JP2007156090A - 画像生成装置及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカーを十分に抑制することが可能な、ウォブリング技術を用いた画像生成装置を提供する。
【解決手段】入力画像信号に基づいてウォブリングブロックのフリッカー情報を検出するフリッカー検出部１３７と、フリッカー情報に基づいてウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限するフリッカー抑圧部（帯域制限部）１３８と、帯域制限された画像信号に応じて変調された変調光を生成する画像変調部と、変調光のシフト制御を行うウォブリング部とを備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ウォブリング技術を用いた画像生成装置及び画像投影装置に関する。

面順次で画像を表示する画像表示装置では、画像の書き換え周期に応じてフリッカーが生じる場合がある。フリッカーは一般的に、フレーム周波数が５０Ｈｚ程度以下で生じるとされている。インターレース方式のテレビジョンシステムでは、フレーム周波数が３０Ｈｚ程度に設定されており、空間フィルターを用いたフリッカー低減対策が従来から提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

一方、限られた画素数の表示素子（ＬＣＤ等）を用いて高解像度の画像表示装置を得る技術として、ウォブリング技術が知られている（特許文献３及び特許文献４参照）。例えば、表示素子の１つの画素に対して４点画素ずらしを行うことで、表示素子の画素数の４倍の画素数を有する画像表示を行うことが可能である。ここで、４点画素ずらしの各画素は、１フレームを４サブフレームに分けた各サブフレームで表示される。

しかしながら、ウォブリング技術では、時間軸方向で画素ずらしを行うため、フレーム周波数が一般的に低くなり、フリッカーが発生しやすい（各画素ずらし位置に対応するサブフレームの周波数を十分高くできないことによる）。また、時間軸方向で画素ずらしを行うことから、画像データの連続性が時間軸上と空間軸上で異なるため、空間フィルターによって十分にフリッカー成分を抑圧することは困難である。
特開平６−４６２９９号公報 特開平８−１６３５１０号公報 特開平４−６３３３２号公報 特許第２７７６３６７号

このように、高解像度の画像投影装置を得る技術としてウォブリング技術が知られているが、従来はフリッカーを十分に抑制することが困難であった。

本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、フリッカーを十分に抑制することが可能な、ウォブリング技術を用いた画像生成装置及び画像投影装置を提供することを目的としている。

本発明に係る画像生成装置は、入力画像信号に基づいてウォブリングブロックのフリッカー情報を検出するフリッカー検出手段と、前記フリッカー情報に基づいてウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限する帯域制限手段と、前記帯域制限された画像信号に応じて変調された変調光を生成する画像変調手段と、前記変調光のシフト制御を行うウォブリング手段と、を備えたことを特徴とする。

前記画像生成装置において、画像のフリッカーレベルが画面内で差が大きな場合、前記帯域制限手段は、ウォブリングブロック毎に個別に帯域制限処理を行うことが好ましい。

前記画像生成装置において、画像のフリッカーレベルが画面内で差が小さな場合、前記帯域制限手段は、各ウォブリングブロックに対して共通の帯域制限処理を行うことが好ましい。

前記画像生成装置において、前記フリッカー検出手段は、フリッカーの周波数成分が所定レベル以上である場合にフリッカーが生じると判断することが好ましい。

前記画像生成装置において、前記フリッカー検出手段は、入力画像信号の種別に応じて前記フリッカー検出手段のフリッカー検出特性を変えることが好ましい。

前記画像生成装置において、前記フリッカー検出手段は、前記変調光のシフト制御の順序に応じて前記フリッカー検出手段のフリッカー検出特性を変えることが好ましい。

前記画像生成装置において、前記帯域制限手段は、入力画像信号の種別に応じて前記帯域制限手段の帯域制限特性を変えることが好ましい。

前記画像生成装置において、前記帯域制限手段は、フリッカーの周波数成分が所定レベルよりも低い場合には帯域制限を行わないことが好ましい。

前記画像生成装置において、前記帯域制限手段は、前記変調光のシフト制御の順序に応じて前記帯域制限手段の帯域制限特性を変えることが好ましい。

前記画像生成装置において、前記ウォブリング手段は、前記画像変調手段から入射した変調光の偏光旋回を制御する液晶セルと、前記液晶セルから入射した変調光の偏光方向に応じて前記液晶セルから入射した変調光のシフト制御を行う複屈折板と、を有することが好ましい。

前記画像生成装置において、前記ウォブリング手段は、印加される電圧に応じて前記画像変調手段から入射した変調光のシフト制御を行う強誘電性液晶セルを有することが好ましい。

前記画像生成装置において、前記ウォブリング手段は、前記画像変調手段自体のシフト制御を行うことで前記変調光のシフト制御を行う圧電素子を有することが好ましい。

本発明に係る画像投影装置は、前記画像生成装置と、照明光を前記画像変調手段に供給する照明手段と、前記ウォブリング手段からの変調光をスクリーンに投影する投影光学手段と、を備えたことを特徴とする。

前記画像投影装置において、前記ウォブリング手段からの変調光に含まれるフリッカー成分を検出するフリッカー成分検出手段をさらに備え、前記帯域制限手段は、前記フリッカー成分検出手段で検出されたフリッカー成分に基づいてウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限することが好ましい。

本発明によれば、ウォブリング技術を用いた画像生成装置及び画像投影装置において、フリッカーを的確に検出することができ、フリッカーを効果的に抑圧することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像生成装置を用いた画像表示装置の基本的な構成を示した図である。本実施形態では、画像表示装置として画像投影装置（プロジェクター）を例に説明する。

本プロジェクターは、照明部１０、画像変調部２０、ウォブリング部３０、処理部４０及び投影光学部５０を備えている。本プロジェクターから出射された画像光はスクリーン６０上に投影され、観察者に提示される。また、本プロジェクターは、ウォブリング部３０に付随してセンサーユニット７０を備えている。

照明部１０は、光源１１、カラーホイール１２、ＰＳ変換素子１３、インテグレータロッド１４及び照明光学系１５を備えている。

光源１１は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の白色光を生じる放電ランプと、放電ランプで生じた光を集光するための楕円リフレクタとによって構成されている。なお、光源１１には、上述した放電ランプの他、ＬＥＤやハロゲンランプを用いることも可能である。光源１１からの照明光は、カラーホイール１２に供給される。カラーホイール１２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のカラーフィルターが円周方向に設けられたものであり、カラーホイール１２を回転することにより、カラーホイール１２からはＲ光、Ｇ光及びＢ光が時分割で出射される。カラーホイール１２からの照明光は、ＰＳ変換素子１３を介してインテグレータロッド１４に供給される。ＰＳ変換素子１３を設けることにより、照明光を特定の偏光方向に効率よく揃えることが可能であり、インテグレータロッド１４を設けることにより、照明ムラを低減することが可能である。インテグレータロッド１４からの照明光は、照明光学系１５を介して画像変調部２０に供給される。

画像変調部２０は、入力映像信号（入力画像信号）のレベルに応じて光量が変調された変調光を生成するものである。具体的には、カラーホイール１２でのＲ光、Ｇ光及びＢ光の生成タイミングに合わせてＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を画像変調部２０に表示することで、Ｒ変調光、Ｇ変調光及びＢ変調光が画像変調部２０から出射され、これらの変調光が時間軸方向で合成される。この画像変調部２０は、透過型ＬＣＤで構成されており、照明部１０のＰＳ変換素子１３による照明光の偏光方向と透過型ＬＣＤの透過率を最大に駆動したときの偏光透過軸が同一方向に揃うように構成されている。

画像変調部２０で変調された照明光は、ウォブリング部（画素ずらし部）３０に入射する。このウォブリング部３０は、偏光旋回液晶セル３１ａ、複屈折板３２ａ、偏光旋回液晶セル３１ｂ及び複屈折板３２ｂによって構成されている。ウォブリング部３０により４点画素ずらしを行うことで、画像変調部（透過型ＬＣＤ）２０自体の画素数の４倍の画素数で表示を行うことができる。なお、ここでは、４点画素ずらしのウォブリング部３０の例を示しているが、後述するように９点画素ずらしのウォブリング部３０を用いるようにしてもよい。

画像変調部２０及びウォブリング部３０には処理部４０が接続されており、処理部４０からの制御信号によって画像変調部２０及びウォブリング部３０の動作が制御される。また、処理部４０には映像信号（画像信号）が入力しており、入力映像信号に基づいてフリッカー情報が検出される。また、検出されたフリッカー情報に基づいて映像信号の帯域が制限され、帯域制限された映像信号に基づく駆動信号が画像変調部２０に供給される。なお、処理部４０の動作の詳細は後述する。

ウォブリング部３０を通過した変調光は、投影光学部５０の投影光学系５１を介してスクリーン６０に供給され、スクリーン６０上にはウォブリング制御された高解像度の画像が投影される。

ウォブリング部３０を通過した変調光（画像光）の一部は、反射ミラー７１を介してセンサーユニット７０に入射するようになっている。センサーユニット７０に入射した画像光に基づき、ウォブリング部３０を通過した変調光（画像光）のフリッカー成分を検出することが可能である。

図２は、図１に示したウォブリング部３０の具体的な構成例を模式的に示した図である。以下、図２に示したウォブリング部３０の動作について説明する。

偏光旋回液晶セル３１ａにオン電圧を、偏光旋回液晶セル３１ｂにオフ電圧を印加した場合の動作を説明する。画像変調部２０からは、画像光（変調光）として、垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光（Ｓ偏光とする）が出射されているものとする。偏光旋回液晶セル３１ａにはオン電圧が印加されているため、垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ａで旋回せずに偏光旋回液晶セル３１ａを通過する。偏光旋回液晶セル３１ａから出射された偏光光は、複屈折板３２ａでシフトせずに複屈折板３２ａを通過し、偏光旋回液晶セル３１ｂに入射する。偏光旋回液晶セル３１ｂにはオフ電圧が印加されているため、垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は偏光旋回液晶セル３１ｂで９０度旋回し、偏光旋回液晶セル３１ｂからは水平方向の偏光透過軸を有する偏光光（Ｐ偏光とする）が出射される。偏光旋回液晶セル３１ｂから出射された偏光光は、複屈折板３２ｂでシフトせずに複屈折板３２ｂを通過する。その結果、画像光の光線は、スクリーン６０上の画素位置Ａに到達する。

偏光旋回液晶セル３１ａにオン電圧を、偏光旋回液晶セル３１ｂにオン電圧を印加した場合の動作を説明する。偏光旋回液晶セル３１ａにはオン電圧が印加されているため、画像変調部２０から出射された垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ａで旋回せずに偏光旋回液晶セル３１ａを通過する。偏光旋回液晶セル３１ａから出射された偏光光は、複屈折板３２ａでシフトせずに複屈折板３２ａを通過し、偏光旋回液晶セル３１ｂに入射する。偏光旋回液晶セル３１ｂにはオン電圧が印加されているため、垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ｂで旋回せずに偏光旋回液晶セル３１ｂを通過する。偏光旋回液晶セル３１ｂから出射された偏光光は、複屈折板３２ｂで垂直方向にシフトして複屈折板３２ｂを通過する。その結果、画像光の光線は、スクリーン６０上の画素位置Ｂに到達する。

偏光旋回液晶セル３１ａにオフ電圧を、偏光旋回液晶セル３１ｂにオン電圧を印加した場合の動作を説明する。偏光旋回液晶セル３１ａにはオフ電圧が印加されているため、画像変調部２０から出射された垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ａで９０度旋回し、偏光旋回液晶セル３１ａからは水平方向の偏光透過軸を有する偏光光が出射される。偏光旋回液晶セル３１ａから出射された偏光光は、複屈折板３２ａで水平方向にシフトして複屈折板３２ａを通過し、偏光旋回液晶セル３１ｂに入射する。偏光旋回液晶セル３１ｂにはオン電圧が印加されているため、水平方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ｂで旋回せずに偏光旋回液晶セル３１ｂを通過する。偏光旋回液晶セル３１ｂから出射された偏光光は、複屈折板３２ｂでシフトせずに複屈折板３２ｂを通過する。その結果、画像光の光線は、スクリーン６０上の画素位置Ｃに到達する。

偏光旋回液晶セル３１ａにオフ電圧を、偏光旋回液晶セル３１ｂにオフ電圧を印加した場合の動作を説明する。偏光旋回液晶セル３１ａにはオフ電圧が印加されているため、画像変調部２０から出射された垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光は、偏光旋回液晶セル３１ａで９０度旋回し、偏光旋回液晶セル３１ａからは水平方向の偏光透過軸を有する偏光光が出射される。偏光旋回液晶セル３１ａから出射された偏光光は、複屈折板３２ａで水平方向にシフトして複屈折板３２ａを通過し、偏光旋回液晶セル３１ｂに入射する。偏光旋回液晶セル３１ｂにはオフ電圧が印加されているため、水平方向の偏光透過軸を有する偏光光は偏光旋回液晶セル３１ｂで９０度旋回し、偏光旋回液晶セル３１ｂからは垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光が出射される。偏光旋回液晶セル３１ｂから出射された偏光光は、複屈折板３２ｂで垂直方向にシフトして複屈折板３２ｂを通過する。その結果、画像光の光線は、スクリーン６０上の画素位置Ｄに到達する。

以上のことからわかるように、偏光旋回液晶セル３１ａ及び３１ｂのオン・オフを切り換えることにより、画像光のスクリーン６０上の到達位置を制御することができる。したがって、画像変調部２０のフレーム切り替えタイミングに同期して、偏光旋回液晶セル３１ａ及び３１ｂのオン・オフを時間的に切り換えることで、画素位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの表示状態を時間軸方向で合成することができる。その結果、画像変調部２０自体の画素数の４倍の画素数を有する画像をスクリーン６０上に表示することが可能となる。

図３は、ウォブリング部の他の構成例を模式的に示した図である。図３の例では、水平シフト用の強誘電性液晶セル３３ａ及び垂直シフト用の強誘電性液晶セル３３ｂによってウォブリング部を構成している。このような構成によっても、強誘電性液晶セル３３ａ及び３３ｂの印加電圧を制御することで、図２に示した例と同様、スクリーン上の画素位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに画像光の光線を到達させることができ、４点画素シフトの画像表示を行うことが可能である。

図４は、ウォブリング部のさらに他の構成例を模式的に示した図である。図４の例では、水平シフト用の圧電素子３４ａ及び垂直シフト用の圧電素子３４ｂによってウォブリング部を構成している。圧電素子３４ａ及び３４ｂによって画像変調部２０自体のシフト制御を行うことが可能である。このような構成によっても、図２に示した例と同様、スクリーン上の画素位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに画像光の光線を到達させることができ、４点画素シフトの画像表示を行うことが可能である。

次に、本実施形態の画像表示装置において、フリッカーを低減するための構成及び動作を説明する。

なお、以下では、９点画素ずらし（１つのウォブリングブロックが９画素で構成されている）を例に説明する。９点画素ずらしの場合には、ウォブリング部から出射された画像光の光線は、図５に示すように、画素位置Ａ〜Ｉに到達することになる。

図６は、９点画素ずらしの表示を行った場合の各種表示パターンについて、表示タイミングを示したタイミングチャートである。なお、ここでは、１つのウォブリングブロックにおける画素位置のＡ〜Ｉの表示順序は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ及びＩ（図５参照）の順序であるとする。

図６において、表示パターン１では、白、黒、黒、黒、黒、黒、黒、黒、黒の順序で、表示パターン２では、白、白、白、白、灰、黒、黒、黒、黒の順序で、表示パターン３では、白、白、黒、黒、灰、白、白、黒、黒の順序で、表示パターン４では、白、黒、白、黒、灰、白、黒、白、黒の順序で、表示パターン５では、白、白、白、白、白、白、白、白、白の順序で、表示パターン６では、白、黒、白、白、白、白、白、白、白の順序で、それぞれ表示画素位置Ａ〜Ｉに表示が行われている。

１フレームの表示周波数を３０Ｈｚとすると、主たるフリッカー周波数は、表示パターン１では３０Ｈｚ、表示パターン２では３０Ｈｚ、表示パターン３では６０Ｈｚ、表示パターン４では１２０Ｈｚ、表示パターン５では０Ｈｚ（フリッカーなし）、表示パターン６では３０Ｈｚとなる。フリッカーは一般的に、周波数が５０Ｈｚ程度以下で生じるとされている。したがって、表示パターン３、４及び５ではフリッカーが知覚されないのに対し、表示パターン１、２及び６ではフリッカーが知覚されることになる。

上述したことからわかるように、ウォブリングブロックの表示パターンに応じて、フリッカーが知覚されたり知覚されなかったりする。また、図６の例では、１フレームの表示周波数が３０Ｈｚであるため３０Ｈｚのフリッカーのみが知覚されるが、１フレームの表示周波数がさらに下がる（例えば、１５Ｈｚ）と、複数のフリッカー周波数（例えば、１５Ｈｚと３０Ｈｚ）が存在することとなる。

そこで、本実施形態では、入力映像信号（入力画像信号）に基づいてウォブリングブロックのフリッカー情報（フリッカー周波数やフリッカーの有無等）を検出し、検出されたフリッカー情報に基づいてウォブリングブロックの映像信号（画像信号）の帯域を制限するようにしている。

図７は、フリッカーを抑圧するための機能を備えた処理部（図１の処理部４０に対応）の構成例を示した機能ブロック図である。

画像入力端子１１１、１１２及び１１３には、各種の画像信号（映像信号）が入力できるようになっており、画像入力端子１１１にはアナログビデオ信号を、画像入力端子１１２にはアナログＰＣ信号を、画像入力端子１１３にはデジタルＰＣ信号を、それぞれ入力することが可能である。

画像入力端子１１１からのアナログビデオ信号及び画像入力端子１１２からのアナログＰＣ信号はそれぞれ、Ａ／Ｄ変換部１２１及びＡ／Ｄ変換部１２２に入力し、Ａ／Ｄ変換処理が施される。画像入力端子１１３からのデジタルＰＣ信号は、レベル変換部１２３に入力し、レベル変換処理が施される。また、画像入力端子１１１からのアナログビデオ信号及び画像入力端子１１２からのアナログＰＣ信号は、入力画像信号同期部１２４にも入力している。入力画像信号同期部１２４では、アナログビデオ信号或いはアナログＰＣ信号から、垂直同期信号及び水平同期信号を検出し、Ａ／Ｄ変換部１２１及びＡ／Ｄ変換部１２２に対する画素クロック信号を生成している。

Ａ／Ｄ変換部１２１からの信号は、ＲＧＢ変換処理部１２５に入力し、ＲＧＢ変換処理が行われる。レベル変換部１２３及び入力画像信号同期部１２４からの信号は同期信号を示しており、入力画像解像度検出部１２６に入力し、入力画像解像度検出部１２６により入力画像（入力信号）の解像度（有効画素数）が検出される。また、Ａ／Ｄ変換部１２２、レベル変換部１２３及びＲＧＢ変換処理部１２５からの信号は、入力選択部１２７に入力しており、入力選択部１２７によって所望の入力信号（アナログビデオ信号、アナログＰＣ信号或いはデジタルＰＣ信号）が選択される。

システム制御部１３１は、システム全体に対する各種制御を行うものである。このシステム制御部１３１には、外部信号入力端子１３２が接続されており、外部信号入力端子１３２に入力する外部制御信号に基づいて各種制御を行うことが可能である。

また、システム制御部１３１では、入力画像解像度検出部１２６からの解像度情報に基づき、入力画像がウォブリングによって高解像度化すべき画像であるか否か（有効画素数が多い画像であるか否か）を判断する。例えば、入力画像の有効画素数が少ない場合には、ウォブリング処理を行わずに通常の表示が行われる。入力画像の有効画素数が多い場合には、システム制御部１３１からウォブリング制御部１３３に制御信号が送られ、ウォブリング駆動部１３４によってウォブリング部３０（図１参照）が駆動される。

解像度変換部１３５は、入力画像の解像度（画素数）を表示画像の解像度（画素数）に変換するものである。すなわち、ウォブリング処理を行わない場合には、入力画像の解像度は画像変調部２０（図１参照）自体の解像度に変換される。ウォブリング処理を行う場合には、入力画像の解像度はウォブリング処理後の画像の解像度に変換される。解像度変換部１３５からの信号は画像信号処理部１３６に送られ、画像信号処理部１３６では、色調整及びコントラスト調整といった一般的な画像信号処理が行われる。

フリッカー検出部１３７は、入力画像信号（入力映像信号）に基づいてウォブリングブロックのフリッカー情報（フリッカー周波数やフリッカーの有無等）を検出するものである。すなわち、フリッカー検出部１３７では、解像度変換部１３５からの画像信号に基づき、ウォブリング処理された表示画像についてのフリッカー情報を検出する。

フリッカー抑圧部（帯域制限部）１３８は、フリッカー検出部１３７で検出されたフリッカー情報に基づいて、ウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限するものである。具体的には、フリッカー抑圧部１３８では、フリッカー検出部１３７で検出されたフリッカーの周波数成分を抑圧し、フリッカー成分が抑圧された画像信号を出力する。

フリッカー抑圧部１３８からの信号は、ウォブリング信号処理部１３９に送られる。ウォブリング信号処理部１３９では、フリッカー成分が抑圧された画像信号を、ウォブリング表示用の時系列信号に変換する。ウォブリング信号処理部１３９からの信号は、変調素子駆動部１４０に送られる。変調素子駆動部１４０では、ウォブリング信号処理部１３９からの信号を、画像変調部２０（図１参照）を駆動するための信号に変換し、画像変調部２０を駆動する。

フリッカー光検出部１４１は、センサーユニット７０（図１参照）からの信号に基づいてフリッカー成分を検出するものである。すでに、図１で述べたように、ウォブリング部３０を通過した変調光（画像光）の一部は、センサーユニット７０に入射するようになっている。したがって、センサーユニット７０で検出した画像光に基づき、フリッカー光検出部１４１によりフリッカー成分を検出することが可能である。このフリッカー光検出部１４１で検出したフリッカー成分も考慮して、フリッカー抑圧部１３８でフリッカー成分を抑圧するようにしてもよい。この場合は、照明部１０（図１参照）と画像変調部２０（図１参照）の特性も含めたフリッカーを検出できる。

図８は、フリッカー検出部１３７の具体的な構成を示したブロック図である。なお、ここでは、１つのウォブリングブロックにおける画素位置Ａ〜Ｉ（図５参照）の表示順序（時間軸方向の表示順序）は、Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの順序であるとする。また、ここでは、フリッカー検出部１３７でのフィルター処理により、各ウォブリングブロックにおける３０Ｈｚのフリッカー成分を検出するものとする。

フリッカー検出部１３７には、フレームメモリ（図７の解像度変換部１３５に含まれている）から、１ウォブリングブロック分の画像信号が入力する。具体的には、フリッカー検出部１３７には、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｉ，Ｄ，Ｇ，Ｆ及びＥの順序（空間座標順）で画像信号が入力し、これらの画像信号はフリップフロップ２１１に記憶される。すなわち、画素位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｉ，Ｄ，Ｇ，Ｆ及びＥの画像信号が、それぞれフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ９に記憶される。

フリップフロップ２１１の出力はクロスポートスイッチ２１２に接続されており、クロスポートスイッチ２１２で画像信号が表示順（時間軸方向の表示順）に並べ換えられる。すなわち、画像信号は、Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの表示順序に並べ換えられる。並べ換えられ画像信号は、乗算器２１３に入力する。

乗算器２１３の他方の入力側には、フリップフロップ２１４が設けられている。フリップフロップ２１４には、システム制御部１３１（図７参照）から送られてきた係数データ（フィルタ係数データ）が記憶されている。図８の例では、両端のフリップフロップＦＦ１及びＦＦ９における係数が−０．２５、中央のフリップフロップＦＦ５における係数が０．５、それ以外のフリップフロップにおける係数が０となっている。このように係数を設定することにより、各ウォブリングブロックにおける３０Ｈｚのフリッカー成分を検出することができる。

乗算器２１３では、クロスポートスイッチ２１２から出力された画像データと、フリップフロップ２１４に設定された係数データとの乗算を行う。乗算器２１３によって得られた値は、加算器２１５によって加算される。加算器２１５によって得られた値は、ピーク値検出部２１６に入力する。入力された値は、ピーク値検出のための時系列比較データの１つとして一時的に記憶される。

次に、クロスポートスイッチ２１２で画像信号が１つ（１表示画面時間の位相分）シフトしたＤ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ，Ｉ，Ａの表示順（時間軸方向の表示順）に並ぶように、位相信号がシステム制御部１３１（図７参照）から与えられる。係数データ設定用フリップフロップに設定された係数は前記の状態と同様の状態で、乗算器２１３において１つシフトした画像データと係数データとの乗算を行う。乗算器２１３によって得られた値は、加算器２１５によって加算される。加算器２１５によって得られた値は、ピーク値検出部２１６に入力する。入力された値は、ピーク値検出のための時系列比較データの１つとして一時的に記憶される。

以降、同様にクロスポートスイッチ２１２で画像信号が１つずつシフトするように位相信号をシステム制御部１３１（図７参照）から与えながら、加算器２１５によって得られた値はピーク値検出部２１６に入力されて、ピーク値検出のための時系列比較データの１つとして一時的に記憶される。画像信号の位相が一巡するまで行い（画像信号が、Ｉ，Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆの表示順に並ぶようになるまで）、ピーク値検出部２１６では、加算器２１５によって得られた各位相の値の最大値と最小値の差の絶対値を求めてピーク値とする。

ウォブリングブロックに３０Ｈｚのフリッカー成分が含まれていない場合には、加算器２１５の出力値は変化しない。ウォブリングブロックに３０Ｈｚのフリッカー成分が含まれている場合には、加算器２１５の出力値は変化する。また、ウォブリングブロックに含まれる３０Ｈｚのフリッカー成分が大きいほど、加算器２１５の出力変化量（出力ピーク値）は大きくなる。したがって、ピーク値検出部２１６によって加算出力のピーク値を検出することにより、ウォブリングブロックに含まれる３０Ｈｚのフリッカー成分について、その有無及び大きさを検出することができる。ピーク値検出部２１６の出力値すなわちフリッカー情報は、システム制御部１３１（図７参照）に記憶される。

画像信号の位相を一巡させてウォブリングブロックのピーク値が求まったら、システム制御部１３１（図７参照）からピーク値検出部２１６にリセット信号を与えてピーク値をクリアする。

上記のようにして、ある１つのウォブリングブロックに含まれるフリッカー情報の検出処理が終了すると、その次のウォブリングブロックについて上記と同様の処理が行われる。以後、同様にして、１画面分の各ウォブリングブロックについて、上記と同様のフリッカー情報検出処理が行われる。

以上のようにして、各ウォブリングブロックにおける所望の周波数（本例では、３０Ｈｚ）のフリッカー成分を、その大きさも含めて検出することができる。

図９は、フリッカー抑圧部（帯域制限部）１３８の具体的な構成を示したブロック図である。なお、ここでは、図８と同様、１つのウォブリングブロックにおける画素位置Ａ〜Ｉ（図５参照）の表示順序は、Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの順序であるとする。また、フリッカー抑圧部１３８でのフィルター処理により、各ウォブリングブロックにおける３０Ｈｚのフリッカー成分を抑圧するものとする。

フリッカー抑圧部１３８には、フレームメモリ（図７の画像信号処理部１３６に含まれている）から、１ウォブリングブロック分の画像信号が入力する。具体的には、フリッカー抑圧部１３８には、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｉ，Ｄ，Ｇ，Ｆ及びＥの順序（空間座標順）に並べられた画像信号が入力し、これらの画像信号はクロスポートスイッチ２２１に入力する。クロスポートスイッチ２２１では、画像信号が表示順（時間軸方向の表示順）に並べ換えられる。すなわち、画像信号は、Ｈ，Ｃ，Ｆ，Ｉ，Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ及びＥの表示順序に並べ換えられる。並べ換えられ画像信号は、乗算器２２２に入力する。

乗算器２２２の入力側には、フリップフロップ２２３が設けられている。フリップフロップ２２３には、システム制御部１３１（図７参照）から送られてきた係数データが記憶されている。すなわち、フリッカー検出部１３７（図７参照）で検出されたフリッカー情報に基づく係数データが、フリップフロップ２２３に設定されている。図９の例では、両端のフリップフロップＦＦ１及びＦＦ９における係数が０．２５、中央のフリップフロップＦＦ５における係数が０．５、それ以外のフリップフロップにおける係数が０となっている。このように係数を設定することにより、各ウォブリングブロックにおける３０Ｈｚのフリッカー成分を抑圧することができる。

乗算器２２２では、クロスポートスイッチ２２１から出力された画像データと、フリップフロップ２２３に設定されている係数データとの乗算を行う。乗算器２２２によって得られた値は、加算器２２４によって加算される。

加算器から出力された値は入力画像位相がＡ画素のフィルター出力であり、フリッカーが抑圧されたＡ画素位相の画像データとして出力される。この出力値はウォブリング信号処理部１３９（図７参照）に含まれるフレームメモリ部に、対応するウォブリングブロックのＡ画素位置画像データとして記憶される。

次に、クロスポートスイッチ２２１で、画像信号が１つ（１表示画面時間の位相分）シフトしたＣ，Ｆ，Ｉ，Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈの表示順（時間軸方向の表示順）に並ぶように、位相信号がシステム制御部１３１（図７参照）から与えられる。係数データ設定用フリップフロップに設定された係数は前記の状態と同様の状態で、乗算器２２２において１つシフトした画像データと係数データとの乗算を行う。乗算器２２２によって得られた値は、加算器２２４によって加算される。加算器２２４によって得られた値はウォブリング信号処理部１３９（図７参照）に含まれるフレームメモリ部に、対応するウォブリングブロックのＤ画素位置画像データとして記憶される。

以降、同様にクロスポートスイッチ２２１で画像信号が１つずつシフトするように位相信号をシステム制御部１３１（図７参照）から与えながら、加算器２２４によって得られた値はウォブリング信号処理部１３９（図７参照）に含まれるフレームメモリ部に、対応するウォブリングブロックの対応する画素位置画像データとして記憶される。画像信号の位相が一巡するまで行い（画像信号が、Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ，Ｉ，Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂの表示順に並ぶようになるまで）、ウォブリング信号処理部１３９（図７参照）に含まれるフレームメモリ部に、対応するウォブリングブロックの全ての画素位置画像データが記憶される。

その結果、加算器２２４からは、３０Ｈｚのフリッカー成分が抑圧された画像信号が出力される。加算器２２４から出力された画像信号（表示順Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの画像信号）は、ウォブリング信号処理部１３９（図７参照）に送られる。

上記のようにして、ある１つのウォブリングブロックに含まれるフリッカー成分の抑圧処理が終了すると、その次のウォブリングブロックについて上記と同様の処理が行われる。以後、同様にして、１画面分の各ウォブリングブロックについて、上記と同様のフリッカー成分抑圧処理が行われる。

以上のようにして、各ウォブリングブロックにおいてフリッカー周波数成分（本例では、３０Ｈｚ）が抑圧された画像信号が得られる。

以上のように、本実施形態では、入力画像信号に基づいて各ウォブリングブロックのフリッカー情報を検出し、検出したフリッカー情報に基づいて各ウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限している。したがって、フリッカー成分の有無やフリッカー成分の大きさ等に応じて、各ウォブリングブロックに対して効果的にフリッカーを抑圧することができる。また、時間軸方向の表示順に並べ換えた画像信号に対して、フリッカー検出処理及びフリッカー抑圧処理を行うので、フリッカーを確実且つ効果的に検出及び抑圧することができる。すなわち、各ウォブリングブロック内の表示順は空間的に連続していないことが多いため、空間フィルターを用いた場合にはフリッカーを効果的に検出及び抑圧することはできないが、本実施形態では、時間軸方向の表示順に並べ換えた画像信号に対してフィルター処理を行うので、フリッカーを確実且つ効果的に検出及び抑圧することができる。

次に、図７のフリッカー検出部１３７で検出されたフリッカー情報を、フリッカー抑圧処理にどのように反映させるかについて、図１０を参照して説明する。なお、以下の処理は、主として、システム制御部１３１（図７参照）によって行われる。

まず、フリッカー検出部１３７で検出されたフリッカー情報に基づいて、フリッカー発生ブロックのマップ作成処理を行う（Ｓ１０）。具体的には、以下のような処理が行われる。

まず、ピーク値検出部２１６（図８参照）で検出された各ウォブリングブロックのピーク値を、空間座標順にフレームメモリに格納する（Ｓ１１）。続いて、２値化処理を行い、ピーク値の高いウォブリングブロックを抽出する（Ｓ１２）。これにより、ピーク値が所定値以上である場合、すなわちフリッカーの周波数成分が所定レベル以上である場合に、フリッカーが生じると判断することができる。続いて、縮小処理を行い、面積の小さな孤立部分を除去する（Ｓ１３）。続いて、ラベリング処理を行い、フリッカー発生部の空間連続性を求める（Ｓ１４）。さらに、ラベル毎の面積計算処理を行い、フリッカーの発生面積を計算する（Ｓ１５）。

次に、フリッカー抑圧処理（帯域制限処理）の制御方法を決定する（Ｓ２０）。具体的には、以下のような制御方法が考えられる。

第１の制御は、フリッカー抑圧処理をバイパスする制御である（Ｓ２１）。具体的には、ピーク値が所定値よりも小さい場合、すなわちフリッカーの周波数成分が所定レベルよりも低い場合には、フリッカー抑圧処理を行わないようにする。これにより、フリッカー成分が大きいウォブリングブロックに対してのみフリッカー抑圧処理を行うことができるため、必要以上に帯域を制限することを回避することができる。

第２の制御は、画面全体に対して共通のフリッカー抑圧処理を行う制御である（Ｓ２２）。例えば、Ｓ１０のマップ作成処理を行った結果、ラベルの座標位置の情報から画面のほぼ全体にわたってフリッカー発生箇所が分布していて、ピーク値の差が小さいような場合には、画面全体に対して共通のフリッカー抑圧処理を行うことにより、フリッカー抑圧処理を簡単化することができる。

第３の制御は、フリッカー抑圧処理をウォブリングブロック毎に個別に行う制御である（Ｓ２３）。例えば、Ｓ１０のマップ作成処理を行った結果、ラベルの座標位置と面積の情報からフリッカー発生箇所が部分的に分布していて、ピーク値の差が大きいような場合には、必要な箇所に対してのみフリッカー抑圧処理を行うことができるため、無用なフリッカー抑圧処理を行わないですむ。

次に、フリッカー抑圧制御マップを作成する（Ｓ３０）。Ｓ２０の処理において、Ｓ２３の制御を行うように決定した場合には、フリッカー抑圧処理をウォブリングブロック毎に個別に行うことになるため、各ウォブリングブロックに対してフリッカー抑圧制御情報（フィルター係数）を設定する。

以上のような処理を行うことにより、フリッカー発生状況に応じた適切なフリッカー抑圧処理を行うことが可能である。

なお、上述した実施形態において、図８のフリッカー検出部１３７は、入力画像信号（入力映像信号）の種別（例えば、画像の種類）に応じてフリッカー検出特性（フィルター係数）を変えるようにしてもよい。また、フリッカー抑圧部（帯域制限部）１３８も、入力画像信号の種別に応じて帯域制限特性（フィルター係数）を変えるようにしてもよい。このように、入力画像信号の種別に応じてフリッカー検出特性や帯域制限特性を変えることにより、空間的な周波数が高い画像信号及び空間的な周波数が低い画像信号に対して、それぞれ適切なフリッカー検出特性及び帯域制限特性を設定することができる。その結果、フリッカー検出やフリッカー抑圧を適切且つ効果的に行うことができる。

また、上述した実施形態において、フリッカー検出部１３７は、ウォブリングブロックにおける画像光のシフト制御の順序、すなわちウォブリングブロック内における表示順（例えば、図５に示した画素位置Ａ〜Ｉの表示順序）に応じて、フリッカー検出特性（フィルター係数）を変えるようにしてもよい。また、フリッカー抑圧部（帯域制限部）１３８も、ウォブリングブロックにおける画像光のシフト制御の順序（ウォブリングブロック内における表示順）に応じて、帯域制限特性（フィルター係数）を変えるようにしてもよい。ウォブリングを用いた画像表示では、ウォブリングブロック内の表示順を変えると、フリッカー特性も変わる。したがって、ウォブリングブロック内の表示順が変わった場合に、上記のようにフリッカー検出特性や帯域制限特性を変えることで、適切なフリッカー検出特性及び帯域制限特性を設定することができる。

次に、本実施形態におけるフリッカー低減効果のシミュレーション結果について、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１が本実施形態の場合（フリッカー抑圧フィルターを用いた場合）であり、図１２は比較例の場合（フリッカー抑圧フィルターを用いない場合）である。横軸は時間であり、縦軸は各画素位置での明るさ（強度）に対応する値である。なお、シミュレーションでは、図１３に示すように、画素位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ及びＩにそれぞれ、白、白、黒、白、黒、黒、白、黒及び白を表示し、表示順序（時間軸方向の表示順序）は、Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの順序であるとしている。また、画像変調部２０（図１参照）の画素開口率は８０％としている。

比較例（図１２）では、表示画素位置Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｃ，Ｆ及びＩの移動にしたがって、縦軸の値が１００，１００，１００，１００，０，０，０，０及び１００と変化しており、３０Ｈｚのフリッカーが強く現れることがわかる。これに対して、本実施形態（図１１）では、フィルターのフリッカー抑圧効果により、フリッカーが大幅に抑圧されていることがわかる。

以上のように、本実施形態によれば、各ウォブリングブロックに対して的確にフリッカー成分を検出することができるとともに、各ウォブリングブロックに対して効果的にフリッカーを抑圧することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

本発明の実施形態に係る画像生成装置を用いた画像表示装置の基本的な構成を示した図である。 本発明の実施形態に係り、ウォブリング部の具体的な構成の一例を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係り、ウォブリング部の具体的な構成の他の例を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係り、ウォブリング部の具体的な構成のさらに他の例を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係り、ウォブリングによって得られる画素表示位置を示した図である。 本発明の実施形態に係り、ウォブリングによって得られる各種表示パターンについて、表示タイミングを示したタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係り、処理部の構成例を示した機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係り、フリッカー検出部の具体的な構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係り、フリッカー抑圧部（帯域制限部）の具体的な構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係り、フリッカー情報の処理方法を示した図である。 本発明の実施形態に係り、フリッカー低減効果のシミュレーション結果について示した図である。 本発明の実施形態の比較例に係り、フリッカー低減効果のシミュレーション結果について示した図である。 図１１及び図１２のシミュレーションに用いた表示パターンを示した図である。

符号の説明

１０…照明部 １１…光源 １２…カラーホイール
１３…ＰＳ変換素子 １４…インテグレータロッド １５…照明光学系
２０…画像変調部 ３０…ウォブリング部
３１ａ、３１ｂ…偏光旋回液晶セル ３２ａ、３２ｂ…複屈折板
３３ａ、３３ｂ…強誘電性液晶セル ３４ａ、３４ｂ…圧電素子
４０…処理部 ５０…投影光学部 ５１…投影光学系
６０…スクリーン ７０…センサーユニット ７１…反射ミラー
１１１、１１２、１１３…画像入力端子
１２１、１２２…Ａ／Ｄ変換部 １２３…レベル変換部
１２４…入力画像信号同期部 １２５…ＲＧＢ変換処理部
１２６…入力画像解像度検出部 １２７…入力選択部
１３１…システム制御部 １３２…外部信号入力端子
１３３…ウォブリング制御部 １３４…ウォブリング駆動部
１３５…解像度変換部 １３６…画像信号処理部
１３７…フリッカー検出部 １３８…フリッカー抑圧部（帯域制限部）
１３９…ウォブリング信号処理部 １４０…変調素子駆動部
１４１…フリッカー成分検出部
２１１…フリップフロップ ２１２…クロスポートスイッチ
２１３…乗算器 ２１４…フリップフロップ
２１５…加算器 ２１６…ピーク値検出部
２２１…クロスポートスイッチ ２２２…乗算器
２２３…フリップフロップ ２２４…加算器

Claims (15)

1. 入力画像信号に基づいてウォブリングブロックのフリッカー情報を検出するフリッカー検出手段と、
   前記フリッカー情報に基づいてウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限する帯域制限手段と、
   前記帯域制限された画像信号に応じて変調された変調光を生成する画像変調手段と、
   前記変調光のシフト制御を行うウォブリング手段と、
   を備えたことを特徴とする画像生成装置。
2. 前記帯域制限手段は、ウォブリングブロック毎に個別に帯域制限処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
3. 前記帯域制限手段は、各ウォブリングブロックに対して共通の帯域制限処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
4. 前記フリッカー検出手段は、フリッカーの周波数成分が所定レベル以上である場合にフリッカーが生じると判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
5. 前記フリッカー検出手段は、入力画像信号の種別に応じて前記フリッカー検出手段のフリッカー検出特性を変える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
6. 前記フリッカー検出手段は、前記変調光のシフト制御の順序に応じて前記フリッカー検出手段のフリッカー検出特性を変える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
7. 前記帯域制限手段は、入力画像信号の種別に応じて前記帯域制限手段の帯域制限特性を変える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
8. 前記帯域制限手段は、入力画像信号の種別に応じてウォブリング動作のオン・オフを切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
9. 前記帯域制限手段は、フリッカーの周波数成分が所定レベルよりも低い場合には帯域制限を行わない
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
10. 前記帯域制限手段は、前記変調光のシフト制御の順序に応じて前記帯域制限手段の帯域制限特性を変える
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
11. 前記ウォブリング手段は、
    前記画像変調手段から入射した変調光の偏光旋回を制御する液晶セルと、
    前記液晶セルから入射した変調光の偏光方向に応じて前記液晶セルから入射した変調光のシフト制御を行う複屈折板と、
    を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
12. 前記ウォブリング手段は、印加される電圧に応じて前記画像変調手段から入射した変調光のシフト制御を行う強誘電性液晶セルを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
13. 前記ウォブリング手段は、前記画像変調手段自体のシフト制御を行うことで前記変調光のシフト制御を行う圧電素子を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
14. 請求項１に記載の画像生成装置と、
    照明光を前記画像変調手段に供給する照明手段と、
    前記ウォブリング手段からの変調光をスクリーンに投影する投影光学手段と、
    を備えたことを特徴とする画像投影装置。
15. 前記ウォブリング手段からの変調光に含まれるフリッカー成分を検出するフリッカー成分検出手段をさらに備え、
    前記帯域制限手段は、前記フリッカー成分検出手段で検出されたフリッカー成分に基づいてウォブリングブロックの画像信号の帯域を制限する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像投影装置。

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