WO2007116550A1

WO2007116550A1 - 画像表示装置

Info

Publication number: WO2007116550A1
Application number: PCT/JP2006/320645
Authority: WO
Inventors: Kazuya Yamanaka; Takeshi Nakane
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-10-18

Abstract

　規則的に配列された複数の画素を備え全画面の表示を一括で切り換え得る表示素子（１ｒ，１ｇ，１ｂ）と、表示素子（１ｒ，１ｇ，１ｂ）からの光の光軸を所定の方向に振動することにより画素の表示位置をシフトするものであり表示素子（１ｒ，１ｇ，１ｂ）に比して応答時間の長い画素シフトモジュール（５）と、画素シフトモジュール（５）による画素シフトに同期して表示素子（１ｒ，１ｇ，１ｂ）に異なる画素位置の画像を表示させるように制御するものであって表示素子（１ｒ，１ｇ，１ｂ）の表示切り換えのためのブランキング期間の中間のタイミングと画素シフトモジュール（５）の画素シフトの遷移期間の中間のタイミングとを基準信号に基づいて一致させるように制御するタイミング演算制御部（４２）と、を備えた画像表示装置。

Description

明細書

画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、画素シフトを行うことにより表示素子が備える解像度よりも高解像度の表示を行い得る画像表示装置に関する。

背景技術

[0002] 画像情報を表示する画像表示装置は、様々な分野で広く用いられており、大型の表示素子を備えた設置型の画像表示装置や、小型の表示素子をレンズで拡大して観察する画像表示装置など、種々のタイプのものがある。これらの内の、小型の表示素子をレンズで拡大して観察するタイプの画像表示装置は、例えば、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ（HMD)、電子ビューファインダ（EVF)等の商品にお！/、て、広く利用されている。

[0003] 一方、画像情報を入力するための画像入力装置であるデジタルカメラ等は、近年、高画素化が進んでいる。このような画像入力装置の高画素化に対応するために、画像表示装置にぉヽても高画素化が要望されて、る。

[0004] 上述したような小型の表示素子を用いた画像表示装置において、高解像度化を図るために画素数を多くしょうとすると、例えば、表示素子のサイズを大きくしながら画素数を多くするという対応をとることが考えられる。しかし、表示素子のサイズを大きくするためには基板面積を大きくする必要があり、また、画素数の増大は歩留まりの低下を招くために、このような手段をとつた場合には、表示素子を製造する上でコストアップが生じるのは避けられな力つた。

[0005] こうした背景の中で、安価に高解像度化を実現する技術として、小型の表示素子に表示する画像を画素ずらし、表示素子が備える解像度以上の解像度を得る技術が開発されている。

[0006] このような技術の例としては、複数の表示素子により表示される複数の画像を空間的に合成して表示するタイプのものや、表示素子からの光線を時間の経過に従って空間的にシフト (画素ずらし)するとともにそのシフト位置の情報を表示素子に表示するタイプのものなどがある。

[0007] 後者の画素ずらしによる高解像度化における画素シフト技術 (画素シフト手段）としては、偏光を 90度回転する Zしな、を選択的に動作可能な偏光スイッチング液晶と、偏光方向に依存して画素シフトの有無を発生する複屈折板と、を組み合わせて画素シフトを実現するようにしたものがある。

[0008] これらの内の偏光スイッチング液晶としては、例えば特開平 11— 296135号公報に記載されたような TN液晶を用いたものが挙げられ、安価でかつ安定した動作を得られるという利点を備えたものとなっている。この TN液晶は、偏光を 90度回転する Zしないを選択する動作を行うが、 TN液晶へ駆動電圧をオンするときと、 TN液晶への駆動電圧をオフするときとで、応答特性が異なることが知られている。そこで、制御時の遅延量をオンするときとオフするときとで異ならせることにより、画素シフトのタイミングを制御して、最適な画素ずらしを実現するようにして、る。

[0009] 一方、偏光スイッチング液晶としては、上述したような TN液晶以外にも、例えば特許第 3331575号に係る公報に記載されたような強誘電性液晶を用いたものがあり、この強誘電性液晶は、 TN液晶よりも高速な応答特性の液晶として知られている。この特許第 3331575号に係る公報に記載の光学装置は、表示素子として線 (点)順次走査型の表示素子を用いているが、線 (点)順次走査型の表示素子は、ライン毎に（一ライン内においてはさらに画素毎に)順に走査を行うために、表示素子における上部のラインと、中央部のラインと、下部のラインとでは走査されるタイミングが異なってしまい、画面全体を一斉に偏光スイッチングすると、後述するようなクロストーク (画素ずらし時のシフト前後の画素間の情報漏れ)が発生することが知られている。そこで、この光学装置では、偏光スイッチング液晶を 5分割して、表示素子の線順次走査のタイミングに合わせ、分割された偏光スイッチング液晶を順次駆動するようにしてヽる。上述したようなクロストークを防ぐためには、偏光スイッチング液晶を表示素子のライン数 (または画素数）と同数のセルに分割することが理想的であるが、該公報には、コストや実現性の観点から、偏光スイッチング液晶を 5分割する実施形態が説明されている（該公報の図 35〜図 39等参照)。

[0010] また、表示素子としては、上述したような線順次走査型の表示素子以外にも、例えば特開 2001— 356411号公報に記載されているような一括表示型の表示素子がある。この一括表示型の表示素子は、全画素画面が一括で切り換わるタイプのものである。一方、該公報に記載の画像表示装置においては、画素シフト手段として圧電素子を用い、表示素子を直接変位させる技術が用いられている。この圧電素子は応答性が高いために、表示素子を変位させる期間を、表示素子の画素のスイッチング期間（表示素子の画素の応答時間）よりも短くなるようにすることが可能となっている。こうして、該公報に記載の技術では、一括表示型の表示素子を用いて、特に画素ずらしの応答中（シフト中）のタイミング以外に表示を一括して切り換えることにより、クロストークの発生を防止するようにして、る。

[0011] ところで、例えば特開 2003— 315791号公報には、インテグレータロッドからの光束を表示素子へ導く光学系を備えた投影型映像表示装置が記載されている。

[0012] 上述した特開平 11— 296135号公報に記載されたような (安価な) TN液晶を偏光スイッチング (スイッチング)液晶として用いると共に、上述した特許第 3331575号に係る公報に記載されたような線順次走査型の表示素子を用いた場合には、クロストークを防ぐために偏光スイッチング液晶を表示素子の画素数にセル分割すると、コストの上昇を生じてしまうことになる。一方、コストと性能のバランスを考慮して偏光スイツチング液晶を 5つ程度のセルに分割した場合には、表示素子の表示と偏光スィッチング液晶のスィッチ動作とのタイミングが厳密には合致しなくなるために、各々のセル内でクロストークが生じてしまうことになる。し力も、このクロストークの量が、セル内における空間的位置で異なるという現象が発生してしまう。

[0013] この詳細について、図 20を参照して説明する。ここに、図 20は、線順次走査型表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スイッチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチャートである。

[0014] この図 20に示す表示装置は、偏光スイッチング液晶として上述した特開平 11— 29

6135号公報に記載されたような TN液晶を用いるとともに、この偏光スイッチング液晶を上述した特許第 3331575号に係る公報に記載されたように複数のセルに分割し、さらに、表示素子として該特許第 3331575号に係る公報に記載されたような線順次走査型の表示素子を用いたものを想定して!/、る。 [0015] なお、この図 20においては、画素シフト手段の構成が、本発明の実施形態に係る図 2に示したような、いわゆる 2点画素ずらし（図 20 (E)参照）の構成であることを前提としている。

[0016] 線順次走査型の表示素子は、図 20 (A)〜図 20 (C)に示すように、画面の上部から下部へ向力うにつれて、画素表示のタイミングが順次ずれて行く。ここに、図 20 (A) は偏光スイッチング液晶を分割して得られる複数のセルの内の 1つのセルの上部におけるある画素の表示タイミングを、図 20 (B)は該分割セルの中央部におけるある画素の表示タイミングを、図 20 (C)は該分割セルの下部におけるある画素の表示タイミングを、それぞれ示している。

[0017] ここで、偏光スイッチング液晶の各分割セルの駆動タイミングを、特開平 11— 2961 35号公報に記載されているように遅延調整して、各分割セルの中央部における画素表示のタイミングに合わせたものとする。

[0018] すると、図 20 (A)に示すように、分割セルの上部においては画素表示のタイミング力図 20 (D)に示す偏光スイッチング液晶の駆動タイミングよりも早くなり、画素位置 Aの情報を表示すべきタイミングに、画素位置 Bの情報を表示するタイミングが生じていることが分かる（クロストーク (情報漏れ) CT1の発生)。従って、画素情報を狙いの画素位置に表示することができず、解像度の劣化を生じたり、表示装置が色面順次表示方式である場合には偽色等の現象を引き起こしたりすることになる。

[0019] 同様に、図 20 (C)に示すように、分割セルの下部においては画素表示のタイミング力図 20 (D)に示す偏光スイッチング液晶の駆動タイミングよりも遅くなり、画素位置 Aの情報を表示すべきタイミングに、画素位置 Bの情報を表示するタイミングが生じて V、ることが分かる（クロストーク CT2の発生)。

[0020] こうして、分割セル内の上部と中央部と下部とではクロストークの発生の程度が異なることになり、単純に画面全体に画質の劣化が生じるのではなぐセル単位での面内ムラが生じることになる。

[0021] ところで、表示素子としては、液晶ディスプレイが使用されていることが多い。この液晶ディスプレイは、近年、高速応答のタイプのものが登場してきており、中には色面順次のものもある。そして、こうした高速応答のタイプの液晶ディスプレイの中には、画素ずらしに用いる偏光スイッチング液晶よりも応答速度の速、ものがある。

[0022] すなわち、近年の液晶ディスプレイは、フィールドシーケンシャル動作に対応したり、動画の見えを向上（動画が滑らかに見えるように）したりするために、 OCB (Opticall y Compensated Bend Mode)、 VA (Vertical Alignment)、 IP¾ (In- Plane- Switching) 等の、高速で動作するものが開発されている。従って、応答速度が速い表示素子を選択することが可能な環境が整いつつある。このような応答速度が速い表示素子に比べると、偏光スイッチング液晶に用いられている TN液晶は応答速度が相対的に遅いものとなる。

[0023] ところが、このような応答速度の速い液晶ディスプレイを表示素子として用いると、応答速度の遅い液晶ディスプレイを用いた場合に比して、上述したクロストークの量がかえって増大することになつてしまう。これについて、図 21を参照して説明する。ここに、図 21は、応答性が高い線順次走査型表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スイッチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチャートである。

[0024] この図 21に示す表示素子は、図 20に示した表示素子に比して、 1つの画素の濃度が変化するのに要する時間が短ぐ偏光スイッチング液晶の応答時間よりも短いことが分かる。

[0025] そして、線順次走査型の表示素子の応答速度が速くなると、図 20に示したものと比ベて、隣接する期間にはみ出してしまう情報量が多くなり、クロストークの影響を受ける部分が大きくなつて、ることが分かる。

[0026] すなわち、図 20に示した例と同様に、図 21 (B)に示す分割セルの中央部における画素の表示切り換えタイミングが、図 21 (D)に示す偏光スイッチング液晶の画素シフトタイミングと一致するように駆動するものとする。なお、ここでも、図 21 (E)に示すように、 2点画素ずらしを前提としている。

[0027] このとき、図 21 (A)に示すように、例えば分割セルの上部において、画素位置 A期間に、画素位置 Bに表示されるべき B情報がクロストークされ始める開始タイミング (クロストーク CT1が開始されるタイミング）は図 20に示したものと同一である力クロストーク状態が開始されて力画素位置 Bの画像情報が狙いの濃度状態になるまでの時間が短いために、 A期間にはみ出す B情報の量が多くなり、クロストークの発生量が図 20に比して増大していることが分かる。

[0028] 同様に、分割セルの下部においても、図 21 (C)に示すように、クロストーク CT2の量が増大している。

[0029] こうして、図 21に示したような応答速度の速い表示素子を用いると、同一の分割セル内におけるクロストークの面内ムラ力図 20に示したような応答速度の遅い表示素子を用いた場合に比して大きくなつてしまうことが分かる。

[0030] このように、近年の (偏光スイッチング液晶と比較して)応答速度の速、表示素子を用いることにより、面内ムラの程度がより画質の劣化として認識され易いことになつてしまってきている。

[0031] なお、クロストークについては、上述した特許第 3331575号に係る公報ゃ特開 20 01— 356411号公報などにぉヽても詳細に説明されて、るために、これ以上の説明は省略する。

[0032] また、上述した特開 2001— 356411号公報においては、画素ずらし素子として圧電素子を用いて、上述した一括表示型表示素子をメカニカルに駆動する構成を採用しているが、メカ-カルな駆動であるために、耐久性を確保することが困難であると考えられる。実際に、加速度の大きさによっては、表示素子の破損を招くことがあり得るようである。

[0033] そこで、電気光学的に画素ずらしを実現することができる画素ずらし素子を前提とし、さらに、こうした画素ずらし素子の中でも安価で安定的な使用実績のある TN液晶を用いることを考えてみる。すなわち、画素ずらし素子の偏光スイッチング液晶として T N液晶を用い、さらに、この TN液晶を上述した特開 2001— 356411号公報に記載されたような圧電素子を用いた場合と同様のタイミングで駆動することを考える。このときには、画素ずらしの応答中（シフト中）には画像を表示しないために、総時間に対する画像表示期間が短くなつて、明るい表示を行うことが困難となる。

[0034] 一方、上述した特許第 3331575号に係る公報に記載されたような強誘電性液晶を用いると、応答速度が速いという利点はあるものの、高価であり、かつ液晶の耐久性が未だ十分ではないために、現状では実用化が困難である。 [0035] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、クロストークや面内ムラの発生が少なヽ、高品質な画像を表示し得る安価な画像表示装置を提供することを目的としている。

発明の開示

課題を解決するための手段

[0036] 上記の目的を達成するために、本発明による画像表示装置は、規則的に配列された複数の画素を備え全画面の表示を一括で切り換え得る表示素子と、上記表示素子からの光の光軸を所定の方向に振動することにより上記画素の表示位置をシフトする画素シフトが可能であり該表示素子に比して応答時間の長い画素シフト手段と、上記画素シフト手段による画素シフトに同期して上記表示素子に異なる画素位置の画像を表示させるように制御するタイミング制御手段と、を具備したものである。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]本発明の実施形態 1において、応答性が高い一括表示型の表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スイッチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチャート。

[図 2]上記実施形態 1において、表示素子からの光を偏光スイッチング液晶により画素シフトする原理を説明するための図。

[図 3]上記実施形態 1における 3板式のプロジェクタの構成を示すブロック図。

[図 4]上記実施形態 1におけるシフト素子センサユニットの構成を斜め方向から示す図。

[図 5]上記実施形態 1において、画素シフトモジュールにより 4点画素ずらしを行う作用を説明するための図。

[図 6]上記実施形態 1において、一括表示型の表示素子と光源と偏光スイッチング液晶との駆動を示すタイミングチャート。

[図 7]上記実施形態 1にお、て、タイミング演算制御部によるタイミング制御処理を示すフローチャート。

[図 8]本発明の実施形態 2において、カラーホイールを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示すブロック図。 [図 9]上記実施形態 2にお、て、カラーホイールを用いた単板面順次式のプロジェクタの動作を示すタイミングチャート。

[図 10]上記実施形態 2において、 B色から R色に切り換わり始める直前のカラーホイールと表示素子との位置関係を示す図。

[図 11]上記実施形態 2において、 B色から R色に切り換わっている途中の中間位置におけるカラーホイールと表示素子との関係を示す図。

[図 12]上記実施形態 2において、 B色から R色に切り換わり終わった直後のカラーホィールと表示素子との位置関係を示す図。

[図 13]本発明の実施形態 3における LEDを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示すブロック図。

[図 14]上記実施形態 3における LEDを用いた単板面順次式のプロジェクタの動作を示すタイミングチャート。

[図 15]上記実施形態 4におけるカラーホイールを用いた 2板式のプロジェクタの構成を示す図。

[図 16]上記実施形態 4におけるカラーホイールを用いた 2板式のプロジェクタの動作を示すタイミングチャート。

[図 17]本発明の実施形態 5におけるカラーホイールとモノクロ反射型 LCDとを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示す図。

[図 18]本発明の実施形態 6におけるカラーホイールと DMD素子とを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示す図。

[図 19]本発明の実施形態 7における LED光源とモノクロ透過型 LCDとを用いて構成した接眼式の画像表示装置の構成を示す図。

[図 20]従来において、線順次走査型表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スイッチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチヤート。

[図 21]従来において、応答性が高い線順次走査型表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スイッチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチャート。 [図 22]本発明の実施形態 8における、カラーホイールと 2板式の反射型表示素子とを備えた画素ずらし方式のプロジェクタの構成を示す図。

[図 23]透過型表示素子を使用した 2板式の画像表示装置の従来の構成例を示す図

[図 24]反射型表示素子を使用した 2板式の画像表示装置の従来の構成例を示す図

[図 25]従来にぉ、て、色合成手段たる偏光ビームスプリツタカも P偏光の R色光と S偏光の B色光または G色光が出射される場合に、画素シフトによって色ずれが発生する様子を示す図。

[図 26]従来にぉ、て、色合成手段たる偏光ビームスプリツタカ S偏光の R色光と P偏光の B色光または G色光が出射される場合に、画素シフトによって色ずれが発生する様子を示す図。

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

[0039] [実施形態 1]

図 1から図 7は本発明の実施形態 1を示したものであり、図 1は、応答性が高い一括表示型の表示素子におけるあるセルの上部、中央部、下部の応答の様子と偏光スィツチング液晶の応答の様子とを対比して示すタイミングチャート、図 2は表示素子からの光を偏光スイッチング液晶により画素シフトする原理を説明するための図である。

[0040] まず、図 1および図 2を参照して、 TN液晶等の応答性の遅い偏光スイッチング液晶を用いながらクロストークを防ぐ原理にっ、て説明する。

[0041] 図 2は、画素ずらしを行う画素シフト手段を備えた表示系の基本的な構成を示している。なお、この図 2に示す画素シフト手段の構成例は、水平方向へのいわゆる 2点画素ずらしを行うものとなっている。

[0042] この表示系は、表示素子 1と、この表示素子 1からの光を画素シフトするための画素シフト手段と、を備えている。

[0043] ここに、画素シフト手段は、表示素子 1から入射して来る偏光光の偏光方向を制御する液晶部材である偏光スイッチング液晶 2と、この偏光スイッチング液晶 2からの偏光光の偏光方向に応じて画素シフトをする力しないかの何れかを行う複屈折板 3と、を有して構成されている。

[0044] ここに、偏光スイッチング液晶 2は、入射する偏光光の偏光方向を、該偏光スィッチング液晶 2に印加される電圧の有 (オン)無 (オフ）に応じて、回転しないまたは 90度回転する、という 2つの状態をスイッチング制御することが可能なものである。

[0045] また、複屈折板 3は、偏光スイッチング液晶 2から択一的に射出される 2種類の偏光方向の偏光光の内の、一方の種類の偏光方向の偏光光については画素シフトしてから、他方の種類の偏光方向の偏光光については画素シフトすることなぐ通過させるものである。具体的には、図 2 (A)に示すように、垂直方向の偏光方向の光が入射すると画素シフトせず (画素位置 A)、図 2 (B)に示すように、水平方向の偏光方向の光が入射すると表示素子の画素ピッチの半分の量だけ向力つて右方向に画素シフトする（画素位置 B)ように構成されている。なお、この画素シフトの量は、複屈折板 3の光軸方向の厚さを変更することにより、所望の量となるように設定することが可能である。また、図中においては、画素を容易に説明するためにモデルィ匕して示しているが、実際の画素の大きさ（開口率）は、画素ずらし後に重なるような大きさであっても、あるいは重ならな、大きさであっても、何れでも構わな、。

[0046] このような構成の本実施形態において、画素シフト手段を構成する偏光スィッチング液晶 2として、比較的応答速度の遅い TN液晶等を用いている。そして、このような応答速度の遅、画素シフト手段を用いた場合に生じる可能性のあるクロストーク（およびクロストークに起因する面内ムラ等）を減少させるために、表示素子 1として、応答速度の比較的速、一括表示型の表示素子を用いて、る。

[0047] そして、表示素子 1のブランキング期間の中間タイミング（図 1 (A)、図 1 (B)、図 1 ( C)参照）と、画素シフト手段 (偏光スイッチング液晶 2)の画素シフトの遷移期間の中間タイミング（図 1 (D)参照）と、を一致させるようにタイミング制御して、駆動を行っている（このような制御は、後で図 3に示すようなタイミング演算制御部 42により行われる。）。

[0048] このような画素シフト手段により画素シフトを行うときの作用は、次のようになつている。 [0049] 表示素子 1からは、垂直方向の偏光方向の光が射出されるものとする。

[0050] まず、偏光スイッチング液晶 2をオンして電圧を印加すると、表示素子 1からの偏光光は、図 2 (A)に示すように、偏光方向を変化されることのなくそのままこの偏光スイツチング液晶 2を通過する。そして、複屈折板 3は、画素シフトを行うことなく光線を通過させる。こうして、偏光スイッチング液晶 2がオンのときには、画素ずらしされていない画素位置 Aに光線が到達する（図 1 (D)および図 1 (E)も参照)。

[0051] 次に、偏光スイッチング液晶 2をオフして電圧の印加を止めると、表示素子 1からの偏光光は、図 2 (B)に示すように、偏光方向を 90° 回転されこの偏光スイッチング液晶 2を通過する。そして、複屈折板 3は、水平右方向に画素ピッチの半分の量だけ画素シフトし、光線を通過させる。こうして、偏光スイッチング液晶 2がオフのときには、画素ずらしされた画素位置 Bに光線が到達する（図 1 (D)および図 1 (E)も参照)。

[0052] このように、表示素子 1に画素位置 Aの情報を表示するとともに偏光スイッチング液晶 2の電圧の印加をオンすることと、表示素子 1に画素位置 Bの情報を表示するとともに偏光スイッチング液晶 2の電圧の印加をオフすることと、を交互に実行することにより、水平方向の解像度を 2倍に向上することが可能となる。

[0053] そして、一括表示型の表示素子 1を用いているために、表示素子 1の表示場所 (上部から下部まで）に依存する表示タイミングのズレが発生することはなぐ全画面において一括のタイミングで切り換わる。従って、偏光スイッチング液晶 2の応答特性が遅い場合には該応答に要する時間だけクロストークが少し発生する可能性はあるものの、発生したクロストークの程度には表示場所の依存性がなく画面全域で同一となつて、つまり面内ムラをなくすことが可能となっている。

[0054] さらに、表示素子 1においては、前の画像 (例えば図 1の A情報)から次の画像 (例えば図 1の B情報）に切り換わるときに、切り換えを行うためのブランキング期間が生じる。そこで、偏光スイッチング液晶 2の応答期間 (切り換わり期間）が、なるべく長く表示素子 1のブランキング期間に含まれるように、かつ、画素位置 Aと画素位置 Bとのクロストークの割合が均等になるように、表示素子 1の駆動タイミングと偏光スイッチング液晶 2の駆動タイミングとを調整している。つまり、表示素子 1のブランキング期間の中点タイミングと、偏光スイッチング液晶 2のスイッチング動作の中間点のタイミングと力略同一となるように制御している。

[0055] なお、図 1の説明においては、上述した図 20および図 21の説明と対比するために、表示素子を複数のセルに分割したときの 1つのセルについてを例に挙げて説明したが、一括表示型の表示素子を用いる場合には、このように複数のセルに分割するに限るものではなぐ画面全体を 1つのセルとするようにしてももちろん構わない。このときには、表示素子は、全面一括表示型となる。

[0056] 続いて、図 3〜図 7を参照して、上述したような制御を実現する具体的な構成について説明する。図 3は 3板式のプロジェクタの構成を示すブロック図である。

[0057] 図 3に示す画像表示装置は、プロジェクタとして構成されていて、プロジェクタ本体 11と、このプロジェクタ本体 11から画像が投影され観察可能に画像を表示するスクリーン 12と、このスクリーン 12に投影された画像の輝度を測定するためのフォトダイォード等で構成される受光素子 13と、を有して構成されている。

[0058] また、プロジェクタ本体 11は、光学的な構成として、光源手段と、色分離手段と、表示手段と、画素シフト手段と、投影手段と、を備えている。

[0059] これらの内の光源手段は、白色光を発生する例えば超高圧水銀ランプ等の点状をなす光源 21と、この光源 21から発生される光から略平行な光束を形成して所定の方向へ照射するための例えば回転放物面形状のプロファイルのリフレクタ 22と、光源 2 1およびリフレクタ 22を含む光源部 20からの光を被照明部である後述する表示素子 lr, lg, lbへ照明ムラなく照射するためのフライアイレンズ 23と、光源部 20からの無偏光の光を、所定の偏光方向の光に効率良く変換するための例えばマルチ PBS (偏光ビームスプリッタ)等でなる PS変換素子 24と、を有して構成されて、る。

[0060] なお、光源 21としては、超高圧水銀ランプのような放電ランプを用いることが好ましい。この光源 21の他の例としては、メタルハライドランプやキセノンランプ等の白色光を発するタイプのものが挙げられる。さらに、光源 21として、ハロゲンランプ等を用いるようにしても構わない。

[0061] また、色分離手段は、光源部 20からの白色光を赤色 (R)光とそれ以外の光とに分離するための色分離手段たる第 1のダイクロイツクミラー 25と、この第 1のダイクロイツクミラー 25からの光を緑色 (G)光とそれ以外の光とに分離するための色分離手段たる第 2のダイクロイツクミラー 26と、この第 2のダイクロイツクミラー 26からの光力も青色 (B)光を分離するための色分離手段たる第 3のダイクロイツクミラー 27と、第 1のダイク口イツクミラー 25からの赤色 (R)光を赤色 (R)用の表示素子 lrへ向けて反射するミラ一 28と、第 3のダイクロイツクミラー 27からの青色 (B)光を青色 (B)用の表示素子 lb へ向けて反射するミラー 29と、を有して構成されている。

[0062] なお、これら光源手段および色分離手段は、照明部を構成している。

[0063] さらに、表示手段は、第 1のダイクロイツクミラー 25により分離された R光の通過光量を該 R光に対応する情報に基づ、て制御することにより画像を表示するための LCD 等の一括表示型透過型液晶で構成される R用の表示素子 lrと、第 2のダイクロイツクミラー 26により分離された G光の通過光量を該 G光に対応する情報に基づいて制御することにより画像を表示するための LCD等の一括表示型透過型液晶で構成される G用の表示素子 lgと、第 3のダイクロイツクミラー 27により分離された B光の通過光量を該 B光に対応する情報に基づ!/、て制御することにより画像を表示するための LCD 等の一括表示型透過型液晶で構成される B用の表示素子 lbと、表示素子 lrを挟み込むように入射側と出射側とに配置された偏光板 Ira, lrbと、表示素子 lgを挟み込むように入射側と出射側とに配置された偏光板 lga, lgbと、表示素子 lbを挟み込むように入射側と出射側とに配置された偏光板 lba, lbbと、表示素子 lrにより生成された R色の画像と表示素子 lgにより生成された G色の画像と表示素子 lbにより生成された B色の画像とを色合成するための色合成手段たるクロスプリズム 31と、を有して構成されている。

[0064] こうして、このプロジェクタは、 R, G, Bの 3原色に一対一に対応する表示素子 lr, 1 g, lbを備えた 3板式プロジェクタとなっている。

[0065] ここに、偏光板 Ira, lrbは、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されていて、入射側の偏光板 Iraは、 PS変換素子 24により偏光化された光の偏光方向と偏光透過軸の方向が一致するように配設されて、る。

[0066] 同様に、偏光板 lga, lgbは、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されていて、入射側の偏光板 lgaは、 PS変換素子 24により偏光化された光の偏光方向と偏光透過軸の方向が一致するように配設されて、る。 [0067] さらに同様に、偏光板 lba, lbbは、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されていて、入射側の偏光板 lbaは、 PS変換素子 24により偏光化された光の偏光方向と偏光透過軸の方向が一致するように配設されている。

[0068] なお、図 3においては、偏光板 Ira, lrbと表示素子 lrとが離間しており、同様に、偏光板 lga, lgbと表示素子 lgとが離間し、偏光板 lba, lbbと表示素子 lbとが離間している。しかし、このような構成に限らず、これらを密着させるようにしても構わない。

[0069] そして、画素シフト手段は、表示素子 lr, lg, lbよりも応答速度の遅い液晶部材としての TN液晶を用いて構成された第 1の偏光スイッチング液晶 2aと、第 1の複屈折板 3aと、表示素子 lr, lg, lbよりも応答速度の遅い液晶部材としての TN液晶を用いて構成された第 2の偏光スイッチング液晶 2bと、第 2の複屈折板 3bと、を有し、例えば画素シフトモジュール 5として構成されている。

[0070] この画素シフトモジュール 5の構成要素の内の、第 1の偏光スイッチング液晶 2aおよび第 1の複屈折板 3aは垂直画素シフト用の組であり、第 2の偏光スイッチング液晶 2bおよび第 2の複屈折板 3bは水平画素シフト用の組であって、いわゆる 4点画素ずらしを行うための構成となっている（図 5参照)。

[0071] なお、上述では、画素シフトモジュール 5の構成要素の内の偏光スイッチング液晶 2 a, 2bを、 TNモードで動作する TN液晶としている。し力し、これに限るものではない。すなわち、液晶のモードには様々なものがある力動作が安定しており、製造が実用的に可能であって、偏光方向を 90° 回転することが可能なものであれば、どのようなモードの液晶を偏光スイッチング液晶 2a, 2bとして用いても構わな、。

[0072] また、複屈折板 3a, 3bは、例えば、水晶（ α—Si02 )、ニオブ酸リチウム（LiNb03

)、ルチル (ΤΪ02 )、方解石（CaCo3 )、チリ硝石（NaNo3 )、 YV04等の異方性結晶を用いて板状に構成されたものである。最近の高精細な表示素子に用いることを考えた場合には、コスト、入手性、光学性能 (透過時の反射や色付きなど)をさらに考え合わせると、上述した中でも水晶を用いることが望ましい。

[0073] なお、画素シフトモジュール 5には、偏光スイッチング液晶の応答速度を計測するためのシフト素子センサユニット 33が、該画素シフトモジュール 5における画像が通過する有効範囲の外側の光学的な位置に設けられている力このシフト素子センサュニット 33については、後で図 4を参照して詳細に説明する。

[0074] さらに、投影手段は、クロスプリズム 31から画素シフトモジュール 5を介して入射される RGB合成された画像を、スクリーン 12へ向けて拡大して投射するための投射光学系 32を有して構成されている。

[0075] また、プロジェクタ本体 11は、電気的な処理を行う構成として、画像処理回路 41と、タイミング演算制御部 42と、光源駆動回路 43と、表示素子駆動回路 44と、偏光スィツチング液晶駆動回路 45と、画像信号処理部 46と、温度センサ 34と、を備えている

[0076] 映像の入力信号には様々なフォーマットがある力特にパーソナルコンピュータ（P C)の表示に用いられる入力信号は、解像度やフレームレートなどがユーザにより設定されているものが少なくない。画像処理回路 41は、こうしたフォーマットに対応した画像処理を映像信号に行うものとなっている。画像処理回路 41は、具体的には、入力信号力インターレース信号である場合にプログレッシブ信号に変換する機能、映像の色をプロジェクタで表示したときに好ましい色となるように変換する色変能、その他一般のプロジェクタに搭載されている各種機能、などを備えたものとなっている。

[0077] なお、画素ずらしを行う画像表示装置においては、解像度の変換とフレームレートの変換とに関して、一般のプロジェクタとは相違する点がある。

[0078] まず、解像度に関しては、入力されてくる所定画素数の映像信号を解像度変換して、表示素子が備える画素数の画像を画素ずらしして得られる画像の画素数 (4点画素ずらしでは、表示素子が備える画素数の縦横各 2倍 (トータル 4倍)の画素数)の映像信号を生成する。この解像度の変換に用いられる補間方法については、動き適用のものを始めとして様々なタイプのものがある力詳細な説明については省略する。

[0079] 次に、フレームレートに関しても、入力されてくる映像信号の周波数から、画素ずらしをするための周波数に変換する必要がある。本実施形態においては、画素ずらしにおける 1つの画素位置を 240Hzの周波数で表示し、 4つの画素位置で 1セットとなる 4点画素ずらしを行っている。従って、 4点画素ずらしを行うための 1周期は 60Hzとなる。こうして、入力される映像信号の周波数が 60Hz以外である場合には、周波数を 60Hzに変換するようになって!/ヽる。

[0080] 次に、タイミング演算制御部 42は、画像処理回路 41から出力される基準信号 (例えば垂直同期信号）に基づいて、光源 21、表示素子 lr, lg, lb、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの各動作タイミングを演算して制御するタイミング制御手段である。

[0081] 光源駆動回路 43は、タイミング演算制御部 42から制御信号を受けて、光源 21として用いる超高圧水銀ランプをインパルス的に交流駆動するようになっている（図 6 (A) 参照)。この交流駆動を受けた超高圧水銀ランプは、駆動タイミングに対応して発光光量が変動する（図 6 (B)参照）（超高圧水銀ランプは、インパルス的な交流駆動を行う際には、非駆動時の光量力^になるわけではなぐ光量が変動するというレベルである。）。

[0082] このような光源 21の光量変動を検出するために、本実施形態においては、スクリーン 12の表示面上に、フォトダイオード等で構成される受光素子 13を配置している。そして、表示素子 lr, lg, lbを駆動しない状態において、または表示素子 lr, lg, lb に一定の画像情報 (例えば全画面白）を表示した状態にぉ、て、光源 21を駆動し、受光素子 13によりスクリーン 12上の輝度を測定する。つまり、受光素子 13は、上述したインパルス的な交流駆動に基づく光源の光量の変動に応じた光を受光することになる。タイミング演算制御部 42は、この受光素子 13からの出力を受けて、画像処理回路 41からの基準信号と光源 21の光量の変動との関係を計測し、遅延量を把握するようになっている。

[0083] また、タイミング演算制御部 42は、受光素子 13の出力に基づき、基準信号に対する表示素子 lr, lg, lbの駆動タイミングを把握するようになっている。すなわち、表示素子 lr, lg, lbが画像を切り換えるときのブランキング期間には、受光素子 13による受光量に変動が生じる。従って、タイミング演算制御部 42は、受光素子 13の出力に基づき、基準信号に対する表示素子 lr, lg, lbの画像の切り換えタイミングの関係を把握することが可能となって、る。

[0084] 一方、基準信号と偏光スイッチング液晶 2a, 2bの駆動タイミングとの相対的な関係は、シフト素子センサユニット 33により把握するようになっている力これについては後で図 4を参照して詳細に説明する。 [0085] このように、光源 21と表示素子 lr, lg, lbと偏光スイッチング液晶 2a, 2bとの基準信号に相対する時間的な関係を把握した上で、 ¾ 、の駆動条件 (狙、の駆動タイミングについては後で図 6を参照して説明する。 )になるように、タイミング演算制御部 4 2が制御を行うようになって、る。

[0086] また、画像処理回路 41は、入力した映像信号を、画素ずらし後の解像度の映像信号、すなわち表示素子 lr, lg, lbが各備える解像度を水平垂直両方向に各 2倍して得られる画素数の映像信号に変換し、変換後の映像信号を画像信号処理部 46へ送信する。

[0087] 画像信号処理部 46は、映像信号を受けると、画素ずらし時の画素の重なりや偏光スイッチング液晶 2a, 2bのスイッチング動作の応答遅れによる画素位置毎の情報劣化などを補正する処理であるコントラスト補正処理を行う。そして、画像信号処理部 4 6は、画素ずらし位置に対応した表示素子 lr, lg, lbの画素数の画像を表示素子駆動回路 44へ順次出力するための、シフト位置サンプリング処理を行う。このシフト位置サンプリング処理により、 1つのフレーム画像から、 4点画素ずらしの場合には 4つのサブフレーム画像が作成される。

[0088] さらに、タイミング演算制御部 42は、予め定めた画素位置順 (例えば図 5や図 6にぉ、て説明するような画素位置順 A→C→B→D)に偏光スイッチング液晶駆動回路 45を駆動するとともに、狙いのタイミングになるように上述した画素位置の情報を順次に表示素子 lr, lg, lbに表示するように表示素子駆動回路 44を駆動することにより、画素ずらしを行、ながらかつ高解像度化を実現するようになって、る。

[0089] さらに、タイミング演算制御部 42は、光源 21の輝度変動のタイミングを、画像表示時に明るくなり、画素シフトしている期間に暗くなるように駆動制御している。これにより、スクリーン 12上の投射画像において観察される、画素ずらし時のシフト期間に発生するクロストークの影響を、低減することが可能となる。

[0090] なお、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの状態については、シフト素子センサユニット 3 3を用いて検出するようにしている力これに限るものではない。例えば、画素シフトモジュール 5とスクリーン 12との間に、表示素子 lr, lg, lbから射出される光線の偏光方向と垂直または水平な偏光透過軸を有する偏光板を挿入して、受光素子 13により偏光スイッチング液晶 2a, 2bの状態を計測するようにしても構わな、。

[0091] また、上述では、受光素子 13を、スクリーン 12上の投射された画像を取り込む位置に配置している力配置場所はこれに限るものではない。例えば投射光学系 32とスクリーン 12との間、複数のレンズ等で構成される投射光学系 32の内部、色合成手段たるクロスプリズム 31と投射光学系 32の間、光源 21と色合成手段たるクロスプリズム 31の間、などの何れの場所においても、光学的有効領域から外れた漏れ光を受光可能なように配置することが可能である。

[0092] さらに、受光素子 13は 1個設けるに限るものではなぐ光源 21用、表示素子 lr, lg , lb用、偏光スイッチング液晶 2a, 2b用、のそれぞれに個別に備えるようにしても良い。このように、基準信号に対する各光学的構成要素の特性を計測することができる構成であれば、特定の構成に限定されるものではな、。

[0093] そして、上述したような各構成要素のタイミング制御は、製品出荷時の調整として実施しても良いが、製品を使用しているときに常時実施するように構成しても良い。常時実施する場合には、例えば表示素子 lr, lg, lbが液晶表示素子であるときや、画素シフトする素子が偏光スイッチング液晶 2a, 2bであるときに、特に高い効果を奏することができる。なぜならば、液晶の特性は温度に依存するために、使用に伴う装置内の発熱等により、液晶の特性が変化することが考えられるためである。そして、このような常時のタイミング制御を行うことにより、プロジェクタ本体 11内が低温であるときから高温になったときまで、常に最適なタイミングで画像を表示することが可能となる。

[0094] なお、リアルタイム検出を行ってその結果に基づきタイミング制御を常時実施するのは、例えば偏光スイッチング液晶 2a, 2b (画素シフトモジュール 5)のみとし、その他の光源 21および表示素子 lr, lg, lbについては過去の計測データを用いるように構成しても良い。

[0095] ここに、過去の計測データに基づくタイミング制御は、例えば次のように行うことができる。まず、温度等を異ならせた複数の環境条件下において、上述した各構成要素のタイミングのずれ (遅延）量を予め測定し、測定して得られたデータを例えばタイミング演算制御部 42内のメモリ等に記憶しておく。そして、温度センサ 34等の動作環境取得手段からリアルタイムの環境データを取り込み、タイミング演算制御部 42内のメモリから例えば測定温度に最も近い 2つのタイミングのずれ量データを読み出す。そして、これらのデータ力も補間等を行って、現在の環境条件である測定温度に対応するタイミングのずれ量データを算出する。こうして算出したタイミングのずれ量データに基づくタイミングで、上述した各構成要素を制御するようにすれば良い。

[0096] 次に、図 4は、シフト素子センサユニット 33の構成を斜め方向力も示す図である。

[0097] シフト素子センサユニット 33は、第 1の偏光スイッチング液晶 2aの測定を行うためのシフト素子センサユニット 33aと、第 2の偏光スイッチング液晶 2bの測定を行うためのシフト素子センサユニット 33bと、を有して構成されて、る。

[0098] 各偏光スイッチング液晶 2a, 2bは、表示の投射光線が通過する有効範囲 50aと、この有効範囲 50a外の偏光スイッチング液晶部分となる有効範囲外 50bと、を備えており、各シフト素子センサユニット 33a, 33bはこの有効範囲外 50bを挟み込むよに構成されている。

[0099] なお、 2つのシフト素子センサユニット 33a, 33bの構成は同様であるために、図 4を参照しながらこれらについてまとめて説明する。

[0100] 各シフト素子センサユニット 33a, 33bは、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの一方の側に測定用光源 52および偏光板 53が、他方の側に偏光板 54および受光素子 55が、測定用光源 52から受光素子 55に向力光軸上にそれぞれ順に配置されて構成されている。

[0101] 測定用光源 52は、例えば、緑 (G)の LEDと、この LEDからの照明光が拡散しないように集光するための集光レンズと、を備えて構成されている。なお、液晶の応答速度には波長依存性があることが知られており、本来は、 RGBの各波長毎に測定を行うことが望ましい。しかし、このような構成を採用すると、装置の高価格化や大型化を招くことになるために、可視光の中心付近の波長であって、人の眼の受光感度も良 V、と、う観点から、代表として緑 (G)の波長のみを測定するように構成して、る。

[0102] 上述したような測定用光源 52は、センサ用光源発光回路 51により発光制御が行われるようになっている。

[0103] また、受光素子 55は、フォトダイオード (PD)等で構成されていて、測定光を受光するための受光部 55aを備えている。この受光素子 55は、偏光スイッチング液晶 2a, 2 bの駆動状態による受光光量の変化を、微電流の電流波形として出力するものとなつている。

[0104] そして、この受光素子 55からの微電流出力は、 PD増幅回路である増幅回路 56により電圧波形として増幅された後に、タイミング演算制御部 42へ出力されるようになつている。

[0105] さらに、上述した 2つの偏光板 53, 54は、それぞれの偏光透過軸 53a, 54aが同一の方向になるように（つまり平行-コルとなるように）構成されて、る。

[0106] カロえて、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの近傍には、ヒーター等で構成される温度調節装置 57が配設されている。

[0107] 次に、このようなシフト素子センサユニット 33の測定時の作用は、次のようになっている。

[0108] まず、測定用光源 52は、シフト素子センサユニット 33により測定を行うときには、センサ用光源発光回路 51により制御されて、常時発光する。

[0109] この測定用光源 52からの光は、偏光板 53により所定の偏光方向に光に変換され、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの有効範囲外 50bに入射する。

[0110] 偏光スイッチング液晶 2a, 2bは、印加電圧をオンした状態では、偏光板 53の偏光透過軸 53aと同方向の偏光方向の光を、そのまま偏光板 54側へ射出する。この偏光光は、平行-コルに配置された偏光板 54を通過し、受光素子 55の受光部 55aにより受光される。

[0111] 一方、偏光スイッチング液晶 2a, 2bは、印加電圧をオフした状態では、偏光板 53 の偏光透過軸 53aから 90° 回転した偏光方向の光を、偏光板 54側へ射出する。この偏光光は、平行ニコルに配置された偏光板 54により遮光され、受光素子 55の受光部 55aには到達しない。

[0112] こうして、受光素子 55からは、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの駆動状態に応じた波形の信号が出力される。この信号は、上述したように、増幅回路 56により増幅された後に、タイミング演算制御部 42に入力される。

[0113] タイミング演算制御部 42は、偏光スイッチング液晶駆動回路 45の駆動波形と、受光素子 55の受光波形と、の時間的な関係を把握して、その結果に基づき偏光スイツチング液晶駆動回路 45を制御する。

[0114] こうして偏光スイッチング液晶駆動回路 45は、最適なタイミングの駆動波形により、偏光スイッチング液晶 2a, 2bを駆動するようになって、る。

[0115] このように、上述した特開平 11— 296135号公報の図 3に示されているような測定、つまり、偏光スイッチング液晶 2a, 2bへの印加電圧のオン Zオフと、受光素子 55による受光量の変動と、の関係の測定を行うことが可能となり、偏光スイッチング液晶 2a , 2b同士の応答速度の関係や、偏光スイッチング液晶 2a, 2bと表示素子との関係、あるいは基準信号との関係を把握することが可能となる。

[0116] また、例えば低温度の環境においてこのプロジェクタを始動したときには、液晶の応答が遅いことがある。このような場合に、温度センサ 34により温度の検出を行いながら、温度調節装置 57により偏光スイッチング液晶 2a, 2bを加熱して、所望の応答速度を得ることができる温度にするようになつている。これにより、環境温度に依存することなぐ安定した液晶の応答速度を得ることが可能となる。

[0117] なお、上述では測定用光源 52として緑 (G)の波長の LEDを採用している力これに限らず、白色光源を採用するようにしても良い。あるいは、図 4に示したような構成のシフト素子センサユニット 33を、 RGBの各波長毎に（3セット）設けるようにしても構わない。このように多波長化する構成を採用することにより、波長依存性を考慮した応答速度を決定することが可能となる。また、測定用光源 52として、 LEDを採用するに限るものではなぐその他の発光素子を用いるようにしても構わな、。

[0118] さらに、偏光板 53は、その偏光透過軸 53aの方向力表示手段から画素シフトモジユール 5に入射される光の偏光方向と一致するように配置することが望ましい。加えて、偏光板 53は、その偏光透過軸 53aの方向力偏光スイッチング液晶 2a, 2bのラビング (配光膜)方向と一致するように配置することが望まヽ (ただし、一致するように配置しなくても構わない。）。

[0119] また、 2つの偏光板 53, 54は、上述では各偏光透過軸 53a, 54aの方向が一致するように（平行-コルとなるように）配置されていて、この配置が望ましいものの、 90度直交するように（クロス-コルとなるように）配置しても構わな、。このクロス-コル配置を採用した場合には、受光素子 55の出力波形の高低が、平行-コル配置の場合とは逆になる。

[0120] 次に、図 5は、画素シフトモジュール 5により 4点画素ずらしを行う作用を説明するための図である。

[0121] ここに、第 1の複屈折板 3aは、表示素子 1 (表示素子 lr, lg, lbを代表して表示素子 1と記載する。以下同様。）の垂直方向の画素ピッチの 1Z2の量だけ、表示手段力の光を垂直方向にシフトするような結晶方向に設定されている。そして、第 1の複屈折板 3aは、入射光の偏光方向が垂直である場合には 1Z2画素ピッチ分だけ画素シフトし、入射光の偏光方向が水平である場合には画素シフトしないように機能する

[0122] また、第 2の複屈折板 3bは、表示素子 1の水平方向の画素ピッチの 1Z2の量だけ、表示手段からの光を水平方向にシフトするような結晶方向に設定されている。そして、第 2の複屈折板 3bは、入射光の偏光方向が水平である場合には 1Z2画素ピッチ分だけ画素シフトし、入射光の偏光方向が垂直である場合には画素シフトしないように機能する。

[0123] このような構成の 2枚の複屈折板 3a, 3bと、 2つの偏光スイッチング液晶 2a, 2bへの電圧印加のオン Zオフの組合せとにより、図 5 (A)に示すような画素位置 A、図 5 ( C)に示すような画素位置 C、図 5 (B)に示すような画素位置 B、図 5 (D)に示すような画素位置 D、の 4位置の画素シフトを実現するようになって!/、る。

[0124] まず、図 5 (A)は、表示素子 1からの光線が直進してシフトが行われず、画素位置 A に到達する場合を示している。この状態は、第 1の偏光スイッチング液晶 2aの印加電圧をオフ、第 2の偏光スイッチング液晶 2bの印加電圧をオフ、とすることにより達成される。すなわち、表示素子 1からの垂直な偏光方向の光が第 1の偏光スイッチング液晶 2aに到達すると、オフ状態の第 1の偏光スイッチング液晶 2aを通過する際に偏光方向が 90° 回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第 1の複屈折板 3aに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。次に、この水平な偏光方向の光が第 2の偏光スイッチング液晶 2bに到達すると、オフ状態の第 2の偏光スイッチング液晶 2bを通過する際に偏光方向が 90° 回転され、垂直な偏光方向の光となる。この垂直な偏光方向の光は、第 2の複屈折板 3bに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。このようにして、画素位置 Aが達成される

[0125] 次に、図 5 (C)は、表示素子 1からの光線が右方向にシフトされ、画素位置 Cに到達する場合を示している。この状態は、第 1の偏光スイッチング液晶 2aの印加電圧をォフ、第 2の偏光スイッチング液晶 2bの印加電圧をオン、とすること〖こより達成される。すなわち、表示素子 1からの垂直な偏光方向の光が第 1の偏光スイッチング液晶 2a に到達すると、オフ状態の第 1の偏光スイッチング液晶 2aを通過する際に偏光方向力 S90° 回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第 1の複屈折板 3aに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。次に、この水平な偏光方向の光が第 2の偏光スイッチング液晶 2bに到達すると、オン状態の第 2 の偏光スイッチング液晶 2bを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この水平な偏光方向の光は、第 2の複屈折板 3bに入射すると、 1Z2画素ピツチ分だけ水平右方向に画素シフトされる。このようにして、画素位置 Cが達成される

[0126] 続いて、図 5 (B)は、表示素子 1からの光線が下方向にシフトされ、画素位置 Bに到達する場合を示している。この状態は、第 1の偏光スイッチング液晶 2aの印加電圧をオン、第 2の偏光スイッチング液晶 2bの印加電圧をオン、とすることにより達成される。すなわち、表示素子 1からの垂直な偏光方向の光が第 1の偏光スイッチング液晶 2a に到達すると、オン状態の第 1の偏光スイッチング液晶 2aを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第 1の複屈折板 3aに入射すると、 1Z2画素ピッチ分だけ垂直下方向に画素シフトされる。次に、この垂直な偏光方向の光が第 2の偏光スイッチング液晶 2bに到達すると、オン状態の第 2の偏光スイッチング液晶 2bを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第 2の複屈折板 3bに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。このようにして、画素位置 Bが達成される。

[0127] そして、図 5 (D)は、表示素子 1からの光線が右下方向にシフトされ、画素位置 Dに到達する場合を示している。この状態は、第 1の偏光スイッチング液晶 2aの印加電圧をオン、第 2の偏光スイッチング液晶 2bの印加電圧をオフ、とすることにより達成される。すなわち、表示素子 1からの垂直な偏光方向の光が第 1の偏光スイッチング液晶 2aに到達すると、オン状態の第 1の偏光スイッチング液晶 2aを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第 1の複屈折板 3aに入射すると、 1Z2画素ピッチ分だけ垂直下方向に画素シフトされる。次に、この垂直な偏光方向の光が第 2の偏光スイッチング液晶 2bに到達すると、オフ状態の第 2の偏光スイッチング液晶 2bを通過する際に偏光方向が 90° 回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第 2の複屈折板 3bに入射すると、 1Z2画素ピッチ分だけ水平右方向に画素シフトされる。このようにして、画素位置 Dが達成される。

[0128] 次に、図 6は、一括表示型の表示素子 1と光源 21と偏光スイッチング液晶 2a, 2bとの駆動を示すタイミングチャートである。

[0129] ここに、図 6 (A)は光源 21の駆動波形を、図 6 (B)は受光素子 13により検出される光源 21の光量変動を、図 6 (C)は表示素子 1の切り換え波形を、図 6 (D)は第 1の偏光スイッチング液晶 2aの切り換え波形を、図 6 (E)は第 2の偏光スイッチング液晶 2b の切り換え波形を、図 6 (F)は基準信号を、図 6 (G)は画素シフトによる画素位置を、それぞれ示している。

[0130] この図 6に示す駆動においては、各画素位置 ACBDの内の任意の一画素位置は 2

40Hzの周期で表示され、 4つの画素位置 ACBDを順に経て一巡する 4点画素ずらしの 1周期は 60Hzとなるように制御されて!、る。

[0131] 上述したように、画像処理回路 41は、基準信号として、例えば 240Hzの垂直同期信号をタイミング演算制御部 42へ出力するようになって、る。

[0132] この基準信号に対して、光源 21の駆動と、表示素子 1の駆動と、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの駆動と、のタイミングを最適化した状態を、この図 6に示している。

[0133] まず、光源 21は、図 6 (A)に示すような光源駆動波形、すなわち矩形波状をなす交流波形により駆動されるようになって！/、る。

[0134] そして、この光源 21の輝度を、受光素子 13により受光して測定した光量変動が、図

6 (B)に示すようになる。この光量変動を示す波形の山は光源 21の輝度が明るいことを示し、波形の谷は波形の山の明るさに比してやや喑、ことを (光量は 0までは落ちないため）示している。光量変動の波形は、光源 21の駆動波形に対して、無視し得る程度の若干の遅延が生じているとともに、矩形状の明るい期間（波形の山）が生じた後に、これよりもやや喑、所定光量の明るさ（波形の谷)を維持するようになって!/、ることが分力ゝる。

[0135] そして、もし明るさの山が偏光スイッチング液晶 2a, 2bのスイッチング期間や表示素子 1の表示切り替え期間に入ると、観察者力見たクロストークの影響が大きくなるために、明るさの山がスイッチング期間に入らな、ようにタイミングを調整して、る。

[0136] すなわち、タイミング演算制御部 42は、受光素子 13により光を受光すると同時に、受光して得られた光量変動波形と光源 21の駆動波形との相対的な関係を測定する。そして、タイミング演算制御部 42は、図 6 (F)に示す基準信号に対する図 6 (A)に示す光源駆動波形の遅延量を制御することにより、偏光スイッチング液晶 2a, 2bのオン Zオフ状態が遷移して、るスイッチング期間に、光量変動の山が入らな、ように制御している。

[0137] 同様に、タイミング演算制御部 42は、図 6 (C)に示すように、一括表示型透過型の表示素子 1の変調のタイミングと応答特性とを受光素子 13を用いて計測し、計測結果に基づ、て図 6 (F)に示す基準信号に対する遅延量を制御するようになって!/、る。

[0138] 次に、第 1の偏光スイッチング液晶 2aは図 6 (D)に示すようにオフ→オフ→ォン→ オンの順に駆動し、第 2の偏光スイッチング液晶 2bは図 6 (E)に示すようにオフ→ォン→オン→オフの順に駆動するようになっている。これにより、画素位置は、図 6 (G) に示すように、 A→C→B→Dの順で画素シフトされる。

[0139] このとき、偏光スイッチング液晶 2a, 2bは、図 3および図 4を参照して説明したようなシフト素子センサユニット 33を用いて、応答速度を測定されるようになっている。すなわち、タイミング演算制御部 42は、偏光スイッチング液晶駆動回路 45の駆動信号と、シフト素子センサユニット 33からの受光信号とに基づいて、偏光スイッチング液晶 2a , 2bの応答速度を測定する。そして、タイミング演算制御部 42は、上述したように、表示素子 1のブランキング期間の中間と、偏光スイッチング液晶 2a, 2bのシフト期間の中間 (オンとオフの中間）と、光源 21の光量変動の最小時とがー致するように、各構成要素の基準信号に対する駆動タイミングを調整して、る。このような調整を行うことにより、クロストークを最も小さくするような狙いのタイミングで表示を行うことが可能となる。

[0140] 次に、図 7は、タイミング演算制御部 42によるタイミング制御処理を示すフローチヤートである。

[0141] この処理を開始すると、まず、基準信号を決定する (ステップ Sl)。本実施形態においては、基準信号として垂直同期信号を用いているが、これに限るものではない。例えば、画素ずらしのシフト周波数が垂直同期信号と異なる場合には、基準信号をタイミング演算制御部 42内（またはその他の適宜の回路内）で生成して、生成した基準信号を用いるようにすることが考えられる。

[0142] 次に、表示素子駆動回路 44の駆動信号に対する表示素子 1の応答特性を計測し、さらに基準信号 (例えば垂直同期信号）に対する表示素子 1の応答特性を把握する (ステップ S2)。なお、上述したように、受光素子 13を用いてリアルタイムに計測する代わりに、表示素子 1の応答特性を予め計測しておいて、その計測データを使用するようにしても構わない。

[0143] 続いて、光源駆動回路 43の駆動信号に対する光源 21の明るさ変動特性を計測し、さらに基準信号 (例えば垂直同期信号）に対する光源 21の明るさ変動特性を把握する（ステップ S3)。

[0144] そして、偏光スイッチング液晶駆動回路 45の駆動信号に対する偏光スイッチング液晶 2a, 2bの応答速度をシフト素子センサユニット 33により計測し、さらに基準信号（例えば垂直同期信号）に対する偏光スイッチング液晶 2a, 2bの応答速度を把握する (ステップ S4)。なお、上述したように、シフト素子センサユニット 33を用いて計測する代わりに、スクリーン 12上における画素シフトの状態を直接モニタする手段を用いても構わない。

[0145] さらに、ステップ S2〜S4を行って得られた各情報に基づいて、表示素子 1と光源 2 1と偏光スイッチング液晶 2a, 2bとの駆動タイミングが図 6に示す状態になるように調整する（ステップ S 5)。

[0146] このステップ S5を行ったところで、この処理を終了する。

[0147] このような実施形態 1によれば、例えば TN液晶等で構成される偏光スイッチング液晶 2a, 2bに比較して応答速度の速い表示素子 1を用いる場合に、表示素子 1を一括表示型のものとすることにより、クロストークの発生やクロストークに起因する面内ムラを良好に抑制することが可能となる。

[0148] このとき、表示素子 1のブランキング期間の中間と、偏光スイッチング液晶 2a, 2bのシフト期間の中間（オンとオフの中間）と、を一致させるように駆動タイミングを制御して、るために、クロストークの発生等を最小限に抑制することが可能となる。

[0149] このときさらに、光源 21の光量変動の山がクロストークの発生期間から外れるように光源 21を駆動制御しているために、クロストークが幾らか発生したとしてもより目立たなくすることが可能となる。

[0150] [実施形態 2]

図 8から図 12は本発明の実施形態 2を示したものであり、図 8はカラーホイールを用 Vヽた単板面順次式のプロジェクタの構成を示すブロック図である。この実施形態 2において、上述の実施形態 1と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0151] この図 8に示すプロジェクタ本体 11 Aは、上述した実施形態 1の図 3に示した 3板式のプロジェクタ本体 11に対して、光源を含む照明部を RGB3原色の面順次照明とし、全面一括表示型の表示素子をモノクロ透過型 LCD等でなる表示素子 lmの 1つのみとした部分が異なっている。このような構成の本実施形態は、後述するように、照明部の制御がより複雑になるために、この照明部に関する事項を重点的に説明する。

[0152] 光源部 20は、図 3に示した例と同様に、白色光の放電ランプ (例えば超高圧水銀ランプ)等でなる光源 21と、この光源 21からの光を集光する例えば回転楕円面形状のリフレクタ 22と、を有して構成されている。

[0153] 光源部 20からの光の集光部近辺には、インテグレータロッド 61の入射端面が配置されている。このインテグレータロッド 61は、ガラス等の光学素材により形成された中実の角柱や、あるいはミラー等により内壁面を形成された中空のものが用いられる。そして、インテグレータロッド 61は、入射した光線を内部で複数回反射することによつて、点状の光源 21を多点化し、被照明部材である表示素子 lmの照明ムラを低減するための部材である。 [0154] このインテグレータロッド 61は、光伝送方向の断面形状が被照明部材である表示素子 lmと略相似（すなわち、倍率は異なり得るが、アスペクト比は略同一）となるような形状に形成されている。

[0155] このインテグレータロッド 61の射出端面の像は、クリティカル照明を構成するように設計された第 1の照明光学系 63と第 2の照明光学系 66と、を介して、表示素子 lm 上に結像される。

[0156] また、インテグレータロッド 61の射出端面と第 1の照明光学系 63との間には、照明色切換手段たる照明色切換部 62が配設されている。この照明色切換部 62は、例えばカラーホイール等で構成されている。すなわち、照明色切換部 62は、 RGB各色の光のみを通過するようなダイクロイツク膜を製膜されたフィルタを周方向に沿って 1組または複数組配置した円盤と、この円盤を回転するためのモータ等の駆動源と、を有して構成されている（図 10〜図 12に、 R色カラーフィルタ 62rと B色カラーフィルタ 62 bとが図示されている。 )₀そして、円盤を駆動源を用いて回転することにより、照明色を面順次に切り換えるようになつている。

[0157] このとき、円盤を回転するための駆動源は、照明色切換駆動部 67により制御されるようになつている。この照明色切換駆動部 67は、さらに、タイミング演算制御部 42により制御されている。

[0158] また、この照明色切換部 62の近傍には、照明色の切換状態 (切換タイミング)を検出するための色状態検出部 68が設けられている。この色状態検出部 68は、フォトィンタラプタ等のセンサを有して構成されている。一方、上述した照明色切換部 62の円盤には、カラーフィルタの位置と対応するマーキングが設けられている。そして、色状態検出部 68のセンサによりこのマーキングを読み取ることで、照明色切換部 62の回転状態を判別することが可能となっている。この色状態検出部 68による照明色切換部 62の検出結果は、タイミング演算制御部 42へ出力されるようになっている。

[0159] なお、図 8に示す例においては、照明色切換部 62をインテグレータロッド 61の射出端面と第 1の照明光学系 63との間に配設しているが、これに限らず、光源部 20とインテグレータロッド 61の入射端面との間に配設しても構わない。このような構成を採用した場合には、照明色切換部 62の切り換わり状態 (色フィルタの繋ぎ目）が、表示素子の表示面上のどの位置に対応しているかを、特定し IKくなる。

[0160] さらに、上述した第 1の照明光学系 63と第 2の照明光学系 66とを含む照明光学系の略瞳位置に、絞り 64と、 PS変換素子 65と、が順に配置されている。ここに、絞り 64 は光束の通過範囲を規定することにより光量を制御するものである。また、 PS変換素子 65は、例えばマルチ PBS (マルチ偏光ビームスプリッタ)等で構成され、所定の偏光方向の光のみを照明光とするものとなっている。

[0161] このようなインテグレータロッド 61からの光束を表示素子 lmへ導く光学系については、例えば、上述した特開 2003— 315791号公報に記載されたような光学系を採用することが可能である。ただし、照明光学系を図 8に示したように構成するに限るものではなぐ光源 21から発せられた光を表示素子 lmに効率良く均一に照射可能な構成であれば、どのような構成を採用しても構わない。

[0162] また、表示素子 lmを挟み込むようにして、入射側に偏光板 lmaが、出射側に偏光板 lmbが、それぞれ配設されている。

[0163] ここに、偏光板 lma, lmbは、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されていて、入射側の偏光板 lmaは、 PS変換素子 65により偏光化された光の偏光方向と偏光透過軸の方向が一致するように配設されて、る。

[0164] その後の表示素子 lmよりもスクリーン 12側の光学的な構成は、図 3に示したものと同様であるために、説明を省略する。

[0165] なお、画像信号処理部 46Aは、図 3に示した画像信号処理部 46に比して、偽色補正機能 (後述する）をさらに追加したものとなっている。

[0166] そして、表示素子 lmは、表示素子駆動回路 44Aにより駆動されるようになっている

[0167] また、図 3に示したような受光素子 13やシフト素子センサユニット 33は、この図 8に示す構成にぉヽても同様に設けられてヽる力図面を簡略化するために図示を省略している。従って、図 3を参照して説明したのと同様に、各動作タイミングを把握するようになつている。ただし、この図 8に示す構成は、画像表示を単板面順次に行うものであるために、シフト素子センサユニット 33の測定用光源 52から受光素子 55へ至る光路上に、 RGB各色の光を透過する色フィルタを択一的に交換可能に設けて、各色毎の特性を把握することができるように構成しても良、。

[0168] 次に、このようなプロジェクタの作用を映像信号等の流れに沿って説明する。

[0169] 画像処理回路 41は、映像信号が入力されると、例えば垂直同期信号を基準信号としてタイミング演算制御部 42へ出力する処理や、映像信号の解像度変換等を行って画像信号処理部 46 Aへ出力する処理などを行うが、このときの作用は図 3を参照して説明したものと基本的に同様である。

[0170] 画像信号処理部 46Aは、上述したようなシフト位置サンプリング処理やコントラスト補正処理を行うと共に、さらに、カラー面順次表示の画像表示において画素ずらしを行うことにより発生する偽色の補正処理も行うようになっている。この偽色については

、後で図 9を参照して説明する。そして、画像信号処理部 46Aは、各種の処理を行つた映像信号を表示素子駆動回路 44Aへ出力する。

[0171] 表示素子駆動回路 44Aは、画像信号処理部 46 Aから順次入力される RGBの 3色のカラー情報を、順次表示させるように表示素子 lmを駆動する。

[0172] 表示素子 lmは、 RGBの各色で面順次照明がなされているときに、各色に対応する情報を所定のタイミングで色面順次に表示する。従って、この表示素子 lmは、実施形態 1で説明したような 3板式の表示素子に比して、約 3倍の表示レートで表示を切り換えるものとなって、る。

[0173] なお、 R色、 G色、 B色の各色の表示は、図 9 (G)〖こ示すような、 ACBDの各画素位置の全てについて行われるために、全ての画素シフト位置でカラー表示が行われるようになっている。

[0174] 色状態検出部 68は、 RGB面順次照明の切り換え状態を検出して、その検出結果をタイミング演算制御部 42へ出力する。

[0175] タイミング演算制御部 42は、色状態検出部 68からの検出結果を受けると、色状態が狙、のタイミングになるような演算を行、、演算結果として得られたタイミングになるように照明色切換駆動部 67を制御する。

[0176] 照明色切換駆動部 67は、タイミング演算制御部 42の制御に基づいて、照明色切換部 62のモータを駆動し、 ¾ 、のタイミングの色状態を得る。

[0177] このとき、どのような制御を行うことにより、狙いの色状態を得るようにするかについては、後で図 9等を参照して詳細に説明する。

[0178] 次に、図 9はカラーホイールを用いた単板面順次式のプロジェクタの動作を示すタイミングチャートである。

[0179] ここに、図 9 (A)は光源 21の駆動波形を、図 9 (B)は色面順次照明色を、図 9 (C) は表示素子 lmの切り換え波形を、図 9 (D)は第 1の偏光スイッチング液晶 2aの切り換え波形を、図 9 (E)は第 2の偏光スイッチング液晶 2bの切り換え波形を、図 9 (F)は基準信号を、図 9 (G)は画素シフトによる画素位置を、それぞれ示している。

[0180] この図 9に示すタイミングチャートにおいて、図 9 (A)に示す光源駆動波形は上述した実施形態 1の図 6 (A)に示したものと、図 9 (D)に示す第 1偏光スイッチング液晶 2a の駆動タイミングは図 6 (D)に示したものと、図 9 (E)に示す第 2偏光スイッチング液晶 2bの駆動タイミングは図 6 (E)に示したものと、図 9 (F)に示す基準信号は図 6 (F)に示したものと、図 9 (G)に示す画素シフト位置の変化の様子は図 6 (G)に示したものと、それぞれほぼ同様である。

[0181] ただし、各動作タイミングを合わせる技術については、色面順次照明の採用により上述した実施形態 1よりも複雑ィ匕した部分があるために、この図 9のタイミングチャートの説明においては、この複雑化した部分や、その他、図 6に示したタイミングチャートとは異なる部分について、主として説明する。

[0182] 図 9 (B)に示すように、光源 21からの白色光は、カラーホイール等で構成される照明色切換部 62により、 R→G→Bの順に切り換えられる。このとき、この色面順次照明における RGB各色の照明時間（照明期間）は、光源 21の分光特性に応じて決められたものであるために、非均等となっている。すなわち、光源 21として超高圧水銀ランプを用いた場合には、 Rの輝線の光量が少ないために、 R色を表示する時間を他の色 (G色や B色）を表示する時間よりも長くして、ホワイト (W、つまり白）の色温度が好ましいものになるようにする必要がある。そこで、本実施形態においては、超高圧水銀ランプの各色毎の発光量に応じて、各色の表示時間（照明期間）の比を R： G : B =4 : 2 : 3となるようにしている。ただし、この表示時間の比は、選択した光源 21の種類と、狙いとするホワイトバランスと、に応じて適宜変更することが可能である。なお、表示素子 lmによる RGB各色情報の表示時間も、色面順次照明における RGB各色の照明時間に応じて、色毎に異ならせているのはもちろんである。

[0183] さらに、照明光の各色は、 R→G→Bの順に切り換えられる力カラーホイールは回転するものであるために、画面全部が同時に切り換わるわけではない。これについて、図 10〜図 12を参照して詳細に説明する。図 10は B色力も R色に切り換わり始める直前のカラーホイールと表示素子との位置関係を示す図、図 11は B色力 R色に切り換わっている途中の中間位置におけるカラーホイールと表示素子との関係を示す図、図 12は B色から R色に切り換わり終わった直後のカラーホイールと表示素子との位置関係を示す図である。

[0184] 照明色切換部 62からの照明光が B色力も R色に切り換わるタイミングの内、図 10に示すような照明色の境目が表示素子 lmの画面上を順次横切っていく最初のタイミングを T1とする（図 9 (B)において、この図 9 (B)から図 9 (A)側へ引き出して示されたタイミング T1も参照)。このタイミング T1では、表示素子 lmの画面全域が B色で照明されており、このタイミング T1を過ぎたところで表示素子 lmの画面上端 (より詳しくは、画面の左上角）から R色に切り換わって行く。

[0185] 次に、図 11は、表示素子 lmの画面の中心に R色と B色の境目が位置しているタイミング T2 (図 9 (B)において、この図 9 (B)から図 9 (A)側へ引き出して示されたタイミング T2も参照）における様子を示している。このタイミング T2では、表示素子 lmの上半分が R色により、下半分が B色により、それぞれ照明される状態となっている。

[0186] さらに、図 12は、 R色と B色の境目が表示素子 lmの画面下端 (より詳しくは、画面の左下角）を横切り終えたタイミング T3 (図 9 (B)において、この図 9 (B)から図 9 (A) 側へ引き出して示されたタイミング T3も参照）における様子を示している。このタイミング T3以降は、表示素子 lmの画面全域力 ¾色により照明される状態に切り換わる。

[0187] このように、カラーホイール等の照明色切換部 62による照明色の切り換えは、表示素子 lmの画面全域が同一のタイミングとはならず、画面上部と画面下部とでは切り換え時期が異なっている。

[0188] 図 9 (B)はこのような状態を示したものであり、チャートの上側は表示素子 1の画面上部における照明色の状態を示し、チャートの下側は表示素子 1の画面下部における照明色の状態を示している。 [0189] 上述したようなタイミング Tl力タイミング T3までの複数の照明色の光が表示素子を照射している期間を、混色期間と呼ぶことにする。この混色期間は、カラーホイ一ルの回転速度と、カラーホイールにおける照明光の通過光束の角度と、を用いて定義することができる。

[0190] すなわち、図 12に示すように、カラーホイールの回転数を Q cw(rpm)、カラーホイールにおける表示素子 lmへ至る照明光の通過光束の角度を @cw(rad)とすると、カラーホイールにおける照明光の通過光束を色の切り換わり部が横切る時間 Tcw(T 1力 T3までの時間）は、 Tcw= (30· @cw) Z ( π · Q cw)で表される。ただし、この時間 Tcwを表す単位は秒（S)である。

[0191] 例えば、カラーホイールの回転数 Q cwが 7200 (rpm)、カラーホイールにおける照明光の通過光束の角度 @cwが 0.35 (rad) = 20° であるとすると、 Tcw=0.46 (mS) となる。ところで、図 9における 1目盛りは、 240Hzの周期に対応する時間の 9分割であるために、周期 2160Hzに対応する時間 0.46 (mS)となる。従って、混色期間は、図 9に示す 1目盛り分の時間となることが分かる。

[0192] このような混色期間は、照明光が B色から R色に切り換わるタイミングで発生するだけでなぐ照明光力 ¾色力も G色に切り換わるタイミング、および照明光が G色から B 色に切り換わるタイミングのときにも同様に発生する。

[0193] このような混色期間が照明色切換部 62に起因して発生する一方、表示素子 lmは全面一括表示型であるために、画面の上部と下部とで異なる色に係る画像データを表示することはできず、表示する場合には何れかの色に係る画像データを全画面に表示することになる。従って、タイミングお力タイミング T3の混色期間において画像情報を表示素子 lmに表示すると、画像情報の混色（図 10〜図 12に示した例においては、 R色と B色との混色）が生じるのは避けることができない。

[0194] これに対して、混色期間には画像を表示しないようにすれば、混色を避けることも可能となる。これは、例えば混色期間は照明光を遮断する (例えば、混色期間に対応するカラーホイール領域を非透過性にする）、あるいは表示素子 lmに情報を表示しない、といった手段を講じることにより可能となる。ただし、この場合には、混色は避けられるものの、混色期間は画像が表示されない非有効期間となってしまうために、観察される画像の明るさが減じてしまうことになる。

[0195] そこで、本実施形態では、幾らかの混色が発生するとしても、画像の明るさを優先し、かつ発生する混色の程度がなるべく小さくなるように動作タイミングを工夫して、る。

[0196] すなわち、タイミング演算制御部 42は、色状態検出部 68により検出したデータと基準信号とのタイミングを把握して、照明色切換部 62を制御している。そして、タイミング演算制御部 42は、照明色切換部 62の RGB各色の切換時に、図 11に示したような画面中央部のタイミング T2と、表示素子 lmのブランキングの中間タイミングと、がー致するように制御している。

[0197] こうして、 B色と R色、 R色と G色、 G色と B色の各境目において、このような制御を行うことにより、混色の程度が極小となるようにして、る。

[0198] ただし、画素ずらしが行われるタイミングにおける色同士の境目（図 9に示す例においては、 R色と B色との境目）においては、これに加えて、さらに、画素ずらしによるクロストークの影響も考慮しなければならない。従って、 R色と B色との境目においては、照明色の切換タイミングと、表示素子 lmの切換タイミングと、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの切換タイミングと、について同時に考慮することになる。これについて以下に説明する。

[0199] 図 3に示したような 3板式のプロジェクタの場合には、図 1を参照して説明したようなクロストークの影響により、異なる画素位置の情報が漏れてきて、解像度劣化を引き起こしていた。これに対して、この図 8に示すような面順次のプロジェクタの場合には、時間的に前のフィールドの例えば B色情報と、時間的に次のフィールドの例えば R 色情報と、がクロストークして情報漏れが発生し、偽色という現象として現れる。

[0200] ここで、画素位置 A力画素位置 Cへの切り換えタイミングを例に挙げて説明することにする。この切換時には、画素位置 Aの B色情報が、偏光スイッチング液晶 2bの応答時間に対応する分量だけ画素位置 Cに漏れ、同様に画素位置 Cの R色情報が、偏光スイッチング液晶 2bの応答時間に対応する分量だけ画素位置 Aに漏れることになる。

[0201] この画素位置のシフトに基づくクロストークは、各画素位置を狙いの色にすることができないという偽色現象を引き起こすことになる。従って、画素ずらしが行われるときには、図 10〜図 12を参照して説明したような照明色の切り換えによる混色と、偏光スイッチング液晶の応答速度に対応したクロストークによる偽色の面内ムラの発生と、の両方が発生することになる。特に、画素位置 B力も画素位置 Dへ切り換えるときや、画素位置 D力も画素位置 Aへ切り換えるときには、偏光スイッチング液晶 2aまたは 2bがオン→オフという動作を行うが、偏光スイッチング液晶 2a, 2bはオフ→オンのときょりもオン→オフのときの方が応答性が低、ために、偽色の発生量が多くなつてしまう。

[0202] 特に、近年の高速動作ィ匕された表示素子は、図 20および図 21を参照して上述したように、偏光スイッチング液晶の応答性に比して極めて短、時間で表示の切り替えを行うために、偽色の影響が大きくなつている。

[0203] このために、偏光スイッチング液晶 2a, 2bよりも応答性が高速であるだけでなぐさらに全画面の表示を一括で切り換えることが可能な表示素子 lmを用いて、照明色の切換と、表示素子の切換と、偏光スイッチング液晶の切換と、が揃うようなタイミングで駆動するようにしている。

[0204] すなわち、図 9 (C)に示すように、表示素子 lmは、 RGB3色分の情報を画面全域一括で順次表示する。このとき、 B色情報と R色情報との切換タイミングが、偏光スイツチング液晶 2a, 2bのシフト状態が中間になるタイミングと一致するように制御されて!ヽる。

[0205] ここに、色毎の表示時間が異なる場合において、画素シフト期間の影響をできるだけ小さくするためには、表示時間がなるべく長い色同士の間で画素シフトを行うようにすると良い。これは、シフトの影響を受けている時間の割合を小さくすることができるためである。このような理由に基づき、上述したように R: G : B=4 : 2 : 3という表示時間 (照明期間）の比をとつている本実施形態において、最も表示時間の長い R色と、次に表示時間の長い B色と、の間で画素シフトを行うようにしたものである。従って、例えば他の構成例を採用したときに RGB各色の内の G色の時間比が大きい場合には、この G色を含むように画素シフトのタイミングを決定することになる。

[0206] また、タイミング演算制御部 42は、光源 21に関しても、図 6に示した例と同様に、光量変動の山が偏光スイッチング液晶 2a, 2bの切換タイミングに該当しないように、図 9 (A)に示すように光源駆動回路 43を制御している。なお、上述したような RGB各色の表示時間の比は、この光源 21の明るさ変動を見越した時間割合として設定されている。

[0207] そして、各構成要素を駆動するタイミングの制御は、図 6において説明したのと同様に、図 9 (F)に示す基準信号に対する遅延量を制御する等により行われる。

[0208] このような制御を行うことにより、偽色および混色の影響を少なくし、かつ時間的な光量ロスが少な、表示を行うことが可能となる。

[0209] なお、このような構成において、もし図 21を参照して説明したような応答速度が速い線順次型の表示素子を用いた場合には、画素シフト期間のクロストーク量の差が画面内で大きく発生して偽色の面内ムラが生じ、カラーホイールを用いた照明による混色も加わって、各画素位置に狙いの情報を表示することが困難となる。従って、上述したように、一括表示型の表示素子 lmを選択することが、非常に有効となる。

[0210] ところで、偽色を低減する手段として、例えば、上述したクロストークによる漏れで失う色の情報を見込んで、 RGBの色バランスをとるように画像信号処理部 46Aによって画像処理を行、補正する（このような補正を偽色補正と呼ぶ)ことが可能である。

[0211] ただし、カラーホイール等を用いた単板面順次方式においては、照明による混色現象と、偏光スイッチング液晶による偽色現象との 2つが絡み合うために、画像処理を行って解決しょうとすると、複雑な処理が必要となる。従って、処理回路の構成が複雑ィ匕したり、処理回路が多くの電力を消費してプロジェクタ内の温度が上昇する原因となったりするとともに、製造コストも上昇することになる。

[0212] そこで、駆動タイミングを上述したように最適化して、混色や偽色の発生をできるだけ少なくするように調整することが重要である。これにより、画像処理による偽色補正を最小限に止めることができ、安価な構成で高画質な画像を得ることが可能となる。

[0213] なお、上述したカラーホイールにおける表示素子 lmへの照明光の通過光束の角度 Θ は、図 12に示すカラーホイールにおける照明光の通過光束の高さ Υと、カラ一ホイールにおける照明光の通過光束のカラーホイール中心からの半径方向の距離 Ryとの関係に基づき、 0cw=tan-l ( (YZ2) ZRy )として計算により求めることができる（ここに、記号「tan-l」は tanの逆関数を表している）。従って、カラーホイ一ルの回転数や通過光束のカラーホイール中心力の距離を調整することにより、混色期間の長短を設定することが可能である。

[0214] そこで、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの応答速度と、表示素子 lmの応答速度と、の条件に応じて、この混色期間を設定すると良い。具体的には、偏光スイッチング液晶 2a, 2bは、立ち上がりよりも立ち下がりのほうが応答時間が長いため、この立ち下力 Sりの応答時間を Tswとしたときに、 Tsw>Tcwの関係になるようにカラーホイールを設計すると良い。

[0215] このような実施形態 2によれば、上述した実施形態 1とほぼ同様の効果を奏するとともに、上述したようなタイミング制御を行うことにより、画面中央部やその付近で偽色や混色等の画質劣化が少ない画像を観察することが可能となる。また、色の切り換え時に 2色同時に照明される状態において、混色の少ない表示を行うことが可能となる

[0216] [実施形態 3]

図 13、図 14は本発明の実施形態 3を示したものであり、図 13は LEDを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示すブロック図である。この実施形態 3にお、て、上述の実施形態 1, 2と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0217] この図 13に示すプロジェクタ本体 11Bは、図 8に示したようなプロジェクタ本体 11A における光源やカラーホイールで構成される照明部を、 LEDを用いた構成に変更したものとなっている。

[0218] すなわち、本実施形態の照明部は、赤色 LED71r,緑色 LED71g,青色 LED71b を有して構成される光源部 71と、第 1の照明光学系 72と、インテグレータ 73と、マルチ PBS等で構成される PS変換素子 74と、上述した第 2の照明光学系 66と、を有して構成されている。

[0219] 光源部 71は、光源駆動回路 43により制御されるようになっており、この光源駆動回路 43は、照明色切換制御部 77を介してタイミング演算制御部 42に接続されている。

[0220] このように、本実施形態においては光源部 71に LEDを用いており、この LEDは、一般に応答速度が速い。従って、本実施形態の光源部 71の各色の LEDを色毎に順次発光させて表示素子 lmを照明する場合には、上述した実施形態 2において図 10から図 12を参照して説明したような混色が発生することはない。このために、発光タイミングを制御する際に色状態を検出する必要がなぐ実施形態 2の色状態検出部 68はこの実施形態 3では設けられていない。ただし、 RGB各色の LEDに経時変化の違、がある場合には、時間の経過と共にカラーバランスが変化する可能性がある。従って、発明の趣旨とは異なるが、白バランスを一定に保つ制御を行うために、検出部を設けるようにしても構わな、。

[0221] その他の構成については、図 8に示したものとほぼ同様である。なお、この図 13において、適宜の構成の図示を省略しているのも、図 8の場合と同様である。

[0222] なお、上述では光源部 71として LEDを用いた構成を採用している力これに限らず、 LD (レーザー）を用いた構成を採用するようにしても構わな!/、。

[0223] 図 14は、 LEDを用いた単板面順次式のプロジェクタの動作を示すタイミングチヤ一トである。

[0224] ここに、図 14 (A)は光源部 71の駆動波形を、図 14 (B)は表示素子 lmの切り換え波形を、図 14 (C)は第 1の偏光スイッチング液晶 2aの切り換え波形を、図 14 (D)は第 2の偏光スイッチング液晶 2bの切り換え波形を、図 14 (E)は基準信号を、図 14 (F )は画素シフトによる画素位置を、それぞれ示している。

[0225] この図 14を参照して、光源部 71に LEDを用いたことにより異なる点について、主として説明する。

[0226] 光源部 71は、 RGB各色を発光する LEDの発光強度を調整することにより、ホワイトノランスをとるように構成されている。従って、この実施形態においては、 RGBの表示時間の割合は均等となって、る。

[0227] タイミング演算制御部 42および照明色切換制御部 77は、表示素子 lmが Rの情報を表示するのに合わせて赤色 LED71rを発光し、表示素子 lmが Gの情報を表示するのに合わせて緑色 LED71gを発光し、表示素子 lm力 ¾の情報を表示するのに合わせて青色 LED7 lbを発光するように、発光タイミングを制御して、る。

[0228] さらに、タイミング演算制御部 42および照明色切換制御部 77は、各色 LEDの発光のタイミング力画素シフトモジュール 5の偏光スイッチング液晶 2a, 2bのスィッチング期間以外にできるだけ入るように制御している。特に、 LEDは、インパルス的な発光を行わせることにより、瞬間的な光量を得られることが知られている。そこで、このような LEDの特性を利用して、駆動波形をインパルス化し、偏光スイッチング液晶 2a, 2bのスイッチング期間以外に発光させるようにすることが望ま、。

[0229] なお、上述では、 LEDを用いて、画面全域への照明光の照明色を一括で切り換えるようにしている力これに限るものではない。画面全域への照明光の照明色を一括で切り換えることができる部材として、例えば、 RGB各波長域の内の所望の波長域の光のみを通過させる液晶シャツタがある。

[0230] この液晶シャツタは、 R波長域の光のみの偏光方向を制御する波長選択性偏光口一テータと、 G波長域の光のみの偏光方向を制御する波長選択性偏光ローテータと、 B波長域の光のみの偏光方向を制御する波長選択性偏光ローテータと、偏光板と、を組み合わせて構成されている。そして、例えば R波長域の光のみを偏光板を透過可能な偏光方向に制御し、 G波長域の光および B波長域の光を偏光板を透過不可能な偏光方向に制御することにより、入射した白色光の内の赤色光のみを通過させる液晶シャツタとして機能するようになっている。白色光の内の緑色光のみを通過させるとき、および白色光の内の青色光のみを通過させるときも、同様に行うことができる。このような液晶シャツタは、具体的には、カラーリンク社のカラースィッチという名称の製品がある。従って、こうした液晶シャツタを用いて、画面全域を RGBの面順次に切り換えるように構成しても構わな、。

[0231] このような実施形態 3によれば、上述した実施形態 1, 2とほぼ同様の効果を奏するとともに、表示素子 lmを画面全部が一括で切り換わるものとし、偏光スイッチング液晶も（応答性は遅いものの）画面全部が一括で切り換わる (スイッチングする)ものとし、これらにカ卩えてさらに、画面全域の照明色が一括で切り換わるようにしたために、偽色と混色とを少なくすることができる。特に、光源として上述したような LEDを用いたときに、上述したインパルス発光を行わせるようにすることにより、極めて偽色と混色とを少、なくすることができる。

[0232] [実施形態 4]

図 15、図 16は本発明の実施形態 4を示したものであり、図 15はカラーホイールを用いた 2板式のプロジェクタの構成を示す図である。この実施形態 4において、上述の実施形態 1〜3と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0233] なお、図 15においては、プロジェクタ本体 11Cにおける電気的なブロックの構成の図示を省略している。そして、以下では、図 3に示したような 3板式の構成における電気的なブロックや、図 8,図 12に示したような単板式の構成における電気的なブロックなどを必要に応じて適宜引用して説明することにする。

[0234] 照明部は、図 8に示した構成とほぼ同様に、超高圧水銀ランプを用いた光源 21とリフレクタ 22とを含む光源部 20と、インテグレータロッド 61と、照明色切換部 62Aと、第 1の照明光学系 63と、絞り 64と、 PS変換素子 65と、第 2の照明光学系 66と、を照明光が通過する光路上にこの順に配列して構成されている力照明色切換部 62Aの構成が図 8に示した照明色切換部 62とは異なっている。

[0235] すなわち、本実施形態における照明色切換部 62Aは、マゼンダ (RB)の光のみを通過するようなダイクロイツク膜を製膜されたマゼンタ色カラーフィルタ 62Amと、イエロー (RG)の光のみを通過するようなダイクロイツク膜を製膜されたイェロー色カラーフィルタ 62Ayと、を周方向に沿って 1組または複数組配置した円盤と、この円盤を回転するためのモータ等の駆動源と、を有して構成された例えばカラーホイールでなる照明色切換手段である。

[0236] また、上述した第 2の照明光学系 66の光線の光路上には、ダイクロイツクミラー 81 が光軸に対して 45度傾けて配設されている。このダイクロイツクミラー 81は、 R色の光を透過し、その他の光 (G色の光および B色の光を含む）を反射する特性のダイクロイック膜を製膜したものとなって、る。

[0237] 従って、照明色切換部 62A (カラーホイール）が光路上にマゼンタ色カラーフィルタ 62Amが位置する状態であるときには、光源からの白色 (RGB)光の内のマゼンダ（ RB)の光のみが通過を許容され、ダイクロイツクミラー 81によって、 R色の光が直進するとともに、 B色の光が 90° 方向を変えて反射されることになる。

[0238] 一方、照明色切換部 62A (カラーホイール）が光路上にイェロー色カラーフィルタ 6 2Ayが位置する状態であるときには、光源からの白色 (RGB)光の内のイェロー（RG )の光のみが通過を許容され、ダイクロイツクミラー 81によって、 R色の光が直進するとともに、 G色の光が 90° 方向を変えて反射されることになる。

[0239] こうして、 R色による照明は常時行われ、 B色による照明と G色による照明とは交互に面順次に行われることになる。

[0240] ダイクロイツクミラー 81の R光の透過光路上には、ミラー 82が光軸に対して 45° 傾けて配設されている。このミラー 82の反射光路上には、 R色情報表示用のモノクロの表示素子 lmrと、この表示素子 lmrを挟み込むように構成された 2枚の偏光板 lmra , Imrbと、が配設されている。これら 2枚の偏光板 lmra, Imrbは、図 3を参照して説明した偏光板と同様に、互、の偏光透過軸の方向が直交するように配置されて、る

[0241] また、ダイクロイツクミラー 81の GB光の反射光路上には、ミラー 83が光軸に対して 4 5° 傾けて配設されている。このミラー 83の反射光路上には、 G色情報と B色情報とを時系列的に順次表示するためのモノクロの表示素子 lmgbと、この表示素子 lmgb を挟み込むように構成された 2枚の偏光板 lmgba, lmgbbと、が配設されている。これら 2枚の偏光板 lmgba, lmgbbも、上述と同様に、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されて、る。

[0242] 表示素子 lmrを透過した光線と、表示素子 lmgbを透過した光線と、が交差する位置には、色合成手段であるダイクロイツクプリズム 84が配設されている。そして、表示素子 lmrからの光線と、表示素子 lmgbからの光線とは、同一の偏光方向の光として再び合成され、画素シフトモジュール 5へ向けて射出される。

[0243] こうして、画素シフトモジュール 5で画素ずらしされた光力投射光学系 32を介してスクリーン 12へ投影されるようになって、る。

[0244] このように、本実施形態における 2板式のプロジェクタの構成は、単板面順次式の構成と 3板式の構成との両方を利用したものとなっている。

[0245] なお、本実施形態では、光源 21として超高圧水銀ランプを用いているために、上述したように、 Rの輝線の光量が少ない。そこで、 Gや Bと同様の光量を Rにおいても得られるように、 R色の照明を常時行うように構成した力これに限るものではない。例えば、被視感度を重視する場合には、 G色の照明を常時行うようにし、 R色と B色の照明を面順次に行うように構成することも可能である。さらに、何らかの理由で B色を重視する場合には、 B色の照明を常時行うようにし、 R色と G色の照明を面順次に行うように構成しても構わない。

[0246] 次に、図 16は、カラーホイールを用いた 2板式のプロジェクタの動作を示すタイミングチャートである。

[0247] ここに、図 16 (A)は光源 21の駆動波形を、図 16 (B)は GB色面順次照明色を、図 16 (C)は R照明色を、図 16 (D)は GB用の表示素子 lmgbの切り換え波形を、図 16 (E)は R用の表示素子 lmrの切り換え波形を、図 16 (F)は第 1の偏光スイッチング液晶 2aの切り換え波形を、図 16 (G)は第 2の偏光スイッチング液晶 2bの切り換え波形を、図 16 (H)は基準信号を、図 16 (1)は画素シフトによる画素位置を、それぞれ示している。

[0248] 図 16 (C)に示すように、 R色の照明は常時行われており、 R用の表示素子 lmrは図 16 (H)の基準信号で示される 240Hz毎に図 16 (E)に示すように各画素位置の R 色情報を表示する。

[0249] また、図 16 (B)に示すように、 G色の照明と B色の照明は、照明色切換部 62Aにより時系列的に順次行われる。このとき、照明色切換部 62Aとしてカラーホイールを用いているために、上述した実施形態 2において図 10〜図 12を参照して説明したように、画面上部と画面下部とで照明されるタイミングが異なる状態となる。従って、実施形態 2にお、て説明したのと同様に、偽色や混色が最も少なくなるようなタイミングで駆動が行われている。

[0250] また、図 16 (B)や図 16 (D)に示す Gの表示時間と Bの表示時間とは同一ではない 1S これは上述したように、光源 21の分光特性に基づきホワイトバランス等を考慮して決めたものである。

[0251] このような実施形態 4によれば、 2板式のプロジェクタにおいても、上述した実施形態 1〜3とほぼ同様の効果を奏することができる。

[0252] [実施形態 5]

図 17は本発明の実施形態 5を示したものであり、カラーホイールとモノクロ反射型 L CDとを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示す図である。この実施形態 5 において、上述の実施形態 1〜4と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0253] なお、図 17においては、プロジェクタ本体 11Dにおける電気的なブロックの構成の図示を省略している。ただし、必要な場合には、図 8等に示したような電気的なブロックを適宜引用して説明することにする。

[0254] 本実施形態は、図 8に示したような構成における表示素子 lmを、全面一括表示型の表示素子たる反射型 LCD (LCOS) lm'に変更したものとなっている。

[0255] すなわち、第 2の照明光学系 66からの光は、光軸に対して 45° 傾けて配設されたミラー 91により反射されるようになって、る。

[0256] この反射光は、偏光板 92を介して PBS (偏光ビームスプリッタ)プリズム 93に入射し

、 S偏光成分として反射される。

[0257] この反射光は、往復の光線の通過でコントラストを確保するためのリターダ 94を介して、反射型 LCDlm'に入射し、画像情報に応じて反射される。

[0258] この反射型 LCDlm'からの、画像情報に変調された光は、再びリターダ 94を介して PBSプリズム 93を透過する。

[0259] この光は、偏光板 95を介して、画素シフトモジュール 5に入射する。その後、この光は、画素シフトモジュール 5により画素シフトされ、投射光学系 32によりスクリーン 12 へ向けて投影される。

[0260] なお、 PBSプリズム 93の入射前と出射後とに設けた偏光板 92, 95は、偏光純度を向上するためのものである。このように偏光純度を向上することにより、画像のコントラストを向上し、画素ずらしにおけるクロストークを防止することが可能となる。従って、これらの偏光板 92, 95を設けなくても必要な偏光純度が得られる場合、あるいはコストを削減したい場合、などには、これらを省略することも可能である。

[0261] また、上述では PBS (偏光ビームスプリッタ）をプリズムとして構成した例を示して!/ヽる力これに限らず、例えばワイヤグリッド等を用いた PBSミラーなどであっても構わない。

[0262] さらに、本実施形態は、単板面順次式の構成を採用したものとなっている力図 3に示したような 3板式の構成や、図 15に示したような 2板式の構成を採用した場合にも、本実施形態において説明したような反射型 LCDに置き換えて構成することが可能である。従って、反射型 LCDを用いる構成は、単板面順次式に限るものではないことはもちろんである。

[0263] このような実施形態 5によれば、反射型 LCDを用いても、上述した実施形態 1〜4とほぼ同様の効果を奏することができる。

[0264] [実施形態 6]

図 18は本発明の実施形態 6を示したものであり、カラーホイールと DMD素子とを用いた単板面順次式のプロジェクタの構成を示す図である。この実施形態 6におヽて、上述の実施形態 1〜5と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0265] なお、図 18においては、プロジェクタ本体 11Eにおける電気的なブロックの構成の図示を省略している。ただし、必要な場合には、図 8等に示したような電気的なブロックを適宜引用して説明することにする。

[0266] 本実施形態は、図 8に示したような構成における表示素子 lmを、全面一括表示型の表示素子たる DMD素子 Idに変更したものとなっている。

[0267] DMD素子 Idは、通常、照明光として偏光光を用いる必要はない。しかし、本実施形態にお、ては偏光を利用して画素シフトを行って、るために、照明光学系の中に

PS変換素子 65を配置して、る点が、通常の DMDプロジェクタとは大きく異なる点となっている。

[0268] 第 2の照明光学系 66からの光は、ミラー 91により反射されるようになっている。

[0269] ただし、本実施形態においては、上述した実施形態 5の図 17に示した構成とは異なり、ミラー 91を光軸に対して 45° 傾けて配設する必要はない。

[0270] この反射光は、図 17に示した例と同様に、偏光板 92を介して全面一括表示型の D

MD素子 Idに入射される。

[0271] DMD素子 Idは、入射光を画像情報に応じて反射する。

[0272] この DMD素子 Idからの、画像情報に変調された光は、偏光板 95を介して、画素シフトモジュール 5に入射する。その後、この光は、画素シフトモジュール 5により画素シフトされ、投射光学系 32によりスクリーン 12へ向けて投影される。

[0273] なお、 DMD素子 Idの入射前と出射後とに設けた偏光板 92, 95は、上述と同様に、偏光純度を向上するためのものであり、省略することも可能である。

[0274] また、本実施形態は、単板面順次式の構成を採用したものとなっている力図 3に示したような 3板式の構成や、図 15に示したような 2板式の構成を採用した場合にも、本実施形態において説明したような DMD素子に置き換えて構成することが可能である。従って、 DMD素子を用いる構成は、単板面順次式に限るものではないことはもちろんである。

[0275] このような実施形態 6によれば、 DMD素子を用いても、上述した実施形態 1〜5とほぼ同様の効果を奏することができる。

[0276] [実施形態 7]

図 19は本発明の実施形態 7を示したものであり、 LED光源とモノクロ透過型 LCDとを用いて構成した接眼式の画像表示装置の構成を示す図である。この実施形態 7において、上述の実施形態 1〜6と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0277] なお、図 19においては、画像表示装置 11 'における電気的なブロックの構成の図示を省略している。ただし、必要な場合には、図 8や図 13等に示したような電気的なブロックを適宜引用して説明することにする。

[0278] 本実施形態の画像表示装置 11 'は、上述した実施形態 1〜6において説明したようなプロジェクタではなぐ例えば、ヘッドマウントディスプレイ（HMD)や電子ビューフアインダ (EVF)等として構成されたものとなって！/、る。

[0279] そして、この画像表示装置 11 'においては、例えば上述した実施形態 3の図 13に示したような構成とほぼ同様の構成を採用しており、赤色 LED71r,緑色 LED71g, 青色 LED71bを有する光源部 71を用いて、面順次照明を行うものとなっている。

[0280] ただし、本実施形態の画像表示装置 11 'は、上述したように、ヘッドマウントデイスプレイ（HMD)や電子ビューファインダ (EVF)等として構成されたものであって、表示素子 lmにより表示する画像を拡大して眼で直接観察するものであるために、図 1

3における投射光学系 32に代えて拡大光学系 101が配設され、また、スクリーン 12 は設けられていない。

[0281] その他、電気的な構成についても、上述した図 13等に示したものと同様である。 [0282] なお、上述では、モノクロ透過型の表示素子 lmに対する背面照明型の光源として、 LED光源を採用している力これに限るものではなぐ例えば、液晶ディスプレイ等に広範に用いられて、る、導光板を用いた平面型の面発光の光源を用いるようにしても構わない。

[0283] また、この図 19に示したような接眼的な方法で使用する画像表示装置 11 'は、プロジェクタタイプの画像表示装置ほど光量を必要としないために、透過型の表示素子 1 mを背面側から照明する構成を採用するに限るものではない。例えば、 EL表示素子や、 LEDアレイのような、自己発光型の表示素子を用いるようにしても構わない。

[0284] さらに、照明ムラが観察する画像にあまり影響を与えないような小さい程度である場合には、照明光学系力も PS変換素子 74やインテグレータ 73を省略するようにしても構わない。

[0285] このような実施形態 7によれば、接眼的な方法で使用するタイプの画像表示装置にぉ、ても、上述した実施形態 1〜6にお、てプロジェクタタイプの画像表示装置として説明したのとほぼ同様の効果を奏することができる。

[0286] [実施形態 8]

図 22は本発明の実施形態 8を示したものであり、カラーホイールと 2板式の反射型表示素子とを備えた画素ずらし方式のプロジェクタの構成を示す図である。

[0287] この実施形態 8において、上述の実施形態 1〜7と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0288] この実施形態 8を説明するに先立って、まず、本実施形態 8に関連する従来の技術について説明する。

[0289] 特開 2004— 117388号公報の図 5には、色選択性偏光板（23)と、この色選択性偏光板 (23)力の特定波長領域の光を反射するとともに他の特定波長領域の光を透過する偏光分離素子 (PBS22)と、上記反射光を空間光変調する反射型表示素子 (反射型 LV21a)と、上記透過光を空間光変調する反射型表示素子 (反射型 LV2 lb)と、を備え、各反射型表示素子 (反射型 LV21a, LV21b)からの映像を、上記偏光分離素子 (PBS22)を光合成光学系として用いることにより合成し、光合成後の映像を投射レンズ (14)を介して拡大投射する映像拡大装置が記載されている。 [0290] また、該公報の図 14には、表示素子として、反射型に代えて 2つの透過型表示素子 (透過型 LV61a, 61b)を用いた映像拡大装置が記載されていて、光合成光学系として偏光分離素子 (PBS62)を用いて!/、るのは反射型の場合と同様である。

[0291] そして、これら 2種類の 2板式映像拡大装置は、 2つの表示素子を画素ピッチの 1Z

2だけずらして配置することにより、光軸シフト (画素ずらし)を実施するものとなっている。

[0292] しかし、上記特開 2004— 117388号公報に記載された画素ずらしの技術は、 2つの表示素子の配置を固定的に 1Z2画素ピッチだけずらすことにより達成するものであるために、表示し得る画素数は、最大でも表示素子に設けられた画素数の 2倍である。

[0293] これに対して、偏光変換素子と複屈折部材とを組み合わせて行う画素ずらし方式は、該偏光変換素子と複屈折部材とのペアを複数組み合わせることにより、 2倍を超える表示画素数を達成し得ることが知られて、る。

[0294] このような偏光変換素子と複屈折部材とを組み合わせた画素ずらし方式を採用した技術としては、例えば特開 2003— 207747号公報に記載のものが挙げられる。該公報の図 8には、色選択性偏光分離手段たる位相差板 (72)と、この位相差板 (72)からの特定波長領域の光を反射するとともに他の特定波長領域の光を透過する偏光ビ一ムスプリッタ（71)と、上記透過光を空間光変調する反射型のライトバルブ (51r)と、上記反射光を空間光変調する反射型のライトバルブ (51bg)と、を備え、各反射型のライトバルブ（51r, 51bg)力もの光を、上記偏光ビームスプリッタ（71)を光合成光学系として用いることにより合成し、合成後の光を偏光変調手段（16) (該公報の図 1 参照）と光路偏向素子（17) (該公報の図 1参照）とを組み合わせてなる光路変調手段（14)を介して画素ずらしすることにより、高解像度表示を行うようにした画像表示用光学ユニットが記載されている。

[0295] このような構成にぉ、て、位相差板 (72)は、上記特定波長領域の光と上記他の特定波長領域の光との偏光を異ならせている。このために、光合成後に偏光ビームスブリット（71)から出射される光は、一方のライトバルブ（5 lr)に起因する光と、他方のライトバルブ（51bg)に起因する光とで、偏光方向が異なることになる。このような偏光方向が異なる光を、そのまま光路変調手段（14)に入射させて画素シフトを行うと、一方のライトバルブ（5 lr)に起因する光と、他方のライトバルブ（5 lbg)に起因する光との光路がずれるために、いわゆる色ずれが生じた像として表示されてしまうことになる

[0296] この点について、図 23〜図 26を参照して説明する。

[0297] 図 23は、透過型表示素子を使用した 2板式の画像表示装置の従来の構成例を示す図である。

[0298] この画像表示装置は、 R色の画像情報に応じて R色光を変調するための R用透過型 LCD202rと、 G色および B色の画像情報に応じて G色光と B色光とを時分割的に変調するための BG用透過型 LCD202bgと、 R用透過型 LCD202rからの光と BG用透過型 LCD202bgからの光とを合成するための色合成手段たる偏光ビームスプリツタ 201と、を有して構成されている。

[0299] ここに偏光ビームスプリッタ 201は、 S偏光を反射して P偏光を透過するものであるために、 R色光は S偏光となった状態で R用透過型 LCD202rを通過して偏光ビームスプリッタ 201に入射するようになっている。そして、偏光ビームスプリッタ 201は、 S 偏光の R色光を S偏光のまま反射して出射する。また、 G色光または B色光は P偏光となった状態で BG用透過型 LCD202bgを透過して偏光ビームスプリッタ 201に入射するようになつている。そして、偏光ビームスプリッタ 201は、 P偏光の B色光または G 色光を P偏光のまま透過して出射する。

[0300] 次に、図 24は、反射型表示素子を使用した 2板式の画像表示装置の従来の構成例を示す図である。

[0301] この画像表示装置は、カラースィッチ 205と、上述と同様の色合成手段である偏光ビームスプリッタ 201と、 R色の画像情報に応じて R色光を変調するための R用反射型 LCD203rと、この R用反射型 LCD203rの前面に配置されたリターダ 204rと、 G 色および B色の画像情報に応じて G色光と B色光とを時分割的に変調するための BG 用反射型 LCD203bgと、この BG用反射型 LCD203bgの前面に配置されたリターダ 204bgと、を有して構成されている。

[0302] 光源側からは、 S偏光の R色光と、時分割された S偏光の B色光および G色光と、がカラースィッチ 205に入射されるようになっている。カラースィッチ 205は、これらの内の R色光のみを選択的に P偏光に変換して通過させ、 B色光または G色光は S偏光のまま通過させる。

[0303] 偏光ビームスプリッタ 201は、 P偏光の R色光を透過し、 S偏光の B色光または G色光を反射する。偏光ビームスプリッタ 201を透過した P偏光の R色光は、リターダ 204r を介して R用反射型 LCD203rに入射し、 S偏光の R色光として反射される。この S偏光の R色光は、偏光ビームスプリッタ 201により S偏光のまま反射されて出射される。

[0304] また、偏光ビームスプリッタ 201により反射された S偏光の B色光または G色光は、リターダ 204bgを介して BG用反射型 LCD203bgに入射し、 P偏光の B色光または G 色光として反射される。この P偏光の B色光または G色光は、偏光ビームスプリッタ 20 1により P偏光のまま透過されて出射される。

[0305] このように、色合成手段として偏光ビームスプリッタ 201を用いるときには、表示素子として図 23に示したような透過型と図 24に示したような反射型との何れを採用する場合であっても、該色合成手段から出射される R色光と GB色光とで偏光が異なるものとなる。

[0306] 次に、図 25は、色合成手段たる偏光ビームスプリッタ 201から P偏光の R色光と S偏光の B色光または G色光が出射される場合に、画素シフトによって色ずれが発生する様子を示す図である。

[0307] 偏光ビームスプリッタ 201の光路上後方には、画素シフト手段を構成する偏光スィツチング液晶 206と複屈折板 207とが配設されている。そして、この図 25に示す例においては、偏光スイッチング液晶 206がオフとなっていて、該偏光スイッチング液晶 2 06を通過する光は偏光方向が PS変換されるものとする。

[0308] このとき、 P偏光の R色光は、偏光スイッチング液晶 206により S偏光の R色光に変換されて出射される。また、 S偏光の B色光または G色光は、偏光スイッチング液晶 2 06により P偏光の B色光または G色光に変換されて出射される。そして、この図 25に示す例においては、 S偏光の R色光は複屈折板 207をそのまま通過し、 P偏光の B色光または G色光は通過する際に例えば 1Z2画素ピッチ分だけ画素シフトされて出射される。 [0309] 続いて、図 26は、色合成手段たる偏光ビームスプリッタ 201から S偏光の R色光と P 偏光の B色光または G色光が出射される場合に、画素シフトによって色ずれが発生する様子を示す図である。

[0310] 基本的な構成は図 25に示したものと同様である力この図 26に示す例は、偏光ビ一ムスプリッタ 201から、 R色光が S偏光として、 B色光または G色光が P偏光として、それぞれ出射される例となっている。なお、偏光スイッチング液晶 206がオフとなっていて、該偏光スイッチング液晶 206を通過する光の偏光方向が PS変換されることも、上述と同様である。

[0311] このときには、 S偏光の R色光は、偏光スイッチング液晶 206により P偏光の R色光に変換されて出射される。また、 P偏光の B色光または G色光は、偏光スイッチング液晶 206により S偏光の B色光または G色光に変換されて出射される。そして、この図 2 5に示す例においては、 P偏光の R色光は複屈折板 207を通過する際に例えば 1Z2 画素ピッチ分だけ画素シフトされて出射され、 S偏光の B色光または G色光はそのまま通過する。

[0312] 従って、図 25に示す例と図 26に示す例との何れにおいても、本来は一致すべき R 画素の位置と、 G画素および B画素の位置とが、例えば 1Z2画素ピッチ分だけずれることになり、いわゆる色ずれが発生した状態で表示されることになる。

[0313] このように、色合成手段から出射される 2系列の光の偏光方向が異なっている場合

(つまり S偏光と P偏光との両方が存在している場合）に、そのまま偏光スイッチング液晶 206と複屈折板 207とを用いた画素ずらしを行うと、色ずれが発生して画像の品質を損なうことになる。

[0314] そこで、上述した特開 2003— 207747号公報に記載の技術においては、偏光ビ一ムスプリッタ（71)と光路変調手段（14)との間に、色選択性偏光面回転手段（15) を配置して、合成光における 2つの光成分の偏光方向を揃えるようにして、る。

[0315] しかし、上記特開 2003— 207747号公報に記載の技術では、比較的高価な部品である色選択性偏光面回転手段（15)を配置しているために、コストの低減を図る観点から不利であるとともに、小型化を図る観点力もも望ましいとはいえない。さらに、偏光ビームスプリッタ（71)の光路上後方に色選択性偏光面回転手段（15)を配置すると、ライトバルブ（5 lr, 5 lbg)力レンズ（8)までの距離が長くなり、いわゆるバックフオーカスが長くなるために、レンズ (8)をより大型のものとして設計する必要が生じて、この点でも小型化には不利である。

[0316] 本実施形態は上記事情に鑑みてなされたものであり、偏光方向を制御することによる画素シフトを、色ずれを生じることなく行うことができる、安価で小型な画像表示装置を提供することを目的として!、る。

[0317] また、本実施形態は、偏光方向を制御することにより画素シフトを行う 2板式の画像表示装置に関する。

[0318] 次に、図 22を参照して、本実施形態について説明する。

[0319] 図 22に示す画像表示装置は、プロジェクタとして構成されていて、プロジェクタ本体 11Fと、このプロジェクタ本体 11Fから画像が投影さ; tl^察可能に画像を表示するスクリーン 12と、を有して構成されている。

[0320] また、プロジェクタ本体 11Fは、光学的な構成として、照明色切換手段を含む光源手段と、色分離手段と、光変調素子を含む表示手段と、色合成手段と、画素シフト手段と、投影手段と、を備えている。

[0321] これらの内の光源手段は、光源部 20から第 2の照明光学系 66までを含んで構成されている。

[0322] 光源部 20は、白色光を発生する例えば超高圧水銀ランプ等の点状をなす光源 21 と、この光源 21から発生される光から略平行な光束を形成して所定の方向へ照射するための例えば回転放物面形状のプロファイルのリフレクタ 22と、を備えている。

[0323] 光源部 20からの光の集光部近辺には、インテグレータロッド 61の入射端面が配置されている。このインテグレータロッド 61は、ガラス等の光学素材により形成された中実の角柱や、あるいはミラー等により内壁面を形成された中空のものが用いられる。そして、インテグレータロッド 61は、入射した光線を内部で複数回反射することによつて、点状の光源 21を多点化し、被照明部材である後述する表示素子 lm'r, lm' gb の照明ムラを低減するための部材である。

[0324] このインテグレータロッド 61は、光伝送方向の断面形状が被照明部材である表示素子 lm'r, lm' gbと略相似（すなわち、倍率は異なり得る力アスペクト比は略同一 )となるような形状に形成されて、る。

[0325] このインテグレータロッド 61の射出端面の像は、クリティカル照明を構成するように設計された第 1の照明光学系 63と第 2の照明光学系 66と、を介して、表示素子 lm'r , lm' gb上に結像される。

[0326] また、インテグレータロッド 61の射出端面と第 1の照明光学系 63との間には、照明色切換手段たる照明色切換部 62Aが配設されている。この照明色切換部 62Aは、例えばカラーホイール等で構成されている。すなわち、照明色切換部 62Aは、マゼンダ (RB)の光のみを通過するようなダイクロイツク膜を製膜されたマゼンタ色カラーフィルタ 62Amと、イェロー (RG)の光のみを通過するようなダイクロイツク膜を製膜されたイェロー色カラーフィルタ 62Ayと、を周方向に沿って 1組または複数組配置した円盤と、この円盤を回転するためのモータ等の駆動源と、を有して構成されている。そして、円盤を駆動源を用いて回転することにより、照明色を面順次に切り換えるようになっている。

[0327] さらに、上述した第 1の照明光学系 63と第 2の照明光学系 66とを含む照明光学系の略瞳位置に、絞り 64と、 PS変換素子 65と、が順に配置されている。ここに、絞り 64 は光束の通過範囲を規定することにより光量を制御するものである。また、 PS変換素子 65は、例えばマルチ PBS (マルチ偏光ビームスプリッタ)等で構成され、所定の偏光方向の光のみを照明光とするものとなっている。そして、ここでは PS変換素子 65 は、 P偏光の照明光を射出するようになっている。

[0328] 上述した第 2の照明光学系 66の光線の光路上には、光を色毎に空間分離する色分離手段たるダイクロイツクミラー 81が光軸に対して 45度傾けて配設されている。このダイクロイツクミラー 81は、 R色の光を透過し、その他の光（G色の光および B色の光を含む)を反射する特性のダイクロイツク膜を製膜したものとなってヽる。

[0329] 従って、照明色切換部 62A (カラーホイール）が光路上にマゼンタ色カラーフィルタ 62Amが位置する状態であるときには、光源からの白色 (RGB)光の内のマゼンダ（ RB)の光のみが通過を許容され、ダイクロイツクミラー 81によって、 R色の光が直進するとともに、 B色の光が 90° 方向を変えて反射されることになる。

[0330] 一方、照明色切換部 62A (カラーホイール）が光路上にイェロー色カラーフィルタ 6 2Ayが位置する状態であるときには、光源からの白色 (RGB)光の内のイェロー（RG )の光のみが通過を許容され、ダイクロイツクミラー 81によって、 R色の光が直進するとともに、 G色の光が 90° 方向を変えて反射されることになる。

[0331] こうして、 R色による照明は常時行われ、 B色による照明と G色による照明とは交互に面順次に（時分割で)行われること〖こなる。

[0332] ダイクロイツクミラー 81の R光の透過光路上には、 P偏光を透過し S偏光を反射する偏光ビームスプリッタ 11 lrが、光軸に対して 45° 傾けて配設されている。この偏光ビ一ムスプリッタ 11 lrの透過光路上には、リターダ 94rを介して、 R色情報表示用の光変調素子であり表示手段たるモノクロの表示素子 lm'rが配設されている。この表示素子 lm'rは、規則的に配列された複数の画素を備えて構成されている。この表示素子 lm'rにより変調され S偏光となった反射光は、リターダ 94rを再び介して、偏光ビームスプリッタ 11 lrによりダイクロイツクプリズム 84へ向けて反射されるようになっている。

[0333] また、ダイクロイツクミラー 81の GB光の反射光路上には、偏光ビームスプリッタ 111 gbが光軸に対して 45° 傾けて配設されている。この偏光ビームスプリッタ 11 lgbの透過光路上には、リターダ 94gbを介して、 G色情報と B色情報とを時系列的に順次表示するための光変調素子であり表示手段たるモノクロの表示素子 lm' gbが配設されている。この表示素子 lm' gbは、規則的に配列された複数の画素を備えて構成されている。この表示素子 lm' gbにより変調され S偏光となった反射光は、リターダ 94 gbを再び介して、偏光ビームスプリッタ 11 lgbによりダイクロイツクプリズム 84へ向けて反射されるようになって、る。

[0334] 偏光ビームスプリッタ 11 lrにより反射された光線と、偏光ビームスプリッタ 11 lgbにより反射された光線と、が交差する位置には、色合成手段であるダイクロイツクプリズム 84が配設されている。そして、表示素子 lm'rからの光線と、表示素子 lm' gbからの光線とは、該ダイクロイツクプリズム 84により同一の S偏光方向の光として再び合成され射出される。

[0335] このダイクロイツクプリズム 84から射出される光の光路上には、該 S偏光の偏光精度を上げる（すなわち、もし僅かに P偏光成分が残存していたとしても、これを除去する）ための偏光板等で構成されるクリーナ 112が配設されている。このクリーナ 112は、比較的薄型化を図ることができるものとなっていて、後述する投射光学系 32のバックフォーカスにはあまり影響を及ぼさな、ように構成されて、る。

[0336] さらに、このクリーナ 112を通過した光の光路上に、画素シフト手段たる画素シフトモジュール 5が配設されて!/、る。

[0337] この画素シフトモジュール 5は、偏光変換素子たる第 1の偏光スイッチング液晶 2aと複屈折部材たる第 1の複屈折板 3aとを含んで構成され主面内の一方向へ画素シフトを行うための第 1の画素シフト手段と、偏光変換素子たる第 2の偏光スイッチング液晶 2bと複屈折部材たる第 2の複屈折板 3bとを含んで構成され主面内の他方向へ画素シフトを行うための第 2の画素シフト手段と、を備えている。この画素シフトモジュール 5の構成や作用は、図 5を参照して上述したようになつている。従って、この画素シフトモジュール 5は、第 1の画素シフト手段が垂直画素シフトを行い、第 2の画素シフト手段が水平画素シフトを行うことにより、いわゆる 4点画素ずらしを行うものとなっている

[0338] 画素シフトモジュール 5から射出される光の光路上には、画像をスクリーン 12へ向けて拡大して投射するための投影手段たる投射光学系 32が配設されている。

[0339] また、プロジェクタ本体 11Fは、電気的な処理を行う構成として、画像処理回路 41と、タイミング演算制御部 42と、光源駆動回路 43と、表示素子駆動回路 44Bと、偏光スイッチング液晶駆動回路 45と、画像信号処理部 46Aと、照明色切換駆動部 67と、色状態検出部 68と、を備えている。

[0340] 画像処理回路 41は、様々なフォーマットで入力されてくる映像信号に、該フォーマットに応じた画像処理を行うものとなっている。具体的には、画像処理回路 41は、入力信号がインターレース信号である場合にプログレッシブ信号に変換する機能 (IP変能）、映像の色をプロジェクタで表示したときに好ましい色となるように変換する色変能、その他一般のプロジェクタに搭載されている各種機能、などを備えたものとなつている。

[0341] また、画像処理回路 41は、入力されてくる所定画素数の映像信号を解像度変換して、表示素子 lm'r, lm' gbが備える画素数の画像を画素ずらして得られる画像の画素数 (4点画素ずらしでは、表示素子が備える画素数の縦横各 2倍 (トータル 4倍）の画素数)の映像信号を生成する。

[0342] さらに、画像処理回路 41は、フレームレートに関しても、入力されてくる映像信号の周波数から、画素ずらしをするための周波数に変換する。

[0343] そして、画像処理回路 41は、変換後の映像信号を画像信号処理部 46Aへ送信するとともに、タイミング制御に必要となる基準信号 (例えば垂直同期信号)をタイミング演算制御部 42へ送信する。

[0344] 次に、タイミング演算制御部 42は、画像処理回路 41から出力される基準信号と色状態検出部 68から出力される検出信号とに基づいて、光源 21、照明色切換部 62A

、表示素子 lm'r, lm' gb、偏光スイッチング液晶 2a, 2bの各動作タイミングを演算して制御するタイミング制御手段である。

[0345] 光源駆動回路 43は、タイミング演算制御部 42から制御信号を受けて、光源 21として用、る超高圧水銀ランプをインパルス的に交流駆動するようになっている（図 16 (

A)参照)。

[0346] そして、タイミング演算制御部 42は、照明色切換駆動部 67を介して、照明色切換部 62Aの円盤を回転するための駆動源を制御し駆動するようになっている。

[0347] また、照明色切換部 62Aの近傍には、照明色の切換状態 (切換タイミング)を検出するためのフォトインタラプタ等のセンサを有する色状態検出部 68が設けられている。これに対して、上述した照明色切換部 62Aの円盤には、カラーフィルタの位置と対応するマーキングが設けられている。そして、色状態検出部 68のセンサによりこのマ一キングを読み取ることで、照明色切換部 62Aの回転状態を判別することが可能となっている。この色状態検出部 68による照明色切換部 62Aの検出結果は、タイミング演算制御部 42へ出力されるようになっている。

[0348] タイミング演算制御部 42は、色状態検出部 68からの検出結果を受けると、色状態が狙、のタイミングになるような演算を行、、演算結果として得られたタイミングになるように照明色切換駆動部 67を制御する。照明色切換駆動部 67は、このタイミング演算制御部 42の制御に基づいて、照明色切換部 62のモータを駆動し、狙いのタイミングの色状態を得る。 [0349] また、画像信号処理部 46Aは、画像処理回路 41から映像信号を受けると、画素ずらし時の画素の重なりや偏光スイッチング液晶 2a, 2bのスイッチング動作の応答遅れによる画素位置毎の情報劣化などを補正する処理であるコントラスト補正処理を行う。さらに、画像信号処理部 46Aは、上述したクロストークによる漏れで失う色の情報を見込んで、 RGBの色バランスをとるように偽色補正を行う。そして、画像信号処理部 4 6Aは、画素ずらし位置に対応した表示素子 lm'r, lm' gbの画素数の画像を表示素子駆動回路 44Bへ順次出力するための、シフト位置サンプリング処理を行う。このシフト位置サンプリング処理により、 1つのフレーム画像から、 4点画素ずらしの場合には 4つのサブフレーム画像が作成される。こうして作成されたサブフレーム画像は、画像信号処理部 46Aから表示素子駆動回路 44Bへ入力される。

[0350] そして、タイミング演算制御部 42は、予め定めた画素位置順 (例えば図 5や図 16にぉ、て説明したような画素位置順 A→C→B→D)になるように偏光スイッチング液晶駆動回路 45を駆動するとともに、 ¾ 、のタイミングで上述した画素位置の情報を順次に表示素子 lm'r, lm' gbに表示するように表示素子駆動回路 44Bを駆動する。

[0351] このような制御を行うことにより、画素ずらしを行いながら、かつ高解像度化を実現するようになっている。

[0352] なお、図 22に示した構成においては、光源手段として、白色光を発光する超高圧水銀ランプ等の光源 21を備える光源部 20と、インテグレータロッド 61と、このインテグレータロッド 61からの白色光を面順次に切り換えるカラーホイール等の照明色切換部 62Aと、を用いているが、このような構成に限るものではない。例えば、 RGB各色の LEDを設けて、あるタイミングでは RGの LEDを同時に発光させ、別のタイミングでは RBの LEDを同時に発光させる、といった構成を採用することももちろん可能である

[0353] さらに、照明色切換手段の方式としては、上述したようなカラーホイールを用いる方式や、 LEDにより RG光と RB光とを順次発光させる LED方式以外にも、カラーリンク社のカラースィッチを用いる方式や、同カラーリンク社のカラーセレクトを用いる方式等がある。

[0354] ここに、カラースィッチは、 RGB光を入射して、任意のタイミングで電気制御することにより、例えば RG光と RB光とを一偏光方向の光として選択的に出射することができるアクティブカラースィッチである。

[0355] また、カラーセレクトは、特定波長域の光の偏光方向のみを 90° 回転する（つまり、 PS変換を行う）ことができる波長選択偏光ローテ一ターである。このカラーセレクトを PBSなどと組み合わせることにより、 2つの偏光 (P偏光および S偏光)方向の照明光を RG光および RB光として順次透過させることが可能である。

[0356] 上述した内の、カラーホイール方式、カラースィッチ方式、または LED方式を採用した照明色切換手段は、 2系列の光を 1つの偏光に揃った状態で照明光として出射するものとなる。このために、 2系列の光が色合成手段たるダイクロイツクプリズム 84に入射するときに、これら 2系列の光の偏光方向が異なっていないような光学系を採用すれば、該ダイクロイツクプリズム 84から出射される光の偏光方向も 2系列が同一となる。

[0357] これに対して、カラーセレクト方式を採用した照明色切換手段は、 2系列の光を互いに異なる 2つの偏光方向の照明光として出射するものである。このために、 2系列の光が色合成手段たるダイクロイツクプリズム 84に入射するまでの、何れ力 1系統の光路上に、 PS変換手段を配設する必要がある。そして、 2系列の光が色合成手段たるダイクロイツクプリズム 84に入射するときに、これら 2系列の光の偏光方向が同一となるようにすれば、該ダイクロイツクプリズム 84から出射される光の偏光方向も 2系列を同一とすることができる。

[0358] また、上述では、偏光ビームスプリッタ 11 lr, l l lgbを用いている力これに代えて、例えばワイヤグリッド偏光子を用いることも可能である。

[0359] さらに、上述では、色合成手段としてダイクロイツクプリズムを用いた力これに限らず、例えばダイクロイツクミラーを用いることも可能である。さらには、 2系統の入射光を同一の偏光方向の射出光として射出することができるような色合成手段であれば、適宜のものを広く採用することが可能である。

[0360] そして、反射型の表示素子 lm'r, lm' gbとしては、反射型 LCDや DMD (Digital Micromirror Device)などを採用することが可能である。

[0361] カロえて、表示素子は、種々のタイプのものを用いることが可能である力全面一括表示素子を用いるようにするとより好ま、。

[0362] また、上述では画像表示装置としてプロジェクタを例に挙げている力もちろんこれに限るものではなぐ種々の画像表示装置に広く適用することが可能である。

[0363] このような実施形態 8によれば、 2板式の画像表示装置における色合成手段として、ダイクロイツクプリズム（あるいはダイクロイツクミラー。以下、ダイクロイツクプリズムをダィクロイツクミラーに読み替えることもできるものとして、記載を省略する。）を用いるようにしたために、色合成手段力射出される 2系統の光の偏光方向を揃えることができる。これにより、複屈折板を含む画素シフト手段により画素ずらしを行っても、色ずれの発生することのない高画質な高解像度化を行うことができる。

[0364] また、画素シフト手段として、偏光スイッチング液晶と複屈折板とを組み合わせたものを用いているために、上述した特開 2004— 117388号公報に記載されたような固定的な画素ずらしを行う場合に比して、より高解像度の画素ずらしを行うことが可能となる。

[0365] さらに、ダイクロイツクプリズムの射出面側にクリーナを配置したために、より高精度に色ずれを防止することができる。なお、色合成手段としてダイクロイツクプリズムの代わりに PBSを用いる従来の構成においては、偏光の精度を高めようとすると、 PBSの 2系統の入射側にそれぞれ偏光板を配置する必要があり、 2枚の偏光板が必要となつて、た (色合成手段として PBSを用いると、 2系統の光の偏光方向が異なることになるために、 PBSの射出側に 1枚の偏光板のみを配置する構成は採用することができない)。これに対して、本実施形態によれば、ダイクロイツクプリズムの射出側に 1枚の偏光板 (クリーナ)を配置するだけで足りるために、構成を簡単にしてコストを低減することが可能となる。

[0366] そして、色合成手段としてダイクロイツクプリズムを採用したために、該ダイクロイツクプリズムの射出面側に上記特開 2003— 207747号公報に記載されたような色選択性偏光面回転手段を配設する必要がなくなり、画像表示装置の低コスト化および小型化を図ることが可能となる。さらに、投射光学系 32のノックフォーカスを短くすることが可能となるために、該投射光学系 32の小型化を図ることも可能となる。

[0367] [実施形態 9] 本発明の実施形態 9について、上述した実施形態 4の図 15を参照して説明する。図 15は、上述したように、カラーホイールと 2板式の透過型表示素子とを備えた画素ずらし方式のプロジェクタの構成を示す図である。

[0368] この実施形態 9において、上述の実施形態 8と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

[0369] 上述した実施形態 8は、反射型表示素子を用いた 2板式のプロジェクタに関するものであつたが、本実施形態は、透過型表示素子を用いた 2板式のプロジェクタに関するものとなっている。

[0370] すなわち、プロジェクタ本体 11Cの光学的な構成は、図 15に示すようになつていて、図 22に示した偏光ビームスプリッタ 11 lr, l l lgb、反射型の表示素子 lm'r, lm， gb、リターダ 94r, 94gbに代えて、ミラー 82, 83、透過型の表示素子 lmr, lmgb、偏光板 lmra, lmrb, lmgba, lmgbbが配設されている。

[0371] すなわち、ダイクロイツクミラー 81の R光の透過光路上には、ミラー 82が光軸に対して 45° 傾けて配設されている。このミラー 82の反射光路上には、 R色情報表示用のモノクロ透過型の光変調素子たる表示素子 lmrと、この表示素子 lmrを挟み込むように構成された 2枚の偏光板 lmra, lmrbと、が配設されている。これら 2枚の偏光板 lmra, lmrbは、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されている。より詳しくは、偏光板 lmraは S偏光を透過する偏光透過軸となるように、また、偏光板 lmr bは P偏光を透過する偏光透過軸となるように、それぞれ配置されて!、る。

[0372] また、ダイクロイツクミラー 81の GB光の反射光路上には、ミラー 83が光軸に対して 4 5° 傾けて配設されている。このミラー 83の反射光路上には、 G色情報と B色情報とを時系列的に順次表示するためのモノクロ透過型の光変調素子たる表示素子 lmgb と、この表示素子 lmgbを挟み込むように構成された 2枚の偏光板 lmgba, lmgbbと、が配設されている。これら 2枚の偏光板 lmgba, lmgbbも、上述と同様に、互いの偏光透過軸の方向が直交するように配置されている。より詳しくは、偏光板 lmgbaは S偏光を透過する偏光透過軸となるように、また、偏光板 lmgbbは P偏光を透過する偏光透過軸となるように、それぞれ配置されている。

[0373] そして、表示素子 lmrを透過した光線と、表示素子 lmgbを透過した光線と、が交差する位置に、色合成手段であるダイクロイツクプリズム 84が配設されてヽる。

[0374] なお、プロジェクタ本体 11Cの電気的な処理を行う構成は、図 22に示したものとほぼ同様であるために、図 15においては図示を省略している。

[0375] このような構成において、光が進行するに従って、偏光方向が変化する様子について説明する。

[0376] この図 15においては、光源部 20からの光力 PS変換素子 65により、 S偏光の照明光として射出されるものとする。

[0377] この照明光の内の、 R色の光はダイクロイツクミラー 81を透過し、その他の光（G色の光および B色の光を含む)ダイクロイツクミラー 81により反射される。

[0378] ダイクロイツクミラー 81を透過した R色の光は、 S偏光のままミラー 82により反射され

、偏光板 lmra、透過型の表示素子 lmr、偏光板 lmrbを介して、変調された P偏光の光として射出される。

[0379] また、ダイクロイツクミラー 81により反射されたた G色の光または B色の光は、 S偏光のままミラー 83により反射され、偏光板 lmgba、透過型の表示素子 lmgb、偏光板 1 mgbbを介して、変調された P偏光の光として射出される。

[0380] そして、表示素子 lmrからの P偏光の光線と、表示素子 lmgbからの P偏光の光線とは、同一の P偏光の光のままダイクロイツクプリズム 84により再び合成され、画素シフトモジュール 5へ向けて射出される。

[0381] これにより、画素シフトモジュール 5は、色ずれを発生させることなぐ画素シフトを行い、高解像度表示を行うことができる。

[0382] なお、図 15には図示していないが、図 22に示したクリーナ 112をダイクロイツクプリズム 84の出射側に配置しても良いことは、上述した実施形態 8と同様である。

[0383] また、本実施形態における照明色切換手段の方式として、カラーホイール方式、 L

ED方式、カラースィッチ方式、カラーセレクト方式等を採用することが可能であるのは、上述した実施形態 8と同様である。

[0384] このような実施形態 9によれば、透過型表示素子を用いた 2板式の画像表示装置においても、上述した実施形態 8とほぼ同様の効果を奏することができる。

[0385] なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ発明の主旨を逸脱しな、範囲内にお、て種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、 2006年 4月 10日に日本国に出願された特願 2006— 108114号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

請求の範囲

[1] 規則的に配列された複数の画素を備え、全画面の表示を一括で切り換え得る表示素子と、

上記表示素子からの光の光軸を所定の方向に振動することにより上記画素の表示位置をシフトする画素シフトが可能であり、該表示素子に比して応答時間の長い画素シフト手段と、

上記画素シフト手段による画素シフトに同期して、上記表示素子に異なる画素位置の画像を表示させるように制御するタイミング制御手段と、

を具備したことを特徴とする画像表示装置。

[2] 上記タイミング制御手段は、上記表示素子の表示切り換えのためのブランキング期間の中間のタイミングと、上記画素シフト手段の画素シフトの遷移期間の中間のタイミングと、を一致させるように制御するものであることを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。

[3] 上記タイミング制御部は、基準信号に基づいて、上記各タイミングの制御を行うものであることを特徴とする請求項 2に記載の画像表示装置。

[4] 上記表示素子を照明するための照明部をさらに具備し、

上記表示素子は、上記照明部からの光を上記規則的に配列された複数の画素で変調することにより画像情報を表示するものであることを特徴とする請求項 3に記載の画像表示装置。

[5] 上記照明部は、輝度が周期的に変動するものであって、

上記タイミング制御部は、上記照明部の周期的に変動する輝度における高輝度期間が、上記照明部の上記表示素子の表示切り換えのためのブランキング期間の中間のタイミングと、上記画素シフト手段の画素シフトの遷移期間の中間のタイミングと、に一致しないようにさらに制御するものであることを特徴とする請求項 4に記載の画像表示装置。

[6] 上記照明部は、上記画像シフト手段よりも短い応答時間で照明色の切り換えを行うことにより、上記表示素子を複数の色により面順次に照明する面順次照明部であり、上記タイミング制御手段は、上記面順次照明部の照明色の切り換えの中間のタイミングを、上記表示素子の表示切り換えのためのブランキング期間の中間のタイミングと、上記画素シフト手段の画素シフトの遷移期間の中間のタイミングと、にさらに一致させるように制御するものであることを特徴とする請求項 4に記載の画像表示装置。

[7] 上記タイミング制御手段は、上記画素シフト手段による 1回の画素シフト毎に、上記面順次照明部による複数の色の面順次照明を行わせるように制御するとともに、この面順次照明に同期して、上記表示素子に同一画素位置に係る異なる色の画像を表示させるように制御するものであることを特徴とする請求項 6に記載の画像表示装置

[8] 上記面順次照明部は、 3以上の異なる色により色毎に異なる照明期間で面順次に照明するものであって、

上記タイミング制御部は、照明期間の最も長い色による照明と、照明期間の 2番目に長い色による照明と、を時間的に隣接して行わせるように上記面順次照明部を制御し、かつ、これら照明期間の最も長い色による照明と照明期間の 2番目に長い色による照明との間において、上記画素シフト手段により画素シフトを行わせるように制御するものであることを特徴とする請求項 7に記載の画像表示装置。

[9] 上記色面順次照明部は、

白色光を発光する光源と、

この光源力の白色光の内の特定色の光のみを順次に通過させるものであって、該通過光が上記表示素子の画面を複数色で同時に照明する期間が発生する照明色切換手段と、

を有して構成されたものであることを特徴とする請求項 6に記載の画像表示装置。

[10] 上記照明色切換手段は、カラーホイールであることを特徴とする請求項 9に記載の画像表示装置。

[11] 上記画素シフト手段は、入射される偏光光の偏光方向を、 90° 回転する、または回転しない、を選択し得る液晶部材と、

この液晶部材の光路上後方に設けられており、該液晶部材からの偏光光の偏光方向に応じて、画素シフトをする、または画素シフトをしない、を行う複屈折板と、を有して構成されたものであることを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。

[12] 上記液晶部材は、 TN (Twisted Nematic)液晶であることを特徴とする請求項 11に記載の画像表示装置。

[13] 上記複屈折板は、水晶板であることを特徴とする請求項 11に記載の画像表示装置

[14] 波長帯域が異なる 2種類の照明光を時分割で出射する照明色切換手段と、

上記照明色切換手段からの照明光を、上記 2種類の各々毎に、第 1の系列の色光と、この第 1の系列の色光と偏光方向が同一であって波長帯域が異なる第 2の系列の色光と、に空間分離する色分離手段と、

規則的に配列された複数の画素を備え、上記第 1の系列の色光を変調する第 1の光変調素子と、

規則的に配列された複数の画素を備え、上記第 2の系列の色光を変調する第 2の光変調素子と、

上記第 1の光変調素子からの一偏光方向の上記第 1の系列の色光と、上記第 2の光変調素子からの該ー偏光方向の上記第 2の系列の色光と、を合成して、該第 1の系列の色光に起因する光と該第 2の系列の色光に起因する光とを同一の偏光方向の光として出射する色合成手段と、

上記色合成手段から出射された光の偏光方向を制御して画素シフトを行う画素シフト手段と、

を具備したことを特徴とする画像表示装置。

[15] 上記色合成手段は、入射する光の偏光方向を変化させることなく射出するものであることを特徴とする請求項 14に記載の画像表示装置。

[16] 上記色合成手段は、ダイクロイツクプリズムであることを特徴とする請求項 15に記載の画像表示装置。

[17] 上記色合成手段は、ダイクロイツクミラーであることを特徴とする請求項 15に記載の画像表示装置。

[18] 上記第 1の光変調素子と上記第 2の光変調素子とは、共に透過型素子であることを特徴とする請求項 14に記載の画像表示装置。

[19] 上記第 1の光変調素子と上記第 2の光変調素子とは、共に反射型素子であることを特徴とする請求項 14に記載の画像表示装置。

[20] 上記色分離手段と反射型素子である上記第 1の光変調素子との間に配置され、該色分離手段から出射された第 1の系列の色光を透過し、さらに、該第 1の光変調素子から反射された第 1の系列の色光を上記色合成手段へ向けて反射する第 1の偏光ビ一ムスプリッタと、

上記色分離手段と反射型素子である上記第 2の光変調素子との間に配置され、該色分離手段から出射された第 2の系列の色光を透過し、さらに、該第 2の光変調素子から反射された第 2の系列の色光を上記色合成手段へ向けて反射する第 2の偏光ビ一ムスプリッタと、

をさらに具備したことを特徴とする請求項 19に記載の画像表示装置。

[21] 上記画素シフト手段は、偏光方向を制御するための偏光変換素子と、複屈折部材と、を含んで構成されたものであることを特徴とする請求項 14に記載の画像表示装置。