(57)【要約】【課題】表示素子の応答特性に起因するウォブリング効果の低減を有効に改善し、高解像度の画像を表示できる画像表示装置を提供する。【解決手段】複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する表示素子１と、この表示素子１に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段１１と、この画像表示制御手段１１による画像の切り替えに同期して、前記表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段2,3,12とを有する画像表示装置において、表示素子１の応答特性に応じて前記光軸を振動させるよう振動手段2,3,12を構成する。【選択図】図２
2007199726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する表示素子と、この表示素子に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段と、この画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、前記表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段とを有する画像表示装置において、
前記表示素子の応答特性に応じて前記光軸を振動させるよう前記振動手段を構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記振動手段は、偏光変換素子と、この偏光変換素子を前記表示素子の応答特性に応じて駆動する駆動手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する表示素子と、この表示素子に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段と、この画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、前記表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段とを有する画像表示装置において、
前記画像表示制御手段は、前記表示素子の表示画素に印加する映像信号の極性を、二回の切り替え毎に反転する極性反転手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
それぞれ複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する左右の表示素子と、これら左右の表示素子の各々に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる左右の画像表示制御手段と、これら左右の画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、対応する表示素子の表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる左右の振動手段とを有する画像表示装置において、
前記左右の振動手段を、光軸の振動方向が異なるよう構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像表示装置において、
前記左右の振動手段によるそれぞれの光軸の振動方向が、左右対称であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウォブリングによる画素ずらしを行って画像を表示する画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示装置として、離散的な画素配列を有する表示素子と観察位置との間の光路中に、表示素子から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段を配置し、表示素子の同一画素に奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像を順次書き込んで表示すると共に、そのフィールドに同期して振動手段により表示素子からの光の光軸を所定の方向に振動させて、すなわち表示素子の表示面をウォブリングして、奇数フィールドと偶数フィールドとの画像を空間的に分離し、これにより表示面の画素のないブラックマトリックスの部分に等価的に画素を表示させるようにして、解像度の向上を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２２は、かかる従来の画像表示装置の構成を示すものである。この画像表示装置は、バックライト１ａおよびカラー液晶表示素子１ｂを有する表示素子としてのカラー液晶パネル（以下、カラーＬＣＤと称する）１と、その前面側に順次配置した振動手段を構成する偏光変換素子２および複屈折板３とを有する。カラーＬＣＤ１は、例えば、走査線数がＮＴＳＣの１／２で、図２３に部分平面図を示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素がデルタ配列されている。なお、図２２では、図面を明瞭とするために、走査線数を数本に省略して示してある。
【０００４】
偏光変換素子２は、例えば、比較的安価で、製作技術が確立されていることから、ＴＮ（ツイストネマティック）液晶セルシャッタ（以下、ＴＮシャッタと略称する）が用いられることがある。このＴＮシャッタ２は、図２４（ａ）および（ｂ）に示すように、それぞれ透明電極５を有する偏光板６でＴＮ液晶層７をサンドイッチして構成され、一対の透明電極５をスイッチ８を介して、例えば交流電源９に接続して、図２４（ａ）に示すように、スイッチ８をオンにしてＴＮ液晶層７に交流電圧を印加することにより、入射光の偏光（矢印で示す）を旋光させることなく透過し、図２４（ｂ）に示すように、スイッチ８をオフにしてＴＮ液晶層７への交流電圧の印加を解除することにより、入射光の偏光を９０°旋光させて透過するようになっている。
【０００５】
複屈折板３は、例えば、水晶（α−SiO2）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）、ルチル（TiO2）、方解石(CaCo3) 、チリ硝石(NaNo3) 、YVO4等の異方性結晶をもって構成され、図２５に示すように、第１の偏光の入射光は常光として透過させ、第１の偏光と直交する第２の偏光の入射光は異常光として透過させるようになっている。ここで、複屈折板３は、光線の入射方向であるカラーＬＣＤ１の表示面におけるｘｙ座標と直交するｚ方向における厚みをｄ、常光および異常光の分離角をθとすると、複屈折板３から出射される常光および異常光は、ｄ× tanθだけ空間的に分離されることになる。
【０００６】
したがって、複屈折板３の結晶軸３ａを適宜の方向に設定して、図２６に示すように、ＴＮシャッタ２をオフにすれば、カラーＬＣＤ１からの偏光をＴＮシャッタ２で９０°旋光させて第２の偏光として透過させ、さらに複屈折板３を例えば異常光として透過させることにより、カラーＬＣＤ１の表示面の画素を、図２７に示すように、元の画素位置から右斜め上方向にほぼ半画素ピッチずらしたブラックマトリックスの位置で観察することができる。また、図２８に示すように、ＴＮシャッタ２をオンにすれば、カラーＬＣＤ１からの偏光をＴＮシャッタ２で旋光することなく第１の偏光としてそのまま透過させ、さらに複屈折板３を常光として透過させることにより、カラーＬＣＤ１の表示面の画素を、図２３に示す元の位置で観察することができる。
【０００７】
図２２に示す従来の画像表示装置では、上記のＴＮシャッタ２および複屈折板３の特性を利用し、カラーＬＣＤ１の同一画素に、画像表示制御回路１１を介して入力映像信号の奇数フィールドと偶数フィールドとの画像を順次表示させると共に、その表示する映像信号のフィールドの同期信号と同じタイミングで、振動手段を構成するＴＮシャッタ駆動回路１２によりＴＮシャッタ２への電圧を固定的にオン・オフ制御してシャッタリングし、これによりＴＮシャッタ２を透過する偏光の方向に応じて、複屈折板３を経て観察される画素位置を変化させるウォブリングを行って解像度の向上を図っている。すなわち、奇数フィールドでは、ＴＮシャッタ２をオフとして、図２９に示すように、観察される画素位置を元の画素位置から右斜め上方向にほぼ半画素ピッチ分ずらし（この場合の各画素位置をＲo ，Ｇo ，Ｂo で示す）、偶数フィールドでは、ＴＮシャッタ２をオンとして、図３０に示すように、観察される画素位置を元の画素位置（この場合の各画素位置をＲe ，Ｇe ，Ｂe で示す）とすることにより、カラーＬＣＤ１の画素数が２倍になった映像を観察できるようにしている。
【０００８】
なお、カラーＬＣＤ１に表示する奇数フィールド画像と偶数フィールド画像とでは、画素ずらし量に相当する時間分、映像信号のサンプリングのタイミングを異ならせている。すなわち、偶数フィールド画像を表示する場合は、奇数フィールド画像を表示する場合よりも、映像信号のサンプリングのタイミングを、ほぼ半画素ピッチに相当する時間分遅延している。また、カラーＬＣＤ１は、次のフィールドの画像に書き換えるまでは前のフィールドの画像を保持するので、ＴＮシャッタ２の一方の電極は、例えば５ライン程度の複数ラインに分割し、他方の電極は共通電極として、一方の電極をカラーＬＣＤ１のライン走査のタイミングに合わせて選択して電圧の印加を制御するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３２４３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本発明者による種々の実験・検討によれば、上述した従来のウォブリングを採用する画像表示装置にあっては、種々の問題があることが判明した。例えば、振動手段を構成するＴＮシャッタ２の旋光における応答特性は温度依存性を有し、特に、低温で応答特性が悪くなるため、解像度を十分に向上できないことが判明した。
【００１１】
図３１は、ＴＮシャッタ２の旋光における応答特性を説明するための図で、図３１（ａ）は第１の偏光の透過率を、図３１（ｂ）は駆動電圧を示している。なお、ここでは、駆動電圧として高周波電圧を印加するものとする。ＴＮシャッタ２は、駆動電圧印加時の立ち上がり応答時間τONと、駆動電圧除去時の立ち下がり応答時間τOFF とを有する。ここで、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の最大透過率をＴm 、最小透過率をＴo とすると、立ち上がり応答時間τONは、駆動電圧印加時から液晶が挙動し始めて、第１の偏光の透過率が１０％に達するまで、すなわち｛Ｔo ＋０．１（Ｔm −Ｔo ）｝に達するまでの立ち上がり遅延時間tdONと、そこから実際にＴＮ液晶が立ち上がって透過率が９０％に達するまで、すなわち｛Ｔo ＋０．９（Ｔm −Ｔo ）｝に達するまでの立ち上がり時間trとの和で表される。また、立ち下がり応答時間τOFF は、駆動電圧除去時から液晶が挙動し始めて透過率が９０％に落ちるまでの立ち下がり遅延時間tdOFF と、そこから実際にＴＮ液晶が寝始めて透過率が１０％になるまでの立ち下がり時間tdとの和で表される。
【００１２】
上記の応答特性において、立ち上がり時間trは駆動印加電圧に依存し、立ち下がり時間tdは液晶が固有に有する材料特性に依存するが、これらtrおよびtdは、立ち上がり遅延時間tdONおよび立ち下がり遅延時間tdOFF とともに温度にも依存する。このため、同一のＴＮシャッタ２に同じ駆動電圧を印加しても、温度によってtdON、tr、tdOFF およびtdの各値が異なることになる。例えば、３０℃で、tdON＝０．５ms、tr＝１ms、tdOFF ＝５ms、td＝５ms、したがってτON＝１．５ms、τOFF ＝１０msの応答速度を有するとすると、４０℃では、tdON≒０ms、tr＝０．５ms、tdOFF ＝２ms、td＝３ms、したがってτON＝０．５ms、τOFF ＝５msとなって応答特性が良くなり、１０℃では、tdON＝１ms、tr＝２ms、tdOFF ＝８ms、td＝７ms、したがってτON＝３ms、τOFF ＝１５msとなって応答特性が悪くなる。
【００１３】
このように、特に、低温において、立ち上がりおよび立ち下がりの応答特性が悪くなると、図３２（ｂ）に示す駆動電圧に対する一つの画素のＴＮシャッタ２における第１の偏光の透過率は、例えば図３２（ａ）に示すようになる。すなわち、偶数フィールドでは、理想的には第１の偏光のみを透過して、その偏光が有する情報（映像信号；Ｒe ，Ｇe ，Ｂe ）を元々の画素位置（以下、偶数ラインとも称する）でのみ表示すべきであるが、立ち上がり応答時間τONの間は、第２の偏光をも透過するため、この第２の偏光が本来有する情報（映像信号；Ｒo ，Ｇo ，Ｂo ）を表示すべき画素ずらし位置（以下、奇数ラインとも称する）にも、第１の偏光が有する情報を表示することになって、観察される画像が図３３（ａ）に示すようになってしまう。同様に、立ち下がり応答時間τOFF の間でも、第１の偏光と第２の偏光とが透過するため、本来奇数ラインで表示すべき情報（映像信号；Ｒo ，Ｇo ，Ｂo ）を、偶数ラインでも表示することになって、観察される画像が図３３（ｂ）に示すようになってしまう。
【００１４】
このため、特に、応答特性が悪くなる低温においては、前のフィールドの残光によってウォブリングによる解像度の向上を十分発揮できなくなると共に、応答特性の温度依存性は、一般に立ち上がり応答時間τONに比べて立ち下がり応答時間τOFF に顕著に顕れるために、コントラストが低下するという問題が生じる。なお、図３２では、順次の偶数フィールドで、交互に極性の異なる直流の駆動電圧をＴＮシャッタ２に印加するようにしたが、各電圧印加期間において高周波の駆動電圧を印加する場合もある。
【００１５】
ここで、図３４（ａ）および（ｂ）に示す図３２（ａ）および（ｂ）の拡大図を参照して、コントラストを概算する。なお、図３４（ａ）では、計算を簡略化するために、旋光の応答特性を直線で近似している。コントラストＣont.は、図３４（ａ）に示す第１の偏光の透過率の偶数フィールドにおける面積をＳe 、奇数フィールドにおける面積をＳo とすると、
Ｃont.＝（Ｓe −Ｓo ）／（Ｓe ＋Ｓo ） ・・・（１）
で表される。１フィールド時間をtFとすると、面積Ｓe およびＳo は、それぞれ以下の式で表すことができる。
Ｓe ＝tF−τON＋(1/2)tr ・・・（２）
Ｓo ＝tdOFF ＋(1/2)td ・・・（３）
したがって、コントラストＣont.は、
Ｃont.＝｛tF−τON−tdOFF ＋(1/2)(tr−td) ｝
／｛tF−τON＋tdOFF ＋(1/2)(tr＋td) ｝・・・（４）
となる。
【００１６】
上記（４）式に、tF＝16.67ms(1/60s)として、上述した３０℃、４０℃および１０℃における各値を当てはめると、
Ｃont.〔３０℃〕＝0.353
Ｃont.〔４０℃〕＝0.649
Ｃont.〔１０℃〕＝0.121
となり、温度が低くなるほど、コントラストが低減することがわかる。
【００１７】
このような問題は、例えば、ＴＮシャッタ２での応答特性による解像度の低下を補償するために、奇数フィールドと偶数フィールドとでカラーＬＣＤ１に表示する画像を予め補正する場合も、温度が変化すると顕著に顕れることになる。
【００１８】
以上、ＴＮシャッタ２の応答特性およびその温度依存性について説明したが、図２２に示したように、表示素子としてカラーＬＣＤ１を用いる場合には、カラーＬＣＤ１を構成する、例えばＴＦＴ−ＬＣＤも応答特性を有する。このため、ＬＣＤに表示する奇数フィールドと偶数フィールドとの画像の切り替えタイミングと同じタイミングで、ＴＮシャッタ２をシャッタリングすると、仮にＴＮシャッタ２が理想的な応答特性を有し、画像の切り替えタイミングと同じタイミングで第１の偏光および第２の偏光を選択的に透過するとしても、ＬＣＤの応答特性によって、同様に、前のフィールドの残光が生じてウォブリングによる解像度の向上を十分発揮できなくなると共に、コントラストが低下するという問題が生じることになる。
【００１９】
図３５（ａ）および（ｂ）は、ポジタイプのクロスニコルのＬＣＤの応答特性を説明するための図で、ＬＣＤの一つの画素にある明度の白と黒とをフィールド毎に交互に表示した場合のＬＣＤ遮光率と、その際のＬＣＤ駆動電圧とを示している。図３５（ａ）において、駆動電圧印加時から当該画素の遮光率が１０％に達するまでの立ち上がり遅延時間をtdON′、そこから遮光率が９０％に達するまでの立ち上がり時間をtr′、tdON′とtr′との和で表される立ち上がり応答時間をτON′、駆動電圧除去時から遮光率が９０％に落ちるまでの立ち下がり遅延時間をtdOFF ′、そこから遮光率が１０％になるまでの立ち下がり時間をtd′、tdOFF ′とtd′との和で表される立ち下がり応答時間をτOFF ′とすると、例えば、ＴＮ液晶を用いたＬＣＤでは、tdON′＝２ms、tr′＝１０ms、tdOFF ′＝２ms、td′＝１０ms、したがってτON′＝１２ms、τOFF ′＝１２msとなり、応答特性はそれほど良くない。
【００２０】
ここで、図３４の場合と同様にして、１フィールド時間をtF＝16.67ms 、偶数フィールドにおける面積Ｓe ′、奇数フィールドにおける面積Ｓo ′として、コントラストＣont.′を求めると、
Ｃont.′＝０．１６０
となる。このように、ＬＣＤの応答特性が悪いため、ＴＮシャッタ２が仮に理想的な応答特性を有していたとしても、フィールドに同期させてＴＮシャッタ２をシャッタリングすると、コントラストが悪くなる。
【００２１】
一方、上述したように表示素子にＬＣＤを用いる場合には、その駆動電圧として直流を用いると、内部での電気化学変化に起因する劣化が生じるために、一般には、高周波電圧を印加したり、フィールド毎に印加する電圧の極性を反転させる交流駆動方法を採用している。
【００２２】
ここで、上述したようにウォブリングを行う場合において、一つの画素に着目した場合、フィールド毎に印加する電圧の極性を反転させて駆動すると、ずれた画素位置に表示する、例えば奇数フィールドでは、常に正（または負）の電圧が印加され、元の画素位置に表示する、例えば偶数フィールドでは、常に負（または正）の電圧が印加されることになる。しかし、図３６に一つの画素に着目した場合の信号波形を示すように、交流駆動する場合の交流駆動電圧の中心電位Ｖc（一点鎖線）と、ＬＣＤの共通電極電位Ｖcom（破線）とは、一般に一致せず、例えば、Ｖc＞Ｖcom となる。このため、順次のフィールドで同じ明度の画素情報を表示しようとすると、映像信号における奇数フィールドと偶数フィールドとの駆動電圧の絶対値はＶａと同じでも、ＬＣＤに実際に印加される駆動電圧の絶対値は、Ｖｂ＝（Ｖc−Ｖcom）とすると、奇数フィールドでは、Ｖｏ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）となり、偶数フィールドでは、Ｖｅ＝（Ｖａ−Ｖｂ）となって、奇数フィールドにおける駆動電圧の絶対値Ｖｏの方が、偶数フィールドにおける駆動電圧の絶対値Ｖｅよりも大きくなる。
【００２３】
このように、ＶcとＶcom とのずれによって、フィールド間で駆動電圧波形が対称にならなくなると、同じ明るさの映像を表示しても、フィールドによって明暗が生じることになる。例えば、印加電圧の絶対値が高いほど黒表示となるポジタイプのＬＣＤの場合には、上記のようにＶｏ＞Ｖｅとなると、奇数フィールドでは暗く、偶数フィールドでは明るく表示されることになる。その結果、ウォブリングした画像に明暗の縞が繰り返し生じる画像むらが生じ、画質が低下するという問題がある。
【００２４】
ところで、頭部装着型画像表示装置（以下、ＨＭＤと称する）のような両眼観察用の表示装置では、左眼用画像表示装置および右眼用画像表示装置として、それぞれ図２２に示すウォブリングを行う画像表示装置を用いる場合がある。この場合、両眼の画像表示装置でウォブリングによる画素のシフト方向を、例えば右斜め方向の同一方向とすると、周波数空間における解像度は、図３７に示すようになる。すなわち、ウォブリングを行わない場合、デルタ配列の画素を有するＬＣＤで表示可能な周波数空間は、±Ｐxおよび±Ｐyで囲まれた領域となる。ここで、デルタ配列の水平方向の画素ピッチをａx、垂直方向の画素ピッチをｂyとすると、Ｐx＝１／ａx、Ｐy＝１／ｂyで表される。
【００２５】
これに対し、両眼の画像表示装置でウォブリングにより右斜め方向の同一方向に、例えば水平および垂直方向に半画素ピッチの画素ずらしを行うと、周波数空間は、右斜め方向において、±Ｐx ′および±Ｐy ′で囲まれた領域となり、その領域は、画素ピッチが半分になる分、ウォブリングを行わない場合よりも大きくなる。しかし、この場合には、右斜め方向の一方向においてのみ、周波数領域が広がることになるため、両眼の画像表示装置に表示された映像を融像して観察する際に、自然な映像として観察できなくなるという問題がある。
【００２６】
この発明は、上述した従来の種々の問題点に着目してなされたもので、特に第１の目的は、表示素子の応答特性に起因するウォブリング効果の低減を有効に改善し、高解像度の画像を表示できるよう適切に構成した画像表示装置を提供しようとするものである。
【００２７】
さらに、この発明の第２の目的は、画像むらの発生を有効に防止し、ウォブリングにより高解像度で、かつ高画質の画像を表示できるよう適切に構成した画像表示装置を提供しようとするものである。
【００２８】
さらに、この発明の第３の目的は、左右の画像表示装置を有する両眼観察用の表示装置において、両眼の画像表示装置にウォブリングにより高解像度の映像を表示して、自然な映像として観察できるよう適切に構成した画像表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記第１の目的を達成する請求項１に係る発明は、複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する表示素子と、この表示素子に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段と、この画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、前記表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段とを有する画像表示装置において、前記表示素子の応答特性に応じて前記光軸を振動させるよう前記振動手段を構成したことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明の一実施形態においては、前記振動手段に、偏光変換素子と、この偏光変換素子を前記表示素子の応答特性に応じて駆動する駆動手段とを設ける。
【００３１】
さらに、上記第２の目的を達成する請求項３に係る発明は、複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する表示素子と、この表示素子に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段と、この画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、前記表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる振動手段とを有する画像表示装置において、前記画像表示制御手段に、前記表示素子の表示画素に印加する映像信号の極性を、二回の切り替え毎に反転する極性反転手段を設けたことを特徴とするものである。
【００３２】
さらに、上記第３の目的を達成する請求項４に係る発明は、それぞれ複数の画素を規則的に配列してなる表示面を有する左右の表示素子と、これら左右の表示素子の各々に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる左右の画像表示制御手段と、これら左右の画像表示制御手段による画像の切り替えに同期して、対応する表示素子の表示面から発する光の光軸を所定の方向に振動させる左右の振動手段とを有する画像表示装置において、前記左右の振動手段を、光軸の振動方向が異なるよう構成したことを特徴とするものである。
【００３３】
この発明の一実施形態においては、前記左右の振動手段によるそれぞれの光軸の振動方向を、左右対称とする。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１に係る発明によれば、ウォブリングを行う振動手段を、表示素子の応答特性に応じて光軸を振動させるよう構成したので、表示素子の応答特性に起因するウォブリング効果の低減を有効に改善でき、高解像度の画像を表示することができる。
【００３５】
さらに、請求項３に係る発明によれば、表示素子に順次のフィールド間で異なる画像を表示させる画像表示制御手段に、表示素子の表示画素に印加する映像信号の極性を、二回の切り替え毎に反転する極性反転手段を設けたので、極性反転における中心電位と、表示素子の共通電極電位とが一致しない場合でも、画像むらの発生を有効に防止でき、ウォブリングにより高解像度で、かつ高画質の画像を表示することができる。
【００３６】
さらに、請求項４に係る発明によれば、左右の画像表示装置でそれぞれウォブリングを行う両眼観察用の表示装置において、ウォブリングを行うための左右の振動手段を、光軸の振動方向が異なるよう構成したので、ウォブリングによる高解像度の映像を、自然な映像として観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、この発明とともに開発した画像表示装置の参考例の構成を示すものである。この画像表示装置では、図２２と同様に、バックライト１ａおよびカラー液晶表示素子１ｂを有する表示素子としてのカラーＬＣＤ１を用い、その前面側に偏光変換素子としてのＴＮシャッタ２と複屈折板３とを順次配置する。カラーＬＣＤ１には、従来例で説明したと同様にして、その同一画素に、画像表示制御回路１１を介して入力映像信号の奇数フィールドと偶数フィールドとの画像を順次表示させると共に、その映像信号の同期信号に同期して、ＴＮシャッタ駆動回路１２によりＴＮシャッタ２をオン・オフ制御し、これによりＴＮシャッタ２を透過する偏光の方向に応じて、複屈折板３を経て観察される画素位置を変化させるウォブリングを行うようにする。ここで、ＴＮシャッタ２、複屈折板３およびＴＮシャッタ駆動回路１２は振動手段を構成し、画像表示制御回路１１は画像表示制御手段を構成する。
【００３８】
この参考例では、ＴＮシャッタ２の応答特性の温度依存性に起因するウォブリング効果の低減を改善するために、ＴＮシャッタ２の周囲に加温手段を構成するシート状のヒータ２１を配置する。ヒータ２１は、ヒータ駆動制御回路２２に接続し、これにより所要の電流を供給して、ＴＮシャッタ２を加熱するようにする。また、ＴＮシャッタ２の近傍には、温度センサ２３を配置し、この温度センサ２３の出力に基づいてヒータ駆動制御回路２２によるヒータ２１への通電をオン・オフ制御して、ＴＮシャッタ２の温度を、装置として保証している高温側の許容温度を越えない範囲で、良好な応答特性が得られる一定の温度、例えば４０℃に維持するようにする。ここで、ヒータ２１、ヒータ駆動制御回路２２および温度センサ２３は、振動手段の温度調節手段を構成する。
【００３９】
このように、ＴＮシャッタ２の温度を、ヒータ２１によって良好な応答特性が得られる一定の温度に維持するようにすれば、環境温度変化に影響されることなく、ウォブリングによって常に高解像度の画像を表示することができる。また、ＴＮシャッタ２での応答特性をさらに補償するために、奇数フィールドと偶数フィールドとでカラーＬＣＤ１に表示する画像を予め補正する場合にも、環境温度変化に影響されることなく、常に良好な解像度を有する画像を表示することができる。
【００４０】
なお、上記の参考例では、ＴＮシャッタ２の周囲にシート状のヒータ２１を配置して、ＴＮシャッタ２を加熱するようにしたが、例えば、ＴＮシャッタ２を構成する透明電極自体をヒータとして機能させるよう構成したり、ヒータとしてペルチェ素子を用いたり、あるいは新たに発熱用の透明ヒータパターンをＴＮシャッタ２を構成するガラス基板に設けることもできる。また、ヒータ等の発熱体を新たに設ける代わりに、カラーＬＣＤ１を構成するバックライト１ａでの熱を伝熱性の良好な部材を介してＴＮシャッタ２に導いたり、発熱量が多い回路をＴＮシャッタ２の近傍に配置して、ＴＮシャッタ２を加熱するようにすることもできる。これらの場合には、好ましくは、過剰な加熱を防止するために、ＴＮシャッタ２に熱的に結合してペルチェ素子等の冷却手段を設け、ＴＮシャッタ２の温度を温度センサで検出して、所定の温度となるように冷却手段を制御するようにする。
【００４１】
また、上記の参考例では、ＴＮシャッタ２を加熱するようにしたが、ＴＮシャッタ２とともにカラーＬＣＤ１も加熱するようにすることもできる。このようにすれば、カラーＬＣＤ１の応答特性も改善できるので、ウォブリングによる全体の解像度およびコントラストをより向上することができる。すなわち、カラーＬＣＤ１およびＴＮシャッタ２を組み合わせたユニットとしての全体の応答特性は、個々の素子の応答特性の積として考えられ、全体の応答特性は、個々の素子の応答特性よりは悪くなり、所望の解像度およびコントラストが得られなくなるが、両者をそれぞれ良好な応答特性が得られるように所定の温度に加熱すれば、このような問題も解決できる。
【００４２】
図２は、この発明の第１実施形態の構成を示すものである。この実施形態では、カラーＬＣＤ１の応答特性に起因するウォブリング効果の低減を改善するために、画像表示制御回路１１からＴＮシャッタ駆動手段３１に映像信号の同期信号を供給し、この同期信号に基づいてＴＮシャッタ駆動手段３１により、ＴＮシャッタ２をカラーＬＣＤ１の応答特性およびＴＮシャッタ２自体の応答特性を考慮してオン・オフ制御してシャッタリングし、これによりＴＮシャッタ２を透過する偏光の方向に応じて、複屈折板３を経て観察される画素位置を変化させるウォブリングを行うようにする。
【００４３】
ここで、ＴＮシャッタ２のシャッタリングは、カラーＬＣＤ１が、例えばポジタイプでクロスニコルの場合には、そのＬＣＤ応答特性において、例えば、遮光率０％の白（印加電圧は最小値）から遮光率１００％の黒（印加電圧は最大値）になるまでの立ち上がり時間と、黒から白になるまでの立ち下がり時間との相加平均の１／２をｔＡとするとき、フィールドの切り替え時点から時間ｔＡを経過した時点において、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％、したがって第２の偏光の透過率もほぼ５０％となるように行う。
【００４４】
すなわち、図３（ａ）にカラーＬＣＤ１の一つの画素に白と黒とをフィールド毎に交互に表示した場合のＬＣＤ遮光率の応答特性を示すように、ＬＣＤ遮光率がほぼ５０％となる時点で、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率もほぼ５０％となるようにＴＮシャッタ２をシャッタリングする。このようにして、期間α（＝tF）で主として元の画素位置で、期間β（＝tF）で主として画素ずらし位置でそれぞれ画像を表示する。ここで、仮に、ＴＮシャッタ２が理想的な応答特性を有し、期間αにおいて第１の偏光のみを透過し、期間βにおいて第２の偏光のみを透過するものとして、図３（ｂ）に示す図３（ａ）の拡大図を参照してコントラストを計算する。この場合、期間αにおけるＬＣＤ遮光率の面積Ｓα、および期間βにおけるＬＣＤ遮光率の面積Ｓβは、それぞれ、
Ｓα≒３（tr′＋td′）／８＋｛（tF−tdON′−tr′）＋tdOFF ′｝・・・（５）
Ｓβ≒（tr′＋td′）／８ ・・・（６）
となる。したがって、図３５の場合と同様に、tdON′＝２ms、tr′＝１０ms、tdOFF ′＝２ms、td′＝１０msとし、tF＝16.67ms とすると、Ｓα＝16.67、Ｓβ＝2.5となるので、コントラストＣont.は、
Ｃont.＝（Ｓα−Ｓβ）／（Ｓα＋Ｓβ）≒０．７
となる。
【００４５】
しかし、実際には、ＴＮシャッタ２は、図３１で説明したような応答特性を有するため、上記のコントラストは得られない。そこで、この実施形態では、ＴＮシャッタ２の応答特性によるコントラストの低下を最小限に抑えるために、図２に示すように、ＴＮシャッタ駆動手段３１に、画像表示制御回路１１からの同期信号に基づいてフィールド同期信号を生成するフィールド検出回路３２と、そのフィールド同期信号をそれぞれ時間τ１，τ２遅延させる遅延信号発生回路３３，３４と、これら遅延されたフィールド同期信号に基づいてＴＮシャッタ駆動信号を生成して、そのＴＮシャッタ駆動信号に同期したシャッタ駆動電圧をＴＮシャッタ２に印加するＴＮシャッタ駆動信号発生回路３５とを設けて、ＴＮシャッタ２の応答特性を考慮して、フィールドの切り替え時点から上記のｔＡを経過した時点において、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるようにＴＮシャッタ２を駆動する。
【００４６】
以下、図４（ａ）〜図４（ｇ）を参照して、この実施形態の動作を説明する。なお、図４（ａ）は、図３（ａ）と同様に、カラーＬＣＤ１の一つの画素に白と黒とをフィールド毎に交互に表示した場合のＬＣＤ遮光率の応答特性を示し、図４（ｂ）はＴＮシャッタ２の第１の偏光の透過率の応答特性を示す。先ず、フィールド検出回路３２で、画像表示制御回路１１からの同期信号に基づいて図４（ｃ）に示すようなフィールド同期信号を生成する。このフィールド同期信号は、遅延信号発生回路３３，３４にそれぞれ供給して、カラーＬＣＤ１の応答特性およびＴＮシャッタ２自体の応答特性に応じて、図４（ｄ），（ｅ）に示すようにそれぞれ時間τ１，τ２遅延させる。これら遅延信号発生回路３３，３４の出力は、ＴＮシャッタ駆動信号発生回路３５に供給して、例えば遅延信号発生回路３３の出力をセット信号に、遅延信号発生回路３４の出力をリセット信号にそれぞれ用いることにより、図４（ｆ）に示すようなＴＮシャッタ駆動信号を生成し、このＴＮシャッタ駆動信号に同期して図４（ｇ）に示すシャッタ駆動電圧をＴＮシャッタ２に印加するようにする。なお、図４（ｇ）では、順次の偶数フィールドで、交互に極性の異なる直流の駆動電圧を印加する場合を示しているが、各電圧印加期間において高周波の駆動電圧を印加するようにしてもよい。
【００４７】
ここで、シャッタ駆動電圧の印加開始時点から第１の偏光の透過率がほぼ５０％になる時点までの時間tb、およびシャッタ駆動電圧のデューティ比dfは、
tb＝tdON＋tr/2 ・・・（７）
df＝｛tF＋(tdON −tdOFF)＋(tr −td)/2 ｝／(2・tF) ・・・（８）
を満たすように設定する。したがって、図２に示す遅延信号発生回路３３，３４における遅延時間τ１，τ２は、それぞれ、
τ１＝tF−tdON−(1/2)tr ＋ｔＡ・・・（９）
τ２＝２tF−tdOFF −(1/2)td ＋ｔＡ・・・（10）
を満たすように調整する。
【００４８】
このようにすれば、図５にＴＮシャッタ２における第１の偏光の透過率を拡大して示すように、偶数フィールドにおける面積Ｓe および奇数フィールドにおける面積Ｓo は、それぞれ、
Ｓe ＝tF−(5/32)tr−(5/32)td ・・・（11）
Ｓo ＝(5/32)tr＋(5/32)td ・・・（12）
となるので、カラーＬＣＤ１が理想的な応答特性を有するものとすると、ウォブリングによるコントラストＣont.は、
Ｃont.＝｛16tF−５(tr ＋td) ｝／(16tF) ・・・（13）
となる。したがって、上記（13）式に、tF＝16.67ms(1/60s)として、図３１で説明したtr, tdの値、例えば３０℃におけるtr＝１ms，td＝５msを当てはめると、
Ｃont.＝0.8875
となるので、図２２に示す従来の画像表示装置におけるよりも、コントラストを約５３％も向上することができる。
【００４９】
以上のように、ＴＮシャッタ２のシャッタリングのタイミングおよびデューティ比を、フィールドの切り替えと同じタイミングではなく、カラーＬＣＤ１の遮光率（ポジタイプのクロスニコルの場合）の立ち上がり応答時間および立ち下がり応答時間の相加平均の１／２の時間ｔＡにおいて、ＴＮシャッタ２の第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるように制御すれば、カラーＬＣＤ１の応答特性およびＴＮシャッタ２の応答特性によるコントラストの低下を最小限に抑えることができる。したがって、同一映像信号が奇数ラインと偶数ラインとに同時に表示されるのを最小限に抑えることができるので、図６に示すように、奇数フィールドでは画素ずらしした奇数ラインに奇数フィールドのＲo ，Ｇo ，Ｂo の映像信号を、偶数フィールドでは元の画素位置である偶数ラインに偶数フィールドのＲe ，Ｇe ，Ｂe の映像信号をそれぞれ有効に表示することができ、ウォブリングによる解像度の向上を十分発揮することができる。ここで、ＴＮシャッタ２、複屈折板３およびＴＮシャッタ駆動手段３１は振動手段を構成する。また、ＴＮシャッタ２は偏光変換素子を構成し、フィールド検出回路３２、遅延信号発生回路３３，３４およびＴＮシャッタ駆動信号発生回路３５は駆動手段を構成する。
【００５０】
なお、図２では、ＴＮシャッタ２の一方の電極を複数のラインに分割しているので、上述したＴＮシャッタ２のシャッタリングは、カラーＬＣＤ１のライン走査のタイミングに基づいて、対応するライン電極毎に行えばよい。この場合、各ライン電極によるシャッタリングは、各ライン電極に対応するカラーＬＣＤ１の中央の画素ラインの走査に同期して、したがって中央のライン電極では、映像信号の切り替え時点から、さらにtF／２遅延させて行えば、各ライン電極に対応する領域の解像度を最も良くすることができる。勿論、ＴＮシャッタ２の一方の電極を、他方の電極と同様に分割しない場合にも、映像信号の切り替え時点からさらにtF／２遅延させて、カラーＬＣＤ１の中央の画素ラインの走査に同期してシャッタリングすることにより、表示画像の中央部で解像度を最も良くすることができる。
【００５１】
また、ＴＮシャッタ２のシャッタリングは、上述の場合に限らず、例えば、カラーＬＣＤ１の遮光率の立ち上がり応答性および立ち下がり応答性において、それぞれＬＣＤ遮光率がほぼ５０％となるタイミングで、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるように行うこともできる。したがって、この場合には、映像信号の奇数フィールドから偶数フィールドへの切り替え時点からtdON′＋tr′／２だけ遅れたタイミングでＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となり、偶数フィールドから奇数フィールドへの切り替え時点からtdOFF ′＋td′／２だけ遅れたタイミングで、同様にＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるように、ＴＮシャッタ２をシャッタリングすれば良い。
【００５２】
なお、この場合、カラーＬＣＤ１が、図３に示したように、立ち上がり応答時間τON′と、立ち下がり応答時間τOFF ′とが等しい応答特性を有すれば、上述した実施形態の場合と同様に、期間αと期間βとが等しくなり、したがって元々の画素位置での表示時間と、画素ずらし位置での表示時間とが等しくなる。しかしながら、カラーＬＣＤ１によっては、あるいは表示する明度によっては、例えば、図７（ａ）に示すように、立ち上がり応答時間τON′が立ち下がり応答時間τOFF ′よりも短い場合や、逆に、図８（ａ）に示すように、立ち上がり応答時間τON′が立ち下がり応答時間τOFF ′よりも長い場合がある。このような場合でも、ＬＣＤ遮光率がほぼ５０％となる時点で、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率もほぼ５０％となるようにＴＮシャッタ２をシャッタリングすることにより、期間αで主として元の画素位置で、期間βで主として画素ずらし位置でそれぞれ画像を表示することができる。したがって、図７（ａ）の場合にはα＞βとなり、図８（ａ）の場合にはα＜βとなり、元々の画素位置での表示時間と、画素ずらし位置での表示時間とが異なることになる。
【００５３】
また、図７（ａ）および図８（ａ）のそれぞれの場合において、元々の画素位置での表示時間と、画素ずらし位置での表示時間とがほぼ等しくなるように、ＴＮシャッタ２をシャッタリングすることもできる。すなわち、図７（ａ）の場合には、図７（ｂ）に拡大図を示すように、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるタイミング（二点鎖線で示す）を、ＬＣＤ応答特性の立ち上がりでは、ＬＣＤ遮光率がほぼ５０％となるタイミング（一点鎖線で示す）から（α−tF）／２だけ遅らせ、ＬＣＤ応答特性の立ち下がりでは（α−tF）／２だけ早めて、α′＝β′＝tFとなるようにする。また、図８（ａ）の場合には、図８（ｂ）に拡大図を示すように、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるタイミング（二点鎖線で示す）を、ＬＣＤ応答特性の立ち上がりでは、ＬＣＤ遮光率がほぼ５０％となるタイミング（一点鎖線で示す）から（β−tF）／２だけ早め、ＬＣＤ応答特性の立ち下がりでは（β−tF）／２だけ遅らせて、α′＝β′＝tFとなるようにする。なお、これらの場合において、さらにコントラストを向上させるために、図７（ｂ）の場合には、奇数フィールドにおける画像が偶数フィールドにおける画像よりも低輝度となるように、また、図８（ｂ）の場合には、偶数フィールドにおける画像が奇数フィールドの画像よりも低輝度となるように、それぞれカラーＬＣＤ１に表示する画像を補正することもできる。
【００５４】
さらに、ＴＮシャッタ２のシャッタリングは、上述の場合に限らず、例えば、カラーＬＣＤ１がポジタイプのクロスニコルの場合には、その遮光率の応答特性において、白からグレースケールの中間値になるまでの立ち上がり時間と、黒からグレースケールの中間値になるまでの立ち下がり時間との相加平均の１／２のタイミングで、ＴＮシャッタ２での第１の偏光の透過率がほぼ５０％となるように行うこともできる。また、図２において、遅延信号発生回路３３，３４での遅延時間τ１，τ２を任意に調整可能として、ＴＮシャッタ２のシャッタリングのタイミングを、表示する画像に応じて観察者において任意に設定し得るよう構成することもできる。
【００５５】
さらにまた、カラーＬＣＤ１やＴＮシャッタ２の応答特性の温度依存性による影響を除去するために、参考例で説明したように、カラーＬＣＤ１およびＴＮシャッタ２を一定温度に維持するよう構成することもできる。
【００５６】
図９は、この発明の第２実施形態の構成を示すものである。この実施形態では、カラーＬＣＤ１を極性反転して駆動する場合の画像むらの発生を有効に防止して、ウォブリングにより高解像度で、かつ高画質の画像を表示できるようにしたものである。このため、この実施形態では、画像表示制御手段４１に、デコーダ／ＲＧＢドライバ４２、ＬＣＤ用タイミングジェネレータ（ＴＧ）４３およびフレーム毎極性反転回路４４を設け、デコーダ／ＲＧＢドライバ４２で入力映像信号から同期（SYNC）信号を分離してＬＣＤ用ＴＧ４３に供給する。ＬＣＤ用ＴＧ４３では、SYNC信号に基づいて、図１０（ａ）に示す垂直同期(VD)信号と、図１０（ｂ）に示す各フィールドの奇数ラインと偶数ラインとで極性が反転するとともに、フィールド毎に極性が反転する交流駆動反転タイミング(FRP1)信号とを生成し、これらをフレーム毎極性反転回路４４に供給する。
【００５７】
フレーム毎極性反転回路４４には、例えば、図１１に示すように、４分周回路４５、インバータ４６およびセレクタ４７を設け、４分周回路４５でVD信号を図１０（ｃ）に示すように４分周してセレクタ４７に供給する。また、セレクタ４７には、FRP1信号を供給すると共に、FRP1信号をインバータ４６で反転した図１０（ｄ）に示す信号を供給し、これらFRP1信号およびその反転信号のいずれか一方を４分周回路４５の出力に基づいて、例えば、４分周回路４５の出力がＬレベルにあるときはFRP1信号を、ＨレベルにあるときはFRP1信号の反転信号を選択して、図１０（ｅ）に示すFRP2信号として出力させる。
【００５８】
このFRP2信号は、図９に示すように、デコーダ／ＲＧＢドライバ４２に供給して、このFRP2信号に基づいてカラーＬＣＤ１に供給する映像信号の極性をライン単位で反転しながら、カラーＬＣＤ１に映像信号の奇数フィールドと偶数フィールドとで異なる画像を順次表示させるようにする。また、デコーダ／ＲＧＢドライバ４２で分離したSYNC信号は、ＴＮシャッタ駆動回路１２に供給し、そのSYNC信号に同期してＴＮシャッタ２をオン・オフ制御し、これによりＴＮシャッタ２を透過する偏光の方向に応じて、複屈折板３を経て観察される画素位置を変化させるウォブリングを行うようにする。
【００５９】
このようにすれば、図１２に一つの画素に着目した場合の信号波形を示すように、各画素に印加される映像信号の極性は、奇数フィールド間および偶数フィールド間で反転することになるので、二回の切り替え毎に、すなわちフレーム毎に反転することになる。したがって、交流駆動電圧の中心電位Ｖc （一点鎖線）と、ＬＣＤの共通電極電位Ｖcom （破線）とが一致しなくても、画像むらとなる明暗の縞の発生を有効に防止でき、ウォブリングによって高解像度で、かつ高画質の画像を表示することができる。
【００６０】
なお、以上の説明では、図９に示すフレーム毎極性反転回路４４を、図１１に示したように、４分周回路４５、インバータ４６およびセレクタ４７をもって構成したが、例えば、図１３に示すように、４分周回路４５の出力を排他的論理和回路４８の一方の入力端子に供給し、この排他的論理和回路４８の他方の入力端子にFRP1信号を供給して、上述したと同様のFRP2信号を得ることもできる。
【００６１】
また、映像信号の極性は、上述したライン単位に限らず、画素単位で二回の切り替え毎に反転するようにして、画像むらの発生をより有効に防止するようにすることもできる。
【００６２】
さらに、第２実施形態に、上述した参考例および第１実施形態を適宜組み合わせて、カラーＬＣＤ１やＴＮシャッタ２の応答特性の温度依存性に起因するウォブリング効果の低減を改善したり、カラーＬＣＤ１およびＴＮシャッタ２の応答特性に起因するウォブリング効果の低減を改善するようにすることもできる。
【００６３】
図１４は、この発明の第３実施形態を示すもので、頭部装着型画像表示装置（以下、ＨＭＤと称する）の一例の構成を示すものである。このＨＭＤは、表示装置本体部５１、側頭フレーム５２および頭頂フレーム５３を有し、側頭フレーム５２および頭頂フレーム５３を観察者５４の頭部に装着することにより、表示装置本体部５１を観察者５４の顔面に保持するようにする。また、側頭フレーム５２には、板バネ５５を介してリヤフレーム５６を取り付け、このリヤフレーム５６に観察者５４の耳の位置に対応してスピーカ５７を設ける。
【００６４】
表示装置本体部５１には、観察者５４の左右の眼球に対応して、図１５（ａ）または（ｂ）に示すような光学系を設ける。図１５（ａ）に示す光学系は、シースルータイプのもので、上述したようなカラーＬＣＤ、ＴＮシャッタおよび複屈折板を有する画像表示装置６１での表示画像を、ハーフミラープリズム６２を透過させて凹面鏡６３で反射させ、さらにハーフミラープリズム６２で反射させて対応する眼球に拡大して導くと共に、外界像を、例えば、液晶シャッタ６４およびハーフミラープリズム６２を経て対応する眼球に導くようにしたものである。また、図１５（ｂ）に示す光学系は、同様の画像表示装置６１での表示画像を接眼レンズ６６を経て対応する眼球に導くようにしたものである。
【００６５】
表示装置本体部５１は、ケーブル５８を介して、音声信号のレベル等を調整するボリューム等の調整手段６０を有する再生装置５９に接続し、この再生装置５９から所要の映像信号を左右の画像表示装置に供給して、左右でサンプリングタイミングの異なる映像を表示し、音声信号をスピーカ５７から出力するようにする。
【００６６】
なお、表示装置本体部５１は、ケーブル５８を介して既存のビデオデッキや、ＴＶチューナに接続して、映像を表示するようにすることもできるし、あるいはコンピュータ等に接続してコンピュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメッセージ映像等を表示するようにすることもできる。また、ケーブル５８を用いることなく、表示装置本体部５１にアンテナを設けて、外部からの信号を電波によって受信して表示するようにすることもできる。さらに、左右の画像表示装置に、例えば、視差を有する映像信号を供給して表示させることにより、立体画像を観察するようにすることもできる。
【００６７】
上述したＨＭＤにおいて、画像表示装置を構成するカラーＬＣＤは、例えば、１．３インチと小型であり、その画素数もせいぜい多くて３０万画素である。したがって、このようなカラーＬＣＤを用いて上述したようにしてウォブリングを行うことは、広画角のＨＭＤにおいて、高解像度および高画質を図るうえで極めて有効である。
【００６８】
この実施形態では、かかるＨＭＤにおいて、左右の画像表示装置に表示されるウォブリングによる映像を、自然な映像として観察できるようにするため、左右の画像表示装置の振動手段による光軸の振動方向、すなわち画素ずらし方向を異ならせる。ここで、左右の画像表示装置における画素ずらし方向は、好ましくは左右対称となるように、例えば、右眼用の画像表示装置では、図１６（ａ）に示すように、右斜め上方向に画素ずらしを行い、左眼用の画像表示装置では、図１６（ｂ）に示すように、左斜め上方向に画素ずらしを行う。
【００６９】
以下、かかる画素ずらしを行うための左右の画像表示装置の要部の構成例について説明する。図１７は、その第１の構成例を示すもので、図１７（ａ）は右眼用画像表示装置６１Ｒの構成を、図１７（ｂ）は左眼用画像表示装置６１Ｌの構成をそれぞれ示している。この例では、左右のカラーＬＣＤ１Ｌ，１Ｒおよび左右のＴＮシャッタ２Ｌ，２Ｒを同一構成とし、左右の複屈折板３Ｌ，３Ｒについては、それらの結晶軸３ａＬ，３ａＲの方向を異ならせて、右眼用画像表示装置６１Ｒでは、ＴＮシャッタ２Ｒがオンで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｒがオフで右斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示し、左眼用画像表示装置６１Ｌでは、ＴＮシャッタ２Ｌがオフで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｌがオンで左斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示するようにしたものである。
【００７０】
図１８は、第２の構成例を示すもので、図１８（ａ）は右眼用画像表示装置６１Ｒの構成を、図１８（ｂ）は左眼用画像表示装置６１Ｌの構成をそれぞれ示している。この例では、図１７に示した第１の構成例において、左右のカラーＬＣＤ１Ｌ，１Ｒを構成するＴＮシャッタ２Ｌ，２Ｒ側の偏光板の偏光方向を、それぞれ９０°異ならせた同一方向として、右眼用画像表示装置６１Ｒでは、ＴＮシャッタ２Ｒがオフで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｒがオンで右斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示し、左眼用画像表示装置６１Ｌでは、ＴＮシャッタ２Ｌがオンで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｌがオフで左斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示するようにしたものである。
【００７１】
図１９は、第３の構成例を示すもので、図１９（ａ）は右眼用画像表示装置６１Ｒの構成を、図１９（ｂ）は左眼用画像表示装置６１Ｌの構成をそれぞれ示している。この例では、右眼用画像表示装置６１Ｒを、図１８（ａ）と同様に構成し、左眼用画像表示装置６１Ｌを、図１７（ｂ）と同様に構成して、右眼用画像表示装置６１Ｒでは、ＴＮシャッタ２Ｒがオフで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｒがオンで右斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示し、左眼用画像表示装置６１Ｌでは、ＴＮシャッタ２Ｌがオフで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｌがオンで左斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示するようにしたものである。
【００７２】
図２０は、第４の構成例を示すもので、図２０（ａ）は右眼用画像表示装置６１Ｒの構成を、図２０（ｂ）は左眼用画像表示装置６１Ｌの構成をそれぞれ示している。この例では、上記の第３の構成例とは逆に、右眼用画像表示装置６１Ｒを、図１７（ａ）と同様に構成し、左眼用画像表示装置６１Ｌは、図１８（ｂ）と同様に構成して、右眼用画像表示装置６１Ｒでは、ＴＮシャッタ２Ｒがオンで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｒがオフで右斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示し、左眼用画像表示装置６１Ｌでは、ＴＮシャッタ２Ｌがオンで元の画素位置に、ＴＮシャッタ２Ｌがオフで左斜め上方向の画素ずらし位置にそれぞれ映像を表示するようにしたものである。
【００７３】
以上のように、左右の画像表示装置６１Ｌ，６１Ｒを、画素ずらし方向が左右対称となるように構成すれば、周波数空間における解像度は、図２１に示すように、ウォブリングを行わない場合の±Ｐx および±Ｐy で囲まれた周波数領域に対して、右斜め方向および左斜め方向に、±Ｐx ′および±Ｐy ′で囲まれた左右対称な周波数領域に広げることができる。したがって、両眼の画像表示装置６１Ｌ，６１Ｒに表示された映像を融像して観察する際に、自然な映像として観察することができる。
【００７４】
なお、この実施形態において、左右の画像表示装置６１Ｌ，６１Ｒは、図２２で説明した構成に限らず、上記の参考例、第１実施形態、第２実施形態の構成を適宜組み合わせて構成することもできる。また、左右の画像表示装置６１Ｌ，６１Ｒにおけるそれぞれの画素ずらし方向は、上述したように右眼用画像表示装置６１Ｒで右斜め上方向、左眼用画像表示装置６１Ｌで左斜め上方向に限らず、右眼用画像表示装置６１Ｒで左斜め上方向、左眼用画像表示装置６１Ｌで右斜め上方向にしたり、一方の上下方向、他方を水平方向とすることもできる。
【００７５】
この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、１フィールド時間ｔＦは１／６０Ｓ以外でも適用可能であることは言うまでもない。また、表示素子はカラーＬＣＤに限らずモノクロのＬＣＤ、あるいはプラズマディスプレイ、ＥＬ、ホトクロミック等のカラーまたはモノクロの表示素子を用いる場合にもこの発明を有効に適用することができる。また、表示素子の画素配列もデルタ配列に限らず、ストライプ配列、モザイク配列等の他の配列のものを用いることができ、その画素配列に応じてブラックマトリックスを補間するようにウォブリングによる画素ずらしを行うことができる。さらに、ＴＮシャッタ以外の公知の偏光変換素子を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の参考例を示す図である。
【図２】この発明の第１実施形態を示す図である。
【図３】図２に示すカラーＬＣＤの応答特性を説明するための図である。
【図４】第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図５】第１実施形態におけるＴＮシャッタでの第１の偏光の透過率を説明するための図である。
【図６】第１実施形態で観察されるカラーＬＣＤの表示面の画素を示す図である。
【図７】第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】同じく、他の変形例を説明するための図である。
【図９】この発明の第２実施形態を示す図である。
【図１０】第２実施形態の動作を説明するための信号波形図である。
【図１１】図９に示すフレーム毎極性反転回路の一例の構成を示す回路図である。
【図１２】第２実施形態において、一つの画素に印加される映像信号の極性を示す図である。
【図１３】図９に示すフレーム毎極性反転回路の他の例の構成を示す回路図である。
【図１４】この発明の第３実施形態を示す図である。
【図１５】図１４に示す頭部装着型画像表示装置において、観察者の左右の眼球に対応して表示装置本体部に設ける光学系の二つの例を示す図である。
【図１６】第３実施形態における左右の画像表示装置での画素ずらし方向を説明するための図である。
【図１７】第３実施形態における左右の画像表示装置の要部の第１の構成例を示す図である。
【図１８】同じく、第２の構成例を示す図である。
【図１９】同じく、第３の構成例を示す図である。
【図２０】同じく、第４の構成例を示す図である。
【図２１】第３実施形態による周波数空間における解像度を説明するための図である。
【図２２】従来の画像表示装置の構成を示す図である。
【図２３】図２２に示すカラーＬＣＤの画素配列を示す部分平面図である。
【図２４】図２２に示すＴＮシャッタの動作を説明するための図である。
【図２５】同じく、複屈折板の動作を説明するための図である。
【図２６】従来の画像表示装置において画素ずらしを行う場合の偏光の様子を示す図である。
【図２７】図２６に示す画素ずらし状態での観察画素位置を示す図である。
【図２８】従来の画像表示装置において画素ずらしを行わない場合の偏光の様子を示す図である。
【図２９】従来の画像表示装置による奇数フィールドの観察画素位置を示す図である。
【図３０】同じく、偶数フィールドの観察画素位置を示す図である。
【図３１】図２２に示すＴＮシャッタの旋光の応答特性を説明するための図である。
【図３２】従来の画像表示装置による一つの画素に着目した場合のＴＮシャッタでの第１の偏光の透過率と、駆動電圧のオン・オフのタイミングとを示す図である。
【図３３】従来の画像表示装置における問題点を説明するための図である。
【図３４】図３２を拡大して示す図である。
【図３５】ＬＣＤの一つの画素にある明度の白と黒とをフィールド毎に交互に表示した場合のＬＣＤ応答特性と、その際のＬＣＤ駆動電圧とを示す図である。
【図３６】従来の画像表示装置において、一つの画素に印加される映像信号の極性を示す図である。
【図３７】従来の画像表示装置による周波数空間における解像度を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ カラーＬＣＤ
１ａ バックライト
１ｂ カラー液晶表示素子
２ ＴＮシャッタ
３ 複屈折板
１１ 画像表示制御回路
１２ ＴＮシャッタ駆動回路
２１ ヒータ
２２ ヒータ駆動制御回路
２３ 温度センサ
３１ ＴＮシャッタ駆動手段
３２ フィールド検出回路
３３，３４ 遅延信号発生回路
３５ ＴＮシャッタ駆動信号発生回路
４１ 画像表示制御手段
４２ デコーダ／ＲＧＢドライバ
４３ ＬＣＤ用タイミングジェネレータ（ＴＧ）
４４ フレーム毎極性反転回路
４５ ４分周回路
４６ インバータ
４７ セレクタ
４８ 排他的論理和回路
５１ 表示装置本体部
６１Ｌ 左眼用画像表示装置
６１Ｒ 右眼用画像表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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