表示装置、投射型表示装置、光路シフト素子の制御回路および光路シフト素子
【課題】画素同士の隙間を目立たなくすることを低コストで実現する。
【解決手段】液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、それぞれデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvに応じて入射光の偏光状態を変調する。これらの液晶ライトバルブを透過した光は、ダイクロイックプリズム２１２で合成されて、光路シフト素子１０を介し、投射レンズ系２１４によってスクリーン３００に拡大投射される。ここで光路シフト素子１０は、 透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが同一または連続するフレームを表示する期間にわたって平均傾斜角を変化させる。
【解決手段】液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、それぞれデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvに応じて入射光の偏光状態を変調する。これらの液晶ライトバルブを透過した光は、ダイクロイックプリズム２１２で合成されて、光路シフト素子１０を介し、投射レンズ系２１４によってスクリーン３００に拡大投射される。ここで光路シフト素子１０は、 透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが同一または連続するフレームを表示する期間にわたって平均傾斜角を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示される画像の画素の隙間を目立たなくする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、液晶素子のような空間光変調器を用いて縮小画像を形成するとともに、この縮小画像を光学系によって拡大投射する投射型表示装置（プロジェクタ）が普及しつつある。ただし、この種のプロジェクタを含めた表示装置の一般においては、画素同士の隙間（いわゆるブラックマトリクス）が目立ちやすい、という問題が指摘されている。
そこで、空間光変調器による変調光の出射側に、非旋光・９０度旋光を制御する旋光制御液晶パネルと、無偏光の入射光線を常光線および異常光線に分岐させる複屈折性光学素子とを順次配置させることによって、常光線による表示画素に対して異常光線による表示画素を垂直、水平または斜め方向に偏位させて、ブラックマトリクスを目立たなくする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６７１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記技術では、画素のシフト量が固定である、という点が指摘されている。また、上記技術に適用される複屈折性光学素子は一般に高価であるため、装置全体の低コストを図ることが困難である、という点も指摘されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、画素同士の隙間を目立たなくすることを低コストで実現可能な表示装置、投射型表示装置および、これらの装置で適用される光路シフト素子の制御回路又は光路シフト素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置にあっては、画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、前記光路シフト素子は、透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間変調器における同一または連続するフレームを表示する期間内に前記印加電界を変化させることを特徴とする。本発明によれば、複屈折性光学素子のような高価な素子を用いないで済むので、低コストを図った上で、画素同士の隙間を目立たなくすることが可能になる。
なお、ここでいう「フレーム」とは、空間光変調器により表示される完全な１枚分の画像をいい、例えば３つのフィールドを順次表示する方式（フィールド・シーケンシャル）であれば、３つにフィールドによるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色画像を合成した画像をいい、また、インターレース方式であれば、奇数行目の走査画像と偶数行目の走査画像とを合成した画像をいい、ノンインターレース方式ではあれば、垂直走査による表示される画像をいう。
【０００５】
本発明において、前記シフトの量を調整する調整手段を有する構成としても良い。この構成によれば、画素同士の隙間の目立ちにくさを適切に調整することが可能となる。
また、本発明において、前記画像入力信号に応じて前記シフトの量を切り替える手段を有する構成としても良い。この構成によれば、画素同士の隙間の目立ちにくさを、表示させる画像によって適切に切り替えることが可能となる。
本発明において、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画像が前記画素の一辺方向または前記一辺方向に対して垂直の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良いし、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対し斜め方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良い。
【０００６】
また、本発明において、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対して異なる２以上の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良い。このような構成において、光路のシフト方向が互いに異なる光路シフト素子を光路上に二つ直列に配列させた光路シフトデバイスを有する態様が好ましい。これにより、簡易な構成により、画素同士の隙間を目立たなくすることが可能となる。
【０００７】
本発明において、前記光路シフト素子は、一対の透光性基板と、該一対の透光性基板の間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶と、該液晶に電界を作用させ電界印加手段と、を備える構成としても良い。この構成において、前記電界印加手段は、前記液晶に作用させる電界の強さを可変とするのが好ましい。
また、本発明において、前記空間光変調器は、透過型液晶表示素子である構成が好ましい。
一方、本発明において、前記画像入力信号で規定される画像の画素数を前記空間光変調器の表示画像の画素数に変換する解像度変換手段を備え、前記空間光変調器は、前記解像度変換手段により画素数が変換された画像を表示する構成としても良い。
さらに、上記表示装置と、可視光を放出する光源と、前記光源から放出された光を前記空間光変調器に照射する照明光学系と、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を拡大投射する投射手段と、を備えても良い。
また、本発明は、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、前記光路シフト素子は、前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記シフトの量を変化させることを特徴とする。この構成によっても、複屈折性光学素子のような高価な素子を用いないで済むので、低コストを図った上で、画素同士の隙間を目立たなくすることすることができる。なお、ここでいう「シフト」には、偏光を用いた光路のシフトのほか、反射や屈折を用いた光路のシフトも含まれる。
また、本発明は、表示装置や投射型表示装置のみならず、光路シフト素子の制御回路及び光路シフト素子としても概念することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ（投射型表示装置）について説明する。このプロジェクタは、液晶ライトバルブに表示された画像を拡大投射するものであり、図１は、その光学的な構成を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクタ１の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット２０２が設けられている。このランプユニット２０２から射出された白色光（可視光）は、内部に配置された３枚のミラー２０６およびダイクロイックミラー２０８ａ、２０８ｂによってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離されて、各原色に対応する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。
詳細には、ダイクロイックミラー２０８ａは、白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、Ｇ、Ｂの波長域の光を反射し、ダイクロイックミラー２０８ｂは、ダイクロイックミラー２０８ａによって反射したＧ、Ｂの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、Ｇ波長域の光を反射する。なお、Ｂの光路長は、他のＲおよびＧの光路長と比較して長くなっているので、Ｂの光路の途中には光路長を補正するために、リレーレンズ２２３を配置している。
【００１０】
ここで、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、本実施形態においてそれぞれ空間光変調器として用いられる。液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、それぞれＲ、ＧおよびＢの原色に対応する透過型の液晶表示素子であり、本実施形態では縦１０８０行×横１９２０列のマトリクス状に配列する画素を有し、各画素において、入射光に対する出射（透過）光の偏光状態が階調に応じて制御される。
詳細については省略するが、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、１０８０行の走査線と１９２０列のデータ線とを有し、これらの走査線とデータ線との交差に対応して略正方形の形状をした画素電極と、これらの画素電極に対向するとともに各画素にわたって共通の対向電極との間に、例えばＴＮ型の液晶が挟持されている。このような構成において、ある走査線が選択されると、当該選択された走査線に位置する画素電極に、当該画素電極に対応するデータ線の電圧が印加されるとともに、選択が解除されても、印加された電圧が容量性によって保持される構成となっている。
ここで、構成において、画素電極と対向電極とにより保持される電圧がゼロ（または近傍）であれば、入射光が液晶層によって偏光されるので、その出射（透過）光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光がほとんどとなる。一方、保持電圧が徐々に高まるにつれて、液晶分子の配列角度が変化し、これにより、出射光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光が徐々に少なくなる反面、入射光の偏光成分と同じ方向の偏光成分の光が徐々に多く含まれるようになる。
このため、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの入射側および出射側に、互いに透過軸が９０度ずれた偏光板（図示省略）を配置すると、液晶層で保持される電圧が高くなるにつれて、偏光板を通過する光量が少なくなる（ノーマリーホワイトモード）。
【００１１】
液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１２に対し３方向から入射する。このダイクロイックプリズム２１２において、ＲおよびＢの光は９０度で屈折する一方、Ｇの光は直進するので、ＲおよびＢの各原色の画像が合成される。
ダイクロイックプリズム２１２の出射側には、光路シフト素子１０および投射レンズ系２１４が順番に配置する。ここで、光路シフト素子１０は、詳細については後述するが、入射光に対して出射光を所定の方向にシフトするものであり、投射レンズ系２１４は、光路シフト素子１０を介した合成像をスクリーン３００に拡大投射するものである。
なお、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー２０８ａ、２０８ｂによって、それぞれに対応するＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
また、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２により反射した後に投射されるのに対し、液晶ライトバルブ１００Ｇの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２を直進して投射されるので、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂにより形成される画像と、液晶ライトバルブ１００Ｇにより形成される画像とは、左右反転の関係にある。
【００１２】
次に、プロジェクタ１の電気的な構成について図２を参照して説明する。
この図において、制御回路５０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対するデータ信号の書込動作や、光路シフト素子１０における光路シフトの動作、さらには画像信号処理回路６０におけるデータ信号の供給を制御するものである。
ここで、制御回路５０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対しては、最初の１行目から最終の１０８０行目までの走査線を１行ずつ順番に選択するとともに、選択した走査線に位置する１列目から１９２０列目までの画素の液晶層に、データ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvが書き込まれるよう制御する。
また、制御回路５０は、次のような駆動信号Ａsを光路シフト素子１０に供給する。すなわち、本実施形態において、制御回路５０は、図６に示されるように、電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかを半周期Ｔs／２毎に交互にとるパルス信号を、駆動信号Ａsとして光路シフト素子１０に供給する。
ここで、本実施形態において半周期Ｔs／２は、液晶ライトバルブ１００、１００Ｇおよび１００Ｂにおけるフレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）よりも短く設定されている。このため、本実施形態では、１フレーム分の画像を表示している期間の途中で、必ず駆動信号Ａsの電圧が切り替わることになる。
画像信号処理回路６０は、図示省略した外部装置から供給される画像信号Ｖidを、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色成分に分離するとともに、それぞれ液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００の駆動に適したデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvに変換して供給するものである。本実施形態では、上述したようにノーマリーホワイトモードとしているので、階調が暗くなるにつれて液晶層への印加電圧が高くなるような電圧のデータ信号に変換する。
【００１３】
次に、光路シフト素子１０の詳細について説明する。図３は、光路シフト素子１０の構成を示す図である。
この図に示されるように光路シフト素子１０は、一対の透明な基板１２ａ、１２ｂを一定の間隙を保って対向配置させるとともに、この間隙に液晶１６が充填された構成となっている。詳細には、光路シフト素子１０は、基板１２ａ、１２ｂのうち、少なくとも一方に、この例では、基板１２ａにおける基板１２ｂと対向する面に配向膜１４が形成されており、この配向膜１４と基板１２ｂとの間に、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相からなり、自発分極が正である液晶１６が充填された構成となっている。
光路シフト素子１０では、さらに、目的とする光偏向方向に対応させた一対の電極１８ａ、１８ｂが配置される。このうち、電極１８ａには、駆動信号Ａsが供給される一方、電極１８ｂは、電圧ゼロの電位Ｇndに接地されている。
なお、電極１８ａ、１８ｂは、液晶１６の回転軸に対して垂直方向の電界を印加する電界印加手段として機能する。また、図３は、電極１８ａ、１８ｂを、基板１２ａ、１２ｂと一体化した構成を示しているが、基板１２ａ、１２ｂに対して分離させて設けても良い。さらにまた、電極１８ａ、１８ｂを、基板１２ａ、１２ｂのセルギャップを規定するためのスペーサと兼用させても良い。
【００１４】
ここで、光路シフト素子１０による光路シフトの原理について説明しておく。
便宜的に、図３において、電極１８ａ、１８ｂによる電界印加方向をＸ軸（電極１８ａ→１８ｂの方向を正）、紙面垂直方向をＹ軸（紙面奥側から手前側を正）、基板１２ａ、１２ｂの基板面法線方向をＺ軸（基板１２ａ→１２ｂを正）とした直交座標系を規定する。
このように規定した直交座標系において、ダイクロイックプリズム２１２の出射光は、Ｚ軸方向に沿って入射するように、光路シフト素子１０が配置する。また、光路シフト素子１０は、電界印加方向に直交するＹ軸が液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に設けられる偏光板の透過軸と一致するように、光路シフト素子１０が配置する。
【００１５】
図４（ａ）および（ｂ）は、図３に示した光路シフト素子１０をＺ軸正方向（すなわち出射側）からみて９０度時計回りに回転させた構成の端面をそれぞれ示している。このため、図４（ａ）および（ｂ）において電極１８ａが紙面奥側に位置し、電極１８ｂが紙面手前に位置している。
電極１８ａには、上述したように駆動信号Ａsが供給されるが、その印加電圧は、本実施形態では電圧＋Ｖaまたは−Ｖaのいずれか一方である。ここで、駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaであるとき、電界印加方向は、Ｘ軸正方向、すなわち、図４（ａ）において紙面奥から手前方向となるので、自発分極が正である液晶１６のダイレクタ（巨視的な分子）１６ｃは、同図に示されるような第１配向状態で分布する。一方、駆動信号Ａsの電圧が−Ｖaであるとき、電界印加方向は、Ｘ軸負方向、すなわち、図４（ｂ）において紙面手前から奥側方向となるので、ダイレクタ１６ｃは、同図に示されるような第２配向状態で分布する。すなわち、ダイレクタ１６ｃは、いずれにしても、それぞれＹ−Ｚ平面に沿って傾斜する。
【００１６】
ダイレクタ１６ｃが、第１または第２配向状態になると、Ｚ軸方向に沿った入射光は、ダイレクタ１６ｃを通過する際の複屈折により、Ｙ軸に沿った方向にシフトすることになる。
いま、光路シフト素子１０における光の入射・出射方向であるＺ軸に対して、ダイレクタ１６ｃの傾斜角をθ、ダイレクタ１６ｃの長軸方向の屈折率をｎe、短軸方向の屈折率をｎoとする。
光路シフト素子１０に入射する光は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に設けられた偏光板を透過したものであるから、その偏光方向は、図４におけるＹ軸方向である。ここで、Ｙ軸方向の直線偏光が、光路シフト素子１０に入射したときにおける入射方向の屈折率は、屈折率ｎo、ｎeを主軸に有する屈折率楕円体において当該楕円体中心を通過する光の関係から、ダイレクタ１６ｃの傾斜角θ、屈折率ｎo、ｎeから求められるが、詳細については省略する。ただし、当該入射光は、その屈折率に応じた偏向を受けて、第１配向状態であれば図４（ａ）に示されるようにＹ軸正方向に、第２配向状態であれば図４（ｂ）に示されるようにＹ軸負方向に、それぞれ基板法線方向である入射光の直進方向に対してシフト量Ｓaだけシフトする。
ここで、基板１２ａ（配向膜１４）と基板１２ｂとのセルギャップ（液晶層の厚み）をｄとするとき、シフト量Ｓaは、次式で表される。
Ｓa＝｛（１／ｎo）２−（１／ｎe）２｝２ｃｏｓ２θ・ｄ
÷［２｛（１／ｎe）２２ｓｉｎ２θ＋（１／ｎo）２２ｃｏｓ２θ・ｄ｝］…(1)
【００１７】
このように、光路シフト素子１０では、電極１８ａに印加する駆動信号Ａsの電圧を＋Ｖaまたは−Ｖaの一方から他方へ切り替えることによって、入射光の直進方向に対し出射光が２Ｓaだけ光路がシフトすることになる。
【００１８】
続いて、光路シフト素子１０の光路シフトによって、スクリーン３００に投射される画像にどのような変化を与えるか、という点について説明する。図５は、投射画像が光路シフトによって偏位した（ずれた）様子を示す図である。この図において、実線は、光路シフト素子１０において液晶が第１配向状態となっている場合の光路を示し、破線は、光路シフト素子１０において液晶が第２配向状態となっている場合の光路を示す。そして、液晶ライトバルブ１００Ｒ（１００Ｇ、１００Ｂ）の出射光が光路シフト素子１０によってシフト量２Ｓaだけシフトされたとき、当該シフトは、スクリーン３００上の投射画像において拡大されて、２Ｓbの偏位として現れる。
なお、実際には、図１に示されるように、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの透過したことによる３色の画像がダイクロイックプリズム２１２によって合成され、その合成光が、光路シフト素子１０によって光路シフトされることになるが、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、光路シフト素子１０からみると、互いに光路長が等しい位置関係にあるので、図５では、液晶ライトバルブ１００Ｒのみを示している。また、投射レンズ系２１４については、図１と比較して簡易的に示している。
【００１９】
さて、図６は、液晶ライトバルブによる画像の更新と光路シフト素子１０への駆動信号Ａsとの関係を示す図である。
上述したように液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂでは、１行目から１０８０行目までの走査線が順番に選択されて、選択された走査線に位置する画素に対してデータ信号が供給される。ここで、図６において、記号■は、走査線１行分の選択を示しており、これがフレームの周期Ｔfにわたって１行目から１０８０行目まで順番に選択されている状態を示している。ここで、記号■の右側に位置する領域は、当該記号■の選択によって書き込まれたデータ信号の電圧に対応する階調で保持された期間を示している。したがって、図６では、フレームの画像がフレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）毎に順次更新される様子が示されている。
ここで、本実施形態では、半周期Ｔs／２は、フレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）よりも短く設定されているので、同一フレームの画像を表示している期間においては、駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaとなっている状態と、−Ｖaとなっている状態との２状態が存在する。
このため、本実施形態において、同一フレームの画像は、駆動信号Ａsが電圧＋Ｖaとなって光路シフト素子１０の液晶が第１配向状態となったときに投射される期間と、駆動信号Ａsが電圧−Ｖaとなって光路シフト素子１０の液晶が第２配向状態となったときに投射される期間とに分かれる。
なお、光路シフト素子１０に用いられる液晶１６の光学的応答速度は１ミリ秒未満であり、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの光学的応答速度と比較して十分に高速である。このため、Ｔs／２＜Ｔfと設定することは可能である。
【００２０】
図７の（ｂ）は、スクリーン３００上の投射画像の部分拡大図である。この図に示されるように、本実施形態では、第２配向状態となっているときの光路によって投射される画像は、第１配向状態となっているときの光路によって投射される画像に対して、画素配列に対して斜め方向に、距離２Ｓbだけ偏位している。
なお、光路シフト素子１０において入射光の直線偏光方向と電界印加方向とは直交し（図４参照）、当該直線偏光方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に配置する偏光板の透過軸と一致する。このため、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｇの出射側偏光板の透過軸を、画素配列に対して斜め方向とし、この斜め方向に光路シフト素子のＹ軸が一致するように設定すればよい。また、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの入射側の偏光板は、出射側の透過軸に対して直交する方向に合わせれば良い（液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにおける液晶の配向方向もこれらの透過軸方向に合わせることは言うまでもない）。
【００２１】
さて、図７（ｂ）に示されるように、画素の形状は略正方形であり、この正方形同士の隙間がブラックマトリクスである。
ここで、光路シフト素子が存在しなければ、投射画像において画素の偏位は発生しないので、ブラックマトリクスに相当する部分は、図７（ａ）に示されるように、常に暗状態（図面ではハッチングが付されていない白色部分）となり、格子状パターンが目立ってしまう。これに対し、本実施形態によれば、図７（ｂ）に示されるように、光路シフトにより投射される画像が偏位するので、ブラックマトリクスに相当する部分も偏位する結果、光路シフト素子の液晶が第１配向状態であったときに表示されたブラックマトリクスには、液晶が第２配向状態となったときに表示される画素が重ねられる。このため、本実施形態では、格子状のパターンが視認されにくくなるのである。
【００２２】
この例では、光路シフト素子１０による光路シフト方向を画素配列に対して斜め方向としているが、図８に示されるように画素配列の一方方向、すなわち、画素の形状の上下方向としても良い。このように、上下方向にシフトさせると、上下方向のストライプ状に形成されたブラックマトリクスを効果的に目立たなくすることが可能となる。なお、このようにシフトさせるには、光路シフト素子のＹ軸方向を、画素配列の上下方向に一致させれば良い。
なお、この例では、画素の形状については略正方形としているが、例えば平行四辺形や、台形、五角形、六角形、八角形などであって良い。
また、光路シフト方向を画素配列の他方方向、すなわち、画素形状の左右方向としても良い。左右方向にシフトさせた場合については特に図示していないが、左右方向のストライプ状に形成されたブラックマトリクスを効果的に目立たなくすることが可能となる。なお、このようにシフトさせるには、光路シフト素子のＹ軸方向を、画素配列の左右方向に一致させれば良い。
【００２３】
本実施形態では、光路シフト素子１０が、液晶１６の複屈折を用いて、ライトバルブの出射光を光路シフトしているので、複屈折性を有する非線形光学結晶を用いた方式と比較して低コストを図ることができる。
また、この実施形態では、後述する第２および第３実施形態と比較すると、用いる光路シフト素子が１つで済み、また、二分の一波長板も不要であるので、構成の簡易化を図ることができる。
なお、本実施形態において、光路シフト素子１０では、第１および第２配向状態のときの出射光が入射光の直進方向に対して対称であるとして説明したが、ブラックマトリクスを目立たなくする効果は、シフト量がゼロでなければ良い。このため、液晶の平均傾斜角が印加電圧によって異なりさえすれば良い。
ここで、本発明で述べる液晶分子の傾斜角とは、液晶の光軸（液晶分子の長軸）方向と、基板法線方向となす角度θであり、液晶の屈折率ｎo、ｎeを予め測定しておくことにより、コノスコープ像の観察を通して用意に求めることができる。また、平均傾斜角の「平均」とは、液晶分子が複数であることに起因するが、コノスコープ像における十字線の位置の変化は、複数の液晶分子の平均傾斜角が変化したことに他ならない。
【００２４】
この例では、駆動信号Ａsを光路シフト素子１０に供給する制御回路５０を、別体として取り扱っているが、光路シフト素子１０に制御回路５０を内蔵したり一体化したりするなどにより、光路シフト素子について、制御回路を含めて概念することも可能である。このため、光路シフトの動作を制御するために、液晶ライトバルブ１００、１００Ｇおよび１００Ｂにおけるフレームの期間内に光路シフト素子の印加電界を変化させる様に制御する制御回路５０を、光路シフト素子１０に含めても良い。
【００２５】
また、光路シフト素子１０では、電極１８ａ、１８ｂの印加電圧に応じて、シフト量を調整することができる。このため、図９に示されるように、ボリュームのような操作子５２を設けるとともに、この操作子１０による操作量に応じて、制御回路５０が、図１０に示されるように電圧＋Ｖa、−Ｖaの振幅を調整すると、ユーザは、投射された画像を見ながら最も適切な（ブラックマトリクスが最も目立たなくなる）シフト量を設定することが可能となる。なお、この構成において制御回路５０および操作子５２が、シフトの量を調整する調整手段として機能する。
また、ここでいう調整において、駆動電圧Ａsの振幅値をゼロに設定できるようにしても良い。振幅値がゼロに設定されると、光路シフト素子１０において光路シフトが発生しなくなるが、ユーザが光路シフトを望まない場合にその意図を反映することができる。
【００２６】
一方、適切なシフト量は、表示される画像の種別、例えば、動画、静止画の区別のほか、シネマ、ＯＡ、ゲーム、テレビションなどの映像ソースの種類などによっても異なる場合がある。このため、これらの種別に応じて、駆動信号Ａsの電圧振幅をプリセットしておくとともに、入力した画像信号Ｖidの種別をユーザが指定して、指定された画像信号Ｖidの種別に応じて駆動信号Ａsの電圧振幅を制御回路５０が設定して、入力した画像信号Ｖidに応じた適切なシフト量を設定する構成としても良い。
あるいは、図１１に示されるように、判別回路５４が入力画像信号Ｖidの種別を判別して、その判別結果に応じた駆動信号Ａsの電圧振幅を制御回路５０が設定する構成としても良い。この構成において制御回路５０および判別回路５４が、入力した画像信号に応じてシフトの量を切り替える手段として機能する。
【００２７】
＜第１実施形態の変形例：その１＞
次に、第１実施形態において、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更した変形例（その１）について説明する。
第１実施形態では、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２をフレームの周期Ｔfよりも短くして、Ｔs／２＜Ｔfとしたが、この変形例では、図１２に示されるように、Ｔs／２＝Ｔfとしたものである。
同図に示されるように、電圧＋Ｖa、−Ｖaの切替タイミングについては、フレームと一致させなければ、同一のフレームを表示している期間において光路シフトが発生することになる。
なお、あるフレームの期間のうち、駆動信号Ａsが電圧＋Ｖaとなる期間をＴfaとし、駆動信号Ａsが電圧−Ｖaとなる期間をＴfbとしたとき、走査線の位置に応じて期間Ｔfa、Ｔfbとなる割合が異なる。すなわち、第１配向状態に対応してシフトされた位置で表示される期間Ｔfaと、第２配向状態に対応してシフトされた位置で表示される期間Ｔfbとの割合が、走査線の位置に応じて異なる。ただし、ブラックマトリクスを目立たなくすることができる点においてかわりはない。このようにＴs／２＝Ｔfに設定すると、光路シフト素子の駆動周期を、図６と比較して低く抑えることができる、という利点がある。
【００２８】
＜第１実施形態の変形例：その２＞
続いて、第１実施形態において、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更した変形例（その２）について説明する。
この変形例では、図１３に示されるように、フレームの周期Ｔfを１６．７ミリ秒よりも短くして、Ｔs／２＞Ｔfとしたものである。
このため、液晶ライトバルブによる画像が複数回更新されてから、光路シフト素子１０による光路シフトが発生する。すなわち、連続する２以上のフレームを表示している期間において光路シフトが発生することになる。
このように、Ｔs／２＞Ｔfに設定する理由は、静止画や比較的動きが遅い動画を表示する場合であれば、１フレーム内においてシフト位置を切り替える必要がないためである。ただし、光路シフト素子による光路シフトに起因したフリッカが認識されないように、光路シフト素子の駆動周波数を３０Ｈｚ以上として、投射される画素が第１または第２配向状態に対応する位置を保つ時間を、１６．７ミリ秒以下となるようにすることが望ましい。また、適用する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、高速応答性を有するものが好ましい。
【００２９】
＜第１実施形態の変形例：その他＞
上述したように、光路シフト素子１０では、電極１８ａ、１８ｂの印加電圧に応じて、シフト量が調整されるので、駆動信号Ａsについては、電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかとなるパルス信号ではなく、電圧＋Ｖa、−Ｖaをピーク値とする正弦波や三角波のようなアナログ信号としても良い。
このように、駆動信号Ａsを電圧＋Ｖa、−Ｖaをピーク値とするアナログ信号としたとき、投射される画像の画素は、図６（ｂ）において、第１配向状態に対応する位置から第２配向状態に対応する位置まで、または、その逆方向に、連続的に移動するので、ブラックマトリクスを、より目立たなくすることができるとともに、画素配置の２箇所のいずれかにとどまることによって投射される画素が局所的に明るくなる弊害を是正することも可能となる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図１４は、その光学的な構成を示す平面図である。
この図に示されるように、第２実施形態に係るプロジェクタ２は、第１実施形態（図１参照）における光路シフト素子１０に代えて、光路シフトデバイス３０を用いたものである。
【００３１】
図１６は、光路シフトデバイス３０の構成を示す斜視図である。この図に示されるように、光路シフトデバイス３０は、第１実施形態と同様な光路シフト素子１０と、当該光路シフト素子１０と同構成の光路シフト素子２０と、光路シフト素子１０、２０の間に介挿された二分の一波長板１５とにより構成される。ここで、光路シフト素子２０は、光路シフト素子１０の出射側であって、当該光路シフト素子１０をＺ軸正方向からみたときに時計回り９０度回転させた位置関係にある。すなわち、光路シフト素子１０、２０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる出射光の経路において２個直列に、光路のシフト方向が互いに直交するように配列させた関係にある。
なお、光路シフト素子１０における電極１８ａ、１８ｂがそれぞれＸ軸負側、Ｘ軸正側に位置するとき、光路シフト素子２０における電極２８ａ、２８ｂがそれぞれＹ軸負側、Ｙ軸正側に位置することになる。
また、光路シフト素子２０における電極２８ａには駆動信号Ｂsが供給され、電極２８ｂは電位Ｇndに接地されている。
【００３２】
光路シフト素子１０の出射光の偏光方向は、Ｙ軸方向にあるので、この出射光が二分の一波長板１５を通過したときに、その偏光方向はＸ軸方向に変換されて、光路シフト素子２０に入射する。このため、光路シフト素子１０の基板面に沿って９０度回転した位置関係にある光路シフト素子２０の光路シフト方向は、光路シフト素子１０による光路シフト方向と直交するＸ軸方向となる。
なお、第２実施形態において、光路シフト素子１０による光路シフト方向であるＹ軸方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列の斜め方向ではなく、図８と同様に上下方向に揃うように設定されている。したがって、光路シフト素子２０による光路シフト方向であるＸ軸方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列の左右方向となる。
【００３３】
図１５は、プロジェクタ２の電気的な構成を示すブロック図である。この図に示される構成が、第１実施形態（図２参照）と相違する点は、制御回路５０が光路シフト素子１０に駆動信号Ａsを供給するとともに、光路シフト素子２０に駆動信号Ｂsを供給する点にある。
第２実施形態において、制御回路５０が供給する駆動信号Ａs、Ｂsは、図１７に示される通りである。すなわち、第２実施形態では、駆動信号Ａs、Ｂsは、いずれも電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかを半周期Ｔs／２毎に交互にとる同一周波数のパルス信号であるが、駆動信号Ａsに対して駆動信号Ｂsの位相が９０度遅延した関係にある。
また、本実施形態において、駆動信号Ａs、Ｂsの周期Ｔsは、フレームの周期Ｔfと同じに設定され、さらに、駆動信号Ｂsが電圧＋Ｖaから電圧−Ｖaに切り替わるタイミングと、フレームの開始（１行目の走査線が選択されるタイミング）とが一致するように設定されている。
このため、第２実施形態において、フレームの期間については、駆動信号Ａs、Ｂsにおける電圧に応じて次のような４状態に分類することができる。すなわち、フレームの期間については、駆動信号Ａs、Ｂsの電圧が、（−Ｖa、−Ｖa）となるＡ状態、（＋Ｖa、−Ｖa）となるＢ状態、（＋Ｖa、＋Ｖa）となるＣ状態、および、（−Ｖa、＋Ｖa）となるＤ状態に、それぞれ時系列的に分類することができる。
【００３４】
図１８は、第２実施形態に係るプロジェクタ２によってスクリーン３００上に投射される画像の部分拡大図である。ある１フレームの表示期間においては、Ａ状態、Ｂ状態、Ｃ状態、Ｄ状態という順番で進行し、このうち、Ｂ状態では、直前のＡ状態と比較して駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaに切り替わるので、投射される画像は上方向に２Ｓbだけ偏位する。次に、Ｃ状態では、直前のＢ状態と比較して駆動信号Ｂsの電圧が＋Ｖaに切り替わるので、投射される画像は左方向に２Ｓbだけ偏位する。さらに、Ｄ状態では、直前のＣ状態と比較して駆動信号Ａsの電圧が−Ｖaに切り替わるので、投射される画像は下方向に２Ｓbだけ偏位する。なお、次のフレームに移行すると、再びＡ状態になる。Ａ状態では、直前のＤ状態と比較して駆動信号Ｂsの電圧が−Ｖaに切り替わるので、投射される画像は右方向に２Ｓbだけ偏位して元の位置に戻ることになる。
このため、本実施形態によれば、上下左右に偏位した４状態に相当する位置に画素がそれぞれ順番に投射されるので、第１実施形態と比較して、さらにブラックマトリクスを目立たなくすることが可能となる。
なお、第２実施形態においても、駆動信号Ａs（Ｂs）について、第１実施形態と同様に、半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更する点や、電圧振幅を調整可能とする点、さらに、アナログ信号とする点などの適用が可能である。
【００３５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。
この第３実施形態では、縦１０８０行×横１９２０列の解像度で表示を行う液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂを用いて、投射画像のサイズを変更せずに、実質的に縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とした画像を表示するものである。
ここで、縦１０８０行×横１９２０列の解像度を、縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とすということは、縦１０８０行×横１９２０列の解像度を２／３に落とすということであるから、縦３行×横３列の画素配列により、縦２行×横２列に相当する表示をすれば良いことになる。
しかしながら、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列は物理的に固定であるので、補間処理等をしない場合には端数の画素が生じて２／３の解像度に落とすことができない。
そこで、第３実施形態では、図１９に示されるように、ある１フレームを第１〜第４サブフィールドに分割し、各サブフィールドにおいてそれぞれ後述する表示を行うとともに、第１〜第４サブフィールドに対して光路シフトデバイス３０のＡ、Ｂ、ＣおよびＤ状態をそれぞれ順番に割り当てる。
【００３６】
なお、第３実施形態に係るプロジェクタの構成は、光路シフトデバイス３０を用いた第２実施形態（図１４および図１５）とほぼ同等である。ただし、第３実施形態では、１フレームが第１〜第４サブフィールドに分割されるので、制御回路５０が、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対して、各サブフィードに応じた画像を形成するように制御するとともに、画像信号処理回路６０に対して、各サブフィールドに対応した画像に対応したデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvを出力するように制御する。
ここで、画像信号処理回路６０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂのそれぞれに対して、後述するように縦１０８０行×横１９２０列の画素につき各サブフィールドに対応した表示をさせるようなデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvを供給する。
【００３７】
次に、第１〜第４サブフィールドで表示される画像について図２０および図２１を参照して説明する。
第３実施形態においては、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列が縦３行×横３列の配列でグループ化されて、これらの縦３行×横３列の画素によって実質的に縦２行×横２列の表示を行われる。
なお、縦３行×横３列の９個の画素は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対応して実在するものであるから、実画素と呼ぶ場合がある。これに対して、解像度変換した縦２行×横２列の４個の画素は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列に対応していないので、虚画素と呼ぶ場合がある。
説明の便宜的のために、ある１つのグループに属する縦３行×横３列の実画素を、ｐ行、（ｐ＋１）行、（ｐ＋２）行の３行と、ｑ列、（ｑ＋１）列、（ｑ＋２）列の３列との交差に対応するものとし、これらの９個の実画素によって、解像度を落としたｉ行ｊ列、ｉ行（ｊ＋１）列、（ｉ＋１）行ｊ列、（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の４個の虚画素に相当する表示を行うとする。
【００３８】
９個の実画素による表示を、それぞれ図２０および図２１に示す。詳細には、図２０（１）はＡ状態、図２０（２）はＣ状態、図２１（３）はＣ状態、図２１（４）はＤ状態の表示を示す図である。これらの図に示されるように、縦３行×横３列の実画素のうち、四隅に相当するｐ行ｑ列、ｐ行（ｑ＋２）列、（ｐ＋２）行ｑ列、（ｐ＋２）行（ｑ＋２）列の画素は、第１〜第４サブフィールドにわたって、それぞれ解像度を落とした場合のｉ行ｊ列、ｉ行ｊ列、（ｉ＋１）行ｊ列、（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素と同じ表示内容（階調）とさせる。
【００３９】
一方、四隅以外の５つの実画素のうち、中心に位置する（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は 偏位方向側に位置する実画素と同じ階調とさせる。また、上下端のｐ行（ｑ＋１）列および（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は、右下または右上方向に偏位すれば、それぞれ右方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる一方、左下または左上方向に偏位すれば、それぞれ左方向で隣接する実画素と同じ階調とさせ、さらに、左右端の（ｐ＋１）行ｑ列および（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は、右下または左下方向に偏位すれば、それぞれ下方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる一方、右上または左上方向に偏位すれば、それぞれ上方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる。
すなわち、４状態のうち、スクリーン３００に投射されたときに、プロジェクタからみて左下方向に偏位した位置となるＡ状態では、図２０（１）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となる。
【００４０】
また、４状態のうち、投射画像において左上側に偏位した位置となるＢ状態では、図２０（２）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となる。
【００４１】
また、４状態のうち、投射画像において右上側に偏位した位置となるＣ状態では、図２１（３）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となる。
【００４２】
そして、４状態のうち、投射画像において右下側に偏位した位置となるＤ状態では、図２１（４）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となる。
【００４３】
第３実施形態では、ある１フレームの期間においては、第１サブフィールのＡ状態、第２サブフィールドのＢ状態、第３サブフィールドのＣ状態、第４サブフィールドのＤ状態いう順番で進行するので、Ｂ状態ではＡ状態から上方向に２Ｓbだけ偏位し、Ｃ状態ではＢ状態から左方向に２Ｓbだけ偏位し、さらに、Ｄ状態ではＣ状態から下方向に２Ｓbだけ偏位し、次のフレームに移行して再びＡ状態になると、Ｄ状態から右方向に２Ｓbだけ偏位して元の位置に戻る。
このため、１フレームを通してみたときに投射される画像は、図２２に示されるようなものとなり、縦３行×横３列の９個の実画素によって、実質的に縦２行×横２列の４個の虚画素がブラックマトリクスを目立たなくした上で表示されることになる。
なお、ここでは、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列では、縦３行×横３列のグループ配列が３６０×６４０個できる。そして、これらのグループの配列が、それぞれ虚画素に相当する縦２行×横２列の表示を行うので、実質的に縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とした表示が可能となる。
【００４４】
＜応用・変形例＞
上述した第１〜第３実施形態では、光路シフト素子１０（２０）においては、液晶の複屈折性を用いて光路シフトする構成としたが、単なる屈折や反射によって光路シフトすることも可能である。
図２３に示されるように、透明性を有するとともに所定の屈折率を有するガラス等の基板３５を、光軸に対して垂直方向の軸を中心にしてアクチュエータ（図示略）等で回動させる構成によって、光路シフトさせることも可能である。この構成では、基板３５の傾きを調整すれば、シフト量を調整することができる。例えばシフト量２Ｓaとして７μｍを得るためには、基板３５の厚さを２ｍｍ、その屈折率が１．５２であれば、回動軸に対し基板３５の傾きを±０．２９度で切り替えれば良い。
【００４５】
また、図２４に示されるように、反射板３７の反射角度をアクチュエータ（図示略）等で変更することによって、光路シフトさせることも可能である。この構成では、反射板３７の反射角度を調整すれば、シフト量を調整することができる。例えばシフト量２Ｓaとして７μｍを得るためには、液晶ライトバルブ１００Ｒと反射板３７との距離が１５ｍｍであれば、回転軸に対する反射板３７の角度を±０．００６７度で切り替えれば良い。
なお、光路シフト方向を画素配列に対して斜め方向とする場合（図７（ｂ）参照）、図２５に示されるように、反射板３７の回転軸３７ａを、投射レンズ系２１４からみて斜め方向とすれば良い。
【００４６】
なお、上述した第１〜第３実施形態は、投射レンズ系２１４によってスクリーン３００に画像を投射するプロジェクタとして説明したが、反射を組み合わせた、いわゆるリアプロジェクションテレビにも適用可能であるし、これらの拡大投射ではなく、いわゆる直視型の表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学的構成を示す平面図である。
【図２】同プロジェクタの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】同プロジェクタにおける光路シフト素子の構成を示す図である。
【図４】同光路シフト素子における光路シフトの動作を示す図である。
【図５】光路シフトによる光路変化を示す図である。
【図６】同光路シフト素子の駆動信号を形成画像との関係において示す図である。
【図７】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図８】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図９】光路シフト量を調整可能とする場合の構成を示す図である。
【図１０】光路シフト量を調整可能とする場合の駆動信号の波形を示す図である。
【図１１】光路シフト量を画像信号の種別に応じて設定する場合の構成を示す図である。
【図１２】同光路シフト素子の駆動信号の別例（その１）を示す図である。
【図１３】同光路シフト素子の駆動信号の別例（その２）を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの光学的構成を示す平面図である。
【図１５】同プロジェクタの電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】同プロジェクタにおける光路シフトデバイスの構成を示す図である。
【図１７】同光路シフトデバイスの駆動信号を形成画像との関係において示す図である。
【図１８】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図１９】第３実施形態における光路シフトデバイスの駆動信号を示す図である。
【図２０】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２１】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２２】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２３】光路シフト素子として屈折を用いた場合の例を示す図である。
【図２４】光路シフト素子として反射を用いた場合の例を示す図である。
【図２５】反射板の回転軸を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１（２）…プロジェクタ、１０（２０）…光路シフト素子、１６…液晶、１８ａ、１８ｂ（２８ａ、２８ｂ）…電極、３０…光路シフトデバイス、５０…制御回路、５２…操作子、５４…判別回路、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ…液晶ライトバルブ、２０２…ランプユニット、２１４…投射レンズ系、３００…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示される画像の画素の隙間を目立たなくする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、液晶素子のような空間光変調器を用いて縮小画像を形成するとともに、この縮小画像を光学系によって拡大投射する投射型表示装置（プロジェクタ）が普及しつつある。ただし、この種のプロジェクタを含めた表示装置の一般においては、画素同士の隙間（いわゆるブラックマトリクス）が目立ちやすい、という問題が指摘されている。
そこで、空間光変調器による変調光の出射側に、非旋光・９０度旋光を制御する旋光制御液晶パネルと、無偏光の入射光線を常光線および異常光線に分岐させる複屈折性光学素子とを順次配置させることによって、常光線による表示画素に対して異常光線による表示画素を垂直、水平または斜め方向に偏位させて、ブラックマトリクスを目立たなくする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６７１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記技術では、画素のシフト量が固定である、という点が指摘されている。また、上記技術に適用される複屈折性光学素子は一般に高価であるため、装置全体の低コストを図ることが困難である、という点も指摘されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、画素同士の隙間を目立たなくすることを低コストで実現可能な表示装置、投射型表示装置および、これらの装置で適用される光路シフト素子の制御回路又は光路シフト素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置にあっては、画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、前記光路シフト素子は、透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間変調器における同一または連続するフレームを表示する期間内に前記印加電界を変化させることを特徴とする。本発明によれば、複屈折性光学素子のような高価な素子を用いないで済むので、低コストを図った上で、画素同士の隙間を目立たなくすることが可能になる。
なお、ここでいう「フレーム」とは、空間光変調器により表示される完全な１枚分の画像をいい、例えば３つのフィールドを順次表示する方式（フィールド・シーケンシャル）であれば、３つにフィールドによるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色画像を合成した画像をいい、また、インターレース方式であれば、奇数行目の走査画像と偶数行目の走査画像とを合成した画像をいい、ノンインターレース方式ではあれば、垂直走査による表示される画像をいう。
【０００５】
本発明において、前記シフトの量を調整する調整手段を有する構成としても良い。この構成によれば、画素同士の隙間の目立ちにくさを適切に調整することが可能となる。
また、本発明において、前記画像入力信号に応じて前記シフトの量を切り替える手段を有する構成としても良い。この構成によれば、画素同士の隙間の目立ちにくさを、表示させる画像によって適切に切り替えることが可能となる。
本発明において、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画像が前記画素の一辺方向または前記一辺方向に対して垂直の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良いし、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対し斜め方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良い。
【０００６】
また、本発明において、前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対して異なる２以上の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる構成としても良い。このような構成において、光路のシフト方向が互いに異なる光路シフト素子を光路上に二つ直列に配列させた光路シフトデバイスを有する態様が好ましい。これにより、簡易な構成により、画素同士の隙間を目立たなくすることが可能となる。
【０００７】
本発明において、前記光路シフト素子は、一対の透光性基板と、該一対の透光性基板の間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶と、該液晶に電界を作用させ電界印加手段と、を備える構成としても良い。この構成において、前記電界印加手段は、前記液晶に作用させる電界の強さを可変とするのが好ましい。
また、本発明において、前記空間光変調器は、透過型液晶表示素子である構成が好ましい。
一方、本発明において、前記画像入力信号で規定される画像の画素数を前記空間光変調器の表示画像の画素数に変換する解像度変換手段を備え、前記空間光変調器は、前記解像度変換手段により画素数が変換された画像を表示する構成としても良い。
さらに、上記表示装置と、可視光を放出する光源と、前記光源から放出された光を前記空間光変調器に照射する照明光学系と、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を拡大投射する投射手段と、を備えても良い。
また、本発明は、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、前記光路シフト素子は、前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記シフトの量を変化させることを特徴とする。この構成によっても、複屈折性光学素子のような高価な素子を用いないで済むので、低コストを図った上で、画素同士の隙間を目立たなくすることすることができる。なお、ここでいう「シフト」には、偏光を用いた光路のシフトのほか、反射や屈折を用いた光路のシフトも含まれる。
また、本発明は、表示装置や投射型表示装置のみならず、光路シフト素子の制御回路及び光路シフト素子としても概念することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ（投射型表示装置）について説明する。このプロジェクタは、液晶ライトバルブに表示された画像を拡大投射するものであり、図１は、その光学的な構成を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクタ１の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット２０２が設けられている。このランプユニット２０２から射出された白色光（可視光）は、内部に配置された３枚のミラー２０６およびダイクロイックミラー２０８ａ、２０８ｂによってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離されて、各原色に対応する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。
詳細には、ダイクロイックミラー２０８ａは、白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、Ｇ、Ｂの波長域の光を反射し、ダイクロイックミラー２０８ｂは、ダイクロイックミラー２０８ａによって反射したＧ、Ｂの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、Ｇ波長域の光を反射する。なお、Ｂの光路長は、他のＲおよびＧの光路長と比較して長くなっているので、Ｂの光路の途中には光路長を補正するために、リレーレンズ２２３を配置している。
【００１０】
ここで、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、本実施形態においてそれぞれ空間光変調器として用いられる。液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、それぞれＲ、ＧおよびＢの原色に対応する透過型の液晶表示素子であり、本実施形態では縦１０８０行×横１９２０列のマトリクス状に配列する画素を有し、各画素において、入射光に対する出射（透過）光の偏光状態が階調に応じて制御される。
詳細については省略するが、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、１０８０行の走査線と１９２０列のデータ線とを有し、これらの走査線とデータ線との交差に対応して略正方形の形状をした画素電極と、これらの画素電極に対向するとともに各画素にわたって共通の対向電極との間に、例えばＴＮ型の液晶が挟持されている。このような構成において、ある走査線が選択されると、当該選択された走査線に位置する画素電極に、当該画素電極に対応するデータ線の電圧が印加されるとともに、選択が解除されても、印加された電圧が容量性によって保持される構成となっている。
ここで、構成において、画素電極と対向電極とにより保持される電圧がゼロ（または近傍）であれば、入射光が液晶層によって偏光されるので、その出射（透過）光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光がほとんどとなる。一方、保持電圧が徐々に高まるにつれて、液晶分子の配列角度が変化し、これにより、出射光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光が徐々に少なくなる反面、入射光の偏光成分と同じ方向の偏光成分の光が徐々に多く含まれるようになる。
このため、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの入射側および出射側に、互いに透過軸が９０度ずれた偏光板（図示省略）を配置すると、液晶層で保持される電圧が高くなるにつれて、偏光板を通過する光量が少なくなる（ノーマリーホワイトモード）。
【００１１】
液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１２に対し３方向から入射する。このダイクロイックプリズム２１２において、ＲおよびＢの光は９０度で屈折する一方、Ｇの光は直進するので、ＲおよびＢの各原色の画像が合成される。
ダイクロイックプリズム２１２の出射側には、光路シフト素子１０および投射レンズ系２１４が順番に配置する。ここで、光路シフト素子１０は、詳細については後述するが、入射光に対して出射光を所定の方向にシフトするものであり、投射レンズ系２１４は、光路シフト素子１０を介した合成像をスクリーン３００に拡大投射するものである。
なお、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー２０８ａ、２０８ｂによって、それぞれに対応するＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
また、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２により反射した後に投射されるのに対し、液晶ライトバルブ１００Ｇの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２を直進して投射されるので、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂにより形成される画像と、液晶ライトバルブ１００Ｇにより形成される画像とは、左右反転の関係にある。
【００１２】
次に、プロジェクタ１の電気的な構成について図２を参照して説明する。
この図において、制御回路５０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対するデータ信号の書込動作や、光路シフト素子１０における光路シフトの動作、さらには画像信号処理回路６０におけるデータ信号の供給を制御するものである。
ここで、制御回路５０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対しては、最初の１行目から最終の１０８０行目までの走査線を１行ずつ順番に選択するとともに、選択した走査線に位置する１列目から１９２０列目までの画素の液晶層に、データ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvが書き込まれるよう制御する。
また、制御回路５０は、次のような駆動信号Ａsを光路シフト素子１０に供給する。すなわち、本実施形態において、制御回路５０は、図６に示されるように、電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかを半周期Ｔs／２毎に交互にとるパルス信号を、駆動信号Ａsとして光路シフト素子１０に供給する。
ここで、本実施形態において半周期Ｔs／２は、液晶ライトバルブ１００、１００Ｇおよび１００Ｂにおけるフレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）よりも短く設定されている。このため、本実施形態では、１フレーム分の画像を表示している期間の途中で、必ず駆動信号Ａsの電圧が切り替わることになる。
画像信号処理回路６０は、図示省略した外部装置から供給される画像信号Ｖidを、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色成分に分離するとともに、それぞれ液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００の駆動に適したデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvに変換して供給するものである。本実施形態では、上述したようにノーマリーホワイトモードとしているので、階調が暗くなるにつれて液晶層への印加電圧が高くなるような電圧のデータ信号に変換する。
【００１３】
次に、光路シフト素子１０の詳細について説明する。図３は、光路シフト素子１０の構成を示す図である。
この図に示されるように光路シフト素子１０は、一対の透明な基板１２ａ、１２ｂを一定の間隙を保って対向配置させるとともに、この間隙に液晶１６が充填された構成となっている。詳細には、光路シフト素子１０は、基板１２ａ、１２ｂのうち、少なくとも一方に、この例では、基板１２ａにおける基板１２ｂと対向する面に配向膜１４が形成されており、この配向膜１４と基板１２ｂとの間に、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相からなり、自発分極が正である液晶１６が充填された構成となっている。
光路シフト素子１０では、さらに、目的とする光偏向方向に対応させた一対の電極１８ａ、１８ｂが配置される。このうち、電極１８ａには、駆動信号Ａsが供給される一方、電極１８ｂは、電圧ゼロの電位Ｇndに接地されている。
なお、電極１８ａ、１８ｂは、液晶１６の回転軸に対して垂直方向の電界を印加する電界印加手段として機能する。また、図３は、電極１８ａ、１８ｂを、基板１２ａ、１２ｂと一体化した構成を示しているが、基板１２ａ、１２ｂに対して分離させて設けても良い。さらにまた、電極１８ａ、１８ｂを、基板１２ａ、１２ｂのセルギャップを規定するためのスペーサと兼用させても良い。
【００１４】
ここで、光路シフト素子１０による光路シフトの原理について説明しておく。
便宜的に、図３において、電極１８ａ、１８ｂによる電界印加方向をＸ軸（電極１８ａ→１８ｂの方向を正）、紙面垂直方向をＹ軸（紙面奥側から手前側を正）、基板１２ａ、１２ｂの基板面法線方向をＺ軸（基板１２ａ→１２ｂを正）とした直交座標系を規定する。
このように規定した直交座標系において、ダイクロイックプリズム２１２の出射光は、Ｚ軸方向に沿って入射するように、光路シフト素子１０が配置する。また、光路シフト素子１０は、電界印加方向に直交するＹ軸が液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に設けられる偏光板の透過軸と一致するように、光路シフト素子１０が配置する。
【００１５】
図４（ａ）および（ｂ）は、図３に示した光路シフト素子１０をＺ軸正方向（すなわち出射側）からみて９０度時計回りに回転させた構成の端面をそれぞれ示している。このため、図４（ａ）および（ｂ）において電極１８ａが紙面奥側に位置し、電極１８ｂが紙面手前に位置している。
電極１８ａには、上述したように駆動信号Ａsが供給されるが、その印加電圧は、本実施形態では電圧＋Ｖaまたは−Ｖaのいずれか一方である。ここで、駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaであるとき、電界印加方向は、Ｘ軸正方向、すなわち、図４（ａ）において紙面奥から手前方向となるので、自発分極が正である液晶１６のダイレクタ（巨視的な分子）１６ｃは、同図に示されるような第１配向状態で分布する。一方、駆動信号Ａsの電圧が−Ｖaであるとき、電界印加方向は、Ｘ軸負方向、すなわち、図４（ｂ）において紙面手前から奥側方向となるので、ダイレクタ１６ｃは、同図に示されるような第２配向状態で分布する。すなわち、ダイレクタ１６ｃは、いずれにしても、それぞれＹ−Ｚ平面に沿って傾斜する。
【００１６】
ダイレクタ１６ｃが、第１または第２配向状態になると、Ｚ軸方向に沿った入射光は、ダイレクタ１６ｃを通過する際の複屈折により、Ｙ軸に沿った方向にシフトすることになる。
いま、光路シフト素子１０における光の入射・出射方向であるＺ軸に対して、ダイレクタ１６ｃの傾斜角をθ、ダイレクタ１６ｃの長軸方向の屈折率をｎe、短軸方向の屈折率をｎoとする。
光路シフト素子１０に入射する光は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に設けられた偏光板を透過したものであるから、その偏光方向は、図４におけるＹ軸方向である。ここで、Ｙ軸方向の直線偏光が、光路シフト素子１０に入射したときにおける入射方向の屈折率は、屈折率ｎo、ｎeを主軸に有する屈折率楕円体において当該楕円体中心を通過する光の関係から、ダイレクタ１６ｃの傾斜角θ、屈折率ｎo、ｎeから求められるが、詳細については省略する。ただし、当該入射光は、その屈折率に応じた偏向を受けて、第１配向状態であれば図４（ａ）に示されるようにＹ軸正方向に、第２配向状態であれば図４（ｂ）に示されるようにＹ軸負方向に、それぞれ基板法線方向である入射光の直進方向に対してシフト量Ｓaだけシフトする。
ここで、基板１２ａ（配向膜１４）と基板１２ｂとのセルギャップ（液晶層の厚み）をｄとするとき、シフト量Ｓaは、次式で表される。
Ｓa＝｛（１／ｎo）２−（１／ｎe）２｝２ｃｏｓ２θ・ｄ
÷［２｛（１／ｎe）２２ｓｉｎ２θ＋（１／ｎo）２２ｃｏｓ２θ・ｄ｝］…(1)
【００１７】
このように、光路シフト素子１０では、電極１８ａに印加する駆動信号Ａsの電圧を＋Ｖaまたは−Ｖaの一方から他方へ切り替えることによって、入射光の直進方向に対し出射光が２Ｓaだけ光路がシフトすることになる。
【００１８】
続いて、光路シフト素子１０の光路シフトによって、スクリーン３００に投射される画像にどのような変化を与えるか、という点について説明する。図５は、投射画像が光路シフトによって偏位した（ずれた）様子を示す図である。この図において、実線は、光路シフト素子１０において液晶が第１配向状態となっている場合の光路を示し、破線は、光路シフト素子１０において液晶が第２配向状態となっている場合の光路を示す。そして、液晶ライトバルブ１００Ｒ（１００Ｇ、１００Ｂ）の出射光が光路シフト素子１０によってシフト量２Ｓaだけシフトされたとき、当該シフトは、スクリーン３００上の投射画像において拡大されて、２Ｓbの偏位として現れる。
なお、実際には、図１に示されるように、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの透過したことによる３色の画像がダイクロイックプリズム２１２によって合成され、その合成光が、光路シフト素子１０によって光路シフトされることになるが、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、光路シフト素子１０からみると、互いに光路長が等しい位置関係にあるので、図５では、液晶ライトバルブ１００Ｒのみを示している。また、投射レンズ系２１４については、図１と比較して簡易的に示している。
【００１９】
さて、図６は、液晶ライトバルブによる画像の更新と光路シフト素子１０への駆動信号Ａsとの関係を示す図である。
上述したように液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂでは、１行目から１０８０行目までの走査線が順番に選択されて、選択された走査線に位置する画素に対してデータ信号が供給される。ここで、図６において、記号■は、走査線１行分の選択を示しており、これがフレームの周期Ｔfにわたって１行目から１０８０行目まで順番に選択されている状態を示している。ここで、記号■の右側に位置する領域は、当該記号■の選択によって書き込まれたデータ信号の電圧に対応する階調で保持された期間を示している。したがって、図６では、フレームの画像がフレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）毎に順次更新される様子が示されている。
ここで、本実施形態では、半周期Ｔs／２は、フレームの周期Ｔf（１６．７ミリ秒）よりも短く設定されているので、同一フレームの画像を表示している期間においては、駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaとなっている状態と、−Ｖaとなっている状態との２状態が存在する。
このため、本実施形態において、同一フレームの画像は、駆動信号Ａsが電圧＋Ｖaとなって光路シフト素子１０の液晶が第１配向状態となったときに投射される期間と、駆動信号Ａsが電圧−Ｖaとなって光路シフト素子１０の液晶が第２配向状態となったときに投射される期間とに分かれる。
なお、光路シフト素子１０に用いられる液晶１６の光学的応答速度は１ミリ秒未満であり、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの光学的応答速度と比較して十分に高速である。このため、Ｔs／２＜Ｔfと設定することは可能である。
【００２０】
図７の（ｂ）は、スクリーン３００上の投射画像の部分拡大図である。この図に示されるように、本実施形態では、第２配向状態となっているときの光路によって投射される画像は、第１配向状態となっているときの光路によって投射される画像に対して、画素配列に対して斜め方向に、距離２Ｓbだけ偏位している。
なお、光路シフト素子１０において入射光の直線偏光方向と電界印加方向とは直交し（図４参照）、当該直線偏光方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの出射側に配置する偏光板の透過軸と一致する。このため、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｇの出射側偏光板の透過軸を、画素配列に対して斜め方向とし、この斜め方向に光路シフト素子のＹ軸が一致するように設定すればよい。また、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの入射側の偏光板は、出射側の透過軸に対して直交する方向に合わせれば良い（液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにおける液晶の配向方向もこれらの透過軸方向に合わせることは言うまでもない）。
【００２１】
さて、図７（ｂ）に示されるように、画素の形状は略正方形であり、この正方形同士の隙間がブラックマトリクスである。
ここで、光路シフト素子が存在しなければ、投射画像において画素の偏位は発生しないので、ブラックマトリクスに相当する部分は、図７（ａ）に示されるように、常に暗状態（図面ではハッチングが付されていない白色部分）となり、格子状パターンが目立ってしまう。これに対し、本実施形態によれば、図７（ｂ）に示されるように、光路シフトにより投射される画像が偏位するので、ブラックマトリクスに相当する部分も偏位する結果、光路シフト素子の液晶が第１配向状態であったときに表示されたブラックマトリクスには、液晶が第２配向状態となったときに表示される画素が重ねられる。このため、本実施形態では、格子状のパターンが視認されにくくなるのである。
【００２２】
この例では、光路シフト素子１０による光路シフト方向を画素配列に対して斜め方向としているが、図８に示されるように画素配列の一方方向、すなわち、画素の形状の上下方向としても良い。このように、上下方向にシフトさせると、上下方向のストライプ状に形成されたブラックマトリクスを効果的に目立たなくすることが可能となる。なお、このようにシフトさせるには、光路シフト素子のＹ軸方向を、画素配列の上下方向に一致させれば良い。
なお、この例では、画素の形状については略正方形としているが、例えば平行四辺形や、台形、五角形、六角形、八角形などであって良い。
また、光路シフト方向を画素配列の他方方向、すなわち、画素形状の左右方向としても良い。左右方向にシフトさせた場合については特に図示していないが、左右方向のストライプ状に形成されたブラックマトリクスを効果的に目立たなくすることが可能となる。なお、このようにシフトさせるには、光路シフト素子のＹ軸方向を、画素配列の左右方向に一致させれば良い。
【００２３】
本実施形態では、光路シフト素子１０が、液晶１６の複屈折を用いて、ライトバルブの出射光を光路シフトしているので、複屈折性を有する非線形光学結晶を用いた方式と比較して低コストを図ることができる。
また、この実施形態では、後述する第２および第３実施形態と比較すると、用いる光路シフト素子が１つで済み、また、二分の一波長板も不要であるので、構成の簡易化を図ることができる。
なお、本実施形態において、光路シフト素子１０では、第１および第２配向状態のときの出射光が入射光の直進方向に対して対称であるとして説明したが、ブラックマトリクスを目立たなくする効果は、シフト量がゼロでなければ良い。このため、液晶の平均傾斜角が印加電圧によって異なりさえすれば良い。
ここで、本発明で述べる液晶分子の傾斜角とは、液晶の光軸（液晶分子の長軸）方向と、基板法線方向となす角度θであり、液晶の屈折率ｎo、ｎeを予め測定しておくことにより、コノスコープ像の観察を通して用意に求めることができる。また、平均傾斜角の「平均」とは、液晶分子が複数であることに起因するが、コノスコープ像における十字線の位置の変化は、複数の液晶分子の平均傾斜角が変化したことに他ならない。
【００２４】
この例では、駆動信号Ａsを光路シフト素子１０に供給する制御回路５０を、別体として取り扱っているが、光路シフト素子１０に制御回路５０を内蔵したり一体化したりするなどにより、光路シフト素子について、制御回路を含めて概念することも可能である。このため、光路シフトの動作を制御するために、液晶ライトバルブ１００、１００Ｇおよび１００Ｂにおけるフレームの期間内に光路シフト素子の印加電界を変化させる様に制御する制御回路５０を、光路シフト素子１０に含めても良い。
【００２５】
また、光路シフト素子１０では、電極１８ａ、１８ｂの印加電圧に応じて、シフト量を調整することができる。このため、図９に示されるように、ボリュームのような操作子５２を設けるとともに、この操作子１０による操作量に応じて、制御回路５０が、図１０に示されるように電圧＋Ｖa、−Ｖaの振幅を調整すると、ユーザは、投射された画像を見ながら最も適切な（ブラックマトリクスが最も目立たなくなる）シフト量を設定することが可能となる。なお、この構成において制御回路５０および操作子５２が、シフトの量を調整する調整手段として機能する。
また、ここでいう調整において、駆動電圧Ａsの振幅値をゼロに設定できるようにしても良い。振幅値がゼロに設定されると、光路シフト素子１０において光路シフトが発生しなくなるが、ユーザが光路シフトを望まない場合にその意図を反映することができる。
【００２６】
一方、適切なシフト量は、表示される画像の種別、例えば、動画、静止画の区別のほか、シネマ、ＯＡ、ゲーム、テレビションなどの映像ソースの種類などによっても異なる場合がある。このため、これらの種別に応じて、駆動信号Ａsの電圧振幅をプリセットしておくとともに、入力した画像信号Ｖidの種別をユーザが指定して、指定された画像信号Ｖidの種別に応じて駆動信号Ａsの電圧振幅を制御回路５０が設定して、入力した画像信号Ｖidに応じた適切なシフト量を設定する構成としても良い。
あるいは、図１１に示されるように、判別回路５４が入力画像信号Ｖidの種別を判別して、その判別結果に応じた駆動信号Ａsの電圧振幅を制御回路５０が設定する構成としても良い。この構成において制御回路５０および判別回路５４が、入力した画像信号に応じてシフトの量を切り替える手段として機能する。
【００２７】
＜第１実施形態の変形例：その１＞
次に、第１実施形態において、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更した変形例（その１）について説明する。
第１実施形態では、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２をフレームの周期Ｔfよりも短くして、Ｔs／２＜Ｔfとしたが、この変形例では、図１２に示されるように、Ｔs／２＝Ｔfとしたものである。
同図に示されるように、電圧＋Ｖa、−Ｖaの切替タイミングについては、フレームと一致させなければ、同一のフレームを表示している期間において光路シフトが発生することになる。
なお、あるフレームの期間のうち、駆動信号Ａsが電圧＋Ｖaとなる期間をＴfaとし、駆動信号Ａsが電圧−Ｖaとなる期間をＴfbとしたとき、走査線の位置に応じて期間Ｔfa、Ｔfbとなる割合が異なる。すなわち、第１配向状態に対応してシフトされた位置で表示される期間Ｔfaと、第２配向状態に対応してシフトされた位置で表示される期間Ｔfbとの割合が、走査線の位置に応じて異なる。ただし、ブラックマトリクスを目立たなくすることができる点においてかわりはない。このようにＴs／２＝Ｔfに設定すると、光路シフト素子の駆動周期を、図６と比較して低く抑えることができる、という利点がある。
【００２８】
＜第１実施形態の変形例：その２＞
続いて、第１実施形態において、駆動信号Ａsの半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更した変形例（その２）について説明する。
この変形例では、図１３に示されるように、フレームの周期Ｔfを１６．７ミリ秒よりも短くして、Ｔs／２＞Ｔfとしたものである。
このため、液晶ライトバルブによる画像が複数回更新されてから、光路シフト素子１０による光路シフトが発生する。すなわち、連続する２以上のフレームを表示している期間において光路シフトが発生することになる。
このように、Ｔs／２＞Ｔfに設定する理由は、静止画や比較的動きが遅い動画を表示する場合であれば、１フレーム内においてシフト位置を切り替える必要がないためである。ただし、光路シフト素子による光路シフトに起因したフリッカが認識されないように、光路シフト素子の駆動周波数を３０Ｈｚ以上として、投射される画素が第１または第２配向状態に対応する位置を保つ時間を、１６．７ミリ秒以下となるようにすることが望ましい。また、適用する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、高速応答性を有するものが好ましい。
【００２９】
＜第１実施形態の変形例：その他＞
上述したように、光路シフト素子１０では、電極１８ａ、１８ｂの印加電圧に応じて、シフト量が調整されるので、駆動信号Ａsについては、電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかとなるパルス信号ではなく、電圧＋Ｖa、−Ｖaをピーク値とする正弦波や三角波のようなアナログ信号としても良い。
このように、駆動信号Ａsを電圧＋Ｖa、−Ｖaをピーク値とするアナログ信号としたとき、投射される画像の画素は、図６（ｂ）において、第１配向状態に対応する位置から第２配向状態に対応する位置まで、または、その逆方向に、連続的に移動するので、ブラックマトリクスを、より目立たなくすることができるとともに、画素配置の２箇所のいずれかにとどまることによって投射される画素が局所的に明るくなる弊害を是正することも可能となる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図１４は、その光学的な構成を示す平面図である。
この図に示されるように、第２実施形態に係るプロジェクタ２は、第１実施形態（図１参照）における光路シフト素子１０に代えて、光路シフトデバイス３０を用いたものである。
【００３１】
図１６は、光路シフトデバイス３０の構成を示す斜視図である。この図に示されるように、光路シフトデバイス３０は、第１実施形態と同様な光路シフト素子１０と、当該光路シフト素子１０と同構成の光路シフト素子２０と、光路シフト素子１０、２０の間に介挿された二分の一波長板１５とにより構成される。ここで、光路シフト素子２０は、光路シフト素子１０の出射側であって、当該光路シフト素子１０をＺ軸正方向からみたときに時計回り９０度回転させた位置関係にある。すなわち、光路シフト素子１０、２０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる出射光の経路において２個直列に、光路のシフト方向が互いに直交するように配列させた関係にある。
なお、光路シフト素子１０における電極１８ａ、１８ｂがそれぞれＸ軸負側、Ｘ軸正側に位置するとき、光路シフト素子２０における電極２８ａ、２８ｂがそれぞれＹ軸負側、Ｙ軸正側に位置することになる。
また、光路シフト素子２０における電極２８ａには駆動信号Ｂsが供給され、電極２８ｂは電位Ｇndに接地されている。
【００３２】
光路シフト素子１０の出射光の偏光方向は、Ｙ軸方向にあるので、この出射光が二分の一波長板１５を通過したときに、その偏光方向はＸ軸方向に変換されて、光路シフト素子２０に入射する。このため、光路シフト素子１０の基板面に沿って９０度回転した位置関係にある光路シフト素子２０の光路シフト方向は、光路シフト素子１０による光路シフト方向と直交するＸ軸方向となる。
なお、第２実施形態において、光路シフト素子１０による光路シフト方向であるＹ軸方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列の斜め方向ではなく、図８と同様に上下方向に揃うように設定されている。したがって、光路シフト素子２０による光路シフト方向であるＸ軸方向は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列の左右方向となる。
【００３３】
図１５は、プロジェクタ２の電気的な構成を示すブロック図である。この図に示される構成が、第１実施形態（図２参照）と相違する点は、制御回路５０が光路シフト素子１０に駆動信号Ａsを供給するとともに、光路シフト素子２０に駆動信号Ｂsを供給する点にある。
第２実施形態において、制御回路５０が供給する駆動信号Ａs、Ｂsは、図１７に示される通りである。すなわち、第２実施形態では、駆動信号Ａs、Ｂsは、いずれも電圧＋Ｖa、−Ｖaのいずれかを半周期Ｔs／２毎に交互にとる同一周波数のパルス信号であるが、駆動信号Ａsに対して駆動信号Ｂsの位相が９０度遅延した関係にある。
また、本実施形態において、駆動信号Ａs、Ｂsの周期Ｔsは、フレームの周期Ｔfと同じに設定され、さらに、駆動信号Ｂsが電圧＋Ｖaから電圧−Ｖaに切り替わるタイミングと、フレームの開始（１行目の走査線が選択されるタイミング）とが一致するように設定されている。
このため、第２実施形態において、フレームの期間については、駆動信号Ａs、Ｂsにおける電圧に応じて次のような４状態に分類することができる。すなわち、フレームの期間については、駆動信号Ａs、Ｂsの電圧が、（−Ｖa、−Ｖa）となるＡ状態、（＋Ｖa、−Ｖa）となるＢ状態、（＋Ｖa、＋Ｖa）となるＣ状態、および、（−Ｖa、＋Ｖa）となるＤ状態に、それぞれ時系列的に分類することができる。
【００３４】
図１８は、第２実施形態に係るプロジェクタ２によってスクリーン３００上に投射される画像の部分拡大図である。ある１フレームの表示期間においては、Ａ状態、Ｂ状態、Ｃ状態、Ｄ状態という順番で進行し、このうち、Ｂ状態では、直前のＡ状態と比較して駆動信号Ａsの電圧が＋Ｖaに切り替わるので、投射される画像は上方向に２Ｓbだけ偏位する。次に、Ｃ状態では、直前のＢ状態と比較して駆動信号Ｂsの電圧が＋Ｖaに切り替わるので、投射される画像は左方向に２Ｓbだけ偏位する。さらに、Ｄ状態では、直前のＣ状態と比較して駆動信号Ａsの電圧が−Ｖaに切り替わるので、投射される画像は下方向に２Ｓbだけ偏位する。なお、次のフレームに移行すると、再びＡ状態になる。Ａ状態では、直前のＤ状態と比較して駆動信号Ｂsの電圧が−Ｖaに切り替わるので、投射される画像は右方向に２Ｓbだけ偏位して元の位置に戻ることになる。
このため、本実施形態によれば、上下左右に偏位した４状態に相当する位置に画素がそれぞれ順番に投射されるので、第１実施形態と比較して、さらにブラックマトリクスを目立たなくすることが可能となる。
なお、第２実施形態においても、駆動信号Ａs（Ｂs）について、第１実施形態と同様に、半周期Ｔs／２とフレームの周期Ｔfとの関係を変更する点や、電圧振幅を調整可能とする点、さらに、アナログ信号とする点などの適用が可能である。
【００３５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。
この第３実施形態では、縦１０８０行×横１９２０列の解像度で表示を行う液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂを用いて、投射画像のサイズを変更せずに、実質的に縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とした画像を表示するものである。
ここで、縦１０８０行×横１９２０列の解像度を、縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とすということは、縦１０８０行×横１９２０列の解像度を２／３に落とすということであるから、縦３行×横３列の画素配列により、縦２行×横２列に相当する表示をすれば良いことになる。
しかしながら、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列は物理的に固定であるので、補間処理等をしない場合には端数の画素が生じて２／３の解像度に落とすことができない。
そこで、第３実施形態では、図１９に示されるように、ある１フレームを第１〜第４サブフィールドに分割し、各サブフィールドにおいてそれぞれ後述する表示を行うとともに、第１〜第４サブフィールドに対して光路シフトデバイス３０のＡ、Ｂ、ＣおよびＤ状態をそれぞれ順番に割り当てる。
【００３６】
なお、第３実施形態に係るプロジェクタの構成は、光路シフトデバイス３０を用いた第２実施形態（図１４および図１５）とほぼ同等である。ただし、第３実施形態では、１フレームが第１〜第４サブフィールドに分割されるので、制御回路５０が、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対して、各サブフィードに応じた画像を形成するように制御するとともに、画像信号処理回路６０に対して、各サブフィールドに対応した画像に対応したデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvを出力するように制御する。
ここで、画像信号処理回路６０は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂのそれぞれに対して、後述するように縦１０８０行×横１９２０列の画素につき各サブフィールドに対応した表示をさせるようなデータ信号Ｒv、Ｇv、Ｂvを供給する。
【００３７】
次に、第１〜第４サブフィールドで表示される画像について図２０および図２１を参照して説明する。
第３実施形態においては、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列が縦３行×横３列の配列でグループ化されて、これらの縦３行×横３列の画素によって実質的に縦２行×横２列の表示を行われる。
なお、縦３行×横３列の９個の画素は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対応して実在するものであるから、実画素と呼ぶ場合がある。これに対して、解像度変換した縦２行×横２列の４個の画素は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの画素配列に対応していないので、虚画素と呼ぶ場合がある。
説明の便宜的のために、ある１つのグループに属する縦３行×横３列の実画素を、ｐ行、（ｐ＋１）行、（ｐ＋２）行の３行と、ｑ列、（ｑ＋１）列、（ｑ＋２）列の３列との交差に対応するものとし、これらの９個の実画素によって、解像度を落としたｉ行ｊ列、ｉ行（ｊ＋１）列、（ｉ＋１）行ｊ列、（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の４個の虚画素に相当する表示を行うとする。
【００３８】
９個の実画素による表示を、それぞれ図２０および図２１に示す。詳細には、図２０（１）はＡ状態、図２０（２）はＣ状態、図２１（３）はＣ状態、図２１（４）はＤ状態の表示を示す図である。これらの図に示されるように、縦３行×横３列の実画素のうち、四隅に相当するｐ行ｑ列、ｐ行（ｑ＋２）列、（ｐ＋２）行ｑ列、（ｐ＋２）行（ｑ＋２）列の画素は、第１〜第４サブフィールドにわたって、それぞれ解像度を落とした場合のｉ行ｊ列、ｉ行ｊ列、（ｉ＋１）行ｊ列、（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素と同じ表示内容（階調）とさせる。
【００３９】
一方、四隅以外の５つの実画素のうち、中心に位置する（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は 偏位方向側に位置する実画素と同じ階調とさせる。また、上下端のｐ行（ｑ＋１）列および（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は、右下または右上方向に偏位すれば、それぞれ右方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる一方、左下または左上方向に偏位すれば、それぞれ左方向で隣接する実画素と同じ階調とさせ、さらに、左右端の（ｐ＋１）行ｑ列および（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は、右下または左下方向に偏位すれば、それぞれ下方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる一方、右上または左上方向に偏位すれば、それぞれ上方向で隣接する実画素と同じ階調とさせる。
すなわち、４状態のうち、スクリーン３００に投射されたときに、プロジェクタからみて左下方向に偏位した位置となるＡ状態では、図２０（１）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となる。
【００４０】
また、４状態のうち、投射画像において左上側に偏位した位置となるＢ状態では、図２０（２）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となる。
【００４１】
また、４状態のうち、投射画像において右上側に偏位した位置となるＣ状態では、図２１（３）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は ｉ 行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となる。
【００４２】
そして、４状態のうち、投射画像において右下側に偏位した位置となるＤ状態では、図２１（４）に示されるように、
ｐ 行（ｑ＋１）列の実画素は ｉ 行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行 ｑ 列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋１）行（ｑ＋２）列の実画素は（ｉ＋１）行（ｊ＋１）列の虚画素の階調となり、
（ｐ＋２）行（ｑ＋１）列の実画素は（ｉ＋１）行 ｊ 列の虚画素の階調となる。
【００４３】
第３実施形態では、ある１フレームの期間においては、第１サブフィールのＡ状態、第２サブフィールドのＢ状態、第３サブフィールドのＣ状態、第４サブフィールドのＤ状態いう順番で進行するので、Ｂ状態ではＡ状態から上方向に２Ｓbだけ偏位し、Ｃ状態ではＢ状態から左方向に２Ｓbだけ偏位し、さらに、Ｄ状態ではＣ状態から下方向に２Ｓbだけ偏位し、次のフレームに移行して再びＡ状態になると、Ｄ状態から右方向に２Ｓbだけ偏位して元の位置に戻る。
このため、１フレームを通してみたときに投射される画像は、図２２に示されるようなものとなり、縦３行×横３列の９個の実画素によって、実質的に縦２行×横２列の４個の虚画素がブラックマトリクスを目立たなくした上で表示されることになる。
なお、ここでは、液晶ライトバルブにおける縦１０８０行×横１９２０列の画素配列では、縦３行×横３列のグループ配列が３６０×６４０個できる。そして、これらのグループの配列が、それぞれ虚画素に相当する縦２行×横２列の表示を行うので、実質的に縦７２０行×横１２８０列の解像度に落とした表示が可能となる。
【００４４】
＜応用・変形例＞
上述した第１〜第３実施形態では、光路シフト素子１０（２０）においては、液晶の複屈折性を用いて光路シフトする構成としたが、単なる屈折や反射によって光路シフトすることも可能である。
図２３に示されるように、透明性を有するとともに所定の屈折率を有するガラス等の基板３５を、光軸に対して垂直方向の軸を中心にしてアクチュエータ（図示略）等で回動させる構成によって、光路シフトさせることも可能である。この構成では、基板３５の傾きを調整すれば、シフト量を調整することができる。例えばシフト量２Ｓaとして７μｍを得るためには、基板３５の厚さを２ｍｍ、その屈折率が１．５２であれば、回動軸に対し基板３５の傾きを±０．２９度で切り替えれば良い。
【００４５】
また、図２４に示されるように、反射板３７の反射角度をアクチュエータ（図示略）等で変更することによって、光路シフトさせることも可能である。この構成では、反射板３７の反射角度を調整すれば、シフト量を調整することができる。例えばシフト量２Ｓaとして７μｍを得るためには、液晶ライトバルブ１００Ｒと反射板３７との距離が１５ｍｍであれば、回転軸に対する反射板３７の角度を±０．００６７度で切り替えれば良い。
なお、光路シフト方向を画素配列に対して斜め方向とする場合（図７（ｂ）参照）、図２５に示されるように、反射板３７の回転軸３７ａを、投射レンズ系２１４からみて斜め方向とすれば良い。
【００４６】
なお、上述した第１〜第３実施形態は、投射レンズ系２１４によってスクリーン３００に画像を投射するプロジェクタとして説明したが、反射を組み合わせた、いわゆるリアプロジェクションテレビにも適用可能であるし、これらの拡大投射ではなく、いわゆる直視型の表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学的構成を示す平面図である。
【図２】同プロジェクタの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】同プロジェクタにおける光路シフト素子の構成を示す図である。
【図４】同光路シフト素子における光路シフトの動作を示す図である。
【図５】光路シフトによる光路変化を示す図である。
【図６】同光路シフト素子の駆動信号を形成画像との関係において示す図である。
【図７】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図８】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図９】光路シフト量を調整可能とする場合の構成を示す図である。
【図１０】光路シフト量を調整可能とする場合の駆動信号の波形を示す図である。
【図１１】光路シフト量を画像信号の種別に応じて設定する場合の構成を示す図である。
【図１２】同光路シフト素子の駆動信号の別例（その１）を示す図である。
【図１３】同光路シフト素子の駆動信号の別例（その２）を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの光学的構成を示す平面図である。
【図１５】同プロジェクタの電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】同プロジェクタにおける光路シフトデバイスの構成を示す図である。
【図１７】同光路シフトデバイスの駆動信号を形成画像との関係において示す図である。
【図１８】光路シフトによる投射画像の部分拡大図である。
【図１９】第３実施形態における光路シフトデバイスの駆動信号を示す図である。
【図２０】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２１】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２２】同プロジェクタにおける投射画像の部分拡大図である。
【図２３】光路シフト素子として屈折を用いた場合の例を示す図である。
【図２４】光路シフト素子として反射を用いた場合の例を示す図である。
【図２５】反射板の回転軸を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１（２）…プロジェクタ、１０（２０）…光路シフト素子、１６…液晶、１８ａ、１８ｂ（２８ａ、２８ｂ）…電極、３０…光路シフトデバイス、５０…制御回路、５２…操作子、５４…判別回路、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ…液晶ライトバルブ、２０２…ランプユニット、２１４…投射レンズ系、３００…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、
前記光路シフト素子は、
透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記印加電界を変化させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記シフトの量を調整する調整手段を有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記画像入力信号に応じて前記シフトの量を切り替える手段を有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画像が前記画素の一辺方向または前記一辺方向に対して垂直の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対し斜め方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対して異なる２以上の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置において、
光路のシフト方向が互いに異なる光路シフト素子を光路上に二つ直列に配列させた光路シフトデバイスを有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置において、前記光路シフト素子は、
一対の透光性基板と、
該一対の透光性基板の間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶と、
該液晶に電界を作用させる電界印加手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の表示装置において、
前記電界印加手段は、前記液晶に作用させる電界の強さを可変とする
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、透過型液晶表示素子である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置において、
前記画像入力信号で規定される画像の画素数を前記空間光変調器の表示画像の画素数に変換する解像度変換手段を備え、
前記空間光変調器は、前記解像度変換手段により画素数が変換された画像を表示する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の表示装置と、
可視光を放出する光源と、
前記光源から放出された光を前記空間光変調器に照射する照明光学系と、
前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を拡大投射する投射手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１３】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、
前記光路シフト素子は、
前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記シフトの量を変化させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置において、前記光路シフト素子によるシフトを制御する制御回路であって、
前記空間変調器における同一または連続するフレームの期間内に前記印加電界を変化させる
ことを特徴とする光路シフト素子の制御回路。
【請求項１５】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子とを有する表示装置に用いられる光路シフト素子であって、
前記光路シフト素子は、透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成されると共に、前記空間変調器における同一または連続するフレームの期間内に前記印加電界を変化させる様に制御する制御手段を有する
ことを特徴とする光路シフト素子。
【請求項１】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、
前記光路シフト素子は、
透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記印加電界を変化させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記シフトの量を調整する調整手段を有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記画像入力信号に応じて前記シフトの量を切り替える手段を有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画像が前記画素の一辺方向または前記一辺方向に対して垂直の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対し斜め方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、少なくとも一辺を有する形状の画素を複数有し、
前記光路シフト素子は、表示される画素が前記画素の一辺方向に対して異なる２以上の方向に偏位するように、前記変調光の光路をシフトさせる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置において、
光路のシフト方向が互いに異なる光路シフト素子を光路上に二つ直列に配列させた光路シフトデバイスを有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置において、前記光路シフト素子は、
一対の透光性基板と、
該一対の透光性基板の間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶と、
該液晶に電界を作用させる電界印加手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の表示装置において、
前記電界印加手段は、前記液晶に作用させる電界の強さを可変とする
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置において、
前記空間光変調器は、透過型液晶表示素子である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置において、
前記画像入力信号で規定される画像の画素数を前記空間光変調器の表示画像の画素数に変換する解像度変換手段を備え、
前記空間光変調器は、前記解像度変換手段により画素数が変換された画像を表示する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の表示装置と、
可視光を放出する光源と、
前記光源から放出された光を前記空間光変調器に照射する照明光学系と、
前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を拡大投射する投射手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１３】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置であって、
前記光路シフト素子は、
前記空間変調器が同一または連続するフレームを表示する期間内に前記シフトの量を変化させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成され、前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子と、
を有し、前記光路シフト素子によりシフトされた変調光に基づいて画像を表示する表示装置において、前記光路シフト素子によるシフトを制御する制御回路であって、
前記空間変調器における同一または連続するフレームの期間内に前記印加電界を変化させる
ことを特徴とする光路シフト素子の制御回路。
【請求項１５】
画像入力信号に応じて光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器による変調光の光路をシフトさせる光路シフト素子とを有する表示装置に用いられる光路シフト素子であって、
前記光路シフト素子は、透光性基板に挟持された液晶が印加電界によって当該液晶分子の平均傾斜角が変化する液晶機能素子で構成されると共に、前記空間変調器における同一または連続するフレームの期間内に前記印加電界を変化させる様に制御する制御手段を有する
ことを特徴とする光路シフト素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−２０３６２６（Ｐ２００８−２０３６２６Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０８４７（Ｐ２００７−４０８４７）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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