カラーホイール１２０が設けられている。カラーホイール１２０は、図２に示すように、Ｒ（赤）光を透過するＲフィルター部１２１Ｒ、Ｇ（緑）光を透過するＧフィルター部１２１Ｇ１、１２１Ｇ２、及びＢ（青）光を透過するＢフィルター部１２１Ｂを有している。カラーホイール１２０を回転させることで、光源１１０からの照明光が、Ｇフィルター部１２１Ｇ１、Ｒフィルター部１２１Ｒ、Ｇフィルター部１２１Ｇ２及びＢフィルター部１２１Ｂを順次通過する。なお、図２の例では、各フィルター部の面積を等しくしているが、光源１１０の色温度やホワイトバランス等を考慮して、フィルター部の面積比率を最適化するようにしてもよい。また、後述する空間変調素子２００や光線位置制御部３００の応答速度を考慮して、各フィルター部の境界に遮光部を設けてもよい。

カラーホイール１２０の出射面側には、偏光変換素子（ＰＳ変換素子）１３０、照明光学系１４０及び液晶シャッター１５０が設けられている。偏光変換素子１３０は、特定の偏光方向を持たない光源からの光を特定の偏光方向（本例では垂直方向）に揃えるものである。偏光変換素子１３０を用いることで、効率よく偏光方向を揃えることができ、光量ロスを抑えることが可能となる。液晶シャッター１５０は、カラーホイール１２０の各フィルター部からの光量の比率を調整するためのものである。各色の光量比率を調整することで、ホワイトバランスの最適化等をはかることができる。このように、偏光変換素子１３０及び液晶シャッター１５０は、それぞれ、光利用効率の向上及びホワイトバランスの最適化を行うために配置したものであり、本発明において必須の構成ではない。

空間変調素子２００は、画像データ（映像信号）に応じて入射光（照明光）を空間変調するものであり、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶を用いた透過型ＬＣＤによって構成されている。この透過型ＬＣＤはモノクロの空間変調素子であり、カラーホイール１２０のフィルター部に応じて出射光の色が決まる。透過型ＬＣＤの入射側には垂直方向の偏光透過軸を有する偏光板（図示せず）が設けられ、透過型ＬＣＤの出射側には水平方向の偏光透過軸を有する偏光板（図示せず）が設けられている。したがって、空間変調素子２００からの出射光は、水平方向の偏光透過軸を有する偏光光となる。

空間変調素子２００で空間変調された投影光（映像光）は、光線位置制御部３００に入射する。この光線位置制御部３００は、偏光を旋回可能な偏光旋回液晶パネル３１１及び３１２と、複屈折性を有する複屈折板３２１及び３２２とによって構成されている。

液晶パネル３１１及び３１２は、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルによって構成されており、印加電圧のオン・オフによって偏光の旋回を制御できるように構成されている。すなわち、液晶パネルへの印加電圧がオフの場合には、Ｐ偏光は９０度旋回してＳ偏光に、Ｓ偏光も同様に９０度旋回してＰ偏光となる。液晶パネルへの印加電圧がオンの場合には、Ｐ偏光は旋回せずにＰ偏光のまま液晶パネルを通過し、同様にＳ偏光も旋回せずにＳ偏光のまま液晶パネルを通過する。なお、入射光の偏光方向を旋回可能であれば、ＴＮ液晶以外の液晶を液晶パネル３１１及び３１２に用いてもよい。

複屈折板３２１及び３２２は、複屈折性を有する無色透明の結晶板であり、入射光の偏光方向に応じて入射光を常光（ｎo）と異常光（ｎe）とに分離する性質を有している。この複屈折板３２１及び３２２には、水晶板やニオブ酸リチウム板等を用いることが可能である。複屈折板３２１は、水平方向に光線を１／２画素ピッチ分シフトできるように構成されており、垂直方向の偏光光は常光として複屈折板３２１でシフトせずに複屈折板３２１を通過し、水平方向の偏光光は異常光として複屈折板３２１で水平方向にシフトするようになっている。複屈折板３２２は、垂直方向に光線を１／２画素ピッチ分シフトできるように構成されており、水平方向の偏光光は常光として複屈折板３２２でシフトせずに複屈折板３２２を通過し、垂直方向の偏光光は異常光として複屈折板３２２で垂直方向にシフトするようになっている。シフト量は、複屈折板の材質と厚さによって決めることができる。

光線位置制御部３００からの投影光は、投影光学系４１０を介してスクリーン（図示せず）上に投影され、スクリーンに投影された投影光は画像として観察者に認識される。

光線位置制御部３００は上述したような構成を有しているため、偏光旋回液晶パネル３１１及び３１２のオン・オフ状態（４状態）に応じて、光線位置制御部３００に入射した投影光のシフト状態が制御される。その結果、投影光のシフト状態に応じて、スクリーン上の画素位置ａ、ｂ、ｃ及びｄに投影光の光線が到達する。

図３は、空間変調素子２００を構成する透過型ＬＣＤの画素配列を示した図である。図４は、光線位置制御部３００でのシフト状態に応じた投影光の投影面（スクリーン面）上における表示状態を示した図である。

本実施形態では、１フレームを第１〜第４サブフレームに分割し、第１サブフレームでは図４（Ａ）の表示状態が、第２サブフレームでは図４（Ｂ）の表示状態が、第３サブフレームでは図４（Ｃ）の表示状態が、第４サブフレームでは図４（Ｄ）の表示状態が、以下のようにして得られる。

第１サブフレームでは、カラーホイール１２０をＧフィルター部１２１Ｇ１に設定するとともに、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ａとなるように光線位置制御部３００を制御する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａでのＧ画像の画像情報を供給する。その結果、第１サブフレームでは、図４（Ａ）に示すように、画素位置ａにＧ画像が表示される。

第２サブフレームでは、カラーホイール１２０をＲフィルター部１２１Ｒに設定するとともに、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｂとなるように光線位置制御部３００を制御する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂでのＲ画像の画像情報を供給する。その結果、第２サブフレームでは、図４（Ｂ）に示すように、画素位置ｂにＲ画像が表示される。

第３サブフレームでは、カラーホイール１２０をＧフィルター部１２１Ｇ２に設定するとともに、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｄとなるように光線位置制御部３００を制御する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄでのＧ画像の画像情報を供給する。その結果、第３サブフレームでは、図４（Ｃ）に示すように、画素位置ｄにＧ画像が表示される。

第４サブフレームでは、カラーホイール１２０をＢフィルター部１２１Ｂに設定するとともに、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｃとなるように光線位置制御部３００を制御する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃでのＢ画像の画像情報を供給する。その結果、第４サブフレームでは、図４（Ｄ）に示すように、画素位置ｃにＢ画像が表示される。

以上のように、第１サブフレームでは画素位置ａにＧ画像が、第２サブフレームでは画素位置ｂにＲ画像が、第３サブフレームでは画素位置ｄにＧ画像が、第４サブフレームでは画素位置ｃにＢ画像が表示される。その結果、１フレーム全体で見た場合には、第１〜第４サブフレームの画像が時間軸方向で重畳され、図５に示すような４点画素ずらしの表示状態が得られる。図５に示した配列状態は、デジタルカメラ等の撮像素子に広く用いられているベイヤー配列と同様となっている。図５からわかるように、Ｇ画像の表示画素数はＲ画像及びＢ画像それぞれの表示画素数の２倍となっている。人間の目は緑（Ｇ）の視感度が高いため、Ｇ画像の表示画素数を多くすることで、解像度を高く感じさせることができる。

なお、図３、図４及び図５では、説明の都合上、各画素の開口率を小さくし各画素が重ならないようにして図示しているが、各画素の開口率は、例えば図５において隣接する画素が重なる程度に大きくてもよい。

図６〜図９は、光線位置制御部３００におけるシフト動作の詳細を示した図であり、以下のようにして光線位置制御部３００でシフト動作が行われることで、図４に示したような表示状態が得られる。

図６は、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオフ状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオフ状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、第１の液晶パネル（偏光旋回液晶パネル３１１）で９０度旋回し、第１の複屈折板（複屈折板３２１）に入射する。第１の複屈折板に入射した光線は、常光としてシフトせずに第１の複屈折板を通過し、第２の液晶パネル（偏光旋回液晶パネル３１２）に入射する。第２の液晶パネルに入射した光線は、第２の液晶パネルで９０度旋回し、第２の複屈折板（複屈折板３２２）に入射する。第２の複屈折板に入射した光線は、常光としてシフトせずに第２の複屈折板を通過する。このようにして画素位置ａに光線が到達し、図４（Ａ）に示したような表示状態が得られる。

図７は、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオフ状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオン状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、第１の液晶パネルで９０度旋回し、第１の複屈折板に入射する。第１の複屈折板に入射した光線は、常光としてシフトせずに第１の複屈折板を通過し、第２の液晶パネルに入射する。第２の液晶パネルに入射した光線は、第２の液晶パネルで旋回せずに、第２の複屈折板に入射する。第２の複屈折板に入射した光線は、異常光として垂直方向にシフトして第２の複屈折板を通過する。このようにして画素位置ｂに光線が到達し、図４（Ｂ）に示したような表示状態が得られる。

図８は、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオン状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオフ状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、第１の液晶パネルで旋回せずに、第１の複屈折板に入射する。第１の複屈折板に入射した光線は、異常光として水平方向にシフトして第１の複屈折板を通過し、第２の液晶パネルに入射する。第２の液晶パネルに入射した光線は、第２の液晶パネルで９０度旋回して第２の複屈折板に入射する。第２の複屈折板に入射した光線は、異常光として垂直方向にシフトして第２の複屈折板を通過する。このようにして、画素位置ｄに光線が到達し、図４（Ｃ）に示したような表示状態が得られる。

図９は、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオン状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオン状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、第１の液晶パネルで旋回せずに、第１の複屈折板に入射する。第１の複屈折板に入射した光線は、異常光として水平方向にシフトして第１の複屈折板を通過し、第２の液晶パネルに入射する。第２の液晶パネルに入射した光線は、第２の液晶パネルで旋回せずに第２の複屈折板に入射する。第２の複屈折板に入射した光線は、常光としてシフトせずに第２の複屈折板を通過する。このようにして、画素位置ｃに光線が到達し、図４（Ｄ）に示したような表示状態が得られる。

以上の説明では、理解を容易にするため、図４に示すように、画素位置ａにＧ画像が、画素位置ｂにＲ画像が、画素位置ｄにＧ画像が、画素位置ｃにＢ画像が表示されるとして説明を行った。しかしながら、全てのフレームにおいて上述したような表示状態であると、各画素位置に常に同じ色が表示されることになり、いわゆる偽色が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、フレーム毎に画素位置と画像色との対応関係を変えることで、偽色の発生を防止している。図１０は、そのような対応関係の一例について示した図である。

第１フレームでは、図１０（Ａ）に示すように、画素位置ａにＧ画像、画素位置ｂにＲ画像、画素位置ｃにＢ画像、画素位置ｄにＧ画像を表示する。第２フレームでは、図１０（Ｂ）に示すように、画素位置ａにＲ画像、画素位置ｂにＧ画像、画素位置ｃにＧ画像、画素位置ｄにＢ画像を表示する。第３フレームでは、図１０（Ｃ）に示すように、画素位置ａにＧ画像、画素位置ｂにＢ画像、画素位置ｃにＲ画像、画素位置ｄにＧ画像を表示する。第４フレームでは、図１０（Ｄ）に示すように、画素位置ａにＢ画像、画素位置ｂにＧ画像、画素位置ｃにＧ画像、画素位置ｄにＲ画像を表示する。

このように、画素位置ａにはＧ、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に、画素位置ｂにはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇの順に、画素位置ｃにはＢ、Ｇ、Ｒ、Ｇの順に、画素位置ｄにはＧ、Ｂ、Ｇ、Ｒの順に、画像が表示されることになる。このように、フレーム毎に画素位置と画像色との対応関係を変えることで、各画素位置でＲ、Ｇ及びＢのすべての画像が表示され、各画素位置に常に同じ色が表示されることがなくなり、偽色の発生を防止することができる。

図１１は、図１０に示したような表示を行う場合の動作の時間軸方向の流れを示した図である。

第１フレームの第１サブフレームでは、カラーホイール１２０の色を緑（Ｇ）に設定するとともに、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオフ状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第２サブフレームでは、カラーホイール１２０の色を赤（Ｒ）に設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第３サブフレームでは、カラーホイール１２０の色を緑（Ｇ）に設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第４サブフレームでは、カラーホイール１２０の色を青（Ｂ）に設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

このようにして、第１フレームでは、図１０（Ａ）に示すように、画素位置ａにＧ画像が、画素位置ｂにＲ画像が、画素位置ｃにＢ画像が、画素位置ｄにＧ画像が表示されることになる。

第２フレームの第１サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第２フレームの第２サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＲに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

第２フレームの第３サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第２フレームの第４サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＢに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

このようにして、第２フレームでは、図１０（Ｂ）に示すように、画素位置ａにＲ画像が、画素位置ｂにＧ画像が、画素位置ｃにＧ画像が、画素位置ｄにＢ画像が表示されることになる。

第３フレームの第１サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第３フレームの第２サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＲに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

第３フレームの第３サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第３フレームの第４サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＢに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

このようにして、第３フレームでは、図１０（Ｃ）に示すように、画素位置ａにＧ画像が、画素位置ｂにＢ画像が、画素位置ｃにＲ画像が、画素位置ｄにＧ画像が表示されることになる。

第４フレームの第１サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第４フレームの第２サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＲに設定するとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

第４フレームの第３サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＧに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ＢにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第４フレームの第４サブフレームでは、カラーホイール１２０の色をＢに設定するとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

このようにして、第４フレームでは、図１０（Ｄ）に示すように、画素位置ａにＢ画像が、画素位置ｂにＧ画像が、画素位置ｃにＧ画像が、画素位置ｄにＲ画像が表示されることになる。

図１２は、上述したカラー表示装置において、上述したような表示（４点画素ずらしの表示）を実現するための構成を示したブロック図である。

入力映像信号の画像データは、フレームメモリー５０１に記憶される。画像情報生成回路５０２では、フレームメモリー５０１に記憶された映像信号から、画素位置ａ、ｂ、ｃ及びｄに対応する信号成分（Ｒ、Ｇ及びＢの信号成分）を抽出（サンプリング）する。

タイミング信号発生器５０３からのタイミング信号に基づき、例えば第１フレームの第１サブフレームでは、画素位置ａにおけるＧの画像データが駆動回路５０４に供給され、空間変調素子２００にはＧ画像が表示される。また、駆動回路５０５では、タイミング信号発生器５０３からのタイミング信号に基づき、空間変調素子２００の駆動タイミング（表示タイミング）に同期して、偏光旋回液晶パネル３１１及び３１２を制御する。さらに、光源制御部１６０では、タイミング信号発生器５０３からのタイミング信号に基づき、空間変調素子２００の駆動タイミング（表示タイミング）に同期して、カラーホイール１２０の色をＧに設定する。他のフレーム及び他のサブフレームにおいても同様の動作が行われ、例えば図１０に示すような表示が実現される。なお、光源制御部１６０では、カラーホイール１２０の制御の他に、液晶シャッター１５０の制御も行っており、これによりホワイトバランス等の調整が行われる。

以上のように、本実施形態によれば、図４に示すように、各フレームにおいて全ての画素位置で表示が行われるため、短期間（１フレーム期間）で基本的な画素ずらしの効果が得られるとともに、図１０に示すように、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像の位置関係がフレーム間で互いに異なっており、４フレーム期間の表示を行うことで、各画素位置においてＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の全てを表示することができるため、偽色の発生を防止することができ、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。

また、視感度の高いＧ画像の表示回数がＲ画像及びＢ画像それぞれの表示回数の２倍となっているため、解像度を高く感じさせることが可能である。また、Ｇ画像が対角方向に表示されるとともに、Ｒ画像の表示期間とＢ画像の表示期間の間にＧ画像が表示されていおり、１フレーム期間においてＧ画像が連続して表示されないようにしているため、これらの点からも表示品質を高めることが可能である。

（実施形態２）
図１３は、本発明の第２の実施形態に係り、カラー画像投影装置（カラー表示装置）の概略を示した図である。

第１の実施形態では、Ｒ、Ｇ及びＢの照明光を光源１１０及びカラーホイール１２０等を用いて生成したが、本実施形態では、Ｒ、Ｇ及びＢのＬＥＤを用いて照明光を生成するようにしている。なお、その他の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態の構成要素に対応する構成要素には同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。

本実施形態では、光源として、Ｒ（赤）発光用のＬＥＤ１１１Ｒ、Ｇ（緑）発光用のＬＥＤ１１１Ｇ及びＢ（青）発光用のＬＥＤ１１１Ｂを設け、光源制御部（図１２の光源制御部１６０に対応）によって、ＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの発光を制御している。すなわち、本実施形態では、空間変調素子２００の表示タイミングに同期して、ＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの発光タイミング、及び偏光旋回液晶パネル３１１及び３１２の光線シフトタイミングを制御している。これにより、第１の実施形態と同様の表示状態を実現することが可能である。ただし、本実施形態では、ＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの位置が異なるため、色毎に光源の発光位置が異なることになる。そのため、空間変調素子２００に対する照明むらを抑制するように、照明光学系１４０を構成している。

第１の実施形態では、カラーホイール１２０を回転させることで照明光の色を変えることから、照明光の色順は一義的に決まることになるが、本実施形態ではＬＥＤを用いるため、ＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの発光順を変えることで照明光の色順を変えることが可能である。また、各ＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの発光時間（発光期間）や発光強度を容易に変えることができるため、光源制御部（図１２の光源制御部１６０に対応）によってＬＥＤ１１１Ｒ、ＬＥＤ１１１Ｇ及びＬＥＤ１１１Ｂの発光を制御することで、第１の実施形態で示した液晶シャッター１５０がなくても、ホワイトバランス等の調整を容易に行うことができる。

図１４は、本実施形態における表示状態の時間軸方向の流れを示した図である。第１の実施形態ではカラーホイールを用いるため、図１１に示すように照明光の色順はフレームによらず一定であるが、本実施形態ではＬＥＤの発光順を変えることで、照明光の色順をフレーム毎に変えている。すなわち、本実施形態では、ＬＥＤの発光順を変えることで、フレーム毎に画素位置と画像色との対応関係を変え、偽色の発生を防止するようにしている。以下、図１４の具体的な動作を説明する。

第１フレームの第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、偏光旋回液晶パネル（第１の液晶パネル）３１１をオフ状態に、偏光旋回液晶パネル（第２の液晶パネル）３１２をオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ａにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂを発光させるとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、第１の液晶パネルをオン状態に、第２の液晶パネルをオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｄにおけるＧ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒを発光させるとともに、第１の液晶パネルをオフ状態に、第２の液晶パネルをオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

このようにして、第１フレームでは、ＬＥＤの発光順をＧ、Ｂ、Ｇ、Ｒとすることで、画素位置ａにＧ画像が、画素位置ｂにＲ画像が、画素位置ｃにＢ画像が、画素位置ｄにＧ画像が表示され、図１０（Ａ）に示すような表示状態が得られることになる。

第２フレームでは、ＬＥＤの発光順をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇとすることで、画素位置ａにＲ画像が、画素位置ｂにＧ画像が、画素位置ｃにＧ画像が、画素位置ｄにＢ画像が表示され、図１０（Ｂ）に示すような表示状態が得られることになる。

第３フレームでは、ＬＥＤの発光順をＧ、Ｒ、Ｇ、Ｂとすることで、画素位置ａにＧ画像が、画素位置ｂにＢ画像が、画素位置ｃにＲ画像が、画素位置ｄにＧ画像が表示され、図１０（Ｃ）に示すような表示状態が得られることになる。

第４フレームでは、ＬＥＤの発光順をＢ、Ｇ、Ｒ、Ｇとすることで、画素位置ａにＢ画像が、画素位置ｂにＧ画像が、画素位置ｃにＧ画像が、画素位置ｄにＲ画像が表示され、図１０（Ｄ）に示すような表示状態が得られることになる。

以上のように、本実施形態においても第１の実施形態と同様、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。また、光源としてＬＥＤを用いているため、照明光の色順をフレーム毎に容易に変えることができ、フレーム毎に所望の表示状態（画素位置と画像色との対応関係）を容易に設定することができる。また、光源としてＬＥＤを用いているため、発光期間や発光強度を容易に変えることができ、ホワイトバランスの調整等を容易に行うことが可能である。

（実施形態３）
図１５は、本発明の第３の実施形態に係り、カラー画像投影装置（カラー表示装置）の概略を示した図である。

第１及び第２の実施形態では、光線位置制御部３００として２つの偏光旋回液晶パネル３１１及び３１２と２つの複屈折板３２１及び３２２を用いて、４点画素ずらしの表示を行うようにしたが、本実施形態では、光線位置制御部３００として１つの偏光旋回液晶パネル３３０と２つの複屈折板３４１及び３４２を用いて、２点画素ずらしの表示を行うようにしている。その他の基本的な構成については、第１及び第２の実施形態と同様であり、第１及び第２の実施形態の構成要素に対応する構成要素には同一の参照番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。

なお、空間変調素子２００にＲ、Ｇ及びＢの照明光を供給するための手段については、ここでは第２の実施形態と同様にＬＥＤを用いているが、第１の実施形態と同様にカラーホイール等を用いるようにしてもよい。また、以下の例では、斜め方向の２点画素ずらしを行っているが、水平方向の２点画素ずらし或いは垂直方向の２点画素ずらしを行うようにしてもよい。

図１６は、光線位置制御部３００でのシフト状態に応じた投影光の投影面（スクリーン面）上における表示状態を示した図である。なお、空間変調素子２００を構成する透過型ＬＣＤの画素配列については、図３に示したものと同様である。また、図１６では、説明の都合上、各画素位置で２つの表示画素を互いにずらして描いているが、実際には２つの表示画素は同一位置となっている。

本実施形態では、第１フレームの第１及び第２サブフレームで図１６（Ａ）の表示状態が、第１フレームの第３及び第４サブフレームで図１６（Ｂ）の表示状態が、第２フレームの第１及び第２サブフレームで図１６（Ｃ）の表示状態が、第２フレームの第３及び第４サブフレームで図１６（Ｄ）の表示状態が、以下のようにして得られる。

第１フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｂとなるように光線位置制御部３００を制御する。第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂでのＧ画像の画像情報を供給する。第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂでのＢ画像の画像情報を供給する。その結果、図１６（Ａ）に示すように、第１フレームの第１サブフレームでは画素位置ｂにＧ画像が表示され、第１フレームの第２サブフレームでは画素位置ｂにＢ画像が表示される。

第１フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｃとなるように光線位置制御部３００を制御する。第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃでのＧ画像の画像情報を供給する。第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃでのＲ画像の画像情報を供給する。その結果、図１６（Ｂ）に示すように、第１フレームの第３サブフレームでは画素位置ｃにＧ画像が表示され、第１フレームの第４サブフレームでは画素位置ｃにＲ画像が表示される。

第２フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｃとなるように光線位置制御部３００を制御する。第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃでのＧ画像の画像情報を供給する。第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃでのＢ画像の画像情報を供給する。その結果、図１６（Ｃ）に示すように、第２フレームの第１サブフレームでは画素位置ｃにＧ画像が表示され、第２フレームの第２サブフレームでは画素位置ｃにＢ画像が表示される。

第２フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、投影光のスクリーン上での画素位置が画素位置ｂとなるように光線位置制御部３００を制御する。第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂでのＧ画像の画像情報を供給する。第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂでのＲ画像の画像情報を供給する。その結果、図１６（Ｄ）に示すように、第２フレームの第３サブフレームでは画素位置ｂにＧ画像が表示され、第２フレームの第４サブフレームでは画素位置ｂにＲ画像が表示される。

以上のように、本実施形態では、１フレーム期間で見た場合には、Ｇ画像とＢ画像の合成画像とＧ画像とＲ画像の合成画像とが互いに対角方向に表示される。したがって、１フレーム期間内で対角方向（斜め方向）の２点画素ずらしの表示が行われる。また、第１フレームでは、Ｇ画像とＢ画像の合成画像が画素位置ｂに表示され、Ｇ画像とＲ画像の合成画像が画素位置ｃに表示される。第２フレームでは逆に、Ｇ画像とＢ画像の合成画像が画素位置ｃに表示され、Ｇ画像とＲ画像の合成画像が画素位置ｂに表示される。その結果、２フレーム期間で見た場合には、Ｒ、Ｇ及びＢ画像全てが、画素位置ｂ及び画素位置ｃそれぞれに表示され、図１７に示したようなフルカラーの２点画素ずらしの表示を実現することができる。なお、図１７では、説明の都合上、各画素位置で４つの表示画素を互いにずらして描いているが、実際には４つの表示画素は同一位置となっている。

図１８及び図１９は、光線位置制御部３００におけるシフト動作の詳細を示した図であり、以下のようにして光線位置制御部３００でシフト動作が行われることで、図１６に示したような表示状態が得られる。

図１８は、偏光旋回液晶パネル３３０をオフ状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、液晶パネル３３０で９０度旋回し、複屈折板３４１に入射する。複屈折板３４１に入射した光線は、常光としてシフトせずに複屈折板３４１を通過し、複屈折板３４２に入射する。複屈折板３４２に入射した光線は、異常光として垂直方向にシフトして複屈折板３４２を通過する。このようにして、画素位置ｂに光線が到達する。その結果、第１フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、図１６（Ａ）に示したような表示状態が得られる。同様にして、第２フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、図１６（Ｄ）に示したような表示状態が得られる。

図１９は、偏光旋回液晶パネル３３０をオン状態に設定した場合の光線の状態を示した図である。空間変調素子２００から出射された光線は、液晶パネル３３０で旋回せずに、複屈折板３４１に入射する。複屈折板３４１に入射した光線は、異常光として水平方向にシフトして複屈折板３４１を通過し、複屈折板３４２に入射する。複屈折板３４２に入射した光線は、常光としてシフトせずに複屈折板３４２を通過する。このようにして、画素位置ｃに光線が到達する。その結果、第１フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、図１６（Ｂ）に示したような表示状態が得られる。同様にして、第２フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、図１６（Ｃ）に示したような表示状態が得られる。

図２０は、図１７に示したような表示を行う場合の動作の時間軸方向の流れを示した図である。

第１フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、偏光旋回液晶パネル３３０をオフ状態に設定する。また、第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂにおけるＧ画像の画像情報を供給する。第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

第１フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、偏光旋回液晶パネル３３０をオン状態に設定する。また、第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃにおけるＧ画像の画像情報を供給する。第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

第２フレームの第１サブフレーム及び第２サブフレームでは、偏光旋回液晶パネル３３０をオン状態に設定する。また、第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃにおけるＧ画像の画像情報を供給する。第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｃにおけるＢ画像の画像情報を供給する。

第２フレームの第３サブフレーム及び第４サブフレームでは、偏光旋回液晶パネル３３０をオフ状態に設定する。また、第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂにおけるＧ画像の画像情報を供給する。第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒを発光させるとともに、空間変調素子２００に画素位置ｂにおけるＲ画像の画像情報を供給する。

以後のフレームでも上述した動作がくり返され、図１７に示すような２点画素ずらしのカラー画像がスクリーン上に表示される。

以上のように、本実施形態によれば、各フレームにおいて対角方向の２つの画素位置（画素位置ｂ及び画素位置ｃ）全てで表示が行われるため、短期間（１フレーム期間）で基本的な画素ずらしの効果が得られるとともに、図１６（Ａ）、（Ｂ）と図１６（Ｃ）、（Ｄ）の関係のように、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像の位置関係がフレーム間で互いに異なっており、２フレーム期間の表示を行うことで、各画素位置においてＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の全てを表示することができるため、偽色の発生を防止することができ、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。また、視感度の高いＧ画像の表示回数がＲ画像及びＢ画像それぞれの表示回数の２倍となっているとともに、Ｒ画像の表示期間とＢ画像の表示期間の間にＧ画像が表示されて、１フレーム期間においてＧ画像が連続して表示されないようにしており、これらの点からも表示品質を高めることが可能である。

また、２点画素ずらしの表示であるため、２フレームを１周期として表示が行われ、時間軸方向での画像の重畳効果が増大する。また、斜め方向の画素ずらしであるため、斜め方向の解像度については４点画素ずらしよりも劣るものの、水平及び垂直方向については４点画素ずらしと同等の解像度を得ることが可能であり、４点画素ずらしに比べて簡易な構成で高解像度を得ることができる。

（実施形態４）
図２１は、本発明の第４の実施形態に係り、カラー画像投影装置（カラー表示装置）の概略を示した図である。なお、図２１では、光線位置制御部３００のみ描いているが、装置全体の基本的な構成は第３の実施形態の図１５と同様である。

本実施形態も第３の実施形態と同様、光線位置制御部３００として１つの偏光旋回液晶パネル３３０と２つの複屈折板３４１及び３４２を用いて２点画素ずらしの表示を行うものである。ただし、本実施形態では、偏光旋回液晶パネル３３０の動作が、以下に説明するように、第３の実施形態とは異なっている。

本実施形態では、偏光旋回液晶パネル３３０がオン状態及びオフ状態に設定される他、さらにオン状態及びオフ状態の間の中間調状態（中間調オン状態）に設定される。中間調状態では、偏光旋回液晶パネル３３０にオン電圧とオフ電圧の間の所定の中間電圧が印加される。その結果、空間変調素子２００から出射された偏光光は、偏光旋回液晶パネル３３０で略４５度偏光旋回し、垂直方向の偏光透過軸及び水平方向の偏光透過軸を持つ偏光光となり、複屈折板３４１に入射する。複屈折板３４１に入射した偏光光のうち、垂直方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線はシフトせずに複屈折板３４１を通過し、水平方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線は水平方向にシフトして複屈折板３４１を通過する。複屈折板３４１を通過した偏光光のうち、垂直方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線は垂直方向にシフトして複屈折板３４２を通過し、水平方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線はシフトせずに複屈折板３４２を通過する。このようにして、垂直方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線は投影面上の画素位置ｂに到達し、水平方向の偏光透過軸を持った偏光光の光線は投影面上の画素位置ｃに到達する。

なお、偏光旋回液晶パネル３３０にオン電圧とオフ電圧の間の電圧を印加すると、空間変調素子２００から出射された光線は常に画素位置ｂと画素位置ｃに到達することになるが、画素位置ｂでの光強度と画素位置ｃでの光強度との比は、偏光旋回液晶パネル３３０に印加される電圧の値に応じて変化する。したがって、本実施形態では、画素位置ｂでの光強度と画素位置ｃでの光強度とが等しくなるような電圧を偏光旋回液晶パネル３３０に印加する。

以下、本実施形態の動作の詳細を図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は、光線位置制御部３００でのシフト状態に応じた投影光の投影面（スクリーン面）上における画素配列状態を示した図である。なお、空間変調素子２００を構成する透過型ＬＣＤの画素配列については、図３に示したものと同様である。図２３は、図２２に示したような表示を行う場合の動作の時間軸方向の流れを示した図である。

第１フレームの第１サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇ（図１５参照）を発光させるとともに、偏光旋回液晶パネル３３０をオフ状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＧ画像の画像情報を供給する。その結果、図２２（Ａ）に示すように、スクリーン面上の画素位置ｂにＧ画像が表示される。

第１フレームの第２サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｂ（図１５参照）を発光させるとともに、偏光旋回液晶パネル３３０を中間調状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＢ画像の画像情報、画素位置ｃにおけるＢ画像の画像情報、或いは画素位置ｂにおけるＢ画像の画像情報と画素位置ｃにおけるＢ画像の画像情報の平均の画像情報を供給する（平均の画像情報を供給することが望ましい）。その結果、図２２（Ｂ）に示すように、スクリーン面上の画素位置ｂ及び画素位置ｃにＢ画像が表示される。

第１フレームの第３サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｇ（図１５参照）を発光させるとともに、偏光旋回液晶パネル３３０をオン状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｃにおけるＧ画像の画像情報を供給する。その結果、図２２（Ｃ）に示すように、スクリーン面上の画素位置ｃにＧ画像が表示される。

第１フレームの第４サブフレームでは、ＬＥＤ１１１Ｒ（図１５参照）を発光させるとともに、偏光旋回液晶パネル３３０を中間調状態に設定する。また、空間変調素子２００には、画素位置ｂにおけるＲ画像の画像情報、画素位置ｃにおけるＲ画像の画像情報、或いは画素位置ｂにおけるＲ画像の画像情報と画素位置ｃにおけるＲ画像の画像情報の平均の画像情報を供給する（平均の画像情報を供給することが望ましい）。その結果、図２２（Ｄ）に示すように、スクリーン面上の画素位置ｂ及び画素位置ｃにＲ画像が表示される。

このようにして、第１フレームでは、第１サブフレームで画素位置ｂにＧ画像が、第２サブフレームで画素位置ｂ及び画素位置ｃにＢ画像が、第３サブフレームで画素位置ｃにＧ画像が、第４サブフレームで画素位置ｂ及び画素位置ｃにＲ画像が表示される。その結果、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）、図２２（Ｃ）及び図２２（Ｄ）の表示を時間軸方向で合成した画像がスクリーン上に表示される。

第２サブフレームでも第１フレームとほぼ同じような動作が行われ、第１サブフレームで画素位置ｃにＧ画像が、第２サブフレームで画素位置ｂ及び画素位置ｃにＢ画像が、第３サブフレームで画素位置ｂにＧ画像が、第４サブフレームで画素位置ｂ及び画素位置ｃにＲ画像が表示される。その結果、第１フレームと同様に、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）、図２２（Ｃ）及び図２２（Ｄ）の表示を時間軸方向で合成した画像がスクリーン上に表示される。

以上のように、本実施形態によれば、Ｒ画像及びＢ画像についてはそれぞれ、１つのサブフレーム期間において対角方向の２つの画素位置（画素位置ｂ及び画素位置ｃ）に同時に画像を表示することにより、各フレームにおいて対角方向の２つの画素位置（画素位置ｂ及び画素位置ｃ）いずれにおいてもＲ、Ｇ及びＢの全ての画像が表示される。そのため、短期間（１フレーム期間）で画素ずらしの効果が得られるとともに偽色の発生を防止することができ、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。また、視感度の高いＧ画像の表示回数がＲ画像及びＢ画像それぞれの表示回数の２倍となっているとともに、Ｒ画像の表示期間とＧ画像の表示期間の間にＧ画像が表示されており、これらの点からも表示品質を高めることが可能である。

（実施形態５）
図２４は、本発明の第５の実施形態に係るカラー画像投影装置（カラー表示装置）によって得られる投影面（スクリーン面）上での表示状態を示した図である。本実施形態では、空間変調素子に供給する照明光の色として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＷ（白）を用いている。

装置全体の基本的な構成には、第１の実施形態或いは第２の実施形態で示したような構成を用いることが可能である。第１の実施形態に示したような構成を用いる場合には、図１及び図２に示したカラーホイール１２０に対し、Ｒフィルター部、Ｇフィルター部、Ｂフィルター部に加えてさらに無色透明のＷフィルター部を設ければよい。第２の実施形態に示したような構成を用いる場合には、図１３に示した赤発光用のＬＥＤ１１１Ｒ、緑発光用のＬＥＤ１１１Ｇ及び青発光用のＬＥＤ１１１Ｂを同時に発光させることで、白（Ｗ）光を得ることができる。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、１フレームにおいてＧの照明光を２回、Ｒ及びＢの照明光をそれぞれ１回、空間変調素子２００に供給するようにしたが、本実施形態では、Ｇの照明光の１回をＷの照明光に代え、１フレームにおいてＲの照明光、Ｇの照明光、Ｂの照明光及びＷの照明光をそれぞれ１回、空間変調素子２００に供給する。このようにＧの照明光に代えてＷの照明光を用いることで、照明光色の切り換え時の色割れを低減することが可能である。

なお、照明光としてＲ、Ｇ、Ｂ及びＷの４色を用いる場合、Ｒ及びＢはＧ及びＷに対して相対的に暗く感じる。そのため、ＲとＢが連続し、ＧとＷが連続すると、暗状態と明状態との繰り返し周期が長くなり、フリッカーが知覚されやすくなる。したがって、例えばＧ、Ｂ、Ｗ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、Ｒ、というように、ＲとＢはＧとＷの間であることが好ましい。

本実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様、高解像度で高品質のカラー画像を得ることが可能となる。

なお、本発明の実施形態の説明における「１フレーム」とは、映像信号のうち１画面分の映像情報期間（例えば、１／６０秒又は１／３０秒）を示しているが、これに限られるものではなく、空間変調素子や液晶パネルが高速化された場合には、例えば、図１１における４フレームを１画面分の映像情報期間としてもよい。すなわち、同じ画像情報を４回（４フレーム）表示してもよく、このように高速で切り替え表示することによって、よりフリッカ等の少ない見やすい画像を表示することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係るカラー表示装置の概略構成を模式的に示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、カラーホイールの構成例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、空間変調素子における画素配列を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、投影光の投影面上における表示状態を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、投影光の投影面上における合成された表示状態を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、各フレームにおける投影光の投影面上における合成された表示状態を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係り、表示動作の時間軸方向の流れを示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るカラー表示装置の電気的な構成を示したブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るカラー表示装置の概略構成を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態に係り、表示動作の時間軸方向の流れを示した図である。 本発明の第３の実施形態に係るカラー表示装置の概略構成を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態に係り、投影光の投影面上における表示状態を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係り、投影光の投影面上における合成された表示状態を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係り、光線位置制御部における光線のシフト動作を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係り、表示動作の時間軸方向の流れを示した図である。 本発明の第４の実施形態に係るカラー表示装置の概略構成を模式的に示した図である。 本発明の第４の実施形態に係り、投影光の投影面上における表示状態を示した図である。 本発明の第４の実施形態に係り、表示動作の時間軸方向の流れを示した図である。 本発明の第５の実施形態に係り、投影光の投影面上における合成された表示状態を示した図である。

符号の説明

１１０…光源 １１１Ｒ…Ｒ発光用のＬＥＤ
１１１Ｇ…Ｇ発光用のＬＥＤ １１１Ｂ…Ｂ発光用のＬＥＤ
１２０…カラーホイール
１２１Ｒ…Ｒフィルター部
１２１Ｇ１、１２１Ｇ２…Ｇフィルター部
１２１Ｂ…Ｂフィルター部
１３０…偏光変換素子 １４０…照明光学系
１５０…液晶シャッター １６０…光源制御部
２００…空間変調素子 ３００…光線位置制御部
３１１、３１２、３３０…偏光旋回液晶パネル
３２１、３２２、３４１、３４２…複屈折板
４１０…投影光学系
５０１…フレームメモリー ５０２…画像情報生成回路
５０３…タイミング信号発生器 ５０４、５０５…駆動回路

Claims (12)

1. 入力された画像情報に基づくカラー画像を観察者が観察可能なように表示するカラー表示装置であって、
   入力された画像情報に基づく複数色のサブフレーム画像を色毎に順次表示して投影光を出射する表示手段と、
   前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して、前記表示手段から出射された投影光の光線位置を制御する光線位置制御手段と、
   前記光線位置制御手段で制御された投影光を観察者に提示するための光学手段と、
   を備え、
   前記表示手段は、入力された画像情報に基づいて前記表示手段の画素毎に変調を行い、
   前記光線位置制御手段は、前記表示手段の各画素から出射された投影光の光線位置が１フレーム期間において複数箇所となるように制御を行うとともに、前記１フレーム期間における光線位置の制御をＮフレーム期間（Ｎは２以上の整数）行うことにより、前記複数箇所の光線位置それぞれにおいて前記複数色全ての投影光の光線が位置するように制御を行う
   ことを特徴とするカラー表示装置。
2. 前記複数箇所はＮ箇所である
   ことを特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
3. 前記複数色は赤、緑及び青で、前記Ｎは４であり、
   前記表示手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像及び青のサブフレーム画像をそれぞれ１回表示し、緑のサブフレーム画像を２回表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
4. 前記複数色は赤、緑及び青で、前記Ｎは２であり、
   前記表示手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像及び青のサブフレーム画像をそれぞれ１回表示し、緑のサブフレーム画像を２回表示し、
   前記光線位置制御手段は、前記１フレーム期間において、赤のサブフレーム画像の投影光及び一方の緑のサブフレーム画像の投影光が同じ光線位置となり、青のサブフレーム画像の投影光及び他方の緑のサブフレーム画像の投影光が同じ光線位置となるように、投影光の光線位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
5. 前記表示手段は、１フレーム期間において緑のサブフレーム画像が連続して表示されないように表示を行う
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のカラー表示装置。
6. 前記複数色は赤、緑、青及び白で、前記Ｎは４であり、
   前記光線位置制御手段は、前記１フレーム期間において前記表示手段から出射される赤、緑、青及び白のサブフレーム画像の投影光の光線位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
7. 前記表示手段から出射された投影光の光線位置を前記光線位置制御手段で制御することにより、観察者が観察する画像の解像度を前記表示手段自体の解像度のＮ倍とする
   ことを特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
8. 入力された画像情報に基づくカラー画像を観察者が観察可能なように表示するカラー表示装置であって、
   入力された画像情報に基づく複数色のサブフレーム画像を色毎に順次表示して投影光を出射する表示手段と、
   前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して、前記表示手段から出射された投影光の光線位置を制御する光線位置制御手段と、
   前記光線位置制御手段で制御された投影光を観察者に提示するための光学手段と、
   を備え、
   前記表示手段は、入力された画像情報に基づいて前記表示手段の画素毎に変調を行い、
   前記光線位置制御手段は、前記表示手段の各画素から出射された投影光の光線位置が１フレーム期間において複数箇所となるように制御を行うとともに、少なくとも１色のサブフレーム画像の投影光の光線位置が他の色のサブフレーム画像の投影光の光線位置の２倍となるように制御を行うことにより、前記複数箇所の光線位置それぞれにおいて前記複数色全ての投影光の光線が位置するように制御を行う
   ことを特徴とするカラー表示装置。
9. 前記光線位置制御手段は、前記表示手段がサブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、
   前記液晶パネルは、前記少なくとも１色に関しては入射した投影光の偏光方向を４５度旋回させ、前記他の色に関しては入射した投影光の偏光方向を維持するか又は９０度旋回させる
   ことを特徴とする請求項８に記載のカラー表示装置。
10. 前記表示手段は、
    白色照明光を出射する白色光源と、
    前記白色光源から出射された白色照明光を前記複数色の各色の照明光に順次変換する回転カラーフィルタと、
    前記回転カラーフィルタから順次出射される各色の照明光を入力される画像信号に基づいて変調する空間変調素子と、
    を備える
    ことを特徴とする請求項１又は８に記載のカラー表示装置。
11. 前記表示手段は、
    前記複数色の各色の照明光を順次出射する複数のＬＥＤ光源と、
    前記ＬＥＤ光源から順次出射される各色の照明光を入力される画像信号に基づいて変調する空間変調素子と、
    を備える
    ことを特徴とする請求項１又は８に記載のカラー表示装置。
12. 前記光線位置制御手段は、投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、
    前記液晶パネルは、前記表示手段が前記サブフレーム画像を順次表示するタイミングに同期して前記投影光の偏光方向を旋回する
    ことを特徴とする請求項１又は８に記載のカラー表示装置。

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