JP4430647B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する画像表示用素子の出力画像を像形成光学素子により表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus that displays an output image of an image display element having a plurality of pixels whose light can be controlled according to image information by an image forming optical element.
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する小型の画像表示用素子の出力画像を像形成光学素子により表示する画像表示装置としては、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウンテッドディスプレイ等の商品名で広く使用されている。この画像表示用素子としては、CRT、液晶パネル、DMD(商品名:テキサスインストルメント社:米国)等が商品として使用されており、また、無機EL、無機LED、有機LED等も研究されている。 Product names such as front projectors, rear projectors, and head-mounted displays are used as image display devices that display the output image of a small image display element having a plurality of pixels that can control light in accordance with image information using an image forming optical element. Widely used in. As this image display element, CRT, liquid crystal panel, DMD (trade name: Texas Instruments Inc .: USA) and the like are used as products, and inorganic EL, inorganic LED, organic LED, etc. are also being studied. .
また、小型の画像表示用素子の出力画像をレンズで拡大した画像を観察するのではなく、画像表示用素子の出力画像を等倍で観察する画像表示装置としては、既述のCRT、液晶パネル、無機EL、無機LED、有機LED以外に、プラズマディスプレイ、蛍光表示管等が商品として使用されており、また、FED(フィールドエミッションディスプレイ)、PALC(プラズマアドレッシングディスプレイ)等も研究されている。これらは、自発光型と空間光変調器型の2つに大きく分類されるが、いずれも光を制御可能な複数の画素を有するものである。 Further, as an image display device for observing the output image of the image display element at the same magnification, instead of observing an image obtained by enlarging the output image of the small image display element with a lens, the above-described CRT, liquid crystal panel In addition to inorganic EL, inorganic LEDs, and organic LEDs, plasma displays, fluorescent display tubes, and the like are used as products, and FED (field emission display), PALC (plasma addressing display), and the like have been studied. These are broadly classified into two types, a self-luminous type and a spatial light modulator type, and each has a plurality of pixels that can control light.
これらの画像表示装置に共通する課題は、高解像度化、つまりは大画素数化であり、プロードキャストの表示を目的とした走査線1000本程度のHDTV用の画像表示装置が既に商品化され、ワークステーションコンピュータの高解像度表示を目的とした走査線2000本程度の開発品が、液晶パネルを用いた技術で発表されている(‘98フラットパネルディスプレイ展にて日本IBM社のQSXGA2048本、‘98電子ディスプレイ展にて東芝社のQUXGA2400本等)。しかしながら、画素数を増加させることは、液晶パネルの歩留まりを低下させ、また、開口率を減少させることなどにより、コストが増加したり、輝度やコントラストが低下したり、消費電力が増加したりしていた。 The problem common to these image display devices is to increase the resolution, that is, to increase the number of pixels, and an image display device for HDTV having about 1000 scanning lines for the purpose of broadcast display has already been commercialized. A development product of about 2000 scanning lines for the purpose of high-resolution display of a workstation computer has been announced with a technology using a liquid crystal panel ('98 flat panel display exhibition, IBM Japan's QSXGA 2048, '98 Toshiba 2400 UXGA, etc. at the Electronic Display Exhibition). However, increasing the number of pixels decreases the yield of the liquid crystal panel and decreases the aperture ratio, which increases costs, decreases brightness and contrast, and increases power consumption. It was.
従来の複数の画像表示用素子を用いて2倍以上に大画素数化する方式としては、特許文献1、特許文献2に記載されているものなどがある。これらは、複数の画像表示用素子を光学的に互いにずれた位置に配置し、各画像表示用素子は画素を互いの画素の隙間となる位置に配置している。しかしながら、これらは、複数の画素間の位置合わせが困難であり、また、画像表示用素子を複数枚使用することからコストアップになったり、大きな投射レンズが必要となったりしていた。
As a method of increasing the number of pixels more than twice using a plurality of conventional image display elements, there are those described in
これらの問題に対して、特許文献3、特許文献4、特許文献5等には、単一の画像表示用素子を用いて2倍の画素数を有するインターレース表示を行う画像表示装置が記載されている。また、特許文献6には、単一の画像表示用素子を用いて4倍以上の画素数を有する画像表示を行う画像表示装置が記載されている。これらが使用する電気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組合せは、従来から光通信分野での光分配、光スイッチとして用いられている偏向手段として公知の技術である。
For these problems,
また、特許文献5には、電気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組合せ以外に、光路を変更する手段として、レンズをシフト可能な手段、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等が記載されている。特許文献7には、光路を変更する手段として、ウエッジプリズムを移動する手段が記載されている。
In addition to the combination of a member exhibiting an electro-optic effect and a birefringent crystal,
図9はレンズをシフトする方法により画像表示用素子の高解像度化を行って、レンズにより拡大した虚像を観察する特許文献5記載の画像表示装置を示す。図9において、1はLCDパネルであり、2はLCDパネル1をカラー映像信号により駆動して画像を表示させるLCDドライブ回路である。3は光路変更手段であり、4は接眼レンズである。5はLCDパネル1の位置を光学的に接眼レンズ4の光軸に垂直な方向にシフトさせるボイスコイルであり、6はレンズ取付台であり、7はボイスコイル5を駆動するドライブ回路である。光路変更手段3は、接眼レンズ4、ボイスコイル5、レンズ取付台6及びボイスコイルドライブ回路7により構成される。
FIG. 9 shows an image display device described in
ボイスコイル5はドライブ回路7により駆動され、このドライブ回路7は、LCDドライブ回路2から入力されたカラー映像信号の奇数フィールドと偶数フィールドを判定してその判定信号O/Eに従って、ボイスコイル5に流れる電流を制御し、LCDパネル1の位置を光学的に接眼レンズ4の光軸に垂直な方向にシフトさせる。
The
接眼レンズ4をシフト、つまり往復運動させる駆動系としては、ボイスコイル5に限らず、圧電素子、バイモルフ、ステップモータ、ソレノイドコイル等が特許文献5に記載されている。また、光路を変更する方法としては、レンズや光学部材をシフトさせる方法以外に、光学部材を光路に挿入する方法、光学部材を回転させる方法、ミラーを回転させる方法、アクティブプリズム、電気光学素子と複屈折材料を使用する方法等が特許文献5に記載されている。
As a drive system for shifting, that is, reciprocating, the
図10は電気光学素子と複屈折材料を使用する方法により画像表示用素子の高解像度化を行って、レンズにより拡大した虚像を観察する特許文献5記載の画像表示装置を示す。図10において、8は電気光学素子となる偏光面回転部材であり、9は複屈折板である。偏光面回転部材8は、液晶板10の両面に透明電極11、12が被着形成されて構成され、この透明電極11、12間にドライブ回路13から液晶駆動電圧が印加されて、偶数と奇数のフィールド毎に偏光面が回転されて偏向され、複屈折板9の正常光と異常光の偏光面に一致させられる。この正常光と異常光は、複屈折板9の屈折率差により偏向量が変化する。
FIG. 10 shows an image display device described in
また、上述のような画像表示装置では、画像表示用素子に応答速度の遅い素子を用いた場合には、同じ画像フィールド内の最初の走査ラインと最後の走査ラインとで書き込み開始時間が大きく異なるため、動画のような速い走査線速度が要求される場合に走査の方向に均一な光路の変更状態を形成することが困難であり、コントラストが低下しやすい。これらを改善する手法に関しては、特許文献5に、電気光学素子を走査線方向に複数分割する手法が記載され、特許文献8、特許文献9等にも、この問題を改善するための方法が記載されている。
Further, in the image display apparatus as described above, when an element with a slow response speed is used as the image display element, the writing start time differs greatly between the first scanning line and the last scanning line in the same image field. Therefore, when a high scanning linear velocity such as a moving image is required, it is difficult to form a uniform optical path change state in the scanning direction, and the contrast tends to be lowered. Regarding methods for improving these,
図11は、最初の走査ラインと最後の走査ラインとの間の書き込み時間の差による影響を低減した特許文献5記載の画像表示装置を説明するための図である。図11において、14は偏光面回転素子としての液晶であるが、この液晶14を走査線と平行な方向に複数に分割して、画像表示用の液晶の走査と同期して、偏光面を順次に走査することにより、画像表示用の走査線の最初と最後の偏光面の回転状態を均一化している。
FIG. 11 is a diagram for explaining the image display device described in
一方、照明光の光強度を変調することによりデジタル階調表示を行う画像表示装置において、高い輝度を得るための空間光変調装置の一例として、特許文献9記載の変調方法がある。これは、光学空間変調素子に第1のメモリと第2のメモリを設けて、画像データが書き込まれた第1のメモリから第2のメモリへ画像データを転送し、この転送された第2のメモリの画像データに基づいて画素の状態を変化させる方法である。この方法により、光学空間変調素子への照明光の実効的な照明時間を増加させることができるので、低コストでかつ省エネルギー性の高い画像表示を行うことができる。
On the other hand, as an example of a spatial light modulation device for obtaining high luminance in an image display device that performs digital gradation display by modulating the light intensity of illumination light, there is a modulation method described in
特許文献5記載の画像表示装置では、光路を変更する手段は、他の手段を用いたとしても、拡大光学系の光軸をシフトさせるか偏向させることにより光路を変更する手段であり、かつ、これらの光路を変更する手段が画像表示用素子と拡大光学系との間に存在している。
In the image display device described in
このため、高解像度の画像表示を行う場合には、光路長が変化させたりレンズの軸外を光学系全体の光軸としたりすることにより、光学系の諸収差が発生しやすく、その拡大光学系の設計やレイアウトに無理があるだけでなく、微小な画像表示用素子の一画素を十分なMTFで拡大できない場合も生じる。また、光路を偏向する部材自体の不均一さがMTFを低減する場合もある。さらに、電気光学素子を用いた場合には、波長がレーザ光のように単一波長でないために、波長による位相の色ずれが生じ、コントラストが大きく低下してしまうという問題もある。 For this reason, when high-resolution image display is performed, various optical aberrations are likely to occur by changing the optical path length or using the optical axis of the entire optical system as the off-axis of the lens. Not only is the design and layout of the system unreasonable, but there are also cases where one pixel of a minute image display element cannot be enlarged with a sufficient MTF. In addition, the non-uniformity of the member itself that deflects the optical path may reduce the MTF. Further, when the electro-optic element is used, the wavelength is not a single wavelength as in the case of laser light, so that there is a problem that the color shift of the phase due to the wavelength occurs and the contrast is greatly lowered.
最初の走査ラインと最後の走査ラインとの間の書き込み時間の差による影響を低減した特許文献5記載の画像表示装置では、素子の構造や駆動方法を複雑にするためにコストが増加してしまう。また、完全に走査線方向の不均一さを解消するにはいたっていない。これは、データを走査線の方向に書き込む速さが、データ走査線数が大きくなった現状の画像表示装置で、フルカラーの動画像表示を行おうとする場合に、表示デバイスの応答速度が対応できないことによる。
In the image display device described in
さらに、フルカラーには、赤、青、緑の各色に対して、64階調から256階調の階調表示が必要であるため、通常のTN液晶のアナログ変調や、高速のFLCに対するディザ変調とパルス幅変調の組合せ等が用いられているが、大画素数の画像表示に対しては、TFT素子の絶対数が大きくなることによる欠陥率の増加や開口数の減少、FLCの応答速度やその駆動方法に対する限界等により、コストが増加したり、十分な画素数や画像品質が得られていない。 Further, full color requires gradation display of 64 to 256 gradations for each color of red, blue, and green. Therefore, analog modulation of normal TN liquid crystal and dither modulation for high-speed FLC are possible. A combination of pulse width modulation is used, but for image display with a large number of pixels, an increase in the defect rate and numerical aperture due to an increase in the absolute number of TFT elements, an FLC response speed and the like Due to limitations on the driving method, the cost increases, and a sufficient number of pixels and image quality are not obtained.
特許文献9記載の変調方法では、光学空間変調素子は、デジタル階調表示を行う場合のビットプレーンの時間を低減するために、液晶のDC成分を打ち消すための中和条件を必要としない、液晶の劣化を防止することのできる駆動方法を目的としており、さらには光源利用効率の増加による高輝度、低コストのフィールドシーケンシャル表示を目的としており、画像表示用素子を画像フィールド内で変位した場合の画像の空間的クロストークには何ら着目していない。
In the modulation method described in
また、画像情報信号から光路を変更する手段を駆動して高解像度化する従来の画像表示装置では、拡大光学系による実像又は虚像の変位量は、個々の高解像度化手段の寸法バラツキや初期組み付け位置合わせバラツキにも影響される。さらには、使用している際の発熱、振動等により組み付け位置のズレやそのズレ量の変化が生じる場合があり、本来は変位して異なる表示位置にある画素が重なったり、色ずれを起こしたりする場合が生じて画像品質が劣化することがある。 In addition, in a conventional image display device that increases the resolution by driving the means for changing the optical path from the image information signal, the displacement amount of the real image or the virtual image due to the magnifying optical system varies in the size of each resolution increasing means and the initial assembly. It is also affected by alignment variations. Furthermore, the assembly position may be misaligned or the amount of misalignment may change due to heat generation, vibration, etc. during use. Pixels at different display positions may overlap or cause color misregistration. In some cases, image quality may deteriorate.
本発明は、階調性の高い高解像度の拡大像を与えることができる画像表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image display device capable of providing a high-resolution enlarged image with high gradation.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、照明光を射出する照明手段と、当該照明光を空間変調する複数の画素を有する画像表示用素子とを備え、当該画像表示用素子の出力画像を像形成光学素子により表示する画像表示装置において、画像フィールドを構成する第1サブフィールドから第4サブフィールドまでの4つのサブフィールド毎に前記像形成光学素子の光軸に対する前記画像表示用素子の位置を画素配列面と略平行な方向に変位させる変位手段と、初めの第1サブフィールドから第4サブフィールドまでを第1フレームのみにより構成してその後の各サブフィールドを第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームにより構成し、前記照明光は前記第1フレームから前記第4フレームまでは強度プロファイルを順に8、4、2、1とし、且つ、初めは、第1サブフィールドから第4サブフィールドまでを第1フレームのみ配置し、その後、第1サブフィールドと第2サブフィールドをそれぞれ、第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームのみ順番に配置して、その後、第3サブフィールドを第4フレーム、第3フレーム及び第2フレームの3つのフレームの順番で配置して前記第2サブフィールドとは逆のフレーム順序で配置して、その後、第4サブフィールドを第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームを順番に配置することで、前記画像表示用素子の位置が前記第2サブフィールドから前記第3サブフィールドに変位する際の前記第2サブフィールドと前記第3サブフィールドの輝度が等しい照明光とする照明光制御手段とを有するものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
本発明によれば、階調性の高い高解像度の拡大像を与えることができる。 According to the present invention , a high-resolution enlarged image with high gradation can be provided.
図1は本発明の第1の参考形態を示す。図1において、21は赤色LEDを2次元アレイ状に配列した照明光源であり、22は拡散板であり、これらの照明光源1及び拡散板2により照明手段が構成される。23はコンデンサレンズであり、24は画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する画像表示用素子としての液晶パネルである。25は像形成光学素子としての投射レンズであり、26はスクリーンである。27は照明光制御手段としての光源ドライブ部であり、28は液晶パネル24を駆動する液晶ドライブ部である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes an illumination light source in which red LEDs are arranged in a two-dimensional array.
照明光源21は光源ドライブ部27により駆動されて照明光を放出し、この照明光は拡散板22により均一化されてコンデンサレンズ23により液晶パネル24を照明する。液晶パネル24は、液晶ドライブ部28により複数の画素が照明光源21と同期して画像情報に従って制御されることにより、コンデンサレンズ23からの照明光でクリティカルに照明されて該照明光を画像情報に従って空間変調し、その空間変調した照明光を画像情報に対応した画像光(出力画像)として出力する。この液晶パネル24の出力画像が投射レンズ25で拡大されてスクリーン26に投射されることにより、スクリーン26に画像が表示され、この画像が観察される。
The illumination light source 21 is driven by the light
液晶パネル24は上下方向に支持体29と接続され、この支持体29はピエゾ素子からなる小型の圧電素子30よりなる画像表示用素子シフト手段に固定されている。この圧電素子30は、画像フィールド(以下単にフィールドという)を構成する複数のサブフィールドに対応して画像表示用素子24の実効的な位置を画素配列面と平行な(若しくは略平行な)x,y方向に対して光学的に変位させる変位手段であり、圧電素子ドライブ部31により制御される。また、図1では見えないが、液晶パネル24は紙面と垂直な方向にも支持体と接続されて該支持体がピエゾ素子からなる小型の圧電素子よりなる画像表示用素子シフト手段に固定され、この圧電素子が圧電素子ドライブ部31により制御される。液晶パネルユニット32は、液晶パネル24、支持体29、圧電素子30、図1では見えない支持体及び圧電素子により構成される。
The
この第1の参考形態において、圧電素子30及び、図1では見えない圧電素子は圧電素子ドライブ部31により駆動されて液晶パネル24をx,y方向に移動させる。この場合、圧電素子ドライブ部31は、1フィールドを1つの基本単位としてこれを4つのサプフィールドに分割し、液晶パネル24が4つのサプフィールド毎にx,y方向にそれぞれ画像ピッチの1/2を往復移動するように圧電素子30を駆動する。
In the first reference embodiment, the
この液晶パネル24が移動する期間は、液晶パネル24の出力画像が拡大されてスクリーン26上に表示されたものに感じるフリッカーが実用レベルの時間以下となる期間とする。液晶パネル24の変位された位置に対応するサブフィールドにおいて、その位置に対応する画像データをスクリーン26上に表示することにより、液晶パネル24を移動させない場合に比べて4倍の画像数の画像表示を行うことができる。
The period during which the
図2は、上記液晶パネルユニット32の一例を示し、図1の右方向から見た図である。図2において、29’,30’は図1で見えなかった支持体及び圧電素子である。液晶パネル24、支持体29及び圧電素子30を保持する保持部材33は左右方向に支持体29’と接続され、この支持体29’はピエゾからなる小型の圧電素子30’に固定されている。この圧電素子30、30’は、圧電素子ドライブ部31により駆動され、投射レンズ25の光軸に対する液晶パネル24の位置を画素配列面と略平行なx,y方向にそれぞれ変位させる。図2において、保持部材33が位置x1から位置x0に変位するx方向の変位値Δx、及び保持部材33が位置y1から位置y0に変位するy方向の変位値Δyで、液晶パネル24の位置がx,y方向に変位する。
FIG. 2 shows an example of the liquid
図3は上記液晶パネル24の画素(3×3の液晶パネルの実画素部分)を拡大して観察した場合の概略を示す。液晶パネル24の画像ピッチがx方向、y方向にそれぞれ2Δx、2Δyである場合、その1/2のピッチとなるΔx、Δyを液晶パネル24のx方向、y方向の各変位値とすることにより、液晶パネル24の実画素1つが、その4倍の4つの画素を表示することができる。
FIG. 3 shows an outline when the pixels of the liquid crystal panel 24 (actual pixel portions of a 3 × 3 liquid crystal panel) are enlarged and observed. When the image pitch of the
図3において、液晶パネル24の位置24a(x0,y0)を基準位置(0,0)とする場合にその位置24aに開口率約12%の実画素が設けてある場合、それぞれのサブフィールドで液晶パネル24の位置24b(x0,y1)、24c(x1,y1)、24d(x1,y0)を移動位置(0,1)、(1,1)、(1,0)とすることにより、それぞれ移動位置24b,24c,24dに画素を表示することができる。
In FIG. 3, when the position 24a (x0, y0) of the
これらの位置24a〜24dのピッチは、x方向、y方向とも実画素のピッチの1/2に限定する必要はなく、x方向、y方向に実画素のピッチの1/3として9倍の画素を表示することもできるし、y方向にのみ実画素のピッチの1/2として、NTSCの偶数と奇数のフィールドをサブフィールドとすることで2倍の画素を表示することもできる。また、開口率は、大きくしても小さくしても良いが、25%付近とすることが、画素間の空間的クロストークが減少し且つ画素間の表示抜けが視認しにくいので好ましい。 It is not necessary to limit the pitch of these positions 24a to 24d to 1/2 of the pitch of the actual pixel in both the x direction and the y direction. It is also possible to display twice as many pixels by setting the NTSC even and odd fields as subfields by setting the pitch of the actual pixels to ½ only in the y direction. The aperture ratio may be increased or decreased. However, it is preferable that the aperture ratio be around 25% because spatial crosstalk between pixels is reduced and display loss between pixels is difficult to visually recognize.
この第1の参考形態では、従来のように液晶パネルと光路をサブフィールド毎に偏向させる必要がないので、画素を増倍しない場合と全く同じ照明光学系及び投射光学系を用いることができ、光学系のMTFを劣化させることがなく、低コストで高解像度の画像表示を行うことができる。高解像度の投射レンズ25には、従来よりも2倍の空間周波数に対して同程度のMTFを確保する必要があり、投射光学系の設計負担を大きく減少させることができる。また、液晶パネル24を変位させる変位手段として圧電素子を用いることにより、コイルやモータ等を用いた方式と比較して圧電素子により正確に変位量を制御することができるので、常に変位量をフィードバックする必要がないため、液晶パネル24を変位させるドライブ部31を簡略化でき、かつ正確に液晶パネル24を変位できるため、低コストで、かつ位置ずれによる画像品質の低下の少ない高解像度の画像表示を行うことができる。
In the first reference mode, since it is not necessary to deflect the liquid crystal panel and the optical path for each subfield as in the prior art, it is possible to use exactly the same illumination optical system and projection optical system as when the pixels are not multiplied, High-resolution image display can be performed at low cost without degrading the MTF of the optical system. The high-
また、圧電素子は一般に印加電圧と積層数に制約されて変位量が小さいが、本参考形態のように10〜50倍の拡大像を観察する画像表示装置では、元の液晶パネルの変位量は、観察される画像の変位に対して1/50〜1/10と微小で良いので、変位量が絶対値として小さく、200V以内、場合により100V以内の電圧での圧電素子の可動範囲内であり、圧電素子の実用的な電圧での変位量の制約を受けにくい。 Further, the piezoelectric element is generally applied voltage and the displacement is constrained in the lamination number is smaller, the image display apparatus for observing a 10-50 fold magnified image as in the present reference embodiment, the displacement amount of the original liquid crystal panel Since the displacement of the observed image may be as small as 1/50 to 1/10, the displacement amount is small as an absolute value, and is within the movable range of the piezoelectric element at a voltage within 200V, and in some cases within 100V. The piezoelectric element is not easily restricted by the displacement amount at a practical voltage.
さらに、これらの画像表示装置の構成では、従来の照明光学系及び投射光学系をそのまま用いることができるので、新たな設計の負担がなく、低コストの画像表示装置を提供できる。また、圧電素子による変位を行わずに画素増倍をしない画像表示においては、通常と同様の光学特性を実現でき、これは同じ画像表示装置においてモードを切り替えることで容易に可能である。 Furthermore, since the conventional illumination optical system and projection optical system can be used as they are in these image display device configurations, there is no burden of new design, and a low-cost image display device can be provided. Further, in image display without pixel multiplication without displacement by a piezoelectric element, the same optical characteristics as usual can be realized, and this can be easily achieved by switching modes in the same image display device.
圧電素子30としては、本参考形態のようにピエゾ素子を用いたものが好ましい。例えば、株式会社トーキン製の圧電素子(型番:AE0203D08)を用いると、100Vでの変位量で約6μmが得られる。この圧電素子の共振周波数は138kHzであり、この3分の1の周波数を最大周波数として、約40kHz以上の高速変位ができ、矩形的な変位以外に、変位の開始と終了時の加速度を低減した変位プロファイルを実現することができる。
As the
液晶パネル24として、画素が10μmピッチのディスプレイテクノロジー社(米国)製のLCOS(Liquid Crysutal on Si)型空間光変調素子を用いて、本参考形態と同様に反射型の照明光学系及び投射光学系を構成し、4倍の画素増倍を行うことができる。但し、上述のように投射レンズ25の空間周波数への要求が高解像度のために2倍となるので、解像度対応の投射レンズを使用する必要がある。本参考形態では、投射レンズ25によりスクリーン26に空間光変調器24の実像を拡大して形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、投射レンズ25の代りに接眼レンズを用いて直接に拡大した虚像を観察するようにしても良い。このとき、フィールド周波数を30Hzとした場合にはこのような画素を時分割する方式ではフリッカーが生じやすく、フィールド周波数をフリッカーが十分に生じにくい120Hzとした場合にはそのフィールド周波数に対して10倍以上の例えば1.2kHz程度で圧電素子を駆動すれば応答速度としては十分な速度となる。このため、共振周波数としては、その10倍の1.2kHz以上であればよく、好ましくはフィールド周波数に対して100倍以上に対応した例えば12KHzで十分となる。これにより、立ち上がり時間のロスによる影響は1%以下となる。しかしながら、実際に圧電素子端面をLCOSを保持した剛体に接着して駆動すると、接着面に存在する接着剤を介して剛体と圧電素子がパルス印加時間に衝撃波を発生して、駆動周波数よりも低い騒音、および機械的衝撃が発生する。これを防止するためには、共振周波数がフィールド周波数の500倍、好ましくは1000倍である圧電素子を用いて、これを抵抗を介して立ち上がり特性を制御したり、立ち上がり又は立ち下がり印加電圧波形をフィールド周波数に対して十分に滑らかな時間かつ共振周波数の10分の1以下の低い周波数で印加するように制御することにより、異音の発生が減少し、機械的衝撃も低減することができる。圧電素子に最適な共振周波数は、フィールド周波数の500倍以上の60kHz以上であり、好ましくは120kHz以上である。
As the
この第1の参考形態によれば、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する画像表示用素子24の出力画像を像形成光学素子25により表示する画像表示装置において、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に前記像形成光学素子25の光軸に対する前記画像表示用素子24の位置を画素配列面と略平行な方向に変位させる変位手段24を有し、この変位手段24を共振周波数が60kHz以上である圧電素子よりなる画像表示用素子シフト手段27により構成したので、拡大光学系の光学特性を劣化させることの少ないより高解像度の拡大像を与えることができる。
According to the first reference embodiment, the image display apparatus for displaying an output image of the
図4は本発明の第2の参考形態の動作の一例を示すタイミングチャートである。この第2の参考形態では、圧電素子30が圧電素子ドライブ部31により制御されて液晶パネル24を変位させることにより、図4に示すように、液晶パネル24のx方向位置がx0とx1の2つの位置をとり、液晶パネル24のy方向位置がy0とy1の2つの位置をとり、この組み合わせにより液晶パネル24の位置(x,y)が1フィールドの期間に(x1,y1)、(x1,y0)、(x0,y1)、(x0,y0)の位置に順に変位し、これらの位置がそれぞれ、1フィールドを構成する4つのサブフィールドSF1〜SF4での各位置となる。
Figure 4 is a timing chart showing an example of operation of the second referential embodiment of the present invention. In the second reference embodiment , the
この第2の参考形態では、上記第1の参考形態とは液晶パネル24が異なって液晶パネル24以外の部分が上記第1の参考形態と略同様に構成される。液晶パネル24は、液晶パネル24の画素が走査ラインからの信号に基づく画像データ入力用の画像データ記憶手段A、つまり、1フィールドを構成する4つのサブフィールドSF1〜SF4毎の画像データが入力されてこれを記憶する画像データ記憶手段Aを有する。また、液晶パネル24は、液晶パネル24の同じ各画素が画像データ記憶手段Aとは異なる画像データ出力用の画像データ記憶手段B、つまり、液晶パネル24の同じ各画素が液晶パネル24の変位により画像データ記憶手段Aとは異なる位置に画像データを表示するように画像データが入力されてこれを記憶する。
In the second referential embodiment, substantially the same configuration portions other than
さらに、液晶パネル24は、画像データ記憶手段Aの画像データを画像データ記憶手段Bの画像データとして転送する転送手段と、画像データ記憶手段Bの画像データに基づいて液晶パネル24の各画素の電圧印加を行う駆動手段と、各サブフィールドごとに上記転送手段に画像データ記憶手段Aの画像データを画像データ記憶手段Bの画像データとして実質的に同時に転送させる転送タイミング決定手段とを有する。
Further, the
図4では、説明の簡略化のため、特定の1つのデータ線が4本の走査線を有する(1つのデータ線が4本の走査線に対応する)構成としているが、実際には他のデータ線に関しても同様であり、また、1つのデータ線が4本以外の複数(n)本の走査線を有する(1つのデータ線がn本の走査線に対応する)構成とした場合においても画像データの書き込みを走査線4本分の画像データの書き込みから走査線n本分の画像データの書き込みにすることで同様になる。 In FIG. 4, for the sake of simplicity, a specific data line has four scanning lines (one data line corresponds to four scanning lines). The same applies to data lines, and also in the case where one data line has a plurality of (n) scanning lines other than four (one data line corresponds to n scanning lines). The image data is written in the same manner by changing the writing of image data for four scanning lines to writing of image data for n scanning lines.
図4に示すように、画像データは、走査線1,2,3,4の順に画像データ記憶手段Aに入力することを基本とする。画像データは、あらかじめ液晶パネル24の1つの画素を4倍して示すために、図示しない画像データ処理装置によりサブフィールドに対応した画像データに変換され、さらに、このサブフィールドに対応した画像データは走査線4本分がサブフィールドSF1,SF2,SF3,SF4の順に画像データ記憶手段Aに入力される。
As shown in FIG. 4, the image data is basically input to the image data storage means A in the order of
このとき、ある画像データが画像データ記憶手段Aに書き込まれた時期から次の画像データが画像データ記憶手段Aに書き込まれた時期までの期間に、特定のサブフィールドの走査線に対応して画像データとして液晶パネル24で画像表示を行うと、走査線の違いにより画像表示期間に違いが生じるため、本参考形態では、図4に示すように液晶パネル24が移動している時期に照明光の照射を光源ドライブ部27により停止させて画像表示を行わないと同時に、この時期に一括して画像データ記憶手段Aの画像データを上記転送手段により上記駆動手段と対応した画像データ記憶手段Bに転送するので、空間的なクロストークのない高解像度で高コントラストの画像表示を行うことができる。
At this time, an image corresponding to a scanning line of a specific subfield is obtained during a period from the time when certain image data is written in the image data storage means A to the time when the next image data is written in the image data storage means A. When image display is performed in the
より具体的には、図4に示すように、画像データは走査線1,2,3,4の順に画像データ記憶手段Aに入力され、特定のタイミングでは画像データ記憶手段Aにはサブフィールドの状態が走査線で全て異なるが、すべての走査線で画像データ記憶手段Aへの画像データの入力が終了した時点で画像データ記憶手段Aの画像データを別の画像データ記憶手段Bに転送することにより、画像データ記憶手段Bの画像データでは次のサブフィールドで全ての走査線が同一のサブフィールドとなる。このため、画像データ記憶手段Bの内容に従って上記駆動手段により液晶パネル24の画素に電圧を印加し、かつ照明光源21より液晶パネル24に照明光を照射することにより、1つのサブフィールド期間に、それより1つ前のサブフィールドの期間で画像データ記憶手段Aに入力した画像データが表示されることになる。
More specifically, as shown in FIG. 4, the image data is input to the image data storage means A in the order of the
この第2の参考形態によれば、画像表示用素子24の各画素が走査ラインからの信号に基づく画像データ入力用の第1の画像データ記憶手段と、同じ各画素が前記第1の画像データ記憶手段とは異なる画像データ出力用の第2の画像データ記憶手段と、前記第1の画像データ記憶手段の画像データを前記第2の画像データ記憶手段の画像データとして転送する転送手段と、前記第2の画像データ記憶手段の画像データに基づいて各画素の電圧印加を行う駆動手段と、前記画像表示用素子24が各サブフィールドごとに前記転送手段に前記第1の画像データ記憶手段の画像データを前記第2の画像データ記憶手段の画像データとして実質的に同時に転送させる転送タイミング決定手段とを有するので、空間的なクロストークを減少した高解像度の拡大像を与えることができる。
According to the second reference embodiment, the first image data storage means and, the same each pixel of the first image data for image data input based on the signal from each pixel scan lines of the
上記第2の参考形態は空間光変調素子24に照明光を照射して該照明光を空間光変調素子24で空間光変調して制御しているが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、有機EL、無機EL、無機LEDチップアレイ等の発光素子を用いた場合にも照明光を用いずに直接に発光素子から放出される光を制御することができる。
In the second reference embodiment, the spatial
図5は本発明の第3の参考形態の動作の一例を示すタイミングチャートである。この第3の参考形態では、圧電素子30が圧電素子ドライブ部31により制御されて液晶パネル24を変位させることにより、図5に示すように、液晶パネル24のx方向位置がx0とx1の2つの位置をとり、液晶パネル24のy方向位置がy0とy1の2つの位置をとり、この組み合わせにより液晶パネル24の位置(x,y)が1フィールドの期間に(x1,y1)、(x1,y0)、(x0,y1)、(x0,y0)の位置に順に変位し、これらの位置がそれぞれ、1フィールドを構成する4つのサブフィールドSF1〜SF4での各位置となる。また、照明光源21は、光源ドライブ部27により駆動されて1つのサブフィールドを構成する4つのフレームでそれぞれ強度が指数的に異なる照明光を液晶パネル24に照射する。
FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation of the third embodiment of the present invention. In the third reference embodiment, the
この第3の参考形態では、上記第1の参考形態とは液晶パネル24以外が略同様に構成され、液晶パネル24が上記第2の実施形態の液晶パネルと同様に構成される。これにより、第3の参考形態は、上記第2の参考形態と略同様な動作ができ、かつ説明の簡略化のため特定の1つのデータ線が1つの走査線のみを有する(1つの走査線のみに対応する)ものとする。つまり、画像表示用素子24の特定の1つの走査線に関してのみ説明するが、1つのデータ線が有する走査線本数がn本の場合においても上記第2の参考形態と略同様に動作する。このとき、図4に示したサブフィールド1つ分の遅延は生じないとする。
In the third reference embodiment, the above first reference embodiment are substantially the same structure other than the
また、画像データは、あらかじめ画像表示用素子24の1つの画素を4倍して示すために、図示しない画像データ処理装置によりサブフィールドに対応した画像データに変換され、このサブフィールドの画像データに対応してサブフィールド1,2,3,4の順で、さらに4つのフレームに分割されて画像データ記憶手段A、Bに同時に入力され、1つのフィールド分の画像データが入力され、かつ表示される。
Further, the image data is converted into image data corresponding to the subfield by an image data processing device (not shown) so that one pixel of the
図5から分かるように、1つのサブフィールドにおいて、照明光源21からの照明光は4つのフレームで照明光強度が指数的に8、4、2、1と変化しながら画像表示用素子24に照射され、画像表示用素子24はそれぞれのフレームで照明光のオンとオフによる2値的な空間光変調を行い、結果として1つのサブフィールドで16階調の画像表示を行うことができる。なお、図5に示す積算照明光強度/SFは、サブフィールド当たりの積算した照明光強度を示し、任意単位であるが、フレームの単位時間を1として、それぞれのフレームにおける画像データにより有効な照明光強度と単位時間である1との席をサブフィールド内で総和したものである。例えば、各フレームの画像データを図5に示すような画像データとすることにより、ザフィールド1,2,3,4はそれぞれ15値、0値、5値、1値の表示を行うことができる。また、本参考形態のフレーム数を6または8とすることにより、それぞれ64階調、256階調の表示が可能となる。
As can be seen from FIG. 5, in one subfield, the illumination light from the illumination light source 21 irradiates the
従来の応答速度の遅いTN液晶を基本とした画像表示用素子では、4倍以上の画素増大による動画の表示が不可能であった。これは、4倍の画素増大とすることにより、4倍の時間的制約ができることによる。従来の一定照明光強度に対するパルス幅変調での階調表示では、32階調程度の階調が上限である。これは、ビデオレートを60Hzとしたときに、60×32×4=7.68kHzとなり、画像データは190μsのパルス幅となり、画像表示用素子は、画像データによるオン/オフ時の応答性がその1/4の33μsであることが好ましく、印加電圧にもよるが、強誘電性液晶の下限に近いことによる。 A conventional image display element based on a TN liquid crystal having a slow response speed cannot display a moving image by increasing the number of pixels by four times or more. This is because a time restriction of 4 times can be achieved by increasing the number of pixels by 4 times. In the conventional gradation display with pulse width modulation for a constant illumination light intensity, the upper limit is about 32 gradations. This means that when the video rate is 60 Hz, 60 × 32 × 4 = 7.68 kHz, the image data has a pulse width of 190 μs, and the image display element has a response at the time of ON / OFF by the image data. It is preferably 1/4 of 33 μs, depending on the applied voltage, but is close to the lower limit of the ferroelectric liquid crystal.
また、シリコン上に微小鏡を形成した高速の画像表示用素子(テキサスインストルメント社製:米国)では、32階調以上の階長表示も可能であるが、やはり応答速度の制限により、256階調程度が限界である。銀塩フィルムの階調の再現には約4096階調あればよく、銀塩フィルムで撮影した映画的な画像データの画像表示には暗いシーンなどでは画像品質が銀塩フィルムに劣る場合が生じる。 In addition, in a high-speed image display element (Texas Instruments Inc .: USA) in which micromirrors are formed on silicon, it is possible to display a floor length of 32 gradations or more. The key is the limit. In order to reproduce the gradation of the silver salt film, about 4096 gradations are sufficient, and the image quality of movie image data shot with the silver salt film may be inferior to that of the silver salt film in a dark scene.
しかしながら、上述のような本参考形態では、2値的な画像表示用素子を用いるにも拘わらず、その照明光の光強度変化で階調を得ることにより64階調で通常の1/10の6倍数のフレームに分割するだけでよく、強誘電性液晶からなる画像表示用素子を使用して4倍以上の2次元的な画素増大が可能であり、さらにシリコン上に微小鏡を形成した画像表示用素子では9倍以上の画素増大も可能となる。さらに、このシリコン上に微小鏡を形成した画像表示用素子では、現在はSXGAにおいて、映画等の映像を表示する場合に銀塩フィルムとほぼ同等ではあるが、さらに本参考形態のように照明光の光強度変化で4倍の画素とし、かつ銀塩フィルムと同レベルの階調が可能となることにより、銀塩フィルムを越える高解像度と高階調の両方を実現した非常に高品質の画像を形成できる。 However, in this reference embodiment as described above, although a binary image display element is used, a gradation is obtained by a change in the light intensity of the illumination light to obtain a normal gradation of 1/10 in 64 gradations. It is only necessary to divide the frame into 6-fold frames, and it is possible to increase the pixels two-dimensionally by 4 times or more using an image display element made of a ferroelectric liquid crystal, and further, an image in which a micromirror is formed on silicon. In the display element, the number of pixels can be increased by 9 times or more. Further, in the image display device to form a micro mirror on this silicon, in current SXGA, albeit almost equal to the silver film to display an image such as a movie, further illumination light as in the present reference embodiment By changing the light intensity to 4 times the pixel, and enabling the same level of gradation as the silver halide film, a very high quality image that achieves both high resolution and high gradation that surpasses the silver halide film. Can be formed.
これらの階調と解像度は一般的には視覚的に相補関係にあるが、高解像としての走査線数およびデータ線数は階調が64階調以上であれば400dpi相当クラスまではより重要となる。このため、現在の通常の画像表示は400dpiに対応していないため、本参考形態による画素の増大は非常に視認性にすぐれた画像を形成することができる。さらに、高速の画像表示用素子を用いた場合には、階調も銀塩フィルムクラスの階調を実現できる。さらには、応答性に余裕が有る分を、走査線の駆動周波数を速くすることにも利用できる。これは画素増倍をした場合の空間的なフリッカーを減少させることに大いに効果的である。 These gradations and resolutions are generally visually complementary, but the number of scanning lines and data lines as high resolution is more important up to a class equivalent to 400 dpi if the gradations are 64 gradations or more. It becomes. Therefore, the display current normal image is not compatible to 400 dpi, the increase in pixel according to the reference embodiment can form an image with excellent very visibility. Furthermore, when a high-speed image display element is used, the gradation can be realized in the silver salt film class. Furthermore, the amount of responsiveness can be utilized to increase the scanning line drive frequency. This is very effective in reducing spatial flicker when pixel multiplication is performed.
この第3の参考形態の第1フィールドにおけるサブフィールドとそのフレームの順序は図5に示す順序に限定されるものではなく、輝度フリッカー、色フリッカー、空間フリッカー、データ処理やデータ転送の負荷等を減少させるために、画像データに対して適切に変化させてもよい。これは、あらかじめ特定の順序としてもよいが、1画素の画像データの内容、または周辺画素及び全画素の画像データの内容から適切な表示順序を判定する表示順序判定手段を付加して、この表示順序判定手段により動的に決定してもよい。 This third order of the subfields and the frame in the first field of the reference embodiment is not limited to the order shown in FIG. 5, the luminance flicker, color flicker space flicker, the load of data processing and data transfer In order to decrease, the image data may be changed appropriately. This may be in a specific order in advance, but a display order determining means for determining an appropriate display order from the content of the image data of one pixel or the image data of the peripheral pixels and all the pixels is added, and this display is performed. You may determine dynamically by an order determination means.
図6は第3の参考形態において、図5に示すような表示順序の場合と同様の階調を実現する本発明の実施形態の表示順序を示す。この実施形態の表示順序では、光源ドライブ部27は、初期に照明光源21が最大輝度で照明光を照射する順序で照明光強度を変化させるように照明光源21を制御し、かつ、後半にフレームの順序が逆となるように照明光源21を制御する。このため、色の違いによる単位時間における輝度変化が小さくなるので、画像データによっては色フリッカーが視認しにくい状態とすることができる。これらの表示順序の変更は、パルス幅表示に比べて、その最小1パルスをフレームと同等としたときに、フレーム数が少ないので、表示順序判断手段による動的な計算の負荷がより小さくなる。
FIG. 6 shows the display order of the embodiment of the present invention that realizes the same gradation as the display order shown in FIG. 5 in the third reference embodiment. In the display order of this embodiment, the light
この本発明の実施形態によれば、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に像形成光学素子25の光軸に対する画像表示用素子24の位置を画素配列面と略平行な方向に変位させる変位手段を有し、各サブフィールドを複数のフレームにより構成し、照明光を各フレーム同士で強度プロファイルが異なる照明光とする照明光制御手段27を有するので、階調性の高い高解像度の拡大像を与えることができる。
According to this embodiment of the present invention , the displacement for displacing the position of the
図7は本発明の第4の参考形態の動作の一例を示すタイミングチャートである。 Figure 7 is a timing chart showing an example of operation of the fourth reference embodiment of the present invention.
この第4の参考形態では、圧電素子30が圧電素子ドライブ部31により制御されて液晶パネル24を変位させることにより、図7に示すように、液晶パネル24のx方向位置がx0とx1の2つの位置をとり、液晶パネル24のy方向位置がy0とy1の2つの位置をとり、この組み合わせにより液晶パネル24の位置(x,y)が1フィールドの期間に(x1,y1)、(x1,y0)、(x0,y1)、(x0,y0)の位置に順に変位し、これらの位置がそれぞれ、1フィールドを構成する4つのサブフィールドSF1〜SF4での各位置となる。
In the fourth reference embodiment , the
この第4の参考形態では、上記第1の参考形態とは液晶パネル24以外が略同様に構成され、液晶パネル24が上記第2の参考形態の液晶パネルと同様に構成される。この第4の参考形態では、上記第1の参考形態とは液晶パネル24以外が略同様に構成され、液晶パネル24が上記第2の参考形態の液晶パネルと同様に構成される。これにより、第4の参考形態は、上記第2の参考形態と略同様な動作ができ、かつ説明の簡略化のため特定の1つのデータ線が1つの走査線のみを有する(1つの走査線のみに対応する)ものとする。つまり、画像表示用素子24の特定の1つの走査線に関してのみ説明するが、1つのデータ線が有する走査線本数がn本の場合においても上記第2の参考形態と略同様に動作する。このとき、図4に示したサブフィールド1つ分の遅延は生じないとする。
In the fourth reference embodiment, the configuration other than the
また、画像データは、あらかじめ画像表示用素子24の1つの画素を4倍して示すために、図示しない画像データ処理装置によりサブフィールドに対応した画像データに変換され、このサブフィールドの画像データに対応してサブフィールド1,2,3,4の順で、さらに3つのフレームに分割されて画像データ記憶手段A、Bに同時に入力され、1つのフィールド分の画像データが入力され、かつ表示される。
Further, the image data is converted into image data corresponding to the subfield by an image data processing device (not shown) so that one pixel of the
図7から分かるように、1つのサブフィールドにおいて、照明光源21からの照明光は3つのフレームで照明光強度が赤(以下Gという),緑(以下Gという),青(以下Bという)の順で変化しながら画像表示用素子24に照射され、画像表示用素子24はそれぞれのフレームで照明光のオンとオフによる2値的な空間光変調を行い、結果として1つのサブフィールドで8色のマルチカラーの画像表示を行う。例えば、各フレームの画像データを図7に示すような画像データとすることにより、ザフィールド1,2,3,4はそれぞれ白、黒、赤、青緑の色の表示を行う。
As can be seen from FIG. 7, in one subfield, the illumination light from the illumination light source 21 has three frames of illumination light intensity of red (hereinafter referred to as G), green (hereinafter referred to as G), and blue (hereinafter referred to as B). The
また、本参考形態において、各フレームをさらにサブフレームに分割し、このサブフレームで各色の階調を表示することによりフルカラーの表示を行うことができる。これらは、画像表示装置の制約を受けるため、上記第3の参考形態と同様に動作させて階調を表示させることが好ましい。通常のフルカラー表示には、3色ごとに64階調以上の表示が好ましい。ビデオレートを60Hzとしたときに、64階調、4倍の画素増大では、60×3×6×4=4.34kHzであるが、フィールドシーケンシャルは通常のビデオレートでは色フリッカーを感じやすく、これを視認させないためには、さらに2倍の8.64kHz、つまりは画素の印加電圧にもよるが強誘電性液晶の下限近いが、表示可能な範囲である。 Further, in this reference embodiment, each frame is further divided into subframes, and the gradation of each color is displayed in this subframe, so that full color display can be performed. Since these constrained image display device, it is preferable that the third referential embodiment and by operating similarly display the grayscale. For normal full color display, display of 64 gradations or more for every three colors is preferable. When the video rate is 60 Hz, it is 60 × 3 × 6 × 4 = 4.34 kHz in the case of 64 gradations and a 4-fold increase in pixels. However, field sequential is easy to feel color flicker at the normal video rate. In order to prevent the image from being visually recognized, it is further doubled to 8.64 kHz, that is, close to the lower limit of the ferroelectric liquid crystal depending on the applied voltage of the pixel, but the displayable range.
また、シリコン上に微小鏡を形成した画像表示用素子では、これより応答速度が数倍速いので、4倍の画素増倍でのフリッカーの少ないフルカラー表示のみならず、9倍の画素増倍でのフリッカーの少ないフルカラー表示も可能である。 In addition, since the image display element in which the micromirror is formed on the silicon has a response speed several times faster than this, not only full color display with less flicker by 4 times pixel multiplication but also 9 times pixel multiplication is possible. Full color display with less flicker is also possible.
この画素を増倍させる画像表示装置においては、画像表示用素子の位置またはこれと拡大のためのレンズとの位置関係を変化させることにより画素の実効的な位置を変位させ、かつこれを本来の画素の1/2または1/3の位置に、本来の画素の1/4または1/6以内の精度で正確に制御する必要がある。本来の画素が10μm間隔であるならば、この精度は2.5μm以内に相当する。これを液晶パネルがR,G,Bの3板式の画像表示装置で実現するために、機械的精度で組み付けることは、通常の解像度の場合と比べて非常に困難であり実用性がなく、高コストとなるし、運搬、振動等に対する長期的な信頼性が低くなる。しかし、第4の参考形態のような構成とすることにより、単板式の液晶パネルを用いて実現できるので、2μmクラス程度の調整が不必要となり、低コストにできると同時に信頼性が非常に向上する。さらには、照明光源の分割光学系が不用であるので、小型化、軽量化を図ることができるようになる。 In the image display device that multiplies the pixel, the effective position of the pixel is displaced by changing the position of the image display element or the positional relationship between the image display element and the lens for enlargement. It is necessary to accurately control at a position of 1/2 or 1/3 of the pixel with an accuracy within 1/4 or 1/6 of the original pixel. If the original pixels are 10 μm apart, this accuracy corresponds to within 2.5 μm. In order to realize this with a three-panel image display device with R, G and B liquid crystal panels, it is very difficult to assemble with mechanical accuracy compared to the case of normal resolution, and is not practical. Cost is increased and long-term reliability with respect to transportation, vibration, etc. is reduced. However, by adopting the configuration as in the fourth embodiment, it can be realized using a single-panel type liquid crystal panel, so adjustment of about 2 μm class is unnecessary, and the cost can be reduced and the reliability is greatly improved. To do. Furthermore, since the splitting optical system of the illumination light source is unnecessary, it becomes possible to reduce the size and weight.
第4の参考形態の第1フィールドにおけるサブフィールドとそのフレームの順序は図7に示す順序に限定されるものではなく、輝度フリッカー、色フリッカー、空間フリッカー、データ処理やデータ転送の負荷等を減少させるために、画像データに対して適切に変化させてもよい。これは、あらかじめ特定の順序としてもよいが、1画素の画像データの内容、または周辺画素及び全画素の画像データの内容から適切な表示順序を判定する表示順序判定手段を付加して、この表示順序判定手段により動的に決定してもよい。 The order of the subfields and their frames in the first field of the fourth reference form is not limited to the order shown in FIG. 7, and the luminance flicker, color flicker, spatial flicker, data processing and data transfer load, etc. are reduced. Therefore, the image data may be appropriately changed. This may be in a specific order in advance, but a display order determining means for determining an appropriate display order from the content of the image data of one pixel or the image data of the peripheral pixels and all the pixels is added, and this display is performed. You may determine dynamically by an order determination means.
図8は第4の参考形態において、図7に示すような表示順序の場合と同様の表示色を実現する他の表示順序を示す。この表示順序では、光源ドライブ部27は、初期に照明光源21が比視感度の大きい緑色の照明光を照射する順序となるように照明光源21を制御し、また、後半にフレームの順序が逆となるように照明光源21を制御する。例えば緑色の光源の応答速度が速い場合に、図8に示すように緑色の照明光を一括して照射することにより、照明光の応答速度の制限を減少させることができる。
FIG. 8 shows another display order for realizing the same display color as the display order shown in FIG. 7 in the fourth reference embodiment. In this display order, the light
この第4の参考形態によれば、画像フィールドを構成する複数のサブフィールド毎に像形成光学素子25の光軸に対する画像表示用素子24の位置を画素配列面と略平行な方向に変位させる変位手段を有し、各サブフィールドを複数のフレームにより構成し、各フレーム同士で前記照明光の波長スペクトルが異なる照明光とする照明光制御手段27を有するので、低コストでかつ省エネルギー性の高い高解像度の拡大像を与えることができる。
According to the fourth reference embodiment, the displacement for displacing the position of the
21 照明光源
22 拡散板
23 コンデンサレンズ
24 液晶パネル
25 投射レンズ
26 スクリーン
27 光源ドライブ部
28 液晶パネルを駆動するドライブ部
29 支持体
30 圧電素子
31 圧電素子ドライブ部
32 液晶パネルユニット
33 保持部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Illumination
Claims (1)
画像フィールドを構成する第1サブフィールドから第4サブフィールドまでの4つのサブフィールド毎に前記像形成光学素子の光軸に対する前記画像表示用素子の位置を画素配列面と略平行な方向に変位させる変位手段と、初めの第1サブフィールドから第4サブフィールドまでを第1フレームのみにより構成してその後の各サブフィールドを第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームにより構成し、前記照明光は前記第1フレームから前記第4フレームまでは強度プロファイルを順に8、4、2、1とし、且つ、初めは、第1サブフィールドから第4サブフィールドまでを第1フレームのみ配置し、その後、第1サブフィールドと第2サブフィールドをそれぞれ、第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームのみ順番に配置して、その後、第3サブフィールドを第4フレーム、第3フレーム及び第2フレームの3つのフレームの順番で配置して前記第2サブフィールドとは逆のフレーム順序で配置して、その後、第4サブフィールドを第2フレームから第4フレームまでの3つのフレームを順番に配置することで、前記画像表示用素子の位置が前記第2サブフィールドから前記第3サブフィールドに変位する際の前記第2サブフィールドと前記第3サブフィールドの輝度が等しい照明光とする照明光制御手段と
を有することを特徴とする画像表示装置。 In an image display apparatus comprising: an illuminating unit that emits illumination light; and an image display element having a plurality of pixels that spatially modulate the illumination light, and an output image of the image display element is displayed by an image forming optical element.
The position of the image display element with respect to the optical axis of the image forming optical element is displaced in a direction substantially parallel to the pixel array surface for every four subfields from the first subfield to the fourth subfield constituting the image field. The first subfield from the first subfield to the fourth subfield is composed of only the first frame, and each subsequent subfield is composed of three frames from the second frame to the fourth frame , illumination light is a sequentially with 8,4,2,1 the fourth frame or the intensity profile from the first frame, and, initially, from the first sub-field to the fourth sub-field disposed only the first frame, Thereafter, a first subfield of the second subfield, respectively, in order only three frames from the second frame to the fourth frame And location, then the third sub-field the fourth frame, the third frame and the second sub-field arranged in the order of three frames of the second frame and arranged in reverse frame order, then, By arranging three frames from the second frame to the fourth frame in order in the fourth subfield, the position of the image display element when the position of the image display element is displaced from the second subfield to the third subfield is increased. An image display device comprising illumination light control means for making illumination light having the same luminance in the second subfield and the third subfield.
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