(57)【要約】【課題】スクリーン上の垂直及び水平の線を同程度に鮮明に投影する。【解決手段】ランプ２と画像表示パネル５との間の光軸上に設けられ、ランプ２により発光された光のうち赤色光、緑色光、及び青色光を選択的に反射させるダイクロイックミラー４ａ，４ｂ，４ｃと、画像表示パネル５に備えられ、赤色光が入射される画像素子７ａ、緑色光が入射される画像素子７ｂ、及び青色光が入射される画像素子７ｃのうち、２つの画像素子を単位として繰り返し列方向に配置した２色画素列と、２色画素列方向における２つの画像素子の間に２つの画像素子以外の画像素子を繰り返し配置した１色画素列とを、交互に複数行配置した画素表示部７と、画像表示パネル５に備えられ、ダイクロイックミラー４ａ，４ｂ，４ｃにより反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、それぞれの各色毎に画像素子７ａ，７ｂ，７ｃへ集光させるマイクロレンズアレイ６とを備える。【選択図】      図１
2009204970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色光、緑色光、及び青色光を含む光を画像表示パネルに照射することによって形成した画像をスクリーンに投影する投影型画像表示装置であって、
前記光を発光する発光手段と、
前記発光手段と前記画像表示パネルとの間の光軸上に設けられ、前記発光された光のうち赤色光、緑色光、及び青色光を選択的に反射させる第１の光学系と、
前記画像表示パネルに備えられ、前記赤色光が入射される画像素子、前記緑色光が入射される画像素子、及び前記青色光が入射される画像素子のうち、２つの画像素子を単位として繰り返し列方向に配置した２色画素列と、前記２色画素列方向における前記２つの画像素子の間に前記２つの画像素子以外の画像素子を繰り返し配置した１色画素列とを、交互に複数行配置した画素表示部と、
前記画像表示パネルに備えられ、前記第１の光学系により反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、それぞれの各色毎に前記画像素子へ集光させる第２の光学系と、
を備えたことを特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示パネルと前記スクリーンとの間の光軸上に設けられ、前記画像表示部を透過した画像光を反射させる反射板と、
１フレーム分の前記画像を２分割し、この２分割された第１のサブフレーム画像、及び第２のサブフレーム画像を、１フレーム分の前記画像に対応する周波数の２倍の周波数で、前記スクリーン上に投影するためのサブフレーム画像信号を生成する画像信号生成部と、
前記第２のサブフレーム画像を投影するための前記サブフレーム画像信号が供給された場合に、前記スクリーンに投影された前記第１のサブフレーム画像の位置に対して、前記スクリーン上における垂直走査方向、及び／又は水平走査方向に、前記スクリーン上における互いに隣り合う同色の前記画像素子間の距離の略半分の距離だけ移動させた位置に前記第２のサブフレーム画像を投影するように前記反射板を制御する反射板制御部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の投影型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む光を画像表示パネルに照射することによって形成した画像をスクリーンに投影する投影型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、投写型画像表示装置には、３枚の画像表示素子によりカラー画像を投影する３板式画像表示装置と、一枚の画像表示素子によりカラー画像を投影する単板式画像表示装置とがある。
【０００３】
３板式画像表示装置は、単一光源から出力された白色光をダイクロイックミラ−により、赤，青，緑の色の三原色に分光し、この三原色光を３枚の液晶表示素子にそれぞれ入射することにより、カラ−画像を得て、このカラ−画像を１本の投写レンズを用いて、スクリ−ン上に拡大投影するものである。
【０００４】
しかしながら、３板式画像表示装置は、装置の大形化及び部品点数の増加による装置のコスト高が問題となっていた。
【０００５】
一方、単板式画像表示装置は、単一光源から出力された白色光を液晶表示素子内に構成される赤，青，緑の色の三原色のカラ−フィルタにより分光し、カラ−画像を得て、このカラ−画像を１本の投写レンズを用いて、スクリ−ン上に拡大投影するものである。
【０００６】
しかしながら、このような単板式画像表示装置では、液晶表示素子に光源から照射された光の約２／３は該液晶表示素子内に設けられたカラ−フィルタによって吸収されてしまい、残りの約１／３しか光源からの光が利用されないので投写された映像が暗くなるという問題であった。
【０００７】
そこで、特許文献１には、液晶表示素子の光線の入射側の透明基板上に赤，青，緑の色の三原色を１組として横方向一列に配列された液晶表示素子に対応するマイクロレンズアレイを密着して備え、かつ、コンデンサレンズ系と液晶表示素子の間に光源からの白色光を、赤，青，緑の色の三原色に分光する作用を有する第１の光学系と、分光した各光束を異なる所定の方向からマイクロレンズアレイに入射させ、液晶表示素子の画素配列に対応した位置に光束をそれぞれ集光させる作用を有する第２の光学系を介在させ液晶表示素子を照射する投写型カラー液晶表示装置が提案されている。
【特許文献１】特開平６−３０８４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の投写型カラー液晶表示装置では、液晶表示素子が、光線の入射側の透明基板上に赤，青，緑の色の三原色を１組として水平方向一列に配列されているので、垂直方向の解像度に比較して水平方向の解像度が低くなり、利用者にとって画面に表示された垂直の線が、画面に表示された水平の線よりぼやけて見えるという課題があった。
【０００９】
また、このような投写型カラー液晶表示装置において、垂直方向の解像度と水平方向の解像度とを一致させるためには、水平方向の解像度ピッチを垂直方向の１／３になるように配置しなければならない。そのため、画像表示素子の製造が困難となるので、製造上の不良率が上昇し、結果としてコスト高の原因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で、スクリーン上に投影する画像の垂直及び水平の線を同程度に鮮明に表示する投影型画像表示装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影型画像表示装置の第１の特徴は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む光を画像表示パネル（５）に照射することによって形成した画像をスクリーン（１３）に投影する投影型画像表示装置（１）であって、前記光を発光する発光手段（２）と、前記発光手段（２）と前記画像表示パネル（５）との間の光軸上に設けられ、前記発光された光のうち赤色光、緑色光、及び青色光を選択的に反射させる第１の光学系（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、前記画像表示パネル（５）に備えられ、前記赤色光が入射される画像素子（７ａ）、前記緑色光が入射される画像素子（７ｂ）、及び前記青色光が入射される画像素子（７ｃ）のうち、２つの画像素子を単位として繰り返し列方向に配置した２色画素列と、前記２色画素列方向における前記２つの画像素子の間に前記２つの画像素子以外の画像素子を繰り返し配置した１色画素列とを、交互に複数行配置した画素表示部（７）と、前記画像表示パネル（５）に備えられ、前記第１の光学系（４ａ，４ｂ，４ｃ）により反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、それぞれの各色毎に前記画像素子（７ａ，７ｂ，７ｃ）へ集光させる第２の光学系（６）と、を備えたことにある。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影型画像表示装置の第２の特徴は、前記画像表示パネル（５）と前記スクリーン（１３）との間の光軸上に設けられ、前記画像表示部（７）を透過した画像光を反射させる反射板（９）と、１フレーム分の前記画像を２分割し、この２分割された第１のサブフレーム画像、及び第２のサブフレーム画像を、１フレーム分の前記画像に対応する周波数の２倍の周波数で、前記スクリーン（１１）上に投影するためのサブフレーム画像信号を生成する画像信号生成部（１２）と、前記第２のサブフレーム画像を投影するための前記サブフレーム画像信号が供給された場合に、前記スクリーン（１１）に投影された前記第１のサブフレーム画像の位置に対して、前記スクリーン（１１）上における垂直走査方向、及び／又は水平走査方向に、前記スクリーン（１１）上における互いに隣り合う同色の前記画像素子間の距離の略半分の距離だけ移動させた位置に前記第２のサブフレーム画像を投影するように前記反射板（９）を制御する反射板制御部（１０）と、を更に備えることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る投影型画像表示装置によれば、簡易な構造で、スクリーン上に投影する画像の垂直及び水平の線を同程度に鮮明に表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
＜投影型画像表示装置の構成＞
図１は、本実施形態である投影型画像表示装置の構成を示した構成図である。
【００１６】
本実施形態である投影型画像表示装置１は、ランプ２と、フィールドレンズ３と、３枚のダイクロイックミラー４ａ〜４ｃと、画像表示パネル５と、画像信号生成部８と、反射板９と、コントローラ１０と、駆動部１１と、投影レンズ１２ａ，１２ｂと、投影スクリーン１３とを備えている。
【００１７】
ランプ２は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光を発光し、フィールドレンズ３は、このランプ２から発光された白色光を屈折させて平行光とする。
【００１８】
ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃは、フィールドレンズ３により平行光とされた白色光のうち、光の波長により赤色光、緑色光、及び青色光を選択的に反射させる。このダイクロイックミラー４ａ〜４ｃは、それぞれ反射された赤色光、緑色光、及び青色光がマイクロレンズアレイ６に入射するような角度で固定されている。
【００１９】
画像表示パネル５は、マイクロレンズアレイ６と、画像表示部７とを備え、画像表示部７の赤色光、緑色光、及び青色光の入射側にマイクロレンズアレイ６が固定されている。
【００２０】
マイクロレンズアレイ６には、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、緑色光、及び青色光の入射側に、凸型の形状を有するマイクロレンズ６ａが規則正しく配置されている。そして、マイクロレンズアレイ６は、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、このマイクロレンズ６ａによる光の屈折により、それぞれの色毎に画像表示部７に備えられた各色の画像素子へ集光させる。
【００２１】
画像表示部７は、マイクロレンズアレイ６により集光された赤色光が入射される画像素子と、マイクロレンズアレイ６により集光された緑色光が入射される画像素子と、マイクロレンズアレイ６により集光された青色光が入射される画像素子とが、規則正しく配列されている。
【００２２】
図２は、画像表示パネル５の正面図である。
【００２３】
図２に示すように、マイクロレンズ６ａにより集光された赤色光が入射される画像素子７ａと、マイクロレンズ６ａにより集光された緑色光が入射される画像素子７ｂとを１組として、この一組の画像素子７ａ，７ｂが、繰り返し規則正しく２色画素列として配列されている。
【００２４】
また、マイクロレンズアレイ６により集光された青色光が入射される画像素子７ｃは、２色画素列方向における画像素子７ａと画像素子７ｂとの間に、繰り返し規則正しく１色画素列として配列されている。
【００２５】
さらに、この２色画素列と１色画素列とが、交互に複数行配置されている。
【００２６】
そして、画像表示部７は、後述する画像信号生成部８から供給されるサブフレーム画像信号に基づいて、各画像素子７ａ，７ｂ，７ｃを透過する赤色光、緑色光、及び青色光の光量を調整することで、画像光を生成する。
【００２７】
また、図２に示すように、マイクロレンズアレイ６には、画像素子７ａ，７ｂ，７ｃを覆うように、マイクロレンズ６ａが備えられており、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、それぞれの色毎に画像表示部７に備えられた画像素子７ａ，７ｂ，７ｃへ集光させる。
【００２８】
このように、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、緑色光、及び青色光は、マイクロレンズアレイ６によりその色毎に画像素子７ａ，７ｂ，７ｃに集光され、集光された赤色光、緑色光、及び青色光は、画像表示部７により、透過する光量が調整され、後述するスクリーン１３に投影させるための画像光が生成される。
【００２９】
画像信号生成部８は、１フレーム分の画像を２分割し、この２分割された第１のサブフレーム画像、及び第２のサブフレーム画像を、１フレーム分の画像に対応する周波数の２倍の周波数で、スクリーン上に投影するためのサブフレーム画像信号を生成する。そして画像信号生成部８は、第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号と、第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号とを交互に画像表示部７とコントローラ１０とへ供給する。
【００３０】
ここで、第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号と、第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号とは、１フレームの画像の１／２のデータ数となるように生成される。例えば、１フレームの画像の奇数列の画像を第１のサブフレーム画像とし、１フレームの画像の偶数列の画像を第２のサブフレーム画像としてもよいし、１フレームの画像を１ピクセル毎に、交互に第１のサブフレーム画像、又は第２のサブフレーム画像として、２分割して生成してもよい。
【００３１】
反射板９は、後述する駆動部１１により、高周波で駆動され、画像表示部７を透過した画像光を反射させる。
【００３２】
コントローラ１０は、画像信号生成部８より供給されたサブフレーム画像信号に基づいて、反射板９を反射板位置９ａ、又は反射板位置９ｂとなるように駆動させるための制御信号を駆動部１１へ供給する。
【００３３】
駆動部１１は、コントローラ１０から供給された制御信号に基づいて、反射板９を駆動させる。
【００３４】
図３は、反射板９、及び駆動部１１を示した斜視図である。
【００３５】
図３に示すように、反射板９の対角方向に、反射板支持軸９ｃが取り付けられており、反射板支持軸９ｃが、軸Ｐを回動軸として回動することにより、反射板９も軸Ｐを回動軸として回動する。
【００３６】
また、駆動部１１は、駆動部本体１１ａと駆動軸１１ｂとを備えており、駆動軸１１ｂの一方の端部は、反射板９に固定されている。
【００３７】
そして、駆動部本体１１ａは、コントローラ１０から供給された制御信号に基づいて、駆動軸Ｑの方向に対して前後に、駆動軸１１ｂを駆動させ、この駆動軸１１ｂに固定された反射板９は軸Ｐを回動軸として回動する。これにより、駆動部１１は、反射板９を反射板位置９ａ、又は反射板位置９ｂとなるように駆動させることができる。
【００３８】
投影レンズ１２ａ，１２ｂは、反射板９により反射された画像光を投影スクリーン１３に投影する画面の大きさに合わせて拡大するためのレンズである。
【００３９】
投影スクリーン１３は、投影レンズ１２ａ，１２ｂにより拡大された画像光を表示させるスクリーンである。
【００４０】
＜投影型画像表示装置の作用＞
以下に、本発明の実施例１である投影型画像表示装置１の作用について図１を参照しながら説明する。
【００４１】
ランプ２から出射光軸Ｒとして発光された、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光は、広がりながらフィールドレンズ３に入射する。そして、入射した白色光は、フィールドレンズ３により出射光軸Ｒに対して平行となるように屈折され、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより、透過又は反射される。
【００４２】
上述したように、このダイクロイックミラー４ａ〜４ｃは、白色光のうち、光の波長に応じて赤色光、緑色光、及び青色光を選択的に反射させるので、赤色光はダイクロイックミラー４ａにより反射され、マイクロレンズアレイ６に入射する。また、ダイクロイックミラー４ａを透過した緑色光は、ダイクロイックミラー４ｂにより反射され、マイクロレンズアレイ６に入射する。さらに、ダイクロイックミラー４ｂを透過した青色光は、ダイクロイックミラー４ｃにより反射され、マイクロレンズアレイ６に入射する。
【００４３】
そして、マイクロレンズアレイ６に入射された赤色光、緑色光、及び青色光は、マイクロレンズアレイ６の表面に設けられたマイクロレンズ６ａにより屈折されて、それぞれの色毎に画像素子７ａ，７ｂ，７ｃへ入射される。
【００４４】
画像表示部７は、画像信号生成部８から供給された第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号に基づいて、入射された赤色光、緑色光、及び青色光の画像素子７ａ，７ｂ，７ｃを透過する光量を調整し、第１のサブフレーム画像の投影するための画像光として透過させる。同様に、画像表示部７は、画像信号生成部８から供給された第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号に基づいて、入射された赤色光、緑色光、及び青色光の画像素子７ａ，７ｂ，７ｃを透過する光量を調整し、第２のサブフレーム画像の投影するための画像光として透過させる。
【００４５】
画像表示部７から透過された画像光は、駆動部１１により駆動される反射板９により反射され、投影レンズ１２ａに入射する。
【００４６】
コントローラ１０は、第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号が供給された場合に、投影スクリーン１３に投影された第１のサブフレーム画像の位置に対して、投影スクリーン１３上における垂直走査方向、及び水平走査方向に、投影スクリーン１３上における隣り合う同色の画像素子間の距離の半分の距離、即ち、投影スクリーン１３に投影された第１のサブフレーム画像の位置に対して、投影スクリーン１３上における２色画素列に配置された互いに隣り合う画像素子間の距離だけ移動させた位置に、第２のサブフレーム画像を投影するように反射板９を制御する。
【００４７】
具体的には、コントローラ１０は、供給されたサブフレーム画像信号が、第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号か、又は第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号かを判定し、第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号が供給されている間は、反射板９を反射板位置９ａになるように制御し、第１のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号が供給されている間は、反射板位置９ｂとなるように制御する。
【００４８】
そして、このように制御された反射板９により反射された画像光は、投影レンズ１２ａ，１２ｂにより拡大されて、スクリーン１３に投影される。
【００４９】
図４は、スクリーン１３に投影された画像の一例を示した図である。図４（ａ）は、第１のサブフレーム画像を示しており、図４（ｂ）は、第２のサブフレーム画像を示しており、図４（ｃ）は、１フレームの画像を示している。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、投影スクリーン１３に、第１のサブフレーム画像が投影されており、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に示した第１のサブフレーム画像から垂直走査方向及び水平走査方向に１画素分づつシフトした位置に第２のサブフレーム画像が投影されている。
【００５１】
そして、図４（ｃ）に示すように、第１のサブフレーム画像と、第２のサブフレーム画像がスクリーン１３上で合成されることにより、１フレームの画像が投影される。
【００５２】
図４（ａ）に示す第１のサブフレーム画像は、赤色光Ｒ１と、緑色光Ｇ１と、青色光Ｂ１の中心が、投影スクリーン１３上の垂直走査方向、及び水平走査方向に等間隔になるように、即ち垂直走査方向、及び水平走査方向の解像度ピッチが同じになるように投影されており、また、図４（ｂ）に示す第２のサブフレーム画像も同様に、垂直走査方向、及び水平走査方向の解像度ピッチが同じになるように投影されている。
【００５３】
このように、第１のサブフレーム画像と、垂直走査方向及び水平走査方向に１画素分づつシフトした第２のサブフレーム画像とが合成されることによって、投影した画像の解像度を、元の１フレームの画像の解像度に対して擬似的に４倍にすることができる。
【００５４】
以上のように、本発明の実施例１である投影型画像表示装置１によれば、簡易な構造で、投影スクリーン１３上に投影する画像の垂直及び水平の線を同程度に鮮明に表示することができる。
【００５５】
なお、本発明の実施例１である投影型画像表示装置１のコントローラ１０は、第２のサブフレーム画像を投影するためのサブフレーム画像信号が供給された場合に、投影スクリーン１３に投影された第１のサブフレーム画像の位置に対して、投影スクリーン１３上における垂直走査方向、及び水平走査方向に、投影スクリーン１３上における隣り合う同色の画像素子間の距離の半分の距離だけ移動させた位置に、第２のサブフレーム画像を投影するように反射板９を制御するが、投影スクリーン１３上における垂直走査方向、又は水平走査方向に移動させた位置に、第２のサブフレーム画像を投影するように反射板９を制御するようにしてもよい。
【００５６】
この場合、第１のサブフレーム画像と、第２のサブフレーム画像とが合成されることによって、投影した画像の解像度を、元の１フレームの画像の解像度に対して擬似的に２倍にすることができる。
【００５７】
また、本発明の実施例１である投影型画像表示装置１のマイクロレンズアレイ６のマイクロレンズ６ａは、円形であり、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、緑色光、及び青色光の入射側に、凸型の形状を有する構成としたが、矩形であり、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、緑色光、及び青色光の入射側に、凸型の形状を有する構成としてもよい。即ち、マイクロレンズ６ａは、ダイクロイックミラー４ａ〜４ｃにより反射された赤色光、青色光、及び緑色光を、光の屈折により、それぞれの色毎に画像表示部７に備えられた各色の画像素子７ａ，７ｂ，７ｃへ集光させる構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態である投影型画像表示装置の構成を示した構成図である。
【図２】本実施形態である投影型画像表示装置を構成する画像表示パネルの正面図である。
【図３】本実施形態である投影型画像表示装置を構成する反射板、及び駆動部を示した斜視図である。
【図４】（ａ）は、第１のサブフレーム画像を示しており、（ｂ）は、第２のサブフレーム画像を示しており、（ｃ）は、１フレームの画像を示している。
【符号の説明】
【００５９】
１…投影型画像表示装置
２…ランプ（発光手段）
３…フィールドレンズ
４ａ〜４ｃ…ダイクロイックミラー（第１の光学系）
５…画像表示パネル
６…マイクロレンズアレイ（第２の光学系）
６ａ…マイクロレンズ
７…画素表示部
７ａ，７ｂ，７ｃ…画像素子
８…画像信号生成部
９…反射板
１０…コントローラ（反射板制御部）
１１…駆動部
１２ａ，１２ｂ…投影レンズ
１３…投影スクリーン
【図１】
2009204970.tif 000003
【図２】
2009204970.tif 000004
【図３】
2009204970.tif 000005
【図４】
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