CN105980926B - 投影仪和图像显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的投影仪的目的是，当使用高清晰度显示面板作为图像形成手段时，抑制投影镜头的成本和大小的增加，并且使得能够使用具有相对于面板的空间频率小于规定值的MTF值的投影镜头。本发明的投影仪具有用于形成图像的DMD，用于将由DMD形成的图像投影到投影表面的投影镜头，以及用于控制DMD的图像形成操作的显示控制单元。显示控制单元通过由组合像素(303a、303b)顺序形成多个图像而形成帧图像，组合像素(303a、303b)由多个像素(302)形成，而且当形成两个时间上连续形成的图像时，显示控制单元在相对于另一个图像在规定方向上移位仅与DMD像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。

Description

投影仪和图像显示方法
技术领域
本发明涉及一种投影仪，该投影仪包括诸如数字微镜器件(DMD)、液晶面板等的显示面板，并且放大和投影由显示面板形成的图像。
背景技术
关于用于投影仪的显示面板，由于市场需求、设计改进、改进的制造方法等，技术取得了快速进步，并且因为像素微细化，已经研制了特征为高清晰度和小型化的显示面板。
在近来的投影仪中，也已经出现了具有高清晰度显示面板的投影仪，诸如4K兼容的投影仪。这里，4K兼容的投影仪是包括具有4K x 2K(例如3,840x 2,160像素或者4,096x2,160像素)的像素计数的显示面板的投影仪。
另一方面，已经提出了能够在投影图像上增加像素数而不使用高清晰度显示面板的技术。
例如，专利文献1公开了一种投影显示装置，其能够产生像素数是显示面板的像素数的两倍的投影图像。
根据专利文献1的投影显示装置包括：用于显示的液晶面板；投影光学***，其用于在屏幕上放大和投影由液晶面板所形成的图像；驱动电压发生器；以及移位手段，其由由用于极化方向控制的液晶面板和石英片构成，布置在用于显示的液晶面板和投影光学***之间并且由从驱动电压发生器供给的驱动电压来驱动。
移位手段是通过利用石英片的双折射现象来移位光路的手段。具体地，在垂直进入石英片的光中，第一极化的光(正常光)实际上通过石英片时穿过而不折射，使得入射光路与出射光路一致。另一方面，第二极化的光(异常光)被石英片折射，使得出射光路相对于入射光路移位。在正常光和异常光之间的这个关系被用来控制光路移位。
用于显示的液晶面板向用于极化方向控制的液晶面板供给第一极化的光。
在驱动电压供给到用于极化控制的液晶面板的状态中，第一极化的光在其通过用于极化控制的液晶面板时穿过并且进入石英片。在此情况下，不发生光路的移位。
另一方面，在没有驱动电压供给用于极化控制的液晶面板的状态中，第一极化的光穿过用于极化控制的液晶面板，但在光穿过时光的极化旋转90度。结果，穿过用于极化控制的液晶面板的光变成第二极化的光并且随后进入石英片。在此情况下，发生了光路的移位。
具有用于显示的液晶面板的像素数的两倍的原始图像通过在水平方向上每隔一个像素进行细化(thinning out)而被分解为两个图像I1和I2，由此图像I1和I2由用于显示的液晶面板以时间分割的方式来显示。在显示图像I1的时段中，驱动电压供给用于极化控制的液晶面板，而在显示图像I2的时段中，停止将驱动电压供给到用于极化控制的液晶面板。
在屏幕上，图像I1的投影图像和图像I2的投影图像以时间分割的方式显示。图像I2的投影图像在相对于图像I1的投影图像在水平方向上移位了1/2像素节距的位置处显示。通过将图像I1和I2的显示周期设定为短于人眼的余像(afterimage)持续时间，能够观察到图像I1和I2的投影图像的重叠图像。这个观察到的图像(图像I1和I2的重叠图像)具有等价于原始图像的像素计数的像素计数。
相关技术文献
专利文献
专利文献1:JP04-113308A
发明内容
具有高清晰度显示面板的上述投影仪带来下面的问题。
通常，投影仪的投影镜头被设计为使得表示镜头的性能的MTF(调制传递函数)值等于或大于由显示面板上的像素的大小所确定的空间频率(例如用于黑白显示的空间频率)的50％。这是因为，如果使用MTF值小于显示面板的空间频率的50％的投影镜头，则投影镜头的解析能力与由显示面板所形成的图像的解析度相比就不够了，引起投影图像的图像退化。这里，空间频率指示每1mm能够布置的线对(line pair)的数目，并且单位为lp/mm(线对每毫米)。由于空间频率越大，线宽就越细，解析度就变得更高。
因此，如果使用高清晰度显示面板，则有必要使用具有根据显示面板的解析度的解析能力的投影镜头。
然而，如果显示面板的空间频率较高，例如，有必要使用具有更少像差的昂贵镜头和/或增加像差校正所需的镜头数目以便满足MTF值等于或大于空间频率的50％的条件。结果，使用高清晰度显示面板导致投影镜头的大小的增加，还导致成本增加。
进一步，还预测到，未来显示面板的像素将进一步被微化，因此，作为空间频率增加的结果，可能变得难以满足MTF值等于或大于50％的条件。
在专利文献1中所述的投影显示装置中，由于有可能提供在不改变显示面板的像素大小的情况下的像素数为显示面板的像素数的两倍的投影图像，所以与具有高清晰度显示面板的上述投影仪相比，能够防止投影镜头的大小和成本的增加。
然而，由于专利文献1中所述的投影显示装置需要配备光路中的移位手段，这会引起装置的大小和成本的增加的问题。
本发明的目的是解决以上问题并且提供投影仪和图像显示方法，其能够借助于与显示面板的空间频率相比不具有足够高MTF值的投影镜头来提供高清晰度投影图像。
为了实现上面的目的，本发明的投影仪包括：光源；图像形成手段，其包括由多个像素配置的像素区域，所述多个像素基于输入视频信号调制从光源发射的光以形成图像；投影手段，其投影由图像形成手段形成的图像；以及控制手段，其控制图像形成手段的图像形成操作。控制手段通过顺序形成多个图像而形成帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元，而且，对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，控制手段在相对于另一个图像在预定方向上移位与像素区域的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
本发明的图像显示方法是在投影仪中实现的图像显示方法，所述投影仪包括显示面板，该显示面板通过基于输入视频信号调制从光源发射的光而形成图像，并且所述投影仪将由显示面板形成的图像投影到投影表面，所述图像显示方法包括：通过由显示面板顺序形成多个图像而显示帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元；以及对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，在相对于另一个图像在预定方向上移位与显示面板的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
附图说明
[图1]示出与根据本发明的示例性实施例的投影仪的光学***有关的部件的示意图。
[图2]示出与根据本发明的示例性实施例的投影仪的显示操作有关的部件的示意配置的框图。
[图3A]示出图1中所示的投影仪的DMD的部分像素的示意图。
[图3B]示出由图1中所示的投影仪的DMD所形成的图像的部分像素的示意图。
[图4A]示出由图1中所示的投影仪的DMD所形成的图像的图像形成区域的示意图。
[图4B]示出由图1中所示的投影仪的DMD所形成的图像的另一图像形成区域的示意图。
[图5]用于图示由图1中所示的投影仪的DMD所形成的图像的像素的示意图。
[图6A]示出用作图1中所示的投影仪的DMD的、全HD支持的DMD的一个示例的示意图。
[图6B]示出用作图1中所示的投影仪的DMD的4K兼容的DMD的一个示例的示意图。
[图7]示出用于图6A中所示的DMD的投影镜头的MTF特性的特性图。
[图8A]示出在图1中所示的投影仪中基于时间分割形成的图像中的图像形成区域的一个示例的示意图。
[图8B]示出在图1中所示的投影仪中基于时间分割形成的图像中的图像形成区域的另一示例的示意图。
附图标记描述
1 显示控制单元
2 面板驱动器
4 轮驱动器
101 光源
102 色轮
103 均匀化元件
104,106 镜头
105 反射镜
107 TIR棱镜
108 DMD
109 投影镜头
具体实施方式
接下来，将参考附图来描述本发明的示例性实施例。
图1是示出与根据本发明的示例性实施例的投影仪的光学***有关的部件的示意图。
参看图1，投影仪包括光源101、色轮102、均匀化元件103、镜头104、106、反射镜105、TIR(Total Internal Reflection，全内部反射)棱镜107、数字微镜器件(DMD)108和投影镜头109。
光源101是白光源，诸如白色放电灯等。光源101被配置为发射会聚光。
均匀化元件103由诸如光隧道、杆积分器等的光元件形成，在一个端面具有入射表面并且在另一个端面具有出射表面。来自光源101的白光(会聚光)进入均匀化元件103的入射表面。可以使用蝇眼镜头以代替光隧道等。
色轮102布置在均匀化元件103的入射端附近。色轮102包括轮，其中以预定次序在圆周方向上布置具有透射红(R)光的波长范围的特性的滤光器R、具有透射绿(G)光的波长范围的特性的滤光器G、和具有透射蓝(B)光的波长范围的特性的滤光器B，并且轮的中心由电动机的旋转轴支撑。轮的旋转使得能够以时间分割的方式发射红光、绿光和蓝光。这里，在圆周方向上滤光器R、G、和B的数目和每个滤光器的尺寸能够适当设定。
在均匀化元件103的出射端侧上按这样的次序布置有镜头104、反射镜105和镜头106，作为使光路偏转的手段。TIR棱镜107布置在偏转的光路上。
TIR棱镜107是全反射棱镜组件，其由第一直角棱镜和第二直角棱镜形成并且其中具有全反射表面。第一直角棱镜和第二直角棱镜每个具有形成直角三角形的侧边的第一面和第二面以及形成斜边的第三面，并且被布置为使得它们的第三面彼此相对。
第一直角棱镜的第一面形成TIR棱镜107的入射表面，而DMD 108被布置为与第一直角棱镜的第二面相对。第二直角棱镜的第二面形成TIR棱镜107的出射表面，而投影镜头109被布置在出射表面侧上。
从均匀化元件103的出射端发射的光顺序通过镜头104、反射镜105和镜头106以进入TIR棱镜107的入射表面。在TIR棱镜107上入射的光被内部全反射表面全反射并且随后从第一直角棱镜的第二面发射。从第二面发射的光对DMD 108进行照射。
均匀化元件103用于进行在DMD 108上照射的光束(flux of light)的横截面上的照度(illumination)分布的均匀化。在均匀化元件103的出口端附近形成方形形状的并且照度分布是均匀的照明信息。该方形照明信息是通过镜头104、反射镜105、镜头106和TIR棱镜107而在DMD 108上形成图像的。
DMD 108，作为显示面板，包括多个微镜。每个微镜被配置为根据驱动电压而改变其角度，由此使反射角度在施加处于开启状态的驱动电压的状态和施加处于关闭状态的驱动电压的状态之间不同。每个微镜根据图像信号而控制开/关，由此将入射光束空间调制以形成图像。
由DMD 108形成的图像通过TIR棱镜107并且在未示出的屏幕上由投影镜头109放大和投影。
接下来，将对与本示例性实施例的投影仪的显示操作有关的部件进行描述。
图2是示出与显示操作有关的部件的示意配置的框图。
参看图2，投影仪包括：用于驱动DMD 108的面板驱动器2；用于驱动光源101的光源驱动器3；用于驱动色轮102的轮驱动器4；以及显示控制单元1，该显示控制单元1操作这些面板驱动器2、光源驱动器3和轮驱动器4以执行显示控制。
显示控制单元1从外部装置接收视频信号S1。显示控制单元1操作面板驱动器2，使得由DMD 108根据输入视频信号S1形成图像，并且与图像形成操作同步地操作光源驱动器3和轮驱动器4。
外部装置是例如个人计算机或诸如记录器的视频装置。用于将DMD 108的图像形成操作与光源驱动器3和轮驱动器4的操作同步的同步信号可以包含在视频信号S1中，或者可以与视频信号S1分开地从外部装置供给。
显示控制单元1通过称为像素移位方法的技术而控制DMD 108的图像形成操作。在这个图像形成操作中，显示控制单元1使用由多个像素组成的组合像素作为像素单元(用于投影图像的像素单元)以顺序形成多个图像，并且由此形成帧图像。关于来自这些图像中的时间上连续的两个图像，显示控制单元1在相对于另一个图像在预定方向上移位与DMD108的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
例如，显示控制单元1将由DMD 108的各个微镜所形成的图像的像素处理为子像素，使DMD 108形成多个图像，其中像素(前述的组合像素)由多个子像素组成，以时间分割的方式形成帧图像，并且执行控制使得一个图像的图像形成区域从另一图像的图像形成区域在预定方向上移位一个子像素单元(DMD 108的像素节距)。
现在，将具体描述像素移位控制。
显示控制单元1从视频信号S1生成表示要以时间分割方式形成的图像的图像信号S2和S3。图像信号S2和S3每个具有视频信号S1的解析度(resolution)的1/n。这里，n是形成要以时间分割方式形成的图像的一个像素的子像素的数目。
例如，当DMD 108是具有3,840(水平)x 2,160(垂直)的解析度的4K兼容面板同时要以时间分割方式形成的图像的一个像素由2x2个子像素组成时，并且当表示具有3,840(水平)x 2,160(垂直)的解析度的图像的信号被供给作为视频信号S1时，图像信号S2和S3每个变成表示具有1,920(水平)x 1,080(垂直)的解析度的图像的信号。在此情况下，在图像信号S2和S3中，用于像素的信号(数据)通常被分配给形成像素的2x2个子像素。
显示控制单元1将视频信号S1的一个帧分割成第一子帧和第二子帧，在第一子帧时段期间将图像信号S2供给到面板驱动器2，并且在第二子帧时段期间将图像信号S3供给到面板驱动器2。
更具体地，显示控制单元1将作为用于显示视频信号S1的一个帧的图像的时间单元的图像域分割成第一子域和第二子域，并且根据第一子域和第二子域分别生成图像信号S2和S3并且将它们供给到面板驱动器2。
在第一子帧(或第一子域)的时段中，面板驱动器2基于图像信号S2使DMD 108形成图像。在第二子帧(或第二子域)的时段中，面板驱动器2基于图像信号S3使DMD 108形成图像。
当要以时间分割方式形成的图像的一个像素由2x2个子像素组成时，如图3A中所示，DMD 108的2x2个像素a至d中的每个被看作子像素400，并且如图3B中所示，要以时间分割方式形成的图像的一个像素401由四个子像素400组成。
进一步，基于图像信号S2的图像和基于图像信号S3的图像被形成为使得每个图像的图像形成区域从另一个在预定方向上移位一个子像素单元。
图4A示出基于图像信号S2形成图像A的部分的图像形成区域701，而图像4B示出基于图像信号S3形成图像B的部分的图像形成区域702。
如图4A和4B中所示，图像形成区域702在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)两者上相对于图像形成区域701移位一个子像素单元。也就是，图像形成区域702移位到相对于图像形成区域701的右下方。这里，右下方意味着图3B中所示的像素401的对角线方向(布置子像素a和b的方向)。
根据上述像素移位控制，尽管基于图像信号S2的图像A和基于图像信号S3的图像B通过时间分割而显示在投影表面上，由于人眼的余像效应，观察到图像A和图像B的重叠图像。
进一步，如图3A和3B中所示，图像A和B的每个像素由2x2个子像素组成，并且如图4A和4B中所示，图像A和B的图像形成区域在垂直和水平方向上彼此移位一个子像素单元。结果，在投影表面上，图像A和B的对应像素形成在垂直和水平方向上彼此移位0.5像素(1子像素)单元的各自图像。在此情况下，将观察到图像A和图像B的重叠图像，作为具有与DMD108的子像素数等价的像素计数的图像，因此，实际上有可能提供具有与DMD 108的像素计数即3,840(水平)x 2,160(垂直)等价的像素计数的图像。
为了通过上述像素移位控制确定地增加投影图像的像素计数，显示控制单元1可以生成图像信号S2和S3，使得内容(例如亮度值)在图像A和图像B之间不同。
例如，显示控制单元1基于视频信号S1对于图像的所有子像素执行其中计算图3A中所示的四个子像素400的数据(例如亮度值)的平均并且该平均值被设定为用于图3B中所示的像素401的数据的处理，以生成图像信号S2。进一步，显示控制单元1基于图像信号S2对图像的每个像素401加权以生成图像信号S3。
然而，生成图像信号S2和S3的方法应该不限于上面的技术。图像信号S2和S3可以通过任何其他方法来生成，只要能够使得对应像素的数据彼此不同。例如，图像信号S2和S3可以通过细化像素从视频信号S1生成。可替换地，用于平均计算的四个子像素的组合可以在图像信号S2和图像信号S3之间不同。
这里，在该示例性实施例中，表示红色图像的视频信号R、表示绿色图像的视频信号G、和表示蓝色图像的视频信号B以时间分割的方式被供给到显示控制单元1作为视频信号S1。显示控制单元1根据上述像素移位控制对于视频信号R、G和B中的每个执行图像形成处理。
根据上述的本示例性实施例的投影仪，能够获得下面的操作和效果。
当表示具有与DMD 108相同解析度的图像的视频信号S1被输入时并且当实际上由DMD 108形成基于视频信号S1的图像时，除非投影镜头109的MTF值等于或大于DMD 108的空间频率的50％，由于与由DMD 108所形成的图像相比投影镜头109的解析度的不足，存在投影图像的图像质量退化的风险。
在本示例性实施例的投影仪中，基于视频信号S1的图像不由DMD 108无改变地形成，但是根据上述像素移位控制，每个具有达视频信号S1的解析度的1/n(n是形成要通过时间分割形成的图像的整个像素的子像素的数目)的解析度的多个图像由DMD 108以时间分割方式形成。
例如，如图3A和3B中所示，在以时间分割方式形成的图像的一个像素由2x2个子像素组成的情况下，如图5中所示，一个子像素具有5.4μm的大小，而以时间分割方式形成的图像的一个像素(组合像素)具有10.8μm的大小。因此，像素的大小是在水平和垂直方向两者上的子像素的大小的两倍一样大。
在上面的情况下，如果DMD 108的空间频率是N(lp/mm)，则以时间分割方式形成的图像的空间频率为0.5N(lp/mm)。在此情况下，要通过时间分割形成的图像所需的解析能力减少为与DMD 108所需的解析能力相比的一半。因此，即使投影镜头109的MTF值小于DMD108的空间频率的50％，只要MTF值等于或大于基于以时间分割方式形成的图像的像素大小所确定的空间频率的50％，则投影镜头的解析能力与所形成图像相比将不会不足。
进一步，通过使用以时间分割方式形成的多个图像来形成帧图像，并且每个图像的像素(用于形成图像的组合像素)被配置为使得帧图像将以子像素单元形成。具体地，在时间上连续形成的图像之间彼此对应的像素(用于形成图像的组合像素)的形成区域，在预定方向上移位一个像素单元。因此，当观察投影图像时，有可能提供具有与DMD 108的像素计数等价的像素计数的高清晰度图像作为正在被观察的图像(连续图像的重叠图像或帧图像)。
如上所述，根据本示例性实施例的投影仪，当使用高清晰度显示面板作为DMD 108时，由于能够使用具有小于面板的空间频率的50％的MTF值的投影镜头，所以有可能防止投影镜头的大小和成本的增加。
由于高清晰度显示面板的尺寸不改变，不需要改变包括投影镜头的光学***。因此，有可能防止光学***的大小和成本的增加。
接下来，将通过给出具体示例来详述本示例性实施例的投影仪的操作和效果。
在图6A中所示的包括支持全HD(全高清晰度)的DMD 201的投影仪中，将考虑图6B中所示的使用4K兼容的DMD 202代替DMD 201的情况。
全HD支持的DMD 201具有像素计数为1,920(水平)x 1,080(垂直)的图像形成区域。图像形成区域的对角尺寸为L英寸并且一个像素大小为V(垂直)x h(水平)。
另一方面，4K兼容的DMD 202具有像素计数为3,840(水平)x 2,160(垂直)的图像形成区域。图像形成区域的对角尺寸为L英寸，这与全HD支持的DMD 201的图像形成区域的对角尺寸相同。一个像素大小为0.5V(垂直)x 0.5h(水平)、全HD支持的DMD 201的像素大小的四分之一。
在上面的情形中，如果全HD支持的DMD 201被4K兼容的DMD 202置换，则DMD的空间频率增加。例如，当h＝v＝10.8μm时，全HD支持的DMD 201的空间频率是46.3lp/mm(线对每毫米)，而4K兼容的DMD 202的空间频率为92.6lp/mm。
由于4K兼容的DMD 202的空间频率是全HD支持的DMD 201的空间频率的两倍，如果无改变地使用用于全HD支持的DMD 201的投影镜头，则投影镜头的解析能力将对于由4K兼容的DMD 202所形成的图像而不足，导致图像的退化。
图7示出用于全HD支持的DMD 201的投影镜头的MTF特性。水平轴表示空间频率；并且垂直轴表示MTF值。MTF值指示怎样能够由频率特性忠实地再现投影图像的对比度。
在图7的MTF特性中，在水平轴上的点(a)和(b)处的空间频率的值分别为46.3lp/mm和92.6lp/mm。由于空间频率46.3lp/mm的MTF值大于50％，所以解析能力不会不足。然而，由于空间频率92.6lp/mm的MTF值显著低于50％，所以解析能力不足。
在本示例性实施例的投影仪中，通过执行上述像素移位控制，有可能解决上面的投影镜头的解析能力的不足的问题。
具体地，显示控制单元1将4K兼容的DMD 202的各个像素处理为子像素，并且从具有3,840(水平)x 2,160(垂直)解析度的视频信号S1生成图像信号S2和S3。这里，图像信号S2的图像A和图像信号S3的图像B两者都是一个像素由2x2个子像素组成的图像，或者具有1,920(水平)x 1,080(垂直)像素计数的图像。
显示控制单元1使得4K兼容的DMD 202以时间分割方式形成图像A和图像B，同时，使图像B的图像形成区域相对于图像A的图像形成区域在垂直和水平方向两者上移位一个子像素单元。结果，在投影表面上观察到的图像(图像A和B的重叠图像)导致具有3,840(水平)x 2,160(垂直)的像素计数的图像。
在上面的情况下，由于投影镜头109投影具有1,920(水平)x 1,080(垂直)的像素计数的图像A和B，如果MTF值等于或大于由图像A和B的像素的大小确定的空间频率的50％，则不会出现不足的解析能力。在此情况下，由于由图像A和B的像素的大小所确定的空间频率等于46.3lp/mm，或者全HD支持的DMD 201的空间频率(如果使用用于全HD支持的DMD 201的投影镜头)，则将不会出现不足的解析能力。
由于4K兼容的DMD 202的对角尺寸与全HD支持的DMD 201的对角尺寸相同，不需要修改包括投影镜头的光学***。
尽管在上面的描述中，关注聚焦于解析度，这是最显著影响投影图像的图像质量的因素，但存在另一重要因素，即投影图像的会聚(像素偏差)。作为关于像素偏差的条件，通常，在三种RGB颜色中的两种颜色之间的像素偏差的量被调节在0.5像素之内。这对应于根据投影镜头规格的倍率的色差的特性。类似于解析度，执行优化像素偏差以符合显示面板的像素大小。
例如，在全HD投影仪中，如果像素大小为“□10.8μm”(这意味着10.8μm x 10.8μm)，则投影镜头被设计为满足像素偏差等于或小于与0.5像素单元对应的5.4μm的条件。当这个投影镜头被用于4K兼容的显示面板时，对于像素大小“□5.4μm”(这意味着5.4μm x5.4μm)，只有2.7μm被允许作为与0.5像素的偏差的量对应的倍率的色差。倍率的色差的这个校正导致投影镜头的大小和成本增加的问题。
根据本示例性实施例的投影仪，由于通过使用像素移位控制，例如能够使由DMD形成的图像的像素大小为DMD的像素大小的值的两倍(□10.8μm)，有可能防止上面的投影镜头的大小和成本的增加。
上述的投影仪是本发明的示例性实施例，并且能够对示例性实施例的结构和操作进行各种修改。
例如，DMD 108具有由多个像素组成的像素区域并且像素区域的部分可以是用于显示黑色的黑色显示区域(例如与帧对应的区域)。在此情况下，显示控制单元1可以适于以时间分割方式在除了黑色显示区域以外的像素区域中形成多个图像。
例如，如图8A中所示，DMD 108具有由多个子像素302组成的像素区域300，并且像素区域300的外周部分是黑色显示区域301。
在第一子帧的时段期间，显示控制单元1在除了像素区域300的黑色显示区域301以外的区域中形成第一图像。在这个示例中，从左上方到右下方铺设四个像素303a的图像形成为第一图像。
然后，在第二子帧的时段期间，显示控制单元1在除了像素区域300的黑色显示区域301以外的区域中形成第二图像。在这个示例中，从左上方到右下方铺设三个像素303b的图像形成为第二图像。这些三个像素303b对应于来自第一图像中的左上方的三个像素300a，并且每个像素303b形成在相对于对应的像素303a向右和向下移位一个子像素单元的位置处。这里，由于对应于最右和最下的像素303a的像素与第二图像中的黑色显示区域301部分重叠，所述像素被删除(未显示)。
上面的第一图像和第二图像的重叠图像形成为容纳除了像素区域300的黑色显示区域301以外的区域的内部。该重叠图像对应于由22个像素300c组成的图像。
作为另一图像形成技术，显示控制单元1可以适于以时间分割的方式使用除了像素区域的黑色显示区域以外的区域形成多个图像。
例如，如图8B中所示，在第一子帧的时段期间，显示控制单元1在像素区域300中形成第一图像。在此示例中，从左上方到右下方铺设四个像素303a的图像形成为第一图像。
然后，在第二子帧的时段期间，显示控制单元1在包括像素区域300的黑色显示区域301的区域中形成第二图像。在这个示例中，从左上方到右下方铺设四个像素303b的图像形成为第二图像。右下方像素303b位于黑色显示区域301中。四个像素303b分别对应于第一图像中的四个像素303a，并且每个像素303b形成在相对于对应的像素303a向右和向下移位一个子像素单元的位置处。
上面的第一图像和第二图像的重叠图像形成为容纳像素区域300的内部。该重叠图像对应于由25个像素300c组成的图像。
进一步，在本示例性实施例的投影仪中，要以时间分割方式形成的图像可以并且应该是一个像素由布置为n(行)x m(列)的多个子像素组成的图像。这里，n和m是正整数(除了n＝1并且m＝1的情况)。在此情况下，像素可以采取各种形式，诸如1x2,2x1,2x2,3x3等。
例如，当一个像素由布置成两行和一列的两个子像素组成的第一图像和第二图像以时间分割方式形成时，第一图像和第二图像的图像形成区域在行方向上彼此移位一个子像素。在此情况下，观察到的图像成为像素数在行方向上加倍的图像。
当一个像素由布置成一行和两列的两个子像素组成的第一图像和第二图像以时间分割方式形成时，第一图像和第二图像的图像形成区域在列方向上彼此移位一个子像素。在此情况下，观察到的图像成为像素数在列方向上加倍的图像。
当一个像素由布置成三行和三列的九个子像素组成的图像以时间分割方式形成时，生成表示第一至第三图像的第一至第三图像信号。进一步，一个帧被分割成第一至第三子帧(或子域)。然后，在第一子帧的时段期间，形成基于第一图像信号的第一图像，在第二子帧的时段期间，形成基于第二图像信号的第二图像，并且在第三子帧的时段期间，形成基于第三图像信号的第三图像。在此情况下，第一图像和第二图像的图像形成区域在行和列的方向上彼此移位一个子像素单元。进一步，第二图像和第三图像的图像形成区域在行和列的方向上彼此移位一个子像素单元。这使得有可能与一个像素由布置成两行和两列的四个子像素形成的配置相比增加观察到的图像的像素计数，由此提供高清晰度图像。此外，由于要以时间分割方式形成的图像的像素大小变得更大，所以能够进一步缓和关于投影镜头的MTF值的条件。
尽管已经通过参考配备有DMD作为显示面板的单板型投影仪来描述了本示例性实施例，本发明应该不限于此。本发明能够适用于除了单板型投影仪以外的例如三板型投影仪。
进一步，可以使用除了DMD以外的液晶面板等作为显示面板。作为液晶面板，能够使用高温多晶硅TFT(薄膜晶体管)面板和反射型液晶面板(例如硅基液晶(LCoS))。由于配备有液晶面板的单板型或三板型投影仪已经众所周知，所以省略对配置的描述。
进一步，为了提供对操作和效果的清楚描述，通过给出使用具有“□10.8μm”的像素大小的全HD支持的面板和具有“□5.4μm”的像素大小的4K兼容的面板的示例来描述本示例性实施例。然而，本发明的应用示例不限于此。本发明能够应用于各种解析度的面板，诸如WXGA等。
在本示例性实施例中，作为投影镜头109，使用具有小于DMD 108的空间频率的50％且等于或大于由以时间分割方式形成的图像的像素的大小所确定的空间频率的50％的MTF值的镜头。这里，“50％”是基于一般施加在MTF值上的条件的阈值。然而，一些制造商可以将60％应用于此阈值。因此，在本发明中，阈值可以并且应该被设定为不造成任何不足的解析度，优选地设定在“50％”或更优选地“60％”。
进一步，在本示例性实施例中，显示控制单元1从输入视频信号S1生成分别表示要以时间分割方式形成的多个图像的多个图像信号。然而，本发明应该不限于此。例如，分别表示要以时间分割方式形成的多个图像的多个图像信号可以从外部设备供给到显示控制单元1。
本发明能够采取下面的补充注释1至14中所述的模式，但是不应该限于这些模式。
[补充注释1]
一种投影仪，包括：
光源；
图像形成手段，所述图像形成手段包括由多个像素配置的像素区域，所述多个像素基于输入视频信号调制从所述光源发射的光以形成图像；
投影手段，所述投影手段投影由所述图像形成手段形成的所述图像；以及
控制手段，所述控制手段控制所述图像形成手段的图像形成操作，
其中，所述控制手段通过顺序形成多个图像而形成帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元，以及
其中，对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，所述控制手段在相对于另一个图像在预定方向上移位与所述像素区域的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
[补充注释2]
根据补充注释1所述的投影仪，其中，所述组合像素是布置成两行和两列的四个像素，并且所述预定方向是行方向和列方向。
[补充注释3]
根据补充注释1或2所述的投影仪，其中，所述投影手段包括具有MTF值的投影镜头，所述MTF值相对于由所述像素区域的像素的大小所确定的空间频率而小于预定值并且相对于由所述组合像素的大小所确定的空间频率而等于或大于所述预定值。
[补充注释4]
根据补充注释3所述的投影仪，其中，所述预定值是50％。
[补充注释5]根据补充注释1至4中的任一项所述的投影仪，其中，所述像素区域的一部分包括用于显示黑色的黑色显示区域。
[补充注释6]根据补充注释5所述的投影仪，其中，所述控制手段在所述像素区域中除了所述黑色显示区域以外的区域中形成帧图像。
[补充注释7]根据补充注释1至6中任一项所述的投影仪，其中：
所述输入视频信号是表示具有与所述像素区域相同像素计数的图像的信号；
所述控制手段从所述输入视频信号生成分别表示所述多个图像的多个图像信号；并且
所述图像形成手段基于所述多个图像信号以时间分割的方式形成所述多个图像。
[补充注释8]一种在投影仪中实现的图像显示方法，所述投影仪包括显示面板，所述显示面板通过基于输入视频信号调制从光源发射的光而形成图像，并且所述投影仪将由所述显示面板形成的图像投影到投影表面，所述图像显示方法包括：
通过由所述显示面板顺序形成多个图像而显示帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元；以及
对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，在相对于另一个图像在预定方向上移位与所述显示面板的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
[补充注释9]根据补充注释8所述的图像显示方法，其中，所述组合像素是布置成两行和两列的四个像素，并且所述预定方向是行方向和列方向。
[补充注释10]根据补充注释8或9所述的图像显示方法，进一步包括：使用具有MTF值的投影镜头以投影由所述显示面板形成的图像，所述MTF值相对于由所述显示面板的像素的大小所确定的空间频率而小于预定值并且相对于由所述组合像素的大小所确定的空间频率而等于或大于所述预定值。
[补充注释11]根据补充注释10所述的图像显示方法，其中，所述预定值是50％。
[补充注释12]根据补充注释8至11中的任一项所述的图像显示方法，其中，所述显示面板具有像素区域，所述像素区域的一部分由用于显示黑色的黑色显示区域形成，并且所述帧图像在整个所述像素区域中形成。
[补充注释13]根据补充注释8至11中的任一项所述的图像显示方法，其中，所述显示面板具有像素区域，所述像素区域的一部分由用于显示黑色的黑色显示区域形成，并且所述帧图像在所述像素区域中除了所述黑色显示区域以外的区域中形成。
[补充注释14]根据补充注释8至13中的任一项所述的图像显示方法，其中，所述输入视频信号是表示具有与所述像素区域相同像素计数的图像的信号，所述图像显示方法进一步包括：
从所述输入视频信号生成分别表示所述多个图像的多个图像信号；以及
使所述显示面板基于所述多个图像信号以时间分割的方式形成所述多个图像。
在上面的补充注释1至7中所述的投影仪中，所述控制手段对应于显示控制单元1并且所述图像形成手段对应于DMD 108、面板驱动器2等。所述投影手段包括投影镜头109。
根据上面的投影仪，即使使用具有小于由所述像素区域的像素的大小所确定的空间频率的50％的MTF值的投影镜头，只要所述投影镜头的MTF值等于或大于由所述组合像素的大小所确定的空间频率的50％，将不会出现由于分辨率不足引起的图像质量的劣化。
此外，由于帧图像形成在像素单元中，有可能提供具有与像素区域的像素计数等价的像素计数的投影图像。
补充注释8至14的图像显示方法也能够提供与上面的投影仪相同的效果。

Claims (14)

1.一种投影仪，包括：
光源；
图像形成单元，所述图像形成单元包括由多个像素配置的像素区域，所述多个像素基于输入视频信号调制从所述光源发射的光以形成图像；
投影镜头，所述投影镜头投影由所述图像形成单元形成的所述图像；以及
控制单元，所述控制单元控制所述图像形成单元的图像形成操作，
其中，所述控制单元通过顺序形成多个图像而形成帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元，以及
其中，对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，所述控制单元在相对于另一个图像在预定方向上移位与所述像素区域的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
2.根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述组合像素是布置成两行和两列的四个像素，并且所述预定方向是行方向和列方向。
3.根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述投影镜头具有MTF值，所述MTF值相对于由所述像素区域的像素的大小所确定的空间频率而小于预定值并且相对于由所述组合像素的大小所确定的空间频率而等于或大于所述预定值。
4.根据权利要求3所述的投影仪，其中，所述预定值是50％。
5.根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述像素区域的一部分包括用于显示黑色的黑色显示区域。
6.根据权利要求5所述的投影仪，其中，所述控制单元在所述像素区域中除了所述黑色显示区域以外的区域中形成所述帧图像。
7.根据权利要求1所述的投影仪，其中：
所述输入视频信号是表示具有与所述像素区域相同像素计数的图像的信号；
所述控制单元从所述输入视频信号生成分别表示所述多个图像的多个图像信号；并且
所述图像形成单元基于所述多个图像信号以时间分割的方式形成所述多个图像。
8.一种在投影仪中实现的图像显示方法，所述投影仪包括显示面板，所述显示面板通过基于输入视频信号调制从光源发射的光而形成图像，并且所述投影仪将由所述显示面板形成的图像投影到投影表面，所述图像显示方法包括：
通过由所述显示面板顺序形成多个图像而显示帧图像，在所述多个图像中，由多个像素配置的组合像素被用作像素单元；以及
对于来自所述多个图像中的时间上连续的两个图像，在相对于另一个图像在预定方向上移位与所述显示面板的像素节距对应的距离的位置处形成一个图像。
9.根据权利要求8所述的图像显示方法，其中，所述组合像素是布置成两行和两列的四个像素，并且所述预定方向是行方向和列方向。
10.根据权利要求8所述的图像显示方法，进一步包括：使用具有MTF值的投影镜头以投影由所述显示面板形成的图像，所述MTF值相对于由所述显示面板的像素的大小所确定的空间频率而小于预定值并且相对于由所述组合像素的大小所确定的空间频率而等于或大于所述预定值。
11.根据权利要求10所述的图像显示方法，其中，所述预定值是50％。
12.根据权利要求8所述的图像显示方法，其中，所述显示面板具有像素区域，所述像素区域的一部分由用于显示黑色的黑色显示区域形成，并且所述帧图像在整个所述像素区域中形成。
13.根据权利要求8所述的图像显示方法，其中，所述显示面板具有像素区域，所述像素区域的一部分由用于显示黑色的黑色显示区域形成，并且所述帧图像在所述像素区域中除了所述黑色显示区域以外的区域中形成。
14.根据权利要求8所述的图像显示方法，其中，所述显示面板具有像素区域，所述输入视频信号是表示具有与所述像素区域相同像素计数的图像的信号，所述图像显示方法进一步包括：
从所述输入视频信号生成分别表示所述多个图像的多个图像信号；以及
使所述显示面板基于所述多个图像信号以时间分割的方式形成所述多个图像。
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