(57)【要約】【課題】画素ずらし制御における解像感を高めることができる。【解決手段】光源３０からの光を用いて画像を形成するＤＭＤ５５１と、光源３０からの光をＤＭＤ５５１に導くとともに、ＤＭＤ５５１によって形成された画像を拡大投影する光学部（照明光学系ユニット４０、投影光学系ユニット６０）と、ＤＭＤ５５１を周期的に変位させる可動ユニット５５と、ＤＭＤ５５１に導く光の波長を周期的に変換するカラーホイール５と、可動ユニット５５によるＤＭＤ５５１の変位の周期的な制御と、カラーホイール５が光の波長を変換する周期的な制御と、の同期タイミングを変更制御するタイミング制御部１０１と、を備える。【選択図】図５
2018004760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いて画像を形成する光学変調素子と、
前記光源からの光を前記光学変調素子に導くとともに、前記光学変調素子によって形成された画像を拡大投影する光学部と、
前記光学変調素子を周期的に変位させる駆動部と、
前記光学変調素子に導く光の波長を周期的に変換する波長変換素子と、
前記駆動部による前記光学変調素子の変位の周期的な制御と、前記波長変換素子が光の波長を変換する周期的な制御と、の同期タイミングを変更制御するタイミング制御部と、を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
操作入力を受け付ける操作部を備え、
前記タイミング制御部は、前記操作部に入力された情報に基づいて、前記同期タイミングを変更制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
入力信号の色情報を検出する色情報検出部を備え、
前記タイミング制御部は、前記色情報検出部での検出結果に基づいて、前記同期タイミングを変更制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記色情報検出部は、所定期間に亘り、前記色情報を蓄積し、該蓄積した色情報に基づいて、前記同期タイミングを変更制御することを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記色情報検出部は、前記色情報に基づいて主要色を検出し、
前記タイミング制御部は、前記光学変調素子の周期的な変位において、前記主要色を投影する際の前記光学変調素子の位置が最も離れるように前記同期タイミングを変更制御することを特徴とする請求項３または４に記載の画像投影装置。
【請求項６】
入力信号の色情報を検出する色情報検出部を備え、
前記タイミング制御部は、前記色情報検出部での検出結果に基づいて、前記同期タイミングを変更するタイミングを決定することを特徴とする請求項２から５までのいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記タイミング制御部での前記同期タイミングの変更に応じて、前記光学変調素子での画像形成を制御する光学変調素子制御部を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記光源は、単色光源であって、
前記波長変換素子は、カラーホイールであることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記カラーホイールは、複数のセグメントにそれぞれ異なる色のフィルターを配置してなることを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
光源からの光を用いて画像を形成する光学変調素子と、
前記光源からの光を前記光学変調素子に導くとともに、前記光学変調素子によって形成された画像を拡大投影する光学部と、
前記光学変調素子を周期的に変位させる駆動部と、
前記光学変調素子に導く光の波長を周期的に変換する波長変換素子と、を備える画像投影装置の制御方法であって、
前記駆動部による前記光学変調素子の変位の周期的な制御と、前記波長変換素子が光の波長を変換する周期的な制御と、の同期タイミングを変更制御することを特徴とする画像投影装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置および画像投影装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、ＤＶＤプレーヤーなどの映像再生機器、等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて光学変調素子（画像表示素子、光変調素子）が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投影面に投影する画像投影装置（プロジェクタ、画像投射装置）が知られている。画像投影装置は、会議、講演会、教育現場など多人数に対するプレゼンテーションや、ホームシアター等の幅広い分野で用いられている。
【０００３】
画像投影装置において投影画像を高解像度化する場合には、光学変調素子の画素密度を上げることが考えられるが、光学変調素子の製造コストが増大することとなる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、投影光学系に設けられているレンズを偏芯させて投影面上の画像をシフトさせることで画像を形成し、投影画像を高解像度化する画像投影装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ライトバルブと、単色光を時分割して順次照明する時分割照明手段と、各色照明されている時間だけその色画像を形成するようにライトバルブの画像表示情報を制御する制御手段と、ライトバルブの投射画素を別の画素に重ならないようにシフトさせる画素シフト手段とを有し、光変調素子をシフトさせて擬似的に高解像度にする色順次方式の画像投影装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高解像度化のために画素をずらす制御（画素ずらし制御、ピクセルシフトという）をする画像投影装置であって、例えば、カラーホイールを用いたＤＬＰ(Digital  Light  Processing)方式のように、１色ずつ被投影面に投影する色順次方式の画像投影装置では、画素から画素へ移動する期間に投影される色は、画素ずらし制御による効果を十分に得られない場合があった。
【０００７】
そこで本発明は、画素ずらし制御における解像感を高めることができる画像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、光源からの光を用いて画像を形成する光学変調素子と、前記光源からの光を前記光学変調素子に導くとともに、前記光学変調素子によって形成された画像を拡大投影する光学部と、前記光学変調素子を周期的に変位させる駆動部と、前記光学変調素子に導く光の波長を周期的に変換する波長変換素子と、前記駆動部による前記光学変調素子の変位の周期的な制御と、前記波長変換素子が光の波長を変換する周期的な制御と、の同期タイミングを変更制御するタイミング制御部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素ずらし制御における解像感を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像投影装置の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】画像投影装置の側面図であって、被投影面への投影状態を示した図である。
【図３】（Ａ）画像投影装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。
【図４】照明光学系ユニット、投影光学系ユニット、画像表示ユニット、および光源ユニットの断面図である。
【図５】画像投影装置の機能構成を例示するブロック図である。
【図６】画像表示ユニットを例示する斜視図である。
【図７】画像表示ユニットを例示する側面図である。
【図８】固定ユニットを例示する斜視図である。
【図９】固定ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１０】固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。
【図１１】固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。
【図１２】トップカバーを例示する底面図である。
【図１３】可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１４】可動ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１５】可動プレートを例示する斜視図である。
【図１６】可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１７】可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。
【図１８】ＤＭＤの左右方向の並進運動、上下方向の並進運動、および回転運動の説明図である。
【図１９】画素ずらしによる高解像度化の一例を説明する図である。
【図２０】図１９における１画素の表示状態のイメージを示した説明図である。
【図２１】カラーホイールの平面模式図である。
【図２２】画素ずらし制御での画素の挙動を示すグラフであって、（Ａ）画素を矩形波状の挙動を示すように移動させる場合、（Ｂ）画素を正弦波状の挙動を示すように移動させる場合の例である。
【図２３】画素ずらし制御とカラーホイールの回転位置制御についての説明図である。
【図２４】画素ずらし制御とカラーホイールの回転位置制御についての説明図である。
【図２５】画素ずらしによる高解像度化の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る構成を図１から図２５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（画像投影装置）    
図１は、画像投影装置１の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図２は、画像投影装置１の側面図であって、被投影面であるスクリーンＳへの投影状態を示した図である。
【００１３】
また、図３（Ａ）は、画像投影装置１の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。
【００１４】
画像投影装置１には、投影画面の大画面化と共に、画像投影装置外に必要とされる投影空間をできるだけ小さくできることが要請されている。近年では、光学エンジン３の性能が向上し、投影距離が１〜２ｍで投影画像サイズが６０ｉｎｃｈ〜８０ｉｎｃｈを達成できる画像投影装置１が主流となってきている。
【００１５】
従来の投影距離が長い画像投影装置１の場合には、画像投影装置１とスクリーンＳの間には会議机などがあり、会議机の後ろ側に画像投影装置１を配置していたのが、近年では投影距離の短縮に伴い、会議机の前側に配置することが可能となり、画像投影装置１の背後の空間を自由に活用できるようになってきた。
【００１６】
画像投影装置１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動後は時間の経過と共に、装置の内部温度が上昇する。これは画像投影装置１の筐体サイズの小型化が進む昨今では顕著であり、このため、画像投影装置１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１６および排気口１７が設けられている。
【００１７】
また、図３に示すように、画像投影装置１は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図４は、照明装置である照明光学系ユニット４０、投影光学系ユニット６０、画像表示ユニット５０、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。光学エンジン３は、照明光学系ユニット４０および、投影光学系ユニット６０からなる。
【００１８】
図３に示すように、吸気口１６、排気口１７の内側には、それぞれ吸気ファン１８、排気ファン１９が設けられており、吸気ファン１８から吸入した外気を排気ファン１９から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。
【００１９】
画像投影装置１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明光学系ユニット４０に照射される。照明光学系ユニット４０内では、照射された白色光をＲＧＢに分光した後、レンズ、ミラー等により画像表示ユニット５０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示ユニット５０とその画像を投影光学系ユニット６０によりスクリーンＳへ拡大投影する構成となっている。
【００２０】
光源ユニット４のランプ（光源３０）としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。
【００２１】
また、光源ユニット４の側面の一方向側には光源を冷却するファン２０が設けられている。ファン２０は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投影光学系ユニット６０からの画像光の出射方向は、図４に示すように、略９０°の関係となっている。
【００２２】
また、光学エンジン３の照明光学系ユニット４０は、光源から照射された光を分光するカラーホイール５（波長変換素子）と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明光学系ユニット４０内には、画像表示ユニット５０が設けられる。
【００２３】
照明光学系ユニット４０では、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢ等の各色が繰り返す光に変換され出射される。カラーホイール５から出射された色分離された光は、ライトトンネル６に導かれる。ライトトンネル６は、入射された光がその内部（内壁）で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。
【００２４】
次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、画像表示ユニット５０に集光される。画像表示ユニット５０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、画像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の画像を形成するように投影光を加工して反射する画像表示素子としてのＤＭＤ（Digital  Micro-mirror  Device）５５１を備えている。
【００２５】
画像表示ユニット５０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投影ユニットへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。すなわち、ＤＭＤ５５１により、時分割で画像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投影レンズへ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。画像表示ユニット５０で使用する光は投影光学系ユニット６０へ反射し、投影光学系ユニット６０内の複数の投影レンズを通り拡大された画像光はスクリーンＳ上へ拡大投影される。
【００２６】
なお、照明光学系ユニット４０内部のリレーレンズ７、平面ミラー８、凹面ミラー９、画像表示ユニット５０、および投影光学系ユニット６０の入射側は、各部品を覆うように図示しないハウジングにより保持されており、かつハウジングの合せ面はシール材にて密閉された防塵構造となっている。
【００２７】
図５は、本実施形態に係る画像投影装置１の一例を示す機能ブロック図である。
【００２８】
画像投影装置１は、システム制御部１０、ランプ制御部１１、カラーホイール制御部１２、ＤＭＤ制御部１３、可動ユニット制御部１４、ファン制御部１５、ファン２０、リモコン受信部２２、本体操作部２３、入力端子２４、映像信号制御部２５、不揮発性メモリ２６、電源ユニット２７、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０、等を備え、スクリーンＳに画像を投影する画像投影装置である。また、遠隔操作手段としてのリモコン２１を備えている。
【００２９】
システム制御部１０は、画像投影装置１の全体の制御を行う。また、入力された映像信号に対して、コントラスト調整、明るさ調整、シャープネス調整、スケーリング処理、フレームレート［ｆｐｓ］（リフレッシュレート［Ｈｚ］）変換、画素ずらし制御の際のフレーム生成などの画像処理や、メニュー情報などの重畳画面（ＯＳＤ：On  Screen  Display）の表示制御、その他各種制御をおこなう。
【００３０】
また、ランプ制御部１１、カラーホイール制御部１２、ＤＭＤ制御部１３、可動ユニット制御部１４、ファン制御部１５、リモコン受信部２２、本体操作部２３、映像信号制御部２５、不揮発性メモリ２６、と接続されており、これらの各機能部を制御する。
【００３１】
システム制御部１０等の各制御部は、マイクロコントローラ（マイコン）で構成され、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの演算部および記憶部を有し、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラム（制御プログラム）を実行することで、各部の機能が実現される。
【００３２】
また、システム制御部１０は、可動ユニット制御部１４による可動ユニット５５の制御周期と、カラーホイール制御部１２によるカラーホイール５の回転周期のタイミングを調整するタイミング制御部１０１を備えている。
【００３３】
さらに、システム制御部１０は、入力端子２４に入力される映像信号に何色の信号が多く含まれているかを検出する色情報検出部１０２を備えている。また、色情報検出部１０２は、検出した色情報を、所定期間に亘り不揮発性メモリ２６などの記憶手段に蓄積させ、所定期間内での色情報の分布を判断する。
【００３４】
入力端子２４は、映像信号を入力するインタフェースであって、Ｄ−Ｓｕｂコネクタ等のＶＧＡ（Video  Graphics  Array）入力端子やＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）（登録商標）端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等のビデオ入力端子等である。入力端子２４に接続されたケーブルを介してコンピュータやＡＶ機器などの映像供給装置から映像信号を受信する。また、複数の入力端子２４を備える場合もある。
【００３５】
映像信号制御部２５は、入力端子２４に入力された映像信号を処理するものであって、例えば、当該映像信号にシリアル−パラレル変換や電圧レベル変換などの種々の処理を施す。また、映像信号の解像度や周波数などを解析する信号判定機能を有する。
【００３６】
不揮発性メモリ２６は、映像信号に対する画像処理やその他各種処理において、データを記憶する。不揮発性メモリ２６としては、例えば、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを採用することができる。画像投影装置１は、電源オフ後も前回の設定内容（言語設定など）を保存しておくことができる。
【００３７】
本体操作部２３は、画像投影装置１を操作するインタフェースであって、ユーザからの種々の操作要求を受け付ける。本体操作部２３は、操作要求を受け付けると、当該操作要求をシステム制御部１０に通知する。本体操作部２３は、画像投影装置１の外面に設けられる操作キー（操作ボタン）等によって構成される。
【００３８】
リモコン受信部２２は、リモコン２１からの操作信号を受信する。リモコン受信部２２は、操作信号を受信すると、当該操作信号をシステム制御部１０に通知する。
【００３９】
ユーザは、本体操作部２３またはリモコン２１を操作することにより、各種設定等を行うことができる。例えば、メニュー画面等の表示指示、画像投影装置１の設置状態の選択、投影画像のアスペクト比の変更要求、画像投影装置１の電源ＯＦＦ要求、光源３０の光量を変更するランプパワー変更要求、投影画像の画質（高輝度や標準、ナチュラル等）を変更する映像モード変更要求、投影画像を停止するフリーズ要求、画素ずらし制御の動作モード変換要求、画素ずらし制御のオンオフ設定、画素ずらし制御において高解像度化を図る色の設定、などを実行することができる。
【００４０】
ファン制御部１５は、画像投影装置１内の温度や光源３０の温度が所定の温度となるようにファン２０を制御する。
【００４１】
電源ユニット２７は、画像投影装置１内の各デバイスに接続されており、コンセントなどから入力されたＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）に変換して、画像投影装置１内の各デバイスに電源を供給する。
【００４２】
光源３０は、例えば、一対の電極間の放電により発光物質が発光する高圧水銀ランプであって、照明光学系ユニット４０に光を照射する。また、光源３０として、キセノンランプ、ＬＥＤ等を用いることもできる。また、ランプ制御部１１は、光源３０のオン／オフや点灯パワーなどを制御する。
【００４３】
光源３０から放射された光は、照明光学系ユニット４０における円盤状のカラーホイール５により単位時間毎に各色が繰り返す光に分光される。
【００４４】
カラーホイール制御部１２は、カラーホイール５の回転駆動を制御する。
【００４５】
カラーホイール５から出射した光は、ライトトンネル６、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９を介して、画像表示ユニット５０における画像表示素子としてのＤＭＤ５５１に集光される。
【００４６】
画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１（図６）、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、可動ユニット制御部１４によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。
【００４７】
可動ユニット５５には、駆動手段としての電磁アクチュエータ（ボイスコイル、磁石）が設けられており、可動ユニット制御部１４は、可動ユニット５５の駆動手段に流すための電流量を制御してＤＭＤ５５１のシフト量を制御する。なお、可動ユニット制御部１４によるＤＭＤ５５１のシフト制御は、本体操作部２３またはリモコン２１を操作することにより、オン／オフ可能となっている。ＤＭＤ５５１のシフト制御がオフに設定される場合は、ＤＭＤ５５１のシフトがされない通常の投影画面の表示となる。
【００４８】
ＤＭＤ５５１は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投影光を加工して反射する画像表示素子である。また、ＤＭＤ制御部（光学変調素子制御部）１３は、ＤＭＤ５５１のマイクロミラーのオン／オフを制御する。
【００４９】
ＤＭＤ５５１により、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投影光学系ユニット６０へ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。使用する光は投影光学系ユニット６０へ反射し、投影光学系ユニット６０を通り拡大された映像光はスクリーンＳ上へ拡大投影される。
【００５０】
投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投影レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。
【００５１】
（画像表示ユニット）
図６は、画像表示ユニット５０を例示する斜視図である。また、図７は、画像表示ユニット５０を例示する側面図である。
【００５２】
図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。
【００５３】
固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられている。
【００５４】
可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００５５】
可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。
【００５６】
結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００５７】
ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、ＤＭＤ制御部１３から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００５８】
マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光をＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。
【００５９】
このように、ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ制御部１３から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。
【００６０】
ヒートシンク５５４は、拡大放熱部の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係る画像投影装置１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ５５１の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
【００６１】
［固定ユニット］
図８は、固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。
【００６２】
図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。
【００６３】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。
【００６４】
支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。
【００６５】
また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。
【００６６】
トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
【００６７】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。
【００６８】
図１０は、固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。
【００６９】
図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。
【００７０】
各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
【００７１】
また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。
【００７２】
このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。
【００７３】
また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
【００７４】
図１２は、トッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
【００７５】
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。
【００７６】
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００７７】
なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
【００７８】
［可動ユニット］
図１３は、可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。
【００７９】
図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。
【００８０】
可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。
【００８１】
図１５は、可動プレート５５２を例示する斜視図である。
【００８２】
図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。
【００８３】
コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００８４】
トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
【００８５】
可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。
【００８６】
各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流される電流の大きさ及び向きは、可動ユニット制御部１４によって制御される。可動ユニット制御部１４は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００８７】
本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。
【００８８】
また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。
【００８９】
可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。
【００９０】
例えば、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
【００９１】
また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。
【００９２】
以上で説明したように、本実施形態では、可動ユニット制御部１４が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることができる。
【００９３】
なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。
【００９４】
また、可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。
【００９５】
固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。
【００９６】
図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。
【００９７】
図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。
【００９８】
ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。
【００９９】
図１７は、可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１７は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。
【０１００】
図１７に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。
【０１０１】
また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。
【０１０２】
上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１７に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。
【０１０３】
本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しい。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。
【０１０４】
段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。
【０１０５】
また、保持部材５５５は、図１７において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。
【０１０６】
可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、可動ユニット制御部１４によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。
【０１０７】
（画素ずらし（ピクセルシフト））
上述のように、画像投影装置１において投影画像を生成するＤＭＤ５５１は、可動ユニット５５に設けられており、可動ユニット制御部１４によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。
【０１０８】
可動ユニット制御部１４は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ５５１の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５５の位置を制御する。このとき、ＤＭＤ制御部１３は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。
【０１０９】
可動ユニット制御部１４は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ａと位置Ｂとの間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、ＤＭＤ制御部１３が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。
【０１１０】
図１８は、ＤＭＤ５５１の左右方向（Ｘ１Ｘ２方向）の並進運動、上下方向（Ｙ１Ｙ２方向）の並進運動、および回転運動の説明図である。図１８（Ａ）は、第１駆動手段により可動プレート５５２を移動させて、ＤＭＤ５５１を左右方向に並進運動（シフトともいう）させる様子を示している。図１８（Ｂ）は、第２駆動手段により可動プレート５５２を移動させて、ＤＭＤ５５１を上下方向に並進運動させる様子を示している。図１８（Ｃ）は、第２駆動手段により可動プレート５５２を回転運動させて、ＤＭＤ５５１を回転運動させる様子を示している。
【０１１１】
このように、可動ユニット制御部１４が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、ＤＭＤ制御部１３がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
【０１１２】
なお、ここまで説明した画像投影装置１が備える画素ずらし制御のための機構は、図７〜図１８を参照して説明した上述の例に限られるものではなく、光学変調素子を変位させることで投影されている画像情報を維持した状態で投影位置を変位させるものであればよい。また、本実施形態では、半画素分シフトする例について説明するが、シフト量はこれに限られるものではない。
【０１１３】
図１９は、画素ずらし制御にて半画素分シフトした画素の表示状態のイメージを示した説明図である。
【０１１４】
図１９における実線部は、表示位置をシフトしない状態（シフト前の状態）である第１状態の各画素Ｓ１を示しており、各画素のサイズはＸＬ×ＹＬとなっている。また、点線部は、半画素分（ＸＬ／２，ＹＬ／２）シフトされた状態である第２状態の各画素Ｓ２を示している。
【０１１５】
そして、２つの画像を合成、すなわち、交互に各画素での映像を投影することにより、擬似的に高解像度することが可能となる。この画素ずらし制御において、システム制御部１０では、入力された映像信号（１フレーム）に対して、第１状態のフレームと第２状態のフレームとの２つのフレームを生成するとともに、可動ユニット制御部１４にて可動ユニット５５のＤＭＤ５５１を斜め方向にシフトさせて、高解像度化を実現する。
【０１１６】
しかしながら、この第１状態の各画素Ｓ１と第２状態の各画素Ｓ２は、２値間で瞬時に変動するものではないため、移動期間が存在することとなる。
【０１１７】
図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、図１９における１画素の表示状態のイメージを示した説明図である。図２０中のグレーで表示される部分が投影状態にあることを示しており、図２０（Ａ）は第１状態の画素Ｓ１が投影されている状態（非移動期間）、図２０（Ｂ）は第２状態の画素Ｓ２が投影されている状態（非移動期間）、図２０（Ｃ）は、第１状態から第２状態および第２状態から第１状態へ変位中の状態を示している（移動期間）。
【０１１８】
すなわち、ＤＭＤ５５１を半画素分だけ所定の周期で動かす場合、第１状態（図２０（Ａ））→移動期間（図２０（Ｃ））→第２状態（図２０（Ｂ））→移動期間（図２０（Ｃ））→第１状態（図２０（Ａ））・・・となる。
【０１１９】
画素ずらし制御では、図２０に示したように、半画素分ずらした位置に画素を移動させ、交互に各画素での映像を投影することで擬似的に高解像度にしている。ここで、図２０（Ａ），（Ｂ）に示す画素ずらし制御の非移動期間では、それぞれ所望の位置に画素を設けることができるが、図２０（Ｃ）に示す移動期間では、以下に詳細を説明するように、特定の色が高解像化せず、投影画像によっては所望の高解像化効果が得られないという問題があった。
【０１２０】
図２１は、カラーホイール５の一例を示す平面模式図である。カラーホイール５は、回転モータの回転軸５３の回転周上に複数のカラーフィルタ５２を固定した部材である。カラーフィルタ５２は、カラーホイール５の回転中心からずらした位置に配置される形状を有しており、回転モータの駆動により高速回転し、光源から発光された光が回転中のカラーフィルタ５２を順に透過して波長が変換される。カラーホイール５を透過した光は、順次各色のセグメントが切り替わるため、肉眼では全てのセグメントの色が積算された映像として目視することができる（色順次方式）。
【０１２１】
カラーホイール５は、例えば、図２１に示すように、３原色および補色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）の透過特性を持ったカラーフィルタ（セグメント５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ，５２Ｗ，５２Ｙ，５２Ｃ）を有している。なお、図２１では、６つのセグメントを有するカラーホイールを例として示したが、セグメント数や、セグメントの構成は一例であって、これに限られるものではない。
【０１２２】
ここで、カラーホイール５は、複数のセグメントにそれぞれ異なる色のフィルターを配置してなるもの（同一色のセグメントのないもの）であることが好適である。例えば、カラーホイール５が、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のセグメントを２つずつ有する場合のように、同一色のセグメントを複数有している場合は、少なくとも同一色の２つのセグメントで投影位置が異なる場合が多く、この場合、高解像度化の効果を得ることができるからである。
【０１２３】
図２２は、画素ずらし制御での画素の挙動を示すグラフである。図２２のグラフの横軸は経過時間（ｔ）、縦軸は画素の移動量（位置）を示し、時間経過に従い画素が移動していることを示している。
【０１２４】
上述のように、画像投影装置１は、画像表示ユニット５０を電磁アクチュエータとして機能させ、ＤＭＤ５５１を変位させる。ここで、図２２（Ａ）に示すように、画素を矩形波状の挙動を示すように移動させることができれば、元の画素位置（第１状態の画素位置）と、シフト後の画素位置（第２状態の画素位置）での非移動期間が長く、移動期間が短くなる。しかしながら、可動プレート５５２およびＤＭＤ５５１を、図２２（Ａ）に示したような矩形波状に変位させる制御とすることは困難であり、図２２（Ｂ）に示したような正弦波状に変位させることが必要となる。
【０１２５】
図２２（Ｂ）に示すように、画素を正弦波状の挙動を示すように移動させる場合、矩形波状に移動させた場合に比べて、元の画素位置およびシフト後の画素位置にある非移動期間が短く、移動時間が長くなることとなる。
【０１２６】
次いで、図２３は、可動ユニット制御部１４による画素ずらし制御の際の画素位置と、カラーホイール５の透過位置（すなわち、スクリーンＳへの投影色の移り変わり）との関係を示している。図２３のグラフの横軸は経過時間（ｔ）、縦軸は画素の移動量（位置）を示し、時間経過に従い画素が正弦波状の挙動で移動していることを示している。また、図２１に示したカラーホイール５を用いた場合の例である。
【０１２７】
図２３において、時間ｔ１では、画素はシフト前の元の位置（第１状態）にあり白色（Ｗ）が投影されている。また、時間ｔ２になると、画素は第１状態から第２状態への移動期間になり、赤色（Ｒ）が投影されている。
【０１２８】
次いで、時間ｔ３になると、画素はシフト後の位置（第２状態）となり、再び白色（Ｗ）が投影されている。また、時間ｔ４になると、画素は第２状態から第１状態への移動期間になり、再び赤色（Ｒ）が投影されている。
【０１２９】
ここで、白色を投影する場合、時間ｔ１と時間ｔ３とで異なる位置に画素があるため、それぞれの位置に適したフレーム（絵）を投影し、合成することにより高解像化が可能となる。
【０１３０】
しかし、赤色を投影する場合、図２３のような画素位置と投影色の関係の場合、赤色は、常に画素の移動期間に該当する。このため、画素ずらし制御において２つの異なるフレームを投影しても、投影位置が略同じになってしまうため、白色を投影した場合のように、異なる２つの位置で投影し、それを合成することでの高解像化の効果をあまり得ることができない。
【０１３１】
図２３のような画素位置と投影色の関係の場合、白色（Ｗ）が最も高解像度化の効果が高く、次いで、青（Ｂ）および黄色（Ｙ）、次いで、緑（Ｇ）およびシアン（Ｃ）、の順で高解像度化を得ることができる。
【０１３２】
また、図２４は、画素ずらし制御の際の画素位置と、カラーホイール５の透過位置（スクリーンＳへの投影色）との関係を示す他の例であって、図２３とは、画素位置と投影色との同期をずらした場合を示している。
【０１３３】
図２４においては、図２３と両者のタイミングが異なるので、時間ｔ１では、画素はシフト後の位置（第２状態）にあり赤色（Ｒ）が投影されている。また、時間ｔ２になると、画素は第２状態から第１状態への移動期間になり、白色（Ｗ）が投影されている。
【０１３４】
次いで、時間ｔ３になると、画素はシフト前の元の位置（第１状態）となり、再び赤色（Ｒ）が投影されている。また、時間ｔ４になると、画素は第１状態から第２状態への移動期間になり、再び白色（Ｗ）が投影されている。
【０１３５】
したがって、赤色を投影する場合、時間ｔ１と時間ｔ３とで異なる位置に画素があるため、高解像化が可能となる。一方、白色を投影する場合、常に画素の移動期間に該当するため、２つの異なるフレームを投影しても、投影位置が略同じになってしまうため、赤色を投影した場合のように、高解像化することができない。
【０１３６】
図２４のような画素位置と投影色の関係の場合、赤色（Ｒ）が最も高解像度化の効果が高く、次いで、緑（Ｇ）およびシアン（Ｃ）、次いで、青（Ｂ）および黄色（Ｙ）、の順で高解像度化を得ることができる。
【０１３７】
図２３および図２４を用いて説明したことから、可動ユニット制御部１４による画素ずらし制御の際の画素位置と、カラーホイール５の透過位置（すなわち、スクリーンＳへの投影色の移り変わり）とが同期するタイミングを変更制御する（以下、同期タイミング制御という）ことができれば、高解像度化の効果を得たい色を選択できることがわかる。
【０１３８】
そこで、本実施形態に係る画像投影装置（画像投影装置１）は、光源（光源３０）からの光を用いて画像を形成する光学変調素子（ＤＭＤ５５１）と、光源からの光を光学変調素子に導くとともに、光学変調素子によって形成された画像を拡大投影する光学部（照明光学系ユニット４０、投影光学系ユニット６０）と、光学変調素子を周期的に変位させる駆動部（可動ユニット５５）と、光学変調素子に導く光の波長を周期的に変換する波長変換素子（カラーホイール５）と、駆動部による光学変調素子の変位の周期的な制御と、波長変換素子が光の波長を変換する周期的な制御と、の同期タイミングを変更制御するタイミング制御部（タイミング制御部１０１）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。以下、画像投影装置１の同期タイミング制御の制御例を説明する。
【０１３９】
［第１の制御例］
第１の制御例は、ユーザが高解像度化の効果を得たい色を選択するものである。具体的には、リモコン２１または本体操作部２３の操作により、画素ずらし制御における高解像度化をしたい色を選択可能とし、システム制御部１０のタイミング制御部１０１は、リモコン２１または本体操作部２３から入力される情報（すなわち、高解像化を図りたい所望の色）に基づいて、この色が最も高解像度化を図ることができる同期タイミングとするものである。
【０１４０】
例えば、ユーザが、赤の多い画像を投影したい場合などにおいて、赤色（Ｒ）で最も高解像度化したいことを指定した場合は、タイミング制御部１０１は、図２４に示した同期タイミングに切り替えるものである。
【０１４１】
このとき、タイミング制御部１０１は、可動ユニット制御部１４での可動ユニット５５の制御周期、またはカラーホイール制御部１２でのカラーホイール５の回転周期の少なくとも一方を調整することで、同期タイミングをずらす（調整する）ことができる。なお、この同期タイミングの調整は、画素ずらし制御やカラーホイール５の回転制御を一旦停止して実行するのではなく、可動ユニット５５の駆動やカラーホイール５の回転を遅延させるなどして調整し、画像投影を停止させることなく、変更することが好ましい。
【０１４２】
なお、ここではユーザは高解像度化を図りたい１色を選択する例を説明したが、ユーザが複数色を選択可能とし、選択した複数色の高解像度化を総合的に判断して、最も効果的となる同期タイミングとするようにしてもよい。
【０１４３】
色順次方式の画像投影装置において、画素ずらし制御をする場合に、高解像化の効果を得られる色、得られない色が生じるのは避けられないが、上述のように、高解像化する色を任意に変更可能にすることで、ユーザが画像投影装置で投影する画像に最適な高解像化した投影画像を得ることができる。
【０１４４】
［第２の制御例］
第２の制御例は、システム制御部１０の色情報検出部１０２にて、入力端子２４に入力される映像信号に何色の信号が多く含まれているかを検出し、タイミング制御部１０１では、色情報検出部１０２にて検出した色情報に基づいて、例えば、最も多く含まれる色（主要色という）について高解像度化を図ることができるように、画素ずらし制御と、カラーホイール５の回転制御との同期タイミングを調整するものである。
【０１４５】
また、色情報検出部１０２は、また、検出した色情報を、所定期間に亘り不揮発性メモリ２６などの記憶手段に蓄積させ、所定期間内での色情報の分布（所定期間の平均値など）に基づいて、投影画像の主要色を判定し、主要色を高解像度化できるように、同期タイミングを制御することが好ましい。
【０１４６】
第２の制御例では、ユーザの操作を必要とすることなく、入力信号に基づいて、投影画像に適した、高解像化した投影画像を得ることができる。
【０１４７】
［その他の制御］
ところで、タイミング制御部１０１により、可動ユニット制御部１４での可動ユニット５５の制御周期、またはカラーホイール制御部１２でのカラーホイール５の回転周期の少なくとも一方を調整する場合、調整実行時に、投影画像に乱れが生じる場合がある。
【０１４８】
そこで、タイミング制御部１０１による調整のタイミングは、投影画像に応じて、影響を与えないタイミングで実行することが好ましい。すなわち、色情報検出部１０２で検出する色情報に基づいて、例えば、入力信号が全黒やこれに近い状態となるタイミング（動画におけるシーン切り替え時の暗転部など）で、同期タイミングを変更することが好ましい。これにより、投影画像に生じる乱れをユーザが認識しづらい状態で、高解像度化を図る色を変更することができる。ユーザの操作部からの変更指示を受けた場合も、同様に、入力信号が全黒やこれに近い状態となるタイミングで、同期タイミングを変更してもよいのは勿論である。
【０１４９】
また、タイミング制御部１０１で可動ユニット制御部１４での可動ユニット５５の制御周期、またはカラーホイール制御部１２でのカラーホイール５の回転周期の少なくとも一方を調整することは、投影画像に影響を与えるため、ＤＭＤ制御部１３では、同期タイミングの変更に応じて、ＤＭＤ５５１で形成する画像についても、投影位置に応じて最適なものに制御することが好ましい。
【０１５０】
例えば、図２３では、白色のセグメントを通った光はＤＭＤ５５１で画像を形成する際に、ｔ１時とｔ３時で、その時のピクセルの位置にあわせた異なる画像（フレーム）を作成して、合成している。この状態から同期タイミングを変更し、図２４の状態に切り替えると、白色用の絵はｔ２とｔ４で異なるものが投影されるが、実際の画素位置はそのどちらでもない中間の位置となっている。このため、同期タイミングを変更した場合は、その色が投影される画素の位置に合わせたＤＭＤ５５１の制御に変更することで、より高画質な画像を投影することが可能となる。
【０１５１】
以上説明した本実施形態に係る画像投影装置によれば、画素ずらし制御における解像感を高めることができる。
【０１５２】
すなわち、色順次方式の画像投影装置にて画素ずらし制御を実行する場合、投影光の色が時間によって変化するため、画素から画素へ移動する期間に投影される色は画素ずらし制御による効果が十分に得られず高解像化できないという問題があった。特に、単色光源とカラーホイールを利用したＤＬＰ方式の画像投影装置では、光の色の変調時間に限界があり、色セグメントの数によっては画素の移動時間にしか表示できない色が生じてしまい、その色については、画素ずらし制御による効果が十分に得られず高解像化できないという問題があった。
【０１５３】
これに対し、本実施形態に係る画像投影装置では、ユーザの設定や投影画像の色味に応じて、画素ずらし制御のタイミングと、投影色のタイミングを同期させるタイミングを調整することで、投影画像に応じて最適な色を高解像度化し、最適に解像感を高めた画像を得ることが可能となる。
【０１５４】
また、上記実施形態では、画像投影装置は、ＤＭＤを用いたＤＬＰ方式のプロジェクタを例に説明したが、これに限られるものではなく、画素ずらし制御を行うとともに、色順次方式にて画像投影をする画像投影装置であれば、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式、ＬＣＯＳ（Liquid  crystal  on  silicon）方式等の他の方式であっても、本発明を適用することができる。
【０１５５】
例えば、上記実施形態では、光源が単色光源であって、波長変換素子としてカラーホイールを有する画像投影装置を例に説明したが、光源としてレーザ光源を有し、該レーザ光源からのレーザ光を蛍光体などの波長変換素子により波長を変換して画像表示素子に導く画像投影装置であってもよい。
【０１５６】
また、上記実施形態では、図１９に示したように、画素を半画素分シフトさせる画素ずらし制御について説明したが、例えば、図２５に示すように、画素ずらし制御にて、ＤＭＤ５５１を水平方向および垂直方向にシフトさせて、計４つの状態にすることも可能である。図２５は、４つの状態にする動作モードの画素の表示状態のイメージを示した説明図である。
【０１５７】
図２５（Ａ）は、表示位置をシフトしない状態（シフト前の状態、第１状態）である各画素Ｓ１を示している。また、図２５（Ｂ）は、垂直方向（図の下方向）にシフトされた状態（第２状態）であるの各画素Ｓ２、図２５（Ｃ）は、そこから水平方向（図の右方向）にシフトされた状態（第３状態）であるの各画素Ｓ３、図２５（Ｄ）は、そこから垂直方向（図の上方向）にシフトされた状態（第４状態であるの各画素Ｓ４、を示している。第４状態から、水平方向（図の左方向）にシフトして、第１状態に戻る。そして、４つの画像を合成、すなわち、各画素での映像を高速で投影することにより、図２５（Ｅ）に示すように、擬似的に高解像度することが可能となる。
【０１５８】
このように画素を４つの位置を周回するようにシフトさせる動作モードにおいては、システム制御部１０では、入力された映像信号（１フレーム）に対して、第１状態〜第４状態の４つのフレームを生成するとともに、可動ユニット制御部１４にて可動ユニット５５を変位させて、ＤＭＤ５５１を第１状態→第２状態→第３状態→第４状態の順番になるように、水平方向、垂直方向にシフトさせながら投影することにより、高解像度化を実現する。このように、４つの状態に画素を変位させる場合も、画素ずらしのタイミングとカラーホイールの回転周期とのタイミングで、各色の高解像度化の効果には相違がでるが、ユーザにより指定、または、入力信号に応じて、最適な色の高解像度化を図るようにすることで、投影画像に応じて最適な色を高解像度化し、高解像化した投影画像を得ることができる。
【０１５９】
また、上記実施形態では、水平置きのプロジェクタを例に説明したが、光学の反射を利用した縦置きの超短焦点型プロジェクタにおいても、本発明を適用することができる。
【０１６０】
また、上記実施形態では、画像表示素子の駆動手段として、電磁アクチュエータ（電磁駆動手段）を用いた例を説明しているが、画像表示素子の駆動手段は、これにかぎられるものではない。
【０１６１】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【０１６２】
１  画像投影装置
２  外装カバー
３  光学エンジン
４  光源ユニット
５  カラーホイール
６  ライトトンネル
７  リレーレンズ
８  平面ミラー
９  凹面ミラー
１０  システム制御部
１０１  タイミング制御部
１０２  色情報検出部
１１  ランプ制御部
１２  カラーホイール制御部
１３  ＤＭＤ制御部
１４  可動ユニット制御部
１５  ファン制御部
１６  吸気口
１７  排気口
１８  吸気ファン
１９  排気ファン
２０  ファン
２１  リモコン
２２  リモコン受信部
２３  本体操作部
２４  入力端子
２５  映像信号制御部
２６  不揮発性メモリ
２７  電源ユニット
３０  光源
４０  照明光学系ユニット
５０  画像表示ユニット
５１  固定ユニット
５５  可動ユニット
５５１  ＤＭＤ
６０  投影光学系ユニット
Ｓ  スクリーン
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開２００５−８４５８１号公報
【特許文献２】特許５０７３１９５号公報
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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