(57)【要約】【課題】従来のプロジェクタでは、例えば１９２０×１０８０の解像度を持つＨＤＴＶの画像を解像度変換して解像度を縮小し、１０２４×７６８の解像度をもつＸＧＡのパネルを用いてアスペクト比１６：９で表示するので１０２４×５７６の解像度の画面となり、解像度は低下し、確実に映像の持つ情報量を減らすことになる。【解決手段】スリットとレンズアレイを備えた液晶パネルと、液晶パネルの映像を合成するプリズムからなるプロジェクタによって、水平方向または垂直方向の解像度が拡大される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示しようとする画像の水平又は垂直のうち一方の画素配列の偶数番目を表示する第１のライトバルブの画素と、前記画素配列の奇数番目を表示する第２のライトバルブの画素とを、前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように前記画素配列方向に並置して投写する
ことを特徴とするライトバルブの投写方法。
【請求項２】
前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目の前記画素配列方向への隣接並置は、
プリズムによって行う
ことを特徴とする請求項１に記載のライトバルブの投写方法。
【請求項３】
前記投写する画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比は、前記表示しようとする画像のもつアスペクト比と同一である
ことを特徴とする請求項１に記載のライトバルブの投写方法。
【請求項４】
前記投写する画像の前記画素配列方向の画素幅は、前記ライトバルブの前記画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換されている
ことを特徴とする請求項３に記載のライトバルブの投写方法。
【請求項５】
画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比が、入力画像信号と前記画像信号を表示して投写するライトバルブとで異なる場合であって、
前記入力画像信号を前記入力画像信号のもつアスペクト比の２倍のアスペクト比でかつ前記長辺の画素数が前記ライトバルブの長辺の画素数の２倍の画素数を有する第１の画像信号に変換する工程と、
前記第１の画像信号から、前記長辺方向の画素が偶数番目に配列の画素のみを有する第２の画像信号を抽出する工程と、
前記第１の画像信号から、前記長辺方向の画素が奇数番目に配列の画素のみを有する第３の画像信号を抽出する工程と、
前記第２の画像信号を第１のライトバルブに入力し、前記第３の画像信号を第２のライトバルブに入力する工程と、
前記ライトバルブ透過像の前記長辺方向の画素幅を、前記ライトバルブの前記画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する工程と、
前記ほぼ半画素に変換された画素列の偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように前記画素配列方向に並置して投写する工程を、
含むことを特徴とするライトバルブの投写方法。
【請求項６】
前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目の前記画素配列方向への隣接並置は、
プリズムによって行う
ことを特徴とする請求項５に記載のライトバルブの投写方法。
【請求項７】
前記ライトバルブは、
液晶ライトバルブである
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のライトバルブの投写方法。
【請求項８】
表示しようとする画像の水平又は垂直のうち一方の画素配列の偶数番目を表示する第１のライトバルブと、
前記画素配列の奇数番目を表示する第２のライトバルブと、
前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように前記画素配列方向に並置して投写する手段
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目の前記画素配列方向への隣接並置は、
プリズムによって行う
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記投写する画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比は、前記表示しようとする画像のもつアスペクト比と同一である
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記投写する画像の前記画素配列方向の画素幅は、前記ライトバルブの前記画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記プロジェクタは、
さらに投写用光源と、
前記光源出射する光を直交する偏光に分離し、それぞれの偏光の光を前記２つのライトバルブのいずれかに照射する手段を
備えることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比が、入力画像信号と前記画像信号を表示して投写するライトバルブとで異なる場合であって、
前記入力画像信号を前記入力画像信号のもつアスペクト比の２倍のアスペクト比でかつ前記長辺の画素数が前記ライトバルブの長辺の画素数の２倍の画素数を有する第１の画像信号に変換する手段と、
前記第１の画像信号から、前記長辺方向の画素が偶数番目に配列の画素のみを有する第２の画像信号を抽出し第１のライトバルブに出力する手段と、
前記第１の画像信号から、前記長辺方向の画素が奇数番目に配列の画素のみを有する第３の画像信号を抽出し、第２のライトバルブに出力する手段と、
前記ライトバルブ透過像の前記長辺方向の画素幅を、前記ライトバルブの前記画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する手段と、
前記ほぼ半画素に変換された画素列の偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように前記画素配列方向に並置する手段と、
前記並置する手段によって合成された画像を投写する手段
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
前記ライトバルブ透過像の前記長辺方向の画素幅を、前記ライトバルブの前記画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する手段は、
前記ライトバルブの前記画素毎に設けたレンズと、
前記レンズによる前記透過像の集束位置に設け、前記集束された透過像を透過するスリットである
ことを特徴とする請求項１３に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と前記奇数の２ｎ＋１番目の前記画素配列方向への隣接並置する手段は、
プリズムである
ことを特徴とする請求項１３に記載のプロジェクタ。
【請求項１６】
前記ライトバルブは、
液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項８から１５のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１７】
前記プロジェクタは、
さらに投写用光源と、
前記光源出射する光を直交する偏光に分離し、それぞれの偏光の光を前記２つのライトバルブのいずれかに照射する手段を
備えることを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像や映像を投写するプロジェクタの高解像度化の方法並びにこの方法を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶等の表示パネルに映し出される画像や映像をスクリーン等に投写するプロジェクタは現在様々な信号が入力されるようになってきている。コンピュータを出力する画像のみならずテレビジョン映像やさらには高品位のＨＤＴＶ映像も投写できるようになっている。
これらの画像のアスペクト比（画面の水平方向の長さに対する垂直方向の長さの比）は異なっており、コンピュータ画像や通常に放送されるテレビジョン映像はアスペクト比が４：３であり、ＨＤＴＶ映像は１６：９である。また画像の解像度も種々のものがある。ＸＧＡでは水平解像度１０２４×垂直解像度７６８、アスペクト比４：３、ＳＸＧＡでは同１２８０×１０２４であり、アスペクト比５：４である。ＨＤＴＶでは１９２０×１０８０で１６：９のアスペクト比である。したがってアスペクト比に応じてスクリーン上に投写される画面が最大表示されるように、プロジェクタは投写サイズを可変する手段をもっている。
【０００３】
アスペクト比に応じてプロジェクタの投写サイズを調整する従来の技術として、入力画像信号のアスペクト比を検出し、信号処理によって行う方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また投写レンズのズーミングを制御する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９６７３６号公報（第４−８頁、図５）
【特許文献２】
特開平６−３３７６５１号公報（第２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アスペクト比の変換に注目した従来の技術では、図６に示すように、例えば１９２０×１０８０の解像度を持つＨＤＴＶの画像を解像度変換して解像度を縮小し、１０２４×７６８の解像度をもつＸＧＡのパネルを用いてアスペクト比１６：９で表示するので１０２４×５７６の解像度の画面となり、解像度は低下し、確実に映像の持つ情報量を減らすことになる。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、表示する画素数を増やし、解像度変換の縮小率を軽減させる、もしくは拡大方向に動作させるライトバルブの投写方法並びにこれを用いたプロジェクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的のために、本発明のライトバルブの投写方法は、表示しようとする画像の水平又は垂直のうち一方の画素配列の偶数番目を表示する第１のライトバルブの画素と、画素配列の奇数番目を表示する第２のライトバルブの画素とを、偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように画素配列方向に並置して投写することを特徴とする。
偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目の画素配列方向への隣接並置は、プリズムによって行う。
投写する画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比は、表示しようとする画像のもつアスペクト比と同一である。
投写する画像の画素配列方向の画素幅は、ライトバルブの画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換されている。
【０００７】
また、本発明のライトバルブの投写方法は、画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比が、入力画像信号と画像信号を表示して投写するライトバルブとで異なる場合であって、入力画像信号を入力画像信号のもつアスペクト比の２倍のアスペクト比でかつ長辺の画素数がライトバルブの長辺の画素数の２倍の画素数を有する第１の画像信号に変換する工程と、第１の画像信号から、長辺方向の画素が偶数番目に配列の画素のみを有する第２の画像信号を抽出する工程と、第１の画像信号から、長辺方向の画素が奇数番目に配列の画素のみを有する第３の画像信号を抽出する工程と、第２の画像信号を第１のライトバルブに入力し、第３の画像信号を第２のライトバルブに入力する工程と、ライトバルブ透過像の長辺方向の画素幅を、ライトバルブの画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する工程と、ほぼ半画素に変換された画素列の偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように画素配列方向に並置して投写する工程を、含むことを特徴とする。
偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目の画素配列方向への隣接並置は、プリズムによって行う。
ライトバルブは、液晶ライトバルブである。
【０００８】
また、本発明のプロジェクタは、表示しようとする画像の水平又は垂直のうち一方の画素配列の偶数番目を表示する第１のライトバルブと、画素配列の奇数番目を表示する第２のライトバルブと、偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように画素配列方向に並置して投写する手段を備えることを特徴とする。
偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目の画素配列方向への隣接並置は、プリズムによって行う。
投写する画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比は、表示しようとする画像のもつアスペクト比と同一である。
投写する画像の画素配列方向の画素幅は、ライトバルブの画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換されている。
プロジェクタは、さらに投写用光源と、光源出射する光を直交する偏光に分離し、それぞれの偏光の光を２つのライトバルブのいずれかに照射する手段を備える。
【０００９】
また、本発明のプロジェクタは、画像の長辺対短辺の比であるアスペクト比が、入力画像信号と画像信号を表示して投写するライトバルブとで異なる場合であって、入力画像信号を入力画像信号のもつアスペクト比の２倍のアスペクト比でかつ長辺の画素数がライトバルブの長辺の画素数の２倍の画素数を有する第１の画像信号に変換する手段と、第１の画像信号から、長辺方向の画素が偶数番目に配列の画素のみを有する第２の画像信号を抽出し第１のライトバルブに出力する手段と、第１の画像信号から、長辺方向の画素が奇数番目に配列の画素のみを有する第３の画像信号を抽出し、第２のライトバルブに出力する手段と、ライトバルブ透過像の長辺方向の画素幅を、ライトバルブの画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する手段と、ほぼ半画素に変換された画素列の偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目とが隣接するように画素配列方向に並置する手段と、並置する手段によって合成された画像を投写する手段を備えることを特徴とする。
ライトバルブ透過像の長辺方向の画素幅を、ライトバルブの画素配列方向の画素のほぼ半画素に変換する手段は、ライトバルブの画素毎に設けたレンズと、レンズによる透過像の集束位置に設け、集束された透過像を透過するスリットである。
偶数の２ｎ（ｎは正整数）番目と奇数の２ｎ＋１番目の画素配列方向への隣接並置する手段は、プリズムである。
ライトバルブは、液晶ライトバルブである。
プロジェクタは、さらに投写用光源と、光源出射する光を直交する偏光に分離し、それぞれの偏光の光を２つのライトバルブのいずれかに照射する手段を備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、ＨＤＴＶ映像をＸＧＡパネルを使って表示する場合を例にとって、本発明を概念的に説明する図である。１９２０×１０８０のＨＤＴＶ入力映像を解像度変換により２０４８×５７６の映像に変換し、ＸＧＡ液晶パネルを２枚用い、変換後の映像を一方の液晶パネルの画素には０，２，４・・・と偶数画素を１０２４ドット表示し、他方の液晶パネルの画素には１，３，５・・・と奇数画素を１０２４ドット表示する。そして２つのパネル透過像を合成して投写する。これによって水平方向に解像度変換の拡大が行われ、高解像度のＨＤ映像の投写を実現することができる。
【００１１】
さらに、本発明の構成を詳しく説明する。
図２は、本発明のプロジェクタの装備する液晶パネルと像合成光学系の構成を示す。２つのレンズアレイ付き液晶パネル１−１、１−２、ストライプが１次元に配列した２つのスリット２−１、２−２、２個の偏光プリズム３−１、３−２、２個の全反射鏡４−１、４−２からなる。ここでは、水平解像度を拡大することを想定して、図における液晶画素の配列およびスリットの配列方向を水平方向としている。
まず、ランプ５からの光は１つ目の偏光プリズム３−１で、Ｐ波とＳ波に分離される。その後、それぞれ全反射ミラー４−１、４−２で反射され、Ｓ波用液晶パネル１−１、Ｐ波用液晶パネル１−２に入射される。
【００１２】
スリット２−１、２−２のラインアンドスペースは画素周期に対して１：１である。すなわち、スリットの開口幅はほぼ画素の幅の１／２であり、画素の中心と開口の中心とは一致している。
スリット間の配置関係は、図３に示すように、Ｓ波用スリット２−１とＰ波用スリット２−２は互いに水平ライン方向に半画素分ずれて合成されるようにプリズムに対して配置されている。
それぞれの液晶パネルの画素を通った透過光は直後に配設されているレンズアレイでスリットの幅まで集束されてスリットを透過する。２つ目の偏光プリズム３−２で合成された映像は、液晶パネルの１画素が２つの半画素によって形づくられる。しかもその半画素毎はスリットによって明確に像の境が形成されているため、ぼけのない鮮明な画像が投写スクリーン上に形成される。
尚、半画素より少し画素幅を狭め、画素間の境界に幅を持たせることによって、投写画像の鮮明度がより増す場合には、開口幅は画素の幅の１／２より少し小さくしてもよい。
【００１３】
本発明の動作について、液晶パネルにＸＧＡパネルを使いＨＤＴＶ映像を表示する場合を例にとって、図４、５を用いて説明する。
図４において、１９２０×１０８０のＨＤＴＶ入力映像は、解像度変換部により２０４８×５７６の映像に変換される。変換後の映像を一方のＳ偏光用液晶パネルの画素には１水平ラインにつき偶数画素の１０２４画素を送出し、他方のＰ偏光用液晶パネルの画素には奇数画素の１０２４画素を送出する。
そして２つのパネル透過像を偏光プリズムによって合成して投写する。すなわち図５に示すようにＳ偏光用液晶パネルの偶数２ｎ番目の画素とスリットを透過した透過像とＰ偏光用液晶パネルの奇数２ｎ＋１番目の画素とスリットを透過した透過像とが隣り合うように偏光プリズムによって合成され、１水平ライン２０４８画素の投写像を形成される。水平方向に１９２０から２０４８への解像度の拡大が行われ、高解像のＨＤ映像の投写が実現される。これによって１枚のＸＧＡ液晶パネルが持つ解像度の２倍の解像度を持つように視認される。
【００１４】
上記の説明では水平解像度の拡大の場合について述べたが、垂直解像度の拡大にももちろん有効である。
また、液晶画素開口部に設けるレンズは、マイクロレンズアレイとしてすでに実用的に製作されている。本実施例の場合のレンズは円筒レンズアレイすなわちレンチキュラーレンズであり、これも眼鏡無し立体表示用としてすでに実用されている。
【００１５】
本実施例では、投写用のライトバルブとして、液晶パネルを用いる場合を述べたが、これに限定されるものではなく、透過型、反射型の各種のライトバルブを用いても本発明は有効である。
また、上で述べた本発明のプロジェクタの高解像度化の技術は、特定のアスペクト比や解像度に限定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプロジェクタによれば、表示パネルのもつ解像度以上の画像の鮮明な投写が可能となる。またランプ光の全偏光成分を利用するため低消費電力で高輝度の投写画面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を概念的に説明する図である。
【図２】本発明のプロジェクタの装備する液晶パネルと像合成光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明のプロジェクタの備える２つのスリットの位置関係を示す図である。
【図４】本発明のプロジェクタの動作を説明する図である。
【図５】本発明のプロジェクタの備える２つの液晶パネルによる像の合成を説明する図である。
【図６】従来のマルチシンクプロジェクタの解像度変換の例を示す図である。
【符号の説明】
１    レンズアレイ付き液晶パネル
２    スリット
３    偏光プリズム
４    全反射鏡
５    ランプ
【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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