(57)【要約】【課題】投射画像の画素間における隙間を見えにくくする。【解決手段】画像投射装置１は、画像光を投射して投射画像を表示する。該装置は、入射した光を変調して画像光を生成する光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂと、画像光の光路を変更することにより、投射画像において互いに直交する２方向に配列された複数の画素を同じ方向にシフトさせるシフト手段２とを有する。制御手段３は、上記２方向のうち少なくとも一方において、複数の画素を、それらのシフト量が互いに隣り合う画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ画素の配列ピッチの１／３以下となるように所定期間内でシフトさせながら、所定期間ごとに配列ピッチの１／２以上の最大シフト量でシフトさせるようにシフト手段を制御する。【選択図】図４
2020071480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を投射して投射画像を表示する画像投射装置であって、
入射した光を変調して前記画像光を生成する光変調素子と、
前記画像光の光路を変更することにより、前記投射画像において互いに直交する２方向に配列された複数の画素をシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記２方向のうち少なくとも一方において、前記複数の画素を、それらのシフト量が互いに隣り合う前記画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ前記画素の配列ピッチの１／３以下となるように所定期間内でシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記配列ピッチの１／２以上の最大シフト量でシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記所定期間内でシフトされる画素のシフト期間が所定期間の半分以下の時間であり、前記所定期間内でシフトできる画素のシフト期間が複数あることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置
【請求項３】
前記所定期間内でシフトされる画素のシフト量が、互いに隣り合う前記画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ前記画素の配列ピッチの１／３以下の範囲でランダムな量に設定されるあることを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記光変調素子は、前記所定期間内において同一の画像データを用いて駆動され、
前記制御手段は、前記所定期間内において前記複数の画素をシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記所定期間内において、前記複数の画素を前記２方向にシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記最大シフト量は、前記隙間の幅以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記シフト手段は、前記画像光に含まれる複数の色光のうち一部の色光により形成される前記画素をシフトさせることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記画像光に含まれる色光ごとに前記最大シフト量を変更することを特徴とする請求項７に一項に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記画像投射装置において設定された投射モードに応じて前記最大シフト量を変更することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記複数の画素を複数の位置のそれぞれにおいて停止させながらシフトさせ、
前記複数の位置のうちいずれかの位置での前記複数の画素の停止時間が他の位置での停止時間と異なることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記複数の画素を停止させることなく連続してシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
画像光を投射して投射画像を表示する画像投射装置であって、
入射した光を変調して前記画像光を生成する光変調素子と、
前記画像光の光路を変更することにより、前記投射画像において互いに直交する２方向に配列された複数の画素を同じ方向にシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段を制御する制御手段とを有し、
前記光変調素子は、所定期間内において同一の画像データを用いて駆動され、
前記制御手段は、前記所定期間内において前記複数の画素をシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記複数の画素を１／２画素だけシフトさせるように、前記所定期間ごとの画像データとは別の画像データを用いて前記シフト手段を制御することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調素子により変調された光により形成される画像をスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置（以下、プロジェクタという）に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなプロジェクタにおいて光変調素子の画素間に光を変調しない領域があると、投射画像の画素間に隙間が形成され、投射画像の滑らかさが低下する。特許文献１、２には、光変調素子とスクリーンとの間に設けたマイクロレンズによって画素を拡大することで投射画像における画素間の隙間を埋めるようにしたプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３７４３３号公報
【特許文献２】特開平７−１９１３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２にて開示されたプロジェクタでは、微細なマイクロレンズレンズを多数用意し、かつこれらを光変調素子の画素に対応する位置に高精度に配置する必要がある。
【０００５】
本発明は、より簡易な構成で投射画像の画素間における隙間を見えにくくすることが可能なプロジェクタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての画像投射装置は、画像光を投射して投射画像を表示する。該装置は、入射した光を変調して画像光を生成する光変調素子と、画像光の光路を変更することにより、投射画像において互いに直交する２方向に配列された複数の画素をシフトさせるシフト手段と、シフト手段を制御する制御手段とを有する。制御手段は、上記２方向のうち少なくとも一方において、複数の画素を、それらのシフト量が互いに隣り合う画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ画素の配列ピッチの１／３以下となるように所定期間内でシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記配列ピッチの１／２以上の最大シフト量でシフトさせるようにシフト手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
また本発明の他の一側面としての画像投射装置は、画像光を投射して投射画像を表示する。該装置は、入射した光を変調して画像光を生成する光変調素子と、画像光の光路を変更することにより、投射画像において互いに直交する２方向に配列された複数の画素を同じ方向にシフトさせるシフト手段と、シフト手段を制御する制御手段とを有する。光変調素子は、所定期間内において同一の画像データを用いて駆動される。制御手段は、所定期間内において複数の画素をシフトさせながら、該所定期間ごとに複数の画素を１／２画素だけシフトさせるように、所定期間ごとの画像データとは別の画像データを用いてシフト手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より簡易な構成で投射画像の画素間における隙間を見えにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例であるプロジェクタの構成を示す図。
【図２】実施例における画素シフトデバイスを説明する図。
【図３】従来の画素シフトを示す図。
【図４】実施例１における画素シフトを示す図。
【図５】比較例における画素のシフトを示す図。
【図６】実施例２における画素シフトを示す図。
【図７】実施例１、２の実験結果を示す図。
【図８】実施例３、４における画素シフトを示す図。
【図９】実施例８における画素シフトと画素シフトデバイスを示す図。
【図１０】実施例９における画素シフトを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例としてのプロジェクタ（画像投射装置）１の構成を示している。  プロジェクタ１は、光源ユニット１１、色分離合成ユニット１３および投射レンズ１５を有する。
【００１２】
光源ユニット１１は、光源１１１、リフレクター１１２、第１レンズアレイ１１３、第２レンズアレイ１１４、偏光変換素子１１５およびコンデンサレンズ１１６を有する。光源１１１は、超高圧水銀ランプやハロゲンランプ等の放電ランプである。ただし、光源１１１として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）および蛍光体を用いてもよい。リフレクター１１２は、光源１１１から第１レンズアレイ１１３の方向とは異なる方向に出射した光を反射して第１レンズアレイ１１３に向かわせる。
【００１３】
光源１１１からの白色光は、第１レンズアレイ１１３により複数の光束に分割され、第２レンズアレイ１１４を通過して偏光変換素子１１５の近傍に集光される。偏光変換素子１１５は、光源１１１からの無偏光光を所定の偏光方向を有する直線偏光に変換する。偏光変換素子１１５から出射した複数の光束は、コンデンサレンズ１１６によって重ね合わされて後述する各光変調素子の受光面を均一な照度分布で照明する。
【００１４】
色分離合成ユニット１３は、第１ダイクロイックミラー１３１、第２ダイクロイックミラー１３２、３つのミラー１３３、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂおよび合成プリズム（ダイクロイックプリズム）１３７を有する。また色分離合成ユニット１３は、シフト手段としての画素シフトデバイス２を有する。プロジェクタ１には、光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂを駆動する不図示のパネル制御部と、画素シフトデバイス２を制御する制御手段としてのシフト制御部３とが設けられている。
【００１５】
第１ダイクロイックミラー１３１は、光源ユニット１１からの白色光のうちＧ成分（以下、Ｇ光という）を反射し、Ｒ成分（以下、Ｒ光という）およびＢ成分（以下、Ｂ光という）を透過させる。反射されたＧ光は、ミラー１３３で反射されてＧ用光変調素子１３６Ｇに導かれる。第２ダイクロイックミラー１３２は、第１ダイクロイックミラー１３１からのＲ光およびＢ光のうち、Ｒ光を反射してＢ光を透過させる。反射されたＲ光は、Ｒ用光変調素子１３６Ｒに導かれる。第２ダイクロイックミラー１３２を透過したＢ光は、ミラー１３３で反射されてＢ用光変調素子１３６Ｂに導かれる。
【００１６】
Ｒ、Ｇ、Ｂ用光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂは液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイスにより構成され、外部からプロジェクタ１に入力された映像信号に基づいて駆動される。これによりＲ、Ｇ、Ｂ用光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂはそれぞれ、入射したＲ光、Ｇ光およびＢ光を変調してＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光を生成する。液晶パネルは、図に示すような透過型であってもよいし、反射型であってもよい。Ｒ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光は、合成プリズム１３７に入射する。
【００１７】
合成プリズム１３７は、入射したＧ画像光とＢ画像光を反射し、入射したＲ画像光を透過させることでこれらＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光を合成してフルカラー画像光（以下、単に画像光という）を生成し、該画像光を画素シフトデバイス２に導く。画素シフトデバイス２は、画像光に対する後述する画素シフトを行う。投射レンズ１５は、画素シフトデバイス２からの画像光を不図示のスクリーン等の被投射面に拡大投射する。ことにより、投射光により形成される投射画像（映像）が被投射面上に表示される。
【００１８】
なお、本実施例のプロジェクタは、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のそれぞれを変調するＲ、ＧおよびＢ用光変調素子を有するが、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に対して１つの光変調素子により順次変調するようにしてもよい。また、赤外光等、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光とは異なる色光を変調として投射してもよい。
【００１９】
Ｒ、Ｇ、Ｂ用光変調素子１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂ（以下、まとめて光変調素子１３６ともいう）はそれぞれ、互いに直交する２方向である水平方向および垂直方向に二次元配列された複数の画素（以下、変調画素という）を有する。一方、投射画像は、複数の変調画素に対応するように互いに直交する２方向である水平方向および垂直方向に二次元配列された複数の画素（以下、画像画素という）により構成されている。
【００２０】
各光変調素子１３６には、その受光面における互いに隣り合う変調画素間に光を変調しない領域（以下、非変調領域という）が設けられている場合がある。例えば、アクティブマトリクス方式で駆動される一般的な透過型液晶パネルでは、変調画素間に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子やこれを駆動するための信号線を配置するために非変調領域が設けられる。同様の非変調領域は、反射型液晶パネルでも多少存在する。また、デジタルマイクロミラーデバイスは、液晶パネルの変調画素に相当する微小ミラーを複数有し、これらミラーの角度を変えて反射方向を制御する（被投射面への光の到達をＯＮ／ＯＦＦする）ことで投射画像を表示する。このようなデジタルマイクロミラーデバイスでは、互いに隣り合うミラー同士が物理的に接触しないように該ミラー間に非変調領域としての隙間が設けられる。光変調素子の受光面全体に対する非変調領域を除く全変調画素の領域の割合、言い換えれば光変調素子の開口率（＝変調画素の縦辺の長さ×横辺の長さ）／（縦変調画素ピッチ×横変調画素ピッチ））は、反射型液晶パネルで約９６％、デジタルマイクロミラーで約８０％、透過型液晶パネルで約７０％である。
【００２１】
このように光変調素子の受光面に非変調領域があると、投射画像の画像画素間に非変調領域に対応する隙間（画像が非表示となる非表示領域）が格子状に形成される。この格子状の隙間を見えにくくして滑らかな投射画像を表示するために、本実施例のプロジェクタ１は、画素シフトデバイス２を用いる。画素シフトデバイス２は、合成プリズム１３７と投射レンズ１５との間に配置されている。画素シフトデバイス２は、合成プリズム１３７から出射した画像光の光路を変更する（シフトさせる）ことにより、投射画像において上記２方向に二次元配列された複数（全て）の画像画素を同じシフト方向にシフトさせる画素シフトを行う。
【００２２】
シフト制御部３は、画素シフトデバイス２に、光変調素子１３６の解像度（例えば、フルハイビジョン相当の解像度）より高い解像度（例えば４Ｋ相当の解像度）の投射画像を表示するための第１の画素シフトと、上述した画像画素間の隙間を見えにくくするための第２の画素シフトとを行わせることができる。
【００２３】
ここで、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、画素シフトデバイス２による画素シフトの原理について説明する。ここでは、映像信号の１フレーム期間を複数（例えば、２つ）に分割して得られる１つの分割期間を所定期間としての１サブフレーム期間という。映像信号を構成する複数のフレーム画像信号のそれぞれから、各サブフレーム期間においてそのサブフレーム期間での画像画素の位置に合わせて光変調素子１３６を駆動するためのサブフレーム画像データが生成される。各サブフレーム期間内では、光変調素子１３６は、同一のサブフレーム画像データを用いて駆動される。
【００２４】
シフト制御部３は、第１の画素シフトを行わせるために、画素シフトデバイス２を、１サブフレーム期間ごとに画像画素を画像画素ピッチ（画像画素の配列ピッチ）の約１／２だけシフトさせるように制御する。１サブフレーム期間ごとに光変調素子１３６が上述したサブフレーム画像データを用いて駆動されることで、投射表示される映像の解像度を疑似的に高めることができる。このような第１の画素シフトは、例えば、特開２０１１−２０３４６０号公報に開示されている。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｄ）は、光透過性を有する平行平板ガラス２１０をＸＹ面内にて延びる軸２３０を中心として回動（傾斜）させることができるように構成された画素シフトデバイス２を示している。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、平行平板ガラス２１０の非傾斜状態をＸ方向とＸＹ面に直交するＺ方向とから見て示している。図２（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、平行平板ガラス２１０の傾斜状態をＸ方向とＺ方向とから見て示している。これらの図において、２５０は平行平板ガラス２１０における平面（光の入射面または出射面）の法線である。平行平板ガラス２１０の非傾斜状態では法線２５０はＺ方向に延び、傾斜状態では法線２５０はＺ方向に対して傾く。
【００２６】
図３は、第１の画素シフトにおける被投射面（ｘｙ面）上での画像画素のシフトの様子を示している。２６０はｘ方向における画像画素の１辺の長さを示し、２６１はｘ方向における画像画素ピッチを示している。２６２はｘ方向における画像画素ピッチの１／２の長さを示し、２６３は互いに隣り合う画像画素間の隙間（非表示領域）を示している。また、２６５はｙ方向における画像画素ピッチを示し、２６６はｙ方向における画像画素ピッチの１／２の長さを示している。２７０はシフト前の画像画素（第１の位置）を示し、２９０はシフト後の画像画素（第２の位置）を示している。
【００２７】
図１に示した合成プリズム１３７から出射した画像光は、図２（ａ）〜（ｄ）に示した平行平板ガラス２１０をＺ方向の−側から＋側に透過する。この際、図２（ａ）、（ｂ）に示すように平行平板ガラス２１０が非傾斜状態にあると、被投射面上には画像画素２７０が投射される。これに対して、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように平行平板ガラス２１０がそのＡ領域をＺ方向＋側に移動させ、Ｂ領域をＺ方向−側に移動させるように傾斜させると、被投射面上には画像画素２７０に対してｘおよびｙ方向（つまりは画素対角方向）にシフトした画像画素２９０が投射される。
【００２８】
このときの画像画素のシフト量は、平行平板ガラス２１０の厚みと、Ｚ方向に対する法線２５０の傾き角（開き角）によって決まる。図３は、Ｚ方向に対して法線２５０が傾く方向、言い換えれば軸２３０が延びる方向を画像画素２７０が画像画素２９０の位置に画素対角方向にシフトするように設定し、かつｘ方向とｙ方向でのシフト量がそれぞれ画像画素ピッチ２６２、２６６の１／２となるように平行平板ガラス２１０の厚みと法線２５０の開き角を設定した場合を示している。
【００２９】
具体的には、Ｘ方向とＹ方向での変調画素ピッチが３．８μｍである光変調素子に対して、屈折率が１．５のガラス材ＢＫ７により厚み１ｍｍで形成された平行平板ガラス２１０を非傾斜状態から開き角が０．２３度になるように傾斜させることで、画像画素がｘおよびｙ方向に画像画素ピッチの１／２だけシフトする。
【００３０】
第１の画素シフトでは、平行平板ガラス２１０を１サブフレーム期間ごとに非傾斜状態と傾斜状態との間で回動（揺動）させ、非傾斜状態と傾斜状態とで投射画像を変更することで、投射される映像の解像度を擬似的に２倍にすることができる。
【００３１】
一方、第２の画素シフトでは、平行平板ガラス２１０を１サブフレーム期間内で非傾斜状態と傾斜状態との間で回動（揺動）させ、非傾斜状態と傾斜状態とで投射画像を変更しない（つまりは同一の投射画像を表示する）ことで画像画素間の隙間を見えにくくする。
【００３２】
また、第１の画素シフトがなく、第２の画素シフトのみの場合もある。この場合、サブフレームは１フレームと同じ意味となる。
【００３３】
以下、第２の画素シフトに関する具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）は、実施例１における第２の画素シフトでの画像画素のシフトを示している。本実施例および後述する他の実施例では、画像画素２７０は正方形であり、ｘ方向とｙ方向に延びる４辺の長さは互いに等しいものとする。また、ｘ方向とｙ方向における画像画素ピッチ２６１および画像画素２７０間の隙間２６３の幅も互いに等しいものとする。また、以下の説明において、光変調素子１３６がサブフレーム画像データを用いて駆動されることで被投射面上に表示される投射画像をサブフレーム投射画像ともいう。
【００３５】
図４（ａ）は、画像画素２７０が隙間２６３の幅２７２の１／２（２７３）だけｘ方向とｙ方向にシフトした状態（シフト後の画像画素２７１）を示す。図４（ｂ）は、画像画素２７０が画像画素ピッチ２６１の１／３（２６４）（隙間２６３の幅２７２以上）だけシフトした状態（シフト後の画像画素２７４）を示す。２７７は画像画素２７０から画像画素２７４の位置への画素対角方向での画素シフト軌跡を示す。
【００３６】
シフト制御部３は、画素シフトデバイス２に第２の画素シフトを行わせるため、平行平板ガラス２１０を、１サブフレーム期間内において非傾斜状態と傾斜状態との間で１往復回動させる。映像信号のフレームレートが６０ｆｐｓであり、各フレーム期間を２分割するとき、１サブフレーム期間は１／６０ｆｐｓ／２＝８．３ｍｓとなる。平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を１ｍｓとすると、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態との間で１往復回動するためには往復遷移時間２ｍｓが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態および傾斜状態にて停止する（８．３−２）／２＝３．１５ｍｓの間は同一のサブフレーム画像を投射し、各遷移時間１ｍｓの間はサブフレーム画像を投射しないようにする。
【００３７】
このように本実施例では、画像画素２７０を、ｘ方向とｙ方向のそれぞれでの最大シフト量が隙間２６３の幅２７２の１／２以上、かつ画像画素ピッチ２６１の１／３以下となるようにシフトさせ、再び元の位置に戻す往復画素シフトを１サブフレーム期間内で行う。そして、以後の各サブフレーム期間でも同様の画素シフトを行う。
【００３８】
透過型液晶パネルの開口率は前述したように約７０％であるため、変調画素ピッチが３．８０μｍで４Ｋ用の透過型液晶パネルにおいて、変調画素の１辺は３．１９μｍであり、変調画素間の非変調領域の幅は０．６１μｍとなる。透過型液晶パネルの変調画素からの光を、非変調領域の幅の１／２（０．６１／２＝０．３０５μｍ）以上、変調画素ピッチの１／３（３．８０／３＝１．２７μｍ）以下の最大シフト量でシフトさせるためには、屈折率が１．５のガラス材ＢＫ７により厚み１ｍｍで形成された平行平板ガラス２１０を、０．０７度以上、０．４６度以下の最大開き角の範囲で傾斜するように回動させればよい。
【００３９】
以上の第２の画素シフトにより、投射画像における画像画素間の格子状の隙間が見えにくくなり、滑らかな投射画像を表示することができる。図７（ａ）は、画像画素間の隙間の幅に対するシフト量と観察者が感じる投射画像の滑らかさ（官能評価値）との関係を調べた実験結果を示している。図７（ａ）から分かるように、画像画素を上記隙間の幅の１／２（＝０．５）以上のシフト量でシフトさせると、それより小さなシフト量でシフトさせる場合に比べて投射画像の滑らかさが向上する。
【００４０】
したがって、第２の画素シフトでは、ｘ方向とｙ方向のそれぞれにおいて、画像画素の最大シフト量が画像画素の隙間の幅の１／２以上となるように画素シフトデバイス２を駆動する（平行平板ガラス２１０を揺動させる）ことが望ましい。
【００４１】
また、比較例として図５に示すように画像画素２７０の最大シフト量を画像画素ピッチ２６１の１／２（２６７）としても隙間２６３を見えにくくすることは可能である。しかし、このように画像画素２７０を、隙間２６３を大きく超えてシフトさせると、画像画素２７０とシフト後の画像画素２８０との重なり量が大きくなり、投射画像の解像感の低下につながる。図７（ｂ）は、画像画素ピッチに対するシフト量と観察者が感じる解像感（官能評価値）との関係を調べた実験結果を示している。図７（ａ）から分かるように、画像画素を画像画素ピッチ２６１の１／３（＝０．３３）以下のシフト量でシフトさせると、それより大きなシフト量でシフトさせる場合に比べて、解像感の低下を抑制することができる。
【００４２】
したがって、第２の画素シフトでは、ｘ方向とｙ方向のそれぞれにおいて、画像画素の最大シフト量が画像画素ピッチの１／３以下となるように画素シフトデバイス２を駆動する）ことが望ましい。
【００４３】
なお、本実施例では、画素シフトデバイス２を１サブフレーム期間内で画像画素をシフトさせるように制御する場合について説明したが、１フレーム期間（所定期間）内で画像画素をシフトさせるように制御してもよい。この場合、光変調素子１３６を１フレーム期間内で同一の画像データを用いて駆動する。
【００４４】
ここで同一の画像データとは、ＲＧＢの階調１セットである。ＲＧＢの階調１セットの表示方法は、同時にＲＧＢの各色が表示される場合もあれば、色時分割で表示される場合もある。同一の画像データとシフト位置の関係は、シフト位置を変えても同一の画像データを表示する場合もあれば、同一の画像データを表示する時間より短い期間でシフト位置が変わる場合もある。
【実施例２】
【００４５】
図５は、実施例２における第２の画素シフトにより、画像画素２７０が隙間２６３の幅２７２分だけｘ方向とｙ方向にシフトした状態（シフト後の画像画素２８０）を示す。本実施例では、画像画素２７０を、ｘ方向とｙ方向での最大シフト量が隙間２６３の幅２７２以上、かつ画像画素ピッチ２６１の１／３以下となるようにシフトさせ、再び元の位置に戻す往復画素シフトを１サブフレーム期間内で行う。そして、以後の各サブフレーム期間でも同様の画素シフトを行う。
【００４６】
屈折率が１．５のガラス材ＢＫ７により厚み１ｍｍで形成された平行平板ガラス２１０を、０．１４度以上、０．４６度以下の最大開き角の範囲で傾斜するように回動させればよい。
【００４７】
以上の第２の画素シフトにより、投射画像における画像画素間の格子状の隙間がほとんど見えなくなり、実施例１に比べてより滑らかな投射画像を表示することができる。図７（ａ）に示すように、画像画素を上記隙間の幅（＝１）以上のシフト量でシフトさせると、それより小さなシフト量でシフトさせる場合に比べて投射画像の滑らかさがより向上する。
【実施例３】
【００４８】
図８（ａ）は、実施例３における第２の画素シフトにより、１サブフレーム期間内で画像画素が画素対角方向における３つの位置にシフトする場合を示している。図中のＡは１つ目の位置（第１の位置）であり、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態にあるときの位置である。Ｂ、Ｃはそれぞれ２つ目と３つ目の位置（第２の位置）であり、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態から一方向および他方向に傾斜した状態にあるときの位置である。位置Ｂ、Ｃは、位置Ａに対して、ｘ方向とｙ方向に画像画素間の隙間の幅の１／２だけシフトした位置である。位置Ａと位置Ｂとの間での画像画素のシフト方向と位置Ａと位置Ｃとの間での画像画素のシフト方向は互いに同じ１方向（直線方向）である。
【００４９】
本実施例では、画像画素を１サブフレーム期間内でＡ→Ｂ→Ａ→Ｃ→（次サブフレーム期間でのＡ）とシフトさせるように平行平板ガラス２１０を回動（揺動）させる。上述したように映像信号のフレームレートが６０ｆｐｓであるときに１フレーム期間が２分割された場合の１サブフレーム期間は８．３ｍｓとなる。平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を０．５ｍｓとすると、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態との間で４回回動するためには２．０ｍｓが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態および各傾斜状態（つまりは画像画素が位置Ａ、Ｂ、Ｃ）にて停止する（８．３−２）／４＝１．５８ｍｓの間停止する。この場合、１フレーム期間に２回、画像画素間の隙間を埋める回数を増やすことができ、より滑らかな像となる。
【００５０】
本実施例では、位置ＡとＢの間隔と位置ＡとＣの間隔とを互いに等しくした場合について説明したが、これらの間隔を互いに異ならせてもよく、画像画素の縦横比等に応じて適切に選択すればよい。また本実施例では、１サブフレーム期間内での画像画素がシフトする位置を３つとした場合について説明したが、より多くの数の位置にシフトさせるようにしてもよい。
【実施例４】
【００５１】
図８（ｂ）は、実施例４における第２の画素シフトにより、１サブフレーム期間内で画像画素が画素対角方向における３つの位置にシフトする場合を示している。実施例３と同様に、図中のＡは１つ目の位置であり、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態にあるときの位置である。Ｂ、Ｃはそれぞれ２つ目および３つ目の位置であり、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態から一方向および他方向に傾斜した状態にあるときの位置である。ただし、位置Ｂ、Ｃは、位置Ａに対して、ｘ方向とｙ方向に画像画素間の隙間の幅だけシフトした位置である。位置Ａと位置Ｂとの間でのシフト方向は、位置Ａと位置Ｃとの間でのシフト方向と異なる。
【００５２】
また本実施例でも、画像画素を１フレーム期間ごとにＡ→Ｂ→Ａ→Ｃ→（次サブフレーム期間でのＡ）とシフトさせるように平行平板ガラス２１０を回動（揺動）させる。ただし、本実施例では、画像画素の位置Ａでの停止時間を実施例４の０．８倍とし、位置Ｂ、Ｃでの停止時間を実施例４の１．２倍とするように平行平板ガラス２１０を回動させる。
【００５３】
上述したように映像信号のフレームレートが６０ｆｐｓであるときに１フレーム期間が２分割された場合の１サブフレーム期間は８．３ｍｓとなる。平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を０．５ｍｓとすると、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態と傾斜状態との間で４回回動するためには２．０ｍｓが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス２１０が非傾斜状態（つまりは画像画素が位置Ａ）にて１．５８×０．８＝１．２６ｍｓだけ停止する間および各傾斜状態（つまりは画像画素が位置Ｂ、Ｃ）にて１．５８×１．２＝１．９０ｍｓだけ停止する間は同一フレーム投射画像を表示し、各遷移時間０．５ｍｓの間はサブフレーム投射画像を表示しないようにする。
【００５４】
このように本実施例では、画像画素がそのシフト範囲の中心である位置Ａで停止する時間よりもシフト範囲の端である位置Ｂ、Ｃで停止する時間よりも長くしている。これにより、１サブフレーム期間において画像画素の明るさを時間積分した際の明るさの均一化が実施例３よりもさらに改善し、より滑らかな投射画像が得られる。
【００５５】
なお、本実施例では、位置Ｂ、Ｃでの停止時間を互いに等しくした場合について説明したが、これらの停止時間を互いに異ならせてもよい。
【実施例５】
【００５６】
実施例１（図１）では、合成プリズム１３７と投射レンズ１５との間に画素シフトデバイス２を配置した場合について説明したが、空間変調素子１３６Ｒ、Ｇ、Ｂのうち少なくとも１つと合成プリズム１３７との間に画素シフトデバイスを配置してもよい。すなわち、画素シフトデバイスにより、画像光に含まれる複数の色光のうち一部の色光により形成される画像画素をシフトさせてもよい。これにより、色光ごとに画像画素のシフト量を独立に制御することができる。特に投射画像の解像感に影響が大きいＧ光に対してのみ画素シフトデバイスを配置することで、動画におけるエッジ部の色づきを低減することが容易となる。
【実施例６】
【００５７】
実施例１〜５において、第２の画素シフトにおける画像画素の最大シフト量（つまりは平行平板ガラス２１０の最大開き角）を変更可能としてもよい。さらに、色光ごとに最大シフト量を変更可能としてもよい。これにより、コンテンツに応じた滑らかさを有する投射画像を表示することができる。
【実施例７】
【００５８】
第２の画素シフトにおける画像画素のシフト量を、プロジェクタが有する投射モードに応じて変更するようにしてもよい。投射モードとしては、滑らかな動画表示を行うための投射モードとプレゼンテーション資料のようにシャープなラインを表示するための投射モード等がある。
【００５９】
本実施例では、予め投射モードごとに設定されたシフト量（最大シフト量）をプロジェクタに記憶しておき、ユーザにより選択された投射モードに対応するシフト量を読み出して設定する。これにより、各投射モードに適したシフト量が自動的に設定され、各投射モードにて良好な投射画像を表示することができる。
【実施例８】
【００６０】
実施例８における第２の画素シフトによる画像画素のシフトについて説明する。実施例１〜４では画像画素を１フレーム期間内で複数の位置にて停止させる場合について説明した。これに対して、本実施例では、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、１フレーム期間内で画像画素を停止させることなく連続的にシフト（円運動）させる。図中のＡは画像画素の初期位置（第１の位置）を示す。以下の説明において、１フレーム期間内において画像画素が初期位置Ａから円運動して再び初期位置Ａに戻るまでをシフト１周期という。図中のＥ、Ｆ、Ｇはそれぞれ、シフト１周期の１／４、２／４、３／４での画像画素の位置（第２の位置）を示している。
【００６１】
図９（ｄ）は、本実施例で用いる画素シフトデバイス２′を示す。画素シフトデバイス２′は、円盤形状の平行平板ガラス３１０と、Ｚ方向に延びる軸７２０を中心として回転可能なガラス保持リング７１０と、ガラス保持リング７１０を回転させるモータ７３０とにより構成されている。
【００６２】
平行平板ガラス３１０は、その平面の法線３５０が軸７２０に対して傾く姿勢でガラス保持リング７１０により保持されている。シフト制御部３がモータ７３０を回転制御してガラス保持リング７１０を回転させると、平行平板ガラス３１０も法線２５０が軸７２０に対して傾いたまま軸７２０回りで回転する。平行平板ガラス３１０を停止させることなく連続回転させることで、該平行平板ガラス３１０を透過した画像光により形成される画像画素は被投射面上で停止することなくＡ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→（Ａ→…）と円運動する。例えば実施例１のような斜め４５度への直線運動を行うと、この移動により見え方を緩和される画素間の隙間と、見え方を緩和されにくい画素間の隙間が現れ、これらの影響で斜め方向への新たな斜めに指向性を持った薄い筋が観察されてしまう。これに対して本実施例のような円運動では、特定の方向への動作に応じた２次元方向の指向性がなくなり、より滑らかな投射画像を表示することができる。
【実施例９】
【００６３】
実施例１〜８で説明した第２の画素シフトを行いながら第１の画素シフトを行ってもよい。すなわち、全ての画像画素をその最大シフト量が画像画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ画像画素ピッチの１／３以下となるように１サブフレーム期間内でシフトさせながら、最大シフト量が上記隙間の幅より大きく、かつ画像画素ピッチの１／２以上となるように１サブフレーム期間ごとにシフトさせるように画素シフトデバイス２を制御してもよい。これにより、隙間が見えにくい滑らかな投射画像を疑似的に高解像度で表示することができる。
【００６４】
具体的には、図１０（ａ）に示すように、全ての画像画素を、その最大シフト量が画像画素間の隙間の幅の１／２以上、かつ画像画素ピッチの１／３以下となるように１サブフレーム期間内でａと−ａだけ交互にシフトさせ、１サブフレーム期間内においてａだけシフトする期間と−ａだけシフトする期間がサブフレームの半分の期間となるようにする。また、全ての画像画素を、その最大シフト量が画像画素ピッチの１／２以上となるように１サブフレーム期間ごとにｂと−ｂだけ交互にシフトさせる。これにより、好適に画像画素間の隙間を見えにくくすることができ、解像度の高い画像を表示することができる。
【００６５】
また図１０（ｂ）に示すように、サブフレーム期間内におけるａだけシフトする期間と−ａだけシフトする期間とがそれぞれサブフレームの半分以下となるように、全ての画像画素の＋ａのシフトと−ａのシフトを複数回繰り返してもよい。この図では、１フレーム期間内にＲの期間とＧの期間がある場合を示し、Ｒ期間とＧ期間の中を＋ａと−ａのシフトが複数回繰り返される場合を示す。
【００６６】
また、図には示さないが、ａだけシフトする期間または−ａだけシフトする期間が、サブフレーム期間より長期間になってもよい。さらに、図には示さないが、＋ａと−ａの量をランダムに変えて、時間的に積分することで平均的に画像画素間の隙間が見えにくい状態としてもよい。
【実施例１０】
【００６７】
実施例１〜８では、光変調素子としての液晶パネルとは別に設けられたシフト手段としての画像シフトデバイス２（または２′）を用いる場合について説明した。しかし、光変調素子としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いる場合には、該デジタルマイクロミラーデバイスにおいて変調画素に相当する微小ミラーの角度を変更することで画像光の光路を変更して画像画素をシフトさせることが可能である。この場合は、デジタルマイクロミラーデバイスがシフト手段を兼ねる。
【実施例１１】
【００６８】
実施例１〜８では、画素シフトデバイスとして平行平板ガラスを揺動させたり回転させたりすることで画像光の光路を変更する構成のものを用いたが、他の画素シフトデバイスを用いてもよい。例えば、画像光に対する屈折率を変化させることで画像光の光路を変更することが可能な画素シフトデバイスを用いてもよい。
【００６９】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  プロジェクタ
１３６Ｒ、１３６Ｇ、１３６Ｂ  光変調素子
２、２’  画素シフトデバイス
２１０  平行平板ガラス
２６１  画像画素ピッチ
２７０、２９０  画像画素
【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】
2020071480.tif 000008
【図７】
2020071480.tif 000009
【図８】
2020071480.tif 000010
【図９】
2020071480.tif 000011
【図１０】
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