JP3547015B2 - 画像表示装置および画像表示装置の解像度改善方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などのように、縦方向及び横方向に複数個の画素が配列された画像表示装置において、見掛け上、画素数を増加させて、表示画像の解像度を改善する方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ＬＣＤなどのように、縦方向（垂直方向）及び横方向（水平方向）に複数個の画素が配列された画素の集合による画像表示装置で、カラー画像パターンを表示する場合、一般的には、図４Ａに示すように、それぞれ垂直方向及び水平方向に一列に配されてマトリクス状配列とされた画素パターンに対して、赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの、ストライプ状色フィルタを、水平方向に繰り返し配するようにしている。図４では、各原色フィルタが対応する画素をＲ，Ｇ，Ｂで示してある。以下同様である。
【０００４】
しかし、このようなカラー画像表示では、水平方向の３画素ごとに、１色のストライプフィルタが対応するようになるので、水平方向の解像度が低い。
【０００５】
これを改善する方法として、従来は、図１Ａ又は図２Ａに示すように、水平方向の複数の画素の行の内の、垂直方向の１つおきの行では、水平方向の画素ピッチＰＨの１／２だけ水平方向にずらして画素パターンを形成すると共に、図に示すように、同色画素の位置は、垂直方向の１つおきの行では、同色画素ピッチＰｃの１／２だけ水平方向にずれるようにして、カラーフィルタは、千鳥格子パターンになるように配することも行われている。
【０００６】
そして、従来のこの種の画像表示装置の簡易タイプは、少ない画素数で画像を表示することができるように、奇数フィールドの画像パターンと、偶数フィールドの画像パターンとを、同一画素に重ね表示するいわゆるノンインターレース方式の表示を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のこの種の画像表示装置は、ノンインターレースの画像表示方式をとっていたので、解像度が十分に取れない欠点がある。
【０００８】
しかしながら、インターレース表示を行うためには、垂直方向の画素数が、従来の２倍必要になる。ＬＣＤなどの画素の集合による画像表示装置は、解像度を上げるために画素数を多くすると、開口率が悪化したり、輝点欠陥の発生による生産歩留りの悪化が起こり、コストが高くなってしまう。しかも、インターレース表示を行うためには、１水平ライン分または、１フィールド分のメモリが必要になり、ドライブ方法が複雑になってしまう。
【０００９】
この発明は、以上の点にかんがみ、画素数を増やすことなく、光学的に見掛け上の画素数を増やすことができるようにする解像度改善方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明による画像表示装置の解像度改善方法は、
縦方向及び横方向に配列された複数個の画素により、表示画素パターンに応じた画像を表示する画像表示装置と、観測者またはスクリーンとの間に、１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に光路を変更可能な光学部材を配し、
前記光学部材を、前記画像表示装置の画面の垂直走査に同期した前記１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、前記光路を前記観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくように制御すると共に、
前記横方向には、前記画像表示装置に表示される前記横方向の画素位置に対応する水平クロックの水平同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記横方向にずれる前記画素の位置に合わせてずらし、前記縦方向には、前記画像表示装置に表示される水平走査ラインの位置に対応する垂直クロックの垂直同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記縦方向にずれる前記水平ラインの位置に合わせてずらすことにより、
前記表示画素パターンのフィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の前記表示画素パターンを前記画像表示装置に表示するようにした
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記の構成のこの発明によれば、画像表示装置と観測者またはスクリーンとの間に配置された光学部材により、画像表示装置の画面の垂直走査に同期した１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、光路を観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくと共に、画像表示装置に、フィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の表示画素パターンを表示するようにする。
この結果、見かけ上、画素位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとで、斜め方向にずれたものとなり、観測者は、画素数が２倍になったように見える。
【００１４】
【実施例】
以下、この発明による画像表示装置の解像度改善方法及び装置の一実施例を図を参照しながら説明する。
【００１５】
先ず、解像度改善方法の一例の概要を説明する。
【００１６】
図１、図２はカラー画像表示装置の３原色画素（画素の前のカラーフィルタ素子を配置したもの）の配列が千鳥パターンである場合の例である。図１の例は垂直方向に表示画素位置を光学的にずらし（観視者はあたかも、その光学的にずれた位置に画素があるものとして画像を観視する）、対応する位置の画像パターンを表示装置で表示するようにする場合の例である。
【００１７】
すなわち、図１Ａは、光学的なずれ量が０のカラー画素パターンで、水平方向の画素ピッチはＰＨ、垂直方向の画素ピッチはＰＶである。また、図１Ｂは、図１Ａのカラー画素パターンが、観視者から見てその垂直方向の画素配列ピッチＰｖの１／２だけ、垂直方向の下方にずれるように後述の光路変更手段により光学的にシフトされた状態の画素パターンである。
【００１８】
そして、図１Ａの画素パターンには、表示すべき画像の対応する画素位置の画素情報からなる画像情報ＶＡを供給する。また、図１Ｂの画素パターンには、同様に、この図１Ｂの各画素位置の画素情報からなる画像情報ＶＢを供給する。
【００１９】
ここで、画像情報ＶＡとＶＢとは、表示すべき原画で見ると、互いに垂直方向にＰｖ／２だけずれた位置の画素情報を、それぞれ含むものとなっている。
【００２０】
この例においては、図１Ａの画素パターンと、視覚上これが垂直方向にＰｖ／２だけずれた状態となる位置の図１Ｂの画素パターンとが、１フィールド毎に交互に観視者に観視されるように光路変更手段を制御する。
【００２１】
また、画像情報ＶＡとＶＢとは、光路切換に連動して、１フィールド毎に切り換えて、フィールド毎に図１Ａの画素パターン及び図１Ｂの画素パターンが見掛け上、表示されるカラー画像表示装置に供給する。
【００２２】
この結果、観視者１には、図１Ｃに示すような表示画素パターンからなる合成表示画像が観視されることになる。つまり、２倍の画素からなるカラー表示装置と、ほぼ同等の解像度のカラー画像が得られる。
【００２３】
なお、元の画像情報が、インターレース方式のテレビジョン信号である場合には、その奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とは、元来、１フィールド毎に１／２Ｐｖだけずれた位置の画素情報となっているので、奇数フィールドの信号が画像情報ＶＡ、偶数フィールドの信号が画像情報ＶＢそのものとなっており、表示装置に供給する信号については、従来と同様でよい。
【００２４】
次に、図２は、表示装置のカラー画素パターンは千鳥パターンであるが、垂直方向だけでなく、水平方向にも見掛け上の画素位置がずれるように光路変換した場合の例である。この例では、垂直方向にＰｖ／２ずらすと同時に水平方向に、この方向の同色画素ピッチＰｃの１／２だけずらすようにした例である。
【００２５】
図２Ａは、図１Ａと同じく、光路ずれ０の画素配列パターンＰＴＡである。図２Ｂは、垂直方向にＰｖ／２、水平方向にＰｃ／２ずらしたときの見掛け上の画素配列パターンＰＴＣである。
【００２６】
パターンＰＴＡとＰＴＣとを１フィールド毎に交互に切り換え、この画素パターンＰＴＡ，ＰＴＣ上の画素位置の情報を含む画像情報ＶＡ及びＶＣを１フィールド毎に交互に切り換えて表示を行なう。
【００２７】
この場合、水平方向にも表示画素位置がずれることになるので、前述したインターレース方式のテレビジョン信号の偶数フィールドの信号は、元の水平同期位相に対して１／２ＰＨに相当する位相だけずれたところから、水平走査が行われるようにされる。
【００２８】
図３の例は、図２の例と同様に、表示装置のカラー画素パターンが千鳥パターンであって、垂直及び水平方向に見掛け上の画素位置がずれるように光路変換したものである。ただし、この例では、水平方向のシフト量が、Ｐｃ／４とされている点が図２の例とは異なる。
【００２９】
次に、図４の例は、カラー画像表示装置が、画素が水平及び垂直方向に整列して配列されたマトリクス配列であり、３原色のストライプフィルタＲ，Ｇ，Ｂが、この画素配列に対して配されたものである場合において、垂直方向に画素ピッチＰｖの１／２だけ、また、水平方向に同色画素ピッチＰｃの１／２だけ、それぞれずれるように観視者に対する光路が変更される例である。
【００３０】
すなわち、図４Ａは、光路ずれ０のこの例の画素パターンであり、図４Ｂは水平及び垂直方向にそれぞれ上記の量だけずれるように光路が変更されたときの画素パターンである。そして、図４Ｃは、これら画素パターンを重ね合わせたものを示す図である。
【００３１】
この例の場合も、光路変更はフィールド毎であり、また、画像情報については図２の例と同様で、垂直方向のシフトはインターレース方式の映像信号の奇数フィールドの信号、偶数フィールドの信号により対応でき、水平方向のシフトは同期信号に対する位相シフトにより対応できる。
【００３２】
次に、図５に光路変更手段としてレンズを機械的に往復摺動させるようにする場合のシステム構成例を示す。
【００３３】
図５において、１０はＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）パネル、２０はＬＣＤドライブ回路、３１は接眼レンズ、３０は光路変更手段、４０は光路変更手段３０のドライブ回路である。ＢＬはＬＣＤの後方から光を与えて、ＬＣＤでの表示を明るくさせるためのいわゆるバックライト部材である。
【００３４】
ＬＣＤパネルは、図６に示すように構成されている。すなわち、図６において、点線で囲われた部分１１は画素である。それぞれの画素１１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１Ｔと、液晶１１Ｌとをそれぞれ有している。この例は、画素１１は図４Ａのように配列され、ストライプフィルタＲ，Ｇ，Ｂが図のように配列され、縦方向に同一色の画素が並ぶようになっている。つまり、この例は図４に示した例のカラー表示装置の場合である。
【００３５】
水平方向の各一行の、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ……と順次配列されている画素の薄膜トランジスタ１１Ｔのゲートは共通に接続され、行線Ｙ１，Ｙ２，……Ｙｊ……Ｙｎに接続される。
【００３６】
また、垂直方向の各１列の同色画素１１の薄膜トランジスタ１１Ｔのソースが共通に接続され、列線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３……Ｘｉ……Ｘｍに接続される。
【００３７】
そして、行線Ｙ１，Ｙ２，……Ｙｊ……Ｙｎはゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２……１２Ｖｎの出力端に接続される。このゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２，……１２Ｖｊ……１２Ｖｎは垂直イネーブル信号ＶＥＮによりゲート開とされる。ゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２，……１２Ｖｎのそれぞれの一方の入力端は、垂直走査を行なうための垂直シフトレジスタ１３の各段が接続される。
【００３８】
垂直シフトレジスタ１３には、垂直リセットパルスＶＳＴ及び垂直クロックパルスＶＣＫが供給される。垂直シフトレジスタ１３は「１」を垂直クロックパルスＶＣＫにより順次に転送してゆくことにより、垂直方向の走査を行なうもので、垂直リセットパルスＶＳＴにより垂直シフトレジスタ１３がリセットされて、垂直走査のスタート位相が決定される。
【００３９】
列線Ｘ１，Ｘ２，……Ｘｉ，……Ｘｍは、信号スイッチ１４Ｈ１，１４Ｈ２，……１４Ｈｉ，……１４Ｈｍに接続される。そして、緑Ｇの画素列の列線の信号スイッチには、緑の原色信号ＳＧが、青Ｂの画素列の列線の信号スイッチには青の原色信号ＳＢが、赤Ｒの画素列の列線の信号スイッチには赤の原色信号ＳＲが、それぞれ供給される。
【００４０】
信号スイッチ１４Ｈ１，１４Ｈ２，……１４Ｈｉ，……１４Ｈｍは、ゲート１５Ｈ１，１５Ｈ２，……１５Ｈｉ，……１５Ｈｍによりスイッチング制御される。ゲート１５Ｈ１，１５Ｈ２，……１５Ｈｍの一方の入力端には水平イネーブル信号ＨＥＮが供給され、このゲート１５Ｈ１〜１５Ｈｍの開閉が制御される。ゲート１５Ｈ１〜１５Ｈｍの他方の入力端には、水平シフトレジスタ１６の各段の出力が供給される。
【００４１】
水平シフトレジスタ１６には、水平リセットパルスＨＳＴ及び水平クロックパルスＨＣＫが供給される。水平クロックパルスＨＣＫにより、水平シフトレジスタ１６が駆動されることにより、水平方向の画素１１についての走査が行なわれ、垂直方向の走査により選択された画素への画像情報の書き込みがなされる。書き込みがなされた画素の状態は、１フィールド期間、保持される。水平リセットパルスＨＳＴにより、水平シフトレジスタ１６がリセットされ、水平走査のスタート位相が決定される。
【００４２】
このＬＣＤパネル１０を駆動するＬＣＤドライブ回路２０は、図７に示すように構成される。すなわち、入力端子２１を通じて入力された、例えばＮＴＳＣカラー映像信号ＶＩは、ＲＧＢデコーダ２２に供給されて、赤、緑及び青の３原色信号ＶＲ，ＶＧ及びＶＢに変換される。この３原色信号ＶＲ，ＶＧ及びＶＢは、反転回路２３に供給される。
【００４３】
ＲＧＢデコーダ２２では、また、入力カラー映像信号ＶＩから複合同期信号ＳＹＮＣが抽出され、この複合同期信号ＳＹＮＣがタイミング信号発生回路２４に供給される。このタイミング信号発生回路２４からは、１水平区間毎に極性反転するパルスＦＲＰが得られ、これが反転回路２３に供給されて、各原色信号ＶＲ，ＶＧ，ＶＢが、１水平区間毎に反転されて、直流分がキャンセルされる。この反転回路２３からの、１水平区間毎に、反転されていない信号と反転された信号とが交互になる各信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢは、図６に示した３原色信号の入力端子１７４、１７５、１７６に供給される。
【００４４】
また、このタイミング信号発生回路２４は、複合同期信号ＳＹＮＣに基づいて、水平リセットパルスＨＳＴ，水平クロックパルスＨＣＫ，水平イネーブル信号ＨＥＮ，垂直リセットパルスＶＳＴ，垂直クロックパルスＶＣＫ，垂直イネーブル信号ＶＥＮを形成し、それぞれ図６のＬＣＤパネル１０の入力端子１７１、１７２、１７３、１７７、１７８、１７９に供給する。
【００４５】
この例の場合、表示される画像は、１フィールド毎に水平方向にＰｃ／２（＝３ＰＨ／２；ＰＨは水平方向の画素ピッチ）だけ、垂直方向にＰｖ／２だけ、それぞれずれたものとされる。
【００４６】
これは水平方向には水平リセットパルスＨＳＴと水平クロックパルスＨＣＫを１フィールド毎に切り換えることにより実現され、垂直方向には垂直リセットパルスＶＳＴと垂直クロックパルスＶＣＫを１フィールド毎に切り換えることにより実現される。
【００４７】
すなわち、図８Ａは、入力端子２１を通じて入力される映像信号を示し、ＨＤはその水平同期信号である。この映像信号に対し、その奇数フィールドにおいては、図８Ｂに示すように、水平リセットパルスＨＳＴは、水平同期信号ＨＤに対して時間ｔｏだけ遅れた位相（例えば有効水平映像区間の先頭の位相）とされる。水平クロックパルスＨＣＫは、水平方向の画素ピッチＰＨと、水平方向の走査速度に応じた繰り返し周期のパルスであるが、水平リセットパルスＨＳＴによりリセットされて、このパルスＨＳＴの例えば立ち下がりに同期するようにされる。
【００４８】
そして、偶数フィールドでは、図８Ｃに示すように、水平リセットパルスＨＳＴは、水平同期信号ＨＤに対して時間ｔｅだけ遅れた位相とされる。この時間ｔｅは、奇数フィールドのときのそれｔｏよりも３／２ＰＨ＝１／２Ｐｃの分だけ、さらに遅れたものとなっている。水平リセットパルスＨＳＴの時点からＬＣＤパネル１０において水平方向の先頭画素（左端）から走査が開始されて表示がなされるので、奇数フィールドと偶数フィールドとでは、水平方向に３／２ＰＨ＝１／２Ｐｃだけずれた位置の画像が表示されることになる。
【００４９】
次に、垂直方向について説明する。すなわち、図９Ａは、入力端子２１を通じて入力された映像信号ＶＩの１フィールド分を示し、ＶＤは、その垂直同期信号である。
【００５０】
この映像信号ＶＩに対し、奇数フィールドにおいては、図９Ｂに示すように、垂直リセットパルスＶＳＴは、垂直同期信号ＶＤに対して時間ｔＯだけ遅れた位相（有効垂直映像区間の先頭の位相）とされる。
【００５１】
垂直クロックパルスＶＣＫは、垂直方向の画素ピッチＰｖと、垂直方向の走査速度に応じた繰り返し周期のパルスであるが、垂直リセットパルスＶＳＴによりリセットされて、このパルスＨＳＴの例えば立ち下がり時点に同期するようにされる。
【００５２】
そして、偶数フィールドでは、図９Ｃに示すように、垂直リセットパルスＶＳＴは、垂直同期信号ＶＤに対して時間ｔＥだけ遅れた位相とされる。この時間ｔＥは、奇数フィールドのときの遅れ時間ｔＯよりも１／２Ｐｖの分だけ、さらに遅れたものとなっている。
【００５３】
垂直リセットパルスＶＳＴの時点からＬＣＤパネル１０において、垂直方向の最上端のライン（行線Ｙ１）から走査が開始されて表示がなされるものであるので、奇数フィールドと偶数フィールドとでは垂直方向に１／２Ｐｖだけずれた位置の画像が表示される。
【００５４】
前述もしたように、ＮＴＳＣ方式のカラー映像信号のようなインターレース方式の映像信号の場合には、奇数フィールドと偶数フィールドとでは元々表示位置がＰｖ／２だけずれた画像である。このため、この垂直方向の表示画像のシフトに関しての信号処理は、従来と変わらず、垂直リセットパルスＶＳＴは垂直同期信号ＶＤに対して一定時間遅れたものとなる。垂直同期信号ＶＤが１フィールド毎にＰｖ／２だけ位相がずれているからである。
【００５５】
なお、従来の場合には、奇数フィールドと偶数フィールドとで、見掛け上も画素位置が変わっていない同一の画素に表示しているのに対し、この発明の場合には、後述するように、奇数フィールドと偶数フィールドとで見掛け上、１／２Ｐｖだけ光学的にずれた位置の画素に対して表示を行なうことになる点が異なるものである。これにより、見掛け上の画素数が増加したものとなり、解像度が向上する。
【００５６】
見掛け上の画素位置のシフトは、光路変更手段３０によって行なわれる。図５の例では、この光路変更手段３０は、接眼レンズ（凸レンズ）３１とボイスコイル３２とで構成され、接眼レンズ３１をボイスコイル３２により、このレンズ３１の光軸に垂直な方向に１フレーム周期で往復直線連動をさせることにより光路変更して、見掛け上の画素位置のシフトを行なう。３３は、レンズ取付台であり、これがボイスコイル３２により垂直方向に振動運動することにより接眼レンズ３１が往復直線連動をする。
【００５７】
ボイスコイル３２は、ドライブ回路４０によりドライブされる。
このドライブ回路４０には、ＬＣＤドライブ回路２０からの入力カラー映像信号ＶＩ（図１０Ａ）の奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅ（図１０Ｂ）が入力される。この判別信号Ｏ／Ｅは、３０Ｈｚの信号であるが、ドライブ回路４０では、この判別信号Ｏ／Ｅと、可変周波数発振回路（以下ＶＣＯと略称する）４３からの３０Ｈｚの信号Ｓ４３とが位相比較回路４１で比較される。そして、その比較誤差信号Ｓ４１がローパスフィルタ４２を通じてＶＣＯ４３に供給され、ＶＣＯ４３の出力信号Ｓ４３が判別信号Ｏ／Ｅに同期する信号となるように制御される。
【００５８】
ＶＣＯ４３には、位相調整手段４４が接続されており、信号Ｓ４３の判別信号Ｏ／Ｅに対する位相が調整され、各フィールドの画像信号に対して適切な位相となるようにされる。
【００５９】
そして、ＶＣＯ４３の出力信号Ｓ４３は波形整形回路４５に供給されて、短形状信号とされ、これが制御ドライバ４６において、振幅調整される。４７は振幅調整用ボリュームである。
【００６０】
そして、この制御ドライバ４６の出力信号Ｓ４６（図１０Ｃ）がボイスコイル３２に供給される。この信号Ｓ４６により、ボイスコイル３２がドライブされ、例えば図１１に示すように、信号Ｓ４６のハイレベル期間ではレンズ３１は実線位置に、信号Ｓ４６のローレベル期間ではレンズ３１は点線位置に、それぞれなるように、フィールド周期で光路変更がなされ、ＬＣＤパネル１０の画素位置が、光学的にレンズ３１の光軸に垂直な方向にシフトするように観える。なお、信号Ｓ４６を図１０Ｄのような位相にした場合には、画面中央部分で解像度が最も効果的に向上する。
【００６１】
図１１は光学的な画素シフトの原理説明図で、レンズ３１の焦点距離をｆとすると、このレンズ３１が実線位置にある奇数フィールドでは、レンズ位置から距離ａだけ離れた位置にある点ＰＬ（この例ではＬＣＤパネル１０の表示画像）の像（虚像）は、レンズ位置から距離ｂだけ離れた位置において点ＰＯとして結像する。
【００６２】
次に、入力映像信号ＶＩの偶数フィールドのときには、レンズ３１は図１１の点線位置になり、実線位置に対して、距離ｘだけ上方にずれる。このとき、観視者が観ている点ＰＬの像は、点ＰＯから距離Ｘだけ下方にずれた点ＰＥとなり、距離Ｘだけシフトしたものとなる。したがって、接眼レンズ３１を光軸に垂直な方向に動かすことにより、観視者にとっては、画素位置がずれたように観え、画素シフトが実現される。
【００６３】
このとき、点ＰＬの代わりに長さＡの実像を想定し、その虚像として長さＢの像を想定した場合、
（Ａ−ｘ）／（Ｂ−Ｘ−ｘ）＝ａ／ｂ ……（１）
Ａ／Ｂ＝ａ／ｂ ……（２）
となり、（１）式、（２）式から
ｘ＝Ｘ／（ｂ／ａ−１） ……（３）
となる。
【００６４】
レンズ倍率ＫをＫ＝ｂ／ａとし、実像Ａに換算した画素シフト量をｘｒとすると、
Ｘ＝Ｋ＊ｘｒ
であるからレンズシフト量ｘは、
ｘ＝ｘｒ＊Ｋ／（Ｋ−１） ……（４）
となる。なお、＊は掛算を示す（以下同じ）。
【００６５】
ボイスコイル３２により、接眼レンズ３１をシフトさせる方向を、画素シフト方向に合わせることにより、図４に示した例の光学的な画素シフトを実現できる。なお、ＬＣＤ表示パネル１０の表示面の水平方向に画素シフトをさせるボイスコイルと、垂直方向に画素シフトをさせるボイスコイルとを、レンズ３１に対して設けて、両方の合成力により所望の方向の画素シフトを行なうようにすることもできる。
【００６６】
また、レンズ３１を往復直線運動させるための駆動系としては、ボイスコイルに限らず、圧電素子（ピエゾ素子）、バイモルフ、ステップモータ、ソレノイドコイル等の、レンズ３１を機械的に往復直線運動させることができるものであれば、どのようなものでもよい。
【００６７】
上述の図５の方式は、接眼レンズ３１が小さく、軽い場合は簡単に実現できる方法である。また、アナログ的に光路変更して、光偏向ができるので、再生画像がビデオカメラで撮影したものであって、撮影時にいわゆる手ぶれが発生している画像であるときに、その手ぶれを例えば画像の動き検出等により検出して、補正する場合にも使用することができる。
【００６８】
また、光学的な画素シフトを実現する光路変更手段としては、上述の接眼レンズ３１を機械的に振動させる方法以外に種々の方式を採用できる。
【００６９】
図１２〜図１４は、半円ガラス板を回転することで、光路を変更して光学画素シフトを実現した例を説明するための図である。
【００７０】
図１２に示すように、この例においては、ＬＣＤパネル１０と、接眼レンズ３１との間の光路に光路変更手段５０が設けられる。この光路変更手段５０は、半円形のガラス板５１が、剛体からなるリング状保持部材５２に取り付けられている。このリング状保持部材５２には、半円形ガラス板５１とつり合う程度の重さの、比較的小さい形状の重り５３が、ガラス板５１と反対側に取り付けられている。重り５３とガラス板５１との間は、素通し部５４となる。
【００７１】
また、リング状保持部材５２には半円形ガラス板５１の直線に密着するようになる板状体５５が橋渡しされて取り付けられており、この板状体５５の中心位置にモータ５７の回転軸が連結される連結部５６が設けられている。したがって、モータ５７の回転により、半円形ガラス板５１は回転する。
【００７２】
この例の場合、この光路変更手段５０は、図１４に示すように、半円ガラス板５１の平面方向が接眼レンズ３１の光軸方向に対して斜めとなるようにされた状態でＬＣＤパネル１０と接眼レンズ３１との間の光路中に挿入される。
【００７３】
そして、この光路変更手段５０のモータ５６による１／２回転期間では、接眼レンズ３１とＬＣＤパネル１０との間の光路には、この手段５０の素通し部５４が位置し、残りの１／２回転期間では、接眼レンズ３１とＬＣＤパネル１０との間の光路には、半円ガラス板５１が斜めに挿入されるように配設される。
【００７４】
図１４を参照して、この光路変更手段５０による光学画素シフトの原理について説明する。
今、半円ガラス板５１の平面方向がレンズ３１の光軸方向に垂直な方向に対して角度θの傾きを持っているとする。また、半円ガラス板５１の厚さをＤ、屈折率をｎとする。
【００７５】
手段５０の素通し部５４が光路中にあるときは、点ＰＬから出射した光線ＬＯは、実線Ｌ５４で示すようにこの手段５０を通過して直進する。
【００７６】
一方、手段５０の半円ガラス板５１が光路中に入ると、点ＰＬから出射した光線ＬＯは、半円ガラス板５１で屈折して、実線Ｌ５１で示すように光路が、図上、下方にシフトする。このため、観視者は、点ＰＬからｘだけシフトした点ＰＬｓから光が出射したように観える。つまり、画素が距離ｘだけシフトしたように観える。
【００７７】
このときの関係式を示すと次のようになる。
【００７８】
（Ｄ＊ｔａｎθｉ−Ｄ＊ｔａｎθｏ）＊ｃｏｓθ＝ｘ ……（１）
ｓｉｎθｉ＝ｎ＊ｓｉｎθｏ ……（２）
θ＝θｉ ……（３）
ただし、θｉは半円ガラス板５１への光線の入射角、θｏは同じく出射角であり、＊は掛算を示している。
【００７９】
この例の場合には、ＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路に対し、入力映像信号ＶＩの奇数フィールドでは素通し部５４が位置し、偶数フィールドでは半円ガラス板５１が位置するように、光路変更手段５０を一定速度で１フレームで１回転するようにモータ５７を駆動する。つまり、ＬＣＤパネル１０の垂直走査と同期させて、１フレームで１回転させるようにする。
【００８０】
このように、入力映像信号ＶＩとの同期をとってモータ５７を回転させるために、リング状保持部材５２の周側面の内の半円周部分は光反射部とされ、残余の半円周部分は、非光反射部とされる。そして、リング状保持部材５２の周側面に対面して、光学的回転位相センサ５８が設けられる。この回転位相センサ５８は、発光部と受光部を備え、発光部より発光した光をリング状保持部材５２の周側面に照射し、その反射光を受光部で検知する方式のものである。
【００８１】
この場合、光路変更手段５０の半円ガラス板５１がＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路中に位置する偶数フィールド期間と、素通し部５４がＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路中に位置する奇数フィールド期間とにほぼ同期して回転位相センサ５８が光反射部と非反射部にそれぞれ対面するように構成されている。
【００８２】
そして、この回転位相センサ５８のセンサ出力Ｓ５８（図１３Ｃ参照）は、アンプ５９を介してモータドライブ回路６０に供給される。
【００８３】
モータドライブ回路６０では、入力映像信号ＶＩ（図１３Ａ参照）から形成した奇数フィールドと偶数フィールドの判別出力Ｏ／Ｅと、センサ５８のセンサ出力Ｓ５８とが、位相比較回路６１で位相比較される。そして、その位相比較誤差出力はローパスフィルタ６２を介して差動アンプ６３の一方の入力端に供給される。この差動アンプ６３の他方の入力端には基準位相を設定する基準電圧ＲＥＦが供給される。基準電圧ＲＥＦは、ボリューム６４を調整することで変更調整可能である。
【００８４】
差動アンプ６３の出力（両入力端の差の電圧）は制御ドライバー６５を介してモータ５７に供給され、その回転位相が制御される。この制御ループは、差動アンプ６３の出力が零になるように働く。これにより、光路変更手段５０の回転位相が判別出力Ｏ／Ｅに同期するようにされる。なお、６６はモータ５７のドライブ信号の振幅調整用ボリュームである。
【００８５】
なお、ガラス板５１の光路に対する傾斜の方向及び傾き角により、光学画素シフトのシフト方向及びシフト量を決定することができる。
この例の場合には、回転運動によって簡単に光学シフトが実現でき、振動音も少ないというメリットがある。
【００８６】
次に、光路変更手段の他の例を、図１５〜図１７に示す。この例の光路変更手段７０は、偏波面回転板７１と、複屈折の大きい材料からなるプリズム形状の複屈折板（例えば水晶板、方解石、液晶板）７２とで構成される。
【００８７】
この例の偏波面回転板７１は、液晶板７３の両面に透明電極７４、７５が被着形成されて構成され、両透明電極７４、７５間に液晶駆動電圧が印加されて、フィールド毎に偏波面が回転されて変更されて、複屈折板７２の正常光と異常光の偏波面と一致させられる。
【００８８】
複屈折板７２の正常光は、例えば垂直偏波（＝偏波面９０゜）とし、異常光は水平偏波（＝偏波面０゜）とした場合、偏波面回転板７１は、１フィールド毎に偏波面を９０゜と０゜とに回転させる。
【００８９】
液晶駆動電圧は、ドライブ回路８０で形成される。このドライブ回路８０は、図５の例のドライブ回路４０と同様の構成を有し、位相比較回路８１、ローパスフィルタ８２、ＶＣＯ８３、位相補正手段８４、波形整形回路８５、制御ドライバー８６、振幅調製用ボリューム８７で構成される。
【００９０】
そして、ＶＣＯ８３から奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅ（図１６Ｂ参照）と位相同期したフレーム周期の信号Ｓ８３が得られ、これが波形整形回路８５に供給されて、図１６Ｃに示すような液晶駆動電圧Ｓ８６とは振幅の異なる信号Ｓ８５に整形される。そして、この信号Ｓ８５が制御ドライバー８６に供給され、振幅調整される。
【００９１】
この制御ドライバー８６からの液晶駆動電圧Ｓ８６が偏波面回転板７１の透明電極７４、７５間に印加される。これにより、偏波面回転板７１は、例えば奇数フィールドでは偏波面を０゜から９０゜に、偶数フィールドでは、偏波面を９０゜から０゜に、それぞれ回転させる。
【００９２】
以上のような構成においては、ＬＣＤパネル１０から出射した直線偏波は、偏波面回転板７１に入射して１フィールド毎に偏波面が０゜／９０゜回転された後、複屈折板７２に入射する。そして、この複屈折板７２の通過時に、偏波面の０゜と９０゜に対応した正常光と異常光との屈折率差により、光偏向量が変わり、フィールド毎に画素パターンがシフトする。
【００９３】
図１７はこの例の光学画素シフトの原理を説明するための図である。この図１７において、θはプリズム角であり、θｅは異常光（水平偏波）の屈折角、θｏは正常光（垂直偏波）の屈折角である。
【００９４】
ＬＣＤパネル１０の表示面からの直線偏波を、偏波面回転板７１で、その偏波面をフィールドごとに変え、複屈折板７２の正常光と異常光の偏波面に一致させると、同じ画素位置からの光線も、複屈折板７２では、１フィールドごとに異なる屈折率ｎｅとｎｏとで屈折されて、観視者に入射する。この結果、観視者は、同一画素から出射した光線も、１フィールド毎にΔｘだけシフトした位置から出射したように観え、光学的画素シフトがなされることになる。このときの関係式を示すと、次のようになる。
【００９５】
ｎｅ＊ｓｉｎθ＝ｓｉｎθｅ ……（１）
ａ＊ｔａｎ（θｅ−θ）＝ｘｅ ……（２）
ｎｏ＊ｓｉｎθ＝ｓｉｎθｏ ……（３）
ａ＊ｔａｎ（θｏ−θ）＝ｘｏ ……（４）
Δｘ＝ｘｅ−ｘｏ ……（５）
なお、ｎｅは異常光屈折率、ｎｏは正常光屈折率、＊は掛算を示している。
【００９６】
なお、複屈折板７２はプリズム形状のものを使用するものに限定されるわけではなく、例えば図１２の例のガラス板を斜めに挿入するタイプのものや、図１８に示すように正常光と異常光とで、分離角θをもって分離するような複屈折板７６を用いることもできる。図１８において、複屈折板７６の厚さをｄとしたときシフト量ｘは、
ｘ＝ｄ＊ｔａｎθ
となる。
【００９７】
この例の場合には、電気的に光偏向を行うので応答速度が早く、ほぼ理想的に光偏向が実現できる。しかも、機械音もない。
【００９８】
次に、光路変更手段として、反射鏡を用いた場合の例を図１９に示す。
この例の場合には、ＬＣＤ表示装置１０は、図に示すように、接眼レンズ３１の光軸方向に対して直交する上方に配設され、ＬＣＤ表示面は下方を向いている。そして、ＬＣＤ表示面から出射した光は、反射鏡９１により接眼レンズ３１の光軸方向に曲げられる。
【００９９】
この例では、反射鏡９１は、ＬＣＤ表示面に、平行な方向に延長される支持棒９２により回転自在に支持される。そして、図５に示した接眼レンズ３１を駆動する場合と同様のボイスコイル９３により上下方向に１フィールド毎に往復運動するように取り付けられた駆動片９４と、フレキシブル蝶番９５を介して反射鏡９１とが連結される。ボイスコイル９３は、図５のドライブ回路４０と全く同様の構成のドライブ回路９６によりドライブされる。
【０１００】
ボイスコイル９３により駆動片９４が、例えば上方に移動すると、反射鏡９１は支持棒９２を回転軸として図示矢印方向に回転角Δθだけ回転する。すると、ＬＣＤ表示面からの出射光の光路が点線方向から実線方向に変更され、光学的画素シフトが行なわれる。
【０１０１】
図２０は光路変更手段としての光学部材のさらに他の例である。
この例では、カメラ一体型ＶＴＲのいわゆる手ブレ防止用に用いられているアクティブプリズム（ＶＡＰと以下称する）１００を使用して光路変更する。
【０１０２】
このＶＡＰ１００は、例えば「日経エレクトロニクス１９９２．７．６（ｎｏ．５５８）」のＰ２０３〜Ｐ２１１にも紹介されているように、２枚のガラス板１０１と１０２との間に高屈折率の液体を封入し、蛇腹１０３でつないだ構成を有し、ガラス板１０１，１０２の双方あるいは一方を縦と横とに自由に動くようにしたものである。
【０１０３】
図２０の実施例では、このＶＡＰ１００をＬＣＤ表示パネル１０と、接眼レンズ３１との間の光路中に挿入する。そして、図５に示した接眼レンズ３１を駆動する場合と同様のボイスコイル１０４により左右方向に１フィールド毎に往復運動するように取り付けられた駆動片１０５と、フレキシブル蝶番（図示せず）を介してＶＡＰ１００の一方のガラス板１０２が連結される。ボイスコイル１０４は、図５のドライブ回路４０と全く同様の構成のドライブ回路１０６によりドライブされる。
【０１０４】
ボイスコイル１０４により駆動片１０５が例えば左方向に移動すると、ガラス板１０２の位置が変更され、ＬＣＤ表示パネル１０からの出射光の光路が変更され、光学的画素シフトが行なわれる。
【０１０５】
液晶画面は、書きこまれた画素が次のフィールドまで保持されるため、１画面内に奇数フィールドと偶数フィールドの情報が同時に存在する。画面全体を同時に振っても画面の半分程度は効果あるが、垂直走査に同期して、できるだけ画面の同一フィールド分のみが振れるようにするのが望ましい。以下に、そのようにする場合の例を記す。
【０１０６】
図２１は、図１２〜図１４に示した例について、上記のことを考慮した場合の光路変更手段の例である。
【０１０７】
図１２〜図１４の例は、半円ガラス板５１を用いた場合であるが、この例では、半円ガラス板５１に代えて複数の扇形ガラス板を用いるようにするもので、７枚の扇形ガラス板を使用して光路変更手段５００を構成する。
【０１０８】
すなわち、この例では、リング状保持部材５２内には、この保持部材５２により囲まれる円形領域を円周方向に１４等分した状態の扇形領域を形成するしきり板が形成され、その中心部には図１２の例と同様にモータ５７の回転軸が圧入嵌合する連結部５６が設けられている。そして、１４個の扇形領域の１つおきの部分に、対応する大きさの７枚の扇形ガラス板５１１〜５１７が配設される。扇形ガラス板５１１〜５１７が嵌め込まれていない扇形領域は素通し部５４０とされる。
【０１０９】
そして、リング状保持部材５２の外周側面には、３６０゜／１４の角範囲毎に光反射部と非反射部とが交互に設けられる。このリング状保持部材５２の外周側面に対向して図１２側の回転位相センサ５８が設けられる。このセンサ５８の出力がモータドライブ回路６０に供給される。
【０１１０】
以上のように構成した光路変更手段５００を、図２１の側面図に示すように、ＬＣＤパネル１０と観視者との光路に対して斜めに挿入する。すると、モータドライブ回路６０は、この光路変更手段７００を７フレームで１回転させ、かつ、扇形ガラス板５１１〜５１７のそれぞれは偶数フィールドで、扇形素通し部５４０は奇数フィールドで、ＬＣＤパネル１０と観視者との間の光路に現れるように、モータ５７を制御する。これにより、図１２の例と同様に、フィールド毎の光学的画素シフトを行なうことができる。
【０１１１】
なお、ガラス板５１１〜５１７の光路に対する傾斜の方向及び傾き角により、光学画素シフトのシフト方向及びシフト量を決定することができる。
【０１１２】
この図２１の例の場合には、素通し部と扇形ガラス部分とが、７個づつあるので、垂直走査と同期して、光路変更手段５００は７フレームで１回転する。
【０１１３】
次に、この発明による解像度改善方法および画像表示装置の実施例について説明する。
図２２は、垂直走査に同期して、できるだけ同一フィールド分のみがシフトされるようにする場合の例で、この例は図１５〜図１７に示した例の改善例である。
【０１１４】
この例においては、図２２に示すように、図１５の例の偏波面回転板７１の全画面分の透明電極７４に代えて、各水平走査ラインに対応するように分割した状態の操作ライン電極ＴＤ（透明電極）を、走査ライン数（例えば図の例では２１８ライン）だけ設ける。他は、図１５の偏波面回転板７１の構成と同様である。そして、図示を省略したドライバにより、ＬＣＤ表示パネル１０の垂直走査に同期させて走査ライン電極ＴＤｋ（ｋはライン番号；ｋ＝１，２，……，２１８）と対向透明電極７５との間の走査ライン電圧Ｅｋを制御して、各走査ラインの画素からの直線偏波の偏波面を０°から９０°または９０°から０°に、垂直方向に順次回転するようにする。このときの走査ライン電圧Ｅｋの例を図２３に示す。
【０１１５】
図２２の状態は、第１走査ライン電極ＴＤ１と第２走査ライン電極ＴＤ２の部分が現フィールドの書き込み領域となっており、偏波面は９０゜であり、また、第３走査ライン電極ＴＤ３以下は前フィールド表示領域であって、その偏波面は０゜である。
【０１１６】
なお、画面全体としてシフトしても、画面半分くらい光学偏向で効果があることから、走査ライン数に分割せずに、複数ライン分毎に分割した透明電極の構成としてもよい。
【０１１７】
次に、図２４はＬＣＤパネルを画像表示面として備える投影型プロジェクタを２台使用して、光学的に画素数を増やす方式の例である。
【０１１８】
すなわち、図２４に示すように、プロジェクタ１１１の投影画像と、プロジェクタ１１２の投影画像とが、スクリーン１１３上で重なるように両プロジェクタ１１１及び１１２を配設する。各プロジェクタ１１１及び１１２は、図６に示したようなＬＣＤパネルを有し、その表示画像をスクリーン１１３に投影する。
【０１１９】
そして、入力端子１１４を通じて入力カラー映像信号ＶＩ（図２５Ａ）がプロジェクタ１１１及び１１２に供給され、３原色信号にデコードされてＬＣＤパネルに供給される。水平方向に画素シフトするときには、その水平方向のシフト量に応じた遅延量の遅延回路１１６がビデオ信号ラインに挿入される。
【０１２０】
また、奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅが、そのまま一方のプロジェクタ１１１に、垂直イネーブル信号ＶＥＮとして供給されるとともに、信号Ｏ／Ｅがインバータ１１７により極性反転されて、他方のプロジェクタ１１２に、垂直イネーブル信号ＶＥＮとして供給される。
【０１２１】
ＬＣＤパネルは、垂直イネーブル信号ＶＥＮが“Ｈ”レベルのとき画像情報の画素への書き込み（ＷＲＩＴＥ）を行ない、“Ｌ”レベルのとき、それを保持（ＨＯＬＤ）する（ＬＣＤノイズレスモード）。
【０１２２】
したがって、プロジェクタ１１１は奇数フィールドのみを表示し（図２５Ｂ参照）、プロジェクタ１１２は偶数フィールドのみを表示する（図２５Ｃ参照）。そして、プロジェクタ１１１の投影画像が図１Ａ、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａに示すようなものとなり、プロジェクタ１１２の投影画像が図１Ｂ，図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂに示すようなものとなるようにした場合には、その合成画像として、スクリーン１１３には、図１Ｃ，図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃに示すようなものが得られる。
【０１２３】
この例の場合には、２台のプロジェクタを用いるので、合成画像の明るさが倍になる。
【０１２４】
また、奇数フィールドとして、左目用の画像信号、偶数フィールドとして右目用の画像信号をそれぞれプロジェクタ１１１及び１１２に供給するようにするとともに、各プロジェクタ１１１及び１１２の偏波面を直交させれば、偏光眼鏡で見ることにより、いわゆる３Ｄ表示（立体表示）をさせることができる。
【０１２５】
図２６及び図２７に示すように、光の進行方向を逆に考え、ＬＣＤ表示パネル１０をＣＣＤ撮像素子２００、観視者１を被写体２、接眼レンズ３１を対物レンズ２０１に置き換えて、以上説明したような光路変更操作を行なえば、ＣＣＤカメラの撮像画像の解像度の向上が図れる。
【０１２６】
図２６は、前述の図５の例に対応するＣＣＤカメラの構成例を示すものである。また、図２７は、前述の図１５〜図１７に示した例に対応するＣＣＤカメラの構成例を示すものである。
【０１２７】
なお、図２７の例のＣＣＤカメラにおいては、偏波面回転板７１と複屈折板７２の順序が光の進行方向が逆になるので逆になる。
レンズ２０１とＣＣＤ撮像素子２００との間のスペースがない場合には、被写体２とレンズ２０１との間に偏波面回転板７１と複屈折板７２とを設置しても同様の効果が得られる。
【０１２８】
通常のＣＣＤカメラにおいては、ＣＣＤ撮像素子の画素数がビデオ信号のインターレースに対応したものとなっているので、このＣＣＤ撮像素子の全画素を１フィールド分の画素として取り扱い、上述のように垂直方向に光学的シフトを施すことにより、見掛け上、水平ラインはＮＴＳＣ信号の倍になり、ＨＤＴＶ（ハイビジョン）に対応する撮像信号を得ることができる。
【０１２９】
毎フィールドごとにシフトしなくてもよい静止画の場合は、ＶＡＰ（アクティブプリズム）のような応答スピードの遅い光学偏向素子も使うことができる。
【０１３０】
そして、解像度の高い静止画はプリンタで出力したり、ＨＤＴＶモニタに表示することができる。
【０１３１】
図２８は、図２６及び図２７に示したような方式のＣＣＤカメラを用いて、高解像度の静止画を撮像記録し、再生できるようにしたカメラ一体型の記録再生装置の一実施例のブロック図である。
【０１３２】
すなわち、被写体２からの光は、撮像光学系を含む光路変更手段２１０により、上述したように、フィールド又はフレームに同期して垂直方向及び／又は水平方向に所定シフト量の光路シフトが行なわれた後、ＣＣＤ撮像素子２００に入力される。
【０１３３】
ＣＣＤ撮像素子２００と被写体２との間の光路中にはシャッタ機構ＳＨＴが設けられ、少なくとも光路シフトの１サイクル期間の間だけ、このシャッタ機構は開とされる。この例では、光路シフトにより空間的にサンプリング位置の異なる被写体（静止画）のフィールド画像を重ねて高撮像度の合成静止画を得るからである。
【０１３４】
光路変更手段２１０での光路シフトは、ドライブ回路２１１からのドライブ信号に応じたシフト方向及びシフト量をもって行なわれる。
【０１３５】
ＣＣＤ撮像素子２００からは出力読出回路２１２からのタイミング信号により撮像信号が取り出される。出力読出回路２１２には、ドライブ回路２１１からシフトタイミング信号が供給され、ＣＣＤ撮像素子２００の読み出しタイミングと光路シフトのタイミングとは同期がとられている。
【０１３６】
ＣＣＤ撮像素子２００からの撮像信号は、撮像信号処理回路２１３で所定の処理が施されてカラービデオ信号とされ、記録信号処理回路２１４に供給される。この記録信号処理回路２１４では、カラービデオ信号に対して変調などの記録信号処理が行なわれる。
【０１３７】
また、光路変更量及び方向情報発生回路２１５からは、ドライブ回路２１１からの信号に基づいて、光路変更手段２１０における光路シフト量及びシフト方向を内容とする情報ＩＤが得られ、この情報ＩＤが記録信号処理回路２１４に供給される。この情報ＩＤには、フィールド画像を何枚重ねて合成高解像度静止画を得るかの情報も含まれる。
【０１３８】
記録信号処理回路２１４では、この情報ＩＤを、記録するカラービデオ信号の垂直ブランキング期間などのメイン信号区間以外の期間に挿入または重畳する。そして、記録信号処理回路２１４からの出力信号が、記録再生切換スイッチ２１６の記録側接点Ｒを通じて回転ヘッドに供給され、磁気テープに記録される。
【０１３９】
次に、再生について説明する。
回転ヘッドによりテープから再生された信号は、スイッチ２１６の再生側接点ｐを通じて再生信号処理回路２２１に供給される。
【０１４０】
この再生信号処理回路２２１では、再生信号からカラービデオ信号が復調され、画像復元合成回路２２２に供給される。再生信号処理回路２２１では、また、再生信号から情報ＩＤが抽出され、変更量及び方向情報再生回路２２３に供給される。この情報再生回路２２３では、１枚の静止画として合成されるべき、フィールド画像の枚数と、各フィールド画像についての光路シフト量及びシフト方向が再生され、その再生出力情報が画像復元合成回路２２２に供給される。
【０１４１】
画像復元合成回路２２２は、フレームメモリを備え、再生信号処理回路２２１からのカラービデオ信号を、一旦、Ａ／Ｄ変換して、フレームメモリに書き込み、このフレームメモリから読み出したデジタル信号をＤ／Ａ変換して表示モニター２２４に供給し、あるいはプリンタ２２５に供給する。プリンタ２２５には、デジタル信号のまま供給することもできる。
【０１４２】
この例の場合、画像復元合成回路２２２のフレームメモリは、１フィールド当たりのＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換でのサンプリングによる画素数よりも多い画素数を記憶可能なメモリである。つまり、このフレームメモリは、重ね合わされるフィールド画像の最大数に応じた画素数を有する。
【０１４３】
そして、合成回路２２２では、情報再生回路２２３からのシフト量及びシフト方向の情報に基づいて、静止画を構成する各フィールド画像を、それぞれ撮像時の空間サンプリング位置に対応するようにフレームメモリに書き込む。この結果、フレームメモリには、撮像素子の解像度よりも高解像度の静止画が得られる。
【０１４４】
前述したように、このフレームメモリの静止画情報は、Ｄ／Ａ変換され、表示モニター２２４に供給されて表示され、又はプリンタ２２５で、そのハードコピーが得られる。表示モニター２２４やプリンタ２２５が高解像度対応機器であれば、高解像度の静止画が得られる。解像度が低いモニターやプリンタの場合には、フレームメモリの情報は、適宜、間引かれて、それらに供給される。
【０１４５】
この例のカメラ一体型記録再生装置によれば、ＣＣＤ撮像素子２００として、インターレースタイプのフルライン撮像素子を用い、光路シフトを水平、垂直方向に行なった複数枚のフィールド画像を重ね合わせることにより高解像度の静止画を得ることができる。この場合に、光路シフト量を水平、垂直とも細かくして重ね合わせ画像を多くすれば、画素数は重ね合わせ画像枚数分、増加し、通常のインターレース画像の２倍以上の高画像度静止画が得られる。
【０１４６】
なお、図２８の例は記録再生装置の場合であるが、撮像記録専用機と再生機に分けてもよい。また、記録媒体としては、テープに限らず記録可能な光ディスクや、ＩＣメモリ、ＩＣカードなどを使用することもできる。
【０１４７】
さらに、光路変更に関する情報ＩＤは、ビデオ信号の垂直ブランキング区間などに重畳するのではなく、ビデオ信号とは別個の記録エリアに関連付けて記録するようにしてもよい。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、画像表示装置と観視者あるいはスクリーンとの間に、映像信号のフィールドごとに光路変更をして、光学偏向を行うと共に、画像表示装置に、その光学偏向に合わせてずれた画像を表示することにより、インタレースのフルライン表示が画像表示装置の画素数を増やすことなく、実現でき、表示画像の解像度を向上させることができる。
【０１４９】
そして、この発明によれば、画素数を増やさないので開口率が下がらず、高輝度で画像表示ができる。また、画素数の少ない安価な画像表示装置を用いて高解像度の画像表示ができる。
【０１５０】
また、この発明によれば、縦方向だけでなく、横方向の画素数も増やすことができるので、総画素数としては４倍にすることができる。
【０１５１】
ＮＴＳＣ方式の映像信号をフルインタレースで表示することができる画素数の画像表示装置に、この発明を適用すれば、走査ライン数が１１２５本のハイビジョン（ＨＤＴＶ）信号の画像の表示も可能になる。
【０１５２】
以上のように、この発明は安価で、高解像度の画像表示を実現することができるので、撮像カメラの電子ビューファインダーや、プロジェクタ、眼鏡型モニタなどに応用することができ、その用途は広範である。
また、この発明の解像度改善方法は、撮像カメラ等にも応用できる。
【０１５３】
そして、図２２の例の場合には、電気的に光偏向を行なうので応答速度が早く、ほぼ理想的に光偏向が実現できる。しかも、機械音もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図２】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図３】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図４】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図５】画像表示装置の解像度改善装置の一例の構成図である。
【図６】この発明に使用する画像表示装置の一例としてのＬＣＤパネルの例を説明するための図である。
【図７】この発明に使用する画像表示装置の一例のブロック図である。
【図８】この発明による水平方向の表示画像のシフトを説明するためのタイミングチャートである。
【図９】この発明による垂直方向の表示画像のシフトを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】光路変更の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】図５の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１２】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図１３】図１２の例による光路変更を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１２の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１５】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図１６】図１５の例による光路変更を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１５の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１８】図１５の例において、光路変更の他の手段を説明するための図である。
【図１９】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図２０】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図２１】図１２の例の改善例を説明するための図である。
【図２２】この発明による画像表示装置の解像度改善装置の一実施例を説明するための図である。
【図２３】図２２の実施例の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図２４】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成を示す図である。
【図２５】図２４の例の動作の説明のためのタイミングチャートである。
【図２６】撮像装置の一例の構成を説明するための図である。
【図２７】撮像装置の他の例の構成を説明するための図である。
【図２８】記録装置及び再生装置の一例を含む記録再生装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＬＣＤパネル
１１ 画素
１３ 垂直シフトレジスタ
１６ 水平シフトレジスタ
２０ ＬＣＤドライブ回路
２４ タイミング信号発生回路
３０ 光路変更手段
３１ 接眼レンズ
３２ ボイスコイル
４０ ボイスコイルのドライブ回路
５０ 光路変更手段
５１ 半円ガラス板
５４ 素通し部
５７ モータ
５８ 回転位相センサ
６０ モータ５７のドライブ回路
７１ 偏波面回転板
７２ 複屈折板
７３ 液晶
８０ 偏波面回転板７１のドライブ回路
９１ 反射鏡
１００ アクティブプリズム
１１１、１１２ プロジェクタ
１１３ スクリーン
２００ ＣＣＤ撮像素子
２０１ 対物レンズ
ＴＤ 透明電極
ＨＳＴ 水平リセットパルス
ＨＣＫ 水平クロックパルス
ＨＥＮ 水平イネーブル信号
ＶＳＴ 垂直リセットパルス
ＶＣＫ 垂直クロックパルス
ＶＥＮ 垂直イネーブル信号
Ｏ／Ｅ 奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などのように、縦方向及び横方向に複数個の画素が配列された画像表示装置において、見掛け上、画素数を増加させて、表示画像の解像度を改善する方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ＬＣＤなどのように、縦方向（垂直方向）及び横方向（水平方向）に複数個の画素が配列された画素の集合による画像表示装置で、カラー画像パターンを表示する場合、一般的には、図４Ａに示すように、それぞれ垂直方向及び水平方向に一列に配されてマトリクス状配列とされた画素パターンに対して、赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの、ストライプ状色フィルタを、水平方向に繰り返し配するようにしている。図４では、各原色フィルタが対応する画素をＲ，Ｇ，Ｂで示してある。以下同様である。
【０００４】
しかし、このようなカラー画像表示では、水平方向の３画素ごとに、１色のストライプフィルタが対応するようになるので、水平方向の解像度が低い。
【０００５】
これを改善する方法として、従来は、図１Ａ又は図２Ａに示すように、水平方向の複数の画素の行の内の、垂直方向の１つおきの行では、水平方向の画素ピッチＰＨの１／２だけ水平方向にずらして画素パターンを形成すると共に、図に示すように、同色画素の位置は、垂直方向の１つおきの行では、同色画素ピッチＰｃの１／２だけ水平方向にずれるようにして、カラーフィルタは、千鳥格子パターンになるように配することも行われている。
【０００６】
そして、従来のこの種の画像表示装置の簡易タイプは、少ない画素数で画像を表示することができるように、奇数フィールドの画像パターンと、偶数フィールドの画像パターンとを、同一画素に重ね表示するいわゆるノンインターレース方式の表示を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のこの種の画像表示装置は、ノンインターレースの画像表示方式をとっていたので、解像度が十分に取れない欠点がある。
【０００８】
しかしながら、インターレース表示を行うためには、垂直方向の画素数が、従来の２倍必要になる。ＬＣＤなどの画素の集合による画像表示装置は、解像度を上げるために画素数を多くすると、開口率が悪化したり、輝点欠陥の発生による生産歩留りの悪化が起こり、コストが高くなってしまう。しかも、インターレース表示を行うためには、１水平ライン分または、１フィールド分のメモリが必要になり、ドライブ方法が複雑になってしまう。
【０００９】
この発明は、以上の点にかんがみ、画素数を増やすことなく、光学的に見掛け上の画素数を増やすことができるようにする解像度改善方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明による画像表示装置の解像度改善方法は、
縦方向及び横方向に配列された複数個の画素により、表示画素パターンに応じた画像を表示する画像表示装置と、観測者またはスクリーンとの間に、１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に光路を変更可能な光学部材を配し、
前記光学部材を、前記画像表示装置の画面の垂直走査に同期した前記１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、前記光路を前記観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくように制御すると共に、
前記横方向には、前記画像表示装置に表示される前記横方向の画素位置に対応する水平クロックの水平同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記横方向にずれる前記画素の位置に合わせてずらし、前記縦方向には、前記画像表示装置に表示される水平走査ラインの位置に対応する垂直クロックの垂直同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記縦方向にずれる前記水平ラインの位置に合わせてずらすことにより、
前記表示画素パターンのフィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の前記表示画素パターンを前記画像表示装置に表示するようにした
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記の構成のこの発明によれば、画像表示装置と観測者またはスクリーンとの間に配置された光学部材により、画像表示装置の画面の垂直走査に同期した１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、光路を観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくと共に、画像表示装置に、フィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の表示画素パターンを表示するようにする。
この結果、見かけ上、画素位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとで、斜め方向にずれたものとなり、観測者は、画素数が２倍になったように見える。
【００１４】
【実施例】
以下、この発明による画像表示装置の解像度改善方法及び装置の一実施例を図を参照しながら説明する。
【００１５】
先ず、解像度改善方法の一例の概要を説明する。
【００１６】
図１、図２はカラー画像表示装置の３原色画素（画素の前のカラーフィルタ素子を配置したもの）の配列が千鳥パターンである場合の例である。図１の例は垂直方向に表示画素位置を光学的にずらし（観視者はあたかも、その光学的にずれた位置に画素があるものとして画像を観視する）、対応する位置の画像パターンを表示装置で表示するようにする場合の例である。
【００１７】
すなわち、図１Ａは、光学的なずれ量が０のカラー画素パターンで、水平方向の画素ピッチはＰＨ、垂直方向の画素ピッチはＰＶである。また、図１Ｂは、図１Ａのカラー画素パターンが、観視者から見てその垂直方向の画素配列ピッチＰｖの１／２だけ、垂直方向の下方にずれるように後述の光路変更手段により光学的にシフトされた状態の画素パターンである。
【００１８】
そして、図１Ａの画素パターンには、表示すべき画像の対応する画素位置の画素情報からなる画像情報ＶＡを供給する。また、図１Ｂの画素パターンには、同様に、この図１Ｂの各画素位置の画素情報からなる画像情報ＶＢを供給する。
【００１９】
ここで、画像情報ＶＡとＶＢとは、表示すべき原画で見ると、互いに垂直方向にＰｖ／２だけずれた位置の画素情報を、それぞれ含むものとなっている。
【００２０】
この例においては、図１Ａの画素パターンと、視覚上これが垂直方向にＰｖ／２だけずれた状態となる位置の図１Ｂの画素パターンとが、１フィールド毎に交互に観視者に観視されるように光路変更手段を制御する。
【００２１】
また、画像情報ＶＡとＶＢとは、光路切換に連動して、１フィールド毎に切り換えて、フィールド毎に図１Ａの画素パターン及び図１Ｂの画素パターンが見掛け上、表示されるカラー画像表示装置に供給する。
【００２２】
この結果、観視者１には、図１Ｃに示すような表示画素パターンからなる合成表示画像が観視されることになる。つまり、２倍の画素からなるカラー表示装置と、ほぼ同等の解像度のカラー画像が得られる。
【００２３】
なお、元の画像情報が、インターレース方式のテレビジョン信号である場合には、その奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とは、元来、１フィールド毎に１／２Ｐｖだけずれた位置の画素情報となっているので、奇数フィールドの信号が画像情報ＶＡ、偶数フィールドの信号が画像情報ＶＢそのものとなっており、表示装置に供給する信号については、従来と同様でよい。
【００２４】
次に、図２は、表示装置のカラー画素パターンは千鳥パターンであるが、垂直方向だけでなく、水平方向にも見掛け上の画素位置がずれるように光路変換した場合の例である。この例では、垂直方向にＰｖ／２ずらすと同時に水平方向に、この方向の同色画素ピッチＰｃの１／２だけずらすようにした例である。
【００２５】
図２Ａは、図１Ａと同じく、光路ずれ０の画素配列パターンＰＴＡである。図２Ｂは、垂直方向にＰｖ／２、水平方向にＰｃ／２ずらしたときの見掛け上の画素配列パターンＰＴＣである。
【００２６】
パターンＰＴＡとＰＴＣとを１フィールド毎に交互に切り換え、この画素パターンＰＴＡ，ＰＴＣ上の画素位置の情報を含む画像情報ＶＡ及びＶＣを１フィールド毎に交互に切り換えて表示を行なう。
【００２７】
この場合、水平方向にも表示画素位置がずれることになるので、前述したインターレース方式のテレビジョン信号の偶数フィールドの信号は、元の水平同期位相に対して１／２ＰＨに相当する位相だけずれたところから、水平走査が行われるようにされる。
【００２８】
図３の例は、図２の例と同様に、表示装置のカラー画素パターンが千鳥パターンであって、垂直及び水平方向に見掛け上の画素位置がずれるように光路変換したものである。ただし、この例では、水平方向のシフト量が、Ｐｃ／４とされている点が図２の例とは異なる。
【００２９】
次に、図４の例は、カラー画像表示装置が、画素が水平及び垂直方向に整列して配列されたマトリクス配列であり、３原色のストライプフィルタＲ，Ｇ，Ｂが、この画素配列に対して配されたものである場合において、垂直方向に画素ピッチＰｖの１／２だけ、また、水平方向に同色画素ピッチＰｃの１／２だけ、それぞれずれるように観視者に対する光路が変更される例である。
【００３０】
すなわち、図４Ａは、光路ずれ０のこの例の画素パターンであり、図４Ｂは水平及び垂直方向にそれぞれ上記の量だけずれるように光路が変更されたときの画素パターンである。そして、図４Ｃは、これら画素パターンを重ね合わせたものを示す図である。
【００３１】
この例の場合も、光路変更はフィールド毎であり、また、画像情報については図２の例と同様で、垂直方向のシフトはインターレース方式の映像信号の奇数フィールドの信号、偶数フィールドの信号により対応でき、水平方向のシフトは同期信号に対する位相シフトにより対応できる。
【００３２】
次に、図５に光路変更手段としてレンズを機械的に往復摺動させるようにする場合のシステム構成例を示す。
【００３３】
図５において、１０はＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）パネル、２０はＬＣＤドライブ回路、３１は接眼レンズ、３０は光路変更手段、４０は光路変更手段３０のドライブ回路である。ＢＬはＬＣＤの後方から光を与えて、ＬＣＤでの表示を明るくさせるためのいわゆるバックライト部材である。
【００３４】
ＬＣＤパネルは、図６に示すように構成されている。すなわち、図６において、点線で囲われた部分１１は画素である。それぞれの画素１１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１Ｔと、液晶１１Ｌとをそれぞれ有している。この例は、画素１１は図４Ａのように配列され、ストライプフィルタＲ，Ｇ，Ｂが図のように配列され、縦方向に同一色の画素が並ぶようになっている。つまり、この例は図４に示した例のカラー表示装置の場合である。
【００３５】
水平方向の各一行の、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ……と順次配列されている画素の薄膜トランジスタ１１Ｔのゲートは共通に接続され、行線Ｙ１，Ｙ２，……Ｙｊ……Ｙｎに接続される。
【００３６】
また、垂直方向の各１列の同色画素１１の薄膜トランジスタ１１Ｔのソースが共通に接続され、列線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３……Ｘｉ……Ｘｍに接続される。
【００３７】
そして、行線Ｙ１，Ｙ２，……Ｙｊ……Ｙｎはゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２……１２Ｖｎの出力端に接続される。このゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２，……１２Ｖｊ……１２Ｖｎは垂直イネーブル信号ＶＥＮによりゲート開とされる。ゲート１２Ｖ１，１２Ｖ２，……１２Ｖｎのそれぞれの一方の入力端は、垂直走査を行なうための垂直シフトレジスタ１３の各段が接続される。
【００３８】
垂直シフトレジスタ１３には、垂直リセットパルスＶＳＴ及び垂直クロックパルスＶＣＫが供給される。垂直シフトレジスタ１３は「１」を垂直クロックパルスＶＣＫにより順次に転送してゆくことにより、垂直方向の走査を行なうもので、垂直リセットパルスＶＳＴにより垂直シフトレジスタ１３がリセットされて、垂直走査のスタート位相が決定される。
【００３９】
列線Ｘ１，Ｘ２，……Ｘｉ，……Ｘｍは、信号スイッチ１４Ｈ１，１４Ｈ２，……１４Ｈｉ，……１４Ｈｍに接続される。そして、緑Ｇの画素列の列線の信号スイッチには、緑の原色信号ＳＧが、青Ｂの画素列の列線の信号スイッチには青の原色信号ＳＢが、赤Ｒの画素列の列線の信号スイッチには赤の原色信号ＳＲが、それぞれ供給される。
【００４０】
信号スイッチ１４Ｈ１，１４Ｈ２，……１４Ｈｉ，……１４Ｈｍは、ゲート１５Ｈ１，１５Ｈ２，……１５Ｈｉ，……１５Ｈｍによりスイッチング制御される。ゲート１５Ｈ１，１５Ｈ２，……１５Ｈｍの一方の入力端には水平イネーブル信号ＨＥＮが供給され、このゲート１５Ｈ１〜１５Ｈｍの開閉が制御される。ゲート１５Ｈ１〜１５Ｈｍの他方の入力端には、水平シフトレジスタ１６の各段の出力が供給される。
【００４１】
水平シフトレジスタ１６には、水平リセットパルスＨＳＴ及び水平クロックパルスＨＣＫが供給される。水平クロックパルスＨＣＫにより、水平シフトレジスタ１６が駆動されることにより、水平方向の画素１１についての走査が行なわれ、垂直方向の走査により選択された画素への画像情報の書き込みがなされる。書き込みがなされた画素の状態は、１フィールド期間、保持される。水平リセットパルスＨＳＴにより、水平シフトレジスタ１６がリセットされ、水平走査のスタート位相が決定される。
【００４２】
このＬＣＤパネル１０を駆動するＬＣＤドライブ回路２０は、図７に示すように構成される。すなわち、入力端子２１を通じて入力された、例えばＮＴＳＣカラー映像信号ＶＩは、ＲＧＢデコーダ２２に供給されて、赤、緑及び青の３原色信号ＶＲ，ＶＧ及びＶＢに変換される。この３原色信号ＶＲ，ＶＧ及びＶＢは、反転回路２３に供給される。
【００４３】
ＲＧＢデコーダ２２では、また、入力カラー映像信号ＶＩから複合同期信号ＳＹＮＣが抽出され、この複合同期信号ＳＹＮＣがタイミング信号発生回路２４に供給される。このタイミング信号発生回路２４からは、１水平区間毎に極性反転するパルスＦＲＰが得られ、これが反転回路２３に供給されて、各原色信号ＶＲ，ＶＧ，ＶＢが、１水平区間毎に反転されて、直流分がキャンセルされる。この反転回路２３からの、１水平区間毎に、反転されていない信号と反転された信号とが交互になる各信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢは、図６に示した３原色信号の入力端子１７４、１７５、１７６に供給される。
【００４４】
また、このタイミング信号発生回路２４は、複合同期信号ＳＹＮＣに基づいて、水平リセットパルスＨＳＴ，水平クロックパルスＨＣＫ，水平イネーブル信号ＨＥＮ，垂直リセットパルスＶＳＴ，垂直クロックパルスＶＣＫ，垂直イネーブル信号ＶＥＮを形成し、それぞれ図６のＬＣＤパネル１０の入力端子１７１、１７２、１７３、１７７、１７８、１７９に供給する。
【００４５】
この例の場合、表示される画像は、１フィールド毎に水平方向にＰｃ／２（＝３ＰＨ／２；ＰＨは水平方向の画素ピッチ）だけ、垂直方向にＰｖ／２だけ、それぞれずれたものとされる。
【００４６】
これは水平方向には水平リセットパルスＨＳＴと水平クロックパルスＨＣＫを１フィールド毎に切り換えることにより実現され、垂直方向には垂直リセットパルスＶＳＴと垂直クロックパルスＶＣＫを１フィールド毎に切り換えることにより実現される。
【００４７】
すなわち、図８Ａは、入力端子２１を通じて入力される映像信号を示し、ＨＤはその水平同期信号である。この映像信号に対し、その奇数フィールドにおいては、図８Ｂに示すように、水平リセットパルスＨＳＴは、水平同期信号ＨＤに対して時間ｔｏだけ遅れた位相（例えば有効水平映像区間の先頭の位相）とされる。水平クロックパルスＨＣＫは、水平方向の画素ピッチＰＨと、水平方向の走査速度に応じた繰り返し周期のパルスであるが、水平リセットパルスＨＳＴによりリセットされて、このパルスＨＳＴの例えば立ち下がりに同期するようにされる。
【００４８】
そして、偶数フィールドでは、図８Ｃに示すように、水平リセットパルスＨＳＴは、水平同期信号ＨＤに対して時間ｔｅだけ遅れた位相とされる。この時間ｔｅは、奇数フィールドのときのそれｔｏよりも３／２ＰＨ＝１／２Ｐｃの分だけ、さらに遅れたものとなっている。水平リセットパルスＨＳＴの時点からＬＣＤパネル１０において水平方向の先頭画素（左端）から走査が開始されて表示がなされるので、奇数フィールドと偶数フィールドとでは、水平方向に３／２ＰＨ＝１／２Ｐｃだけずれた位置の画像が表示されることになる。
【００４９】
次に、垂直方向について説明する。すなわち、図９Ａは、入力端子２１を通じて入力された映像信号ＶＩの１フィールド分を示し、ＶＤは、その垂直同期信号である。
【００５０】
この映像信号ＶＩに対し、奇数フィールドにおいては、図９Ｂに示すように、垂直リセットパルスＶＳＴは、垂直同期信号ＶＤに対して時間ｔＯだけ遅れた位相（有効垂直映像区間の先頭の位相）とされる。
【００５１】
垂直クロックパルスＶＣＫは、垂直方向の画素ピッチＰｖと、垂直方向の走査速度に応じた繰り返し周期のパルスであるが、垂直リセットパルスＶＳＴによりリセットされて、このパルスＨＳＴの例えば立ち下がり時点に同期するようにされる。
【００５２】
そして、偶数フィールドでは、図９Ｃに示すように、垂直リセットパルスＶＳＴは、垂直同期信号ＶＤに対して時間ｔＥだけ遅れた位相とされる。この時間ｔＥは、奇数フィールドのときの遅れ時間ｔＯよりも１／２Ｐｖの分だけ、さらに遅れたものとなっている。
【００５３】
垂直リセットパルスＶＳＴの時点からＬＣＤパネル１０において、垂直方向の最上端のライン（行線Ｙ１）から走査が開始されて表示がなされるものであるので、奇数フィールドと偶数フィールドとでは垂直方向に１／２Ｐｖだけずれた位置の画像が表示される。
【００５４】
前述もしたように、ＮＴＳＣ方式のカラー映像信号のようなインターレース方式の映像信号の場合には、奇数フィールドと偶数フィールドとでは元々表示位置がＰｖ／２だけずれた画像である。このため、この垂直方向の表示画像のシフトに関しての信号処理は、従来と変わらず、垂直リセットパルスＶＳＴは垂直同期信号ＶＤに対して一定時間遅れたものとなる。垂直同期信号ＶＤが１フィールド毎にＰｖ／２だけ位相がずれているからである。
【００５５】
なお、従来の場合には、奇数フィールドと偶数フィールドとで、見掛け上も画素位置が変わっていない同一の画素に表示しているのに対し、この発明の場合には、後述するように、奇数フィールドと偶数フィールドとで見掛け上、１／２Ｐｖだけ光学的にずれた位置の画素に対して表示を行なうことになる点が異なるものである。これにより、見掛け上の画素数が増加したものとなり、解像度が向上する。
【００５６】
見掛け上の画素位置のシフトは、光路変更手段３０によって行なわれる。図５の例では、この光路変更手段３０は、接眼レンズ（凸レンズ）３１とボイスコイル３２とで構成され、接眼レンズ３１をボイスコイル３２により、このレンズ３１の光軸に垂直な方向に１フレーム周期で往復直線連動をさせることにより光路変更して、見掛け上の画素位置のシフトを行なう。３３は、レンズ取付台であり、これがボイスコイル３２により垂直方向に振動運動することにより接眼レンズ３１が往復直線連動をする。
【００５７】
ボイスコイル３２は、ドライブ回路４０によりドライブされる。
このドライブ回路４０には、ＬＣＤドライブ回路２０からの入力カラー映像信号ＶＩ（図１０Ａ）の奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅ（図１０Ｂ）が入力される。この判別信号Ｏ／Ｅは、３０Ｈｚの信号であるが、ドライブ回路４０では、この判別信号Ｏ／Ｅと、可変周波数発振回路（以下ＶＣＯと略称する）４３からの３０Ｈｚの信号Ｓ４３とが位相比較回路４１で比較される。そして、その比較誤差信号Ｓ４１がローパスフィルタ４２を通じてＶＣＯ４３に供給され、ＶＣＯ４３の出力信号Ｓ４３が判別信号Ｏ／Ｅに同期する信号となるように制御される。
【００５８】
ＶＣＯ４３には、位相調整手段４４が接続されており、信号Ｓ４３の判別信号Ｏ／Ｅに対する位相が調整され、各フィールドの画像信号に対して適切な位相となるようにされる。
【００５９】
そして、ＶＣＯ４３の出力信号Ｓ４３は波形整形回路４５に供給されて、短形状信号とされ、これが制御ドライバ４６において、振幅調整される。４７は振幅調整用ボリュームである。
【００６０】
そして、この制御ドライバ４６の出力信号Ｓ４６（図１０Ｃ）がボイスコイル３２に供給される。この信号Ｓ４６により、ボイスコイル３２がドライブされ、例えば図１１に示すように、信号Ｓ４６のハイレベル期間ではレンズ３１は実線位置に、信号Ｓ４６のローレベル期間ではレンズ３１は点線位置に、それぞれなるように、フィールド周期で光路変更がなされ、ＬＣＤパネル１０の画素位置が、光学的にレンズ３１の光軸に垂直な方向にシフトするように観える。なお、信号Ｓ４６を図１０Ｄのような位相にした場合には、画面中央部分で解像度が最も効果的に向上する。
【００６１】
図１１は光学的な画素シフトの原理説明図で、レンズ３１の焦点距離をｆとすると、このレンズ３１が実線位置にある奇数フィールドでは、レンズ位置から距離ａだけ離れた位置にある点ＰＬ（この例ではＬＣＤパネル１０の表示画像）の像（虚像）は、レンズ位置から距離ｂだけ離れた位置において点ＰＯとして結像する。
【００６２】
次に、入力映像信号ＶＩの偶数フィールドのときには、レンズ３１は図１１の点線位置になり、実線位置に対して、距離ｘだけ上方にずれる。このとき、観視者が観ている点ＰＬの像は、点ＰＯから距離Ｘだけ下方にずれた点ＰＥとなり、距離Ｘだけシフトしたものとなる。したがって、接眼レンズ３１を光軸に垂直な方向に動かすことにより、観視者にとっては、画素位置がずれたように観え、画素シフトが実現される。
【００６３】
このとき、点ＰＬの代わりに長さＡの実像を想定し、その虚像として長さＢの像を想定した場合、
（Ａ−ｘ）／（Ｂ−Ｘ−ｘ）＝ａ／ｂ ……（１）
Ａ／Ｂ＝ａ／ｂ ……（２）
となり、（１）式、（２）式から
ｘ＝Ｘ／（ｂ／ａ−１） ……（３）
となる。
【００６４】
レンズ倍率ＫをＫ＝ｂ／ａとし、実像Ａに換算した画素シフト量をｘｒとすると、
Ｘ＝Ｋ＊ｘｒ
であるからレンズシフト量ｘは、
ｘ＝ｘｒ＊Ｋ／（Ｋ−１） ……（４）
となる。なお、＊は掛算を示す（以下同じ）。
【００６５】
ボイスコイル３２により、接眼レンズ３１をシフトさせる方向を、画素シフト方向に合わせることにより、図４に示した例の光学的な画素シフトを実現できる。なお、ＬＣＤ表示パネル１０の表示面の水平方向に画素シフトをさせるボイスコイルと、垂直方向に画素シフトをさせるボイスコイルとを、レンズ３１に対して設けて、両方の合成力により所望の方向の画素シフトを行なうようにすることもできる。
【００６６】
また、レンズ３１を往復直線運動させるための駆動系としては、ボイスコイルに限らず、圧電素子（ピエゾ素子）、バイモルフ、ステップモータ、ソレノイドコイル等の、レンズ３１を機械的に往復直線運動させることができるものであれば、どのようなものでもよい。
【００６７】
上述の図５の方式は、接眼レンズ３１が小さく、軽い場合は簡単に実現できる方法である。また、アナログ的に光路変更して、光偏向ができるので、再生画像がビデオカメラで撮影したものであって、撮影時にいわゆる手ぶれが発生している画像であるときに、その手ぶれを例えば画像の動き検出等により検出して、補正する場合にも使用することができる。
【００６８】
また、光学的な画素シフトを実現する光路変更手段としては、上述の接眼レンズ３１を機械的に振動させる方法以外に種々の方式を採用できる。
【００６９】
図１２〜図１４は、半円ガラス板を回転することで、光路を変更して光学画素シフトを実現した例を説明するための図である。
【００７０】
図１２に示すように、この例においては、ＬＣＤパネル１０と、接眼レンズ３１との間の光路に光路変更手段５０が設けられる。この光路変更手段５０は、半円形のガラス板５１が、剛体からなるリング状保持部材５２に取り付けられている。このリング状保持部材５２には、半円形ガラス板５１とつり合う程度の重さの、比較的小さい形状の重り５３が、ガラス板５１と反対側に取り付けられている。重り５３とガラス板５１との間は、素通し部５４となる。
【００７１】
また、リング状保持部材５２には半円形ガラス板５１の直線に密着するようになる板状体５５が橋渡しされて取り付けられており、この板状体５５の中心位置にモータ５７の回転軸が連結される連結部５６が設けられている。したがって、モータ５７の回転により、半円形ガラス板５１は回転する。
【００７２】
この例の場合、この光路変更手段５０は、図１４に示すように、半円ガラス板５１の平面方向が接眼レンズ３１の光軸方向に対して斜めとなるようにされた状態でＬＣＤパネル１０と接眼レンズ３１との間の光路中に挿入される。
【００７３】
そして、この光路変更手段５０のモータ５６による１／２回転期間では、接眼レンズ３１とＬＣＤパネル１０との間の光路には、この手段５０の素通し部５４が位置し、残りの１／２回転期間では、接眼レンズ３１とＬＣＤパネル１０との間の光路には、半円ガラス板５１が斜めに挿入されるように配設される。
【００７４】
図１４を参照して、この光路変更手段５０による光学画素シフトの原理について説明する。
今、半円ガラス板５１の平面方向がレンズ３１の光軸方向に垂直な方向に対して角度θの傾きを持っているとする。また、半円ガラス板５１の厚さをＤ、屈折率をｎとする。
【００７５】
手段５０の素通し部５４が光路中にあるときは、点ＰＬから出射した光線ＬＯは、実線Ｌ５４で示すようにこの手段５０を通過して直進する。
【００７６】
一方、手段５０の半円ガラス板５１が光路中に入ると、点ＰＬから出射した光線ＬＯは、半円ガラス板５１で屈折して、実線Ｌ５１で示すように光路が、図上、下方にシフトする。このため、観視者は、点ＰＬからｘだけシフトした点ＰＬｓから光が出射したように観える。つまり、画素が距離ｘだけシフトしたように観える。
【００７７】
このときの関係式を示すと次のようになる。
【００７８】
（Ｄ＊ｔａｎθｉ−Ｄ＊ｔａｎθｏ）＊ｃｏｓθ＝ｘ ……（１）
ｓｉｎθｉ＝ｎ＊ｓｉｎθｏ ……（２）
θ＝θｉ ……（３）
ただし、θｉは半円ガラス板５１への光線の入射角、θｏは同じく出射角であり、＊は掛算を示している。
【００７９】
この例の場合には、ＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路に対し、入力映像信号ＶＩの奇数フィールドでは素通し部５４が位置し、偶数フィールドでは半円ガラス板５１が位置するように、光路変更手段５０を一定速度で１フレームで１回転するようにモータ５７を駆動する。つまり、ＬＣＤパネル１０の垂直走査と同期させて、１フレームで１回転させるようにする。
【００８０】
このように、入力映像信号ＶＩとの同期をとってモータ５７を回転させるために、リング状保持部材５２の周側面の内の半円周部分は光反射部とされ、残余の半円周部分は、非光反射部とされる。そして、リング状保持部材５２の周側面に対面して、光学的回転位相センサ５８が設けられる。この回転位相センサ５８は、発光部と受光部を備え、発光部より発光した光をリング状保持部材５２の周側面に照射し、その反射光を受光部で検知する方式のものである。
【００８１】
この場合、光路変更手段５０の半円ガラス板５１がＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路中に位置する偶数フィールド期間と、素通し部５４がＬＣＤパネル１０と観視者１との間の光路中に位置する奇数フィールド期間とにほぼ同期して回転位相センサ５８が光反射部と非反射部にそれぞれ対面するように構成されている。
【００８２】
そして、この回転位相センサ５８のセンサ出力Ｓ５８（図１３Ｃ参照）は、アンプ５９を介してモータドライブ回路６０に供給される。
【００８３】
モータドライブ回路６０では、入力映像信号ＶＩ（図１３Ａ参照）から形成した奇数フィールドと偶数フィールドの判別出力Ｏ／Ｅと、センサ５８のセンサ出力Ｓ５８とが、位相比較回路６１で位相比較される。そして、その位相比較誤差出力はローパスフィルタ６２を介して差動アンプ６３の一方の入力端に供給される。この差動アンプ６３の他方の入力端には基準位相を設定する基準電圧ＲＥＦが供給される。基準電圧ＲＥＦは、ボリューム６４を調整することで変更調整可能である。
【００８４】
差動アンプ６３の出力（両入力端の差の電圧）は制御ドライバー６５を介してモータ５７に供給され、その回転位相が制御される。この制御ループは、差動アンプ６３の出力が零になるように働く。これにより、光路変更手段５０の回転位相が判別出力Ｏ／Ｅに同期するようにされる。なお、６６はモータ５７のドライブ信号の振幅調整用ボリュームである。
【００８５】
なお、ガラス板５１の光路に対する傾斜の方向及び傾き角により、光学画素シフトのシフト方向及びシフト量を決定することができる。
この例の場合には、回転運動によって簡単に光学シフトが実現でき、振動音も少ないというメリットがある。
【００８６】
次に、光路変更手段の他の例を、図１５〜図１７に示す。この例の光路変更手段７０は、偏波面回転板７１と、複屈折の大きい材料からなるプリズム形状の複屈折板（例えば水晶板、方解石、液晶板）７２とで構成される。
【００８７】
この例の偏波面回転板７１は、液晶板７３の両面に透明電極７４、７５が被着形成されて構成され、両透明電極７４、７５間に液晶駆動電圧が印加されて、フィールド毎に偏波面が回転されて変更されて、複屈折板７２の正常光と異常光の偏波面と一致させられる。
【００８８】
複屈折板７２の正常光は、例えば垂直偏波（＝偏波面９０゜）とし、異常光は水平偏波（＝偏波面０゜）とした場合、偏波面回転板７１は、１フィールド毎に偏波面を９０゜と０゜とに回転させる。
【００８９】
液晶駆動電圧は、ドライブ回路８０で形成される。このドライブ回路８０は、図５の例のドライブ回路４０と同様の構成を有し、位相比較回路８１、ローパスフィルタ８２、ＶＣＯ８３、位相補正手段８４、波形整形回路８５、制御ドライバー８６、振幅調製用ボリューム８７で構成される。
【００９０】
そして、ＶＣＯ８３から奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅ（図１６Ｂ参照）と位相同期したフレーム周期の信号Ｓ８３が得られ、これが波形整形回路８５に供給されて、図１６Ｃに示すような液晶駆動電圧Ｓ８６とは振幅の異なる信号Ｓ８５に整形される。そして、この信号Ｓ８５が制御ドライバー８６に供給され、振幅調整される。
【００９１】
この制御ドライバー８６からの液晶駆動電圧Ｓ８６が偏波面回転板７１の透明電極７４、７５間に印加される。これにより、偏波面回転板７１は、例えば奇数フィールドでは偏波面を０゜から９０゜に、偶数フィールドでは、偏波面を９０゜から０゜に、それぞれ回転させる。
【００９２】
以上のような構成においては、ＬＣＤパネル１０から出射した直線偏波は、偏波面回転板７１に入射して１フィールド毎に偏波面が０゜／９０゜回転された後、複屈折板７２に入射する。そして、この複屈折板７２の通過時に、偏波面の０゜と９０゜に対応した正常光と異常光との屈折率差により、光偏向量が変わり、フィールド毎に画素パターンがシフトする。
【００９３】
図１７はこの例の光学画素シフトの原理を説明するための図である。この図１７において、θはプリズム角であり、θｅは異常光（水平偏波）の屈折角、θｏは正常光（垂直偏波）の屈折角である。
【００９４】
ＬＣＤパネル１０の表示面からの直線偏波を、偏波面回転板７１で、その偏波面をフィールドごとに変え、複屈折板７２の正常光と異常光の偏波面に一致させると、同じ画素位置からの光線も、複屈折板７２では、１フィールドごとに異なる屈折率ｎｅとｎｏとで屈折されて、観視者に入射する。この結果、観視者は、同一画素から出射した光線も、１フィールド毎にΔｘだけシフトした位置から出射したように観え、光学的画素シフトがなされることになる。このときの関係式を示すと、次のようになる。
【００９５】
ｎｅ＊ｓｉｎθ＝ｓｉｎθｅ ……（１）
ａ＊ｔａｎ（θｅ−θ）＝ｘｅ ……（２）
ｎｏ＊ｓｉｎθ＝ｓｉｎθｏ ……（３）
ａ＊ｔａｎ（θｏ−θ）＝ｘｏ ……（４）
Δｘ＝ｘｅ−ｘｏ ……（５）
なお、ｎｅは異常光屈折率、ｎｏは正常光屈折率、＊は掛算を示している。
【００９６】
なお、複屈折板７２はプリズム形状のものを使用するものに限定されるわけではなく、例えば図１２の例のガラス板を斜めに挿入するタイプのものや、図１８に示すように正常光と異常光とで、分離角θをもって分離するような複屈折板７６を用いることもできる。図１８において、複屈折板７６の厚さをｄとしたときシフト量ｘは、
ｘ＝ｄ＊ｔａｎθ
となる。
【００９７】
この例の場合には、電気的に光偏向を行うので応答速度が早く、ほぼ理想的に光偏向が実現できる。しかも、機械音もない。
【００９８】
次に、光路変更手段として、反射鏡を用いた場合の例を図１９に示す。
この例の場合には、ＬＣＤ表示装置１０は、図に示すように、接眼レンズ３１の光軸方向に対して直交する上方に配設され、ＬＣＤ表示面は下方を向いている。そして、ＬＣＤ表示面から出射した光は、反射鏡９１により接眼レンズ３１の光軸方向に曲げられる。
【００９９】
この例では、反射鏡９１は、ＬＣＤ表示面に、平行な方向に延長される支持棒９２により回転自在に支持される。そして、図５に示した接眼レンズ３１を駆動する場合と同様のボイスコイル９３により上下方向に１フィールド毎に往復運動するように取り付けられた駆動片９４と、フレキシブル蝶番９５を介して反射鏡９１とが連結される。ボイスコイル９３は、図５のドライブ回路４０と全く同様の構成のドライブ回路９６によりドライブされる。
【０１００】
ボイスコイル９３により駆動片９４が、例えば上方に移動すると、反射鏡９１は支持棒９２を回転軸として図示矢印方向に回転角Δθだけ回転する。すると、ＬＣＤ表示面からの出射光の光路が点線方向から実線方向に変更され、光学的画素シフトが行なわれる。
【０１０１】
図２０は光路変更手段としての光学部材のさらに他の例である。
この例では、カメラ一体型ＶＴＲのいわゆる手ブレ防止用に用いられているアクティブプリズム（ＶＡＰと以下称する）１００を使用して光路変更する。
【０１０２】
このＶＡＰ１００は、例えば「日経エレクトロニクス１９９２．７．６（ｎｏ．５５８）」のＰ２０３〜Ｐ２１１にも紹介されているように、２枚のガラス板１０１と１０２との間に高屈折率の液体を封入し、蛇腹１０３でつないだ構成を有し、ガラス板１０１，１０２の双方あるいは一方を縦と横とに自由に動くようにしたものである。
【０１０３】
図２０の実施例では、このＶＡＰ１００をＬＣＤ表示パネル１０と、接眼レンズ３１との間の光路中に挿入する。そして、図５に示した接眼レンズ３１を駆動する場合と同様のボイスコイル１０４により左右方向に１フィールド毎に往復運動するように取り付けられた駆動片１０５と、フレキシブル蝶番（図示せず）を介してＶＡＰ１００の一方のガラス板１０２が連結される。ボイスコイル１０４は、図５のドライブ回路４０と全く同様の構成のドライブ回路１０６によりドライブされる。
【０１０４】
ボイスコイル１０４により駆動片１０５が例えば左方向に移動すると、ガラス板１０２の位置が変更され、ＬＣＤ表示パネル１０からの出射光の光路が変更され、光学的画素シフトが行なわれる。
【０１０５】
液晶画面は、書きこまれた画素が次のフィールドまで保持されるため、１画面内に奇数フィールドと偶数フィールドの情報が同時に存在する。画面全体を同時に振っても画面の半分程度は効果あるが、垂直走査に同期して、できるだけ画面の同一フィールド分のみが振れるようにするのが望ましい。以下に、そのようにする場合の例を記す。
【０１０６】
図２１は、図１２〜図１４に示した例について、上記のことを考慮した場合の光路変更手段の例である。
【０１０７】
図１２〜図１４の例は、半円ガラス板５１を用いた場合であるが、この例では、半円ガラス板５１に代えて複数の扇形ガラス板を用いるようにするもので、７枚の扇形ガラス板を使用して光路変更手段５００を構成する。
【０１０８】
すなわち、この例では、リング状保持部材５２内には、この保持部材５２により囲まれる円形領域を円周方向に１４等分した状態の扇形領域を形成するしきり板が形成され、その中心部には図１２の例と同様にモータ５７の回転軸が圧入嵌合する連結部５６が設けられている。そして、１４個の扇形領域の１つおきの部分に、対応する大きさの７枚の扇形ガラス板５１１〜５１７が配設される。扇形ガラス板５１１〜５１７が嵌め込まれていない扇形領域は素通し部５４０とされる。
【０１０９】
そして、リング状保持部材５２の外周側面には、３６０゜／１４の角範囲毎に光反射部と非反射部とが交互に設けられる。このリング状保持部材５２の外周側面に対向して図１２側の回転位相センサ５８が設けられる。このセンサ５８の出力がモータドライブ回路６０に供給される。
【０１１０】
以上のように構成した光路変更手段５００を、図２１の側面図に示すように、ＬＣＤパネル１０と観視者との光路に対して斜めに挿入する。すると、モータドライブ回路６０は、この光路変更手段７００を７フレームで１回転させ、かつ、扇形ガラス板５１１〜５１７のそれぞれは偶数フィールドで、扇形素通し部５４０は奇数フィールドで、ＬＣＤパネル１０と観視者との間の光路に現れるように、モータ５７を制御する。これにより、図１２の例と同様に、フィールド毎の光学的画素シフトを行なうことができる。
【０１１１】
なお、ガラス板５１１〜５１７の光路に対する傾斜の方向及び傾き角により、光学画素シフトのシフト方向及びシフト量を決定することができる。
【０１１２】
この図２１の例の場合には、素通し部と扇形ガラス部分とが、７個づつあるので、垂直走査と同期して、光路変更手段５００は７フレームで１回転する。
【０１１３】
次に、この発明による解像度改善方法および画像表示装置の実施例について説明する。
図２２は、垂直走査に同期して、できるだけ同一フィールド分のみがシフトされるようにする場合の例で、この例は図１５〜図１７に示した例の改善例である。
【０１１４】
この例においては、図２２に示すように、図１５の例の偏波面回転板７１の全画面分の透明電極７４に代えて、各水平走査ラインに対応するように分割した状態の操作ライン電極ＴＤ（透明電極）を、走査ライン数（例えば図の例では２１８ライン）だけ設ける。他は、図１５の偏波面回転板７１の構成と同様である。そして、図示を省略したドライバにより、ＬＣＤ表示パネル１０の垂直走査に同期させて走査ライン電極ＴＤｋ（ｋはライン番号；ｋ＝１，２，……，２１８）と対向透明電極７５との間の走査ライン電圧Ｅｋを制御して、各走査ラインの画素からの直線偏波の偏波面を０°から９０°または９０°から０°に、垂直方向に順次回転するようにする。このときの走査ライン電圧Ｅｋの例を図２３に示す。
【０１１５】
図２２の状態は、第１走査ライン電極ＴＤ１と第２走査ライン電極ＴＤ２の部分が現フィールドの書き込み領域となっており、偏波面は９０゜であり、また、第３走査ライン電極ＴＤ３以下は前フィールド表示領域であって、その偏波面は０゜である。
【０１１６】
なお、画面全体としてシフトしても、画面半分くらい光学偏向で効果があることから、走査ライン数に分割せずに、複数ライン分毎に分割した透明電極の構成としてもよい。
【０１１７】
次に、図２４はＬＣＤパネルを画像表示面として備える投影型プロジェクタを２台使用して、光学的に画素数を増やす方式の例である。
【０１１８】
すなわち、図２４に示すように、プロジェクタ１１１の投影画像と、プロジェクタ１１２の投影画像とが、スクリーン１１３上で重なるように両プロジェクタ１１１及び１１２を配設する。各プロジェクタ１１１及び１１２は、図６に示したようなＬＣＤパネルを有し、その表示画像をスクリーン１１３に投影する。
【０１１９】
そして、入力端子１１４を通じて入力カラー映像信号ＶＩ（図２５Ａ）がプロジェクタ１１１及び１１２に供給され、３原色信号にデコードされてＬＣＤパネルに供給される。水平方向に画素シフトするときには、その水平方向のシフト量に応じた遅延量の遅延回路１１６がビデオ信号ラインに挿入される。
【０１２０】
また、奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号Ｏ／Ｅが、そのまま一方のプロジェクタ１１１に、垂直イネーブル信号ＶＥＮとして供給されるとともに、信号Ｏ／Ｅがインバータ１１７により極性反転されて、他方のプロジェクタ１１２に、垂直イネーブル信号ＶＥＮとして供給される。
【０１２１】
ＬＣＤパネルは、垂直イネーブル信号ＶＥＮが“Ｈ”レベルのとき画像情報の画素への書き込み（ＷＲＩＴＥ）を行ない、“Ｌ”レベルのとき、それを保持（ＨＯＬＤ）する（ＬＣＤノイズレスモード）。
【０１２２】
したがって、プロジェクタ１１１は奇数フィールドのみを表示し（図２５Ｂ参照）、プロジェクタ１１２は偶数フィールドのみを表示する（図２５Ｃ参照）。そして、プロジェクタ１１１の投影画像が図１Ａ、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａに示すようなものとなり、プロジェクタ１１２の投影画像が図１Ｂ，図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂに示すようなものとなるようにした場合には、その合成画像として、スクリーン１１３には、図１Ｃ，図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃに示すようなものが得られる。
【０１２３】
この例の場合には、２台のプロジェクタを用いるので、合成画像の明るさが倍になる。
【０１２４】
また、奇数フィールドとして、左目用の画像信号、偶数フィールドとして右目用の画像信号をそれぞれプロジェクタ１１１及び１１２に供給するようにするとともに、各プロジェクタ１１１及び１１２の偏波面を直交させれば、偏光眼鏡で見ることにより、いわゆる３Ｄ表示（立体表示）をさせることができる。
【０１２５】
図２６及び図２７に示すように、光の進行方向を逆に考え、ＬＣＤ表示パネル１０をＣＣＤ撮像素子２００、観視者１を被写体２、接眼レンズ３１を対物レンズ２０１に置き換えて、以上説明したような光路変更操作を行なえば、ＣＣＤカメラの撮像画像の解像度の向上が図れる。
【０１２６】
図２６は、前述の図５の例に対応するＣＣＤカメラの構成例を示すものである。また、図２７は、前述の図１５〜図１７に示した例に対応するＣＣＤカメラの構成例を示すものである。
【０１２７】
なお、図２７の例のＣＣＤカメラにおいては、偏波面回転板７１と複屈折板７２の順序が光の進行方向が逆になるので逆になる。
レンズ２０１とＣＣＤ撮像素子２００との間のスペースがない場合には、被写体２とレンズ２０１との間に偏波面回転板７１と複屈折板７２とを設置しても同様の効果が得られる。
【０１２８】
通常のＣＣＤカメラにおいては、ＣＣＤ撮像素子の画素数がビデオ信号のインターレースに対応したものとなっているので、このＣＣＤ撮像素子の全画素を１フィールド分の画素として取り扱い、上述のように垂直方向に光学的シフトを施すことにより、見掛け上、水平ラインはＮＴＳＣ信号の倍になり、ＨＤＴＶ（ハイビジョン）に対応する撮像信号を得ることができる。
【０１２９】
毎フィールドごとにシフトしなくてもよい静止画の場合は、ＶＡＰ（アクティブプリズム）のような応答スピードの遅い光学偏向素子も使うことができる。
【０１３０】
そして、解像度の高い静止画はプリンタで出力したり、ＨＤＴＶモニタに表示することができる。
【０１３１】
図２８は、図２６及び図２７に示したような方式のＣＣＤカメラを用いて、高解像度の静止画を撮像記録し、再生できるようにしたカメラ一体型の記録再生装置の一実施例のブロック図である。
【０１３２】
すなわち、被写体２からの光は、撮像光学系を含む光路変更手段２１０により、上述したように、フィールド又はフレームに同期して垂直方向及び／又は水平方向に所定シフト量の光路シフトが行なわれた後、ＣＣＤ撮像素子２００に入力される。
【０１３３】
ＣＣＤ撮像素子２００と被写体２との間の光路中にはシャッタ機構ＳＨＴが設けられ、少なくとも光路シフトの１サイクル期間の間だけ、このシャッタ機構は開とされる。この例では、光路シフトにより空間的にサンプリング位置の異なる被写体（静止画）のフィールド画像を重ねて高撮像度の合成静止画を得るからである。
【０１３４】
光路変更手段２１０での光路シフトは、ドライブ回路２１１からのドライブ信号に応じたシフト方向及びシフト量をもって行なわれる。
【０１３５】
ＣＣＤ撮像素子２００からは出力読出回路２１２からのタイミング信号により撮像信号が取り出される。出力読出回路２１２には、ドライブ回路２１１からシフトタイミング信号が供給され、ＣＣＤ撮像素子２００の読み出しタイミングと光路シフトのタイミングとは同期がとられている。
【０１３６】
ＣＣＤ撮像素子２００からの撮像信号は、撮像信号処理回路２１３で所定の処理が施されてカラービデオ信号とされ、記録信号処理回路２１４に供給される。この記録信号処理回路２１４では、カラービデオ信号に対して変調などの記録信号処理が行なわれる。
【０１３７】
また、光路変更量及び方向情報発生回路２１５からは、ドライブ回路２１１からの信号に基づいて、光路変更手段２１０における光路シフト量及びシフト方向を内容とする情報ＩＤが得られ、この情報ＩＤが記録信号処理回路２１４に供給される。この情報ＩＤには、フィールド画像を何枚重ねて合成高解像度静止画を得るかの情報も含まれる。
【０１３８】
記録信号処理回路２１４では、この情報ＩＤを、記録するカラービデオ信号の垂直ブランキング期間などのメイン信号区間以外の期間に挿入または重畳する。そして、記録信号処理回路２１４からの出力信号が、記録再生切換スイッチ２１６の記録側接点Ｒを通じて回転ヘッドに供給され、磁気テープに記録される。
【０１３９】
次に、再生について説明する。
回転ヘッドによりテープから再生された信号は、スイッチ２１６の再生側接点ｐを通じて再生信号処理回路２２１に供給される。
【０１４０】
この再生信号処理回路２２１では、再生信号からカラービデオ信号が復調され、画像復元合成回路２２２に供給される。再生信号処理回路２２１では、また、再生信号から情報ＩＤが抽出され、変更量及び方向情報再生回路２２３に供給される。この情報再生回路２２３では、１枚の静止画として合成されるべき、フィールド画像の枚数と、各フィールド画像についての光路シフト量及びシフト方向が再生され、その再生出力情報が画像復元合成回路２２２に供給される。
【０１４１】
画像復元合成回路２２２は、フレームメモリを備え、再生信号処理回路２２１からのカラービデオ信号を、一旦、Ａ／Ｄ変換して、フレームメモリに書き込み、このフレームメモリから読み出したデジタル信号をＤ／Ａ変換して表示モニター２２４に供給し、あるいはプリンタ２２５に供給する。プリンタ２２５には、デジタル信号のまま供給することもできる。
【０１４２】
この例の場合、画像復元合成回路２２２のフレームメモリは、１フィールド当たりのＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換でのサンプリングによる画素数よりも多い画素数を記憶可能なメモリである。つまり、このフレームメモリは、重ね合わされるフィールド画像の最大数に応じた画素数を有する。
【０１４３】
そして、合成回路２２２では、情報再生回路２２３からのシフト量及びシフト方向の情報に基づいて、静止画を構成する各フィールド画像を、それぞれ撮像時の空間サンプリング位置に対応するようにフレームメモリに書き込む。この結果、フレームメモリには、撮像素子の解像度よりも高解像度の静止画が得られる。
【０１４４】
前述したように、このフレームメモリの静止画情報は、Ｄ／Ａ変換され、表示モニター２２４に供給されて表示され、又はプリンタ２２５で、そのハードコピーが得られる。表示モニター２２４やプリンタ２２５が高解像度対応機器であれば、高解像度の静止画が得られる。解像度が低いモニターやプリンタの場合には、フレームメモリの情報は、適宜、間引かれて、それらに供給される。
【０１４５】
この例のカメラ一体型記録再生装置によれば、ＣＣＤ撮像素子２００として、インターレースタイプのフルライン撮像素子を用い、光路シフトを水平、垂直方向に行なった複数枚のフィールド画像を重ね合わせることにより高解像度の静止画を得ることができる。この場合に、光路シフト量を水平、垂直とも細かくして重ね合わせ画像を多くすれば、画素数は重ね合わせ画像枚数分、増加し、通常のインターレース画像の２倍以上の高画像度静止画が得られる。
【０１４６】
なお、図２８の例は記録再生装置の場合であるが、撮像記録専用機と再生機に分けてもよい。また、記録媒体としては、テープに限らず記録可能な光ディスクや、ＩＣメモリ、ＩＣカードなどを使用することもできる。
【０１４７】
さらに、光路変更に関する情報ＩＤは、ビデオ信号の垂直ブランキング区間などに重畳するのではなく、ビデオ信号とは別個の記録エリアに関連付けて記録するようにしてもよい。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、画像表示装置と観視者あるいはスクリーンとの間に、映像信号のフィールドごとに光路変更をして、光学偏向を行うと共に、画像表示装置に、その光学偏向に合わせてずれた画像を表示することにより、インタレースのフルライン表示が画像表示装置の画素数を増やすことなく、実現でき、表示画像の解像度を向上させることができる。
【０１４９】
そして、この発明によれば、画素数を増やさないので開口率が下がらず、高輝度で画像表示ができる。また、画素数の少ない安価な画像表示装置を用いて高解像度の画像表示ができる。
【０１５０】
また、この発明によれば、縦方向だけでなく、横方向の画素数も増やすことができるので、総画素数としては４倍にすることができる。
【０１５１】
ＮＴＳＣ方式の映像信号をフルインタレースで表示することができる画素数の画像表示装置に、この発明を適用すれば、走査ライン数が１１２５本のハイビジョン（ＨＤＴＶ）信号の画像の表示も可能になる。
【０１５２】
以上のように、この発明は安価で、高解像度の画像表示を実現することができるので、撮像カメラの電子ビューファインダーや、プロジェクタ、眼鏡型モニタなどに応用することができ、その用途は広範である。
また、この発明の解像度改善方法は、撮像カメラ等にも応用できる。
【０１５３】
そして、図２２の例の場合には、電気的に光偏向を行なうので応答速度が早く、ほぼ理想的に光偏向が実現できる。しかも、機械音もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図２】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図３】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図４】この発明の他の実施例を説明するための画素パターン及び光学的合成画素パターンを示す図である。
【図５】画像表示装置の解像度改善装置の一例の構成図である。
【図６】この発明に使用する画像表示装置の一例としてのＬＣＤパネルの例を説明するための図である。
【図７】この発明に使用する画像表示装置の一例のブロック図である。
【図８】この発明による水平方向の表示画像のシフトを説明するためのタイミングチャートである。
【図９】この発明による垂直方向の表示画像のシフトを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】光路変更の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】図５の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１２】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図１３】図１２の例による光路変更を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１２の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１５】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図１６】図１５の例による光路変更を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１５の例による光路変更の原理を説明するための図である。
【図１８】図１５の例において、光路変更の他の手段を説明するための図である。
【図１９】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図２０】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成図である。
【図２１】図１２の例の改善例を説明するための図である。
【図２２】この発明による画像表示装置の解像度改善装置の一実施例を説明するための図である。
【図２３】図２２の実施例の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図２４】画像表示装置の解像度改善装置の他の例の構成を示す図である。
【図２５】図２４の例の動作の説明のためのタイミングチャートである。
【図２６】撮像装置の一例の構成を説明するための図である。
【図２７】撮像装置の他の例の構成を説明するための図である。
【図２８】記録装置及び再生装置の一例を含む記録再生装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＬＣＤパネル
１１ 画素
１３ 垂直シフトレジスタ
１６ 水平シフトレジスタ
２０ ＬＣＤドライブ回路
２４ タイミング信号発生回路
３０ 光路変更手段
３１ 接眼レンズ
３２ ボイスコイル
４０ ボイスコイルのドライブ回路
５０ 光路変更手段
５１ 半円ガラス板
５４ 素通し部
５７ モータ
５８ 回転位相センサ
６０ モータ５７のドライブ回路
７１ 偏波面回転板
７２ 複屈折板
７３ 液晶
８０ 偏波面回転板７１のドライブ回路
９１ 反射鏡
１００ アクティブプリズム
１１１、１１２ プロジェクタ
１１３ スクリーン
２００ ＣＣＤ撮像素子
２０１ 対物レンズ
ＴＤ 透明電極
ＨＳＴ 水平リセットパルス
ＨＣＫ 水平クロックパルス
ＨＥＮ 水平イネーブル信号
ＶＳＴ 垂直リセットパルス
ＶＣＫ 垂直クロックパルス
ＶＥＮ 垂直イネーブル信号
Ｏ／Ｅ 奇数フィールドと偶数フィールドの判別信号
Claims (4)
- 縦方向及び横方向に配列された複数個の画素により、表示画素パターンに応じた画像を表示する画像表示装置と、観測者またはスクリーンとの間に、１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に光路を変更可能な光学部材を配し、
前記光学部材を、前記画像表示装置の画面の垂直走査に同期した前記１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、前記光路を前記観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくように制御すると共に、
前記横方向には、前記画像表示装置に表示される前記横方向の画素位置に対応する水平クロックの水平同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記横方向にずれる前記画素の位置に合わせてずらし、前記縦方向には、前記画像表示装置に表示される水平走査ラインの位置に対応する垂直クロックの垂直同期信号に対する位相を、前記光路の変更に応じて前記縦方向にずれる前記水平ラインの位置に合わせてずらすことにより、
前記表示画素パターンのフィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の前記表示画素パターンを前記画像表示装置に表示するようにした
画像表示装置の解像度改善方法。 - 請求項１において、前記光学部材は、前記画像表示装置からの光の偏波面を変更させる光学手段と、複屈折素子とで構成され、
前記光学手段は、前記画像表示装置の水平走査ライン毎または複数の水平走査ライン毎に対応するように分割した状態の走査ライン電極を備え、
前記光学手段により、前記画像表示装置の画面の垂直走査に同期させて、前記走査ライン電極を制御して、垂直方向に順次前記偏波面を変更するようにし、前記偏波面の変更後の光が前記複屈折素子を通過することにより前記光路の変更が行われるようにした画像表示装置の解像度改善方法。 - 縦方向及び横方向に配列された複数個の画素により、表示画素パターンに応じた画像を表示する画像表示部と、
この画像表示部と観測者またはスクリーンとの間に配設され、前記画像表示部の画面の垂直走査に同期して、１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン毎に光路を変更するための光学部材と、
前記光学部材を、前記画像表示部の画面の垂直走査に同期した前記１水平走査ライン毎あるいは１画面を分割する複数水平走査ライン分毎に、前記光路を前記観測者またはスクリーンに結像される画像の画素の位置が前記縦方向と共に前記横方向にもずれるように変更してゆくように制御する制御手段とを備え、
前記画像制御部は、
前記画像の画素を水平クロックにより横方向に順次走査するようにする水平走査手段と、
前記画像の画素を垂直クロックにより縦方向に順次走査するようにする垂直走査手段と、
前記水平クロックの発生手段と、
前記垂直クロックの発生手段と
前記水平クロックの位相を、前記光学部材による光路変更に応じて水平同期信号に対してフィールド毎にシフトする水平シフト手段と、
前記垂直クロックの位相を、前記光学部材による光路変更に応じて垂直同期信号に対してフィールド毎にシフトする垂直シフト手段とを備え、
前記表示制御部は、前記水平シフト手段および前記垂直シフト手段により、前記表示画素パターンのフィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の前記表示画素パターンを表示するようにする
ことを特徴とする画像表示装置。 - 請求項３に記載の画像表示装置において、
前記光学部材は、前記画像表示部からの光の偏波面を変更させる光学手段と、複屈折素子とで構成され、
前記光学手段は、前記画像表示部の水平走査ライン毎または複数の水平走査ライン毎に対応するように分割した状態の走査ライン電極を備え、
前記光学手段により、前記画像表示部の画面の垂直走査に同期して、前記走査ライン電極が制御されて、垂直方向に順次前記偏波面が変更されるようにされ、前記偏波面の変更後の光が前記複屈折素子を通過することにより前記光路の変更が行われるようにした画像表示装置。
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