(57)【要約】  本発明の画像表示装置は、光源部と、複数の画素からなる画素領域を備え、光源部より出力した光が画素領域に入射し、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像形成手段と、画像形成手段の画像形成動作を制御する制御手段（１０）と、を有する。制御手段は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させ、組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する。
2017013744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
複数の画素からなる画素領域を備え、前記光源部より出力した光が前記画素領域に入射し、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像形成手段と、
前記画像形成手段の画像形成動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させ、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、入力された映像信号に基づき、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を切り替え、オン状態の画素をパルス幅変調により制御する、画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置において、
１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールドが複数のビットそれぞれに対応する時間幅を備えた複数のサブフィールドからなり、前記制御手段は、前記映像信号に基づいて前記複数のビットに基づく変調信号を生成し、該変調信号に応じて前記パルス幅変調を行うとともに、前記変調信号の少なくとも最小ビットの期間は、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を個別に切り替えて前記組み合せ画素の輝度を制御する、画像表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールド期間内で、前記組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せを、オン状態の画素とオフ状態の画素の割合が変化しないように切り替える、画像表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、前記組み合せ画素を画素単位として複数の画像を順次形成させることによりフレーム画像を形成させ、前記複数の画像のうち、時間的に連続して形成される２つの画像について、一方の画像を他方の画像に対して前記画素領域の画素ピッチに相当する距離だけ所定の方向にシフトした位置に形成させる、画像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像表示装置において、
前記組み合せ画素は、２行２列の４つの画素よりなり、前記所定の方向が行方向及び列方向である、画像表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記画像形成手段は、赤色画像、緑色画像及び青色画像を順に又は同時に形成し、
前記制御手段は、前記組み合せ画素を画素単位として少なくとも前記青色画像を形成させる、画像表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記画像形成手段で形成した画像を投射する投射レンズを、さらに有する、画像表示装置。
【請求項９】
複数の画素からなる画素領域を備え、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像表示装置において行われる画像表示方法であって、
複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を前記画素領域に形成し、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等の表示素子を備えた画像表示装置及びその画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置の一例として、特許文献１には、単板型のプロジェクタが記載されている。この単板型のプロジェクタは、光源、カラーホイール、ＤＭＤ及び投射光学系を有する。
カラーホイールは、赤色フィルタ領域、緑色フィルタ領域及び青色フィルタ領域を備えたホイール部を有し、このホイール部が回転することで、光源からの白色光が各色フィルタ領域に順に入射し、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光及び青色（Ｂ）光を順に出射するように構成されている。カラーホイールより出射した光（ＲＧＢ）は、ＤＭＤに照射される。【０００３】
ＤＭＤは、それぞれが画素を形成する複数の微小ミラーを有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
カラーホイールの回転動作に同期してＤＭＤの画像形成動作が行われる。ＤＭＤは、赤、緑及び青色それぞれの色に対応する画像フレームに基づいて赤色画像、緑色画像及び青色画像を順に形成する。投射光学系は、ＤＭＤにより形成された赤色画像、緑色画像及び青色画像をスクリーン上に拡大投影する。【０００４】
通常、ＤＭＤは、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式で駆動され、例えば、２５６（８ビット）階調表示が可能である。ＰＷＭ方式の８ビットの階調表示によれば、例えば、１枚の画像（１フィールド）は８枚の２値画像（サブフィールド）により構成される。各サブフィールドにおいて、ミラーがオン（点灯）する期間の時間的長さ、あるいはこの期間での点灯するパルス数により、それぞれのサブフィールドでの重み付けを行う、すなわち輝度を変えることができる。各サブフィールドは、２進法に従って、それぞれ「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」の重み（輝度）を持つ。ＤＭＤは、点灯させるサブフィールドの組み合わせにより中間調を表示する。
最近では、画像の質感を高めるために、画素数の向上だけでなく、広いダイナミックレンジ（表示可能な白と黒の輝度比）や高階調表示の要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０２０３０号公報
【発明の概要】
【０００６】
特許文献１に記載のプロジェクタにおいては、ＰＷＭ方式でＤＭＤを駆動することで８ビットの階調表示が可能である。しかし、ＰＷＭ方式の階調表示では、最小ビットである「１」の重み（輝度）を持つサブフィールドの期間の時間的な長さ（ハルス幅）を、ＤＭＤの応答速度により決まる時間長以上にする必要がある。このＤＭＤの応答速度に基づくサブフィールド期間の制約のために、特許文献１に記載のプロジェクタにおいては、例えば、５１２階調以上の高階調表示を行うことは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解決し、広いダイナミックレンジで、高階調表示が可能な画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
光源部と、
複数の画素からなる画素領域を備え、前記光源部より出力した光が前記画素領域に入射し、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像形成手段と、
前記画像形成手段の画像形成動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させ、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示装置が提供される。
本発明の別の態様によれば、複数の画素からなる画素領域を備え、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像表示装置において行われる画像表示方法であって、
複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を前記画素領域に形成し、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】ＤＭＤパネルにより形成される画像の一例を示す模式図である。
【図３Ｂ】２行２列の４つの画素よりなる組み合せ画素を画素単位としてＤＭＤパネルにより形成される画像の一例を示す模式図である。
【図４】組み合せ画素が取り得る輝度レベルの一例を示す模式図である。
【図５】輝度を５０％とした場合の組み合せ画素の各ミラーの動作を示すタイミングチャーチである。
【図６】８ビットの階調表示を行うＰＷＭ方式の変調制御に、２行２列の４つの画素からなる組み合せ画素の輝度制御を組み合わせた場合の変調動作の一例を説明するための図である。
【図７】ＤＭＤパネルに照射される色光の時間変化を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
【図９Ａ】蛍光ホイールの一例を示す模式図である。
【図９Ｂ】カラーホイールの一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
【図１１】２つのＤＭＤパネルに照射される色光の時間変化を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
【図１３】図１２に示すプロジェクタのＴＩＲプリズム、ＤＭＤ及びクロスダイクロイックプリズムの配置を示す斜視図である。
【図１４】図１２に示すプロジェクタにおけるクロスダイクロイックプリズムに入射する緑色光路を示す模式図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態による画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図１７Ａ】一方の画像信号に基づく画像の一部を形成する画像形成領域を示す模式図である。
【図１７Ｂ】他方の画像信号に基づく画像の一部を形成する画像形成領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
図１を参照すると、画像表示装置は、単板型のＤＬＰプロジェクタであって、光源部１１、集光レンズ１０２、ライトトンネル１０３、レンズ系１０４〜１０６、反射ミラー１０７、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム１０８、ＤＭＤパネル１０９及び投射レンズ１１０を有する。
光源部１１は、ダイクロイックミラー１１ａ、１１ｂ及び光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを有する。光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂはそれぞれ、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体光源と、その固体光源の出力光を平行光束にするためのコリメートレンズを有する。光源１１Ｒは、赤色光を出力し、光源１１Ｇは緑色光を出力し、光源１１Ｂは青色光を出力する。光源１１Ｒは、光源１１Ｂと対向するように配置されている。光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは連続的に点灯させてもよく、個別に点灯させてもよい。
【００１０】
光源１１Ｇからの緑色光束は、光源１１Ｒからの赤色光束及び光源１１Ｂからの青色光束のそれぞれと略９０°で交差する。ダイクロイックミラー１１ａ、１１ｂは、緑色光束が赤色光束及び青色光束と交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー１１ａは、赤色波長域の光を反射し、緑色波長域の光及び青色波長域の光を透過するような分光反射率特性を有する。ダイクロイックミラー１１ｂは、青色波長域の光を反射し、赤色波長域の光及び緑色波長域の光を透過するような分光反射率特性を有する。
光源１１Ｒより出力した赤色光は、ダイクロイックミラー１１ａの一方の面に略４５°の入射角で入射し、光源１１Ｇより出力した緑色光及び光源１１Ｂより出力した青色光はそれぞれ、ダイクロイックミラー１１ａの他方の面に略４５°の入射角で入射する。また、光源１１Ｂより出力した青色光は、ダイクロイックミラー１１ｂの一方の面に略４５°の入射角で入射し、光源１１Ｒより出力した赤色光及び光源１１Ｇより出力した緑色光はそれぞれ、ダイクロイックミラー１１ｂの他方の面に略４５°の入射角で入射する。ここで、入射角は、入射光線と入射点に立てた法線とのなす角度である。
【００１１】
集光レンズ１０２は、光源部１１とライトトンネル１０３の間に配置されており、光源部１１からの光を収束してライトトンネル１０３に入射させる。図１では、集光レンズ１０２は１つのレンズより構成されているが、これに限定されない。集光レンズ１０２は、複数のレンズより構成されてもよい。
ライトトンネル１０３は、光均一化素子であって、一方の端面が入射面であり、他方の端面が出射面である。光源１１Ｒより出力した赤色光は、ダイクロイックミラー１１ａにより反射され、その反射光が、集光レンズ１０２を介してライトトンネル１０３の入射面に入射する。光源１１Ｂより出力した青色光は、ダイクロイックミラー１１ｂにより反射され、その反射光が、集光レンズ１０２を介してライトトンネル１０３の入射面に入射する。光源１１Ｇより出力した緑色光は、ダイクロイックミラー１１ａ、１１ｂを透過し、集光レンズ１０２を介してライトトンネル１０３の入射面に入射する。ライトトンネル１０３は、中空のミラーや中実のガラスロッドにより構成されてもよい。ライトトンネル１０３の代わりに、フライアイレンズを用いたインテグレータ光学系を用いてもよい。
【００１２】
ＴＩＲプリズム１０８は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、２個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第１及び第２の面と斜辺を構成する第３の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第１乃至第３の面を有する。直角プリズムの第３の面は、他方の三角プリズムの第１の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第１の面がＴＩＲプリズム１０８の入射面であり、ＤＭＤパネル１０９が、直角プリズムの第２の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第２の面は、ＴＩＲプリズム１０８の出射面であり、直角プリズムの第２の面と平行である。この出射面側に、投射レンズ１１０が配置されている。
ライトトンネル１０３の出射面より出射した光は、レンズ系１０４〜１０６及び反射ミラー１０７を介してＴＩＲプリズム１０８の入射面に入射する。ＴＩＲプリズム１０８に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第２の面より出射する。この第２の面より出射した光は、ＤＭＤパネル１０９に照射される。
【００１３】
ライトトンネル１０３は、ＤＭＤパネル１０９に照射される光束の断面における照度分布を均一化するためのものである。ライトトンネル１０３の射出端近傍に、照度分布が均一な矩形の照明情報が形成される。この矩形の照明情報が、レンズ系１０４〜１０６によってＤＭＤパネル１０９上に結像される。レンズ系１０４〜１０６のレンズ枚数や形状諸元（曲率や材質など）は、適宜に最適化されるべきである。
ＤＭＤパネル１０９は、それぞれが画素を形成するマトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画素領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
ＤＭＤパネル１０９で形成された画像は、ＴＩＲプリズム１０８を介して投射レンズ１１０により不図示のスクリーン上に拡大投射される。
【００１４】
次に、本実施形態の画像表示装置の表示動作に係る処理／制御部分の構成について説明する。
図２は、本実施形態の画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、画像表示装置は、映像入力部１と、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをそれぞれ駆動する光源駆動部５と、ＤＭＤパネル１０９を駆動するＤＭＤ駆動部６と、光源の光出力動作及びＤＭＤパネル１０９の画像形成動作を制御する制御部１０とを有する。制御部１０は、スケーラー２、３及び信号フォーマット変換回路４を有する。
【００１５】
映像入力部１は、外部装置から映像信号を受信し、映像信号Ｓ１をスケーラー２に供給する。外部装置は、例えば、パーソナルコンピュータやレコーダ等の映像機器である。
スケーラー２、３は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル１０９での表示に最適な解像度に変換する解像度変換回路である。ここでは、便宜上、ＤＭＤパネル１０９は、［１９２０（水平）×１０８０（垂直）］個の微小ミラーを有しており、最大で、フルＨＤ（High Definition）と呼ばれる解像度を提供できるように構成されている。ただし、ＤＭＤパネル１０９の解像度は、フルＨＤに限定されない。
スケーラー２は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル１０９の画素数（１９２０×１０８０）で決まる解像度（フルＨＤ）の１／４であるＱＨＤ（Quarter High Definition）の解像度に変換する。スケーラー２は、解像度（９６０×５４０）のＲＧＢ信号をスケーラー３に供給する。
スケーラー３は、スケーラー２から供給されたＲＧＢ信号それぞれの解像度を、ＤＭＤパネル１０９の最大解像度であるフルＨＤと同じ解像度に変換する。スケーラー３は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号を信号フォーマット変換回路４に供給する。
【００１６】
光源駆動部５は、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをそれぞれ駆動し、ＤＭＤ駆動部６は、ＤＭＤパネル１０９を駆動する。信号フォーマット変換回路４は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号に基づいて、ＤＭＤ駆動部６によるＤＭＤパネル１０９の画像形成動作を制御するとともに、この画像形成動作に同期して光源駆動部５による光源駆動動作を制御する。光源駆動部５の制御は、光源制御信号Ｓ２に基づいて行われ、ＤＭＤ駆動部６の制御は、ＤＭＤ制御信号Ｓ３に基づいて行われる。
画像形成動作の制御において、信号フォーマット変換回路４は、ＲＧＢ信号に基づき、複数の画素により形成された組み合せ画素、例えば、２行２列の４個の隣接画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させる。そして、信号フォーマット変換回路４は、組み合せ画素を構成する各微小ミラーに対して、階調表示に必要なオンオフ制御を行う。
さらに、光源駆動動作の制御において、信号フォーマット変換回路４は、画像形成動作と同期して、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを時分割で点灯させる。その結果、ＤＭＤパネル１０９において、（１９２０×１０８０）個の微小ミラーよりなる画素領域上に、ＱＨＤの解像度（９６０×５４０）を有する赤、緑及び青の各色の画像が順に形成される。
【００１７】
図３Ａに、ＤＭＤパネル１０９により形成される最大解像度の画像を模式的に示し、図３Ｂに、２行２列の４つの画素よりなる組み合せ画素を画素単位とした場合にＤＭＤパネル１０９により形成される画像を模式的に示す。
図３Ａに示すように、ＤＭＤパネル１０９は、最大で、１９２０（水平）×１０８０（垂直）の解像度の画像を形成することができる。図３Ｂに示すように、信号フォーマット変換回路４は、２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより形成された組み合せ画素を画素単位としてＤＭＤパネル１０９に画像を形成させる。この場合の画像の解像度は９６０（水平）×５４０（垂直）であり、図３Ａに示した画像よりも低い。しかし、組み合せ画素を構成する画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを個別に制御できるため、画像の階調数は図３Ａに示した画像よりも増大する。
【００１８】
図４に、組み合せ画素が取り得る輝度レベルを模式的に示す。組み合せ画素は、画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する４つの微小ミラーからなり、各微小ミラーのオンとオフの状態により、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５段階の輝度レベルを取り得る。ここで、０％は、４つの微小ミラーの全てがオフである状態（黒表示状態）を示す。２５％は、４つの微小ミラーのうちの１つがオンで、残りの３つがオフである状態を示す。５０％は、４つの微小ミラーのうちの２つがオンで、残りの２つがオフである状態を示す。７５％は、４つの微小ミラーのうちの３つがオンで、残りの１つがオフである状態を示す。１００％は、４つの微小ミラーの全てがオンである状態を示す。
図４中、０％、２５％、５０％、７５％、１００％のそれぞれの輝度の段には、４つの微小ミラーのオンオフの状態を示すパターンが模式的に示されている。このパターンにおいて、破線で示した４つの枠はそれぞれ微小ミラーに対応し、「０」はオフを示し、「１」はオンを示す。
輝度２５％の状態には、４つのパターンがある。第１のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、０、０、０とされた状態を示す。第２のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、１、０、０とされた状態を示す。第３のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、０、０、１とされた状態を示す。第４のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、０、１、０とされた状態を示す。これら第１乃至第４のパターンのいずれかを用いることで、輝度２５％の組み合せ画素を提供することができる。
【００１９】
輝度５０％の状態には、６つのパターンがある。第１のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、１、０、０とされた状態を示す。第２のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、１、０、１とされた状態を示す。第３のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、０、１、１とされた状態を示す。第４のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、０、１、０とされた状態を示す。第５のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、０、０、１とされた状態を示す。第６のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、１、１、０とされた状態を示す。これら第１乃至第６のパターンのいずれかを用いることで、輝度５０％の組み合せ画素を提供することができる。
輝度７５％の状態には、４つのパターンがある。第１のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ０、１、１、１とされた状態を示す。第２のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、０、１、１とされた状態を示す。第３のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、１、１、０とされた状態を示す。第４のパターンは、左上ミラー、左下ミラー、右上ミラー、右下ミラーがそれぞれ１、１、０、１とされた状態を示す。これら第１乃至第４のパターンのいずれかを用いることで、輝度７５％の組み合せ画素を提供することができる。
【００２０】
一例として、図５に、輝度を５０％とした場合の組み合せ画素の各ミラーの動作を示す。この例では、組み合せ画素は、２行２列の４つの画素（微小ミラー）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる。オン状態を示す駆動電圧が画素Ａ、Ｂに供給されるとともに、オフ状態を示す駆動電圧が画素Ｃ、Ｄに供給される。この例の駆動は、図４に示した輝度５０％の第１のパターンに基づく駆動に該当する。
本実施形態の画像表示装置では、信号フォーマット変換回路４は、組み合せ画素の各画素を個別に制御して組み合せ画素の輝度を変化させる処理（組み合せ画素の輝度制御）と、組み合せ画素の各画素をＰＷＭ方式で駆動して階調表示を行わせる処理（ＰＷＭ方式の変調制御）とを実行する。
ＰＷＭ方式の変調制御において、信号フォーマット変換回路４は、１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールドが複数のビットそれぞれに対応する時間幅を備えた複数のサブフィールドからなり、該サブフィールドの組み合せにより複数の階調を規定した変調信号を生成する。変調信号は、スケーラー３からのＲＧＢ信号（ビット信号）に基づいて生成される。
例えば、信号フォーマット変換回路４は、Ｂ信号（ビット信号）に基づき図３Ｂに示した画像（青色画像）を形成させる場合に、組み合せ画素の輝度値を、該輝度値に対応する時間幅を備えたサブフィールドにより規定した変調信号を生成する。そして、信号フォーマット変換回路４は、変調信号に基づいて組み合せ画素の各画素のオンオフ制御を行う。このように、パルスの時間幅の長さにより階調を規定し、２進数に基づいたサブフィールドでの重みづけを行うことで、例えば、８ビットの階調表示（２５６階調）を行うことができる。
【００２１】
ＰＷＭ方式の変調制御と組み合せ画素の輝度制御を組み合わせることで、階調数をさらに増加することができる。例えば、８ビットの階調表示を行うＰＷＭ方式の変調制御に、２行２列の４つの画素からなる組み合せ画素の輝度制御を組み合わせた場合、１１ビット以上の階調表示が可能である。これにより、広いダイナミックレンジで高階調の表示が可能となる。
図６に、８ビットの階調表示を行うＰＷＭ方式の変調制御に、２行２列の４つの画素からなる組み合せ画素の輝度制御を組み合わせた場合の変調動作の一例を示す。フレーム周波数は６０Ｈｚであり、１フレーム期間は１６．６７ｍｓである。赤、緑及び青の各色の画像を順に表示してカラー画像を得る場合の各色の画像の割り当て期間（サブフィールド）は、それぞれ５．５６ｍｓである。図６において、上段の分図（ａ）は組み合せ画素の駆動タイミングを示す変調信号（変調パターン）を示し、下段の分図（ｂ）は組み合せ画素の輝度を示す。図６の分図（ａ）及び分図（ｂ）において、横軸は時間を示す。図６の分図（ｂ）において、縦軸は組み合せ画素の輝度（％）を示す。
【００２２】
図６の分図（ａ）において、変調信号（変調パターン）は、２進法に従って（０）から（７）までの８つのビットを構成する８つのサブフィールドを備える。これらサブフィールドには、それぞれ「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」の重み（輝度）を持った時間幅が与えられている。
ＤＭＤパネル１０９の各組み合せ画素は、変調信号に基づくサブフィールドの組み合わせにより中間調を表示する。例えば、「１７３」に相当する輝度は、重み付けが「１２８」のサブフィールド、重み付けが「３２」のサブフィールド、重み付けが「８」のサブフィールド、重み付けが「４」のサブフィールド、及び重み付けが「１」のサブフィールドで微小ミラーをオン状態にすることによって得られる。
【００２３】
図６の分図（ｂ）において、組み合せ画素の輝度は、１００％、７５％、５０％、２５％、０％の５段階での表現が可能である。この例では、変調信号の最小ビット（「１」の重みを持つビット）を４つとしており、そのうちの３つを組み合せ画素の輝度７５％、５０％、２５％に対応するように設定した。
信号フォーマット変換回路４は、図６の分図（ａ）に示したパルス幅を規定した変調信号に基づいてＤＭＤパネル１０９の各組み合せ画素の各微小ミラーを駆動する。同時に、信号フォーマット変換回路４は、変調信号の最小ビットについては、図６の分図（ｂ）に示した組み合せ画素の輝度に応じて、駆動させる微小ミラーを決定する。例えば、輝度５０％の場合は、信号フォーマット変換回路４は、変調信号の最小ビットについて、図５に示したように、画素Ａ、Ｂに対応する微小ミラーをオン状態とし、画素Ｃ、Ｄに対応する微小ミラーをオフ状態とする。これにより、全体で１１ビットの階調表現、すなわち２０４８階調を実現できる。
なお、本実施形態では、赤、緑及び青それぞれの色の画像について、組み合せ画素を単位画素としてＤＭＤパネル１０９の駆動制御を行っているが、これに限定されない。例えば、赤、緑及び青の各色の画像のうちの少なくとも１つの色の画像について、組み合せ画素を用いた駆動制御を行うことができればよい。
【００２４】
一般に、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢとしてＬＥＤ等の固体光源を用いた場合、光源１１Ｂの輝度は他の光源１１Ｒ、１１Ｇより高い。このため、通常は、図７に示すように、１フレーム期間Ｔにおける緑色、赤色、青色それぞれの照射期間（表示期間）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の条件を満たすように設定される。照射期間（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）は、１サブフィールド期間である。この場合、青色の画像に関するサブフィールド周波数を増大する場合の微小ミラーの応答速度による制約が、赤色や緑色の画像に関する制約よりも厳しいものとなる。なお、照射期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の条件は、Ｔ２＞Ｔ１＞Ｔ３であってもよい。
加えて、組み合せ画素を用いた駆動制御を行うと、階調表示を向上できるが、反対に、解像度は低下する。人間の目の視感度特性によれば、人間の目は、青色に対して鈍感であり、解像度の低下も認識し難い。
【００２５】
上記の制約の厳しさ及び解像度低下の鈍感さを考慮すると、青色画像についてのみ、組み合せ画素を用いた駆動制御を行うことが望ましい。この場合、信号フォーマット変換回路４は、赤色画像及び緑色画像の表示期間は、それぞれ解像度（１９２０×１０８０）の画像をＤＭＤパネル１０９に形成させ、青色画像の表示期間は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる。例えば、２行２列の４つの画素により組み合せ画素を形成する場合は、信号フォーマット変換回路４は、ＱＨＤの解像度（９６０×５４０）を有する青色画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる。そして、信号フォーマット変換回路４は、組み合せ画素を構成する各微小ミラーに対して、階調表示に必要なオンオフ制御を行う。これにより、緑色及び赤色の画像については、解像度を確保することができるので、カラー画像を観察した場合の解像度の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態において、２行２列の４つの画素からなる組み合せ画素が取り得る輝度を、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５つの状態で規定したが、必ずしも、これら５つの状態に限定されるわけではない。例えば、組み合せ画素が取り得る輝度を、５つの状態のうちの３つ以上の状態の組み合わせで規定してもよい。例えば、組み合せ画素が取り得る輝度を、０％と５０％と１００％の３つの状態や、０％と７５％と１００％の３つの状態で規定してもよい。
また、本実施形態では、スケーラー２、３により解像度変換を行っているが、信号フォーマット変換回路４が、スケーラー２、３と同様の解像度変換の機能を備えていてもよい。この場合、ＤＭＤパネル１０９の最大解像度と同じ解像度の映像信号が外部装置から信号フォーマット変換回路４に供給された場合に、信号フォーマット変換回路４は、解像度変換になしに、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像をＤＭＤパネル１０９に形成させてもよい。
【００２７】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
図８を参照すると、画像表示装置は、２板型のプロジェクタであって、光源部２００、ライトトンネル２０９、レンズ系２１０、２１１、２１３、反射ミラー２１２、ＴＩＲプリズム２１４、ダイクロイックプリズム２１５、ＤＭＤパネル２１７、２１８、及び投射レンズ２１９を有する。
光源部２００は、レーザー光源２１、２２、レンズ系２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、ダイクロイックミラー２０３、２０６、集光レンズ２０４、２０７、蛍光ホイール２０５、及びカラーホイール２０８を有する。
レーザー光源２１、２２はそれぞれ、複数の青色半導体レーザーよりなる。青色半導体レーザーの数が増加すると、光源２１、２２の光出力強度が増加する。
【００２８】
光源２１より出力した青色光は、レンズ系２０１ａ、２０２ａによって光束径が変換され、平行光束となる。レンズ系２０１ａ、２０２ａを通過した青色光は、略４５°の入射角でダイクロイックミラー２０３に入射する。ダイクロイックミラー２０３は、可視光波長域のうち、青色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過するような分光反射率特性を有する。
ダイクロイックミラー２０３は、光源２１からレンズ系２０１ａ、２０２ａを介して入射した青色光を反射する。ダイクロイックミラー２０３からの青色反射光は、集光レンズ２０４によって蛍光体ホイール２０５上に集光される。
図９Ａに、蛍光ホイール２０５を模式的に示す。図９Ａに示すように、蛍光ホイール２０５は、励起光（例えば青色光）で励起されて黄色の蛍光を放出する蛍光体を含む黄色蛍光体領域８０３を有する。黄色蛍光体領域８０３は、周方向に形成されており、全体として環状の形状である。
【００２９】
蛍光ホイール２０５を所定の速度で回転しながら、集光レンズ２０４によって集光された青色光を黄色蛍光体領域８０３に照射する。黄色蛍光体領域８０３から放出された黄色蛍光は、集光レンズ２０４を介してダイクロイックミラー２０３に入射する。黄色蛍光は、緑色成分（緑色スペクトラム）及び赤色成分（赤色スペクトラム）を含む。黄色蛍光は、ダイクロイックミラー２０３を透過する。
光源２２より出力した青色光は、レンズ系２０１ｂ、２０２ｂによって光束径が変換され、平行光束となる。レンズ系２０１ｂ、２０２ｂを通過した青色光の光束は、ダイクロイックミラー２０３を透過した黄色蛍光の光束と交差し、この交差位置に、ダイクロイックミラー２０６が配置されている。
ダイクロイックミラー２０３を透過した黄色蛍光は、略４５°の入射角でダイクロイックミラー２０６の一方の面に入射する。レンズ系２０１ｂ、２０２ｂを通過した青色光は、略４５°の入射角でダイクロイックミラー２０６の他方の面に入射する。ダイクロイックミラー２０６は、ダイクロイックミラー２０２と同様、可視光波長域のうち、青色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過するような分光反射率特性を有する。
【００３０】
ダイクロイックミラー２０３を透過した黄色蛍光は、ダイクロイックミラー２０６を透過する。レンズ系２０１ｂ、２０２ｂを通過した青色光は、ダイクロイックミラー２０６によって反射される。ダイクロイックミラー２０６を透過した黄色蛍光とダイクロイックミラー２０６によって反射された青色光は、略同一の光路で、集光レンズ２０７に入射する。
ライトトンネル２０９は、図１に示したライトトンネル１０３と同様のものであって、一方の端面が入射面であり、他方の端面が出射面である。集光レンズ２０７は、黄色蛍光及び青色光をライトトンネル２０９の入射面上に集光する。
【００３１】
カラーホイール２０８は、ライトトンネル２０９の入射面近傍に配置されている。図９Ｂに、カラーホイール２０８の一例を模式的に示す。図９Ｂに示すように、カラーホイール２０８は周方向に２分割されており、一方の分割領域８０１に波長選択膜Ｙが形成され、他方の分割領域８０２に波長選択膜Ｍが形成されている。波長選択膜Ｙは、赤色の波長域の光及び緑色の波長域の光を透過し、それら以外の波長域の光を反射又は吸収する分光透過特性を有する。波長選択膜Ｍは、赤色の波長域の光及び青色の波長域の光を透過し、それら以外の波長域の光を反射又は吸収する分光透過特性を有する。これら波長選択膜Ｙ、Ｍは、例えば誘電体多層膜により構成することができる。
カラーホイール２０８を所定の速度で回転させながら、集光レンズ２０４からの光束（青色光及び黄色蛍光）がカラーホイール２０８の分割領域８０１、８０２に順に照射される。波長選択膜Ｙを透過した赤色及び緑色の光（ＲＧ光）と、波長選択膜Ｍを透過した赤色及び青色の光（ＲＢ光）とが時分割でカラーホイール２０８から出射される。なお、分割領域８０１、８０２及び波長選択膜Ｙ、Ｍの数や周方向における各波長選択膜の幅は適宜に設定することができる。
【００３２】
ライトトンネル２０９の出射面より出射した光は、レンズ系２１０、２１１、２１３及び反射ミラー２１２を介してＴＩＲプリズム２１４の入射面に入射する。ＴＩＲプリズム２１４は、図１に示したＴＩＲプリズム１０８と同様のものであって、入射面より入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第２の面より出射する。この第２の面より出射した光は、ダイクロイックプリズム２１５に入射する。
ダイクロイックプリズム２１５は、第１及び第２のプリズムからなり、これらプリズムの接合界面に、赤色の波長域の光を反射し、緑色の波長域の光及び青色の波長域の光を透過する特性を備えたダイクロイック膜２１６が形成されている。第１のプリズムは、三角プリズムであって、三角形の各線分を構成する第１乃至第３の面を有する。第２のプリズムは、多角プリズムであって、第１乃至第４の面を有し、第１の面は第２の面と対向し、第３の面は第４の面と対向するように配置されている。
【００３３】
第１のプリズムの第１の面は、ＴＩＲプリズム１０８の直角プリズムの第２の面と対向するように配置されている。第１のプリズムの第２の面と第２のプリズムの第１の面とが接合されており、この接合界面にダイクロイック膜２１６が形成されている。
第１のプリズムの第１の面より入射した光（赤色光、緑色光及び青色光）がダイクロイック膜２１６に入射する。ダイクロイック膜２１６で反射した赤色光は、第１のプリズムの第１の面で全反射し、その後、第１のプリズムの第３の面より出射する。この第３の面より出射した赤色光は、ＤＭＤパネル２１８に照射される。
ＤＭＤパネル２１８は、赤色の画像を形成する。ＤＭＤパネル２１８からの赤色の画像光は、第１のプリズムの第３の面より入射し、ダイクロイック膜２１６で反射され、第１のプリズムの第１の面より出射される。この第１の面より出射した赤色の画像光は、ＴＩＲプリズム２１４を透過して投射レンズ２１９に入射する。
ダイクロイック膜２１６を透過した光（緑色光及び青色光）は、第２のプリズムの第２の面より出射する。この第２の面より出射した光（緑色光及び青色光）は、ＤＭＤパネル２１７に照射される。
【００３４】
ＤＭＤパネル２１７は、緑色の画像と青色の画像を順に形成する。すなわち、ＤＭＤパネル２１７では、緑色画像と青色画像とが時分割で形成される。ＤＭＤパネル２１７からの緑色及び青色の画像光は、第２のプリズムの第２の面より入射し、ダイクロイック膜２１６を透過して、第１のプリズムの第１の面より出射される。この第１の面より出射した緑色及び青色の画像光は、ＴＩＲプリズム２１４を透過して投射レンズ２１９に入射する。
投射レンズ２１９は、ＤＭＤパネル２１７にて時分割で形成された緑色及び青色の画像とＤＭＤパネル２１８にて形成された赤色の画像とを拡大投射する。
本実施形態では、第１の実施形態と比較して、単位時間当たりの赤、緑及び青の各色の光量を増大することができるので、高輝度のカラー画像を提供することができる。
なお、レンズ２０２ｂとダイクロイックミラー２０６との間に拡散板を配置してもよい。これにより、レーザー光のスペックルを軽減することができ、その結果、投射画像の画質を向上することができる。
【００３５】
次に、本実施形態の画像表示装置の表示動作に係る処理／制御部分の構成について説明する。
図１０は、本実施形態の画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
図１０を参照すると、画像表示装置は、制御部３０、映像入力部３１、カラーホイール駆動部３６及びＤＭＤ駆動部３７、３８を有する。制御部３０は、スケーラー３２、３３、３４及び信号フォーマット変換回路３５を有する。
映像入力部３１は、図１に示した映像入力部１と同じものであって、外部装置から映像信号を受信し、映像信号Ｓ１をスケーラー３２、３４にそれぞれ供給する。外部装置は、例えば、パーソナルコンピュータやレコーダ等の映像機器である。
【００３６】
スケーラー３２、３３、３４は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル２１７、２１８での表示に最適な解像度に変換する解像度変換回路である。ここでは、便宜上、ＤＭＤパネル２１７、２１８はいずれも、［１９２０（水平）×１０８０（垂直）］個の微小ミラーを有しており、最大で、フルＨＤ（High Definition）と呼ばれる解像度を提供できるように構成されている。ただし、これらＤＭＤパネル２１７、２１８の解像度は、フルＨＤに限定されない。
スケーラー３２は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル２１７の画素数（１９２０×１０８０）で決まる解像度（フルＨＤ）の１／４であるＱＨＤ（Quarter High Definition）の解像度に変換する。スケーラー３２は、解像度（９６０×５４０）のＢ信号をスケーラー３３に供給する。
スケーラー３３は、スケーラー３２から供給されたＢ信号の解像度を、ＤＭＤパネル２１７の最大解像度であるフルＨＤと同じ解像度に変換する。スケーラー３３は、解像度（１９２０×１０８０）のＢ信号を信号フォーマット変換回路３５に供給する。
【００３７】
スケーラー３４は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル２１７、２１８の最大解像度であるフルＨＤと同じ解像度に変換し、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧ信号を信号フォーマット変換回路３５に供給する。
カラーホイール駆動部３６は、信号フォーマット変換回路３５からの回転制御信号Ｓ１０に従ってカラーホイール２０８を回転させ、その回転数を示す回転数検出信号Ｓ１１を信号フォーマット変換回路３５に供給する。ＤＭＤ駆動部３７は、信号フォーマット変換回路３５からのＤＭＤ制御信号Ｓ１３に従ってＤＭＤパネル２１７を駆動する。ＤＭＤ駆動部３８は、信号フォーマット変換回路３５からのＤＭＤ制御信号Ｓ１４に従ってＤＭＤパネル２１８を駆動する。
信号フォーマット変換回路３５は、スケーラー３３から供給されたＢ信号及びスケーラー３４から供給されたＲＧ信号に基づいて、ＤＭＤ駆動部３７、３８による画像形成動作を制御するとともに、この画像形成動作に同期してカラーホイール駆動部３６によるカラーホイール回転動作を制御する。
【００３８】
画像形成動作の制御において、信号フォーマット変換回路３５は、Ｂ信号に基づく青色画像とＧ信号に基づく緑色画像を順にＤＭＤパネル２１７に形成させるとともに、Ｒ信号に基づく赤色画像をＤＭＤパネル２１８に形成させる。
図１１に、ＤＭＤパネル２１７、２１８に照射される色光の時間変化を示す。ＤＭＤパネル２１８には、常時、赤色光が照射される。一方、ＤＭＤパネル２１７には、緑色光と青色光が交互に照射される。青色光の照射期間（サブフィールド期間）は、緑色光の照射期間（サブフィールド期間）よりも短い。
信号フォーマット変換回路３５は、常時、Ｒ信号に基づく赤色画像をＤＭＤパネル２１８に形成させる。また、信号フォーマット変換回路３５は、回転数検出信号Ｓ１１に基づいて青色光の照射期間（サブフィールド期間）を検出する。そして、信号フォーマット変換回路３５は、青色光の照射期間において、Ｂ信号に基づく青色画像をＤＭＤパネル２１７に形成させ、それ以外の期間（緑色光の照射期間）において、Ｇ信号に基づく緑色画像をＤＭＤパネル２１７に形成させる。
【００３９】
青色画像に関し、信号フォーマット変換回路３５は、複数の画素により形成された組み合せ画素、例えば、２行２列の４個の隣接画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させる。これにより、ＤＭＤパネル２１７には、図３Ｂに示したような、２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより形成された組み合せ画素を画素単位とする青色画像が形成される。そして、信号フォーマット変換回路３５は、組み合せ画素を構成する各微小ミラーに対して、階調表示に必要なオンオフ制御を行う。すなわち、信号フォーマット変換回路３５は、ＰＷＭ方式の変調制御に組み合せ画素の輝度制御を組み合わせた制御を行う。この制御は、第１の実施形態で説明した通りである。
一方、緑色画像に関しては、信号フォーマット変換回路３５は、図３Ａに示したように、１９２０（水平）×１０８０（垂直）の解像度の画像をＤＭＤパネル２１７に形成させる。これと同様に、赤色画像に関しても、信号フォーマット変換回路３５は、１９２０（水平）×１０８０（垂直）の解像度の画像をＤＭＤパネル２１８に形成させる。
【００４０】
本実施形態の画像表示装置によれば、青色画像に関して、組み合せ画素を画素単位として画像を形成し、かつ、組み合せ画素の各画素を個別に制御することで、青色画像の階調数を増大することができる。青色画像の解像度は低下するものの、赤色画像及び緑色画像については、ＤＭＤパネルの最大解像度で形成することができるので、青色画像、赤色画像及び緑色画像からなるカラー画像は、階調性に優れた高精細なものとして観察される。
本実施形態においても、第１の実施形態で説明した変形を適用することができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態による画像表示装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
図１２を参照すると、画像表示装置は、３板型のプロジェクタであって、白色光源５１、光均一化素子５２、ダイクロイックミラー５３ａ、５３ｂ、レンズ５４ａ〜５４ｃ、ミラー５５ａ〜５５ｄ、ＴＩＲプリズム５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５８及び投射レンズ５９を有する。
白色光源５１は、ＬＥＤ等の固体光源や水銀ランプである。光均一化素子５２は、光束径の形状が矩形でかつ中心光線に垂直な面における光強度分布が均一な光をＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂに供給するためのものであって、ロッドインテグレータやライトトンネルなどの光学素子よりなる。白色光源５１からの白色光は、光均一化素子５２を介してダイクロイックミラー５３ａに入射する。
【００４２】
ダイクロイックミラー５３ａは、赤色の波長帯域の光を透過し、それより短い波長帯域の光を反射する。白色光は、ダイクロイックミラー５３ａによって赤色光と緑・青色光に分離される。ダイクロイックミラー５３ａを透過した赤色光は、レンズ５４ａ、ミラー５５ａ及びＴＩＲプリズム５６Ｒを介してＤＭＤパネル５７Ｒに入射する。ダイクロイックミラー５３ａによって反射された緑・青色光は、ダイクロイックミラー５３ｂに入射する。
ダイクロイックミラー５３ｂは、青色の波長帯域の光を透過し、それより長い波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー５３ａからの緑・青色光は、ダイクロイックミラー５３ｂによって青色光と緑色光に分離される。ダイクロイックミラー５３ｂによって反射された緑色光は、ミラー５５ｂ及びＴＩＲプリズム５６Ｇを介してＤＭＤパネル５７Ｇに入射する。ダイクロイックミラー５３ｂを透過した青色光は、レンズ５４ｂ、５４ｃ、ミラー５５ｃ、５５ｄ及びＴＩＲプリズム５６Ｂを介してＤＭＤパネル５７Ｂに入射する。
【００４３】
図１３に、ミラー５５ａ、５５ｂ、５５ｄ、ＴＩＲプリズム５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム５８の配置を模式的に示す。
ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂはそれぞれ、複数の微小ミラーからなる画像形成面を有する。ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂは、それぞれの画像形成面が同一平面に位置するように配置されている。また、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂは、それぞれの画像形成面が同じ方向を向いている。ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂのそれぞれにおいて、各微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。画像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
【００４４】
ＴＩＲプリズム５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂはいずれも、複数のプリズムを組合せた多面体のプリズムである。ＴＩＲプリズム５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂは同じ構造であるので、ここでは、ＴＩＲプリズム５６Ｇを例にその構造を説明する。
ＴＩＲプリズム５６Ｇは、３つのプリズム５６ａ〜５６ｃを有する。プリズム５６ａ〜５６ｃはいずれも、三角柱状のプリズムであるが、これらのうちプリズム５６ａは、底面の形状が直角三角形とされた直角プリズムである。プリズム５６ａの直角三角形の底辺を構成する側面とプリズム５６ｂの三角形の底辺を構成する側面とは略同じ大きさであり、これら側面が間隙（空気層）を介して互いに対向するように、プリズム５６ａ、５６ｂが配置されている。これらプリズム５６ａ、５６ｂの対向側面がＴＩＲプリズム５６Ｇの全反射面を構成する。
【００４５】
プリズム５６ｃの底面の形状は鋭角な頂角を持つ三角形である。プリズム５６ｃの三角形の頂角を構成する側面の一方とプリズム５６ｂの三角形の頂角を構成する側面の一方とは略同じ大きさになっており、これら側面は接合されている。
プリズム５６ｃの三角形の頂角を構成する側面の他方が、ＴＩＲプリズム５６Ｇの入射面である。プリズム５６ａの直角三角形の頂角を構成する２つの側面のうち、一方の側面がＴＩＲプリズム５６Ｇの出射面であり、他方の側面がＴＩＲプリズム５６Ｇの入出射面である。ＴＩＲプリズム５６Ｇは、入射面がミラー５５ｂ側に位置し、出射面がダイクロイックプリズム５８側に位置し、入出射面がＤＭＤパネル５７Ｇ側に位置するように配置されている。尚、ＴＩＲプリズム５６Ｇは、プリズム５６ａとプリズム５６ｂの２つで構成されてもよい。また、プリズム５６ｂ、５６ｃを一つのプリズムで構成した多面体の構成とし、この多面体とプリズム５６ａとによりＴＩＲプリズム５６Ｇを構成してもよい。
【００４６】
図１４は、緑色光の光路を示す模式図である。図１４中、破線で示した矢印が緑色光の光路である。便宜上、緑色光路の中心光線のみが示されている。
図１４に示すように、ミラー５５ｂからの緑色光がフィールドレンズ５１０Ｇを介してＴＩＲプリズム５６Ｇの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｇでは、入射面よりプリズム内に入射した緑色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ｄからの緑色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｇに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｇからの緑色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｇの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｇでは、入出射面よりプリズム内に入射した緑色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｇからの緑色光は全反射面で反射されて出射面からダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
【００４７】
ＴＩＲプリズム５６Ｒも、ＴＩＲプリズム５６Ｇと同様の構造である。ミラー５５ａからの赤色光がフィールドレンズ５１０Ｒを介してＴＩＲプリズム５６Ｒの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｒでは、入射面よりプリズム内に入射した赤色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ａからの赤色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｒに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｒからの赤色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｒの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｒでは、入出射面よりプリズム内に入射した赤色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｒからの赤色光は全反射面で反射されて出射面からダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
【００４８】
ＴＩＲプリズム５６Ｂも、ＴＩＲプリズム５６Ｒと同様の構造である。ミラー５５ｄからの青色光がフィールドレンズ５１０Ｂを介してＴＩＲプリズム５６Ｂの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｂでは、入射面よりプリズム内に入射した青色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ｄからの青色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｂに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｂからの青色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｂの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｂでは、入出射面よりプリズム内に入射した青色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｂからの青色光は全反射面で反射されて出射面からダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
ダイクロイックプリズム５８は、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光を互いの画像が重なるように色合成し、この色合成された画像光を投射レンズ５９に供給する。換言すると、ダイクロイックプリズム５８によって、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光の進行方向が一致する。
投射レンズ５９は、ダイクロイックプリズム５８からの赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光を拡大投射する。
【００４９】
次に、本実施形態の画像表示装置の表示動作に係る処理／制御部分の構成について説明する。
図１５は、本実施形態の画像表示装置の処理／制御部分の構成を示すブロック図である。
図１５を参照すると、画像表示装置は、制御部６０、映像入力部６１、光源駆動部６５及びＤＭＤ駆動部６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂを有する。制御部６０は、スケーラー６２、６３及び信号フォーマット変換回路６４を有する。
映像入力部３１及びスケーラー６２、６３は、図１に示した映像入力部１及びスケーラー２、３と同じものである。
【００５０】
映像入力部１は、映像信号Ｓ１をスケーラー２に供給する。スケーラー２、３は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂでの表示に最適な解像度に変換する解像度変換回路である。ここでは、便宜上、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂはいずれも、［１９２０（水平）×１０８０（垂直）］個の微小ミラーを有しており、最大で、フルＨＤの解像度を提供できるように構成されている。ただし、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂの解像度は、フルＨＤに限定されない。
スケーラー２は、映像信号Ｓ１の解像度をフルＨＤの１／４であるＱＨＤ（Quarter High Definition）の解像度に変換する。スケーラー２は、解像度（９６０×５４０）のＲＧＢ信号をスケーラー３に供給する。スケーラー３は、スケーラー２から供給されたＲＧＢ信号それぞれの解像度を、フルＨＤと同じ解像度に変換する。スケーラー３は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号を信号フォーマット変換回路６４に供給する。
【００５１】
光源駆動部６５は、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２０に従って光源部５１を駆動する。ここでは、信号フォーマット変換回路６４は、画像表示装置の電源がオンの状態（または、スタンバイ状態）の期間、または少なくともスケーラー３からＲＧＢ信号が供給されている期間は、常時、光源部５１を点灯させる。
ＤＭＤ駆動部６６Ｒは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２１に従ってＤＭＤパネル５７Ｒを駆動する。ＤＭＤ駆動部６６Ｇは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２２に従ってＤＭＤパネル５７Ｇを駆動する。ＤＭＤ駆動部６６Ｂは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２３に従ってＤＭＤパネル５７Ｂを駆動する。信号フォーマット変換回路６４は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号に基づいて、ＤＭＤ駆動部６６Ｒ、６６Ｇ、６６ＢによるＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂの画像形成動作を制御する。
【００５２】
画像形成動作の制御において、信号フォーマット変換回路６４は、Ｒ信号に基づく赤色画像をＤＭＤパネル５７Ｒに形成させ、Ｇ信号に基づく緑色画像をＤＭＤパネル５７Ｇに形成させ、Ｂ信号に基づく青色画像をＤＭＤパネル５７Ｂに形成させる。これら赤色画像、緑色画像及び青色画像は同時に形成される。
赤色画像、緑色画像及び青色画像のそれぞれについて、信号フォーマット変換回路６４は、複数の画素により形成された組み合せ画素、例えば、２行２列の４個の隣接画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させる。これにより、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂには、図３Ｂに示したような、２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより形成された組み合せ画素を画素単位とする画像が形成される。そして、信号フォーマット変換回路６４は、組み合せ画素を構成する各微小ミラーに対して、階調表示に必要なオンオフ制御を行う。すなわち、信号フォーマット変換回路６４は、ＰＷＭ方式の変調制御に組み合せ画素の輝度制御を組み合わせた制御を行う。この制御は、第１の実施形態で説明した通りである。
【００５３】
本実施形態の画像表示装置も、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態で説明した変形を適用することができる。例えば、信号フォーマット変換回路６４は、赤色画像、緑色画像及び青色画像の少なくとも一つの画像を、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させ、組み合せ画素の各画素のオンオフ状態を個別に制御してもよい。ここで、少なくとも一つの画像を青色画像としてもよい。
また、本実施形態において、光源部５１に代えて、赤色波長域に中心波長を有する赤色光を出力する赤色固体光源、緑色波長域に中心波長を有する緑色光を出力する緑色固体光源、及び青色波長域に中心波長を有する青色光を出力する青色固体光源を用いてもよい。赤色固体光源からの赤色光がＤＭＤパネル５７Ｒに照射され、緑色固体光源からの緑色光がＤＭＤパネル５７Ｇに照射され、青色固体光源からの青色光がＤＭＤパネル５７Ｂに照射される。
【００５４】
さらに、光源部５１に代えて、蛍光体を用いた光源を用いてもよい。例えば、この光源は、励起光（例えば、青色光）を出力する励起光源と、蛍光体ホイールとから構成される。蛍光体ホイールは、赤色蛍光体領域、緑色蛍光体領域及び青色蛍光体領域を含み、励起光が赤色蛍光体領域、緑色蛍光体領域及び青色蛍光体領域に順次入射するように構成されている。赤色蛍光体領域は、励起光を受けて赤色の蛍光を放出する蛍光体を含む。緑色蛍光体領域は、励起光を受けて緑色の蛍光を放出する蛍光体を含む。青色蛍光体領域は、励起光を受けて青色の蛍光を放出する蛍光体を含む。赤色蛍光体領域からの赤色蛍光がＤＭＤパネル５７Ｒに照射され、緑色蛍光体領域からの緑色蛍光がＤＭＤパネル５７Ｇに照射され、青色蛍光体領域からの青色蛍光がＤＭＤパネル５７Ｂに照射される。この場合は、光源駆動部６５は、第２の実施形態で説明したカラーホイール駆動部３６と同様の機能を有する。例えば、光源駆動部６５は、信号フォーマット変換回路６４からの回転制御信号に従って蛍光体ホイールを回転させ、その回転数を示す回転数検出信号を信号フォーマット変換回路６４に供給する。信号フォーマット変換回路６４は、蛍光体ホイールの回転動作と同期させて画像形成動作を制御する。信号フォーマット変換回路６４は、回転数検出信号に基づいて赤色蛍光、緑色蛍光及び青色蛍光それぞれの照射期間（サブフィールド期間）を検出する。そして、信号フォーマット変換回路６４は、赤色蛍光の照射期間に赤色画像を形成させ、緑色蛍光の照射期間に緑色画像を形成させ、青色蛍光の照射期間に青色画像を形成させる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の画像表示装置は、第１の実施形態の画像表示装置と同じ構成であるが、信号フォーマット変換回路４による画像形成制御の一部が第１の実施形態と異なる。
本実施形態では、信号フォーマット変換回路４は、複数の画素からなる組み合せ画素を画素単位として画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる場合に、１フィールド期間内で、組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せパターンを切り替える。
【００５６】
例えば、組み合せ画素が２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる場合に、信号フォーマット変換回路４は、図４に示した各輝度のパターンを示すデータを予め保持する。組み合せ画素の輝度を２５％とする場合は、信号フォーマット変換回路４は、輝度２５％を示す第１乃至第４のパターンのうちの２つ以上のパターンを用いて組み合せを切り替える。組み合せ画素の輝度を５０％とする場合は、信号フォーマット変換回路４は、輝度５０％を示す第１乃至第６のパターンのうちの２つ以上のパターンを用いて組み合せを切り替える。組み合せ画素の輝度を７５％とする場合は、信号フォーマット変換回路４は、輝度７５％を示す第１乃至第４のパターンのうちの２つ以上のパターンを用いて組み合せを切り替える。組み合せパターンを切り替えは、赤色画像、緑色画像及び青色画像のそれぞれに適用可能である。
【００５７】
図１６に、青色画像に関する組み合せパターンの切り替え動作の一例を示す。この例では、組み合せ画素が２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなり、信号フォーマット変換回路４は、青色画像について、１フィールド期間内で、輝度２５％を示す第１乃至第４のパターンを用いて組み合せを切り替える。１フィールドは、ｎ個のサブフィールドＳＦnからなる。ここでは、ｎは４の倍数と仮定しているが、これに限定されない。
サブフィールドＳＦ1の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ａをオン状態、画素Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２０％の第１のパターン）。サブフィールドＳＦ2の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｂをオン状態、画素Ａ、Ｃ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２０％の第２のパターン）。サブフィールドＳＦ3の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｃをオン状態、画素Ａ、Ｂ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２０％の第３のパターン）。サブフィールドＳＦ4の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｄをオン状態、画素Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２０％の第４のパターン）。
【００５８】
信号フォーマット変換回路４が、１フィールド期間内で組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せパターンを切り替えることで、組み合せ画素内で輝点が移動し、その結果、１フィールド期間で観察される組み合せ画素の輝度分布を一様なものとすることができる。これにより、例えば、輪郭や斜め線などを滑らかな線で描くことが可能である。
なお、赤色画像及び緑色画像も、青色画像と同様の組み合せパターンの切り替え動作を行うことができる。
本実施形態で説明した組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せパターンの切り替えは、第２及び第３の実施形態の画像表示装置のいずれにも適用可能である。なお、組み合せパターンの切り替えを第３の実施形態に適用した場合は、１フレームの画像を複数のサブフレームの画像で形成し、１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールド期間内で、組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せパターンを切り替える。
【００５９】
以上説明した各実施形態の画像表示装置は、本発明の一例であり、その構成及び動作は適宜に変更可能である。
例えば、第１の実施形態の画像表示装置において、信号フォーマット変換回路４は、複数の画素からなる組み合せ画素を画素単位として画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる場合に、画素ずらし処理を行ってもよい。具体的には、信号フォーマット変換回路４は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として複数の画像を順次形成させることによりフレーム画像を形成させ、それら画像のうち、時間的に連続して形成される２つの画像について、一方の画像を他方の画像に対してＤＭＤパネル１０９の画素ピッチに相当する距離だけ所定の方向にシフトした位置に形成させる。
例えば、信号フォーマット変換回路４は、ＲＧＢ信号に基づき、赤、緑及び青の各色の画像それぞれについて、１フレームの画像を表示する時間単位となる画像フィールドを第１及び第２のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドに対応して画像信号Ｇ１、Ｇ２を生成する。
第１のサブフィールド期間において、ＤＭＤ駆動部６は、画像信号Ｇ１に基づく画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる。第２のサブフィールド期間において、ＤＭＤ駆動部６は、画像信号Ｇ２に基づく画像をＤＭＤパネル１０９に形成させる。
【００６０】
図１７Ａに、画像信号Ｇ１に基づく画像Ａの一部を形成する画像形成領域７０１を示し、図１７Ｂに、画像信号Ｇ２に基づく画像Ｂの一部を形成する画像形成領域７０２を示す。これら画像Ａ、Ｂはいずれも、２行２列の４つの画素からなる組み合せ画素を単位画素として形成されている。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、画像形成領域７０２は、画像形成領域７０１に対して、縦方向（列方向）及び横方向（行方向）のそれぞれの方向に１画素分だけシフトしている。すなわち、画像形成領域７０２は、画像形成領域７０１に対して、右斜め下方向にシフトしている。ここで、右斜め下方向は、組み合せ画素の対角線の方向に等しい。
【００６１】
上記の画素ずらしの制御によれば、投射面上で、赤、緑及び青の各色の画像それぞれについて、画像信号Ｇ１に基づく画像Ａと画像信号Ｇ２に基づく画像Ｂとが時分割で表示される。人間の目の残像現象により、画像Ａと画像Ｂを重畳した画像が観察される。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示したように、画像Ａ、Ｂ間で互いの画像形成領域を縦方向及び横方向にそれぞれ１画素分だけシフトさせることにより、投射面上では、画像Ａ、Ｂは、互いの対応する画素（すなわち、組み合せ画素）が０．５画素だけ縦方向及び横方向にそれぞれずれたものとなる。この場合、画像Ａと画像Ｂの重畳画像は、ＤＭＤパネル１０９の画素数に相当する画素数を有する画像として観察される。これにより、組み合せ画素を単位画素として画像を表示した場合に生じる画像の解像度の低下を抑制することができる。
【００６２】
本例において、時分割で形成する画像は、ｎ（行）×ｍ（列）個の画素かなる組み合せ画素を単位画素として形成される画像であればよい。ここで、ｎ及びｍは正の整数である（ただし、ｎ＝１かつｍ＝１となる場合を除く）。この場合、１×２、２×１、２×２、３×３等、様々な組み合せ画素の形態をとり得る。
例えば、１行２列の２つの画素からなる組み合せ画素を単位画素として第１及び第２の画像を時分割で形成する場合は、第１及び第２の画像の間で互いの画像形成領域を１画素だけ列方向にずらす。この場合、観察画像は、列方向に画素数が倍増した画像となる。
また、２行１列の２つの画素からなる組み合せ画素を単位画素として第１及び第２の画像を時分割で形成する場合は、第１及び第２の画像の間で互いの画像形成領域を１画素だけ行方向にずらす。この場合、観察画像は、行方向に画素数が倍増した画像となる。
【００６３】
また、３行３列の９つの画素からなる組み合せ画素を単位画素よして画像を時分割で形成する場合は、第１乃至第３の画像をそれぞれ示す第１乃至第３の画像信号を生成する。さらに、１フレームを第１乃至第３のサブフレーム（またはサブフィールド）に分割する。そして、第１のサブフレームの期間に第１の画像信号に基づく第１の画像を形成し、第２のサブフレームの期間に第２の画像信号に基づく第２の画像を形成し、第３のサブフレームの期間に第３の画像信号に基づく第３の画像を形成する。この場合、第１及び第２の画像間で互いの画像形成領域を行方向及び列方向のそれぞれの方向に１画素だけずらす。さらに、第２及び第３の画像間で互いの画像形成領域を行方向及び列方向のそれぞれの方向に１画素だけずらす。これにより、２行２列の４つの画素より組み合せ画素を構成する場合に比較して、観察画像の画素数が増大し、高精細な画像を提供することができる。
【００６４】
本例の画素ずらし制御は、第２乃至第４の実施形態の画像表示装置のいずれにも適用可能である。例えば、第２の実施形態においては、青色画像について、画素ずらし制御が行われる。
以上説明した実施形態及び変形例において、画像形成手段としてＤＭＤパネルを用いているが、本発明はこれに限定されない。画像形成手段として、液晶パネルなどを用いることができる。
また、本発明は、プロジェクタに限定されない。本発明は、直視型のモニタ、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ディスプレイ）にも適用できる。
２０１４年２月７日に国際出願された国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０５２８６３により開示された内容の全てをここに取り込む。
【００６５】
また、本発明は、以下の付記１〜１４のような形態をとり得るが、これら形態に限定されない。
［付記１］
光源部と、
複数の画素からなる画素領域を備え、前記光源部より出力した光が前記画素領域に入射し、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像形成手段と、
前記画像形成手段の画像形成動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を形成させ、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示装置。
［付記２］
付記１に記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、入力された映像信号に基づき、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を切り替え、オン状態の画素をパルス幅変調により制御する、画像表示装置。
［付記３］
付記２に記載の画像表示装置において、
１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールドが複数のビットそれぞれに対応する時間幅を備えた複数のサブフィールドからなり、前記制御手段は、前記映像信号に基づいて前記複数のビットに基づく変調信号を生成し、該変調信号に応じて前記パルス幅変調を行うとともに、前記変調信号の少なくとも最小ビットの期間は、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を個別に切り替えて前記組み合せ画素の輝度を制御する、画像表示装置。
［付記４］
付記１から３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールド期間内で、前記組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せを、オン状態の画素とオフ状態の画素の割合が変化しないように切り替える、画像表示装置。
［付記５］
付記１から４のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記制御手段は、前記組み合せ画素を画素単位として複数の画像を順次形成させることによりフレーム画像を形成させ、前記複数の画像のうち、時間的に連続して形成される２つの画像について、一方の画像を他方の画像に対して前記画素領域の画素ピッチに相当する距離だけ所定の方向にシフトした位置に形成させる、画像表示装置。
［付記６］
付記５に記載の画像表示装置において、
前記組み合せ画素は、２行２列の４つの画素よりなり、前記所定の方向が行方向及び列方向である、画像表示装置。
［付記７］
付記１から６のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記画像形成手段は、赤色画像、緑色画像及び青色画像を順に又は同時に形成し、
前記制御手段は、前記組み合せ画素を画素単位として少なくとも前記青色画像を形成させる、画像表示装置。
［付記８］
付記１から７のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記画像形成手段で形成した画像を投射する投射レンズを、さらに有する、画像表示装置。
［付記９］
複数の画素からなる画素領域を備え、各画素が入射光を変調することにより画像が形成される画像表示装置において行われる画像表示方法であって、
複数の画素により形成された組み合せ画素を画素単位として画像を前記画素領域に形成し、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を個別に制御する、画像表示方法。
[付記１０]
付記９に記載の画像表示方法において、
入力された映像信号に基づき、前記組み合せ画素を構成する各画素のオン状態とオフ状態を切り替え、オン状態の画素をパルス幅変調により制御する、ことをさらに含む、画像表示方法。
[付記１１]
付記１０に記載の画像表示方法において、
１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールドが複数のビットそれぞれに対応する時間幅を備えた複数のサブフィールドからなり、前記映像信号に基づいて前記複数のビットに基づく変調信号を生成し、該変調信号に応じて前記パルス幅変調を行うとともに、前記変調信号の少なくとも最小ビットの期間は、前記組み合せ画素の各画素のオン状態とオフ状態を切り替えて前記組み合せ画素の輝度を制御することをさらに含む、画像表示方法。
[付記１２]
付記９から１１のいずれか１つに記載の画像表示方法において、
１フレームの画像を表示する時間単位となるフィールド期間内で、前記組み合せ画素のオン状態の画素とオフ状態の画素の組み合せを、オン状態の画素とオフ状態の画素の割合が変化しないように切り替えることをさらに含む、画像表示方法。
[付記１３]
付記９から１２のいずれか１つに記載の画像表示方法において、
前記組み合せ画素を画素単位として複数の画像を順次形成させることによりフレーム画像を形成させ、前記複数の画像のうち、時間的に連続して形成される２つの画像について、一方の画像を他方の画像に対して前記画素領域の画素ピッチに相当する距離だけ所定の方向にシフトした位置に形成させることをさらに含む、画像表示方法。
[付記１４]
付記１３に記載の画像表示方法において、
前記組み合せ画素は、２行２列の４つの画素よりなり、前記所定の方向が行方向及び列方向である、画像表示方法。
【符号の説明】
【００６６】
１  映像入力部
２、３  スケーラー
４  信号フォーマット変換回路
５  光源駆動部
６  ＤＭＤ駆動部
１０  制御部
１１  光源部
１１ａ、１１ｂ  ダイクロイックミラー
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ  光源
１０２  集光レンズ
１０３  ライトトンネル
１０４〜１０６  レンズ系
１０７  反射ミラー
１０８  ＴＩＲプリズム
１０９  ＤＭＤパネ
１１０  投射レンズ
【図１】
2017013744.tif 000003
【図２】
2017013744.tif 000004
【図３Ａ】
2017013744.tif 000005
【図３Ｂ】
2017013744.tif 000006
【図４】
2017013744.tif 000007
【図５】
2017013744.tif 000008
【図６】
2017013744.tif 000009
【図７】
2017013744.tif 000010
【図８】
2017013744.tif 000011
【図９Ａ】
2017013744.tif 000012
【図９Ｂ】
2017013744.tif 000013
【図１０】
2017013744.tif 000014
【図１１】
2017013744.tif 000015
【図１２】
2017013744.tif 000016
【図１３】
2017013744.tif 000017
【図１４】
2017013744.tif 000018
【図１５】
2017013744.tif 000019
【図１６】
2017013744.tif 000020
【図１７Ａ】
2017013744.tif 000021
【図１７Ｂ】
2017013744.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月15日(2018.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
プリズム５６ｃの底面の形状は鋭角な頂角を持つ三角形である。プリズム５６ｃの三角形の頂角を構成する側面の一方とプリズム５６ｂの三角形の頂角を構成する側面の一方とは略同じ大きさになっており、これら側面は接合されている。
プリズム５６ｃの三角形の頂角を構成する側面の他方が、ＴＩＲプリズム５６Ｇの入射面である。プリズム５６ａの直角三角形の頂角を構成する２つの側面のうち、一方の側面がＴＩＲプリズム５６Ｇの出射面であり、他方の側面がＴＩＲプリズム５６Ｇの入出射面である。ＴＩＲプリズム５６Ｇは、入射面がミラー５５ｂ側に位置し、出射面がクロスダイクロイックプリズム５８側に位置し、入出射面がＤＭＤパネル５７Ｇ側に位置するように配置されている。尚、ＴＩＲプリズム５６Ｇは、プリズム５６ａとプリズム５６ｂの２つで構成されてもよい。また、プリズム５６ｂ、５６ｃを一つのプリズムで構成した多面体の構成とし、この多面体とプリズム５６ａとによりＴＩＲプリズム５６Ｇを構成してもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図１４は、緑色光の光路を示す模式図である。図１４中、破線で示した矢印が緑色光の光路である。便宜上、緑色光路の中心光線のみが示されている。
図１４に示すように、ミラー５５ｂからの緑色光がフィールドレンズ５１０Ｇを介してＴＩＲプリズム５６Ｇの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｇでは、入射面よりプリズム内に入射した緑色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ｂからの緑色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｇに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｇからの緑色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｇの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｇでは、入出射面よりプリズム内に入射した緑色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｇからの緑色光は全反射面で反射されて出射面からクロスダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ＴＩＲプリズム５６Ｒも、ＴＩＲプリズム５６Ｇと同様の構造である。ミラー５５ａからの赤色光がフィールドレンズ５１０Ｒを介してＴＩＲプリズム５６Ｒの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｒでは、入射面よりプリズム内に入射した赤色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ａからの赤色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｒに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｒからの赤色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｒの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｒでは、入出射面よりプリズム内に入射した赤色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｒからの赤色光は全反射面で反射されて出射面からクロスダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
ＴＩＲプリズム５６Ｂも、ＴＩＲプリズム５６Ｒと同様の構造である。ミラー５５ｄからの青色光がフィールドレンズ５１０Ｂを介してＴＩＲプリズム５６Ｂの入射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｂでは、入射面よりプリズム内に入射した青色光は、臨界角より小さい入射角で全反射面に入射する。このため、ミラー５５ｄからの青色光は全反射面を透過して入出射面からＤＭＤパネル５７Ｂに向けて出射される。
ＤＭＤパネル５７Ｂからの青色光（画像光）は、ＴＩＲプリズム５６Ｂの入出射面に供給される。ＴＩＲプリズム５６Ｂでは、入出射面よりプリズム内に入射した青色光は、臨界角以上の入射角で全反射面に入射する。このため、ＤＭＤパネル５７Ｂからの青色光は全反射面で反射されて出射面からクロスダイクロイックプリズム５８に向けて出射される。
クロスダイクロイックプリズム５８は、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光を互いの画像が重なるように色合成し、この色合成された画像光を投射レンズ５９に供給する。換言すると、クロスダイクロイックプリズム５８によって、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光の進行方向が一致する。
投射レンズ５９は、クロスダイクロイックプリズム５８からの赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光を拡大投射する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
映像入力部６１は、映像信号Ｓ１をスケーラー６２に供給する。スケーラー６２、６３は、映像信号Ｓ１の解像度をＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂでの表示に最適な解像度に変換する解像度変換回路である。ここでは、便宜上、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂはいずれも、［１９２０（水平）×１０８０（垂直）］個の微小ミラーを有しており、最大で、フルＨＤの解像度を提供できるように構成されている。ただし、ＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂの解像度は、フルＨＤに限定されない。
スケーラー６２は、映像信号Ｓ１の解像度をフルＨＤの１／４であるＱＨＤ（Quarter High Definition）の解像度に変換する。スケーラー６２は、解像度（９６０×５４０）のＲＧＢ信号をスケーラー６３に供給する。スケーラー６３は、スケーラー６２から供給されたＲＧＢ信号それぞれの解像度を、フルＨＤと同じ解像度に変換する。スケーラー６３は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号を信号フォーマット変換回路６４に供給する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
光源駆動部６５は、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２０に従って光源部５１を駆動する。ここでは、信号フォーマット変換回路６４は、画像表示装置の電源がオンの状態（または、スタンバイ状態）の期間、または少なくともスケーラー６３からＲＧＢ信号が供給されている期間は、常時、光源部５１を点灯させる。
ＤＭＤ駆動部６６Ｒは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２１に従ってＤＭＤパネル５７Ｒを駆動する。ＤＭＤ駆動部６６Ｇは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２２に従ってＤＭＤパネル５７Ｇを駆動する。ＤＭＤ駆動部６６Ｂは、信号フォーマット変換回路６４からの光源制御信号Ｓ２３に従ってＤＭＤパネル５７Ｂを駆動する。信号フォーマット変換回路６４は、解像度（１９２０×１０８０）のＲＧＢ信号に基づいて、ＤＭＤ駆動部６６Ｒ、６６Ｇ、６６ＢによるＤＭＤパネル５７Ｒ、５７Ｇ、５７Ｂの画像形成動作を制御する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図１６に、青色画像に関する組み合せパターンの切り替え動作の一例を示す。この例では、組み合せ画素が２行２列の４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなり、信号フォーマット変換回路４は、青色画像について、１フィールド期間内で、輝度２５％を示す第１乃至第４のパターンを用いて組み合せを切り替える。１フィールドは、ｎ個のサブフィールドＳＦnからなる。ここでは、ｎは４の倍数と仮定しているが、これに限定されない。
サブフィールドＳＦ1の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ａをオン状態、画素Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２５％の第１のパターン）。サブフィールドＳＦ2の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｂをオン状態、画素Ａ、Ｃ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２５％の第２のパターン）。サブフィールドＳＦ3の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｃをオン状態、画素Ａ、Ｂ、Ｄをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２５％の第３のパターン）。サブフィールドＳＦ4の期間において、信号フォーマット変換回路４は、画素Ｄをオン状態、画素Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれオフ状態とする（図４に示した輝度２５％の第４のパターン）。
【国際調査報告】
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