JP6757885B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、映像を投写する投写型表示装置に関する。

特許文献１は、映像投影装置を開示する。この映像投影装置は、動き補間画像処理回路と、画素ずらし制御回路と、画素ずらし素子とを備える。動き補間画像処理回路は、複数のフレーム画像により構成される動画像データに基づいて連続する２つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像を１つ以上生成する。これにより、この映像投影装置は、より高解像度かつ滑らかな動画像表示を行うことが可能となる。

特開２００９−７１４４４号公報

本開示は、投写するサブフレーム毎に動き補間画像処理回路を設けることで、各動き補間画像処理回路の負荷を低減させることができるため、動き補間画像処理回路を容易に実現することができる投写型表示装置を提供する。

本開示は、光源からの光を映像信号に基づいて変調して生成した映像光を出射する表示素子と、表示素子から出射される映像光の光路を変更することにより投写画像の画素をシフトする画素シフト装置を備えた投写型表示装置である。投写型表示装置は、投写画像の解像度を有する画像信号をリサンプリングして、表示素子の解像度を有する複数のサブフレーム画像を生成するリサンプリング回路と、リサンプリング回路から出力されるサブフレーム画像に対して動き補間画像処理を行う動き補間画像処理回路と、動き補間処理回路から出力される動き補間処理されたサブフレーム画像が供給される画素シフトコントローラと、を備える。画素シフトコントローラは、動き補間処理されたサブフレーム画像に基づいて、表示素子と画素シフト装置を所定のタイミングで駆動し、表示素子から出射される投写画像を投写面上において画素シフトして表示する。

本開示における投写型表示装置は、投写するサブフレーム毎に動き補間画像処理回路を設けることで、各動き補間画像処理回路の負荷を低減させることができるため、動き補間画像処理回路を容易に実現することができる。

本開示の投写型表示装置の使用状態を示す図 投写型表示装置の光学構成の一例を示す図 実施の形態で使用される画素シフト装置のブロック図 実施の形態で使用される画素シフト装置の概略図 画素シフト装置で使用される部品を示す図 実施の形態で使用される平行平板ガラスの平面図 平行平板ガラスによる光路変更の原理を説明するための図 実施の形態で使用される平行平板ガラスの動きを説明するための図 投写画像のベースとなるベース画像信号の模式図 ベース画像信号から生成される２倍密画像用のサブフレーム画像信号を示す図 サブフレーム画像信号を２倍密画像になるようにシフトさせた状態を示す図 ベース画像信号から生成される４倍密画像用のサブフレーム画像信号を示す図 サブフレーム画像信号を４倍密画像になるようにシフトさせた状態を示す図 実施の形態１で使用される映像信号回路構成を示すブロック図 動き補間画像処理回路の動作の一例を示す図 実施の形態２で使用される映像信号回路構成を示すブロック図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の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、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図１５を用いて、実施の形態１を説明する。

［１−１］構成
＜１−１−１＞プロジェクタの光学構成
図１は、本開示のプロジェクタ１００によって投写面７００に画像が投写されている状態を示しており、かかるプロジェクタ１００の光学構成について図２の模式図を用いて説明する。

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、緑色の光およ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、前方に略平行光として出射させる。

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およびミラー１９０を有する。照明光学系は、光源１３０から射出された光束を３つのＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃに導く（３つのＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃを総称してＤＭＤ５３０という）。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から出射した光束は、ロッド１７０内で複数回反射し、ロッド１７０の出射面での光強度分布が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ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃに結像させ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およびプリズム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。プリズム２９０、プリズム２３１、プリズム２２１には、それぞれＤＭＤ５３０ａ、ＤＭＤ５３０ｂ、ＤＭＤ５３０ｃが配備される。

ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは、各々１９２０×１０８０個のマイクロミラーを有する。ＤＭＤ５３０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、ＤＭＤ５３０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、ＤＭＤ５３０に入射する光を変調する。なお、ＤＭＤ５３０ａには、緑色の光が入射する。ＤＭＤ５３０ｂには、赤色の光が入射する。ＤＭＤ５３０ｃには、青色の光が入射する。

ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、ＤＭＤ５３０ｃ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、ＤＭＤ５３０からの映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３００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を動作させることにより、ＤＭＤ５３０により生成される画像を構成する画素の投写面（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（シフトする）。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。

＜１−１−２＞プリズムと投写レンズとの間の構成
次に、全反射プリズムおよ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を駆動する画素シフト装置４３０ついて説明する。

図３は、本実施の形態に係る画素シフト装置４３０の全体の回路構成を示すブロック図であり、図４は、図３に示す回路によって駆動される画素シフト装置４３０の概略構成を示す図である。図３及び図４に示す画素シフト装置４３０は、それに接続される外部装置を除きプロジェクタ１００内に配備される。

本実施の形態では、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。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Ａ４０１ａ、アクチュエータＢ４０１ｂ、アクチュエータＣ４０１ｃ、アクチュエータＤ４０１ｄの可動部４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄと、それぞれ連結されている。

本実施の形態ではアクチュエータ４０１（アクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄ）としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を使用している。図５はＶＣＭの構造の一例を示しており、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（４０７ａ〜４０７ｄ）が配置される。

この可動部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また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（４０２ａ〜４０２ｄ）を、図３に示す位置検出回路４０３ａ〜４０３ｄ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４０７ａ〜４０７ｄが結合される連結部材４０６ａ〜４０６ｄ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、平行平板ガラス４００の外周の端部ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ、ＥＤで連結されている。

図３に示すように、４つのアクチュエータＡ４０１ａ、アクチュエータＢ４０１ｂ、アクチュエータＣ４０１ｃ、アクチュエータＤ４０１ｄは、１つのマイクロコンピュータ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Ａ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄ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を位置検出回路４０３ａ〜４０３ｄが検出することによって検出される。そして、位置検出回路４０３ａ〜４０３ｄの検出出力はマイクロコンピュータ４０５に入力され、マイクロコンピュータ４０５は、この検出信号に基づいて、アクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄの可動部４０７ａ〜４０７ｄの位置を常時監視し、アクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄをサーボ制御する。

マイクロコンピュータ４０５には画素シフトコントローラ４２０からサブフレーム画像同期信号が入力され、マイクロコンピュータ４０５はサブフレーム画像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４１０には画素シフトコントローラ４２０からサブフレーム画像信号およびサブフレーム画像同期信号が入力され、ＤＭＤ駆動部４１０はＤＭＤ５３０を制御するＤＭＤ駆動信号及び同期信号を生成する。サブフレーム画像同期信号により、アクチュエータとＤＭＤ５３０との制御を同期させることができる。画素シフトコントローラ４２０については後述する。

各アクチュエータ４０１の可動部４０７ａ〜４０７ｄの移動量は、シフト量操作部４１１を操作することにより調整量を示す信号がマイクロコンピュータ４０５に入力され、マイクロコンピュータ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４１１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良い。

以上のように構成された画素シフト装置４３０について、その動作を以下説明する。

図７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が平行平面で構成され、光線と界面が直交しているため、光線は屈折せずに直進する。このため入力光線Ｌｉが映像光である場合、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７の破線で示すように入力光線Ｌｉに対して直交していないとき、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が平行平面で構成され、光線と界面が直交していないため、光線は屈折する。

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が映像光であると、出力光線Ｌｏの映像光は平行平板ガラス４００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。

このような原理を利用して画像の表示位置をシフトさせるために、図６に示す平行平板ガラス４００の中心Ｏを通る互いに直交するＡ−Ｃ軸とＢ−Ｄ軸上にある平行平板ガラス４００の端部ＥＡとＥＣ、及びＥＢとＥＤは、各アクチュエータ４０１の可動部４０７ａ〜４０７ｄと連結部材４０６ａ〜４０６ｄで搖動自在に連結される。そして、アクチュエータ４０１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８に示すように、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、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、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に入射する映像光の光路が変更され所定の位置に画素が表示される。このように各端部ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ及びＥＤ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。

［１−２］動作
＜１−２−１＞２倍密画像の出力動作
２倍密画像の出力動作では、平行平板ガラス４００を１方向（図６に示すＡ−Ｃ軸又はＢ−Ｄ軸を回転軸とするいずれかの方向）に揺動させることにより、画素シフトを行う。この場合、図３に示すＤＭＤ駆動部４１０は、２枚のサブフレーム画像信号を、入力フレームレートの２倍の速度で出力するようＤＭＤ駆動信号を生成する。画素シフト装置４３０のマイクロコンピュータ４０５は、入力される２枚のサブフレーム画像同期信号から、アクチュエータの駆動回路４０４ａ〜４０４ｄの同期信号を生成する。駆動回路４０４ａ〜４０４ｄは、ＤＭＤ駆動部４１０に同期してアクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄ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。

画素シフトコントローラ４２０の具体的な動作例について図９、図１０を用いて説明する。ここで、プロジェクタ１００において、ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは１９２０画素（水平方向）×１０８０画素（垂直方向）の画像を出力することが可能である。また、平行平板ガラス４００のアクチュエータ４０１による駆動は、水平方向に１／２画素分、垂直方向に１／２画素分だけ投写位置がずれる（シフトする）ように、設定されている。ここで、１／２画素分（または、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９は、プロジェクタ１００のサブフレーム画像信号を作成するためのベースとなる画像信号を示す図であり、３８４０画素（水平方向）×２１６０画素（垂直方向）の、いわゆる４Ｋ２Ｋ画像の信号である。このベース画像信号の画素数は、ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃの画素数の４倍である。３８４０画素（水平方向）×２１６０画素（垂直方向）のベース画像信号の解像度は、第２の解像度の一例である。

図１０は、図９で示す１フレームのベース画像信号から互いに異なるサンプル位置でリサンプルすることにより２枚のサブフレーム画像信号（リサンプル画像信号）を作成する方法を示したものである。この２枚のサブフレーム画像信号が画素シフトコントローラ４２０へ入力される。このサブフレーム画像信号の解像度は、第３の解像度に対応する。

図９のベース画像信号において、水平方向に画素の列番号（０、１、２、３、４、５・・・）が付され、垂直方向に画素の行番号（０、１、２、３・・・）が付されている。
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サブフレーム信号とする。

ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは、出力フレームレートの２倍の速度でサブフレーム画像を出力する。具体的には、出力フレームレートを６０Ｈｚとすると、サブフレーム画像は１２０Ｈｚで出力され、アクチュエータは６０Ｈｚで駆動される。

図１１はこのときのアクチュエータに指示する変位（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１１に示すようにアクチュエータＡ４０１ａに対しては変位Ａを指示し、アクチュエータＣ４０１ｃ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Ｂ４０１ｂとアクチュエータＤ４０１ｄに対しては変位を指示せず、変位させない。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。平行平板ガラス４００の搖動により、入力する映像光の光路が変更され、互いに半画素ずれた第１サブフレーム画像（第１ＳＦ）と第２サブフレーム画像（第２ＳＦ）が投写される。

＜１−２−２＞４倍密画像の出力動作
４倍密画像の出力動作では、平行平板ガラス４００を２方向（図６に示すＡ−Ｃ軸及びＢ−Ｄ軸を回転軸とする両方向）に揺動させることにより、画素シフトを行う。この場合、図３に示すＤＭＤ駆動部４１０は、４枚のサブフレーム画像信号を、入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。画素シフト装置４３０のマイクロコンピュータ４０５は、入力される４枚のサブフレーム画像同期信号から、アクチュエータの駆動回路４０４ａ〜４０４ｄの同期信号を生成する。駆動回路４０４ａ〜４０４ｄは、ＤＭＤ駆動部４１０に同期してアクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄ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。

２方向に投写位置を移動可能な場合の画像出力動作について図１２、図１３を用いて説明する。なお、表示素子であるＤＭＤ５３０の解像度およびベース画像信号の解像度は２倍密画像の出力動作で説明した場合と同様である。

図１２は、図９で示す１フレームのベース画像信号から、互いに異なるサンプル位置でリサンプルすることにより４枚のサブフレーム画像信号（リサンプル画像信号）を作成する方法を示したものであり、この４枚のサブフレーム画像信号が画素シフトコントローラ４２０へ入力される。

図９に示すベース画像信号において、
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サブフレームとする。

ＤＭＤ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは、出力フレームレートの４倍の速度で４枚のサブフレーム画像を出力する。具体的には、出力フレームレートを６０Ｈｚとすると、サブフレーム画像は２４０Ｈｚで出力され、アクチュエータは６０Ｈｚで駆動される。

図１３はこのときのアクチュエータに指示する変位（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Ａ４０１ａに対しては変位Ａを指示し、アクチュエータＣ４０１ｃ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Ｂ４０１ｂに対しては変位Ｂを指示し、アクチュエータＤ４０１ｄ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Ａ４０１ａとアクチュエータＣ４０１ｃに指示する変位波形に対してアクチュエータＢ４０１ｂとアクチュエータＤ４０１ｄ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ので、平行平板ガラス４００に入力される映像光の光路が水平、垂直方向に変位され、互いに半画素ずれた第１サブフレーム画像（第１ＳＦ）、第２サブフレーム画像（第２ＳＦ）、第３サブフレーム画像（第３ＳＦ）、第４サブフレーム画像（第４ＳＦ）が投写される。

＜１−２−３＞映像信号回路動作
図１４は、本実施の形態に係るプロジェクタ１００の映像信号回路の構成を示す図である。なお、図１４は、４倍密画像出力の場合の構成図である。

解像度変換回路５００は、入力された所定の解像度（第１の解像度）を有する映像信号を、図９のベース画像信号と同じ解像度（第２の解像度）へ変換する回路である。このベース画像信号の解像度は投写面上に表示される投写画像の解像度（投写解像度）と同じである。

リサンプリング回路５１０は、解像度変換回路５００から出力されるベース画像信号と同じ解像度の画像信号を、図１２のように互いに異なるサンプル位置でリサンプルすることにより４枚のサブフレーム画像信号を作成する。このサブフレーム画像信号は表示素子であるＤＭＤ５３０の解像度（画素数）を有する。各サブフレーム画像信号は、後段の動き補間画像処理回路Ａ５２０ａ〜動き補間画像処理回路Ｄ５２０ｄに入力される。

図１５は、動き補間画像処理の動作例を示す図である。図１５の（ａ）は、連続する３枚のベース画像信号６００、６１０、６２０を示す。ベース画像信号６００、６１０、６２０は、時系列的に、リサンプリング回路５１０に入力され、それぞれ４つのサブフレーム画像信号が作成される。具体的には、ベース画像信号６００に基づき、第１サブフレーム画像信号６０１、第２サブフレーム画像信号６０２、第３サブフレーム画像信号６０３及び第４サブフレーム画像信号６０４が作成される。同様に、ベース画像信号６１０に基づき、第１サブフレーム画像信号６１１、第２サブフレーム画像信号６１２、第３サブフレーム画像信号６１３及び第４サブフレーム画像信号６１４が作成され、ベース画像信号６２０に基づき、第１サブフレーム画像信号６２１、第２サブフレーム画像信号６２２、第３サブフレーム画像信号６２３及び第４サブフレーム画像信号６２４が作成される。

動き補間画像処理回路Ａ５２０ａには、図１５の（ｂ）に示す第１サブフレーム画像信号６０１、６１１、６２１が入力される。動き補間画像処理回路Ｂ５２０ｂには、図１５の（ｂ）に示す第２サブフレーム画像信号６０２、６１２、６２２が入力される。動き補間画像処理回路Ｃ５２０ｃには、図１５の（ｂ）に示す第３サブフレーム画像信号６０３、６１３、６２３が入力される。動き補間画像処理回路Ｄ５２０ｄには、図１５の（ｂ）に示す第４サブフレーム画像信号６０４、６１４、６２４が入力される。

動き補間画像処理回路Ａ５２０ａは、入力された第１サブフレーム画像信号６０１、６１１を、そのまま、図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０５、６１５としてそれぞれ出力する。このように、入力された第１サブフレーム画像信号６０１、６１１は、動き補間画像処理回路Ａ５２０ａをスルーする形になるが、動き補間画像処理回路Ａ５２０ａは、他の動き補間画像処理回路において信号処理時に生じる信号の遅延時間とタイミングを合わせるように機能する。

動き補間画像処理回路Ｂ５２０ｂは、入力される連続した２枚の第２サブフレーム画像信号６０２、６１２により、第２サブフレーム画像信号６０２から第２サブフレーム画像信号６１２までの動きベクトルを検出する。そして、検出した動きベクトルを用いて、第２サブフレーム画像信号６０２からフレームレートの４分の１の時間進んだ、図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０６を生成し、出力する。具体的には、フレームレートが６０Ｈｚの場合、動き補間サブフレーム画像信号６０６は、第２サブフレーム画像信号６０２から１／２４０秒進んだ画像信号となる。

動き補間画像処理回路Ｃ５２０ｃは、入力される連続した２枚の第３サブフレーム画像信号６０３、６１３により、第３サブフレーム画像信号６０３から第３サブフレーム画像信号６１３までの動きベクトルを検出する。そして、検出した動きベクトルに基づき、第３サブフレーム画像信号６０３からフレームレートの２分の１の時間進んだ、図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０７を生成し、出力する。具体的には、フレームレートが６０Ｈｚの場合、動き補間サブフレーム画像信号６０７は、第３サブフレーム画像信号６０３から１／１２０秒進んだ画像信号となる。

動き補間画像処理回路Ｄ５２０ｄは、入力される連続した２枚の第４サブフレーム画像信号６０４、６１４により、第４サブフレーム画像信号６０４から第４サブフレーム画像信号６１４までの動きベクトルを検出する。そして、検出した動きベクトルに基づき、第４サブフレーム画像信号６０４からフレームレートの４分の３の時間進んだ、図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０８を生成し、出力する。具体的には、フレームレートが６０Ｈｚの場合、動き補間サブフレーム画像信号６０８は、第４サブフレーム画像信号６０４から１／８０秒進んだ画像信号となる。

動き補間サブフレーム画像信号６１５、６１６、６１７、６１８も同様にして、第１サブフレーム画像信号６１１と６２１、第２サブフレーム画像信号６１２と６２２、第３サブフレーム画像信号６１３と６２３、第４サブフレーム画像信号６１４と６２４からそれぞれ生成される。このように、動き補間サブフレーム画像信号は、動きベクトルによって動き補間されたサブフレーム画像信号である。

画素シフトコントローラ４２０は、図１４に示すように、動き補間画像処理回路Ａ５２０ａ〜動き補間画像処理回路Ｄ５２０ｄから入力された４枚の動き補間サブフレーム画像信号をＤＭＤ駆動部４１０へ入力し、入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。また、画素シフトコントローラ４２０からは、サブフレーム画像同期信号がＤＭＤ駆動部４１０及び画素シフト装置４３０に入力される。画素シフト装置４３０の駆動回路４０４ａ〜４０４ｄは、ＤＭＤ駆動部４１０に同期してアクチュエータＡ４０１ａ〜アクチュエータＤ４０１ｄを駆動し、画素の投写位置を移動させるように、アクチュエータ駆動信号を生成する。これにより、ＤＭＤ５３０は、アクチュエータ４０１と同期して、フレームレートの４倍の速度で駆動し、動き補間サブフレーム画像信号により変調された映像光が、画素シフトを伴って投写される。

以上は４倍密画像出力の場合の説明であるが、２倍密画像の場合、映像信号回路は２つの動き補間画像処理回路で構成される。そして、リサンプリング回路５１０は図９に示すように２枚のサブフレーム画像信号を作成し、２枚のサブフレーム画像信号はそれぞれの動き補間画像処理回路に入力される。

［１−３］効果
特許文献１に開示されている技術は、動き補間画像処理回路にて１フレーム毎に３枚の動き補間サブフレーム画像信号を生成する必要がある。また、動き補間画像処理回路に入力されるベース画像信号の解像度も投写解像度と同様のため、表示素子の解像度が大きくなると、回路の高速化が困難または大規模化してしまう。

一方、本実施の形態では、サブフレーム毎に動き補間画像処理回路を設けることで、各動き補間画像処理回路は１枚の動き補間サブフレーム画像信号だけを生成すればよい。また、動き補間画像処理回路に入力されるサブフレーム画像信号の解像度も投写解像度の１／４となるため、回路を容易に実現でき、回路規模を小さくすることができる。

（実施の形態２）
［２−１］概要
図１６は、本実施の形態に係るプロジェクタの映像信号回路の構成を示す図である。実施の形態２の映像信号回路では、実施の形態１の映像信号回路における、動き補間画像処理回路Ｂ５２０ｂ〜動き補間画像処理回路Ｄ５２０ｄの内部の動きベクトル検出回路が削除され、外部に動きベクトル検出回路５４０が設けられる。そして、動きベクトル検出回路５４０にて得られた動きベクトルの情報が、動き補間画像処理回路Ｂ５２１ｂ〜動き補間画像処理回路Ｄ５２１ｄへ出力される。

［２−２］動作
なお、図１６は、４倍密画像出力の場合の構成図である。この実施の形態２における映像信号回路の動作について、図１６とともに図１５を参照して説明する。

解像度変換回路５０１は、入力された映像信号を、図９のベース画像信号と同じ解像度へ変換する回路である。解像度変換回路５０１は、ベース画像信号と同じ解像度の画像信号を、リサンプリング回路５１１及び動きベクトル検出回路５４０に出力する。

リサンプリング回路５１１は、解像度変換回路５０１から出力されるベース画像信号と同じ解像度の画像信号を、図１２のように互いに異なるサンプル位置でリサンプルすることにより４枚のサブフレーム画像信号を作成する。具体的には、実施の形態１と同様に、図１５に示すように、ベース画像信号６００、６１０、６２０に基づき、第１サブフレーム画像信号６０１、６１１、６２１、第２サブフレーム画像信号６０２、６１２、６２２、第３サブフレーム画像信号６０３、６１３、６２３及び第４サブフレーム画像信号６０４、６１４、６２４がそれぞれ作成される。

動きベクトル検出回路５４０は、解像度変換回路５００から出力されるベース画像信号と同じ解像度の連続した２枚の画像信号から、映像の動きベクトルを検出する。検出された動きベクトルの情報は、動き補間画像処理回路Ｂ５２１ｂ、動き補間画像処理回路Ｃ５２１ｃ、及び動き補間画像処理回路Ｄ５２１ｄへ出力される。

動き補間画像処理回路Ａ５２１ａには、リサンプリング回路５１１で作成された第１サブフレーム画像信号６０１、６１１、６２１が入力される。動き補間画像処理回路Ｂ５２１ｂには、リサンプリング回路５１１で作成された第２サブフレーム画像信号６０２、６１２、６２２が入力される。動き補間画像処理回路Ｃ５２１ｃには、リサンプリング回路５１１で作成された第３サブフレーム画像信号６０３、６１３、６２３が入力される。動き補間画像処理回路Ｄ５２１ｄには、リサンプリング回路５１１で作成された第４サブフレーム画像信号６０４、６１４、６２４が入力される。

動き補間画像処理回路Ａ５２１ａは、入力された第１サブフレーム画像信号６０１、６１１を、そのまま、図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０５、６１５として出力する。このように、入力された第１サブフレーム画像信号６０１、６１１は、動き補間画像処理回路Ａ５２１ａをスルーする形になるが、動き補間画像処理回路Ａ５２１ａは、他の動き補間画像処理回路において信号処理時に生じる信号の遅延時間とタイミングを合わせるように機能する。

動き補間画像処理回路Ｂ５２１ｂは、動きベクトル検出回路５４０から入力される動きベクトルを用いて、第２サブフレーム画像信号６０２からフレームレートの４分の１の時間進んだ図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０６を生成し、出力する。

動き補間画像処理回路Ｃ５２１ｃは、動きベクトル検出回路５４０から入力される動きベクトルを用いて、第３サブフレーム画像信号６０３からフレームレートの２分の１の時間進んだ図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０７を生成し、出力する。

動き補間画像処理回路Ｄ５２１ｄは、動きベクトル検出回路５４０から入力される動きベクトルを用いて、第４サブフレーム画像信号６０４からフレームレートの４分の３の時間進んだ図１５の（ｃ）に示す動き補間サブフレーム画像信号６０８を生成し、出力する。

動き補間サブフレーム画像信号６１６、６１７、６１８についても同様に、動きベクトル検出回路５４０から入力される動きベクトルを用いて、第２サブフレーム画像信号６１２、第３サブフレーム画像信号６１３、第４サブフレーム画像信号６１４、からそれぞれ生成される。

以降の映像信号回路の動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。

［２−３］効果
本実施の形態の動き補間画像処理回路はベクトル検出回路を有しないため、回路規模を、実施の形態１と比較してより小さくすることができる。また、実施の形態１では、近接する画素にも関わらず各動き補間画像処理回路による動きベクトルの検出結果が異なってしまうと、映像品質の低下が発生する。しかし、本実施の形態では、動きベクトルの情報を各動き補間画像処理回路で共有しており、近接する画素は全て同じ動きベクトルの情報を持つため、かかる映像品質の低下は発生しない。

なお、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、プロジェクタ等の投写型表示装置に適用できる。

１００ プロジェクタ
１１０ 発光管
１２０ リフレクタ
１３０ 光源
１６０ レンズ
１７０ ロッド
１８０ レンズ
１９０ ミラー
２００ フィールドレンズ
２１０ 空気層
２２０，２３０ ダイクロイック膜
２２１，２３１ プリズム
２７０，２８０，２９０ プリズム
３００ 投写光学系
４００ 平行平板ガラス
４０１ アクチュエータ
４０１ａ アクチュエータＡ
４０１ｂ アクチュエータＢ
４０１ｃ アクチュエータＣ
４０１ｄ アクチュエータＤ
４０２，４０２ａ，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 マイクロコンピュータ
４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ，４０６ｄ 連結部材
４０７，４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃ，４０７ｄ 可動部
４１０ ＤＭＤ駆動部
４２０ 画素シフトコントローラ
４３０ 画素シフト装置
５００，５０１ 解像度変換回路
５１０，５１１ リサンプリング回路
５２０ａ，５２１ａ 動き補間画像処理回路Ａ
５２０ｂ，５２１ｂ 動き補間画像処理回路Ｂ
５２０ｃ，５２１ｃ 動き補間画像処理回路Ｃ
５２０ｄ，５２１ｄ 動き補間画像処理回路Ｄ
５３０，５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ ＤＭＤ
５４０ 動きベクトル検出回路
６００，６１０，６２０ ベース画像信号
６０１，６１１，６２１ 第１サブフレーム画像信号
６０２，６１２，６２２ 第２サブフレーム画像信号
６０３，６１３，６２３ 第３サブフレーム画像信号
６０４，６１４，６２４ 第４サブフレーム画像信号
６０５，６０６，６０７，６０８，６１５，６１６，６１７，６１８ 動き補間サブフレーム画像信号
７００ 投写面

Claims (4)

1. 光源からの光を映像信号に基づいて変調して生成した映像光を出射する表示素子と、前記表示素子から出射される前記映像光の光路を変更することにより投写画像の画素をシフトする画素シフト装置と、を備えた投写型表示装置であって、
   前記投写画像の解像度を有する画像信号をリサンプリングして、前記表示素子の解像度を有する複数のサブフレーム画像信号を生成するリサンプリング回路と、
   前記リサンプリング回路から出力される前記サブフレーム画像信号に対して動き補間画像処理を行う動き補間画像処理回路と、
   前記動き補間画像処理回路から出力される動き補間処理されたサブフレーム画像信号が供給される画素シフトコントローラと、を備え、
   前記画素シフトコントローラは、前記動き補間処理されたサブフレーム画像信号に基づいて、前記表示素子と前記画素シフト装置を所定のタイミングで駆動し、前記表示素子から出射される前記投写画像を投写面上に画素シフトして表示する、投写型表示装置。
2. 前記動き補間画像処理回路は、前記サブフレーム画像信号の動きベクトルを検出し、前記動きベクトルを用いて、前記サブフレーム画像信号に対して前記動き補間画像処理を行う、請求項１に記載の投写型表示装置。
3. 前記映像信号を前記投写画像の解像度を有する前記画像信号に変換する解像度変換回路をさらに備える、請求項１に記載の投写型表示装置。
4. 前記解像度変換回路から得られる前記画像信号の動きベクトルを検出する動きベクトル検出回路をさらに備え、
   前記動き補間画像処理回路は、前記動きベクトル検出回路からの前記動きベクトルに基づいて前記動き補間画像処理を行う、請求項３に記載の投写型表示装置。

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