JP4568480B2

JP4568480B2 - 情報表示装置

Info

Publication number: JP4568480B2
Application number: JP2003072062A
Authority: JP
Inventors: 淳高浦; 健史浪江; 健司亀山; 康之滝口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004233950A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像や文字などの情報を表示できる情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３０は空間光変調素子を使った画像表示装置の一例を示す図である。
同図において符号１は光源、２は拡散板、３はコンデンサレンズ、４は空間光変調素子としての液晶パネル、５は投影レンズ、６はスクリーン、７は液晶パネルユニット、８は光源ドライブ部、９は液晶パネルドライブ部をそれぞれ示す。
【０００３】
光源ドライブ部８によって駆動されて光源１から出た光は、拡散板によって均一光とされ、液晶パネル４に入射する。液晶パネル４は、液晶パネルドライブ部９によって駆動され、画像情報にしたがった明暗のパターンを表示し、入射した光をそのパターンによって変調して投影レンズ５に入射させる。投影レンズ５は、液晶パネル４に表示された明暗のパターンをスクリーン６上に投影し結像させる。このようにして、空間光変調素子としての液晶パネル上に表示された画像がスクリーン上に拡大投影されて表示される。
【０００４】
一般に、液晶表示素子の素子サイズは、ＣＣＤ等の撮像素子の素子サイズに比べて大きい。そのため、同じ画面サイズでは、撮像素子に比べて液晶表示素子の画素数は小さくなる。したがって、撮像素子を使って得た画像を、同じ精細度で液晶表示素子で表示するためには、より大きい画面サイズが必要になるが、歩留まりが悪くなるため、撮像素子と同等の画素数を持った液晶パネルを作るのは難しい。
【０００５】
その問題の解決策の１つとして、画素ずらし表示して空間光変調素子の画素数よりもみかけの画素数を増やす画像表示方法装置が多数出願されている。液晶素子中の透過光が偏光する作用を利用して画素ずらしする技術も公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
図３１は画素ずらしの一例を示す図である。投影される画像の各画素は密に並んでいるのではなく上下とも互いに所定の間隔を空けて表示される。同図は上下、左右とも１回の画素ずらし、すなわち１回のシフトが行われる例で示してある。上下と左右のシフトの順の組合せは幾つかあるが、例えば、同図（ａ）で示される表示状態から、同図（ｂ）で示される表示状態に移行する。同様に順次同図（ｃ）、（ｄ）のように表示状態が変化した後、再び同図（ａ）の表示状態に戻り以下繰り返す。
【０００７】
表示状態が１サイクルしたときすべての画素を重ね合わせると、互いの画素は重複せず、且つ、隙間ができないように並んでいる。すなわち、表示面における画素の大きさは、表示画素ピッチの２分の１の大きさに設定されている。２回のシフトで画像形成する場合の表示画素サイズは、表示画素ピッチの３分の１に設定される。空間光変調素子の構成要素としての画素サイズと画素ピッチにおいても、上記と同じ関係が必要になる。
【０００８】
画素ずらし素子に圧電素子を使用した画像表示装置において、画素ずらし動作中に照明光をＯＦＦにすることにより画素ずらし中の表示問題を解決している例もある（例えば、特許文献３参照。）。しかし、光源のオンオフはランプによる高速なオンオフ動作が難しく、他の半導体光源でもオンオフ動作には過渡状態を伴う上、一斉に遮光するので光量ロスが大きい。
【０００９】
空間光変調素子の１つの動作例を説明する。
空間光変調素子を構成する各画素の画像信号を画素列単位（あるいは画素行単位）で線順次に更新していく。更新開始から終了までの時間をみると、先に更新開始した画素列が更新終了している時刻において、末尾列は更新が終了していない状態になっている。また、列の全画素の表示情報更新が終わり次第、順次画像表示を開始するようになっている。したがって、先頭列の更新が終わって画像が表示されはじめている時刻において、末尾列では画像の表示は開始されていない。
【００１０】
このような表示方法において画像ずらし表示をする場合、画素が移動しているところが表示されると、画素がつながってみえてしまうので画像にボケが生じる。よって、画像更新中に遮光処理をして画素ずらしをするようにし、画素が移動している状態が表示されないようにすることが好ましい。
【００１１】
ここで問題になるのは、画素ずらしをするタイミングを、たとえば先頭列の更新タイミングに合わせると、先頭列については画素ずらしによって移動する画素は表示されないが、末尾列では、画像の更新表示が開始される前に画素の移動が開始されることになり、そのときには遮光がなされていないので、移動中の画素が見えてしまう。あるいは逆に、末尾のアドレスの更新タイミングに画素移動タイミングを合わせると今度は先頭アドレスの画素移動が見えてしまう。いずれにしても移動中の画素の像が表示されないようにしなければならない。
【００１２】
図３２は行列状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
図３３はハニカム状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
両図において符号１１は空間光変調素子、１２は画素列を示す。
通常のフレーム周波数よりも高速に画素をずらして表示すると、視覚的には画素が増倍してみえるという効果がある。ずらして表示する際に、移動して表示する個々の画素の情報を異ならせることによって、表示画像の情報密度を倍増することができる。このような画素像をずらして表示する技術は、画素ずらし、あるいは、ウォブリングと称されていることが多い。
【００１３】
図３２、３３に示すように、行列状あるいはハニカム状に配列され、独立に変調可能な、複数の画素から構成される空間光変調素子を用いて、前記の各画素の像を投影表示する際に、前記画素の像を投影する光学装置にウォブリング技術や画素ずらし技術を用いることによって、画素の像をずらして投影し、見かけの表示画素数を空間光変調素子が有する画素数よりも多くする技術が知られている。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２８１３０４１号明細書（第２頁）
【特許文献２】
特開平７−３６０５４号公報（第３〜４頁、第６図）
【特許文献３】
特開２００１−３５６４１１（第８頁、第４図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
画素ずらし表示における問題は、画素が移動しているときに画素の像が表示されていると像がつながってぼけることである。したがって、移動している画素は表示されないように処理することが望ましい。非表示にするには、画素からの光が投影面に至らないようにすることが必要である。
【００１６】
上述の処理に最もよく使用されるのはランプ光源であるが、ランプ光源を高速にオンオフ動作させることが難しい。通常の表示装置のフレーム周波数は６０Ｈｚ程度であるから、ランプ光源をこれよりも高速にオンオフ動作させることは困難である。しかし、光学的手段によってランプ照明光を遮光する方法によれば、実効的にランプ光源をオンオフさせたのと同じ効果を得ることができる。しかしこれだけでは移動している画素を非表示にすることができない。
【００１７】
それは、画素ずらし表示を行う場合には、空間光変調素子上の全画素の表示情報が同時に更新表示されない場合があるからである。すなわち、画素情報が画素列単位で線順次に更新される場合においては、情報が表示される期間、情報が更新される期間、および、更新された情報が表示される期間の各々が、全ての画素については一致しない。このため、単に照明光を遮光するだけでは、移動中の画素が表示されてしまうか、あるいは、必要以上に遮光してしまうという問題が残っていた。
【００１８】
図３４は、画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の関係を示す模式図である。
同図は、縦軸に画素列位置、横軸に時間をとり、画素列の情報更新期間を斜線で示したもので、情報更新すべき画素列が図の上から下に移行すると情報更新するタイミングが遅延していく様子を示している。先頭画素列の情報更新開始時刻はＴ１、同終了時刻はＴ２であり、末尾列の情報更新開始時刻はＴ３、同終了時刻はＴ４である。Ｔ３＞Ｔ１であり、Ｔ４＞Ｔ２なる状態である。斜線Ｔ１−Ｔ３は画素列の先頭画素が情報更新開始をするタイミングを結ぶ線である。
【００１９】
ここで、画素ずらし期間は情報更新期間中であることが好ましく、情報更新完了後に画素表示が移動していると画像がずれてみえることになる。そこで、画素表示移動開始時刻をＴ５、同終了時刻をＴ６として図３４に図示する。
以下、説明の都合上、先頭画素列の情報更新開始時刻から末尾列の情報更新開始時刻までの時間Ｔ３−Ｔ１を更新移行時間、情報更新に要する時間を更新所要時間と名付ける。
【００２０】
画素表示移動期間が情報更新期間中であるようにするには、Ｔ５＞Ｔ３、かつＴ６＜Ｔ２の関係を満たすようにすればよいことがわかる。しかし、画素表示移動期間において照明光が空間光変調素子の画素を照射しているので、画素の像は表示される。
画素の像が表示されないようにするためには、画素表示移動期間中には照明光が画素を照明しないように遮光してしまえばよい。
【００２１】
図３５は時刻Ｔ５〜Ｔ６の期間は全ての画素が照明されないように遮光する状態を示す図である。
同図において時刻Ｔ５〜Ｔ６の遮光されている領域をハッチングして示した。
この方法によって画素移動期間中の遮光は達成される。しかし、情報更新期間中の領域で遮光されていない領域が残っている。その領域を別のハッチングで示す。この領域では表示情報がないので、その状態の画素が照明されると所望しない表示が為されてしまうことがある。
【００２２】
すなわち、液晶表示が明の状態から暗の状態に変化するときは比較的素早く液晶素子が応答するので問題ないが、逆の場合は応答遅れがあってやや時間がかかる。したがって、暗の状態から、或る階調の明の状態に変わるとき、所定の階調まで変わりきらない内に画像表示が開始されると、表示後もまだ階調の変化が続くことになる。しかも、応答遅れは素子個々で若干の差があるため、最終的に同じ階調を示すべき画素同士でも瞬時的な明るさのムラが出る。
【００２３】
図３６は図３５の斜線領域も遮光した状態を示す図である。
斜線Ｔ１−Ｔ３も、斜線Ｔ２−Ｔ４もともに遮光領域に含まれている。
遮光開始時刻はＴ１であり、遮光終了時刻はＴ４である。図３６において遮光領域はハッチングされている。同図のように遮光すれば情報更新中の画素が表示されないようにすることができる。
【００２４】
図３６における遮光時間はＴ４−Ｔ１であり、遮光期間中は全ての画素は消灯した状態になる。この遮光方式の問題点は、遮光によって画面が暗くなる時間が長い、ということである。図３６において画素の先頭列では時刻Ｔ２で表示情報の更新は完了しているが遮光されているので表示されない。表示される時刻はＴ４である。従ってＴ４−Ｔ２なる時間の表示がカットされることになる。同様に画素の末尾列では時刻Ｔ３で表示情報の更新が開始されるが、時刻Ｔ１で遮光が開始されるのでＴ３―Ｔ１なる時間の表示がカットされることになる。
【００２５】
ところで、更新移行時間と、更新所要時間との関係は、使用する液晶素子の種類によって種々異なる。図３４ないし３３に示した線図では、前者が後者より短い場合を示しているが、その逆もあり得る。その場合の問題点について述べる。
【００２６】
図３７は、画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の、図３４とは異なる関係を示す模式図である。
同図において符号は図３４に準ずる。
同図において、更新移行時間は、更新所要時間より長くなっている。すなわち、先頭列が情報更新を終えた時刻Ｔ２時点で、何列か後の画素列までは情報更新を開始しているが、末尾列はまだ情報更新を開始していない状態である。したがって、この液晶素子ではすべての画素列が同時に情報更新中という状況が発生しない。
【００２７】
このような液晶素子に対して、時刻Ｔ５からＴ６までの時間帯で画素ずらしを行おうとすると、同図に示すように、表示中の画素列に対してまで画素ずらしが行われてしまう。画素ずらし開始のタイミングをどこに合わせてもその状況は変わらない。
【００２８】
図３８は図３７において画素ずらし領域を遮光する状態を説明するための図である。
図３８において、遮光領域をハッチングして示してある。
この図からも明らかなように、画像表示中の画素が遮光される他に、情報更新中の画素列の一部が遮光されないままになっている。
【００２９】
図３９は情報更新中の画素がすべて遮光される状態を示す図である。
情報更新中の画素領域すべてを遮光しようとすれば、図３６に示した状態と実質同じになってしまう。
ここで、説明の都合上、図３４〜３６で示した更新移行時間より更新所要時間の方が長いタイプの空間光変調素子をＡタイプと呼び、図３７〜３９で示した更新移行時間より更新所要時間の方が短いタイプの空間光変調素子をＢタイプと呼ぶことにする。
【００３０】
ここまでは、画素ずらしが全画面同時に行われる方式に対応した問題の解決について述べてきたが、画素ずらしの新たな方法の提案がなされている。それは、空間光変調素子の画素列数にほぼ対応した列数を有する光路偏向素子を用い、空間光変調素子の画素列の情報更新に同期させて、光路偏向素子の作動列を移動させていく方式である。この方式によれば、画素ずらしは、情報更新中の画素列に対して画素列単位で行われ、情報更新時間中に画素ずらしが完了するようになっている。
【００３１】
このような方式を用いた画像表示装置においても、情報更新中の画素列を遮光するために、光源系のオンオフを行う限り、全画面同時遮光となるので、これまでに説明したもろもろの不具合を避けることができない。
上記のように画素ずらしにも２通りあるので、それらを区別するときは、全画像を同時に画素ずらしを行う方式を同時シフト方式と呼び、画素列単位で画素ずらしを行う方式を逐次シフト方式と呼ぶことにする。
【００３２】
本発明は、画素ずらし表示をする、しないに拘わらず、空間光変調素子において、画素列によって情報更新のタイミングがずれている場合においても、情報更新中の画素列の像が表示されないように、光利用効率、および、遮光精度が高い状態で遮光可能な、遮光領域移動手段をもつ情報表示装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、独立に変調制御可能な複数の画素から構成され、各画素の画像信号が画素列単位あるいは画素行単位で線順次で更新される空間光変調素子の画像を表示する情報表示装置において、少なくとも情報更新中の画素領域が表示されないように、該画素領域を遮光する遮光手段を有する。
この遮光手段はライトバルブであって、少なくとも前記画素領域を帯状に遮光する遮光領域を、画像信号の線順次の更新のタイミングに応じて移動させる遮光領域移動手段を有する。
【００３４】
空間光変調素子は２次元状に配列され、遮光手段は、情報更新中の画素領域が移動するのに同期して、前記遮光領域を移動させる遮光領域移動手段を有することができる。
遮光領域移動手段は、情報更新中の画素領域のみが遮光されるように、遮光領域を移動させることができ、空間光変調素子の情報更新される画素は、２次元状に配列された複数画素のうちの画素列単位であり、情報更新の開始される位置が隣接する画素列へ順次的に移動することができる。
【００３５】
空間光変調素子の情報更新の開始される画素列は同時的に複数画素列であることができ、この場合、同時的に情報更新の開始される複数の画素列が互いに隣接していることもできるし、同時的に情報更新される画素列が離散配置されていることもできる。
【００３６】
遮光領域移動手段は、類似の技術として、正多角形の中心を回転軸とした回転プリズムを有することも考えることができる。
【００３７】
遮光領域移動手段の類似形態としては、遮光領域と透過領域が円周方向に交互に周期構成された遮光部材の回転手段や、照明光束透過領域に螺旋状の遮光領域を設けた遮光部材の回転手段であることが考えられ、この場合、遮光領域内側の曲線は、前記遮光部材の回転中心からの距離をｒ、円周方向角度をθ（ｒａｄ）、係数をｋとするとき、ｒ＝ｋθを満たす螺旋形状を成す形状であることができる。
【００３８】
この場合、遮光領域外側の曲線は、ｃを定数とするとき、ｒ＝ｋθ＋ｃを満たす螺旋形状であることができ、定数ｃが、遮光部材の半径方向における、遮光領域の幅であることもできる。を特徴とする。
空間光変調素子は縮小光学系を含むこともできる。
この場合、縮小光学系は画素像の大きさが画素の配列ピッチの整数分の１になるよう設定されていることができる。
【００３９】
請求項１記載の発明では、光束の進行方向に向けて順に、照明光源、照明光の不要成分を除去するフィルタ、インテグレータ光学系から成る照明光学系を有し、さらにその後段に偏光ビームスプリッタを配置し、該偏光ビームスプリッタと前記照明光源との間の光束中に直線偏光板を配置し、該直線偏光板で直線偏光化された照明光は、前記偏光ビームスプリッタで反射され、該偏光ビームスプリッタの後段に配置した色分解プリズムによりＲＧＢ成分に色分解され、各色の照明光は該色分解プリズムの後段に近接配置された３枚の空間光変調素子を照明し、該３枚の空間光変調素子によって変調・反射され、該各反射光は前記色分解プリズムで合成され、前記偏光ビームスプリッタを透過して投影光学系に至り、該投影光学系によって前記空間光変調素子の各画素が投影表示される。
【００４０】
偏光ビームスプリッタと前記投影光学系の間に、画素ずらし手段を配置でき、偏光ビームスプリッタの後段に中継結像レンズを配置し、前記空間光変調素子の表示画像を、前記画素ずらし手段近傍に結像させることができる。
【００４１】
請求項１記載の発明では、遮光領域移動手段を持つ遮光手段であるライトバルブが、３枚の空間光変調素子と色分解プリズムとの各間に、各空間変調素子に近接して、それぞれ配置されることを特徴とする。
【００４２】
類似の技術として、遮光領域移動手段が、透明部材からなり、所望の幅と間隔で遮光マスク部を周期的に設けた無端ベルトを、駆動ローラ、および支持ローラで保持して、連続的に移動させる装置であることができる。
また、前述の縮小光学系を含む空間光変調素子は透過型であることができ、透過型の空間光変調素子の基板側に、凸レンズ面を外にした補助マイクロレンズを密着させ、該補助マイクロレンズの焦点位置を、前記縮小光学系の焦点の内、前記基板に近い側の焦点位置に一致させた構成であることができる。
【００４３】
また類似の情報表示装置として、少なくとも、光束の進行方向に向けて順に、照明光源、照明光の不要成分を除去するフィルタ、インテグレータ光学系から成る３原色別の３個の照明光学系と、さらに該照明光学系の後段に配置され前記３原色別に対応する３枚の透過型空間光変調素子と、該３枚の透過型空間光変調素子からの光束を合成する色分解プリズムと、該合成された光束をスクリーンに投影する投影光学系とを有し、前記照明光学系は前記３枚の透過型空間光変調素子を照明し、該３枚の透過型空間光変調素子によって変調された照明光は前記色分解プリズムでカラー画像用光束に合成され、前記投影光学系に至り、該投影光学系によって前記透過型空間光変調素子の各画素が前記スクリーンに投影表示される構成のものを考えることができる。
【００４４】
上記において、遮光領域移動手段が、前記インテグレータ光学系の後段に隣接して配置されることができ、遮光領域移動手段が、ライトバルブからなり、前記３枚の透過型空間光変調素子と、前記色分解プリズムとの間に、それぞれ配置されることができる。
遮光領域移動手段が、前記画素ずらし手段の直前に配置されることもできる。
【００４５】
【実施の形態】
以下の説明では、空間光変調素子は特に断らない限り２次元配列のものを例にとるものとする。
図１に示す、画像表示装置の一例に即して説明する。
同図において符号１０は遮光装置を示す。その他の符号は図３０に示した符号と同様である。なお、液晶パネルドライブ部９は遮光装置ドライブ部を兼ねるものとする。
液晶パネル４と遮光装置１０は光の進行方向に関して前後関係を逆にしても遮光の効果はほとんど同じなので、どちらにしても良い。
【００４６】
液晶パネルドライブ部９は、液晶パネル４の表示の制御を行うが、情報更新の制御に同期して、情報更新の画素列の位置に対応する遮光装置１０の所定の領域を遮光する制御も同時に行う。
情報更新の画素列と遮光領域との関係について以下に詳しく述べる。
【００４７】
図２、３、４に即して、遮光領域による遮光を説明する。
情報更新は画素列単位で行われるものとする。
図２は先頭画素列が情報更新を始めて間もないある瞬間を示し、図３は画像全体に遮光領域がかかった別のある瞬間を示し、図４は遮光領域の末尾列が情報更新を終了する少し前の瞬間を示している。
図２ないし４において符号１１は空間光変調素子、１２は複数の画素列からなる情報更新領域、１３は遮光領域、Ａは移動方向の矢印をそれぞれ示す。各図において、画素列等は実際の比率より大きく描いてある。以下の図においても同様である。
【００４８】
この例は、Ａタイプの空間光変調素子にどちらかのシフト方式を適用した場合、あるいはどちらのシフト方式も適用しない場合、および、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合に対応している。空間光変調素子１１の画素列が現在情報更新中であるとする。このとき、空間光変調素子１１には全体的に光源からの光が入射しているが、遮光領域１３が図示しない遮光手段によって矢印Ａ方向に移動しながら光が遮られていく。遮光領域１３は情報更新領域１２に含まれる画素列より多めに遮光するように構成されており、当該画素列に隣接する画素列の一列もしくは複数列まで遮光する。遮光領域１３のうち、情報更新領域１２に対応する部分を有効領域と呼ぶ。
【００４９】
図２において、画像表示中の空間光変調素子１１で、例えば上側の画素列から画素列単位の情報更新が行われている。或る瞬間において先頭の画素列が情報更新を開始したとする。その開始の直前に先頭画素列を含む複数列に対応する領域を遮光領域１３によって光を遮断することにより、情報更新中の画素列の過渡状態を投影画面上に表示させないようにする。同図において、情報更新中の画素列が複数列になっても、先頭列が情報更新を終了していないので、遮光領域１３は複数の画素列を遮光している。
情報更新位置が移動するにしたがって、遮光領域も矢印Ａ方向に移動していく。このような移動を便宜上走査と呼ぶことにする。
【００５０】
図３において、情報更新領域１２が末尾列に達した後の状態を示す図である。
情報更新領域１２は全画素列に拡がり、それに対して遮光領域１３も画像全体を含む領域になっている。画素ずらしが必要な場合は、画像全体が遮光されているこの期間に行われる。逆に、画素ずらしが終了するまでは画像全体が遮光された状態にしておく。
このようにして先頭の画素列が情報更新を終えると、遮光領域１３の上端縁が画像領域の上端部にかかり始め、先頭画素列から順次画像表示可能な状態にしていく。
【００５１】
図４において、末尾列が情報更新動作に入ったとき、先頭列から何列かは既に情報更新が終了しているが、それより下、同図に情報更新領域１２として示した「末尾列に至る何列か」はまだ情報更新中である。遮光領域１３は情報更新中の画素列の最上位列より若干上の列まで遮光している。したがって、末尾列が情報更新を終えた後わずかな時間差をもって遮光領域１３は画像領域から離れることになる。
【００５２】
以上のように、情報更新開始より早めに遮光開始をし、情報更新終了より遅めに遮光終了をするのは、遮光領域１３の端部の移動の位置精度を緩やかにするためである。上記位置精度を高く保てる構成であれば、情報更新開始と遮光開始、および情報更新終了と遮光終了を、ほぼ同時のタイミングで行っても良い。その方が、少しでも画像表示時間を長くできるので、光の利用効率が上がり、明るい画像を提供できる。
【００５３】
上記のような遮光を行う手段としては、例えば、ライトバルブと呼ばれる光シャッターがある。液晶を用いたライトバルブも利用できる。空間光変調素子と同様の液晶素子であるが、ライトバルブの場合は、中間の階調を持たせない明、暗の２値制御であるため、暗から明への変化を急激に立ち上げることができる。
光シャッターなどの場合、遮光できる領域は、空間光変調素子１１の領域と同じ範囲だけであるが、理解を容易にするため、固定サイズの遮光領域１３が移動するかのように示した。
図２ないし４に示す構成は、空間光変調素子が１次元の場合にも適用できる。
すなわち、遮光領域の上下方向の幅を空間光変調素子の上下の幅に対応させて、所望の遮光時間を確保できる程度に狭くすればよい。
【００５４】
図５、６は、この発明の遮光形態例を説明するための図である。
両図において符号２２は複数の画素列からなる情報更新領域、２３は遮光領域をそれぞれ示す。
この例は、Ｂタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用する場合に対応するものである。
図５は或る複数の画素列が情報更新中である状態を示している。このとき遮光装置１０は情報更新領域２２を含むライン状の領域、即ち帯状の領域を遮光領域２３としている。
【００５５】
情報更新の開始列は常に１列のみの構成と、２列、あるいは３列などの複数列が同時に情報更新を開始する構成が作れる。後者の構成を並列更新と呼ぶことにするが、詳細は後述する。ただし、情報更新開始は常に１列でも、その列の情報更新が終了しない内に次の列が情報更新を開始するので、情報更新中の画素列は、先頭列の情報更新開始の頃と、末尾列の情報更新終了の頃以外は常時複数列になる。
【００５６】
帯状の遮光領域２３は、情報更新中の画素列に隣接する画素列の、一列または複数列まで遮光するように構成しても良いし、情報更新中の画素列のみを遮光するように構成しても良い。それぞれの構成によって得られる効果は、前述の実施形態において示した効果と同様である。図６は情報更新領域２２が下方の画素列に移動した状態を示しており、帯状の遮光領域２３もそれに同期して走査し、情報更新中の画素列を遮光している。
前述の隣接画素列の並列更新の場合は、空間光変調素子の情報更新列の選択は画素列の飛び越しを行うが、遮光領域に関しては、遮光幅を対応する大きさに広げるだけで済む。
【００５７】
参考例として、更新所要時間が、更新移行時間の２分の１以下の場合は、情報更新の開始画素列を２段にすることにより、全画像の更新時間を短縮することができる。情報更新の開始を複数段で同時に行う方式を、並列更新と呼ぶことにする。この場合、表示画素列数は偶数であるものとする。
【００５８】
図７、図８は、参考例として２段の並列更新の場合を説明するための図である。
図７は情報更新開始後間もない時点での状態を示す。図８は情報更新終了少し前の状態を示す。
両図において符号２４は複数の画素列からなる１段目の情報更新領域、２５は同じく２段目の情報更新領域、２６は１段目の情報更新領域２４に対応した遮光領域、２７は２段目の情報更新領域２５に対応した遮光領域をそれぞれ示す。
【００５９】
２段の並列更新の場合は、全画素列を上半分と下半分の２つのブロックに分け、それぞれのブロックに対し１段ずつ情報更新開始の列を割り当てる。どの画素列から情報更新を開始するかは任意であるが、例えば、１段目の情報更新開始列が上端から順に下方へ向かって移動する場合、２段目の情報更新開始列は画像中央部付近から下方へ向かって移動するようにすることができる。同時に情報更新される画素列がこのように離れている場合を離散配置と呼ぶことにする。
【００６０】
このようにすると、空間光変調素子の情報更新の制御も比較的容易にできることと、遮光領域の走査も１方向への連続移動なので制御が簡略化できる。
１段目と２段目に割り当てる情報更新すべき画素列は、全画素列を２等分して列数を同じにしてあるので、１段のみで情報更新する場合の半分の時間で情報更新が終わる。
それぞれの画素列の情報更新位置の移動に同期させて、遮光領域２６、遮光領域２７を順次走査させることによって、情報更新中の画像が表示されることがなくなる。遮光領域２６と２７の間は光透過領域としているが、光量損失を我慢すれば、両者の間も遮光領域として遮光領域を一体化することで装置構成が簡略化できる。
【００６１】
２段の例を取って説明したが、基本的には３段以上の複数段についても同様なことができる。これを一般的に言えば、ｎ、ｍを任意の正の整数として、空間光変調素子の画素列の列数をｎ×ｍ列とし、段数をｎ段に分け、同時に情報更新する列数を各段から１列ずつ計ｎ列とするとき、１つの段は画素列ｍ列ずつのブロックに分かれ、ｍ回の情報更新をすれば、１列ずつの情報更新に比べてｎ分の１の時間で、各ブロックが同時に情報更新を終了することができる。遮光領域もそれに合わせてｎ個のブロックに分けて走査する。
【００６２】
図９、１０、１１はさらに他の遮光形態例を説明するための図である。
図９はプリズムのＡ面が光束に正対する少し前の状態を示す。図１０はＡ面が正対した状態から少し回転した状態を示す。図１１はプリズムがほぼ４５°回転した状態を示す。本実施形態はＢタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用する場合に対応している。
各図において符号４１は回転プリズム、４２は遮光マスク、４３は空間光変調素子上の遮光領域、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは回転プリズムの面、Ｒはプリズムの回転方向をそれぞれ示す。
【００６３】
回転プリズムは横断面が正多角形のものを用いる。正四角形か正六角形が最も使いやすい。この方式はかつて８ミリシネのフィルム連続送り用として用いられた方式である。
図では正四角形を用いる例で示す。正四角形の中心を通り、紙面に垂直な方向に回転軸を採る。照明すべき空間光変調素子１１の大きさが、１辺の長さｄの正方形であると仮定する。このとき、回転プリズム４１の大きさは、１辺の長さが例えばｄの２倍より大きいＤとし、厚さはほぼｄに等しくする。遮光マスクの大きさと、Ｄの大きさは１フィールドの時間に対する遮光時間の比との関係で定める。
【００６４】
図９に示すように、回転プリズム４１の左側から照明光束Ｌが来るものとする。照明光束Ｌの大きさは、上下方向は回転プリズムの対角線にほぼ等しくし、幅方向は上記ｄに等しくしておく。照明光束の中心を便宜上光軸Ｘと呼ぶことにする。回転プリズム４１の材質として高屈折率のガラスを用いた場合、回転プリズム４１のＡ面が光軸に正対した状態から、回転により４５°傾いたとき、対向するＣ面から出射する出射光束Ｌａのシフト量はほぼｄに等しくなるようにできる。ただし、光軸に対してＡ面が傾いている場合、隣接するＢ面、またはＤ面が光束の中に入っているので、光束は分割される。
本実施形態の場合もプリズムの各面に反射防止膜を設けることが必要である。
【００６５】
図９は、Ａ面に入った遮光マスク４３の陰が、空間光変調素子１１の上方から降りてくるように移動し、先頭列を遮光し始めた状態を示している。Ａ面より先行するＤ面に入った光束はその面と対向するＢ面から出射するので、同図に光束Ｌｄで示すように空間光変調素子１１の下方へ降りていくように移動する。このとき、光束Ｌｄはすでに空間光変調素子１１からはずれかけている。Ａ面とＤ面の境目の角部近傍に入射した光束Ｌは分割され、面によって異なる方向へ屈折されるので、それぞれの出射光は互いに離れた位置から出て行く。逆にＡ面とＤ面の互いに離れた特定の位置に入射した光が、Ｂ面とＣ面の境目の角部で隣接して出て行き、照明光束としてＬａとＬｄはあたかも一体の光束のように両者は連続している。
【００６６】
回転プリズムがさらに回転して、Ａ面が光軸に正対して後さらに若干傾いたとき、図１０に示すように、Ｂ面は、傾きの方向は逆であるが、光軸と平行な状態から若干傾いた状態になっている。このとき、光束Ｌは２分される。
空間光変調素子１１は、Ａ面を通った光束により下半分に遮光領域４３が移動し、また、Ｂ面を通った光束Ｌｂは、Ｄ面から出射するが、空間光変調素子１１よりかなり上方を通過し、照明には寄与していない。
【００６７】
図１１は回転プリズム４１がさらに回転し、Ａ面、およびＢ面が光軸と４５°の角度になった状態を示している。このとき遮光マスク４２の陰はＡ面とＢ面の境目の角部で２分割され、互いに入れ替わるように交叉して、空間光変調素子１１の上下に離れた位置を通るように出射する。したがって、空間光変調素子１１上に遮光領域４３は形成されず、このような時間帯はすべての画素列の表示期間になっている。
【００６８】
このようにして、回転プリズム４１の連続回転により、空間光変調素子１１は基本的に常時照明されていて、遮光領域４３が、回転プリズム４１の回転１回につき１度、上方から下方へ向けて移動して部分的な遮光を行う。必要があれば遮光マスクを複数設けて、前述の多段の並列更新に対応させることもできる。
遮光マスクの幅と、回転プリズムの１辺の長さＤは、画像表示装置の１フィールドの時間に対する遮光時間の比との関係で定めると述べたが、これは、同時シフト方式を採用する場合でも同じことがいえる。
【００６９】
図９ないし１１における遮光マスクの幅、すなわち上下方向の大きさをｄより大きくすることによって、図３に示すような遮光状態を作り出すことができる。
遮光領域が空間光変調素子の上端あるいは下端を外れているとき、空間光変調素子全体が照明光束の領域中にあるように、Ｄを選べば所望の表示期間を確保することができる。
したがって、図９ないし１１に示した実施形態は、Ａタイプの空間光変調素子を用いる場合、および、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合にも対応している。
【００７０】
図１２はさらに他の遮光形態例を説明するための図である。
同図において符号５０は遮光部材、５１は遮光マスク部、５２は光透過領域、５３は照明光束透過領域をそれぞれ示す。照明光束透過領域５３は空間光変調素子１１の有効領域と実質同等である。同図はＢタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用した場合に対応している。
遮光部材として、図では円板で表してあるが、多角形であっても一向に差し支えない。以下の図でも同様である。
遮光マスク部５１と光透過領域５２は遮光部材５０の円周方向に周期性を持って交互に配置されている。遮光部材５０の矢印Ａ方向の回転に伴い、遮光マスク部５１が照明光束透過領域５３を上から順に遮光していく。
【００７１】
同図（ａ）は遮光マスク部５１の上端縁５１ａが照明光束透過領域５３の左上端５３ａにさしかかったところを示し、このとき遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが照明光束透過領域５３の右上端５３ｄを覆っていなければならない。
【００７２】
同図（ｂ）は遮光マスク部５１の幅の中央部が照明光束透過領域５３のほぼ中央にさしかかったところを示している。このときは、所定の画素列数以上の画素列が遮光されていることになる。
【００７３】
同図（ｃ）は遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが照明光束透過領域５３の左下端５３ｂを超えたところを示す。このとき遮光マスク部５１の上端縁５１ａが照明光束透過領域５３の右下端５３ｃを覆っていなければならない。遮光マスク部５１は、１列、または複数列の所定の画素列数を覆うだけの幅が必要である。
また、図１２は照明光束透過領域５３にかかる遮光マスク部５１が１個である例を示しているが、前記並列更新に対応させて、離間して２つ以上設けるように変形することもできる。
【００７４】
図１３は遮光マスク部の移動に伴う画素列の遮光の様子を示す図である。
同図において符号５４は単一の画素列を示す。
この図では、画素列５４は空間光変調素子のほぼ中央部より上側の画素列であるとする。遮光マスク部５１の下端縁５１ｂが矢印Ａの方向へ回転移動すると、同図（ａ）に示すように、画素列５４は左端から順に遮光されてゆき、同図（ｂ）を経て、同図（ｃ）に示すように、画素列のすべての画素が遮光される。
画素列５４が空間光変調素子のほぼ中央部より下側の画素列である場合には、遮光マスク部５１の下端縁５１ｂの傾斜方向が図１３に示した下端縁５１ａの傾斜方向とは逆になるので、画素列は右端から順に遮光される。
【００７５】
図１２において、遮光部材５０の直径をもっと大きくして、遮光マスク部の幅も大きくし、遮光マスク部５１が照明光束透過領域５３を同時にすべて覆えるようにすることによって、Ａタイプの空間光変調素子を用いる場合や、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合にも対応できる。なお、光透過領域５２と遮光マスク部５１の回転方向における角度比率は、画像表示の１フィールド内の、表示期間と遮光時間の関係で定める。
図９ないし１３に示す構成も空間光変調素子が１次元の場合に適用できる。
【００７６】
図１４はさらに他の遮光形態例を説明するための図である。
同図において、符号５５は遮光部材、５６は遮光領域としての螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。矢印Ａは回転方向を示している。
遮光部材５５の遮光マスク部５６以外の部分は光透過領域である。
図１５は遮光部材の螺旋状の遮光マスク部による照明光束透過領域中の遮光状態を示す図である。符号５６ａは遮光マスク部のうち照明光束透過領域にかかっている部分によるライン状遮光部を示す。
【００７７】
両図とも、Ｂタイプの空間光変調素子に逐次シフト方式を適用した場合に対応している。ライン状遮光部５６ａは、上下の端縁が曲線になっているので、直線状に並んだ画素列を一部しか覆えない無効部分がある。そのため、ライン状遮光部５６ａには上記無効部分を加味した所定の幅が与えられており、それによって、複数の画素列が同時に遮光される。
【００７８】
螺旋の方程式として、ここでは円の中心からの動径の半径をｒとし、動径の移動角を時計回りにθ（単位：ラジアン）とし、ｋを定数としたとき、ｒ＝ｋθという式を満足するように定めるものとする。遮光マスク部は上記のように幅を有するので、幅の外側を規定する方程式と、内側を規定する方程式は相異なる。上記方程式を内側の曲線を規定する方程式であるものとする。
【００７９】
このとき、外側の曲線の方程式は、ｃを定数として、ｒ＝ｋθ＋ｃとする。ｃは遮光マスク部５６の半径方向の幅になる。ｃの値は遮光すべき複数の画素列の幅と、螺旋の曲率と、機構的誤差に対する余裕度とから適宜定める。なお、仮に角度の定数としてαを、α＝ｃ／ｋと置くと、上記方程式は、ｒ＝ｋθ＋ｋα＝ｋ（θ＋α）と変形できるので、外側の曲線は、内側の曲線を角度αだけ位相をずらせたものになる。
【００８０】
図１４で分かるように、ライン状遮光部５６ａをとってみると、その両端は中心からの距離が異なるので、ライン状遮光部５６ａを円弧と見なした場合の中心、いわゆる瞬時中心は遮光部材５５の回転中心Ｏから外れた位置Ｏ’にある。ただし、Ｏ’は実際の位置より離して表示してある。したがって、照明光束透過領域の左右方向の中心線を遮光部材の半径方向に一致させると、遮光マスクのラインが照明光束透過領域の上下の辺に対して傾くことになる。
【００８１】
これを防ぐためには、照明光束透過領域の左右方向の中心線を、瞬時中心Ｏ’からライン状遮光部５６ａの中点を通る直線Ｌ１に一致させると良い。瞬時中心Ｏ’からライン状遮光部５６ａの中点を通る直線Ｌ１と回転中心Ｏとの距離δは、螺旋の選ぶ部分によってもほとんど変わらないので、、螺旋の最外周部におけるライン状遮光部５６ａに対するδ０ですべてを代用しても良い。
図１５に示した照明光束透過領域５５は、左右方向の中心線Ｌ２から回転中心Ｏまでの距離が上記δ０になるように設定されている。
【００８２】
遮光部材５５の矢印Ａ方向への回転に伴う光透過領域と遮光マスク部の関係は同図の（ａ）から（ｄ）に向かって変化する。同図（ａ）ないし（ｄ）は遮光マスク部５６の始点５６ｓが、照明光束透過領域５３の右上端５３ｄに一致した時点を回転角度の初期位置０°として１００°回転するごとの状態を示している。
本実施形態では同図（ｄ）に示す末尾列の遮光が終了すると、直ちに同図（ａ）に戻り、先頭列の遮光を開始する構成になっている。これは画素列の情報更新が休みなく連続的に行われる場合に対応している。そのため、図１４では螺旋を形成する遮光マスク部５６の、始点５６ｓから終点５６ｅで示す範囲の中心角はおよそ３３０°にしてあるが、どの画素列も画像を更新しない時間帯を設ける場合は上記中心角をもっと小さくする。
【００８３】
螺旋の方程式を前記のように定めたので、遮光部材５５の等速回転に伴い、固定半径に対する螺旋の交点の移動は等速になる。照明光束透過領域５３の左右の辺に平行な半径は前述のように偏心量δ０があるが、この値はあまり大きくないので、照明光束透過領域５３の左右の辺に対する速度もほぼ等速と見なせる。
【００８４】
この構成によれば、遮光部材５５を時計回りに回転させた場合、照明光束透過領域５３にかかるライン状遮光部５６ａは逐次的に上から下へ走査される。
遮光部材５５の直径をもっと大きくして、遮光マスク部５６の螺旋の幅を広げることで、照明光束透過領域５３を一時的に全部覆うこともできる。ただし、画像表示期間を確保する場合は、螺旋を形成する範囲の中心角を図１４の例より小さくする必要がある。
遮光部材５５は透明円板に遮光マスク部５６を設けることもできるし、例えば金属のような不透明な円板に光透過領域のみをくりぬいたものにすることもできる。
【００８５】
図１６は照明光束透過領域を一時的に全部覆うことのできる遮光部材の構成を示す図である。
図において符号５７は遮光部材、５８は螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。この図においても、照明光束透過領域の左右方向の中心線は、回転中心Ｏからδ０だけずらしてあるが図示は省略した。
【００８６】
遮光マスク部５８の内側の曲線は、Ａ点の半径方向を角度の基準として、Ａ点から時計回りにＢ点までｒ＝ｋθ＋ｒ０の方程式に従う。ｒ０は回転中心Ｏから照明光束透過領域５３に最も近い距離に等しいか、それより前述の余裕の範囲で若干小さくしておく。Ｂ点における半径ｒ１は、回転中心Ｏから照明光束透過領域５３に最も遠い距離に等しいか、それより前述の余裕の範囲で若干大きくしておく。
【００８７】
外側の曲線は内側の曲線を、例えば、１８０°位相をずらせた構成になっている。
遮光マスク部５８の内側の曲線のＡ点から反時計回りにＣ点までは、半径ｒ０の円弧になっている。同様に外側の曲線のＢ点から反時計回りにＤ点までは、半径ｒ１の円弧になっている。したがって、内側の曲線のＡ点から反時計回りに外側の曲線のＤ点までは、遮光マスク部５８は、ｃ０＝ｒ１−ｒ０に等しい一定幅になっている。
【００８８】
この例の場合、外側の曲線の方程式はｒ＝ｋ（θ＋π）＋ｒ０＝ｋθ＋ｋπ＋ｒ０となる。ｋπ＝ｃとおくと、ｃは内側と外側の曲線の間隔になる。Ａ点における外側の曲線の半径ｒ２はθ＝０とおいて、ｒ２＝ｋπ＋ｒ０となる。図１６において、Ａ点からＢ点までの角度はπ＝１８０°より小さいので、ｒ１はｒ２より小さい。すなわち、ｃ０はｃより小さくなる。したがって、上記両曲線の間隔が、遮光領域の最大幅になるとは限らない。
【００８９】
本来は遮光部材５７が動いて、照明光束透過領域５３は固定であるが、理解を容易にするため、逆の関係で図には示した。
符号５３−１は照明光束透過領域５３に遮光マスク部５８が先頭列からかかり始めた位置、同５３−２は遮光マスク部５８が末尾列にかかる直前、同５３−３は先頭列が遮光領域から外れて表示可能になった位置、同５３−４は末尾列が遮光領域から外れる直前の位置、同５３−５は照明光束透過領域５３に遮光マスク部５８が全くかかっていない位置をそれぞれ示す。
【００９０】
上記の一定幅の区間では、照明光束透過領域５３はすべての画素列が遮光される。同時シフト方式で画像シフトを行う場合は、この区間が照明光束透過領域５３にかかっているときに行う。全画像遮光に必要な時間に合わせて上記一定幅の区間の長さ、すなわち対応する中心角を設定する。
遮光部材５７のＣ点から反時計回りにＢ点までは、遮光マスク部５８が途切れている。この区間は、照明光束透過領域５３が何も遮光されない区間であり、これまで説明してきた表示期間に当てる。表示期間として必要な時間に合わせてこの区間に対応する中心角を定める。
【００９１】
図１７はさらに他の遮光形態例を説明するための図である。
同図において符号５９は遮光部材、６０は螺旋状の遮光マスク部をそれぞれ示す。遮光部材５９の遮光マスク部６０以外は光透過領域である。
この形態例では照明光束透過領域５３に複数のライン状遮光部がかかっている。これは前述の並列更新の３段の遮光領域に対応した構成である。
照明光束透過領域５３の左右方向の中心線を回転中心Ｏからδ０だけずらすのは前記実施形態と同様である。
【００９２】
この構成の場合、常時３本のライン状遮光部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが照明光束透過領域５３の中にあり、遮光部材５７の矢印Ａ方向の回転に伴って、ライン状遮光部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは上から下へ移動する。ただし、過渡的に４本のライン状遮光部がかかることがある。すなわち、一番下のライン状遮光部の有効領域が照明光束透過領域５３を外れると、一番上から次のライン状遮光部の有効領域が出てくるが、前述の遮光マスク部の曲線部による無効部分が、照明光束透過領域５３の上下端にかかる場合である。図１７（ａ）はそのような状態を示している。
【００９３】
照明光束透過領域５３に、同時にかかるライン状遮光部を２本になるよう構成することももちろん容易である。
この実施形態ではＡタイプの空間光変調素子や、Ｂタイプの空間光変調素子に同時シフト方式を適用した場合には対応できない。
【００９４】
図１８はさらに他の遮光形態例を示す図である。
同図において符号６１は遮光部材、６２、６３、６４は螺旋状の遮光マスク部を示す。
遮光マスク６２、６３、６４は互いに同形で、相互に１２０°位相がずらしてある。
【００９５】
照明光束透過領域５３に対する遮光部材６１の使い方は前述の実施形態における遮光部材５７の使い方とほぼ同じである。両者の異なるところは、遮光領域が１段分を移動するのに要する遮光部材の回転角である。遮光部材５７は１回転を必要とするのに対し、遮光部材６１は３分の１回転で済む。したがって、遮光部材６０の単位時間当たりの回転数は遮光部材５７の３分の１で済むことになり、回転機構の構成が楽になる。
図１４ないし１８に示す構成も空間光変調素子が１次元の場合に適用できる。
【００９６】
図１９は本発明を適用した画像表示装置に類似の形態を示す一部省略図である。
同図において符号６５は照明ランプ、６６は光学フィルタ、６７、６８はフライアイレンズアレイの対による照明分布均一化手段、６９は遮光装置としての遮光部材、７０は遮光部材の回転軸、７１は遮光領域、７２は直線偏光フィルタ、７３は偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳと称す）をそれぞれ示す。この図では色合成部、および投影光学系は図示を省略されている。
同図では遮光装置として、図１７で示した遮光部材６９で代表して示してあるが、画像表示装置に用いられる空間光変調素子のタイプや、シフト方式などの構成にあった遮光装置であれば、これまで説明したどの遮光装置を用いても良い。この点は以後の説明においても同様である。
【００９７】
遮光領域７１の左側、すなわち光源側の面は反射面になっている。よって前記反射面を照射する光は反射されて、同図の左方向に戻され、照明ランプ６５に至るようにした。照明ランプ６５に戻された光はランプ６５のリフレクタで再度反射されて再び同図の右方向に向かう。すなわち照明光となる。これにより、遮光された光を失うことなく照明光として再度利用できる光学系手段が得られる。これにより、遮光位置を移動させる手段によって、情報更新、あるいは画素ずらしによる画像ブレを回避する際に付随する遮光損失を低減する効果が得られる。
【００９８】
図２０はさらに他の類似形態例を示す図である。
同図において７４は色分解プリズム、７５は空間光変調素子、７６は画素ずらし手段、７７は投影光学系である。同図の配置構成において、画素ずらし手段７６は、ＰＢＳ７３と投影光学系７７の間に設けられている。
同図は図１８の構成にさらに色合成光学系を付加した構成を示している。
【００９９】
遮光装置６９を透過した光束は、直線偏光フィルタ７２で特定方向の直線偏光に整えられ、ＰＢＳ７３に入る。ＰＢＳの反射面では光束はすべて反射され、色分解プリズム７４に入射する。色分解プリズム７４の直交した色分解反射面を経た光束は、３色に分離されて対応する各空間光変調素子７５にそれぞれ至る。各空間光変調素子７５において、色別の画像情報によって変調されて反射された色別の光束は、空間光変調素子７５を出るまでに偏光方向を９０°回転させられる。ＰＢＳ７３に戻った光束は、偏光方向が９０°変わっているため今度はすべて透過し、画素ずらし手段７６によって所定のシフト量を与えられて投影光学系に至る。
【０１００】
直線偏光フィルタ７２は必須要素ではない。ＰＢＳに入射する光束が無偏光である場合でも、前記特定の偏光方向だけが反射し、その他は透過する。したがって、透過光が反射その他で迷光になることがないように吸収してやれば、直線偏光フィルタ７２は省略し得る。
空間光変調素子７５として、偏光方向を９０°回転させない方式のものを用いる場合は、各空間光変調素子７５の前面、もしくは、ＰＢＳ７３と色分解プリズム７４との間に１／４波長板を挿入しておけばよい。
【０１０１】
本実施形態を逐次シフト方式に適用する場合、照明光束が完全に平行光束である場合は画素ずらしが精度良く行える。しかし、実際の照明光学系では、なかなか精度の良い平行光束は得られない。空間光変調素子７５で画像情報を担った光束が平行光以外の光束を含んでいると、画素ずらし手段７６で画素ずらしするべき複数の画素列以外の画素列からの光束の一部まで画素ずらしを行ってしまい、画像の解像力を低下させることになる。そこで、空間光変調素子７５と画素ずらし手段７６の間を精度の良い平行光束にすることを考える。
【０１０２】
図２１はさらに他の類似形態例を説明するための図である。
同図において、符号７８はマイクロレンズアレイ素子を示す。
図２１は図２０における空間光変調素子７５と色分解プリズム７４の間にマイクロレンズアレイ素子７８を配置したものである。
マイクロレンズアレイ素子７８は空間光変調素子７５のすべての画素に個別に対応した微小レンズの集合体である。色分解プリズム７４を経てマイクロレンズアレイ素子７８に入射する光束は、概ねマイクロレンズアレイ素子７８の面に垂直な平行光ではあるが、その平行から外れた光束も含まれている。
【０１０３】
マイクロレンズアレイ素子７８は、その面に垂直に入射する光束を集光して空間光変調素子７５の光反射面に導き、変調を受けた後の反射光を、上記の面から垂直方向に出射させる。このとき、上記平行から外れた光束は空間光変調素子７５の光反射面に正しく導かれず、したがって、変調された反射光としては出てこない。
【０１０４】
画素ずらし手段７６へ入射する光束は、上記のように、マイクロレンズアレイ素子７８の面に垂直な方向に揃っているため、逐次シフト方式における画素ずらし手段のずらし動作の列と、空間光変調素子７５の情報更新画素列とが正しく対応し、画像の解像力低下を招くことがない。
この類似形態例では、遮光装置６９と空間光変調素子７５がかなり離れているので、前記したように平行光束に乱れがあると情報更新中の画素列を正しく遮光できなくなる虞があるが、遮光領域を大きめに設定することで、解像力の低下を招くことはない。
【０１０５】
図２２は発明の実施の１形態を示す図である。
同図において、符号７９はライトバルブを示す。
図２２は、図２０における空間光変調素子７５と色分解プリズム７４の間に遮光装置としてのライトバルブ７９を配置し、遮光部材６９を割愛したものである。空間光変調素子７５の画素サイズは前述のように、画素ピッチの２分の１かそれ以下であるから、ライトバルブ７９が空間光変調素子７５に密着できなくても、十分近接させれば、空間光変調素子７５の各画素からの光束がけられることはない。
前期実施形態に示したようなマイクロレンズアレイ素子７８を、ライトバルブ７９の直前に重ねれば、両者の効果が同時に得られる。
【０１０６】
図２３はさらに他の類似形態例を示す図である。
同図において、符号８０は中継結像レンズ、Ｉは中間結像された像を示す。
図２３は、空間光変調素子７５上の、遮光領域を移動させる手段として、照明光を遮光するのではなく、空間光変調素子７５からの画素を投影表示する投影光束内に配置する構成である。遮光領域を遮光すべき画素領域に精度良く一致させるため、空間光変調素子７５上の画素をレンズなどの結像光学系で、同図の像Ｉとして一回中間結像させる。
【０１０７】
たとえば、空間光変調素子７５と画素ずらし手段７６の間に中継結像レンズ８０を挿入し、空間光変調素子上の画素の像を中間像Ｉとして結像させる。中間像Ｉにおいて、照明光束は空間光変調素子７５を構成する画素単位に空間的に分離・集光された状態になるので、画素ずらし手段７６の画素ずらしの動作列と精度良く対応させることができる。画素ずらし手段７６の直近に配置された遮光装置６９の遮光領域も遮光すべき画素の位置と精度良く対応させることができる。光束の進行方向に見て、画素ずらし手段７６と遮光装置６９はこの順に示してあるが、遮光装置６９の遮光領域に余裕を持たせてある場合は、両者の前後関係は、どちらを前にしても構わない。
【０１０８】
図２４は他の類似形態例を示す図である。
同図において符号８１は遮光装置としてのライトバルブである。
図２４は投影光束内に遮光装置を設ける別なる構成として、空間光変調素子７５の画素列に対応したライトバルブ８１を、画素ずらし手段７６の直前に近接配置した構成である。ライトバルブ８１は光シャッターとして機能させる。
ライトバルブ８１に入射する光束は、画素ずらしが行われる前の光束であるから、空間光変調素子７５の像Ｉに近接して置かれれば、前述と同じ理由により、画素列の光束がけられることはない。
【０１０９】
図２５はさらに他の類似形態例を示す一部省略図である。
同図において符号８２は遮光装置、８３は遮光ベルト、８４は遮光マスク部、８５は駆動ローラ、８６は支持ローラをそれぞれ示す。
遮光装置８２は、可撓性の透明部材に、所望の幅と間隔で遮光マスク部を周期的に設けた無端ベルトを、図示しない駆動軸に連結された駆動ローラ８５と、複数の支持ローラ８６で保持して、矢印Ａ方向に連続的に移動させる装置である。支持ローラ８６にはベルト張力調整機構を付けても良い。
【０１１０】
遮光ベルト８３の遮光マスク部８４は平行光束を横切るように上から下へ走査される。遮光マスク部８４は、図示しない照明光束透過領域の幅を遮光することができる長さと、複数の画素列を同時に遮光できる幅とを有している。この構成は、図５ないし８に示した形態例に対応できる。また、遮光マスク部の幅を、全画素同時に遮光できるだけの大きさにすれば、図２ないし４に示した遮光例にも対応できる。
【０１１１】
図２６は本発明に用いられる画素ずらし対応の空間光変調素子の構成を示す図である。
同図において符号９０は空間光変調素子、９１は基板、９２は画素、９３はマイクロレンズアレイ９４、９５は透明接着層、９６はガラス板、９７は画素像をそれぞれ示す。
マイクロレンズアレイ９３は、その光軸が画素９２の中心に一致するように、個別対応に設けられている。
【０１１２】
画素９２はマイクロレンズアレイ９３の焦点距離の２倍よりやや遠くにおかれている。それによって、画素像９７は画素９２自身の２分の１ではなく、画素９２の配列ピッチの丁度２分の１の大きさで、ガラス板９６の中に結像するようになっている。すなわち、マイクロレンズアレイ９３の上記配置は空間光変調素子にとって縮小光学系になっている。縮小率は上記に限らず、画素像の大きさが画素の配列ピッチの３分の１、あるいは４分の１のように、一般的に整数分の１になるようにすることもできる。これをいくつにするかは、画素ずらしのシステムとの関わり合いで決めることになる。
画素９２の大きさを画素ピッチの整数分の１に構成しておけば、上記の縮小光学系が不要になることは明らかであるが、そのような構成にすると、光束の利用効率が極端に落ちるので、一般的には行われていない。
【０１１３】
マイクロレンズアレイ９３の焦点距離を上記のように設定すると、前面側から入射する平行光に近い光束は、マイクロレンズの焦点位置にほぼ収束したのち発散するので、光束は画素９２の全面を照射する。
空間光変調素子９０は、図２０ないし２４に示すような光学系に用いることができる。ただし、投影光学系７７や中継結像レンズ８０の物体面を画素像９７の有る平面に合わせておく必要がある。
空間光変調素子９０は反射型の例として説明したが、これが透過型の空間光変調素子であっても、それに対応した光学系を構成することによって、本発明を適用できることは明らかである。
【０１１４】
図２７は透過型空間光変調素子を用いるときの光学系の一例を示す図である。
同図において符号８７は補助マイクロレンズ、９８は補助マイクロレンズを含む透過型空間光変調素子、Ｌは入射平行光、Ｌ’は出射平行光をそれぞれ示す。
補助マイクロレンズ８７は、図２６に示す空間光変調素子９０の基板９１の側に、凸レンズ面を外にして密着して設けられている。
図の左側から入射する入射平行光Ｌは、補助マイクロレンズ８７によってそれ自身の焦点位置に収束する。このとき、収束光は収束の途中で画素９２を過不足なく照射する関係になるよう設定されている。そして、補助マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズ９３の左側の焦点位置に一致するよう設定されている。
【０１１５】
このように設定すると、入射平行光は画素を照射した後、焦点位置で一旦収束するが、そのまま発散光となりマイクロレンズ９３から出射する。出射光束Ｌ’はマイクロレンズ９３の焦点位置からの発散光なので、出射後は平行光となる。
画素９１とマイクロレンズ９３の関係は図２６に示したように定められているので、画素９１の縮小像９７は図２６に示したのと同じ関係で、画素ピッチの２分の１の大きさに結像する。出射平行光Ｌ’は縮小像である画素像９７を丁度包含する光束になっている。
したがって、このあとに画素ずらし素子を置けば、スクリーン上で図３１に示したような縮小像が得られる。
【０１１６】
図２８は透過型空間光変調素子を単色の画像投影装置に適用した例を示す図である。この構成では、図２０等に示した直線偏光フィルタ７２や偏光ビームスプリッタ７３は不要になる。
フライアイレンズ６７、６８による照明分布均一化手段を経て平行光となった照明光は遮光部材６９を経由したのち透過型空間光変調素子９８の補助マイクロレンズ８７に入射する。照明光は所定の屈折を受け出射する。
透過型空間光変調素子９８から出た光束Ｌ’は画素ずらし素子７６に入射し、これまで説明してきたような画素ずらし処理を受けて、投影光学系７７に入射する。投影レンズの焦点合わせは、透過型空間光変調素子９８の出射側端面近傍にできる縮小された画素像９７が、スクリーン上に丁度拡大結像するように調節しておく。
【０１１７】
図２９は透過型空間光変調素子をカラー画像投影装置に適用した例を示す図である。
この構成では画像表示素子毎に対応する色別の照明光源が必要になる。色分解プリズム７４に対し、３方向から６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂの３原色の照明光源で照らされた透過型空間光変調素子９８は、色別情報で光束を変調する。縮小光学系で画素ピッチの整数分の１に縮小分離された画素情報を含む３色の光束は、色分解プリズム７４で合成され、カラー画像となって遮光部材６９を経由して画素ずらし素子７６に入射する。投影レンズ７７の作用は図２８に示した単色投影装置の場合と同様である。
【０１１８】
空間光変調素子が透過型になっても、画素ずらしの時点での像の流れを表示させないようにする課題は同じなので、遮光領域移動手段の設置位置に関しても、共通な構成要素に関連した配置に関しては、基本的に反射型の空間光変調素子において示した構成が適用できる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、画像表示装置の情報更新中は画像表示をしないようにすることができる。また、画素ずらしを行う装置においても、画素ずらし中の画像を表示しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の一例を示す概略図である。
【図２】画像領域の遮光を説明するための模式図である。
【図３】画像領域の遮光を説明するための模式図である。
【図４】画像領域の遮光を説明するための模式図である。
【図５】画像領域の遮光の別例を説明するための図である。
【図６】画像領域の遮光の別例を説明するための図である。
【図７】画像領域の遮光の別例（２段の並列更新の場合）を説明するための図である。
【図８】画像領域の遮光の別例（２段の並列更新の場合）を説明するための図である。
【図９】画像領域の遮光の他の例を説明するための図である。
【図１０】図９の例を説明するための図である。
【図１１】図９の例を説明するための図である。
【図１２】画像領域の遮光の他の例を説明するための図である。
【図１３】遮光マスク部の移動に伴う画素列の遮光の様子を示す図である。
【図１４】画像領域の遮光の他の例を説明するための図である。
【図１５】図１４の螺旋状の遮光マスク部による照明光束透過領域中の遮光状態を示す図である。
【図１６】照明光束透過領域を一時的に全部覆うことのできる遮光部材の構成を示す図である。
【図１７】画像領域の遮光の他の例を説明するための図である。
【図１８】画像領域の遮光の他の例を説明するための図である。
【図１９】この発明の情報表示装置の類似形態を説明するための図である。
【図２０】他の類似形態例を示す図である。
【図２１】他の類似形態例を説明するための図である。
【図２２】他の類似形態例を示す図である。
【図２３】他の類似形態例を示す図である。
【図２４】この発明の情報表示装置の実施の他の１形態を示す図である。
【図２５】他の類似形態例を示す一部省略図である。
【図２６】本発明に用いられる画素ずらし対応の空間光変調素子の構成を示す図である。
【図２７】透過型空間光変調素子を用いるときの光学系の一例を示す図である。
【図２８】透過型空間光変調素子を単色の画像投影装置に適用した例を示す図である。
【図２９】透過型空間光変調素子をカラー画像投影装置に適用した例を示す図である。
【図３０】空間光変調素子を使った画像表示装置の一例を示す図である。
【図３１】画素ずらしの一例を示す図である。
【図３２】行列状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
【図３３】ハニカム状に配列された空間光変調素子の一部を示す図である。
【図３４】画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の関係を示す模式図である。
【図３５】時刻Ｔ５〜Ｔ６の期間は全ての画素が照明されないように遮光する状態を示す図である。
【図３６】図３５の斜線領域も遮光した状態を示す図である。
【図３７】画素列の情報更新タイミングと、情報更新期間の、図３４とは異なる関係を示す模式図である。
【図３８】図３７において画素ずらし領域を遮光する状態を説明するための図である。
【図３９】情報更新中の画素がすべて遮光される状態を示す図である。
【符号の説明】
１１空間光変調素子
１２画素、画素列
１３遮光領域
３１、３２プリズム
４１回転プリズム
４２遮光マスク
５０遮光部材
５１遮光マスク部
５３照明光束透過領域
８０中継結像レンズ

Claims

独立に変調制御可能な複数の画素から構成され、各画素の画像信号が画素列単位あるいは画素行単位で線順次で更新される空間光変調素子の画像を表示する情報表示装置において、
少なくとも情報更新中の画素領域が表示されないように、該画素領域を帯状に遮光する遮光手段を有し、
前記遮光手段はライトバルブであって、少なくとも前記画素領域を遮光する遮光領域を、前記線順次の更新方向に、前記画素信号の線順次の更新のタイミングに従って移動させる遮光領域移動手段を有し、
光束の進行方向に向けて順に、照明光源、照明光の不要成分を除去するフィルタ、インテグレータ光学系から成る照明光学系を有し、
さらにその後段に偏光ビームスプリッタを配置し、該偏光ビームスプリッタと前記照明光源との間の光束中に直線偏光板を配置し、
該直線偏光板で直線偏光化された照明光は、前記偏光ビームスプリッタで反射され、
該偏光ビームスプリッタの後段に配置した色分解プリズムによりＲＧＢ成分に色分解され、
各色の照明光は該色分解プリズムの後段に近接配置された３枚の空間光変調素子を照明し、該３枚の空間光変調素子によって変調・反射され、
該各反射光は前記色分解プリズムで合成され、前記偏光ビームスプリッタを透過して投影光学系に至り、該投影光学系によって前記空間光変調素子の各画素が投影表示され、
前記ライトバルブは３枚で、前記３枚の空間光変調素子と前記色分解プリズムとの各間に、各空間光変調素子に近接して、それぞれ配置されることを特徴とする情報表示装置。