画像表示装置および画像表示方法
【課題】表示画像の画質を高品位に保つとともに表示解像度を増やす。
【解決手段】投射型表示装置２０ａは、緑色光表示素子、赤色光表示素子、および青色光表示素子それぞれが出力する緑色画像、赤色画像、および青色画像における赤色画像および青色画像の表示位置が、緑色画像の表示位置に対して表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向に０．５画素の距離分ずれる位置となる第１の表示と、赤色画像および青色画像の表示位置が第１の表示における緑色画像の表示位置となり、緑色画像の表示位置が第１の表示における赤色画像および青色画像の表示位置となる第２の表示とを切り替えるよう、緑色光表示素子、赤色光表示素子、および青色光表示素子からの各出力光路を変更する光路変更部を備えた。
【解決手段】投射型表示装置２０ａは、緑色光表示素子、赤色光表示素子、および青色光表示素子それぞれが出力する緑色画像、赤色画像、および青色画像における赤色画像および青色画像の表示位置が、緑色画像の表示位置に対して表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向に０．５画素の距離分ずれる位置となる第１の表示と、赤色画像および青色画像の表示位置が第１の表示における緑色画像の表示位置となり、緑色画像の表示位置が第１の表示における赤色画像および青色画像の表示位置となる第２の表示とを切り替えるよう、緑色光表示素子、赤色光表示素子、および青色光表示素子からの各出力光路を変更する光路変更部を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの緑色映像表示素子と一つの赤色映像表示素子と一つの青色映像表示素子とを搭載した４板式の映像投射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この文献に開示された映像投射装置は、一方の緑色映像が他方の緑色映像に対して水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示されるように二つの緑色映像表示素子を設けたものであり、観察者により視認される水平方向および垂直方向の解像度が、３板式で構成した場合の映像投射装置の解像度の２倍になるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、４板式の映像投射装置は、４系統分の映像表示素子および光学系を備える必要があるため、回路および光学系の規模が大きくなるという問題がある。
一方、テレビ受像機等で用いられてきたインタレース走査の技術を映像投射装置に適用すれば、３板式の映像表示素子を用いて例えば垂直方向に２倍の解像度の映像を得ることができる。しかし、インタレース走査を行うと、縞模様や市松模様等の周波数成分の高い画像を表示させた場合に、目障りなフリッカが発生する等のいわゆるインタレース妨害が発生し、画質が劣化することとなる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表示画像の画質を高品位に保つとともに表示解像度を増やすことのできる、画像表示装置および画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［１］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である画像表示装置は、第１の色画像光を出力する第１の色画像光出力部と、第２の色画像光を出力する第２の色画像光出力部と、第３の色画像光を出力する第３の色画像光出力部と、前記第１から第３までの色画像光を表示させる表示光学系と、前記表示光学系により表示される表示面における前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して前記表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する光路変更部と、を備えることを特徴とする。
このように構成したことにより、第１の色画像光による画像の画素の位置と第２の色画像光および第３の色画像光による画像の画素の位置とが、画像おきに相補的に所定方向にずれるように、光路変更部が第１から第３までの表示出力部からの各出力光路を変更する。これにより、本発明の一態様である画像表示装置は、所定方向の表示の解像度を高めることができるとともに高画質な表示を行うことができる。
【０００６】
［２］上記［１］記載の画像表示装置において、前記第１の色画像光は緑色画像光であり、前記第２の色画像光は赤色画像光であり、前記第３の色画像光は青色画像光であることを特徴とする。
［３］上記［１］記載の画像表示装置において、前記所定方向は、前記表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向であることを特徴とする。
［４］上記［１］から［３］までのいずれか一項記載の画像表示装置において、前記光路変更部は、前記第１の表示状態と前記第２の表示状態とを交互に繰り返し切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする。
［５］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である画像表示方法は、第１から第３までの色画像光出力部が第１から第３までの色画像光を出力し、前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表示画像の画質を高品位に保つとともに、表示解像度を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置を含む投射型表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における、光学ユニット部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態において、フレーム同期信号と光路変更制御信号との動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが水平方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図５】図４における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【図６】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図７】図６における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【図８】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図９】図８における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置を含む投射型表示システムの全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、投射型表示システム２００は、映像供給装置１０と、投射型表示装置２０ａとを含んで構成される。
【００１０】
映像供給装置１０は、映像信号と同期信号とを出力する映像信号発生装置であり、緑色映像の映像信号である緑色映像信号Ｇｉｎと、赤色映像の映像信号である赤色映像信号Ｒｉｎと、青色映像の映像信号である青色映像信号Ｂｉｎと、映像のフレーム周期に同期したフレーム同期信号Ｆとを投射型表示装置２０ａに供給する。映像供給装置１０は、例えば、映像コンテンツを再生してその再生信号である映像信号と同期信号とを出力するビデオ再生装置や、撮像により得た映像信号と同期信号とを出力するビデオカメラ装置である。
なお、映像供給装置１０から投射型表示装置２０ａに対しては、赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）映像信号の他、映像同期信号やクロック信号等の制御信号が供給されるが、本実施形態においては、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとについてのみ説明し、その他の制御信号についてはその説明を省略する。
【００１１】
投射型表示装置２０ａは、プロジェクタ装置であり、映像供給装置１０から供給される緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを取り込み、フレーム同期信号Ｆに基づくフレーム周期で前述した第１の表示状態と前述した第２の表示状態とを交互に繰り返すように、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとに基づき出力する映像光の光路を変更し、光路変更後の映像光である緑色映像光Ｇｏｕｔと、赤色映像光Ｒｏｕｔと、青色映像光Ｂｏｕｔとを投射する。
【００１２】
上記の第１の表示状態とは、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置に対して赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれによるフレーム画像の画素位置を、水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向に１画素未満の距離分ずらした状態である。また、上記の第２の表示状態とは、第１の表示状態における緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置に赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の画素位置を一致させるとともに、第１の表示状態における赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の画素位置に緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置を一致させた状態である。
つまり、投射型表示装置２０ａは、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の表示位置と赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の表示位置とを、フレーム周期で相補的に切り替えて表示する。
【００１３】
なお、上記の１画素未満の距離は、一例としては０．５画素に相当する距離である。本実施形態では、水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向の画素ずらし量を、０．５画素に相当する距離として説明する。
【００１４】
図１に示すように、投射型表示装置２０ａは、光学ユニット部２１ａと、光路変更制御部２２ａと、投射光学系（表示光学系）２４とを備える。
光学ユニット部２１ａは、メカニカルに光路を変更する光路変更部を含むものであり、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとの供給を受けて各映像信号を電気信号から光信号に変換し、上記光路変更部によって光路が制御された緑色映像光Ｇｏｕｔと、赤色映像光Ｒｏｕｔと、青色映像光Ｂｏｕｔとを出力する。
【００１５】
光路変更制御部２２ａは、フレーム同期信号Ｆの供給を受けて、フレーム周期で“ＯＦＦ”状態と“ＯＮ”状態とを交互に繰り返す光路変更制御信号Ｓｇと、フレーム周期で“ＯＮ”状態と“ＯＦＦ”状態とを交互に繰り返す光路変更制御信号Ｓｒｂとを生成して出力する。つまり、光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとは互いに逆相である。そして、光路変更制御信号Ｓｇが“ＯＦＦ”状態であり光路変更制御信号Ｓｒｂが“ＯＮ”状態である場合が第１の表示状態に対応し、光路変更制御信号Ｓｇが“ＯＮ”状態であり光路変更制御信号Ｓｒｂが“ＯＦＦ”状態である場合が第２の表示状態に対応する。
なお、本実施形態である画像表示装置は、光路変更制御部２２ａと上記光路変更部とを含むものである。
【００１６】
投射光学系２４は、少なくとも投射レンズを含み、緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとをその投射レンズを通して外部に投射する。
【００１７】
次に、投射型表示装置２０ａの主要な構成部のより詳細な構成について説明する。図２は、光学ユニット部２１ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、光学ユニット部２１ａは、光源部２０１と、青色光ダイクロイックミラー２０２と、偏光ビームスプリッタ２０３，２０４，２０９，２１１、２１４と、青色光表示素子（第３の色画像光出力部）２０５ａと、クロスダイクロイックプリズム２０７と、黄色光ダイクロイックミラー２０８と、緑色光ダイクロイックミラー２１０と、赤色光表示素子（第２の色画像光出力部）２１２ａと、緑色光表示素子（第１の色画像光出力部）２１５ａと、青色光光路変更部２２１と、赤色光光路変更部２２２と、緑色光光路変更部２２３とを備える。青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とは光路変更部である。
なお、同図において、破線で表した矢印は、光束の進路の概略を示すものであり、実線で表した矢印は、電気信号の経路を示すものである。
【００１８】
光源部２０１は、白色光源と偏光変換素子とを含んで構成される。白色光源が発光した白色光は、偏光変換素子を通過することによってその偏光成分がＳ偏光に揃えられたＳ偏光白色光Ｌとなる。青色光ダイクロイックミラー２０２は、光源部２０１から照射されたＳ偏光白色光Ｌのうち青色光波長成分を有する青色光Ｂを反射させて偏光ビームスプリッタ２０３に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０３は、入射されたＳ偏光である青色光Ｂを反射させて偏光ビームスプリッタ２０４に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０４は、入射された青色光Ｂを反射させて青色光表示素子２０５ａの受光部に入射させる。青色光表示素子２０５ａは、映像供給装置１０から青色映像信号Ｂｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された青色光Ｂを変調し、Ｐ偏光である青色映像光（第３の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。
【００１９】
黄色光ダイクロイックミラー２０８は、光源部２０１から照射されたＳ偏光白色光Ｌのうち赤色光波長成分および緑色光波長成分のみを有する黄色光Ｙｅを反射させて偏光ビームスプリッタ２０９に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０９は、入射されたＳ偏光である黄色光Ｙｅを反射させて緑色光ダイクロイックミラー２１０に入射させる。緑色光ダイクロイックミラー２１０は、入射された黄色光Ｙｅのうち赤色光波長成分を有する赤色光Ｒを透過させて偏光ビームスプリッタ２１１に入射させる。一方、緑色光ダイクロイックミラー２１０は、黄色光Ｙｅのうち緑色光波長成分を有する緑色光Ｇを反射させて偏光ビームスプリッタ２１４に入射させる。
【００２０】
偏光ビームスプリッタ２１１は、入射された赤色光Ｒを反射させて赤色光表示素子２１２ａの受光部に入射させる。赤色光表示素子２１２ａは、映像供給装置１０から赤色映像信号Ｒｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された赤色光Ｒを変調し、Ｐ偏光である赤色映像光（第２の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。偏光ビームスプリッタ２１４は、入射された緑色光Ｇを反射させて緑色光表示素子２１５ａの受光部に入射させる。緑色光表示素子２１５ａは、映像供給装置１０から緑色映像信号Ｇｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された緑色光Ｇを変調し、Ｐ偏光である緑色映像光（第１の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。
【００２１】
クロスダイクロイックプリズム２０７は、青色光表示素子２０５ａから供給された青色映像光を反射させて青色映像光Ｂｏｕｔとして出力し、赤色光表示素子２１２ａから供給された赤色映像光を反射させて赤色映像光Ｒｏｕｔとして出力し、緑色光表示素子２１５ａから供給された緑色映像光を透過させて緑色映像光Ｇｏｕｔとして出力する。
青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとのそれぞれは透過型表示素子であり、例えば透過型液晶表示素子である。
【００２２】
青色光光路変更部２２１は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、青色光表示素子２０５ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。同様に、赤色光光路変更部２２２は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、赤色光表示素子２１２ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。また、緑色光光路変更部２２３は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇの動作タイミングに基づいて、緑色光表示素子２１５ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とのそれぞれは、例えば、印加電圧に応じて一次元方向に力を発生する圧電素子を適用した圧電アクチュエータにより構成される。つまり、青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とのそれぞれは、圧電アクチュエータにより発生した力の方向に、青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとのそれぞれを、０．５画素分に相当する距離分移動させる。
【００２３】
緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとによる各フレーム画像の画素の位置が一致した状態における、緑色光表示素子２１５ａと赤色光表示素子２１２ａと青色光表示素子２０５ａとの位置を原点、すなわち変位量が“０”（ゼロ）であるとすると、緑色映像光Ｇｏｕｔに対して赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとを図２におけるｕ軸正方向に変位させるためには、緑色光表示素子２１５ａの位置の変位量を“０”（ゼロ）とし、赤色光表示素子２１２ａをｖ軸負方向に変位させるとともに、青色光表示素子２０５ａをｖ軸正方向に変位させる。また、赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとに対して緑色映像光Ｇｏｕｔを同図におけるｕ軸正方向に変位させるためには、赤色光表示素子２１２ａおよび青色光表示素子２０５ａの各位置の変位量を“０”（ゼロ）とし、緑色光表示素子２１５ａをｕ軸正方向に変位させる。
【００２４】
次に、光路変更制御部２２ａが生成する光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングについて説明する。図３は、フレーム同期信号Ｆと光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとの動作タイミングを示すタイミングチャートである。同図に示すように、フレーム同期信号Ｆは、映像のフレーム周期で各フレームの先頭の所定期間に立ち上がるパルス信号である。この先頭の所定期間は例えば垂直ブランキング期間であってよい。光路変更制御信号Ｓｇは、フレーム同期信号Ｆの各パルスの立ち上がりに同期してローレベル（“ＯＦＦ”）とハイレベル（“ＯＮ”）とを交互に繰り返す信号である。光路変更制御信号Ｓｒｂは、フレーム同期信号Ｆの各パルスの立ち上がりに同期してハイレベル（“ＯＮ”）とローレベル（“ＯＦＦ”）とを交互に繰り返す信号である。つまり、光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとは互いに逆相となる信号である。光路変更制御信号Ｓｇがローレベル（“ＯＦＦ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがハイレベル（“ＯＮ”）である期間は、奇数回目のフレーム期間に対応し、光路変更制御信号Ｓｇがハイレベル（“ＯＮ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがローレベル（“ＯＦＦ”）である期間は、偶数回目のフレーム期間に対応する。
【００２５】
次に、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置２０ａを含む投射型表示システム２００の動作について説明する。まず、映像供給装置１０は、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを、投射型表示装置２０ａに供給する。
投射型表示装置２０ａは、映像供給装置１０から供給される緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを取り込むと、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとを光学ユニット部２１ａに供給し、フレーム同期信号Ｆを光路変更制御部２２ａに供給する。
光学ユニット部２１ａは、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとの供給を受けると、緑色映像信号Ｇｉｎを緑色映像光Ｇｏｕｔに変換して出力し、赤色映像信号Ｒｉｎを赤色映像光Ｒｏｕｔに変換して出力し、青色映像信号Ｂｉｎを青色映像光Ｂｏｕｔに変換して出力する。光学ユニット部２１ａが出力する緑色映像Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとは投射レンズ系２４を通して外部に投射される。
【００２６】
ここで、光路変更制御部２２ａと光学ユニット部２１ａに含まれる光路変更部との動作について説明する。光路変更制御部２２ａは、フレーム同期信号Ｆの供給を受けると、フレーム周期でローレベル（“ＯＦＦ”）とハイレベル（“ＯＮ”）とを交互に繰り返す、互いに逆相である光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂを生成して光学ユニット部２１ａに供給する。
【００２７】
光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇがローレベル（“ＯＦＦ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがハイレベル（“ＯＮ”）であるとき、つまり、奇数回目のフレーム期間において、光路変更制御信号Ｓｇの供給を受ける緑色光光路変更部２２３は、緑色光表示素子２１５ａのｕ軸上の変位量が“０”（ゼロ）となる状態になり、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける赤色光光路変更部２２２は、赤色光表示素子２１２ａをｖ軸負方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させ、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける青色光光路変更部２２１は、青色光表示素子２０５ａをｖ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させる。これにより、緑色映像光Ｇｏｕｔの光軸に対して赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔの両光軸がｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ変位する。
【００２８】
また、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇがハイレベル（“ＯＮ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがローレベル（“ＯＦＦ”）であるとき、つまり、偶数回目のフレーム期間において、光路変更制御信号Ｓｇの供給を受ける緑色光光路変更部２２３は、緑色光表示素子２１５ａをｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させ、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける赤色光光路変更部２２２および青色光光路変更部２２１は、赤色光表示素子２１２ａおよび青色光表示素子２０５ａのｖ軸上の変位量が“０”（ゼロ）となる状態になる。これにより、奇数回目のフレーム期間とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔの両光軸に対して緑色映像光Ｇｏｕｔの光軸がｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ変位する。
【００２９】
次に、投射型表示装置２０ａが緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとを投射することにより表示されるフレーム画像の画素構造について説明する。図４は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが水平方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、水平方向に０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３０】
図５は、図４における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図５に示すように、図４（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの水平方向（Ｘ軸方向）の画素ピッチはＰｘ／２となり、水平方向の解像度が２倍となる。
【００３１】
また、図６は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｙ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｙ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、垂直方向に０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３２】
図７は、図６における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図７に示すように、図６（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの垂直方向（Ｙ軸方向）の画素ピッチはＰｙ／２となり、垂直方向の解像度が２倍となる。
【００３３】
また、図８は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれの正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２，Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれの正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２，Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、水平方向および垂直方向それぞれに０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３４】
図９は、図８における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図９に示すように、図８（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの水平方向の画素ピッチはＰｘ／２であり、また垂直方向の画素ピッチはＰｙ／２であり、水平方向および垂直方向それぞれの解像度がそれぞれ２倍となる。
【００３５】
以上、説明したとおり、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置２０ａは、光路変更制御部２２ａが生成する光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、光学ユニット部２１ａが出力する緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとの各光路を、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素の位置と赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像の画素の位置とがフレーム画像おきに相補的に０．５画素分ずれるように、光学ユニット部２１ａ内部の光路変更部が変更する。
これにより、本実施形態における投射型表示装置２０ａによれば、３板式の表示素子を用いて所望の方向に解像度を２倍に高めることができ、また、縞模様や市松模様等の周波数成分の高い画像を表示させる場合に、目障りなフリッカ等が発生せず高画質を保つことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、緑色映像のフレーム画像と赤色映像および青色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行うものであった。これ以外にも、青色映像のフレーム画像と緑色映像および赤色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行ったり、赤色映像のフレーム画像と青色映像および緑色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行ったりするように構成してもよい。
【００３７】
また、本実施形態における投射型表示装置２０ａはカラー映像を投射表示するものであったが、本実施形態はカラー静止画にも適用することができる。カラー静止画に適用する場合は、第１の表示状態のフレーム画像と第２の表示状態のフレーム画像とを重ね合わせて表示することにより実現できる。
【００３８】
また、本実施形態における投射型表示装置２０ａは、透過型表示素子である青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとを用いて光学ユニット部２１ａを構成したが、各表示素子とも反射型表示素子を用いて光学ユニット部２１ａを構成してもよい。
【００３９】
また、本実施形態である画像表示装置は、投射型表示装置以外にも、例えば液晶ディスプレイ装置やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）装置等の直視型画像表示装置にも適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 映像供給装置
２０ａ 投射型表示装置
２１ａ 光学ユニット部
２２ａ 光路変更制御部
２４ 投射光学系（表示光学系）
２００ 投射型表示システム
２０１ 光源部
２０２ 青色光ダイクロイックミラー
２０３，２０４，２０９，２１１，２１４ 変更ビームスプリッタ
２０５ａ 青色光表示素子（第３の色画像光出力部）
２０７ クロスダイクロイックプリズム
２０８ 黄色光ダイクロイックミラー
２１０ 緑色光ダイクロイックミラー
２１２ａ 赤色光表示素子（第２の色画像光出力部）
２１５ａ 緑色光表示素子（第１の色画像光出力部）
２２１ 青色光光路変更部（光路変更部）
２２２ 赤色光光路変更部（光路変更部）
２２３ 緑色光光路変更部（光路変更部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの緑色映像表示素子と一つの赤色映像表示素子と一つの青色映像表示素子とを搭載した４板式の映像投射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この文献に開示された映像投射装置は、一方の緑色映像が他方の緑色映像に対して水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示されるように二つの緑色映像表示素子を設けたものであり、観察者により視認される水平方向および垂直方向の解像度が、３板式で構成した場合の映像投射装置の解像度の２倍になるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、４板式の映像投射装置は、４系統分の映像表示素子および光学系を備える必要があるため、回路および光学系の規模が大きくなるという問題がある。
一方、テレビ受像機等で用いられてきたインタレース走査の技術を映像投射装置に適用すれば、３板式の映像表示素子を用いて例えば垂直方向に２倍の解像度の映像を得ることができる。しかし、インタレース走査を行うと、縞模様や市松模様等の周波数成分の高い画像を表示させた場合に、目障りなフリッカが発生する等のいわゆるインタレース妨害が発生し、画質が劣化することとなる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表示画像の画質を高品位に保つとともに表示解像度を増やすことのできる、画像表示装置および画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［１］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である画像表示装置は、第１の色画像光を出力する第１の色画像光出力部と、第２の色画像光を出力する第２の色画像光出力部と、第３の色画像光を出力する第３の色画像光出力部と、前記第１から第３までの色画像光を表示させる表示光学系と、前記表示光学系により表示される表示面における前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して前記表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する光路変更部と、を備えることを特徴とする。
このように構成したことにより、第１の色画像光による画像の画素の位置と第２の色画像光および第３の色画像光による画像の画素の位置とが、画像おきに相補的に所定方向にずれるように、光路変更部が第１から第３までの表示出力部からの各出力光路を変更する。これにより、本発明の一態様である画像表示装置は、所定方向の表示の解像度を高めることができるとともに高画質な表示を行うことができる。
【０００６】
［２］上記［１］記載の画像表示装置において、前記第１の色画像光は緑色画像光であり、前記第２の色画像光は赤色画像光であり、前記第３の色画像光は青色画像光であることを特徴とする。
［３］上記［１］記載の画像表示装置において、前記所定方向は、前記表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向であることを特徴とする。
［４］上記［１］から［３］までのいずれか一項記載の画像表示装置において、前記光路変更部は、前記第１の表示状態と前記第２の表示状態とを交互に繰り返し切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする。
［５］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である画像表示方法は、第１から第３までの色画像光出力部が第１から第３までの色画像光を出力し、前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表示画像の画質を高品位に保つとともに、表示解像度を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置を含む投射型表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における、光学ユニット部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態において、フレーム同期信号と光路変更制御信号との動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが水平方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図５】図４における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【図６】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図７】図６における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【図８】緑色映像光により表示される画素と、赤色映像光および青色映像光それぞれにより表示される画素とが水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
【図９】図８における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置を含む投射型表示システムの全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、投射型表示システム２００は、映像供給装置１０と、投射型表示装置２０ａとを含んで構成される。
【００１０】
映像供給装置１０は、映像信号と同期信号とを出力する映像信号発生装置であり、緑色映像の映像信号である緑色映像信号Ｇｉｎと、赤色映像の映像信号である赤色映像信号Ｒｉｎと、青色映像の映像信号である青色映像信号Ｂｉｎと、映像のフレーム周期に同期したフレーム同期信号Ｆとを投射型表示装置２０ａに供給する。映像供給装置１０は、例えば、映像コンテンツを再生してその再生信号である映像信号と同期信号とを出力するビデオ再生装置や、撮像により得た映像信号と同期信号とを出力するビデオカメラ装置である。
なお、映像供給装置１０から投射型表示装置２０ａに対しては、赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）映像信号の他、映像同期信号やクロック信号等の制御信号が供給されるが、本実施形態においては、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとについてのみ説明し、その他の制御信号についてはその説明を省略する。
【００１１】
投射型表示装置２０ａは、プロジェクタ装置であり、映像供給装置１０から供給される緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを取り込み、フレーム同期信号Ｆに基づくフレーム周期で前述した第１の表示状態と前述した第２の表示状態とを交互に繰り返すように、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとに基づき出力する映像光の光路を変更し、光路変更後の映像光である緑色映像光Ｇｏｕｔと、赤色映像光Ｒｏｕｔと、青色映像光Ｂｏｕｔとを投射する。
【００１２】
上記の第１の表示状態とは、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置に対して赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれによるフレーム画像の画素位置を、水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向に１画素未満の距離分ずらした状態である。また、上記の第２の表示状態とは、第１の表示状態における緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置に赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の画素位置を一致させるとともに、第１の表示状態における赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の画素位置に緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素位置を一致させた状態である。
つまり、投射型表示装置２０ａは、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の表示位置と赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによる両フレーム画像の表示位置とを、フレーム周期で相補的に切り替えて表示する。
【００１３】
なお、上記の１画素未満の距離は、一例としては０．５画素に相当する距離である。本実施形態では、水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向の画素ずらし量を、０．５画素に相当する距離として説明する。
【００１４】
図１に示すように、投射型表示装置２０ａは、光学ユニット部２１ａと、光路変更制御部２２ａと、投射光学系（表示光学系）２４とを備える。
光学ユニット部２１ａは、メカニカルに光路を変更する光路変更部を含むものであり、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとの供給を受けて各映像信号を電気信号から光信号に変換し、上記光路変更部によって光路が制御された緑色映像光Ｇｏｕｔと、赤色映像光Ｒｏｕｔと、青色映像光Ｂｏｕｔとを出力する。
【００１５】
光路変更制御部２２ａは、フレーム同期信号Ｆの供給を受けて、フレーム周期で“ＯＦＦ”状態と“ＯＮ”状態とを交互に繰り返す光路変更制御信号Ｓｇと、フレーム周期で“ＯＮ”状態と“ＯＦＦ”状態とを交互に繰り返す光路変更制御信号Ｓｒｂとを生成して出力する。つまり、光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとは互いに逆相である。そして、光路変更制御信号Ｓｇが“ＯＦＦ”状態であり光路変更制御信号Ｓｒｂが“ＯＮ”状態である場合が第１の表示状態に対応し、光路変更制御信号Ｓｇが“ＯＮ”状態であり光路変更制御信号Ｓｒｂが“ＯＦＦ”状態である場合が第２の表示状態に対応する。
なお、本実施形態である画像表示装置は、光路変更制御部２２ａと上記光路変更部とを含むものである。
【００１６】
投射光学系２４は、少なくとも投射レンズを含み、緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとをその投射レンズを通して外部に投射する。
【００１７】
次に、投射型表示装置２０ａの主要な構成部のより詳細な構成について説明する。図２は、光学ユニット部２１ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、光学ユニット部２１ａは、光源部２０１と、青色光ダイクロイックミラー２０２と、偏光ビームスプリッタ２０３，２０４，２０９，２１１、２１４と、青色光表示素子（第３の色画像光出力部）２０５ａと、クロスダイクロイックプリズム２０７と、黄色光ダイクロイックミラー２０８と、緑色光ダイクロイックミラー２１０と、赤色光表示素子（第２の色画像光出力部）２１２ａと、緑色光表示素子（第１の色画像光出力部）２１５ａと、青色光光路変更部２２１と、赤色光光路変更部２２２と、緑色光光路変更部２２３とを備える。青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とは光路変更部である。
なお、同図において、破線で表した矢印は、光束の進路の概略を示すものであり、実線で表した矢印は、電気信号の経路を示すものである。
【００１８】
光源部２０１は、白色光源と偏光変換素子とを含んで構成される。白色光源が発光した白色光は、偏光変換素子を通過することによってその偏光成分がＳ偏光に揃えられたＳ偏光白色光Ｌとなる。青色光ダイクロイックミラー２０２は、光源部２０１から照射されたＳ偏光白色光Ｌのうち青色光波長成分を有する青色光Ｂを反射させて偏光ビームスプリッタ２０３に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０３は、入射されたＳ偏光である青色光Ｂを反射させて偏光ビームスプリッタ２０４に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０４は、入射された青色光Ｂを反射させて青色光表示素子２０５ａの受光部に入射させる。青色光表示素子２０５ａは、映像供給装置１０から青色映像信号Ｂｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された青色光Ｂを変調し、Ｐ偏光である青色映像光（第３の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。
【００１９】
黄色光ダイクロイックミラー２０８は、光源部２０１から照射されたＳ偏光白色光Ｌのうち赤色光波長成分および緑色光波長成分のみを有する黄色光Ｙｅを反射させて偏光ビームスプリッタ２０９に入射させる。偏光ビームスプリッタ２０９は、入射されたＳ偏光である黄色光Ｙｅを反射させて緑色光ダイクロイックミラー２１０に入射させる。緑色光ダイクロイックミラー２１０は、入射された黄色光Ｙｅのうち赤色光波長成分を有する赤色光Ｒを透過させて偏光ビームスプリッタ２１１に入射させる。一方、緑色光ダイクロイックミラー２１０は、黄色光Ｙｅのうち緑色光波長成分を有する緑色光Ｇを反射させて偏光ビームスプリッタ２１４に入射させる。
【００２０】
偏光ビームスプリッタ２１１は、入射された赤色光Ｒを反射させて赤色光表示素子２１２ａの受光部に入射させる。赤色光表示素子２１２ａは、映像供給装置１０から赤色映像信号Ｒｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された赤色光Ｒを変調し、Ｐ偏光である赤色映像光（第２の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。偏光ビームスプリッタ２１４は、入射された緑色光Ｇを反射させて緑色光表示素子２１５ａの受光部に入射させる。緑色光表示素子２１５ａは、映像供給装置１０から緑色映像信号Ｇｉｎの供給を受けて表示部に表示するとともに、受光部に入射された緑色光Ｇを変調し、Ｐ偏光である緑色映像光（第１の色画像光）を出力してクロスダイクロイックプリズム２０７に入射させる。
【００２１】
クロスダイクロイックプリズム２０７は、青色光表示素子２０５ａから供給された青色映像光を反射させて青色映像光Ｂｏｕｔとして出力し、赤色光表示素子２１２ａから供給された赤色映像光を反射させて赤色映像光Ｒｏｕｔとして出力し、緑色光表示素子２１５ａから供給された緑色映像光を透過させて緑色映像光Ｇｏｕｔとして出力する。
青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとのそれぞれは透過型表示素子であり、例えば透過型液晶表示素子である。
【００２２】
青色光光路変更部２２１は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、青色光表示素子２０５ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。同様に、赤色光光路変更部２２２は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、赤色光表示素子２１２ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。また、緑色光光路変更部２２３は、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇの動作タイミングに基づいて、緑色光表示素子２１５ａを所定方向に０．５画素分に相当する距離分移動させる光路変更部である。青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とのそれぞれは、例えば、印加電圧に応じて一次元方向に力を発生する圧電素子を適用した圧電アクチュエータにより構成される。つまり、青色光光路変更部２２１と赤色光光路変更部２２２と緑色光光路変更部２２３とのそれぞれは、圧電アクチュエータにより発生した力の方向に、青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとのそれぞれを、０．５画素分に相当する距離分移動させる。
【００２３】
緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとによる各フレーム画像の画素の位置が一致した状態における、緑色光表示素子２１５ａと赤色光表示素子２１２ａと青色光表示素子２０５ａとの位置を原点、すなわち変位量が“０”（ゼロ）であるとすると、緑色映像光Ｇｏｕｔに対して赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとを図２におけるｕ軸正方向に変位させるためには、緑色光表示素子２１５ａの位置の変位量を“０”（ゼロ）とし、赤色光表示素子２１２ａをｖ軸負方向に変位させるとともに、青色光表示素子２０５ａをｖ軸正方向に変位させる。また、赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとに対して緑色映像光Ｇｏｕｔを同図におけるｕ軸正方向に変位させるためには、赤色光表示素子２１２ａおよび青色光表示素子２０５ａの各位置の変位量を“０”（ゼロ）とし、緑色光表示素子２１５ａをｕ軸正方向に変位させる。
【００２４】
次に、光路変更制御部２２ａが生成する光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングについて説明する。図３は、フレーム同期信号Ｆと光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとの動作タイミングを示すタイミングチャートである。同図に示すように、フレーム同期信号Ｆは、映像のフレーム周期で各フレームの先頭の所定期間に立ち上がるパルス信号である。この先頭の所定期間は例えば垂直ブランキング期間であってよい。光路変更制御信号Ｓｇは、フレーム同期信号Ｆの各パルスの立ち上がりに同期してローレベル（“ＯＦＦ”）とハイレベル（“ＯＮ”）とを交互に繰り返す信号である。光路変更制御信号Ｓｒｂは、フレーム同期信号Ｆの各パルスの立ち上がりに同期してハイレベル（“ＯＮ”）とローレベル（“ＯＦＦ”）とを交互に繰り返す信号である。つまり、光路変更制御信号Ｓｇと光路変更制御信号Ｓｒｂとは互いに逆相となる信号である。光路変更制御信号Ｓｇがローレベル（“ＯＦＦ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがハイレベル（“ＯＮ”）である期間は、奇数回目のフレーム期間に対応し、光路変更制御信号Ｓｇがハイレベル（“ＯＮ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがローレベル（“ＯＦＦ”）である期間は、偶数回目のフレーム期間に対応する。
【００２５】
次に、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置２０ａを含む投射型表示システム２００の動作について説明する。まず、映像供給装置１０は、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを、投射型表示装置２０ａに供給する。
投射型表示装置２０ａは、映像供給装置１０から供給される緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとフレーム同期信号Ｆとを取り込むと、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとを光学ユニット部２１ａに供給し、フレーム同期信号Ｆを光路変更制御部２２ａに供給する。
光学ユニット部２１ａは、緑色映像信号Ｇｉｎと赤色映像信号Ｒｉｎと青色映像信号Ｂｉｎとの供給を受けると、緑色映像信号Ｇｉｎを緑色映像光Ｇｏｕｔに変換して出力し、赤色映像信号Ｒｉｎを赤色映像光Ｒｏｕｔに変換して出力し、青色映像信号Ｂｉｎを青色映像光Ｂｏｕｔに変換して出力する。光学ユニット部２１ａが出力する緑色映像Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとは投射レンズ系２４を通して外部に投射される。
【００２６】
ここで、光路変更制御部２２ａと光学ユニット部２１ａに含まれる光路変更部との動作について説明する。光路変更制御部２２ａは、フレーム同期信号Ｆの供給を受けると、フレーム周期でローレベル（“ＯＦＦ”）とハイレベル（“ＯＮ”）とを交互に繰り返す、互いに逆相である光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂを生成して光学ユニット部２１ａに供給する。
【００２７】
光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇがローレベル（“ＯＦＦ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがハイレベル（“ＯＮ”）であるとき、つまり、奇数回目のフレーム期間において、光路変更制御信号Ｓｇの供給を受ける緑色光光路変更部２２３は、緑色光表示素子２１５ａのｕ軸上の変位量が“０”（ゼロ）となる状態になり、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける赤色光光路変更部２２２は、赤色光表示素子２１２ａをｖ軸負方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させ、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける青色光光路変更部２２１は、青色光表示素子２０５ａをｖ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させる。これにより、緑色映像光Ｇｏｕｔの光軸に対して赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔの両光軸がｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ変位する。
【００２８】
また、光路変更制御部２２ａから供給される光路変更制御信号Ｓｇがハイレベル（“ＯＮ”）であり光路変更制御信号Ｓｒｂがローレベル（“ＯＦＦ”）であるとき、つまり、偶数回目のフレーム期間において、光路変更制御信号Ｓｇの供給を受ける緑色光光路変更部２２３は、緑色光表示素子２１５ａをｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ位置を変位させ、光路変更制御信号Ｓｒｂの供給を受ける赤色光光路変更部２２２および青色光光路変更部２２１は、赤色光表示素子２１２ａおよび青色光表示素子２０５ａのｖ軸上の変位量が“０”（ゼロ）となる状態になる。これにより、奇数回目のフレーム期間とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔの両光軸に対して緑色映像光Ｇｏｕｔの光軸がｕ軸正方向に０．５画素分に相当する距離だけ変位する。
【００２９】
次に、投射型表示装置２０ａが緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとを投射することにより表示されるフレーム画像の画素構造について説明する。図４は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが水平方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、水平方向に０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３０】
図５は、図４における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図５に示すように、図４（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの水平方向（Ｘ軸方向）の画素ピッチはＰｘ／２となり、水平方向の解像度が２倍となる。
【００３１】
また、図６は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｙ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｙ軸正方向）に０．５画素分（Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、垂直方向に０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３２】
図７は、図６における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図７に示すように、図６（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの垂直方向（Ｙ軸方向）の画素ピッチはＰｙ／２となり、垂直方向の解像度が２倍となる。
【００３３】
また、図８は、緑色映像光Ｇｏｕｔにより表示される画素と、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔそれぞれにより表示される画素とが水平方向および垂直方向に０．５画素分ずれて表示される状態のフレーム画像を模式的に示す図である。
同図（ａ）は、奇数フレームの一部分を示した図であり、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の緑色画素Ｇの位置に対して、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれの正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２，Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。また、同図（ｂ）は、偶数フレームの一部分を示した図であり、同図（ａ）の状態とは逆に、赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像（水平方向の画素ピッチはＰｘであり、垂直方向の画素ピッチはＰｙである。）の赤色・青色画素ＲＢの位置に対して、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の緑色画素Ｇの位置が画素ずらし方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれの正方向）に０．５画素分（Ｐｘ／２，Ｐｙ／２）ずれた状態を示している。
つまり、同図（ａ）および（ｂ）において、投射型表示装置２０が表示する奇数フレームと偶数フレームとの間には、水平方向および垂直方向それぞれに０．５画素分の変位量があり、緑色画素と赤色・青色画素ＲＢとの位置関係が相補的である。
【００３４】
図９は、図８における奇数フレームの画像と偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像を模式的に示す図である。図９に示すように、図８（ａ）に示した奇数フレームの画像と同図（ｂ）に示した偶数フレームの画像とを重ね合わせて得られる合成画像の赤色・緑色・青色画素ＲＧＢの水平方向の画素ピッチはＰｘ／２であり、また垂直方向の画素ピッチはＰｙ／２であり、水平方向および垂直方向それぞれの解像度がそれぞれ２倍となる。
【００３５】
以上、説明したとおり、本実施形態である画像表示装置を適用した投射型表示装置２０ａは、光路変更制御部２２ａが生成する光路変更制御信号Ｓｇおよび光路変更制御信号Ｓｒｂの動作タイミングに基づいて、光学ユニット部２１ａが出力する緑色映像光Ｇｏｕｔと赤色映像光Ｒｏｕｔと青色映像光Ｂｏｕｔとの各光路を、緑色映像光Ｇｏｕｔによるフレーム画像の画素の位置と赤色映像光Ｒｏｕｔおよび青色映像光Ｂｏｕｔによるフレーム画像の画素の位置とがフレーム画像おきに相補的に０．５画素分ずれるように、光学ユニット部２１ａ内部の光路変更部が変更する。
これにより、本実施形態における投射型表示装置２０ａによれば、３板式の表示素子を用いて所望の方向に解像度を２倍に高めることができ、また、縞模様や市松模様等の周波数成分の高い画像を表示させる場合に、目障りなフリッカ等が発生せず高画質を保つことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、緑色映像のフレーム画像と赤色映像および青色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行うものであった。これ以外にも、青色映像のフレーム画像と緑色映像および赤色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行ったり、赤色映像のフレーム画像と青色映像および緑色映像のフレーム画像との間で相補的に画素ずらしを行ったりするように構成してもよい。
【００３７】
また、本実施形態における投射型表示装置２０ａはカラー映像を投射表示するものであったが、本実施形態はカラー静止画にも適用することができる。カラー静止画に適用する場合は、第１の表示状態のフレーム画像と第２の表示状態のフレーム画像とを重ね合わせて表示することにより実現できる。
【００３８】
また、本実施形態における投射型表示装置２０ａは、透過型表示素子である青色光表示素子２０５ａと赤色光表示素子２１２ａと緑色光表示素子２１５ａとを用いて光学ユニット部２１ａを構成したが、各表示素子とも反射型表示素子を用いて光学ユニット部２１ａを構成してもよい。
【００３９】
また、本実施形態である画像表示装置は、投射型表示装置以外にも、例えば液晶ディスプレイ装置やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）装置等の直視型画像表示装置にも適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 映像供給装置
２０ａ 投射型表示装置
２１ａ 光学ユニット部
２２ａ 光路変更制御部
２４ 投射光学系（表示光学系）
２００ 投射型表示システム
２０１ 光源部
２０２ 青色光ダイクロイックミラー
２０３，２０４，２０９，２１１，２１４ 変更ビームスプリッタ
２０５ａ 青色光表示素子（第３の色画像光出力部）
２０７ クロスダイクロイックプリズム
２０８ 黄色光ダイクロイックミラー
２１０ 緑色光ダイクロイックミラー
２１２ａ 赤色光表示素子（第２の色画像光出力部）
２１５ａ 緑色光表示素子（第１の色画像光出力部）
２２１ 青色光光路変更部（光路変更部）
２２２ 赤色光光路変更部（光路変更部）
２２３ 緑色光光路変更部（光路変更部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色画像光を出力する第１の色画像光出力部と、
第２の色画像光を出力する第２の色画像光出力部と、
第３の色画像光を出力する第３の色画像光出力部と、
前記第１から第３までの色画像光を表示させる表示光学系と、
前記表示光学系により表示される表示面における前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して前記表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する光路変更部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の色画像光は緑色画像光であり、前記第２の色画像光は赤色画像光であり、前記第３の色画像光は青色画像光であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記所定方向は、前記表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光路変更部は、前記第１の表示状態と前記第２の表示状態とを交互に繰り返し切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の画像表示装置。
【請求項５】
第１から第３までの色画像光出力部が第１から第３までの色画像光を出力し、
前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する
ことを特徴とする画像表示方法。
【請求項１】
第１の色画像光を出力する第１の色画像光出力部と、
第２の色画像光を出力する第２の色画像光出力部と、
第３の色画像光を出力する第３の色画像光出力部と、
前記第１から第３までの色画像光を表示させる表示光学系と、
前記表示光学系により表示される表示面における前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して前記表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する光路変更部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の色画像光は緑色画像光であり、前記第２の色画像光は赤色画像光であり、前記第３の色画像光は青色画像光であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記所定方向は、前記表示面内の水平方向および垂直方向またはいずれか一方の方向であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光路変更部は、前記第１の表示状態と前記第２の表示状態とを交互に繰り返し切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の画像表示装置。
【請求項５】
第１から第３までの色画像光出力部が第１から第３までの色画像光を出力し、
前記第２および第３の色画像光による表示位置が、前記第１の色画像光による表示位置に対して表示面内の所定方向にずれる位置となる第１の表示状態と、前記第２および第３の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第１の色画像光による表示位置となり、前記第１の色画像光による表示位置が前記第１の表示状態における前記第２および第３の色画像光による表示位置となる第２の表示状態とを切り替えるよう、前記第１から第３までの色画像光出力部からの各出力光路を変更する
ことを特徴とする画像表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３７６６（Ｐ２０１２−１３７６６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７５６９（Ｐ２０１０−１４７５６９）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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