JP2024086828A - 投写型画像表示装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シーンによって動きの速さや空間周波数が変化する場合であっても、不自然な画像を表示することを防止できる投写型画像表示装置を提供する。【解決手段】投写型画像表示装置は、入力画像信号に従って、光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、互いに直交する２軸のうちの１軸又は２軸で揺動駆動制御されかつ画像光の光路を変更して１軸又は２軸の画素シフトを行う透明平行平板と、それを透過した画像光を拡大投写する投写光学系と、入力画像信号に対してリサンプリング処理を行うリサンプリング処理部と、入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、リサンプリング処理をせず画素シフトをしないことと、１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を実行させ１軸の画素シフトを行うことと、２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を実行させ２軸の画素シフトを行うことと、のうちの１つを選択的に実行する制御部とを備える。【選択図】図１３

Description

本開示は、例えばプロジェクタなどの投写型画像表示装置とその制御方法に関する。

従来技術に係る投写型画像表示装置においては、画像信号が動きの早い動画であるか、画像全体の空間周波数が一様かあるいは一部だけ空間周波数が高いかを判定し、動きの早い動画や空間周波数が一様である場合は画素シフトをオフにし、動きの遅い動画や空間周波数が高い場合は画素シフトをオンにする（例えば、特許文献１参照）。これにより、各種画像信号に対して最適に高解像度化された表示を得るとともに、消費電力を抑えることができる。

特開２００６－３４５５５０号公報

しかし、従来技術に係る投写型画像表示装置では、画像信号の種類により画素シフトのオン・オフが繰り返されることがあり、シーンによって解像度が変化することで、不自然な画像と感じてしまうという課題があった。なお、画素シフトは、「ウォブリング」又は「画素ずらし」とも呼ばれる。

本開示は、シーンによって動きの速さや空間周波数が変化する場合であっても、不自然な画像を表示することを防止できる投写型画像表示装置とその制御方法を提供する。

本開示に係る投写型画像表示装置は、
入力画像信号に従って、光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、
互いに直交する２軸のうちの１軸又は２軸で揺動駆動制御される透明平行平板であって、前記画像表示素子からの画像光の光路を変更することで、前記画像光に対して１軸又は２軸の画素シフトを行う透明平行平板と、
前記透明平行平板を透過した画像光を拡大投写する投写光学系と、
前記入力画像信号に対してリサンプリング処理を行うリサンプリング処理部と、
前記入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、
（１）前記入力画像信号に対してリサンプリング処理をしないように前記リサンプリング処理部を制御し、かつ前記画像光に対して画素シフトをしないように前記透明平行平板を制御することと、
（２）前記入力画像信号に対して１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して１軸の画素シフトを行うように前記透明平行平板を制御することと、
（３）前記入力画像信号に対して２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して２軸の画素シフトを行うように前記透明平行平板を制御することと、
のうちの１つを選択的に実行するように制御する制御部と、
を備える。

従って、本開示によれば、入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、画像光に対して、画素シフトしない、１軸の画素シフト又は２軸の画素シフトを行うように、前記透明平行平板を選択的に制御する。これにより、シーンによって動きの速さや空間周波数が変化する場合であっても、不自然な画像を表示することを防止できる。

実施形態に係るプロジェクタ１００の投写光学系の構成例を示す概略図 図１のプロジェクタ１００の画像処理回路４２０の構成例を示すブロック図 図１のプロジェクタ１００の光学素子駆動装置４３０の構成例を示す概略図 図３の光学素子駆動装置４３０のアクチュエータ４０１の構成例を示す概略図 図１の平行平板ガラス４００による光路変更の原理を説明するための概略図 図１の平行平板ガラス４００の平面図 図１の平行平板ガラス４００の動作を説明するための概略図 図２の画像処理回路４２０に入力される入力画像信号の構成例を示す模式図 図８の入力画像信号から生成される２倍密画像用サブフレーム画像を示す正面図 図９のサブフレーム画像を２倍密画像になるように画素シフトさせた状態の画像を示す正面図 図８の入力画像信号から生成される４倍密画像用サブフレーム画像を示す正面図 図９のサブフレーム画像を４倍密画像になるように画素シフトさせた状態の画像を示す正面図 図２の画素シフト制御部４０５及び制御回路４４０により実行される画素シフト制御処理を示すフローチャート 図１３の画素シフト制御処理の実行例を示す表形式の模式図

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（発明者の知見）
従来技術では、上述のように、入力画像信号の種類により画素シフト処理のオン／オフが繰り返されることがあり、シーンによって解像度が変化することで、不自然な画像と感じてしまうという課題があった。

これを解決するために、本開示に係る実施形態では、入力画像信号のフレームレート及び画素数（又は解像度）に応じて、画素シフト処理をオフすることと、１軸の画素シフト処理を行うことと、２軸の画素シフト処理を行うことの３パターンのうちの１つのパターンを選択するように切り替えることを特徴としている。
を切り替える。

以下、図１～図１４を用いて、実施形態を説明する。

（プロジェクタの投写光学系の構成）
図１は実施形態に係る投写型画像表示装置の一例であるプロジェクタ１００の投写光学系の構成例を示す概略図である。図１を参照して、プロジェクタ１００の投写光学系の構成について以下に説明する。

図１において、プロジェクタ１００は、発光管１１０と発光管１１０で発光した白色光を反射するリフレクタ１２０とから構成される光源１３０を備える。発光管１１０は、互いに波長域が異なる赤色の光、緑色の光及び青色の光を含む白色の光束を射出する。発光管１１０は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプで構成される。リフレクタ１２０は、一の焦点位置に配置された発光管１１０から射出された光束を反射させ、前方に平行光として出射する。

光源１３０からの白色光は、照明光学系に入力される。照明光学系は、レンズ１６０、ロッド１７０、レンズ１８０及びミラー１９０を有する。照明光学系は、光源１３０から射出された光束をデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）２４０、２５０、２６０に導く。ロッド１７０は、内部で光を全反射させる柱状ガラス部材である。光源１３０から射出された光束は、ロッド１７０内で複数回反射する。これにより、ロッド１７０の出射面での光強度分布は実質的に均一になる。

レンズ１８０は、ロッド１７０の出射面の光束をＤＭＤ２４０、２５０、２６０に結像するリレーレンズである。ミラー１９０は、レンズ１８０を介した光束を反射する。反射した光束は、フィールドレンズ２００に入射する。フィールドレンズ２００は、入射した光を略平行な光束に変換するレンズである。フィールドレンズ２００を介した光束は、全反射プリズムに入射する。

全反射プリズムは、プリズム２７０とプリズム２８０とで構成される。プリズム２７０とプリズム２８０との近接面には空気層２１０が存在する。空気層２１０は薄い空気層である。空気層２１０は、臨界角以上の角度で入射する光束を全反射する。全反射した光束は、カラープリズムに入射する。

カラープリズムは、プリズム２２１、プリズム２３１及びプリズム２９０で構成される。プリズム２２１とプリズム２３１との近接面には青色の光を反射するダイクロイック膜２２０が設けられている。また、プリズム２３１とプリズム２９０との近接面には赤色の光を反射するダイクロイック膜２３０が設けられている。カラープリズムにはＤＭＤ２４０、２５０、２６０が配備される。

ＤＭＤ２４０、ＤＭＤ２５０及びＤＭＤ２６０は、１９２０×１０８０個のマイクロミラーを有する。ＤＭＤ２４０、ＤＭＤ２５０及びＤＭＤ２６０は、画像信号に応じて、各マイクロミラーを偏向させる。これにより、ＤＭＤ２４０、ＤＭＤ２５０及びＤＭＤ２６０は、投写光学系３００に入射させる光と、投写光学系３００の有効範囲外へ反射する光とに画像信号に応じて分けることによって、ＤＭＤに入射される光を変調する。なお、ＤＭＤ２４０には、緑色の光が入射する。ＤＭＤ２５０には、赤色の光が入射する。ＤＭＤ２６０には、青色の光が入射する。

ＤＭＤ２４０、ＤＭＤ２５０及びＤＭＤ２６０で反射された光束のうち投写光学系３００に入射する光束は、カラープリズムにて合成される。合成された光束は、全反射プリズムに入射する。全反射プリズムに入射した光束は、空気層２１０に臨界角以下で入射する。従って、この光束は空気層２１０を透過して投写光学系３００に入射する。

投写光学系３００は、入射した光束を拡大するための光学系である。投写光学系３００は、フォーカス機能やズーム機能を有し、ＤＭＤからの画像光を投写面上に投写することにより、投写面上に画像を映出する。

プロジェクタ１００は、投写光学系の光軸に垂直な面内に配置され、後述するような動作が可能な光学素子として、透明平行平板の一例である平行平板ガラス４００を備える。プロジェクタ１００は、この平行平板ガラス４００を動作させることでＤＭＤにより生成される画像を構成する画素の投写面であるスクリーン上での表示位置を画素ピッチ以下の間隔でずらす。これにより、プロジェクタ１００は高解像度の画像を投写できる。

（プリズムと投写レンズとの間の構成）
次に、全反射プリズム及びカラープリズムからなるプリズムブロックと、投写光学系３００との間に配置される平行平板ガラス４００を駆動するための画像処理回路４２０及び光学素子駆動装置４３０について説明する。

図２は図１のプロジェクタ１００の画像処理回路４２０の構成例を示すブロック図である。また、図３は図１のプロジェクタ１００の光学素子駆動装置４３０の構成例を示す概略図である。なお、図２で示す画像処理回路４２０は、それに接続されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置を除きプロジェクタ１００内に配備されるものである。

本実施形態では、光学素子として平面円形状の平行平板ガラス４００を使用している。図２及び図３において、平行平板ガラス４００の端部は連結部材４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄによって４個のアクチュエータ４０１ａ、アクチュエータ４０１ｂ、アクチュエータ４０１ｃ、アクチュエータ４０１ｄ（これらのアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄを総称して、アクチュエータ４０１という）の可動部４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄ（これらの可動部を総称して、４０７という）とそれぞれ連結されている。

図４は図３の光学素子駆動装置４３０のアクチュエータ４０１の構成例を示す概略図である。本実施形態ではアクチュエータ４０１の一例として、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を使用している。図４において、ロ字型をしたヨーク４０１１の内部に異なる磁極の永久磁石（Ｎ極の永久磁石４０１２とＳ極の永久磁石４０１３）が一定の距離を隔てて対向するよう配置され、その対向配置された永久磁石４０１２、４０１３の間に可動部４０７が配置される。

可動部４０７にはガイド窓４０７０が開設されており、このガイド窓４０７０にヨーク４０１１が挿通され、可動部４０７に設けられたコイル４０１４が、対向配置された永久磁石４０１２、４０１３の間に配備される。コイル４０１４に駆動信号電流を流すと、可動部４０７は矢印４０７Ｄの方向の一軸方向に移動する。この可動部４０７の移動量はコイル４０１４に流れる信号電流の大きさに応じて、基準位置から正方向又は負方向に移動する。可動部４０７の移動量は、可動部４０７に取り付けられた位置センサ４０２を、図２に示す位置検出回路４０３が検出することによって検出される。コイル４０１４が取り付けられた可動部４０７と永久磁石４０１２、４０１３との間には僅かながら隙間が生じている。従って、可動部４０７は駆動信号電流により駆動される一軸方向に対して垂直方向の力が加わっても、その僅かな隙間分で許容される距離だけ変位が可能で、可動部４０７は傾くことができる。

アクチュエータ４０１の可動部４０７が結合される連結部材４０６は、図６に示すように平行平板ガラス４００の面中心Ｏで互いに直交するＡ－Ｃ軸とＢ－Ｄ軸上において、各辺の中央の端部ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ、ＥＤで連結されている。

図２において、４つのアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄは、画素シフト制御部４０５の制御信号によって制御される駆動回路４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄによって駆動される。駆動回路４０４ａ～４０４ｄからの駆動信号電流によってアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄは、一軸方向にその可動部４０７ａ～４０７ｄが進退するように駆動される。可動部４０７ａ～４０７ｄの位置は、それに設けられた位置センサ４０２ａ～４０２ｄが位置検出回路４０３ａ～４０３ｄによって検出される。そして、位置検出回路４０３ａ～４０３ｄの検出出力は画素シフト制御部４０５に入力され、画素シフト制御部４０５はこの検出信号に基づいて、アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄの可動部４０７ａ～４０７ｄの位置を常時監視し、アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄをサーボ制御する。

また、図２において、入力画像信号は画像信号入力部４１４に入力される。画像信号入力部４１４は内蔵するバッファメモリで一時的に格納した後、画像信号処理部４１５に出力する。画像信号処理部４１５は入力される入力画像信号を、例えばスケーリング処理、色補正処理、フレーム間補間（ＦＲＣ）処理などの所定の画像信号処理を実行して、処理後の画像信号を画像信号判別部４１０及びリサンプリング処理部４１３に出力する。なお、画像信号判別部４１０及びリサンプリング処理部４１３は例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの制御回路４４０内に実装される。

画素シフト制御部４０５及び制御回路４４０は、入力されるサブフレーム画像信号の画素数（解像度）及びフレームレートに基づいて、後述する図１３の画素シフト制御処理を実行する。ここで、画像信号判別部４１０は、入力されるサブフレーム画像信号の画素数（解像度）及びフレームレートに基づいて、１軸又は２軸の画素シフト処理を実行するか否かを、例えば以下の表１の判断基準により判別し、判別結果を示す判定結果信号を画素シフト制御部４０５及びリサンプリング処理部４１３に出力する。なお、ＲＥＳｓｉｇｎａｌは入力画像信号の解像度又は画素数（水平画素数×垂直画素数であり以下同様である）であり、ＲＥＳｄｍｄはＤＭＤ２４０、２５０、２６０の解像度又は画素数である。

具体的には、画素シフト制御部４０５は、入力されるサブフレーム画像信号の画素数（解像度）及びフレームレートに応じて、ＤＭＤ駆動部４１１で生成される同期信号に基づいて、駆動回路４０４ａ～４０４ｄに供給する同期信号を生成する。

さらに、各アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄの可動部４０７ａ～４０７ｄの移動量は、シフト量操作部４１２を操作することにより調整量を示す信号が画素シフト制御部４０５に入力され、画素シフト制御部４０５が駆動回路４０４ａ～４０４ｄを制御することにより調整される。シフト量操作部４１２は、例えばプロジェクタ１００本体に設けられる操作キーであってもよく、プロジェクタ１００を操作するリモートコントローラに割り当てられたキーであってもよい。

図５は図１の平行平板ガラス４００による光路変更の原理を説明するための概略図である。

図５に示すように、平行平板ガラス４００の面が、入力光線Ｌｉに対して直交しているとき、入力光線Ｌｉは、平行平板ガラス４００と空気の界面において屈折せずに直進する。入力光線が屈折せずに平行平板ガラス４００を通過し、また空気に出る界面においても、平行平板ガラス４００が平行平面であるために、光線と界面が直交しているため、屈折せずに直進する。このため入力光線が画像光である場合、画像の移動（シフト）は発生しない。

一方、平行平板ガラス４００が、図５の破線で示すように入力光線に対して直交していないとき、入力光線は、平行平板ガラス４００と空気の界面において屈折する。入力光線Ｌｉが屈折して平行平板ガラス４００に入射後、平行平板ガラス４００を通過し、空気に出る界面においても、平行平板ガラス４００が平行平面であるために、光線と界面が直交していないため屈折する。

平行平板ガラス４００に入射するときに屈折する角度と、平行平板ガラス４００から出射するときに屈折する角度は等しいため、入力光線Ｌｉが画像光であると、出力光線Ｌｏの画像光は平行平板ガラスの傾き方向に平行移動する。この結果、平行平板ガラス４００から出力され投写される画像の表示位置が移動（シフト）することになる。

図６は図１の平行平板ガラス４００の平面図であり、図７は図１の平行平板ガラス４００の動作を説明するための概略図である。

上述の原理を利用して、図６に示すように、平行平板ガラス４００の中心Ｏを通る互いに直交するＡ－Ｃ軸とＢ－Ｄ軸上にあるガラス端部ＥＡとＥＣ、及びＥＢとＥＤを各アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄの連結部材でそれぞれ可動部４０７ａ～４０７ｄと搖動自在に連結する。そして、アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄを駆動することによって、中心Ｏの位置を一定に保持しつつ、例えば、図７に示すＡ－Ｃ軸を、Ｂ－Ｄ軸を回転軸中心として端部ＥＡを所定量上方に移動させ、端部ＥＣを所定量下方に移動させるとともに、Ｂ－Ｄ軸を、Ａ－Ｃ軸を回転軸中心として端部ＥＢを所定量下方に移動させて、端部ＥＤを所定量上方に移動させる。これによって、平行平板ガラス４００に入射する画像光の光路が変更され所定の位置に画素が表示される。この状態から、同様にして各端部を上下方向に制御することによって、画素の表示位置を移動させる、画素シフトを行うことができる。

リサンプリング処理部４１３は、入力される判定結果信号に基づいて、入力される画像信号の１フレーム毎に、光学素子駆動装置による投写位置の移動に対応した２枚、もしくは４枚のサブフレーム画像信号を生成してＤＭＤ駆動部４１１に出力する。なお、サブフレーム画像信号の画素数は、ＤＭＤ２４０、２５０、２６０の対応画素数と同じである。

（２倍密画像の出力動作）
画素シフト制御部４０５は、リサンプリング処理部４１３で生成した２枚のサブフレーム信号から、ＤＭＤ駆動部４１１で生成される同期信号に基づいて、駆動回路４０４ａ～４０４ｄに供給する同期信号を生成する。ＤＭＤ駆動部４１１は、リサンプリング処理部４１３で生成した２枚のサブフレーム信号を、出力フレームレートの２倍の速度で出力するようにＤＭＤ駆動信号を生成する。アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄの駆動回路４０４ａ～４０４ｄは、ＤＭＤ駆動部４１１に同期してアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄを駆動し、画素の投写位置を移動させるよう、アクチュエータ駆動信号を生成する。

図８は図２の画像処理回路４２０に入力される入力画像信号の構成例を示す模式図であり、図９は図８の入力画像信号から生成される２倍密画像用サブフレーム画像を示す正面図である。以下、図２の画像処理回路４２０の具体的な動作例について図８及び図９を用いて説明する。

ここで、プロジェクタ１００において、ＤＭＤ２４０、２５０、２６０は水平方向１９２０画素×垂直方向１０８０画素の画像を出力可能である。また、平行平板ガラス４００をアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄで駆動することにより、水平方向１／２画素分、垂直１／２画素分だけ投写位置をずらす（シフトする）ように設定されている。ここで、１／２画素分（又は、半画素分）ずらすとは、画素を画素間のピッチの半分の位置まで移動させることを意味する。

図８は、プロジェクタ１００の画像出力システム４０００においてサブフレーム画像を作成するためのベースとなる入力画像信号であり、水平方向３８４０画素×垂直方向２１６０画素の、いわゆる４Ｋ２Ｋ画像である。この入力画像信号の画素数は、ＤＭＤ２４０、
２５０、２６０の画素数の４倍である。この入力画像信号は、外部機器から直接入力された画像信号であっても良いし、より低解像度の入力画像をシステム内部においてアップコンバートした信号であってもよい。

次いで、画像信号処理部４１５におけるサブフレーム画像信号の生成方法について説明する。

図９は、図８で示す１フレームの入力画像信号から互いに異なるサンプル位置でリサンプリングすることにより２枚のサブフレーム信号（リサンプリング画像信号）を生成する方法を示したものである。図８の入力画像信号において、水平方向に画素の列番号が０、１、２、３、４、５、…と付され、垂直方向に画素の行番号が０、１、２、３、…と付されている。

ここで、
（１）水平方向に列番号０から数えて何番目の列番号であるかを示す数値を２で除した余りが０であり、かつ、垂直方向に行番号０から数えて何番目の行番号であるかを示す数値を２で除した余りが０である画素をサンプリングした信号を、第１のサブフレーム信号とする。

（２）水平方向に列番号０から数えて何番目の列番号であるかを示す数値を２で除した余りが１であり、かつ、垂直方向に行番号０から数え何番目の行番号であるかを示す数値を２で除した余りが１である画素をサンプリングした信号を、第２のサブフレーム信号とする。

図１０は図９のサブフレーム画像を２倍密画像になるように画素シフトさせた状態の画像を示す正面図である。

ＤＭＤ２４０、２５０、２６０は、出力フレームレートの２倍の速度で２枚のサブフレームを出力する。具体的には、出力フレームレートを６０Ｈｚとすると、サブフレームは１２０Ｈｚで出力され、アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄは６０Ｈｚで駆動される。図１０はこのときのアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄに指示する変位（ＶＣＭ変位量）とサブフレーム画像の移動の様子を模式的に示している。この場合、図１０に示すように、アクチュエータ４０１ａに対しては変位Ａを指示し、アクチュエータ４０１ｃに対しては変位Ａを反転した変位Ｃを指示する。アクチュエータ４０１ｂとアクチュエータ４０１ｄに対しては、変位を変化させない。これによって、平行平板ガラス４００はＢ－Ｄ軸を回転軸として搖動することになるので、これにより、入力画像光の光路が変更され、互いに半画素ずれた第１のサブフレーム画像と第２のサブフレーム画像が投写されることになる。

（４倍密画像の出力動作）
リサンプリング処理部４１３では、入力された画像信号の１フレーム毎に、平行平板ガラス４００及びアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄによる投写位置の移動に対応した４枚のサブフレーム画像信号を生成する。

リサンプリング処理部４１３で生成した４枚のサブフレーム画像信号を、ＤＭＤ駆動部４１１に送り、出力フレームレートの４倍の速度で出力するようＤＭＤ駆動信号を生成する。ＤＭＤ駆動部４１１に同期して平行平板ガラス４００を駆動し画素の投写位置を移動させるように、画素シフト制御部４０５でアクチュエータ駆動信号を生成し、駆動回路４０４ａ～４０４ｄに出力する。

図１１は図８の入力画像信号から生成される４倍密画像用サブフレーム画像を示す正面図であり、図１２は図９のサブフレーム画像を４倍密画像になるように画素シフトさせた状態の画像を示す正面図である。図１１及び図１２を参照して、２方向に投写位置を移動可能な場合の画像出力システム動作について説明する。なお、表示素子の対応解像度及び入力画像信号の解像度は２倍密度画像の出力動作で説明した場合と同様である。

まず、画像信号処理部４１５におけるサブフレーム信号の生成方法について説明する。図１１は図８で示す１フレームの入力画像信号から、互いに異なるサンプル位置でリサンプリングすることにより４枚のサブフレーム信号（リサンプリング画像信号）を作成する方法を示したものである。

図８に示す入力画像信号において、
（１）水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０である画素をサンプリングした信号を、第１のサブフレームとする。

（２）水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０である画素をサンプリングした信号を、第２のサブフレームとする。

（３）水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１である画素をサンプリングした信号を、第３のサブフレームとする。

（４）水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１である画素をサンプリングした信号を、第４のサブフレームとする。

ＤＭＤ２４０、２５０、２６０は、出力フレームレートの４倍の速度で４枚のサブフレームを出力する。具体的には、出力フレームレートを６０Ｈｚとすると、サブフレームは２４０Ｈｚで出力され、アクチュエータ４０１ａ～４０１ｄは６０Ｈｚで駆動される。

図１２は、このときのアクチュエータ４０１ａ～４０１ｄに指示する変位（ＶＣＭ変位）とサブフレーム画像の移動の様子を模式的に示している。この場合、アクチュエータ４０１ａに対しては変位Ａを指示し、アクチュエータ４０１ｃに対しては変位Ａを反転した変位Ｃを指示する。アクチュエータ４０１ｂに対しては変位Ｂを指示し、アクチュエータ４０１ｄに対しては変位Ｂを反転した変位Ｄを指示する。そして、アクチュエータ４０１ａとアクチュエータ４０１ｃに指示する変位波形に対してアクチュエータ４０１ｂとアクチュエータ４０１ｄに指示する変位波形は、位相が９０°移相されている。これによって、平行平板ガラス４００は、Ｂ－Ｄ軸及びＡ－Ｃ軸を回転軸として搖動することになるので、入力画像光の光路が水平、垂直方向に変位され、互いに半画素ずれた第１のサブフレーム画像、第２のサブフレーム画像、第３のサブフレーム画像、及び第４のサブフレーム画像が順次投写される。

（画素シフト制御処理）
図１３は図２の画素シフト制御部４０５及び制御回路４４０により実行される画素シフト制御処理を示すフローチャートである。

図１３のステップＳ１において、入力画像信号のフレームレートＦＲがＦＲ≧１９２ｆｐｓであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３に進む。ステップＳ２では、リサンプリング処理部４１３にリサンプリング処理を実行させず、光学素子駆動装置４３０の平行平板ガラス４００に対して画素シフト処理を実行させず、当該画素シフト制御処理を終了する。

ステップＳ３では、フレームレートＦＲがＦＲ≧６０ｆｐｓであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ７に進む。ステップＳ４では、入力画像信号の解像度（画素数）ＲＥＳｓｉｇｎａｌがＤＭＤ２４０、２５０、２６０の解像度（画素数）ＲＥＳｄｍｄよりも大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６に進む。ステップＳ５では、リサンプリング処理部４１３に２軸リサンプリング処理を実行させ、かつ光学素子駆動装置４３０の平行平板ガラス４００に対して２軸画素シフト処理を実行させ、当該画素シフト制御処理を終了する。一方、ステップＳ６では、リサンプリング処理部４１３にリサンプリング処理を実行させず、光学素子駆動装置４３０の平行平板ガラス４００に対して画素シフト処理を実行させず、当該画素シフト制御処理を終了する。

ステップＳ７では、入力画像信号の解像度（画素数）ＲＥＳｓｉｇｎａｌがＤＭＤ２４０、２５０、２６０の解像度（画素数）ＲＥＳｄｍｄよりも大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ９に進む。ステップＳ８では、リサンプリング処理部４１３に１軸リサンプリング処理を実行させ、かつ光学素子駆動装置４３０の平行平板ガラス４００に対して１軸画素シフト処理を実行させ、当該画素シフト制御処理を終了する。一方、ステップＳ９では、リサンプリング処理部４１３にリサンプリング処理を実行させず、光学素子駆動装置４３０の平行平板ガラス４００に対して画素シフト処理を実行させず、当該画素シフト制御処理を終了する。

ここで、６０ｆｐｓがフレームレートの第１のしきい値に対応し、１９２ｆｐｓがフレームレートの第２のしきい値に対応するが、本開示はこれに限らず、しきい値の大小関係を保持した上で、他のフレームレートであってもよい。

（実施形態の作用効果）
図１４は図１３の画素シフト制御処理の実行例を示す表形式の模式図である。

図１３のステップＳ５では、入力画像信号の画素数がＤＭＤ２４０、２５０、２６０の画素数より大きく、かつフレームレートＦＲが６０Ｈｚ以下の入力画像信号の場合は、２軸画素シフト制御することで高精細な画像を投写することができる。

また、図１３のステップＳ８では、入力画像信号の画素数がＤＭＤ２４０、２５０、２６０の画素数より大きく、かつフレームレートＦＲが９６Ｈｚ～１２０Ｈｚの入力画像信号の場合は、１軸画素シフト制御することで、高精細かつ滑らかな画像を投写することができる。

さらに、図１３のステップＳ２では、入力画像信号のフレームレートＦＲが１９２Ｈｚ以上の入力画像信号の場合及び上記以外の場合は、画素シフト処理をオフすることで、滑らかな画像を投写することができる。

これにより、各種画像信号に対して最適な画像を投写することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、画像光に対して、画素シフトしない、１軸の画素シフト又は２軸の画素シフトを行うように、前記透明平行平板を選択的に制御する。これにより、シーンによって動きの速さや空間周波数が変化する場合であっても、不自然な画像を表示することを防止できる。

（変形例）
以上の実施形態では、ＤＭＤ２４０、２５０、２６０を使用しているが、本開示はこれに限らず、ＤＭＤに代えて、他の種類の画像表示素子であってもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

従って、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、画素の表示位置をシフトして高精細な投写画像を映出することができる投写型画像表示装置に適用可能である。

１００ プロジェクタ
１３０ 光源
２４０、２５０、２６０ ＤＭＤ
４００ 平行平板ガラス
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄ アクチュエータ
４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ 位置センサ
４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ 位置検出回路
４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ 駆動回路
４０５ 画素シフト制御部
４１０ 画像信号判別部
４１１ ＤＭＤ駆動部
４１２ シフト量操作部
４１３ リサンプリング処理部
４１４ 画像信号入力部
４１５ 画像信号処理部
４２０ 画像処理回路４３０ 光学素子駆動装置
４４０ 制御回路

Claims (8)

1. 入力画像信号に従って、光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、
   互いに直交する２軸のうちの１軸又は２軸で揺動駆動制御される透明板であって、前記画像表示素子からの画像光の光路を変更することで、前記画像光に対して１軸又は２軸の画素シフトを行う透明板と、
   前記透明板を透過した画像光を拡大投写する投写光学系と、
   前記入力画像信号に対してリサンプリング処理を行うリサンプリング処理部と、
   前記入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、
   （１）前記入力画像信号に対してリサンプリング処理をしないように前記リサンプリング処理部を制御し、かつ前記画像光に対して画素シフトをしないように前記透明板を制御することと、
   （２）前記入力画像信号に対して１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して１軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御することと、
   （３）前記入力画像信号に対して２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して２軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御することと、
   のうちの１つを選択的に実行するように制御する制御部と、
   を備え、
   前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが所定の第１のしきい値以上である第１のケースのとき、前記制御部は、表示不可を示す信号を出力する、
   る投写型画像表示装置。
2. 前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値以上であるとき、前記制御部は、前記入力画像信号に対して画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させず、かつ前記画像光に対して画素シフトを行なわないように前記透明板を制御する、
   請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値以下である第２のケースのとき、前記制御部は、前記入力画像信号に対して２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して２軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御し、
   前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値未満であり、かつ、前記第２のしきい値を超える第３のケースのとき、前記制御部は、前記入力画像信号に対して１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して１軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御し、
   前記第１～第３のケース以外のときに、前記制御部は、前記入力画像信号に対してリサンプリング処理をしないように前記リサンプリング処理部を制御し、かつ前記画像光に対して画素シフトをしないように前記透明板を制御する、
   請求項１又は２に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記第１のしきい値は１９２ｆｐｓであり、前記第２のしきい値は６０ｆｐｓである、
   請求項３に記載の投写型画像表示装置。
5. 入力画像信号に従って、光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像表示素子と、
   互いに直交する２軸のうちの１軸又は２軸で揺動駆動制御される透明板であって、前記画像表示素子からの画像光の光路を変更することで、前記画像光に対して１軸又は２軸の画素シフトを行う透明板と、
   前記透明板を透過した画像光を拡大投写する投写光学系と、
   前記入力画像信号に対してリサンプリング処理を行うリサンプリング処理部と、
   前記透明板及び前記リサンプリング処理部を制御する制御部とを備える投写型画像表示装置の制御方法であって、
   前記制御部が、前記入力画像信号の画素数及びフレームレートに応じて、
   （１）前記入力画像信号に対してリサンプリング処理をしないように前記リサンプリング処理部を制御し、かつ前記画像光に対して画素シフトをしないように前記透明板を制御することと、
   （２）前記入力画像信号に対して１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して１軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御することと、
   （３）前記入力画像信号に対して２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して２軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御することと、
   のうちの１つを選択的に実行するように制御するステップと、
   前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが所定の第１のしきい値以上である第１のケースのとき、前記制御部は、表示不可を示す信号を出力するステップと、
   を含む、投写型画像表示装置の制御方法。
6. 前記制御部が、前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値以上であるとき、前記入力画像信号に対して画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させず、かつ前記画像光に対して画素シフトを行なわないように前記透明板を制御するステップをさらに含む、
   請求項５に記載の投写型画像表示装置の制御方法。
7. 前記制御するステップは、前記制御部が、
   前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値以下である第２のケースのとき、前記制御部は、前記入力画像信号に対して２軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して２軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御し、
   前記入力画像信号の画素数が前記画像表示素子の画素数よりも大きくかつ前記入力画像信号のフレームレートが前記第１のしきい値未満であり、かつ、前記第２のしきい値を超える第３のケースのとき、前記制御部は、前記入力画像信号に対して１軸の画素シフトに係るリサンプリング処理を前記リサンプリング処理部に実行させ、かつ前記画像光に対して１軸の画素シフトを行うように前記透明板を制御し、
   前記第１～第３のケース以外のときに、前記制御部は、前記入力画像信号に対してリサンプリング処理をしないように前記リサンプリング処理部を制御し、かつ前記画像光に対して画素シフトをしないように前記透明板を制御することを、
   含む請求項５又は６に記載の投写型画像表示装置の制御方法。
8. 前記第１のしきい値は１９２ｆｐｓであり、前記第２のしきい値は６０ｆｐｓである、
   請求項７に記載の投写型画像表示装置の制御方法。

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