JP2018097022A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素シフトする場合に、所定の条件を満たした画像の表示品位の低下を抑える。
【解決手段】プロジェクター１は、映像信号で規定される１フレームの画像を、複数フィールドでの画像用に低解像度に変換するとともに、複数フィールドのうち連続する二のフィールドで比較した場合に、画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が画像における境界であるとき、当該画素の階調を当該画素の周辺画素の階調方向に補正する信号処理回路６００と、複数フィールドの各々において、信号処理回路により補正された画像を形成する液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂと、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００により形成された画像の合成像を所定の方向に画素シフトする画素シフト素子４００とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。

液晶パネルのような電気光学装置を用いて縮小画像を形成し、この縮小画像を光学系によってスクリーンに拡大投射するプロジェクターが普及している。
一方、画像表示装置では、ハイビジョン（１Ｋ）、４Ｋ、８Ｋなどのように高解像度化が順次進行しつつある。
プロジェクターにおいて高解像度化の要求に応えるためには、電気光学装置の画素数を増やせば良いが、単純に画素数を増やすと、電気光学装置の表示サイズが広くなるので、高コスト化を招く。このため、電気光学装置で高解像度化するためには、表示サイズが広くなるのを抑える観点から、画素ピッチを狭くする必要がある。

電気光学装置として液晶パネルを用いて、画素ピッチを狭くすると、液晶分子が基板面に沿った方向の電界の影響を受けてリバースチルトドメイン等が発生し、表示品質を低下させる、という問題がある。
そこで、近年では、スクリーンに投射される画像を、０．５画素程度シフトさせる画素シフト素子を電気光学装置とスクリーンとの間に設けて、人間に知覚される解像度を擬似的に高める技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−９１５１９号公報

しかしながら、画素シフトさせる技術を適用した場合に、ある条件を満たした画像を表示させようとすると、表示品位が低下する、という問題が指摘された。具体的には、例えば一様な背景に、同じような階調のラインを異なる方向で表示させたときに、当該ラインの明るさが異なって視認されてしまう、という点が指摘された。
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、画素シフトする場合に、所定の条件を満たした画像を表示しようとするときの表示品位の低下を抑えた画像表示装置および画像表示方法を提供することにある。

上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係る画像表示装置は、映像信号で規定される１フレームの画像を、複数フィールドで表示するための画像に変換する解像度変換回路と、前記複数フィールドのうち連続する二のフィールドで比較した場合に、画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が変換された画像における境界であるとき、当該画素の階調を当該画素の周辺画素の階調方向に補正する処理回路と、前記複数フィールドの各々において、前記処理回路により補正された画像を形成する電気光学装置と、前記電気光学装置により形成された画像を所定の方向に画素シフトする画素シフト素子と、を含む。上記一態様に係る画像表示装置によれば、画素シフトする場合に、所定の条件を満たした画像を表示しようとするときの表示品位の低下を抑えることができる。

上記一態様に係る画像表示装置において、前記処理回路は、前記画素の階調変化が第１閾値よりも大きい場合、または、当該画素が変換された画像における境界でない場合、当該画素の階調を補正しない構成としても良い。この構成によれば、表示品位の低下するおそれのない画素について補正が実行されない。
また、上記一態様に係る画像表示装置において、前記処理回路は、前記画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が画像における境界である場合、当該画素の階調を、前記の周辺画素の階調との平均値に補正して出力する構成としても良い。この構成によれば、補正の演算を簡易化することができる。

上記一態様に係る画像表示装置において、複数の前記電気光学装置と、前記複数の電気光学装置の各々に対し、異なる波長帯域の光で照明する照明部と、前記複数の電気光学装置で形成された画像を合成する合成部と、前記合成部により合成された画像をスクリーンに投射する投射部と、を有し、前記画素シフト素子は、前記合成部により合成された画像を画素シフトする構成としても良い。この構成によれば、スクリーンに表示品位の低下を抑えた画像を拡大投射することができる。
なお、本発明は、画像表示装置に限られず、種々の態様で実現することが可能であり、例えば画像表示方法などでも概念することが可能である。

本発明の実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。 プロジェクターの構成を示すブロック図である。 プロジェクターにおける信号処理回路の構成を示すブロック図である。 入力される映像信号の画素配列を示す図である。 プロジェクターにおける液晶パネルの画素配列を示す図である。 プロジェクターにおける液晶パネルの画素配列を示す図である。 プロジェクターにおける画素シフト素子による画素ずらしの説明図である。 プロジェクターの動作を説明するためのタイミングチャートである。 プロジェクターで表示される画像の例である。 上記画像の部分拡大図である。 上記画像の部分拡大図である。 信号処理回路の動作を示すフローチャートである。 プロジェクターで表示される画像の例である。 プロジェクターで表示される画像の比較例である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置の一例であるプロジェクター１の光学的な構成を示す図である。プロジェクター１は、電気光学装置の一例である液晶パネルで形成された画像を合成して拡大投射するものである。
この図に示されるように、プロジェクター１の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット２０２が設けられている。このランプユニット２０２から出射された白色光（可視光）は、内部に配置された３枚のミラー２０６、ダイクロイックミラー２０８ａおよび２０８ｂによってＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の３原色に分離されて、各原色に対応する液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。

詳細には、ダイクロイックミラー２０８ａは、白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、ＧおよびＢの波長域の光を反射し、ダイクロイックミラー２０８ｂは、ダイクロイックミラー２０８ａによって反射したＧおよびＢの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、Ｇ波長域の光を反射する。ここで、Ｂの光路長は、他のＲおよびＧの光路長と比較して長くなっているので、Ｂの光路の途中には光路長を補正するために、リレーレンズ２２３が設けられている。
なお、ランプユニット２０２、３枚のミラー２０６、ダイクロイックミラー２０８ａおよび２０８ｂは、Ｒ、ＧおよびＢの３原色を、それぞれに対応する液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに導く照明部として機能することになる。

液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、それぞれライトバルブとして用いられる透過型の電気光学装置であり、液晶パネル１００Ｒは、Ｒの原色に対応し、液晶パネル１００Ｇは、Ｇの原色に対応し、液晶パネル１００Ｂは、Ｂの原色に対応する。液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの各々の詳細については後述するが、本実施形態では、それぞれ横１９２０列×縦１０８０行で画素がマトリクス状に配列し、各画素の透過率がそれぞれ変化する。これにより、液晶パネル１００Ｒからの出射光はＲ成分の画像となり、液晶パネル１００Ｇからの出射光はＧ成分の画像となり、液晶パネル１００Ｂからの出射光はＢ成分の画像となる。

液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの各々から出射した光は、ダイクロイックプリズム２１２に対し３方向から入射する。ダイクロイックプリズム２１２において、ＲおよびＢの光は９０度で屈折する一方、Ｇの光は直進するので、ＲおよびＢの各原色の画像が合成される。このため、ダイクロイックプリズム２１２が合成部として機能することになる。
ダイクロイックプリズム２１２の出射側には、画素シフト素子４００および投射レンズ群２１４が順番に配置する。ここで、画素シフト素子４００は、入射光に対して出射光の光軸を所定の方向にシフトして、投射される画像をずらす（画素シフトする）ものであり、投射レンズ群２１４は、投射部として機能するものであり、画素シフト素子４００を介した合成像をスクリーン３００に拡大投射するものである。

なお、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー２０８ａ、２０８ｂによって、それぞれに対応するＲ、ＧおよびＢの原色に対応する光が入射するので、直視型のようなカラーフィルターは設けられていない。
また、液晶パネル１００Ｒおよび１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２により反射した後に投射されるのに対し、液晶パネル１００Ｇの透過像は、ダイクロイックプリズム２１２を直進して投射されるので、液晶パネル１００Ｒおよび１００Ｂにより形成される画像と、液晶パネル１００Ｇにより形成される画像とは、左右反転の関係にある。

図２は、プロジェクター１の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、プロジェクター１は、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂと、画素シフト素子４００と、走査制御回路５００と、信号処理回路６００と、を含む。なお、電気光学装置は、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂと、走査制御回路５００および信号処理回路６００の一部の機能とを含んだ構成としても良い。

信号処理回路６００には、図示省略された上位装置から映像信号Ｖid-inが供給される。この映像信号Ｖid-inは、各フレームの画像を、例えば横３８４０列×縦２１６０行で配列する画素で規定するとともに、１画素の階調を、例えばＲＧＢの各８ビット（計２４ビット）で規定するデジタルデータである。
なお、映像信号Ｖid-inは、同期信号Ｓyncに含まれる垂直走査信号、水平走査信号およびドットクロック信号（いずれも図示省略）にしたがった走査の順番で供給される。また、ここでいう１フレームとは、１画像を表示する期間であり、同期信号Ｓyncに含まれる垂直走査信号で規定される垂直走査期間をいう。本実施形態では、例えば横３８４０列×縦２１６０行で画素配列の１画像を視認可能に表示させる期間であり、後述のように１フレームは複数のフィールドで構成される。

映像信号Ｖid-inで規定される画像の解像度は、横３８４０列×縦２１６０行であるのに対し、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの各々の解像度は、それぞれ縦および横のそれぞれが半分の横１９２０列×縦１０８０行である。
そこで、本実施形態では、１フレームの期間を複数のフィールドの期間に分割するとともに、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる合成像を、例えば奇数フィールドにおいて、画素シフト素子４００で画素シフトさせないで投射する一方、偶数フィールドにおいて、画素シフト素子４００で画素シフトさせて投射して、解像度を擬似的に高めて、映像信号Ｖid-inで規定される画像の解像度に近づける構成としている。

走査制御回路５００は、上記上位装置から供給された同期信号Ｓyncに同期して、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂと、画素シフト素子４００と、信号処理回路６００とをそれぞれ制御する。
特に走査制御回路５００は、制御信号Ａ／Ｂにより画素シフト素子４００による画素シフトを制御する。具体的には、走査制御回路５００は、画素シフト素子４００に対し、奇数フィールドでは画素シフトをさせず、偶数フィールドでは画素シフトさせるように制御する。

信号処理回路６００は、詳細については後述するが、映像信号Ｖid-inの解像度を変換して、奇数フィールドおよび偶数フィールド用のデータ信号Ｖ-Rを液晶パネル１００Ｒに、データ信号Ｖ-Gを液晶パネル１００Ｇに、データ信号Ｖ-Bを液晶パネル１００Ｂに、それぞれ供給する。

液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、入射する光の色が異なるだけで、その構成は互いに同一である。そこで、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂについては、液晶パネル１００Ｒで代表して説明することにする。

液晶パネル１００Ｒは、透光性を有する素子基板１００ａと対向基板１００ｂとが一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に、例えば、無電界状態で液晶分子が基板面に対し垂直方向に配向するＶＡ（Vertically Aligned）型の液晶１０５が挟持された構成となっている。
素子基板１００ａのうち、対向基板１００ｂとの対向面には、１０８０行の走査線１１２が図においてＸ方向（横方向、左右方向）に沿って設けられる一方、１９２０列のデータ線１１４が、Ｙ方向（縦方向、上下方向）に沿って、かつ、各走査線１１２と互いに電気的に絶縁を保つように設けられている。
なお、本実施形態では、走査線１１２または画素を区別するために、図において上から順に１、２、３、…、１０８０行目という呼び方をする場合がある。同様に、データ線１１４または画素を区別するために、図において左から順に１、２、３、…、１９２０列目という呼び方をする場合がある。

素子基板１００ａでは、さらに、走査線１１２とデータ線１１４との交差のそれぞれに対応して、ｎチャネル型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）１１６と透光性を有する画素電極１１８との組が設けられている。ＴＦＴ１１６のゲート電極は走査線１１２に接続され、ソース電極はデータ線１１４に接続され、ドレイン電極が画素電極１１８に接続されている。
一方、対向基板１００ｂのうち、素子基板１００ａとの対向面には、透光性を有するコモン電極１０８が全面にわたって設けられる。コモン電極１０８には、図示省略した回路によって電圧ＬＣcomが印加される。

なお、図２において、素子基板１００ａの対向面は紙面裏側であるので、当該対向面に設けられる走査線１１２、データ線１１４、ＴＦＴ１１６および画素電極１１８については、破線で示すべきであるが、見難くなるので、それぞれ実線で示している。

素子基板１００ａには、走査線駆動回路１３０およびデータ線駆動回路１４０が形成される。このうち、走査線駆動回路１３０は、走査制御回路５００による制御信号Ｙctrにしたがって、１、２、３、…、１０８０行目の走査線１１２に、走査信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙ１０８０を供給する。詳細には、走査線駆動回路１３０は、走査線１１２を各フィールドにわたって１、２、３、…、１０８０行目という順番で選択するとともに、選択した走査線への走査信号を選択電圧（Ｈレベル）とし、それ以外の走査線への走査信号を非選択電圧（Ｌレベル）とする。

データ線駆動回路１４０は、信号処理回路６００から供給されるデータ信号Ｖ-Rを、走査制御回路５００による制御信号Ｘctrにしたがって１、２、３、…、１９２０列目のデータ線１１４に順次サンプリングして、データ信号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘ１９２０として供給する。

このような構成において、ある走査線１１２が走査信号により選択されると、当該選択された走査線１１２に位置する画素電極１１８に、当該画素電極１１８に対応するデータ線１１４にサンプリングされたデータ信号の電圧が印加される。走査線１１２の選択が解除されても、印加された電圧が容量性によって保持される。このときに保持された電圧がゼロ（または近傍）であれば、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直方向に配列し、これにより出射（透過）光は、偏光子（図示省略）によりほぼ遮断されて暗（黒）状態となる一方、保持電圧が徐々に高まるにつれて、液晶分子が基板面に対して傾斜し、これにより、偏光子を通過する出射光量が徐々に多くなり、やがて最大となる明（白）状態となる（ノーマリーブラックモード）。

液晶パネル１００Ｒでは、画素電極１１８と対向電極１０８とにより保持される電圧が、走査信号およびデータ信号により画素毎に書き込まれ、これにより、Ｒ成分の画像が形成される。同様に、液晶パネル１００Ｇ（１００Ｂ）では、Ｇ（Ｂ）成分の画像が形成される。

また、ここでは液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）の電気的な構成について説明したが、素子基板１００ａおよび対向基板１００ｂを平面視したときに、画素の平面形状や、ブラックマトリクスを開口する開口部の平面形状については後述することにする。

図３は、信号処理回路６００の構成を示すブロック図である。
信号処理回路６００は、解像度変換回路６０１、補正回路６１０Ｒ、６１０Ｇおよび６１０Ｂを含む。
解像度変換回路６０１は、高解像度の映像信号Ｖid-inを液晶パネル１００Ｒ、１００Ｂおよび１００Ｇに合わせて低解像度に、画素シフト素子４００による画素シフト方向を考慮しつつ変換する。なお、解像度変換回路６０１は、映像信号Ｖid-inにおける各フレームの画像を、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの各々について、奇数フィールドで表示させる画像と、偶数フィールドで画素シフトさせて表示させる画像とに変換する。

補正回路６１０Ｒは、液晶パネル１００Ｒへのデータ信号Ｖ-Rを補正する補正回路であり、補正回路６１０Ｇ（または６１０Ｂ）は、液晶パネル１００Ｇ（または１００Ｂ)へのデータ信号Ｖ-G（またはＶ-B）を補正する補正回路である。
なお、補正回路６１０Ｒ、６１０Ｇおよび６１０Ｂの構成は互いに同一であるので、ここでは、補正回路６１０Ｒで代表して説明することにする。

補正回路６１０Ｒは、フィールドメモリー６１２、６１３、処理回路６１４、およびＤＡＣ（Digital to Analog Converter）６１６を含む。

補正回路６１０Ｒのフィールドメモリー６１２には、解像度変換回路６０１で変換された奇数フィールド用の画像データのうち、Ｒ成分の画像データが格納される。一方、フィールドメモリー６１２からは、走査制御回路５００が液晶パネル１００Ｒを奇数フィールドで駆動するときに、当該奇数フィールド用におけるＲ成分の画像データが上記駆動における垂直および水平走査に同期して画素毎に読み出される。
補正回路６１０Ｒのフィールドメモリー６１３には、走査制御回路５００の制御にしたがって、解像度変換回路６０１で変換された偶数フィールド用の画像データのうち、Ｒ成分が格納される一方、フィールドメモリー６１３からは、走査制御回路５００が液晶パネル１００Ｒを偶数フィールドで駆動するときに、当該偶数フィールド用におけるＲ成分の画像データが上記駆動における垂直および水平走査に同期して画素毎に読み出される。

処理回路６１４は、垂直および水平走査に同期して読み出された画素（着目画素という場合がある）の画像データを、所定の条件を充足する場合に補正するものである。詳細については後述するが、処理回路６１４は、現行フィールドで読み出された着目画素の画像データを、直前フィールドにおける着目画素の画像データ、および、現行フィールドでの着目画素の周辺に位置する画素の画像データを参照して補正する。なお、処理回路６１４は、読み出された着目画素の画像データが所定の条件を充足しない場合、当該画像データを補正せずにそのまま出力する。

ＤＡＣ６１６は、処理回路６１４により処理されたＲ成分の画像データをアナログのデータ信号Ｖ-Rに変換して、当該データ信号Ｖ-Rを液晶パネル１００Ｒに供給する。
なお、ＤＡＣ６１６は、画像データのＲ成分を、例えば奇数フィールドでは正極性で、偶数フィールドでは負極性で、それぞれアナログ信号に変換する。ここで正極性および負極性とは、液晶１０５に直流成分が印加されないように交流駆動する際の便宜上のものであり、具体的には、対向電極１０８に印加される電圧ＬＣcomを基準として高位側を正極性として、低位側を負極性としている。

ここでは、液晶パネル１００Ｒにデータ信号Ｖ-Rを供給する補正回路６１０Ｒを例にとって説明したが、液晶パネル１００Ｇ（１００Ｂ）にデータ信号Ｖ-G（Ｖ-B）を供給する補正回路６１０Ｇ（１００Ｂ）についても同様な構成である。

図４は、映像信号Ｖid-inで規定される画像の画素配列の一部を示す図である。
この図に示されるように映像信号Ｖid-inで規定される１フレーム分の画像では、画素が、Ｘ方向およびＹ方向にわたってマトリクス状に配列している。詳細には、画素は、上述のように、Ｘ方向（横）に３８４０列であって、Ｙ方向（縦）に２１６０行で配列している。

図５は、液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）における画素配列の一部を平面視で示す図である。画素Ｄは、Ｙ方向に１９２０列であってＸ方向に１０８０行でマトリクス状に、すなわち規則正しく格子状に配列している。
本実施形態では、図５に示されるように、画素Ｄは、ほぼ正方形状であって、その中心におおよそ正方形の開口部Ａpが設けられている。例えば、開口部Ａｐは、入射光を出射光として出射可能な液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）の領域であり（図１参照）、平面視の方向は、光入射方向または光出射方向である。
開口部Ａpにおける一辺の長さは、画素Ｄにおける縦または横辺のほぼ半分である。このため、画素Ｄに対して開口部Ａpの占める比率、すなわち開口率は、約２５％程度である。
なお、図５では、縦および横方向に延在する一点鎖線は、画素Ｄ同士の区画を示している。また、平面視したときに、画素Ｄのうち開口部Ａp以外のハッチングで示される領域は、遮光用のブラックマトリクスである。遮光用のブラックマトリクスは、素子基板１００ａまたは対向基板１００ｂに遮光性膜を設け、開口部の膜を除去することで形成可能であるが、素子基板１００ａに設けられた遮光性の走査線１１２やデータ線１１４等の配線や電極の構成により形成可能である。

当該一点鎖線の延長上にある符号のＡは、画素シフトの基準を示している。
図５に示した画素Ｄの配列は、画素シフト素子４００により画素シフトさせない状態でスクリーン３００に投射される画素の配列である。画素シフトさせない状態を便宜的に「Ａ状態」と呼び、Ａ状態の画素の開口部Ａpにより視認される画素をａと表記する場合がある。

液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）における画素電極１１８（図２参照）は、開口部Ａpの形状とほぼ一致するように、一対一で形成される。本実施形態では、上述したようにノーマリーブラックモードとしているので、開口部Ａpを透過する光量は、当該開口部Ａpに位置する画素電極１１８と対向基板１０８とで保持される電圧が低ければ、少なくなって暗になり、高ければ、多くなって明となる。

図６は、画素シフト素子４００により画素シフトさせた状態でスクリーン３００に投射される画素の配列を示す図である。画素シフトさせた状態を便宜的に「Ｂ状態」と呼ぶ場合があり、Ｂ状態の画素の開口部Ａpにより視認される画素をｂと表記する場合がある。

この図に示されるように、Ｂ状態でスクリーン３００に投射される画素ｂの配列は、画素シフト素子４００により、Ａ状態でスクリーン３００に投射される画素ａの配列に対して、右斜め下の４５度の方向に０．５画素分シフトされる。

切り換え周波数によっては、Ａ状態からＢ状態に切り替えられても、観察者には、別々の画像としてではなく、Ａ状態での画素ａからなる画像と、Ｂ状態での画素ｂからなる画像との双方が視認される。このため、スクリーン３００に投射されて視認される画像の画素配列は、図７に示される通りとなる。
これにより、本実施形態では、スクリーン３００に投射される画像の解像度は、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの解像度よりも擬似的に高められる。

図８は、プロジェクター１の動作例を示すタイミングチャートであって、特に、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに対する各行の書き込みと、画素シフト素子４００による画素シフトとの関係を示す図である。
この図の例では、１フレーム（Ｆ）が４つのフィールドに分割される。詳細には、１フレーム（Ｆ）が、第１フィールド（１ｆ）、第２フィールド（２ｆ）、第３フィールド（３ｆ）および第４フィールド（４ｆ）に分割される。走査制御回路５００は、このうち、奇数フィールドである第１フィールド（１ｆ）および第３フィールド（３ｆ）で制御信号Ａ／ＢをＬレベルとし、画素シフト素子４００に対し画素シフトさせないで、Ａ状態とする一方、偶数フィールドである第２フィールド（２ｆ）および第４フィールド（４ｆ）で制御信号Ａ／ＢをＨレベルとし、画素シフト素子４００に対し画素シフトさせて、Ｂ状態とする。

液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂでは、各フィールドにわたって１行目から１０８０行目までの走査線が順番に選択されて、選択された走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じたデータ信号が供給される。ここで、図８において、記号■は、走査線１行分の選択する期間を示しており、各フィールドのそれぞれにおいて、１行目から１０８０行目まで順番に選択されている状態を示している。
なお、この例は、１フレーム（１Ｆ）を４つのフィールドで分割して駆動するので、いわゆる４倍速駆動となる。

実施形態に係るプロジェクター１では、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの透過像を画素シフト素子４００により画素シフトすることにより解像度を擬似的に高めることができる。しかしながら、ある特定のパターンを有する背景として、同じような階調のライン（例えば、図９の斜線ＲＤと斜線ＬＤ）を異なる方向で表示させたときに、当該ラインの明るさが異なっているように視認されてしまう、という点が指摘された。

図９は、表示させたい画像を示す図である。この図に示される画像は、黒色の背景に、白白の斜線ＲＤと斜線ＬＤとを配した図形である。なお、斜線ＲＤは、Ｘ方向に対して右斜め下の４５度の方向に傾斜する白色の直線であり、斜線ＬＤは、Ｘ方向に対して左斜め下の４５度の方向に傾斜する白色の直線である。
なお、ここでいう白色とは、ＲＧＢの加法混色の白ではなく、単に液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇまたは１００Ｂにおける画素の透過量が大きい場合をいう。

図１０は、斜線ＲＤを画素シフトによって表現する場合の説明図である。この図に示されるように斜線ＲＤの延在方向は画素シフトの方向に一致するので、当該斜線ＲＤは、液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）では同じ画素が、奇数フィールドにおける白色の画素ａと、偶数フィールドにおける白色の画素ｂとで表現される。換言すれば、白色の斜線ＲＤを表現するにあたって、液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）において斜線ＲＤを表現する画素は、奇数フィールドと偶数フィールドとにわたって白色で変化しない。

図１１は、斜線ＬＤを画素シフトによって表現する場合の説明図である。この図に示されるように斜線ＬＤの延在方向は画素シフトの方向とほぼ直交する。
このため、当該斜線ＲＤは、液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）では、図の例では、奇数フィールドにおける白色の画素ａと、偶数フィールドにおける白色の画素ｂとで表現される。詳細には、白色の斜線ＬＤを表現するにあたって、液晶パネル１００Ｒ（１００Ｇまたは１００Ｂ）において斜線ＬＤを表現する画素は、奇数フィールドでは黒色（または白色）になり、偶数フィールドでは白色（または黒色）で変化するので、書き換えが発生することになる。

周知のように、液晶パネルにおいては、液晶の応答特性が比較的遅いために、白または黒の一方から他方への書き換えが発生しても、直ちに書き換え後の透過率には至らない。
このため、黒色から白色に書き換えられる画素は、実際には白色には至らず、透過率が白色よりも低い灰色として視認される。同様に白から黒色に書き換えられる画素は、実際には黒色には至らず、透過率が黒色よりも明るい灰色として視認される。
このため、画素シフト方向とほぼ直交する方向に延在する斜線ＬＤは、スクリーン３００に投射された場合、白色よりもやや暗い灰色と視認される。

斜線ＬＤが単独で表示される場合、それが灰色であると視認されるが、比較の対象が存在しないので、その灰色が目立つことはない。しかしながら、図１４に示されるように、斜線ＬＤおよびＲＤを同時に表示する場合、白色で表示された斜線ＲＤに対して、斜線ＬＤが暗い灰色で表示されるので、表示の差として目立つことになる。
なお、図１４では、便宜的に、斜線ＬＤにおける灰色の表示をハッチングで示している。また、ここでは黒色を背景として白色の斜線ＬＤおよびＲＤを表示する場合を例にとって説明したが、ある程度の異なる明るさでの書き換えであれば、同様に表示の差として視認されることになる。

そこで、本実施形態では、図３の補正回路６１０Ｒが、着目画素の画像データを次のよう補正して、上記表示の差を低減している。なお、この補正処理は、端的にいえば斜線ＬＤではなく、斜線ＲＤの明るさを暗くして、表示の差を目立たなくする処理である。また、補正回路６１０Ｇおよび６１０Ｂについても同様な補正処理を実行するが、ここでは、補正回路６１０Ｒにおける補正処理を例にとって説明する。

図１２は、補正回路６１０Ｒにおける補正処理を示すフローチャートである。
なお、この補正処理は、フィールド毎に、着目画素が垂直および水平走査に同期して順次移動させながら実行されるが、ここでは、１つの着目画素について説明する。また、フィールドメモリー６１２には、現時点において処理対象となる着目画素を含む現行フィールドの画像データが記憶され、フィールドメモリー６１３には、現行フィールドよりも１フィールド前の１フィールド（直前フィールド）の画像データが記憶されているものとする。

まず、補正回路６１０Ｒにおける処理回路６１４は、フィールドメモリー６１２から読み出された現行フィールドにおける着目画素の画像データで示される階調値と、フィールドメモリー６１３から読み出された１フィールド前の着目画素の階調値との差が第１閾値以内であるか否かを判別する（ステップＳａ１１）。

当該差が第１閾値よりも大きければ（ステップＳａ１１の判別結果が「Ｎｏ」であれば）、現行フィールドにおける着目画素は、直前フィールドから明るさが大きく変化するような書き換えが発生する、ということを意味する。これは、本件の補正処理の対象外であるので、処理手順は後述するステップＳａ１４に移行する。

一方、当該差が第１閾値以内であれば（ステップＳａ１１の判別結果が「Ｙｅｓ」であれば）、現行フィールドにおける着目画素は、直前フィールドから書き換えが生じない画素、または、書き換えが発生しても明るさがそれほど変わらない画素である、ということを意味する。このため、処理手順は次のステップＳａ１２に移行する。

当該差が第１閾値以内であれば、処理回路６１４は、現行フィールドにおける着目画素が当該着目画素の周辺画素に対して境界を構成する画素であるか否かを判別する（ステップＳａ１２）。
具体的には、処理回路６１４は、現行フィールドにおける着目画素の周辺画素（例えば上下左右の画素）の画像データをフィールドメモリー６１２から取得し、当該着目画素が当該周辺画素で規定されるパターンに対して異質、すなわち異なる情報を有するか否かを判別する。図１０の表示例において、現行フィールドが奇数フィールドである場合に、斜線ＲＤを構成する白色の画素ａを着目画素としたとき、当該画素ａの上下左右に位置する画素ａがすべて黒色であるから、当該着目画素は異質であり、境界であると判別される。

着目画素が境界でなければ（ステップＳａ１２の判別結果が「Ｎｏ」であれば）、本件補正処理の対象外であるので、処理手順は後述するステップＳａ１４に移行する。一方、着目画素が境界であれば（ステップＳａ１２の判別結果が「Ｙｅｓ」であれば）、処理手順は次のステップＳａ１３に移行する。

処理回路６１４は、現行フィールドにおける着目画素の階調値と直前フィールドにおける着目画素の階調値との差が第１閾値以内であって、かつ、当該着目画素が境界であるならば、当該着目画素の階調値を周辺画素の階調値で補正して出力する（ステップＳａ１３）。
この補正処理は、例えば着目画素の階調値を、周辺画素の階調値を含めた平均値に置換して出力するような処理である。具体的には、着目画素の階調値が白色に近い「２５０」であって、当該着目画素の上下左右に位置する周辺４画素の階調値がそれぞれ黒色の「０」である場合、その平均値である「５０」が当該着目画素について補正した画像データとして出力される。

なお、処理回路６１４は、現行フィールドにおける着目画素の階調値と直前フィールドにおける着目画素の階調値との差が第１閾値よりも大きい場合、または、当該差が第１閾値以内であっても、当該着目画素が境界でない場合、当該着目画素の階調値を補正せずにそのまま出力する（ステップＳａ１４）。

補正回路６１０Ｒにおける処理回路６１４は、このような補正処理についてフィールド毎に、着目画素を垂直および水平走査に同期して順次移動させながら実行する点については上述した通りである。また、このような補正処理は、Ｇ成分の補正回路６１０ＧおよびＢ成分の補正回路６１０Ｂの各々でもそれぞれ実行される。

このような補正処理によれば、図１３に示されるように、画素シフト方向に延在する斜線ＲＤが、白色から、周辺画素の階調値で合わせて暗い方向に補正される（周辺画素の階調方向に補正される）。すなわち、斜線ＲＤは、画素シフト方向と直交する方向に延在する斜線ＬＤと明るさと揃う方向に補正されるので、斜線ＲＤおよびＬＤにおける表示の差が低減されることになる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の応用・変形が可能である。なお、次に述べる応用・変形の態様は、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

表示の差は、画素シフトの方向に起因する。例えば特に図示しないが、例えば画素シフト方向を左斜め下の４５度の方向として、画素シフト量を０．５画素分とする構成において、同じように黒色背景に斜線ＲＤと斜線ＬＤとを白色で表示させる場合、実際にスクリーン３００では、斜線ＬＤに対して斜線ＲＤが暗くなる。また、例えば画素シフト方向をＹ（下）方向にとして、画素シフト量を０．５画素分とする構成において、黒色背景にＸ方向に沿った水平線とＹ方向に沿った垂直線とを白色で表示させる場合にも、実際にスクリーン３００では垂直線に対して水平線が暗くなる。
いずれの場合においても、ステップＳａ１１およびＳａ１２の判別結果が「Ｙｅｓ」であれば、ステップＳａ１３を実行し、いずれかの判別結果が「Ｎｏ」であれば、ステップＳａ１４を実行すれば良い。

実施形態のように、図８のように画素シフト素子４００による画素シフトを、奇数フィールドでＡ状態とし、偶数フィールドでＢ状態とした場合、１行目の画素は奇数フィールドの全域にわたってＡ状態となるが、１０８０行目の画素は途中でＡ状態からＢ状態に切り替わる。このため、スクリーン３００に投射される画像の上側と下側とで差が生じてしまう。
そこで、各フィールドにおいて１行目の走査線１１２が選択されてから最終の１０８０行目の走査線１１２が選択されるまでの期間について出射光を遮断するシャッター機構を設けて、スクリーン３００に投射される画像の上側と下側との差が生じないようにしても良い。

実施形態にあっては、画素シフトさせない状態をＡ状態とし、画素シフトさせた状態をＢ状態としたが、両状態で比較したときに相対的な画素シフト量が０．５画素あれば良いので、例えば＋０．２５画素分シフトした状態をＡ状態とし、−０．２５画素分シフトした状態をＢ状態としても良い。

解像度変換回路６０１においては、解像度変換の際に画素シフトに伴って階調を補正する処理をしても良い。

実施形態では、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂを透過型として説明したが、反射型としても良い。反射型では、開口部Ａpは、光を反射可能な領域であり、画素電極１１８に反射膜を設けることで形成可能である。また、ブラックマトリクスは、光を反射しない領域あるいは反射量が開口部Ａｐより小さい領域であり、光吸収膜、または液晶１０５のノーマリブラック領域で、形成可能である。その場合、プロジェクター１は、反射型液晶パネルに適した光学系を有し、画素シフト素子４００は適切な位置に配置される。その場合、プロジェクター１は、反射型液晶パネルに適した光学系を有し、画素シフト素子４００は適切な位置に配置される。
また、実施形態では、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの開口部を透過（反射）した出射光の光軸を、画素シフト素子４００を用いてシフトさせて画素シフトする構成としたが、例えば、液晶パネル１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂ自体をアクチュエーターによりシフトさせても良い。すなわち、画素シフト素子は、結果的にスクリーン３００に投射される画像の画素をシフトさせる構成であれば良い。

１…プロジェクター、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ…液晶パネル、１１２…走査線、１１４…データ線、１１８…画素電極、４００…画素シフト素子、５００…走査制御回路、６００…信号処理回路、６０１…解像度変換回路、６１４…処理回路、Ｄ…画素、Ａp…開口部。

Claims (5)

1. 映像信号で規定される１フレームの画像を、複数フィールドで表示するための画像に変換する解像度変換回路と、
   前記複数フィールドのうち連続する二のフィールドで比較した場合に、画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が変換された画像における境界であるとき、当該画素の階調を当該画素の周辺画素の階調方向に補正する処理回路と、
   前記複数フィールドの各々において、前記処理回路により補正された画像を形成する電気光学装置と、
   前記電気光学装置により形成された画像を所定の方向に画素シフトする画素シフト素子と、
   を含む画像表示装置。
2. 前記処理回路は、
   前記画素の階調変化が第１閾値よりも大きい場合、または、当該画素が変換された画像における境界でない場合、当該画素の階調を補正しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記処理回路は、
   前記画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が画像における境界である場合、当該画素の階調を、前記の周辺画素の階調との平均値に補正して出力する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 複数の前記電気光学装置と、
   前記複数の電気光学装置の各々に対し、異なる波長帯域の光で照明する照明部と、
   前記複数の電気光学装置で形成された画像を合成する合成部と、
   前記合成部により合成された画像をスクリーンに投射する投射部と、
   を有し、
   前記画素シフト素子は、前記合成部により合成された画像を画素シフトする
   請求項１、２または３に記載の画像表示装置。
5. 映像信号で規定される１フレームの画像を、複数フィールドで表示するための画像に変換し、
   前記複数フィールドのうち連続する二のフィールドで比較した場合に、画素の階調変化が第１閾値以内であって、当該画素が変換された画像における境界であるとき、当該画素の階調を当該画素の周辺画素の階調方向に補正し、
   前記複数フィールドの各々において、前記処理回路により補正された画像を形成し、
   当該形成された画像を所定の方向に画素シフトする
   画像表示方法。
   

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