JP3590138B2

JP3590138B2 - Display device

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Publication number: JP3590138B2
Application number: JP16044395A
Authority: JP
Inventors: 俊朗岡村; 誠一郎田端
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH0915548A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置として、例えば、特開平４−１１３３０８号公報に、図２３に示すようなものが開示されている。この表示装置は、表示用液晶パネル１の表示面側前方に、偏光方向制御用液晶パネル２および水晶板３を配置して、水平方向の画素数が表示用液晶パネル１の画素数の２倍である原画像を表示するようにしたものである。このため、この表示装置では、１画面の画信号を分配器４により水平方向に１画素おきに間引いて２フィールドの画像に分解してフレームメモリ５，６に格納し、これらフレームメモリ５，６に格納された各フィールドの画像を、同期信号発生器７によりフィールド毎に読み出して表示用液晶パネル１に供給して表示させると共に、その読み出しに同期して駆動電圧発生器８により偏光方向制御用液晶パネル２に所要の電圧を選択的に印加するようにしている。
【０００３】
すなわち、フレームメモリ５に格納されたフィールドの画像を表示する場合には、偏光方向制御用液晶パネル２に電圧を印加して、表示用液晶パネル１に表示された画像を、その偏光方向を旋光することなく透過させ、さらに水晶板３を常光線として透過させて、水晶板３側から表示用液晶パネル１を見たときに、図２４Ａに示すように、表示用液晶パネル１の通常の画素位置（第１の位置）に画像を表示する。また、フレームメモリ６に格納されたフィールドの画像を表示する場合には、偏光方向制御用液晶パネル２への印加電圧をオフとして、表示用液晶パネル１に表示された画像を、その偏光方向を９０°旋光して水晶板３を異常光線として透過させ、これにより水晶板３側から表示用液晶パネル１を見たときに、図２４Ｂに示すように、表示用液晶パネル１の各画素を、通常の画素位置から水平方向に１／２画素ピッチシフトさせた位置（第２の位置）に画像を表示するようにしている。
【０００４】
このように、図２３に示す従来の表示装置では、１画面を２つのフィールドに分け、第１の位置で１フィールド目を、第２の位置で２フィールド目を表示する動作を高速に行うことにより、図２４Ｃに示すように、表示用液晶パネル１の水平方向における画素ピッチ間を補間して、解像度の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶パネルにおいては、映像を表示するに適した画素配列として、一般に、水平方向の画素を補間するように、ライン毎に画素をずらして配置するデルタ配列と呼ばれる画素配列を用いるものが多いため、このようなデルタ配列に、上記のような画素ピッチ間を補間する方法を採用しても、解像度の向上が図れないという問題がある。
【０００６】
また、上述した従来の表示装置では、観察画素位置を１／２画素ピッチ選択的にシフトさせるのに水晶板３を用いているため、加工が困難で、コストアップになると共に、装置全体も大型になるという問題がある。
【０００７】
さらに、液晶パネルに画像を表示するにあたっては、一般には、マトリクス状に配列されている画素をラスタ走査するようにしており、また、液晶パネルには、画像が残像するメモリ効果がある。このため、上述したように、フィールド毎に画素をシフトして表示すると、例えば、第１の位置から第２の位置に画素をシフトして表示すると、第２の位置での２フィールド目の未走査領域に、液晶のメモリ効果によって、第１の位置での１フィールド目の画像が表示され、これがため解像度が低下して初期の目的を達成できないという問題がある。
【０００８】
また、上述した従来例におけるように、１画面の画信号を２フィールドの画像に分解して画素ピッチ間を補間する場合には、高価なフレームメモリを２個必要となるため、装置全体がコストアップになるという問題もある。
【０００９】
なお、このような問題は、液晶パネルを用いて画像を表示する場合に限らず、マトリクス状に配列された画素を有するプラズマディスプレイ、ＥＬ、ホトクロミック等の表示素子を用いる場合にも同様に生じるものである。
【００１０】
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたもので、その第１の目的は、一般的な液晶パネルのようにデルタ配列の画素を有する場合でも、高解像度の観察画像が得られるよう適切に構成した表示装置を提供することにある。
【００１２】
この発明の第２の目的は、液晶パネルのように画像が残像するメモリ効果がある場合でも、高解像度の観察画像が得られるよう適切に構成した表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する請求項１に係る発明は、
異なる色を発する複数の画素を配列してなる表示素子を有する表示装置において、
前記表示素子上の映像の光軸を、前記画素の配列ピッチに比例して画素の光軸が一致するように選択的にシフトする光軸シフト手段と、
この光軸シフト手段の動作に同期して、その光軸シフト方向とは反対方向に、前記表示素子上に表示する映像を選択的にシフトさせる映像シフト制御手段とを有することを特徴とするものである。
さらに、請求項２に係る発明は、請求項１記載の表示装置において、
前記表示素子は、周期的に配列したＲ，Ｇ，Ｂの３種の画素を有し、
前記光軸シフト手段は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画素の光軸が一致するように光軸をシフトすることを特徴とするものである。
さらに、請求項３に係る発明は、請求項２記載の表示装置において、
前記光軸シフト手段は、光の偏光を選択的に変換する第１，第２の偏光変換素子と、偏光に応じて光軸をシフトする第１，第２の複屈折板とを有し、
前記表示素子の表示面側から、第１の偏光変換素子、第１の複屈折板、第２の偏光変換素子および第２の複屈折板の順に配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記第２の目的を達成する請求項４に係る発明は、
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、これら画素を映像信号により走査して映像を表示する表示素子を有する表示装置において、
前記表示素子上の映像の光軸を選択的にシフトする光軸シフト手段と、
この光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフ動作に同期して、前記表示素子に表示する映像を選択的にシフトさせる映像シフト制御手段とを有し、
前記光軸シフト手段による光軸シフトの切り換え時に、前記表示素子に映像を表示しないよう構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、請求項５に係る発明は、
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、これら画素を映像信号により走査して映像を表示する液晶表示素子を有する表示装置において、
前記液晶表示素子上の映像の光軸を選択的にシフトする光軸シフト手段と、
この光軸シフト手段の動作に同期して、前記液晶表示素子に表示する映像を選択的にシフトさせる映像シフト制御手段と、
前記液晶表示素子への走査信号に同期して、該液晶表示素子を走査して照明する走査照明手段とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
さらに、請求項６に係る発明は、
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、これら画素を映像信号により走査して映像を表示する表示素子を有する表示装置において、
前記表示素子上の映像の光軸を選択的にシフトする光軸シフト手段と、
この光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフ動作に同期して、前記表示素子に表示する映像を選択的にシフトさせる映像シフト制御手段とを有し、
解像度を高くしたい前記表示素子面部分における映像の走査タイミングで、前記光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフの切り換えタイミングを変更するよう構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
【作用】
請求項１に係る発明によると、表示素子上に表示される映像の光軸は、光軸シフト手段により画素の配列ピッチに比例して画素の光軸が一致するように選択的にシフトされ、そのシフト動作に同期して、その光軸シフト方向とは反対方向に、映像シフト制御手段によって、表示素子上に表示される映像が選択的にシフトされる。したがって、観察画像においては、シフト前後の映像が光軸シフトによって重ね合わせられるので、画素がデルタ配列されている場合でも、一つの画素で見かけ上複数の色を再現することができ、解像度を高めることが可能となる。
請求項２に係る発明によると、通常のフルカラー表示素子を用いて、解像度を３倍に上げることが可能となる。
請求項３に係る発明によると、第１，第２の複屈折板への入射偏光は、第１，第２の偏光変換素子で変換されて光軸がシフトされるので、メカ機構が不要となり、装置の小型化が可能になると共に、各複屈折板での光軸のシフト量は、複屈折板の厚さで決まるので、シフト量の再現性も良好となる。
【００２４】
請求項４に係る発明によると、表示素子上に表示される映像の光軸は、光軸シフト手段により選択的にシフトされ、そのシフト動作に同期して、映像シフト制御手段によって、表示素子上に表示される映像が選択的にシフトされるが、光軸シフトの切り換え時には、表示素子に映像が表示されない。したがって、互いにシフトしている異なる映像が同時に観察されることがないので、表示素子としてメモリ効果があるものを用いた場合でも、画素ずらしによって解像度を有効に向上することが可能となる。
【００２５】
請求項５に係る発明によると、液晶表示素子上に表示される映像の光軸は、光軸シフト手段により選択的にシフトされ、そのシフト動作に同期して、映像シフト制御手段によって、液晶表示素子上に表示される映像が選択的にシフトされる。また、液晶表示素子は、その走査信号に同期して、走査信号を受けている画素の近傍だけが走査照明手段により走査されて照明される。したがって、互いにシフトしている異なる映像が同時に観察されることがないので、液晶表示素子を用いて画素ずらしにより解像度を有効に向上することが可能となる。
【００２６】
請求項６に係る発明によると、表示素子上に表示される映像の光軸は、光軸シフト手段により選択的にシフトされ、そのシフト動作に同期して、映像シフト制御手段によって、表示素子上に表示される映像が選択的にシフトされるが、光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフの切り換えタイミングは、解像度を高くしたい表示素子面部分における映像の走査タイミングで変更される。したがって、この光軸シフトの切り換えタイミングの変更によって、解像度の高い表示ラインが変化するので、表示素子としてメモリ効果があるものを用いた場合でも、画素ずらしによって表示面全体の解像度を有効に向上することが可能となる。
【００３０】
【実施例】
図１は、この発明の第１実施例を示すものである。この実施例は、表示素子として、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素をマトリクス状にデルタ配列してなる液晶パネル（以下、ＬＣＤと称する）１１を用い、このＬＣＤ１１に画素ピッチ分サンプリングタイミングの異なる映像を順次表示させると共に、その映像の表示に同期して光軸シフト手段により、サンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に、各画素の光軸を画素ピッチ分ずらすようにスイッチングして高解像度化を図ったものである。このため、この実施例では、ＬＣＤ１１の背面側に白色光を発するバックライト１２を配置し、ＬＣＤ１１の前面側に光軸シフト手段を構成する第１の偏光変換用液晶板１３、第１の複屈折板１４、第２の偏光変換用液晶板１５および第２の複屈折板１６とを順次に配置する。
【００３１】
ここで、ＬＣＤ１１は、映像を画面上から下に順次表示するように水平走査するもので、図示しないＬＣＤドライブ回路により、映像信号のサンプリングタイミングを順次画素ピッチ分ずらして表示するように制御する。また、第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５は、図示しない液晶制御回路によって、ＬＣＤ１１による映像の表示に同期してオン・オフ制御し、これによりオン状態で入射偏光をそのまま透過させ、オフ状態で入射偏光を９０°回転させるようにする。
【００３２】
第１の偏光変換用液晶板１３を透過した光は、その偏光状態に応じて、第１の複屈折板１４をそのまま、またはサンプリングタイミングのずれによる映像のずれ方向とは逆方向に１画素ピッチ分（ｘ）光軸をずらして透過させ、第２の偏光変換用液晶板１５を透過した光は、同様に、その偏光状態に応じて、第２の複屈折板１６をそのまま、またはサンプリングタイミングのずれによる映像のずれ方向とは逆方向に１画素ピッチ分（ｘ）光軸をずらして透過させるようにする。
【００３３】
ここで、第１，第２の複屈折板１４，１６は、水晶（α− ＳｉＯ_２）、ルチル（ＴｉＯ_２）、方解石（ＣａＣｏ_３）、チリ硝石（ＮａＮｏ_３）やＹＶＯ_４をもって構成することができるが、その中でも、特にルチルを用いて構成するのが望ましい。すなわち、ルチルは、水晶と比べて複屈折が３０倍大きいので、厚さを１／３０倍薄くでき、例えば、光軸を５０μｍずらす場合には、その厚さを０．５ｍｍとすることができる。また、ルチルは、他の材料と比べてモース硬度が大きいので、加工し易いという利点もある。
【００３４】
第１，第２の複屈折板１４，１６は、一般に、サバール板と呼ばれ、結晶軸が表面に対して４５°傾いているので、入射する偏光が常光であれば、そのまま直進させて射出し、異常光であれば、ずれて射出するが、そのずれ量はサバール板の厚さで調整することができる。この実施例では、第１，第２の複屈折板１４，１６の厚さを、ずれ量がそれぞれＬＣＤ１１の画素ピッチ分となるように設定する。このように、サバール板を用いれば、入射偏光に応じて射出される２つの光軸が平行となるので、ＬＣＤ１１との距離に関係なく、２つの光軸のシフト量が一定となり、したがってＬＣＤ１１に対する各複屈折板の配置に自由度を持たせることができる利点がある。
【００３５】
以下、この実施例の動作を図２を参照して説明する。
先ず、例えば、第１の偏光変換用液晶板１３への電圧をオフ、第２の偏光変換用液晶板１５への電圧をオンにして、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素にサンプリングタイミングｍの映像信号を供給する。この場合、ＬＣＤ１１上での映像は、第１の偏光変換用液晶板１３で偏光方向が９０°回転されるので、第１，第２の複屈折板１４，１６をそのまま透過することになる。
【００３６】
次に、第１の偏光変換用液晶板１３への電圧をオン、第２の偏光変換用液晶板１５への電圧をオフにして、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素に前記のサンプリングタイミングｍに対して、１画素ピッチ分（ｘ）ずらしたタイミングｍ＋ｘの映像信号を供給する。この場合、ＬＣＤ１１上での映像は、先のタイミングｍのときの映像の場合よりも１画素ピッチ分ずれるが、その映像は、第１の偏光変換用液晶板１３をそのまま透過するので、第１の複屈折板１４で光軸がサンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に１画素ピッチ分（ｘ）シフトして透過し、その後、第２の偏光変換用液晶板１５で偏光方向が９０°回転されて、第２の複屈折板１６をそのまま透過することになる。
【００３７】
次に、第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５への電圧をそれぞれオンにし、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素に前記のサンプリングタイミングｍに対して、２画素ピッチ分（２ｘ）ずらしたタイミングｍ＋２ｘの映像信号を供給する。この場合、ＬＣＤ１１上での映像は、先のタイミングｍのときの映像の場合よりも２画素ピッチ分ずれるが、その映像は、第１の偏光変換用液晶板１３をそのまま透過するので、第１の複屈折板１４でサンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に光軸が１画素ピッチ分（ｘ）シフトして透過し、その後、第２の偏光変換用液晶板１５をそのまま透過するので、第２の複屈折板１６で、さらに光軸がサンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に１画素ピッチ分（ｘ）シフトする。すなわち、ＬＣＤ１１上での表示画像は、各画素の光軸が、サンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に、全体で２画素ピッチ分（２ｘ）シフトして透過することになる。
【００３８】
このようにすると、観察画像は、図３Ａ，ＢおよびＣに一部の観察画素配列を示すように、同一画素位置で、時間とともにＲ，Ｇ，Ｂの異なった画像、すなわち一つの画素でＲ，Ｇ，Ｂの各色を観察できるので、解像度を３倍向上できるようになる。
【００３９】
ここで、順次の映像信号の切り換え周期、すなわちピクチャーの切り換え周期は、１／３０秒（１フレームに相当）、あるいは１／６０秒（１フィールドに相当）とすることもできるし、また、倍速走査して１／９０秒、１／１２０秒、あるいは１／１８０秒とすることもできる。なお、切り換え周期を速くするほど、ＬＣＤ１１として応答時間の速いもの、前述の周期に対応させれば、８ｍｓ，４ｍｓ，２．７ｍｓ，２ｍｓ，１．３ｍｓ以下の応答時間のものが必要になる。
【００４０】
この実施例の高解像度方式は、特に、図４に示すような頭部装着式映像表示装置（以下、ＨＭＤと称する）に有効に適用することができる。図４に示すＨＭＤは、表示装置本体部２１、側頭フレーム２２および頭頂フレーム２３を有し、側頭フレーム２２および頭頂フレーム２３を観察者２４の頭部に装着することにより、表示装置本体部２１が観察者２４の顔面に保持されるようになっている。なお、側頭フレーム２２には、板バネ２５を介してリヤフレーム２６が取り付けられ、このリヤフレーム２６に観察者の耳の位置に対応してスピーカ２７が設けられている。
【００４１】
また、表示装置本体部２１には、ケーブル２８を介して再生装置２９が接続され、この再生装置２９から所要の映像信号が表示装置本体部２１に供給され、対応する音声信号がスピーカ２７に供給されるようになっている。なお、再生装置２９には、ボリューム等の調整手段３０が設けられ、これにより音声信号のレベル等が調整できるようになっている。
【００４２】
表示装置本体２１には、観察者２４の各眼球に対応して、図５ＡまたはＢに示すような光学系が設けられている。図５Ａに示す光学系は、シースルータイプのもので、ＬＣＤ３１の表示画像を、ハーフミラープリズム３２を透過させて凹面鏡３３で反射させ、さらにハーフミラープリズム３２で反射させて対応する眼球に拡大して導くと共に、外界像を、例えば液晶シャッタ３４およびハーフミラープリズム３２を経て対応する眼球に導くようにしたものである。また、図５Ｂに示す光学系は、ＬＣＤ３５での表示画像を接眼レンズ３６を経て対応する眼球に導くようにしたものである。
【００４３】
図４に示すＨＭＤにおいては、左右の眼球に対応する光学系に、例えば視差を有する映像信号を供給して表示させることにより、立体画像を観察することができる。なお、図４において、表示装置本体２１は、ケーブル２８を介して既存のビデオデッキや、ＴＶチューナに接続して、映像を表示するようにすることもできるし、あるいはコンピュータ等に接続してコンピュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメッセージ映像等を表示するようにすることもできる。また、ケーブル２８を用いることなく、表示装置本体２１にアンテナを設けて、外部からの信号を電波によって受信して表示するようにすることもできる。
【００４４】
上述したＨＭＤにおいて、光学系を構成するＬＣＤは、例えば、１．３インチと小型である。このような小型のＬＣＤで、現在市販されているものは、せいぜい多くて３０万画素である。しかし、広画角のＨＭＤでは、さらに画素数を多くしたいというニーズがある。
【００４５】
したがって、このようなＨＭＤに、上記実施例で説明した高解像度方式を適用すれば、ＬＣＤの画素数を実効的に３倍にできるので、非常に有効である。
【００４６】
図６は、この発明の第２実施例を示すものである。この実施例は、光軸シフト手段として圧電素子４１を用い、これにより第１実施例におけると同様の構成のＬＣＤ１１を直接変位させて、高解像度化を図ったものである。圧電素子４１は、ＬＣＤ１１に接着し、圧電素子ドライバ回路４２により、映像信号から分離した同期信号に基づいて駆動する。
【００４７】
この実施例では、第１実施例におけると同様に、まず、ＬＣＤ１１を変位させない状態で、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素にサンプリングタイミングｍの映像信号を供給して映像を表示する。次に、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素に前記のサンプリングタイミングｍに対して、１画素ピッチ分（ｘ）ずらしたタイミングｍ＋ｘの映像信号を供給すると共に、その際の同期信号に基づいて圧電素子ドライバ回路４２を介して圧電素子４１により、サンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に、ＬＣＤ１１を１画素ピッチ分（ｘ）シフトさせる。その後、ＬＣＤ１１のＲ，Ｇ，Ｂの各画素に前記のサンプリングタイミングｍに対して、２画素ピッチ分（２ｘ）ずらしたタイミングｍ＋２ｘの映像信号を供給すると共に、その際の同期信号に基づいて圧電素子４１により、ＬＣＤ１１をサンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に２画素ピッチ分（２ｘ）シフトさせる。
【００４８】
このようにすれば、第１実施例におけると同様に、同一画素位置で、時間とともにＲ，Ｇ，Ｂの異なった画像が観察されるので、解像度を３倍向上することができる。
【００４９】
この発明の第３実施例では、第１実施例または第２実施例において、表示素子上の映像の光軸を光軸シフト手段により選択的にシフトして画素ずらしを行うにあたって、画素ずらしを行う瞬間に表示素子上に何も映像を表示しない、すなわち黒を表示する。例えば、図７に示すように、表示素子上にピクチャー１とピクチャー２との互いにサンプリングタイミングの異なる映像を続けて表示する場合に、ピクチャー１とピクチャー２との間に黒のピクチャーを挿入する。
【００５０】
図８は、この実施例による表示素子上での映像を変化を示すものである。図８に示すように、ある時間ｔ１では表示素子上にピクチャー１を表示し、時間ｔ２において徐々に上から黒映像に書き換え、時間ｔ３において全面黒映像とする。この瞬間に画素ずらしを行って、時間ｔ４において徐々にピクチャー２に書き換え、時間ｔ５で完全にピクチャー２の映像を表示する。このようにすれば、ピクチャー１とピクチャー２とが同時に表示される瞬間が存在しないので、ピクチャー１とピクチャー２とを完全に分離して画素ずらしすることができ、解像度を高めることができる。
【００５１】
第３実施例においては、画素ずらしを行う瞬間に黒映像を表示するため、黒の表示によるちらつきが問題となる場合がある。この発明の第４実施例では、この黒の表示のちらつきを防止するため、画素ずらしする映像と、画素ずらししない映像とを交互に表示するのではなく、ずらし映像→ずらさない映像→ずらさない映像→ずらし映像→ずらし映像、というように画素ずらしを制御すると共に、その画素ずらし制御のなかで、ずらし状態を変化させたときに黒映像を表示する。このように制御すれば、黒映像を表示する周期が２倍となるので、ちらつきを減少させることができる。
【００５２】
図９は、この実施例による表示素子上での映像の変化を示すもので、ピクチャー１はずらさない映像を示し、ピクチャー２および３はずらし映像を示す。すなわち、この実施例では、ピクチャー１を表示している間はずらしは行わず（ＯＦＦ）、ピクチャー１とピクチャー２との間での全面黒表示のとき（時間ｔ３）にずらし制御（ＯＮ）に切り換え、その後、ずらし制御によりピクチャー２およびピクチャー３を順次表示し、ピクチャー３から次のピクチャーとの間で再びずらさない制御（ＯＦＦ）に切り換える。
【００５３】
図１０は、この発明の第５実施例を説明するための図である。この実施例は、第４実施例を図４に示したＨＭＤに適用した場合において、黒の表示によるちらつきをより有効に抑えるようにしたものである。このため、この実施例では、左右の光学系において、映像を表示するタイミングを、ピクチャー表示周期の１／４に相当するΔｔだけずらす。また、黒映像表示は、３Δｔだけずらす。このようにすれば、左右の光学系において、同時に全面黒が表示されることがないので、より有効に黒表示によるちらつきを抑えることがてきる。
【００５４】
図１１は、第５実施例における回路構成の一例を示すブロック図で、ＨＭＤの左右の光学系が、それぞれ図１に示した構成の光軸シフト手段を有する場合を示している。図示しない映像再生器からの映像信号は、同期分離回路５１で同期信号と映像信号とに分離し、その分離された映像信号を左右分離回路５２で左右の映像信号に分離する。この左右分離回路５２で分離された左映像信号は、フレームメモリ５３Ｌに格納し、右映像信号は、Δｔ遅延回路６０でΔｔ遅延させてフレームメモリ５３Ｒに格納する。フレームメモリ５３Ｌに格納された左映像信号は、スイッチ回路５４Ｌおよび左ＬＣＤドライブ回路５５Ｌを経て、図示しない左光学系のＬＣＤに供給するようにし、同様に、フレームメモリ５３Ｒに格納された右映像信号は、スイッチ回路５４Ｒおよび右ＬＣＤドライブ回路５５Ｒを経て、図示しない右光学系のＬＣＤに供給するようにする。
【００５５】
一方、同期分離回路５１で分離された同期信号は、スイッチ制御回路５６に供給し、ここで入力同期信号に基づいて６Δｔに同期した制御信号を生成する。この制御信号は、スイッチ回路５４Ｌ、サンプリング制御回路５７Ｌおよび左液晶制御回路５８Ｌに供給すると共に、３Δｔ遅延回路５９で３Δｔ分遅延して、スイッチ回路５４Ｒ、サンプリング制御回路５７Ｒおよび左液晶制御回路５８Ｒに供給する。
【００５６】
このようにして、スイッチ制御回路５６からの制御信号に同期して、６Δｔ毎にスイッチ回路５４Ｌをオフにして、左光学系のＬＣＤに黒映像を表示させると共に、サンプリング制御回路５７Ｌによる左ＬＣＤドライブ回路５５Ｌでの左映像信号のサンプリングタイミングおよびそのサンプリングタイミングに応じた左液晶制御回路５８Ｌによる左光学系の第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５（図１参照）の電圧の印加を制御するようにする。同様に、スイッチ制御回路５６からの制御信号に同期して、６Δｔ毎にスイッチ回路５４Ｒをオフにして、右光学系のＬＣＤに黒映像を表示させると共に、サンプリング制御回路５７Ｒによる右ＬＣＤドライブ回路５５Ｒでの右映像信号のサンプリングタイミングおよびそのサンプリングタイミングに応じた右液晶制御回路５８Ｒによる右光学系の第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５（図１参照）の電圧の印加を制御するようにする。
【００５７】
ここで、左右のＬＣＤは６Δｔ毎に黒映像を表示するが、スイッチ制御回路５６によるスイッチ回路５４Ｌ，５４Ｒの制御には、３Δｔ遅延回路５９によって３Δｔの差があるので、左右のＬＣＤによる黒映像表示は、３Δｔ毎に交互に行われることになる。
【００５８】
図１２は、この発明の第６実施例を示すものである。この実施例は、図１に示す構成において、バックライトとして走査型照明光源６２を用い、この走査型照明光源６２を、図示しない走査型照明光源ドライブ回路によりＬＣＤ１１への同期信号に基づいて、ＬＣＤ１１が走査表示しているラインを照明するよう駆動走査するようにしたもので、その他の構成および動作は、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。なお、走査型照明光源６２としては、例えば、ＣＲＴ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等を用いることができる。
【００５９】
このように、ＬＣＤ１１での走査表示に同期して、その表示しているラインを照明するようにすれば、異なるピクチャーが同時に表示されることがないので、解像度を高めることができる。
【００６０】
図１３は、この発明の第７実施例の要部を示すものである。この実施例は、図１２において、走査型照明光源６２を、点光源６３、シリンドリカルレンズ６４およびポリゴンミラー６５をもって構成し、ポリゴンミラー６５を、ＬＣＤ１１での走査表示に同期して回転させることにより、点光源６３から放射され、シリンドリカルレンズ６４でライン状に変換された光束を、ポリゴンミラー６５で反射させて、ＬＣＤ１１の走査表示しているラインを照明するようにしたものである。
【００６１】
なお、図１２および図１３において、走査型照明光源６２によるＬＣＤ１１の照明幅は、必ずしもＬＣＤ１１のライン幅に一致させる必要はなく、例えば、照明幅がＬＣＤ１１のライン幅の５０倍以下であれば、十分効果を奏することができる。特に、図１２の場合には、走査型照明光源６２の走査照明幅を、ＬＣＤ１１のライン幅のほぼ２倍以上で、５０倍以下とすることにより、解像度向上の効果を保ちつつ、走査照明系を安価にできる。
【００６２】
上述した実施例におけるように、ＬＣＤのような残像性の強い表示素子を用いて画素ずらしを行うと、画素ずらしを行った瞬間に走査しているラインの解像度が最も高くなり、そのラインから上下に離れるに従って解像度が低下することになる。そこで、この発明の第８実施例では、画素ずらしのタイミングを変化させることにより、表示面全体での平均的な解像度を高める。
【００６３】
図１４Ａ，ＢおよびＣは、第８実施例によるＬＣＤ上での映像の変化の様子と画素ずらしを行うタイミングとを示すものである。図１４Ａは、新しいピクチャー２がＬＣＤ表示面の約１／６のラインを書き換えていく時に画素ずらしを行った場合を示し、この場合には、解像度は上側が最も高くなる。図１４Ｂは、新しいピクチャー６がＬＣＤ表示面の約１／２のラインを書き換えていく時に画素ずらしを行った場合を示し、この場合には、中央のラインが最も解像度が高くなる。図１４Ｃは、新しいピクチャー１０がＬＣＤ表示面の約５／６のラインを書き換えていく時に画素ずらしを行った場合を示し、この場合には、下側のラインが最も解像度が高くなる。この実施例では、図１４Ａ，ＢおよびＣに示す３つのタイミングを周期的に繰り返すことで、時間平均により画面全体での解像度を高める。
【００６４】
図１５は、図１４に示した動作を行う回路の一例の構成を示すものである。この回路例は、図４に示したＨＭＤに適用したもので、ＨＭＤの左右の光学系は、それぞれ図１に示した構成の光軸シフト手段を有する場合を示している。図示しない映像再生器からの映像信号は、同期分離回路７１で同期信号と映像信号とに分離し、その分離された映像信号を左右分離回路７２で左右の映像信号に分離する。この左右分離回路７２で分離された左映像信号は、左ＬＣＤドライブ回路７３Ｌを経て、図示しない左光学系のＬＣＤに供給するようにし、同様に、右映像信号は、右ＬＣＤドライブ回路７３Ｒを経て、図示しない右光学系のＬＣＤに供給するようにする。
【００６５】
一方、同期分離回路７１で分離された同期信号は、サンプリング制御回路７４Ｌおよびサンプリング制御回路７４Ｒに供給すると共に、カウンタ７５Ｌに供給し、さらに８Δｔ遅延回路７６を経てカウンタ７５Ｒに供給する。また、カウンタ７５Ｌの出力は、左光学系の第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５（図１参照）の電圧の印加を制御する左液晶制御回路７７Ｌに供給し、カウンタ７５Ｒの出力は、同様に、右光学系の第１，第２の偏光変換用液晶板の電圧の印加を制御する右液晶制御回路７７Ｒに供給する。
【００６６】
このようにして、左光学系においては、同期信号に基づいてサンプリング制御回路７４Ｌにより左ＬＣＤドライブ回路７３Ｌにおける左映像信号のサンプリングタイミングを制御して、画素分ずれた映像を表示させると共に、その同期信号をカウンタ７５Ｌでカウントし、そのカウント値に基づいて左液晶制御回路７７Ｌによる第１，第２の偏光変換用液晶板の電圧の印加を制御して、図１４で説明したように、ＬＣＤからの映像の偏光方向をスイッチングするタイミングを制御する。
【００６７】
同様に、右光学系においても、同期信号に基づいてサンプリング制御回路７４Ｒにより右ＬＣＤドライブ回路７３Ｒにおける右映像信号のサンプリングタイミングを制御して、画素分ずれた映像を表示させると共に、その同期信号をカウンタ７５Ｒでカウントし、そのカウント値に基づいて右液晶制御回路７７Ｒによる第１，第２の偏光変換用液晶板の電圧の印加を制御して、図１４で説明したように、ＬＣＤからの映像の偏光方向をスイッチングするタイミングを制御する。
【００６８】
このように、画素ずらしのタイミングを変化させることにより、残像性の強いＬＣＤを用いた場合でも、表示面全体での平均的な解像度を高めることができる。また、図１５では、８Δｔ遅延回路７６により、カウンタ７５Ｌおよび７５Ｒに供給される同期信号に８Δｔの差を持たせているので、左右の光学系での偏光方向のスイッチングのタイミングが異なることになる。したがって、タイミングを変えることによる解像度の変化のちらつきも有効に抑えることができる。
【００６９】
なお、図１５に示す回路構成においては、光軸シフト手段として図１に示す構成のものを用いた。ここで、図１に示した光軸シフト手段を構成する第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５は、それぞれ一枚の電極板により画面全体を同時に画素ずらしするように構成されている。
【００７０】
しかし、上記の第８実施例におけるように、画素ずらしするタイミングに変化をもたせる場合には、ライン型の電極を有する偏光変換用液晶板を用い、その各ラインをＬＣＤの走査タイミングに合わせて制御して画素ずらしを行うこともできる。この場合の構成を、第９実施例として図１６に示す。
【００７１】
図１６に示す表示装置は、図１に示す構成において、全面型の第１，第２の偏光変換用液晶板１３，１５に代えて、ライン型の第１，第２の偏光変換用液晶板８１，８２を用い、これらをそれぞれ対応する液晶制御回路（図示せず）により、ライン毎に制御して画素ずらしを行うようにしたもので、その他の構成は第１実施例と同様である。なお、第１，第２の偏光変換用液晶板８１，８２のそれぞれのライン数は、ＬＣＤ１１のライン数と必ずしも同じにする必要はなく、少なくともＬＣＤ１１のライン数の１／３であれば、表示面全体での平均的な解像度を高めることができる。
【００７２】
以上の各実施例では、画素を水平方向にずらしている。このように水平方向に画素をずらす場合には、ずらす周期が遅いと画面が流れているように観察されたり、ずらすスピードと同じスピードで動く動画を表示した場合には、色モアレが発生することになる。そこで、この発明の第１０実施例では、上述した各実施例において、画素のずらし量を、図１７に示すように、ずらし量０→ずらし量１→ずらし量２→ずらし量１→ずらし量０→ずらし量２→ずらし量０→ずらし量１、というように変化させる。このように、画素のずらし量の周期性を乱せば、画面の流れや色モアレの発生を有効に防止することができる。
【００７３】
なお、このような画素ずらしは、図１６に示す第９実施例におけるように、ライン型の第１，第２の偏光変換用液晶板８１，８２を用いる場合には、例えば、ラインｍでは、ずらし量０→ずらし量１→ずらし量２という順番で、ライン（ｍ＋１）では、ずらし量０→ずらし量２→ずらし量１という順番となるように、ライン毎にずらし方を変えることもできる。このようにすれば、表示面全体での画面の流れの発生を有効に防止できると共に、色モアレの発生も有効に抑制することができる。
【００７４】
また、図４に示すＨＭＤに適用する場合には、左右の光学系のＬＣＤでずらし方を変えることもできる。例えば、左用ＬＣＤでは、ずらし量０→ずらし量１→ずらし量２という順番で、右用ＬＣＤでは、ずらし量０→ずらし量２→ずらし量１という順番でずらす。このようにすれば、両眼で観察したときの表示面全体での画面の流れの発生を有効に防止できると共に、色モアレの発生も有効に抑制することができる。
【００７５】
以上の各実施例では、ＬＣＤとして、映像を画面上から下に順次表示するように水平走査するものを用いたが、この発明の第１１実施例では、図１８に示すように、ＬＣＤ８５として、マトリクス状にデルタ配列したＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素を有し、表示映像に対して垂直方向に走査するものを用い、これにより図１９に示すように、映像を画面左から右に順次表示するようにする。また、図１と同様に、ＬＣＤ８５の背面側には、白色光を発するバックライト１２を配置し、前面側には、光軸シフト手段を構成する第１の偏光変換用液晶板１３、第１の複屈折板１４、第２の偏光変換用液晶板１５および第２の複屈折板１６とを順次に配置する。なお、この実施例では、水平方向にスキャンするため、光軸シフト手段による光軸のシフト方向は、上述した実施例とは９０°異なる垂直方向とする。
【００７６】
このようにして、上述した実施例と同様に、ＬＣＤ８５に画素ピッチ分サンプリングタイミングの異なる映像を順次表示すると共に、その映像の表示に同期して光軸シフト手段により、サンプリングタイミングによる映像のずれ方向とは反対方向に、各画素の光軸を画素ピッチ分ずらすようにスイッチングする。
【００７７】
この実施例によれば、画素ずらしを行うタイミング時に走査している列の解像度を高めることができる。ここで、一般に、観察者がＴＶを見る場合には、図２０に示す注視点分布（テレビジョン画像情報工学ハンドブック、テレビジョン学会編、オーム社、第１版第１刷、第４５頁から抜粋）から明らかなように、中央付近を上下に亘って注目することが多い。したがって、例えば、ＬＣＤ８５が中央の列を走査しているときに画素ずらしを行えば、図２１に示すように、中央部の列の解像度を最も高くできるので、観察者が一番注目している領域の解像度を高くできるという利点がある。
【００７８】
なお、この水平方向にスキャンするＬＣＤ８５を用いて、第２〜１０実施例と同様に構成することもできる。もちろん、これらの場合において、画素ずらし方向およびそれと反対方向の光軸シフト方向は、それぞれ列方向とする。
【００７９】
図２２は、この発明の第１２実施例を示すもので、ビデオカメラに適用したものである。このビデオカメラは、撮像する撮像系９１、撮像している映像を観察する表示系９２、撮像した映像を録画する録画装置９３を有する。撮像系９１は、撮像すべき被写体（図示せず）からの光を、偏光板９４により直線偏光とし、その像を撮影レンズ９５により撮像光軸シフト手段を構成する第１の偏光変換素子９６、第１の複屈折板９７、第２の偏光変換素子９８および第２の複屈折板９９を経て、撮像素子１００に結像させるようにする。ここで、撮像素子１００は、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素をマトリクス状に配列してなる、例えばＣＣＤを用いる。
【００８０】
また、表示系９２は、映像を表示する表示素子１０１を有し、その表示映像を表示光軸シフト手段を構成する第３の偏光変換素子１０２、第３の複屈折板１０３、第４の偏光変換素子１０４および第４の複屈折板１０５を経て観察できるようにする。ここで、表示素子１０１は、撮像素子１００と同様に、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素をマトリクス状に配列してなる、例えばＬＣＤを用いる。
【００８１】
この実施例では、撮像系９１の第１，第２の偏光変換素子９６，９８および表示系９２の第３，第４の偏光変換素子１０２，１０４を偏光変換素子ドライブ回路１０６によって同期して駆動して、相対的に反対方向に画素ずらししながら、撮像素子１００からの映像信号を録画装置９３に供給して録画すると共に、表示素子ドライブ回路１０７を経て表示素子１０１に供給して表示させる。
【００８２】
このようにすれば、撮像系９１側では、被写体の各点に対応してＲ，Ｇ，Ｂの映像信号を順次に得ることができるので、撮像素子１００の解像度を高めることができると共に、表示系９２側では、被写体の各点に対応する画素位置で、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像を順次観察できるので、上述した実施例におけると同様に、表示素子１０１の解像度を高めることができる。
【００８３】
なお、この発明は、上述した実施例にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した各実施例では、Ｒ，Ｇ，Ｂの順次の画素の配列に対応して、表示素子上で画素ずらしなし、一画素ずらし、２画素ずらしを選択的行い、その画素ずらしに応じて光軸シフト手段により画素ずらしとは反対方向に光軸シフトを行うようにしたが、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素がその順序で繰り返し配列されている場合には、１．５画素分の画素ずらしを選択的に行い、それに応じて画素ずらしとは反対方向に１．５画素分の光軸シフトを行うようにすることもできる。このようにすれば、順次のピクチャーで、画素間を異なる色の画素で補間した観察画像を得ることができるので、解像度をより有効に高めることができる。なお、この場合、光軸シフト手段は、一つの偏光変換素子と、一つの複屈折板で構成することができる。
【００８４】
また、この発明は、図２３に示したように、走査方向に１／２画素ピッチ選択的に画素ずらしして映像を表示する場合や、インターレース走査して映像を表示する場合にも有効に適用することができる。勿論、これらの場合も、光軸シフト手段は、一つの偏光変換素子と、一つの複屈折板で構成することができる。なお、インターレース走査する場合は、順次のフィールドの映像信号のサンプリングタイミングに応じて、映像の光軸を、表示素子上での映像信号の走査方向とは直交する方向に１／２画素分、あるいは直交する方向からさらに走査方向に１／２画素分シフトさせればよい。
【００８５】
付記
１．請求項４記載の表示装置において、
前記光軸シフト手段は、表示画面の変更に従って、光軸シフト動作のオン・オフ・オフ・オンを順に繰り返すことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、光軸シフト動作をオン・オフ・オン・オフの順で繰り返す場合に比べて、表示素子に映像を表示しない時間を１／２とすることができるので、ちらつきを有効に抑制できる。
２．観察者の両眼に導かれる映像をそれぞれ表示する第１の表示素子および第２の表示素子を有する表示装置において、
前記第１の表示素子上の映像の光軸を選択的にシフトする第１の光軸シフト手段と、
前記第２の表示素子上の映像の光軸を選択的にシフトする第２の光軸シフト手段と、
前記第１の光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフ動作に同期して、前記第１の表示素子に表示する映像を選択的にシフトさせる第１の映像シフト制御手段と、
前記第２の光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフ動作に同期して、前記第２の表示素子に表示する映像を選択的にシフトさせる第２の映像シフト制御手段とを有し、
前記第１の光軸シフト手段は、表示画面の変更に従って、光軸シフト動作のオン・オフ・オフ・オンを順に繰り返し、
前記第２の光軸シフト手段は、表示画面の変更に従って、前記第１の光軸シフト手段による光軸シフト動作のオン・オフ・オフ・オンに対応して、オン・オン・オフ・オフを繰り返し、
かつ、前記第１および第２の光軸シフト手段によるそれぞれの光軸シフトの切り換え時に、対応する前記第１および第２の表示素子に映像を表示しないよう構成したことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、両眼ディスプレイにおいて、左右の表示素子で映像が表示されないタイミングがずれるので、ちらつきをより有効に抑えることができる。
３．請求項５記載の表示装置において、
前記走査照明手段は、その走査線幅が、前記液晶表示素子の走査線幅のほぼ２倍以上で、５０倍以下であることを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、解像度向上の効果を保ちつつ、走査照明系を安価にできる。
４．請求項５記載の表示装置において、
前記光軸シフト手段は、光の偏光を選択的に変換する第１，第２の偏光変換素子と、偏光に応じて光軸をシフトする第１，第２の複屈折板とを有し、
前記表示素子の表示面側から、第１の偏光変換素子、第１の複屈折板、第２の偏光変換素子および第２の複屈折板の順に配置したことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、第１，第２の複屈折板への入射偏光を、第１，第２の偏光変換素子で変換するだけで、光軸をシフトすることができるので、メカ機構が不要となり、装置を小型化できると共に、各複屈折板での光軸のシフト量は、複屈折板の厚さで決まるので、シフト量の再現性も良好となる。
５．請求項６記載の表示装置において、
前記光軸シフト手段による光軸シフトのオン・オフの切り換えタイミングを、前記表示素子に対する映像信号の書き換え周期のほぼ１／６、ほぼ１／２およびほぼ５／６としたことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、画面全体の解像度をむらなく高めることができる。
６．請求項６記載の表示装置において、
前記光軸シフト手段は、光の偏光を選択的に変換する第１，第２の偏光変換素子と、偏光に応じて光軸をシフトする第１，第２の複屈折板とを有し、
前記表示素子の表示面側から、第１の偏光変換素子、第１の複屈折板、第２の偏光変換素子および第２の複屈折板の順に配置したことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、第１，第２の複屈折板への入射偏光を、第１，第２の偏光変換素子で変換するだけで、光軸をシフトすることができるので、メカ機構が不要となり、装置を小型化できると共に、各複屈折板での光軸のシフト量は、複屈折板の厚さで決まるので、シフト量の再現性も良好となる。
７．マトリクス状に配列された複数の画素を有し、これら画素を映像信号により走査して映像を表示する表示素子を有する表示装置において、
前記表示素子の表示面を複数の領域に分割し、各領域の映像の光軸を、第１の軸、第２の軸および第３の軸に選択的にシフトする光軸シフト手段と、
この光軸シフト手段の動作に同期して、前記表示素子上に表示する映像を、第１のシフト量、第２のシフト量および第３のシフト量から選択的にシフトさせる映像シフト制御手段とを有し、
前記表示面の順次の領域において、前記光軸シフト手段による前記第１の軸、第２の軸および第３の軸の選択パターンが異なるよう構成したことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、映像領域毎に光軸シフトの選択パターンが異なるので、画面全体が流れているように見えることがなくなる。
８．観察者の両眼に導かれる映像をそれぞれ表示する第１の表示素子および第２の表示素子を有する表示装置において、
前記第１の表示素子上の映像の光軸を、第１の軸、第２の軸および第３の軸に選択的にシフトする第１の光軸シフト手段と、
前記第２の表示素子上の映像の光軸を、第１の軸、第２の軸および第３の軸に選択的にシフトする第２の光軸シフト手段と、
前記第１の光軸シフト手段の動作に同期して、前記表示素子上に表示する映像を、第１のシフト量、第２のシフト量および第３のシフト量から選択的にシフトさせる第１の映像シフト制御手段と、
前記第２の光軸シフト手段の動作に同期して、前記表示素子上に表示する映像を、第１のシフト量、第２のシフト量および第３のシフト量から選択的にシフトさせる第２の映像シフト制御手段とを有し、
前記第１の光軸シフト手段による前記第１の軸、第２の軸および第３の軸の選択パターンと、前記第２の光軸シフト手段による前記第１の軸、第２の軸および第３の軸の選択パターンとが異なるよう構成したことを特徴とする表示装置。
かかる表示装置によれば、左右の表示素子での画面の流れを異ならせることができるので、両眼で映像を観察した場合の画面の流れが気にならなくなるようにすることができる。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、表示素子上の画素がデルタ配列されている場合でも、一つの画素で見かけ上複数の色を再現することができるので、解像度を高めることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、通常のフルカラー表示素子を用いて、解像度を３倍に上げることができる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、第１，第２の複屈折板への入射偏光を、第１，第２の偏光変換素子で変換するだけで、光軸をシフトすることができるので、メカ機構が不要となり、装置を小型化できると共に、各複屈折板での光軸のシフト量は、複屈折板の厚さで決まるので、シフト量の再現性も良好にできる。
【００８８】
請求項４記載の発明によれば、互いにシフトしている異なる映像が同時に観察されることがないので、表示素子としてメモリ効果があるものを用いた場合でも、画素ずらしによって解像度を有効に向上することができる。
【００８９】
請求項５記載の発明によれば、互いにシフトしている異なる映像が同時に観察されることがないので、液晶表示素子を用いて画素ずらしにより解像度を有効に向上することができる。
【００９０】
請求項６記載の発明によれば、光軸シフトの切り換えタイミングの変更によって、解像度の高い表示ラインが変化するので、表示素子としてメモリ効果があるものを用いた場合でも、画素ずらしによって表示面全体の解像度を有効に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す図である。
【図２】第１実施例の動作を説明するための図である。
【図３】同じく、第１実施例の動作を説明するための図である。
【図４】第１実施例を適用し得る頭部装着式映像表示装置の一例の構成を示す図である。
【図５】図４に示す頭部装着式映像表示装置の光学系の二つの例を示す図である。
【図６】この発明の第２実施例を示す図である。
【図７】この発明の第３実施例を説明するための図である。
【図８】同じく、第３実施例を説明するための図である。
【図９】この発明の第４実施例を説明するための図である。
【図１０】同じく、第５実施例を説明するための図である。
【図１１】第５実施例の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第６実施例を示す図である。
【図１３】同じく、第７実施例の要部の構成を示す図である。
【図１４】同じく、第８実施例を説明するための図である。
【図１５】第８実施例の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】この発明の第９実施例を示す図である。
【図１７】同じく、第１０実施例を説明するための図である。
【図１８】同じく、第１１実施例を示す図である。
【図１９】第１１実施例の動作を説明するための図である。
【図２０】観察者がＴＶを見る場合の注視点分布を示す図である。
【図２１】第１１実施例における解像度を説明するための図である。
【図２２】この発明の第１２実施例を示す図である。
【図２３】従来の表示装置を示す図である。
【図２４】図２３の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１１液晶パネル（ＬＣＤ）
１２バックライト
１３第１の偏光変換用液晶板
１４第１の複屈折板
１５第２の偏光変換用液晶板
１６第２の複屈折板[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a display device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional display device, for example, one shown in FIG. 23 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-113308. In this display device, a polarization direction control liquid crystal panel 2 and a quartz plate 3 are arranged in front of the display liquid crystal panel 1 on the display surface side, and the number of pixels in the horizontal direction is twice the number of pixels of the display liquid crystal panel 1. Is displayed. Therefore, in this display device, the image signal of one screen is thinned out every other pixel in the horizontal direction by the distributor 4 to be decomposed into images of two fields and stored in the frame memories 5 and 6. Are read out for each field by the synchronization signal generator 7 and supplied to the display liquid crystal panel 1 for display, and the driving voltage generator 8 controls the polarization direction in synchronization with the readout. A required voltage is selectively applied to the liquid crystal panel 2.
[0003]
In other words, when displaying an image of a field stored in the frame memory 5, a voltage is applied to the liquid crystal panel 2 for controlling the polarization direction, and the image displayed on the liquid crystal panel 1 for display is rotated by the optical rotation. When the display liquid crystal panel 1 is viewed from the crystal plate 3 side by passing through the crystal plate 3 as an ordinary ray without passing through, a normal pixel of the display liquid crystal panel 1 is displayed as shown in FIG. 24A. An image is displayed at the position (first position). When displaying the image of the field stored in the frame memory 6, the voltage applied to the polarization direction control liquid crystal panel 2 is turned off, and the image displayed on the display liquid crystal panel 1 is changed in its polarization direction. As shown in FIG. 24B, when the display liquid crystal panel 1 is viewed from the crystal plate 3 side, the pixels of the display liquid crystal panel 1 An image is displayed at a position shifted from the normal pixel position by a half pixel pitch in the horizontal direction (second position).
[0004]
As described above, in the conventional display device shown in FIG. 23, one screen is divided into two fields, and the operation of displaying the first field at the first position and the second field at the second position is performed at high speed. As a result, as shown in FIG. 24C, the pixel pitch in the horizontal direction of the display liquid crystal panel 1 is interpolated to improve the resolution.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, most liquid crystal panels use a pixel array called a delta array in which pixels are shifted for each line so as to interpolate horizontal pixels, as a pixel array suitable for displaying an image. Therefore, even if such a method of interpolating between pixel pitches is adopted in such a delta arrangement, there is a problem that the resolution cannot be improved.
[0006]
Further, in the conventional display device described above, since the quartz plate 3 is used to selectively shift the observation pixel position by a half pixel pitch, processing is difficult, cost is increased, and the entire device is large. Problem.
[0007]
Further, when displaying an image on the liquid crystal panel, generally, pixels arranged in a matrix are raster-scanned, and the liquid crystal panel has a memory effect in which an image is left behind. For this reason, as described above, if the pixels are shifted for each field and displayed, for example, if the pixels are shifted from the first position to the second position and displayed, the remaining pixels in the second field at the second position are not displayed. In the scanning area, the image of the first field at the first position is displayed due to the memory effect of the liquid crystal, which causes a problem that the resolution is reduced and the initial purpose cannot be achieved.
[0008]
Further, when the image signal of one screen is decomposed into an image of two fields to interpolate between pixel pitches as in the above-described conventional example, two expensive frame memories are required, so that the entire apparatus is costly. There is also the problem of getting up.
[0009]
Note that such a problem occurs not only when an image is displayed using a liquid crystal panel but also when a display element such as a plasma display, an EL, or a photochromic having pixels arranged in a matrix is used. Things.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. The first object of the present invention is to obtain a high-resolution observation image even when a general liquid crystal panel has pixels in a delta arrangement. It is an object of the present invention to provide a display device which is appropriately configured so as to be able to operate.
[0012]
A second object of the present invention is to provide a display device which is appropriately configured so that a high-resolution observation image can be obtained even when there is a memory effect in which an image remains as in a liquid crystal panel.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, which achieves the first object,
In a display device having a display element in which a plurality of pixels emitting different colors are arranged,
Optical axis shift means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element so that the optical axis of the pixel matches the array pitch of the pixel,
Image shift control means for selectively shifting an image displayed on the display element in a direction opposite to the optical axis shift direction in synchronization with the operation of the optical axis shift means. It is.
The invention according to claim 2 is a display device according to claim 1,
The display element has three kinds of pixels of R, G, and B arranged periodically,
The optical axis shifting means shifts the optical axis so that the optical axes of the R, G, and B pixels coincide.
The invention according to claim 3 is the display device according to claim 2,
The optical axis shifting means has first and second polarization conversion elements for selectively converting the polarization of light, and first and second birefringent plates for shifting the optical axis according to the polarization,
A first polarization conversion element, a first birefringent plate, a second polarization conversion element, and a second birefringent plate are arranged in this order from the display surface side of the display element.
[0016]
The invention according to claim 4, which achieves the second object,
In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a display element that scans these pixels with a video signal to display a video,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element,
Image shift control means for selectively shifting an image to be displayed on the display element in synchronization with the on / off operation of the optical axis shift by the optical axis shift means,
An image is not displayed on the display element when the optical axis shift is switched by the optical axis shift means.
[0017]
Further, the invention according to claim 5 is
In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a liquid crystal display element for displaying an image by scanning these pixels with an image signal,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of an image on the liquid crystal display element,
Image shift control means for selectively shifting an image displayed on the liquid crystal display element in synchronization with the operation of the optical axis shift means;
Scanning illumination means for scanning and illuminating the liquid crystal display element in synchronization with a scanning signal to the liquid crystal display element.
[0018]
Further, the invention according to claim 6 is
In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a display element that scans these pixels with a video signal to display a video,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element,
Image shift control means for selectively shifting an image to be displayed on the display element in synchronization with the on / off operation of the optical axis shift by the optical axis shift means,
The on / off switching timing of the optical axis shift by the optical axis shifting means is changed at the scanning timing of the image on the display element surface portion where the resolution is desired to be increased.
[0022]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, the optical axis of the image displayed on the display element is selectively shifted by the optical axis shifting means so that the optical axes of the pixels match in proportion to the arrangement pitch of the pixels, In synchronization with the shift operation, the image displayed on the display element is selectively shifted by the image shift control means in a direction opposite to the optical axis shift direction. Therefore, in the observation image, since the images before and after the shift are superimposed by the optical axis shift, even if the pixels are arranged in a delta arrangement, a single pixel can reproduce a plurality of colors apparently with one pixel, thereby increasing the resolution. It becomes possible.
According to the second aspect of the present invention, the resolution can be tripled by using a normal full-color display element.
According to the third aspect of the invention, the polarized light incident on the first and second birefringent plates is converted by the first and second polarization conversion elements and the optical axis is shifted, so that a mechanical mechanism becomes unnecessary. The size of the device can be reduced, and the shift amount of the optical axis in each birefringent plate is determined by the thickness of the birefringent plate, so that the reproducibility of the shift amount is improved.
[0024]
According to the invention according to claim 4, the optical axis of the image displayed on the display element is selectively shifted by the optical axis shift means, and synchronized with the shift operation, the image shift control means controls the optical axis on the display element. Are selectively shifted, but when the optical axis shift is switched, no image is displayed on the display element. Therefore, different images shifted from each other are not observed at the same time, so that even if a display element having a memory effect is used, the resolution can be effectively improved by shifting the pixels.
[0025]
According to the invention according to claim 5, the optical axis of the image displayed on the liquid crystal display element is selectively shifted by the optical axis shift means, and synchronized with the shift operation, the image shift control means controls the liquid crystal display. An image displayed on the element is selectively shifted. Further, in the liquid crystal display element, only the vicinity of the pixel receiving the scanning signal is scanned and illuminated by the scanning illumination means in synchronization with the scanning signal. Therefore, since different images shifted from each other are not observed at the same time, it is possible to effectively improve the resolution by shifting pixels using the liquid crystal display device.
[0026]
According to the invention according to claim 6, the optical axis of the image displayed on the display element is selectively shifted by the optical axis shift means, and synchronized with the shift operation, the image shift control means controls the optical axis on the display element. The image displayed on the display element is selectively shifted, and the switching timing of the optical axis shift on / off by the optical axis shifting means is changed by the scanning timing of the image on the display element surface portion where it is desired to increase the resolution. Therefore, the change in the switching timing of the optical axis shift changes the display line having a high resolution. Therefore, even when a display element having a memory effect is used, the resolution of the entire display surface is effectively improved by shifting the pixels. It becomes possible.
[0030]
【Example】
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, as a display element, for example, a liquid crystal panel (hereinafter, referred to as an LCD) 11 in which R, G, and B pixels are arranged in a delta in a matrix is used. Different images are sequentially displayed, and in synchronization with the display of the images, switching is performed by the optical axis shift means so that the optical axis of each pixel is shifted by the pixel pitch in the direction opposite to the image shift direction due to the sampling timing. To achieve higher resolution. For this reason, in this embodiment, a backlight 12 that emits white light is disposed on the back side of the LCD 11, and a first polarization conversion liquid crystal plate 13 and an The refraction plate 14, the second polarization conversion liquid crystal plate 15, and the second birefringence plate 16 are sequentially arranged.
[0031]
Here, the LCD 11 performs horizontal scanning so as to sequentially display images from the top to the bottom of the screen. The LCD drive circuit (not shown) controls the sampling timing of the video signals to be sequentially shifted by a pixel pitch. Further, the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 are turned on / off by a liquid crystal control circuit (not shown) in synchronization with the display of an image by the LCD 11, whereby the incident polarized light is directly transmitted in the on state. In the off state, the incident polarized light is rotated by 90 °.
[0032]
The light that has passed through the first polarization conversion liquid crystal plate 13 passes through the first birefringent plate 14 as it is or according to the polarization state, by one pixel pitch in the direction opposite to the image shift direction due to sampling timing shift. The light transmitted through the second polarization conversion liquid crystal plate 15 by shifting the optical axis by the minute (x) is similarly transmitted through the second birefringent plate 16 or the sampling timing according to the polarization state. The optical axis is shifted by one pixel pitch (x) in the direction opposite to the direction in which the image is shifted due to the shift.
[0033]
Here, the first and second birefringent plates 14 and 16 are made of quartz (α-SiO). ₂ ), Rutile (TiO ₂ ), Calcite (CaCo ₃ ), Chile saltpeter (NaNo ₃ ) And YVO ₄ However, among them, it is particularly preferable to use rutile. That is, since the birefringence of rutile is 30 times larger than that of quartz, the thickness can be reduced by 1/30 times. For example, when the optical axis is shifted by 50 μm, the thickness can be 0.5 mm. . Also, rutile has an advantage that it can be easily processed because it has a higher Mohs hardness than other materials.
[0034]
The first and second birefringent plates 14 and 16 are generally called Savart plates, and have a crystal axis inclined at 45 ° with respect to the surface. In the case of extraordinary light, the light is emitted with a shift, but the shift amount can be adjusted by the thickness of the Savart plate. In this embodiment, the thicknesses of the first and second birefringent plates 14 and 16 are set such that the shift amounts are each equal to the pixel pitch of the LCD 11. As described above, when the Savart plate is used, the two optical axes emitted according to the incident polarized light become parallel, so that the shift amount of the two optical axes becomes constant regardless of the distance from the LCD 11, and therefore, the There is an advantage that the arrangement of the birefringent plates can be given a degree of freedom.
[0035]
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, for example, the voltage to the first polarization conversion liquid crystal plate 13 is turned off, the voltage to the second polarization conversion liquid crystal plate 15 is turned on, and the sampling timing m is set to each of the R, G, and B pixels of the LCD 11. Video signal. In this case, the image on the LCD 11 is transmitted through the first and second birefringent plates 14 and 16 as it is because the polarization direction is rotated by 90 degrees by the first polarization conversion liquid crystal plate 13.
[0036]
Next, the voltage to the first polarization conversion liquid crystal plate 13 is turned on, the voltage to the second polarization conversion liquid crystal plate 15 is turned off, and the above-described sampling timing is applied to each of the R, G, and B pixels of the LCD 11. A video signal at timing m + x shifted by one pixel pitch (x) with respect to m is supplied. In this case, the image on the LCD 11 is shifted by one pixel pitch as compared with the image at the previous timing m, but the image passes through the first polarization conversion liquid crystal plate 13 as it is. The optical axis is shifted by one pixel pitch (x) in the direction opposite to the image shift direction due to the sampling timing and transmitted through the birefringent plate 14, and then the polarization direction is set to 90 by the second polarization conversion liquid crystal plate 15. And the light is transmitted through the second birefringent plate 16 as it is.
[0037]
Next, the voltages to the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 are respectively turned on, and the R, G and B pixels of the LCD 11 are shifted by two pixel pitches with respect to the sampling timing m. 2x) The video signal at the shifted timing m + 2x is supplied. In this case, the image on the LCD 11 is shifted by two pixel pitches compared to the image at the timing m, but the image passes through the first polarization conversion liquid crystal plate 13 as it is. The optical axis is shifted by one pixel pitch (x) in the direction opposite to the image shift direction due to the sampling timing and transmitted through the birefringent plate 14 and then transmitted through the second polarization conversion liquid crystal plate 15 as it is. The second birefringent plate 16 further shifts the optical axis by one pixel pitch (x) in the direction opposite to the direction of image shift due to sampling timing. That is, the display image on the LCD 11 is transmitted with the optical axis of each pixel shifted by a total of two pixel pitches (2x) in the direction opposite to the direction of the image shift due to the sampling timing.
[0038]
In this way, the observed images are different in R, G, and B with time at the same pixel position, that is, R, G, and B at one pixel as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C. , G and B can be observed, so that the resolution can be improved three times.
[0039]
Here, the switching period of the sequential video signal, that is, the switching period of the picture, can be 1/30 seconds (corresponding to one frame) or 1/60 seconds (corresponding to one field). Scanning can be performed for 1/90 seconds, 1/120 seconds, or 1/180 seconds. It should be noted that, as the switching cycle is made faster, the LCD 11 needs to have a faster response time, and if it corresponds to the above-mentioned cycle, it is necessary to have a response time of 8 ms, 4 ms, 2.7 ms, 2 ms, 1.3 ms or less.
[0040]
The high-resolution system of this embodiment can be effectively applied particularly to a head-mounted image display device (hereinafter referred to as an HMD) as shown in FIG. The HMD shown in FIG. 4 has a display device main body 21, a temporal frame 22, and a parietal frame 23. 21 is held on the face of the observer 24. In addition, a rear frame 26 is attached to the temporal frame 22 via a leaf spring 25, and a speaker 27 is provided on the rear frame 26 corresponding to the position of the ear of the observer.
[0041]
A playback device 29 is connected to the display device body 21 via a cable 28, and a required video signal is supplied from the playback device 29 to the display device body 21 and a corresponding audio signal is supplied to the speaker 27. It is supposed to be. The reproducing device 29 is provided with an adjusting means 30 such as a volume so that the level of the audio signal can be adjusted.
[0042]
The display device main body 21 is provided with an optical system as shown in FIG. 5A or 5B corresponding to each eyeball of the observer 24. The optical system shown in FIG. 5A is a see-through type, and the display image on the LCD 31 is transmitted through the half mirror prism 32, reflected by the concave mirror 33, further reflected by the half mirror prism 32, and enlarged to the corresponding eyeball. At the same time, the external image is guided to the corresponding eyeball via the liquid crystal shutter 34 and the half mirror prism 32, for example. The optical system shown in FIG. 5B guides an image displayed on the LCD 35 to a corresponding eye via an eyepiece 36.
[0043]
In the HMD shown in FIG. 4, a stereoscopic image can be observed by supplying, for example, a video signal having parallax to the optical systems corresponding to the left and right eyeballs and displaying the video signal. In FIG. 4, the display device main body 21 can be connected to an existing video deck or TV tuner via a cable 28 to display images, or can be connected to a computer or the like to display images. It is also possible to display graphics images, message images from a computer, and the like. Alternatively, an antenna may be provided on the display device main body 21 without using the cable 28, and an external signal may be received and displayed by radio waves.
[0044]
In the above-described HMD, the LCD constituting the optical system is as small as 1.3 inches, for example. At present, there are at most 300,000 pixels of such small LCDs on the market. However, in an HMD having a wide angle of view, there is a need to further increase the number of pixels.
[0045]
Therefore, if the high resolution method described in the above embodiment is applied to such an HMD, the number of pixels of the LCD can be effectively tripled, which is very effective.
[0046]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a piezoelectric element 41 is used as an optical axis shift means, and thereby the LCD 11 having the same configuration as that in the first embodiment is directly displaced to achieve high resolution. The piezoelectric element 41 is adhered to the LCD 11 and driven by a piezoelectric element driver circuit 42 based on a synchronization signal separated from a video signal.
[0047]
In this embodiment, as in the first embodiment, first, a video signal at a sampling timing m is supplied to each of R, G, and B pixels of the LCD 11 to display a video without displacing the LCD 11. Next, a video signal at a timing m + x shifted by one pixel pitch (x) with respect to the sampling timing m is supplied to each of the R, G, and B pixels of the LCD 11, and based on a synchronization signal at that time. The LCD 11 is shifted by one pixel pitch (x) in the direction opposite to the image shift direction due to the sampling timing by the piezoelectric element 41 via the piezoelectric element driver circuit 42. Thereafter, a video signal at a timing m + 2x shifted by 2 pixel pitches (2x) with respect to the sampling timing m is supplied to each of the R, G, and B pixels of the LCD 11, and a piezoelectric signal is generated based on a synchronization signal at that time. The element 41 shifts the LCD 11 by two pixel pitches (2x) in the direction opposite to the direction of image shift due to sampling timing.
[0048]
In this way, as in the first embodiment, since different images of R, G, and B are observed with time at the same pixel position, the resolution can be improved three times.
[0049]
In the third embodiment of the present invention, in the first embodiment or the second embodiment, the pixel shift is performed when the optical axis of the image on the display element is selectively shifted by the optical axis shift means to perform the pixel shift. No image is displayed on the display element at a moment, that is, black is displayed. For example, as shown in FIG. 7, when images of picture 1 and picture 2 having different sampling timings are successively displayed on the display element, a black picture is inserted between picture 1 and picture 2.
[0050]
FIG. 8 shows a change in an image on the display element according to this embodiment. As shown in FIG. 8, at a certain time t1, picture 1 is displayed on the display element, and at time t2, the image is gradually rewritten from the top to a black image, and at time t3, the entire image is made a black image. At this moment, the pixel is shifted, and is gradually rewritten to picture 2 at time t4, and the picture of picture 2 is completely displayed at time t5. In this way, since there is no moment when picture 1 and picture 2 are displayed at the same time, picture 1 and picture 2 can be completely separated and the pixels can be shifted, so that the resolution can be increased.
[0051]
In the third embodiment, since a black image is displayed at the moment when the pixel is shifted, flicker due to black display may be a problem. In the fourth embodiment of the present invention, in order to prevent the flickering of the black display, instead of alternately displaying the image to be pixel-shifted and the image not to be pixel-shifted, a shifted image → an image which is not shifted → an image which is not shifted Pixel shifting is controlled in the order of → shifted image → shifted image, and a black image is displayed when the shift state is changed in the pixel shifting control. With such control, the cycle of displaying the black image is doubled, so that flicker can be reduced.
[0052]
FIG. 9 shows a change in an image on the display device according to this embodiment, in which picture 1 shows a non-shifted image, and pictures 2 and 3 show a shifted image. That is, in this embodiment, the shift is not performed while the picture 1 is displayed (OFF), and the shift control (ON) is performed when the entire black display between the picture 1 and the picture 2 is performed (time t3). After that, the picture 2 and the picture 3 are sequentially displayed by the shift control, and the control is switched to the control (OFF) in which the picture 3 and the next picture are not shifted again.
[0053]
FIG. 10 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, when the fourth embodiment is applied to the HMD shown in FIG. 4, flicker due to black display is suppressed more effectively. For this reason, in this embodiment, the timing of displaying an image is shifted by Δt corresponding to １／ of the picture display cycle in the left and right optical systems. The black image display is shifted by 3Δt. In this way, since the left and right optical systems do not simultaneously display black on the entire surface, flicker due to black display can be more effectively suppressed.
[0054]
FIG. 11 is a block diagram showing an example of a circuit configuration according to the fifth embodiment, and shows a case where the left and right optical systems of the HMD have optical axis shift units each having the configuration shown in FIG. A video signal from a video reproducer (not shown) is separated into a synchronization signal and a video signal by a sync separation circuit 51, and the separated video signal is separated into a left and right video signal by a left / right separation circuit 52. The left video signal separated by the left / right separation circuit 52 is stored in a frame memory 53L, and the right video signal is delayed by Δt by a Δt delay circuit 60 and stored in a frame memory 53R. The left video signal stored in the frame memory 53L is supplied to a left optical system LCD (not shown) via a switch circuit 54L and a left LCD drive circuit 55L, and similarly, the right video signal stored in the frame memory 53R. Is supplied to an LCD (not shown) of a right optical system via a switch circuit 54R and a right LCD drive circuit 55R.
[0055]
On the other hand, the synchronization signal separated by the synchronization separation circuit 51 is supplied to the switch control circuit 56, where a control signal synchronized with 6Δt is generated based on the input synchronization signal. This control signal is supplied to the switch circuit 54L, the sampling control circuit 57L, and the left liquid crystal control circuit 58L, and is delayed by 3Δt by the 3Δt delay circuit 59, and is transmitted to the switch circuit 54R, the sampling control circuit 57R, and the left liquid crystal control circuit 58R. Supply.
[0056]
In this way, in synchronization with the control signal from the switch control circuit 56, the switch circuit 54L is turned off every 6Δt to display a black image on the LCD of the left optical system, and the left LCD drive by the sampling control circuit 57L. The sampling timing of the left video signal in the circuit 55L and the application of voltages to the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 (see FIG. 1) of the left optical system by the left liquid crystal control circuit 58L according to the sampling timing. To control. Similarly, in synchronization with the control signal from the switch control circuit 56, the switch circuit 54R is turned off every 6Δt to display a black image on the LCD of the right optical system, and the right LCD drive circuit 55R by the sampling control circuit 57R. Control of the right video signal sampling timing and the application of voltages to the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 (see FIG. 1) of the right optical system by the right liquid crystal control circuit 58R according to the sampling timing. To do.
[0057]
Here, the left and right LCDs display a black image every 6Δt, but the control of the switch circuits 54L and 54R by the switch control circuit 56 has a 3Δt difference due to the 3Δt delay circuit 59. The display is performed alternately every 3Δt.
[0058]
FIG. 12 shows a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the configuration shown in FIG. 1, a scanning illumination light source 62 is used as a backlight, and the scanning illumination light source 62 is controlled by a scanning illumination light source drive circuit (not shown) based on a synchronization signal to the LCD 11. Is configured to drive and scan so as to illuminate the line being scanned and displayed. The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Note that, as the scanning illumination light source 62, for example, a CRT, an electroluminescence display, a plasma display, or the like can be used.
[0059]
As described above, if the displayed line is illuminated in synchronization with the scanning display on the LCD 11, different pictures are not displayed at the same time, and the resolution can be increased.
[0060]
FIG. 13 shows a main part of a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, in FIG. 12, the scanning illumination light source 62 includes a point light source 63, a cylindrical lens 64, and a polygon mirror 65, and the polygon mirror 65 is rotated in synchronization with the scanning display on the LCD 11, The luminous flux emitted from the point light source 63 and converted into a line by the cylindrical lens 64 is reflected by the polygon mirror 65 to illuminate the line of the LCD 11 which is being scanned and displayed.
[0061]
In FIGS. 12 and 13, the illumination width of the LCD 11 by the scanning illumination light source 62 does not necessarily need to match the line width of the LCD 11. For example, if the illumination width is 50 times or less the line width of the LCD 11, A sufficient effect can be achieved. In particular, in the case of FIG. 12, by setting the scanning illumination width of the scanning illumination light source 62 to approximately twice or more and 50 times or less the line width of the LCD 11, the scanning illumination system can be maintained while improving the resolution. Can be made cheaper.
[0062]
As in the above-described embodiment, when the pixel is shifted using a display element having a strong afterimage such as an LCD, the resolution of the line being scanned at the moment when the pixel is shifted becomes the highest, and the vertical and horizontal lines are shifted from the line. The resolution decreases as the distance increases. Therefore, in the eighth embodiment of the present invention, the average resolution over the entire display surface is increased by changing the timing of pixel shift.
[0063]
FIGS. 14A, 14B and 14C show how the image changes on the LCD according to the eighth embodiment and the timing of pixel shifting. FIG. 14A shows a case where pixel shifting is performed when a new picture 2 rewrites about 1/6 line of the LCD display surface. In this case, the resolution is highest on the upper side. FIG. 14B shows a case where pixel shifting is performed when a new picture 6 rewrites about 1/2 line of the LCD display surface. In this case, the center line has the highest resolution. FIG. 14C shows a case where pixel shifting is performed when a new picture 10 rewrites about 5/6 lines of the LCD display surface. In this case, the lower line has the highest resolution. In this embodiment, by repeating the three timings shown in FIGS. 14A, 14B and 14C periodically, the resolution of the entire screen is increased by time averaging.
[0064]
FIG. 15 shows an example of a circuit for performing the operation shown in FIG. This circuit example is applied to the HMD shown in FIG. 4, and shows a case where the left and right optical systems of the HMD each have an optical axis shift unit having the configuration shown in FIG. A video signal from a video reproducer (not shown) is separated into a synchronization signal and a video signal by a sync separation circuit 71, and the separated video signal is separated into a left and right video signal by a left / right separation circuit 72. The left video signal separated by the left / right separation circuit 72 is supplied to a left optical system LCD (not shown) via a left LCD drive circuit 73L. Similarly, the right video signal is supplied to a right LCD drive circuit 73R. To the LCD of the right optical system (not shown).
[0065]
On the other hand, the synchronization signal separated by the synchronization separation circuit 71 is supplied to the sampling control circuit 74L and the sampling control circuit 74R, is also supplied to the counter 75L, and is further supplied to the counter 75R via the 8Δt delay circuit 76. The output of the counter 75L is supplied to a left liquid crystal control circuit 77L for controlling the application of voltages to the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 (see FIG. 1) of the left optical system. The output is similarly supplied to a right liquid crystal control circuit 77R that controls application of a voltage to the first and second polarization conversion liquid crystal plates of the right optical system.
[0066]
In this manner, in the left optical system, the sampling timing of the left video signal in the left LCD drive circuit 73L is controlled by the sampling control circuit 74L based on the synchronization signal, so that the image shifted by the pixel is displayed and the synchronization is performed. The signals are counted by a counter 75L, and based on the count value, the application of the voltages of the first and second polarization conversion liquid crystal plates by the left liquid crystal control circuit 77L is controlled, and as described with reference to FIG. The switching timing of the polarization direction of the image is controlled.
[0067]
Similarly, also in the right optical system, the sampling control circuit 74R controls the sampling timing of the right video signal in the right LCD drive circuit 73R based on the synchronization signal to display the image shifted by the pixel and to display the synchronization signal. Counting is performed by the counter 75R, and based on the count value, the application of voltage to the first and second polarization conversion liquid crystal plates by the right liquid crystal control circuit 77R is controlled, and as described with reference to FIG. The timing of switching the polarization direction is controlled.
[0068]
As described above, by changing the pixel shifting timing, the average resolution over the entire display surface can be increased even when an LCD having a strong afterimage is used. In FIG. 15, the 8Δt delay circuit 76 gives the synchronization signals supplied to the counters 75L and 75R a difference of 8Δt, so that the switching timing of the polarization direction in the left and right optical systems differs. . Therefore, the flicker of the change in resolution due to the change in timing can be effectively suppressed.
[0069]
In the circuit configuration shown in FIG. 15, the optical axis shift means having the configuration shown in FIG. 1 was used. Here, the first and second polarization conversion liquid crystal plates 13 and 15 constituting the optical axis shift means shown in FIG. 1 are configured so that the entire screen is simultaneously shifted by one pixel plate. I have.
[0070]
However, when the timing for shifting the pixels is varied as in the eighth embodiment, a liquid crystal plate for polarization conversion having line-shaped electrodes is used, and each line is controlled according to the scanning timing of the LCD. To shift the pixels. The configuration in this case is shown in FIG. 16 as a ninth embodiment.
[0071]
In the display device shown in FIG. 16, in the configuration shown in FIG. 1, line-shaped first and second liquid crystal plates for polarization conversion are used instead of the first and second liquid crystal plates 13 and 15 for full polarization. The pixels 81 and 82 are controlled by corresponding liquid crystal control circuits (not shown) on a line-by-line basis to perform pixel shift. The other configurations are the same as those of the first embodiment. Note that the number of lines of each of the first and second polarization conversion liquid crystal plates 81 and 82 does not necessarily have to be the same as the number of lines of the LCD 11. The average resolution over the entire surface can be increased.
[0072]
In each of the above embodiments, the pixels are shifted in the horizontal direction. When shifting pixels in the horizontal direction in this way, if the shifting cycle is slow, the screen will be observed as flowing, or if a moving image that moves at the same speed as the shifting speed is displayed, color moiré will occur. become. Therefore, in the tenth embodiment of the present invention, in each of the above-described embodiments, the shift amount of the pixel is changed from the shift amount 0 → the shift amount 1 → the shift amount 2 → the shift amount 1 → the shift amount 0 as shown in FIG. → Shift amount 2 → Shift amount 0 → Shift amount 1 As described above, if the periodicity of the pixel shift amount is disturbed, it is possible to effectively prevent the flow on the screen and the occurrence of color moiré.
[0073]
Note that such pixel shifting is performed by using the line-type first and second polarization conversion liquid crystal plates 81 and 82 as in the ninth embodiment shown in FIG. In the order of the shift amount 0 → the shift amount 1 → the shift amount 2 and the line (m + 1), the shift method can be changed for each line such that the shift amount 0 → the shift amount 2 → the shift amount 1 in this order. With this configuration, it is possible to effectively prevent the occurrence of a screen flow on the entire display surface, and to effectively suppress the occurrence of color moiré.
[0074]
In addition, when the present invention is applied to the HMD shown in FIG. 4, the way of shifting can be changed by the left and right optical system LCDs. For example, the left LCD shifts in the order of shift amount 0 → shift amount 1 → shift amount 2 and the right LCD shifts in order of shift amount 0 → shift amount 2 → shift amount 1. With this configuration, it is possible to effectively prevent the occurrence of a screen flow over the entire display surface when observed with both eyes, and it is also possible to effectively suppress the occurrence of color moiré.
[0075]
In each of the above embodiments, the LCD used is one that performs horizontal scanning so that images are displayed sequentially from the top to the bottom of the screen. However, in the eleventh embodiment of the present invention, as shown in FIG. A pixel which has R, G, and B pixels arranged in a delta array in a matrix and scans a display image in the vertical direction is used. As shown in FIG. 19, the image is sequentially displayed from left to right on the screen. To be displayed. 1, a backlight 12 that emits white light is disposed on the back side of the LCD 85, and a first polarization conversion liquid crystal plate 13 and a first The birefringent plate 14, the second liquid crystal plate 15 for polarization conversion, and the second birefringent plate 16 are sequentially arranged. In this embodiment, since scanning is performed in the horizontal direction, the shift direction of the optical axis by the optical axis shift means is set to a vertical direction different from the above-described embodiment by 90 °.
[0076]
In this manner, in the same manner as in the above-described embodiment, images having different sampling timings corresponding to the pixel pitch are sequentially displayed on the LCD 85, and the optical axis shift means synchronizes with the display of the images to shift the image in accordance with the sampling timing. In the opposite direction, switching is performed such that the optical axis of each pixel is shifted by the pixel pitch.
[0077]
According to this embodiment, the resolution of the column being scanned at the timing of performing the pixel shift can be increased. Here, in general, when the observer watches TV, the gazing point distribution shown in FIG. 20 (extracted from Television Image Information Engineering Handbook, edited by The Institute of Television Engineers, Ohmsha, 1st edition, 1st print, page 45) As is clear from (2), attention is often paid to the vicinity of the center vertically. Therefore, for example, if pixel shifting is performed while the LCD 85 is scanning the center column, the resolution of the center column can be maximized as shown in FIG. There is an advantage that the resolution of the area can be increased.
[0078]
It should be noted that a configuration similar to that of the second to tenth embodiments can be adopted by using the LCD 85 that scans in the horizontal direction. Of course, in these cases, the pixel shift direction and the optical axis shift direction in the opposite direction are the column directions, respectively.
[0079]
FIG. 22 shows a twelfth embodiment of the present invention, which is applied to a video camera. This video camera includes an imaging system 91 for capturing an image, a display system 92 for observing the captured image, and a recording device 93 for recording the captured image. The imaging system 91 converts light from a subject (not shown) to be imaged into linearly polarized light by a polarizing plate 94, and converts the image into a first polarization conversion element 96 constituting an imaging optical axis shift unit by a photographing lens 95. An image is formed on the image sensor 100 via the first birefringent plate 97, the second polarization conversion element 98, and the second birefringent plate 99. Here, the image sensor 100 uses, for example, a CCD in which R, G, and B pixels are arranged in a matrix.
[0080]
The display system 92 has a display element 101 for displaying an image, and converts the display image into a third polarization conversion element 102, a third birefringent plate 103, and a fourth polarization element constituting a display optical axis shift unit. The observation can be performed through the conversion element 104 and the fourth birefringent plate 105. Here, the display element 101 uses, for example, an LCD in which the respective pixels of R, G, and B are arranged in a matrix, similarly to the imaging element 100.
[0081]
In this embodiment, the first and second polarization conversion elements 96 and 98 of the imaging system 91 and the third and fourth polarization conversion elements 102 and 104 of the display system 92 are synchronously driven by the polarization conversion element drive circuit 106. Then, while shifting the pixels relatively in the opposite direction, the video signal from the imaging device 100 is supplied to the recording device 93 to record the video signal, and is also supplied to the display device 101 via the display device drive circuit 107 for display.
[0082]
In this manner, the image pickup system 91 can sequentially obtain R, G, and B video signals corresponding to each point of the subject, so that the resolution of the image pickup device 100 can be increased and the display can be performed. On the system 92 side, the R, G, and B images can be sequentially observed at the pixel positions corresponding to each point of the subject, so that the resolution of the display element 101 can be increased as in the above-described embodiment.
[0083]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications or changes can be made. For example, in each of the above-described embodiments, no pixel shift, one pixel shift, or two pixel shift are selectively performed on the display element in accordance with the sequential pixel arrangement of R, G, and B, and the pixel shift is performed. The optical axis shift means shifts the optical axis in the direction opposite to the pixel shift. For example, when the R, G, and B pixels are repeatedly arranged in that order, 1.5 pixels are required. Can be selectively performed, and accordingly, an optical axis shift of 1.5 pixels can be performed in a direction opposite to the pixel shift. In this way, it is possible to obtain an observation image in which pixels are interpolated with pixels of different colors in successive pictures, so that the resolution can be more effectively increased. In this case, the optical axis shift means can be constituted by one polarization conversion element and one birefringent plate.
[0084]
The present invention is also effectively applied to a case where an image is displayed by selectively shifting pixels by a half pixel pitch in the scanning direction as shown in FIG. 23, or a case where an image is displayed by interlaced scanning. can do. Of course, also in these cases, the optical axis shift means can be constituted by one polarization conversion element and one birefringent plate. In the case of interlaced scanning, the optical axis of the video is set to a half pixel in a direction orthogonal to the scanning direction of the video signal on the display element, or according to the sampling timing of the video signal of the sequential field. What is necessary is just to shift further by 1/2 pixel in the scanning direction from the orthogonal direction.
[0085]
Note
1. The display device according to claim 4,
The display device, wherein the optical axis shifting means repeats on / off / off / on of the optical axis shifting operation in accordance with a change of a display screen.
According to such a display device, the time during which no image is displayed on the display element can be reduced to 比べ compared to the case where the optical axis shift operation is repeated in the order of ON / OFF / ON / OFF, so that flickering is effectively performed. Can be suppressed.
2. In a display device having a first display element and a second display element that respectively display images guided to both eyes of an observer,
First optical axis shifting means for selectively shifting an optical axis of an image on the first display element;
Second optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of an image on the second display element;
First image shift control means for selectively shifting an image displayed on the first display element in synchronization with an on / off operation of the optical axis shift by the first optical axis shift means;
Second image shift control means for selectively shifting an image displayed on the second display element in synchronization with the on / off operation of the optical axis shift by the second optical axis shift means,
The first optical axis shift means repeats on / off / off / on of the optical axis shift operation in order according to the change of the display screen,
The second optical axis shifting means changes on / off / off / on of the optical axis shifting operation by the first optical axis shifting means in accordance with the change of the display screen. repetition,
And a display device configured to not display an image on the corresponding first and second display elements when the respective optical axis shifts are switched by the first and second optical axis shift means.
According to such a display device, in the binocular display, the timing at which an image is not displayed on the left and right display elements is shifted, so that flicker can be suppressed more effectively.
3. The display device according to claim 5,
The display device, wherein the scanning illuminating means has a scanning line width that is approximately twice or more and 50 times or less the scanning line width of the liquid crystal display element.
According to such a display device, it is possible to reduce the cost of the scanning illumination system while maintaining the effect of improving the resolution.
4. The display device according to claim 5,
The optical axis shifting means has first and second polarization conversion elements for selectively converting the polarization of light, and first and second birefringent plates for shifting the optical axis according to the polarization,
A display device, comprising: a first polarization conversion element, a first birefringent plate, a second polarization conversion element, and a second birefringent plate arranged in this order from the display surface side of the display element.
According to such a display device, the optical axis can be shifted only by converting the polarized light incident on the first and second birefringent plates by the first and second polarization conversion elements. This is unnecessary, and the apparatus can be miniaturized, and the shift amount of the optical axis in each birefringent plate is determined by the thickness of the birefringent plate, so that the reproducibility of the shift amount is improved.
5. The display device according to claim 6,
A display, characterized in that the on / off switching timing of the optical axis shift by the optical axis shift means is set to approximately 1/6, approximately 1/2, and approximately 5/6 of the rewriting cycle of the video signal to the display element. apparatus.
According to such a display device, the resolution of the entire screen can be uniformly increased.
6. The display device according to claim 6,
The optical axis shifting means has first and second polarization conversion elements for selectively converting the polarization of light, and first and second birefringent plates for shifting the optical axis according to the polarization,
A display device, comprising: a first polarization conversion element, a first birefringent plate, a second polarization conversion element, and a second birefringent plate arranged in this order from the display surface side of the display element.
According to such a display device, the optical axis can be shifted only by converting the polarized light incident on the first and second birefringent plates by the first and second polarization conversion elements. This is unnecessary, and the apparatus can be miniaturized, and the shift amount of the optical axis in each birefringent plate is determined by the thickness of the birefringent plate, so that the reproducibility of the shift amount is improved.
7. In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a display element that scans these pixels with a video signal to display a video,
Optical axis shifting means for dividing a display surface of the display element into a plurality of areas, and selectively shifting an optical axis of an image in each area to a first axis, a second axis, and a third axis;
Image shift control means for selectively shifting an image displayed on the display element from a first shift amount, a second shift amount, and a third shift amount in synchronization with the operation of the optical axis shift means; Has,
A display device, wherein selection patterns of the first axis, the second axis, and the third axis by the optical axis shift unit are different in a sequential area of the display surface.
According to such a display device, since the selection pattern of the optical axis shift differs for each image area, the entire screen does not appear to flow.
8. In a display device having a first display element and a second display element that respectively display images guided to both eyes of an observer,
First optical axis shifting means for selectively shifting an optical axis of an image on the first display element to a first axis, a second axis, and a third axis;
Second optical axis shifting means for selectively shifting an optical axis of an image on the second display element to a first axis, a second axis, and a third axis;
A first method of selectively shifting an image to be displayed on the display element from a first shift amount, a second shift amount, and a third shift amount in synchronization with the operation of the first optical axis shifting means. Video shift control means,
In synchronism with the operation of the second optical axis shifting means, a second image for selectively shifting an image displayed on the display element from a first shift amount, a second shift amount and a third shift amount. Video shift control means,
A selection pattern of the first axis, the second axis, and the third axis by the first optical axis shift means; and a selection pattern of the first axis, the second axis, and the second axis by the second optical axis shift means. A display device characterized in that the selection pattern of the third axis is different.
According to such a display device, the flow of the screen between the left and right display elements can be made different, so that the flow of the screen when observing an image with both eyes can be avoided.
[0086]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, even when the pixels on the display element are arranged in a delta arrangement, a single pixel can apparently reproduce a plurality of colors, so that the resolution can be increased.
According to the second aspect of the present invention, the resolution can be tripled using a normal full-color display element.
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the optical axis can be shifted only by converting the polarized light incident on the first and second birefringent plates by the first and second polarization conversion elements. Therefore, a mechanical mechanism is not required, and the size of the apparatus can be reduced. In addition, since the shift amount of the optical axis in each birefringent plate is determined by the thickness of the birefringent plate, the reproducibility of the shift amount can be improved.
[0088]
According to the fourth aspect of the present invention, since different images shifted from each other are not observed simultaneously, even when a display element having a memory effect is used, the resolution is effectively improved by shifting pixels. be able to.
[0089]
According to the fifth aspect of the present invention, since different images shifted from each other are not observed at the same time, the resolution can be effectively improved by shifting pixels using a liquid crystal display element.
[0090]
According to the invention described in claim 6, since the display line having a high resolution is changed by changing the switching timing of the optical axis shift, even when a display element having a memory effect is used, the entire display surface is shifted by pixels. Can be effectively improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an example of a head mounted video display device to which the first embodiment can be applied.
5 is a diagram showing two examples of an optical system of the head mounted image display device shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a third embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining a fifth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration according to a fifth embodiment;
FIG. 12 is a view showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a main part of the seventh embodiment.
FIG. 14 is a view for explaining an eighth embodiment in the same manner.
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration according to an eighth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram for explaining the tenth embodiment.
FIG. 18 is a view showing an eleventh embodiment.
FIG. 19 is a diagram for explaining the operation of the eleventh embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing a gazing point distribution when an observer watches TV.
FIG. 21 is a diagram for explaining resolution in the eleventh embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a conventional display device.
24 is a diagram for explaining the operation of FIG. 23.
[Explanation of symbols]
11 Liquid crystal panel (LCD)
12 Backlight
13. First liquid crystal plate for polarization conversion
14 First birefringent plate
15 Second liquid crystal plate for polarization conversion
16 Second birefringent plate

Claims

In a display device having a display element in which a plurality of pixels emitting different colors are arranged,
Optical axis shift means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element so that the optical axis of the pixel matches the array pitch of the pixel,
Image display control means for selectively shifting an image displayed on the display element in a direction opposite to the optical axis shift direction in synchronization with the operation of the optical axis shift means. apparatus.

The display device according to claim 1,
The display element has three kinds of pixels of R, G, and B arranged periodically,
The display device, wherein the optical axis shifting means shifts the optical axis so that the optical axes of the R, G, and B pixels coincide.

The display device according to claim 2,
The optical axis shifting means has first and second polarization conversion elements for selectively converting the polarization of light, and first and second birefringent plates for shifting the optical axis according to the polarization,
A display device, comprising: a first polarization conversion element, a first birefringent plate, a second polarization conversion element, and a second birefringent plate arranged in this order from the display surface side of the display element.

In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a display element that scans these pixels with a video signal to display a video,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element,
Image shift control means for selectively shifting an image to be displayed on the display element in synchronization with the on / off operation of the optical axis shift by the optical axis shift means,
A display device, wherein an image is not displayed on the display element when the optical axis shift is switched by the optical axis shift means.

In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a liquid crystal display element for displaying an image by scanning these pixels with an image signal,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of an image on the liquid crystal display element,
Image shift control means for selectively shifting an image displayed on the liquid crystal display element in synchronization with the operation of the optical axis shift means;
A display device having scanning illumination means for scanning and illuminating the liquid crystal display element in synchronization with a scanning signal to the liquid crystal display element.

In a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and having a display element that scans these pixels with a video signal to display a video,
Optical axis shifting means for selectively shifting the optical axis of the image on the display element,
In synchronism with the operation of the optical axis shift means, image shift control means for selectively shifting an image to be displayed on the display element,
A display device characterized in that the on / off switching timing of the optical axis shift by the optical axis shift means is changed at the scanning timing of the image on the display element surface portion where the resolution is desired to be increased.