JP4167452B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置、特にライトバルブの表示画像を拡大表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（ＬＣＤ）などの小型画像表示素子の画像をレンズ系を介して拡大して表示する画像表示装置には、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる眼前に装着又はかざして拡大像を観察するタイプと、拡大像をスクリーンに投影して投影像を観察するいわゆる投射型の画像表示装置がある。
【０００３】
一般に、この種の画像表示装置においては、画面の解像度が表示品質を決める上で重要な要因となる。従来の拡大投射型画像表示装置においては、画面の解像度を上げるためには、小型画像表示装置の表示画素数を増やす方法が採られてきた。小型画像表示素子としては一般に各画素に対応させてトランジスタを形成した液晶表示素子（ＴＦＴ型ＬＣＤ）が用いられている。このような素子においては、微細化には微細加工技術や配線抵抗、またトランジスタ領域や配線領域の確保の問題から限界がある上、このような素子は歩留まりの低下などのため高コストとなる。また、素子の画素密度を変えずに素子を大型化する方法では、素子の生産性が低下するため、同じくコストが高くなるという問題に加えて、照明光学系や投射光学系が大型化し、装置の大型化やさらなる高コスト化の問題を生ずる。
【０００４】
一方、特許第２９３９８２６号公報によれば、投射型の画像表示装置において表示素子とスクリーンとの間（即ち、表示素子の出射光路中）に偏光方向を旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子とを設け、投影画像をシフトさせることによって高解像度化を実現する方法が開示されている。
【０００５】
図２９は同公報に示される画像表示装置の構成例を示す。図２４において、表示用液晶パネル２０１によって光源２０２からの光が変調され、この変調された画像が投射レンズ２０３によってスクリーン２０４に拡大投射される。投射レンズ２０３と表示用液晶パネル２０１との間には偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とが設けられている。水晶板２０６の主光軸は、光学系の光軸に対して傾斜して配置されている。
【０００６】
なお、２０７，２０８はフレームメモリ、２０９は分配器である。
【０００７】
このような構成によれば、偏光方向制御用液晶パネル２０５によって水晶板２０６に対して特定の方向に偏光した光の光路をシフトさせることができる。偏光方向制御用液晶パネル２０５を高速で動作させ、水晶板２０６に入射させる偏光状態を制御することで光路がシフトした状態とシフトしない状態を切替えることができ、結果としてより多くの画像情報を表示することができる。この方法は、廉価な画素数の少ない画像表示素子を用いて高解像度を実現することができるため、高精細化の有力な手法である。
【０００８】
ここで、上記特許第２９３９８２６号公報に示される偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６との作用を図３０に示す原理図を参照して説明する。偏光方向制御用液晶パネル２０５に入射した偏光光Ｌ２１１は偏光方向制御用液晶パネル２０５によって偏光方向が変調され、２０６ａのような主光軸を有する水晶板２０６に入射する。このとき、水晶板２０６の主光軸２０６ａと光学系の光軸のなす面に平行な方向に振動する偏光光Ｌ２１１ｐは水晶板２０６によって複屈折を受け光路がシフトされる。一方、水晶板２０６の主光軸２０６ａと光学系の光軸のなす面に垂直な方向に振動する偏光光Ｌ２１１ｓは水晶板２０６による複屈折を受けず、光路を偏向されることなくそのまま出射する。
【０００９】
図３１は透過型液晶方式のライトバルブを用いた代表的な３板光学系方式の画像表示装置を説明するための模式図である。光源４０１を出た光はフライアイレンズ４０２，４０３等を用いて構成されたインテグレータ光学系４０４を介してライトバルブとしての液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明する。光源４０１から液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー４０６ｂｇ，４０６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明するよう構成されている。液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂで画像変調された画像光はクロスダイクロイックプリズム４０７で合成され、投射レンズ４０８によってスクリーンに拡大投射される。なお、４０９はフィールドレンズ、４１０は偏向用ミラー、４１１はリレーレンズである。
【００１０】
ダイクロイックプリズム４０７に入射する画像光は、インテグレータ光学系４０４によって様々な入射角を有する光となる。ダイクロイックプリズム４０７のダイクロイック膜の入射角特性は１〜２ｎｍ／°程度の角度分布を有する。照明光の最大入射角は一般に数度から１０度程度あるため、入射角によって１０ｎｍから２０ｎｍほどの色ずれを生ずることになる。この入射角特性は、表示の色むら、特に入射角が大きくなる周辺部の色むらとなって観測される。このようなむらを抑えるため、ダイクロイック膜の偏光特性を利用し、緑色光Ｇのみをｐ偏光で入射させ、赤色光Ｒ、青色光Ｂについてはｓ偏光で入射させることが行われている（光技術コンタクト、Vol37、No9参照）。これは、偏光特性に合わせてダイクロイック膜の設計を最適化することと、緑色光Ｇの照明光路中に偏光面を９０°回転させるような光学素子４１２を挿入させ、又は、液晶表示素子４０５ｇの画像情報のオン・オフを反転させることで実現される。このとき、投射光は緑色光Ｇのみｐ偏光、他の赤色光Ｒ、青色光Ｂはｓ偏光としてスクリーンに投影される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の画像表示装置において特許第２９３９８２６号公報に示されるような画素シフト方式を適用する場合を考える。具体的には、図３１に示すように、ダイクロイックプリズム４０７の出射光路上に偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とを設けた場合を考える。
【００１２】
図３２は、その偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とを抽出して示す動作説明図である。図３２（ａ）は偏光方向制御用液晶パネル２０５によって入射偏光の状態が変化しない場合の説明図である。ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５は水晶板２０６によって光路シフトを受けるもののｓ偏光である青と赤の画像光Ｌ４１６は光路シフトを受けない。一方、図３２（ｂ）に示すように、偏光方向制御用液晶パネル２０５によって入射偏光の状態が９０°変化させられる場合には、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５はｓ偏光に変換されているため光路シフトを受けず、ｓ偏光である青と赤の画像光Ｌ４１６はｐ偏光に変換されているため光路シフトを受けることとなる。即ち、色によって光路シフトの有無が変わることとなり、青と赤の画像光Ｌ４１６に対して緑の画像光Ｌ４１５だけずれた表示となってしまう。
【００１３】
上例では、ダイクロイックプリズムによる色合成方式の場合を例に採り、その色むらを軽減させるためのケースで説明したが、この他、偏光ビームスプリッタを色合成手段として用いて偏光の異なる色光を合成する方式も知られており、このような色合成手段を用いた光学系構成の場合にも、同様な問題を生じ、画素ずれにより画像品質を損ねてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、複数のライトバルブの異なる偏光状態の色光を合成し、かつ、光路シフトを行わせることで高精細表示を行わせる画像表示装置における画素ずれの問題を解消し、高精細で、均一性に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、画像変調を行う複数のライトバルブと、これらのライトバルブに対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段と、前記各ライトバルブを異なる色光で照明する照明装置と、前記各ライトバルブによって画像変調された画像光を合成する色合成手段と、合成された画像光の光路を前記ライトバルブの画像変調と同期して時分割で変調する光路変調手段と、合成された画像光を拡大表示するレンズと、を備え、前記色合成手段に入射する複数の画像光は、１色の色光と他の色光について偏光方向の異なる２つの偏光状態を有し、前記光路変調手段は、前記画像光の偏光面を前記２つの偏光状態の間で切替える偏光変調手段と、この偏光変調手段から出射される前記２つの偏光状態の出射光のうち、いずれか一方の偏光状態の出射光に対して光路を曲折させる光路偏光素子とを有し、前記ライトバルブの表示画像の表示位置を少なくとも２つの状態の間で変化させて表示位置の変化させられた画像を時分割で重畳させ、前記表示データ制御手段は、画像フレーム期間に前記各ライトバルブに書き込む表示画像として当該画像フレーム期間の前記光路変調手段の作用状態による各偏光光の光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込むようにした。
【００１６】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑え、又は、高効率な色合成を行わせることができる画像表示装置において、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を備えるとともに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込む表示画像として、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、前記色合成手段に入射する画像光の偏光は、直線偏光であり、偏光状態の異なる入射光は他の入射光と偏光方向が直交している。
【００１８】
従って、画像光の偏光状態を直線偏光とし、偏光状態の違いを直交関係とすることで、光路シフト量が明確となり、ライトバルブに対する画像情報の書き込み位置の補正で適正に対処可能となり、光路変調手段によるシフトに伴う画素位置ずれのない高解像度の画像表示が可能となる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブに対しては、前記光路変調手段が第１の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を、前記光路変調手段が前記第２の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が前記第１の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を書き込むようにした。
【００２０】
従って、画像フレーム期間の光路変調手段の作用状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成の具体的な情報書き込み方法が明らかとなり、色ずれのない解像度の高い表示が可能となる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の画像表示装置において、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブは、前記光路変調手段による光路シフト量をｓ、前記ライトバルブの画素ピッチをｐ、整数をｎとしたとき、その画素位置が他の前記ライトバルブの画素位置に対してｐ＊（ｎ＋ｓ）に相当する距離だけ光路のシフト方向にずれるように配置されている。
【００２２】
従って、解像度の高い表示に加えて、より簡便な情報書き込み方法で実現可能となる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブの画素のアドレス位置として、他の前記ライトバルブの画素のアドレス位置に対して、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用するサブフレームにおいてはｎだけ、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用しないサブフレームにおいてはｎ＋１だけずらした画素位置に画像情報を書き込むようにした。
【００２４】
従って、解像度の高い表示に加えて、より簡便かつ具体的な情報書き込み方法が明らかとなる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の画像表示装置において、ｎ＝０である。
【００２６】
従って、ｎ＝０の場合が最も簡便で、周辺部の表示領域を最も有効に活用できる光学的構成及び情報書き込み方法となる。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、各々１画面分の画像情報を記憶する容量を有して各々のライトバルブ用の各色の画像データ量に対応した記憶領域が確保された記憶素子と、この記憶素子から画像情報を読み出す際に時間的に重畳するために少なくとも必要なデータのみを読み出して各ライトバルブへ書き込むように前記記憶素子の前記各記憶領域への書き込み及び読み出しを制御する制御回路と、を備える。
【００２８】
従って、ライトバルブ個別のサブフレームバッファ等の記憶素子を持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、各ライトバルブ毎に個別の記憶領域を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子と前記各ライトバルブとの間に設けられて前記ライトバルブの画素数よりも少ない容量で書き込み・読み出しが非同期で動作する転送用記憶素子と、を備える。
【００３０】
従って、各ライトバルブと１画面の画像情報を記憶する記憶素子との間に転送用記憶手段を設けることで、フレームバッファ等の記憶素子のデータ転送速度を低減し、部品コストの低減と安定動作とが実現される。この際、サブフレーム用のバッファの場合と異なり、ライトバルブの画素数よりも少ない容量の転送用記憶素子を用いて、制御信号の期間をも使用して低速化を図っているため、部品コストの低減とともに安定した動作が確保される。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項３記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、前記第１の作用状態、第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を同一の前記記憶素子から読み出すためにその読み出し方法が少なくとも２種類設定された読み出し方法保持手段と、前記記憶素子からの画像情報の読み出し時に前記読み出し方法保持手段に設定された読み出し方法を切替える切替手段と、を備える。
【００３２】
従って、請求項３記載の画像表示装置を実現する上で、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに対応させて切替えることで、記憶素子からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、請求項５記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、各々のサブフレーム分の画像情報を記憶する記憶素子を有し、この記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することにより対応するライトバルブに対して書き込む画像情報の画素位置を制御するようにした。
【００３４】
従って、請求項５記載の発明を実現する上で、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【００３５】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、入力されたデータの転送タイミングを調整する機能を有して各々のライトバルブの基板上に一体に実装されている。
【００３６】
従って、個々のライトバルブ自体に入力された画像情報のデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた表示データ制御手段を実装することで、既存の記憶素子やその制御回路を使用したままでライトバルブに対して画像情報のデータを入力させることができ、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子の出力端子と前記ライトバルブの入力端子との間に設けられてデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段とを備える。
【００３８】
従って、ライトバルブの入力端子と記憶素子の出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段を備えることで、既存のライトバルブ及び従来からの画像情報のシフトを考慮しない記憶素子の制御構成を使用したまま、画像情報のシフトを実現することで、新規な構成の付加を最低限として、低コスト化を実現する。
【００３９】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ選択的に遅延させる遅延素子を備える。
【００４０】
従って、遅延素子を用いることにより、請求項１２記載の画像表示装置を容易に実現できる。
【００４１】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータ線上に直列に接続されて各々遅延量を異ならせた複数の遅延素子と、各遅延素子毎に対応する遅延素子を経由させるかバイパスさせるかを切替える切替え手段とを備え、これらの切替え手段の切替えの組合せによりデータの転送タイミングの遅延量を調整する。
【００４２】
従って、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延量の多段階制御が可能で、適正な表示位置制御が可能となる。
【００４３】
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ遅延させる遅延素子と、前記ライトバルブに対して前記遅延素子を経由したデータ線と前記遅延素子をバイパスしたデータ線との接続を選択的に切替える接続切替え手段と、を備える。
【００４４】
従って、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延を必要とするライトバルブのみ、接続切替え手段の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【００４５】
請求項１６記載の発明は、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置において、前記遅延素子として、基準信号に基づき制御されるデジタル処理により遅延量の制御が可能なデジタル制御遅延素子を用いた。
【００４６】
従って、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置を実現する上で、温度、設定時のバラツキ等に対しても安定で、再調整が不要なため、制御性に優れた遅延制御が可能となる。
【００４７】
請求項１７記載の発明は、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、ダイクロイックプリズムを備える。
【００４８】
従って、色合成手段の好適例が提供される。特に、ダイクロイックプリズムを用いた場合には、照明光の入射角特性によって、合成光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色むらを生じやすいが、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態を他の色光の偏光状態と異ならせることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率の色合成を行わせることができ、さらに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込まれる画像情報は、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【００４９】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の画像表示装置において、前記色合成手段がクロスダイクロイックプリズムであり、この色合成手段に入射する偏光を緑色光のみをｐ偏光とし、他の赤色光及び青色光はｓ偏光とした。
【００５０】
従って、請求項１４記載の画像表示装置のより具体的な構成例が明らかとなる。
【００５１】
請求項１９記載の発明は、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、前記照明装置の照明光路中に偏光回転手段を備えることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる。
【００５２】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする具体例が提供される。
【００５３】
請求項２０記載の発明は、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、前記ライトバルブへ書き込む画像情報のオン・オフを反転させることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる。
【００５４】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする簡便で効率的な具体例が提供される。
【００５５】
請求項２１記載の発明は、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、偏光ビームスプリッタを備える。
【００５６】
従って、色合成手段の好適例が提供される。特に、偏光ビームスプリッタでの合成では、合成光の偏光状態は異なる２種の偏光が混在するが、画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで光路変調手段を設けた場合においても色による画素ずれのない、解像度の高い表示を行わせることができる。
【００５７】
請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、特定の色光の偏光方向を直交する偏光方向に変換する偏光回転手段と、この偏光回転手段を出射した照明光を偏光によって光路分離する偏光分離素子と、この偏光分離素子により分離され各々前記ライトバルブにより変調されて出射する出射光を合成する偏光ビームスプリッタとを備える。
【００５８】
従って、請求項２１記載の発明を実現する上で、小型で、高効率な光学系構成が提供される。
【００６１】
請求項２３記載の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、前記偏光変調手段が液晶素子であり、前記光路偏向素子が光軸に対して傾斜した主光軸を有する一軸性光学異方体である。
【００６２】
従って、請求項１記載の発明を実現する上で、光路偏向素子の好適例が提供される。
【００６３】
請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の画像表示装置において、前記偏光変調手段としての前記液晶素子が、強誘電性液晶素子である。
【００６４】
従って、請求項２３記載の発明において、応答速度の速い強誘電性液晶による液晶素子を用いることで、入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態に切替える動作を応答性よく実現することができる。
【００６５】
請求項２５記載の発明は、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、前記光路偏向素子としての前記一軸性光学異方体が、ニオブ酸リチウム結晶によるものである。
【００６６】
従って、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、一軸性光学異方体として安定性、コスト、透明性に優れたニオブ酸リチウム結晶を用いることで、好適な構成例を提供できる。
【００６７】
請求項２６記載の発明は、請求項１ないし２５の何れか一記載の画像表示装置において、光路を曲折又はシフトさせる方向を異ならせた複数の前記光路変調手段を備え、これらの光路変調手段間の光路上に偏光面回転手段を備える。
【００６８】
従って、２次元に光路変調を行うことができるため、さらに高い解像度を得ることができる。
【００６９】
請求項２７記載の発明は、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、前記ライトバルブは、強誘電性液晶による液晶表示素子である。
【００７０】
従って、ライトバルブとしてデジタル的に動作する強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、好適な構成例が提供される。
【００７１】
請求項２８記載の発明は、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、前記ライトバルブは、反強誘電性液晶による液晶表示素子である。
【００７２】
従って、ライトバルブとして応答速度に優れた反強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、中間調表現に適した好適な構成例が提供される。
【００７３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図９に基づいて説明する。本実施の形態の画像表示装置は、拡大像をスクリーンに投影し、その投影像を観察する投射型画像表示装置への適用例を示す。
【００７４】
図１は、このような画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。まず、光源１を出た光はフライアイレンズ２，３等を用いて構成されたインテグレータ光学系４を介して透過型のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂを照明する。光源１からライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー６ｂｇ，６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂを照明するよう構成されている。ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された画像光は色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム７で合成され、レンズとしての投射レンズ８によってスクリーンに拡大投射される。なお、９はフィールドレンズ、１０は偏向用ミラー、１１はリレーレンズである。これらの光源１、インテグレータ光学系４、ダイクロイックミラー６ｂｇ，６ｇ、偏向用ミラー１０、リレーレンズ１１等によりライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明装置１２が構成されている。
【００７５】
各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された光はクロスダイクロイックプリズム７で合成され、合成された画像光は投射レンズ８によってスクリーン（図示せず）に拡大投射される。
【００７６】
ここに、照明装置１２における照明光路中には必要に応じて偏光変換素子が設けられ、照明光の偏光を特定の直線偏光となるよう制御する。本実施の形態では、ライトバルブ５ｇに入射する緑色光Ｇの偏光方向を９０°回転させるための１／２波長板のような偏光回転手段としての偏光回転素子１３が設けられている。これにより、クロスダイクロイックプリズム７に入射する画像光の偏光は、緑色光Ｇのみをｐ偏光とし、他の赤色光Ｒ及び青色光Ｂはｓ偏光となるように設定されている。
【００７７】
また、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂは入射光の偏光を９０°回転させるか否かで画像表示を行わせるものである。このようなライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとしては、９０°ねじれの液晶表示素子、垂直配向の液晶表示素子、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子など公知の表示素子を用いることができる。
【００７８】
なお、図１では、１／２波長板のような偏光回転素子１３を用いた例を示したが、当該ライトバルブ５ｇの表示を反転、即ち、画像情報のオン・オフを反転させることで、当該ライトバルブ５ｇの出射光の偏光を変えることもできる。この方法によれば、画像データを反転させるだけで他に偏光回転素子１３のような光学素子を必要としないので、より好ましい。
【００７９】
各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された光のうち非画像光は各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの出射側に設けられた偏光子（図示せず）により除去され、画像光のみがクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このとき、緑色光Ｇはｓ偏光状態の赤色光Ｒと青色光Ｂとは９０°異なった振動方向の直線偏光（ｐ偏光）としてクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このような構成にすることにより、前述したように、インテグレータ光学系４を用いることにより各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明光の入射角が大きい場合にも色むらになりにくい光学特性が得られる。
【００８０】
さらに、クロスダイクロイックプリズム７と投射レンズ８との間の光路上には、画素シフトを行わせるための光路変調手段１４が設けられている。このようにクロスダイクロイックプリズム７で色合成する場合の光路変調手段１４の原理的構成例及びその作用を図２を参照して説明する。この場合の光路変調手段１４は、入射する画像光の偏光面を制御する偏光変調手段１５と、この偏光変調手段１５からの特定の出射光の特定の偏光状態に対して光路を曲折（又はシフト）させる光路偏向素子１６との組合せにより構成されている。
【００８１】
照明装置１２によって分光された各色光はライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂによって偏光変調され、色合成手段であるクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このとき、少なくとも１色、本実施の形態では緑色光は他の色光とは偏光面が９０°異なる状態でクロスダイクロイックプリズム７に入射する。
【００８２】
図２（ａ）は光路変調手段１４がｐ偏光を曲折し、ｓ偏光に対しては曲折しない状態、図２（ｂ）は光路変調手段１４がｐ偏光を曲折し、ｓ偏光に対しては曲折しない状態を表す。
【００８３】
このような光路変調手段１４は、本実施の形態では、入射光の偏光方向を変調可能な偏光変調手段１５と光路偏向素子１６とにより構成されており、図２（ａ）は偏光変調手段１５が作用せず、偏光が保たれた場合の光路を示している。光路偏向素子１６に光軸に対して傾斜した主光軸を有する一軸性結晶を用いた場合を示している。結晶の光軸は偏光変調手段１５の出射光の少なくとも一つの偏光方向の少なくとも一つの偏光面を含む面内にある。図２では１６ａが主光軸を表す。
【００８４】
このような構成において、主光軸１６ａと光軸を含む面内で偏光した光（ｐ偏光）は図２（ａ）の偏光光Ｌ１８として示すように光路偏向素子１６によって複屈折を受け、光路が曲折される。これに対して、主光軸１６ａと光軸を含む面に直交する偏光光Ｌ１７，Ｌ１９（ｓ偏光）は光路偏向素子１６による複屈折を受けず直進する。つまり、ライトバルブ５ｇからのｐ偏光は光路変調手段１４によって光路が曲折され、ライトバルブ５ｒ，５ｂからのｓ偏光は光路変調手段１４を直進する。偏光変調手段１５は出射偏光の偏光方向を制御するために設けられ、図では上下方向に振動する偏光（ｐ偏光）と、紙面垂直方向に振動する偏光（ｓ偏光）との間で切替えるよう作用する。
【００８５】
図２（ｂ）は偏光変調手段１５を作用させ、クロスダイクロイックプリズム７からの出射光の偏光方向を９０°回転させた場合の図である。この場合には、ライトバルブ５ｒ，５ｂからのｓ偏光は偏光変調手段１５によりｐ偏光に変換されるため光路偏向素子１６によって光路が曲折され、ライトバルブ５ｇからのｐ偏光は偏光変調手段１５によりｓ偏光に変換されるため光路偏向素子１６を直進する。
【００８６】
偏光変調手段１５としては、上述のように入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態の間で切替える作用を有するものであり、表示装置用としての面積を低コストで実現できる点から、強誘電性液晶やπセル、ツイステッドネマティック液晶などの液晶デバイスが好適である。また、この中でも、液晶層厚を３μｍ以下としたツステッドネマティック液晶や２周波駆動のネマティック液晶方式、πセル、強誘電性液晶が応答速度が速いことから特に好適であり、中でも最も応答性に優れた強誘電性液晶が最適である。これらは旋光性作用又は１／２波長板としての作用を外部電場によって制御することで偏光変調手段として作用する。
【００８７】
光路偏向素子１６としては、特定の偏光方向の光に対して光路を曲折（又は、シフト）させるものであり、具体的には水晶、雲母、ニオブ酸リチウム、ＫＨ２ＰＯ４、ＬｉＴａＯ３などの光学結晶を主光軸に対して斜めに切り出した光学結晶が好適である。中でも安定性やコスト、透明性の点から水晶、ニオブ酸リチウム、ＬｉＴａＯ３を特に好適に用いる。
【００８８】
図３は、図２（ａ）（ｂ）中の赤色光であるＬ１７を例に光路変調手段１４の作用を説明したものである。図では光路変調手段１４は画像光をライトバルブ５ｒの画素のシフト方向のピッチｐに対してｐ／２シフトさせる場合について説明している。図３（ａ）は偏光変調手段１５が作用していない画像フレームにおけるライトバルブ５ｒ上の画像を模式的に示したものである。図３（ｂ）はその表示画像を示しており、シフトされていない。図３（ｃ）は偏光変調手段１５が作用している画像フレームにおけるライトバルブ５ｒ上の画像を模式的に示したものである。図３（ｄ）はその表示画像を示し、シフトされている。
【００８９】
図３（ａ）と図３（ｃ）の画像の切替えに同期させて、偏光変調手段１５を動作させることで、図３（ｂ）と図３（ｄ）の表示画像を時分割で表示する。このとき、画像フレームのフレーム周波数が３０Ｈｚ以上、好ましくは４０Ｈｚ以上、特に好ましくは６０Ｈｚ以上では、観察者の目には図３（ｂ）と図３（ｄ）の合成画像である図３（ｅ）の画像がフリッカ無く観察され、元の画像の２倍の解像度が得られることになる。
【００９０】
ところで、本実施の形態においては、上述したように、クロスダイクロイックプリズム７に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態は他色の偏光状態と異なっている。図２では緑色光用のライトバルブ５ｇからの画像光Ｌ１８はｐ偏光であるのに対して、他色の画像光Ｌ１７，Ｌ１９はｓ偏光となっている。このとき、図２に示したように画像光Ｌ１８（ｐ偏光）と画像光Ｌ１７，Ｌ１９（ｓ偏光）とは光路変調手段１４によって受ける光路シフトの作用が逆となってしまう。
【００９１】
図４はこの現象を図３と同様の表記で図示したものである。即ち、図４（ａ）〜（ｅ）は図３（ａ）〜（ｅ）と同じ意味を有する。図４では、赤と緑を合成し、黄色の「Ａ」なる字を合成表示する場合について例示している。図４中右側に示す緑の画像光Ｌ１８は、上述のように光路変調手段１４の作用が、図４中左側に示す赤の画像光Ｌ１７とは異なるため、その画素ずれにより、表示画像は所望の画像状態から大きく変形してしまう。図５はこのときの合成画像であり、画素ずれが生じていることがわかる。
【００９２】
このような画素ずれにより画像品質が劣化する現象を回避するため、本実施の形態では、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ５ｇには、光路変調手段１４が第１の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を、光路変調手段１４が第２の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第１の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を表示するように、表示データ制御手段（後述する）によって当該ライトバルブ５ｇに対する画像情報の書き込みを制御するようにしたものである。
【００９３】
このような画像情報の書き込み制御の原理を従来方式を含めて図６を参照して説明する。光路変調手段１４の作用状態（オン・オフ）は表示フレームに対応する。全画面を表示するのに必要な画像フレーム期間を、光路変調手段１４の作用状態の数で分割したサブフレームで構成し、表示データ制御手段は当該サブフレーム期間中に光路変調手段１４によって決定される表示位置に対応する画像を書き込むことになる。このとき、従来のように出射偏光が全て同一である場合、隣接する画素１，画素２は光路変調手段１４の切替えによって各色の情報が順次表示される。例えば、図６中の上段に示すように、隣接する画素１，２について画素１が青、画素２が黄色の場合、第１のサブフレームでライトバルブ５ｂの青を、第２のサブフレームでライトバルブ５ｒ，５ｇの赤と緑を点灯することで表示を行うことができる。これに対して、本実施の形態の構成では、出射偏光が色光によって異なっており、偏光によって光路変調手段１４の作用が逆となり、画素１と画素２の色情報が同じサブフレーム期間中に表示されることになる。そこで、本実施の形態では、本来第２のサブフレームで点灯させるべき他の偏光と異なる色光である（この場合は）緑を第１のサブフレームで点灯させることで、本来の画像位置に緑を表示させるものである。仮に、緑を画素１に表示させたい場合には、他色が画素２に対応した画像情報を表示している第２のフレームに緑を点灯させればよい。このように、本実施の形態では、他とは偏光の異なる色光に対しては、光路変調手段１４が別の作用状態にあるサブフレームの画像情報を書き込むことで所望の色ずれのない表示を行わせるものである。
【００９４】
図７は、このような画像情報書き込み原理に基づく本実施の形態による場合の画像表示装置の画像書き込み方法を図４の場合に対比させて図示したものである。これまでの図と同様に光路変調手段１４はｐ／２の光路変調を行うものとする。図７（ａ）〜（ｅ）は各々図３（ａ）〜（ｅ）、図４（ａ）〜（ｅ）の場合と同じ意味（状態）を有する。また、右側に示す偏光方向の異なる緑色光に対しては（ａ′）〜（ｅ′）のようにして区別した。偏光方向の異なる緑色光に対してのライトバルブ５ｇの表示画像は、例えば赤色光に対して光路変調手段１４が作用せず、緑色光に対しては作用する状態においては図７（ｂ′）に示すように、光路変調手段１４の他方の作用状態−即ち、赤色光に対して光路変調手段１４が作用し、緑色光に対しては作用しない状態の赤色光の画像（図７（ｄ））に対応する画像が表示される。
【００９５】
このような構成により、合成画像は図７（ｅ）（ｅ′）に示すように所望の画像とすることができる。なお、図７では２色を同じ位置で合成して黄色を表示する例であるため、図７（ｂ′）と図７（ｅ′）とは同じ画像であるが、実際の書き込み画像は、一般には同一ではない。このように、本実施の形態では、同一画像フレーム期間において、偏光による光路変調手段１４の作用状態による光路シフト量を考慮した画像情報をライトバルブ５に書き込むものである。このようにして動作させることで、出射偏光が色光により異なる画像表示装置においても、光路変調手段１４の作用状態により高解像度の色ずれのない高品位画像が提供される。
【００９６】
ここで、このような画像情報の書き込み制御を行う表示データ制御手段２１の構成の一例を図８を参照して説明する。図示例の表示データ制御手段２１は、各々１画面分の画像情報を記憶する容量を有して各々のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（誘電性液晶を使用）用のＲＧＢ各色の画像データ量に対応した記憶領域が確保された記憶素子としてのフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂと、これらのフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから画像情報を読み出す際に時間的に重畳するために少なくとも必要なデータのみを読み出して各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂへ書き込むようにフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂへの書き込み及び読み出しを制御する制御回路としての記憶素子制御回路２４とにより構成されている。
【００９７】
入力される表示信号（画像情報）は、各々フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂに記憶される。本実施の形態では、複数の画面を時分割で重畳するための画像データを、記憶素子制御回路２４の制御により、直接、このフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから読み出すものである。フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、色の３原色ＲＧＢに対応して、各々ＲＧＢ毎に個別素子が用いられている。これにより、３原色を一体化した場合に対して各色を個別に制御することができ、必要な色のみに制御を行うことで実現できる。もっとも、使用するライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ各々が、個別にアクセスすることが可能であれば、フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは必ずしも個別の素子でなくてもよい。即ち、図８中に点線で囲って示す部分を１つの記憶素子２３として構成し、その内部が３バンクに分かれた製品を使用しても良い。この場合、さらに部品点数、実装工程等を低減することが可能となる。
【００９８】
これによれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ個別のサブフレームバッファを持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、ＲＧＢ３原色に個別の記憶領域（フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ）を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路２４の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【００９９】
具体的に、表示容量ＳＸＧＡ（１２８０×９６０）について試作を行ったところ、本実施の形態の方式では、各色一体化した場合に対して５％の部品点数の削減が実現できたものである。ちなみに、比較例として、図９に示すように、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ毎に専用の記憶素子（サブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）を備える回路を作成した。比較例では、フレームバッファ２６に書き込んだ後、フレームバッファ２６から個別のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対応するサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂの画像データを読み出し、各々のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対応したサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂに書き込み、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂからは、このサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂの内容に応じて表示を行わせたものである。
【０１００】
両者の比較結果を示すと、本実施の形態によれば、記憶素子（フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ）の記憶容量は、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量（画素数）と同等であるのに対して、比較例では、フレームバッファ２６の他に、サブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂについて個別のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量に同等の記憶容量が必要となってしまったものである。この記憶容量は、高速動作が必要なため、一般に高価で制御装置全体でも比較例では部品コストが、本実施の形態の場合よりも高くなったものである（約２．２倍）。回路規模についても、本実施の形態では制御回路２４が直接フレームバファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの入出力制御を行うのに対して、比較例ではこのフレームバッファ２６の入出力制御に加えて、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ個別のサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ用の制御回路２７ｒ，２７ｇ，２７ｂが必要となったものである（約１．８倍）。
【０１０１】
本実施の形態の表示データ制御手段２１により、回路規模の小型化と、記憶素子数の低減、部品数の低減により、低コスト化が実現できたものである。
【０１０２】
ところで、前述の説明では、画素シフトを横方向（又は、縦方向）の１方向のみに行い、２倍に高解像度化させる例で説明したが、２倍に限らず、例えば縦横２方向に２次元の画素シフトを行い、４倍に高解像度化させる場合にも適用できる。
【０１０３】
図１０は、ｘ方向とｙ方向との光路変調手段を設けて２次元（縦横）の画素シフトを行わせる場合の書き込み制御の原理について説明する図である。この場合にも、図６でその原理を説明した１次元の場合と同様に、他とは偏光の異なる色光（この場合、緑色光）のライトバルブ５ｇに対しては、光路変調手段が別の作用状態にあるサブフレームの画像を書き込むことで所望の色ずれのない表示を行わせることができる。
【０１０４】
図１１は図１０に示すような２次元の画素シフトを行わせるための光学系の構成例を示し、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）はその平面図である。この場合、ｘ方向の光路変調を行わせる光路変調手段１４ｘと、ｙ方向に変調を行うための光路変調手段１４ｙとが同一光路上に設けられている。各々の光路変調手段１４ｘ，１４ｙは、偏光変調手段１５ｘ，１５ｙと光路偏向素子１６ｘ，１６ｙとの対により構成されている。この際、光路偏向素子１６ｙの主光軸１６ｙａは光路偏向素子１６ｘの主光軸１６ｘａの傾斜方向と直交する方向に傾斜している。また、両光路変調手段１４ｘ，１４ｙ間には光路変調手段１４ｘを出射した偏光の偏光方向を９０°回転させる偏光面回転手段１７が設けられている。この偏光面回転手段１７としては、１／２位相板やねじれ配向した液晶などを用いることができる。
【０１０５】
なお、図１１（ａ）（ｂ）は偏光変調手段１５ｘが作用し、変更変調手段１５ｙが作用していない状態での動作状態を示している。
【０１０６】
このような構成によって、光路変調手段１４ｘによりｘ方向に光路変調された光線をさらに光路変調手段１４ｙによりｙ方向に光路変調することが可能となる。よって、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示画素を実質的に縦横４倍に２次元に増倍して表示させることができ、より一層の高解像度化を図ることができる。
【０１０７】
何れにしても、本実施の形態及び以降の実施の形態において、表示画像フィールドは複数のサブフィールドに分割され、当該サブフィールド毎に光路変調手段１４（１４ｘ，１４ｙ）によって画像光の光路を変調（曲折又はシフト）し、元画像に対して増倍された画素数の表示を時分割で表示させるものである。この際、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示画像は当該サブフィールドに応じて切替えられる必要がある。このため、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂには光路変調手段１４を用いない場合に比べて２倍以上の応答速度が要求され、また、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂは上述のように照明光の偏光を変調するものが好適に用いられる。以上のことから、ライトバルブとしては、特に高速応答性の液晶ライトバルブ、例えば、強誘電性液晶や反強誘電性液晶、πセルなどの高速応答性の液晶表示モードを用いたものが好適である。特に、強誘電性液晶素子を用いた液晶表示素子によればデジタル的に動作するものでデジタル性に優れ、また、反強誘電性液晶素子を用いた液晶表示素子によれば応答速度が速いため中間調表現等に適したものとなる。
【０１０８】
また、本実施の形態及び以降の実施の形態において、光路変調手段１４による光路シフト量ｓは、高解像度で均一な画像を得るためには、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素ピッチをｐ、ｍを整数としたとき、略（ｍ±１／２）ｐであることが好ましい。整数ｍが大きすぎる場合には周辺部の画素を有効に用いることができなくなるため、ｍは０から１０の範囲が好ましい。また、大きい光路シフト量を正確に制御することは技術的課題を有するため、現実的にはｍは０〜４の範囲が好ましい。本実施の形態の好適例としては、略（ｍ±１／２）ｐとは、（ｍ＋１／４）ｐ〜（ｍ＋３／４）ｐ又は（ｍ−３／４）ｐ〜（ｍ−１／４）ｐの範囲を挙げることができる。シフト量がこの範囲以外であると、十分な解像度が得られにくい。
【０１０９】
本発明の第二の実施の形態を図１２及び図１３に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し説明も省略する（以降の実施の形態でも同様とする）。
【０１１０】
本実施の形態では、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ（本実施の形態では、緑色光用のライトバルブ５ｇ）の画素位置を他のライトバルブ（本実施の形態では、赤色光、青色光用のライトバルブ５ｒ，５ｂ）の画素位置に対して実質的に光路変調手段１４の光路シフト量に相当する距離ｓ（本実施の形態では、ｓ＝ｐ／２）だけ光路のシフト方向にずらして配置して配置させるとともに、光路変調手段１４の作用状態に応じて、画像情報のライトバルブへの書き込み位置を表示データ制御手段により制御することで、異なる偏光状態の投射画像が、同一の画像フレーム期間中に重なり合って表示されるように構成したものである。ここでいう「実質的」とは、光軸の曲折を考慮した相対的な位置関係をいう。
【０１１１】
図１２はこのような構成作用を説明するためにクロスダイクロイックプリズム７、光路変調手段１４付近の構成を抽出して示すもので、図１２（ａ）は偏光変調手段１５が作用していない状態（第1の作用状態）の側面図、図１２（ｂ）は偏光変調手段１５が作用している状態（第２の作用状態）の側面図である。
【０１１２】
図１２（ａ）に示す状態においては、ｓ偏光である赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９は実線で示すように光路偏向素子１６による光路シフトを受けずに光路変調手段１４を出射する。一方、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ１８は光路偏向素子１６によりｐの光路シフトを受ける。このとき、緑の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｇの画素５ｇｐ１は、他色の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｒ，５ｂの画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対して光路シフトに相当する距離ｓ分シフトされて書き込まれているため、赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９との光路シフト量は２ｓ、即ち、ライトバルブの１ピッチに相当するずれ量となる。
【０１１３】
一方、偏光変調手段１５が作用している場合、図１２（ｂ）に示すように、ｓ偏光である赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９は偏光変換手段１５によりｐ偏光に変換されるため実線で示すように光路偏向素子１６によりｐ／２の光路シフトを受ける。一方、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ１８は偏光変換手段１５によりｓ偏光に変換されるため光路偏向素子１６による光路シフトを受けずに光路変調手段１４を出射する。このとき、緑の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｇの画素５ｇｐ１は、他色の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｒ，５ｂの画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対して光路シフトに相当する距離ｓ分シフトされて書き込まれているため、結局、光路変調手段１４を出射した光の光路は、他色と同一とすることができる。
【０１１４】
即ち、光路変調手段１４が緑の画像光Ｌ１８に対してのみ作用する状態（図１２（ａ））においては他色と同じサブフレームに対する画像を、光路変調手段１４が緑の画像光Ｌ１８に対して作用せず他色に対して作用する状態（図１２（ｂ））においては同じ画像フレームで、隣接するアドレス位置の画像情報をライトバルブに書き込めばよい。図１３は図７と同様にして記述した場合の、本実施の形態の場合におけるライトバルブ５に対する書き込み画像情報と表示画像との関係を表したものである。
【０１１５】
本実施の形態の構成の場合、ライトバルブ５ｒ，５ｂとライトバルブ５ｇとに同時に書き込む画像は、同じサブフレームデータの表示画像の偶数列（行）又は奇数列（行）となるため、表示画像データからのライトバルブ書き込みデータの生成が容易となり、制御回路（表示データ制御手段）を簡略化できるというメリットがある。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、ｐ／２だけライトバルブ５ｇの画素位置をずらして配置する場合について述べたが、ｐ＊（ｎ＋１／２）ずらし、ｎに相当するだけ書き込み画像情報のアドレス位置を相対的にずらして書き込んだ場合にも、同様の効果が得られる。ここで、ｎは整数である。即ち、光路変調手段１４の作用状態に応じて、他のライトバルブに対してｎラインずれた画像情報とｎ＋１ラインずれた画像情報とをサブフレームで切替えればよい。ただし、ｎの絶対値が大きくなると周辺画像が有効に利用できなくなるため、ｎの絶対値は１０以下が好ましく、５以下がさらに好ましく、２以下がより好ましい。最も好ましくはｎ＝０である。
【０１１７】
なお、本実施の形態の構成において、２次元の光路変調を行わせる場合には、図１１に示した場合と同様の構成を採用し、他の色光と偏光方向の異なるライトバルブ５ｇの画素位置を他のライトバルブ５ｂ，５ｒの画素位置に対してｘ方向及びｙ方向にｐ＊（ｎ＋１／２）ずらして配置し、ｘ用及びｙ用の光路変調手段１４ｘ，１４ｙの動作の組合せで決まる画像サブフレームに、ｘ方向及びｙ方向にｎラインずれた画像情報又はｎ＋１ラインずれた画像情報を表示するよう制御すればよい。
【０１１８】
本発明の第三の実施の形態を図１４に基づいて説明する。本実施の形態は、透過型のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに代えて、反射型のライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを用いて構成した画像表示装置への適用例を示す。基本的には、図１に示した場合と同様であるが、本実施の形態では、各ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂとクロスダイクロイックプリズム７との間に偏光ビームスプリッタ３２ｒ，３２ｇ，３２ｂが介在されている。
【０１１９】
また、本実施の形態では、位相差板３３を用いて緑色光のみの偏光状態を他の色光の偏光状態と異なるように構成されているが、偏光ビームスプリッタの構成、配置を工夫することにより位相差板３３なしで構成してもよい。また、位相差板３３のような光学素子を用いずに、ライトバルブ３１ｇに対する画像情報の表示を反転（オン・オフを反転）させることで、ライトバルブ３１ｇの出射偏光を変えることもできる。この方法は、画像データを反転させるだけで他に光学素子を用いないことから、より好ましい。
【０１２０】
本発明の第四の実施の形態を図１５に基づいて説明する。本実施の形態は、色合成手段として、クロスダイクロイックプリズム７に代えて、偏光ビームスプリッタ４１と偏光分離素子としてのダイクロイックプリズム４２との組合せを用いて構成した場合への適用例を示す。
【０１２１】
照明装置による照明光の偏光ビームスプリッタ４１に対する入射位置には偏光回転手段としての波長選択性位相差板４３が設けられている。この波長選択性位相差板４３は、特定波長の色光のみについてその偏光方向を直交する変更方向に変換させ得る機能を有する素子であって、例えば、カラーリンク社から「カラーセレクト」という商品名で市販されている光学素子が用いられ、ここでは緑色光をｐ偏光、青色光及び赤色光をｓ偏光で偏光ビームスプリッタ４１に対して出射する。
【０１２２】
ダイクロイックプリズム４２は偏光ビームスプリッタ４１の反射側に隣接され、偏光ビームスプリッタ４１で反射されたｓ偏光を赤色光成分と青色光成分とに分光させる機能を果たす。ダイクロイックプリズム４２により分光される赤色光と青色光との進行方向には反射型のライトバルブ３１ｒ，３１ｂが配設されている。ライトバルブ３１ｒ，３１ｂで変調された画像光（ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ４１を透過し、前述したような光路変調手段１４、投射レンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。
【０１２３】
一方、偏光ビームスプリッタ４１の透過側には光路長を一致させるためのガラスブロック４４を介して反射型のライトバルブ３１ｇが配設されている。偏光ビームスプリッタ４１を透過しライトバルブ３１ｇで変調された画像光（ｓ偏光）は偏光ビームスプリッタ４１で反射され、前述したような光路変調手段１４、投射レンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、緑色光用のライトバルブ３１ｇをｐ偏光照明で用いたが、他の色光をｐ偏光とすることもできる。
【０１２５】
本実施の形態の構成によれば、前述したようなクロスダイクロイックプリズム７を用いる場合に比べて光学系を比較的小型に構成できるという利点がある。
【０１２６】
本発明の第五の実施の形態を図１６に基づいて説明する。本実施の形態は、色合成手段を偏光ビームスプリッタ５１のみで構成した場合への適用例を示す。
【０１２７】
照明装置による照明光の偏光ビームスプリッタ５１に対する入射位置には位相差板５２が設けられている。この位相差板５２は、例えば、カラーリンク社から「カラースイッチ」という商品名で市販されているような波長選択性があり、かつ、その作用を電気的に制御可能な光学素子である。この位相差板５２は、例えば赤色光を常にｐ偏光として出射し、緑色光と青色光とをｓ偏光として出射するか否かを制御するものである。入射光に対する偏光ビームスプリッタ５１の透過側には赤用の反射型のライトバルブ３１ｒが配置され、反射側には青・緑兼用のライトバルブ３１ｂｇが配置されている。位相差板５２の作用によって、順次、青色光と緑色光との間で出射するｓ偏光を切替え、それに同期させて青・緑兼用のライトバルブ３１ｂｇに対する画像情報を各色に対応する画像情報に書替えることで時間的に３色を合成することが可能となる。
【０１２８】
本実施の形態の構成では赤の画像光はｓ偏光として、緑と青の画像光はｐ偏光として出射することになる。
【０１２９】
本実施の形態によれば、光学系をさらに小型にできる。
【０１３０】
なお、これらの第三、第四、第五の実施の形態の場合も、前述した図１１に示したようなｘ方向用とｙ方向用の光路変調手段１４ｘ，１４ｙを用いることで２次元の光路シフトが可能となり、さらに高い解像度が得られるようになる。
【０１３１】
本発明の第六の実施の形態を図１７及び図１８に基づいて説明する。本実施の形態は、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段６１の一例を示すものである。
【０１３２】
本実施の形態の表示データ制御手段６１は、図１７に示すように、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子としてのフレームバッファ６２、このフレームバッファ６２と各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとの間に設けられて各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素数よりも少ない容量、例えば、１／１０の容量で書き込み・読み出しが非同期で動作する転送用記憶素子としてのＦＩＦＯ（First In First Out）メモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂとを備えている。これにより、フレームバッファ６２からの表示信号（画像情報）は記憶素子制御回路６４による制御によりこれらのＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを介して各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂへ入力される。
【０１３３】
このような構成において、例えばＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを有しない構成によるデータ転送方法を図１８（ｂ）に示すタイムチャートを参照して説明する。この場合にあっては、一定の期間（例えば、走査線毎）に、同期信号により表示データの位置を特定して転送するため、表示データの転送に使用できる時間は図１８（ｂ）に示すように同期信号なる制御信号間に制限される。
【０１３４】
これに対して、本実施の形態の場合のデータ転送方法について図１８（ａ）に示すタイムチャートを参照して説明すると、同期信号なる制御信号は表示データの入力開始を示すために使用するが、一旦、データ転送を開始すると、ＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを利用して複数の走査線情報を連続したデータとして転送を行うため、図１８（ｂ）の方法に比べて制御信号による転送時間の制限は短くなる。全体としては、同じフレーム時間で比較するとデータ転送に利用できる時間が長くなるため、データの転送クロックを低下させることができる。
【０１３５】
このように、フレームバッファ６２に対する転送クロックを低下させることができることから、使用する記憶素子（フレームバッファ６２）とライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの動作周波数を低下させることができ、より低い動作周波数の製品を使用することができる。また、同じ動作周波数の製品を使用しても、本実施の形態による方法では、実際の駆動周波数に対してマージンが広がるため、より安定した動作を行わせることができる。さらには、図９の場合のようなサブフレーム用のバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂとは異なり、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素数より少ない容量の記憶素子（ＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ）を使用して、制御信号の期間を使用して低速化を図っているので、部品コストの低減と安定した動作とを実現できる。
【０１３６】
本発明の第七の実施の形態を図１９に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段７１の一例を示すものである。
【０１３７】
本実施の形態の表示データ制御手段７１は、図１９に示すように、１画面分の画像情報を記憶するフレームバッファ等による記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂと、光路変調手段１４が第１の作用状態、第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を同一の記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂから読み出すためにその読み出し方法として少なくとも２種類の制御パターンが記憶素子制御信号発生回路７３により予め設定された読み出し方法保持手段としてのＥＥＰＲＯＭ７４（ＥＰＲＯＭ，ＲＯＭ等であってもよい）と、記憶素子制御信号発生回路７３による記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂからの画像情報の読み出し時に光路変調手段切替え信号に応じてＥＥＰＲＯＭ７４に設定された読み出し方法で制御信号を切替える切替手段としてのマルチプレクサ等の切替え回路７５とを備えている。
【０１３８】
即ち、本実施の形態では、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）のアドレスを出力する制御回路７３に、予め２種類の出力制御パターンを準備しておく。この出力制御パターンは組合せ回路で作成し、各々制御信号を切替えることで各々の読み出しパターンを出力する構成とされている。この場合の制御信号としては、光路変調手段１４の第１の作用状態、第２の作用状態を切替える光路変調手段切替え信号が使用されている。フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）は切替え回路７５により切替えられた制御信号で、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する出力が制御される。
【０１３９】
このように、本実施の形態によれば、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに同期させて切替えることで、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【０１４０】
なお、本実施の形態の場合、図２０に示すように、光路変調手段切替え信号で、直接、記憶素子制御信号発生回路７３が参照するＥＥＰＲＯＭ７４の制御パターンを切替え、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）に対して発生する制御信号を切替えるように構成してもよい。この場合、記憶素子制御信号発生回路７３が切替手段の機能を果たすため、切替え回路（マルチプレクサ）７５を省略することができ、部品点数を削減することができる。
【０１４１】
ちなみに、比較例として、光路変調手段１４が、第１、第２の各々の作用状態に対応する画像情報を、フレームバッファから読み出し、サブフレームバッファに入力し、作用状態に応じて表示を切替える構成の回路を作成したところ、回路規模は、本実施の形態ではアドレスを変更する手段を設けるのみであるのに対して、比較例では各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量×２倍の記憶容量を持つ記憶素子７２ｔ，７２ｇ，７２ｂが必要で、かつ、各々の記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂを制御する回路が必要となる上に、特に記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂには高速動作を要求されるため、部品コストが大幅に上昇してしまったものである。
【０１４２】
本発明の第八の実施の形態を図２１に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段の一例を示すものである。
【０１４３】
本実施の形態の表示データ制御手段は、各々のサブフレーム分の画像情報を記憶する記憶素子（サブフレームメモリ）を有し、この記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することにより対応するライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対して書き込む画像情報の画素位置を制御するようにしたものである。
【０１４４】
即ち、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ５ｇの画素のアドレス位置を、他のライトバルブ５ｒ，５ｂの画素のアドレス位置に対して、光路変調手段１４が当該ライトバルブ５ｇの出射偏光に対して作用するサブフレームにおいてはｎだけ、光路変調手段１４が当該ライトバルブ５ｇの出射偏光に対して作用しないサブフレームにおいてはｎ＋１だけずらした画素位置に画像情報を書き込む上で、記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することをことによりデータをシフトさせるようにしたものである。
【０１４５】
比較のために、記憶素子への書き込みタイミングを調整する方法で試作を行ったところ、この比較例では、読み出しは同じ制御信号を使用するため、表示信号をシフトするためにシフトしない画像を記憶する記憶素子は、不要な記憶容量が生じる。これに対して、本実施の形態では、読み出しタイミングの調整によるため、記憶容量を無駄にすることなく、必要な容量を使用することができたものである。
【０１４６】
具体的には、表示容量１０２４×７６８のライトバルブの場合について試作を行った結果、本実施の形態では、使用する記憶素子は、図２１中の一番左側に示すように１０２４×７６８×８であった。これに対して、比較例では、入力時（書き込み時）に各々タイミングを揃えているため、異なる色を表示する記憶素子間で、スクリーン上では同じ位置に表示される各記憶素子に書き込まれるアドレスが記憶素子内では異なることから、使用する記憶素子は１画素シフトした場合で、図２１中の中央に示すように１０２５×７６９×８となったものである。
【０１４７】
比較の結果、表示容量１０２４×７６８のライトバルブを使用した場合には、使用する記憶素子容量は、本実施の形態の場合には比較例に対して、２３０４画素（２４bitカラー換算で２３０４Byte）少なくなる。
【０１４８】
ここに、一般に、記憶素子は、決まったセル数を元に生産されている。１０２４×７６８×２４＝１８８７４３６８、１８８７４３６８＝１０２４×１０２４×１８となり、規格に入る解像度では、本実施の形態の場合であれば、既製品の記憶素子を使用することができる。ところが、比較例では、ＸＧＡ規格より少しではあるが画素数が多く、既製品の記憶素子を使用することができない。この場合、記憶素子は決まった容量毎に製品化されているため、容量を増加するか、制御性が低下しても複数の記憶素子に跨って画像データを記憶する必要がある。
【０１４９】
図２１中の一番右側に示すように１サイズ上規格に対応したＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）なる既製の記憶素子を使用した場合、同じ制御性を確保するためには、約６０％の容量を無駄にして各ライトバルブに対応させるか、極端に制御性を低下させて、３ライトバルブ分の画像データを２記憶素子を使用することになる。この場合も約１０％の容量は使用されない。また、後者の場合、個別にライトバルブにデータを出力できないため、通常の記憶素子よりも高速動作させる必要があり、コストも大幅に上昇してしまう。
【０１５０】
このように、本実施の形態によれば、記憶素子の容量を既製の規格内とすることができ、部品点数を増加させることなく画像データのシフトを実現することができる。つまり、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【０１５１】
本発明の第九の実施の形態を図２２に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段８１の一例を示すものである。
【０１５２】
本実施の形態の表示データ制御手段８１は、図２２に示すように、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）自体に入力されるデータの転送タイミングを調整し得る機能を持たせた制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂをライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの基板８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ上に一体に実装することにより構成されている。即ち、制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂ外部からの設定により、画像情報をシフトする量、方向、また、シフトを行うタイミングについて、予めその内容が設定されたもので、設定内容の保持にはＥＥＰＲＯＭ８４ｒ，８４ｇ，８４ｂが用いられ、外部からのデータ更新にはＪＴＡＧが使用されている。図２２において、８５は１画面分の画像情報を記憶する通常のフレームバッファ（記憶素子）、８６はこのフレームバッファ８５に対する通常の記憶素子制御回路である。
【０１５３】
より具体的には、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとしてはその光変調を行う機能に強誘電性液晶を使用した液晶パネルが使用され、この液晶パネルを実装した基板８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ上に、液晶パネルへのデータ入力、表示制御を行う機能を持つ制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂが一体に作製されている。
【０１５４】
本実施の形態によれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ自体に入力されたデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂを実装することで、記憶素子（フレームバッファ８５）や記憶素子の制御回路８６としては従来構成のものを使用することができ、既存の記憶素子、記憶素子制御回路に新たな変更を施したり、交換を行う必要はなく、実現可能であり、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【０１５５】
本発明の第十の実施の形態を図２３及び図２４に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段９１の一例を示すものである。
【０１５６】
本実施の形態の表示データ制御手段９１は、図２３に示すように、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子としてのフレームバッファ９２と、このフレームバッファ９２の出力端子とライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの各入力端子との間に設けられてデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段９３とにより構成されている。タイミング制御手段９３は、例えば、各データ線上に設けた遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂとこれらの遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂを制御する制御回路９５とにより構成されている。
【０１５７】
遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）は、図２４に示すように、フレームバッファ９２に接続される入力端子Ｔinと各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に接続される出力端子Ｔoutとの間のデータ線上に設けられた遅延素子９６と、この遅延素子９６に並列な第１のスイッチ９７と、遅延素子９６に直列な第２のスイッチ９８と、により構成されている。遅延素子９６としては、例えば、アナログ制御の遅延素子(遅延量を抵抗とコンデンサ容量で調整する)で実現され、また、第１，第２のスイッチ９７，９８は制御回路９５により開閉制御されるアナログスイッチ等により構成され、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、一方がオンの時には他方がオフするよう互いに相補の関係にある。
【０１５８】
このような構成により、例えば、１画素分だけ画像データを遅延させる場合は、遅延回路９４ｇを使用して制御信号に応じた遅延を発生させ（図２４（ｂ）に示すように、遅延回路９４ｇの第１のスイッチ９７をオフさせ、第２のスイッチ９８をオフさせることで遅延素子９６による遅延経路を通過させる）、逆に１画素分だけ画像データを他の信号線より前にシフトさせたい場合には、残りの２系統のデータを遅延回路９４ｒ，９４ｂにより遅延させることで実現する。
【０１５９】
本実施の形態によれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂのデータ入力端子とフレームバッファ９２のデータ出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段９３を設けることで、既存のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ及び従来からのデータのシフトを考慮しない記憶素子（フレームバッファ９２）の制御系（既存の制御回路９９）を使用したまま、画像データのシフトを実現することができ、これらに新規な変更や交換を不要とし、低コストにて実現することができる。
【０１６０】
本発明の第十一の実施の形態を図２５に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態に示した表示データ制御手段９１中の遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）に代えて、図２５に示すように、各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に対するデータ線上に直列に接続されて各々遅延量を異ならせた複数、例えば３個の遅延素子１０１，１０２，１０３と、各遅延素子１０１，１０２，１０３毎に対応する遅延素子１０１，１０２，１０３をバイパスさせるか経由させるかを切替える第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９とによる切替え手段とを備えた構成の遅延回路１１０が用いられ、これらの第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９との切替えの組合せによりデータの転送タイミングの遅延量を調整するようにしたものである。
【０１６１】
ここに、３個の遅延素子１０１，１０２，１０３はその遅延量を互いに２のべき乗とした組合せとされ、各遅延素子１０１，１０２，１０３の遅延量の比は１：２：４とされている。各遅延素子１０１，１０２，１０３自体は遅延素子９６と同様の素子を用い得る。また、第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９とについてもスイッチ９７，９８の場合と同様にアナログスイッチ等で構成でき、かつ、一方がオンの時には他方はオフとなるよう互いに相補の関係にある。
【０１６２】
このような構成において、各遅延素子１０１，１０２，１０３に対する各スイッチ１０４〜１０９のオン、オフの切替え組合せにより、遅延回路１１０からは表１に示すような遅延量が得られる。なお、表１中、第１のスイッチ側がオフで遅延素子を経由する場合を○、第２のスイッチ側がオフで遅延素子をバイパスする場合を×で示し、また、遅延量は遅延素子１０１の遅延量を１とした相対値で示している。
【０１６３】
【表１】
【０１６４】
本実施の形態によれば、データ線毎に細かい遅延量制御が可能であり、より適正な表示位置制御が可能となる。
【０１６５】
本発明の第十二の実施の形態を図２６に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態の表示データ制御手段９１中に示した遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）に代えて、図２６に示すように、フレームバッファ９２からのデータ線毎に遅延素子１１１を経由するデータ線と、遅延素子１１１をバイパスするデータ線とを用意し、制御回路９５からの制御信号に基づき各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に対して何れのデータ線によるデータを出力させるかを選択的に切替える接続切替え手段としてのセレクタ１１２を設けた遅延回路１１３として構成されている。遅延素子１１１自体は遅延素子９６と同様の素子を用い得る。また、ライトバルブ５の制御信号数は多いが、図２６では説明を簡単にするため、３本のみを示している。
【０１６６】
このような構成により、遅延を必要とするライトバルブ５はセレクタ１１２を切替えることで、遅延素子１１１を経由した信号を、遅延を必要としないライトバルブ５へはセレクタ１１２を切替えることにより遅延素子１１１を経由しない信号を入力させることができる。
【０１６７】
ちなみに、セレクタ１１２の切替えには、１bitの制御端子を使用し、この制御端子を電源電圧又はＧＮＤレベルに切替えることにより実行される。
【０１６８】
本実施の形態によれば、遅延を必要とするライトバルブ５のみ、セレクタ１１２の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【０１６９】
本発明の第十三の実施の形態を図２７及び図２８に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態の表示データ制御手段９１の各遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ中のアナログ制御の遅延素子９６に代えて、デジタル処理により遅延量の制御が可能なデジタル制御遅延素子としてのラッチ１２１ｒ，１２１ｇ，１２１ｂを遅延素子として用いたものである。ラッチ１２１は例えばフリップフロップ構成のもので、基準信号としてのサンプリング信号としてクロック信号が用いられ、データを遅延させる場合にはラッチ１２１を使用することでクロック信号に応じた遅延を発生させることとなる。逆に、他のデータより前にシフトさせたい時には、先に進めたいデータ以外のデータをラッチ１２１により遅延させればよい。
【０１７０】
図２８にラッチ１２１の動作例を示す。遅延させる信号を元信号として示し、当該ラッチ１２１としてはクロックの立上りで動作するフリップフロップが用いられている。ラッチ１２１はクロックの立上りの度にサンプリングされ、遅延信号に示すように元信号に対して遅延が生ずることとなる。
【０１７１】
【実施例】
上述した各実施の形態に準じて構成した幾つかの実施例を以下に列挙する。
【０１７２】
［実施例１］
ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとして強誘電性液晶を用いた画素ピッチ１４μｍ、画素数１０２４×７６８画素の透過型のライトバルブを用い、図１に示すような構成の光学系を有する投射型の画像表示装置を作製した。光源１には１２０Ｗの高圧水銀ランプを使用した。偏光回転素子１３には１／２波長板を用い、緑色光のみｓ偏光でライトバルブ５ｇに入射するように構成した。照明系のＦ値は２．８とした。フライアイレンズ２，３部には偏光変換素子（図示せず）を設け、他の色光はライトバルブ５ｒ，５ｂに対してｐ偏光で入射するように構成した。ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂはオン時に入射偏光を９０°回転させるような構成とし、これにより、クロスダイクロイックプリズム７に入射する偏光は緑に対してはｐ、他色光に対してはｓ偏光とした。光路変調手段１４には強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５とニオブ酸リチウムを結晶軸に対して４５°の方向に切り出した光路偏向素子１６とを組合せて用いた。強誘電性液晶のレターデーションは０．２２μｍとし、コーン角は４５°とした。投射光の偏光方向は強誘電性液晶の一方の双安定配向方向と一致又は直交するように構成し、負電圧印加持には入射偏光を維持し、正電圧印加持には入射偏光の偏光面を９０°回転させるように構成した。これにより、強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５のスイッチングにより出射光の偏光をｓ偏光とｐ偏光とに切替えるよう構成した。ニオブ酸リチウムの板厚は０．１８ｍｍとし、結晶軸の傾斜方向はｐ偏光の方向とした。画像光は投射レンズ８により拡大投射し、フロントプロジェクション方式の画像表示装置を構成した。
【０１７３】
強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５は１２０Ｈｚで動作されており、駆動タイミングをずらすことで、２種類のシフト方向の異なる２つのサブフレームを構成した。各々のサブフレーム毎にライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの書き込み画像情報及び偏光変調手段１５を制御した。強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには図７（ｃ′）のように偶数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには図７（ａ′）のように奇数ラインの画像情報を書き込んだ。また、強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５に正の電圧を印加した場合には、逆に、緑のライトバルブ５ｇには奇数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには偶数ラインの画像情報を書き込んだ。
【０１７４】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１７５】
［実施例２］
実施例１において、照明光の偏光回転用の偏光回転素子１３を用いずに緑のライトバルブ５ｇへの書き込み画像情報のオン・オフを反転させることで、緑色光のみダイクロイックプリズム７に入射する偏光をｐとし、他色に対してはｓ偏光とした。他は実施例１と同様にして光学系を構成し、同様にして動作させた。
【０１７６】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１７７】
［実施例３］
実施例２において、光路変調手段１４（１４ｘ）の直後に、１／２波長板１７を出射光の偏光面が９０°回転するように設け、さらにその出射側にも光路変調手段１４ｙを設けて図１１のように構成した。光路変調手段１４ｙは、光路変調手段１４ｘと同様に構成したが、光路偏向素子１６ｙとしてのニオブ酸リチウムの結晶軸の傾斜方向を光路偏向素子１６ｘとは直交するように構成した。このような構成により、縦横４方向への光路シフトを可能とした。画像光は投射レンズ８により拡大投射し、フロントプロジェクション方式の画像表示装置を構成した。
【０１７８】
各々の光路変調手段１４ｘ，１４ｙの２つの強誘電性液晶素子による偏光変調手段１５ｘ，１５ｙは、各々１２０Ｈｚで動作しており、駆動タイミングをずらすことで、４種類のシフト方向の異なる４つのサブフレームを構成した。各々のサブフレーム毎にライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの書き込み画像情報及び偏光変調手段１５ｘ，１５ｙを制御した。強誘電性液晶に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには図７（ｃ′）に示したように偶数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには図７（ａ′）に示したように奇数ラインの画像情報を書き込んだ。また、強誘電性液晶に正の電圧を印加した場合には、緑のライトバルブ５ｇには奇数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには偶数ラインの画像情報を書き込んだ。
【０１７９】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４ｘ，１４ｙの作用により元画像に対して縦横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない２０４８×１６３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８０】
［実施例４］
実施例３において、図１２に示したように緑用のライトバルブ５ｇの画素位置を他のライトバルブ５ｒ，５ｂの画素位置に対して画素の１／２ピッチずらして配置した。各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに同時に書き込む画素は表示データの偶数ライン又は奇数ラインの何れか一方とした。偏光変調手段１５である強誘電性液晶素子に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには光路シフト方向に対して半ピッチずれた画素位置に書き込みを行い（図１２中の画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対する画素５ｇｐ１の位置）、強誘電性液晶素子に正電圧を印加する際には、光路シフト方向と逆方向に半ピッチずれた画素位置（５ｇｐ２）に書き込みを行うように制御した。
【０１８１】
このような書き込み制御により、赤、青と緑の画像光は同じ位置に投射され、偏光変調手段１５である強誘電性液晶素子のスイッチングにより画素の半ピッチに相当するだけシフトする。
【０１８２】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８３】
［実施例５］
図１５に示す光学系により投射型の画像表示装置を作製した。照明系には実施例１と同様の光源１及びインテグレータ光学系４を備える照明装置１２を用いた。波長選択性位相差板４３としてはカラーリンク社のgreen／magentaフィルタを用い、緑の偏光のみをｐ偏光に変換した。ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂには画素ピッチ１４μｍ、画素数１０２４×７６８画素の反射型のライトバルブを用いた。
【０１８４】
本実施例の構成により、緑用のライトバルブ３１ｇにはｐ偏光が、青、赤用のライトバルブ３１ｂ，３１ｒにはｓ偏光が照明される。ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂはオン画素に対応する光を９０°回転させるように作用するので、射出光は緑がｓ偏光、青と赤がｐ偏光として射出される。
【０１８５】
ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに対する画像情報の書き込み方法を実施例１と同様にして本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８６】
［実施例６］
実施例５において、緑のライトバルブ３１ｇの画素位置を他のライトバルブ３１ｒ，３１ｂの画素位置に対して半ピッチずらして配置し、動作方法については実施例４と同様に動作させた。
【０１８７】
本実施例の画像表示装置は、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑え、又は、高効率な色合成を行わせることができる画像表示装置において、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を備えるとともに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込む表示画像として、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【０１８９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像表示装置において、画像光の偏光状態を直線偏光とし、偏光状態の違いを直交関係とすることで、光路シフト量が明確となり、ライトバルブに対する画像情報の書き込み位置の補正で適正に対処可能となり、光路変調手段によるシフトに伴う画素位置ずれのない高解像度の画像表示が可能となる。
【０１９０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像表示装置において、画像フレーム期間の光路変調手段の作用状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成の具体的な情報書き込み方法が明らかとなり、色ずれのない解像度の高い表示が可能となる。
【０１９１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像表示装置において、解像度の高い表示に加えて、より簡便な情報書き込み方法で実現可能となる。
【０１９２】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の画像表示装置において、解像度の高い表示に加えて、より簡便かつ具体的な情報書き込み方法が明らかとなる。
【０１９３】
請求項６記載の発明によれば、請求項４又は５記載の画像表示装置において、ｎ＝０の場合が最も簡便で、周辺部の表示領域を最も有効に活用できる光学的構成及び情報書き込み方法となる。
【０１９４】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブ個別のサブフレームバッファ等の記憶素子を持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、各ライトバルブ毎に個別の記憶領域を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【０１９５】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、各ライトバルブと１画面の画像情報を記憶する記憶素子との間に転送用記憶手段を設けることで、フレームバッファ等の記憶素子のデータ転送速度を低減し、部品コストの低減と安定動作とが実現される。この際、サブフレーム用のバッファの場合と異なり、ライトバルブの画素数よりも少ない容量の転送用記憶素子を用いて、制御信号の期間をも使用して低速化を図っているため、部品コストの低減とともに安定した動作が確保される。
【０１９６】
請求項９記載の発明によれば、請求項３記載の画像表示装置を実現する上で、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに対応させて切替えることで、記憶素子からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【０１９７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項５記載の発明を実現する上で、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【０１９８】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、個々のライトバルブ自体に入力された画像情報のデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた表示データ制御手段を実装することで、既存の記憶素子やその制御回路を使用したままでライトバルブに対して画像情報のデータを入力させることができ、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【０１９９】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブの入力端子と記憶素子の出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段を備えることで、既存のライトバルブ及び従来からの画像情報のシフトを考慮しない記憶素子の制御構成を使用したまま、画像情報のシフトを実現することで、新規な構成の付加を最低限として、低コスト化を実現することができる。
【０２００】
請求項１３記載の発明によれば、タイミング制御手段について遅延素子を用いることにより、請求項１２記載の画像表示装置を容易に実現することができる。
【０２０１】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延量の多段階制御が可能となり、適正な表示位置制御を行わせることができる。
【０２０２】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延を必要とするライトバルブのみ、接続切替え手段の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【０２０３】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置を実現する上で、温度、設定時のバラツキ等に対しても安定で、再調整が不要なため、制御性に優れた遅延制御が可能となる。
【０２０４】
請求項１７記載の発明によれば、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、色合成手段の好適例を提供することができる。特に、ダイクロイックプリズムを用いた場合には、照明光の入射角特性によって、合成光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色むらを生じやすいが、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態を他の色光の偏光状態と異ならせることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率の色合成を行わせることができ、さらに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込まれる画像情報は、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【０２０５】
請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の画像表示装置のより具体的な構成例が明らかとなる。
【０２０６】
請求項１９記載の発明によれば、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする具体例を提供することができる。
【０２０７】
請求項２０記載の発明によれば、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする簡便で効率的な具体例を提供することができる。
【０２０８】
請求項２１記載の発明によれば、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、色合成手段の好適例を提供することができる。特に、偏光ビームスプリッタでの合成では、合成光の偏光状態は異なる２種の偏光が混在するが、画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで光路変調手段を設けた場合においても色による画素ずれのない、解像度の高い表示を行わせることができる。
【０２０９】
請求項２２記載の発明によれば、請求項２１記載の発明を実現する上で、小型で、高効率な光学系構成を提供することができる。
【０２１１】
請求項２３記載の発明によれば、請求項１記載の発明を実現する上で、光路偏向素子の好適例を提供することができる。
【０２１２】
請求項２４記載の発明によれば、請求項２３記載の画像表示装置において、応答速度の速い強誘電性液晶による液晶素子を用いることで、入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態に切替える動作を応答性よく実現することができる。
【０２１３】
請求項２５記載の発明によれば、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、一軸性光学異方体として安定性、コスト、透明性に優れたニオブ酸リチウム結晶を用いることで、好適な構成例を提供することができる。
【０２１４】
請求項２６記載の発明によれば、請求項１ないし２５の何れか一記載の画像表示装置において、２次元に光路変調を行うことができるため、さらに高い解像度を得ることができる。
【０２１５】
請求項２７記載の発明によれば、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブとしてデジタル的に動作する強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、好適な構成例を提供することができる。
【０２１６】
請求項２８記載の発明によれば、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブとして応答速度に優れた反強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、中間調表現に適した好適な構成例を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図２】光路変調手段の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図である。
【図３】光路変調手段の作用を説明するために画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図４】単なる光路シフトによる欠点を説明するために画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図５】その合成画像の表示例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態のライトバルブに対する画像情報の書き込み方式の原理を従来方式と対比させて示す説明図である。
【図７】本実施の形態の画像情報の書き込み方式を用いた場合の画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図８】表示データ制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】対応する従来方式の構成例を示すブロック図である。
【図１０】変形例として２次元シフトの場合のライトバルブに対する画像情報の書き込み方式の原理を示す説明図である。
【図１１】２次元の場合の光路変調手段の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図及び平面図である。
【図１２】本発明の第二の実施の形態の光路変調手段等の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図である。
【図１３】その画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図１４】本発明の第三の実施の形態の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図１５】本発明の第四の実施の形態の画像表示装置中の偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図である。
【図１６】本発明の第五の実施の形態の画像表示装置中の偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図である。
【図１７】本発明の第六の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図１８】そのデータ転送制御例を従来方式と対比して示すタイムチャートである。
【図１９】本発明の第七の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２０】その変形例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第八の実施の形態の記憶容量に関する説明図である。
【図２２】本発明の第九の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第十の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２４】その遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第十一の実施の形態中の遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第十二の実施の形態中の遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第十三の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２８】そのラッチ動作例を示すタイミングチャートである。
【図２９】従来の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図３０】その光路シフトの原理を説明するための側面図である。
【図３１】３板光学系方式の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図３２】画素シフト方式を適用した場合の動作を説明するための動作説明図である。
【符号の説明】
５ｒ，５ｇ，５ｂ ライトバルブ、液晶表示素子
７ クロスダイクロイックプリズム、色合成手段
８ レンズ
１２ 照明装置
１３ 偏光回転手段
１４ 光路変調手段
１５ 偏光変調手段
１６ 光路偏向素子
１７ 偏光面回転手段
２１ 表示データ制御手段
２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ 記憶素子、記憶領域
２４ 制御回路
３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ ライトバルブ
３３ 偏光回転手段
４１ 偏光ビームスプリッタ
４２ 偏光分離素子
５１ 偏光ビームスプリッタ
６１ 表示データ制御手段
６２ 記憶素子
６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ 転送用記憶素子
７１ 表示データ制御手段
７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ 記憶素子
７４ 読み出し方法保持手段
７５ 切替手段
８１ 表示データ制御手段
８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ 基板
８５ 記憶素子
９１ 表示データ制御手段
９２ 記憶素子
９３ タイミング制御手段
９４ 遅延回路
９６ 遅延素子
１０１〜１０３ 遅延素子
１０４〜１０９ 切替え手段
１１０ 遅延回路
１１１ 遅延素子
１１２ 接続切替え手段
１１３ 遅延回路
１２１ デジタル制御遅延素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置、特にライトバルブの表示画像を拡大表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（ＬＣＤ）などの小型画像表示素子の画像をレンズ系を介して拡大して表示する画像表示装置には、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる眼前に装着又はかざして拡大像を観察するタイプと、拡大像をスクリーンに投影して投影像を観察するいわゆる投射型の画像表示装置がある。
【０００３】
一般に、この種の画像表示装置においては、画面の解像度が表示品質を決める上で重要な要因となる。従来の拡大投射型画像表示装置においては、画面の解像度を上げるためには、小型画像表示装置の表示画素数を増やす方法が採られてきた。小型画像表示素子としては一般に各画素に対応させてトランジスタを形成した液晶表示素子（ＴＦＴ型ＬＣＤ）が用いられている。このような素子においては、微細化には微細加工技術や配線抵抗、またトランジスタ領域や配線領域の確保の問題から限界がある上、このような素子は歩留まりの低下などのため高コストとなる。また、素子の画素密度を変えずに素子を大型化する方法では、素子の生産性が低下するため、同じくコストが高くなるという問題に加えて、照明光学系や投射光学系が大型化し、装置の大型化やさらなる高コスト化の問題を生ずる。
【０００４】
一方、特許第２９３９８２６号公報によれば、投射型の画像表示装置において表示素子とスクリーンとの間（即ち、表示素子の出射光路中）に偏光方向を旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子とを設け、投影画像をシフトさせることによって高解像度化を実現する方法が開示されている。
【０００５】
図２９は同公報に示される画像表示装置の構成例を示す。図２４において、表示用液晶パネル２０１によって光源２０２からの光が変調され、この変調された画像が投射レンズ２０３によってスクリーン２０４に拡大投射される。投射レンズ２０３と表示用液晶パネル２０１との間には偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とが設けられている。水晶板２０６の主光軸は、光学系の光軸に対して傾斜して配置されている。
【０００６】
なお、２０７，２０８はフレームメモリ、２０９は分配器である。
【０００７】
このような構成によれば、偏光方向制御用液晶パネル２０５によって水晶板２０６に対して特定の方向に偏光した光の光路をシフトさせることができる。偏光方向制御用液晶パネル２０５を高速で動作させ、水晶板２０６に入射させる偏光状態を制御することで光路がシフトした状態とシフトしない状態を切替えることができ、結果としてより多くの画像情報を表示することができる。この方法は、廉価な画素数の少ない画像表示素子を用いて高解像度を実現することができるため、高精細化の有力な手法である。
【０００８】
ここで、上記特許第２９３９８２６号公報に示される偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６との作用を図３０に示す原理図を参照して説明する。偏光方向制御用液晶パネル２０５に入射した偏光光Ｌ２１１は偏光方向制御用液晶パネル２０５によって偏光方向が変調され、２０６ａのような主光軸を有する水晶板２０６に入射する。このとき、水晶板２０６の主光軸２０６ａと光学系の光軸のなす面に平行な方向に振動する偏光光Ｌ２１１ｐは水晶板２０６によって複屈折を受け光路がシフトされる。一方、水晶板２０６の主光軸２０６ａと光学系の光軸のなす面に垂直な方向に振動する偏光光Ｌ２１１ｓは水晶板２０６による複屈折を受けず、光路を偏向されることなくそのまま出射する。
【０００９】
図３１は透過型液晶方式のライトバルブを用いた代表的な３板光学系方式の画像表示装置を説明するための模式図である。光源４０１を出た光はフライアイレンズ４０２，４０３等を用いて構成されたインテグレータ光学系４０４を介してライトバルブとしての液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明する。光源４０１から液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー４０６ｂｇ，４０６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂを照明するよう構成されている。液晶表示素子４０５ｒ，４０５ｇ，４０５ｂで画像変調された画像光はクロスダイクロイックプリズム４０７で合成され、投射レンズ４０８によってスクリーンに拡大投射される。なお、４０９はフィールドレンズ、４１０は偏向用ミラー、４１１はリレーレンズである。
【００１０】
ダイクロイックプリズム４０７に入射する画像光は、インテグレータ光学系４０４によって様々な入射角を有する光となる。ダイクロイックプリズム４０７のダイクロイック膜の入射角特性は１〜２ｎｍ／°程度の角度分布を有する。照明光の最大入射角は一般に数度から１０度程度あるため、入射角によって１０ｎｍから２０ｎｍほどの色ずれを生ずることになる。この入射角特性は、表示の色むら、特に入射角が大きくなる周辺部の色むらとなって観測される。このようなむらを抑えるため、ダイクロイック膜の偏光特性を利用し、緑色光Ｇのみをｐ偏光で入射させ、赤色光Ｒ、青色光Ｂについてはｓ偏光で入射させることが行われている（光技術コンタクト、Vol37、No9参照）。これは、偏光特性に合わせてダイクロイック膜の設計を最適化することと、緑色光Ｇの照明光路中に偏光面を９０°回転させるような光学素子４１２を挿入させ、又は、液晶表示素子４０５ｇの画像情報のオン・オフを反転させることで実現される。このとき、投射光は緑色光Ｇのみｐ偏光、他の赤色光Ｒ、青色光Ｂはｓ偏光としてスクリーンに投影される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の画像表示装置において特許第２９３９８２６号公報に示されるような画素シフト方式を適用する場合を考える。具体的には、図３１に示すように、ダイクロイックプリズム４０７の出射光路上に偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とを設けた場合を考える。
【００１２】
図３２は、その偏光方向制御用液晶パネル２０５と水晶板２０６とを抽出して示す動作説明図である。図３２（ａ）は偏光方向制御用液晶パネル２０５によって入射偏光の状態が変化しない場合の説明図である。ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５は水晶板２０６によって光路シフトを受けるもののｓ偏光である青と赤の画像光Ｌ４１６は光路シフトを受けない。一方、図３２（ｂ）に示すように、偏光方向制御用液晶パネル２０５によって入射偏光の状態が９０°変化させられる場合には、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ４１５はｓ偏光に変換されているため光路シフトを受けず、ｓ偏光である青と赤の画像光Ｌ４１６はｐ偏光に変換されているため光路シフトを受けることとなる。即ち、色によって光路シフトの有無が変わることとなり、青と赤の画像光Ｌ４１６に対して緑の画像光Ｌ４１５だけずれた表示となってしまう。
【００１３】
上例では、ダイクロイックプリズムによる色合成方式の場合を例に採り、その色むらを軽減させるためのケースで説明したが、この他、偏光ビームスプリッタを色合成手段として用いて偏光の異なる色光を合成する方式も知られており、このような色合成手段を用いた光学系構成の場合にも、同様な問題を生じ、画素ずれにより画像品質を損ねてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、複数のライトバルブの異なる偏光状態の色光を合成し、かつ、光路シフトを行わせることで高精細表示を行わせる画像表示装置における画素ずれの問題を解消し、高精細で、均一性に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、画像変調を行う複数のライトバルブと、これらのライトバルブに対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段と、前記各ライトバルブを異なる色光で照明する照明装置と、前記各ライトバルブによって画像変調された画像光を合成する色合成手段と、合成された画像光の光路を前記ライトバルブの画像変調と同期して時分割で変調する光路変調手段と、合成された画像光を拡大表示するレンズと、を備え、前記色合成手段に入射する複数の画像光は、１色の色光と他の色光について偏光方向の異なる２つの偏光状態を有し、前記光路変調手段は、前記画像光の偏光面を前記２つの偏光状態の間で切替える偏光変調手段と、この偏光変調手段から出射される前記２つの偏光状態の出射光のうち、いずれか一方の偏光状態の出射光に対して光路を曲折させる光路偏光素子とを有し、前記ライトバルブの表示画像の表示位置を少なくとも２つの状態の間で変化させて表示位置の変化させられた画像を時分割で重畳させ、前記表示データ制御手段は、画像フレーム期間に前記各ライトバルブに書き込む表示画像として当該画像フレーム期間の前記光路変調手段の作用状態による各偏光光の光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込むようにした。
【００１６】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑え、又は、高効率な色合成を行わせることができる画像表示装置において、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を備えるとともに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込む表示画像として、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、前記色合成手段に入射する画像光の偏光は、直線偏光であり、偏光状態の異なる入射光は他の入射光と偏光方向が直交している。
【００１８】
従って、画像光の偏光状態を直線偏光とし、偏光状態の違いを直交関係とすることで、光路シフト量が明確となり、ライトバルブに対する画像情報の書き込み位置の補正で適正に対処可能となり、光路変調手段によるシフトに伴う画素位置ずれのない高解像度の画像表示が可能となる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブに対しては、前記光路変調手段が第１の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を、前記光路変調手段が前記第２の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が前記第１の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を書き込むようにした。
【００２０】
従って、画像フレーム期間の光路変調手段の作用状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成の具体的な情報書き込み方法が明らかとなり、色ずれのない解像度の高い表示が可能となる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の画像表示装置において、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブは、前記光路変調手段による光路シフト量をｓ、前記ライトバルブの画素ピッチをｐ、整数をｎとしたとき、その画素位置が他の前記ライトバルブの画素位置に対してｐ＊（ｎ＋ｓ）に相当する距離だけ光路のシフト方向にずれるように配置されている。
【００２２】
従って、解像度の高い表示に加えて、より簡便な情報書き込み方法で実現可能となる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブの画素のアドレス位置として、他の前記ライトバルブの画素のアドレス位置に対して、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用するサブフレームにおいてはｎだけ、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用しないサブフレームにおいてはｎ＋１だけずらした画素位置に画像情報を書き込むようにした。
【００２４】
従って、解像度の高い表示に加えて、より簡便かつ具体的な情報書き込み方法が明らかとなる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の画像表示装置において、ｎ＝０である。
【００２６】
従って、ｎ＝０の場合が最も簡便で、周辺部の表示領域を最も有効に活用できる光学的構成及び情報書き込み方法となる。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、各々１画面分の画像情報を記憶する容量を有して各々のライトバルブ用の各色の画像データ量に対応した記憶領域が確保された記憶素子と、この記憶素子から画像情報を読み出す際に時間的に重畳するために少なくとも必要なデータのみを読み出して各ライトバルブへ書き込むように前記記憶素子の前記各記憶領域への書き込み及び読み出しを制御する制御回路と、を備える。
【００２８】
従って、ライトバルブ個別のサブフレームバッファ等の記憶素子を持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、各ライトバルブ毎に個別の記憶領域を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子と前記各ライトバルブとの間に設けられて前記ライトバルブの画素数よりも少ない容量で書き込み・読み出しが非同期で動作する転送用記憶素子と、を備える。
【００３０】
従って、各ライトバルブと１画面の画像情報を記憶する記憶素子との間に転送用記憶手段を設けることで、フレームバッファ等の記憶素子のデータ転送速度を低減し、部品コストの低減と安定動作とが実現される。この際、サブフレーム用のバッファの場合と異なり、ライトバルブの画素数よりも少ない容量の転送用記憶素子を用いて、制御信号の期間をも使用して低速化を図っているため、部品コストの低減とともに安定した動作が確保される。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項３記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、前記第１の作用状態、第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を同一の前記記憶素子から読み出すためにその読み出し方法が少なくとも２種類設定された読み出し方法保持手段と、前記記憶素子からの画像情報の読み出し時に前記読み出し方法保持手段に設定された読み出し方法を切替える切替手段と、を備える。
【００３２】
従って、請求項３記載の画像表示装置を実現する上で、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに対応させて切替えることで、記憶素子からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、請求項５記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、各々のサブフレーム分の画像情報を記憶する記憶素子を有し、この記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することにより対応するライトバルブに対して書き込む画像情報の画素位置を制御するようにした。
【００３４】
従って、請求項５記載の発明を実現する上で、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【００３５】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、入力されたデータの転送タイミングを調整する機能を有して各々のライトバルブの基板上に一体に実装されている。
【００３６】
従って、個々のライトバルブ自体に入力された画像情報のデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた表示データ制御手段を実装することで、既存の記憶素子やその制御回路を使用したままでライトバルブに対して画像情報のデータを入力させることができ、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子の出力端子と前記ライトバルブの入力端子との間に設けられてデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段とを備える。
【００３８】
従って、ライトバルブの入力端子と記憶素子の出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段を備えることで、既存のライトバルブ及び従来からの画像情報のシフトを考慮しない記憶素子の制御構成を使用したまま、画像情報のシフトを実現することで、新規な構成の付加を最低限として、低コスト化を実現する。
【００３９】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ選択的に遅延させる遅延素子を備える。
【００４０】
従って、遅延素子を用いることにより、請求項１２記載の画像表示装置を容易に実現できる。
【００４１】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータ線上に直列に接続されて各々遅延量を異ならせた複数の遅延素子と、各遅延素子毎に対応する遅延素子を経由させるかバイパスさせるかを切替える切替え手段とを備え、これらの切替え手段の切替えの組合せによりデータの転送タイミングの遅延量を調整する。
【００４２】
従って、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延量の多段階制御が可能で、適正な表示位置制御が可能となる。
【００４３】
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の画像表示装置において、前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ遅延させる遅延素子と、前記ライトバルブに対して前記遅延素子を経由したデータ線と前記遅延素子をバイパスしたデータ線との接続を選択的に切替える接続切替え手段と、を備える。
【００４４】
従って、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延を必要とするライトバルブのみ、接続切替え手段の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【００４５】
請求項１６記載の発明は、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置において、前記遅延素子として、基準信号に基づき制御されるデジタル処理により遅延量の制御が可能なデジタル制御遅延素子を用いた。
【００４６】
従って、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置を実現する上で、温度、設定時のバラツキ等に対しても安定で、再調整が不要なため、制御性に優れた遅延制御が可能となる。
【００４７】
請求項１７記載の発明は、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、ダイクロイックプリズムを備える。
【００４８】
従って、色合成手段の好適例が提供される。特に、ダイクロイックプリズムを用いた場合には、照明光の入射角特性によって、合成光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色むらを生じやすいが、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態を他の色光の偏光状態と異ならせることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率の色合成を行わせることができ、さらに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込まれる画像情報は、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【００４９】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の画像表示装置において、前記色合成手段がクロスダイクロイックプリズムであり、この色合成手段に入射する偏光を緑色光のみをｐ偏光とし、他の赤色光及び青色光はｓ偏光とした。
【００５０】
従って、請求項１４記載の画像表示装置のより具体的な構成例が明らかとなる。
【００５１】
請求項１９記載の発明は、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、前記照明装置の照明光路中に偏光回転手段を備えることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる。
【００５２】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする具体例が提供される。
【００５３】
請求項２０記載の発明は、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、前記ライトバルブへ書き込む画像情報のオン・オフを反転させることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる。
【００５４】
従って、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする簡便で効率的な具体例が提供される。
【００５５】
請求項２１記載の発明は、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、偏光ビームスプリッタを備える。
【００５６】
従って、色合成手段の好適例が提供される。特に、偏光ビームスプリッタでの合成では、合成光の偏光状態は異なる２種の偏光が混在するが、画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで光路変調手段を設けた場合においても色による画素ずれのない、解像度の高い表示を行わせることができる。
【００５７】
請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の画像表示装置において、前記色合成手段は、特定の色光の偏光方向を直交する偏光方向に変換する偏光回転手段と、この偏光回転手段を出射した照明光を偏光によって光路分離する偏光分離素子と、この偏光分離素子により分離され各々前記ライトバルブにより変調されて出射する出射光を合成する偏光ビームスプリッタとを備える。
【００５８】
従って、請求項２１記載の発明を実現する上で、小型で、高効率な光学系構成が提供される。
【００６１】
請求項２３記載の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、前記偏光変調手段が液晶素子であり、前記光路偏向素子が光軸に対して傾斜した主光軸を有する一軸性光学異方体である。
【００６２】
従って、請求項１記載の発明を実現する上で、光路偏向素子の好適例が提供される。
【００６３】
請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の画像表示装置において、前記偏光変調手段としての前記液晶素子が、強誘電性液晶素子である。
【００６４】
従って、請求項２３記載の発明において、応答速度の速い強誘電性液晶による液晶素子を用いることで、入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態に切替える動作を応答性よく実現することができる。
【００６５】
請求項２５記載の発明は、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、前記光路偏向素子としての前記一軸性光学異方体が、ニオブ酸リチウム結晶によるものである。
【００６６】
従って、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、一軸性光学異方体として安定性、コスト、透明性に優れたニオブ酸リチウム結晶を用いることで、好適な構成例を提供できる。
【００６７】
請求項２６記載の発明は、請求項１ないし２５の何れか一記載の画像表示装置において、光路を曲折又はシフトさせる方向を異ならせた複数の前記光路変調手段を備え、これらの光路変調手段間の光路上に偏光面回転手段を備える。
【００６８】
従って、２次元に光路変調を行うことができるため、さらに高い解像度を得ることができる。
【００６９】
請求項２７記載の発明は、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、前記ライトバルブは、強誘電性液晶による液晶表示素子である。
【００７０】
従って、ライトバルブとしてデジタル的に動作する強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、好適な構成例が提供される。
【００７１】
請求項２８記載の発明は、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、前記ライトバルブは、反強誘電性液晶による液晶表示素子である。
【００７２】
従って、ライトバルブとして応答速度に優れた反強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、中間調表現に適した好適な構成例が提供される。
【００７３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図９に基づいて説明する。本実施の形態の画像表示装置は、拡大像をスクリーンに投影し、その投影像を観察する投射型画像表示装置への適用例を示す。
【００７４】
図１は、このような画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。まず、光源１を出た光はフライアイレンズ２，３等を用いて構成されたインテグレータ光学系４を介して透過型のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂを照明する。光源１からライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに至る光路中にはダイクロイックミラー６ｂｇ，６ｇが設けられ、白色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色光に分光し、各々の色光が各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂを照明するよう構成されている。ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された画像光は色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム７で合成され、レンズとしての投射レンズ８によってスクリーンに拡大投射される。なお、９はフィールドレンズ、１０は偏向用ミラー、１１はリレーレンズである。これらの光源１、インテグレータ光学系４、ダイクロイックミラー６ｂｇ，６ｇ、偏向用ミラー１０、リレーレンズ１１等によりライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明装置１２が構成されている。
【００７５】
各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された光はクロスダイクロイックプリズム７で合成され、合成された画像光は投射レンズ８によってスクリーン（図示せず）に拡大投射される。
【００７６】
ここに、照明装置１２における照明光路中には必要に応じて偏光変換素子が設けられ、照明光の偏光を特定の直線偏光となるよう制御する。本実施の形態では、ライトバルブ５ｇに入射する緑色光Ｇの偏光方向を９０°回転させるための１／２波長板のような偏光回転手段としての偏光回転素子１３が設けられている。これにより、クロスダイクロイックプリズム７に入射する画像光の偏光は、緑色光Ｇのみをｐ偏光とし、他の赤色光Ｒ及び青色光Ｂはｓ偏光となるように設定されている。
【００７７】
また、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂは入射光の偏光を９０°回転させるか否かで画像表示を行わせるものである。このようなライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとしては、９０°ねじれの液晶表示素子、垂直配向の液晶表示素子、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子など公知の表示素子を用いることができる。
【００７８】
なお、図１では、１／２波長板のような偏光回転素子１３を用いた例を示したが、当該ライトバルブ５ｇの表示を反転、即ち、画像情報のオン・オフを反転させることで、当該ライトバルブ５ｇの出射光の偏光を変えることもできる。この方法によれば、画像データを反転させるだけで他に偏光回転素子１３のような光学素子を必要としないので、より好ましい。
【００７９】
各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂで画像変調された光のうち非画像光は各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの出射側に設けられた偏光子（図示せず）により除去され、画像光のみがクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このとき、緑色光Ｇはｓ偏光状態の赤色光Ｒと青色光Ｂとは９０°異なった振動方向の直線偏光（ｐ偏光）としてクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このような構成にすることにより、前述したように、インテグレータ光学系４を用いることにより各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する照明光の入射角が大きい場合にも色むらになりにくい光学特性が得られる。
【００８０】
さらに、クロスダイクロイックプリズム７と投射レンズ８との間の光路上には、画素シフトを行わせるための光路変調手段１４が設けられている。このようにクロスダイクロイックプリズム７で色合成する場合の光路変調手段１４の原理的構成例及びその作用を図２を参照して説明する。この場合の光路変調手段１４は、入射する画像光の偏光面を制御する偏光変調手段１５と、この偏光変調手段１５からの特定の出射光の特定の偏光状態に対して光路を曲折（又はシフト）させる光路偏向素子１６との組合せにより構成されている。
【００８１】
照明装置１２によって分光された各色光はライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂによって偏光変調され、色合成手段であるクロスダイクロイックプリズム７に入射する。このとき、少なくとも１色、本実施の形態では緑色光は他の色光とは偏光面が９０°異なる状態でクロスダイクロイックプリズム７に入射する。
【００８２】
図２（ａ）は光路変調手段１４がｐ偏光を曲折し、ｓ偏光に対しては曲折しない状態、図２（ｂ）は光路変調手段１４がｐ偏光を曲折し、ｓ偏光に対しては曲折しない状態を表す。
【００８３】
このような光路変調手段１４は、本実施の形態では、入射光の偏光方向を変調可能な偏光変調手段１５と光路偏向素子１６とにより構成されており、図２（ａ）は偏光変調手段１５が作用せず、偏光が保たれた場合の光路を示している。光路偏向素子１６に光軸に対して傾斜した主光軸を有する一軸性結晶を用いた場合を示している。結晶の光軸は偏光変調手段１５の出射光の少なくとも一つの偏光方向の少なくとも一つの偏光面を含む面内にある。図２では１６ａが主光軸を表す。
【００８４】
このような構成において、主光軸１６ａと光軸を含む面内で偏光した光（ｐ偏光）は図２（ａ）の偏光光Ｌ１８として示すように光路偏向素子１６によって複屈折を受け、光路が曲折される。これに対して、主光軸１６ａと光軸を含む面に直交する偏光光Ｌ１７，Ｌ１９（ｓ偏光）は光路偏向素子１６による複屈折を受けず直進する。つまり、ライトバルブ５ｇからのｐ偏光は光路変調手段１４によって光路が曲折され、ライトバルブ５ｒ，５ｂからのｓ偏光は光路変調手段１４を直進する。偏光変調手段１５は出射偏光の偏光方向を制御するために設けられ、図では上下方向に振動する偏光（ｐ偏光）と、紙面垂直方向に振動する偏光（ｓ偏光）との間で切替えるよう作用する。
【００８５】
図２（ｂ）は偏光変調手段１５を作用させ、クロスダイクロイックプリズム７からの出射光の偏光方向を９０°回転させた場合の図である。この場合には、ライトバルブ５ｒ，５ｂからのｓ偏光は偏光変調手段１５によりｐ偏光に変換されるため光路偏向素子１６によって光路が曲折され、ライトバルブ５ｇからのｐ偏光は偏光変調手段１５によりｓ偏光に変換されるため光路偏向素子１６を直進する。
【００８６】
偏光変調手段１５としては、上述のように入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態の間で切替える作用を有するものであり、表示装置用としての面積を低コストで実現できる点から、強誘電性液晶やπセル、ツイステッドネマティック液晶などの液晶デバイスが好適である。また、この中でも、液晶層厚を３μｍ以下としたツステッドネマティック液晶や２周波駆動のネマティック液晶方式、πセル、強誘電性液晶が応答速度が速いことから特に好適であり、中でも最も応答性に優れた強誘電性液晶が最適である。これらは旋光性作用又は１／２波長板としての作用を外部電場によって制御することで偏光変調手段として作用する。
【００８７】
光路偏向素子１６としては、特定の偏光方向の光に対して光路を曲折（又は、シフト）させるものであり、具体的には水晶、雲母、ニオブ酸リチウム、ＫＨ２ＰＯ４、ＬｉＴａＯ３などの光学結晶を主光軸に対して斜めに切り出した光学結晶が好適である。中でも安定性やコスト、透明性の点から水晶、ニオブ酸リチウム、ＬｉＴａＯ３を特に好適に用いる。
【００８８】
図３は、図２（ａ）（ｂ）中の赤色光であるＬ１７を例に光路変調手段１４の作用を説明したものである。図では光路変調手段１４は画像光をライトバルブ５ｒの画素のシフト方向のピッチｐに対してｐ／２シフトさせる場合について説明している。図３（ａ）は偏光変調手段１５が作用していない画像フレームにおけるライトバルブ５ｒ上の画像を模式的に示したものである。図３（ｂ）はその表示画像を示しており、シフトされていない。図３（ｃ）は偏光変調手段１５が作用している画像フレームにおけるライトバルブ５ｒ上の画像を模式的に示したものである。図３（ｄ）はその表示画像を示し、シフトされている。
【００８９】
図３（ａ）と図３（ｃ）の画像の切替えに同期させて、偏光変調手段１５を動作させることで、図３（ｂ）と図３（ｄ）の表示画像を時分割で表示する。このとき、画像フレームのフレーム周波数が３０Ｈｚ以上、好ましくは４０Ｈｚ以上、特に好ましくは６０Ｈｚ以上では、観察者の目には図３（ｂ）と図３（ｄ）の合成画像である図３（ｅ）の画像がフリッカ無く観察され、元の画像の２倍の解像度が得られることになる。
【００９０】
ところで、本実施の形態においては、上述したように、クロスダイクロイックプリズム７に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態は他色の偏光状態と異なっている。図２では緑色光用のライトバルブ５ｇからの画像光Ｌ１８はｐ偏光であるのに対して、他色の画像光Ｌ１７，Ｌ１９はｓ偏光となっている。このとき、図２に示したように画像光Ｌ１８（ｐ偏光）と画像光Ｌ１７，Ｌ１９（ｓ偏光）とは光路変調手段１４によって受ける光路シフトの作用が逆となってしまう。
【００９１】
図４はこの現象を図３と同様の表記で図示したものである。即ち、図４（ａ）〜（ｅ）は図３（ａ）〜（ｅ）と同じ意味を有する。図４では、赤と緑を合成し、黄色の「Ａ」なる字を合成表示する場合について例示している。図４中右側に示す緑の画像光Ｌ１８は、上述のように光路変調手段１４の作用が、図４中左側に示す赤の画像光Ｌ１７とは異なるため、その画素ずれにより、表示画像は所望の画像状態から大きく変形してしまう。図５はこのときの合成画像であり、画素ずれが生じていることがわかる。
【００９２】
このような画素ずれにより画像品質が劣化する現象を回避するため、本実施の形態では、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ５ｇには、光路変調手段１４が第１の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を、光路変調手段１４が第２の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第１の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を表示するように、表示データ制御手段（後述する）によって当該ライトバルブ５ｇに対する画像情報の書き込みを制御するようにしたものである。
【００９３】
このような画像情報の書き込み制御の原理を従来方式を含めて図６を参照して説明する。光路変調手段１４の作用状態（オン・オフ）は表示フレームに対応する。全画面を表示するのに必要な画像フレーム期間を、光路変調手段１４の作用状態の数で分割したサブフレームで構成し、表示データ制御手段は当該サブフレーム期間中に光路変調手段１４によって決定される表示位置に対応する画像を書き込むことになる。このとき、従来のように出射偏光が全て同一である場合、隣接する画素１，画素２は光路変調手段１４の切替えによって各色の情報が順次表示される。例えば、図６中の上段に示すように、隣接する画素１，２について画素１が青、画素２が黄色の場合、第１のサブフレームでライトバルブ５ｂの青を、第２のサブフレームでライトバルブ５ｒ，５ｇの赤と緑を点灯することで表示を行うことができる。これに対して、本実施の形態の構成では、出射偏光が色光によって異なっており、偏光によって光路変調手段１４の作用が逆となり、画素１と画素２の色情報が同じサブフレーム期間中に表示されることになる。そこで、本実施の形態では、本来第２のサブフレームで点灯させるべき他の偏光と異なる色光である（この場合は）緑を第１のサブフレームで点灯させることで、本来の画像位置に緑を表示させるものである。仮に、緑を画素１に表示させたい場合には、他色が画素２に対応した画像情報を表示している第２のフレームに緑を点灯させればよい。このように、本実施の形態では、他とは偏光の異なる色光に対しては、光路変調手段１４が別の作用状態にあるサブフレームの画像情報を書き込むことで所望の色ずれのない表示を行わせるものである。
【００９４】
図７は、このような画像情報書き込み原理に基づく本実施の形態による場合の画像表示装置の画像書き込み方法を図４の場合に対比させて図示したものである。これまでの図と同様に光路変調手段１４はｐ／２の光路変調を行うものとする。図７（ａ）〜（ｅ）は各々図３（ａ）〜（ｅ）、図４（ａ）〜（ｅ）の場合と同じ意味（状態）を有する。また、右側に示す偏光方向の異なる緑色光に対しては（ａ′）〜（ｅ′）のようにして区別した。偏光方向の異なる緑色光に対してのライトバルブ５ｇの表示画像は、例えば赤色光に対して光路変調手段１４が作用せず、緑色光に対しては作用する状態においては図７（ｂ′）に示すように、光路変調手段１４の他方の作用状態−即ち、赤色光に対して光路変調手段１４が作用し、緑色光に対しては作用しない状態の赤色光の画像（図７（ｄ））に対応する画像が表示される。
【００９５】
このような構成により、合成画像は図７（ｅ）（ｅ′）に示すように所望の画像とすることができる。なお、図７では２色を同じ位置で合成して黄色を表示する例であるため、図７（ｂ′）と図７（ｅ′）とは同じ画像であるが、実際の書き込み画像は、一般には同一ではない。このように、本実施の形態では、同一画像フレーム期間において、偏光による光路変調手段１４の作用状態による光路シフト量を考慮した画像情報をライトバルブ５に書き込むものである。このようにして動作させることで、出射偏光が色光により異なる画像表示装置においても、光路変調手段１４の作用状態により高解像度の色ずれのない高品位画像が提供される。
【００９６】
ここで、このような画像情報の書き込み制御を行う表示データ制御手段２１の構成の一例を図８を参照して説明する。図示例の表示データ制御手段２１は、各々１画面分の画像情報を記憶する容量を有して各々のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（誘電性液晶を使用）用のＲＧＢ各色の画像データ量に対応した記憶領域が確保された記憶素子としてのフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂと、これらのフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから画像情報を読み出す際に時間的に重畳するために少なくとも必要なデータのみを読み出して各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂへ書き込むようにフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂへの書き込み及び読み出しを制御する制御回路としての記憶素子制御回路２４とにより構成されている。
【００９７】
入力される表示信号（画像情報）は、各々フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂに記憶される。本実施の形態では、複数の画面を時分割で重畳するための画像データを、記憶素子制御回路２４の制御により、直接、このフレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから読み出すものである。フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、色の３原色ＲＧＢに対応して、各々ＲＧＢ毎に個別素子が用いられている。これにより、３原色を一体化した場合に対して各色を個別に制御することができ、必要な色のみに制御を行うことで実現できる。もっとも、使用するライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ各々が、個別にアクセスすることが可能であれば、フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは必ずしも個別の素子でなくてもよい。即ち、図８中に点線で囲って示す部分を１つの記憶素子２３として構成し、その内部が３バンクに分かれた製品を使用しても良い。この場合、さらに部品点数、実装工程等を低減することが可能となる。
【００９８】
これによれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ個別のサブフレームバッファを持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、ＲＧＢ３原色に個別の記憶領域（フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ）を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路２４の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【００９９】
具体的に、表示容量ＳＸＧＡ（１２８０×９６０）について試作を行ったところ、本実施の形態の方式では、各色一体化した場合に対して５％の部品点数の削減が実現できたものである。ちなみに、比較例として、図９に示すように、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ毎に専用の記憶素子（サブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）を備える回路を作成した。比較例では、フレームバッファ２６に書き込んだ後、フレームバッファ２６から個別のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対応するサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂの画像データを読み出し、各々のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対応したサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂに書き込み、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂからは、このサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂの内容に応じて表示を行わせたものである。
【０１００】
両者の比較結果を示すと、本実施の形態によれば、記憶素子（フレームバッファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ）の記憶容量は、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量（画素数）と同等であるのに対して、比較例では、フレームバッファ２６の他に、サブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂについて個別のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量に同等の記憶容量が必要となってしまったものである。この記憶容量は、高速動作が必要なため、一般に高価で制御装置全体でも比較例では部品コストが、本実施の形態の場合よりも高くなったものである（約２．２倍）。回路規模についても、本実施の形態では制御回路２４が直接フレームバファ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの入出力制御を行うのに対して、比較例ではこのフレームバッファ２６の入出力制御に加えて、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ個別のサブフレームバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ用の制御回路２７ｒ，２７ｇ，２７ｂが必要となったものである（約１．８倍）。
【０１０１】
本実施の形態の表示データ制御手段２１により、回路規模の小型化と、記憶素子数の低減、部品数の低減により、低コスト化が実現できたものである。
【０１０２】
ところで、前述の説明では、画素シフトを横方向（又は、縦方向）の１方向のみに行い、２倍に高解像度化させる例で説明したが、２倍に限らず、例えば縦横２方向に２次元の画素シフトを行い、４倍に高解像度化させる場合にも適用できる。
【０１０３】
図１０は、ｘ方向とｙ方向との光路変調手段を設けて２次元（縦横）の画素シフトを行わせる場合の書き込み制御の原理について説明する図である。この場合にも、図６でその原理を説明した１次元の場合と同様に、他とは偏光の異なる色光（この場合、緑色光）のライトバルブ５ｇに対しては、光路変調手段が別の作用状態にあるサブフレームの画像を書き込むことで所望の色ずれのない表示を行わせることができる。
【０１０４】
図１１は図１０に示すような２次元の画素シフトを行わせるための光学系の構成例を示し、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）はその平面図である。この場合、ｘ方向の光路変調を行わせる光路変調手段１４ｘと、ｙ方向に変調を行うための光路変調手段１４ｙとが同一光路上に設けられている。各々の光路変調手段１４ｘ，１４ｙは、偏光変調手段１５ｘ，１５ｙと光路偏向素子１６ｘ，１６ｙとの対により構成されている。この際、光路偏向素子１６ｙの主光軸１６ｙａは光路偏向素子１６ｘの主光軸１６ｘａの傾斜方向と直交する方向に傾斜している。また、両光路変調手段１４ｘ，１４ｙ間には光路変調手段１４ｘを出射した偏光の偏光方向を９０°回転させる偏光面回転手段１７が設けられている。この偏光面回転手段１７としては、１／２位相板やねじれ配向した液晶などを用いることができる。
【０１０５】
なお、図１１（ａ）（ｂ）は偏光変調手段１５ｘが作用し、変更変調手段１５ｙが作用していない状態での動作状態を示している。
【０１０６】
このような構成によって、光路変調手段１４ｘによりｘ方向に光路変調された光線をさらに光路変調手段１４ｙによりｙ方向に光路変調することが可能となる。よって、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示画素を実質的に縦横４倍に２次元に増倍して表示させることができ、より一層の高解像度化を図ることができる。
【０１０７】
何れにしても、本実施の形態及び以降の実施の形態において、表示画像フィールドは複数のサブフィールドに分割され、当該サブフィールド毎に光路変調手段１４（１４ｘ，１４ｙ）によって画像光の光路を変調（曲折又はシフト）し、元画像に対して増倍された画素数の表示を時分割で表示させるものである。この際、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示画像は当該サブフィールドに応じて切替えられる必要がある。このため、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂには光路変調手段１４を用いない場合に比べて２倍以上の応答速度が要求され、また、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂは上述のように照明光の偏光を変調するものが好適に用いられる。以上のことから、ライトバルブとしては、特に高速応答性の液晶ライトバルブ、例えば、強誘電性液晶や反強誘電性液晶、πセルなどの高速応答性の液晶表示モードを用いたものが好適である。特に、強誘電性液晶素子を用いた液晶表示素子によればデジタル的に動作するものでデジタル性に優れ、また、反強誘電性液晶素子を用いた液晶表示素子によれば応答速度が速いため中間調表現等に適したものとなる。
【０１０８】
また、本実施の形態及び以降の実施の形態において、光路変調手段１４による光路シフト量ｓは、高解像度で均一な画像を得るためには、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素ピッチをｐ、ｍを整数としたとき、略（ｍ±１／２）ｐであることが好ましい。整数ｍが大きすぎる場合には周辺部の画素を有効に用いることができなくなるため、ｍは０から１０の範囲が好ましい。また、大きい光路シフト量を正確に制御することは技術的課題を有するため、現実的にはｍは０〜４の範囲が好ましい。本実施の形態の好適例としては、略（ｍ±１／２）ｐとは、（ｍ＋１／４）ｐ〜（ｍ＋３／４）ｐ又は（ｍ−３／４）ｐ〜（ｍ−１／４）ｐの範囲を挙げることができる。シフト量がこの範囲以外であると、十分な解像度が得られにくい。
【０１０９】
本発明の第二の実施の形態を図１２及び図１３に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し説明も省略する（以降の実施の形態でも同様とする）。
【０１１０】
本実施の形態では、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ（本実施の形態では、緑色光用のライトバルブ５ｇ）の画素位置を他のライトバルブ（本実施の形態では、赤色光、青色光用のライトバルブ５ｒ，５ｂ）の画素位置に対して実質的に光路変調手段１４の光路シフト量に相当する距離ｓ（本実施の形態では、ｓ＝ｐ／２）だけ光路のシフト方向にずらして配置して配置させるとともに、光路変調手段１４の作用状態に応じて、画像情報のライトバルブへの書き込み位置を表示データ制御手段により制御することで、異なる偏光状態の投射画像が、同一の画像フレーム期間中に重なり合って表示されるように構成したものである。ここでいう「実質的」とは、光軸の曲折を考慮した相対的な位置関係をいう。
【０１１１】
図１２はこのような構成作用を説明するためにクロスダイクロイックプリズム７、光路変調手段１４付近の構成を抽出して示すもので、図１２（ａ）は偏光変調手段１５が作用していない状態（第1の作用状態）の側面図、図１２（ｂ）は偏光変調手段１５が作用している状態（第２の作用状態）の側面図である。
【０１１２】
図１２（ａ）に示す状態においては、ｓ偏光である赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９は実線で示すように光路偏向素子１６による光路シフトを受けずに光路変調手段１４を出射する。一方、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ１８は光路偏向素子１６によりｐの光路シフトを受ける。このとき、緑の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｇの画素５ｇｐ１は、他色の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｒ，５ｂの画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対して光路シフトに相当する距離ｓ分シフトされて書き込まれているため、赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９との光路シフト量は２ｓ、即ち、ライトバルブの１ピッチに相当するずれ量となる。
【０１１３】
一方、偏光変調手段１５が作用している場合、図１２（ｂ）に示すように、ｓ偏光である赤及び青の画像光Ｌ１７，Ｌ１９は偏光変換手段１５によりｐ偏光に変換されるため実線で示すように光路偏向素子１６によりｐ／２の光路シフトを受ける。一方、ｐ偏光である緑の画像光Ｌ１８は偏光変換手段１５によりｓ偏光に変換されるため光路偏向素子１６による光路シフトを受けずに光路変調手段１４を出射する。このとき、緑の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｇの画素５ｇｐ１は、他色の画像情報が書き込まれているライトバルブ５ｒ，５ｂの画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対して光路シフトに相当する距離ｓ分シフトされて書き込まれているため、結局、光路変調手段１４を出射した光の光路は、他色と同一とすることができる。
【０１１４】
即ち、光路変調手段１４が緑の画像光Ｌ１８に対してのみ作用する状態（図１２（ａ））においては他色と同じサブフレームに対する画像を、光路変調手段１４が緑の画像光Ｌ１８に対して作用せず他色に対して作用する状態（図１２（ｂ））においては同じ画像フレームで、隣接するアドレス位置の画像情報をライトバルブに書き込めばよい。図１３は図７と同様にして記述した場合の、本実施の形態の場合におけるライトバルブ５に対する書き込み画像情報と表示画像との関係を表したものである。
【０１１５】
本実施の形態の構成の場合、ライトバルブ５ｒ，５ｂとライトバルブ５ｇとに同時に書き込む画像は、同じサブフレームデータの表示画像の偶数列（行）又は奇数列（行）となるため、表示画像データからのライトバルブ書き込みデータの生成が容易となり、制御回路（表示データ制御手段）を簡略化できるというメリットがある。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、ｐ／２だけライトバルブ５ｇの画素位置をずらして配置する場合について述べたが、ｐ＊（ｎ＋１／２）ずらし、ｎに相当するだけ書き込み画像情報のアドレス位置を相対的にずらして書き込んだ場合にも、同様の効果が得られる。ここで、ｎは整数である。即ち、光路変調手段１４の作用状態に応じて、他のライトバルブに対してｎラインずれた画像情報とｎ＋１ラインずれた画像情報とをサブフレームで切替えればよい。ただし、ｎの絶対値が大きくなると周辺画像が有効に利用できなくなるため、ｎの絶対値は１０以下が好ましく、５以下がさらに好ましく、２以下がより好ましい。最も好ましくはｎ＝０である。
【０１１７】
なお、本実施の形態の構成において、２次元の光路変調を行わせる場合には、図１１に示した場合と同様の構成を採用し、他の色光と偏光方向の異なるライトバルブ５ｇの画素位置を他のライトバルブ５ｂ，５ｒの画素位置に対してｘ方向及びｙ方向にｐ＊（ｎ＋１／２）ずらして配置し、ｘ用及びｙ用の光路変調手段１４ｘ，１４ｙの動作の組合せで決まる画像サブフレームに、ｘ方向及びｙ方向にｎラインずれた画像情報又はｎ＋１ラインずれた画像情報を表示するよう制御すればよい。
【０１１８】
本発明の第三の実施の形態を図１４に基づいて説明する。本実施の形態は、透過型のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに代えて、反射型のライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを用いて構成した画像表示装置への適用例を示す。基本的には、図１に示した場合と同様であるが、本実施の形態では、各ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂとクロスダイクロイックプリズム７との間に偏光ビームスプリッタ３２ｒ，３２ｇ，３２ｂが介在されている。
【０１１９】
また、本実施の形態では、位相差板３３を用いて緑色光のみの偏光状態を他の色光の偏光状態と異なるように構成されているが、偏光ビームスプリッタの構成、配置を工夫することにより位相差板３３なしで構成してもよい。また、位相差板３３のような光学素子を用いずに、ライトバルブ３１ｇに対する画像情報の表示を反転（オン・オフを反転）させることで、ライトバルブ３１ｇの出射偏光を変えることもできる。この方法は、画像データを反転させるだけで他に光学素子を用いないことから、より好ましい。
【０１２０】
本発明の第四の実施の形態を図１５に基づいて説明する。本実施の形態は、色合成手段として、クロスダイクロイックプリズム７に代えて、偏光ビームスプリッタ４１と偏光分離素子としてのダイクロイックプリズム４２との組合せを用いて構成した場合への適用例を示す。
【０１２１】
照明装置による照明光の偏光ビームスプリッタ４１に対する入射位置には偏光回転手段としての波長選択性位相差板４３が設けられている。この波長選択性位相差板４３は、特定波長の色光のみについてその偏光方向を直交する変更方向に変換させ得る機能を有する素子であって、例えば、カラーリンク社から「カラーセレクト」という商品名で市販されている光学素子が用いられ、ここでは緑色光をｐ偏光、青色光及び赤色光をｓ偏光で偏光ビームスプリッタ４１に対して出射する。
【０１２２】
ダイクロイックプリズム４２は偏光ビームスプリッタ４１の反射側に隣接され、偏光ビームスプリッタ４１で反射されたｓ偏光を赤色光成分と青色光成分とに分光させる機能を果たす。ダイクロイックプリズム４２により分光される赤色光と青色光との進行方向には反射型のライトバルブ３１ｒ，３１ｂが配設されている。ライトバルブ３１ｒ，３１ｂで変調された画像光（ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ４１を透過し、前述したような光路変調手段１４、投射レンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。
【０１２３】
一方、偏光ビームスプリッタ４１の透過側には光路長を一致させるためのガラスブロック４４を介して反射型のライトバルブ３１ｇが配設されている。偏光ビームスプリッタ４１を透過しライトバルブ３１ｇで変調された画像光（ｓ偏光）は偏光ビームスプリッタ４１で反射され、前述したような光路変調手段１４、投射レンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、緑色光用のライトバルブ３１ｇをｐ偏光照明で用いたが、他の色光をｐ偏光とすることもできる。
【０１２５】
本実施の形態の構成によれば、前述したようなクロスダイクロイックプリズム７を用いる場合に比べて光学系を比較的小型に構成できるという利点がある。
【０１２６】
本発明の第五の実施の形態を図１６に基づいて説明する。本実施の形態は、色合成手段を偏光ビームスプリッタ５１のみで構成した場合への適用例を示す。
【０１２７】
照明装置による照明光の偏光ビームスプリッタ５１に対する入射位置には位相差板５２が設けられている。この位相差板５２は、例えば、カラーリンク社から「カラースイッチ」という商品名で市販されているような波長選択性があり、かつ、その作用を電気的に制御可能な光学素子である。この位相差板５２は、例えば赤色光を常にｐ偏光として出射し、緑色光と青色光とをｓ偏光として出射するか否かを制御するものである。入射光に対する偏光ビームスプリッタ５１の透過側には赤用の反射型のライトバルブ３１ｒが配置され、反射側には青・緑兼用のライトバルブ３１ｂｇが配置されている。位相差板５２の作用によって、順次、青色光と緑色光との間で出射するｓ偏光を切替え、それに同期させて青・緑兼用のライトバルブ３１ｂｇに対する画像情報を各色に対応する画像情報に書替えることで時間的に３色を合成することが可能となる。
【０１２８】
本実施の形態の構成では赤の画像光はｓ偏光として、緑と青の画像光はｐ偏光として出射することになる。
【０１２９】
本実施の形態によれば、光学系をさらに小型にできる。
【０１３０】
なお、これらの第三、第四、第五の実施の形態の場合も、前述した図１１に示したようなｘ方向用とｙ方向用の光路変調手段１４ｘ，１４ｙを用いることで２次元の光路シフトが可能となり、さらに高い解像度が得られるようになる。
【０１３１】
本発明の第六の実施の形態を図１７及び図１８に基づいて説明する。本実施の形態は、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段６１の一例を示すものである。
【０１３２】
本実施の形態の表示データ制御手段６１は、図１７に示すように、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子としてのフレームバッファ６２、このフレームバッファ６２と各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとの間に設けられて各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素数よりも少ない容量、例えば、１／１０の容量で書き込み・読み出しが非同期で動作する転送用記憶素子としてのＦＩＦＯ（First In First Out）メモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂとを備えている。これにより、フレームバッファ６２からの表示信号（画像情報）は記憶素子制御回路６４による制御によりこれらのＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを介して各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂへ入力される。
【０１３３】
このような構成において、例えばＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを有しない構成によるデータ転送方法を図１８（ｂ）に示すタイムチャートを参照して説明する。この場合にあっては、一定の期間（例えば、走査線毎）に、同期信号により表示データの位置を特定して転送するため、表示データの転送に使用できる時間は図１８（ｂ）に示すように同期信号なる制御信号間に制限される。
【０１３４】
これに対して、本実施の形態の場合のデータ転送方法について図１８（ａ）に示すタイムチャートを参照して説明すると、同期信号なる制御信号は表示データの入力開始を示すために使用するが、一旦、データ転送を開始すると、ＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを利用して複数の走査線情報を連続したデータとして転送を行うため、図１８（ｂ）の方法に比べて制御信号による転送時間の制限は短くなる。全体としては、同じフレーム時間で比較するとデータ転送に利用できる時間が長くなるため、データの転送クロックを低下させることができる。
【０１３５】
このように、フレームバッファ６２に対する転送クロックを低下させることができることから、使用する記憶素子（フレームバッファ６２）とライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの動作周波数を低下させることができ、より低い動作周波数の製品を使用することができる。また、同じ動作周波数の製品を使用しても、本実施の形態による方法では、実際の駆動周波数に対してマージンが広がるため、より安定した動作を行わせることができる。さらには、図９の場合のようなサブフレーム用のバッファ２５ｒ，２５ｇ，２５ｂとは異なり、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの画素数より少ない容量の記憶素子（ＦＩＦＯメモリ６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ）を使用して、制御信号の期間を使用して低速化を図っているので、部品コストの低減と安定した動作とを実現できる。
【０１３６】
本発明の第七の実施の形態を図１９に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段７１の一例を示すものである。
【０１３７】
本実施の形態の表示データ制御手段７１は、図１９に示すように、１画面分の画像情報を記憶するフレームバッファ等による記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂと、光路変調手段１４が第１の作用状態、第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を同一の記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂから読み出すためにその読み出し方法として少なくとも２種類の制御パターンが記憶素子制御信号発生回路７３により予め設定された読み出し方法保持手段としてのＥＥＰＲＯＭ７４（ＥＰＲＯＭ，ＲＯＭ等であってもよい）と、記憶素子制御信号発生回路７３による記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂからの画像情報の読み出し時に光路変調手段切替え信号に応じてＥＥＰＲＯＭ７４に設定された読み出し方法で制御信号を切替える切替手段としてのマルチプレクサ等の切替え回路７５とを備えている。
【０１３８】
即ち、本実施の形態では、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）のアドレスを出力する制御回路７３に、予め２種類の出力制御パターンを準備しておく。この出力制御パターンは組合せ回路で作成し、各々制御信号を切替えることで各々の読み出しパターンを出力する構成とされている。この場合の制御信号としては、光路変調手段１４の第１の作用状態、第２の作用状態を切替える光路変調手段切替え信号が使用されている。フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）は切替え回路７５により切替えられた制御信号で、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対する出力が制御される。
【０１３９】
このように、本実施の形態によれば、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに同期させて切替えることで、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【０１４０】
なお、本実施の形態の場合、図２０に示すように、光路変調手段切替え信号で、直接、記憶素子制御信号発生回路７３が参照するＥＥＰＲＯＭ７４の制御パターンを切替え、フレームバッファ（記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ）に対して発生する制御信号を切替えるように構成してもよい。この場合、記憶素子制御信号発生回路７３が切替手段の機能を果たすため、切替え回路（マルチプレクサ）７５を省略することができ、部品点数を削減することができる。
【０１４１】
ちなみに、比較例として、光路変調手段１４が、第１、第２の各々の作用状態に対応する画像情報を、フレームバッファから読み出し、サブフレームバッファに入力し、作用状態に応じて表示を切替える構成の回路を作成したところ、回路規模は、本実施の形態ではアドレスを変更する手段を設けるのみであるのに対して、比較例では各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの表示容量×２倍の記憶容量を持つ記憶素子７２ｔ，７２ｇ，７２ｂが必要で、かつ、各々の記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂを制御する回路が必要となる上に、特に記憶素子７２ｒ，７２ｇ，７２ｂには高速動作を要求されるため、部品コストが大幅に上昇してしまったものである。
【０１４２】
本発明の第八の実施の形態を図２１に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段の一例を示すものである。
【０１４３】
本実施の形態の表示データ制御手段は、各々のサブフレーム分の画像情報を記憶する記憶素子（サブフレームメモリ）を有し、この記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することにより対応するライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに対して書き込む画像情報の画素位置を制御するようにしたものである。
【０１４４】
即ち、他の色光と偏光状態が異なる色光に対するライトバルブ５ｇの画素のアドレス位置を、他のライトバルブ５ｒ，５ｂの画素のアドレス位置に対して、光路変調手段１４が当該ライトバルブ５ｇの出射偏光に対して作用するサブフレームにおいてはｎだけ、光路変調手段１４が当該ライトバルブ５ｇの出射偏光に対して作用しないサブフレームにおいてはｎ＋１だけずらした画素位置に画像情報を書き込む上で、記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することをことによりデータをシフトさせるようにしたものである。
【０１４５】
比較のために、記憶素子への書き込みタイミングを調整する方法で試作を行ったところ、この比較例では、読み出しは同じ制御信号を使用するため、表示信号をシフトするためにシフトしない画像を記憶する記憶素子は、不要な記憶容量が生じる。これに対して、本実施の形態では、読み出しタイミングの調整によるため、記憶容量を無駄にすることなく、必要な容量を使用することができたものである。
【０１４６】
具体的には、表示容量１０２４×７６８のライトバルブの場合について試作を行った結果、本実施の形態では、使用する記憶素子は、図２１中の一番左側に示すように１０２４×７６８×８であった。これに対して、比較例では、入力時（書き込み時）に各々タイミングを揃えているため、異なる色を表示する記憶素子間で、スクリーン上では同じ位置に表示される各記憶素子に書き込まれるアドレスが記憶素子内では異なることから、使用する記憶素子は１画素シフトした場合で、図２１中の中央に示すように１０２５×７６９×８となったものである。
【０１４７】
比較の結果、表示容量１０２４×７６８のライトバルブを使用した場合には、使用する記憶素子容量は、本実施の形態の場合には比較例に対して、２３０４画素（２４bitカラー換算で２３０４Byte）少なくなる。
【０１４８】
ここに、一般に、記憶素子は、決まったセル数を元に生産されている。１０２４×７６８×２４＝１８８７４３６８、１８８７４３６８＝１０２４×１０２４×１８となり、規格に入る解像度では、本実施の形態の場合であれば、既製品の記憶素子を使用することができる。ところが、比較例では、ＸＧＡ規格より少しではあるが画素数が多く、既製品の記憶素子を使用することができない。この場合、記憶素子は決まった容量毎に製品化されているため、容量を増加するか、制御性が低下しても複数の記憶素子に跨って画像データを記憶する必要がある。
【０１４９】
図２１中の一番右側に示すように１サイズ上規格に対応したＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）なる既製の記憶素子を使用した場合、同じ制御性を確保するためには、約６０％の容量を無駄にして各ライトバルブに対応させるか、極端に制御性を低下させて、３ライトバルブ分の画像データを２記憶素子を使用することになる。この場合も約１０％の容量は使用されない。また、後者の場合、個別にライトバルブにデータを出力できないため、通常の記憶素子よりも高速動作させる必要があり、コストも大幅に上昇してしまう。
【０１５０】
このように、本実施の形態によれば、記憶素子の容量を既製の規格内とすることができ、部品点数を増加させることなく画像データのシフトを実現することができる。つまり、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【０１５１】
本発明の第九の実施の形態を図２２に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段８１の一例を示すものである。
【０１５２】
本実施の形態の表示データ制御手段８１は、図２２に示すように、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）自体に入力されるデータの転送タイミングを調整し得る機能を持たせた制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂをライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの基板８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ上に一体に実装することにより構成されている。即ち、制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂ外部からの設定により、画像情報をシフトする量、方向、また、シフトを行うタイミングについて、予めその内容が設定されたもので、設定内容の保持にはＥＥＰＲＯＭ８４ｒ，８４ｇ，８４ｂが用いられ、外部からのデータ更新にはＪＴＡＧが使用されている。図２２において、８５は１画面分の画像情報を記憶する通常のフレームバッファ（記憶素子）、８６はこのフレームバッファ８５に対する通常の記憶素子制御回路である。
【０１５３】
より具体的には、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとしてはその光変調を行う機能に強誘電性液晶を使用した液晶パネルが使用され、この液晶パネルを実装した基板８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ上に、液晶パネルへのデータ入力、表示制御を行う機能を持つ制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂが一体に作製されている。
【０１５４】
本実施の形態によれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ自体に入力されたデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた制御機能回路８２ｒ，８２ｇ，８２ｂを実装することで、記憶素子（フレームバッファ８５）や記憶素子の制御回路８６としては従来構成のものを使用することができ、既存の記憶素子、記憶素子制御回路に新たな変更を施したり、交換を行う必要はなく、実現可能であり、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【０１５５】
本発明の第十の実施の形態を図２３及び図２４に基づいて説明する。本実施の形態も、各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ（３１ｒ，３１ｇ，３１ｂでもよい）に対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段９１の一例を示すものである。
【０１５６】
本実施の形態の表示データ制御手段９１は、図２３に示すように、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子としてのフレームバッファ９２と、このフレームバッファ９２の出力端子とライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの各入力端子との間に設けられてデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段９３とにより構成されている。タイミング制御手段９３は、例えば、各データ線上に設けた遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂとこれらの遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂを制御する制御回路９５とにより構成されている。
【０１５７】
遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）は、図２４に示すように、フレームバッファ９２に接続される入力端子Ｔinと各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に接続される出力端子Ｔoutとの間のデータ線上に設けられた遅延素子９６と、この遅延素子９６に並列な第１のスイッチ９７と、遅延素子９６に直列な第２のスイッチ９８と、により構成されている。遅延素子９６としては、例えば、アナログ制御の遅延素子(遅延量を抵抗とコンデンサ容量で調整する)で実現され、また、第１，第２のスイッチ９７，９８は制御回路９５により開閉制御されるアナログスイッチ等により構成され、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、一方がオンの時には他方がオフするよう互いに相補の関係にある。
【０１５８】
このような構成により、例えば、１画素分だけ画像データを遅延させる場合は、遅延回路９４ｇを使用して制御信号に応じた遅延を発生させ（図２４（ｂ）に示すように、遅延回路９４ｇの第１のスイッチ９７をオフさせ、第２のスイッチ９８をオフさせることで遅延素子９６による遅延経路を通過させる）、逆に１画素分だけ画像データを他の信号線より前にシフトさせたい場合には、残りの２系統のデータを遅延回路９４ｒ，９４ｂにより遅延させることで実現する。
【０１５９】
本実施の形態によれば、ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂのデータ入力端子とフレームバッファ９２のデータ出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段９３を設けることで、既存のライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂ及び従来からのデータのシフトを考慮しない記憶素子（フレームバッファ９２）の制御系（既存の制御回路９９）を使用したまま、画像データのシフトを実現することができ、これらに新規な変更や交換を不要とし、低コストにて実現することができる。
【０１６０】
本発明の第十一の実施の形態を図２５に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態に示した表示データ制御手段９１中の遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）に代えて、図２５に示すように、各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に対するデータ線上に直列に接続されて各々遅延量を異ならせた複数、例えば３個の遅延素子１０１，１０２，１０３と、各遅延素子１０１，１０２，１０３毎に対応する遅延素子１０１，１０２，１０３をバイパスさせるか経由させるかを切替える第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９とによる切替え手段とを備えた構成の遅延回路１１０が用いられ、これらの第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９との切替えの組合せによりデータの転送タイミングの遅延量を調整するようにしたものである。
【０１６１】
ここに、３個の遅延素子１０１，１０２，１０３はその遅延量を互いに２のべき乗とした組合せとされ、各遅延素子１０１，１０２，１０３の遅延量の比は１：２：４とされている。各遅延素子１０１，１０２，１０３自体は遅延素子９６と同様の素子を用い得る。また、第１のスイッチ１０４，１０５，１０６と第２のスイッチ１０７，１０８，１０９とについてもスイッチ９７，９８の場合と同様にアナログスイッチ等で構成でき、かつ、一方がオンの時には他方はオフとなるよう互いに相補の関係にある。
【０１６２】
このような構成において、各遅延素子１０１，１０２，１０３に対する各スイッチ１０４〜１０９のオン、オフの切替え組合せにより、遅延回路１１０からは表１に示すような遅延量が得られる。なお、表１中、第１のスイッチ側がオフで遅延素子を経由する場合を○、第２のスイッチ側がオフで遅延素子をバイパスする場合を×で示し、また、遅延量は遅延素子１０１の遅延量を１とした相対値で示している。
【０１６３】
【表１】
本実施の形態によれば、データ線毎に細かい遅延量制御が可能であり、より適正な表示位置制御が可能となる。
【０１６５】
本発明の第十二の実施の形態を図２６に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態の表示データ制御手段９１中に示した遅延回路９４（９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ）に代えて、図２６に示すように、フレームバッファ９２からのデータ線毎に遅延素子１１１を経由するデータ線と、遅延素子１１１をバイパスするデータ線とを用意し、制御回路９５からの制御信号に基づき各ライトバルブ５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に対して何れのデータ線によるデータを出力させるかを選択的に切替える接続切替え手段としてのセレクタ１１２を設けた遅延回路１１３として構成されている。遅延素子１１１自体は遅延素子９６と同様の素子を用い得る。また、ライトバルブ５の制御信号数は多いが、図２６では説明を簡単にするため、３本のみを示している。
【０１６６】
このような構成により、遅延を必要とするライトバルブ５はセレクタ１１２を切替えることで、遅延素子１１１を経由した信号を、遅延を必要としないライトバルブ５へはセレクタ１１２を切替えることにより遅延素子１１１を経由しない信号を入力させることができる。
【０１６７】
ちなみに、セレクタ１１２の切替えには、１bitの制御端子を使用し、この制御端子を電源電圧又はＧＮＤレベルに切替えることにより実行される。
【０１６８】
本実施の形態によれば、遅延を必要とするライトバルブ５のみ、セレクタ１１２の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【０１６９】
本発明の第十三の実施の形態を図２７及び図２８に基づいて説明する。本実施の形態は、第十の実施の形態の表示データ制御手段９１の各遅延回路９４ｒ，９４ｇ，９４ｂ中のアナログ制御の遅延素子９６に代えて、デジタル処理により遅延量の制御が可能なデジタル制御遅延素子としてのラッチ１２１ｒ，１２１ｇ，１２１ｂを遅延素子として用いたものである。ラッチ１２１は例えばフリップフロップ構成のもので、基準信号としてのサンプリング信号としてクロック信号が用いられ、データを遅延させる場合にはラッチ１２１を使用することでクロック信号に応じた遅延を発生させることとなる。逆に、他のデータより前にシフトさせたい時には、先に進めたいデータ以外のデータをラッチ１２１により遅延させればよい。
【０１７０】
図２８にラッチ１２１の動作例を示す。遅延させる信号を元信号として示し、当該ラッチ１２１としてはクロックの立上りで動作するフリップフロップが用いられている。ラッチ１２１はクロックの立上りの度にサンプリングされ、遅延信号に示すように元信号に対して遅延が生ずることとなる。
【０１７１】
【実施例】
上述した各実施の形態に準じて構成した幾つかの実施例を以下に列挙する。
【０１７２】
［実施例１］
ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂとして強誘電性液晶を用いた画素ピッチ１４μｍ、画素数１０２４×７６８画素の透過型のライトバルブを用い、図１に示すような構成の光学系を有する投射型の画像表示装置を作製した。光源１には１２０Ｗの高圧水銀ランプを使用した。偏光回転素子１３には１／２波長板を用い、緑色光のみｓ偏光でライトバルブ５ｇに入射するように構成した。照明系のＦ値は２．８とした。フライアイレンズ２，３部には偏光変換素子（図示せず）を設け、他の色光はライトバルブ５ｒ，５ｂに対してｐ偏光で入射するように構成した。ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂはオン時に入射偏光を９０°回転させるような構成とし、これにより、クロスダイクロイックプリズム７に入射する偏光は緑に対してはｐ、他色光に対してはｓ偏光とした。光路変調手段１４には強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５とニオブ酸リチウムを結晶軸に対して４５°の方向に切り出した光路偏向素子１６とを組合せて用いた。強誘電性液晶のレターデーションは０．２２μｍとし、コーン角は４５°とした。投射光の偏光方向は強誘電性液晶の一方の双安定配向方向と一致又は直交するように構成し、負電圧印加持には入射偏光を維持し、正電圧印加持には入射偏光の偏光面を９０°回転させるように構成した。これにより、強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５のスイッチングにより出射光の偏光をｓ偏光とｐ偏光とに切替えるよう構成した。ニオブ酸リチウムの板厚は０．１８ｍｍとし、結晶軸の傾斜方向はｐ偏光の方向とした。画像光は投射レンズ８により拡大投射し、フロントプロジェクション方式の画像表示装置を構成した。
【０１７３】
強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５は１２０Ｈｚで動作されており、駆動タイミングをずらすことで、２種類のシフト方向の異なる２つのサブフレームを構成した。各々のサブフレーム毎にライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの書き込み画像情報及び偏光変調手段１５を制御した。強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには図７（ｃ′）のように偶数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには図７（ａ′）のように奇数ラインの画像情報を書き込んだ。また、強誘電性液晶素子からなる偏光変調手段１５に正の電圧を印加した場合には、逆に、緑のライトバルブ５ｇには奇数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには偶数ラインの画像情報を書き込んだ。
【０１７４】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１７５】
［実施例２］
実施例１において、照明光の偏光回転用の偏光回転素子１３を用いずに緑のライトバルブ５ｇへの書き込み画像情報のオン・オフを反転させることで、緑色光のみダイクロイックプリズム７に入射する偏光をｐとし、他色に対してはｓ偏光とした。他は実施例１と同様にして光学系を構成し、同様にして動作させた。
【０１７６】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１７７】
［実施例３］
実施例２において、光路変調手段１４（１４ｘ）の直後に、１／２波長板１７を出射光の偏光面が９０°回転するように設け、さらにその出射側にも光路変調手段１４ｙを設けて図１１のように構成した。光路変調手段１４ｙは、光路変調手段１４ｘと同様に構成したが、光路偏向素子１６ｙとしてのニオブ酸リチウムの結晶軸の傾斜方向を光路偏向素子１６ｘとは直交するように構成した。このような構成により、縦横４方向への光路シフトを可能とした。画像光は投射レンズ８により拡大投射し、フロントプロジェクション方式の画像表示装置を構成した。
【０１７８】
各々の光路変調手段１４ｘ，１４ｙの２つの強誘電性液晶素子による偏光変調手段１５ｘ，１５ｙは、各々１２０Ｈｚで動作しており、駆動タイミングをずらすことで、４種類のシフト方向の異なる４つのサブフレームを構成した。各々のサブフレーム毎にライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂの書き込み画像情報及び偏光変調手段１５ｘ，１５ｙを制御した。強誘電性液晶に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには図７（ｃ′）に示したように偶数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには図７（ａ′）に示したように奇数ラインの画像情報を書き込んだ。また、強誘電性液晶に正の電圧を印加した場合には、緑のライトバルブ５ｇには奇数ラインの画像情報を、青と赤のライトバルブ５ｂ，５ｒには偶数ラインの画像情報を書き込んだ。
【０１７９】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４ｘ，１４ｙの作用により元画像に対して縦横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない２０４８×１６３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８０】
［実施例４］
実施例３において、図１２に示したように緑用のライトバルブ５ｇの画素位置を他のライトバルブ５ｒ，５ｂの画素位置に対して画素の１／２ピッチずらして配置した。各ライトバルブ５ｒ，５ｇ，５ｂに同時に書き込む画素は表示データの偶数ライン又は奇数ラインの何れか一方とした。偏光変調手段１５である強誘電性液晶素子に負電圧を印加した際には、緑のライトバルブ５ｇには光路シフト方向に対して半ピッチずれた画素位置に書き込みを行い（図１２中の画素５ｒｐ１，５ｂｐ１に対する画素５ｇｐ１の位置）、強誘電性液晶素子に正電圧を印加する際には、光路シフト方向と逆方向に半ピッチずれた画素位置（５ｇｐ２）に書き込みを行うように制御した。
【０１８１】
このような書き込み制御により、赤、青と緑の画像光は同じ位置に投射され、偏光変調手段１５である強誘電性液晶素子のスイッチングにより画素の半ピッチに相当するだけシフトする。
【０１８２】
このような構成の本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、サブフレーム間で画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８３】
［実施例５］
図１５に示す光学系により投射型の画像表示装置を作製した。照明系には実施例１と同様の光源１及びインテグレータ光学系４を備える照明装置１２を用いた。波長選択性位相差板４３としてはカラーリンク社のgreen／magentaフィルタを用い、緑の偏光のみをｐ偏光に変換した。ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂには画素ピッチ１４μｍ、画素数１０２４×７６８画素の反射型のライトバルブを用いた。
【０１８４】
本実施例の構成により、緑用のライトバルブ３１ｇにはｐ偏光が、青、赤用のライトバルブ３１ｂ，３１ｒにはｓ偏光が照明される。ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂはオン画素に対応する光を９０°回転させるように作用するので、射出光は緑がｓ偏光、青と赤がｐ偏光として射出される。
【０１８５】
ライトバルブ３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに対する画像情報の書き込み方法を実施例１と同様にして本実施例の画像表示装置を動作させたところ、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８６】
［実施例６］
実施例５において、緑のライトバルブ３１ｇの画素位置を他のライトバルブ３１ｒ，３１ｂの画素位置に対して半ピッチずらして配置し、動作方法については実施例４と同様に動作させた。
【０１８７】
本実施例の画像表示装置は、光路変調手段１４の作用により元画像に対して横半ピッチ分ずれた表示と元画像の表示の間で高速の変調が可能であり、画素ずれのない１０２４×１５３６画素なる高解像度の表示を行わせることができたものである。また、画像に色むらはほとんど観測されなかったものである。従って、この画像表示装置による投影画像には色ずれはみられず、良好な表示が行えたものである。
【０１８８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑え、又は、高効率な色合成を行わせることができる画像表示装置において、合成された画像光の光路を変調する光路変調手段を備えるとともに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込む表示画像として、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【０１８９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像表示装置において、画像光の偏光状態を直線偏光とし、偏光状態の違いを直交関係とすることで、光路シフト量が明確となり、ライトバルブに対する画像情報の書き込み位置の補正で適正に対処可能となり、光路変調手段によるシフトに伴う画素位置ずれのない高解像度の画像表示が可能となる。
【０１９０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像表示装置において、画像フレーム期間の光路変調手段の作用状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成の具体的な情報書き込み方法が明らかとなり、色ずれのない解像度の高い表示が可能となる。
【０１９１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像表示装置において、解像度の高い表示に加えて、より簡便な情報書き込み方法で実現可能となる。
【０１９２】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の画像表示装置において、解像度の高い表示に加えて、より簡便かつ具体的な情報書き込み方法が明らかとなる。
【０１９３】
請求項６記載の発明によれば、請求項４又は５記載の画像表示装置において、ｎ＝０の場合が最も簡便で、周辺部の表示領域を最も有効に活用できる光学的構成及び情報書き込み方法となる。
【０１９４】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブ個別のサブフレームバッファ等の記憶素子を持たずに、データを更新するため、高速応答が必要な記憶素子、制御回路等の部品点数が減り、低コスト化を実現できる。また、各ライトバルブ毎に個別の記憶領域を確保することで、各色個別の制御を容易に行うことができ、制御回路の小型化、部品点数の低減による低コスト化が可能となる。
【０１９５】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、各ライトバルブと１画面の画像情報を記憶する記憶素子との間に転送用記憶手段を設けることで、フレームバッファ等の記憶素子のデータ転送速度を低減し、部品コストの低減と安定動作とが実現される。この際、サブフレーム用のバッファの場合と異なり、ライトバルブの画素数よりも少ない容量の転送用記憶素子を用いて、制御信号の期間をも使用して低速化を図っているため、部品コストの低減とともに安定した動作が確保される。
【０１９６】
請求項９記載の発明によれば、請求項３記載の画像表示装置を実現する上で、予め画像情報の読み出し方法を２種類以上規定して読み出し方法保持手段に設定保持させておき、その読み出し方法を光路変調手段の第１，第２の作用状態の切替えに対応させて切替えることで、記憶素子からの画像シフト対応の画像情報の読み出しが可能なため、新規に演算することなく、回路の小型化と部品コストの低減とが可能となる。
【０１９７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項５記載の発明を実現する上で、記憶素子は必要な画像情報量に応じた記憶容量を準備することで、記憶容量を無駄なく必要最低限の容量で構成することが可能となる。
【０１９８】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、個々のライトバルブ自体に入力された画像情報のデータの転送タイミングを調整する機能を持たせた表示データ制御手段を実装することで、既存の記憶素子やその制御回路を使用したままでライトバルブに対して画像情報のデータを入力させることができ、周辺回路等の部品コストを削減することができる。
【０１９９】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブの入力端子と記憶素子の出力端子との間にデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段を備えることで、既存のライトバルブ及び従来からの画像情報のシフトを考慮しない記憶素子の制御構成を使用したまま、画像情報のシフトを実現することで、新規な構成の付加を最低限として、低コスト化を実現することができる。
【０２００】
請求項１３記載の発明によれば、タイミング制御手段について遅延素子を用いることにより、請求項１２記載の画像表示装置を容易に実現することができる。
【０２０１】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延量の多段階制御が可能となり、適正な表示位置制御を行わせることができる。
【０２０２】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２記載の画像表示装置を実現する上で、遅延を必要とするライトバルブのみ、接続切替え手段の切替えのみで、信号を遅延させることができる。
【０２０３】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置を実現する上で、温度、設定時のバラツキ等に対しても安定で、再調整が不要なため、制御性に優れた遅延制御が可能となる。
【０２０４】
請求項１７記載の発明によれば、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、色合成手段の好適例を提供することができる。特に、ダイクロイックプリズムを用いた場合には、照明光の入射角特性によって、合成光の波長シフトが生じ、それに伴って表示に色むらを生じやすいが、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態を他の色光の偏光状態と異ならせることにより、色合成手段の入射角依存性に起因する表示むらを抑えるとともに、高効率の色合成を行わせることができ、さらに、画像フレーム期間に各ライトバルブに書き込まれる画像情報は、当該画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで、色ずれのない解像度の高い表示を行わせることができる。
【０２０５】
請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の画像表示装置のより具体的な構成例が明らかとなる。
【０２０６】
請求項１９記載の発明によれば、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする具体例を提供することができる。
【０２０７】
請求項２０記載の発明によれば、請求項１７又は１８記載の画像表示装置において、色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なるようにする簡便で効率的な具体例を提供することができる。
【０２０８】
請求項２１記載の発明によれば、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置において、色合成手段の好適例を提供することができる。特に、偏光ビームスプリッタでの合成では、合成光の偏光状態は異なる２種の偏光が混在するが、画像フレーム期間の光路変調手段の作動状態による偏光状態に応じた光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込む構成とすることで光路変調手段を設けた場合においても色による画素ずれのない、解像度の高い表示を行わせることができる。
【０２０９】
請求項２２記載の発明によれば、請求項２１記載の発明を実現する上で、小型で、高効率な光学系構成を提供することができる。
【０２１１】
請求項２３記載の発明によれば、請求項１記載の発明を実現する上で、光路偏向素子の好適例を提供することができる。
【０２１２】
請求項２４記載の発明によれば、請求項２３記載の画像表示装置において、応答速度の速い強誘電性液晶による液晶素子を用いることで、入射偏光を高速で偏光面の直交する２つの偏光状態に切替える動作を応答性よく実現することができる。
【０２１３】
請求項２５記載の発明によれば、請求項２３又は２４記載の画像表示装置において、一軸性光学異方体として安定性、コスト、透明性に優れたニオブ酸リチウム結晶を用いることで、好適な構成例を提供することができる。
【０２１４】
請求項２６記載の発明によれば、請求項１ないし２５の何れか一記載の画像表示装置において、２次元に光路変調を行うことができるため、さらに高い解像度を得ることができる。
【０２１５】
請求項２７記載の発明によれば、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブとしてデジタル的に動作する強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、好適な構成例を提供することができる。
【０２１６】
請求項２８記載の発明によれば、請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置において、ライトバルブとして応答速度に優れた反強誘電性液晶による液晶表示素子を用いることにより、中間調表現に適した好適な構成例を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図２】光路変調手段の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図である。
【図３】光路変調手段の作用を説明するために画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図４】単なる光路シフトによる欠点を説明するために画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図５】その合成画像の表示例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態のライトバルブに対する画像情報の書き込み方式の原理を従来方式と対比させて示す説明図である。
【図７】本実施の形態の画像情報の書き込み方式を用いた場合の画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図８】表示データ制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】対応する従来方式の構成例を示すブロック図である。
【図１０】変形例として２次元シフトの場合のライトバルブに対する画像情報の書き込み方式の原理を示す説明図である。
【図１１】２次元の場合の光路変調手段の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図及び平面図である。
【図１２】本発明の第二の実施の形態の光路変調手段等の原理的構成例及びその作用を説明するための側面図である。
【図１３】その画像情報及び表示画像を示す模式図である。
【図１４】本発明の第三の実施の形態の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図１５】本発明の第四の実施の形態の画像表示装置中の偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図である。
【図１６】本発明の第五の実施の形態の画像表示装置中の偏光ビームスプリッタ付近を抽出して示す構成図である。
【図１７】本発明の第六の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図１８】そのデータ転送制御例を従来方式と対比して示すタイムチャートである。
【図１９】本発明の第七の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２０】その変形例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第八の実施の形態の記憶容量に関する説明図である。
【図２２】本発明の第九の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第十の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２４】その遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第十一の実施の形態中の遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第十二の実施の形態中の遅延回路の構成例を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第十三の実施の形態の表示データ制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図２８】そのラッチ動作例を示すタイミングチャートである。
【図２９】従来の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図３０】その光路シフトの原理を説明するための側面図である。
【図３１】３板光学系方式の画像表示装置全体の光学系構成を示す構成図である。
【図３２】画素シフト方式を適用した場合の動作を説明するための動作説明図である。
【符号の説明】
５ｒ，５ｇ，５ｂ ライトバルブ、液晶表示素子
７ クロスダイクロイックプリズム、色合成手段
８ レンズ
１２ 照明装置
１３ 偏光回転手段
１４ 光路変調手段
１５ 偏光変調手段
１６ 光路偏向素子
１７ 偏光面回転手段
２１ 表示データ制御手段
２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ 記憶素子、記憶領域
２４ 制御回路
３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ ライトバルブ
３３ 偏光回転手段
４１ 偏光ビームスプリッタ
４２ 偏光分離素子
５１ 偏光ビームスプリッタ
６１ 表示データ制御手段
６２ 記憶素子
６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ 転送用記憶素子
７１ 表示データ制御手段
７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ 記憶素子
７４ 読み出し方法保持手段
７５ 切替手段
８１ 表示データ制御手段
８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ 基板
８５ 記憶素子
９１ 表示データ制御手段
９２ 記憶素子
９３ タイミング制御手段
９４ 遅延回路
９６ 遅延素子
１０１〜１０３ 遅延素子
１０４〜１０９ 切替え手段
１１０ 遅延回路
１１１ 遅延素子
１１２ 接続切替え手段
１１３ 遅延回路
１２１ デジタル制御遅延素子
Claims (28)
- 画像変調を行う複数のライトバルブと、
これらのライトバルブに対する画像情報の書き込みを制御する表示データ制御手段と、
前記各ライトバルブを異なる色光で照明する照明装置と、
前記各ライトバルブによって画像変調された画像光を合成する色合成手段と、
合成された画像光の光路を前記ライトバルブの画像変調と同期して時分割で変調する光路変調手段と、
合成された画像光を拡大表示するレンズと、
を備え、
前記色合成手段に入射する複数の画像光は、１色の色光と他の色光について偏光方向の異なる２つの偏光状態を有し、
前記光路変調手段は、前記画像光の偏光面を前記２つの偏光状態の間で切替える偏光変調手段と、この偏光変調手段から出射される前記２つの偏光状態の出射光のうち、いずれか一方の偏光状態の出射光に対して光路を曲折させる光路偏光素子とを有し、前記ライトバルブの表示画像の表示位置を少なくとも２つの状態の間で変化させて表示位置の変化させられた画像を時分割で重畳させ、
前記表示データ制御手段は、画像フレーム期間に前記各ライトバルブに書き込む表示画像として当該画像フレーム期間の前記光路変調手段の作用状態による各偏光光の光路シフト量に対応した表示位置の画像情報を書き込むようにした画像表示装置。 - 前記色合成手段に入射する画像光の偏光は、直線偏光であり、偏光状態の異なる入射光は他の入射光と偏光方向が直交している請求項１記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブに対しては、前記光路変調手段が第１の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を、前記光路変調手段が前記第２の作用状態にある画像フレーム期間中には他色が前記第１の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を書き込むようにした請求項１又は２記載の画像表示装置。
- 他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブは、
前記光路変調手段による光路シフト量をｓ、前記ライトバルブの画素ピッチをｐ、整数をｎとしたとき、
その画素位置が他の前記ライトバルブの画素位置に対してｐ＊（ｎ＋ｓ）に相当する距離だけ光路のシフト方向にずれるように配置されている請求項１又は２記載の画像表示装置。 - 前記表示データ制御手段は、他の色光と偏光状態が異なる色光に対する前記ライトバルブの画素のアドレス位置として、他の前記ライトバルブの画素のアドレス位置に対して、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用するサブフレームにおいてはｎだけ、前記光路変調素子が当該ライトバルブの出射偏光に対して作用しないサブフレームにおいてはｎ＋１だけずらした画素位置に画像情報を書き込むようにした請求項４記載の画像表示装置。
- ｎ＝０である請求項４又は５記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、各々１画面分の画像情報を記憶する容量を有して各々のライトバルブ用の各色の画像データ量に対応した記憶領域が確保された記憶素子と、この記憶素子から画像情報を読み出す際に時間的に重畳するために少なくとも必要なデータのみを読み出して各ライトバルブへ書き込むように前記記憶素子の前記各記憶領域への書き込み及び読み出しを制御する制御回路と、を備える請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子と前記各ライトバルブとの間に設けられて前記ライトバルブの画素数よりも少ない容量で書き込み・読み出しが非同期で動作する転送用記憶素子と、を備える請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、前記第１の作用状態、第２の作用状態にある表示位置に対応する画像情報を同一の前記記憶素子から読み出すためにその読み出し方法が少なくとも２種類設定された読み出し方法保持手段と、前記記憶素子からの画像情報の読み出し時に前記読み出し方法保持手段に設定された読み出し方法を切替える切替手段と、を備える請求項３記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、各々のサブフレーム分の画像情報を記憶する記憶素子を有し、この記憶素子の読み出しを制御する信号のタイミングを調整することにより対応するライトバルブに対して書き込む画像情報の画素位置を制御するようにした請求項５記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、入力されたデータの転送タイミングを調整する機能を有して各々のライトバルブの基板上に一体に実装されている請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記表示データ制御手段は、１画面分の画像情報を記憶する記憶素子と、この記憶素子の出力端子と前記ライトバルブの入力端子との間に設けられてデータの転送タイミングの調整自在なタイミング制御手段とを備える請求項１ないし６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ選択的に遅延させる遅延素子を備える請求項１２記載の画像表示装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータ線上に直列に接続されて各々遅延量を異ならせた複数の遅延素子と、各遅延素子毎に対応する遅延素子を経由させるかバイパスさせるかを切替える切替え手段とを備え、これらの切替え手段の切替えの組合せによりデータの転送タイミングの遅延量を調整する請求項１２記載の画像表示装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記ライトバルブに対するデータの転送のタイミングを設定された時間だけ遅延させる遅延素子と、前記ライトバルブに対して前記遅延素子を経由したデータ線と前記遅延素子をバイパスしたデータ線との接続を選択的に切替える接続切替え手段と、を備える請求項１２記載の画像表示装置。
- 前記遅延素子として、基準信号に基づき制御されるデジタル処理により遅延量の制御が可能なデジタル制御遅延素子を用いた請求項１３ないし１５の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記色合成手段は、ダイクロイックプリズムを備える請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記色合成手段がクロスダイクロイックプリズムであり、この色合成手段に入射する偏光を緑色光のみをｐ偏光とし、他の赤色光及び青色光はｓ偏光とした請求項１７記載の画像表示装置。
- 前記照明装置の照明光路中に偏光回転手段を備えることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる請求項１７又は１８記載の画像表示装置。
- 前記ライトバルブへ書き込む画像情報のオン・オフを反転させることにより、前記色合成手段に入射する複数の画像光のうち少なくとも１色の偏光状態が他の色光の偏光状態と異なる請求項１７又は１８記載の画像表示装置。
- 前記色合成手段は、偏光ビームスプリッタを備える請求項１ないし１６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記色合成手段は、特定の色光の偏光方向を直交する偏光方向に変換する偏光回転手段と、この偏光回転手段を出射した照明光を偏光によって光路分離する偏光分離素子と、この偏光分離素子により分離され各々前記ライトバルブにより変調されて出射する出射光を合成する偏光ビームスプリッタとを備える請求項２１記載の画像表示装置。
- 前記偏光変調手段が液晶素子であり、前記光路偏向素子が光軸に対 して傾斜した主光軸を有する一軸性光学異方体である請求項１記載の画像表示装置。
- 前記偏光変調手段としての前記液晶素子が、強誘電性液晶素子である請求項２３記載の画像表示装置。
- 前記光路偏向素子としての前記一軸性光学異方体が、ニオブ酸リチウム結晶によるものである請求項２３又は２４記載の画像表示装置。
- 光路を曲折又はシフトさせる方向を異ならせた複数の前記光路変調手段を備え、これらの光路変調手段間の光路上に偏光面回転手段を備える請求項１ないし２５の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記ライトバルブは、強誘電性液晶による液晶表示素子である請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置。
- 前記ライトバルブは、反強誘電性液晶による液晶表示素子である請求項１ないし２６の何れか一記載の画像表示装置。
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