JP2017219762A - プロジェクタ、投影方法、及び、プログラム - Google Patents

プロジェクタ、投影方法、及び、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】画質が劣化するといった課題がある。
【解決手段】プロジェクタは、投影する画像を形成する光を少なくとも第１色と第２色とを含む複数の色に時分割するカラーホイールと、前記カラーホイールに時分割された光によって複数の画素を含む前記画像を生成する画像生成部と、前記第１色及び前記第２色によって形成される前記画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせるシフト部材と、前記カラーホイールを制御するカラーホイール制御部と、前記シフト部材を制御するシフト制御部と、前記第１色を第１時間帯に割り当て、かつ、前記第１時間帯よりも前記画素のシフト速度が遅い第２時間帯に前記第１色よりも人間の視感度の高い前記第２色を割り当てるように、前記カラーホイールのタイミングを制御する第１タイミング信号及び前記シフト部材のタイミングを制御する第２タイミング信号を生成するタイミング制御部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクタ、投影方法、及び、プログラムに関する。
プロジェクタ等の画像を投影する装置において、投影される画像を高解像化する技術が知られている。このような高解像化の技術として、各画素をシフトさせて、各画素間に画素を補完して解像度を向上させるピクセルシフトが知られている。
しかしながら、画素のシフト速度は一定でないので、複数の色の画素の移動量（即ち、滲む量）が、色毎に異なり画質が劣化するといった課題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピクセルシフトにおいて画質を向上させることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、投影する画像を形成する光を少なくとも第１色と第２色とを含む複数の色に時分割するカラーホイールと、前記カラーホイールに時分割された光によって複数の画素を含む前記画像を生成する画像生成部と、前記第１色及び前記第２色によって形成される前記画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせるシフト部材と、前記カラーホイールを制御するカラーホイール制御部と、前記シフト部材を制御するシフト制御部と、前記第１色を第１時間帯に割り当て、かつ、前記第１時間帯よりも前記画素のシフト速度が遅い第２時間帯に前記第１色よりも人間の視感度の高い前記第２色を割り当てるように、前記カラーホイールのタイミングを制御する第１タイミング信号及び前記シフト部材のタイミングを制御する第２タイミング信号を生成するタイミング制御部と、を備える。
プロジェクタにおいて、ピクセルシフトによる色の滲みによる影響を抑制できる。
図１は、第１実施形態のプロジェクタの光学系の構成図である。 図２は、プロジェクタの制御系を説明するブロック図である。 図３は、ＲＧＢ型のカラーホイールの一例を示す正面図である。 図４は、２ｗａｙ方式のピクセルシフトの画素配置を説明する図である。 図５は、ピクセルシフトのための画素の配置を説明する図である。 図６は、図５に示す画素の配置における２ｗａｙ方式のピクセルシフトを説明する図である。 図７は、人間の視感度特性を説明するグラフである。 図８は、カラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。 図９は、第１実施形態におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。 図１０は、本実施形態に係るプロジェクタの制御部のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。 図１１は、第１実施形態のプロジェクタが実行する画像投影処理のフローチャートである。 図１２は、第２実施形態の第２タイミング設定におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。 図１３は、第２実施形態のプロジェクタが実行する画像投影処理のフローチャートである。 図１４は、第３実施形態のタイミング設定を説明する図である。 図１５は、第３実施形態におけるカラーホイールの正面図である。 図１６は、第４実施形態のカラーホイールを示す正面図である。 図１７は、第４実施形態におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。 図１８は、第４実施形態におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係の別例を説明する図である。 図１９は、４ｗａｙ方式のピクセルシフトの画素配置を説明する図である。 図２０は、４ｗａｙ方式のピクセルシフトを説明する図である。 図２１は、第６実施形態の第１タイミング設定におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。 図２２は、第６実施形態の第２タイミング設定におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のプロジェクタ１０の光学系の構成図である（出典：http://xymox1.com/sears/smoothpicture1.pdf）。プロジェクタ１０は、例えば、軽量で小型化が可能であり、経年劣化の少ないＤＬＰ（Digital Light Processing）方式である。図１に示すように、プロジェクタ１０は、光源１２と、レンズ１４と、カラーホイール１６と、レンズ１８と、画像生成部の一例である光変調器２０と、シフト部材２２とを備える。
光源１２は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、または、高圧水銀ランプ等を有する。光源１２は、投影する画像を形成する光を出力する。光源１２は、例えば、レンズ１４を介して、白色の光をカラーホイール１６へと出力する。
カラーホイール１６は、光源１２が出力する光の進行方向上に配置されている。カラーホイール１６は、例えば、円盤形状である。カラーホイール１６の中心には、モータの回転軸が連結されている。カラーホイール１６は、周方向に沿って配置された色領域であって、光源１２からの光に含まれる複数の色のいずれかを透過（即ち、フィルタ）する色領域を有する。これにより、カラーホイール１６は、モータによって回転されることにより、光源１２が出力した画像を形成する光を少なくとも２以上の色に時分割して、着色する。カラーホイール１６は、複数の色に時分割した光を、レンズ１８を介して、光変調器２０へ出力する。
光変調器２０は、カラーホイール１６を透過した光の進行方向上に配置されている。光変調器２０は、例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）である。光変調器２０は、複数のマイクロミラーを有する。複数のマイクロミラーは、２方向に配列され、マトリックス状に配置されている。複数のマイクロミラーは、それぞれ個別に電気的に制御されて、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の状態に切り替えられる。例えば、マイクロミラーは、「ＯＮ」の状態では、カラーホイール１６が複数の色に時分割した光を、シフト部材２２の方向へ反射する。マイクロミラーは、「ＯＦＦ」の状態では、カラーホイール１６が複数の色に時分割した光を、光吸収部材が配置されたシフト部材２２以外の方向へ反射する。このように、「ＯＮ」状態のマイクロミラーがシフト部材２２へ光を反射して、「ＯＦＦ」状態のマイクロミラーが光をシフト部材２２以外へ反射することによって、画像が形成される。
シフト部材２２は、光アクチュエータとも呼ばれる。シフト部材２２は、「ＯＮ」の状態の光変調器２０のマイクロミラーが反射した光であって、複数の色の光（または光束）により形成される画像の複数の画素をスクリーン２４へと反射して、画像を投影する。シフト部材２２は、例えば、回転軸の周りで周期的に揺動する。これにより、シフト部材２２は、複数の色によって形成される画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせて、ピクセルシフトを実現する。具体的には、シフト部材２２は、光変調器２０からの光によって構成される各画素を、回転軸と交差（例えば、直交）する方向に半画素程度往復シフトさせて、疑似的に解像度を２倍にする。シフト部材２２の揺動の１周期（即ち、画素を１往復させる時間）は、例えば、カラーホイール１６の回転周期（即ち、カラーホイール１６が１回転に要する時間）の整数倍（例えば、２倍）である。尚、シフト部材２２は、２つの方向に画素をシフトさせてもよい。この場合、シフト部材２２は、解像度を４倍にする。
プロジェクタ１０の動作について説明する。プロジェクタ１０では、光源１２が画像を形成するための光を出力する。これにより、カラーホイール１６は、レンズ１４を介して、光源１２からの光を受光する。カラーホイール１６は、受光した光を複数の色に時分割して、光変調器２０へ出力する。光変調器２０は、レンズ１８を介して、受光した複数の色の光の一部をシフト部材２２へと反射する。シフト部材２２は、光変調器２０から受光した光をスクリーン２４へ反射することにより、画像を投影する。更に、シフト部材２２は、光変調器２０から受光した光による画素をシフトさせることにより、画像の解像度を上げる。
図２は、プロジェクタ１０の制御系を説明するブロック図である。図２に示すように、プロジェクタ１０は、照度計測部の一例である照度センサ３０と、制御部３２とを更に備える。
照度センサ３０は、プロジェクタ１０の周辺の照度の値である照度値ＩＶを計測する。照度センサ３０は、計測した照度値ＩＶをタイミング制御部３４へ送信する。尚、本実施形態では、照度センサ３０を省略してもよい。
制御部３２は、タイミング制御部３４と、カラーホイール制御部３６と、シフト制御部の一例であるピクセルシフト制御部３８とを有する。
カラーホイール制御部３６は、カラーホイール１６を制御する。例えば、カラーホイール制御部３６は、タイミング制御部３４から取得した第１タイミング信号ＴＳ１に基づいて、カラーホイール１６の回転速度を制御する。カラーホイール制御部３６は、カラーホイール１６の状況を示す第１ステータス情報ＳＤ１をタイミング制御部３４へ送信する。第１ステータス情報ＳＤ１の一例は、カラーホイール１６の回転中心の周りの回転座標におけるカラーホイール１６の位置等である。
ピクセルシフト制御部３８は、シフト部材２２を制御する。例えば、ピクセルシフト制御部３８は、タイミング制御部３４から取得した第２タイミング信号ＴＳ２に基づいて、シフト部材２２の駆動を制御する。ピクセルシフト制御部３８は、シフト部材２２によるピクセルシフトの状況を示す第２ステータス情報ＳＤ２をタイミング制御部３４へ送信する。第２ステータス情報ＳＤ２の一例は、シフト部材２２の回転中心の周りにおけるシフト部材２２の回転速度である。
タイミング制御部３４は、カラーホイール１６と、シフト部材２２とのタイミングを制御する。具体的には、タイミング制御部３４は、カラーホイール制御部３６から第１ステータス情報ＳＤ１を取得して、ピクセルシフト制御部３８から第２ステータス情報ＳＤ２を取得する。タイミング制御部３４は、第１ステータス情報ＳＤ１及び第２ステータス情報ＳＤ２に基づいて、カラーホイール１６のタイミングを制御するための第１タイミング信号ＴＳ１をカラーホイール制御部３６へ送信する。タイミング制御部３４は、第１ステータス情報ＳＤ１及び第２ステータス情報ＳＤ２に基づいて、シフト部材２２によるピクセルシフトのタイミングを制御するための第２タイミング信号ＴＳ２をピクセルシフト制御部３８へ送信する。これにより、タイミング制御部３４は、カラーホイール１６の各領域による色の時分割と、シフト部材２２によるピクセルシフトとのタイミングを制御する。具体的には、タイミング制御部３４は、複数の色のうち一の色を第１時間帯に割り当て、かつ、第１時間帯よりも画素のシフト速度が遅い第２時間帯に当該一の色よりも人間の視感度の高い他の色を割り当てるように、カラーホイール１６のタイミングを制御する第１タイミング信号ＴＳ１及びシフト部材２２のタイミングを制御する第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
図３は、ＲＧＢ型のカラーホイール１６の一例を示す正面図である。図３に示すように、カラーホイール１６は、周方向に６分割された色領域を有する。色領域は、２つの赤色領域１６Ｒ、２つの青色領域１６Ｂ、及び、２つの緑色領域１６Ｇを含む。赤色領域１６Ｒ、青色領域１６Ｂ、及び、緑色領域１６Ｇの面積は、異なっていてもよい。赤色領域１６Ｒは、光源１２から出力した光のうち、赤色の光を透過する。青色領域１６Ｂは、光源１２から出力した光のうち、青色の光を透過する。緑色領域１６Ｇは、光源１２から出力した光のうち、緑色の光を透過する。これにより、カラーホイール１６は、等速回転することにより、周期的に赤色、青色、緑色の光を光変調器２０へと透過する。
図４は、２ｗａｙ方式のピクセルシフトの画素配置を説明する図である。図４に示す例は、矢印ＡＲ１の方向に沿って画素ＰＸを往復シフトさせる２ｗａｙ方式のピクセルシフトである。シフトさせる方向の一例は、画素ＰＸの配列方向に対して交差する斜め方向である。２ｗａｙ方式のピクセルシフト方式は、解像度を２倍にする。従って、２ｗａｙ方式のピクセルシフトは、例えば、ＦＨＤ（Full High Definition）を４Ｋにすることができる。
図５は、ピクセルシフトのための画素ＰＸの配置を説明する図である（参照：http://xymox1.com/sears/smoothpicture1.pdf）。図５に示すように、画素ＰＸは、正方形状である。画素ＰＸの各辺は、水平方向及び鉛直方向に４５°傾斜している。
図６は、図５に示す画素ＰＸの配置における２ｗａｙ方式のピクセルシフトを説明する図である（参照：http://xymox1.com/sears/smoothpicture1.pdf）。図６に示すピクセルシフトは、画素ＰＸの配列方向と４５°交差する水平方向に画素ＰＸを半画素程度シフトさせる。これにより、画素ＰＸは、細点線で示す元の位置から太実線で示す位置へと移動する。従って、解像度は２倍となる。
図７は、人間の視感度特性を説明するグラフである。図７に示すように、人間の眼の視感度は、明るい環境の場合（明所視参照）、波長が５５５ｎｍの黄緑色の近傍にピークを有し、赤色及び青色では低下する。人間の視感度のピークは、暗い環境の場合（暗所視参照）、明るい環境に比べて、短波長寄りにシフトする。従って、人間の眼の視感度は、暗い環境の場合、５０７ｎｍの青色の近傍にピークを有し、赤色及び緑色では低下する。人間の視感度のピークが、明るい環境と暗い環境とでシフトするのは、プルキンエ現象として知られている。また、人間の視感度は、明るい環境の場合、及び、暗い環境の場合のいずれにおいても、緑色で高い。
図８は、カラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。図８において、縦軸はスクリーン上における各色の空間的に滲む量を示す。横軸はカラーホイールの各色の面積比を示す。
ピクセルシフトのシフト速度の波形ＷＦは、点線で示すように一般にサイン波（即ち、正弦波）となる。例えば、２ｗａｙ方式のピクセルシフトにおいて、画素ＰＸは、スクリーン２４上で往復移動する。この往復移動において、画素ＰＸは、波形ＷＦの上下端部の緩やかな部分である移動範囲の両端ではシフト速度が最も遅く（即ち、“０”）なり、波形ＷＦの中央部の急峻な部分である移動範囲の中心ではシフト速度が最も速くなる。
カラーホイール１６の回転は、ピクセルシフトのシフト速度の波形と同期させる必要がある。しかし、画素ＰＸのシフト速度はカラーホイール１６上で一定ではないので、スクリーン２４上における空間的な移動量が大きい色と、移動量が小さい色とが生じる。これにより、各色の矩形の縦の長さが異なるように、スクリーン２４上での各色の滲みに差異が生じる。図８に示す例では、光源１２からの光は、サイン波となるシフト速度の速い時間帯である第１時間帯Ｔ１に、カラーホイール１６の赤色領域１６Ｒ及び緑色領域１６Ｇに照射されるので、図８に示すように赤色Ｒ及び緑色Ｇの滲みが大きくなる。一方、光源１２からの光は、第１時間帯Ｔ１よりもシフト速度の遅い時間帯である第２時間帯Ｔ２に、カラーホイール１６の青色領域１６Ｂに照射されるので、青色Ｂの滲みが小さくなる。上述したように人間の眼の緑色の視感度は、一般に赤色及び青色の視感度に比べて高いので、図８に示す例では、人間の眼は、緑色の滲みを強く感じる。特に、人間の眼の青色の視感度は、緑色の視感度に比べて小さいので、図８に示す例では、人間の眼は、一般に緑色の滲みに比べて青色の滲みを極めて弱く感じる。これにより、画像が不鮮明となり、画質が劣化する。
図９は、第１実施形態におけるカラーホイール１６の各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。図９において、縦軸はスクリーン２４上における各色の空間的に滲む量を示す。横軸はカラーホイール１６の各色の面積比を示す。図９に示すように、タイミング制御部３４は、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、カラーホイール１６の各色の領域１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのうち、人間の眼の視感度の低い色の領域（例えば、視感度が最も低くなる青色領域１６Ｂ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６を制御する。第１時間帯Ｔ１の一例は、シフト速度が最も速い時間を含む時間帯である。換言すれば、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１と、視感度の低い色の領域への光の照射時間帯の少なくとも一部とを同期させる。
タイミング制御部３４は、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２に、カラーホイール１６の各色の領域１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのうち、人間の眼の視感度の高い色の領域（例えば、視感度が最も高くなる緑色領域１６Ｇ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６を制御する。第２時間帯Ｔ２の一例は、第１時間帯Ｔ１以外の時間帯であって、シフト速度が最も遅い時間を含む時間帯である。換言すれば、タイミング制御部３４は、シフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２と、視感度の高い色の領域への光の照射時間帯の少なくとも一部とを同期させる。
これにより、タイミング制御部３４は、視感度の低い色（例えば、青色Ｂ）の滲む量を大きくして、視感度の高い色（例えば、緑色Ｇ）の滲む量を小さくするので、ピクセルシフトの変化するシフト速度に起因する各色の滲む量のばらつきによる影響を低減して画質を向上させる。本実施形態において、青色Ｂは、第１色の一例である。本実施形態において、緑色Ｇは、第２色の一例である。なお、図９のように、シフト速度が遅い時間帯に青色等の視感度が最も低い色を集中的に配置してもよいが、色の切り替わる周期を短くし、色割れ（Color Breaking）の副作用を軽減するために、シフト速度が遅い時間帯には、最も低い視感度の色と、次いで視感度の低い色の２色を配置させるようにしてもよい。
図１０は、本実施形態に係るプロジェクタ１０の制御部３２のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。図１０に示すように、本実施形態に係る制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５６と、Ｉ／Ｆ５８と、バス６０とを備えるコンピュータである。ＣＰＵ５０、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５４、ＨＤＤ５６及びＩ／Ｆ５８は、バス６０を介して、接続されている。また、Ｉ／Ｆ５８には、光源１２、カラーホイール１６、光変調器２０及びシフト部材２２等が接続されている。
ＣＰＵ５０はプロセッサ等の演算手段である。ＣＰＵ５０は、プロジェクタ１０の制御全般を司る。ＲＡＭ５２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ５０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ５４は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムを格納する。ＨＤＤ５６は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Operating System）、各種の制御プログラム、及び、アプリケーション・プログラム等を格納する。Ｉ／Ｆ５８は、バス６０と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。
実施形態の制御部３２が実行する画像投影処理プログラムは、上述した各部（タイミング制御部３４、カラーホイール制御部３６、及び、ピクセルシフト制御部３８）を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはＣＰＵ５０が上記ＲＯＭ５４から画像投影処理プログラムを読み出して実行することにより、上記各部が主記憶装置上にロードされる。これにより、タイミング制御部３４、カラーホイール制御部３６、及び、ピクセルシフト制御部３８が主記憶装置上に生成されて、これらの機能がコンピュータに実現されるようになっている。
例えば、実施形態の制御部３２で実行される画像投影処理プログラムは、ＲＯＭ５４等に予め組み込まれて提供される。実施形態の制御部３２で実行される画像投影処理プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（FD）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
更に、実施形態の制御部３２で実行される画像投影処理プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、実施形態の制御部３２で実行される画像投影処理プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
図１１は、第１実施形態のプロジェクタ１０が実行する画像投影処理のフローチャートである。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５４等に格納された画像投影処理のプログラムを読み込むことによって、画像投影処理を実行する。画像投影処理は、投影方法の一例である。
図１１に示す画像投影処理では、まず、タイミング制御部３４は、カラーホイール制御部３６から取得した第１ステータス情報ＳＤ１、及び、ピクセルシフト制御部３８から取得した第２ステータス情報ＳＤ２に基づいて、図９に示すタイミングとなる第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成して、タイミング設定を実行する（Ｓ１０２）。
具体的には、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、視感度の低い色領域（例えば、青色領域１６Ｂ）に光源１２からの光が照射されて、視感度の低い色（例えば、青色Ｂ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。また、タイミング制御部３４は、シフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２に、視感度の高い色領域（例えば、緑色領域１６Ｇ）に光源１２からの光が照射されて、視感度の高い色（例えば、緑色Ｇ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
タイミング制御部３４は、画像を投影する（Ｓ１０４）。具体的には、タイミング制御部３４は、第１タイミング信号ＴＳ１をカラーホイール制御部３６へ送信するとともに、第２タイミング信号ＴＳ２をピクセルシフト制御部３８へ送信する。これにより、カラーホイール制御部３６は、第１タイミング信号ＴＳ１に基づいて、カラーホイール１６を制御する。ピクセルシフト制御部３８は、第２タイミング信号ＴＳ２に基づいて、シフト部材２２を制御する。この状態で、タイミング制御部３４は、光源１２に照射指示を送信するとともに、光変調器２０を制御することによって、画素ＰＸをピクセルシフトさせつつ、画像を投影する。
上述したように、プロジェクタ１０は、人間の眼の視感度に合わせて、カラーホイール１６及びシフト部材２２を制御する。これにより、プロジェクタ１０は、視感度の高い色（例えば、緑色Ｇ）をシフト速度の遅い第２時間帯Ｔ２に同期させて滲みを小さくして、視感度の低い色（例えば、青色Ｂ）をシフト速度の速い第１時間帯Ｔ１に同期させて滲みを大きくすることができる。この結果、プロジェクタ１０は、画像の鮮明度を向上させて画質を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
タイミング制御部３４が、複数のタイミング設定から選択したタイミング設定を画像投影処理に用いる点で、第１実施形態と異なる第２実施形態について説明する。
第２実施形態のタイミング制御部３４は、照度センサ３０から照度値ＩＶを取得する。タイミング制御部３４は、照度値ＩＶと予め定められた閾値とを比較して判定した周辺の明暗の判定結果に基づいて、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。閾値の一例は、一般的な室内の明るさに近い５００ｌｕｘ〜１０００ｌｕｘの範囲の値であり、好ましくは１０００ｌｕｘである。タイミング制御部３４は、複数の照度センサ３０から取得した複数の照度値ＩＶと閾値とを比較して、明暗を判定してもよい。これにより、タイミング制御部３４は、より精度よく明暗を判定できる。
タイミング制御部３４は、カラーホイール１６の各色領域と、シフト部材２２によるピクセルシフトとのタイミングを制御するための複数のタイミング設定から、明暗の判定結果に基づいて制御に用いるタイミング設定を選択する。第２実施形態では、タイミング制御部３４は、第１タイミング設定及び第２タイミング設定から、明暗の判定結果に基づいて制御に用いるタイミング設定を選択する。タイミング制御部３４は、選択したタイミング設定に基づいて、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
タイミング制御部３４は、照度値ＩＶが閾値以上となり、明暗の判定結果が明るい状態を示す場合、図９に示す第１タイミング設定に基づいて、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。即ち、タイミング制御部３４は、シフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２に、周辺が明るい場合において人間の視感度が高い色（例えば、緑色Ｇ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、周辺が明るい場合において人間の視感度が低い色（例えば、青色Ｂ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。この場合、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、時分割される複数の色のうち最も青色に近い色（即ち、本実施形態では青色Ｂ）を優先的に割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成してもよい。
図１２は、第２実施形態の第２タイミング設定におけるカラーホイール１６の各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。タイミング制御部３４は、明暗の判定結果が暗い状態を示す場合、図１２に示す第２タイミング設定に基づいて、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。即ち、タイミング制御部３４は、シフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２に、周辺が暗い場合において人間の視感度が高い色（例えば、視感度が最も高くなる青色Ｂ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。また、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、周辺が暗い場合において人間の視感度が低い色（例えば、視感度が最も低くなる赤色Ｒ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。この場合、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、時分割される複数の色のうち最も赤色に近い色（即ち、本実施形態では赤色Ｒ）を優先的に割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
図１３は、第２実施形態のプロジェクタ１０が実行する画像投影処理のフローチャートである。図１３に示すように、画像投影処理では、タイミング制御部３４が、照度センサ３０から照度値ＩＶを取得する（Ｓ２０２）。タイミング制御部３４は、照度値ＩＶが閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０４）。
タイミング制御部３４は、プロジェクタ１０の周辺が明るい場合、照度値ＩＶが閾値以上と判定して（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、図９に示す第１タイミング設定を選択する（Ｓ２０６）。これにより、タイミング制御部３４は、カラーホイール制御部３６から取得した第１ステータス情報ＳＤ１、ピクセルシフト制御部３８から取得した第２ステータス情報ＳＤ２、及び、第１タイミング設定に基づいて、図９に示す第１タイミング設定となる第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
タイミング制御部３４は、プロジェクタ１０の周辺が暗い場合、照度値ＩＶが閾値未満と判定して（Ｓ２０４：Ｎｏ）、図１２に示す第２タイミング設定を選択する（Ｓ２０８）。これにより、タイミング制御部３４は、カラーホイール制御部３６から取得した第１ステータス情報ＳＤ１、ピクセルシフト制御部３８から取得した第２ステータス情報ＳＤ２、及び、第２タイミング設定に基づいて、図１２に示す第２タイミング設定となる第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
タイミング制御部３４は、画像を投影する（Ｓ２１０）。具体的には、タイミング制御部３４は、第１タイミング信号ＴＳ１をカラーホイール制御部３６へ送信するとともに、第２タイミング信号ＴＳ２をピクセルシフト制御部３８へ送信する。これにより、カラーホイール制御部３６は、第１タイミング信号ＴＳ１に基づいて、カラーホイール１６を制御する。ピクセルシフト制御部３８は、第２タイミング信号ＴＳ２に基づいて、シフト部材２２を制御する。この状態で、タイミング制御部３４は、光源１２に照射指示を送信するとともに、光変調器２０を制御することによって、画像を投影する。
上述したように、第２実施形態のプロジェクタ１０は、周辺の明暗によって変化する人間の眼の視感度に合わせて、カラーホイール１６及びシフト部材２２を制御する。これにより、プロジェクタ１０は、明暗による視感度の変化に応じて、ピクセルシフトによる色の滲みの影響を抑制できる。この結果、プロジェクタ１０は、周辺の明暗に応じて、画像の鮮明度を向上させて画質を向上させることができる。
＜第３実施形態＞
タイミング制御部３４によるタイミング設定が、上述の実施形態と異なる第３実施形態について説明する。図１４は、第３実施形態のタイミング設定を説明する図である。
図１４に示すように、第３実施形態のタイミング制御部３４は、画素ＰＸのシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部（例えば、シフト速度が最も速い時間を含む時間帯）で、他の色（例えば、視感度の低い第１色の一例である青色Ｂまたは赤色Ｒ）よりも人間の視感度の低い色（例えば、黒色に近い色Ｋ）を割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。黒色に近い色Ｋは、例えば、着色される色のうち最も黒に近い色であって、黒色であってもよく、茶色及び濃紺色等の濃度の濃い色であってもよい。黒色に近い色Ｋは、第３色の一例である。
例えば、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部で、光源１２をオフにして、第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部に黒色に近い色Ｋとして黒色を割り当てる。これにより、プロジェクタ１０は、白黒のコントラストを向上させて、画質をより向上させることができる。
図１５は、第３実施形態におけるカラーホイール１６ａの正面図である。図１５に示すように、カラーホイール１６ａが、赤色領域１６Ｒ、青色領域１６Ｂ、及び、緑色領域１６Ｇに加えて、黒色に近い色Ｋを透過する黒色領域１６Ｋを有していてもよい。黒色領域１６Ｋは、他の領域１６Ｒ、１６Ｂ、及び、１６Ｇに比べて、濃度の濃い色の領域、または、光の透過率が低い領域である。この場合、色Ｋは、第１色及び第２色の一例である他の赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂに比べて、黒色に近い色である。カラーホイール１６ａは、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂ、及び、黒色に近い色Ｋに光を時分割する。この場合、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部に、黒色に近い色Ｋを割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
第３実施形態のプロジェクタ１０は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に黒色に近い色Ｋに割り当てることによって、投影される画像の空間的な流れを一旦完全に遮断することができるので、滲みのばらつきの抑制効果を更に大きくすることができる。
＜第４実施形態＞
カラーホイール及びタイミング設定が上述の実施形態と異なる第４実施形態について説明する。図１６は、第４実施形態のカラーホイール１６ｂを示す正面図である。
図１６に示すように、第４実施形態のカラーホイール１６ｂは、周方向に６分割された赤色領域１６Ｒ、青色領域１６Ｂ、シアン色領域１６Ｃ、黄色領域１６Ｙ、緑色領域１６Ｇ、及び、白色領域１６Ｗを有する。赤色領域１６Ｒ、青色領域１６Ｂ、シアン色領域１６Ｃ、黄色領域１６Ｙ、及び、緑色領域１６Ｇは、光源１２から出力した光のうち、それぞれ赤色の光、青色の光、シアン色の光、黄色の光、緑色の光を透過する。白色領域１６Ｗは、光源１２から出力した光を全て透過する。
図１７は、第４実施形態におけるカラーホイール１６ｂの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。図１７に示すように、タイミング制御部３４は、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、カラーホイール１６ｂの各色の領域１６Ｒ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｙ、１６Ｇ、１６Ｗのうち、人間の眼の視感度の低い色の領域（例えば、青色領域１６Ｂ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６ｂを制御する。これにより、タイミング制御部３４は、シフト速度が速く滲む量が大きい第１時間帯Ｔ１に、視感度の低い色（例えば、青色Ｂ）を割り当てる。また、タイミング制御部３４は、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が遅い第２時間帯Ｔ２に、カラーホイール１６ｂの各色の領域１６Ｒ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｙ、１６Ｇ、１６Ｗのうち、人間の眼の視感度の高い色の領域（例えば、白色領域１６Ｗ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６ｂを制御する。これにより、タイミング制御部３４は、シフト速度が遅く滲む量が小さい第２時間帯Ｔ２に、視感度の高い色（例えば、白色Ｗ）を割り当てる。この結果、タイミング制御部３４は、ＲＢＣＹＧＷ系のカラーホイール１６ｂであっても、ピクセルシフトのシフト速度に起因する各色の滲む量のばらつきによる影響を低減して、画質を向上させることができる。
図１８は、第４実施形態におけるカラーホイール１６ｂの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係の別例を説明する図である。図１８に示すように、第４実施形態において、タイミング制御部３４は、シフト部材２２のシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部（例えば、シフト速度が最も速い時間を含む時間帯）に、最も黒色に近い色Ｋを割り当ててもよい。
例えば、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部で光源１２をオフにして、第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部に黒色に近い色Ｋを割り当ててもよい。
また、カラーホイール１６ｂが、光を黒色に近い色Ｋに時分割する黒色領域１６Ｋ（図１５参照）を有していてもよい。この場合、黒色領域１６Ｋは、他の領域１６Ｒ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｙ、１６Ｇ、１６Ｗに比べて、濃度の濃い色、または、光の透過率が低い領域であってもよい。この場合、タイミング制御部３４は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部に黒色に近い色Ｋを割り当てるように、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
第４実施形態のプロジェクタ１０は、シフト速度が速い第１時間帯Ｔ１の少なくとも一部に黒色に近い色Ｋを割り当てることによって、投影される画像の空間的な流れを一旦完全に遮断することができるので、滲みのばらつきの抑制効果を更に大きくすることができる。
＜第５実施形態＞
ピクセルシフトの方式が異なる第５実施形態について説明する。図１９は、４ｗａｙ方式のピクセルシフトの画素配置を説明する図である。図１９に示す例は、画素ＰＸを２方向にシフトさせる４ｗａｙ方式のピクセルシフトである。シフトさせる２方向の一例は、画素ＰＸの２つの配列方向に対して平行な方向である。４ｗａｙ方式のピクセルシフトは、矢印ＡＲ２に示すように、画素ＰＸを正方形に沿ってシフトさせる。このピクセル方式では、例えば、ＵＨＤ（Ultra High Definition）を８Ｋにすることができる。
図２０は、４ｗａｙ方式のピクセルシフトを説明する図である（参照：https://www3.jvckenwood.com/projector/dla-x75r/feature01.html）。図２０に示すピクセルシフトでは、左側に示す元の位置の画素ＰＸが、中央に示すように水平方向及び鉛直方向に半画素ずつシフトする。これにより、左側の図と中央の図とを重ね合わせた右側の図に示すように、４ｗａｙ方式のピクセルシフトでは、４倍の解像度となる。
第５実施形態の４ｗａｙ方式のピクセルシフトにおいて、タイミング制御部３４は、上述の各実施形態のタイミング設定に基づいて、第１タイミング信号ＴＳ１及び第２タイミング信号ＴＳ２を生成する。
例えば、タイミング制御部３４は、ピクセルシフトさせる２方向のうち、一の方向にピクセルシフトさせる場合に上述の図９に示す第１タイミング設定を適用して、他の方向にピクセルシフトさせる場合にも同様に上述の図９に示す第１タイミング設定を適用する。
また、タイミング制御部３４は、照度値ＩＶに基づいて、ピクセルシフトさせる２方向のそれぞれに、図９に示す第１タイミング設定及び図１２に示す第２タイミング設定のいずれかを適用してもよい。
＜第６実施形態＞
図２１は、第６実施形態の第１タイミング設定におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。図２２は、第６実施形態の第２タイミング設定におけるカラーホイールの各色の面積比と各色の空間的に滲む量との関係を説明する図である。
図２１に示すように、タイミング制御部３４は、明るい環境では、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、カラーホイール１６の各色の領域１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのうち、明るい環境において人間の眼の視感度の低い色の領域（例えば、青色領域１６Ｂ及び赤色領域１６Ｒ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６を制御して、第１時間帯Ｔ１に人間の眼の視感度の低い色（例えば、青色Ｂ及び赤色Ｒ）を割り当てるようにしてもよい。
図２２に示すように、タイミング制御部３４は、暗い環境では、ピクセルシフトによる画素ＰＸのシフト速度が速い第１時間帯Ｔ１に、カラーホイール１６の各色の領域１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのうち、暗い環境において人間の眼の視感度の低い色の領域（例えば、緑色領域１６Ｇ及び赤色領域１６Ｒ）に光源１２からの光が照射されるようにカラーホイール１６を制御して、第１時間帯Ｔ１に人間の眼の視感度の低い色（例えば、緑色Ｇ及び赤色Ｒ）を割り当てるようにしてもよい。
上述の実施形態の各構成の機能、接続関係、個数、配置等は適宜変更してよい。上述の各実施形態を適宜組み合わせてもよい。フローチャートのステップの順序は適宜変更してよい。
上述の実施形態では、光変調器２０がＤＭＤである例を挙げたが、光変調器２０は液晶パネルを用いたＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）方式であってもよい。
上述の実施形態では、ピクセルシフトのシフト速度が、サイン波である例を挙げたが、シフト速度はこれに限定されない。シフト速度は、変速であればよく、例えば、矩形波であってもよい。
上述の実施形態では、シフト部材２２が画素の光を反射する例を挙げたが、シフト部材２２はこれに限定されない。例えば、シフト部材は、光変調器２０をシフトさせることにより（例えば、高速で揺動、または、往復移動）、画素をシフトさせてもよい。
上述の実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。実施形態および実施形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…プロジェクタ
１２…光源
１６、１６ａ、１６ｂ…カラーホイール
２０…光変調器
２２…シフト部材
３０…照度センサ
３２…制御部
３４…タイミング制御部
３６…カラーホイール制御部
３８…ピクセルシフト制御部
特表２００８−５０８８４４号公報 特開２００８−１１６６２４号公報

Claims (11)

  1. 投影する画像を形成する光を少なくとも第１色と第２色とを含む複数の色に時分割するカラーホイールと、
    前記カラーホイールに時分割された光によって複数の画素を含む前記画像を生成する画像生成部と、
    前記第１色及び前記第２色によって形成される前記画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせるシフト部材と、
    前記カラーホイールを制御するカラーホイール制御部と、
    前記シフト部材を制御するシフト制御部と、
    前記第１色を第１時間帯に割り当て、かつ、前記第１時間帯よりも前記画素のシフト速度が遅い第２時間帯に前記第１色よりも人間の視感度の高い前記第２色を割り当てるように、前記カラーホイールのタイミングを制御する第１タイミング信号及び前記シフト部材のタイミングを制御する第２タイミング信号を生成するタイミング制御部と、
    を備えるプロジェクタ。
  2. 前記タイミング制御部は、前記第１時間帯の少なくとも一部に、前記第１色よりも前記人間の視感度の低い第３色を割り当てるように、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号を生成する
    請求項１に記載のプロジェクタ。
  3. 前記画像を形成する光を出力する光源を更に備え、
    前記第３色は黒色であって、
    前記タイミング制御部は、前記第１時間帯の少なくとも一部で前記光源をオフにする
    請求項２に記載のプロジェクタ。
  4. 前記カラーホイールは、少なくとも前記第１色と、前記第２色と、前記第２色よりも黒色に近い前記第３色とに時分割する
    請求項２に記載のプロジェクタ。
  5. 周辺の照度の値である照度値を計測する照度計測部を更に備え、
    前記タイミング制御部は、前記照度値と予め定められた閾値とを比較した判定結果に基づいて、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号を生成する
    請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  6. 前記タイミング制御部は、前記照度値が前記閾値以上の場合、前記複数の色のうち、最も青色に近い色を前記第１時間帯に割り当てる
    請求項５に記載のプロジェクタ。
  7. 前記タイミング制御部は、前記照度値が前記閾値未満の場合、前記複数の色のうち、最も赤色に近い色を前記第１時間帯に割り当てる
    請求項５または６に記載のプロジェクタ。
  8. 前記閾値は、５００ｌｕｘから１０００ｌｕｘの範囲の値である
    請求項５から７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  9. 前記シフト部材は、前記画像生成部をシフトさせることにより、前記画素をシフトさせる
    請求項１から７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  10. 投影する画像を形成する光を少なくとも第１色と第２色とに時分割するカラーホイールと、
    前記第１色及び前記第２色によって形成される前記画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせるシフト部材と、
    前記カラーホイールを制御するカラーホイール制御部と、
    前記シフト部材を制御するシフト制御部と、
    前記カラーホイールのタイミングを制御する第１タイミング信号及び前記シフト部材のタイミングを制御する第２タイミング信号を生成するタイミング制御部と、
    を備えるプロジェクタにおける投影方法において、
    前記第１色を第１時間帯に割り当てる前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号を生成する段階と、
    前記第１時間帯よりも前記画素のシフト速度が遅い第２時間帯に前記第１色よりも人間の視感度の高い前記第２色を割り当てる前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号を生成する段階と、
    を備える投影方法。
  11. 投影する画像を形成する光を少なくとも第１色と第２色とに時分割するカラーホイールと、
    前記第１色及び前記第２色によって形成される前記画像の画素を、変化するシフト速度でシフトさせるシフト部材と、
    を備えるプロジェクタのコンピュータに、
    前記カラーホイールを制御するカラーホイール制御部と、
    前記シフト部材を制御するシフト制御部と、
    前記第１色を第１時間帯に割り当て、かつ、前記第１時間帯よりも前記画素のシフト速度が遅い第２時間帯に前記第１色よりも人間の視感度の高い前記第２色を割り当てるように、前記カラーホイールのタイミングを制御する第１タイミング信号及び前記シフト部材のタイミングを制御する第２タイミング信号を生成するタイミング制御部と、
    を実行させるプログラム。
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