JP2016126096A - 画像投影装置および画像投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする際の解像感の低下を抑制することができる。【解決手段】光源３０と、ＤＭＤ５５１を有する画像表示ユニット５０と、照明光学系ユニット４０と、投影光学系ユニット６０と、を備えたプロジェクタ１において、ＤＭＤ５５１を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部１２を備え、ＤＭＤ５５１が、第１状態から第２状態まで、または第２状態から第１状態まで変位する変位期間について、第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、変位期間Ｂでは、投影される画像を遮断する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像投影装置および画像投影システムに関する。

パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて光変調素子が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等に投影する画像投影装置が知られている。光変調素子としては、例えば液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ,Digital Micromirror Device）等が用いられている。

このような画像投影装置において投影画像を高解像度化する場合には、光変調素子の画素密度を上げることが考えられるが、光変調素子の製造コストが増大することとなる。

これに対し、特許文献１には、投影光学系に設けられているレンズを偏芯させて投影面上の画像をシフトさせる（以下、ピクセルシフトという）ことで画像を形成し、投影画像を高解像度化する画像投影装置が開示されている。

また、特許文献２には、ライトバルブと、単色光を時分割して順次照明する時分割照明手段と、各色照明されている時間だけその色画像を形成するようにライトバルブの画像表示情報を制御する制御手段と、ライトバルブの投射画素を別の画素に重ならないようにシフトさせる画素シフト手段とを有し、光変調素子をシフトさせて擬似的に高解像度にする色順次方式の画像投影装置が開示されている。

ところで、画像投影装置から右目用画像と左目用画像とを切り替えて交互に出力するとともに、画像信号に同期したアクティブシャッター方式の３Ｄ（three-dimensional）メガネなどを用いて、右目用画像を右目に、左目用画像を左目に見せることによって、両眼視差を用いて３Ｄ画像を見せるフレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影をする画像投影装置が知られている。

そして、特許文献３には、所与の切替タイミングで、第１映像と第２映像とを切り替えて交互に出力するプロジェクタであって、放電灯と、電力を放電灯に供給する放電灯駆動部と、放電灯駆動部を制御する制御部と、を含み、時間的に隣り合う切替タイミングに挟まれる期間は、第１期間で始まり、第２期間で終わり、制御部は、第１電力と第２電力との相関を表すパターンである相関パターンに基づいて、第１期間では、第１電力を放電灯に供給させるように放電灯駆動部を制御し、第２期間では、第２電力を放電灯に供給させるように放電灯駆動部を制御し、相関パターンは、第２電力が小さくなるほど、第２電力に対する第１電力Ｗ１の比が大きくなるパターンであるプロジェクタが開示されている。

特許文献３の技術は、３Ｄメガネのシャッター切り替え期間を利用して、放電等を制御することでフリッカーの発生を抑制するとともに輝度応答性を高めるものである。

また、近年、画像投影装置とパーソナルコンピュータなどの映像供給装置（情報処理装置）とを接続した画像投影システムにおいて、画像投影装置からスクリーンに投影されている投影画像に対して、ユーザが付属の電子ペンなどのポインティングデバイスを用いて、スクリーン上のポインタ操作や、文字や図形の手書き入力操作などを可能とした画像投影システム（インタラクティブシステム）が知られている。

このインタラクティブシステムでは、例えば、投影画像の間に位置情報を判定するためのパターン画像を含ませて投影させて、ポインティングデバイスでパターン画像中の位置情報を読み取ることで、ポインティングデバイスの操作位置を検出している。例えば、ポイントブランク（Ｐｏｉｎｔｂｌａｎｋ）と呼ばれる技術等が知られている。

このインタラクティブシステムでは、ポインティングデバイスの操作位置を、ポインティングデバイスから、画像投影装置を介して、または直接、映像供給装置へ送信することで映像供給装置での操作に反映させるようにしている。

しかしながら、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影をする画像投影装置において、光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする場合、画素から画素へ移動する期間は、画素が大きくなってしまい、解像感が低下してしまうという問題があった。

また、投影画像の間に位置情報を判定するためのパターン画像を含ませて投影させる画像投影装置においても、３Ｄ投影の場合と同様に、光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする場合、画素から画素へ移動する期間は、画素が大きくなってしまい、解像感が低下してしまうという問題があった。

そこで本発明は、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影をする画像投影装置や、投影画像の間に位置情報を判定するためのパターン画像を含ませて投影させる画像投影装置において、光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする場合でも、解像感の低下を抑制することができる画像投影装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、光を出射する光源と、該光源からの光を用いて画像を形成する光変調素子を有する画像表示部と、前記光源からの光を前記画像表示部に導く照明光学部と、前記画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部と、を備えた画像投影装置において、前記光変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部を備え、前記光変調素子が、前記第１状態から前記第２状態まで変位して、該第２状態から前記第１状態まで戻る変位期間について、前記第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、前記第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、前記変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、前記変位期間Ｂでは、投影される画像を遮断するものである。

本発明によれば、光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする際の解像感の低下を抑制することができる。

画像投影装置を例示する図である。 画像投影システムの機能構成を例示するブロック図である。 画像投影装置の光学エンジンを例示する斜視図である。 照明光学系ユニットを例示する図である。 投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。 画像表示ユニットを例示する斜視図である。 画像表示ユニットを例示する側面図である。 固定ユニットを例示する斜視図である。 固定ユニットを例示する分解斜視図である。 固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。 固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。 トッププレートを例示する底面図である。 可動ユニットを例示する斜視図である。 可動ユニットを例示する分解斜視図である。 可動プレートを例示する斜視図である。 可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。 可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。 ピクセルシフトにて半画素分シフトした画素の表示状態のイメージを示した説明図である。 図１８における１画素の表示状態のイメージを示した説明図である。 ピクセルシフトでの画素の挙動の一例を示すグラフである。 図２０に示したグラフにＤＭＤの１変位周期と、１周期内の変位期間Ａ〜Ｃを付加した説明図である。 右目用画像と左目用画像と３Ｄ画像の説明図である。 フレームシーケンシャル方式において、投影画像と３Ｄメガネのシャッター駆動との関係を示す説明図である。 フレームシーケンシャル方式においてピクセルシフト制御をする際の投影画像、３Ｄメガネのシャッター駆動、およびピクセルシフトの状態の関係を示す説明図である。 第２の実施形態の画像投影システムを示す概略構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図２５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
＜画像投影装置・画像投影システムの構成＞
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。

プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、出射窓３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投影画像を生成し、図１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。

なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。

図２は、実施形態におけるプロジェクタ１と３Ｄメガネ７０の機能構成を例示するブロック図である。なお、プロジェクタ１と３Ｄメガネ７０とをプロジェクタシステム１００（画像投影システム）と呼ぶ。

図２に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、通信部８、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５を有する。

電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。

メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。

操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部７は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部１０に送られる。

通信部８は、例えば、赤外線の送信部であって、３Ｄメガネ制御部１４から送られる制御信号を３Ｄメガネ７０に送信する。

外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器から送信される画像データをシステムコントロール部１０に出力する。

システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部１２、同期制御部１３、３Ｄメガネ制御部１４を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。

画像制御部１１は、外部Ｉ／Ｆ９から入力される画像データに基づいて光学エンジン１５の画像表示ユニット５０に設けられているデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device（以下、単に「ＤＭＤ」という））５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。

また、画像制御部１１は、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影のために右目用画像と左目用画像とを切り替えて交互に生成する。

移動制御部１２は、画像表示ユニット５０において移動可能に設けられている可動ユニット５５を移動させ、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。

同期制御部１３は、カラーホイール４０１、画像制御部１１、移動制御部１２に同期信号を送り、同期（単に同時に限らず、所定の関連性を有することをいう）させて駆動させることにより、時分割で各色の映像を生成する。また、同期制御部１３は、３Ｄメガネ制御部１４にも同期信号を送る。

カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、時分割する色の時分割素子である。また、プロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１が変位して画素が移動する間も、カラーホイール４０１は回転している。この時、同期制御部１３により、移動制御部１２によるＤＭＤ５５１の変位周期と、カラーホイール４０１の回転周期とは、画像のぼやけ等を防ぐため同期制御がされている。

３Ｄメガネ制御部１４は、通信部８から３Ｄメガネ７０に対して赤外線等により同期信号を送信し、移動制御部１２がＤＭＤ５５１を変位させる周期と、３Ｄメガネ７０のシャッター７３の駆動を同期させる。

ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０を冷却する。

光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部１０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。

光源３０は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、システムコントロール部１０により制御され、照明光学系ユニット４０に光を照射する。本実施形態では、光源３０として高圧水銀ランプ（以下、単にランプともいう）を用いている。

照明光学系ユニット４０は、カラーホイール、ライトトンネル、リレーレンズ等を有し、光源３０から照射された光を画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。

画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。ＤＭＤ５５１は、光変調素子の一例であり、システムコントロール部１０の画像制御部１１により制御され、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を変調して投影画像を生成する。

投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。

３Ｄメガネ７０は、アクティブシャッター方式の３Ｄメガネであって、右目用の右グラス７１、左目用の左グラス７２、シャッター７３および制御信号を受信する受信部７４を備えている。３Ｄメガネ７０のシャッター７３は、プロジェクタ１の３Ｄメガネ制御部１４から送信される制御信号に基づいて制御され、右目用画像の時は右グラス７１を開けて左グラス７２が閉じる、左目用画像の時は左グラス７２を開けて右グラス７１が閉じるように、駆動が制御される。

＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。

図３は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図３に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。

光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導く。画像表示ユニット５０は、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。

なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向に画像を投影するような構成であってもよい。

［照明光学系ユニット］
図４は、実施形態における照明光学系ユニット４０を例示する図である。

図４に示されるように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。

カラーホイール４０１は、例えば、周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、ＲＧＢ各色に時分割する。

ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導く。

リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。

シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を生成する。

［投影光学系ユニット］
図５は、実施形態における投影光学系ユニット６０の内部構成を例示する図である。

図５に示されるように、投影光学系ユニット６０は、投影レンズ６０１、折り返しミラー６０２、曲面ミラー６０３がケースの内部に設けられている。

投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成された投影画像を、折り返しミラー６０２に結像させる。折り返しミラー６０２及び曲面ミラー６０３は、結像された投影画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１の外部のスクリーンＳ等に投影する。

［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する斜視図である。また、図７は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する側面図である。

図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。

固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明光学系ユニット４０の下部に固定される。

可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。

結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光をＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。

このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。すなわち、各色の信号データに基づいて光変調を行い、時分割された各色の映像を重畳させることで、１つのカラー画像を生成している。

ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ５５１の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。

（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、実施形態における固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。

図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。

支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。

また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。

トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。

図１０は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。

図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。

各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。

また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。

このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。

また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

図１２は、実施形態におけるトッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。

（可動ユニット）
図１３は、実施形態における可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。

図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。

可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。

図１５は、実施形態における可動プレート５５２を例示する斜視図である。

図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。

コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。

各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流される電流の大きさ及び向きは、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。

本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。

また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。

例えば、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。

また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。

以上で説明したように、本実施形態では、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることで、電磁アクチュエータとして機能させることができる。

なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。

また、可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。

固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。

図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。

図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。

ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。

図１７は、実施形態における可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１７は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。

図１７に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。

また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。

上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１７に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。

本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しい。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。

段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。

また、保持部材５５５は、図１７において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。

可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。

＜画像投影＞
上記したように、本実施形態に係るプロジェクタ１において、投影画像を生成するＤＭＤ５５１は、可動ユニット５５に設けられており、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。

移動制御部１２は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ５５１の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５５の位置を制御する。このとき、画像制御部１１は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。

例えば、移動制御部１２は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ｐ１と位置Ｐ２との間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部１１が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。

このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。

また、本実施形態に係るプロジェクタ１では、移動制御部１２がＤＭＤ５５１を可動ユニット５５と共に回転するように制御することで、投影画像を縮小させることなく回転させることができる。例えばＤＭＤ５５１等の光変調素子が固定されているプロジェクタでは、投影画像を縮小させなければ、投影画像の縦横比を維持しながら回転させることはできない。これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投影画像を縮小させることなく回転させて傾き等の調整を行うことが可能になっている。

以上で説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１が移動可能に構成されることで、投影画像の高解像度化が可能になっている。また、ＤＭＤ５５１を冷却するヒートシンク５５４が、ＤＭＤ５５１と共に可動ユニット５５に搭載されていることで、ＤＭＤ５５１に当接してより効率的に冷却することが可能になり、ＤＭＤ５５１の温度上昇が抑制されている。したがって、プロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因して発生する動作不良や故障といった不具合が低減される。

＜ピクセルシフト制御＞
ここまで説明したプロジェクタ１では、光変調素子であるＤＭＤ５５１の各マイクロミラーの角度によってスクリーンＳに投影される画像は生成される。このため、マイクロミラー１枚１枚の角度を維持したままＤＭＤ５５１を、並進、回転などの変位をさせるということは、スクリーンＳに投影されている画像情報を維持した状態で投影位置を変位させることになる。

このため、例えば、ＤＭＤ５５１を半画素分だけ所定の周期で変位させた場合には、スクリーンＳに投影される画像自体が半画素分所定の周期でシフトすることとなり、結果としてスクリーンＳ上に中間画像が形成され、見かけ上の画素数、画素密度を高めることが可能となる（ピクセルシフト）。すなわち、ＤＭＤ５５１が本来有している画素数以上の画素数をスクリーンＳ上に形成することが可能となり、疑似的にＤＭＤ５５１の画素数以上の高解像な画像をスクリーンＳ上に投影することが可能となる。

なお、ここまで説明したプロジェクタ１が備えるピクセルシフト制御のための機構は、図６〜図１７を参照して説明した上述の例に限られるものではなく、ＤＭＤ５５１を変位させることで投影されている画像情報を維持した状態で投影位置を変位させるものであればよい。また、以下の説明では、半画素分シフトする例について説明するが、シフト量はこれに限られるものではない。

また、ここまで色順次方式の画像投影装置を例に説明したが、投影方式はこれに限られるものではなく、例えば、空間分割方式の画像投影装置であってもよい。

図１８は、ピクセルシフトにて半画素分シフトした画素の表示状態のイメージを示した説明図である。

図１８における実線部は、表示位置をシフトしない状態（シフト前の既定位置）である第１状態の各画素Ｓ１を示しており、各画素のサイズはＸＬ×ＹＬとなっている。また、点線部は、半画素分（ＸＬ／２，ＹＬ／２）シフトされた状態である第２状態の各画素Ｓ２を示している。この第１状態の各画素Ｓ１と第２状態の各画素Ｓ２は、２値間で瞬時に変動するものではないため、移動期間が存在することとなる。

図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、図１８における１画素の表示状態のイメージを示した説明図である。図１９中のグレーで表示される部分が投影状態にあることを示しており、図１９（Ａ）は第１状態の画素Ｓ１が投影されている状態（非移動期間）、図１９（Ｂ）は第２状態の画素Ｓ２が投影されている状態（非移動期間）、図１９（Ｃ）は、第１状態から第２状態および第２状態から第１状態へ変位中の状態を示している（移動期間）。図１９（Ｂ）および（Ｃ）は、中間画像が投影されている状態となる。

すなわち、ＤＭＤ５５１を半画素分だけ所定の周期で動かす場合、第１状態（図１９（Ａ））→移動期間（図１９（Ｃ））→第２状態（図１９（Ｂ））→移動期間（図１９（Ｃ））→第１状態（図１９（Ａ））・・・となる。第１状態から第２状態へ変位して、第２状態から第１状態へ戻るまでをＤＭＤ５５１の１変位周期と呼ぶ。

ピクセルシフトでは、図１９に示したように、半画素分ずらした位置に画素を移動させ、交互に各画素での画像を投影することで擬似的に高解像度にしている。ここで、図１９（Ａ），（Ｂ）に示すピクセルシフトの非移動期間では、それぞれ所望の位置に画素を設けることができるが、図１９（Ｃ）に示す移動期間では、所望の画素間を移動する分、画素が大きくなってしまい、解像力が低下するため解像感が低下してしまう。

図２０は、ピクセルシフトでの画素の挙動の一例を示すグラフである。図２０のグラフの横軸は時間（ｔ）、縦軸はＤＭＤ５５１の移動量（位置）を示している。

画像表示ユニット５０を電磁アクチュエータとして機能させてＤＭＤ５５１を変位させた場合、図２０に示すように、画素が正弦波状に移動する。すなわち、第１状態（ピクセルシフト前）、第２状態（ピクセルシフト後）の状態の前後の期間では、単位時間当たりの画素の移動が少なく（移動速度が遅く、滑らかな動きとなる）、その他の移動途中の状態では、単位時間当たりの画素の移動が大きく（移動速度が速く、動きが速くなる）なっている。

ここで単位時間当たりの画素の移動が大きいということは、画素サイズが大きくなるということであり、このとき、解像感が低下しやすい。一方、単位時間当たりの画素の移動が少ない期間では、画素サイズの大型化は抑制される。

図２１は、図２０に示したグラフにＤＭＤ５５１の１変位周期を示す枠Ｃと、１周期内の変位期間Ａ〜Ｃを付加した説明図である。図２１の点線で示す枠Ｃは、ＤＭＤ５５１が第１状態から第２状態、第２状態から第１状態、へ変位する１変位周期を示している。

図２１の枠Ｃに示されるように、ＤＭＤ５５１の１変位周期は、変位周期Ａ，Ｂ，Ｃからなる。変位期間Ａは、第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間である。また、変位期間Ｃは、第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間である。また、変位期間Ｂは、記変位期間ＡおよびＣを除く期間である。

換言すれば、ＤＭＤ５５１の１変位周期は、第１状態から移動が多くなるまでの所定期間（変位期間Ａ）と、移動が多い期間（変位期間Ｂ）と、第２状態に近づいて移動が再び少なくなる期間（変位期間Ｃ）と、第２状態から移動が多くなるまでの所定期間（変位期間Ｃ）と、移動が多い期間（変位期間Ｂ）と、第１状態に近づいて移動が再び少なくなる期間（変位期間Ａ）と、に区分することができる。

換言すれば、１変位周期は、図２１に示すように、第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂと、に区分することができる。変位期間の区分は、１変位周期内の所定のタイミングに基づいてなされればよく、実際の第１所定位置や第２所定位置を把握していることは必ずしも必要ではない。

ここで、変位期間ＡとＢ，ＢとＣとを区分するタイミングや位置（第１所定位置、第２所定位置）は、任意に設定することが可能なものであり、特に限られるものではない。例えば、１変位周期の時間を変位期間Ａ，Ｂ，Ｃで３等分してもよいし、変位期間ＡとＣの時間を任意の同じ時間として、残りの時間を変位期間Ｂとしてもよい。また、第１状態と第２状態の中間点のみや、中間点とその近傍のみを変位期間Ｂとしてもよい。

＜フレームシーケンシャル方式＞
次に、フレームシーケンシャル方式（アクティブシャッター方式）による３Ｄ画像の投影について説明する。図２２（Ａ）は、プロジェクタ１が投影する右目用画像、図２２（Ｂ）は、プロジェクタ１が投影する左目用画像、図２２（Ｃ）は、右目用画像と左目用画像が交互に投影された状態を、シャッター７３の開閉が同調された３Ｄメガネ７０から見た３Ｄ画像の説明図である。

フレームシーケンシャル方式では、プロジェクタ１は、３Ｄメガネ７０と同期させ、右目用画像（図２２（Ａ））、左目用画像（図２２（Ｂ））を交互に見せることで、２つの画像の両眼視差により、３Ｄ画像（図２２（Ｃ））を認識することができる。

図２３は、フレームシーケンシャル方式において、プロジェクタ１からの投影画像と３Ｄメガネ７０のシャッター駆動との関係を示す説明図である。

図２３に示すように、フレームシーケンシャル方式では、右目用画像が表示されている際は、右グラス７１のみシャッター７３が開いて左グラス７２が閉じた状態（「右目開」という）に、左目用画像が表示されている際は、左グラス７２のみシャッター７３が開いて右グラス７１が閉じた状態（「左目開」という）になり、それぞれの画像を片目ずつ見ることができるようになっている。

このとき、左目用画像を右目、右目用画像を左目で見ることがないように、投影画像の切り替えの際には切り替え期間が設けられ、この切り替え期間では両目とも閉じた状態（「両目閉」という）となる。なお、空間分割式の画像投影装置では、右目用画像と左目用画像の切り替えにも時間がかかるため、切り替え期間が短いとクロストークと呼ばれるちらつきの原因になる。

＜ピクセルシフト制御時のアクティブシャッター駆動＞
本実施形態に係るプロジェクタ１は、光を出射する光源（光源３０）と、該光源からの光を用いて画像を形成する光変調素子（ＤＭＤ５５１）を有する画像表示部（画像表示ユニット５０）と、光源からの光を画像表示部に導く照明光学部（照明光学系ユニット４０）と、画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部（投影光学系ユニット６０）と、を備えた画像投影装置において、光変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部（移動制御部１２）を備え、光変調素子が、第１状態から第２状態まで、または第２状態から第１状態まで変位する変位期間について、第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、変位期間Ｂでは、投影される画像を遮断するものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。以下に詳細を説明する。

詳しくは、右目用画像と左目用画像を交互に投影させる画像制御部（画像制御部１１）と、アクティブシャッター方式の３Ｄメガネ（３Ｄメガネ７０）に対し、所定の制御信号を出力してシャッター制御をする３Ｄメガネ制御部（３Ｄメガネ制御部１４）と、を備え、３Ｄメガネ制御部は、変位期間Ｂでは、３Ｄメガネの両方のグラス（右グラス７１、左グラス）のシャッター（シャッター７３）を閉じる制御信号を出力するものである。

すなわち、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影をするプロジェクタ１において、光学変調素子自体を変位させてピクセルシフト制御をする際に、３Ｄメガネ７０の両目がシャッター７３で閉じられている期間（図２３の「両目閉」）が、画素の移動の多い期間（変位期間Ｂ）となるように、ＤＭＤ５５１およびシャッター７３の駆動を制御するものである。

図２４は、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影において、ピクセルシフト制御をする際の、プロジェクタ１からの投影画像と、３Ｄメガネ７０のシャッター駆動と、ピクセルシフトの状態と、の関係を示す説明図である。なお、図２４中の「移動」とは、画素の移動の多い期間（変位期間Ｂ）、「第１状態」とは、第１状態とその前後（変位期間Ａ）、「第２状態」とは、第２状態とその前後（変位期間Ｃ）に相当する。

右目用画像と左目用画像の各画像の投影と、ＤＭＤ５５１の１変位周期とは、図２４に示すようなタイミングで制御される。なお、右目用画像、左目用画像の各画像は、変位期間Ｂの途中から第１、第２状態を経た変位期間Ｂまでが対応する。

この時、図２４に示すように、プロジェクタ１の同期制御部１３は、移動制御部１２によるＤＭＤ５５１の制御と、３Ｄメガネ制御部１４によるシャッター７３の制御について、３Ｄメガネ７０の両目がシャッター７３で閉じられる期間が、画素の移動の多い期間（変位期間Ｂ）となるように、ＤＭＤ５５１およびシャッター７３を制御する。

ここで、図２３に示したように、従来のフレームシーケンシャル方式では、右目用画像と左目用画像の切り替え期間のみ「両目閉」状態としているが、図２４に示す本実施形態に係る制御では、「右目開」、「左目開」の各状態において変位期間Ｂである期間についても、「両目閉」状態としている。

なお、シャッター７３を閉じる期間を長くするほど、明るさは暗くなるため、「両目閉」となる期間は、変位期間（カラーホイール１周期）の４０％以下であることが望ましい。

ここで画素の移動の多い／少ない（すなわち、変位期間Ａ〜Ｃ）は、電磁アクチュエータの特性に主に起因し、電磁アクチュエータの設計変更よりは、３Ｄメガネ７０のシャッター７３による画像の遮断期間の制御の方が容易である。このため、電磁アクチュエータの特性を把握して、所定の閾値などを用いて画素の移動の多い／少ない（すなわち、変位期間Ａ〜Ｃ）を判別し、これに基づいて、３Ｄメガネ７０のシャッター７３による画像の遮断期間を制御すればよい。

ところで、理想的には、図２４を参照して説明したように、画素の移動の多い変位期間Ｂの全体が、「両目閉」状態に対応し、画素の移動の少ない変位期間Ａ，Ｃの全体が「右目開」、「左目開」状態に対応していることが望ましいといえる。

しかしながら、３Ｄメガネ７０のシャッター制御設計、電磁アクチュエータの特性等から、双方を完全に一致させることは難しい。また、変位期間Ａ，Ｂ，Ｃの区分は、あくまで任意に選択される閾値等に基づくものであって、画素の移動の多い／少ないは厳密に弁別されるものでもない。

そこで、例えば、変位周期Ｂの中間時点や第１状態と第２状態の移動位置の中間地点を、少なくとも最も画素の移動が多くなるタイミングと推定し、少なくともこの時（前後の時間を含んでもよいのは勿論である）では、「両目閉」状態が対応するようにしてもよい。

また、逆に言えば、少なくとも第１状態や第２状態となる時点（前後の時間を含んでもよいのは勿論である）では、「右目開」、「左目開」状態が対応するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態に係る画像投影装置によれば、フレームシーケンシャル方式の３Ｄ投影をすることに加え、光変調素子の駆動に同期して、光変調素子を振動させ、画素をずらすことにより、擬似的に画素数を増加させるピクセルシフト機能を備えた画像投影装置において、ピクセルシフト制御で画素から画素へ移動する期間は、画素が大きくなってしまい、解像感が低下してしまうことに対し、画素の移動を行う際には、３Ｄメガネの両目のシャッターを閉じる制御をすることにより、画素が大型化する期間を、視聴する映像外の期間に設けることとなるため、３Ｄ投影時の解像感の低下を抑制することができる。

なお、プロジェクタ１は、ピクセルシフト制御のオンオフをユーザの指示に基づいて切り替えることが可能であることが好ましい。この時、ピクセルシフト制御がオンのときに、シャッター７３の駆動制御を図２３に示すものから、図２４に示すものに切り替えることが好ましい。

（第２の実施形態）
以下、本発明に係る画像投影装置、画像投影システムの他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

本実施形態に係るプロジェクタ１は、光を出射する光源（光源３０）と、該光源からの光を用いて画像を形成する光変調素子（ＤＭＤ５５１）を有する画像表示部（画像表示ユニット５０）と、光源からの光を画像表示部に導く照明光学部（照明光学系ユニット４０）と、画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部（投影光学系ユニット６０）と、を備えた画像投影装置において、光変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部（移動制御部１２）を備え、光変調素子が、第１状態から第２状態まで、または第２状態から第１状態まで変位する変位期間について、第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、変位期間Ｂでは、映像供給装置（映像供給装置１１０）から入力された入力画像とは、異なる画像を投影するものである。また、異なる画像は、位置情報を含むパターン画像であるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。以下に詳細を説明する。

図２５は、第２の実施形態の画像投影システムを示す概略構成図である。プロジェクタシステム１００は、プロジェクタ１と、画像信号をプロジェクタ１に供給する映像供給装置１１０と、を含んで構成されており、プロジェクタ１と映像供給装置１１０とは、ケーブル１２０によって接続されている。

映像供給装置１１０は、プロジェクタ１が投影する画像、映像を提供する装置である。映像供給装置１１０は、画像信号を出力するインタフェースを備えており、映像供給装置１１０の表示画像を形成する画像信号を所定の転送レート（例えば、３０ｆｐｓ（frame per second）〜６０ｆｐｓ）でプロジェクタ１に送信する。

映像供給装置１１０としては、例えば、ノート型ＰＣ、デスクトップ型ＰＣやタブレット型ＰＣ、スマートフォン等の画像信号を供給可能な情報処理装置を用いることができる。

また、プロジェクタシステム１００は、ユーザが握持した状態でスクリーンＳ上または離間した位置から投影画像Ｐに向けて操作することで、種々の操作を実行することができるポインティングデバイスである電子ペン１３０を備えている。電子ペン１３０は、プロジェクタ１および映像供給装置１１０、または映像供給装置１１０に無線通信により接続され、信号の送信が可能となっている。

このプロジェクタシステム１００は、ユーザが電子ペン１３０を用いて、スクリーンＳ上の投影画像Ｐに向けて操作することで、電子ペン１３０に搭載された撮像装置、光検出センサなどで読み取った情報を、プロジェクタ１または映像供給装置１１０に送信されて、操作内容を投影内容に反映させることができる。

このとき、プロジェクタ１からの投影画像Ｐには、電子ペン１３０が位置情報を読み取るためのパターン画像が投影画像のフレーム間に投影されており、電子ペン１３０がパターン画像の位置情報を読み取ることで、プロジェクタ１または映像供給装置１１０は、電子ペン１３０の操作位置を認識することができる。

この位置情報を含むパターン画像は、投影画像のフレーム間に短時間投影されるものであり、肉眼では認識されないが、パターン画像を投影するため、投影画像全体が暗くなる。

そこで、第２の実施形態に係るプロジェクタ１では、位置情報を含むパターン画像の投影時に、画素の移動の多い期間（変位期間Ｂ）となるように、ＤＭＤ５５１を制御するものである。

以上説明した本実施形態に係る画像投影装置によれば、投影画像の間に位置情報を判定するためのパターン画像を含ませて投影させることに加え、光変調素子の駆動に同期して、光変調素子を振動させ、画素をずらすことにより、擬似的に画素数を増加させるピクセルシフト機能を備えた画像投影装置において、ピクセルシフト制御で画素から画素へ移動する期間は、画素が大きくなってしまい、解像感が低下してしまうことに対し、画素の移動を行う際（変位期間Ｂ）に、位置情報を含むパターン画像が投影されるように制御することで、画素が大型化する期間のユーザが投影する入力画像への影響を抑えて、入力画像の解像感の低下を抑制することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ プロジェクタ（画像投影装置）
８ 通信部
１０ システムコントロール部
１１ 画像制御部
１２ 移動制御部
１３ 同期制御部
１４ ３Ｄメガネ制御部
３０ 光源
４０ 照明光学系ユニット（照明光学部）
５０ 画像表示ユニット（画像表示部）
６０ 投影光学系ユニット（投影光学部）
７０ ３Ｄメガネ
７１ 右グラス
７２ 左グラス
７４ 受信部
７３ シャッター
１００ プロジェクタシステム（画像投影システム）
１１０ 映像供給装置
１３０ 電子ペン
４０１ カラーホイール
５５１ ＤＭＤ

特開２００５− ８４５８１号公報 特許５０７３１９５号公報 特開２０１３− ８３７１４号公報

Claims (10)

1. 光を出射する光源と、
   該光源からの光を用いて画像を形成する光変調素子を有する画像表示部と、
   前記光源からの光を前記画像表示部に導く照明光学部と、
   前記画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部と、を備えた画像投影装置において、
   前記光変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部を備え、
   前記光変調素子が、
   前記第１状態から前記第２状態まで変位して、該第２状態から前記第１状態まで戻る変位期間について、
   前記第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、
   前記第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、
   前記変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、
   前記変位期間Ｂでは、投影される画像を遮断することを特徴とする画像投影装置。
2. 光を出射する光源と、
   該光源からの光を用いて画像を形成する光変調素子を有する画像表示部と、
   前記光源からの光を前記画像表示部に導く照明光学部と、
   前記画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部と、を備えた画像投影装置において、
   前記光変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部を備え、
   前記光変調素子が、
   前記第１状態から前記第２状態まで変位して、該第２状態から前記第１状態まで戻る変位期間について、
   前記第１状態と、該第１状態から第１所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ａ、
   前記第２状態と、該第２状態から第２所定位置と、の間で変位する期間を変位期間Ｃ、
   前記変位期間ＡおよびＣを除く期間を変位期間Ｂとしたとき、
   前記変位期間Ｂでは、映像供給装置から入力された入力画像とは、異なる画像を投影することを特徴とする画像投影装置。
3. 右目用画像と左目用画像を交互に投影させる画像制御部と、
   アクティブシャッター方式の３Ｄメガネに対し、所定の制御信号を出力してシャッター制御をする３Ｄメガネ制御部と、を備え、
   前記３Ｄメガネ制御部は、前記変位期間Ｂでは、前記３Ｄメガネの両方のグラスのシャッターを閉じさせる制御をすることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
4. 右目用画像と左目用画像を交互に投影させる画像制御部と、
   アクティブシャッター方式の３Ｄメガネに対し、所定の制御信号を出力してシャッター制御をする３Ｄメガネ制御部と、を備え、
   前記３Ｄメガネ制御部は、前記光変調素子が前記第１状態と前記第２状態との中間地点を移動する時に、前記３Ｄメガネの両方のグラスのシャッターを閉じさせる制御をすることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
5. 前記異なる画像は、位置情報を含むパターン画像であることを特徴とする請求項２に記載の画像投影装置。
6. 前記変位期間Ｂにおける前記光変調素子の移動速度は、前記変位期間ＡおよびＣにおける前記光変調素子の移動速度よりも速いことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像投影装置。
7. 前記変位期間Ｂは、前記変位期間の４０％以下であることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像投影装置。
8. 前記変位期間Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、前記変位期間の１／３の期間であることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影装置。
9. 請求項３または４に記載の画像投影装置と、
   前記３Ｄメガネを備えることを特徴とする画像投影システム。
10. 請求項５に記載の画像投影装置と、
    前記画像投影装置に前記入力画像を供給する映像供給装置と、
    前記パターン画像から位置情報を読み取るポインティングデバイスと、を備えることを特徴とする画像投影システム。