JP5772091B2 - Pixel shift display device, pixel shift display method, and projection display device including pixel shift display device - Google Patents
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Description
本発明は、高精細な画像を表示するための画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、及び画素ずらし表示装置を備える投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a pixel shift display device for displaying a high-definition image, a pixel shift display method, and a projection display device including the pixel shift display device.
高精細な画像を表示する方式の一つとして、画素ずらし表示方式が知られている。この方式では、画像が更新する度に、投影面(表示面)での画像を交互に所定の距離だけずらして表示することで、一画像を構成する画素数で、それ以上の画素数からなる高精細な映像を視覚的に得ることが出来る。 As one of methods for displaying a high-definition image, a pixel shift display method is known. In this method, each time an image is updated, the image on the projection surface (display surface) is alternately shifted by a predetermined distance and displayed, so that the number of pixels constituting one image is larger than that. High definition video can be obtained visually.
ところが、この方式を液晶表示素子に適用した場合、液晶表示素子の応答特性が不足しているために、画像の更新タイミングにおいて更新前の画像と更新後の画像とが重なる、所謂クロストークが生じる。例えば、60Hz映像信号を画素ずらし表示する場合、液晶駆動は120Hzとなるため、画素表示期間は約8.4msとなり、交互に所定の距離だけずらされた2枚の異なる画像を約8.4msずつ時間順次に表示する必要がある。一方、液晶表示素子の応答特性の指標である立上り時間及び立下り時間は、ネマチック液晶の場合で、約4msである。すなわち、8.4msの表示期間のうち、4msの期間クロストークが発生する可能性を有する。その結果、ずらさない画像の各画素と、ずらした画像の各画素同士が繋がって見える現象が起こり、画像間の分離特性の低下や解像度の劣化が生じて、画素ずらしの本来の目的である高精細表示の障害になる。 However, when this method is applied to a liquid crystal display element, since the response characteristics of the liquid crystal display element are insufficient, so-called crosstalk occurs in which the image before update and the image after update overlap at the image update timing. . For example, when a 60 Hz video signal is displayed with a pixel shift, since the liquid crystal drive is 120 Hz, the pixel display period is about 8.4 ms, and two different images alternately shifted by a predetermined distance are about 8.4 ms each. It is necessary to display in time sequence. On the other hand, the rise time and fall time, which are indicators of the response characteristics of the liquid crystal display element, are about 4 ms in the case of nematic liquid crystal. That is, there is a possibility that crosstalk will occur for a period of 4 ms in the display period of 8.4 ms. As a result, a phenomenon occurs in which each pixel of the image that is not shifted and each pixel of the shifted image appear to be connected to each other, resulting in a decrease in separation characteristics between images and deterioration in resolution, which is the original purpose of pixel shifting. It becomes an obstacle to fine display.
このような問題に対して、特開2005−57457号公報(特許文献1)はクロストークを抑制する手法を提案している。この手法では、画像の更新期間で照明光を遮光する制御を行うことで、クロストークを排除している。この制御には、光インテグレータ出力光の遮光手段として機械的なシャッタが使用されている。 With respect to such a problem, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-57457 (Patent Document 1) proposes a technique for suppressing crosstalk. In this method, crosstalk is eliminated by controlling the illumination light to be blocked during the image update period. In this control, a mechanical shutter is used as a light shielding means for the light output from the optical integrator.
機械的なシャッタを用いる特許文献1の構成では、表示装置内に熱的な対策も考慮した広い空間を確保する必要があり、必然的に装置が大型化し、製造コストが増加してしまう。
In the configuration of
このような問題を鑑み、本発明は、製造コストを削減でき、簡素な構造でクロストークによる影響を視認させない画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、及び画素ずらし表示装置を備える投射型表示装置の提供を目的とする。 In view of such a problem, the present invention is a pixel-shifted display device, a pixel-shifted display method, and a projection-type display device including a pixel-shifted display device that can reduce manufacturing costs and have a simple structure that does not visually recognize the influence of crosstalk. For the purpose of provision.
本発明の第1の態様は画素ずらし表示装置であって、表示画像の強度に応じて、光を偏光変調して射出する液晶表示素子と、前記表示画像の切り替えの開始に応じて、前記液晶表示素子からの光の偏光方向をその光軸の周りで90°ずつ変化させる第1の偏光変換素子と、前記第1の偏光変換素子からの光をその偏光方向に応じて射出時の光路をずらす複屈折素子と、前記表示画像の切り替えの完了に応じて、前記複屈折素子からの光の偏光方向をその光軸の周りで、第1の偏光変換素子が設定した偏光方向から90°ずつ変化させる第2の偏光変換素子と、前記第2の偏光変換素子からの光に対して、その偏光方向が、前記第1の偏光変換素子で設定可能な2つの偏光方向のうち、一方の偏光方向の光のみを射出する偏光素子と、前記偏光素子からの光を投影面に向かって拡大投影する投影光学系とを備えることを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a pixel-shifted display device, in which a liquid crystal display element that emits light by polarization-modulating light according to the intensity of a display image, and the liquid crystal according to the start of switching of the display image A first polarization conversion element that changes the polarization direction of light from the display element by 90 ° around the optical axis, and an optical path at the time of emission of light from the first polarization conversion element according to the polarization direction The birefringence element to be shifted and the polarization direction of the light from the birefringence element in 90 ° increments around the optical axis from the polarization direction set by the first polarization conversion element in response to completion of switching of the display image The polarization direction of the second polarization conversion element to be changed and the light from the second polarization conversion element is one of the two polarization directions that can be set by the first polarization conversion element. A polarizing element that emits only light in a direction, and the polarizing element And a projection optical system for enlarging and projecting light from the child toward the projection surface.
前記偏光素子の入射面は、前記入射面から反射した光が再び前記入射面に入射しないように、前記第2の偏光変換素子からの光の進行方向に対して、傾斜していることが好ましい。 The incident surface of the polarizing element is preferably inclined with respect to the traveling direction of the light from the second polarization conversion element so that the light reflected from the incident surface does not enter the incident surface again. .
前記偏光素子はワイヤグリッドであることが好ましい。 The polarizing element is preferably a wire grid.
本発明の第2の態様は、表示画像の強度に応じて、光を偏光変調して射出し、第1の偏光方向回転として、前記表示画像の切り替えの開始に応じて、前記光の偏光方向をその光軸の周りで90°ずつ変化させ、複屈折素子を用いて前記光の光路をその偏光方向に応じてずらし、光路をずらした前記光に対して、その偏光方向が、前記第1の偏光方向回転によって設定可能な2つの偏光方向のうち、一方の偏光方向の光のみを射出し、前記射出した光を投影面に向かって拡大投影する画素ずらし表示方法であって、第2の偏光方向回転として、前記表示画像の切り替えの完了に応じて、光路をずらした前記光の偏光方向をその光軸の周りで、前記第1の偏光方向回転によって設定した偏光方向から90°ずつ変化させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, light is polarization-modulated and emitted according to the intensity of the display image, and as the first polarization direction rotation, the polarization direction of the light according to the start of switching of the display image Is changed by 90 ° around the optical axis, the optical path of the light is shifted according to the polarization direction using a birefringence element, and the polarization direction of the light with the shifted optical path is the first direction. A pixel-shifted display method of emitting only light in one of the two polarization directions that can be set by rotating the polarization direction of the image, and enlarging and projecting the emitted light toward the projection plane, As the polarization direction rotation, in accordance with the completion of switching of the display image, the polarization direction of the light whose optical path is shifted is changed by 90 ° around the optical axis from the polarization direction set by the first polarization direction rotation. It is characterized by making it.
本発明の第3の態様は、上記第1の態様に係る画素ずらし表示装置を備える投射型表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a projection display device including the pixel shift display device according to the first aspect.
本発明によれば、表示画像の更新毎に、投影面への画像の投影が中止されるため、投影面は所謂黒表示となる。そのため、視聴者に対して、映像上における更新時のクロストークの影響を視認させることがなく、高精細な映像を提供できる。また、上記の画素ずらし表示装置は簡単な構成であるため、それを用いた投射型表示装置を低コストで提供できる。 According to the present invention, every time the display image is updated, the projection of the image onto the projection surface is stopped, so that the projection surface is a so-called black display. Therefore, it is possible to provide a high-definition video without making the viewer visually recognize the influence of crosstalk at the time of update on the video. In addition, since the pixel shift display device has a simple configuration, a projection display device using the pixel shift display device can be provided at low cost.
本発明の一実施形態に係る画素ずらし表示装置について図面を参照して説明する。本実施形態の画素ずらし表示装置は、図1に示す例えばプロジェクタなどの投射型表示装置30に搭載される。
A pixel shift display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pixel-shifted display device of this embodiment is mounted on a
図1は本実施形態の画素ずらし表示装置1を搭載した投射型表示装置30の概略構成図である。この投射型表示装置30の例において、画素ずらし表示装置1は個別の光路から入射する赤、緑、青の3つの光を1本の光路に射出する色合成プリズム(クロスダイクロイックプリズム)18の光出口側に設けられる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
図1に示すように、投射型表示装置30は、光源11と、光源11からの光が進行する側に設けられたインテグレータ12及び偏光合成素子13と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
光源11は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。光源11から発した白色光は、直進または回転放物面を有するリフレクタ11aにより反射されて、インテグレータ12に概略平行光として入射する。
As the light source 11, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or the like is used. The white light emitted from the light source 11 is reflected by the
インテグレータ12は、第1のインテグレータ12a及び第2のインテグレータ12bから構成され、入射した白色光の強度を空間的に均一化させる。偏光合成素子13は、短冊状に並列に配列されて平板状に構成された複数の偏光ビームスプリッタと位相差板からなる光学素子であり、ランダムに偏光している入射した光の偏光方向を一定の偏光方向に揃えて射出させる。本実施形態では、偏光合成素子13は入射したランダムなに偏光をP波に変換する。別の形態として、偏光合成素子13が入射光をS波に揃え、その後、ローテータ(図示せず)等を用いてS波をP波に変換してもよい。
The
投射型表示装置30は、更に、クロス型ダイクロイックミラー14を備える。クロス型ダイクロイックミラー14は、偏光合成素子13からの白色光を、青色の成分を含む光Bと、黄色の成分を含む光Yに分離し、それぞれを別の光路に射出する。
The
クロス型ダイクロイックミラー14を経た青色の光Bは、ダイクロイックミラー15による反射を経て、偏光ビームスプリッタ(PBS)としてのワイヤグリッド16に入射する。なお、ダイクロイックミラー15はアルミ蒸着膜等で形成された周知のミラーでもよい。ワイヤグリッド16はP波を透過しS波を反射させる。クロス型ダイクロイックミラー14からの光BはP波なので、ワイヤグリッド16を透過し、青色用液晶表示素子17に入射する。青色用液晶表示素子17は、入射した光Bの偏光成分(即ちP波成分)を表示画像の青色成分の強度に応じてS波に変調しつつ、この入射光をワイヤグリッド16に向けて反射する。青色用液晶表示素子17からの反射光は、ワイヤグリッド16にてS波成分のみが反射されて色合成プリズム18に入射する。
The blue light B that has passed through the cross-type
一方、クロス型ダイクロイックミラー14を経た黄色の光Yは、ダイクロイックミラー19を経て、更にダイクロイックミラー20に入射する。なお、ダイクロイックミラー19はアルミ蒸着膜等で形成された周知のミラーでもよい。
On the other hand, the yellow light Y that has passed through the cross-type
ダイクロイックミラー20では黄色の光Yが緑色の光Gと赤色の光Rとに分離され、緑色の光Gは反射し、赤色の光Rは透過する。その後の光G及び光Rの光路上には、図1に示すように、PBSとしてのワイヤグリッド21及び緑色用液晶表示素子22、PBSとしてのワイヤグリッド23及び赤色用液晶表示素子24がそれぞれ設置されており、これらの機能は、光Bに対して用いたワイヤグリッド16及び青色用液晶表示素子17と同様である。従って、緑色の光Gについては、緑色用液晶表示素子22による偏光変調によって得られたS波成分のみが色合成プリズム18に入射し、赤色の光Rについては、赤色用液晶表示素子24による偏光変調によって得られたS波成分のみが色合成プリズム18に入射することになる。
In the
なお、色合成プリズム18に至るまでの各光学素子の選定、及び配置は図1に限定されず、適宜変更可能である。また、液晶表示素子17、22、24は、何れも反射型に限られず、透過型でもよい。
The selection and arrangement of each optical element up to the
色合成プリズム18は、各側面及び背面から入射された光B、G、Rを合成し、その光を前面から射出させる。色合成プリズム18から射出された光は、画素ずらし表示装置1の画素ずらしユニット2を経て、投影光学系としての投影レンズ7に入射する。投影レンズ7は、入射された照明光を、図示しないスクリーンに向けて投影し、結像させ、画像表示を行う。
The
図2は、画素ずらし表示装置1の概略構成図である。画素ずらし表示装置1は、上述の液晶表示素子17、22、24と、光学素子の集合体である画素ずらしユニット2と、偏光制御ドライバ8と、シャッタ制御ドライバ9とを備える。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the pixel
画素ずらしユニット2は、1/2波長板31と、偏光角回転素子(第1の偏光変換素子)3と、偏光角回転素子3の後段に設けられる複屈折素子4と、複屈折素子4の後段に設けられるシャッタ素子(第2の偏光変換素子)5と、シャッタ素子5の後段に設けられる偏光子(偏光板)6とを備える。各光学素子3、4、5、6は積層構造として構成してもよく、透明ガラス等により形成された部材によって支持された構成でもよい。色合成プリズム18からの光は偏光角回転素子3から入射し、偏光素子6から射出して、投影光学系としての投影レンズ7に入射する。
The
1/2波長板31は、入射するS波の光の偏光方向を45°回転させるために、1/2波長板31の光軸(進相軸または遅相軸)Tを入射光(S波)の偏光方向に対して光の進行方向(即ち光軸)の周りで22.5°傾けて設置される。1/2波長板31を射出した光は、図3のように、光の進行方向から見て入射光の偏光方向に対し、右45°に偏光している。
The half-
偏光角回転素子3は、入射光の偏光角(偏光方向)をその光軸の周りで90°回転させることにより、右45°方向の偏光を左45°方向の偏光に変換する。以下の説明の便宜上、右45°方向の偏光をR波と、左45°方向の偏光をL波と称する。この変換は、液晶表示素子17、22、24における表示画像の更新の度に、偏光制御ドライバ8の出力電圧(出力信号)に基づいて実施される。本実施形態ではこのような旋光機能を持つ光学素子として、例えばネマチック液晶などにより構成された透過型の液晶パネルが用いられる。
The polarization
複屈折素子4は、複屈折を生じる物質(例えば水晶)で形成された光学素子であり、入射するR波、L波の偏光方向に応じて射出時の光路をずらす。また、複屈折素子4は、光ローパスフィルタ(OLPF)でもある。液晶表示素子17、22、24の画素ピッチをGとすると、本実施形態の複屈折素子4は、R波とL波での光路間シフト量が約(√2/2)Gとなるように形成されている。
The
シャッタ素子5は、偏光角回転素子3と同様の構成であり、シャッタ制御ドライバ9による印加電圧に応じて入射光の偏光角を、その光軸の周りで90°回転させることにより、R波をL波に(又はL波をR波に)変換する。
The
偏光子6は、偏光角回転素子3によって設定される2つの偏光方向の光のうち、一方の偏光方向の光のみを選択して射出し、他方の偏光方向の光を破棄する。偏光素子6は透過型、反射型の何れでもよい。本実施形態の偏光素子6は、例えばワイヤグリッドであり、R波のみを通過させ、且つ、L波を遮断するように配置している。
The
投影レンズ5は偏光子6からの光を投影面28向かって拡大投影する。投影レンズ5は既知のレンズを用いて構成されたものでよい。そのため、詳細な説明は割愛する。
The
本実施形態の画素ずらし表示装置1の動作について説明する。
The operation of the pixel
図3は画素ずらし表示装置1の動作を説明するための模式図であり、図4は、この動作を時系列で示したタイミングチャートである。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the pixel
本実施形態では、1フレームの画像(元画像と称する)から、或いは前後する複数フレームの元画像から、1枚の元画像の表示期間内に、画素ずらしを行わない画像と画素ずらしを行う画像の2枚の画像(以下、これらをサブフレーム画像と称する)を生成する。また、これらのサブフレーム画像は投射型表示装置で生成せず、外部から投射型表示装置に供給する構成としてもよい。例えば図4に示すように、時刻t0から時刻t4までの期間に元画像Aの表示が割り当てられ、時刻t4から時刻t8までは元画像Bの表示が割り当てられている。従って、この例では、元画像Aの期間内に、画素ずらしを行わないサブフレーム画像A(1)が最初に投影面に投影され、その次に画素ずらしを行うサブフレーム画像A(2)が投影される。その後、元画像Bの表示期間内に、画素ずらしを行わないサブフレーム画像B(1)が投影され、その次に画素ずらしを行うサブフレーム画像B(2)が投影される。以後、このようなサブフレーム画像の更新・表示が繰り返される。 In the present embodiment, from one frame image (referred to as an original image) or from a plurality of frames before and after an original image, an image in which pixel shifting is not performed and an image in which pixel shifting is performed within the display period of one original image. Are generated (hereinafter referred to as sub-frame images). Moreover, it is good also as a structure which is not produced | generated by a projection type display apparatus and these subframe images are supplied to a projection type display apparatus from the outside. For example, as shown in FIG. 4, display of the original image A is assigned during a period from time t0 to time t4, and display of the original image B is assigned from time t4 to time t8. Therefore, in this example, within the period of the original image A, the sub-frame image A (1) that is not subjected to pixel shifting is first projected on the projection plane, and then the sub-frame image A (2) that is subjected to pixel shifting is then displayed. Projected. Thereafter, within the display period of the original image B, the subframe image B (1) without pixel shift is projected, and then the subframe image B (2) with pixel shift is projected. Thereafter, such update / display of the sub-frame image is repeated.
この一連の画像表示について詳細に説明する。まず、時刻t0において、サブフレーム画像A(1)が投影面28に投影開始されたとする。画像表示光27は元来、液晶表示素子17(22、24)によって偏光変調され、ワイヤグリッド16(21、23)を反射した光である。従って、この光はS波に偏光しており、図3に示すように、1/2波長板31の出口では右45°傾いた状態で偏光角回転素子3に入射している。
This series of image display will be described in detail. First, it is assumed that the projection of the sub-frame image A (1) on the
時刻t0において、偏光制御ドライバ8の出力は電圧ロー状態(オフ)である。従って、偏光角回転素子3では画像表示光27の偏光方向は回転せず、偏光角回転素子3をそのまま透過し、複屈折素子4に入射する。複屈折素子4ではこの偏光状態(即ちR波)に応じた屈折が起こる。画像表示光27は複屈折素子4による屈折を受けた後、さらに直進して、シャッタ素子5に入射する。
At time t0, the output of the
時刻t0において、シャッタ制御ドライバ9の出力は電圧ハイ状態(オン)である。従って、シャッタ素子5においても偏光方向は回転し、R波の画像表示光27はシャッタ素子5を透過してL波となる。換言すれば、シャッタ素子5はR波の光をL波に変換させる(これを便宜上、R‐L変換と称する)。シャッタ素子5を透過した画像表示光27は、その後、偏光子6に入射する。上述の通り、本実施形態の偏光子6はR波を透過するように配置されているので、画像表示光27は偏光子6を透過できない。その結果、投影面28にはサブフレーム画像A(1)が投影されない。液晶表示素子17、22、24の応答特性が原因にて、サブフレーム画像A(1)の立ち上がり時点で、両画像上での同位置の画素の軌跡重なり(クロストーク)が時刻t0から時刻t1までの期間生じるが、その間は画像が表示されない。
At time t0, the output of the shutter control driver 9 is in a voltage high state (on). Accordingly, the polarization direction of the
時刻t1では、シャッタ制御ドライバ9の出力を電圧ロー状態(オフ)とする。R波の画像表示光27はシャッタ素子5を透過してもR波のままである。(これを便宜上、R‐R変換と称する)。シャッタ素子5を透過した画像表示光27は、その後、偏光子6に入射する。上述の通り、本実施形態の偏光子6はR波を透過するように配置されているので、画像表示光27は偏光子6を透過できる。
At time t1, the output of the shutter control driver 9 is set to a voltage low state (off). The R-wave
次に、サブフレーム画像A(2)の表示を考える。本実施形態において、サブフレーム画像A(2)は、画素ずらしを行った上で投影面に投影させる。従って、理想的には、時刻t2にサブフレーム画像A(2)の画像表示光27をL波に変換し、複屈折素子4において光路を約(√2/2)Gだけシフトさせ、その後、再び画像表示光27をR波に変換すればよい。ところが、液晶表示素子17、22、24の応答特性が原因にて、サブフレーム画像A(2)の立ち上がり時点で、両画像上での同位置の画素の軌跡重なり(クロストーク)が生じる。そこで、クロストークが発生している期間中は投影面28への投影を停止して、このクロストークを視覚的に排除する。
Next, consider the display of the subframe image A (2). In the present embodiment, the sub-frame image A (2) is projected onto the projection plane after pixel shifting. Therefore, ideally, the
具体的には次の処理を行う。液晶表示素子17、22、24がサブフレーム画像A(2)の表示を開始する時刻t2には偏光制御ドライバ8の出力を電圧ハイ状態(オン)とする。従って、偏光角回転素子3では画像表示光27の偏光方向が回転し、複屈折素子4に入射する。複屈折素子4ではこの偏光状態(即ちL波)に応じた屈折が起こる。画像表示光27は複屈折素子4による屈折を受けて光路が約(√2/2)Gだけシフトされ、さらに直進して、シャッタ素子5に入射する。
Specifically, the following processing is performed. At time t2 when the liquid
シャッタ制御ドライバ9の出力は電圧ロー状態(オフ)のままにしておく。すると、シャッタ素子5は画像表示光27の偏光方向(L波)をそのまま保つ(便宜上、L‐L変換と称する)。L波である画像表示光27は偏光子6によって進行が遮断されるので、その結果、投影面28へのサブフレーム画像A(2)の投影が停止する。
The output of the shutter control driver 9 is left in the voltage low state (off). Then, the
その後、クロストークが消滅する(即ち、液晶表示素子17、22、24での表示画像がサブフレーム画像A(1)からサブフレーム画像A(2)に完全に切り替わる)時刻をt3とすると、時刻t3にて、シャッタ制御ドライバ9を電圧ロー状態(オフ)から電圧ハイ状態(オン)に切り替える。従って、シャッタ素子5は偏光方向の回転操作を実行する(これを便宜上L‐R変換と称する)。R波になった画像表示光27は偏光素子6を透過できる。その結果、複屈折素子4による画素ずらしが行われた状態で、サブフレーム画像A(2)が投影面28に投影される。
Thereafter, when the time when the crosstalk disappears (that is, the display image on the liquid
サブフレーム画像A(2)からサブフレーム画像B(1)へ切り替える場合にも、時刻t0から時刻t1までの操作と同様の操作を行う。即ち、液晶表示素子17、22、24がサブフレーム画像A(2)の表示を開始する時刻をt4、クロストークが消滅する時刻をt5とすると、時刻t4から時刻t5までの期間はシャッタ制御ドライバ9の出力を電圧ハイ状態(オン)に保ち、時刻t5にシャッタ制御ドライバ9の出力を電圧ハイ状態(オン)から電圧ロー状態(オフ)に切り替える。時刻t4から時刻t5までの期間は、シャッタ素子5の透過光はL波のままで偏光子6によって遮断される。次に、時刻t5においてL波からR波への回転操作が開始されるので、R波の画像表示光27はそのままシャッタ素子5を透過し、偏光子6によって遮断されない。結果的に、投影面28へのサブフレーム画像A(2)の投影が開始される。つまり、時刻t4から時刻t5までの期間における偏光角回転素子3及びシャッタ素子5の状態は、時刻t0から時刻t1までの期間における状態と同一である。
When switching from the subframe image A (2) to the subframe image B (1), the same operation as the operation from the time t0 to the time t1 is performed. That is, assuming that the time when the liquid
また、時刻t6から時刻t8の期間では、時刻t2からt4の期間と同様の動作を繰り返す。 In the period from time t6 to time t8, the same operation as in the period from time t2 to t4 is repeated.
以上の動作によって、サブフレーム画像の投影が切り替わる時点で、その投影が一端停止される。従って、この間に生じる画像のクロストークを視聴者は視認することがなく、高精細な画素ずらし画像を表示することが可能になる。 With the above operation, when the projection of the sub-frame image is switched, the projection is temporarily stopped. Accordingly, it is possible for the viewer to display a high-definition pixel-shifted image without visually recognizing the crosstalk of the image generated during this time.
なお、上述した画素ずらし表示装置1の偏光素子6は、図5に示すようにシャッタ素子5からの光の進行方向に対して、所定の角度θだけ傾けて配置することが好ましい。
Note that the
偏光素子6の入射面を光の進行方向に対して垂直に配置した場合、この入射面によって反射した不要な光(P波)が、これまでの光路を逆行することで、偏光素子6への再入射を繰り返す可能性がある。この場合、この不要光は偏光角回転素子3等によって、S波の成分を有するので、この成分の光が偏光素子6を透過するとゴースト像が発生してしまう。
When the incident surface of the
そこで、偏光素子6の入射面で反射した光が、再びこの入射面に入射しないように、シャッタ素子5からの光の進行方向に対して角度θに傾ける。これによって、図6(a)〜6(c)に示すように、青、緑、赤の各色の不要光29の、偏光素子6への再入射を防止し、ゴースト像の発生を抑制する。
Therefore, the light reflected by the incident surface of the
この場合、偏光素子6としてワイヤグリッドを用いるのが更に好適である。ワイヤグリッドは、一般的に、光の入射角に対する偏光特性の依存性が低く、傾斜させてもP波の遮断特性を維持しやすい。更に、吸収型の偏光素子と比較して、不要光の吸収で生じる発熱も抑制することができる。
In this case, it is more preferable to use a wire grid as the
なお、偏光素子6の傾斜角θは、画素ずらしユニット2を搭載する画像表示装置内の光学系の配置により適宜変更され、本実施形態に適用される画像表示装置の光学系は各図に示したものに限られない。
Note that the inclination angle θ of the
このように、本実施形態の画素ずらし表示装置及び画素ずらし表示方法によれば、表示画像の更新毎に、投影面への画像の投影が中止されるため、投影面は所謂黒表示となる。そのため、視聴者に対して、画像の更新時のクロストークによる影響を視認させることがなく、高精細な映像を提供できる。また、上述の通り、本実施形態の画素ずらし表示装置は簡単な構成であるため、低コストで提供できる。 As described above, according to the pixel-shifted display device and the pixel-shifted display method of this embodiment, the projection of the image onto the projection plane is stopped every time the display image is updated, so that the projection plane is a so-called black display. Therefore, it is possible to provide a high-definition video without causing the viewer to visually recognize the influence of crosstalk when updating the image. Further, as described above, the pixel-shifted display device according to the present embodiment has a simple configuration and can be provided at a low cost.
さらに、画素ずらしユニットにおいて偏光素子を傾けて配置した場合は、反射した不要光の偏光素子への再入射を抑制できるので、ゴースト像を抑制して画素表示の信頼性を向上させることが可能である。 Furthermore, when the polarizing element is tilted in the pixel shifting unit, it is possible to suppress the re-incident reflected light from entering the polarizing element, so it is possible to suppress the ghost image and improve the reliability of pixel display. is there.
1…画素ずらし表示装置、2…画素ずらしユニット、3…偏光角回転素子(第1の偏光変換素子)、4…複屈折素子、5…シャッタ素子(第2の偏光変換素子)、6…偏光子、7…投影レンズ(投影光学系)、8…偏光制御ドライバ、9…シャッタ制御ドライバ、11…光源、12…インテグレータ、13…偏光合成素子、14…クロス型ダイクロイックミラー、15、19、20…ダイクロイックミラー、18…色合成プリズム、16、21、23…ワイヤグリッド、17、22、24…液晶表示素子、29…不要光、30…投射型表示装置、31…1/2波長板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記表示画像の切り替えの開始に応じて、前記液晶表示素子からの光の偏光方向をその光軸の周りで90°ずつ変化させる第1の偏光変換素子と、
前記第1の偏光変換素子からの光をその偏光方向に応じて射出時の光路をずらす複屈折素子と、
前記表示画像の切り替えの完了に応じて、前記複屈折素子からの光の偏光方向をその光軸の周りで、第1の偏光変換素子が設定した偏光方向から90°ずつ変化させる第2の偏光変換素子と、
前記第2の偏光変換素子からの光に対して、その偏光方向が、前記第1の偏光変換素子で設定可能な2つの偏光方向のうち、一方の偏光方向の光のみを射出する偏光素子と、
前記偏光素子からの光を投影面に向かって拡大投影する投影光学系と
を備えることを特徴とする画素ずらし表示装置。 A liquid crystal display element that emits light after polarization modulation according to the intensity of the display image;
A first polarization conversion element that changes a polarization direction of light from the liquid crystal display element by 90 ° around its optical axis in response to the start of switching of the display image;
A birefringent element that shifts an optical path at the time of emission of light from the first polarization conversion element according to the polarization direction;
Second polarization that changes the polarization direction of light from the birefringent element by 90 ° around the optical axis from the polarization direction set by the first polarization conversion element in response to completion of switching of the display image. A conversion element;
A polarization element that emits only light in one of the two polarization directions that can be set by the first polarization conversion element with respect to the light from the second polarization conversion element; ,
A pixel shift display device comprising: a projection optical system that enlarges and projects light from the polarizing element toward a projection plane.
複屈折素子を用いて前記光の光路をその偏光方向に応じてずらし、
光路をずらした前記光に対して、その偏光方向が、前記第1の偏光方向回転によって設定可能な2つの偏光方向のうち、一方の偏光方向の光のみを射出し、
前記射出した光を投影面に向かって拡大投影する画素ずらし表示方法であって、
第2の偏光方向回転として、前記表示画像の切り替えの完了に応じて、光路をずらした前記光の偏光方向をその光軸の周りで、前記第1の偏光方向回転によって設定した偏光方向から90°ずつ変化させることを特徴とする画素ずらし表示方法。 Depending on the intensity of the display image, the light is polarized and emitted, and as the first polarization direction rotation, the polarization direction of the light is 90 ° around its optical axis in response to the start of switching of the display image. Change
Using a birefringent element, the optical path of the light is shifted according to the polarization direction,
With respect to the light whose optical path is shifted, the polarization direction of the light is emitted only in one of the two polarization directions that can be set by rotating the first polarization direction.
A pixel shifted display method for enlarging and projecting the emitted light toward a projection plane,
As the second polarization direction rotation, the polarization direction of the light whose optical path is shifted in response to the completion of switching of the display image is changed from the polarization direction set by the first polarization direction rotation around the optical axis. A pixel-shifted display method characterized by changing in degrees.
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