JP2011174993A - Image display device - Google Patents

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Takumi Aragaki
匠 新垣
Hiroshi Hasegawa
浩 長谷川
Shoji Tominaga
昌二 富永
Takahiko Horiuchi
隆彦 堀内
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Seiko Epson Corp
Chiba University NUC
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Seiko Epson Corp
Chiba University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance sense of resolution while suppressing false color. <P>SOLUTION: The image display device 1 can display an image including a plurality of arrayed pixels on a display screen, wherein the pixel of the image includes a plurality of sub pixels corresponding to color light beams having different wavelength from each other, and at least one sub pixel out of the plurality of sub pixels composing one pixel of the display image displayed on the display screen is displayed at a position different from those of other sub pixels. The image display device 1 includes a size changing part 7 changing the size of the display image such that a number of pixels arranged in a pixel arraying direction is 20 or more within a range where a viewing angle of an observer who observes the display image to the display image is 1°. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device.

従来から、画像表示装置の1つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、設置が容易であることや、大画面の画像を表示可能であること等の特長を有している。従来のプロジェクターとして、例えば特許文献1に開示されている構成のものがある。   Conventionally, a projector is known as one of image display apparatuses. The projector has features such as being easy to install and capable of displaying a large screen image. As a conventional projector, for example, there is one having a configuration disclosed in Patent Document 1.

特許文献1のプロジェクターは、光源、色分離光学系、3つの液晶ライトバルブ、色合成光学系、および投射レンズを備えている。光源から射出された光は、色分離光学系により、赤、緑、青の色光に分離される。3種の色光の各々は、対応する液晶ライトバルブに入射して変調される。変調された3種の色光は、色合成光学系により互いの画素の位置がスクリーン上で一致するように合成される。合成された光が投射レンズによりスクリーンに投射されることにより、カラー画像が表示される。   The projector of Patent Document 1 includes a light source, a color separation optical system, three liquid crystal light valves, a color synthesis optical system, and a projection lens. The light emitted from the light source is separated into red, green, and blue color light by the color separation optical system. Each of the three types of color light enters the corresponding liquid crystal light valve and is modulated. The three kinds of modulated color lights are combined by the color combining optical system so that the positions of the pixels coincide with each other on the screen. The synthesized light is projected onto the screen by the projection lens, so that a color image is displayed.

ところで、プロジェクターには、表示画像の高解像化が期待されている。液晶ライトバルブ等の光変調素子により形成された画像を表示する場合に、表示画像の画素数は、通常は光変調素子の画素数と同じになる。光変調素子を高解像度にすると、表示画像も高解像度になるが、製造コストが著しく増加してしまう。   By the way, the projector is expected to have a high resolution display image. When displaying an image formed by a light modulation element such as a liquid crystal light valve, the number of pixels of the display image is usually the same as the number of pixels of the light modulation element. When the light modulation element has a high resolution, the display image also has a high resolution, but the manufacturing cost increases remarkably.

光変調素子を高解像度にしなくとも高解像度の表示画像が得られる技術として、特許文献2に開示されている技術が挙げられる。特許文献2の画像表示装置では、赤画像、緑画像、青画像のうちの1つ(例えば緑画像)の画素が、他の色画像の画素とずれた位置に表示される。緑画像の画素の輝度が、赤画像や青画像の画素の輝度と独立して認識され、見かけ上の画素数が増えることにより解像感が高められる。   As a technique for obtaining a high-resolution display image without setting the light modulation element to have a high resolution, a technique disclosed in Patent Document 2 can be cited. In the image display device of Patent Document 2, one pixel (for example, a green image) of a red image, a green image, and a blue image is displayed at a position shifted from the pixels of the other color images. The brightness of the pixels of the green image is recognized independently of the brightness of the pixels of the red image and the blue image, and the apparent number of pixels increases, so that the resolution is enhanced.

特開昭61−150487号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-150487 特開2009−116216号公報JP 2009-116216 A

特許文献2の技術によれば、装置コストの高騰を招くことなく表示画像の解像感を高めることができるが、表示画像に偽色(色づき)を生じて画像品質が低下することがある。これは、表示画像のサイズや視聴者からスクリーンまでの距離等の条件によって、画素の位置のずれが画素の色の違いにより認識されるためと考えられる。   According to the technique of Patent Document 2, the resolution of a display image can be improved without causing an increase in device cost, but the display image may be falsely colored (colored) and image quality may be deteriorated. This is presumably because the displacement of the pixel position is recognized by the difference in the color of the pixel depending on conditions such as the size of the display image and the distance from the viewer to the screen.

本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、偽色の発生を抑制しつつ解像感を高めることが可能な画像表示装置を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image display device capable of enhancing the sense of resolution while suppressing generation of false colors.

本発明では、上記の目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の画像表示装置は、配列された複数の画素により構成された画像を表示画面に表示可能であり、前記画像の画素は互いに波長が異なる色光に対応した複数のサブ画素により構成されており、前記表示画面に表示された表示画像の複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちの少なくとも1つのサブ画素が他のサブ画素と異なる位置に表示される、画像表示装置であって、前記表示画像に対する観察者の画角の1°の範囲で前記画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル以上になるように、前記表示画像のサイズを変更するサイズ変更部を備えていることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
The image display device of the present invention can display an image composed of a plurality of arranged pixels on a display screen, and the pixels of the image are composed of a plurality of sub-pixels corresponding to color lights having different wavelengths. An image display device, wherein at least one subpixel of the plurality of subpixels constituting each of the plurality of pixels of the display image displayed on the display screen is displayed at a position different from other subpixels. And a size changing unit that changes the size of the display image so that the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels in the range of 1 ° of the angle of view of the observer with respect to the display image is 20 pixels or more. It is characterized by that.

本願発明者は、色を区別可能な解像度が、輝度を区別可能な解像度と異なることに着目し、官能評価実験を行って人間の視覚特性について調査した。その詳細については後に説明するが、調査結果から画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル以上であれば、輝度の区別は可能であるものの色の区別ができなくなることという知見を得た。以下の説明で、画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数を表示解像度(単位はピクセル/°)と称すことがある。   The inventor of the present application paid attention to the fact that the resolution capable of distinguishing colors is different from the resolution capable of distinguishing luminances, and conducted a sensory evaluation experiment to investigate human visual characteristics. Although details will be described later, if the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction is 20 pixels or more in the range of the angle of view of 1 ° from the investigation result, it is possible to distinguish the luminance, although it is possible to distinguish the luminance. I got the knowledge. In the following description, the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction in the range of 1 ° of the angle of view may be referred to as display resolution (unit: pixels / °).

本発明の画像表示装置によれば、表示解像度が上記の条件を満たすようにサイズ変更部が表示画像のサイズを変更するので、表示画像において位置がずれているサブ画素の各々の輝度が認識され、かつ表示画像のサブ画素の位置ずれによる色のずれが認識されなくなる。このようにして、偽色の発生を抑制しつつ解像感を高めることができる。   According to the image display device of the present invention, since the size changing unit changes the size of the display image so that the display resolution satisfies the above condition, the luminance of each sub-pixel whose position is shifted in the display image is recognized. In addition, the color shift due to the position shift of the sub-pixel of the display image is not recognized. In this way, it is possible to improve the resolution while suppressing the occurrence of false colors.

本発明に係る画像表示装置は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。   The image display apparatus according to the present invention can take the following aspects as typical aspects.

前記複数のサブ画素の各々に対応する色光を射出する照明系と、前記照明系から射出された複数の色光の各々を変調する光変調素子を含んだ複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子により変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された色光が示す画像に対する表示画像の倍率を変更するズームレンズ機構を含み該表示画像を前記表示画面に投射する投射光学系と、を備え、前記サイズ変更部は、前記観察者と前記表示画面との間の視距離、前記投射光学系の投射距離、および前記表示画像の画素数に基づいて前記倍率を求め、該倍率に基づいて前記ズームレンズ機構を制御するとよい。   An illumination system that emits color light corresponding to each of the plurality of sub-pixels; a plurality of light modulation elements that include light modulation elements that modulate each of the plurality of color lights emitted from the illumination system; and the plurality of lights A color synthesizing optical system for synthesizing the color light modulated by the modulation element; and a zoom lens mechanism for changing the magnification of the display image with respect to the image represented by the color light synthesized by the color synthesizing optical system. A projection optical system for projecting, and the size changing unit is configured to calculate the magnification based on a viewing distance between the observer and the display screen, a projection distance of the projection optical system, and a number of pixels of the display image. And the zoom lens mechanism may be controlled based on the magnification.

このようにすれば、照明系から射出された複数の色光が、色光ごとに複数の光変調素子により変調された後に色合成光学系により合成され、合成された色光が投射光学系により投射されて表示画像が表示される。サイズ変更部が、視距離、投射距離、および表示画像の画素数に基づいて倍率を求め、倍率に基づいてズームレンズ機構を制御するので、表示画像のサイズを上記の条件を満たすように高精度に制御することができる。   In this way, a plurality of color lights emitted from the illumination system are modulated by the plurality of light modulation elements for each color light and then synthesized by the color synthesis optical system, and the synthesized color light is projected by the projection optical system. A display image is displayed. The size changing unit calculates the magnification based on the viewing distance, the projection distance, and the number of pixels of the display image, and controls the zoom lens mechanism based on the magnification, so the display image size satisfies the above conditions with high accuracy. Can be controlled.

前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちで最も人間の視感度が高い色光に対応するサブ画素が、他のサブ画素とずれた位置に表示されるとよい。
このようにすれば、視感度が高い色光に対応するサブ画素の輝度が視認されやすくなり、表示画像の解像度を効果的に高めることができる。
The sub-pixel corresponding to the color light having the highest human visibility among the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels may be displayed at a position shifted from the other sub-pixels.
In this way, the luminance of the sub-pixel corresponding to the color light with high visibility can be easily seen, and the resolution of the display image can be effectively increased.

前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の少なくとも1つが、他の画素を構成するサブ画素間に配置されるとよい。
このようにすれば、画素間の隙間を減らすことができ、表示画像の解像度を効果的に高めることができる。
At least one of the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels may be arranged between sub-pixels constituting another pixel.
In this way, gaps between pixels can be reduced, and the resolution of the display image can be effectively increased.

前記サイズ変更部は、前記視距離および前記投射距離を検出し、この検出結果に基づいて前記倍率を求めてもよい。   The size changing unit may detect the viewing distance and the projection distance, and obtain the magnification based on the detection result.

このようにすれば、検出された視距離および投射距離を用いて倍率を求めるので、視距離や投射距離の変化に応じて、表示画像のサイズを自動的に制御することができる。   In this way, since the magnification is obtained using the detected viewing distance and projection distance, the size of the display image can be automatically controlled according to changes in the viewing distance and the projection distance.

前記サイズ変更部は、使用者から入力された前記視距離を示すデータおよび前記投射距離を示すデータに基づいて前記倍率を求めてもよい。   The size changing unit may obtain the magnification based on data indicating the viewing distance and data indicating the projection distance input from a user.

このようにすれば、視距離を示すデータの入力値、および投射距離を示すデータの入力値に基づいて倍率を求めるので、視距離や投射距離を検出するセンサーを設ける必要性が低くなり、画像表示装置の構成をシンプルにすることができる。   In this way, since the magnification is obtained based on the input value of the data indicating the viewing distance and the input value of the data indicating the projection distance, the necessity of providing a sensor for detecting the viewing distance and the projection distance is reduced. The configuration of the display device can be simplified.

(a)は画素ずらしによる画像表示方法の概念図、(b)は表示画面での画素配列の一例を示す図である。(A) is a conceptual diagram of the image display method by pixel shift, (b) is a figure which shows an example of the pixel arrangement | sequence on a display screen. 第1実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the projector of 1st Embodiment. (a)、(b)は画素ずれを生じさせる構成例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structural example which produces a pixel shift | offset | difference. プロジェクター、表示画面および観察者の視点の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a projector, a display screen, and an observer's viewpoint. 画像を表示するときのプロジェクターの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of a projector when displaying an image. 視距離に対する解像感の主観評価指標値の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the subjective evaluation index value of the feeling of resolution with respect to viewing distance. 第2実施形態におけるサイズ変更部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the size change part in 2nd Embodiment. 使用環境と関連付けられた視距離の例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of the viewing distance linked | related with the use environment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

[第1実施形態]
図1(a)は画素ずらしによる画像表示方法の概念図、(b)は表示画面での画素配列の一例を示す図である。
図1(a)に示すようにプロジェクター1は、色光L1〜L3をスクリーン等の表示画面Sに投射する。色光L1〜L3は、互いに波長が異なっており、互いに独立して変調されている。例えば、色光L1が赤の色光であり、色光L2が緑の色光、色光L3が青の色光である。プロジェクター1から射出された後の色光ごとの光路に着目すると、本実施形態では色光L1の光路が色光L3の光路と略一致しており、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれている。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a conceptual diagram of an image display method using pixel shifting, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a pixel arrangement on a display screen.
As shown in FIG. 1A, the projector 1 projects the color lights L1 to L3 on a display screen S such as a screen. The colored lights L1 to L3 have different wavelengths and are modulated independently of each other. For example, the color light L1 is red color light, the color light L2 is green color light, and the color light L3 is blue color light. When attention is paid to the optical path for each color light emitted from the projector 1, in the present embodiment, the optical path of the color light L1 is substantially coincident with the optical path of the color light L3, and the optical path of the color light L2 is shifted from the optical paths of the color lights L1 and L3. Yes.

表示画面Sには、色光L1により第1の色画像B1が表示され、色光L2により第2の色画像B2が、色光L3により第3の色画像B3がそれぞれ表示される。第1〜第3の色画像B1〜B3が合わさって、カラーの表示画像Bが表示される。色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれていることにより、第2の色画像B2は、第1、第3の色画像B1、B3と異なる位置に表示される。   On the display screen S, the first color image B1 is displayed with the color light L1, the second color image B2 is displayed with the color light L2, and the third color image B3 is displayed with the color light L3. The first to third color images B1 to B3 are combined to display a color display image B. Since the optical path of the color light L2 is deviated from the optical paths of the color lights L1 and L3, the second color image B2 is displayed at a position different from the first and third color images B1 and B3.

図1(b)に示すように表示画像Bは、複数の画素Pを含んでいる。複数の画素Pの各々は、赤の色光に対応するサブ画素P1、緑の色光に対応するサブ画素P2、および青の色光に対応するサブ画素P3を含んでいる。サブ画素P1は、色光L1により表示され、サブ画素P2は色光L2により、またサブ画素P3は色光L3により、それぞれ表示される。   As shown in FIG. 1B, the display image B includes a plurality of pixels P. Each of the plurality of pixels P includes a sub pixel P1 corresponding to red color light, a sub pixel P2 corresponding to green color light, and a sub pixel P3 corresponding to blue color light. The sub-pixel P1 is displayed with the color light L1, the sub-pixel P2 is displayed with the color light L2, and the sub-pixel P3 is displayed with the color light L3.

同じ画素Pに属するサブ画素P1〜P3の表示画面S上での表示位置に着目すると、本実施形態では、サブ画素P1がサブ画素P3と略同じ位置に表示され、サブ画素P2は、サブ画素P1、P3と異なる位置に表示される。サブ画素P1〜P3は、いずれも二次元的(X方向およびY方向)に配列されている。1つの画素Pが一組のサブ画素P1〜P3により構成されるので、複数の画素Pは二次元的(X方向およびY方向)に配列されていることになる。例えば、X方向が水平走査方向であり、Y方向が垂直走査方向である。   Focusing on the display positions on the display screen S of the sub-pixels P1 to P3 belonging to the same pixel P, in this embodiment, the sub-pixel P1 is displayed at substantially the same position as the sub-pixel P3. It is displayed at a position different from P1 and P3. The sub-pixels P1 to P3 are all arranged two-dimensionally (X direction and Y direction). Since one pixel P is composed of a set of sub-pixels P1 to P3, the plurality of pixels P are arranged two-dimensionally (X direction and Y direction). For example, the X direction is the horizontal scanning direction, and the Y direction is the vertical scanning direction.

本実施形態では、1つの画素Pに属するサブ画素P2は、この画素Pに属するサブ画素P1、P3の一部と重なっているとともに、この画素Pに隣接する他の画素Pに属するサブ画素P1、P3の一部と重なっている。画素Pの配列方向の各々(X方向またはY方向)におけるサブ画素P2のピッチは、サブ画素P1、P3のピッチと略同じになっている。画素Pの配列方向(X方向またはY方向)において、サブ画素P1、P3に対するサブ画素P2の位置のずれ量は、この方向におけるサブ画素のピッチの略半分になっている。   In the present embodiment, the sub-pixel P2 belonging to one pixel P overlaps a part of the sub-pixels P1 and P3 belonging to this pixel P, and the sub-pixel P1 belonging to another pixel P adjacent to this pixel P. , Overlaps part of P3. The pitch of the sub pixels P2 in each of the arrangement directions of the pixels P (X direction or Y direction) is substantially the same as the pitch of the sub pixels P1 and P3. In the arrangement direction (X direction or Y direction) of the pixels P, the amount of displacement of the position of the sub pixel P2 with respect to the sub pixels P1 and P3 is approximately half the pitch of the sub pixels in this direction.

プロジェクター1により表示された表示画像Bは、サブ画素P2の輝度がサブ画素P1、P3の輝度と別に識別され、3つのサブ画素を1つの画素としたときの画素数よりも高解像度の画像として観察される。   The display image B displayed by the projector 1 is an image having a higher resolution than the number of pixels when the luminance of the sub-pixel P2 is identified separately from the luminance of the sub-pixels P1 and P3 and the three sub-pixels are one pixel. Observed.

赤、緑、青の色光のうちで、最も人間の視感度(人間の錐体細胞の光吸収率)が高い色光は緑の色光である。緑の色光に対応するサブ画素P2の位置が他のサブ画素P1、P3の位置からずれているので、効果的に解像感を高めることができる。また、サブ画素P2が隣の画素Pと重なるようにずれているので、画素Pの間の隙間を観察されにくくなり、特にサブ画素P2の位置のずれ量がサブ画素のピッチの略半分になっているので、解像感を効果的に高めることができる。   Of the red, green, and blue color lights, the color light having the highest human visibility (light absorption rate of human cone cells) is green color light. Since the position of the sub-pixel P2 corresponding to the green color light is shifted from the positions of the other sub-pixels P1 and P3, the resolution can be effectively enhanced. In addition, since the sub-pixel P2 is shifted so as to overlap the adjacent pixel P, it is difficult to observe the gap between the pixels P. In particular, the shift amount of the position of the sub-pixel P2 is approximately half the pitch of the sub-pixel. Therefore, it is possible to effectively enhance the resolution.

詳しくは後述するが、観察者の表示画像Bに対する画角1°の範囲で画素Pの配列方向に並ぶ画素数が20個以上、すなわち表示解像度が20(ピクセル/°)以上になるように、表示画像Bのサイズが制御されている。これにより、サブ画素P1、P3と、サブ画素P2とで色の違いが識別されなくなり、偽色の発生を抑制可能になっている。   As will be described in detail later, the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels P in the range of the angle of view of 1 ° with respect to the display image B of the observer is 20 or more, that is, the display resolution is 20 (pixels / °) or more. The size of the display image B is controlled. Thereby, the difference in color between the sub-pixels P1 and P3 and the sub-pixel P2 is not identified, and the generation of false colors can be suppressed.

次に、プロジェクター1の構成例について説明する。図2は、第1実施形態のプロジェクター1の概略構成を示す模式図である。
図2に示すようにプロジェクター1は、照明系2、色分離光学系3、複数の光変調素子4、色合成光学系5、投射光学系6、およびサイズ変更部7を含んでいる。複数の光変調素子4として、第1の光変調素子4a、第2の光変調素子4b、および第3の光変調素子4cが設けられている。
Next, a configuration example of the projector 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the projector 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the projector 1 includes an illumination system 2, a color separation optical system 3, a plurality of light modulation elements 4, a color synthesis optical system 5, a projection optical system 6, and a size changing unit 7. As the plurality of light modulation elements 4, a first light modulation element 4a, a second light modulation element 4b, and a third light modulation element 4c are provided.

プロジェクター1は、概略すると以下のように動作する。照明系2から射出された光Lは、色分離光学系3により複数の色光L1〜L3に分離される。色分離光学系3により分離された複数の色光L1〜L3は、色光ごとに異なる光変調素子4に入射し、色光ごとに光変調素子4により変調される。光変調素子4により変調された複数の色光L1〜L3は、色合成光学系5に入射して進行方向が揃えられる。色合成光学系5から射出された色光L1〜L3は、投射光学系6により表示画面Sに投射される。投射光学系6は、サイズ変更部7により指定されたズームの倍率で表示画像Bを拡大または縮小可能なズームレンズ機構61を含んでいる。サイズ変更部7は、偽色の発生を抑制すべくズームレンズ機構61のズームの倍率を制御する。   The projector 1 generally operates as follows. The light L emitted from the illumination system 2 is separated into a plurality of color lights L1 to L3 by the color separation optical system 3. The plurality of color lights L1 to L3 separated by the color separation optical system 3 are incident on different light modulation elements 4 for each color light, and are modulated by the light modulation elements 4 for each color light. The plurality of color lights L <b> 1 to L <b> 3 modulated by the light modulation element 4 are incident on the color synthesizing optical system 5 and their traveling directions are aligned. The color lights L <b> 1 to L <b> 3 emitted from the color synthesis optical system 5 are projected onto the display screen S by the projection optical system 6. The projection optical system 6 includes a zoom lens mechanism 61 that can enlarge or reduce the display image B at the zoom magnification specified by the size changing unit 7. The size changing unit 7 controls the zoom magnification of the zoom lens mechanism 61 so as to suppress the occurrence of false colors.

次に、プロジェクター1の構成要素について詳しく説明する。
照明系2は、光源21、第1のレンズアレイ22、第2のレンズアレイ23、偏光変換素子24、および重畳レンズ25を有している。照明系2を構成する構成要素は、光源21の光軸20に沿って配列されている。
Next, components of the projector 1 will be described in detail.
The illumination system 2 includes a light source 21, a first lens array 22, a second lens array 23, a polarization conversion element 24, and a superimposing lens 25. The components constituting the illumination system 2 are arranged along the optical axis 20 of the light source 21.

光源21は、光源ランプ211および放物面リフレクター212を有している。光源ランプ211から放射された光Lは、放物面リフレクター212によって一方向に反射されて略平行な光線束となる。光源ランプ211は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。また、放物面リフレクター212の代わりに楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成してもよい。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから射出された光を平行化する平行化レンズが用いられることがある。   The light source 21 has a light source lamp 211 and a parabolic reflector 212. The light L emitted from the light source lamp 211 is reflected in one direction by the parabolic reflector 212 and becomes a substantially parallel light bundle. The light source lamp 211 is configured by, for example, a metal halide lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like. Further, instead of the parabolic reflector 212, the reflector may be configured by an elliptical reflector, a spherical reflector, or the like. Depending on the shape of the reflector, a collimating lens that collimates the light emitted from the reflector may be used.

第1のレンズアレイ22は、光源21の光軸20に略直交する面に配列された複数のレンズ要素221を有している。第2のレンズアレイ23は、レンズ要素221と同様に複数のレンズ要素231を有している。レンズ要素221、231は、例えばマトリックス状に配列されており、光軸20に直交する平面での平面形状が、光変調素子4の被照明領域と相似形状(ここでは、略矩形)になっている。被照明領域は、光変調素子4において複数の変調要素が配列された領域の全体を含む領域である。   The first lens array 22 has a plurality of lens elements 221 arranged on a surface substantially orthogonal to the optical axis 20 of the light source 21. Similar to the lens element 221, the second lens array 23 has a plurality of lens elements 231. The lens elements 221 and 231 are arranged in a matrix, for example, and the planar shape on a plane orthogonal to the optical axis 20 is similar to the illuminated area of the light modulation element 4 (here, substantially rectangular). Yes. The illuminated area is an area including the entire area where a plurality of modulation elements are arranged in the light modulation element 4.

偏光変換素子24は、複数の偏光変換ユニット241を有している。偏光変換ユニット241は、その詳細な構造を図示しないが、偏光ビームスプリッター膜(以下、PBS膜という)、1/2位相板および反射ミラーを有している。   The polarization conversion element 24 has a plurality of polarization conversion units 241. Although the detailed structure of the polarization conversion unit 241 is not shown, the polarization conversion unit 241 includes a polarization beam splitter film (hereinafter referred to as a PBS film), a ½ phase plate, and a reflection mirror.

レンズ要素221は、レンズ要素231と1対1で対応している。レンズ要素231は、偏光変換ユニット241と1対1で対応している。互いに対応関係にあるレンズ要素221、231および偏光変換ユニット241は、光軸20と略平行な軸に沿って並んでいる。   The lens element 221 has a one-to-one correspondence with the lens element 231. The lens element 231 has a one-to-one correspondence with the polarization conversion unit 241. The lens elements 221 and 231 and the polarization conversion unit 241 that correspond to each other are arranged along an axis substantially parallel to the optical axis 20.

光源21から射出された光Lは、第1のレンズアレイ22の複数のレンズ要素221に空間的に分かれて入射し、レンズ要素221に入射した分割光線束ごとに集光される。レンズ要素221により集光された分割光線束は、このレンズ要素221と対応するレンズ要素231に結像する。すなわち、第2のレンズアレイ23の複数のレンズ要素231の各々に二次光源像が形成される。レンズ要素231に形成された二次光源像からの光は、このレンズ要素231に対応する偏光変換ユニット241に入射する。   The light L emitted from the light source 21 is spatially divided and incident on the plurality of lens elements 221 of the first lens array 22, and is collected for each divided light bundle incident on the lens element 221. The split beam bundle collected by the lens element 221 forms an image on the lens element 231 corresponding to the lens element 221. That is, a secondary light source image is formed on each of the plurality of lens elements 231 of the second lens array 23. Light from the secondary light source image formed on the lens element 231 enters the polarization conversion unit 241 corresponding to the lens element 231.

偏光変換ユニット241に入射した光は、PBS膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離された一方の偏光は、反射ミラーで反射した後に1/2位相板を通り、他方の偏光と偏光状態が揃えられる。複数の偏光変換ユニット241の各々から射出された光(分割光線束)は、重畳レンズ25に入射して屈折し、光変調素子4の被照明領域に重畳される。複数の分割光線束の各々が被照明領域の略全域を照明することにより、複数の分割光線束の照度分布が平均化され、被照明領域での照度が均一化される。   The light incident on the polarization conversion unit 241 is separated into P-polarized light and S-polarized light with respect to the PBS film. One separated polarized light passes through the half phase plate after being reflected by the reflection mirror, and the polarization state of the other polarized light is aligned. The light (divided beam bundle) emitted from each of the plurality of polarization conversion units 241 enters the superimposing lens 25 and is refracted, and is superimposed on the illuminated region of the light modulation element 4. Each of the plurality of divided beam bundles illuminates substantially the entire illuminated area, whereby the illuminance distribution of the plurality of divided beam bundles is averaged, and the illuminance in the illuminated area is made uniform.

色分離光学系3は、ダイクロイックミラー31、32、ミラー33〜35、フィールドレンズ36a〜36c、リレーレンズ37、38を含んでいる。ダイクロイックミラー31、32は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー31、32は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー31は、緑の色光L2と青の色光L3とを反射させ、赤の色光L1を透過させる。ダイクロイックミラー32は、緑の色光L2を反射させ、青の色光L3を透過させる。   The color separation optical system 3 includes dichroic mirrors 31 and 32, mirrors 33 to 35, field lenses 36a to 36c, and relay lenses 37 and 38. The dichroic mirrors 31 and 32 are formed by, for example, laminating a dielectric multilayer film on the glass surface. The dichroic mirrors 31 and 32 have a characteristic of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength band and transmitting color light in other wavelength bands. Here, the dichroic mirror 31 reflects the green color light L2 and the blue color light L3, and transmits the red color light L1. The dichroic mirror 32 reflects the green color light L2 and transmits the blue color light L3.

照明系2から射出された光Lは、ダイクロイックミラー31に入射する。光Lのうちの赤の色光L1は、ダイクロイックミラー31を通ってミラー33に入射し、ミラー33で反射してフィールドレンズ36aに入射する。赤の色光L1は、フィールドレンズ36aにより平行化された後に、第1の光変調素子4aに入射する。
光Lのうちの緑の色光L2と青の色光L3は、ダイクロイックミラー31で反射して、ダイクロイックミラー32に入射する。緑の色光L2は、ダイクロイックミラー32で反射してフィールドレンズ36bに入射する。緑の色光L2は、フィールドレンズ36bにより平行化された後に、第2の光変調素子4bに入射する。
ダイクロイックミラー32を通った青の色光L3は、リレーレンズ37を通りミラー34で反射した後、リレーレンズ38を通りミラー35で反射してフィールドレンズ36cに入射する。青の色光L3は、フィールドレンズ36cにより平行化された後に、第3の光変調素子4cに入射する。
The light L emitted from the illumination system 2 enters the dichroic mirror 31. The red color light L1 of the light L enters the mirror 33 through the dichroic mirror 31, is reflected by the mirror 33, and enters the field lens 36a. The red color light L1 is collimated by the field lens 36a and then enters the first light modulation element 4a.
Of the light L, the green color light L2 and the blue color light L3 are reflected by the dichroic mirror 31 and enter the dichroic mirror 32. The green color light L2 is reflected by the dichroic mirror 32 and enters the field lens 36b. The green color light L2 is collimated by the field lens 36b and then enters the second light modulation element 4b.
The blue color light L3 that has passed through the dichroic mirror 32 passes through the relay lens 37, is reflected by the mirror 34, passes through the relay lens 38, is reflected by the mirror 35, and enters the field lens 36c. The blue color light L3 is collimated by the field lens 36c and then enters the third light modulation element 4c.

光変調素子4は、複数の変調要素が配列された空間光変調素子により構成される。複数の変調要素は、互いに独立して入射光をスイッチングすることが可能なものである。空間光変調素子としては、例えば透過型の液晶ライトバルブや、反射型の液晶ライトバルブ、変調要素としてのMEMSミラーが配列されたデジタルミラーデバイス(以下、DMDという)等が挙げられる。本実施形態の光変調素子4は、複数の変調要素が二次元的に配列された透過型の液晶ライトバルブにより構成されている。   The light modulation element 4 is constituted by a spatial light modulation element in which a plurality of modulation elements are arranged. The plurality of modulation elements are capable of switching incident light independently of each other. Examples of the spatial light modulator include a transmissive liquid crystal light valve, a reflective liquid crystal light valve, and a digital mirror device (hereinafter referred to as DMD) in which MEMS mirrors as modulation elements are arranged. The light modulation element 4 of the present embodiment is configured by a transmissive liquid crystal light valve in which a plurality of modulation elements are two-dimensionally arranged.

光変調素子4は、表示すべき画像のデータを含んだ画像信号を供給するPC等の信号源(図示略)と電気的に接続されている。光変調素子4は、供給された画像信号に基づいて、入射光を変調要素ごとに変調して画像を形成する。第1の光変調素子4aは、赤色画像を形成し、第2の光変調素子4bは緑色画像を、第3の光変調素子4cは青色画像を、それぞれ形成する。   The light modulation element 4 is electrically connected to a signal source (not shown) such as a PC that supplies an image signal including image data to be displayed. The light modulation element 4 modulates incident light for each modulation element based on the supplied image signal to form an image. The first light modulation element 4a forms a red image, the second light modulation element 4b forms a green image, and the third light modulation element 4c forms a blue image.

画素ずらしの対象となる緑の色光L2を変調する第2の光変調素子4bには、レンダリング処理等により補正された補正画像データが供給される。補正画像データを生成するには、例えば、サブ画素の位置が揃っている場合の緑画像のデータを用いて、ずれた位置ごとのサブ画素の階調値を補間法等により求める。   The corrected image data corrected by the rendering processing or the like is supplied to the second light modulation element 4b that modulates the green color light L2 that is the pixel shift target. In order to generate the corrected image data, for example, using the green image data when the positions of the sub-pixels are aligned, the gradation value of the sub-pixel for each shifted position is obtained by an interpolation method or the like.

色合成光学系5は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤の色光L1が反射し緑の色光L2が透過するミラー面と、青の色光L3が反射し緑の色光L2が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。   The color synthesis optical system 5 is constituted by a dichroic prism or the like. The dichroic prism has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other. The surface to be bonded in the triangular prism becomes the inner surface of the dichroic prism. On the inner surface of the dichroic prism, a mirror surface that reflects the red color light L1 and transmits the green color light L2 and a mirror surface that reflects the blue color light L3 and transmits the green color light L2 are formed orthogonal to each other. .

ダイクロイックプリズムに入射した緑の色光L2は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤の色光L1および青の色光L3は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑の色光L2の射出方向と略同じ方向に射出される。このようにして3種の色光の光線束が重ね合わされて合成される。   The green color light L2 incident on the dichroic prism is emitted as it is through the mirror surface. The red color light L1 and the blue color light L3 incident on the dichroic prism are selectively reflected or transmitted by the mirror surface and are emitted in substantially the same direction as the emission direction of the green color light L2. In this way, the light bundles of the three kinds of color light are superimposed and synthesized.

本実施形態では、表示画面S上にて、緑の色光L2が示すサブ画素P2の位置が、赤の色光L1が示すサブ画素P1の位置および青の色光L2が示すサブ画素P3の位置からずれるように、ダイクロイックプリズムに対する第1〜第3の光変調素子4a〜4cの相対位置が調整されている。   In the present embodiment, on the display screen S, the position of the sub pixel P2 indicated by the green color light L2 deviates from the position of the sub pixel P1 indicated by the red color light L1 and the position of the sub pixel P3 indicated by the blue color light L2. As described above, the relative positions of the first to third light modulation elements 4a to 4c with respect to the dichroic prism are adjusted.

図3(a)、(b)は画素ずれを生じさせる構成例を示す図である。
図3(a)に示す第1の構成例では、色合成光学系5に対する第2の光変調素子4bの相対位置を変化させる移動部41が設けられている。移動部41は、第2の光変調素子4bに画像データが供給されるタイミングと同期して制御され、画素ずらしを行うタイミングで第2の光変調素子4bを移動させる。第2の光変調素子4bの位置が変化すると、第2の光変調素子4bから射出される緑の色光L2の光路が変化し、色合成光学系5から射出された段階で、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれるようになる。なお、画素ずれが生じるように、第1〜第3の光変調素子4a〜4cの位置が調整されて固定されていてもよい。
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a configuration example that causes pixel shift.
In the first configuration example shown in FIG. 3A, a moving unit 41 that changes the relative position of the second light modulation element 4 b with respect to the color synthesis optical system 5 is provided. The moving unit 41 is controlled in synchronization with the timing at which the image data is supplied to the second light modulation element 4b, and moves the second light modulation element 4b at the timing of pixel shifting. When the position of the second light modulation element 4b is changed, the optical path of the green color light L2 emitted from the second light modulation element 4b is changed, and when it is emitted from the color synthesis optical system 5, the optical path of the color light L2 is changed. Deviates from the optical paths of the color lights L1 and L3. Note that the positions of the first to third light modulation elements 4a to 4c may be adjusted and fixed so that pixel displacement occurs.

図3(b)に示す第2の構成例では、光学素子42および移動部43が設けられている。光学素子42は、第2の光変調素子4bと色合成光学系5との間の光路に配置されている。光学素子42は、例えば表裏両面が略平行な透明平板により構成される。移動部43は、光学素子42を変位させ、第2の光変調素子4bと色合成光学系5との間の光路(色光L2の主光線の進行方向)が光学素子42の法線方向と角度を変化させる。この角度を変化させると、光学素子42から射出後の色光L2の光路が、光学素子42に入射前の光路から平行にシフトし、色合成光学系5から射出された状態で、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれるようになる。   In the second configuration example shown in FIG. 3B, an optical element 42 and a moving unit 43 are provided. The optical element 42 is disposed in the optical path between the second light modulation element 4 b and the color synthesis optical system 5. The optical element 42 is constituted by, for example, a transparent flat plate whose front and back surfaces are substantially parallel. The moving unit 43 displaces the optical element 42 so that the optical path between the second light modulation element 4b and the color synthesis optical system 5 (the traveling direction of the principal ray of the color light L2) is an angle with the normal direction of the optical element 42. To change. When this angle is changed, the optical path of the color light L2 after being emitted from the optical element 42 is shifted in parallel from the optical path before being incident on the optical element 42 and is emitted from the color synthesis optical system 5, and then the optical path of the color light L2 Deviates from the optical paths of the color lights L1 and L3.

画素ずれを生じさせる構成については、第1、第2の構成例に限定されない。例えば、光変調素子としてDMDを採用する場合には、画素ずらしの対象の色光を反射させる場合と、画素ずらしの対象外の色光を反射させる場合とでMEMSミラーの振幅を異ならせることにより画素ずれを生じさせることができる。   The configuration that causes the pixel shift is not limited to the first and second configuration examples. For example, when a DMD is used as the light modulation element, the pixel shift is caused by differentiating the amplitude of the MEMS mirror when reflecting the color light that is the pixel shift target and when reflecting the color light that is not the pixel shift target. Can be generated.

画素ずらしにおけるサブ画素P1〜P3の位置関係についても、特に限定されない。例えば、3つのサブ画素の位置がいずれも一致しない配置であってもよいし、2つのサブ画素の位置が一致しており、これら2つのサブ画素に対して残りの1つのサブ画素の位置がずれていてもよい。また、サブ画素がずれている方向については、画素の2つの配列方向の一方にずれていてもよいし、一方および他方にずれていてもよい。   The positional relationship between the sub-pixels P1 to P3 in the pixel shift is not particularly limited. For example, the positions of the three subpixels may not be the same, or the positions of the two subpixels may be the same, and the position of the remaining one subpixel with respect to these two subpixels may be It may be shifted. Further, the direction in which the sub-pixels are shifted may be shifted to one of the two arrangement directions of the pixels, or may be shifted to one and the other.

第1〜第3の色光によるサブ画素の位置が揃っている第1の表示モードと、第1〜第3の色光によるサブ画素の位置が互いにずれている第2の表示モードを切替えて、画像を表示することもできる。例えば、1フレームの表示期間を、第1の表示モードによる表示期間と第2の表示モードによる表示期間とに分割することも可能である。   By switching between the first display mode in which the positions of the sub-pixels by the first to third color lights are aligned and the second display mode in which the positions of the sub-pixels by the first to third color lights are shifted from each other, Can also be displayed. For example, a display period of one frame can be divided into a display period in the first display mode and a display period in the second display mode.

図2の説明に戻り、投射光学系6は、ズームレンズ機構61を含んでいる。投射光学系6は、第1〜第3の光変調素子4a〜4cにより形成された画像を、指定されたズームの倍率で拡大または縮小して投射する。ズームレンズ機構61は、例えば1以上のレンズ62、レンズ62を移動させる移動部63を含んでいる。   Returning to the description of FIG. 2, the projection optical system 6 includes a zoom lens mechanism 61. The projection optical system 6 projects the images formed by the first to third light modulation elements 4a to 4c after being enlarged or reduced at a specified zoom magnification. The zoom lens mechanism 61 includes, for example, one or more lenses 62 and a moving unit 63 that moves the lenses 62.

移動部63は、例えばリニアアクチュエータ等により構成され、レンズ62をズームの倍率に応じた距離だけ移動させる。これにより、結像位置を同一面に保ちつつ、投射光学系6の焦点距離を変化させることができる。ズームレンズ機構61としては、複数のレンズが一体として移動する光学補正式のものや、複数のレンズが互いに連携して移動する機械補正式のもの、電子補正式を併用したもの等を採用することができる。   The moving unit 63 is configured by, for example, a linear actuator, and moves the lens 62 by a distance corresponding to the zoom magnification. Thereby, it is possible to change the focal length of the projection optical system 6 while keeping the imaging position on the same plane. As the zoom lens mechanism 61, an optical correction type in which a plurality of lenses move as a unit, a mechanical correction type in which a plurality of lenses move in cooperation with each other, a combination of an electronic correction type, and the like are adopted. Can do.

サイズ変更部7は、視距離センサー71、投射距離センサー72、および演算部73を含んでいる。サイズ変更部7は、概略すると以下のように動作する。視距離センサー71は、表示画面Sと観察者との間の距離である視距離を検出する。投射距離センサー72は、投射距離を検出する。演算部73は、視距離センサー71により検出された視距離、投射距離センサー72により検出された投射距離、表示画像Bの画素数に基づいて、ズームレンズ機構61のズームの倍率を決定する。表示画像Bの画素数は、光変調素子4あたりの変調要素の数により定まり、既知の値である。サイズ変更部7は、決定したズームの倍率となるようにズームレンズ機構61を制御する。   The size changing unit 7 includes a visual distance sensor 71, a projection distance sensor 72, and a calculation unit 73. The size changing unit 7 generally operates as follows. The viewing distance sensor 71 detects a viewing distance that is a distance between the display screen S and the observer. The projection distance sensor 72 detects the projection distance. The computing unit 73 determines the zoom magnification of the zoom lens mechanism 61 based on the viewing distance detected by the viewing distance sensor 71, the projection distance detected by the projection distance sensor 72, and the number of pixels of the display image B. The number of pixels of the display image B is determined by the number of modulation elements per light modulation element 4 and is a known value. The size changing unit 7 controls the zoom lens mechanism 61 so that the determined zoom magnification is obtained.

視距離センサー71は、観察者と表示画面Sとの間の視距離を検出し、検出結果を演算部73に出力する。視距離センサー71の構成について特に限定されない。視距離センサー71としては、例えば下記の第1〜第3の視距離センサーを用いることができる。   The viewing distance sensor 71 detects the viewing distance between the observer and the display screen S, and outputs the detection result to the calculation unit 73. The configuration of the viewing distance sensor 71 is not particularly limited. As the visual distance sensor 71, for example, the following first to third visual distance sensors can be used.

第1の視距離センサーは、発光部、受光部、および演算部により構成される。発光部は、観察者が直接的に操作することにより赤外光等の光を発するものであり、例えばプロジェクター1を操作するためのリモコン等に併設される。受光部は、例えばプロジェクター本体に設けられ、発光部から発せられた光を受けて、この光の強度やこの光が発せられた方向を検出し、検出結果を演算部に出力する。この検出結果に基づいて、視距離センサー71の演算部は、プロジェクター本体と観察者との距離を算出し、プロジェクター本体と表示画面Sとの間の距離(投射距離)を加味して、観察者と表示画面Sとの間の距離(視距離)を算出する。   The first visual distance sensor includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a calculation unit. The light emitting unit emits light such as infrared light when operated directly by an observer, and is provided, for example, on a remote control for operating the projector 1. The light receiving unit is provided in the projector main body, for example, receives light emitted from the light emitting unit, detects the intensity of the light and the direction in which the light is emitted, and outputs the detection result to the calculation unit. Based on the detection result, the calculation unit of the visual distance sensor 71 calculates the distance between the projector main body and the observer, and takes the distance (projection distance) between the projector main body and the display screen S into consideration. And the display screen S is calculated (viewing distance).

第2の視距離センサーは、例えばCCDカメラ等の撮像部および演算部により構成される。撮像部は、プロジェクター本体から離れた位置に設けられて、例えば表示画面Sと観察者とを俯瞰的に撮影する。演算部は、撮像部による撮像画像にパターン認証などの処理を施して、表示画面Sの位置および観察者の位置を検出し、撮像部の設置位置を加味して、上記の視距離を算出する。第1、第2の視距離センサーでは光学的に観察者の位置を検出しているが、超音波や電波等により観察者の位置を検出してもよい。   The second visual distance sensor is configured by an imaging unit such as a CCD camera and a calculation unit, for example. The imaging unit is provided at a position away from the projector main body, and for example, images the display screen S and the observer from a bird's-eye view. The calculation unit performs processing such as pattern authentication on the image captured by the image capturing unit, detects the position of the display screen S and the position of the observer, and calculates the viewing distance in consideration of the installation position of the image capturing unit. . Although the first and second viewing distance sensors optically detect the position of the observer, the position of the observer may be detected by ultrasonic waves or radio waves.

第3の視距離センサーは、表示画面Sに併設される第1の位置検出部、観察者が操作するリモコン等に併設される第2の位置検出部、および演算部により構成される。第1、第2の位置検出部は、例えばGPS等により構成される。演算部は、第1の位置検出部から出力される表示画面Sの位置情報と、第2の位置検出部から出力される観察者の位置情報とに基づいて視距離を検出する。
第1〜第3の視距離センサーの演算部は、演算部73と共通化されていてもよい。
The third viewing distance sensor includes a first position detection unit provided alongside the display screen S, a second position detection unit provided alongside a remote controller operated by an observer, and a calculation unit. The first and second position detection units are configured by GPS or the like, for example. The calculation unit detects the viewing distance based on the position information of the display screen S output from the first position detection unit and the position information of the observer output from the second position detection unit.
The calculation units of the first to third visual distance sensors may be shared with the calculation unit 73.

投射距離センサー72は、例えばCCDカメラ等により表示画像Bを撮像して表示画像Bのピントを判定し、ピントが合っているときの投射光学系6の焦点距離に基づいて、投射距離を検出する。投射距離センサーとしては、表示画面Sに向けて例えば赤外光を射出し、表示画面Sで反射した赤外光を受光するとともにその強度を検出して、検出された強度により投射距離を算出するアクティブ型のものであってもよい。投射光学系に、オートフォーカス機構を含む場合には、オートフォーカス機構の一部または全部を利用して投射距離を検出することができる。   The projection distance sensor 72 captures the display image B by using, for example, a CCD camera, determines the focus of the display image B, and detects the projection distance based on the focal length of the projection optical system 6 when the focus is in focus. . As the projection distance sensor, for example, infrared light is emitted toward the display screen S, the infrared light reflected by the display screen S is received, the intensity is detected, and the projection distance is calculated based on the detected intensity. An active type may be used. When the projection optical system includes an autofocus mechanism, the projection distance can be detected using a part or all of the autofocus mechanism.

上記の第2の例の視距離センサーを採用する場合には、視距離センサーを投射距離センサーとして用いることもできる。また、上記の第3の例の視距離センサーを採用する場合に、プロジェクター本体に第3の位置検出部を設けておき、第1、第3の位置検出部の検出結果を比較することにより投射距離を求めるようにしてもよい。   When the visual distance sensor of the second example is employed, the visual distance sensor can be used as a projection distance sensor. Further, when the visual distance sensor of the third example is employed, a projection is obtained by providing a third position detection unit in the projector body and comparing the detection results of the first and third position detection units. The distance may be obtained.

なお、投射光学系6の光学特性が既知であるので、投射光学系6により投射された光の結像面と投射光学系6との距離は既知である。通常は、ピントが合った状態でプロジェクターが使用されるので、結像面と投射光学系6との間の距離を投射距離として用いることもできる。   In addition, since the optical characteristic of the projection optical system 6 is known, the distance between the imaging surface of the light projected by the projection optical system 6 and the projection optical system 6 is known. Usually, since the projector is used in a focused state, the distance between the imaging surface and the projection optical system 6 can also be used as the projection distance.

次に、プロジェクター1において表示画像のサイズを変更する仕組みについて説明する。図4は、プロジェクター1、表示画面S、および観察者の視点Vの位置関係を示す平面図、図5は画像を表示するときのプロジェクターの処理フローを概略して示す図である。   Next, a mechanism for changing the size of the display image in the projector 1 will be described. FIG. 4 is a plan view showing the positional relationship between the projector 1, the display screen S, and the observer's viewpoint V, and FIG. 5 is a diagram schematically showing the processing flow of the projector when displaying an image.

図4中の符号dは、画素の1つの配列方向(例えばX方向)での表示画像Bのサイズを示し、符号dは視距離を、符号dは投射距離を、符号θは画角をそれぞれ示す。サイズd[m]は、投射光学系6のズームの倍率、および投射距離d[m]より定まる。画角θ[°]は、下記の式(1)で表される。
θ=360/π×arctan(d/2d) ・・・式(1)
X方向に並ぶ画素数がN個(Nは正の整数)であるとすると、X方向で画角1°に含まれる画素数、すなわち表示解像度はN/θ[ピクセル/°]になる。表示解像度は、画素ピッチから求めることもでき、画素ピッチに相当する画角の逆数が、表示解像度になる。
In FIG. 4, a symbol d 0 indicates the size of the display image B in one pixel arrangement direction (for example, the X direction), a symbol d 1 indicates a viewing distance, a symbol d 2 indicates a projection distance, and a symbol θ indicates an image. Each corner is shown. The size d 0 [m] is determined by the zoom magnification of the projection optical system 6 and the projection distance d 2 [m]. The angle of view θ [°] is expressed by the following formula (1).
θ = 360 / π × arctan (d 0 / 2d 1 ) (1)
If the number of pixels arranged in the X direction is N (N is a positive integer), the number of pixels included in the angle of view of 1 ° in the X direction, that is, the display resolution is N / θ [pixel / °]. The display resolution can also be obtained from the pixel pitch, and the reciprocal of the angle of view corresponding to the pixel pitch is the display resolution.

図2に示した演算部73は、表示解像度(N/θ)が、20以上60以下の範囲から選択される固定値または可変値の設定値になる画角θ(以下、最適画角という)を算出する。式(1)に示したように画角θはサイズdの関数であり、サイズdはズームの倍率の関数である。演算部73は、画角θが最適画角となるズームの倍率を算出し、算出したズームの倍率(以下、最適倍率という)になるようにズームレンズ機構61を制御する。 The calculation unit 73 shown in FIG. 2 has an angle of view θ (hereinafter referred to as an optimum angle of view) in which the display resolution (N / θ) is a fixed value or a set value of a variable value selected from a range of 20 to 60. Is calculated. The angle θ as shown in Equation (1) is a function of the size d 0, size d 0 is a function of the magnification of the zoom. The computing unit 73 calculates the zoom magnification at which the angle of view θ is the optimum angle of view, and controls the zoom lens mechanism 61 so that the calculated zoom magnification (hereinafter referred to as the optimum magnification) is obtained.

表示解像度(N/θ)を小さくすると、表示画像Bのサイズdが大きくなる。本実施形態では、表示解像度(N/θ)の設定値を上記の範囲の下限値である20にしており、上記の条件を満たす範囲で表示画像Bのサイズを最大化することができる。 When the display resolution (N / θ) is reduced, the size d 0 of the display image B is increased. In the present embodiment, the set value of the display resolution (N / θ) is set to 20, which is the lower limit value of the above range, and the size of the display image B can be maximized within the range that satisfies the above condition.

図5に示すように、画像を表示するには、視距離センサー71により視距離を測定する(ステップS11)。また、投射距離センサー72により投射距離を測定する(ステップS12)。そして、視距離センサー71の測定結果および投射距離センサー72の測定結果を用いて、演算部73により表示画像Bが投射光学系6のズームの最適倍率を算出する(ステップS13)。そして、演算部73によりズームレンズ機構61を制御して、最適倍率になるように表示画像サイズを拡大または縮小する(ステップS14)。そして、光変調素子4に画像データを供給して画像を形成させる(ステップS15)。形成された画像が、投射光学系6により最適倍率で投射され、最適なサイズの表示画像Bが表示される。   As shown in FIG. 5, in order to display an image, the viewing distance is measured by the viewing distance sensor 71 (step S11). Further, the projection distance is measured by the projection distance sensor 72 (step S12). Then, using the measurement result of the visual distance sensor 71 and the measurement result of the projection distance sensor 72, the display unit B calculates the optimum zoom magnification of the projection optical system 6 by the calculation unit 73 (step S13). Then, the zoom lens mechanism 61 is controlled by the computing unit 73, and the display image size is enlarged or reduced so as to obtain the optimum magnification (step S14). Then, image data is supplied to the light modulation element 4 to form an image (step S15). The formed image is projected at the optimum magnification by the projection optical system 6, and the display image B having the optimum size is displayed.

視距離dに応じて投射光学系6のズームの倍率が調整された状態で画像を表示すると、観察者は、表示画像Bのサブ画素単位での色の区別ができなくなり、画素ずれによる偽色の発生が認識されなくなる。画素の2つの配列方向で画素ピッチが異なる場合には、画素ピッチの小さい方向において上記の条件を満たすことにより、偽色の発生を抑制する効果が得られる。画素ピッチが大きい方向において上記の条件を満たすことにより、偽色の発生を抑制する効果が高められる。 When an image is displayed in a state where the zoom magnification of the projection optical system 6 is adjusted according to the viewing distance d 1 , the observer cannot distinguish colors in units of sub-pixels of the display image B, and false due to pixel shift. Color generation is not recognized. When the pixel pitch is different in the two arrangement directions of the pixels, an effect of suppressing the occurrence of false colors can be obtained by satisfying the above condition in the direction where the pixel pitch is small. By satisfying the above conditions in the direction in which the pixel pitch is large, the effect of suppressing the occurrence of false colors is enhanced.

なお、画像を表示するたびに最適倍率を算出する必要はなく、観察者や他のユーザー等のプロジェクターの使用者の指令により最適倍率を算出するようにしてもよい。また、常に偽色を抑制するように自動的に表示画像のサイズを変更するのではなく、偽色を抑制する表示モードと、使用者の指定するサイズで画像を表示する表示モードとが切替可能になっていてもよい。   Note that it is not necessary to calculate the optimum magnification every time an image is displayed, and the optimum magnification may be calculated according to a command from a user of a projector such as an observer or another user. Also, instead of automatically changing the size of the display image to suppress false colors at all times, you can switch between a display mode that suppresses false colors and a display mode that displays images at a size specified by the user It may be.

以下、表示解像度(N/θ)と画質との関係について調査した結果について説明する。
調査方法としては、被験者に表示画像を鑑賞させてこの表示画像の画質を総合的に評価させる主観評価法を採用し、国際規格のITU−R BT.500に規定されているDSCQS法(二重刺激連続品質尺度法)に準拠させた。主観評価法の国際規格では、被験者として15名以上の非専門家を選定すること、評価対象を正常視力、正常色覚で正しく判断する能力を有する者を選定すること、誤差の少ない安定した評価が可能な者を選択することが定められており、これらの条件を満たすようにした。
Hereinafter, the results of investigation on the relationship between display resolution (N / θ) and image quality will be described.
As a survey method, a subjective evaluation method is adopted in which the subject is allowed to appreciate the display image and the image quality of the display image is comprehensively evaluated. The international standard ITU-R BT. The DSCQS method (double stimulus continuous quality scale method) defined in 500 was used. In the international standard of subjective evaluation method, select 15 or more non-experts as subjects, select a person who has the ability to judge correctly with normal visual acuity and normal color vision, stable evaluation with few errors It is stipulated that the person who can do it is selected, and these conditions are satisfied.

実験方法の概要は、下記の通りである。
表示画面上に、本発明を適用した実施例の画像と、比較例の画像とを並べて表示して1つの評価画像とした。実施例の画像は、画素の配列方向の2方向にて緑のサブ画素をサブ画素のピッチの略半分ずらした画像である。比較例の画像は、画素ずらしを行っていない画像である。実施例では、比較例の画像と同じ元画像のデータに対して、レンダリング処理を施したデータにより、緑のサブ画素の位置と階調値を整合させた画像を表示させた。被験者ごとに複数の評価画像を観察させ、評価画像ごとに実施例の画質および比較例の画質を、1.0(非常に悪い)〜5.0(非常によい)の範囲の評価値として評価させた。
The outline of the experimental method is as follows.
On the display screen, the image of the example to which the present invention is applied and the image of the comparative example are displayed side by side as one evaluation image. The image of the embodiment is an image in which the green sub-pixel is shifted by approximately half the pitch of the sub-pixel in two directions of the pixel arrangement direction. The image of the comparative example is an image that is not subjected to pixel shifting. In the embodiment, an image in which the position of the green sub-pixel and the gradation value are matched is displayed by the data obtained by performing the rendering process on the same original image data as the image of the comparative example. A plurality of evaluation images are observed for each subject, and the image quality of the example and the image quality of the comparative example are evaluated as evaluation values ranging from 1.0 (very bad) to 5.0 (very good) for each evaluation image. I let you.

実施例と比較例とで画像の並びをランダムに変更して、変更前後の評価画像をそれぞれ評価させた。また、評価画像に加えて、同じ画像(例えば画素ずらしを行っていない画像)を2つ並べたダミーの評価画像に対して評価させ、この結果を被験者の評価の安定性や評価誤差の判定に供した。次の評価画像を観察させる前に、グレー画像を観察させる機会を設けて、前の評価画像に対する印象が次の評価画像に対する印象に影響を及ぼさないように留意した。   The arrangement of images was randomly changed between the example and the comparative example, and the evaluation images before and after the change were evaluated. In addition to the evaluation image, a dummy evaluation image in which two identical images (for example, an image without pixel shifting) are arranged is evaluated, and the result is used to determine the evaluation stability and evaluation error of the subject. Provided. Before observing the next evaluation image, an opportunity to observe the gray image was provided so that the impression of the previous evaluation image does not affect the impression of the next evaluation image.

画質は、解像性、鮮鋭性、細線再現性、シャギーの有無、モアレの有無等の要素を含んだ総合的な解像感として評価させた。偽色が観察されると色のにじみ等により画質の評価が低くなると考えられ、偽色の発生の有無が評価結果に反映されると考えられる。被験者ごとに、視距離を異ならせて同様の実験を行った。すなわち、表示画像のサイズを固定しつつ視距離を異ならせることにより、画角1°に含まれる画素数を変化させた。   The image quality was evaluated as an overall sense of resolution including factors such as resolution, sharpness, fine line reproducibility, shaggy, and moire. If a false color is observed, it is considered that the evaluation of the image quality is lowered due to a color blur or the like, and the presence or absence of the occurrence of the false color is considered to be reflected in the evaluation result. The same experiment was conducted with different viewing distances for each subject. That is, the number of pixels included in an angle of view of 1 ° was changed by changing the viewing distance while fixing the size of the display image.

実験条件は、下記のように設定した。
偽色の発生を確認する予備実験を行って、偽色が明確に認識される視距離を避けて、視距離を変化させる範囲を選定した。視距離は、1m、2m、3mの3段階とした。投射距離は3.54mとし、表示画像のサイズは対角75インチとした。表示画像全体の画素数は、1920×1080(フルHD形式)とした。表示画像のうちで、略半分が実施例の画像であり、残りの半分が比較例の画像である。評価画像として、風景画、人物画、静物画の3種類の画像を供した。
The experimental conditions were set as follows.
Preliminary experiments were conducted to confirm the occurrence of false colors, and the range in which the viewing distance was changed was selected while avoiding the viewing distance where the false color was clearly recognized. The viewing distance was set in three stages of 1 m, 2 m, and 3 m. The projection distance was 3.54 m, and the display image size was 75 inches diagonal. The number of pixels of the entire display image was 1920 × 1080 (full HD format). Of the displayed images, approximately half is the image of the example, and the remaining half is the image of the comparative example. Three types of images were used as evaluation images: landscape images, portrait images, and still life images.

実験結果を下記のようにして解析した。
まず、得られた評価値を0〜100(%)に正規化し、実施例の画像と比較例の画像とで正規化した評価値の差分を求めた。被験者ごとの評価値を被験者全体の評価値の平均と比較して、被験者の信頼性を判定した。被験者全体の平均と著しく異なる評価を行っている被験者については、その評価値を異常値として除去した。そして、異常値を除いたデータについて、評価値の平均値と標準偏差を算出した。この平均値を心理評価値とし、また標準偏差から評価値の95%信頼区間を算出した。心理評価値と信頼区間から、有意差を判定した。
The experimental results were analyzed as follows.
First, the obtained evaluation value was normalized to 0 to 100 (%), and the difference between the evaluation values normalized between the image of the example and the image of the comparative example was obtained. The evaluation value for each subject was compared with the average of the evaluation values for the entire subject to determine the reliability of the subject. About the test subject who performed the evaluation remarkably different from the average of the whole test subject, the evaluation value was removed as an abnormal value. And the average value and standard deviation of the evaluation value were calculated about the data except the abnormal value. This average value was used as a psychological evaluation value, and a 95% confidence interval of the evaluation value was calculated from the standard deviation. Significant differences were determined from psychological evaluation values and confidence intervals.

図6は、視距離に対する解像感の主観評価指標値を示すグラフであり、上記の実験、解析の結果に基づくものである。図6のグラフの横軸は、視距離[m]であり、図6に視距離に相当する表示解像度[ピクセル/°]を併記した。縦軸は、比較例に対する実施例の主観評価指標値[%]を示している。主観評価指標値は、画質の低下を正の値として示す相対値であり、主観評価指標値が負でありその絶対値が大きくなるほど、実施例の画質が比較例の画質よりも高く感じられたことを示す。   FIG. 6 is a graph showing the subjective evaluation index value of the sense of resolution with respect to the viewing distance, and is based on the results of the above-described experiment and analysis. The horizontal axis of the graph of FIG. 6 is the viewing distance [m], and the display resolution [pixel / °] corresponding to the viewing distance is also shown in FIG. The vertical axis represents the subjective evaluation index value [%] of the example with respect to the comparative example. The subjective evaluation index value is a relative value indicating a decrease in image quality as a positive value, and the subjective evaluation index value is negative and the absolute value increases, the image quality of the example is felt higher than the image quality of the comparative example. It shows that.

図6に示すように、表示解像度が20以上60以下の範囲で、評価画像1〜3のいずれについても、実施例の画質は比較例の画質よりも優れていると評価されており、この表示解像度の範囲で画素ずらしにより解像感が高められることが分かる。   As shown in FIG. 6, the image quality of the example is evaluated to be superior to the image quality of the comparative example for any of the evaluation images 1 to 3 in the display resolution range of 20 to 60. It can be seen that the resolution is enhanced by shifting the pixels within the resolution range.

表示解像度が高くなるにつれて、主観評価指標値の絶対値は単調に減少して0に漸近している。これは、表示解像度が高くなるにつれて画素サイズが小さくなり、位置をずらしたサブ画素の輝度がサブ画素単位では区別できなくなるためと考えられる。すなわち、画素ずらしによる見かけ上の画素数の増分が減ることにより、実施例と比較例とで解像感が変わらなくなると考えられる。このことから、解像感を効果的に高めるため、また表示画像のサイズを最大化するためには、表示解像度を20にすればよいことが分かる。   As the display resolution increases, the absolute value of the subjective evaluation index value monotonously decreases and gradually approaches zero. This is presumably because the pixel size becomes smaller as the display resolution becomes higher, and the luminance of subpixels whose positions are shifted cannot be distinguished in units of subpixels. That is, it is considered that the resolution is not changed between the example and the comparative example by decreasing the apparent increase in the number of pixels due to pixel shifting. From this, it can be seen that the display resolution should be set to 20 in order to effectively enhance the resolution and to maximize the size of the display image.

ところで、偽色が発生すると偽色がノイズとなり画質が低下すると考えられる。仮に、表示解像度が20以上60以下の範囲で偽色が発生していたとすると、偽色が発生しなくなる表示解像度付近で主観評価指標値が下に凸となり極小値を示すと考えられる。図7のグラフで主観評価指標値の絶対値は、表示解像度の増加とともに単調減少しており、表示解像度が20であるときに最大値になっているので、表示解像度が20で偽色が発生していないと考えられる。また、表示解像度が高くなるほど偽色が発生する可能性が低くなることから、表示解像度が20以上であれば偽色の発生が抑制されると考えられ、予備実験の結果の正当性が確認された。   By the way, when a false color occurs, it is considered that the false color becomes noise and the image quality is lowered. If a false color is generated in a range where the display resolution is 20 or more and 60 or less, it is considered that the subjective evaluation index value protrudes downward near the display resolution where the false color does not occur and shows a minimum value. In the graph of FIG. 7, the absolute value of the subjective evaluation index value monotonously decreases as the display resolution increases, and is the maximum value when the display resolution is 20. Therefore, a false color occurs when the display resolution is 20 It is thought that it is not. In addition, the higher the display resolution, the lower the possibility that false colors will be generated. Therefore, if the display resolution is 20 or higher, the occurrence of false colors is considered to be suppressed, and the validity of the preliminary experiment results has been confirmed. It was.

以上のような構成のプロジェクター1にあっては、表示画像Bのサブ画素P2の輝度がサブ画素P1、P3の輝度と別に識別され、表示画像Bの解像感が高められる。赤、緑、青の色光のうちで最も人間の視感度が高い緑の色光に対応するサブ画素P2の位置が他のサブ画素P1、P3の位置からずれているので、効果的に解像感が高められる。サブ画素P2が隣の画素Pと重なるようにずれており、特にサブ画素P2の位置のずれ量がサブ画素のピッチの略半分になっているので、解像感が効果的に高められる。   In the projector 1 configured as described above, the luminance of the sub-pixel P2 of the display image B is identified separately from the luminance of the sub-pixels P1 and P3, and the resolution of the display image B is enhanced. Since the position of the sub-pixel P2 corresponding to the green color light having the highest human visibility among the red, green, and blue color lights is shifted from the positions of the other sub-pixels P1 and P3, the resolution is effectively improved. Is increased. The sub-pixel P2 is shifted so as to overlap with the adjacent pixel P. In particular, since the shift amount of the position of the sub-pixel P2 is substantially half of the sub-pixel pitch, the sense of resolution is effectively enhanced.

また、画角1°の範囲で画素Pの配列方向に並ぶ画素数、すなわち表示解像度が20以上になるように、表示画像Bのサイズが制御されるので、サブ画素P1、P3とサブ画素P2の色の違いがサブ画素単位では識別されなくなり、偽色の発生が実質的に抑制される。特に、表示解像度が20にしているので、解像感を効果的に高めるとともに表示画像のサイズを最大化することができる。   Further, since the size of the display image B is controlled so that the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels P in the range of the angle of view of 1 °, that is, the display resolution is 20 or more, the subpixels P1 and P3 and the subpixel P2 The difference in color is not identified on a sub-pixel basis, and the occurrence of false colors is substantially suppressed. In particular, since the display resolution is 20, it is possible to effectively enhance the resolution and maximize the size of the display image.

以上のように、光変調素子4の変調要素の数を増やさなくとも偽色の発生を抑制しつつ解像感が得られるので、光変調素子4のコストを下げることが可能になり、低コストでありながら高品質な表示画像が得られるプロジェクター1にすることができる。また、3種の色光の光路を揃えて時分割で画素ずらしによる表示を行う場合と比較して、光路を変化させる機構をシンプルにすることができる。   As described above, since the resolution can be obtained while suppressing the generation of false color without increasing the number of modulation elements of the light modulation element 4, it is possible to reduce the cost of the light modulation element 4 and reduce the cost. However, the projector 1 can obtain a high-quality display image. In addition, the mechanism for changing the optical path can be simplified as compared with the case of performing display by shifting the pixels in a time division manner by aligning the optical paths of the three types of color light.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態のプロジェクターについて説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、サイズ変更部が、使用者から入力された視距離を示すデータおよび投射距離を示すデータに基づいて投射光学系6のズームの倍率を求める点である。
[Second Embodiment]
Next, a projector according to a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that the size changing unit obtains the zoom magnification of the projection optical system 6 based on the data indicating the viewing distance and the data indicating the projection distance input from the user. It is.

図7は第2実施形態におけるサイズ変更部8の構成図、図8は使用環境と関連付けられた視距離の例を示す表である。
図7に示すようにサイズ変更部8は、入力部81、演算部82、および記憶部83を含んでいる。入力部81は、観察者や観察者以外のユーザー等のプロジェクターの使用者から、視距離を示すデータの入力および投射距離を示すデータの入力を受け付ける。視距離を示すデータや投射距離を示すデータは、例えば、実際の視距離や投射距離を示す数値である。本実施形態では、使用者が表示モードを選択して入力する形態で、実質的に、視距離を示すデータおよび投射距離を示すデータが入力された状態になるように、サイズ変更部8が構成されている。
FIG. 7 is a configuration diagram of the size changing unit 8 in the second embodiment, and FIG. 8 is a table showing an example of the viewing distance associated with the use environment.
As shown in FIG. 7, the size changing unit 8 includes an input unit 81, a calculation unit 82, and a storage unit 83. The input unit 81 receives input of data indicating the viewing distance and input of data indicating the projection distance from a user of the projector such as an observer or a user other than the observer. The data indicating the viewing distance and the data indicating the projection distance are numerical values indicating the actual viewing distance and the projection distance, for example. In the present embodiment, the size changing unit 8 is configured so that the user selects and inputs the display mode, and the data indicating the viewing distance and the data indicating the projection distance are substantially input. Has been.

一般にプロジェクターは、使用する用途や使用環境が想定されて設計されており、推奨される投射距離や視距離はカタログ等に記載されている。図8の表1に示すように、使用環境により使用空間サイズの基準値が概ね定まり、使用空間サイズの基準値により視距離の基準値が概ね定まる。見やすい表示画像のサイズは、概ね視距離により定まることが知られており、表示画像のサイズから投射距離の基準値が概ね定まる。   In general, a projector is designed on the assumption of the intended use and usage environment, and recommended projection distances and viewing distances are described in catalogs and the like. As shown in Table 1 of FIG. 8, the reference value of the use space size is generally determined depending on the use environment, and the reference value of the viewing distance is approximately determined by the reference value of the use space size. It is known that the size of a display image that is easy to see is generally determined by the viewing distance, and the reference value of the projection distance is generally determined from the size of the display image.

記憶部83は、例えば不揮発メモリー等により構成され、記憶部83に視距離の基準値および投射距離の基準値が、表示モードと関連付けられて格納されている。記憶部83に記憶されている表示モードを示すデータは、例えば図示略の表示パネルに画像として表示され、使用者はプロジェクターの用途や使用環境に応じて表示モードを選択し、選択した表示モードを入力部81に入力する。演算部82は、使用者の入力結果を受けて、対象となる表示モードに関連付けられた視距離の基準値および投射距離の基準値を記憶部83から読み出す。そして、演算部82は、視距離の基準値および投射距離の基準値を、実際の視距離あるいは投射距離であるとして、第1実施形態と同様にして投射光学系6のズームの倍率を算出する。そして、演算部82は、算出されたズームの倍率となるようにズームレンズ機構61を制御する。これにより、偽色の発生を抑制するように、表示画像Bのサイズが変更される。   The storage unit 83 is configured by, for example, a non-volatile memory, and the storage unit 83 stores the reference value of the viewing distance and the reference value of the projection distance in association with the display mode. The data indicating the display mode stored in the storage unit 83 is displayed as an image on a display panel (not shown), for example, and the user selects a display mode according to the application and usage environment of the projector, and selects the selected display mode. Input to the input unit 81. In response to the input result of the user, the calculation unit 82 reads the reference value of the viewing distance and the reference value of the projection distance associated with the target display mode from the storage unit 83. Then, the calculation unit 82 calculates the zoom magnification of the projection optical system 6 as in the first embodiment, assuming that the reference value of the viewing distance and the reference value of the projection distance are the actual viewing distance or the projection distance. . Then, the calculation unit 82 controls the zoom lens mechanism 61 so that the calculated zoom magnification is obtained. Thereby, the size of the display image B is changed so that generation | occurrence | production of a false color may be suppressed.

第2実施形態のプロジェクターにあっては、第1実施形態と同様の理由により、低コストでありながら、偽色の発生を抑制しつつ解像感が得られる画像を表示可能になっている。また、視距離を測定するセンサーや投射距離を測定するセンサーを省くことが可能になり、シンプルな構成のプロジェクターにすることができる。   In the projector of the second embodiment, for the same reason as in the first embodiment, it is possible to display an image that provides a sense of resolution while suppressing the occurrence of false colors at a low cost. In addition, it is possible to omit a sensor for measuring a visual distance and a sensor for measuring a projection distance, and a projector having a simple configuration can be obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、三板式のプロジェクターを例に説明しているが、単板式のプロジェクターであってもよい。単板式のプロジェクターは、1つの光変調素子により2以上の色光を変調するものである。単板式のプロジェクターとしては、マイクロレンズアレイを通して赤、緑、青の色光を含んだ光を光変調素子に入射させ、マイクロレンズアレイにより3種の色光を変調要素ごとに空間的に振り分けるものが挙げられる。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, a three-plate projector has been described as an example, but a single-plate projector may be used. A single-plate projector modulates two or more color lights with a single light modulation element. As a single-plate projector, there is a projector in which light including red, green, and blue color light is incident on a light modulation element through a microlens array, and three types of color light are spatially distributed for each modulation element by the microlens array. It is done.

上記の実施形態では、観察者が1人である例を用いて説明しているが、観察者が複数である場合に本発明を適用することもできる。例えば、複数の観察者の各々の視距離を検出し、最も視距離が短いすなわち画角1°あたりの画素数が最少の観察者を基準にして、表示画像のサイズを制御するようにしてもよい。また、複数の観察者の視距離の分布に基づいて公知の重み付け評価等を行うことにより、偽色を抑制する効果が複数の観察者で最適化されるように、表示画像のサイズを制御するようにしてもよい。また、プロジェクター1の用途等に応じて、複数の観察者の視点をいずれかの視点で代表させて表示画像のサイズを制御するようにしてもよい。
本発明は、ヘッドマウントディスプレイやビューファインダー、直視型の表示パネル等にも適用可能である。
In the above embodiment, an example in which there is one observer is described, but the present invention can also be applied to a case where there are a plurality of observers. For example, the viewing distance of each of a plurality of observers may be detected, and the size of the display image may be controlled based on the observer having the shortest viewing distance, that is, the smallest number of pixels per 1 ° field of view. Good. In addition, by performing a known weighting evaluation based on the distribution of viewing distances of a plurality of observers, the display image size is controlled so that the effect of suppressing false colors is optimized by the plurality of observers. You may do it. Further, the size of the display image may be controlled by representing the viewpoints of a plurality of observers as one of the viewpoints according to the use of the projector 1 or the like.
The present invention can also be applied to a head-mounted display, a viewfinder, a direct-view display panel, and the like.

1・・・プロジェクター、2・・・照明系、3・・・色分離光学系、
4・・・光変調素子、4a・・・第1の光変調素子、4b・・・第2の光変調素子、
4c・・・第3の光変調素子、5・・・色合成光学系、6・・・投射光学系、
7、8・・・サイズ変更部、20・・・光軸、21・・・光源、
22・・・第1のレンズアレイ、23・・・第2のレンズアレイ、
24・・・偏光変換素子、25・・・重畳レンズ、
31、32・・・ダイクロイックミラー、33〜35・・・ミラー、
36a〜36c・・・フィールドレンズ、37、38・・・リレーレンズ、
41・・・移動部、42・・・光学素子、43・・・移動部、
61・・・ズームレンズ機構、62・・・レンズ、63・・・移動部、
71・・・視距離センサー、72・・・投射距離センサー、73・・・演算部、
81・・・入力部、82・・・演算部、83・・・記憶部、211・・・光源ランプ、
212・・・放物面リフレクター、221、231・・・レンズ要素、
241・・・偏光変換ユニット、B・・・表示画像、B1・・・第1の色画像、
B2・・・第2の色画像、B3・・・第3の色画像、L・・・光、L1・・・赤の色光、L2・・・緑の色光、L3・・・青の色光、P・・・画素、P1〜P3・・・サブ画素、
S・・・表示画面、V・・・視点、d・・・表示画像のサイズ、d・・・視距離、
・・・投射距離
1 ... projector, 2 ... illumination system, 3 ... color separation optical system,
4 ... light modulation element, 4a ... first light modulation element, 4b ... second light modulation element,
4c ... third light modulation element, 5 ... color synthesis optical system, 6 ... projection optical system,
7, 8 ... Size changing unit, 20 ... Optical axis, 21 ... Light source,
22 ... 1st lens array, 23 ... 2nd lens array,
24... Polarization conversion element, 25.
31, 32 ... Dichroic mirror, 33-35 ... Mirror,
36a-36c ... Field lens, 37, 38 ... Relay lens,
41 ... moving part, 42 ... optical element, 43 ... moving part,
61 ... zoom lens mechanism, 62 ... lens, 63 ... moving part,
71 ... Visual distance sensor, 72 ... Projection distance sensor, 73 ... Calculation unit,
81 ... Input unit, 82 ... Calculation unit, 83 ... Storage unit, 211 ... Light source lamp,
212 ... Parabolic reflector, 221, 231 ... Lens element,
241: Polarization conversion unit, B: Display image, B1: First color image,
B2 ... second color image, B3 ... third color image, L ... light, L1 ... red color light, L2 ... green color light, L3 ... blue color light, P ... pixel, P1-P3 ... sub-pixel,
S ··· display screen, V ··· point of view, the size of the d 0 ··· display image, d 1 ··· viewing distance,
d 2 ... Projection distance

Claims (6)

配列された複数の画素により構成された画像を表示画面に表示可能であり、前記画像の画素は互いに波長が異なる色光に対応した複数のサブ画素により構成されており、前記表示画面に表示された表示画像の複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちの少なくとも1つのサブ画素が他のサブ画素と異なる位置に表示される、画像表示装置であって、
前記表示画像に対する観察者の画角の1°の範囲で前記画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル以上になるように、前記表示画像のサイズを変更するサイズ変更部を備えていることを特徴とする画像表示装置。
An image composed of a plurality of arranged pixels can be displayed on a display screen, and the pixels of the image are composed of a plurality of sub-pixels corresponding to colored lights having different wavelengths, and are displayed on the display screen. An image display device, wherein at least one subpixel of the plurality of subpixels constituting each of a plurality of pixels of a display image is displayed at a position different from other subpixels,
A size changing unit that changes the size of the display image so that the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels within a range of 1 ° of the angle of view of the viewer with respect to the display image is 20 pixels or more; A characteristic image display device.
前記複数のサブ画素の各々に対応する色光を射出する照明系と、
前記照明系から射出された複数の色光の各々を変調する光変調素子を含んだ複数の光変調素子と、
前記複数の光変調素子により変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された色光が示す画像に対する表示画像の倍率を変更するズームレンズ機構を含み該表示画像を前記表示画面に投射する投射光学系と、
を備え、
前記サイズ変更部は、前記観察者と前記表示画面との間の視距離、前記投射光学系の投射距離、および前記表示画像の画素数に基づいて前記倍率を求め、該倍率に基づいて前記ズームレンズ機構を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
An illumination system that emits colored light corresponding to each of the plurality of sub-pixels;
A plurality of light modulation elements including a light modulation element that modulates each of the plurality of color lights emitted from the illumination system;
A color synthesis optical system for synthesizing the color lights modulated by the plurality of light modulation elements;
A projection optical system that includes a zoom lens mechanism that changes a magnification of a display image with respect to an image represented by the color light synthesized by the color synthesis optical system, and projects the display image on the display screen;
With
The size changing unit obtains the magnification based on the viewing distance between the observer and the display screen, the projection distance of the projection optical system, and the number of pixels of the display image, and the zoom based on the magnification The image display apparatus according to claim 1, wherein the lens mechanism is controlled.
前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちで最も人間の視感度が高い色光に対応するサブ画素が、他のサブ画素とずれた位置に表示されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。   The sub-pixel corresponding to the color light having the highest human visibility among the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is displayed at a position shifted from the other sub-pixels. The image display device according to claim 1 or 2. 前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の少なくとも1つが、他の画素を構成するサブ画素間に配置されること特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像表示装置。   4. The device according to claim 1, wherein at least one of the plurality of sub-pixels configuring each of the plurality of pixels is disposed between sub-pixels configuring another pixel. 5. Image display device. 前記サイズ変更部は、前記視距離および前記投射距離を検出し、この検出結果に基づいて前記倍率を求めることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の画像表示装置。   5. The image display device according to claim 2, wherein the size changing unit detects the viewing distance and the projection distance, and obtains the magnification based on the detection result. 6. . 前記サイズ変更部は、使用者から入力された前記視距離を示すデータおよび前記投射距離を示すデータに基づいて前記倍率を求めることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の画像表示装置。   5. The size change unit according to claim 2, wherein the size changing unit obtains the magnification based on data indicating the viewing distance and data indicating the projection distance input from a user. 6. The image display device described.
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