(57)【要約】【課題】表示パネルが線順次駆動の場合であっても、画面全体に亘って解像度の向上を図ることができる画像表示装置を提供する。【解決手段】本開示の画像表示装置は、表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、を備える。【選択図】  図１１
2020088772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、
第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、
表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、
を備える画像表示装置。
【請求項２】
第１の光学部は、光軸に平行な断面が楔形状である、少なくとも１つの楔板形状部材から成り、
第２の光学部は、板状部材から成る、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
制御部は、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする、
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
制御部は、表示素子からの光を第１の光学部により屈折させ、第１の光学部から第２の光学部へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域毎に変化させる、
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
第２の光学部は、第１の光学部の楔板形状部材と同じ傾斜の楔板形状部材から成る、
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子からの光路に対応する領域において、合算した厚みが同一である、
請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
第２の光学部は、第１の光学部によって光路の進行方向を変えられた光線の進行方向を元の光線の進行方向に戻す、
請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なる、
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項９】
第１の光学部及び第２の光学部は、楔板形状部材の楔断面の法線を軸とするＸ軸を中心に傾斜角が変化可能であり、Ｘ軸のチルト軸を含んでフレームに収納されており、
フレームは、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜角が変化可能である、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
Ｘ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっており、
Ｙ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一である、
請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
第２の光学部を経た光が入射される第３の光学部を更に備え、
第３の光学部は、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜可能な板状部材から成り、
第３の光学部のＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数は、第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化と同じである、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子に対して４５度傾いた軸を中心に傾斜角が変化可能である、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
表示素子の駆動方式は、線順次駆動方式である、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異ならせる方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸の方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化の周波数は、表示素子における画素書き換えの周波数以下である、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、
第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、
表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、
を備える画像表示装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像表示装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置の一例である投射型表示装置において、解像度の低い表示パネル（表示素子）の画像について、画素の投射位置を時分割でずらして（シフトして）表示させることにより、画像上で擬似的に解像度を向上させる、所謂、画素シフトの手法がある。この画素シフトは、表示パネルから投射レンズに至る光路中に配置された光路シフト装置において、光を屈折させることによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、表示パネル（表示素子）に相当する空間光変調素子と投射レンズとの間に平板プリズムを光軸法面と傾斜させて配置し、光軸の平行シフトを行うことで、画素シフトを実現する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９８８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載の従来技術では、表示パネルの駆動方式が線順次駆動方式の場合、線順次駆動の影響を受けて解像度が劣化する領域が発生する。具体的には、画面上ではフレーム切り替えに対する画素シフトのタイミングがずれているため（即ち、各フレームが本来表示される位置から大きく外れて表示させるため）、表示される画像も不明瞭となる。
【０００６】
換言すれば、特許文献１に記載の従来技術では、線順次駆動の表示パネルを用いた場合の画面内のシフトタイミングの差については考慮されておらず、線順次駆動の影響を受けることによって、画面全体に亘って解像度の向上を図ることができない。
【０００７】
本開示は、表示パネルが線順次駆動の場合であっても、画面全体に亘って解像度の向上を図ることができる画像表示装置、及び、当該画像表示装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、
第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、
表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、
を備える。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の画像表示装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の画像表示装置の一例である、３板式投射型表示装置の光学系の基本的な構成を示す概略構成図である。
【図２】図２Ａは、平行平板を用いる従来例に係る光路シフト装置の概略構成図であり、図２Ｂは、チルト前（破線）のサブフレームＡ、及び、チルト後（実線）のサブフレームＤの関係を示す図である。
【図３】図３Ａは、平行平板を用いる従来例におけるチルト角の変化の様子を示す図であり、図３Ｂは、線順次駆動の液晶パネルにおける画素書き換え、フレーム切り替え、及び、チルト角の関係を示す図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、従来例での画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図５】図５Ａは、従来例での画面中心におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図５Ｂは、従来例での画面中心におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を示す図である。
【図６】図６Ａは、元の画像信号（８Ｋ）に基づく画像を示す図であり、図６Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で完全２値シフトできた場合の画像（理想状態）を示す図であり、図６Ｃは、低解像度の表示素子で平行平板を用いてシフトした場合の画面中央の画像示す図であり、図６Ｄは、低解像度の表示素子で平行平板を用いてシフトした場合の画面上部／画面下部の画像示す図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、従来例での画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図８】図８Ａは、従来例での画面上部におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図８Ｂは、従来例での画面上部におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を示す図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、従来例での画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図１０】図１０Ａは、従来例での画面下部におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図１０Ｂは、従来例での画面下部におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１に係る光路シフト装置の概略斜視図である。
【図１２】図１２は、実施例１に係る光路シフト装置の概略側面図である。
【図１３】図１３は、第１の光学部から第２の光学部へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域毎で異なるように変化させる制御について説明する図である。
【図１４】図１４Ａは、第１の光学部及び第２の光学部のチルト角（傾斜角）の変化を示す波形図であり、図１４Ｂは、第１の光学部及び第２の光学部を通過後の画素シフト量（画素移動量）を示す波形図である。
【図１５】図１５は、時刻ｔ1〜ｔ5における画素シフト量（画素移動量）の変化を示す概略図である。
【図１６】図１６Ａは、実施例１に係る光路シフト装置におけるチルト角の変化の様子を示す図であり、図１６Ｂは、画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を示す図である。
【図１７】図１７Ａ及び図１７Ｂは、実施例１での画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、実施例１での画面中心におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図１８Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面中央の画像を示す図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、実施例１での画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２０】図２０Ａは、実施例１での画面上部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図２０Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面上部の画像を示す図である。
【図２１】図２１Ａ及び図２１Ｂは、実施例１での画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２２】図２２Ａは、実施例１での画面下部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図２２Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面上部の画像を示す図である。
【図２３】図２３Ａは、実施例２に係る光路シフト装置におけるチルト角の変化の様子を示す図であり、図２３Ｂは、画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２４】図２４Ａ及び図２４Ｂは、実施例２での画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２５】図２５Ａは、実施例２での画面中心におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図２５Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面中央の画像を示す図である。
【図２６】図２６Ａ及び図２６Ｂは、実施例１での画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２７】図２７Ａは、実施例２での画面上部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図２７Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面上部の画像を示す図である。
【図２８】図２８Ａ及び図２８Ｂは、実施例２での画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図２９】図２９Ａは、実施例２での画面下部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図２９Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面下部の画像を示す図である。
【図３０】図３０は、実施例３に係る光路シフト装置の概略斜視図である。
【図３１】図３１は、実施例３に係る光路シフト装置におけるチルト角の変化の様子を示す図である。
【図３２】図３２は、実施例４に係る光路シフト装置の概略斜視図である。
【図３３】図３３は、実施例４に係る光路シフト装置におけるチルト角の変化の様子を示す図である。
【図３４】図３４Ａは、実施例５に係る光路シフト装置におけるチルト角の変化の様子を示す図であり、図３４Ｂは、画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を示す図である。
【図３５】図３５Ａ及び図３５Ｂは、実施例５での画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図３６】図３６は、実施例５での画面中心におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を示す図である。
【図３７】図３７Ａは、元の画像信号（８Ｋ）に基づく画像を示す図であり、図３７Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で完全４値シフトできた場合の画像（理想状態）を示す図であり、図３７Ｃは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置を用いてシフトした場合の画面中央の画像を示す図である。
【図３８】図３８Ａ及び図３８Ｂは、実施例５での画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図３９】図３９Ａは、実施例５での画面上部におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図３９Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面上部の画像を示す図である。
【図４０】図４０Ａ及び図４０Ｂは、実施例５での画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を示す図である。
【図４１】図４１Ａは、実施例５での画面下部におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を示す図であり、図４１Ｂは、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置で光路シフトした場合の画面下部の画像を示す図である。
【図４２】図４２は、元の８Ｋ想定画像について、フレームの切り替えが、ＡＤＡＤＡＤ・・・の２ポジジョンシフトの場合の画像、及び、ＡＢＤＣＡＢＤＣ・・・の４ポジジョンシフトの場合の画像を示す図である。
【図４３】図４３Ａは、適用例１に係るレンズ交換式ミラーレス一眼タイプのデジタルスチルカメラの正面図であり、図４３Ｂは、デジタルスチルカメラの背面図である。
【図４４】図４４は、適用例２に係るヘッドマウントディスプレイを示す外観図である。
【図４５】図４５は、適用例３に係るヘッドアップディスプレイの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の画像表示装置及び電子機器、全般に関する説明
２．本開示の技術が適用される画像表示装置
２−１．投射型表示装置の構成例
２−２．画素シフトについて
３．本開示の実施形態
３−１．実施例１（第１，第２の光学部が共に楔板形状部材から成る例）
３−２．実施例２（実施例１の変形例：フレームの切り替え及びチルト変化の周波数を変更した例）
３−３．実施例３（第１，第２の光学部に加えて、第３の光学部を備える例）
３−４．実施例４（実施例１の変形例：第１，第２の光学部を、表示素子に対して４５度傾いた軸でチルトさせる例）
３−５．実施例５（実施例１の変形例：フレーム切り替えが４ポジションの例）
４．変形例
５．本開示の技術の適用例
５−１．適用例１（デジタルスチルカメラの例）
５−２．適用例２（ヘッドマウントディスプレイの例）
５−３．適用例３（ヘッドアップディスプレイの例）
６．本開示がとることができる構成
【００１２】
＜本開示の画像表示装置及び電子機器、全般に関する説明＞
本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、第１の光学部について、光軸に平行な断面が楔形状である、少なくとも１つの楔板形状部材から成り、第２の光学部について、板状部材から成る構成とすることができる。
【００１３】
上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、制御部について、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする構成とすることができる。また、制御部について、表示素子からの光を第１の光学部により屈折させ、第１の光学部から第２の光学部へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域毎に変化させる構成とすることができる。
【００１４】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、第２の光学部について、第１の光学部の楔板形状部材と同じ傾斜の楔板形状部材から成る構成とすることができる。そして、第１の光学部及び第２の光学部について、表示素子からの光路に対応する領域において、合算した厚みが同一である構成とすることができる。このとき、第２の光学部は、第１の光学部によって光路の進行方向を変えられた光線の進行方向を元の光線の進行方向に戻す作用をなす。
【００１５】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なる構成とすることができる。このとき、第１の光学部及び第２の光学部について、楔板形状部材の楔断面の法線を軸とするＸ軸を中心に傾斜角が変化可能であり、Ｘ軸のチルト軸を含んでフレームに収納されており、フレームついて、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜角が変化可能である構成とすることができる。また、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、Ｘ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっており、Ｙ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一である構成とすることができる。
【００１６】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、第２の光学部を経た光が入射される第３の光学部を更に備える構成とすることができる。このとき、第３の光学部について、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜可能な板状部材から成る構成とすることができる。また、第３の光学部のＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数ついて、第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化と同じである構成とすることができる。
【００１７】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、表示素子の駆動方式について、線順次駆動方式である構成とすることができる。このとき、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異ならせる方向について、線順次駆動方式の走査方向と同じである構成とすることができる。
【００１８】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の画像表示装置及び電子機器にあっては、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸の方向について、線順次駆動方式の走査方向と同じである構成とすることができる。また、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化の周波数について、表示素子における画素書き換えの周波数以下である構成とすることができる。
【００１９】
＜本開示の技術が適用される画像表示装置＞
最初に、本開示の技術が適用される画像表示装置、即ち、本開示の画像表示装置の概略について説明する。ここでは、本開示の画像表示装置として、３板式投射型表示装置（所謂、プロジェクタ）を例に挙げて説明する。
【００２０】
［投射型表示装置の構成例］
３板式投射型表示装置は、加法混色でカラー表示を行っており、光の三原色、即ち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれに液晶パネル（表示素子）を光変調手段（ライトバルブ）として用い、３枚の液晶パネルで各原色の画像を作成し、その後プリズムで画像を合成する。３板式投射型表示装置の光学系の基本的な構成の概略を図１に示す。
【００２１】
本例に係る３板式投射型表示装置１は、白色ランプ等の光源１１を有する。光源１１から発せられる白色光は、偏光変換素子１２でＰ偏光からＳ偏光に変換された後、フライアイレンズ１３で照明の均一化が図られてダイクロイックミラー１４に入射する。そして、特定の色成分、例えばＲ（赤色）の光成分のみがダイクロイックミラー１４を透過し、残りの色の光成分はダイクロイックミラー１４で反射される。ダイクロイックミラー１４を透過したＲの光成分は、ミラー１５で光路変更された後、レンズ１６Ｒを通してＲの液晶パネル１７Ｒに入射する。
【００２２】
ダイクロイックミラー１４で反射された光成分については、例えばＧ（緑色）の光成分がダイクロイックミラー１８で反射されるとともに、Ｂ（青色）の光成分が当該ダイクロイックミラー１８を透過する。ダイクロイックミラー１８で反射されたＧの光成分は、レンズ１６Ｇを通してＧの液晶パネル１７Ｇに入射する。ダイクロイックミラー１８を透過したＢの光成分は、レンズ１９を通過した後ミラー２０で光路変更され、更にレンズ２１を通過した後ミラー２２で光路変更され、レンズ１６Ｂを通してＢの液晶パネル１７Ｂに入射する。
【００２３】
尚、図１では図示を省略しているが、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの入射側及び出射側にはそれぞれ偏光板が配置される。周知の通り、入射側及び出射側の一対の偏光板を、偏光方向が互いに垂直（クロスニコル）になるように設置することでノーマリホワイトモードを設定でき、偏光方向が互いに平行（パラレルニコル）になるように設置することでノーマリブラックモードを設定できる。
【００２４】
液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂをそれぞれ通過したＲ，Ｇ，Ｂの各光成分は、クロスプリズム２３に入射し、当該クロスプリズム２３において合成される。そして、このクロスプリズム２３で合成された光は、光路シフト装置２４を経て投射レンズ２５に入射し、当該投射レンズ２４によってスクリーン（図示せず）上に投射される。
【００２５】
液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの表示方式としては、透過型及び反射型に大別される。そして、画素に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）に使われるシリコン材料として、透過型液晶パネルでは、アモルファスシリコン（非結晶半導体）やポリシリコン（多結晶半導体）が用いられることが多い。反射型液晶パネルでは、単結晶シリコンが用いられることが多い。以下では、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとして、簡易的に、透過型液晶パネルの場合を例示するが、透過型液晶パネルに限られるものではなく、反射型やＤＬＰ（登録商標）方式などの液晶パネルであってもよい。
【００２６】
上記の構成の投射型表示装置１において、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの表示制御や、光路シフト装置２４における画素シフトの制御などは、投射型表示装置１のシステム全体の制御を担う制御部２６によって行われる。本例に係る投射型表示装置１では、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの駆動方式として、線順次駆動方式が用いられることとする。ここで、「線順次駆動方式」とは、例えば、シリアル入力されるデジタル映像信号を直並列変換してラッチした後、デジタル−アナログ変換して、対応する信号線に一度に信号電圧として印加する駆動方式である。
【００２７】
［画素シフトについて］
光路シフト装置２４は、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから投射レンズ２５に至る光路中に配置され、クロスプリズム２３で合成された光を屈折させることによって画素シフトを実行する。光路シフト装置２４による画素シフトによれば、解像度の低い表示パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの画像について、画素の投射位置を時分割でずらして（シフトして）表示させることにより、画像上で擬似的に解像度を向上させることができる。
【００２８】
以下では、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂを総称して液晶パネル１７と記述する場合がある。
【００２９】
（従来例）
ここで、光路シフト装置２４として、平行平板を用いる従来例について説明する。平行平板２４１を用いる従来例では、図２Ａに示すように、表示素子である液晶パネル１７に対して４５度傾いたチルト軸２４２ａ，２４２ｂで平行平板２４１をチルト（揺動）させることにより、光を屈折させて画素シフトを実行することになる。図２Ａにおいて、中央の線Ｌａは、画面中央（画面中心）を通る線、上側の線Ｌｂは画面上部を通る線、下側の線Ｌｃは画面下側を通る線をそれぞれ表している。また、光軸方向をｘ方向とし、ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としている。チルト前（破線）の第１サブフレーム画像Ａ、及び、チルト後（実線）の第２サブフレーム画像Ｄの関係を図２Ｂに示す。
【００３０】
平行平板２４１を用いる従来例におけるチルト角の変化の様子を図３Ａに示し、線順次駆動の液晶パネル１７における画素書き換え、フレーム切り替え、及び、チルト角の関係を図３Ｂに示す。ここでは、正弦波６０Ｈｚ駆動の場合を例示している。駆動方式として線順次駆動方式を用いる液晶パネル１７の場合、線順次駆動の影響を受けて解像度が劣化する領域が発生する。
【００３１】
以下に、従来例における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係について、(1)画面中心の場合、(2)画面上部の場合、(3)画面下部の場合に場合分けして説明する。
【００３２】
(1)画面中心の場合
画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図４Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面中心におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を図５Ａに示し、画面中心におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を図５Ｂに示す。
【００３３】
元の画像信号（８Ｋ）に基づく画像を図６Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子（液晶パネル１７）で完全２値シフトできた場合の画像（理想状態）を図６Ｂに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で平行平板２４１を用いてシフトした場合の画面中央の画像を図６Ｃに示す。
【００３４】
図６Ｂの画像と図６Ｃの画像との対比から明らかなように、画面中央では、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングが合致しており、各フレームが本来表示される位置に近い位置に表示されているため、表示される画像に大きな問題は生じない。
【００３５】
(2)画面上部の場合
画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図７Ａ及び図７Ｂに示す。図７Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図７Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面上部におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を図８Ａに示し、画面上部におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を図８Ｂに示す。
【００３６】
低解像度（４Ｋ）の表示素子で平行平板を用いてシフトした場合の画面上部の画像を図６Ｄに示す。図６Ｂの画像と図６Ｄの画像との対比から明らかなように、画面上部では、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングがずれており、各フレームが本来表示される位置から大きく外れて表示されているため、表示される画像も不鮮明となる。
【００３７】
(3)画面下部の場合
画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図９Ａ及び図９Ｂに示す。図９Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図９Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面下部におけるサブフレームＡの表示時の画素中心軌跡を図１０Ａに示し、画面下部におけるサブフレームＤの表示時の画素中心軌跡を図１０Ｂに示す。
【００３８】
低解像度（４Ｋ）の表示素子で平行平板２４１を用いてシフトした場合の画面下部の画像も、基本的に、図６Ｄに示す画面上部の画像と同じである。すなわち、画面下部では、画面上部と同様に、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングがずれており、各フレームが本来表示される位置から大きく外れて表示されているため、表示される画像も不鮮明となる。
【００３９】
上述したように、平行平板２４１を用いる従来例では、駆動方式として線順次駆動方式を用いる液晶パネル１７の場合、画面上部及び画面下部で、１／４ピッチシフト時に別のサブフレームの画像が混在するため解像度が低下し、表示される画像が不鮮明となる。
【００４０】
＜本開示の実施形態＞
本開示の実施形態では、表示素子（表示パネル）の駆動方式が線順次駆動方式の場合であっても、画素シフトの手法を用いて、画面全体に亘って解像度の向上を図ることができるようにすることを目的とする。この目的を達成するために、本実施形態では、表示素子からの光路に配置され、光路の進行方向を変化させる光路シフト装置が、表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、及び、第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部を備える。
【００４１】
そして、表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させる光路シフトのタイミングを複数の領域によって異なる状態にする。これにより、第１サブフレーム画像及び第２サブフレーム画像のクロストークが発生しないように、画面内における画素シフトのタイミングを調整することができるため、画面全体において解像度の向上を図ることができる。
【００４２】
以下に、画素シフトの手法を用いて、画面全体に亘って解像度の向上を図るための本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００４３】
［実施例１］
実施例１は、第１，第２の光学部が共に、光軸に平行な断面が楔形状である楔板形状部材から成る例である。実施例１に係る光路シフト装置の概略斜視図を図１１に示し、実施例１に係る光路シフト装置の概略側面図を図１２に示す。
【００４４】
実施例１に係る光路シフト装置２４は、第１の光学部３１及び第２の光学部３２を備えている。第１の光学部３１は、表示素子である液晶パネル１７と第２の光学部３２との間に配置され、液晶パネル１７からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる。第１の光学部３１で屈折された光は、第２の光学部３２に入射される。
【００４５】
第１の光学部３１は、光軸に平行な断面が楔形状である、少なくとも１つの楔板形状部材から成る。第２の光学部３２は、例えば、第１の光学部３１の楔板形状部材と同じ傾斜の楔板形状部材から成り、第１の光学部３１とは上下反転されて配置された構成となっている。第１の光学部３１及び第２の光学部３２は、例えば２〜１ｍｍ程度の厚さを有する。尚、ここでは、第２の光学部３２として、楔板形状部材を用いるとしているが、楔板形状部材に限られるものではなく、板状部材であればよい。
【００４６】
第１の光学部３１及び第２の光学部３２は、側壁に設けられたチルト軸３４，３５を軸として、不図示のアクチュエータによる駆動の下に、Ｘ軸を中心に揺動（チルト）可能な構成となっている。第１の光学部３１及び第２の光学部３２は、Ｘ軸のチルト軸３４，３５ごと矩形状のフレーム３３に収納されている。第１の光学部３１及び第２の光学部３２を収納したフレーム３３は、上下の壁に設けられたチルト軸３６ａ，３６ｂを軸として、不図示のアクチュエータによる駆動の下に、Ｙ軸を中心に揺動（チルト）可能な構成となっている。
【００４７】
ここで、第１の光学部３１及び第２の光学部３２の揺動の中心軸であるＸ軸は、第１の光学部３１及び第２の光学部３２の楔断面の法線を軸としている。また、フレーム３３の揺動の中心軸であるＹ軸は、第１の光学部３１及び第２の光学部３２における厚みが均一となる断面の法線を軸としている。そして、Ｙ軸の方向（揺動方向）は線順次駆動方式の走査方向と同じである。
【００４８】
第１の光学部３１及び第２の光学部３２のチルト軸３４，３５のアクチュエータの駆動制御、及び、フレーム３３のチルト軸３６ａ，３６ｂのアクチュエータの駆動制御、具体的には、第１の光学部３１及び第２の光学部３２の傾斜角（チルト角）の制御は、図１に示す制御部２６による制御の下に実行される。そして、制御部２６は、液晶パネル１７の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、光軸に対する第１の光学部３１及び第２の光学部３２の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路シフトのタイミング（即ち、光路の進行方向を変化させるタイミング）を複数の領域によって異なる状態にする。
【００４９】
ここでは、第１の光学部３１及び第２の光学部３２が共に楔板形状部材から成る場合について説明しているが、第２の光学部３２が楔板形状部材でなくとも、具体的には、第２の光学部３２が板状部材から成る場合でも、光路シフトのタイミングをずらす制御を行うことができる。
【００５０】
以下に、制御部２６による制御、即ち、光軸に対する第１の光学部３１及び第２の光学部３２の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路シフトのタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御について具体的に説明する。
【００５１】
制御部２６は、表示素子（即ち、液晶パネル１７）からの光を、少なくとも１つの楔板形状部材から成る第１の光学部３１により屈折させ、図１３に示すように、第１の光学部３１から第２の光学部３２へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域（例えば、画面上部／画面中心／画面下部）毎で異なるように変化させる制御を行う。この制御部２６による制御により、光軸に平行な方向への光路シフトのタイミングを複数の領域によって異なる状態にすることができる。
【００５２】
第１の光学部３１及び第２の光学部３２の傾斜角（以下、「チルト角」と記述する場合がある）の変化の波形図を図１４Ａに示し、第１の光学部３１及び第２の光学部３２を通過後の画素シフト量（画素移動量）の波形図を図１４Ｂに示す。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、第１の光学部３１については「楔板Ａ」と記述し、第２の光学部３２については「楔板Ｂ」と記述している。この点については、第１の光学部３１及び第２の光学部３２に関する後述する図においても同様である。
【００５３】
図１４Ａに示すように、光軸に対する第１の光学部３１及び第２の光学部３２のチルト角（傾斜角）の周期的変化において、周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なる制御が行われる。ここで、「周波数が同一」とは、厳密に周波数が同一である場合の他、実質的に周波数が同一である場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００５４】
図１４Ａ及び図１４Ｂの時刻ｔ1〜ｔ5における画素シフト量（画素移動量）の変化の概略図を図１５に示す。図１５において、白抜きの矢印の長さは、画素シフト量の大きさに対応している。図１５の概略図から明らかなように、第２の光学部３２を経た光線の進行方向は、当該第２の光学部３２の作用により、第１の光学部３１に入射する光線（元の光線）の進行方向に戻されている。
【００５５】
上述したように、実施例１に係る光路シフト装置２４によれば、第１の光学部３１から第２の光学部３２へ到達するまでの距離が周期的に画面上部／画面中心（画面中央）／画面下部毎で異なるように変化させることで、光軸に平行な方向への光路シフトのタイミングを表示領域によって異なる状態にすることができる。
【００５６】
第１の光学部３１及び第２の光学部３２が共に楔板形状部材から成る実施例１に係る光路シフト装置２４において、第１の光学部３１及び第２の光学部３２は、液晶パネル１７からの光路に対応する領域において、合算した厚みが同一となるように構成されている。ここで、「厚みが同一」とは、厳密に厚みが同一である場合の他、実質的に厚みが同一である場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００５７】
上記の構成の実施例１に係る光路シフト装置２４において、第１の光学部３１は、液晶パネル１７からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる作用をなす。また、第２の光学部３２は、第１の光学部３１によって光路シフト（光路変化）された光線の進行方向を、元の光線（即ち、第１の光学部３１に入射する光線）の進行方向に戻す作用をなす（図１５参照）。
【００５８】
実施例１に係る光路シフト装置２４におけるチルト角の変化の様子を図１６Ａに示し、線順次駆動の液晶パネル１７における画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を図１６Ｂに示す。ここでは、フレーム切り替えを、第１サブフレーム画像Ａ及び第２サブフレーム画像Ｄについて、ＡＤＡＤＡＤ・・・の順に２ポジジョンの切り替えとしている。この２ポジジョンのフレーム切り替えについては、周知の信号処理技術によって実現することができる。後述する実施例においても同様である。ここでは、正弦波６０Ｈｚ駆動の場合を例示している。
【００５９】
ここで、楔板形状部材から成る第１の光学部３１及び第２の光学部３２の光軸に対する傾斜角の周期的変化において、楔断面の法線を軸とするＸ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっている。また、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一となっている。
【００６０】
光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異ならせる方向は、図１６Ｂに示すように、例えば、画面上部／画面中央／画面下部という具合に、線順次駆動方式の走査方向と同じである。また、光軸に対する第１の光学部３１及び第２の光学部３２の傾斜角の周期的変化の周波数は、液晶パネル１７における画素書き換えの周波数以下である。後述する実施例においても同様である。
【００６１】
以下に、実施例１に係る光路シフト装置２４における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係について、(1)画面中心の場合、(2)画面上部の場合、(3)画面下部の場合に場合分けして説明する。
【００６２】
(1)画面中心の場合
画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。図１７Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図１７Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面中心におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図１８Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面中央の画像を図１８Ｂに示す。
【００６３】
実施例１に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面中央では、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングが合致しており、各フレームが本来表示される位置に近い位置に表示されているため、図１８Ｂに示すように、表示される画像に大きな問題は生じない。
【００６４】
(2)画面上部の場合
画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図１９Ａ及び図１９Ｂに示す。図１９Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図１９Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面上部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図２０Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面上部の画像を図２０Ｂに示す。
【００６５】
実施例１に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部では、画面上においてフレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが少なくなっているため、図２０Ｂに示すように、表示される画像も改善される。
【００６６】
(3)画面下部の場合
画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。図２１Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図２１Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面下部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図２２Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例１に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面下部の画像を図２２Ｂに示す。
【００６７】
実施例１に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部と同様に、画面下部でも、フレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが少なくなっているため、図２２Ｂに示すように、表示される画像も改善される。
【００６８】
［実施例２］
実施例２は、実施例１の変形例であり、フレームの切り替え及びチルト変化の周波数を変更した例である。実施例１では、フレームの切り替えを、ＡＤＡＤＡＤ・・・の順に行っているのに対し、実施例２では、ＡＤＤＡＡＤＤ・・・の順に行うようにする。また、実施例２では、チルト変化（画素シフト）の周波数について、実施例１の場合と異なっており、例えば、実施例１の場合の１／２、即ち、フレーム周波数×１／２である。
【００６９】
実施例２に係る光路シフト装置２４におけるチルト角の変化の様子を図２３Ａに示し、線順次駆動の液晶パネル１７における画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を図２３Ｂに示す。
【００７０】
実施例２の場合にも、楔板形状部材から成る第１の光学部３１及び第２の光学部３２の光軸に対する傾斜角の周期的変化において、楔断面の法線を軸とするＸ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっている。また、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一となっている。
【００７１】
以下に、実施例２に係る光路シフト装置２４における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係について、(1)画面中心の場合、(2)画面上部の場合、(3)画面下部の場合に場合分けして説明する。
【００７２】
(1)画面中心の場合
画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図２４Ａ及び図２４Ｂに示す。図２４Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図２４Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面中心におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図２５Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面中央の画像を図２５Ｂに示す。
【００７３】
実施例２に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面中央では、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングが合致しており、各フレームが本来表示される位置に近い位置に表示されているため、図２５Ｂに示すように、表示される画像に大きな問題は生じない。
【００７４】
(2)画面上部の場合
画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図２６Ａ及び図２６Ｂに示す。図２６Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図２６Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面上部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図２７Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面上部の画像を図２７Ｂに示す。
【００７５】
実施例２に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部では、画面上においてフレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなっているため、図２７Ｂに示すように、表示される画像も改善される。
【００７６】
(3)画面下部の場合
画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図２８Ａ及び図２８Ｂに示す。図２８Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図２８Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面下部におけるサブフレームＡ／Ｄの表示時の画素中心軌跡を図２９Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例２に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面下部の画像を図２９Ｂに示す。
【００７７】
実施例２に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部と同様に、画面下部でも、フレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなっているため、図２９Ｂに示すように、表示される画像も改善される。
【００７８】
［実施例３］
実施例３は、第１の光学部３１及び第２の光学部３２に加えて、第３の光学部３７を備える例である。実施例３に係る光路シフト装置の概略斜視図を図３０に示す。
【００７９】
実施例３に係る光路シフト装置２４は、第１の光学部３１及び第２の光学部３２に加えて、第３の光学部３７を備えている。第１の光学部３１及び第２の光学部３２は楔板形状部材から成り、実施例１の場合と同様に、Ｘ軸のチルト軸３４，３５を軸として揺動（チルト）可能な構成となっている。第３の光学部３７は、平行平板から成り、Ｙ軸のチルト軸３６を軸として揺動（チルト）可能な構成となっている。
【００８０】
実施例３に係る光路シフト装置２４では、フレームの切り替えに関して、実施例２の場合と同様に、ＡＤＤＡＡＤＤ・・・の順に行うようにする。また、チルト変化の周波数についても、実施例２の場合と同様である。また、チルト変化の周波数チルト変化の周波数についても、実施例２の場合と同様（例えば、実施例１の場合の１／２程度）である。実施例３に係る光路シフト装置２４におけるチルト角の変化の様子を図３１に示す。
【００８１】
実施例３の場合、実施例２の場合と光路長が異なるため、図２３Ａと図３１との対比から明らかなように、チルト角変化におけるＹ軸の振幅については実施例２の場合よりも大きくなる。作用、効果については、実施例２の場合と同じである。すなわち、画面上部／画面下部において、フレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなるため、表示される画像の改善を図ることができる。
【００８２】
［実施例４］
実施例４は、実施例１の変形例であり、第１の光学部３１及び第２の光学部３２を、表示素子に対して４５度傾いた軸でチルト（揺動）させる例である。実施例４に係る光路シフト装置の概略斜視図を図３２に示す。
【００８３】
実施例２及び実施例３では、Ｘ軸：２軸、Ｙ軸：１軸の３軸揺動（チルト）であったのに対して、実施例４では、表示素子（液晶パネル１７）に対して４５度傾いたチルト軸３８ａ，３８ｂ、及び、チルト軸３９ａ，３９ｂの２揺動（チルト）となっている。実施例４に係る光路シフト装置２４におけるチルト角の変化の様子を図３３に示す。
【００８４】
この表示素子に対して４５度傾いたチルト軸による２揺動の実施例４の場合にも、基本的に、３軸揺動の実施例２及び実施例３の場合と同等の作用、効果を得ることができる。すなわち、画面上部／画面下部において、フレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなるため、表示される画像の改善を図ることができる。
【００８５】
［実施例５］
実施例５は、実施例１の変形例であり、フレーム切り替えが４ポジションの例である。実施例５に係る光路シフト装置の構成は、基本的に、実施例１に係る光路シフト装置の構成と同じであり、Ｘ軸：２軸、Ｙ軸：１軸の３軸揺動となっている。実施例１では、フレームの切り替えが、ＡＤＡＤＡＤ・・・の２ポジジョンの切り替えであったのに対して、実施例５では、ＡＢＤＣＡＢＤＣ・・・の４ポジジョンの切り替えとなっている。この４ポジジョンのフレーム切り替えについては、周知の信号処理技術によって実現することができる。
【００８６】
また、光軸に対する第１の光学部３１及び第２の光学部３２のチルト角（傾斜角）の周期的変化において、Ｙ軸チルトの位相が実施例１の場合と異なっている。実施例５に係る光路シフト装置２４におけるチルト角の変化の様子を図３４Ａに示し、線順次駆動の液晶パネル１７における画素書き換え、及び、フレーム切り替えの関係を図３４Ｂに示す。
【００８７】
以下に、実施例５に係る光路シフト装置２４における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係について、(1)画面中心の場合、(2)画面上部の場合、(3)画面下部の場合に場合分けして説明する。
【００８８】
(1)画面中心の場合
画面中心における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図３５Ａ及び図３５Ｂに示す。図３５Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図３５Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面中心におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を図３６に示す。
【００８９】
元の画像信号（８Ｋ）に基づく画像を図３７Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子（液晶パネル１７）で完全４値シフトできた場合の画像（理想状態）を図３７Ｂに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置を用いてシフトした場合の画面中央の画像を図３７Ｃに示す。
【００９０】
実施例５に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面中央では、フレーム切り替えに対するシフトのタイミングが合致しており、各フレームが本来表示される位置に近い位置に表示されているため、図３７Ｃに示すように、表示される画像の解像度の向上を図ることができる。
【００９１】
(2)画面上部の場合
画面上部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図３８Ａ及び図３８Ｂに示す。図３８Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図３８Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面上部におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を図３９Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面上部の画像を図３９Ｂに示す。
【００９２】
実施例５に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部では、画面上においてフレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなっているため、図３９Ｂに示すように、表示される画像の解像度の向上を図ることができる。
【００９３】
(3)画面下部の場合
画面下部における光路シフト変化及びフレーム切り替えの関係を図４０Ａ及び図４０Ｂに示す。図４０Ａは、ｘ方向画素移動量（μｍ）を表し、図４０Ｂは、ｙ方向画素移動量（μｍ）を表している。また、画面下部におけるサブフレームＡ／Ｂ／Ｄ／Ｃの表示時の画素中心軌跡を図４１Ａに示し、低解像度（４Ｋ）の表示素子で、実施例５に係る光路シフト装置２４で光路シフトした場合の画面下部の画像を図４１Ｂに示す。
【００９４】
実施例５に係る光路シフト装置２４での光路シフトにおいて、画面上部と同様に、画面下部でも、フレーム切り替えに対する光路シフトのタイミングずれが改善され、各フレームが本来表示される位置から大きく外れる度合いが更に少なくなっているため、図４１Ｂに示すように、表示される画像の解像度の向上を図ることができる。
【００９５】
元の８Ｋ想定画像について、フレームの切り替えが、ＡＤＡＤＡＤ・・・の２ポジジョンシフトの場合（実施例１乃至実施例４）の画像、及び、ＡＢＤＣＡＢＤＣ・・・の４ポジジョンシフトの場合（実施例５）の画像を図４２に示す。
【００９６】
図４２において、上段の左端の画像が、元の８Ｋ想定画像である。そして、図４２の上段に、２ポジジョンシフトの場合の４Ｋ（左上）の画像、４Ｋ（右下）の画像、及び、これらを合算した画像を左から順に図示している。また、図４２の下段に、４ポジジョンシフトの場合の４Ｋ（左上）の画像、４Ｋ（右上）、４Ｋ（左下）の画像、４Ｋ（右下）、及び、これらを合算した画像を左から順に図示している。
【００９７】
＜変形例＞
以上、本開示の技術について、好ましい実施形態に基づき説明したが、本開示の技術は当該実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態において説明した表示装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、上記の実施形態では、透過型液晶パネルに適用する場合を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、透過型液晶パネルへの適用に限られるものではなく、反射型液晶パネルやＤＬＰ（登録商標）液晶パネルなどにも適用することができる。
【００９８】
そして、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、及び、ＤＬＰ（登録商標）液晶パネルのいずれにおいても、画素シフト（フレーム切り替え）について、２ポジジョンシフトとすることができし、４ポジジョンシフトとすることができる。また、２ポジジョンシフト及び４ポジジョンシフトのいずれの場合にも、画素シフトの周波数について、フレーム周波数×１とすることができるし、フレーム周波数×１／２とすることができる。また、揺動軸（チルト軸）に関して、楔板形状部材の２つのＸ軸及びフレーム３３のＹ軸の組み合わせ、楔板形状部材の２つのＸ軸及び平行平板３７のＹ軸の組み合わせ、及び、楔板形状部材の２つの４５度軸の組み合わせに対して、実施例１乃至実施例５の技術を適宜組み合わせることができる。
【００９９】
＜本開示の技術の適用例＞
上記の実施形態では、本開示の技術が適用される画像表示装置として、投射型表示装置を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、投射型表示装置への適用に限られるものではなく、投射型表示装置以外の種々の電子機器に適用することができる。以下に、本開示の技術の他の電子機器への適用例について例示する。
【０１００】
［適用例１］
適用例１は、本開示の技術をレンズ交換式ミラーレス一眼タイプのデジタルスチルカメラに適用する例である。適用例１に係るレンズ交換式ミラーレス一眼タイプのデジタルスチルカメラの正面図を図４３Ａに示し、当該デジタルスチルカメラの背面図を図４３Ｂに示す。
【０１０１】
レンズ交換式ミラーレス一眼タイプのデジタルスチルカメラ１００は、例えば、カメラ本体部（カメラボディ）３１１の正面右側に交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）１１２を有し、正面左側に撮影者が把持するためのグリップ部１１３を有している。そして、カメラ本体部１１１の背面略中央にはモニタ１１４が設けられている。モニタ１１４の上部には、ビューファインダ（接眼窓）１１５が設けられている。撮影者は、ビューファインダ１１５を覗くことによって、撮影レンズユニット１１２によって導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことが可能である。
【０１０２】
上記の構成のレンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルスチルカメラ１００において、接眼レンズと表示素子との間に配置されるビューファインダ１１５として、本開示の画像表示装置を用いることができる。すなわち、本適用例に係るレンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラ１００は、そのビューファインダ１１５として本開示の画像表示装置を用いることによって作製される。
【０１０３】
［適用例２］
適用例２は、本開示の技術をヘッドマウントディスプレイに適用する例である。適用例２に係るヘッドマウントディスプレイ（アイウェア型ディスプレイ）の外観図を図４４に示す。
【０１０４】
適用例２に係るヘッドマウントディスプレイ２００は、本体部２０１、アーム部２０２及び鏡筒２０３を有する透過式ヘッドマウントディスプレイ構成となっている。本体部２０１は、アーム部２０２及び眼鏡２１０と接続されている。具体的には、本体部２０１の長辺方向の端部はアーム部２０２に取り付けられている。また、本体部２０１の側面の一方側は、接続部材（図示せず）を介して眼鏡２１０に連結されている。尚、本体部２０１は、直接的に人体の頭部に装着されてもよい。
【０１０５】
本体部２０１は、ヘッドマウントディスプレイ２００の動作を制御するための制御基板や表示部を内蔵している。アーム部２０２は、本体部２０１と鏡筒２０３とを連結させることで、本体部２０１に対して鏡筒２０３を支える。具体的には、アーム部２０２は、本体部２０１の端部及び鏡筒２０３の端部と結合されることで、本体部２０１に対して鏡筒２０３を固定する。また、アーム部２０２は、本体部２０１から鏡筒２０３に提供される画像に係るデータを通信するための信号線を内蔵している。
【０１０６】
鏡筒２０３は、本体部２０１からアーム部２０２を経由して提供される画像光を、眼鏡３００のレンズ３１０を透して、ヘッドマウントディスプレイ２００を装着するユーザの目に向かって投射する。
【０１０７】
上述したように、虚像表示面と表示素子との間に配置されるヘッドマウントディスプレイ（アイウェア型ディスプレイ）２００として、本開示の画像表示装置を用いることができる。すなわち、本適用例に係るヘッドマウントディスプレイ２００は、本開示の画像表示装置を用いることによって作製される。
【０１０８】
［適用例３］
適用例３は、本開示の技術をヘッドアップディスプレイに適用する例である。適用例３に係るヘッドアップディスプレイの概略構成図を図４５に示す。
【０１０９】
適用例３に係るヘッドアップディスプレイ４００は、車両５００に搭載されて用いられる。ヘッドアップディスプレイ４００は、インストルメントパネル５１０の内側に配置されており、インストルメントパネル５１０の内側からフロントウインドシールド５２０に向けて、例えば、運転を支援するための各種の情報が含まれた画像を投影する。
【０１１０】
これにより、運転者６００には、その投影された画像が、フロントウインドシールド５２０の向こう側の虚像表示面に表示されているように認識される。そして、運転者６００は、前方の状況に重ねてその画像を目視することで、視線を動かすことなく、当該画像から、運転を支援するための各種の情報を得ることができる。
【０１１１】
上述したように、虚像表示面と表示素子との間に配置されるヘッドアップディスプレイ４００として、本開示の画像表示装置を用いることができる。すなわち、本適用例に係るヘッドアップディスプレイ４００は、本開示の画像表示装置を用いることによって作製される。
【０１１２】
＜本開示がとることができる構成＞
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
【０１１３】
≪Ａ．画像表示装置≫
［Ａ−１］表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、
第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、
表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、
を備える画像表示装置。
［Ａ−２］第１の光学部は、光軸に平行な断面が楔形状である、少なくとも１つの楔板形状部材から成り、
第２の光学部は、板状部材から成る、
上記［Ａ−１］に記載の画像表示装置。
［Ａ−３］制御部は、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする、
上記［Ａ−２］に記載の画像表示装置。
［Ａ−４］制御部は、表示素子からの光を第１の光学部により屈折させ、第１の光学部から第２の光学部へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域毎に変化させる、
上記［Ａ−３］に記載の画像表示装置。
［Ａ−５］第２の光学部は、第１の光学部の楔板形状部材と同じ傾斜の楔板形状部材から成る、
上記［Ａ−２］に記載の画像表示装置。
［Ａ−６］第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子からの光路に対応する領域において、合算した厚みが同一である、
上記［Ａ−５］に記載の画像表示装置。
［Ａ−７］第２の光学部は、第１の光学部によって光路の進行方向を変えられた光線の進行方向を元の光線の進行方向に戻す、
上記［Ａ−６］に記載の画像表示装置。
［Ａ−８］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なる、
上記［Ａ−３］乃至上記［Ａ−７］のいずれかに記載の画像表示装置。
［Ａ−９］第１の光学部及び第２の光学部は、楔板形状部材の楔断面の法線を軸とするＸ軸を中心に傾斜角が変化可能であり、Ｘ軸のチルト軸を含んでフレームに収納されており、
フレームは、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜角が変化可能である、
上記［Ａ−８］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１０］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
Ｘ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっており、
Ｙ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一である、
上記［Ａ−９］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１１］第２の光学部を経た光が入射される第３の光学部を更に備え、
第３の光学部は、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜可能な板状部材から成り、
第３の光学部のＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数は、第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化と同じである、
上記［Ａ−８］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１２］第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子に対して４５度傾いた軸を中心に傾斜角が変化可能である、
上記［Ａ−８］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１３］表示素子の駆動方式は、線順次駆動方式である、
上記［Ａ−１］乃至上記［Ａ−１２］のいずれかに記載の画像表示装置。
［Ａ−１４］光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異ならせる方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
上記［Ａ−１３］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１５］楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸の方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
上記［Ａ−１３］又は上記［Ａ−１４］に記載の画像表示装置。
［Ａ−１６］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化の周波数は、表示素子における画素書き換えの周波数以下である、
上記［Ａ−８］乃至上記［Ａ−１５］のいずれかに記載の画像表示装置。
【０１１４】
≪Ｂ．電子機器≫
［Ｂ−１］表示素子からの光を屈折させることにより光路の進行方向を変化させる第１の光学部、
第１の光学部で屈折された光が入射される第２の光学部、及び、
表示素子の表示領域を走査方向に複数の領域に分割したとき、複数の領域に対応して、第１の光学部と第２の光学部との間の距離を制御することにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする制御部、
を備える画像表示装置を有する電子機器。
［Ｂ−２］第１の光学部は、光軸に平行な断面が楔形状である、少なくとも１つの楔板形状部材から成り、
第２の光学部は、板状部材から成る、
上記［Ｂ−１］に記載の電子機器。
［Ｂ−３］制御部は、光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角を周期的に変化させることにより、光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異なる状態にする、
上記［Ｂ−２］に記載の電子機器。
［Ｂ−４］制御部は、表示素子からの光を第１の光学部により屈折させ、第１の光学部から第２の光学部へ到達するまでの距離が周期的に複数の領域毎に変化させる、
上記［Ｂ−３］に記載の電子機器。
［Ｂ−５］第２の光学部は、第１の光学部の楔板形状部材と同じ傾斜の楔板形状部材から成る、
上記［Ｂ−２］に記載の電子機器。
［Ｂ−６］第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子からの光路に対応する領域において、合算した厚みが同一である、
上記［Ｂ−５］に記載の電子機器。
［Ｂ−７］第２の光学部は、第１の光学部によって光路の進行方向を変えられた光線の進行方向を元の光線の進行方向に戻す、
上記［Ｂ−６］に記載の電子機器。
［Ｂ−８］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なる、
上記［Ｂ−３］乃至上記［Ｂ−７］のいずれかに記載の電子機器。
［Ｂ−９］第１の光学部及び第２の光学部は、楔板形状部材の楔断面の法線を軸とするＸ軸を中心に傾斜角が変化可能であり、Ｘ軸のチルト軸を含んでフレームに収納されており、
フレームは、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜角が変化可能である、
上記［Ｂ−８］に記載の電子機器。
［Ｂ−１０］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化において、
Ｘ軸における傾斜角の周期的変化の周波数が同一で、かつ、周期的変化の位相が異なっており、
Ｙ軸における傾斜角の周期的変化の周波数及び周期的変化の位相が同一である、
上記［Ｂ−９］に記載の電子機器。
［Ｂ−１１］第２の光学部を経た光が入射される第３の光学部を更に備え、
第３の光学部は、楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸を中心に傾斜可能な板状部材から成り、
第３の光学部のＹ軸における傾斜角の周期的変化の周波数は、第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化と同じである、
上記［Ｂ−８］に記載の電子機器。
［Ｂ−１２］第１の光学部及び第２の光学部は、表示素子に対して４５度傾いた軸を中心に傾斜角が変化可能である、
上記［Ｂ−８］に記載の電子機器。
［Ｂ−１３］表示素子の駆動方式は、線順次駆動方式である、
上記［Ｂ−１］乃至上記［Ｂ−１２］のいずれかに記載の電子機器。
［Ｂ−１４］光路の進行方向を変化させるタイミングを複数の領域によって異ならせる方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
上記［Ｂ−１３］に記載の電子機器。
［Ｂ−１５］楔板形状部材における厚みが均一となる断面の法線を軸とするＹ軸の方向は、線順次駆動方式の走査方向と同じである、
上記［Ｂ−１３］又は上記［Ｂ−１４］に記載の電子機器。
［Ｂ−１６］光軸に対する第１の光学部及び第２の光学部の傾斜角の周期的変化の周波数は、表示素子における画素書き換えの周波数以下である、
上記［Ｂ−８］乃至上記［Ｂ−１５］のいずれかに記載の電子機器。
【符号の説明】
【０１１５】
１・・・３板式投射型表示装置（本開示の画像表示装置の一例）、１１・・・光源、１２・・・偏光変換素子、１３・・・フライアイレンズ、１４，１８・・・ダイクロイックミラー、１５，２０，２２・・・ミラー、１７（１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ）・・・液晶パネル、２３・・・クロスプリズム、２４・・・光路シフト装置、２５・・・投射レンズ、２６・・・制御部、３１・・・第１の光学部、３２・・・第２の光学部、３３・・・フレーム、３４，３５・・・Ｘ軸のチルト軸、３６，３６ａ，３６ｂ・・・Ｙ軸のチルト軸、３７・・・第３の光学部、３７・・・平行平板、３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂ・・・４５度傾斜のチルト軸
【図１】
2020088772.tif 000003
【図２】
2020088772.tif 000004
【図３】
2020088772.tif 000005
【図４】
2020088772.tif 000006
【図５】
2020088772.tif 000007
【図６】
2020088772.tif 000008
【図７】
2020088772.tif 000009
【図８】
2020088772.tif 000010
【図９】
2020088772.tif 000011
【図１０】
2020088772.tif 000012
【図１１】
2020088772.tif 000013
【図１２】
2020088772.tif 000014
【図１３】
2020088772.tif 000015
【図１４】
2020088772.tif 000016
【図１５】
2020088772.tif 000017
【図１６】
2020088772.tif 000018
【図１７】
2020088772.tif 000019
【図１８】
2020088772.tif 000020
【図１９】
2020088772.tif 000021
【図２０】
2020088772.tif 000022
【図２１】
2020088772.tif 000023
【図２２】
2020088772.tif 000024
【図２３】
2020088772.tif 000025
【図２４】
2020088772.tif 000026
【図２５】
2020088772.tif 000027
【図２６】
2020088772.tif 000028
【図２７】
2020088772.tif 000029
【図２８】
2020088772.tif 000030
【図２９】
2020088772.tif 000031
【図３０】
2020088772.tif 000032
【図３１】
2020088772.tif 000033
【図３２】
2020088772.tif 000034
【図３３】
2020088772.tif 000035
【図３４】
2020088772.tif 000036
【図３５】
2020088772.tif 000037
【図３６】
2020088772.tif 000038
【図３７】
2020088772.tif 000039
【図３８】
2020088772.tif 000040
【図３９】
2020088772.tif 000041
【図４０】
2020088772.tif 000042
【図４１】
2020088772.tif 000043
【図４２】
2020088772.tif 000044
【図４３】
2020088772.tif 000045
【図４４】
2020088772.tif 000046
【図４５】
2020088772.tif 000047