(57)【要約】【課題】サブピクセル精度の高品質画像表示が可能で、投射光学系の倍率色収差を補正するためのレンズ系を省略した投射機及び倍率色収差補償方法を提供する。【解決手段】光源と、該光源から発せられる光を複数の色光に分離する分解器１１と、複数の色光が入射し、各色の画像信号に応じて各色の画像を形成するための各色光に対応した空間光変調器と、空間光変調器から射出された各色光を合成する色光合成光学系と、色光合成光学系によって合成された光を投射する投射光学系とを有する投影機であって、空間変調器に入力する各色の画像信号の所定の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器１１を備え、複数の色光のそれぞれによって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを、各色の間で揃える。【選択図】図１
2008116624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から発せられる光を複数の色光に分離する分離光学系と、前記複数の色光が入射し、各色の画像信号に応じて各色の画像を形成するための各色光に対応した空間光変調器と、前記空間光変調器から射出された各色光を合成する色光合成光学系と、前記色光合成光学系によって合成された光を投射する投射光学系とを有する投影機であって、
前記空間光変調器に入力する各色の画像信号の前記所定の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器を備え、前記複数の色光のそれぞれによって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを、各色の間で揃えることを特徴とする投影機。
【請求項２】
光源と、該光源から発せられる光が入射して画像信号に応じて画像を形成するための空間光変調器と、前記空間光変調器で形成された画像を投射する投射光学系とを有する投影機であって、
前記光源から発せられる光によって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器を備え、前記複数の色光のそれぞれによって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを、各色の間で揃えることを特徴とする投影機。
【請求項３】
前記光源の色光は赤、青、緑の三色であり、
前記倍率変換器は、三色の色光によって投射された投射画面の前記所定の方向に沿ったサイズを各色で一致させるように、前記空間光変調器へ入力する各色の画像信号の前記所定の方向に沿ったサイズを調整することを特徴とする請求項２記載の投影機。
【請求項４】
前記倍率変換器での拡大倍率は、波長の長い色光ほど大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投影機。
【請求項５】
基準投射画像を投射するための基準画像信号投射手段と投射画像検出手段とをさらに有し、前記基準画像信号投射手段によって投射され前記投射画像検出手段によって得られた前記基準投射画像の前記所定方向に沿ったサイズを各色の間で揃えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の投影機。
【請求項６】
複数の色光によって投射された複数の投射画面の所定の方向に沿ったサイズを各色の間で揃えるように空間光変調器へ入力する各色の画像信号の前記所定の方向に沿ったサイズを調整する倍率変換工程と、
各色光の画像の各画素の座標が変換の前後で一致しない場合に、変換前の画像の隣接する各色光の画素の輝度の値から、補完によって該当する画素の輝度値を算出する補完値算出工程とを有し、
前記補完値算出工程においては、各色光の各画素の輝度の中間値を用いて補完を行い、かつ各色ごとに階調を調整することを特徴とする投影機の倍率色収差補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像光を投影する投影機及びその光学系の倍率色収差の補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を投射して表示する投影機は、光源、照明光学系、色光分離光学系、分離された各色光ごとの液晶パネル、色合成光学系、及び投射光学系を備えている。なお、光源が元々各色光に分離されている場合は、色光分離光学系を除いた構成となる。
【０００３】
そして、照明光学系からの光は、色光分離光学系で赤、緑、青の三つの色光に分離され、それぞれの色光が液晶パネルなどの空間光変調器で変調されて各色光ごとの画像が生成された後、それらが色合成光学系で合成されて、投射光学系を介して投射される。投射光学系は、合成された三つの色光を投射スクリーン上に結像させ、投射スクリーン上にカラー画像を形成する。
【０００４】
特許文献１には、白黒の液晶パネルと発光色が赤、青、緑に切り替わる光源とを組み合わせてカラー表示を得る方式の表示装置が開示されている。この方式は、「フィールドシーケンシャルカラー方式」と呼ばれている。
【０００５】
フィールドシーケンシャルカラー方式では、光源の発光色を赤、青、緑に切り換えると同時に、各々の発光色に応じた映像をパネルに順次表示させて駆動し、投射光学系から各色光ごとに順次投射する。投射光学系は、順次表示される三つの色光を投射スクリーン上に結像させ、投射スクリーン上にカラー画像を形成する。
【０００６】
このような「フィールドシーケンシャルカラー方式」の投射型表示装置は、前出の色分離光学系や色光合成光学系を必要とせず、必要となる空間変調素子が一つであり、さらに、空間変調素子の像を投射するための光学系の構成を簡素化できるため、小型、軽量、かつ、安価な装置として構成できる。「フィールドシーケンシャルカラー方式」においては、各原色成分に対応する画素を１枚のパネル上に平面的に集積する場合と比べて、表示画像の画素数を３倍にできるという利点がある。
【０００７】
ただし、フィールドシーケンシャル方式の投射型表示装置は、光源から発せられた光は、二原色に相当する２／３がカットされるため、光利用率は、一の原色に相当する１／３以下となってしまう。
【０００８】
しかし、投射型表示装置に用いられる投射光学系は、通常、倍率色収差を有しているため、各色光ごとの投射画面の大きさが異なってしまうという問題がある。これに対しては、投射光学系を構成するレンズシステム中に倍率色収差補正用レンズを含めることもできるが、投射光学系が大きくなってしまう。
【０００９】
このため、空間光変調器の出射面から色光合成光学系の入射面との間、具体的には色光合成プリズムの入射面に、レンズ要素又はプリズム要素を備えさせることで、投射光学系を大きくすることなしに、上記倍率色収差を補正する技術が知られている（特許文献２参照）。また、色光合成光学系である色合成プリズムのダイクロイック面を凸面状又は凹面状としたものもある（特許文献３参照）。
【００１０】
しかしながら、空間光変調器の出射面から各光合成プリズムの入射面までの隙間は狭いため、その隙間に独立したレンズ要素やプリズム要素を配置することは、空間光変調器の出射面と各光合成プリズムの入射面との間隔をさらに狭めて空間光変調器のクーリング性を低下させることとなる。
【００１１】
また、色光合成プリズムの入射面にレンズ要素やプリズム要素を形成することは、色光合成プリズムの形状や機能を考慮すると、実際には加工が困難となる場合が多い。
【００１２】
かといって、空間光変調器の出射面から各光合成プリズムの入射面までの隙間を大きくすると、投射光学系自体が大きくなってしまい、超小型の投影機を実現することが困難となる。
【００１３】
一方、従来から、種々の表示デバイスを用いた表示装置が使用されている。このような表示装置のうち、例えば、図１に示すように液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのようにＲＧＢ（赤をＲ、緑をＧ、青をＢとする）３原色の各色を発色する発色素子を一定の順序で一方向（第１の方向）に並設して１画素を構成し、複数の画素を第１の方向に並設して１ラインを構成し、このラインを第１の方向と直交する方向に複数設けて表示画面を構成するものがある。このとき、各発光素子は１画素よりも小さな存在であり、サブピクセルと呼ばれる。
【００１４】
通常、表示デバイスでは、１画素を表示の最小単位として制御が行われる。しかし、携帯電話やモバイルコンピュータなどに搭載される表示デバイスのように、表示画面が狭く、細かな表示を行いにくい表示デバイスにおいて文字や写真、複雑な図形などを表示しようとすると、解像度の低さから斜線にシャギーが発生しやすくなる。
【００１５】
画像表示の解像度向上を目的とした従来技術として、非特許文献１や特許文献４には、サブピクセル精度の高品質表示技術が開示されている。この手法では、サブピクセルを個別に制御することで、単なる画素精度の表示よりも見やすさを向上できる。
【００１６】
ただし、この方法は、主に液晶モニタやＣＲＴモニタにおける補正の方法であり、投射機にそのまま適用はできない。
【００１７】
一方、ＲＧＢ用の３枚の液晶表示素子を用いた３板方式の投影機や、反射型液晶パネル、マイクロミラーデバイスと呼ばれる各画素に対応した微小ミラーを用いて、時分割でＲＧＢ画像を表示する方式の投影機では、スクリーン上に投影した各色が分離し、文字などが二重に見えたりすると、解像感及び画像品位が損なわれる。このため、これを防止するために図２に示すように各色の画素を画面の全範囲にて良好に重ね合わせることが必要となる。よって、投射レンズにて発生する色ずれ（倍率色収差）を可視光全域において良好に補正する必要があった。
【００１８】
しかし、投射光学系自体で倍率色収差を補正しようとすると、投射光学系を構成するレンズの枚数増加を招く。しかも、上記のサブピクセル精度の高品質表示技術を適用できない。
【００１９】
また、特許文献５には、各カラーに対する空間色変調器の大きさや位置を変更することで投射光学系の色収差を補償して画質を向上させるとともに、投射レンズユニットの設計をコンパクト化しうるカラープロジェクタが開示されている。
色収差を補正するための空間光変調器の各色のサイズの違いは極小であり、各色ごとに微妙にサイズの異なる空間光変調器を設計、製作するのは実際問題として困難である。
【特許文献１】特開昭５６−２７１９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６４５０号公報
【特許文献３】特開平１１−３８２１０号公報
【特許文献４】特開２００４−１７７６７９号公報
【特許文献５】特許第３２６４９１６号公報
【非特許文献１】http://grc.com/cleartype.htm
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記のように、従来の投影機には、投射光学系の倍率色収差を補正しようとすると投射光学系の光学部品の増加やサイズアップが必要となるとともに、高精度で画像を表示できないという問題があった。
【００２１】
本発明は、投影機の上記問題に鑑みてなされたものであり、サブピクセル精度の高品質画像表示が可能で、投射光学系の倍率色収差を補正するためのレンズ系を省略した投射機及び倍率色収差補償方法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】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、光源と、該光源から発せられる光を複数の色光に分離する分離光学系と、複数の色光が入射し、各色の画像信号に応じて各色の画像を形成するための各色光に対応した空間光変調器と、空間光変調器から射出された各色光を合成する色光合成光学系と、色光合成光学系によって合成された光を投射する投射光学系とを有する投影機であって、空間光変調器に入力する各色の画像信号の所定の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器を備え、複数の色光のそれぞれによって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを、各色の間で揃えることを特徴とする投影機を提供するものである。
こうような構成とすれば、倍率変換器で各色の画像信号に対応する倍率を設定することにより、投射光学系の倍率色収差によって発生する画像のボケを補償できるため、色収差のある枚数の少ない投射レンズシステムにおいても、レンズ枚数の多い投射光学系と同程度又はそれ以上の倍率色収差補正を施した高品質画像をスクリーン上に投影できる。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、光源と、該光源から発せられる光が入射して画像信号に応じて画像を形成するための空間光変調器と、空間光変調器で形成された画像を投射する投射光学系とを有する投影機であって、
光源から発せられる光によって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器を備え、複数の色光のそれぞれによって形成される各色の画像の所定の方向に沿ったサイズを、各色の間で揃えることを特徴とする投影機を提供するものである。
このような構成とすれば、倍率変換器で各色の画像信号に対応する倍率を設定することにより、投射光学系の倍率色収差によって発生する画像のボケを補償できるため、色収差のある枚数の少ない投射レンズシステムにおいても、レンズ枚数の多い投射光学系と同程度又はそれ以上の倍率色収差補正を施した高品質画像をスクリーン上に投影できる。
【００２４】
本発明の第２の態様においては、光源の色光は赤、青、緑の三色であり、倍率変換器は、三色の色光によって投射された投射画面の所定の方向に沿ったサイズを各色で一致させるように、空間光変調器へ入力する各色の画像信号の所定の方向に沿ったサイズを調整することが好ましい。
このような構成においては、光源にＬＥＤやＬＤなどを用いると、各色光の波長域が短いため、投射光学系の色収差による投射スクリーン上の色ズレがＲＧＢの場合３点ではっきり分離するので、３枚の空間光変調器又は１枚で時系列的に補正する場合、補正しやすくなる。
【００２５】
本発明の第１の態様又は第２の態様の上記のいずれの構成においても、倍率変換器での拡大倍率は、波長の長い色光ほど大きいことが好ましい。
投射レンズの枚数を少なくした場合、投射レンズシステム全体としては拡大系であるので、青色の画像が大きくなる。従って、赤色の画像に対する拡大倍率を青色の画像に対する拡大倍率よりも大きくする必要がある。
【００２６】
また、本発明の第１の態様又は第２の態様の上記のいずれの構成においても、基準投射画像を投射するための基準画像信号投射手段と投射画像検出手段とをさらに有し、基準画像信号投射手段によって投射され投射画像検出手段によって得られた基準投射画像の所定方向に沿ったサイズを各色の間で揃えることが好ましい。
投射画像検出手段によって検出した基準投射画像を解析し、各色の間で画像のサイズを算出し、各色間でサイズを合わせるような倍率に倍率変換器の倍率を設定できる。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、複数の色光によって投射された複数の投射画面の所定の方向に沿ったサイズを各色の間で揃えるように空間光変調器へ入力する各色の画像信号の所定の方向に沿ったサイズを調整する倍率変換工程と、各色光の画像の各画素の座標が変換の前後で一致しない場合に、変換前の画像の隣接する各色光の画素の輝度の値から、補完によって該当する画素の輝度値を算出する補完値算出工程とを有し、補完値算出工程においては、各色光の各画素の輝度の中間値を用いて補完を行い、かつ各色ごとに階調を調整することを特徴とする投影機の倍率色収差補償方法を提供するものである。
このようにすれば、各色光に対する倍率変換器で変換する画像の変換倍率により画素の移動量が１画素以下であっても、サブピクセルシフト補完の原理を用いて隣接する各色光の画素の輝度値から、補完により該当する画素の輝度の値を算出するため、投射画面の中の斜めの線がギザギザになることがなく、滑らかとなる。さらに、サブピクセルも用いて補完しているため、文字の斜めの線の部分を中間階調を使って補完でき、アンチエイリアシング処理よりもさらに滑らかにできる。単純なグレーではなく、ＲＧＢの各色ごとに階調を調整することで、より滑らかな表現が可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、投影機の上記問題に鑑みてなされたものであり、サブピクセル精度の高品質画像表示が可能で、投射光学系の倍率色収差を補正するためのレンズ系を省略した投射機及び倍率色収差補償方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の好適な実施の形態について説明する。
本実施形態にかかる投射機は、図１１に示すように元画像の各色の倍率を変更し、変換画像として出力するプリフィルタを有する。
【００３０】
図１２に、プリフィルタの構成を示す。プリフィルタは、元画像を各色成分の画像に分解する分解器と、投射系において発生する倍率収差に応じて、各色成分の画像の倍率を変更する倍率変更器と、倍率変換器から出力された各色成分の変倍画像を合成して変換画像を生成する合成器とを有する。なお、元々各色成分の画像に分解されているデータの場合は、分解器を介さずに倍率変換器へ入力される。
【００３１】
〔第１の動作例〕
光学系の倍率色収差について図９を用いて説明する。レンズを用いた投射光学系を考えると、硝子レンズには分散特性があり、波長によって屈折率が若干異なる。単レンズを複数組み合わせたレンズシステムでは、各レンズの分散特性を考慮し、システムトータルの分散特性を“０”とする設計、いわゆる「色消し」がなされる。携帯投影機に用いる投射レンズは、サイズを小さくするために投射レンズの枚数を多くできないなどの制限があり、各レンズの分散特性を補完してうまくトータルの分散を“０”とすることが困難である。
例えば、白色の円形を投射する場合、図９（ａ）に示すように、元画像では赤の円形、緑の円形、青の円形のサイズが全て同じであり、赤、緑、青の加法減色によって白を再現する。
投射光学系に分散特性が残留していると、例えば図９（ｂ）に示すように、赤の円形が若干小さく、青の円形が若干大きく投影されたりする。この場合、赤、緑、青の円形を混色すると、白い円の縁が青くなり、画像がぼけてしまう。
【００３２】
よって、投射機の光学特性によって図形に青い線が発生する場合、図１０に示すように、プリフィルタを用いて元画像の拡大倍率を変えておく。すなわち、画像光を投射光学系に入力するのに先だって、その倍率収差が補償されるように各色画像の倍率を変更する。
【００３３】
この動作の際には、元画像の各色の倍率がプリフィルタで個別に変えられ（等倍を含む）、変換画像として出力される。
【００３４】
より詳細には、プリフィルタにおいては、元画像は分解器によって各色成分の画像に分解される。倍率変換器では、各色成分の画像は、赤色画像は若干大きく、青色画像は若干小さくしておくなど、投射系において発生する倍率色収差に応じて、収差を打ち消すような倍率で画像を形成する。合成器で各色成分の画像を合成し、変換画像とする。
【００３５】
一般的には、空間光変調器が各光源の波長に対応するため、各色３板式液晶セルを空間光変調器として用いたプロジェクタの場合、図１３に示すように、合成器を介さずに、投射する画像を直接空間光変調器へ入力することも可能である。各空間光変調器で空間光となった画像は合成され、投射光学系を通過する。スクリーン上においては、投射系の倍率色収差によって各波長の倍率が異なることによって発生する周縁部の色の滲みなどが補正され、中心から周縁部にかけて解像度のある画像が再現される。
【００３６】
また、いわゆるフィールドシーケンシャル駆動による単板液晶プロジェクタの場合、図１４に示すように元画像を空間光変調器に入力する前に倍率変換器を設ける構成とする。フィールドシーケンシャル駆動の場合、ＲＧＢ各色の画像が時間の経過とともにパネルに投影されるため、各色の画像のサイズを調整するには、各色の画像を投影している時の画像の倍率を時間の経過とともに変更する必要がある。
【００３７】
画像サイズの変更タイミングは、元画像の同期信号から得ることができるため、元画像の信号からクロック生成ブロックによって画像倍率を変える同期信号を生成し、倍率変換器と空間光変調器のクロック入力へ入力し、倍率変換器と空間光変調器との同期を取る。
タイミングが合わない場合は、ディレイラインを倍率変換器と空間光変調器との間に挿入し、画像信号と倍率変換のタイミングとの位相を合わせる。
【００３８】
本実施形態にかかる投射機は、液晶パネルをＲＧＢ各色３枚用いた所謂３板式液晶プロジェクタなどとしても実施可能である。この場合には、投射レンズで発生した倍率色収差を各色パネルに投影する画像のサイズで補正でき、また補正効果を見越して倍率色収差の大きい投射レンズを少ない枚数のレンズで構成し、コストダウンできる。また、各色パネル間の設置ズレを本方式を用いて補償することも可能である。
【００３９】
また、本実施形態にかかる投影機は、いわゆるフィールドシーケンシャル駆動による単板液晶プロジェクタやＲＧＢ空間分割フィルタを用いたプロジェクタとしての実施も可能である。この場合には、特に、ＲＧＢ空間分割フィルタを用いたプロジェクタの構成では、各色の画素が元々ずれているため、サブピクセルシフト補正の効果が大きい。また、例えば各画素に微小ＬＥＤを用いたＲＧＢＬＥＤアレイ型プロジェクタのように、空間光変調器と光源とが一体化した、自発光型パネルを用いたプロジェクタとしての実施も可能である。
【００４０】
光源にＲＧＢのＬＥＤなどの単一波長の光源の組合せで投射光学系を構成する場合には、倍率色収差補正を行う倍率調整器は、例えば各色ごとに設け、調節できるようにすると良い。このようにすると、微小白点を投影するときに三つの単一波長でスクリーン上で３点に分離するが、各倍率調整器で３点が１点に重なるように調整できるため、効果的な倍率色収差補正が可能となる。
【００４１】
なお、複数の色光により投射された複数の投射画面の所定方向に沿ったサイズとは、投影画面の縦方向あるいは横方向のサイズを示し、少なくとも縦横どちらか片方の方向に沿ったサイズを各色の間でほぼ揃えるように、空間光変調器異入力する各色の画像信号の所定方向、すなわち少なくとも縦横どちらか一方の方向に沿ったサイズを調整するための倍率変換器を備え、両サイズを揃えるように倍率変換器の拡大あるいは縮小倍率を設定する。
また、縦方向と横方向を同時に調整してもよい。所定方向に沿ったサイズは、上記の他には投射画像の対角方向にとっても良いし、あるいは極座標系に見立てて、中心からの距離を示す半径とそれに直交する周方向にとっても良い。
【００４２】
〔動作例２〕
画素配置の一例を図３に示す。また、図３におけるＲＧＢ画素配置を図４に示す。倍率色収差によって各ＲＧＢの画素がサブピクセルずれている。この状態で、表示したい画像に特許文献４や非特許文献１の処理を行うことにより、投影機においてもサブピクセル精度の高品質表示を実現できる。
【００４３】
また、ＲＧＢ各ピクセルのサブピクセルシフトに倍率色収差を用いているため、投射レンズの種類や画角により、図５や図６に示すように様々なＲＧＢ画素配置となるが、その場合には、各画角に対するＲＧＢシフト量、又は投射画像の各ピクセルのＲＧＢ成分に対するスクリーン画像の投射位置をテーブルとして保存しておき、シフト量を考慮した上記処理を行うことで、効果の高いサブピクセル精度の高品質表示を実現できる。
【００４４】
〔動作例３〕
倍率収差補正が可能であり、さらに倍率収差によってＲＧＢ各色ごとにサブピクセルシフトが起きていることを利用して、パネル解像度以上の解像度で画像を投影できる。
図７（ａ）にサブピクセルシフトを用いていない通常の文字を、図７（ｂ）にサブピクセルシフトを用いた文字を示す。特に斜め線において、図７（ａ）とサブピクセルシフトを用いていない通常の文字ではガタガタに見えるのに対し、図７（ｂ）に示すサブピクセルシフトを用いた文字では、斜め線が滑らかに表示される。これは、図７（ｂ）の文字は、液晶における１ピクセル内のＲＧＢのサブピクセルシフトを利用して液晶の解像度以上の解像度で写されているためである。このようにサブピクセルシフトを用いて液晶の解像度以上の解像度で描画する技術をサブピクセルレンダリングと称する。
図７（ｂ）のサブピクセルシフトを用いた文字を拡大すると、線の脇に赤や青が表示されていることを確認できる。
【００４５】
従来のアンチエイリアシングでは、斜め線などのギザギザになってしまう部分を中間色で表現し、滑らかに見えるようにしていた。例えば、黒い背景に白い文字を表示する場合は、白と黒との中間色、すなわち灰色（グレー）で文字と背景との境界部分を描画していた。このとき、グレーは複数の階調で描画され、白から黒又は黒から白への変化をなだらかに表現している。
【００４６】
これに対し、サブピクセルレンダリングは、ディスプレイの「赤（R）」、「緑（G）」、「青（B）」のサブピクセルを使って階調を表現し、アンチエイリアシングを行う技術である。通常、ディスプレイの１ピクセルは、ＲＧＢの各色のサブピクセルで構成されている。ＲＧＢの各サブピクセルを光が透過（又は発光）することで、色を表現する（ＲＧＢの３色を透過／発光させることで白となる）。サブピクセル精度の高品位表示は、従来のアンチエイリアシングではグレーにしていた部分をサブピクセル単位まで制御することで、より滑らかに見せるものである。このような仕組みのため、サブピクセル精度の高品位表示が最も効果的であるのは、ソフトウェア上のピクセルとディスプレイ上のピクセルとが１対１で対応する液晶パネルである。
【００４７】
図７及び図８から明らかなように、単純にサブピクセルのオン／オフだけでなく、ＲＧＢ各色を数階調（例えば５階調）で表現している。目の特性を考慮してＲＧＢ各色の階調（輝度）レベルを補正することで、色ズレに見えるのを最小限に抑え、従来の安置エリアシングよりも滑らかに見えるようにしている。こうした階調レベルの制御により、投影機においてもサブピクセルレンダリングが有効に働く。
【００４８】
従来のアンチエイリアシングとは異なり、サブピクセルレンダリングではＲＧＢをサブピクセルとして分割して、Ｒ成分だけを残すなどの処理をしている。通常のアンチエイリアシングでは、フォントが太って見えたり、ボケたイメージに見えたりしたが、サブピクセルレンダリングでは１／３ピクセルサイズで制御を行うため、フォントをよりすっきり滑らかに描画できる。
【００４９】
サブピクセルレンダリングは、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのようにＲＧＢ３原色の各色を発色する発色素子を一定の順序で第１の方向に並設して１画素を構成し、複数の画素を第１の方向に並設して１ラインを構成し、このラインを第１の方向と直交する方向に複数設けて構成されている表示画面に有効である。本発明の倍率色収差補正の場合は、初めから各色を発色する発色素子を一定の順序で第１の方向に並設して構成している訳ではないが、投射レンズの倍率色収差により投射画像の中心から外側にかけて各色の画素がずれているように見えるため、投影画像の周縁部において各色の画素を並設して１画素を構成しているのと同じとなり、投射画像の周半部においてその効果が大きい。
【００５０】
サブピクセル精度の画像をそのまま表示画面に表示した場合、第１の方向の周囲の画素に比べて差異が大きい画素（画像のエッジ部分）において、当該画素を構成する三つの発色素子の輝度に偏りがあるため色ムラが発生する。このため、サブピクセル精度の高品質表示を行うためには、周囲のサブピクセルと輝度と平坦化するフィルタリング処理を各サブピクセルに施す必要がある。
本方式では、分解する光源の波長に合わせて画像データを再分解し、各光源の波長で倍率を変えることもできる。光源の色光が四つある場合は、四つの光に分解し、四つの画像に対してサイズ変換処理を施すこともできる。
【００５１】
投影機の投射系で発生する倍率色収差の補償方法の流れを図１５に示す。
元画像が入力されると（ステップＳ１０１）、元画像を各色成分に分離し（ステップＳ１０２）、各色光ごとに所定の方向（例えば、スクリーンの横方向）のサイズが各色光で揃うように、倍率変換器の拡大倍率を調節する（ステップＳ１０３）。各色光の画像の各画素の座標が変換の前後で一致している場合は（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、そのままその色光のその画素の輝度として採用する。画素の座標が一致しない場合（ステップＳ１０４／Ｎｏ）、変換前の画像の隣接する各色光の画素の輝度の値から補完によって該当する画素の輝度の値を算出する（ステップＳ１０５）。補完方法は、様々な方法を用いることができ、本発明の場合はどの方法を用いていても良い。このようにして求めた倍率色収差補完用の画像データに、予め投射系の倍率色収差による色ズレデータをかけ（ステップＳ１０６）、色ズレが無ければ（ステップＳ１０７／Ｎｏ）、この結果に応じた画像がスクリーン上に投射される（ステップＳ１０８）。
投影される画像の中心部や周辺部で色ズレがあるかを判断し、もし色ズレが存在すれば（ステップＳ１０７／Ｙｅｓ）、倍率変換器の拡大倍率を微調整する（ステップＳ１０３）。倍率変換器の拡大倍率が正しければ（色ズレが存在しなければ）、投射後の画像は倍率色収差による色ズレは補償されているため、拡大倍率調整工程を行わなくとも良い。
【００５２】
このように、本実施形態にかかる投影機は、空間光変調器に入力する画像データの大きさを色光ごとに予め投射光学系の色収差の逆特性で調整し、倍率色収差を含んだ投射光学系を通ったあと、投射スクリーン上で入力した画像データを再現できるようにし、投射光学系の倍率色収差を空間光変調器に入力するデータによって補正する。これにより、投射光学系の倍率色収差による色ズレを低減できる。
【００５３】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはなく様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の表示装置の表示画面の構成を示す図である。
【図２】各色の画素を画面の全範囲にて良好に重ね合わせた状態を示す図である。
【図３】画素配置の一例を示す図である。
【図４】１画素分の画素配置の一例を示す図である。
【図５】１画素分の画素配置の別の一例を示す図である。
【図６】１画素分の画素配置の別の一例を示す図である。
【図７】サブピクセルレンダリングの有無による文字の違いを示す図である。
【図８】サブピクセルレンダリングを行った文字を拡大して示す図である。
【図９】投射光学系の倍率色収差を示す図である。
【図１０】プリフィルタによる投射光学系の倍率色収差補償の原理を示す図である。
【図１１】本発明の好適な実施の形態にかかる投影機の倍率色収差補償の機能構成を示す図である。
【図１２】プリフィルタの構成を示す図である。
【図１３】合成器を介さずに、投射する画像を直接空間光変調器へ入力する場合の構成例を示す図である。
【図１４】フィールドシーケンシャル駆動による単板液晶プロジェクタへの適用例を示す図である。
【図１５】本発明の好適な実施の形態に係る投影機の倍率色収差補償処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    プリフィルタ
１１    分解器
１２    倍率変換器
１３    合成器
１４    空間光変調器
１５    投射光学系
１６    クロックジェネレータ
【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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