JP2004274770A - 光学的スケーリングを含む画像表示システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１のアスペクト比を有する画像を第２のアスペクト比を有する表示装置で表示するためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】本方法は、画像１２の画像データ１６を受け取るステップと、画像データをバッファリングし、画像フレーム２８を第１のアスペクト比で作成するステップと、画像フレームに対して第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２を第２のアスペクト比で形成するステップであって、第２のサブフレームを第１のサブフレームから、一方向において空間的にずらすことを含む、形成するステップと、表示装置２６を使用して、第１のサブフレームを第１の位置に、第２のサブフレームを第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示するステップであって、第１のサブフレームの表示画像および第２のサブフレームの表示画像を一方向において光学的にスケーリングすることを含む、交互に表示するステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、包括的には画像形成システムに関し、さらに詳しくは、画像を表示するシステムおよび方法に関する。

本願は、２００２年８月７日出願の米国特許出願第１０／２１３，５５５号、および２００２年９月１１日出願の米国特許出願第１０／２４２，５４５号に関連し、これらは両方とも本発明の譲受人に譲渡されている。

ディスプレイ、プロジェクタ、または他の画像形成システム等、画像を表示する従来のシステムまたは装置は、水平行および垂直列に配列された個々の画像要素または画素のアレイをアドレス指定することによって表示画像を生成する。表示画像の解像度は、表示画像を形成する個々の画素の水平行および垂直列の数と定義される。表示画像の解像度は、表示装置自体の解像度、ならびに表示装置により処理され、表示画像の生成に使用される画像データの解像度によって影響を受ける。

多くの場合、画像データの解像度と表示装置の解像度は異なる。さらに具体的には、画像データの画像の高さと画像の幅の比率として定義されるアスペクト比は、表示装置のアスペクト比と異なりうる。たとえば、画像データがアスペクト比１６：９を有する高精細画像データであり、その一方で表示装置が従来のアスペクト比４：３を有する場合がある。反対に、画像データが従来のアスペクト比４：３を有し、その一方で表示装置が高度なアスペクト比１６：９を有しうる場合もある。ともかく、画像データと表示装置のアスペクト比は異なり、それによって表示装置上への画像データの表示が制限される。

フォーマットの異なる画像データおよび表示装置に適応する従来の技法は、たとえば、画像データのサンプリングまたはスケーリングを利用し、それによって画像が少なくとも一次元において表示装置を埋めるようにするというものである。しかしこういった技法により、直交する次元において表示装置を十分に埋めず、したがって画像の上下または左右に空白が生じる画像が生成される。したがって画像の解像度が下がる。さらに、画像データをサンプリングまたはスケーリングすると、一次元において圧縮または伸張して見える画像になる場合がある。

したがって、あるアスペクト比を有する画像の表示を別のアスペクト比を有する表示装置に適応させることが望ましい。

本発明の一態様は、第１のアスペクト比を有する画像を、第２のアスペクト比を有する表示装置を使用して表示する方法を提供する。本発明は、画像の画像データを受け取ることと、画像データをバッファリングし、画像のフレームを第１のアスペクト比で作成することと、画像のフレームに対して第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを第２のアスペクト比で形成することであって、第２のサブフレームを第１のサブフレームから、一方向において空間的にずらすことを含む、形成することと、表示装置を使用して、第１のサブフレームを第１の位置に、第２のサブフレームを第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示することであって、第１のサブフレームの表示画像および第２のサブフレームの表示画像を一方向において光学的にスケーリングすることを含む、交互に表示することと、を含む。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明において、本明細書の一部をなし、本発明を実施しうる特定の実施形態を示すものとして示される添付図面を参照する。この点において、「上」「下」「前」「後」「先端」「後端」等方向を表す用語は、説明している図の向きを参照して用いられる。本発明の構成要素は複数の異なる向きに配置することができるため、方向を表す用語は例示を目的として用いられ、決して限定するものではない。他の実施形態も利用することが可能であり、構造的または論理的な変更を本発明の範囲から逸脱することなく行いうることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定の意味で解釈されるべきものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。

図１は、画像表示システム１０の一実施形態を示す。画像表示システム１０は、画像１２を処理して表示画像１４を作成するのに役立つ。画像１２は、任意のピクトリアル、グラフィカル、および／またはテクスチャ文字、記号、イラストレーション、および／または情報の他の表現を含むものと定義される。画像１２は、たとえば、画像データ１６によって表される。画像データ１６は画像１２の個々の画像要素すなわち画素を含む。１つの画像を、画像表示システム１０によって処理されるものとして図示し説明するが、複数のまたは一連の画像を画像表示システム１０によって処理し表示しうることが理解される。

一実施形態において、画像表示システム１０は、フレームレート変換ユニット２０、画像フレームバッファ２２、画像処理ユニット２４、および表示装置２６を備える。下に述べるように、フレームレート変換ユニット２０および画像フレームバッファ２２は、画像１２の画像データ１６を受け取ってバッファリングし、画像１２の画像フレーム２８を作成する。さらに、画像処理ユニット２４は画像フレーム２８を処理して、画像フレーム２８に対して１つまたは複数の画像サブフレーム３０を形成し、表示装置２６は画像サブフレーム３０を時間的かつ空間的に表示して表示画像１４を生成する。

フレームレート変換ユニット２０および／または画像処理ユニット２４を備える画像表示システム１０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを備える。一実施形態において、画像表示システム１０の１つまたは複数の構成要素は、フレームレート変換ユニット２０および／または画像処理ユニット２４を含め、コンピュータ、コンピュータサーバ、または一連の論理演算を実行可能な他のマイクロプロセッサベースのシステム内に包含される。さらに、処理は、個々の部分が別個のシステム構成要素で実施される状態で、システム全体にわたって分散することも可能である。

画像データ１６は、デジタル画像データ１６１またはアナログ画像データ１６２を含むことができる。アナログ画像データ１６２を処理するため、画像表示システム１０はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２を備える。ここで、Ａ／Ｄ変換器３２はアナログ画像データ１６２を後続処理のためにデジタル形態に変換する。したがって、画像表示システム１０は、画像１２のデジタル画像データ１６１および／またはアナログ画像データ１６２を受け取って処理することができる。

フレームレート変換ユニット２０は、画像１２の画像データ１６を受け取って画像フレームバッファ２２にバッファリングすなわち格納する。さらに具体的には、フレームレート変換ユニット２０は、画像１２の個々のラインまたはフィールドを表す画像データ１６を受け取って画像フレームバッファ２２にバッファリングし、画像１２の画像フレーム２８を作成する。画像フレームバッファ２２は、画像フレーム２８の画像データをすべて受け取って格納することによって画像データ１６をバッファリングし、フレームレート変換ユニット２０は、続けて画像フレーム２８のすべての画像データを画像フレームバッファ２２から取り出す、すなわち抽出することによって画像フレーム２８を作成する。ここで画像フレーム２８は、画像１２の全体を表す画像データ１６の複数の個々のラインまたはフィールドを含むように形成される。したがって、画像フレーム２８は、画像１２を表す個々の画素の複数の列および複数の行を含む。

フレームレート変換ユニット２０および画像フレームバッファ２２は、プログレッシブ画像データおよび／またはインタレース画像データとしての画像データ１６を受け取って処理することができる。プログレッシブ画像データの場合、フレームレート変換ユニット２０および画像フレームバッファ２２は、画像１２の画像データ１６の連続フィールドを受け取って格納する。したがって、フレームレート変換ユニット２０は、画像１２の画像データ１６の連続フィールドを取り出すことによって画像フレーム２８を作成する。インタレース画像データの場合、フレームレート変換ユニット２０および画像フレームバッファ２２は、画像１２の画像データ１６の奇数フィールドおよび偶数フィールドを受け取って格納する。たとえば、画像データ１６の奇数フィールドをすべて受け取って格納し、そして画像データ１６の偶数フィールドをすべて受け取って格納する。ここで、フレームレート変換ユニット２０は、画像データ１６をデインタレース（de-interlace）し、そして画像１２の画像データ１６の奇数フィールドおよび偶数フィールドを取り出すことによって画像フレーム２８を作成する。

画像フレームバッファ２２は、各画像１２の１つまたは複数の画像フレーム２８の画像データ１６を格納するメモリを備える。したがって、画像フレームバッファ２２は１つまたは複数の画像フレーム２８のデータベースを構成する。画像フレームバッファ２２の例としては、不揮発性メモリ（たとえば、ハードディスクドライブまたは他の永久的な記憶装置）が挙げられ、また、揮発性メモリ（たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））を挙げることができる。

画像データ１６をフレームレート変換ユニット２０で受け取って画像フレームバッファ２２にバッファリングすることにより、画像データ１６の入力タイミングを表示装置２６のタイミング要件と切り離すことができる。さらに具体的には、画像フレームバッファ２２が画像フレーム２８の画像データ１６を受け取ってバッファリングすることから、画像データ１６を任意のレートで入力として受け取ることが可能である。ここで、画像フレーム２８のフレームレートは、表示装置２６のタイミング要件に変換することができる。したがって、画像フレーム２８の画像データ１６は、表示装置２６のフレームレートで画像フレームバッファ２２から抽出することができる。

一実施形態では、画像処理ユニット２４は、解像度調整ユニット３４およびサブフレーム生成ユニット３６を備える。下に述べるように、解像度調整ユニット３４は画像フレーム２８の画像データ１６を受け取り、表示装置２６上への表示に向けて画像データ１６の解像度を調整し、サブフレーム生成ユニット３６は、画像フレーム２８に対して複数の画像サブフレーム３０を生成する。さらに具体的には、画像処理ユニット２４は、画像フレーム２８の画像データ１６を元の解像度で受け取り、画像データ１６を処理して表示装置２６の解像度に合わせる。たとえば、画像処理ユニット２４は、表示装置２６の解像度に合わせるように、画像データ１６の解像度を増減し、かつ／またはそのまま変更しないままとする。したがって、画像データ１６の解像度を表示装置２６の解像度に合わせることにより、表示装置２６は画像データ１６を表示することができる。これにより、画像処理ユニット２４を備えることで、画像表示システム１０は様々な解像度の画像データ１６を受け取って表示することが可能である。

一実施形態において、画像処理ユニット２４は画像データ１６の解像度を上げる。たとえば、画像データ１６の解像度は表示装置２６の解像度よりも低いことがある。さらに具体的には、画像データ１６が４００画素×３００画素等の解像度の低いデータを含み、表示装置２６が８００画素×６００画素等の解像度の高いデータをサポートすることがある。このような場合、画像処理ユニット２４は画像データ１６を処理し、画像データ１６の解像度を表示装置２６の解像度まで上げる。画像処理ユニット２４は、たとえば、画素複製、補間、および／または他の任意の解像度合成もしくは生成技法によって画像データ１６の解像度を上げることができる。

一実施形態において、画像処理ユニット２４は画像データ１６の解像度を下げることができる。たとえば、画像データ１６の解像度は表示装置２６の解像度よりも高いことがある。さらに具体的には、画像データ１６が１６００画素×１２００画素等の解像度の高いデータを含み、表示装置２６が８００画素×６００画素等の解像度の低いデータをサポートすることがある。このような場合、画像処理ユニット２４は画像データ１６を処理して、画像データ１６の解像度を表示装置２６の解像度に下げる。画像処理ユニット２４は、たとえば、サブサンプリング、補間、および／または他の任意の解像度低減技法によって画像データ１６の解像度を下げることができる。

サブフレーム生成ユニット３６は、画像フレーム２８の画像データ１６を受け取って処理し、画像フレーム２８に対して複数の画像サブフレーム３０を形成する。解像度調整ユニット３４が画像データ１６の解像度を調整した場合、サブフレーム生成ユニット３６は調整された解像度の画像データ１６を受け取る。画像データ１６の調整後の解像度は、画像フレーム２８の画像データ１６の元の解像度よりも高いか、低いか、または同じでありうる。サブフレーム生成ユニット３６は、表示装置２６の解像度に合った解像度を有する画像サブフレーム３０を生成する。画像サブフレーム３０はそれぞれ、画像フレーム２８の面積と等しく、またそれぞれ、画像１２の画像データ１６の部分集合を表す個々の画素の複数の列および複数の行を含み、表示装置２６の解像度に合った解像度を有する。

各画像サブフレーム３０は、画像フレーム２８の画素のマトリックスまたはアレイを含む。各画像サブフレーム３０は異なる画素および／または画素の部分を含むように互いに空間的にずらされている。ここで、画像サブフレーム３０は、下に述べるように垂直距離および／または水平距離だけ互いにずらされる。

表示装置２６は、画像処理ユニット２４から画像サブフレーム３０を受け取り、この画像サブフレーム３０を順次表示して表示画像１４を作成する。さらに具体的には、画像サブフレーム３０は互いに空間的にずらされるため、表示装置２６は、下に述べるように画像サブフレーム３０の空間的なずれに従って画像サブフレーム３０を異なる位置に表示する。ここで、表示装置２６は画像フレーム２８の画像サブフレーム３０を交互に表示して表示画像１４を作成する。したがって、表示装置２６は画像フレーム２８に対する１つのサブフレーム３０の全体を一度に表示する。

一実施形態において、表示装置２６は画像フレーム２８の画像サブフレーム３０を表示するという１サイクルを完了する。したがって、表示装置２６は、互いに空間的かつ時間的にずれるように画像サブフレーム３０を表示する。一実施形態において、表示装置２６は画像サブフレーム３０を光学的に操作して、表示画像１４を作成する。ここで、表示装置２６の個々の画素は複数のロケーションへアドレス指定される。

一実施形態において、表示装置２６は画像シフタ３８を備える。画像シフト３８は、表示装置２６に表示される画像サブフレーム３０の位置を空間的に変更するか、またはずらす。さらに具体的には、画像シフタ３８は、下に述べるように画像サブフレーム３０が表示される位置を変えて、表示画像１４を生成する。

一実施形態において、表示装置２６は入射光を変調する光変調器を備える。光変調器は、たとえば、マイクロミラーデバイスアレイをなすように配列した複数のマイクロミラーデバイスを含む。ここで、各マイクロミラーデバイスは表示装置２６の１つのセルまたは画素を構成する。表示装置２６は、ディスプレイ、プロジェクタ、または他の画像形成システムの一部をなしてもよい。

一実施形態において、画像表示システム１０は、タイミング発生器４０を備える。タイミング発生器４０は、たとえば、フレームレート変換ユニット２０と、解像度調整ユニット３４およびサブフレーム生成ユニット３６を含む画像処理ユニット２４と、画像シフタ３８を含む表示装置２６と通信する。ここで、タイミング発生器４０は、画像フレーム２８作成のための画像データ１６のバッファリングおよび変換、画像データ１６の解像度を表示装置２６の解像度に調整するため、および画像サブフレーム３０生成のための画像フレーム２８の処理、および表示画像１４生成のための画像サブフレーム３０の位置決めを同期させる。したがって、タイミング発生器４０は、画像１２のすべてのサブフレームが表示画像１４として表示装置２６によって時間的かつ空間的に表示されるように画像表示システム１０のタイミングを制御する。

一実施形態において、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、画像処理ユニット２４は画像フレーム２８に対して複数の画像サブフレーム３０を形成する。さらに具体的には、画像処理ユニット２４は、画像フレーム２８に対して第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２を形成する。ここで、第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２はそれぞれ、画像データ１６の個々の画素の複数の列および複数の行を含む。したがって、第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２はそれぞれ、画像データ１６の部分集合の画像データアレイまたは画素マトリックスを構成する。

一実施形態において、図２Ｂに示すように、第２のサブフレーム３０２は第１のサブフレーム３０１から垂直距離５０および水平距離５２だけずらされている。したがって、第２のサブフレーム３０２は第１のサブフレーム３０１から所定の距離だけ空間的にずらされている。一実施形態例において、垂直距離５０および水平距離５２はそれぞれおおよそ１画素の半分である。

図２Ｃに示すように、表示装置２６は第１のサブフレーム３０１を第１の位置に、第２のサブフレーム３０２を第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示する。さらに具体的には、表示装置２６は、第２のサブフレーム３０２の表示を第１のサブフレーム３０１の表示に対して垂直距離５０および水平距離５２だけシフトする。ここで、第１のサブフレーム３０１の画素は第２のサブフレーム３０２の画素に重なる。一実施形態において、表示装置２６は画像フレーム２８の第１のサブフレーム３０１を第１の位置に表示し、第２のサブフレーム３０２を第２の位置に表示するという１サイクルを完了する。したがって、第２のサブフレーム３０２は第１のサブフレーム３０１に関連して空間的かつ時間的に表示される。

図３Ａ〜図３Ｃは、第１のサブフレーム３０１からの画素１８１を第１の位置に表示し、第２のサブフレーム３０２からの画素１８２を第２の位置に表示するという１サイクルを完了する一実施形態を示す。さらに具体的には、図３Ａは第１の位置における第１のサブフレーム３０１からの画素１８１の表示を示し、図３Ｂは第２の位置における第２のサブフレーム３０２からの画素１８２の表示を示し（第１の位置は破線で示される）、図３Ｃは、第１の位置における第１のサブフレーム３０１からの画素１８１の表示を示す（第２の位置は破線で示される）。

図４および図５は、画像表示システム１０により画像処理されない場合と処理された場合それぞれの、同じ画像データから生成される拡大画像部を示す。さらに具体的には、図４は、画像表示システム１０により処理されずに生成された拡大画像部６０を示す。図４に示すように、拡大画像部６０は、容易に視認できる個々の画素によって画素化したように見える。さらに、拡大画像部６０の解像度はより低い。

しかし図５は、画像表示システム１０により処理されて生成された拡大画像部６２を示す。図５に示すように、拡大画像部６２は図４の拡大画像部６０程画素化したようには見えない。したがって、拡大画像部６２の画質は画像表示システム１０を使用して向上する。さらに具体的には、拡大画像部６２の解像度は拡大画像部６０と比較して向上または増大する。

一実施形態例において、拡大画像部６２は、上に述べたように第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む２位置処理によって生成される。したがって、拡大画像部６０の作成に使用される画素データ量と比較して、拡大画像部６２の作成には２倍の量の画素データが使用される。このため、２位置処理を使用すると、拡大画像部６２の解像度は拡大画像部６０の解像度に比しておおよそ１．４（すなわち２の平方根）倍に増大する。

一実施形態において、図６に示すように、表示装置２６は画像１２を生成するための個々の画素２７の複数の列および複数の行を含む。ここで、表示装置２６は、ディスプレイ幅とディスプレイ高さの比率として定義されるアスペクト比を有する。一実施形態例において、表示装置２６はアスペクト比４：３を有する。したがって表示装置２６は、４ｎ単位の幅および３ｎ単位の高さを有する。たとえば、表示装置２６は解像度１０２４画素×７６８画素（ｎ＝２５６）を有しうる。

一実施形態において、図７に示すように、画像データ１６は画像１２の個々の画素１８の複数の列および複数の行を含む。上に述べたように、画像フレームバッファ２２（図１）は、画像１２の画像データ１６を受け取ってバッファリングし、画像フレーム２８を作成する。ここで画像フレーム２８は、画像１２全体を表す画像データ１６の複数の個々のラインまたはフィールドを含むように形成される。したがって、画像フレーム２８は、画像１２を表す個々の画素の複数の列および複数の行を含む。したがって画像フレーム２８は、画像の幅と画像の高さの比率として定義されるアスペクト比を有する。

一実施形態例において、画像データ１６は、画像フレーム２８がアスペクト比１６：９を有する高解像度画像データである。したがって、画像１２の画像フレーム２８は１６ｎ単位の幅および９ｎ単位の高さを有する。たとえば、画像フレーム２８は解像度１０２４画素×５７６画素（ｎ＝６４）を有しうる。したがって、ここで説明している実施形態例では、画像１２の画像フレーム２８の解像度、さらに具体的にはアスペクト比は、表示装置２６の解像度、さらに具体的にはアスペクト比と異なる。

一実施形態において、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、画像処理ユニット２４（図１）は、画像フレーム２８に対して複数の画像サブフレーム３０を形成する。さらに具体的には、画像処理ユニット２４は画像フレーム２８に対して第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２を形成する。ここで、第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２はそれぞれ、画像データ１６の個々の画素１８の複数の列および複数の行を含む。

一実施形態において、上に述べたように、画像処理ユニット２４（図１）、さらに具体的には画像処理ユニット２４のサブフレーム生成ユニット３６は、画像フレーム２８の画像データ１６を受け取って処理し、画像サブフレーム３０を形成する。一実施形態において、サブフレーム生成ユニット３６は、表示装置２６の解像度、さらに具体的にはアスペクト比に合った解像度、さらに具体的にはアスペクト比を有する画像サブフレーム３０を生成する。

一実施形態において、図８Ｂに示すように、第２のサブフレーム３０２は第１のサブフレーム３０１から水平距離５４だけずらされている。したがって、第２のサブフレーム３０２は、第１のサブフレーム３０１から所定の距離だけ空間的にずらされている。一実施形態例において、水平距離５４はおおよそ１画素の半分である。

図８Ｃの実施形態に示すように、表示装置２６は第１のサブフレーム３０１を第１の位置に、第２のサブフレーム３０２を第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示する。さらに具体的には、表示装置２６は、第２のサブフレーム３０２の表示を第１のサブフレーム３０１に対して水平距離５４だけシフトする。ここで、第１のサブフレーム３０１の画素は第２のサブフレーム３０２の画素に重なる。

図８Ｄの実施形態に概略的に示すように、画像サブフレーム３０は、各位置ＡとＢの間にて２位置水平パターンでシフトする。一実施形態において、表示装置２６は、画像フレーム２８の第１のサブフレーム３０１を第１の位置に表示し、第２のサブフレーム３０２を第２の位置に表示するという１サイクルを完了する。したがって、第２のサブフレーム３０２は、第１のサブフレーム３０１に関連して空間的および時間的に表示される。

図９Ａ〜図９Ｃは、第１のサブフレーム３０１からの画素１８１を第１の位置に表示し、第２のサブフレーム３０２からの画素１８２を第２の位置に表示するという１サイクルを完了する一実施形態を示す。さらに具体的には、図９Ａは第１の位置における第１のサブフレーム３０１からの画素１８１の表示を示し、図９Ｂは第２の位置における第２のサブフレーム３０２からの画素１８２を示し（第１の位置は破線で示される）、図９Ｃは第１の位置における第１のサブフレーム３０１からの画素１８１の表示を示す（第２の位置は破線で示される）。

図に示し上に述べたように、画像サブフレーム３０が水平方向において互いに空間的にずれることにより、また２位置水平処理により、表示画像１４の各画素の作成に２倍の量の画素データが使用される。ここで、この実施形態では、表示画像１４の解像度は水平方向において増大する。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、光学的なスケーリングを用いて表示画像１４の画素を表示する一実施形態を示す。一実施形態において、上に述べたように、また図１０Ａに示すように、画像表示システム１０は、第１のサブフレーム３０１の画素１８１と第２のサブフレーム３０２の画素１８２が重なるように、画像１２の第１のサブフレーム３０１と第２のサブフレーム３０２を交互に表示する。この実施形態では、第１のサブフレーム３０１の画素と第２のサブフレーム３０２の画素が水平方向において重なるため、表示画像１４の解像度は水平方向で増大する。

図１０Ｂの実施形態に示すように、第１のサブフレーム３０１と第２のサブフレーム３０２の重なった画素が、表示画像１４の表示画像部分１５を生成する。この実施形態では、表示画像部分１５の生成に２倍の量の画素データ（第１のサブフレーム３０１からの画素データおよび第２のサブフレーム３０２からの画素データ）が使用されるため、表示画像部分１５により水平方向の解像度が上がる。しかし、表示画像部分１５は水平方向で圧縮されるため、所望のアスペクト比について表示画像１４が水平方向において歪むことになる。

一実施形態において、図１０Ｃに示すように、画像表示システム１０は表示画像１４を光学的にスケーリングすることによって表示画像１４の解像度を上げる。さらに具体的には、表示画像１４の表示画像部分１５を作成する第１のサブフレーム３０１の画素１８１および第２のサブフレーム３０２の画素１８２は、解像度を増大した方向において光学的にスケーリングされる。たとえば、上に述べた実施形態例では、表示画像部分１５を形成する画素は、水平方向において光学的にスケーリングされる。したがって、光学的にスケーリングされた表示画像部分１５’が生成される。したがって、画像表示システム１０は表示画像部分１５を復元し、表示画像部分１５の水平方向の歪みを低減する。

一実施形態において、画像表示システム１０は画像１２の画像データ１６のアスペクト比と表示装置２６のアスペクト比の比率だけ表示画像１４を形成する画素を光学的にスケーリングする。たとえば、上に述べた実施形態例では、画像データ１６はアスペクト比１６：９を有し、表示装置２６はアスペクト比４：３を有する。このような場合、画像表示システム１０は、解像度を上げた方向において表示画像１４を４／３（すなわち（１６／９）／（４／３））倍に光学的にスケーリングする。したがって、画像表示システム１０は、表示画像１４を目に見えて歪ませることなく、表示画像１４を水平方向において伸張する。さらに、表示画像部分１５の解像度は水平方向で増大しているため、表示画像１４の解像度は、表示画像部分１５を形成する画素が水平方向において光学的にスケーリングされても損なわれない。

図１１は、画像表示システム１０の表示装置２６の一実施形態を示す。一実施形態において、上に述べたように、表示装置２６は入射光を変調する光変調器９０を備える。一実施形態において、光変調器９０はマイクロミラーデバイスアレイをなすように配列した複数のマイクロミラーデバイスを含む。ここで、各マイクロミラーデバイスは表示装置２６の１つのセルまたは画素を構成する。

一実施形態において、図１１に示すように、表示装置２６は、光源９２、照明光学系９４、投射光学系９６、および画像シフタ３８も備える。光源９２は表示装置２６のために光を生成し、照明光学系９４はその光を光変調器９０に向ける。ここで、光変調器９０は光を変調し、投射光学系９６はその光を集めて像を結ばせ、表示画像１４を生成する。

照明光学系９４は、たとえば、光源９２と光変調器９０の間の光路にそれぞれ配置されたカラーホイール、インテグレータロッド、および集光光学系を備える。ここで、照明光学系９４は一様な光を生成して光変調器９０に向ける。光変調器９０は、照明光学系９４から受け取った光を変調し、たとえば、画像サブフレーム３０から表示画像１４を生成する。

投射光学系９６は、たとえば、光路中に光変調器９０の後に配置され、光変調器９０からの光を屈折、反射、および／または回折する１つまたは複数の光学素子または投射素子を備える。ここで、投射光学系９６は画像サブフレーム３０を投射して、表示画像１４を形成する。上に述べたように、画像シフタ３８は画像サブフレーム３０の表示をシフトして、表示画像１４を生成する。

一実施形態において、投射光学系９６は上に述べたように、第１のサブフレーム３０１および第２のサブフレーム３０２により生成された表示画像を光学的にスケーリングする。したがって、投射光学系９６は、表示画像を一方向においてスケーリングまたは伸張する１つまたは複数の光学素子を備える。一実施形態において、投射光学系９６は、光路中に光変調器９０の後に配置されて、表示画像を一方向において光学的にスケーリングまたは伸張することのできるアナモルフィックレンズ９７を備える。

アナモルフィックレンズ９７は、表示画像１４の所望のスケーリングに等しい変形率を有する。したがって、一実施形態において、アナモルフィックレンズ９７は、画像１２の画像データ１６のアスペクト比と表示装置２６のアスペクト比の比率に等しい変形率を有する。たとえば、上に述べた例示的な実施形態において、アナモルフィックレンズ９７は変形率４／３（すなわち（１６／９）／（４／３））を有する。

一実施形態において、図１１に示すように、画像シフタ３８は光路中に、光変調器９０の後、かつ投射光学系９６の前に配置される。したがって、画像シフタ３８は、投射光学系９６によって投射される前に、画像フレーム２８の画像サブフレーム３０の表示をシフトすることができる。画像シフタ３８のさらなる実施形態は、たとえば、本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に援用される関連の米国特許出願第１０／２４２，５４５号に記載されている。

画像１２の画像データ１６および表示装置２６のアスペクト比は１６：９および４：３それぞれとして図示され説明されるが、画像データ１６および表示装置２６の他のアスペクト比も本発明の範囲内にあることが理解される。さらに、画像１２の画像サブフレーム３０は、水平方向にずらされて表示されて図示し説明されるが、画像サブフレーム３０は垂直方向にずらされて表示されてもよいことが理解される。したがって、画像表示システム１０は、表示画像を垂直方向に光学的にスケーリングするためにも使用することが可能である。さらに、アナモルフィックレンズ９７の変形率を変更して、表示画像１４の光学的スケーリングを変更することも可能である。

好ましい実施形態を説明する目的で、特定の実施形態について本明細書に図示し説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、図示し説明した特定の実施形態を、同じ目的を達成するように意図された広範囲な代替および／または同等の実施例に置き換え得ることが当業者に認められよう。化学分野、機械分野、電気機械分野、電気分野、およびコンピュータ分野の技能を有する者は、本発明を非常に広範囲の実施形態で実施し得ることを容易に理解しよう。本願は、本明細書において考察された好ましい実施形態のあらゆる改造または変形の包含を意図する。したがって、本発明が特許請求の範囲およびその同等物によってのみ制限されることを明示的に意図する。

画像表示システムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明による画像のフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像のフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像のフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムにより処理されることなく生成された拡大画像部の一実施形態のシミュレーションの図である。 本発明による画像表示システムにより処理されて生成された拡大画像部の一実施形態のシミュレーションの図である。 あるアスペクト比を有する表示装置の一実施形態の概略図である。 別のアスペクト比を有するフレームの画像の概略図である。 本発明による画像の画像サブフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像の画像サブフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像の画像サブフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像の画像サブフレームを処理し表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して図８Ａおよび図８Ｂの画像サブフレームの画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して図８Ａおよび図８Ｂの画像サブフレームの画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による画像表示システムを使用して図８Ａおよび図８Ｂの画像サブフレームの画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による光学的スケーリングを使用して画像の画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による光学的スケーリングを使用して画像の画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による光学的スケーリングを使用して画像の画素を表示する一実施形態の概略図である。 本発明による表示装置の一実施形態の概略図である。

符号の説明

１０：画像表示システム
１２：画像
１４：表示画像
１６：画像データ
２０：フレームレート変換ユニット
２２：画像フレームバッファ
２４：画像処理ユニット
２６：表示装置
２８：画像フレーム
３０：画像サブフレーム
３４：解像度調整ユニット
３６：サブフレーム生成ユニット
３８：画像シフタ
４０：タイミング発生器

Claims (19)

1. 第１のアスペクト比を有する画像を、第２のアスペクト比を有する表示装置を使用して表示する方法であって、
   前記画像の画像データを受け取るステップと、
   前記画像データをバッファリングし、かつ前記画像のフレームを前記第１のアスペクト比で作成するステップと、
   前記画像のフレームに対して第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを、前記第２のアスペクト比で形成するステップであって、前記第２のサブフレームを前記第１のサブフレームから、一方向において空間的にずらすことを含む、ステップと、
   前記表示装置を使用して、前記第１のサブフレームを第１の位置に、前記第２のサブフレームを前記第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示するステップであって、前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を前記一方向において光学的にスケーリングすることを含む、ステップと、
   を含む画像表示方法。
2. 前記画像データが前記画像の個々の画素を含み、前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームはそれぞれ、前記画像の複数の画素を含み、前記第１のサブフレームと前記第２のサブフレームを交互に表示するステップが、前記第１のサブフレームの画素および前記第２のサブフレームの画素を前記一方向において重ねるステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
3. 前記第１のサブフレームと前記第２のサブフレームを交互に表示するステップが、前記画像を表示するステップと、前記一方向において前記画像の解像度を実質的に上げるステップと、を含む、請求項１記載の画像表示方法。
4. 前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を光学的にスケーリングするステップが、前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を前記一方向において伸張するステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
5. 前記第１のアスペクト比および前記第２のアスペクト比は、横寸法が異なり、前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を光学的にスケーリングするステップが、前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を前記横寸法において光学的にスケーリングするステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
6. 前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を光学的にスケーリングするステップが、前記第１のアスペクト比と前記第２のアスペクト比の比率だけ、前記第１のサブフレームの表示画像および前記第２のサブフレームの表示画像を前記一方向において光学的にスケーリングするステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
7. 前記第２のサブフレームを前記第１のサブフレームから空間的にずらすステップが、前記第２のサブフレームを前記第１のサブフレームから、水平距離および垂直距離のうちの一方だけずらすステップを含み、前記第１のサブフレームと前記第２のサブフレームを交互に表示するステップが、前記第１のサブフレームの表示から前記第２のサブフレームの表示を、前記水平距離および前記垂直距離のうちの前記一方だけシフトするステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
8. 前記水平距離および前記垂直距離はそれぞれ、おおよそ１画素の半分を含む、請求項７記載の画像表示方法。
9. 前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームを形成するステップが、前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームの解像度を前記表示装置の解像度に調整するステップを含む、請求項１記載の画像表示方法。
10. 第１のアスペクト比を有する画像を、第２のアスペクト比を有する表示装置を使用して表示する方法であって、
    前記画像のフレームの画像データを受け取るステップと、
    前記表示装置を使用して前記画像のフレームの表示画像を表示するステップであって、前記表示画像の解像度を一方向において上げることを含む、ステップと、
    前記表示画像を前記一方向において光学的にスケーリングするステップと、
    を含む画像表示方法。
11. 前記画像データを受け取るステップが、第１のサブフレームおよび該第１のサブフレームから前記画像のフレームの前記一方向において空間的にずれた第２のサブフレームを形成するステップを含み、前記表示画像を表示するステップが、前記第１のサブフレームを第１の位置に、前記第２のサブフレームを前記第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示するステップを含む、請求項１０記載の画像表示方法。
12. 前記画像データを受け取るステップが、前記画像データをバッファリングし、かつ前記画像のフレームを前記第１のアスペクト比で作成するステップをさらに含み、前記画像のフレームに対して前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームを形成するステップが、前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームを前記第２のアスペクト比で形成するステップを含む、請求項１１記載の画像表示方法。
13. 前記第１のサブフレームと前記第２のサブフレームを交互に表示するステップが、前記第１のサブフレームの画素および前記第２のサブフレームの画素を前記一方向において重ねて、前記表示画像の前記解像度を前記一方向において上げるステップを含む、請求項１１記載の画像表示方法。
14. 前記表示画像を光学的にスケーリングするステップが、前記第１のアスペクト比と前記第２のアスペクト比の比率だけ前記表示画像を光学的にスケーリングするステップを含む、請求項１０記載の画像表示方法。
15. 第１のアスペクト比を有する画像を表示するシステムであって、
    前記画像のフレームを受け取るようになっている画像処理ユニットと、
    第２のアスペクト比を有し、前記画像のフレームの表示画像を生成するようになっている表示装置と、
    を備え、
    前記表示装置は、前記表示画像の解像度を一方向において上げ、前記表示画像を前記一方向において光学的にスケーリングするようになっている、画像表示システム。
16. 前記画像処理ユニットが、第１のサブフレームおよび該第１のサブフレームから前記画像のフレームの前記一方向において空間的にずれた第２のサブフレームを形成するようになっており、前記表示装置が、前記第１のサブフレームを第１の位置に、前記第２のサブフレームを前記第１の位置から空間的にずれた第２の位置に交互に表示するようになっている、請求項１５記載の画像表示システム。
17. 前記画像データを受け取り、該画像データをバッファリングして、前記画像のフレームを前記第１のアスペクト比で作成するようになっているバッファをさらに備え、
    前記画像処理ユニットは、前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームを前記第２のアスペクト比で形成するようになっている、請求項１６記載の画像表示システム。
18. 前記表示装置が、前記第１のサブフレームの画素および前記第２のサブフレームの画素を前記一方向において重ねて、前記表示画像の前記解像度を前記一方向において上げるようになっている、請求項１６記載の画像表示システム。
19. 前記表示装置が、前記第１のアスペクト比と前記第２のアスペクト比の比率だけ前記表示画像を光学的にスケーリングするようになっている、請求項１５記載の画像表示システム。

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