WO2001096932A1

WO2001096932A1 - Dispositif d'affichage d'images de type projecteur

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Publication number: WO2001096932A1
Application number: PCT/JP2001/005041
Authority: WO
Inventors: Hiromi Katoh; Hiroshi Nakanishi; Hiroshi Hamada; Akihito Jinda; Tadashi Kawamura; Takashi Shibatani
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2001-12-20
Also published as: EP1306712A4; EP1306712A1; US20030090597A1; CN1449505A; KR20030010731A; US7202917B2; DE60125183T2; KR100533611B1; DE60125183D1; CN100417230C; EP1306712B1

Description

明細

技術分野

本発明は、画像表示装置に関し、特にカラ一フィルタを用いずに 1枚の画像表示パネルを用いてカラー表示を行ラことができる単板式投影型画像表示装置に関している。本発明は、コンパクトな投影型カラー液晶テレビジョンシステムゆ情報表示システムに好適に用いられ得る。背景技術

液晶表示パネルを用い従来の投影型画像表示装置を説明する。

このような投影型画像表示装置は、液晶表示パネル自体が発光しないため、別に光源を設ける必要があるが、 C R Tを用い投影型画像表示装置と比較すると、色再現範囲が広い、小型、軽量、コンパージエンス調整が不用などの非常に優れ特徴を持っている。

液晶表示パネルを用い投影型画像表示装置によってフルカラー表示を行うには、 3原色に | じて液晶表示パネルを 3枚用いる 3板式と、 1枚のみを用いる単板式がある。

3板式の投影型画像表示装置では、白色光を赤（R ) 、緑（G) 、および青（B ) の 3原色それぞれに分割する光学系と、 R、 G、および B色の光をそれぞれ変調して画像を形成する 3枚の液晶表示パネルとを用い、 R、 G、および B色の各々の画像を光学的に重畳することによってフルカラーの表示を実現している。

3板式の投影型画像表示装置では、白色光源から放射される光を有効に利用できるが、光学系が繁雑で部品点が多くなつてしまうめ、一般に、コス卜およびサイズの観点で単板式の ¾影型画像表示装置よりも不利である。単板式の投影型画像表示装置は、モザイク状またはストライプ伏に配列した 3原色のカラーフィルタを備え 1枚の液晶表示パネルを用いる。そして、液晶表示パネルで表示しフルカラー画像を投影光学系によってスクリーンなどの被投影面に投影する。このような単板式の投影型画像表示装置は、例えば特開昭 5 9— 2 3 0 3 8 3号公報に記載されている。単板式の場合、 1 枚の液晶表示パネルを用いるので、光学系も 3板式の場合に比較して単純な構成で済み、小型の投影型画像表示装置を低コス卜で提供するのに適している。

しかし、カラ一フィルタを用いる単板式の場合、カラーフィルタでの光吸収が発生するため、同等の光源を用いた 3板式の場合と比較して画像の明るさが約 1 Z 3に低下してしまう。まだ、液晶表示パネルの R、 G、 8に対¾ する 3つの画素領域が 1組となって 1画素の表示を行う必要があるため、画像の解像度も 3板式の解像度の 1 / 3に低下してしまう。

光源を明るくすることは明るさ低下に対する 1つの解決法であるが、民生用として使用する場合、消費電力の大きな光源を用いることは好ましくない。また、吸収タイプのカラ一フィルタを用いる場合、カラーフィルタに吸収されだ光のエネルギーは熱に変わるため、いたずらに光源を明るくすると、液晶表示パネルの温度上昇を引き起こすだけでなく、カラーフィルタの退色が加速される。従って、与えられた光を ( かに有効に利用するかが、投影型画像表示装置の利用価値を向上させる上で重要な課題である。

単板式投影型画像表示装置による画像の明るさを向上させるため、カラーフィルタなしでフルカラー表示を行液晶表示装置が開発されている（特閧平 4一 6 0 5 3 8号公報）。この液晶表示装置では、光源から放射された白色光をダイクロイツクミラーのような誘電体ミラーによって R、 G、 Bの各光束に分割し、液晶表示ノ \°ネルの光源側に配置されたマイク口レンズアレイに異なつ/ ά角度で入射させる。マイクロレンズに入射し各光束は、マイクロレンズを透過することによって、入射角に^じて対^する画素領域に集光される。このため、分離された R、 G、 Bの各光束は、別の画素領域で変調され、フルカラー表示に用いられる。

上記の誘電体ミラーを用いる代わりに、 R、 G、 B光に対する透過型のホログラム素子を用いて光利用率向上を図った表示装置が特開平 5— 249 3 1 8号公報に開示され、画素ピッチに対麻した周期的構造を透過型ホログラム素子に持たせ、誘電体ミラ一およびマイクロレンズの機能を与えた装置が特開苹 6 - 2 2 23 6 1号公報に開示されている。

単板式のもう 1つの課題である解像度については、フィールド順次方式を採用することによって 1枚の液晶表示パネルで 3板式と同等の解像度を得ることができる。フィールド順次方式では、人間の視覚で分解できない速さで光源の色の切り替えを行うことにより、時分割表示される各画像の色が加法混色によって構成される現象（継続加法混色）を利用する。

フィールド順次方式でフルカラー表示を行う投影型画像表示装置は、例えば、図 7 6に示す構成を有している。この表示装置では、 R、 G、 Bのカラ一フィルタから構成され円盤を液晶表示パネルの垂直走査周期に合わせて高速に回転させ、カラ一フィルタの色に対^した画像信号を液晶表示パネルの駆動回路に順次入力する。人間の目には、各色に対する画像の合成像が認識される。

このようなフィールド順次方式の表示装置によれば、単板方式と異なり、液晶表示パネルの各画素で R、 G、 B画像を時分割で表示するめ、その解像度は 3板式と同等レベルになる。

フィールド順次方式の他の表示装置として、 R、 G、 Bの各々の光束で液晶表示パネルの異なる領域を照射する投影型画像表示装置が I DW' 9 9 ( P 9 8 9〜P 9 9 2) に開示されている。この表示装置では、光源から放射された白色光を誘電体ミラーによって R、 Gs Bの光束に分離し、 R、 G、 Bの各々の光束で液晶表示パネルの異なる領域を照射する。液晶表示パネルに対する R、 G、 Bの光照射位置は、キューブ状のプリズムを回転させることによって順次切り替えられる。

ま、特開平 9一 2 1 49 9了号公報に記載されている投影型画像表示装置では、上記の特開平 4一 6〇 5 3 8号公報に記載されている液晶表示装置と罔様の液晶表示装置を用い、同様の方法で白色光を色毎の光束に分割し、各光束を異なった角度で画素領域に入射させている。この投影型画像表示装置では、光利用効率の向上と高解像度化の両立を実現するめに、各フレー厶画像を複数のサブフレーム画像に時分割し、液晶表示パネルの垂直走査周期に同期させて光束の入射角度を周期的に切り替えている。

しかしながら、上記の特開平 4一 60 5 3 8号公報、特開平 5— 249 3 1 8号公報、および特開平 6— 2 2 2 3 6 1号公報等に記載されている装置によれば、確かに明るさは改善されるが、解像度は 3板式の 1 Z 3のままである。その理由は、 1つの画素（ドッ卜）を表示するのに空間的に分離された R、 G、および B用の 3つ画素を 1組として用いるためである。

これに対して、通常のフィールド順次方式の場合は解像度が 3板式の解像度と同等レベルに改善される。しかし、画像の明るさに関しては、従来の単板式と同様の問題を有している。 —方、 I DW' 9 9に記載されている上記の表示装置の場合、 R、 G、 B の光照射位置を相互に重複させないようにする必要があるが、そのためにば平行度が非常に優れだ照明光を必要とする。従って、照明光の平行度の規制によって光の利甩効率が低下してしまうことになる。

以上のように、上述し従来技術では、何れち、単板式の課題である明るさおよび解像度の両方を改善させることは実現していない。

本出願人は、上記の課題を解決することを意図し投影型画像表示装置を特閧平 9一 2 1 49 9了号公報に開示している。特開平 9一 2 1 4 9 97号公報に開示し表示装置によれば、液晶パネルに対する光束の入射角度を液晶パネルの垂直走査周期に同期させて順次切り替える必要がある。この装置では、このような切り替えを行うため、液晶表示パネルと光源との間に特別のスペースを確保し、そこで 2組のホログラム素子ゆミラ一を駆動する必要がある。

このような表示装置では、入射光角度の切り替えを行ラために複数の可動部が必要であり、その制御が複雑になる。また、液晶表示パネルの各画素が全ての色を順次表示するめ、液晶表示パネルで色別の調整を行うことができなし、。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたちのであり、その主な目的は、明る <、高解像度で均一な表示を実現し、かつ小型化および低コス卜化に適した投影型画像表示装置を提供することにある。発明の閧示

本発明による投影型画像表示装置は、光源と、各が光を変調することができる複数の画素領域を有する画像表示パネルと、前記光源からの光を ¾ 長域に麻じて前記複数の画素領域のラちの対する画素領域に集光させる光制御手段と、前記画像表示パネルで変調された光によって被投影面上に画像を形成する光学系とを備えだ投影型画像表示装置であって、前記画像を構成する各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、前記画像表示パネルによって表示される前記複数のサブフレーム画像のうち選択されサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる画像シフ卜素子とを備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域で変調された異なる波長域に属する光で前記被投影面上の同一領域を順次照射する。ある好ましい実施形態において、第 n + 1番目（nは正の整数）のフレー厶画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレー厶画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向と同一である。

ある好ましい実施形態において、第 n + 1番目（nは正の整数）のフレー厶画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向と反対であり、第 n + 1番目のフレーム画像の最初のサブフレーム画像は、第 n番目のフレーム画像の最後のサブフレーム画像に対してシフ卜しない。

ある好ましい実施形態において、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 2つであり、各サブフレーム画像は前記被投影面上の異なる 2つの位置に順次表示される。

ある好ましい実施形態において、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 2つであり、各サブフレ一厶画像は前記被投影面上の巽なる 3つの位置に順次表示され、前記サブフレーム画像のシフ卜の周期がフレーム期間の 1 . 5倍である。

ある好ましい実施形態において、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 4つ以上であり、各サブフレー厶画像は前記被投影面上の異なる 3つの位置に順次表示され、各フレーム画像を構成する 4つ以上のサブフレ —厶画像の 5ち少なくとも 2つのサブフレーム画像は、前記被投影面上の同一位置に表示される。

ある好まし ( 実施形態において、前記被投影面上の同一位置に表示される前記少なくとも 2つのサブフレー厶画像は黒表示のサブフレーム画像を含んでいる。 - ある好ましい実施形態において、前記被投影面上の同一位置に表示される前記少なくとも 2つのサブフレーム画像は、輝度が低減されだサブフレーム画像を含んでいる。

ある好ましい実施形態において、前記被投影面上でシフ卜する前記サブフレームの運動パターンが周期性を有しており、前記運動パターンの 1周期が略 2画素ピッチの移動を少なくとち 2回含んでいる。

ある好ましい実施形態において、前記サブフレームの運動パターンの 1周期は、各が順次表示される 3枚のサブフレームの移動によって規定される 6種類のサブセッ卜から選択された複数のサブセッ卜の組み合わせから構成されており、前記 6種類のサブセッ卜は、移動方向に関して対称関係にある 2つの群のいずれかに属している。

ある好ましい実施形態において、前記サブフレームの運動パターンの 1周期は、前記 2つの群の各々から選択されサブセッ卜を交互に含んでいる。ある好ましい実施形態において、前記サブフレームの運動パターンの 1周期は、順次表示される 1 8枚のサブフレームの移動から構成されており、前記 2つの群の各から選択され 6個のサブセッ卜を交互に含んでいる。ある好ましい実施形態において、前記サブフレームの運動パターンの 1周期は、順次表示される 6枚のサブフレームの移動から構成されており、前記 2つの群の各々から 1個づづ選択された 2個のサブセッ卜を含んでいる。ある好ましい実施形態において、前記被投影面上でシフ卜する前記サブフレーム画像の運動パターンが周期性を有しており、前記運動パターンは、前記サブフレーム画像を同一直線上における 4つ以上の異なる位置にシフ卜させることを含む。

ある好ましい実施形態において、連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜鼉は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定し画素ピッチの略 2倍以上にならない。

ある好ましい実施形態において、前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 1 2枚のサブフレーム画像から構成されており、連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜量は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定した画素ピッチの略 2倍以上にならない。ある好ましい実施形態において、前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 6枚のサブフレーム画像から構成されており、連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜量は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定した画素ピッチの略 2倍以上にならない。前記被投影面上における前記サブフレームのシフ卜畺は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定し画素ピッチの略整数倍であることが好ましい。

ある好ましい実施形態においては、前記画像表示パネルによって表示される前記サブフレーム画像が次のサブフレームに切り替わるとき、前記画像表示パネルによって変調された光が前記被投影面に達しな ( ように前記光を遮断する。

ある好ましい実施形態において、前記光制御手段は、前記光源からの光を、波長帯域に麻じて、同一面内に含まれる異なる方向に向け、前記画像シフ卜素子は、前記面に平行な方向に前記サブフレーム画像をシフ卜する。

ある好ましい実施形態において、前記画像シフ卜素子による前記サブフレーム画像のシフ卜方向は、前記画像表示パネルにおける表示画面の短辺方向に一致している。

本発明による画像表示装置は、各が光を変調し得る複数の画素領域を有する画像表示パネルを備え、前記画像表示パネルで変調された光によって画像を形成する画像表示装置であって、前記画像を構成するフレーム画像のデ —タから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、前記画像表示パネルによって表示され前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像の光路をシフ卜させる画像シフ卜素子を備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域によって変調され異なる波長域に属する光を、前記サブフレームのシフトによって合成し、前記回路は、前記フレーム画像を構成する第 1の色に関するデータを格納する第 1記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータを格納する第 2記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータを格納する第 3記憶領域とを備え、前記第 1記憶領域、第 2記憶領域、および第 3記憶領域の各々から読み出しだデータを予め設定されだ順序で選択的に組み合わせることにより、前記複数のサブフレームの各のデータを生成する。本発明による画像表示装置は、各々が光を変調し得る複数の画素領域を有する画像表示パネルを備え、前記画像表示パネルで変調され光によって画像を形成する画像表示装置であって、前記画像を構成するフレーム画像のデ —タから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、前記画像表示パネルによって表示された前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレー厶画像の光路をシフ卜させる画像シフ卜素子を備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域によって変調された異なる波長域に属する光を、前記サブフレームのシフ卜によって合成し、前記回路は、前記複数のサブフレーム画像のデータを記憶する複数の記憶領域を備えており、前記複数の記憶領域には、前記フレー厶画像を構成する第 1の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータとから搆成されるデータが記憶される。

本発明による画像表示装置は、第 1の波長域に属する第 1色用画素領域、第 2の波長域に属する第 2色用画素領域、および第 3の波長域に属する第 3 色用画素領域が周期的に配列された光変調部を有する画像表示パネルを備えた画像表示装置であって、前記光変調部によって変調された光の光路を周期的にシフ卜させることができる画像シフ卜素子を更に備え、前記光路を横切る或る仮想面上における第 1の画素の色は、第 1の期間に前記第 1色用画素領域で変調され光、第 2の期間に前記第 2色用画素領域で変調された光、および第 3の期間に前記第 3色用画素領域で変調された光によって規定され、前記仮想面上において前記第 1の画素に隣接する第 2の画素の色は、前記第 1の期間に前記第 2色用画素領域で変調され光、前記第 2の期間に前記第 3色用画素領域で変調され光、および前記第 3の期間に前記第 1色用画素領域で変調され光によって規定され、前記仮想面上において前記第 2の画素に隣接する第 3の画素の色は、前記第 1の期間に前記第 3色用画素領域で変調された光、前記第 2の期間に前記第 1色用画素領域で変調され光、および前記第 3の期間に前記第 2色用画素領域で変調され光によって規定される。

本発明による回路装置は、画像表示パネルを有する画像表示装置によって表示されるフレー厶画像を構成する第 1の色に関するデータを格納する第 1 記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータを格納する第 2記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータを格納する第 3記憶領域とを備えた回路装置であって、前記第 1記憶領域、第 2記憶領域、および第 3記憶領域の各々から読み出したデータを予め設定された順序で組み合わせることによって、時分割表示されるべき複数のサブフレームの各々のデータを生成する。

ある好ましい実施形態においては、前記画像を構成する或る画素についての前記第 1の色に関するデータ、前記第 2の色に関するデータ、および前記第 3の色に関するデータを前記複数のサブフレーム画像の各に割り当てる。ある好ましい実施形態においては、前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を或る面上でシフ卜させることによって、画像表示パネルの異なる画素領域で変調され異なる波長域に属する光で前記面上の同一領域を順次照射させることができる。

本発明による回路装置は、画像表示パネルを有する画像表示装置によって表示されるフレーム画像を構成する第 1の色に関するデータと、前記フレー厶画像を構成する第 2の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータとから構成される複数のサブフレームを格納する複数の記憶領域を備え回路装置であって、前記第 1の色に関するデータ、第 2の色に関するデータ、および第 3の色に関するデータを予め設定され順序で前記複数の記憶領域に書き込み、各記憶領域のデータを順次読み出することにより、時分割表示されるべき複数のサブフレーム画像の各々のデータを生成する。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記光路を屈折によってシフ卜させる屈折部材と、前記光路に対する前記屈折部材の相対的位置関係を周期的に変化させる駆動装置とを備えており、前記屈折部材は、前記光路のシフ卜量が異なる複数の領域から構成されている。

ある好ましい実施形態において、前記屈折部材は、屈折率および厚さの少なくとも一方が異なる複数の透明領域を有する回転板から構成され、前記光路を斜めに横切る配置で回転可能に支持されており、前記駆動装置は、前記回転板の複数の透明領域が前記光路を順次横切るように前記回転板を回転させる。

ある好ましい実施形態において、前記屈折部材は、屈折率および厚さの少なくとち一方が異なる複数の透明領域を有する透明板から構成され、前記光路を斜めに横切る配置で移動可能に支持されており、前記駆動装置は、前記透明板の複数の透明領域が前記光路を順次横切るように前記透明板を移動させる。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れだ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1 の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、前記第 1の素子および第 2の素子を少なくとも 2組有し、前記光路上において直列的に配列されるように配置され、前記 3つ以上の位置のうち隣接する位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光入射側に配置された第 1 の素子に対する電圧印加状態の選択が、その次に前記サブフレーム画像をシフ卜させる方向によって異なることを特徴とする。

本発明による画像シフト素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレー厶画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1 の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、前記第 1の素子および第 2の素子を少なくとも 2組有し、前記光路上において直列的に配列されるように配置され、前記 3つ以上の位置のうちの中央部の位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光入射側に配置された第 1の素子に対する電圧印加の状態を、光出射側に配置され第 1の素子に対する電圧印加の状態と同じにすることを特徴とする。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレー厶画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れだ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記光路上に配置される第 1の画像シフ卜部分および第 2の画像シフ卜部分を備え、前記第 1および第 2の画像シフ卜部分は、それぞれ、前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有し、前記第 1の画像シフ卜素子によるサブフレーム画像のシフト量と、前記第 2の画像シフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜量が相！:に異なる。

ある好ましい実施形態において、前記光路上で光が先に入射する側に位置する前記画像シフト部分によるサブフレーム画像のシフ卜量は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する前記画像シフ卜部分によるサブフレーム画像のシフ卜量の 2倍である。

ある好ましい実施形態において、前記複数の素子を駆動する印加電圧の組み合わせは、〇Nから O F Fへの遷移と O F Fから O Nへの遷移を同時に含まない。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ複数の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、前記第 1の素子は、電圧印加に JS答して光の偏光状態を切り替えることができる液晶素子を含み、前記第 2の素子は、光の偏光状態に JiSiじて光軸位置をシフ卜させる光複屈折素子を含んでおり、前記光の扁光伏態を切り替えるめに前記液晶素子に印加する複数レベルの電圧は、いずれちゼロでない値を有してし、る。ある好ましい実施形態において、前記液晶素子は、前記複数レベルの電圧に含まれる第 1の電圧が印加されていたとき、第 1の偏光を出射し、前記複数レベルの電圧に含まれる第 2の電圧が印加されとき、前記第 1の扁光に対して偏光面が実質的に 9 0 °回転し第 2の偏光を出射する。

ある好ましい実施形態において、前記第 1の電圧は、前記液晶素子の温度に] じて制御されるオフセッ卜値を有している。

前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する可視光の電圧透過率特性に基づいて設定されオフセッ卜値を有している。

ある好ましい実施形態において、前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する緑色光の電圧透過率特性に基づいて設定されたオフセッ卜値を有している。

ある好ましい実施形態において、前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する赤色光の電圧透過率特性、緑色光の電圧透過率特性、および、青色光の電圧透過率特性に基づいて最適化されだオフセッ卜値を有している。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れた複数の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の偏光方向を変調する第.1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、前記第 1の素子は、第 1偏光変調素子と第 2偏光変調素子とを有し、かつ、前記第 2の素子は、第 1複屈折素子と第 2複屈折素子とを有しており、前記第 1偏光変調素子は、前記第 1複屈折素子に対する常光または異常光を出射し、前記第 2偏光変調素子は、前記第 2複屈折素子に対する常光または異常光を出射し、前記第 1複屈折素子は、前記光路を含或る基準面に対して 0 °の方向に前記画像を距離 aだけシフ卜させ、前記第 2複屈折素子は、前記基準面に対して 0 ' °の方向に前記画像を距離 bだけシフ卜させ、 t a n 0 = a Z bの関係が成立する。

ある好ましい実施形態においては、 Θ , = 0 + 9〇 °の関係が成立する。ある好ましい実施形態においては、 Θ , 二 0の関係が成立する。

ある好ましい実施形態において、前記 0は 45 °である。

本発明による画像シフト素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、偏光光に対して 2以上の異なる屈折率を示す液晶層と、

ある好ましい実施形態においては、前記液晶層を挟 2枚の基板とを有しており、前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズ厶または回折格子が形成されている。

ある好ましい実施形態において、前記微小プリズムまたは回折格子は、前記 2以上の屈折率のうちの少なくとも 1つの屈折率と実質的に等しい屈折率を持つ材料から形成されている。

ある好ましい実施形態においては、前記液晶層および前記 2枚の基板を少なくとも 2組有し、前記組が前記光路上において直列的に配列され、前記 3 つ以上の位置のうちの瞵接する位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光出射側に配置された画像シフ卜素子に対する電圧印加の選択だけで前記サブフレーム画像をシフ卜させる。

本発明による画像シフ卜素子は、光路上に直列的に配列されだ少なくとち 2組の画像シフ卜素子を備え、各組の画像シフ卜素子は、それぞれ、 2つの変位素子を含み、各変位素子は、偏光光に対して 2以上の異なる屈折率を示す液晶層と、前記液晶層を挟 ¾ 2枚の基板とを有し、前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズムまたは回折格子が形成されており、同一の組内に含まれる基板に形成された前記微小プリズムまは回折格子の屈折角は相互に等しく、前記光路上で光が先に入射する側に位置する組に含まれる基板に形成され前記微小プリズムまは回折格子による屈折角は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する組の基板に形成され前記微小プリズムまたは回折格子による屈折角の 2倍である。

本発明による画像シフ卜素子は、光路上に直列的に配列され少なくとち

2組の画像シフ卜素子を備え、各組の画像シフト素子は、それぞれ、 2つの変位素子を含み、各変位素子は、偏光光に対して 2以上の異なる屈折率を示す液晶層と、前記液晶層を挟 2枚の基板とを有し、前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズ厶または回折格子が形成されており、同一の組内に含まれる基板に形成された前記微小プリズムまたは回折格子の屈折角は相互に等しく、前記光路上で光が先に入射する側に位置する組に含まれる基板の距離は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する組の基板の距離の 2倍である。

本発明による画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレー厶画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れだ 4つの位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、前記光路上において直列的に配列された第 1のシフ卜素子および第 2のシフト素子を有し、前記第 1のシフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜量は、前記第 1のシフト素子によるサブフレーム画像のシフ卜量の 2倍に設定されている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の投影型画像表示装置の模式図である。

図 2は、液晶表示パネルの断面模式図である。

図 3は、ダイクロイツクミラーの分光特性である。

図 4は、原画像フレームから色別画像フレームを生成する方法を説明するための図である。

図 5は、従来のカラー表示と本発明のカラー表示との間にある原理上の差巽を説明するための図である。

図 6は、色別画像フレームのデータから 3つのサブフレームデータを生成する方法を説明するための図である。

図 7は、サブフレーム画像のシフト（画像シフ卜）の態様を示す図である _c 図 8は、複数のサブフレーム画像の合成を示す図である。

図 9は、画像シフ卜素子を構成する回転板の正面図である。

図 1 0は、画像シフ卜素子を構成する回転板の断面図である。

図 1 1は、液晶表示パネルの ¾答曲線を示すグラフである。

図 1 2は、サブフレーム画像のシフ卜の他の態様を示す図である。

図 1 3は、図 9の画像シフ卜素子を攆成する回転板の改良例の正面図である。

図 1 4は、反射型液晶表示パネルの断面図である。

図 1 5は、画像シフ卜の更に他の態様を示す図である。

図 1 6は、画像シフト素子を構成する更に他の回転板の正面図である。図 1了は、画像シフ卜素子を構成する更に他の回転板の正面図である。図 1 8は、画像シフ卜の更に他の態様を示す図である。

図 1 9は、画像シフ卜の更に他の態様を示す図である。

図 2 0は、'画像シフ卜の更に他の態様を示す図である。

図 2 1は、画像シフ卜の更に他の態様を示す図である。

図 2 2は、画像シフ卜素子を構成する更に他の回転板の正面図である。図 2 3は、線走査によってサブフレーム画像が切り替わる様子を示す画像表示パネルの一部正面図である。

図 24は、画像シフ卜素子を構成する更に他の回転板の正面図である。図 2 5は、画像シフト素子を構成する更に他の回転板の正面図である。図 26は、サブフレーム画像の切り替えと画像シフ卜のタイミングが画像の位置によってずれることを示す図である。

図 2 7は、画像シフ卜素子を構成する透明板の正面図である。

図 28は、図 2 7の透明板の駆動方法を示す図である。

図 2 9は、画像シフ卜素子の断面図である。

図 3 0は、画像シフ卜素子の動作を示す図である。

図 3 1は、画像シフ卜素子の正面図である。

図 3 2は、画像シフ卜素子の斜視図である。

図 3 3は、画像シフ卜素子の斜視図である。

図 34は、画像シフト素子の斜視図である。

図 3 5は、画像シフ卜素子の斜視図である。

図 3 6は、画像シフ卜素子の断面図である。

図 3 7は、本発明による投影型画像表示装置のシステム構成例を示すプロック図である。

図 3 8は、サブフレーム画像を生成するための回路構成を模式的に示す図である。

図 3 9は、サブフレーム画像を生成する手順を示すタイミングチヤ一卜であ ·≤？。

図 40は、 2枚の画像表示パネルを用いる投影型画像表示装置の実施形態を示す構成図である。

図 4 1は、（a ) は、観察者の視線移動がない揚合における画像シフ卜を示す図であり、（b ) は観察者の視線移動がある場合における画像シフ卜を示す図であり、（c ) は、視線を移動させる観察者からみた画像シフ卜の状態を示す図である。

図 4 2は、（a ) から（c ) は、 y— t空間における画素配列（シフトパターン）をフーリエ変換して得られた周波数スぺク卜ルの局在点を示すグラブである。

図 4 3は、サブフレーム画像のシフ卜パターンを構成し得る 6種類のサブセッ卜 1 A〜3 Aおよび 1 B〜3 Bを示す図である。

図 44は、 6つのサブフレーム画像（サブセット 1 Aとサブセット 2 B) で 1周期となるサブフレーム画像のシフ卜パターンを示す図である。

図 45は、図 44のシフ卜パターンを実現し得る画像シフ卜素子を構成する回転板を示す図である。

図 46は、本発明の実施形態で採用される画像表示パネルの画素配列の一例を示す図である。

図 47は、画像表示パネルの画素配列の他の一例を示す図である。

図 48は、（a) は、図 46の画素配列のフーリエ空間における周波数スぺクトルの局在点を示すグラフであり、（b ) は、図 47の画素配列のフーリエ空間における周波数スぺクトルの局在点を示すグラフである。図 49は、 1周期が 1 8のサブフレーム画像（6個のサブセット）によつて構成されているサブフレーム画像のシフトパターンを示す図である。図 5 0は、図 4 9のシフトパターンを実現し得る画像シフ卜素子を構成する回転板を示す図である。

図 5 1は、画像シフト素子に用いられる液晶層の] ^答曲線を示すグラフでめる。

図 5 2は、 2組の画像シフ卜素子を光路上に直列的に並べて画像シフ卜を行なラ場合に過渡的に生じる現象を示す図である。

図 5 3は、画像シフ卜素子の構成例を示す斜視図である。

図 5 4は、画像シフト素子の他の構成例を示す斜視図である。

図 5 5は、図 5 3の画像シフ卜素子における状態変化の様子を示す図である。

図 5 6は、図 5 3の画像シフ卜素子における状態変化の様子を示す図である。

図 5 7は、図 5 4の画像シフ卜素子における伏態変化の様子を示す図である。

図 5 8は、図 54の画像シフト素子における伏態変化の様子を示す図である。

図 5 9は、図 5 3の画像シフ卜素子における偏波方向を示す図である。図 6 0は、 1周期が 6つのサブフレーム画像（2個のサブセット）によつて構成され、画素シフ卜量が変化するサブフレーム画像シフ卜パターンを示す図である。

図 6 1は、 1周期が 6つのサブフレーム画像（2個のサブセッ卜）によつて構成され、画素シフ卜量が一定のサブフレーム画像シフ卜パターンを示す図である。

図 6 2は、 1周期が 6枚のサブフレーム画像（2個のサブセット）によつて構成されているサブフレー厶画像のシフ卜パターンを示す図である。図 6 3は、画像シフト素子を構成する回転板の正面図である。

図 64は、 1周期が 1 2枚のサブフレーム画像（4個のサブセッ卜）によつて構成され、画像シフ卜量が一定のサブフレーム画像シフ卜パターンを示す図である。

図 6 5は、図 54の画像シフ卜素子を更に改良した画像シフ卜素子における伏態変化の様子を示す図である。

図 6 6は、図 54の画像シフ卜素子を更に改良した画像シフ卜素子における状態変化の様子を示す図である。

図 67は、図 54の画像シフ卜素子を更に改良した画像シフ卜素子における状態変化の様子を示す図である。

図 6 8は、図 54の画像シフ卜素子を更に改良した画像シフ卜素子における状態変化の様子を示す図である。

図 6 9は、本発明による投影型画像表示装置の他のシステム構成例を示すブロック図である。

図了 0は、色分離方向と画面との関係を示す正面図である。

図了 1は、平行ニコル配置の偏光板、および、偏光板間に挟まれ液晶を示す図である。

図 7 2は、図了 1に示される構成における電圧透過率特性を示すグラフでめ ό。

図了 3は、上記電圧透過率特性が液晶温度に依存して変化することを示すグラフである。図 74は、上記電圧透過特性が光の波長に依存して変化することを示すグラフである。

図 7 5は、（a) は、入射光の偏光方向とは異なる方向に画像をシフ卜させる画像シフ卜の構成を模式的に示す斜視図であり、（b ) は、その側面図である。（c ) は、表示パネルゆ、画像シフト素子を構成する各素子を光軸に垂直な方向からみ 7ά模式図である。

図了 6は、従来のフィールド順次式投影型画像表示装置を示す図である。発明を実施するための最良の形態本発明では、例えばカラーフィルタを用いない単板式の投影型画像表示装置において、画像を構成する各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、画像表示パネルによって複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる。そして、これらのサブフレーム画像を被投影面上で順次シフ卜させることにより、画像表示パネルの異なる画素領域で変調された異なる波長域に属する光（R、 G、 B光）で被投影面上の同一領域を順次照射し、それよつて高解像度のフルカラー表示を実現する。

本発明の場合、被投影面上で 1つの画素に相当する特定の領域に着目すると、或るサブフレームの表示期間（以下「サブフレーム期間」と称する）において、その特定領域は例えば赤色の光（R光）で照射されるが、次のサブフレーム期間においては緑色の光（G光）で照射され、更に次のサブフレー厶期間においては、青色の光（B光）で照射される。このように本発明によれば、被投影面上の各画素の色が、 R、 G、および B光の時分割照射によつて規定される。

従来のフィールド順次方式による投影型カラー画像表示装置と本発明との間には、以下に述べるような著しい相違点がある。

従来のフィールド順次方式の場合は、 R、 G、および B光で交互に画像表示パネルを照らす。従って、或る 1つのサブフィールド期間にお Ι ては、 R、 G、および B光のいずれか 1つの光で画像表示パネルの全画素領域が照射されることになる。その結果、被投影面上の各サブフレーム画像は、 R、 G、および B光のラちの 1色からなる画素によって構成されるが、 R画像用サブフレーム、 G画像甩サブフレーム、および B画像用サブフレームが人間の視覚の時間分解能以下の短い時間単位で時分割表示されるため、残像によって人間の目にはカラー画像が認識される。

これに対し、本発明で用いるサブフレーム画像のそれぞれは、後に詳述するように、 R、 G、および B光の組み合わせによって構成される。すなわち、或る 1つのサブフレーム期間において、被投影面は、画像表示パネルで変調された R、 G、および B光によって照らされる。画像表示パネルによって変調され R、 G、および B光は、それぞれ、サブフレーム期間毎に被投影面の異なる位置を照射し、時間的に合成され、フルカラーのフレー厶画像を表示する。

本発明では、このような R、 G、および B光の時間的合成を画像シフ卜素子によって行ろ。この画像シフ卜素子は、画像表示パネルと被投影面との間に配置され、画像表示パネルによって変調された光の経路（光路）を周期的 ·規則的に変化させる。

本発明の適用範囲は投影型画像表示装置に限定されず、ビュヮ一やへッド ·マウント ·ディスプレイなどの直視型画像表示装置にち好適に適用されるが、以下においては、投影型の画像表示装置を例にとり、本発明の好ましい実施形態を説明する。まず、図 1を参照しながら第 1の実施形態にかかる装置構成を説明する。 (実施形態 1 )

本実施形態の投影型画像表示装置は、光源 1と、液晶表示パネル 8と、光源 1からの光を波長域に麻じて液晶表示パネル 8の対^する画素領域に集光させる光制御手段と、液晶表示パネル 8によって変調された光を被投影面上に投射する投影光学系とを備えている。

この投影型画像表示装置は、更に、光源 1から後方に出た光（白色光）を前方に反射する球面鏡 2と、光源 1および球面鏡 2からの光を平行光束にするコンデンサ一レンズ 3と、この光束を波長域に]^じて複数の光束に分離するダイクロイツクミラー 4〜6を備えている。ダイクロイツクミラー 4〜6 によって反射された光は、波長域に ¾じて異なる角度でマイクロレンズァレィ 7に入射する。マイクロレンズアレイ 7は液晶表示パネル 8の光源側基板に取りつけられており、異なる角度でマイクロレンズ了に入射した光は、それぞれ異なる位置の対麻する画素領域に集められる。

本投影型画像表示装置の投影光学系は、フィールドレンズ 9および投影レンズ 1 1から構成されており、液晶表示パネル 8を透過した光束 1 2をスクリーン（被投影面） 1 3に投射する。本実施形態では、フィールドレンズ 9 と投影レンズ 1 1との間 (こ、画像シフ卜素子 1 0が配置されている。図 1には、画像シフ卜素子 1 0によって被投影面に平行な方向にシフトされ光束 1 2 a , 1 2 bが示されている。光束のシフ卜を行うには、画像シフト素子 1 〇は液晶表示パネル 8とスクリーン 1 3との間の何れかの位置に挿入されていればよく、投影レンズ 1 1とスクリーン 1 3との間に配置されていても良い。

次に、本投影型画像表示装置の各構成要素を順番に説明する。本実施形態においては、光源 1として、光出力 1 50W、アーク長 5 mm、ァ一ク径 2. 2mmのメタルハライドランプを用い、このランプをアーク長方向が図面の紙面と行となるように配置している。光源 1としては、メタルハライドランプ以外に、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ、まはキセノンランプ等を用いてち良い。本実施形態で使用する光源 1は、三原色に対麻する 3つの波長域の光を含白色光を放射する。

光源 1の背面には球面鏡 2が配置され、光源 1の前面には口径 80 mm <i)、焦点距離 6 Ommのコンデンサ一レンズ 3が配置されている。球面鏡 2は、その中心が光源 1の発光部の中心と一致するように配置されており、コンデンサーレンズ 3は、その焦点が光源 1の中心と一致するように配置されている。

このような配置構成により、光源 1から出射された光は、コンデンサーレンズ 3によって行化され、液晶表示パネル 8を照らすことになる。コンデンサーレンズ 3を通過し光の平行度は、例えば、アーク長方向（図 1の紙面に平行な方向）に約 2. 2 \ アーク径方向に約 1 。となる。

本実施形態で使用する液晶表示パネル 8は、光源側の透明基板上にマイクロレンズアレイ了が配置され透過型液晶表示素子である。液晶の種類ゆ動作モードは任意であるが、高速動作し得るものであることが好ましい。本実施形態では T N (ッイステッド ·ネマティック）モードで動作する。液晶表示パネル 8には、光を変調するための複数の画素領域が設けられているが、本願明細書における「画素領域」とは、画像表示パネルにおいて空間的に分離された個々の光変調部を意味する。液晶表示パネル 8の場合は、個々の画素領域に対 JiSiする画素電極によって液晶層の対麻部分に電圧が印加され、その部分の光学特性が変化することによって光の変調が行われる。この液晶表示パネル 8では、例えば 7 6 8 ( H) X1 0 2 4 (V) の走査線がノンインターレースで駆動される。液晶表示パネル 8の画素領域は透明基板上に二次元的に配列されており、本実施形態の場合、画素領域のピッチは水平方向に沿って測定した値ち垂直方向に沿って計測し值ち 2 6 mである。そして、本実施形態の場合、 R用、 G用、 B用画素領域は、それぞれ、画面の水平方向に沿ってス卜ライプ状に配列され、各マイクロレンズが 3つの画素領域（R用、 G用、 B用画素領域）からなるセッ卜に割り当てられてし、る。

液晶表示パネル 8を照射する R、 G、および B光は、図 1に示すように、光源 1から放射された白色光をダイクロイツクミラー 4、 5、および 6によつて分離したものであり、液晶表示パネル 8上のマイクロレンズアレイ了へ異なる角度で入射する。 R、 G、および B光の入射角度を適切に設定することにより、図 2に示すように、マイクロレンズ了によって各波長域に対疝する画素領域へ適切に振り分けられる。本実施形態では、マイクロレンズ了の焦点距離を 2 5 5 mとし、各光束がなす角度が 5. 8 °になるように設計している。より詳細には、 R光は液晶表示パネル 8に対して垂直に入射し、 B光おょぴ G光は、それぞれ、 R光に対して 5. 8 °の角度で入射する。ダイクロイツクミラ一 4、 5、および 6は、図 3に示すような分光特性を有しており、それぞれ、緑色（G) 、赤色（R) 、および青色（B) の光を選択的に反射する。 6光の波長域は5 2〇〜5 8 0 (1 、 R光の波長域は 6 0 0〜6 5 0 n m、 B光の波長域は 4 2〇〜48 0 n mである。

本実施形態では、 3原色の光を対麻する画素領域に集めるためにダイク口イツクミラー 4〜6およびマイクロレンズアレイ 7を用いているが、他の光学的な手段（例えば、光の回折 ·分光機能を付与され透過型ホログラム）を用いてち良い。

前述のように液晶表示パネル 8はノンインターレースで駆動されるため、 1秒間に 60フレームの画像が表示され、各フレームに割り当てられる時間 (フレーム期間） Tは 1Z60秒、すなわち、 T二 1Z60 (秒） =16. 6 (ミリ秒）となる。

なお、インターレースで駆動される場合は、画面内の走査線を偶数ラインと奇数ラインに分け、交互に表示していくため、 T二 1ノ 30 (秒） =33. 3 (ミリ秒）となる。また、各フレームを構成する偶数フィールドおよび奇数フィールドの各々に割り当てられた時間（1フィールド期間）は、 1 /6 0 =16. 6 (ミリ秒）となる。

本実施形態では、画像を構成する各フレーム画像の情報（データ）を逐次フレームメモリに蓄え、そのフレームメモリから選択的に読み出した情報に基づいて複数のサブフレーム画像を順次形成する。以下、サブフレーム画像の形成方法を詳細に説明する。

例えば、或るフレームの画像（フレーム画像）が図 4 (a) に示すような画像であるとする。このフレーム画像はカラー表示されるべきものであり、各画素の色は、上記フレーム画像を規定するデータに基づいて決定される。なお、インターレース駆動の場合は、或るフィールドの画像が本願明細書における「フレーム画像」と同様に取り扱われ得る。

従来の 3板式投影型画像表示装置の場合は、上記データから各画素について R、 G、および B光用のデータを分離し、図 4 (b) 、 (c) 、および (d) に示すように、 R画像用フレーム、 G画像用フレーム、および B画像用フレームの各データを生成する。そして、 R、 G、および B用の 3枚の画像表示パネルを用いて、 R画像用フレーム、 G画像用フレーム、および B画像用フレームをそれぞれ同時に表示し、被投影面上で重畳する。図 5 ( a) は、被投影面 1 3上における或る特定の画素について、 R、 G、および B画像用フレームが重畳されている様子を模式的に示している。

これに対して、従来の単板式投影型画像表示装置の場合は、 1枚の表示パネルに R、 G、および B用画素領域が別の位置に設けられている。そして、 R、 G、および B用データの各に基づいて R、 G、および B用画素領域で光の変調が行われ、被投影面上にカラー画像が形成されることになる。この場合は、被投影面上において人間の視覚による空間的分解能よりも小さな領域内に R、 G、および B光が照射されるめ、 R、 <3、および B光は相互に空間的に分離されているにちかかわらず、人間の目には 1つの画素が構成されるように認識される。図 5 ( b ) は、被投影面 1 3上における或る特定の画素について、 R、 G、および B光の照射の様子を模式的に示している。以上の従来方式と異なり、本実施形態では、 1つの画像表示パネル 8の異なる画素領域で変調され R、 G、および B光が被投影面 1 3上の同一領域に順次照射され、その同一領域に 1つの画素を表示する。すなわち、被投影面 1 3上の任意の画素に注目した場合、その画素の表示はフィールド順次方式に類似し方式で実行される。だし、 1つの画素を構成する R、 G、および B光は、 1つの画像表示パネルの異なる画素領域で変調されものである点で従来のフィールド順次方式とは大きく異なる。図 5 ( c ) は、被投影面 1 3上における或る特定の画素について、時分割で照射される R、 G、および B光が 1フレーム期間にわたって合成される様子を模式的に示している。図 5 ( c ) の左側部分に示されている画面は、 1枚の画像表示パネル 8における異なる 3つのサブフレー厶画像に対麻している。

図 5 ( a ) 〜 ( c ) から明らかなように、本実施形態によれば、っ 1 枚の表示パネルを用いながら、 3板式と同様の高解像度と明るさでフルカラ —の表示を実現することができる。

次に、図 6を参照しながらサブフレーム画像の構成を詳細に説明する。図 6の左側部分には、 R、 G、および B用フレームメモリに格納され R、 G、および B画像フレームのデータが示されている。図 6の右側部分には、表示サブフレーム 1〜3が示されている。本実施形態によれば、或るフレームの最初の 3分の 1の期間（第 1サブフレーム期間）において、被投影面上には表示サブフレーム 1の画像が被投影面上に表示される。そして、次の 3 分の 1の期間（第 2サブフレーム期間）には、表示サブフレーム 2の画像が表示され、最後の 3分の 1の期間（第 3サブフレーム期間）には、表示サブフレーム 3の画像が表示される。本実施形態では、これら 3つのサブフレーム画像が図 7に示すようにシフ卜し、時間的にずれながら合成される結果、人間の目には図 4 ( a ) に示すような原画像が認識されることになる。

次に、表示サブフレーム 1を例にとり、サブフレーム画像のデータ構成を詳細に説明する。

まず、表示サブフレーム 1の第 1行画素領域用データは、図 6に示すよ Ο に、 R用フレームメモリに記憶されている第 1行目画素（R 1 ) に関するデ一夕から形成される。表示サブフレーム 1の第 2行画素領域用データは、 G 用フレームメモリに記憶されている第 2行目画素（G 2) に関するデータから形成される。表示サブフレーム 1の第 3行画素領域甩データは、 B用フレ —厶メモリに記憶されて ( る第 3行目画素（B 3 ) に関するデータから形成される。表示サブフレーム 1の第 4行画素領域用データは、 R用フレームメモリに記憶されている第 4行目画素（R 4) に関するデータから形成される。以下、同様の手順で表示サブフレーム 1のデータが構成される。表示サブフレーム 2および 3のデータも、表示サブフレーム 1の場合と同様にして構成される。例えば表示サブフレーム 2の場合、第 0行画素領域用データは、 B用フレームメモリに記憶されている第 1行目画素（B 1 ) に関するデータから形成され、表示サブフレーム 2の第 1行画素領域甩データは R用フレームメモリに記憶されている第 2行目画素（R 2) に関するデータから形成される。表示サブフレーム 2の第 2行画素領域用データは G¾フレームメモリに記憶されている第 3行目画素（G 3) に関するデータから形成され、表示サブフレーム 2の第 3行画素領域用データは B用フレームメモリに記憶されている第 4行目画素（B 4) に関するデータから形成される。このよ Οにして R、 G、および B用フレームメモリの各から読み出しデータを予め設定され順序で組み合わせることによって、時分割表示されるサブフレー厶の各々のデータが生成される。この結果、サブフレー厶用デ一夕の各々は、 R、 <3、および Bの全ての色に関する情報を含んでいるが、 R、 G、および Bのそれぞれについて、空間的には全体の 3分の 1の領域に関する情報を有しているだけである。より詳細に述べれば、表示サブフレー厶 1の揚合、 Rの情報は、図 6から明らかにように、形成すべきフレーム画像の第 1、 4、 7、 1 0…行の画素に関するものだけである。フレー厶画像の他の行における画素に関する Rの情報は表示サブフレーム 2および 3に割り振られている。

本実施形態では、画像表示パネルの各画素領域には常に同じ色の情報が表示されることになるが、各サブフレーム間で画像をシフ卜させて投影させることによって、フレーム画像を合成することができる。なお、図 6からわかるように、画像表示パネルの画素領域の全行数は、 1つのサブフレーム画像を構成する画素の全行数よりも 2行だけ多い。この 2行は画像シフ卜のマージンとして機能する。

次に、図 8および図 9を参照しながら、シフ卜しだ複数のサブフレーム画像が 1つのフレーム画像を合成する様子を説明する。

まず、図 8を参照する。図 8 ( a) は、スクリーンなどの被投影面に投影された 3枚のサブフレーム画像の一部を示す斜視図である。図中の左から順番に表示サブフレーム 1〜3、および合成されたフレーム画像が模式的に示されている。図 8 ( b ) は、画素表示パネルの対^画素領域を示しており、左から順番に、表示サブフレーム 1〜3の対 ¾部分を示している。表示サブフレーム 1の第 3行〜第了行、表示サブフレーム 2の第 2行〜第 6行、および表示サブフレーム 3の第 1行〜第 5行が被投影面上で時間的にはズレながらも空間的に重なりあうことで 1枚のフレーム画像が構成される。

画像表示パネル上の R、 G、および B用画素領域の位置は、図 8 ( b ) に示されるように固定されているが、画像表示パネルと被投影面との間に配置され画像シフ卜素子の働きによってサブフレーム画像の光路がシフ卜し、図 8 ( a) に示すようなサブフレーム画像の合成が達成される。

次に、サブフレーム画像のシフ卜方法を説明する。

本実施形態では、図 9に示すような 3つの透明領域 A~Cを有する円盤状ガラス板（屈折部材） 20から作製した画像シフ卜素子を採用する。この円盤状ガラス板 2 0は、屈折率が 1 . 5 2の B K 7ガラスから形成されており、透明領域 Aの厚さは 0. 7 mm、透明領域 Bの厚さは 1 . 1 mm、透明領域 Cの厚さは 1 . 5 mmに設定されている。このガラス板は、円盤の中心を軸にして回転可能な状態で支持され、ガラス板の主面が光軸との間で了〇. 2 °の角度を形成するよう配置される。図 1 0は、光軸を横切るガラス板の断面を部分的に模式的に示している。光軸に垂直な面とガラス板の主面との間の角度を θ ₀、ガラス厚を d、ガラスの屈折率を n _gとすると、屈折による光軸のシフ卜量△ Xは下記式で表現される。

△ x二 d · s i η θ₀ (1 -c o s 0_o/ (n_g ²— s i η²θ₀) ^/2)

本実施形態では、ガラス厚 dが透明領域 A〜Cの各々で異なる値を持つように設計されており、ガラス板 20の回転にともなって光軸のシフ卜量厶 X が周期的に変化することになる。

画像表示パネルで変調された光束は、不図示の駆動装置（モータなど）によって回転するガラス板 20の透明領域 A〜Cのいずれかを透過し、被投影面に到達する。本実施形態の揚合、透明領域 Aを透過した光束の光路に対し、透明領域 Bを透過した光束の光路は 2 6. 1 mだけシフ卜する。ま同様に、透明領域 Bを透過し光束の光路に対し、透明領域 Cを透過した光束の光路は 2 6. 1 〃mだけシフ卜する。なお、ここでのシフ卜量（二： 2 6. 1 m) は、画像表示パネル上でのシフ卜量として換算した値であり、画素領域の垂直ピッチに相当するように画像シフ卜素子を設計している。このシフ卜量は、各透明領域 A〜Cの厚さを調節すれば、他の任意の値に変更することができる。例えば、各透明領域 A~Cの厚さを 1 . 4倍にすれば、シフ卜量は 2 6. 1 X1 . 4 ;tz mとなる。

本実施形態では、光束のシフ卜厶 Xが生じる方向（シフ卜方向）が画像の垂直方向と等しいが、光束のシフト方向は画像の水平方向に等しい場合であつても、斜め方向であっても良い。重要な点は、シフ卜釐が画素を単位とする大きさを持ち、各サブフレーム画像の画素が被投影面上にお ( て実質的に重なり合うことにある。言いかえると、被投影面上での画像のシフ卜量は、被投影面上でシフ卜方向に沿って測定した画素ピッチの略整数倍になれば良し、。光束のシフ卜方向を画像の例えば水平方向に等しくする場合、図 1 〇のガラス板を光軸中心に 9 0 °回転させ、光束のシフ卜が画像の水平方向に沿つて行われるようにすれば良い。

図 1 1は、画像表示パネル 8において光を変調する部分（各画素領域）での電圧印加に対する光透過率の麻答曲線を示している。本実施形態では、各画素領域は液晶層を電極で挟んだ構造を有しており、液晶の Ji 答速度は有限であるため、電圧印加を開始し瞬間に光透過率が最大値に達することはなし。すなわち、光透過率が最大レベルに達し、暗状態から明状態への変化が完成するのは、電圧印加開始から遅れている。また、電圧印加の停止時点から光透過率が最小値（ゼロ）に至るまでの間にも時間的な遅れが生じている。本実施形態では、図 8 ( b ) に示すようにサブフレーム期間毎に異なるサブフレーム画像を画像表示パネル上に表示する必要がある。ちしち、サブフレーム画像の表示の切り替えに無視できない時間を要すると、各サブフレー厶期間の最初の部分ではサブフレーム画像の明るさが不充分となる一方、サブフレーム期間（電圧印加期間）が終了した後も、しばらくは当該サブフレ —厶画像が不必要に表示されてしまう。そのため、サブフレーム画像がシフトしても、画像表示パネルの応答速度の遅さに起因して前のサブフレームの画像が表示されていたり、次のサブフレームの画像に重なってわずかに前のサブフレームの画像が表示されりする。そのような場合、合成されたフレー厶画像には輪郭等に滲みゆゴース卜（2重写り）が発生してしま。

図 1 2を参照しながら、上記の滲みゆゴース卜が発生する理由を説明する。図 1 2は、第 n番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像の特定の画素列と、第 n + 1番目のフレーム画像を構成するサブフレー厶画像の対 J する画素列とを模式的に示している。各画素列が上下しているのは、画像シフ卜素子によってサブフレーム画像の光路が上下にシフ卜しているためである。図 1 2においては、画像表示パネルの ^答の遅れに起因して、明状態から暗状態に移行する時期の遅れた画素が示されている。例えば、第 n番目のフレーム画像を構成する最初のサブフレー厶画像において、明状態にある「BJ 画素は、次のサブフレームでは下方に 1画素分だけシフ卜しているが、まだ、完全に暗状態に変化していない。更に次のサブフレームでは更に下方に 1画素分だけシフトし、完全に暗状態に変化しているが、このサブフレームでは、その上の「G」画素がゆや明状態を維持している。このよな麻答の遅れが存在すると、図 1 2の白表示の画素（「WJ 画素）に隣接した画素、および 1画素おいて離れた画素に色づきが生じてしまう。このよラな画像表示パネルの^答遅れに起因する色滲みゆゴーストの発生を防止するには、画像表示パネルにおいてサブフレーム画像の切り替えが行われるとき、麻答遅れが生じている画素領域で変調された光が被投影面に投影されないようにすれば良い。そのめには、麻答遅れが生じている期間だけ、例えば液晶シャツタゅメカニカルシャツタなどの遮光装置を用いて光路 (光源から被投影面までの光路）の一部を一時的に遮断するか、あるいは光源を一時的に消燈または減燈すれば良い。

画像表示パネルの麻答が遅れている期間だけではなく、画像表示パネルの表示タイミングと画像シフ卜のタイミングとがずれている期間においてち、同様の問題が生じる。そのため、このよなタイミングのずれが生じている期間、または、タイミングのズレが生じる可能性のある期間は、光路を遮断すれば良し、。

なお、上記のような遮光装置を特別に使用する代わりに、図 9の画像シフ卜素子を改良して画像シフ卜素子自身に「遮光機能」を付与しても良い。例えば図 1 3に示すように、ガラス板 20のうち画像表示パネルの^答遅れ期間ゆタイミングのズレが生じる期間に光束を横切る部分に遮光領域 2 1を配置すれば、図 1 2の色滲みやゴーストの発生を抑制し、より高品位の画像を得ることができる。扇型遮光領域 2 1の中心角は、画像表示パネルの J 答遅れの大きさ等に応じて決定される。遮光領域 2 1がガラス板 2 0の全体に占める割合が小さいほど、被投影面で表示される画像は明るくなる。

画像表示パネルの応答が始まってから終了するまでの期間に対する、画像シフトを開始してから次の画像シフ卜を開始するまでの期間の時間軸上における関係、すなわち、画像シフ卜期間のタイミングは、例えば図 1 1に示すよに調節されることが好ましい。すなわち、画像表示パネルの各画素領域が充分な明るさを示している期間に同期させて、画像のシフ卜を行うことが好ましい。

本実施形態では、画像表示パネルとして T N (ッイステッドネマチック）モードの液晶表示パネルを使用しているが、本発明はこれに限定されず、その他の様々なモードの液晶表示パネルを使用しても良い。より高速で廂答することができる表示パネルを採用すれば、画像シフ卜素子に設ける遮光領域の面積割合を小さくすることができるので、より明るい高品位画像を得ることが可能になる。

本実施形態の投影型画像表示装置によれば、各フレーム期間に 3つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフトさせながら合成するめ、従来のカラ一フィルタを用い単板式投影型画像表示装置と比較して' 光利用率が大幅に向上し、しかも、 3倍の解像度を実現できる。

なお、本実施形態では、画像表示パネルとして透過型の表示パネルを用いているが、図 1 4に示すような反射型の液晶表示パネルを甩 ( ても良い。図 1 4に示す反射型液晶表示パネルは、例えば特開平 9一 1 8 9 80 9号公報に開示されている。このような反射型の画像表示パネルを用いる場合、光源からの白色光をダイクロイツクミラーで分光する必要がな <、表示パネル上の透過型ホログラムが白色光を R、 G、および B光に回折 ·分光し、対 ¾する画素領域の反射電極（画素電極）に集光する。画素電極で反射されだ光は偏光成分の変化量に ¾じてホログラムを透過する。このような透過型ホログラムは、 R用ホログラフィ ·レンズアレイ層、 G用ホログラフィ ·レンズァレイ層、および B用ホログラフィ ·レンズアレイ層を積層することによって作製される。

なお、反射型の場合、反射電極の裏面側（下方）に卜ランジスタ領域を設けることができるので、サブフレーム画像の切り替えを画面一括で行う場合に好適である。

このように本発明では、画像表示パネルの各画素領域には常に同じ色の情報が表示されるが、選択されたサブフレーム画像をシフ卜させて投影させることにより、各画素領域がサブフレーム毎に異なる位置（画素）の情報を表示することができ、その結果として高い解像度が実現する。

(実施形態 2)

次に、本発明の第 2の実施形態を説明する。

本実施形態の投影型画像表示装置も、基本的に第 1の実施形態と同様の構成を有しており、主な相違点は、サブフレーム画像のシフ卜方法にある。従つて、以下におし、ては、この相違点のみを説明する。

実施形態 1の場合は、図 1 2に示すように第 n + 1番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像をシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレーム画像をシフ卜させる方向と同一であるが、本実施形態では、図 1 5に示すように第 n + 1番目のフレーム画像を構成するサブフレー厶画像をシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレーム画像をシフ卜させる方向と反対である。すなわち、第 n番目フレームでは、サブフレーム画像を下方向にシフ卜させ、第 n + 1 番目フレームでは、サブフレーム画像を上方向にシフ卜させる。しかも、本実施形態では、第 n + 1番目フレームの最初のサブフレーム画像と、第 n番目フレームの最後のサブフレーム画像とが被投影面の同一位置に投影される。また、本実施形態では、画像シフトの 1周期が 2フレーム期間に等しくなつており、しかも、その 2フレーム期間内に画像シフトは 4回しか生じていない。このため、画像表示パネルの ¾答遅れゆ画像シフ卜のタイミングのズレに起因して生じ得る画質劣化を低減することができる。ま、隣接画素以外に色づく画素がなくなり、色づく画素の発生するサブフィールドも実施形態 1の場合に比較して 3分の 2に減少し、ゴーストが発生することもなくなる

このように、フレームの切り替え時にサブフレーム画像をシフ卜させなし、ようにするためには、各フレーム内の最後のサブフレームと次のフレームにおける最初のサブフレームとで、画像シフ卜素子による光束への作用を同一条件にするか、画像シフ卜素子の動きを停止すれば良い。

このような画像シフ卜を行うための画像シフ卜素子の一例を図 1 6に示す。この画像シフ卜素子は、透明領域 A〜Fを有するガラス板 2 2を備えている。透明領域 Eおよび Fは、屈折率 1 . 49の F K 5ガラスから形成され、透明領域 Aおよび Dは屈折率 1 . 5了の B a K 4ガラスから形成され、透明領域 Bおよび Cは屈折率 1 . 64の S F 2ガラスから形成されている。各透明領域の厚さは、いずれも 2. O mmである。このような撬成の円盤状ガラス板 2 2を主面が光軸に対して 6 5 ⁰の度をなすようにする。そして、各透明領域が光路を横切るタイミングを、それに対 l するサブフレームに切り替わるタイミングと同期させてガラス板 2 2 を回転する。こうすることにより、透明領域 Eおよび Fに対して、透明領域 Aおよび Dでは 3 4. 〇 mだけ光路がシフトし、透明領域 Aおよび Dに対して透明領域 Bおよび Cでは 26. 6 i mだけ光路がシフ卜する。

透明領域 Fが例えば図 1 5に示す第 nフレームの最初のサブフレームに対しているとする。この場合、透明領域 Aは第 nフレームの次のサブフレー厶に対麻し、透明領域 Bは、第 nフレームの最後のサブフレームに対！^する。そして、透明領域 Cは第 n + 1フレームの最初のサブフレームに対応し、透明領域 Dは第 n + 1フレームの次のサブフレームに対麻し、透明領域 Eは第 n + 1フレームの最後のサブフレームに対^する。

透明領域 Bと透明領域 Cとは同一の屈折率および厚さを持っため、光路のシフト量も同一であり、図 1 5に示すように、対麻する 2つのサブフレーム画像の間ではシフ卜が生じない。同様のことが透明領域 Eと透明領域 Fとの間におし、てち生じる。

ここでは透明領域 Bおよび C、更には透明領域 Eおよび Fについて、説明の都合上、それぞれを 2つの領域に区分している（図 1 6では破線で区分している）が、実際には、それぞれを 1枚の連続した部材から構成することができる。従って、図 1 6の円盤状ガラス板 2 2は 4つの扇形透明部材を組み合わせて作製され得る。

本実施形態においても画像表示パネルの ^答遅れなどに起因して、画像シフ卜とサブフレーム切り替えとの間にタイミングのずれが発生し得る。そのため、図 1 了に示すように、ガラス板 2 2の適切な部分に遮光領域 2 1を設けることが好ましい。図 1了では、画像シフトを行うべき 2つの領域の境界 (透明領域 Aおよび Dの各々の両側）に遮光領域 2 1を設ければ良い。本実施形態でも、画像表示パネルとして T Nモードの液晶表示パネルを使用しているが、その他の様々なモ一ドの液晶表示パネルを使用しても良い。より高速で答することができる表示パネルを採用すれば、画像シフト素子に設ける遮光領域の面積割合を小さくすることができるので、より明るく高品位な画像を得ることが可能になる。また、本実施形態では画像表示パネルとして透過型の表示パネルを用いているが、例えば図 1 4に示すような反射型の液晶表示パネルを用いても良い。

本実施形態の投影型画像表示装置によっても、カラーフィルタ無しの画像表示パネルを用いて各フレーム期間に 3つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフトさせながら合成するめ、従来のカラーフィルタを用いた単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、しかも、 3倍の解像度を実現できる。

また、フレーム切り替え時にサブフレーム画像がシフトしないめ、前述した画像表示パネルの答遅れ等に起因する色滲みやゴース卜を大幅に低減することができる。

(実施形態 3 )

次に、本発明の第 3の実施形態を説明する。

本実施形態の投影型画像表示装置も、基本的には第 1の実施形態と同様の構成を有しており、主な相違点は、サブフレーム画像の構成およびシフ卜方法にある。以下、この相違点を説明する。

本実施形態では、図 1 8に示すように、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 2つであり、各サブフレーム画像は被投影面上の異なる 2 つの位置に順次表示される。そして、各フレームにおいて、第 1番目のサブフレーム画像における或る 1つの画素と、その近傍に投影される第 2番目のサブフレーム画像における 2つの画素との合計 3つの画素によって、被投影面上の 1つの画素を構成するようにしている。被投影面上の上記 1つの画素に隣接する他の 1つの画素については、これとは逆に、第 1番目のサブフレ —厶画像における 2つの画素と、第 2番目のサブフレーム画像における 1つ画素とを合成している。こうすることにより、被投影面中に形成される画像の解像度は幾分低下するが、各フレームを 2つのサブフレームで構成できる I め、画像表示パネルを高速で駆動する必要がなくなり、 ¾答遅れに起因する色滲みち低減される。

本実施形態では、被投影面上の 2つの異なる位置にサブフレーム画像を表示させるように構成された画像シフ卜素子を用いる。この画像シフ卜素子は、例えば、屈折率および厚さの少なくとち一方が異なる 2種類の透明領域を有するガラス板から構成される。

本実施形態でも、画像表示パネルとして T Nモードの液晶表示パネルを使用しているが、その他の様々なモ一ドの液晶表示パネルを使用しても良い。より高速で庙答することができる表示パネルを採用すれば、画像シフ卜素子に設ける遮光領域の面積割合を小さくすることができるので、より明る <高品位な画像を得ることが可能になる。また、本実施形態では画像表示パネルとして透過型の表示パネルを用いているが、例えば図 1 4に示すような反射型の液晶表示パネルを用いても良い。

本実施形態の投影型画像表示装置によれば、カラーフィルタ無しの画像表示パネルを用いて各フレーム期間に 2つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフ卜させながら合成するめ、従来のカラ一フィルタを用い単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、しかち、より高い解像度を実現できる。

(実施形態 4)

次に、本発明の第 4の実施形態を説明する。

本実施形態の投影型画像表示装置も、基本的に第 1の実施形態と同様の構成を有しており、主な相違点はサブフレーム画像の構成およびシフ卜方法にある。以下、この相違点を説明する。

本実施形態では、図 1 9に示すように、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 2つであり、各サブフレーム画像は被投影面上の異なる 3 つの位置に順次表示される。各フレームが 2つのサブフレームで構成できるため、画像表示パネルを高速で駆動する必要がなくなり、 ^答遅れに起因する色滲みも低減される。

本実施形態によれば、図 1 9に示すように、各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は 2つであるが、各サブフレーム画像は被投影面上の異なる 3つの位置に順次表示されるため、画像シフ卜の周期はフレー厶期間の 1 . 5倍となる。その結果、被投影面上の各画素において R、 G、および B の画素情報が重畳されるめに、実施形態 3の場合よりも高い解像度の画像を得ることができる。

本実施形態では、 2つのサブフレーム画像が、それぞれ、映像信号の原画フレームを構成するサブフレームに対しているが、映像信号の原画フレー厶を構成するサブフレームと各表示サブフレームの表示タイミングを正確に一致させる必要はない。映像信号の原画フレームを構成する最後のサブフレー厶の表示が終わっていないのに、次のサブフレームの表示タイミングになれば、残った原画フレームの映像信号を破棄して、新たな原画フレームを構成する最初のサブフレームを表示してゆけば良い。通常の映像では、フレー厶間またはサブフレーム間で、画像情報に大きな変化は生じないため、表示するフレームの周波数と原画フレームの周波数との間に差異が存在してち違和感なく表示を行うことが可能である。従って、本実施形態によれば、表示品質を大きく損なうことなく、装置構成を簡素化できる。

なお、第 3実施形態と異なり、本実施形態の画像シフ卜素子は被投影面上の 3つの異なる位置にサブフレー厶画像を表示するため、実施形態 1で用いた画像シフ卜素子をそのまま兩ぃ、その回転速度を 3分の 2に低減すれば良し、。

本実施形態でも、画像表示パネルとして T Nモードの液晶表示パネルを使用しているが、その他の様々なモードの液晶表示パネルを使用しても良い。より高速で^答することができる表示パネルを採用すれば、画像シフ卜素子に設ける遮光領域の面積割合を小さくすることができるので、より明る <高品位な画像を得ることが可能になる。まだ、本実施形態では画像表示パネルとして透過型の表示パネルを用いているが、例えば図 1 4に示すような反射型の液晶表示パネルを用いてち良い。

本実施形態の投影型画像表示装置によれば、カラ一フィルタを用いない画像表示パネルを用いて各フレーム期間に 2つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフ卜させながら合成するため、従来のカラ一フィルタを用い単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、しかも、より高い解像度を実現できる。

(実施形態 5 )

次に、本発明の第 5の実施形態を説明する。

本実施形態では、各フレーム画像を構成するサブフレー厶画像の数は 4つであり、各サブフレーム画像は被投影面上の異なる 3つの位置に順次表示され、各フレーム画像を構成する 4つのサブフレーム画像のうち 2つのサプフレーム画像は、被投影面上の同一位置に表示される。すなわち、本実施形態のサブフレームは、実施形態 1と同様に生成しサブフレームのデータのうち、各フレーム内での 2番目のサブフレームを最後にもう一度表示し、合計 4つのサブフレームから各フレーム画像を構成している。

以下、図 20を参照しながら、この点をより詳細に説明する。

本実施形態における画像シフ卜は概ね 1画素ピッチで行い、各フレーム内での第 2番目および第 4番目のサブフレーム画像を基準にして第 1番目および第 3番目のサブフレーム画像をそれぞれ上方向および下方向にシフ卜させている。すなわち、各フレームが 4つのサブフレームから構成され、 4回の画像シフ卜によって 1周期のシフトを行っている。

本実施形態では、フレーム単位を周期として画像の往復運動を行ろめ、常に 1画素単位で 3つの異なる位置へ画像をシフ卜させることが可能となる。そして、フレーム内においても、まだフレーム間でも、 1画素単位で常に画像のシフトを行うことができるため、図 20に示すようにゴーストの発生を防止できる。

更に図 2 1に示すように第 4番目の表示サブフレームを黒表示とすれば、各フレーム内での各色の表示回数が等しくなるめ、画素間の色バランスが良ぐなる。

各フレームを 5つ以上のサブフレーム画像から構成するようにしても良い。その場合は、各色の表示回数が各フレーム内で同じになるように、黒表示を行う複数のサブフレーム画像を各フレーム内に分散させることが好ましい。このように黒表示となるサブフレーム画像を各フレーム内に揷入する代わりに、被投影面上の同一位置に表示される 2つのサブフレーム画像が、輝度の低減されサブフレー厶画像から構成されるようにしてち良い。具体的には、各フレームにおける第 2番目および第 4番目のサブフレーム画像の合計光量が第 1番目または第 3番目のサブフレーム画像の光量と等しくなるよに、表示画像信号を補正するようにしても良い。そうすれば、各画素間の色バランスが良くなり、しかも、常に画素が表示されることになるため、チラツキ感も低減する。このような表示画像信号の補正量は、全画素、各フレー厶において、いつも同じ補正であるので、簡単な回路構成で実現できる。本実施形態で甩いる画像シフ卜素子は、図 2 2に示すよ oに、 4つの透明領域を有するガラス板 2 3から構成される。透明領域 Aは屈折率 1 . 49の F K 5ガラスから形成され、透明領域 Bおよび Dは屈折率 1 . 57の B a K 4ガラスから形成され、透明領域 Cは屈折率 1 . 6 4の S F 2ガラスから形成されている。透明領域 A〜Dの厚さは、いずれも 2. Ommである。ガラス板 2 3は、その主面が光軸に対して 6 5。の角度をなすようにして光路を横切り、透明領域 A〜Dの各がサブフレーム画像に対するように回転する。そして、透明領域 Bおよび Dに対して、透明領域 Aでは光束が上方に 3 4. 〇 mだけシフ卜し、透明領域 Cでは光束が 2 6. 6 mだけシフ卜する。

本実施形態でも、画像表示パネルとして T Nモードの液晶表示パネルを使用しているが、その他の様々なモ一ドの液晶表示パネルを使用しても良い。より高速で麻答することができる表示パネルを採用すれば、画像シフ卜素子に設ける遮光領域の面積割合を小さくすることができるので、より明るく高品位な画像を得ることが可能になる。ま、本実施形態では画像表示パネルとして透過型の表示パネルを用いているが、例えば図 1 4に示すような反射型の液晶表示パネルを用いても良い。

本実施形態の投影型画像表示装置によれば、カラーフィルタ無しの画像表示パネルを用いて各フレーム期間に 4つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフトさせながら合成するため、従来のカラ一フィルタを用いた単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、レかも、 3倍の解像度を実現できる。

このように本発明の投影型画像表示装置では、各フレーム画像を複数のサブフレーム画像に時分割し、それらのサブフレーム画像をシフ卜させながら重畳することにより、もとのフレーム画像を合成している。サブフレーム画像をシフ卜させるタイミングは、画像表示パネルでサブフレー厶画像を切り替えるタイミングに同期させて行うことが好ましい。

サブフレーム画像を切り替える方式には、大きく分けて 2種類ある。第 1 の方式は「線走査（ライン走査）方式」であり、この方式によれば、画像表示パネルにおいて行列状に配列した複数の画素領域を 1行まは数行毎に駆動し、画面の上部から下部に向けて垂直に新しいサブフレーム画像を表示していく。画面を幾つかにブロックに分けて行毎に走査する方法も「線走査方式」に含めることとする。これに対し、第 2の方式は「面（一括）書き込み方式」であり、この方式によれば、画像表示パネルにおいて行列状に配列し複数の画素領域の全てを一括的に駆動し、画面全体において同時に新しいサブフレーム画像を表示する。

本発明は走査方式の種類には限定されない。以下においては、まず「線走査方式」の実施形態を説明する。

(実施形態 6)

図 2 3 ( a) 〜（g ) は、画像表示パネルにおいてサブフレーム画像の切り替えが線走査によって行われる様子を示している。図 2 3 ( a ) は、表示パネルの第 1行目における画素領域のみが新しいサブフレーム画像（例えば第 2サブフレーム画像）の表示に切り替わった状態を示している。この時点では、第 2行目以降における画素領域は古いサブフレーム画像（例えば第 1 サブフレーム画像）の表示を継続している。図 2 3 ( b ) 〜（g ) では、 1 行ずつ走査線が画面下方に移動し、それに伴って新しいサブフレーム画像の表示エリアが拡大していっている。図 2 3 ( g ) では、第 1〜了行目の画素領域で新しし、サブフレーム画像が表示されている。

このように、通常の線走査で駆動する画像表示パネルでは、サブフレー厶画像の切り替えによって、新しいサブフレーム画像と古いサブフレーム画像との境界線が 1水平（1 H) 期間毎に移動してゆ <。この場合、図 1 1の電圧印加の開始時刻は走査線（行）毎に一定間隔でずれている。

従って、線走査で駆動する画像表示パネルを用いる場合は、各画素について、新しいサブフレーム画像の表示を開始するタイミングと、画像シフ卜素子による光路シフ卜を開始するタイミングとを同期させることが好ましい。そのためには、新しいサブフレーム画像の表示領域が増加する速度（走査線移動速度）と画像シフ卜素子によるシフ卜領域が増加する速度とがー致していることが好ましし。

以下、このような動作に好適な画像シフ卜素子の種の態様を説明する。本実施形態の画像シフ卜素子は、図 24に示すように、 6つの透明領域を有したガラス板 24から構成されている。透明領域 Aおよび Dは屈折率 1 . 49の FK5ガラスから形成され、透明領域 Bおよび Eは屈折率 1. 5了の BaK4ガラスから形成され、透明領域 Cおよび Fは屈折率" 1. 64の SF 2ガラスから形成されている。いずれも厚さを 2. Ommに統一した。

この画像シフト素子をガラス板 24の主面が光軸に対して 65。の度をなすように挿入することにより、透明領域 Aおよび Dに対して透明領域巳および Eでは 34. 0"ΓΤΊ、透明領域 Cおよび Fでは 26. 6 だけ画像がシフ卜した。各透明領域がそれぞれ表示サブフレームに対麻する。本画像シフ卜素子では、ガラス板 24の厚さを一定にしているだめ、高速でち静かに安定して回転する。

なお、前述の実施形態について説明し画像表示パネルの J 答遅れ等に起因する色の滲みを抑制するためには、図 25に示すように、各透明領域の間に遮光領域 21を設けることが好ましい。

また、図 9のガラス板 20と同様に、ガラス材料として安価な BK了ガラスのみを使用しても良い。その場合、各透明領域の厚さを比較的自由に選択できるため、より精度の高い画像シフ卜素子を安価に得ることができる。上記の画像シフ卜素子の改良例として、透明領域 Aおよび Dをガラス板 2 4の切り欠き部から構成し、残りの透明領域には屈折率が 1. 52の BK7 ガラスを用いても良い。この場合、透明領域 Bおよび Eの厚さを 0. 7mm、透明領域 Cおよび Fの厚さを 1. 4mmに設定し、画像シフト素子をガラス板 24の主面が光軸に対して 83. 8 °の角度をなすように挿入すれば、透明領域 A、 Dに対して透明領域 B、 Eでは 26. Oum 透明領域 B、巳に対して透明領域 C、でも26. Owmの画像シフトを実現できる。このよう構成を採用することで、画像シフ卜素子を軽量化できる。ま、透明領域 Aおよび Dに対 J するサブフレー厶画像は、ガラスを透過しないため、鮮明化されるとい 5効果ち奏する。

他の画像シフ卜素子として、 6つの透明領域を有するガラス板 24の構成を以下のようにしてち良い。すなわち、透明領域 Aおよび Dは屈折率 1 . 4 9の F K 5ガラスから形成し、その厚さを 2. 〇 mmとする。透明領域 Bおよび Eは屈折率 1 . 5 2の B K了ガラスから形成し、その厚さを 2. 0 9 m mとする。透明領域 Cおよび Fは屈折率 1 . 64の S F 2ガラスから形成し、その厚さを 2. O m mとする。この場合、このガラス板を光軸に対して 6 5 °の角度をなすように挿入すれば、透明領域 Aおよび Dに対して透明領域 Bおよび Eでは 2 5. 9 m、透明領域 Bおよび Eに対して透明領域 Cおよび Fでは 2 6. 8 mの画像シフトを実現できる。このように、比較的量産のしやすいガラス板を選択し、その厚さを調整することにより、透明領域間での厚さの差を比較的小さくしながら、精度のより高い画像シフ卜素子を安価に製造することが可能になる。

なお、上記画像シフ卜素子の主要部は、いずれちガラス材料から形成された透明板から構成されているが、本発明における画像シフ卜素子はこれに限定されない。光路の屈折を引き起こす透明材料であれば、プラステイク等の樹脂であって良し、。

以上説明してきよに、光軸に対して傾斜する透明板を用いサブフレーム画像の光路をシフ卜させるためには、屈折率および厚さの少なくとち一方が異なる複数の透明領域を有する透明板を作製すれば良い。透明板の厚さは、表面研磨やエッチングなどの技術によって容易に調整できる。

透明板の主面を光軸に対して 45〜8 5。の角度で傾斜させる場合、屈折率 1 . 45〜1 . 7程度の範囲から適切な値を選択して、必要な画像シフ卜量を実現することが可能である。このような屈折率を持つ透明板は、一般的なガラス材料から形成され得るので、安価に画像シフ卜素子を製造することができる。

透明板の主面を光軸に対して 6 6〜8 8 °の角度で傾斜させる場合、透明板の厚さを 0. 5〜2. O mm程度の範囲から適切な値を選択して、必要な画像シフト量を実現することが可能である。また、透明板の主面を光軸に対して 6 1〜8 0 °の角度で傾斜させる場合は、透明板の厚さを 0. 5〜2. O mm程度の範囲、屈折率を 1 . 45〜1 . 7程度の範囲から適切な値を選択して、必要な画像シフ卜量を実現することが可能である。

(実施形態了）

画面の垂直方向に線走査を行ラ場合、第 n番目のサブフレーム画像と第 n

+ 1番目のサブフレーム画像との境界部（画像切り替えの境界）は、図 26 に示すように、水平な線分によって表され、この線分が上方から下方に移動する。

上述したような回転板を用いて画像シフ卜を実行する場合、同じく図 26 に示すように、ガラス板 24において隣接する透明領域の境界線（画像シフ卜領域の境界）は 1点を中心にして回転するため、この境界線とサブフレー厶画像の切り替え部とが平行にならず、ずれる場合がある。このようなズレが生じると、シフ卜されるべきサブフレーム画像の一部が適確にシフ卜されず、また、シフ卜されるべきでない古いサブフレーム画像の一部がシフ卜されてしまうことになる。

このよ 5な弊害を排除するためには、実施形態 1にっし、て説明したように、種の方法を用いて上記タイミングのずれが発生する期間だけ画像表示パネルから出た光が被投影面に投射されないようにしても良い。

本実施形態では、上記の弊害を排除するめ、遮光部分を設ける代わりに、図 2了に示すような 3つの透明領域を有するガラス板 2 5から画像シフ卜素子を構成しており、このガラス板 2 5を駆動装置によって上下方向に往復移動させ、それにより画像のシフ卜を実現する。

本実施形態において、ガラス板 2 5の透明領域 Aは屈折率 1 . 4 9の F K 5ガラスから形成され、透明領域 Bは屈折率 1 . 5了の B a K 4ガラスから形成され、透明領域 Cは屈折率 1 . 6 4の S F 2から形成されており、各透明領域の厚さは何れも 2. 〇m mに設定されている。このよ 5なガラス板 2 4を主面が光軸に対して 6 5 °の角度をなすようにして光路に挿入すれば、透明領域 Aに対して透明領域 Bでは 3 4. O m 透明領域 Bに対して透明領域 Cでは 2 6. 6 mの画像シフトが行われる。 '

本実施形態によれば、ガラス板 2 5において隣接する透明領域の境界位置 (画像シフ卜領域の境界）と、画像切り替えの境界とを一致させることができる。そのため、新しいサブフレーム画像の情報を表示した画素が何れち適切なタイミングでシフ卜するめ、より色滲みの少ない画像を得ることがでさる。

なお、本実施形態の画像シフ卜素子を用いる場合であってち、画像表示パネルによっては、答遅れに起因する色滲み等の問題は生じ得る。そのような場合は、図 2了に示す各透明領域 A〜Cの境界部に遮光領域（不図示）を設けることが好ましし、。

本実施形態によれば、画像表示パネルの走査線と複数の透明領域の境界線とを略平行に維持しながら、画像の切り替えと同期させて画像シフ卜を行つている。このような画像シフトを実現するめ、本実施形態では、図 2了に示すようなガラス板 2 5を往復させが、各透明領域の境界線が画像表示パネルの走査線と∑P行な関係を維持できれば、他の手段を用いてち良い。例えば、図 2了に示す透明領域 A〜Cを別のガラス板 26から形成し、それらのガラス板 2了を図 2 8に示す駆動装置によって動作させてち良い。このような動作によっても、複数の透明領域の境界線を画像表示パネルの走査線と略平行な関係を維持させながら、線走査と同期して移動させることができる。また、透明領域 A〜Cに相当する透明板を同じ光路上に配置して、順次光路上に来るようにずらしながら回転させることによってち同様の効果を奏することができる。

(実施形態 8 )

次に、図 29〜図 3 1を参照しながら、画像シフ卜素子の他の実施形態を説明する。本実施形態の画像シフ卜素子は、被投影面上でのシフ卜量が異なるように設計され複数の微小プリズムまたは回折格子等から構成されており、この画像シフ卜素子を光路上に出し入れすることにより、画像シフ卜を行ラ。

まず、図 29を参照する。

本実施形態では、屈折率 n 1のガラスから形成された微小プリズム板のプリズム面が屈折率 n 2の樹脂材料によって覆われている。この微小プリズム板の非プリズム面（平滑面）に対して垂直に入射した光が角度 0 で光路変更するとき、被投影面上で 1画素分だけ画像がシフ卜するとする。更に、画像表示/ \°ネル 8上の画素領域のピッチを P、画像表示/ \°ネル 8の画素領域面とプリズム面（屈折面）との距離を Zとする。本実施形態では、 0 二 t a n一¹ ( PZ Z) となるように微小プリズム板の構造を設計する。

本実施形態では、微小プリズム板の材料として F K 5ガラスを用い、プリズム面の表面に U V硬化樹脂としてロックタイ卜社のロックタイ卜 3 6 3を用い、プリズム面側のレべリングを行っている。画素領域のピッチ Pを 26 m、距離 Zを 5mm、微小プリズムの傾斜角を θ₂ (二微小プリズムの傾斜面への光線の入射角）、微小プリズムで屈折後の光線の出射角を θ₃とすると、上記式よりが 0. 3。になる。

ここで、ガラスの屈折率が n1、樹脂の屈折率が n 2であるので、 02と 03の関係はスネルの法則（n1 ' s i n0₃二 n2 ' s i n0₂) に従い、また、 0₂ニ0₃+0₁の関係がぁる。このため、 FK5ガラスの屈折率が 1. 48了、ロックタイト 363の屈折率が 1. 520であることを考慮すると、微小プリズムの傾斜角 ₂を 13. 7 °にすれば、ピッチ Pに相当したシフト量を得ることができる。

なお、上記式を満足するように種々のパラメータを選択すれば、本実施形態の材料および数値に限定されない。また、樹脂でプリズム面をレべリングすることは不可欠のことではなく、省略しても良い。

図 29に示すプリズム板ゆ回折格子を画像シフ卜素子として用いる場合、画像表示パネル 8と画像シフ卜素子との間の距離が一定の距離 Zによって規定され、上述の光学設計が完了した後に、この距離を任意の大きさに変化させることはできない。

このよろな制約がなく、光路上の任意の位置に挿入できる画像シフ卜素子を得るには、例えば図 3〇に示すように、前述の微小プリズム板または回折格子を相互に対向させれば良い。一対の微小プリズム板の間、まは一対の回折格子の間をこれらの材料とは異なる屈折率 n 2を有する樹脂材料などで充填すれば良い。 2つの微小プリズム板を例えば SF 2ガラスから形成し、これら 2つの微小プリズムを例えばロックタイ卜社の UV硬化樹脂ロックタイト 363を用いて貼り合わせることができる。微小プリズム板間の距離 Z を例えば 1 mmにする。この場合、 SF2ガラスの屈折率が 1. 64、ロックタイト 3 6 3の屈折率が 1 . 5 2であるので、微小プリズムの傾斜角 0を 1 9. 6 °にすれば、光路のシフト量厶 Dが 2 6 程度になる。

被投影面上の異なる 3点間でサブフレーム画像を表示するには、図 2 9 図 3 0に示した素子を例えば図 3 1に示すように組み合わせた素子 27を作製すれば良い。この素子 2了は、領域 Aおよび領域 Bがそれぞれ異なるシフ卜量をもらすように設計されている。このような素子 2了を、或るサブフレーム期間では光路に挿入せず、他のサブフレーム期間では光路に揷入するように周期的に動作させれば、適切な画像シフトを実行できる。

上記の図 2 9および図 30の例では、図面の紙面内方向に光束のシフ卜が生じるが、シフ卜領域の境界線の移動方向と光束のシフ卜方向は独立に考えることができるめに、光束の移動方向は、図示されている例に限定されない。

なお、画像シフ卜素子を透過する光束は、透過する透明領域によって相互に異なる光路を経て被投影面に照射される。このため、画像表示パネルと被投影面との間の光路長がサブフレーム毎に変動し、各透明領域の全てに対) ¾ する画像について焦点を合わせることができなくなり、画質が劣化する。このような画質の劣化を防止するめ、画像シフ卜素子の透明板に起因する光路長の差を補償する透明板を光路に挿入し、画像シフ卜素子の透明板と同期させながら動作（回転または移動）させることが好ましい。そうすれば、各サブフレームで均質な画質を得ることができる。

(実施形態 9)

サブフレーム画像の切り替えが画像表示パネルの全画面内で略同時に行われる揚合、サブフレーム画像のシフ卜も画面全体で同時に行うことが好ましし。そうすることによって、サブフレーム画像の切り替えと画像シフ卜の間にタイミングのずれが生じにくく、画質の劣化が防止されるからである。このような画像シフトは、垂直ブランキング期間内に行うことが好ましい。ただし、画像表示パネルの JiS答の遅れを考慮し、サブフレーム画像の切り替え開始時点よりも遅れたタイミングで画像シフ卜を実行するようにしても良し。

以下、画面一括書込み方式の場合に好適に採用される画像シフ卜素子の構成を説明する。

まず、図 3 2および図 3 3を参照する。図示されている画像シフ卜素子は、画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子（液晶素子） g 1と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2 の素子（水晶板） g 2とを有している。本明細書において、「偏光方向」の語句は、光の電場べク卜ルの振動方向を意味する。偏光方向は、光の伝搬方向 kに垂直である。また、電場ベクトルと光の伝搬方 (¾ kの両方を含平面を「振動面」または「偏光面」と称することとする。

図示されている例では、画像表示パネルを出た光が垂直方向に偏光しているとする（偏光方向二画面垂直方向）。液晶素子 g 1の液晶層に電圧を印加していない場合には、図 3 2に示すように、画像表示パネルを出た光の偏光面は、光が液晶素子 g 1を透過する過程で回転しない。これに対し、液晶素子 g 1の液晶層に適切なレベル電圧を印加している場合は、図 3 3に示すように、画像表示パネルを出光の偏光面は液晶層によって 9 0 °だけ回転させられる。なお、ここでは、回転角度が 9 0 °の場合を例示しているが、液晶層の設計によっては、回転角度を任意に設定することが可能である。

水晶板 g 2は、単軸結晶（正結晶）であり、複屈折性を持っため、方位によって異なる屈折率を示す。水晶板 g 2は、その光入射面が入射光の光軸 (伝搬方向 kに平行）と垂直となるように配置されている。水晶板 g 2の光学軸は、図 32および図 33におし、て、垂直な面内に含まれてし、るが、水晶板 g 2の光入射面からは傾斜している。このめ、囡32に示すょラに、偏光方向が垂直な光が水晶板 g 2に入射すると、光は水晶板内で光学軸の傾きにじて、光学軸を含面内で屈折し、光は垂直方向にシフトする。この場合、水晶板 g 2の光学軸と入射光の光軸の両方を含む平面（以下、「主断面」と称する。）が入射光の偏光面と平行な関係にある。このよに偏光面が主断面に平行な入射光は、水晶板 g 2にとつて「異常光」である。

一方、図 33に示すよろに、偏光面が水平横方向の光が水晶板 g 2に入射すると、偏光面が水晶板 g 2の光学軸（まは主断面）と直交するため、光は屈折せず、光束のシフトも生じない。この場合、水晶板 g2に入射する光は、水晶板 g 2にとつて「常光」である。

このように、液晶素子 g1に電圧を印加するか否かによって、水晶板 g2 に入射する光の扁光方向を制御し、光束のシフ卜を調節することができる。ここで、今、水晶板 g 2の厚さを tとし、水晶板 g 2の異常光および常光の屈折率をそれぞれ、门^ぉょび0。₁とする。ま、光学軸が主断面内において入射面から 45。傾斜している場合、光束のシフ卜量は以下の式で表される。

t二 AD ' (2 · n_e1 · n₀₁) Z (n_e1 ²— n₀₁ ²)

この式から、光束のシフ卜量 ADと水晶板 g 2の厚さ tとは比例することがわかる。水晶板 g 2の厚さ tを調節することによって、サブフレーム画像のシフ卜量を任意の値に設定することができる。

本実施形態の画像シフ卜素子では、液晶層を一対の透明電極で挟み込み、それによつて適切な電圧を液晶層の全体に一括的に印加することができるようにしている。このため、この画像シフト素子を用いれば、画面一括書込みモードでも、適切な画像シフ卜を実現することができる。

なお、液晶素子に設ける電極構造を改良すれば、液晶層のうちの選択された領域のみに電圧を印加することができる。このような電極を有する液晶素子を使用すれば、前述した線走査方式で駆動される場合にち適用可能な画像シフ卜素子を構成することができる。

ま、本実施形態では、液晶素子に所定の電圧を印加したとき、入射光の偏光方向を 90 °回転させ、電圧を印加しないとき、偏光方向を回転させない例を説明しが、これらを反対の関係にしてもよい。

(実施形態 1 〇）

次に、図 34および図 3 5を参照する。図示されている素子は、液晶層 i 5と、この液晶層 i 5をさ挟む 2枚の透明基板とを有しており、一方の透明基板の液晶側表面に微小プリズ厶アレイが形成されている。より詳細には、本実施形態の画像シフト素子は、透明電極 i 1および配向膜 i 2で表面が覆われ微小プリズムアレイ i 3が形成され透明基板と、透明電極 i 1および配向膜 i 2で表面が覆われ透明基板とによってネマチック液晶層 i 5を挟んだ液晶素子である。液晶層 i 5はホモジニァス配向させられており、 2 つの透明電極 i 1の間に電圧が印加されると、図 3 4に示すように基板と垂直な方向に配向するが、電圧を印加しない状態では、図 3 5に示すようにホモジニァスな配向状態にある。電圧を印加しない場合における液晶層 i 5の屈折率を n _{e 2}、電圧を印加している場合における液晶層 i 5の屈折率を n。 ₂とする。本実施形態では、屈折率が n。₂に近い材料から微小プリズムァレィ i 3を形成する。

電圧を印加していないとき、液晶層と微小プリズムアレイ i 3との間に屈折率差が生じるため、微小プリズムアレイ i 3に入射した光束はスネルの法則に従って屈折する。これに対し、電圧を印加しているときは、印加電圧の大きさにじて液晶層と微小プリズムアレイ i 3との間の屈折率差が減少する。屈折率差の減少に伴い、微小プリズムアレイ i 3に入射した光束の屈折角度ち減少する。

微小プリズムの頂角を Θ₄とし、微小プリズムアレイ i 3の屈折率を n₂ とすると、液晶層 i 5に電圧を印加してないときの光束の屈折角 (5は以下の式で表される。

(3二 n _e2— n 2) θ 4

なお、屈折角を大きくするには、屈折率異方性の大きな液晶層を用いることが好ましい。

上記の素子を 2個組み合わせて図 36に示すように配置すれば、本実施形態の画像シフ卜素子が形成される。この画像シフ卜素子による画像のシフト量は、 2つの微小プリズムアレイ間の距離を Lとすると、以下の式で表される。

△ D二 L - t an d

本実施形態では、ガラス板の厚さを 0. 5mm、微小プリズムアレイ間隔を 1. Omm、微小プリズムの頂角 S₄を" ί 0 °とした上で、 Me r c k社製の品番 BL— 009の液晶材料を用いている。この場合、屈折率 n_e2は 1. 82、屈折率 n。₂は 1. 53であり、シフ卜量△ Dの範囲は〇〜50，了 Aimとなる。すなわち、本実施形態の画像シフト素子によれば、 2画素分程度のシフ卜が可能になる。

上記の微小プリズムアレイ i 3に代えて、所定の格子間隔を持つ回折格子を透明基板上に設けても良い。入射光の波長にじて適切な格子間隔を選択すれば、所望の回折角で光を回折させることがでぎる。

なお、画面一括書込み方式の場合でも、画像表示パネルの麻答遅れが生じると、前述の色の滲みゆゴ一ス卜の問題が発生する。故に、液晶シャツタやメカニカルシャッタ等の遮光装置を光路上に配置し、画像表示パネルにおける答の遅れが生じている間は、画像表示パネルから出る光を遮断することが好ましい。

なお、本実施形態の画像シフ卜素子についてち、その電極を複数の部分に分割し、分割された複数の部分を順次駆動する回路を設ければ、サブフレーム画像の切り替えを画面で順次行 5タイプの画像表示パネルと組み合わせることが可能になる。この場合、画像の切り替えが線走査によって行われる揚合だけでなく、複数行または複数列の画素からなるブロック単位で画像の切り替えが行われる場合にち適用可能である。

(実施形態 1 1 )

次に、図 3了を参照しながら、本発明による投影型画像表示装置のシステ厶の構成例を説明する。

本システムは、図 3了に示されるよに、主に、映像信号処理回路 1 00、照明光学系（光源など） 1 0 2、画像表示パネル（液晶表示素子） 1 04、画像シフ卜素子 1 0 6、画像シフ卜素子制御回路 1 0 8、および投影レンズ 1 1 0から構成されている。

照明光学系 1 〇2、画像表示パネル 1 〇4、画像シフ卜素子 1 0 6、および投影レンズ 1 1 〇については既に説明したので、以下においては、映像信号処理回路 1 0 0および画像シフト素子制御回路 1 08を中心にして各構成要素の関係を説明する。

本実施形態での映像信号処理回路 1 0 0は、入力信号選択回路 1 2 0、映像復調回路 1 2 2、 YZC分離回路 1 24、スケーリング回路 1 2 6、フレ一ムレ一卜変換回路 1 2 8、フレームメモリ回路" 1 3〇、システム制御回路 1 3 2、および色信号選択回路 1 3 4から構成されている。

入力信号選択回路"！ 2 0は、複数の種類の映像信号を受けとることができ、その映像信号の種類に麻じた処理を行う。映像信号には、 R、 G、 Bに分離された信号（R G B信号）、輝度信号 Yと色差信号 B— Yおよび R— Yに分離され信号（YZC信号）、色搬送波を色差信号で変調し色信号 Cと輝度信号 Yを周波数多重化し複合映像信号（コンポジッ卜信号）などがある。

YZC信号は、入力信号選択回路 1 2〇を経て映像復調回路 1 2 2で復調される。また、コンポジッ卜信号は、入力信号選択回路 1 2 0を経て YZC 分離回路 1 24で輝度信号丫と色信号に分離されてから映像復調回路 1 2 2 に送られ、復調される。映像復調回路 1 2 2からは、映像信号から復調された R G B信号が出力される。

入力信号選択回路 1 2 0に入力された R G B信号、および映像復調回路 1 2 2から出力され R G B信号は、スケーリング回路 1 26に送られる。スケーリング回路 1 2 6は、種々の入力信号の画素数を画像表示パネル 1 04 の画素数に変換する。フレームレート変換回路 1 2 8は、入力され映像信号のフレー厶レ一トを本システムの動作に適合したフレームレ一卜に変換する。

フレームメモリ回路 1 3〇は、 R信号、 G信号、および B信号の各々を格納する 3つのフレームメモリから構成されている。各フレームメモリから順次読み出されたデータは、色信号選択回路 1 3 4によって適切な順序で選択され、画像表示パネル 1 04の駆動回路部に送出される。画像表示パネル 1 〇4は、色信号選択回路 1 34から出力されたデータに基づいてサブフレー厶画像を表示する。

システム制御回路 132は、入力信号選択回路 120、フレームメモリ 1 30、色信号選択回路 134、および画像シフ卜素子制御回路 108の動作を制御する。

画像シフト素子制御回路 108は、システム制御回路 132から出力される信号に基づき、サブフレーム画像の表示と同期するように画像シフ卜素子 106の動作を制御する。

次に、図 38および図 39を参照しながら RGB信号のフレームメモリからのデータ読出しの手順を説明する。

フレームメモリへの信号書き込みのレー卜（周波数 f _{i n}) は入力信号に依存しているが、フレームメモリからの信号読み出しのレート（周波数 f 。 _ut) は、本システムのクロック周波数によって規定されている。周波数 f i 。は、例えば 6〇ヘルツ（Hz) であり、周波数 f 。_utは例えば 180Hz である。

システム制御回路 132から出力される制御信号に ¾答して、 R用フレー厶メモリ 13〇 aからは R信号が、 G用フレームメモリ 1 3 Obからは G信号が、 B用フレームメモリ 130cからは B信号が読み出される。これらの信号の読出しレートは、上述のように f 。_utであり、各フレーム期間に各フレームメモリ 130a〜130 cからの読み出し動作が繰り返して 3回実行される。

次に図 39を参照する。図示されているタイミングチヤ一卜は、図 6に示す 3種類のサブフレー厶画像を形成する場合に対麻している。図 39の最上部に記載されている数字は、原画フレームの走査線番号である。

画像表示パネルに第 1サブフレーム画像を表示するとき、各フレームメモリ 1 3〇a〜1 3〇。の走査線番号1に対麻するアドレスに格納されているデータが同時に読み出される。このタイミングでスター卜信号が出力されるため、画像表示パネル 1 04の線走査が開始される。各フレームメモリ 1 3 O a〜1 30 cから読み出されデータ（R、 G、および B信号）は図 38 に示す色信号選択回路 1 34に送られるが、色信号選択回路 1 34によって R信号だけが選択され、画像表示パネル 1 04に送出される。色信号選択回路 1 34は、 R、 G、および B選択信号にじて動作する R、 G、および B スイッチング素子を有しており、論理 H i g hの選択信号を受けとつ 7£スィツチング素子のみが入力信号を出力部に伝達する。図 3 9の例では、 R信号のみが選択され、画像表示パネル 1 0 4の第 1行目画素領域（R用画素領域）に与えられることになる。

1水平走査期間（1 H期間）の経過後、 R選択信号が論理 L o wに変化するとともに G選択信号だけが論理 H i g hに変化する。このめ、各フレー厶メモリ 1 3〇a〜1 3 0 cにおいて原画フレームの走査線番号 2に対 ¾するアドレスに格納されていたデータのうち、 G用フレームメモリから読み出され G信号だけが色信号選択回路 1 3 4を経て画像表示パネル 1 04に送られる。この G信号に基づいて、画像表示パネル 1 〇 4の第 2行目画素領域 (G用画素領域）の表示が実行される。

以下同様の手順によって、第 1サブフレーム画像のめのデータが順次生成され、図 6の右上に記載しているようなサブフレーム画像が画像表示パネルに表示されることになる。

第 2サブフレーム画像を表示する場合は、図 3 9に示すように、スター卜パルス信号および選択信号の印加タイミングを 1 H期間だけ遅らせる。すなわち、まず、原画フレームの走査線番号 2に対麻するデータのうち、 R用フレームメモリに格納されていた R信号が色信号選択回路 1 3 4によって選択される。そして、この R信号に基づいて画像表示パネル 1 04における第 1 行目画像領域（R用画素領域）の表示が行われる。以降、同様の動作が繰り返され、図 6に記載されているよラな第 2サブフレーム画像が画像表示パネル 1 04に表示されることになる。

第 3サブフレーム画像を表示する場合は、スタートパルス信号および選択信号の印加タイミングを更に 1 H期間だけ遅らせる。その結果、図 6に記載しているような第 3サブフレーム画像を表示することができる。

以上のょラにスター卜信号の印加タイミングをサブフレーム毎にずらす代わりに、フレームメモリの読出し開始アドレスを走査線番号 1 ~ 3に対^する複数のァドレス間で巡回させても良い。

ま、この例では、 R、 G、および B用画素領域の各を走査線に平行となるように配列した場合について説明しているが、本発明はこのょラなシステムに限定されない。上記の 1 H期間をドッ卜クロックの周期に置きかえると、 R、 G、および B用画素領域の各を走査線に直交するように配列し R G B縦ス卜ライプ型画像表示パネルを用い場合のシステム動作に対する。

図 3 8の回路は、サブフレーム画像のデータを格納するめに特別のフレームメモリ備えてはいないが、そのようなフレームメモリを設けてサブフレー厶画像を一時的に記憶するようにしても良い。

(実施形態 1 2)

以下、 2枚の画像表示パネルを備えた投影型画像表示装置の実施形態を説明する。本実施形態の投影型画像表示装置は、図 40に示すように、光源 1 と、液晶表示パネル 1 8と、光源 1からの光を波長域に^じて液晶表示パネル 1 8の複数の画素領域の oちの対麻する画素領域に集光させる光制御手段と、液晶表示パネル 1 8で変調された光を被投影面上に投射する投影光学系とを備えている。更に、本実施形態の装置は、もう 1枚の液晶表示パネル 2 8を備えており、光源 1から出た白色光のうち特定波長域の光が液晶表示パネル 2 8に照射される。

本装置は、ダイクロイツクミラー 1 4〜1 6を備えており、ダイクロイツクミラ一 1 4によって選択的に反射された波長域の光は、ミラー 40で反射された後、液晶表示パネル 2 8に照射される。一方、ダイクロイツクミラー 1 5〜1 6によって反射された光は、波長域に^じて異なる角度で液晶表示パネル 1 8のマイクロレンズアレイ 1了に入射する。異なる角度でマイクロレンズ 1了に入射した光は、それぞれ異なる位置の対麻する画素領域に集められる。

第 1の液晶表示パネル 1 8で変調された光は、フィールドレンズ 9 a、画像シフト素子 1 0、偏光ビームスプリッタ（まはダイクロイツクプリズ厶） 42、および投影レンズ 1 1を透過し後、スクリーン 1 3上に投射される。これに対し、第 2の液晶表示パネル 2 8で変調された光は、フィールドレンズ 9 b、偏光ビー厶スプリッタ 4 2、および投影レンズ 1 1を透過し後、スクリーン 1 3上に投射される。

本実施形態では、他の実施形態について説明しだ方法と同様の方法により、第 1の画像表示パネル 1 8で変調された光を画像シフト素子 1 0によってシフ卜させる。第 1の画像表示パネル 1 8では、例えば Rおよび B色から構成された 2つのサブフレーム画像が表示され、サブフレーム画像間のシフ卜量はシフト方向に沿って測定しだ画素ピッチに略等しく設定される。各サブフレーム画像のデータは、図 4 ( b ) および（d ) に示される R画像フレームおよび B画像フレームのデータ（Rおよび B信号）を組み合わせることによつて作製される。

これに対し、第 2の画像表示パネル 28は、例えば G色のみから構成された画像を表示する。この画像は、図 4 ( c ) に示すようなパターンを有し、フレーム画像の全ての画素に関する G色のデータを反映している。

第 2の画像表示パネル 2 8では、サブフレームに分割して画像を表示する必要がなし、め、被投影面を照らす R、 G および B色光のバランスを適切なものするには、例えば第 1の画像表示パネル 1 8と第 2の画像表示パネル 2 8との間で輝度を補償するか、または表示期間を補償することなどが必要になる。例えば、第 2の画像表示パネル 2 8から出てスクリーン上に投影される画像の表示期間は、 1フレーム期間の約 2分の 1に限定されていても良いし、その代わりに輝度が低減されていても良い。

本実施形態によれば、第 1の画像表示パネル 1 8において R、 G、および B色のうちの 2色のみを表示する。残りの色については第 2の画像表示パネル 28で表示する。第 1の画像表示パネル 1 8では、各マイクロレンズが入射光を 2色に分離して対麻する画素領域に集光する。従って、マイクロレンズ 1了のピッチおよび焦点距離は、単板式マイクロレンズ 7のピッチおよび焦点距離に比べて 3分の 2にすることができる。

以上に説明してきように、本発明ではサブフレー厶画像をシフ卜して複数のサブフレーム画像を時間的に重積することにより、フレーム画像を得る。観察の視線が実質的に固定されている場合、図 4 1 ( a ) に示すように、 R G Bの画素の重畳が適確に達成される。しかし、図 4 1 ( b ) に示すように観察者の視線がサブフレーム画像のシフ卜に麻じて移動すると、観察者の網膜上では、あかもサブフレーム画像が充分にシフ卜していな ( ように時間的に重積されることになる。視線移動の速度がサブフレーム画像のシフ卜速度に近づくと、図 4 1 ( c ) に示すように、観察者にとっては、サブフレー厶画像のシフ卜速度が低下しているように見える。視線移動の速度とサブフレーム画像のシフト速度とが略等しくなると、サブフレーム画像がシフ卜していないよ oに見える。その結果、画像表示パネル上の画素配列が観察されるよラになり、画像表示パネルを構成する画素配列の程度に解像度が低下することになる。

このような現象は、視線移動方向および速度がサブフレーム画像のシフ卜方向およびシフ卜速度と略一致することによって起きる。このため、サブフレーム画像のシフ卜のパターンを工夫することにより、この現象の影響を低減することが可能になる。その低減の効果は、サブフレーム画像のシフト方向（例えば y方向）に沿った 1列の画素を、時間軸（t軸）に沿って並べた 2次元画素配列のパターンの空間周波数特性（周波数スペクトル）を調べることによって評価することができる。この 2次元的な画素配列は、 y軸方向に上下するサブフレームのシフトパターンを、縦軸が y軸で横軸が時間軸 ( t軸）の空間（y— t空間）において表現したちのである。被投影面上で y軸方向にシフ卜するサブフレーム画像の運動パターンを解析するために、 y一 t空間の画素配列に対して 2次元フーリエ変換を行ない、 y軸方向の空間周波数および t軸方向の空間周波数に関するスぺク卜ルを評価することが有効である。 y— t空間の画素配列は、画素が格子点上に規則的に並んだパターンを有しているため、その周波数スぺク卜ルはフーリエ空間（f y— f t空間）において実質的に局在点として表現される。

—例として、図 1 5に示されている y— t空間における画素配列をフ一リェ変換して得られたスぺク卜ルを図 4 2 ( a ) に示す。図 4 2 ( a) において〇印で示される各局在点は、 y— t空間における画素配列の空間周波数に対する。

図 1 5に示されるような比較的単調なパターンでサブフレーム画像をシフ卜する揚合、特定方向に特定速度で視線が移動しだとき、突然、前述し現象が生じる。これを避けるには、サブフレーム画像のシフ卜パターンを複雑にし、空間周波数を多数の成分に分散させる必要がある。具体的にいえば、 y— t空間内において、例えば赤（R) の画素が斜め右上がりに一直線に延びる配列よりも、 Rの画素が右上がりに並んだ部分と右下がり並んだ部分とが交互に含まれる配列の方が、画素配列の空間周波数が分散するため、好ましい。 y— t空間における画素配列の空間周波数が分散すると、フーリエ空間内におけるスぺクトルの局在点も分散することになる。

故に、フーリエ空間（f y— f t空間）における局在点が、より分散するように y— t空間における画素配列のパターンを決定すれば、上記現象が特定の視線移動速度で発生するという弊害を抑制しやすくなる。

ま、フーリエ空間における局在点が f y軸に対して対称的になるように y一 t空間における画素配列のパターンを決定すれば、上記現象が特定の視線移動方向で発生するとし、う弊害を抑制しゆすくなる。

更に、フ一リエ空間における局在点ができるかぎり f yく f tの領域内に位置するように y— t空間における画素配列のパターンを決定すれば、比較的遅い視線移動速度では上記現象が発生しにくくなる。

本発明では、 R G Bの 3つの画素が時間的に重豐されることにより、所望の色の画素が形成されるため、相互にシフ卜した 3つのサブフレーム画像の組み合わせが単位となって画像が構成されることになる。図 43は、それぞれが 3つのサブフレームから構成される 6種類のサブセッ卜 1 A〜3 Aおよび 1 B〜3 Bを示している。本発明で採用し得るシフ卜パターンは、図 4 3 の 6種類のサブセットを組み合わせることによって全て得られる。 6種類のサブセッ卜は、サブセット 1 A〜3 Aを含 Aグループとサブセット 1 B~ 3 Bを含 ¾ Bグループに分類される。 Aグループと Bグループは、シフ卜方向が反対（対称）の関係にある。例えば、サブセッ卜 1 Aでは、サブフレーム画像が 1画素ずつ + y方向にシフ卜しているが、サブセッ卜 1 Bでは、サブフレーム画像が 1画素ずつ y方向にシフ卜している。同様に、サブセッ卜 2 Aはサブセッ卜 2 Bと対称であり、サブセット 3 Aはサブセッ卜 3 Bと対称である。

後述する実施形態では、これらのサブセッ卜を適切に組み合わせてシフ卜パターンを構成し、観察者の視線移動による表示品位の低下を抑制しているなお、視線移動に伴う上記現象の影響は、画像表示パネルの画素配列をェ夫することによつても低減され得る。すなわち、この現象は、サブフレー厶画像のシフ卜と視線の移動が完全に一致した場合に最も顕著に発生するが、その場合、観察者には画像表示パネル上の実際の画素配列が観察されることになる。このため、画像表示パネル上の画素配列（X— y空間）をフーリエ変換して、フーリエ空間で評価することが可能である。具体的には、シフ卜方向に沿って R G Bの 3つの画素が直線的に配列されるという条件を満だしながら、画素配列（X— y空間）のフーリエ空間において、できるかぎり原点からより遠い所に局在点が存在する画素配列（X— y空間）を選択することが好ましい。そのような画素配列（X— y空間）を採用すれば、色毎の空間解像度が向上することになる。

これらのことを考慮し、サブフレーム画像のシフ卜パターンをより好ましいちのに改良した実施形態を以下に説明する。 (実施形態 1 3)

本実施形態の投影型画像表示装置は、基本的には、第 1の実施形態と同様の構成を有しており、主な相違点は、前記の現象を緩和し得るサブフレーム画像のシフトパターンを採甩した点にある。従って、以下においては、この相違点のみを説明する。

実施形態 1の場合は、 2に示すように第 n + 1番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像は 3つあり、それらをシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレーム画像をシフ卜させる方向と同一であるが、本実施形態では、図 44に示すように、サブつレ一厶画像のシフ卜パターンが 6つのサブフレーム画像（サブセッ卜 1 Aとサブセット 2 B) で 1周期となる。サブセット 1 Aとサブセット 2 Bを図 4 4に示すように組み合わせることにより、シフ卜パターンのづ周期は 2画素分のシフトを 2回（+ y方向と一 y方向の 2回）含んでいる。図 44におけるシフトパターンは、対 ¾するフーリエ空間では図 42 ( b ) に示されるようなスペクトルの局在点を有している。これを図 42 ( a) の場合と比較すると、同数のサブフレームからシフ卜パターンの 1周期が構成されているにもかかわらず、図 42 ( b ) に示される局在点の方が分散していることがわかる。その結果、本実施形態では、特定の視線移動方向および特定の移動速度で前記の現象が実施形態 1の場合よりち発生しにくくなる。また、 6つのサブフレームで 1周期を構成するため、 1周期は比較的短く、画像シフ卜素子の構成も比較的単純なちのとなる。

本実施形態で用いるサブフレーム画像のシフ卜パターンによれば、 1フレームを 2つのサブフレームで構成することも、 3つのサブフレームで構成することも可能である。このような画像シフ卜を行うめの画像シフ卜素子の一例を図 45に示す。この画像シフ卜素子は、透明領域 A〜Fを有するガラス板 2 2 eを備えてしヽる。透明領域 Aおよび Dは、屈折率 1 . 49の F K 5ガラスから形成され、透明領域 Bおよび Fは屈折率 1 . 5了の B a K 4ガラスから形成され、透明領域 Cおよび Eは屈折率 1 . 6 4の S F 2ガラスから形成されている。各透明領域の厚さは、いずれち 2. O mmである。

このような構成の円盤状ガラス板 2 2 eを主面が光軸に対して 6 5 °の角度をなすようにする。そして、各透明領域が光路を横切るタイミングを、それに対廂するサブフレームに切り替わるタイミングと同期させてガラス板 2 2 eを回転する。こうすることにより、透明領域 Aおよび Dに対して、透明領域 Bおよび Fでは 3 4. 〇 mだけ光路がシフ卜し、透明領域 Bおよび F に対して透明領域 Cおよび Eでは 2 6. 6 mだけ光路がシフトする。

透明領域 Aが例えば図 44に示す最初のサブフレームに対^しているとする。この場合、透明領域 Bは次のサブフレームに対廂し、透明領域 Cのあとも、順次対 ϋίしていく。

本実施形態においても画像表示パネルの麻答遅れなどに起因して、画像シフ卜とサブフレーム切り替えとの間にタイミングのずれが発生し得る。そのめ、図 1了に示すように、ガラス板 2 2の適切な部分に遮光領域 2 1を設けることが好ましい。図 1 7では、画像シフ卜を行ラベき 2つの領域の境界 (透明領域 Αおよび Dの各々の両側）に遮光領域 2 1を設ければ良い。

もちろん、画像シフト素子としては、他の実施形態に記載している画像シフ卜素子でち問題はない。

なお、本実施形態では、画像表示パネルの画素配列として、図 46のような画素配列を採用した。例えば、図 4了のような画素配列と、図 46の画素配列のフーリエ空間の様子を図 48 ( a) および（b ) にそれぞれ示す。図 48 ( a) の方がより原点から遠い所に局在点があるのが判る。これは、図 46と図 4了における、同じ色の画素を結んだ直線同士の間隔が図 46の方が狭い、すなわち、色別の空間周波数が高いことを示す。以上のことからわかるように、図 46に示すような画素配列を採用することにより、視線移動とサブフレーム画像シフ卜が略一致して画像表示パネルの画素配列が視認されるよ Οになつだとしても、画質への悪影響がより少なくなる。

本実施形態の投影型画像表示装置によってち、カラーフィルタ無しの画像表示パネルを用いて各フレーム期間に 3つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフトさせながら合成するため、従来のカラーフィルタを用い単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、しかも、 3倍の解像度を実現できる。もちろん、各フレー厶期間に 2つのサブフレーム画像を生成して、それらの画像を光学的にシフ卜させながら合成しても良い。動画像において若干の動きのぎこちなさはあるが、サブフレーム切り替えのレー卜がその分遅いため、液晶が充分に答し、より透過率の良し、状態を得ることができる。

(実施形態 1 4)

本実施形態の投影型画像表示装置も、基本的に実施形態 1 3と同様の構成を有しており、主な相違点は、サブフレーム画像のシフトパターンにある。従って、以下においては、この相違点のみを説明する。

実施形態 1 3の場合は、図 44に示すように、サブフレーム画像のシフ卜パターンの 1周期が 6つのサブフレーム画像（サブセッ卜 1 Aおよび 2 B) によって構成されていたが、本実施形態では、図 49に示すように、サブつレーム画像のシフ卜パターンの 1周期が 1 8のサブフレーム画像（6個のサブセット）によって構成されている。本実施形態では、サブセッ卜の Aグループからはサブセット 1 Aおよびサブセヅ卜 3 Aを選択し、サブセッ卜の B グループからはサブセッ卜 1 Bおよびサブセッ卜 2 Bを選択し上で、 Aグループのサブセッ卜と Bグループのサブセッ卜とを交互に配置している。 A グループのサブセッ卜と Bグループのサブセッ卜とを交互に配置することは、 + y方向へのシフ卜と一 y方向へのシフ卜を略等しい回数だけ交互に実行することを意味する。その結果、観察者が一方向へ視線を移動させとしても、その視線移動方向と画像シフ卜方向とがー致する可能性が半減するし、また、仮にそれらの方向が一致したとしても、一致している時間が 3サブフレーム期間を超えて連続することはない。

図 49のシフ卜パターンのフーリエ空間における様子を図 42 ( c ) に示す。図 42 ( b ) の局在点に比較して、図 42 ( c ) の局在点の方が更に分散していることがわかる。従って、本実施形態では、特定の視線移動速度で前記現象が更に発生しにくくなつて ( る。

なお、 1秒間に 6 0フレー厶の画像が表示される場合において、 1フレー厶を 3サブフレームから構成すると、 1サブフレームの期間は 1 / 1 8〇秒となる。本実施形態のシフ卜パターンの 1周期は、 1 8のサブフレームから構成されているめ、シフトパターンの 1周期は 1 Z 1 8〇秒 X1 8二 1 / 1 0秒となる。シフトパターンが 1 0 H zで繰り返されることによる表示への影響を肉眼で確認することはできなかった。 1 8を超える数のサブフレー厶からシフトパターンの 1周期を構成することも可能であるが、 1周期が長くなり過ぎると、シフ卜パターンの周期的変化を肉眼で確認することが可能になり、表示品位が劣化するおそれがある。このめ、シフ卜パターンの 1 周期は 1 8以下のサブフレームから構成することが好ましい。本実施形態で用いるサブフレーム画像のシフ卜パターンによれば、 1フレー厶を 2つのサブフレームで欞成することも、 3つのサブフレームで構成することも可能である。

本実施形態で好適に用いられ得る画像シフト素子の一例を図 5 0に示す。この画像シフト素子は透明領域 A〜Rを有するガラス板 2 2 kを備えている。透明領域 A、 D、 H、し、 Nおよび Pは、屈折率 1 . 4 9の F K 5ガラスから形成され、透明領域 B、 F、 I、 Κ、 Οおよび Rは屈折率 1 . 5了の B a K 4ガラスから形成され、透明領域 C、 E、 G、 J、 Mおよび Qは屈折率 1 . 6 4の S F 2ガラスから形成されている。各透明領域の厚さは、いずれも 2. O mmである。

このような構成の円盤状ガラス板 2 2 kを主面が光軸に対して 6 5 °の角度をなすよラにする。そして、各透明領域が光路を横切るタイミングを、それに対するサブフレームに切り替わるタイミングと同期させてガラス板 2 2 kを回転する。こうすることにより、透明領域 A、 D、 H、し、 Nおよび Pに対して、透明領域 B、 F、 I、 Κ、 Οおよび Rでは 3 4. Ο ΓΠだけ光路がシフトし、透明領域 B、 F、し K、 Οおよび Rに対して透明領域 C、 E、 G、 J、 Mおよび Qでは 2 6. 6 mだけ光路がシフトする。

透明領域 Aが例えば図 4 9に示す最初のサブフレームに対しているとする。この場合、透明領域 Bは次のサブフレームに対 ¾し、透明領域 Cのあとも、順次対 ¾していく。

(画像シフ卜素子の改良例 1 )

次に、画像シフト素子の改良例を説明する。

前述したように、液晶層を有する画像シフ卜素子は、画面一括書込み方式の画像表示パネルにも、ライン走査する方式の画像表示パネルのどちらにち好適に採用され得る画像シフト素子である。しかし、液晶層を有している以上、液晶に対する電圧印加時の^答特性（JiS答速度）が電圧 O N時と O F F 時で異なるため、答速度の差が画像シフ卜素子の麻答特性に影響を与えるすなわち、サブフレーム画像の切り替えと画像シフ卜のタイミングのずれにシフ卜方向によって差が生じ、画質の劣化を招いてしまう。

液晶層の前後を平行ニコルの偏光板で挟んで、電圧印加に対する透過率を測定し場合、図 5 1に示すように O N時と O F F時で液晶層の ¾答速度に違いがある。このため、被投影面上の或る位置から他の位置へサブフレーム画像をシフトさせる際、 O Nから O F Fへ変化させる場合と、〇「「から〇 Nへ変化させる場合との間で、液晶の状態変化に要する時間が異なることになる。

ここで、 2つの画像シフ卜素子を直列的に並べて画像シフトを行なう例を者える。そして、 2つの液晶層のうち、光入射側の液晶層に印加する電圧を O F Fから O Nにし、光出射側の液晶層に印加する電圧を O Nから〇F Fに切り替える場合を考える。この場合、光出射側の液晶の状態変化は、光入射側の液晶の状態変化よりも遅れることになる。その結果、ある時点では、光入射側の液晶がもラ〇(\1状態に変化したのに、光出射側の液晶では、まだ〇 Νから〇F Fに変化していない状況が発生し得る。図 5 2は、この状況を模式に示している。図 5 2の矢印は時間の経過を意味しており、図中の「〇 N」および「〇F F J の組は、光入射側（矩形内下部）および光出射側（矩形内上部）の液晶の状態がどのように遷移するかを示している。図 5 2に示されるように、液晶の ί答特性に起因して両方の液晶が〇 Νになる期間が存在する。両方の液晶が一時的に O Nになれば、そのときだけ、一時的に画像が 2重または 3重像に表示されるため、画質が著し <劣化してしまうおそれがある。

従って、 2つ以上の液晶層を用い、それぞれの液晶層に対する電圧印加伏態で 3つの異なる位置を選択する場合は、 O N— O F Fの遷移遅れが過渡的に生じても、画質が劣化しないようなシフト素子を駆動することが必要になる。

以下、上記の問題が生じないように改善された画像シフ卜素子の駆動方法を説明する

(実施形態 1 5)

本実施形態の画像シフト素子は、図 3 2 (まは図 3 3) に示されるような素子を 2つ用意し、この 2つの素子を図 5 3に示すように光路上に直列的に配置することで得られる。本実施形態では、複屈折性を有する結晶板 g 3 および結晶板 g 4を用いて画像シフ卜素子を構成する。この画像シフ卜素子によれば、光路上の光入射側および光出射側に位置する 2つの液晶層への電圧印加伏態にしたがって、被投影面上における 3つの異なる位置を選択することができる。選択される 3つの異なる位置は、第 1の液晶層（光入射側）に対する電圧印加状態（O NZO F F ) および第 2の液晶層（光出射側）に対する電圧印加状態（O N/O F F ) の組み合わせによって決定される。図 5 5は、光入射側と光出射側の液晶層に対する電圧印加状態における伏態変化の様子を模式的に示す。例えば、光入射側の液晶層に電圧卬加を行うか行わないかで 2つの状態があり、更に、それぞれの状態から、次に光出射側の液晶層への電圧印加伏態によって更に状態が細分化される。

ここで、光入射側の電圧印加の状態により、光出射側の液晶層に入る光の偏波面の方向が 9 0°変わるので、光入射側の電圧印加状態によって光出射側の電圧印加状態に対する状態変化がちょうど逆の関係になる。従って、光入射側と光出射側の電圧印加伏態の組み合わせに対する状態変化としては、図 55に示すように 2種類の組みが者えられる。

本明細書では、上記 2種類の組み合わせを、それぞれ、「TypeA」および「Ty oeB」と称することとする。そして、 3つの巽なるサブフレーム画像の位置を状態 A、 B、 Cで表現することとする。更に、 2つの液晶の電圧印加状態を表現するめ、例えば、光入射順の液晶の電圧印加状態が O Nで光出射側の電圧印加状態が OF Fの場合を、「ON ·〇F F」と標記することとする。

この場合、 TyoeAでは、「〇F F · ON」で状態八、「OFF *〇F F」まは「ON ·〇FF」で状態 B、「ON · ON」で状態 Cになる。 ― 方、 Ty peBでは、「OFF ' OFFJ で状態 A、「OFF · ON」まは「〇N ·〇N」で伏態 B、「ON · OFF」で状態 Cとなる。なお、ここで、状態 A、 B、および Cは、被投影面上における 3つの異なる位置のいずれに対していても良い。

今、 T y p e Aでは、状態 A 状態 Bの変化が行なわれ、 Type Bでは状態 B C間の変化が行なわれる場合を考える。 Ty peAでは、「OF F ·〇N」で規定される状態 Aと「ON ·〇FF」で規定される状態 Bとの間で遷移が生じるとする。また、 Ty peBでは、「OFF ·〇N」で規定される状態 Bと「〇N ·〇FF」で規定される状態 Cとの間で遷移が生じるとする。

この場合、図 51および図 52を参照しながら説明し液晶の答特性に起因して、 Ty pe Aでは、状態 A 状態 Bの変化が行なわれる過程で、一時的に両液晶層とも電圧印加された状態（「〇Ν · ON」状態）が存在することになる。同様に、 Type Bでは状態 B C間の変化が行なわれる過程で、一時的に両液晶層が電圧印加された状態（「〇Ν ·〇N」状態） ¾)存在することになる。「ΟΝ ·〇Ν」は、図 56の太矢印で示すように、 T y p e Aでは状態 Cを規定し、 Ty p e Bでは状態 Bを規定する。従って、 Ty p eAでは、伏態 A<→状態 Bの変化が行なわれる過程で、一時的に、状態 A および B以外の状態 Cのサブフレーム画像が表示されることになる。これは、表示品位を劣化させる。これに対し、 T y p e Bでは、伏態状態 Cの変化が行なわれる過程で、一時的に、状態 Bのサブフレーム画像が表示されるが、これは状態状態 Cの変化がやや遅く生じるだけで、他の伏態のサブフレーム画像が表示されるわけではない。

Ty p e Aにおける上記問題を解決するには、状態 Aから状態 Bへ、または、状態 Bから状態 Aへと変化させる揚合、「OF F ·〇F F」によって状態 Bを実現すれば、過渡的に状態 Gが生じることを防止できる。

次に、状態 Cから状態 Bに変化する場合を考える。この場合は、「〇N · ON」から「ON · OFFJ への変化と、「〇Ν · ON」から「OFF · O FF」への変化が考えられる。両液晶層の) iSi答特性差を考慮すれば、一般には、一方の液晶層に対する電圧印加状態だけを変化させることが望ましい。よって、「〇Ν · ON」から「〇N ·〇F F」への変化を選択する方が望ましい。しかし、状態 Bを「〇N ·〇F F」によって実現すると、状態 Bから状態 Aに遷移する際に前述の問題が発生することになる。故に、状態 Cから状態 Bへ変化する際に、その次に状態 Aに変化するならば、「〇F F · OF F」によって伏態 Bを実現する一方で、伏態 Bの次には状態 Cにま戻るならば、「〇N · OF F」によって状態 Bを実現することが好ましい。これにより、遷移過程における画質劣化を最低限に抑えることができる。

Ty p e Bにおいては、状態巳が「OF F ·〇N」で規定されるとき、状態 Bから状態 Cへ、または状態 Cから伏態 Bへ変化する過程で、 Ty pe A の場合と同様に、「ΟΝ ·〇N」の状態がある。しかし、「〇Ν · ON」の状態は、図 56に示すように、状態 Bが実現されるめ、 Ty peAの場合のような画質劣化は生じない。よって、 Ty peBの組み合わせであれば、し、ずれの遷移過程においても、 ^答特性差による画質劣化がない。

図 53に示す画像シフ卜素子によれば、光入射側の複屈折性を有する結晶板 g 3と出射側の複屈折性を有する結晶板 g 4の関係が正の複屈折性と負の複屈折性を有する関係であれば、 Type Aを実現できる。すなわち、図 5 9に示すように、光入射側（図中左側）と光出射側（図中右側）で光線のシフト方向を同じにしたとき、光入射側でシフ卜する光線と光出射側でシフトする光線の偏波方向が 90 °異なる関係であれば良い。一方、光入射側と光出射側とで結晶板 g 3および g 4の向きを一致させておけば、 T y p e Bが実現される。なお、本実施形態では、図 55における伏態 A〜Cが被投影面上におけるサブフレーム画像の上中下のシフ卜位置に対^する。

(実施形態 16)

本実施形態の画像シフ卜素子は、図 36に示される素子を 2つ用意し、この 2つの素子を図 54に示すように配置することによって得られる。

各液晶層への電圧印加の ON · OFFによって、画像シフ卜方向が決まる点では、本画像シフ卜素子は実施形態 15の画像シフト素子と類似している。図 5了および図 58を参照しながら本実施形態に特徴的な点を説明する。図 5了は、光入射側と光出射側の液晶層に対する電圧印加状態における状態変化の様子を模式的に示している。例えば光入射側の液晶層に電圧印加を行うか、または行わないことによって 2つの状態を取り、更に、それぞれの状態から、光出射側の液晶層への電圧印加状態によって細分化されだ状態が決定される。

ここで、図 5 2のように、両液晶層の電圧印加状態が変化する変化を図 5 了において太矢印で示している。一方、両液晶層に対する電圧印加状態が変化する過程で一時的に発生する「Ο Ν ·〇N」状態を図 5 8において太矢印で示す。

図 5了および図 5 8から明らかなように、本実施形態では T y D e Bの搆成を採用すれば状態遷移の過程で一時的に生じる変化の組み合わせが存在しない。すなわち、 T y p e Bの構成を採用することにより、遷移過程で別の状態が現れることを防止でき、画質劣化を招かないよにすることが可能になる。

次に、サブフレーム画像のシフト量を検討する。既に説明してきたように、表示パネルの麻答速度が遅い場合、画像のシフ卜と表示画像の切り替えとの間にタイミングのずれが生じる場合がある。このようなタイミングのズレが生じると、被投影面上に画像が 2重表示される。

図 43に示すサブセット 1 Aによれば、画像は 1画素ずつ順次 + y方向にシフ卜するめ、 1画素分だけ + y方向にシフ卜した画像が ¾答差に麻じてわずかに表示される。一方、図 43のサブセッ卜 1 Bによれば、 1画素分だけ一 y方向にシフ卜した画像が重なって表示される。すなわち、画像の輪郭ぼけは 1画素程度の領域に発生する。

これに対して、サブセッ卜 2八、 2 B、 3 A、および 3 Bは 2画素の画像シフ卜を含ため、それぞれ、 2画素分シフトした画像が重なって表示されることになる。この結果、 2画素分の領域で輪郭のボケが観察されてしまう _c サブセッ卜間において 2画素分の画像シフ卜が生じる場合でも、同様の輪郭のボケが生じ得る。このような輪郭のボケを抑えるには、連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜鼉をできるため少なくすることが好ましい。また、視線移動方向および速度がサブフレーム画像のシフ卜方向およびシフ卜速度と略一致することによって生じる前述の問題を解決するには、シフ卜パターンの 1周期に含まれるシフ卜位置の数を増加させることが好ましい。

ここで、今、シフ卜方向に沿って 1画素おきに輝度が大きく変化する画像を考える。このような画像には、例えば横縞、斜め線、クロス八ツチなどを含¾画像などが含まれる。このよ Oな画像が複数のシフ卜量（例えば 1画素分のシフト量と 2画素分のシフト量）でシフ卜すると、常に略 1画素分のシフト鼉だけで画像がシフ卜する場合に比べて表示品位に差が生じる。図 60 は、上記の画像がシフ卜するパターンを示している。図 6 0の例では、複数のシフ卜量（1画素分のシフ卜量と 2画素分のシフ卜量）で画像がシフ卜している。このように 2種類のシフト量で画像かシフ卜すると、ある着目する画素における明暗の繰り返し周期が一定ではない。

サブフレーム画像は映像信号のフレーム周波数の 2倍以上の周波数で切り替わるめ、明暗が短周期で繰り返されると、表示装置の液晶がサブフレーム期間内では充分に答しきれない。逆に、複数のサブフレーム期間にわつて、明または暗の期間が長く続けば、液晶が充分に廂答することができるその結果、異なるシフ卜量で画像シフ卜が起こると、着目する画素の明るさ (暗さ）がサブフレー厶によって巽なつてしまう。シフ卜量の差に起因して生じる画素の明るさ変化は、シフ卜パターンの周期で繰り返して発生するため、観察者は画像がチラチラしているように感じることになる。

これに対して、図 6 1は、上記の画像が常に 1画素のシフ卜量でシフ卜するパターンを示している。図 6 1に示すシフ卜パターンによれば、ある着目する画素における明暗の繰り返しは一定である。この場合、各サブフレーム期間内で液晶が充分には^答していないめに充分には明るく（暗く）ならない。しかし、規則的に明暗が繰り返されるめ、チラチラ感は発生しない。上記の考察から、 1回の画素シフト量を 1画素程度に維持することが好ましい効果をもたらすことがわかる。

以下、鮮明な画像を得るのに好適なシフ卜パターンを実行する実施形態を説明する。

(実施形態 1了）

本実施形態の投影型画像表示装置は、基本的には、第 1の実施形態と同様の構成を有しており、主な相違点は、より鮮明な画像を得るのに適したサブフレーム画像のシフ卜パターンを採用した点にある。従って、以下においては、この相違点のみを説明する。

実施形態 1の場合は、図 1 2に示すように第 n + 1番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像は 3つあり、それらをシフ卜させる方向は、第 n番目のフレーム画像を構成するサブフレーム画像をシフ卜させる方向と同一であるが、本実施形態では、実施形態 1 3と同じように、サブフレーム画像のシフトパターンが 6つのサブフレーム画像で 1周期となる。実施形態 1 3では、サブセット 1 Aとサブセッ卜 2 Bを図 44に示すように組み合わせることにより、 1周期のシフトパターンを構成し。その結果、このシフ卜パターンの 1周期は 2画素分のシフ卜を 2回（+ y方向と一 y方向の 2回）含んでいる。

これに対して本実施形態では図 6 2に示すシフ卜パターンを採用する。このシフトパターンの 1周期は、 6つのサブフレーム画像が同一直前上の 4つの位置をシフ卜するパターンで構成されており、また、各シフ卜の大きさは 1画素分である。

図 6 2に示すシフ卜パターンは、対応するフーリエ空間においては、図 4 4のシフトパターンと等価である。故に、図 6 2に示すシフトパターンのスベクトル局在点は、図 42 ( b ) に示されるものと同一である。すなわち、本実施形態によれば、実施形態 1 3による効果を得ることができる。更に、本実施形態によれば、輪郭のにじみを ±2画素分から ±1画素分に半減できるという効果が得られる。なお、 1フレー厶を 2つまは 3つのサブフレー厶に分割する場合でも、図 6 2のシフトパターンを採用することができる。このようなシフトパターンを実行するための画像シフ卜素子の一例を図 6 3に示す。この画像シフト素子は、透明領域 A〜Fを有するガラス板 2 2 e を備えている。ガラス材料として安価な B K 7ガラスのみを使用し、透明領域 Aは厚さが 0. 7 mm、透明領域 Bおよび Fは厚さが 1 . 4mm、透明領域 Cおよび Eは厚さが 2.1 mm、透明領域 Dは厚さが 2.8 mmで形成されている。各透明領域の屈折率は、いずれも 1 . 5 2である。

このような構成の円盤状ガラス板 2 2 eを主面が光軸に対して 8 3.8 ° の角度をなすよろにする。そして、各透明領域が光路を横切るタイミングを、それに対^するサブフレームに切り替わるタイミングと同期させてガラス板 2 2 eを回転する。こうすることにより、透明領域 Aに対して、透明領域 B および Fでは 2 6. Q mだけ光路がシフ卜し、透明領域 Bおよび Fに対して透明領域 Cおよび Eでは 2 6. 0 mだけ光路がシフトし、透明領域 Cおよび Eに対して透明領域 Dでは更に 2 6. 0 mだけ光路がシフ卜する。透明領域 Aが例えば図 44に示す最初のサブフレームに対¾iしているとする。この場合、透明領域 Bは次のサブフレームに対 ¾し、透明領域 Cのあとち、順次対麻していく。もちろん、画像シフト素子としては、他の実施形態に記載している画像シフ卜素子でも問題はない。

なお、本実施形態でも、画像表示パネルの画素配列として、図 46のような画素配列を採用し。従って、実施形態 1 3と同じく、視線移動とサブフレーム画像シフ卜が略一致して画像表示パネルの画素配列が視認されるよになったとしても、画質への悪影響がより少なくなる。

本実施形態の投影型画像表示装置によっても、カラーフィルタ無しの画像表示パネルを用いて各フレー厶期間に 3つのサブフレーム画像を生成し、それらの画像を光学的にシフトさせながら合成するため、従来のカラーフィルタを用いた単板式投影型画像表示装置と比較して光利用率が大幅に向上し、しかち、 3倍の解像度を実現できる。ちちろん、各フレーム期間に 2つのサブフレーム画像を生成して、それらの画像を光学的にシフ卜させながら合成しても良い。動画像において若干の動きのぎこちなさはあるが、サブフレー厶画像の切り替えレートがその分遅くなる^め、液晶が充分に麻答し、より透過率の良い状態を得ることができる。更に、画像シフ卜とサブフレームの切り替えとの間に生じするタイミングズレに伴う画像の輪郭のにじみち 1画素分以内の滲みに抑えることができる。

(実施形態 1 8 )

本実施形態の投影型画像表示装置も、基本的に実施形態 1 7と同様の構成を有しており、主な相違点は、サブフレーム画像のシフ卜パターンにある。従って、以下においては、この相違点のみを説明する。

実施形態 1了の場合は、図 6 2に示すようにサブフレーム画像のシフ卜パターンの 1周期が 6つのサブフレーム画像によって構成されていが、本実施形態では、図 6 3に示すように、サブフレーム画像のシフトパターンの 1 周期が 1 2のサブフレーム画像によって構成されている。

囡6 3のシフ卜パターンのフーリエ空間における様子は、図 6 2のシフ卜パターンのフーリエ空間における様子に比べて、局在点の方が更に分散する。従って、本実施形態では、実施形態 1 7に比べて、特定の視線移動速度で前記現象が更に発生しに <くなっている。

本実施形態で用いるサブフレーム画像のシフ卜パターンによれば、サブフレー厶間でシフ卜しないパターンが、必ず、偶数サブフレームから奇数サフフレームにわたってあるので、 1フレームを 2つのサブフレームで構成することも、 3つのサブフレームで構成することも可能である。

本実施形態で好適に用いられ得る画像シフ卜素子の一例を図 5 0に示す。この画像シフ卜素子は透明領域 A〜 Lを有するガラス板 2 2 kを備えている。ガラス材料として安価な B K了ガラスのみを使用し、透明領域 A、 Lは厚さが 0. 了 mm、透明領域 Bおよび B、 D、 I、 Kは厚さが 1 . 4mm、透明領域 C、 E、 H、 Jは厚さが 2.1 mm、透明領域 F、 Gは厚さが 2.8 mmで形成されている。各透明領域の屈折率は、いずれも 1 . 5 2である。このような構成の円盤状ガラス板 2 2 kを主面が光軸に対して 8 3. 8 ° の角度をなすようにする。そして、各透明領域が光路を横切るタイミングを、それに対 ¾するサブフレームに切り替わるタイミングと同期させてガラス板 2 2 kを回転する。こうすることにより、透明領域 A、 Lに対して、透明領域 B、 D、 Kでは 2 6. 0 mだけ光路がシフ卜し、透明領域 B、 D、 I、 Kに対して透明領域 ( 、 E、 H、 Jでは 2 6. O j^ mだけ光路がシフ卜し、透明領域 C、 E、 H、 Jに対して透明領域 F、 Gでち 2 6. O mだけ光路がシフ卜する。

透明領域 Aが例えば図 49に示す最初のサブフレームに対^しているとする。この場合、透明領域 Bは次のサブフレームに対麻し、透明領域 Cのあとも、順次対^していく。

(画像シフ卜素子の改良例 2)

次に、画像シフ卜素子の他の改良例を説明する。

前述したように、液晶層を有する画像シフ卜素子は、画面一括書込み方式の画像表示パネルにも、ライン走査する方式の画像表示パネルのどちらにも好適に採用され得る画像シフ卜素子である。

被投影面内における同一直線上の 3箇所でサブフレーム画像の位置がシフ卜する場合は、前述したよ Oに、 2つの画像シフ卜素子を光軸上に直接的に配列し、各々の画像シフト素子によりシフ卜量を略一致されぱ良い。

これに対し、被投影面内における同一直線上の 4箇所でサブフレーム画像の位置がシフトする場合は、上記 2つの画像シフ卜素子によるシフ卜量を異なるように設定すれば良い。

以下、このよろな画像シフ卜素子の駆動方法を説明する

(実施形態 1 9 )

本実施形態の画像シフ卜素子は、被投影面内における同一直線上の 4箇所でサブフレーム画像の位置を 1画素ずっシフ卜させることができ、図 6 2および図 64のシフトパターンを実現するのに好適に甩いられる。この画像シフト素子は、図 3 2 (または図 3 3) に示されるような素子を 2つ用意し、この 2つの素子を図 5 3に示すように光路上に直列的に配置して、それぞれの画像シフト量を変えることで得られる。

本実施形態では、複屈折性を有する結晶板 g 3および結晶板 g 4を用いて画像シフ卜素子を構成するめ、これらの結晶板の厚さを変えれば容易に画像シフ卜量を変更できる。この画像シフ卜素子によれば、光路上の光入射側および光出射側に位置する 2つの液晶層への電圧印加状態にしたがって、被投影面上における 4つの異なる位置を選択することができる。選択される 4 つの異なる位置は、第 1の液晶層（光入射側）に対する電圧印加伏態（〇N /O F F ) および第 2の液晶層（光出射側）に対する電圧印加状態（O NZ O F F ) の組み合わせによって決定される。

この場合のシフ卜の態様は、光入射側の画像シフ卜量が光出射側の画像シフ卜量を比べて大きいか小さいかによつて異なる。光入射側の画像シフ卜量が相対的には大きな場合が図 6 5に示され、光出射側の画像シフ卜量が相対的に大きな場合が図 6 6に示されている。図 6 5および図 6 6は、光入射側と光出射側の液晶層に対する電圧印加状態における状態変化の様子を模式的に示している。例えば、光入射側の液晶層に電圧印加を行うか行わないかで 2つの状態があり、更に、それぞれの状態から、次に光出射側の液晶層への電圧印加状態によって更に状態が細分化される。

ここで、光入射側の電圧印加の状態により、光出射側の液晶層に入る光の偏波面の方向が 9〇°変わるので、光入射側の電圧印加状態によって光出射側の電圧印加状態に対する状態変化がちょ 0ど逆の関係になる。従って、光入射側と光出射側の電圧印加状態の組み合わせに対する状態変化としては、図 6 5および図 6 6の各々の上下に示すように 2種類の組みが考えられる。ここでも、上記 2種類の組み合わせをそれぞれ「T y p e A」および「T y p e B」と称することとする。そして、 4つの異なるサブフレーム画像の位置を状態 A、 B、 C、 Dで表現することとする。更に、 2つの液晶の電圧印加状態を表現するため、例えば、光入射順の液晶の電圧印加状態が O Nで光出射側の電圧印加状態が〇F Fの場合を、「〇N · O F F」と標記することとする。この場合、図 65にぉける丁ソ 06 では、「〇FF ·〇N」で状態 A、「〇FF ·〇FF」で状態 B、「〇N ·〇FF」で状態 C、「ON ·〇N」で伏態 Dになる。一方、 Ty peBでは、「0 F F ·〇 F F」で状態 A、「〇FF · ON」で状態 B、「ON ·〇N」で状態 C、「〇N ·〇FF」で状態 Dとなる。なお、ここで、状態 A、 B、 Cおよび Dは、被投影面上における同一直前上の 4つの異なる位置のいずれに対していても良い。図 66 における場合も同様に考えることができる。

ここで、「ON ·〇F F」から「〇F F · ON」、まはた「〇F F ·〇 N」から「ON *〇FF」への伏態変化を考える。図 65の例では、「〇 N · OFFJから「OFF · ON」、または「0 F F · ON」から「〇N · OF F」への状態変化は、 TypeAでは、伏態 A 伏態 Cの変化に対) ^する。一方、上記伏態変化は、 TypeBでは、状態伏態 Dの変化に対麻する。同様に、図 66の例の場合、上記状態変化は Ty p e Aで状態 A 状態 Bの変化に対し、 Ty pe Bで状態状態 Dの変化に対応する。

以上の考察から、図 65の例では、「ON · OF F」から「OF F · O

N」、まは「〇F F · ON」から「〇N · OF F」への状態変化により、 2画素分のシフ卜が行なわれることがわかる。これに対して、図 66の例では、「〇N · OF F」から「〇F F ·〇N」、または「〇F F · ON」から「〇N · OFFJ への状態変化により、 1画素分のシフ卜が行なわれる。囡62および図 64のシフ卜パターンにおける画像シフ卜量は 1画素分であるため、図 65の構成では、「〇N ·〇FF」から「〇FF · ON」、および「〇F F · ON」から「〇N · OF F」への状態変化は生じない。その結果、画像シフ卜素子の ¾答遅れに起因する問題が回避される。

図 53に示す画像シフ卜素子を採用する場合、光入射側の複屈折性を有する結晶板 g 3と出射側の複屈折性を有する結晶板 g 4の関係が正の複屈折性と負の複屈折性を有する関係であれば、 Ty peAを実現できる。すなわち、図 59に示すように、光入射側（図中左側）と光出射側（図中右側）で光線のシフ卜方向を罔じにしとき、光入射側でシフ卜する光線と光出射側でシフ卜する光線の偏波方向が 90 °異なる関係であれば良い。一方、光入射側と光出射側とで結晶板 g 3および g4の向きを一致させておけば、 Ty pe Bが実現される。

更に、結晶板 g 3と g4の厚みを 2： 1の関係にすれば、それぞれの画像シフ卜素子の画像シフト量が 2： 1になる。そうすると、図 65および図 6 6におけるシフト位置 A、 B、 C、 Dが等間隔になり、 1画素ピッチでのシフ卜が可能となる。

(実施形態 20)

本実施形態の画像シフト素子も実施形態 16と同様に図 36に示される素子を 2つ用意し、この 2つの素子を図 54に示すように配置することによつて得られる。

各液晶層への電圧印加の ON · OFFによって、画像シフ卜方^が決まる点では、本画像シフ卜素子は実施形態 15の画像シフ卜素子と類似している図 6了および図 68を参照しながら本実施形態に特徴的な点を説明する。図 67は、光入射側と光出射側の液晶層に対する電圧印加状態における状態変化の様子を模式的に示す。例えば、光入射側の液晶層に電圧卬加を行ろか、まは行わなし、かによよって 2つの状態を取り、更に、それぞれの状態から、光出射側の液晶層への電圧印加伏態によって細分化からた状態が決定される。

ここでち、「〇N ·〇FF」から「〇FF · ON」、まは「OFF ·〇 N」から「ON ·〇FF」への状態変化する揚合を考える。図 67の例において、「〇N ·〇FF」から「〇FF ·〇N」、まだは「〇FF · ON」から「ON *〇FF」への伏態変化により、 Ty pe Aでは、状態 B ^状態 C の変化が生じ、 Ty peBでは状態 A 状態 Dでの変化が生じる。同様に、図 68の例においては、上記の状態変化により、 Type Aでは、状態 Β 状態 Cの変化が生じ、 Ty pe Bでは状態 A 状態 Dの変化が生じる。以上のことから、図 67および図 68の例では、丁乂 06 で1画素分のシフトが「ON · OFFJから「OFF ·〇N」、まは「〇FF ·〇N」から「ON · OF FJへの状態変化が生じ得るが、 Ty pe Bでは、 3画素分のシフ卜を行なう場合のみ、「ON ·〇FF」から「〇FF · ON」、または「〇FF ·〇N」から「〇N ·〇FF」への状態変化が生じる。

図 62および図 64のシフトパターンを採用する揚合、画素シフ卜量が 1 画素分であるため、 Ty peBの構成を採用すれば、遷移過程で別の状態が現れることを防止でき、画質劣化を招かないょラにすることが可能になる。以上、液晶表示素子（LCD) を画像表示パネルとして用いる投影型画像表示装置について本発明の各種実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されない。本発明は液晶表示素子以外の表示素子、例えば DMD (ディジタル ·マイクロミラー ·デバイス）等を画像表示パネルに用いる投影型画像表示装置にち適用可能である。

ま、本発明は直視型の画像表示装置にち適用可能である。この場合、力ラ一フィルタによってフルカラー表示を行うタイプの画像表示パネルを用いても良い。結像のめの光学系を用いない通常の直視型の場合、スクリーンなどの被投影面は不要であるが、接眼レンズを介して画像を見る直視型の揚合は、目の網膜が画像の被投影面として機能する。更に、本発明は、光源を別に必要としない自発光型の画像表示素子を画像表示パネルとして用いる直視型または投影型の画像表示装置に適用することも可能である。

また、画像シフト素子の実施形態としては、屈折部材によって光路を周期的に変化させる素子の例を説明してきたが、光源または光学系の少なくとも一部を運動させ、それによつて光路を変化させるちのであっても良い。例えば、図 1に示している投影レンズ 1 1を振動させても、画像シフ卜は可能である。

(実施形態 2 1 )

実施形態 1 1における投影型画像表示装置のシステム構成は、 3つのサブフレームメモリがそれぞれ 3種類の色に関するデータを記憶してい。実施形態 1 1では、各フレームを 2つのサブフレームから構成する揚合でち、常に 3色の画像データをフレー厶メモリに格納するめ、 3つのサブフレームメモリが必要である。本実施形態では、各フレームを 2つのサブフレームから構成する場合にメモリの使用効率を増加させることができるシステムを採用する。

図 6 9を参照しながら、本発明による投影型画像表示装置のシステムの構成例を説明する。

本実施形態も、主に、映像信号処理回路 1 0 0、照明光学系（光源など） 1 0 2, 画像表示パネル（液晶表示素子） 1 04、画像シフ卜素子 1 0 6、画像シフ卜素子制御回路 1 0 8、および投影レンズ 1 1 0から構成されている。

照明光学系 1 0 2、画像表示パネル 1 04、画像シフ卜素子 1 0 6、および投影レンズ 1 1 0については既に説明したので、以下におし、ては、映像信号処理回路 "1 0〇および画像シフ卜素子制御回路 1 〇8を中心にして各構成要素の関係は、実施形態 1 1と同じである。

本実施形態での映像信号処理回路 1 0 0は、入力信号選択回路 1 2〇、映像復調回路 1 2 2、丫 /C分離回路 1 2 4、スケーリング回路 1 26、フレ一ムレー卜変換回路 1 28、システム制御回路 1 3 2、色信号選択回路 1 3 40、フレームメモリ回路 1 3 0 0から構成されている。

システム制御回路 1 3 2は、入力信号選択回路 1 20、色信号選択回路 1 340、フレームメモリ 1 3 0〇、および画像シフ卜素子制御回路 1 0 8の動作を制御する。

画像シフ卜素子制御回路 1 0 8は、システム制御回路 1 3 2から出力される信号に基づき、サブフレーム画像の表示と同期するように画像シフ卜素子 1 0 6の動作を制御する。

本実施形態と実施形態 1 1との間にある主な相違点は、フレームメモリ回路 1 3 0〇および色信号選択回路 1 3 40の構成にあるので、以下、この点を説明する。

本実施形態では、図 6 9に示される色信号選択回路 1 3 40により R信号、 G信号、および B信号が適切な順序でフレームメモリ回路 1 3 00に格納される。画像表示パネル 1〇4は、フレームメモリ回路 1 3〇〇から送出されたデータに基づいてサブフレーム画像を表示する。

フレームメモリへの信号書き込みのレート（周波数 f i n ) は入力信号に依存しているが、フレームメモリからの信号読み出しのレー卜（周波数 f o u t ) は、本システムのクロック周波数によって規定されている。周波数 f i nは、例えば 6 0ヘルツ（H z ) であり、周波数 f o u tは例えば 1 8〇 H zである。システム制御回路 1 3 2から出力される制御信号に] S答して、 R信号、 G 信号、 B信号が、複数のフレームメモリに格納されていく。その際、各フレー厶メモリがサブフレーム画像のデータを格納する。このため、本実施形態では、 1フレームが 2つのサブフレームから構成されている場合、 2つのフレームメモリを備えておれば充分であり、 3つめフレー厶メモリは不要である。

これらの信号の読出しレー卜は、上述のように f o u tであり、各フレーム期間に各フレームメモリからの読み出し動作が繰り返して 2〜 3回実行される。

実施形態 1 1では、各色信号を合計 3つのフレームメモリに格納し後、色信号選択回路 1 34により、 3つのフレームメモリから順次必要な信号を読み出して各サブフレーム画像を生成している。しかし、上述のように本実施形態では、各色信号を色信号選択回路 1 340によってフレームメモリ回路 1 3〇0にマッピングし、対^するフレー厶メモリに各サブフレーム画像を格納する。各フレームメモリに記憶されサブフレーム画像のデ一タは順次読み出される。

上述しだように、 1つのフレームが 2つのサブフレームから構成される場合、実施形態 1 1の方式によれば、 1つのフレームに含まれるサブフレームの数とは関係なく、各フレームのすべてのデータを格納するため、各色信号用に合計 3つのフレームメモリが必要である。しかし、本実施形態によれば、サブフレーム画像をフレームメモ' Jに対して直接的にマッビングするめに、必要なサブフレーム画像のデータだけをフレームメモリ内に格納すれば良い。その結果、 1つのフレームが 2つのサブフレームから構成されている揚合は、フレームメモリの数まはメモリ容量が実施形態 1 1の 3分の 2ですおという利点がある。

(実施形態 22)

次に、液晶素子及び複屈折素子の組み合わせを少なくとち一組有する画像シフ卜素子を例にとり、画像の好まし ( シフ卜方向を説明する。

図 2に示すょラなマイクロレンズアレイを用いた単板式の投影型表示装置の場合、 RGBの色毎に画素領域に入射角度が異なる。このため、表示パネルから出て、画像シフト素子内に複屈折素子に入射する光の角度も RGB每に異なることになる。複屈屈折素子は、光入射面から傾斜し光学軸を有しており、光入射面に垂直に入射した光は、光学軸と入射光軸を含平面（主断面）に平行な方向にシフトする。この場合、画像シフ卜方向は、複屈折素子の主断面に平行である。しかし、 RGB毎に複屈折素子の入射面に对する入射角度が異なると、光のシフ卜方向またはシフ卜量が変化する。

まず、 RGBの色分離方向と画像シフト方向とがー致する場合を考える。この場合、 RGBの各色の光は複屈折素子の主断面に平行に入射するめ、光のシフト方向は RGBによって異ならないが、シフト量は変化する。シフト量の違いは僅かであり、無視できる。

次に、 RGBの色分離方向と画像シフ卜方向とがー致しない場合を考える。この場合、 RGB毎に画像シフトの方向がずれてしまい、その結果、各色の光が同じ場所で重積しないとし、う問題が生じる。故に、 RGBの色分離方向と画像シフ卜方向は、略一致させることが好ましい。

図 70に示すように、通常の表示画面は、短辺 S1が垂直方向（y方向）で長辺 S2が水平方向（X方向）となる長方形の形状を有しており、線順次走査の場合、走査線は表示画面の短辺方向（y) に沿って移動する。故に、 RGBの色分離方向了 0〇を表示画面の短辺方向（y) に一致させると、 R G Bの色分離方向 7 00、すなわち画像シフ卜方向が画面の短辺方向（y ) と一致することになる。このだめ、色分離のめのダイクロイツクミラーをより小さ <設計できるという利点がある。

(実施形態 2 3)

図了 1に示すよに、 φ行ニコル配置状態の偏光板（偏光子）了 0 1および偏光板（検光子）了 0 2の間に Τ Ν液晶 7 0 3を揷入し、電圧透過率特性を測定すると、図了 2に示すような結果が得られる。ここでいう「透過率」とは、液晶 7 0 3に入射する直線偏光の強度に対して、検光子 7 0 2を透過する直線偏光の強度比率である。

図了 2からわかるように、 Τ Ν液晶了 0 3に電圧を印加していないときでも、僅かながら光は透過し、数ボル卜程度の電圧を液晶層に印加したとき、光の透過量が極小值をとる。 Τ Ν液晶層了 0 3に電圧を印加していないときに生じる上記光の漏れは、 Τ Ν液晶における残留旋光分散のめ、 Τ Ν液晶 70 2に入射した直線偏光が僅かに楕円偏光化するめに生じる。楕円偏光成分を持つ偏光が複屈折素子へ入射すると、入射した光が常光と異常光に分離するめ、画像が二重になり、解像度が低下してしまうことになる。このような問題は、 Τ Ν液晶に固有ではなく、他の液晶でち生じ得る

本実施形態では、画像シフ卜素子内に液晶素子を O F F状態にする場合でも、液晶素子にゼロでないオフセット電圧を印加する点に特徴を有しているなお、本明細書では、偏光方向制御用の電圧が液晶素子に印加され、その結果として、液晶素子から出射し光の偏光面が電圧無印加の場合に比べて約 9 0 °回転するとき、「液晶素子は O N状態にある」と称することとするそして、液晶素子を「〇N状態」にするために必要な電圧の大きさ（絶対値）よりち充分に小さい電圧を液晶素子の液晶に印加し、その結果、液晶素子が「O N状態」にあるときに得られる出射光の偏光面に対して略直交する偏光面を持つ光が液晶素子から出射されるとき、「液晶素子は O F F状態にある」と称することにする。

前述した各実施形態では、液晶素子を「O F F状態」にするとき、液晶素子の液晶層に印加する電圧の大きさをゼロにしてし、。これに対して、本実施形態では、画像シフ卜素子内の液晶素子を「〇F F状態」にするときでも、ゼロでない値（例えば 2. 5ポルト）を有する電圧（オフセット電圧）を印加する点に特徴を有している。

なお、図了 3に示すように、オフセット電圧の好ましい値は、液晶の温度によって巽なる。投影型表示装置の場合、照度の高し、光が画像シフ卜素子に入射するため、液晶の温度が上昇しゆすい。このため、室温で最適化しォフセット電圧を液晶に印加しても、液晶の温度上昇によって楕円偏光成分が発生してしまう。このため、温度センサによって液晶素子の温度を測定し、測定された温度にじてオフセッ卜電圧の大きさを適宜制御することが好ましし。

オフセッ卜電圧の好ましい大きさは、図了 4に示すように、光の波長域によっても異なる。このため、人間の視覚に最も敏感な波長域に属する G光に関する値が最も小さくなるようにオフセッ卜電圧を設定することが好ましし。し、 R G Bの 3原色でそれぞれの値びの差が最も小さくなるようにオフセヅ卜電圧を設定してもよし、。

オフセッ卜電圧が液晶素子の温度に ίίϋίじて変化する際、オフセット電圧の値がゼロになる場合もあるが、本明細書では、このときの印加電圧も「オフセッ卜電圧」と称することとする。

(実施形態 24) 複屈折素子は、前述しように、その光学軸を含 ¾ 「主断面」内において、入射光線を常光と異常光に分離することができる。従って、複屈折素子へ入射する光の偏光方向が主断面に対して垂直であれば、常光線成分のみとなる。一方、複屈折素子へ入射する光の偏光方向が主断面に対して平行であれば、異常光線成分のみになる。液晶素子などを用いて、入射光の偏光方向を複屈折素子の主断面に対して垂直まは水平な方向にスイッチングすれば、複屈折素子の主断面内において、入射光線をシフ卜させることができる。

前述し実施形態 9に係る画像シフ卜素子は、画像を画面垂直方向にシフ卜させることができる。この画像シフ卜素子は、画面垂直方向まは水平方向に偏光方向を有する入射光を受けとり、そのような入射光のシフ卜動作を行っている。

しかし、表示パネルによっては、パネルからでた光の偏光方向が、表示画面の水平方向に対して 0 °まは 9 0 °を形成する場合だけではなく、 4 5 °を形成する場合がある。特に、マイクロレンズアレイを用いる単板方式では、色分離方向に広い視角を示すことが必要であるめ、液晶表示素子から出射する光の偏光方向を表示画面の水平方向に対して 45°方向に設定することが好ましい。

表示パネルから出た光の偏光方向が画面の水平方向に対して傾斜している場合でも、画像シフ卜素子により、画像を画面の垂直方向まだは水平方向にシフ卜させるべき場合がある。しかし、偏光方向が水平方向に傾斜した光が図 3 2などに示す画像シフ卜素子に入射すると、画像シフ卜素子内の複屈折素子に対して、常光成分および異常光成分の両方を含光が入射することになる。その結果、入射光線が 2本に分かれてしまといラ問題が発生する。このような問題を解決するだめ、表示パネルから出た光が画像シフ卜素子に入射するまでの間に、位相差板などによって上記光の偏光方向を回転させ、この偏光方向が複屈折素子の光学軸を含 δ面に対して 0 °まは 9〇 °の関係になるよろにすればよい。

しかしながら、位相差板によって偏光状態を調節する場合は、可視域全体、または、ある特定の波長域全体にわたって、偏光方向を同様に回転させる必要がある。実際の位相差板によると、可視域全域にわたって偏光方向を同じように回転させること困難であり、波長が中心波長から外れるにしたがって、楕円偏光化し、複屈折素子に対しては常光成分と異常光成分の両方が入射することになる。その結果、光線の一部が望まぬ方向にシフ卜してしまい、画像が二重になるため、解像度が低下する。

本実施形態の画像シフ卜素子では、上述のよな問題を解決するため、斜め方向に画像をシフトさせる複数の複屈折素子を組み合わせて用い、それによって画面垂直方向に画像をシフ卜させる。

図 7 5 ( a ) 〜（c ) を参照する。表示パネル 740から画面水平方向 (または垂直方向）に対して傾斜した偏光方向を持つ光（直線偏光）が出射され、第 1の素子（第 1液晶素子）了 4 1に入射する。第 1液晶素子 74 1 は、印加電圧に) ^じて入射光の偏光方向を 9 0 °回転させる伏態と、偏光方向を回転させない状態との間をスイッチングする。

本実施形態では、液晶素子了 4 1から出た光の偏光面に対して平行または垂直な光学軸を有する 2枚の複屈折素子了 4 2および了 44が配置され、 2 枚の複屈折素子 74 2および 7 44の間に第 2液晶素子 74 3が配置されている。第 2液晶素子了 4 3も、印加電圧に麻じて、入射光の偏光方向を 9 0 °回転させる状態と、偏光方向を回転させない状態との間をスイッチングする。本実施形態では、第 1液晶素子了 41に近い位置に置かれている複屈折素子（第 1複屈折素子） 742の主断面（光学軸と入射光線の光軸の両方を含平面）は、第 1液晶素子 741から相対的に遠い位置に置かれている複屈折素子（第 2複屈折素子）了 44の主断面と直交する関係にある。言い換えると、第 1複屈折素子 742の光学軸と第 2複屈折素子了 44の光学軸とは、入射光の光軸まわりに 90 ° (または一 90 °) 回転させた関係にある。第 1複屈折素子 742の主断面は、ある基準面（ここでは、「水平面」）に対して 0 °の角度を形成しており、第 2複屈折素子の主断面は、上記基準面に対して θ' ⁰ ( = θ ° + 90 °) の角を形成しているとする。いま、偏光方向が第 1複屈折素子の主断面に対して平行な光が複屈折素子 742に入射した場合を考える。この場合、入射光の光軸は、まず、第 1複屈折素子 7 42の光学軸に平行な方向（Θ方向）にシフトさせられる。そして、第 2複屈折素子 744にてよって偏光方向が 90。回転されられ後、第 2複屈折素子 744の光学軸に平行な方向（0' 方向）にシフ卜させられる。

ここで、第 1複屈折素子 742によるシフト量（移動距離）を aとし、第

2複屈折素子了 44によるシフ卜量（移動距離）を bとする。この場合、 a と bの関係が t an 0二 aZbを満足するとき、第 1および第 2複屈折素子 742および 744による最終的なシフ卜方向は上記基準面（二「水平面」）に対して垂直な方向（画面垂直方向）に一致する。このときの画面垂直方向における画像シフト量は、（a²+b²) の平行根に等しい。なお、距離 aおよび bは、それぞれ、第 1複屈折素子 742の厚さおよび第 2複屈折素子 744の厚さに比例した大きさを持つ。

上記実施形態では、 Θ。が 45 °である場合、 Θ, は 1 35。になる。このとき、 t an 45°二 a/b二 1の関係を満たせばよいので、同一材料からなる同一厚さの複屈折板を 2枚用いて第 1および第 2の複屈折素子を作製することができる。

なお、第 1の素子には、 T Nモードの液晶のほかに、垂直配向モード液晶、〇C Bモード液晶、強誘電液晶などを用いることができる。

表示パネル 740には、画面水平方向に対して斜めの方向に沿って同色の画素（例えば、 R色の画素）が配列されている場合がある。この場合、画像シフ卜方向は、同色の画素列に対して垂直な方向に一致させればよい。このよ Οな画像シフトは、同じ材料から構成され同一厚さの複屈折板を 2枚重ね、それらの光学軸の向きを一致させ（0二 θ ' )、同色画素列の向きと 0方向とが直交するように配置するとともに、第 2液晶素子による偏光方向のスイッチングを行わなければよい。この場合、 1枚の複屈折素子を用いてもよいし、また、第 2液晶素子了 4 3を取り除い構成を採用しても良い産業上の利用可能性

本発明の画像表示装置では、光源からの光を例えぱ(=1、 G、および Bの三原色の光束に分割し、それぞれの色の光束を画像表示パネルの対する画素領域に入射させることによって各画素領域で R、 G、および Bの変調を行う _c そして、画像表示パネルからの出射光の光路を時分割で順次切り替えながら、それに対させて表示画像を順次切り替えることによって、光の利用率を高めながら、高解像度のカラー画像表示を実現することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 光源と、

各が光を変調することができる複数の画素領域を有する画像表示パネルと、 '

前記光源からの光を波長域にじて前記複数の画素領域の οちの対 ¾する画素領域に集光させる光制御手段と、

前記画像表示パネルで変調され光によって被投影面上に画像を形成する光学系と、

を備え投影型画像表示装置であつて、

前記画像を搆成する各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、

前記画像表示パネルによって表示される前記複数のサブフレーム画像のうち選択されサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる画像シフ卜素子と、

を備え、

前記画像表示パネルの異なる画素領域で変調され異なる波長域に属する光で前記被投影面上の同一領域を順次照射する投影型画像表示装置。

2. 前記サブフレームの表示の切り替えは前記画像表示パネルの面書き込みによって行い、しかち、前記画像シフ卜素子によるシフ卜動作を前記切り替えに同期させて実行する、請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

3. 前記サブフレームの表示の切り替えは前記画像表示パネルの線走査によって行い、しかも、前記画像シフ卜素子によるシフト動作を前記切り替えに同期させて実行する、請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

4. 前記被投影面上における前記サブフレームのシフ卜方向は、前記画像表示パネルの走査方向と同一である請求項 3に記載の投影型画像表示装置。

5. 前記被投影面上における前記サブフレームのシフ卜方向は、前記画像表示パネルの走査方向と一致していない請求項 3に記載の投影型画像表示

6. 前記被投影面上において、前記サブフレーム画像の表示領域が増加する速度と前記画像シフ卜素子によるシフ卜領域が増加する速度とがー致している請求項 3に記載の投影型画像表示装置。

7. 前記画素領域の各行について、走査開始と前記画像シフ卜素子による光路シフ卜開始との間の時間間隔を可変とする請求項 3から 6のいずれかに記載の投影型画像表示装置。

8. 前記画素領域の各行について、走査開始と前記画像シフ卜素子による光路シフ卜開始との間の時間間隔が予め設定されている請求項 3から 6のいずれかに記載の投影型画像表示装置。

9. 前記画素領域の各行について、前記画像シフ卜素子による光路シフ卜の開始を走査開始よ Όち遅れて実行する請求項 8に記載の投影型画像表示 1〇. 第 n + 1番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向は、第 n番目のフレー厶画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向と同一である請求項"！に記載の投影型画像表示装置。

1 1 . 第 n + 1番目（nは正の整数）のフレーム画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向は、第 n番目のフレー厶画像を構成するサブフレーム画像を前記被投影面上でシフ卜させる方向とは反対であり、

第 n + 1番目のフレーム画像の最初のサブフレーム画像は、第 n番目のフレーム画像の最後のサブフレーム画像に対してシフ卜しない請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

1 2. 各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は、 2つであり、各サブフレーム画像は前記被投影面上の異なる 2つの位置に順次表示される請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

1 3. 各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は、 2つであり、各サブフレーム画像は前記被投影面上の異なる 3つの位置に順次表示され、前記サブフレーム画像のシフ卜の周期がフレー厶期間の 1 . 5倍である請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

1 4. 各フレーム画像を構成するサブフレーム画像の数は、 4つ以上であり、各サブフレーム画像は前記被投影面上の異なる 3つの位置に順次表示され、各フレー厶画像を構成する 4つ以上のサブフレーム画像のうち少なくとも

2つのサブフレーム画像は、前記被投影面上の同一位置に表示される請求項

1に記載の投影型画像表示装置。

1 5. 前記被投影面上の同一位置に表示される前記少なくとち 2つのサブフレーム画像は、黒表示のサブフレー厶画像を含んでいる請求項 6に記載の投影型画像表示装置。 1 6. 前記被投影面上の同一位置に表示される前記少なくとち 2つのサブフレー厶画像は、輝度が低減されサブフレーム画像を含んでいる請求項 6に記載の投影型画像表示装置。 1 7. 前記被投影面上でシフ卜する前記サブフレーム画像の運動パターンが周期性を有しており、前記運動パターンの 1周期が略 2画素ピッチの移動を少なくとち 2回含んでいる請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

1 8. 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、各々が順次表示される 3枚のサブフレーム画像の移動によって規定される 6種類のサブセッ卜から選択されだ偶数個のサブセッ卜の組み合わせから構成されており、前記 6種類のサブセッ卜は、移動方向に関して対称関係にある 2つの群のいずれかに属している請求項 9に記載の投影型画像表示装置。

1 9. 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、前記 2つの群の各から選択されたサブセッ卜を交互に含んでいる請求項"！ 8に記載の投影型画像表示装 ί

20. 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 1 8枚のサブフレーム画像の移動から構成されており、

前記 2つの群の各々から選択された 6個のサブセッ卜を交互に含んでいる請求項 1 8に記載の投影型画像表示装置。

2 1 . 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 6枚のサブフレーム画像の移動から構成されており、

前記 2つの群の各々から 1個づづ選択された 2個のサブセッ卜を含んでいる請求項 1 8に記載の投影型画像表示装置。

2 2. 前記被投影面上でシフ卜する前記サブフレーム画像の運動パターンが周期性を有しており、

前記運動パターンは、前記サブフレーム画像を同一直線上における 4っ以上の異なる位置にシフ卜させることを含請求項 1に記載の投影型画像表示

2 3. 連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜量は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定しだ画素ピッチの略 2倍以上にならない請求項 2 2に記載の投影型画像表示装置。

24. 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 1 2枚のサブフレーム画像から構成されており、

連続して表示されるサブフレー厶画像間のシフト量は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定した画素ピッチの略 2倍以上にならない請求項 2 2に記載の投影型画像表示装置。

2 5. 前記サブフレーム画像の運動パターンの 1周期は、順次表示される 6枚のサブフレーム画像から構成されており、

連続して表示されるサブフレーム画像間のシフ卜量は、前記被投影面上において前記シフ卜の方向に沿って測定し画素ピッチの略 2倍以上にならない請求項 2 2に記載の投影型画像表示装置。

26. 前記被投影面上における前記サブフレームのシフ卜量は、前記被投影面上において前記シフトの方向に沿って測定した画素ピッチの略整数倍である請求項 1から 2 5のいずれかに記載の投影型画像表示装置。

27. 前記画像表示パネルによって表示される前記サブフレーム画像が次のサブフレームに切り替わるとき、前記画像表示パネルによって変調された光が前記被投影面に達しないように前記光を遮断する請求項 1から 2 5のいずれかに記載の投影型画像表示装置。

28. 前記光制御手段は、前記光源からの光を、波長帯域に^じて、同一面内に含まれる異なる方向に向け、

前記画像シフト素子は、前記面に平行な方向に前記サブフレーム画像をシフ卜する請求項 1に記載の投影型画像表示装置。

2 9. 前記画像シフ卜素子による前記サブフレーム画像のシフ卜方向は、前記画像表示パネルにおける表示画面の短辺方向に一致している請求項 28 に記載の投影型画像表示装置。

3〇. 各々が光を変調し得る複数の画素領域を有する画像表示パネルを備え、前記画像表示パネルで変調された光によって画像を形成する画像表示装置であって、

前記画像を構成するフレーム画像のデータから複数のサブフレー厶画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、

前記画像表示パネルによって表示されだ前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像の光路をシフ卜させる画像シフ卜素子を備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域によって変調され異なる波長域に属する光を、前記サブフレームのシフ卜によって合成し、

前記回路は、前記フレーム画像を構成する第 1の色に関するデータを格納する第 1記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデ一タを格納する第 2記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータを格納する第 3記憶領域とを備え、

前記第 1記憶領域、第 2記憶領域、および第 3記憶領域の各々から読み出したデータを予め設定された順序で選択的に組み合わせることにより、前記複数のサブフレームの各のデータを生成する画像表示装置。

3 1 . 各が光を変調し得る複数の画素領域を有する画像表示パネルを備え、前記画像表示パネルで変調され Τά光によって画像を形成する画像表示装置であって、

前記画像を構成するフレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、

前記画像表示パネルによって表示され^前記複数のサブフレ一厶画像のうち選択されたサブフレーム画像の光路をシフ卜させる画像シフト素子を備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域によって変調され異なる波長域に属する光を、前記サブフレームのシフ卜によって合成し、

前記回路は、前記複数のサブフレーム画像のデータを記憶する複数の記憶領域を備えており、

前記複数の記憶領域には、前記フレーム画像を構成する第 1の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータとから構成されるデータが記憶される画像表示装置。

3 2. 第 1の波長域に属する第 1色用画素領域、第 2の波長域に属する第 2色用画素領域、および第 3の波長域に属する第 3色用画素領域が周期的に配列され光変調部を有する画像表示パネルを備えた画像表示装置であつて、

前記光変調部によって変調され光の光路を周期的にシフ卜させることができる画像シフ卜素子を更に備え、

前記光路を横切る或る仮想面上における第 1の画素の色は、第 1の期間に前記第 1色用画素領域で変調され 7ά光、第 2の期間に前記第 2色用画素領域で変調された光、および第 3の期間に前記第 3色用画素領域で変調された光によって規定され、

前記仮想面上において前記第 1の画素に瞵接する第 2の画素の色は、前記第 1の期間に前記第 2色用画素領域で変調された光、前記第 2の期間に前記第 3色用画素領域で変調され光、および前記第 3の期間に前記第 1色用画素領域で変調され光によって規定され、

前記仮想面上において前記第 2の画素に隣接する第 3の画素の色は、前記第 1の期間に前記第 3色用画素領域で変調された光、前記第 2の期間に前記第 1色甩画素領域で変調され光、および前記第 3の期間に前記第 2色用画素領域で変調された光によって規定される画像表示装置。

3 3. 画像表示パネルを有する画像表示装置によって表示されるフレーム画像を構成する第 1の色に関するデータを格納する第 1記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータを格納する第 2記憶領域と、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータを格納する第 3記憶領域とを備え回路装置であって、

前記第 1記憶領域、第 2記憶領域、および第 3記憶領域の各々から読み出しデータを予め設定され順序で組み合わせることによって、時分割表示されるべき複数のサブフレームの各々のデータを生成する回路装置。

34. 前記画像を構成する或る画素についての前記第 1の色に関するデ —タ、前記第 2の色に関するデータ、及び前記第 3の色に関するデータを前記複数のサブフレーム画像の各々に割り当てる請求項 3 3に記載の回路装置。

3 5. 前記複数のサブフレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を或る面上でシフ卜させることによって、画像表示パネルの異なる画素領域で変調された異なる波長域に属する光で前記面上の同一領域を順次照射させることができる請求項 3 3または 34に記載の回路装置。

36. 画像表示パネルを有する画像表示装置によって表示されるフレーム画像を構成する第 1の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 2の色に関するデータと、前記フレーム画像を構成する第 3の色に関するデータとから構成される複数のサブフレームを格納する複数の記憶領域を備えた回路装置であって、

前記第 1の色に関するデータ、第 2の色に関するデータ、および第 3の色に関するデータを予め設定された順序で前記複数の記憶領域に書き込み、各記憶領域のデータを順次読み出することにより、時分割表示されるべき複数のサブフレーム画像の各のデータを生成する回路装置。

3 7. 画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記光路を屈折によってシフ卜させる屈折部材と、

前記光路に対する前記屈折部材の相対的位置関係を周期的に変化させる駆動装置と、

を備えており、

前記屈折部材は、前記光路のシフ卜量が異なる複数の領域から構成されている画像シフ卜素子

3 8. 前記屈折部材は、屈折率および厚さの少なくとも一方が巽なる複数の透明領域を有する回転板から構成され、前記光路を斜めに横切る配置で回転可能に支持されており、

前記駆動装置は、前記回転板の複数の透明領域が前記光路を順次横切るように前記回転板を回転させる請求項 3 7に記載の画像シフ卜素子。

3 9. 前記屈折部材は、屈折率および厚さの少なくとも一方が巽なる複数の透明領域を有する透明板から構成され、前記光路を斜めに横切る配置で移動可能に支持されており、

前記駆動装置は、前記透明板の複数の透明領域が前記光路を順次横切るように前記透明板を移動させる請求項 3了に記載の画像シフ卜素子。 40. 画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の騙光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、

前記第 1の素子および第 2の素子を少なくとち 2組有し、前記光路上において直列的に配列されるように配置され、

前記 3つ以上の位置のラち瞵接する位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光入射側に配置された第 1の素子に対する電圧印加伏態の選択が、その次に前記サブフレーム画像をシフ卜させる方向によって異なることを特徴とする画像シフ卜素子。 4 1 . 画像表示パネルによって変調されたサブフレー厶画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の巽なる第 2の素子とを有しており、

前記第 1の素子および第 2の素子を少なくとも 2組有し、前記光路上において直列的に配列されるよ Οに配置され、

前記 3つ以上の位置のうちの中央部の位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光入射側に配置された第 1の素子に対する電圧印加の状態を、光出射側に配置された第 1の素子に対する電圧印加の伏態と罔じにすることを特徴とする画像シフ卜素子。

42. 画像表示パネルによって変調されだサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れた 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記光路上に配置される第 1の画像シフ卜部分および第 2の画像シフ卜部分を備え、

11】前記第 1および第 2の画像シフ卜部分は、それぞれ、前記画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有し、

前記第 1の画像シフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜量と、前記第 2の画像シフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜量が相互に異なる、画像シフ卜素子。

43. 前記光路上で光が先に入射する側に位置する前記画像シフ卜部分によるサブフレーム画像のシフ卜量は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する前記画像シフ卜部分によるサブフレー厶画像のシフ卜量の 2倍である請求項 42に記載の画像シフ卜素子。

44. 前記複数の素子を駆動する印加電圧の組み合わせは、 O Nから O F Fへの遷移と O F Fから O Nへの遷移を同時に含まない請求項 42まだは 4 3に記載の画像シフ卜素子。

45. 画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れだ複数の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の偏光方向を変調する第 1の素子と、光の偏光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、

前記第 1の素子は、電圧印加に麻答して光の偏光状態を切り替えることができる液晶素子を含み、

前記第 2の素子は、光の偏光状態に麻じて光軸位置をシフ卜させる光複屈折素子を含んでおり、

前記光の扁光状態を切り替えるために前記液晶素子に印加する複数レベルの電圧は、いずれもゼロでない値を有している、画像シフ卜素子。

46. 前記液晶素子は、前記複数レベルの電圧に含まれる第 1の電圧が印加されていとき、第 1の偏光を出射し、前記複数レベルの電圧に含まれる第 2の電圧が印加されとき、前記第 1の偏光に対して偏光面が実質的に 9 0 °回転し第 2の偏光を出射する、請求項 45に記載の画像シフト素子。

47. 前記第 1の電圧は、前記液晶素子の温度に)^じて制御されるオフセット値を有している、請求項 46に記載の画像シフト素子。 4 8. 前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する可視光の電圧透過率特性に基づいて設定されたオフセッ卜値を有している、請求項 46または 4 了に記載の画像シフ卜素子。

49. 前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する緑色光の電圧透過率特性に基づいて設定されオフセッ卜値を有している、請求項 46まは 4

7に記載の画像シフ卜素子。

5 0. 前記第 1の電圧は、前記液晶素子を透過する赤色光の電圧透過率特性、緑色光の電圧透過率特性、および、青色光の電圧透過率特性に基づいて最適化されたオフセット値を有している、請求項 46ま^は 47に記載の画像シフト素子。

5 1 . 画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れた複数の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の扁光方向を変調する第 1の素子と、光の扁光方向によって屈折率の異なる第 2の素子とを有しており、

前記第 1の素子は、第 1偏光変調素子と第 2偏光変調素子とを有し、かつ、前記第 2の素子は、第 1複屈折素子と第 2複屈折素子とを有しており、前記第 1偏光変調素子は、前記第 1複屈折素子に対する常光または異常光を出射し、

前記第 2偏光変調素子は、前記第 2複屈折素子に対する常光または巽常光を出射し、

前記第 1複屈折素子は、前記光路を含或る基準面に対して 0 °の方向に前記画像を距離 aだけシフ卜させ、

前記第 2複屈折素子は、前記基準面に対して °の方向に前記画像を距離 bだけシフ卜させ、

t a η Θ二 aノ bの関係が成立する画像シフ卜素子。

5 2. θ ' 。二 S ° + 9 0 °の関係が成立する請求項 5 1に記載の画像シフ卜素子。

5 3. θ °の関係が成立する請求項 5 1に記載の画像シフ卜素子。

5 4. 前記 0は 45である請求項 5 2まは 5 3に記載の画像シフ卜素子。

5 5. 画像表示パネルによって変調されサブフレーム画像の光路を周期的にシフ卜させ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れた 3つ以上の位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

偏光光に対して 2以上の異なる屈折率を示す液晶層と、

前記液晶層を挟 ¾ 2枚の基板と、

を有しており、

前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズムまたは回折格子が形成されてし、る画像シフ卜素子。

5 6. 前記微小プリズムまは回折格子は、前記 2以上の屈折率のうちの少なくとち 1つの屈折率と実質的に等しい屈折率を持つ材料から形成されている請求項 5 5に記載の画像シフト素子。

57. 前記液晶層および前記 2枚の基板を少なくとも 2組有し、前記組が前記光路上において直列的に配列され、

前記 3つ以上の位置のうちの隣接する位置に前記サブフレーム画像をシフ卜させる際、光出射側に配置され画像シフ卜素子に対する電圧印加の選択だけで前記サブフレーム画像をシフトさせることを特徴とする請求項 5 5に記載の画像シフ卜素子。

5 8. 光路上に直列的に配列された少なくとも 2組の画像シフ卜素子を備え、

各組の画像シフト素子は、それぞれ、 2つの変位素子を含み、

各変位素子は、偏光光に対して 2以上の異なる屈折率を示す液晶層と、前記液晶層を挟 ¾2枚の基板とを有し、前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズムまは回折格子が形成されており、同一の組内に含まれる基板に形成され前記微小プリズムまは回折格子の屈折角は相互に等しく、

前記光路上で光が先に入射する側に位置する組に含まれる基板に形成された前記微小プリズ厶まは回折格子による屈折角は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する組の基板に形成されだ前記微小プリズムまは回折格子による屈折角の 2倍である画像シフ卜素子。

5 9. 光路上に直列的に配列されだ少なくとも 2組の画像シフ卜素子を備え、

各組の画像シフ卜素子は、それぞれ、 2つの変位素子を含み、

各変位素子は、偏光光に対して 2以上の巽なる屈折率を示す液晶層と、前記液晶層を挟 ¾ 2枚の基板とを有し、前記 2枚の基板のいずれか一方の基板の液晶側表面には、微小プリズムまだは回折格子が形成されており、同一の組内に含まれる基板に形成された前記微小プリズムまは回折格子の屈折角は相互に等しく、前記光路上で光が先に入射する側に位置する組に含まれる基板の距離は、前記光路上で光が後に入射する側に位置する組の基板の距離の 2倍である画像シフ卜素子。

6 0. 画像表示パネルによって変調されたサブフレーム画像の光路を周期的にシフトさせ、それによつて、前記サブフレーム画像を或る面内の同一直線上における 1画素ピッチ以上離れ 4つの位置に選択的に振り向けることができる画像シフ卜素子であって、

前記光路上において直列的に配列された第 1のシフ卜素子および第 2のシフ卜素子を有し、

前記第 1のシフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜量は、前記第 1のシフ卜素子によるサブフレーム画像のシフ卜衋の 2倍に設定されている画像シフ卜素子。