JP2020071480A - Image projection device - Google Patents

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大古場 稔
Minoru Okoba
稔 大古場
松井 泉
Izumi Matsui
泉 松井
佐藤 浩
Hiroshi Sato
浩 佐藤
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Abstract

To make gaps between pixels of a projected image hardly visible.SOLUTION: An image projection device 1 projects image light to display a projected image. The device includes: optical modulation elements 136R, 136G, and 136B that modulate incident light to generate the image light; and shift means 2 that changes an optical path of the image light and thereby shifts a plurality of pixels arranged in two directions orthogonal to each other in the projected image to the same direction. Control means 3 controls the shift means to shift the plurality of pixels by the maximum shift amount of 1/2 or more of an arrangement pitch for every predetermined period while shifting the plurality of pixels so that their shift amounts are 1/2 or more of the width of a gap between adjacent pixels and 1/3 or less of the arrangement pitch of the pixels within the predetermined period in at least one of the two directions.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光変調素子により変調された光により形成される画像をスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置(以下、プロジェクタという)に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus (hereinafter referred to as a projector) that projects an image formed by light modulated by a light modulation element onto a projection surface such as a screen.

上記のようなプロジェクタにおいて光変調素子の画素間に光を変調しない領域があると、投射画像の画素間に隙間が形成され、投射画像の滑らかさが低下する。特許文献1、2には、光変調素子とスクリーンとの間に設けたマイクロレンズによって画素を拡大することで投射画像における画素間の隙間を埋めるようにしたプロジェクタが開示されている。   In the projector as described above, if there is a region where light is not modulated between the pixels of the light modulation element, a gap is formed between the pixels of the projected image, and the smoothness of the projected image deteriorates. Patent Documents 1 and 2 disclose a projector in which a pixel is enlarged by a microlens provided between a light modulation element and a screen to fill a gap between pixels in a projected image.

特開平6−337433号公報JP, 6-337433, A 特開平7−191310号公報JP, 7-191310, A

しかしながら、特許文献1、2にて開示されたプロジェクタでは、微細なマイクロレンズレンズを多数用意し、かつこれらを光変調素子の画素に対応する位置に高精度に配置する必要がある。   However, in the projectors disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to prepare a large number of fine microlens lenses and dispose them with high accuracy at positions corresponding to the pixels of the light modulation element.

本発明は、より簡易な構成で投射画像の画素間における隙間を見えにくくすることが可能なプロジェクタを提供する。   The present invention provides a projector capable of making a gap between pixels of a projected image less visible with a simpler configuration.

本発明の一側面としての画像投射装置は、画像光を投射して投射画像を表示する。該装置は、入射した光を変調して画像光を生成する光変調素子と、画像光の光路を変更することにより、投射画像において互いに直交する2方向に配列された複数の画素をシフトさせるシフト手段と、シフト手段を制御する制御手段とを有する。制御手段は、上記2方向のうち少なくとも一方において、複数の画素を、それらのシフト量が互いに隣り合う画素間の隙間の幅の1/2以上、かつ画素の配列ピッチの1/3以下となるように所定期間内でシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記配列ピッチの1/2以上の最大シフト量でシフトさせるようにシフト手段を制御することを特徴とする。   An image projection apparatus according to one aspect of the present invention projects image light to display a projected image. The device shifts a plurality of pixels arranged in two directions orthogonal to each other in a projected image by changing a light modulation element that modulates incident light to generate image light and an optical path of the image light. And means for controlling the shift means. In at least one of the two directions, the control means sets the shift amount of the plurality of pixels to 1/2 or more of the width of the gap between the pixels adjacent to each other and 1/3 or less of the arrangement pitch of the pixels. While shifting within the predetermined period, the shift means is controlled so as to shift by a maximum shift amount of ½ or more of the arrangement pitch for each predetermined period.

また本発明の他の一側面としての画像投射装置は、画像光を投射して投射画像を表示する。該装置は、入射した光を変調して画像光を生成する光変調素子と、画像光の光路を変更することにより、投射画像において互いに直交する2方向に配列された複数の画素を同じ方向にシフトさせるシフト手段と、シフト手段を制御する制御手段とを有する。光変調素子は、所定期間内において同一の画像データを用いて駆動される。制御手段は、所定期間内において複数の画素をシフトさせながら、該所定期間ごとに複数の画素を1/2画素だけシフトさせるように、所定期間ごとの画像データとは別の画像データを用いてシフト手段を制御することを特徴とする。   An image projection apparatus as another aspect of the present invention projects image light to display a projected image. The apparatus modulates incident light to generate image light and a plurality of pixels arranged in two directions orthogonal to each other in a projected image in the same direction by changing an optical path of the image light. It has shift means for shifting and control means for controlling the shift means. The light modulation elements are driven using the same image data within a predetermined period. The control means uses image data different from the image data for each predetermined period so as to shift the plurality of pixels by ½ pixel for each predetermined period while shifting the plurality of pixels within the predetermined period. It is characterized in that the shift means is controlled.

本発明によれば、より簡易な構成で投射画像の画素間における隙間を見えにくくすることができる。   According to the present invention, it is possible to make a gap between pixels of a projected image less visible with a simpler configuration.

本発明の実施例であるプロジェクタの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projector that is an embodiment of the present invention. 実施例における画素シフトデバイスを説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a pixel shift device according to an example. 従来の画素シフトを示す図。The figure which shows the conventional pixel shift. 実施例1における画素シフトを示す図。FIG. 4 is a diagram showing pixel shift in the first embodiment. 比較例における画素のシフトを示す図。The figure which shows the shift of the pixel in a comparative example. 実施例2における画素シフトを示す図。FIG. 8 is a diagram showing pixel shift in the second embodiment. 実施例1、2の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of Examples 1 and 2. 実施例3、4における画素シフトを示す図。FIG. 8 is a diagram showing pixel shift in Examples 3 and 4. 実施例8における画素シフトと画素シフトデバイスを示す図。FIG. 16 is a diagram showing a pixel shift device and a pixel shift device according to an eighth embodiment. 実施例9における画素シフトを示す図。FIG. 16 is a diagram showing pixel shift in Example 9.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例としてのプロジェクタ(画像投射装置)1の構成を示している。 プロジェクタ1は、光源ユニット11、色分離合成ユニット13および投射レンズ15を有する。   FIG. 1 shows the configuration of a projector (image projection apparatus) 1 as an embodiment of the present invention. The projector 1 includes a light source unit 11, a color separation / combination unit 13, and a projection lens 15.

光源ユニット11は、光源111、リフレクター112、第1レンズアレイ113、第2レンズアレイ114、偏光変換素子115およびコンデンサレンズ116を有する。光源111は、超高圧水銀ランプやハロゲンランプ等の放電ランプである。ただし、光源111として、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)および蛍光体を用いてもよい。リフレクター112は、光源111から第1レンズアレイ113の方向とは異なる方向に出射した光を反射して第1レンズアレイ113に向かわせる。   The light source unit 11 includes a light source 111, a reflector 112, a first lens array 113, a second lens array 114, a polarization conversion element 115, and a condenser lens 116. The light source 111 is a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp or a halogen lamp. However, as the light source 111, a light emitting diode (LED), a laser diode (LD) and a phosphor may be used. The reflector 112 reflects the light emitted from the light source 111 in a direction different from the direction of the first lens array 113 and directs it toward the first lens array 113.

光源111からの白色光は、第1レンズアレイ113により複数の光束に分割され、第2レンズアレイ114を通過して偏光変換素子115の近傍に集光される。偏光変換素子115は、光源111からの無偏光光を所定の偏光方向を有する直線偏光に変換する。偏光変換素子115から出射した複数の光束は、コンデンサレンズ116によって重ね合わされて後述する各光変調素子の受光面を均一な照度分布で照明する。   White light from the light source 111 is divided into a plurality of light fluxes by the first lens array 113, passes through the second lens array 114, and is condensed in the vicinity of the polarization conversion element 115. The polarization conversion element 115 converts unpolarized light from the light source 111 into linearly polarized light having a predetermined polarization direction. The plurality of light beams emitted from the polarization conversion element 115 are superposed by the condenser lens 116 and illuminate the light receiving surface of each light modulation element described later with a uniform illuminance distribution.

色分離合成ユニット13は、第1ダイクロイックミラー131、第2ダイクロイックミラー132、3つのミラー133、R(赤)、G(緑)、B(青)用光変調素子136R、136G、136Bおよび合成プリズム(ダイクロイックプリズム)137を有する。また色分離合成ユニット13は、シフト手段としての画素シフトデバイス2を有する。プロジェクタ1には、光変調素子136R、136G、136Bを駆動する不図示のパネル制御部と、画素シフトデバイス2を制御する制御手段としてのシフト制御部3とが設けられている。   The color separation / combination unit 13 includes a first dichroic mirror 131, a second dichroic mirror 132, three mirrors 133, R (red), G (green), and B (blue) light modulators 136R, 136G, 136B, and a composite prism. It has a (dichroic prism) 137. Further, the color separation / synthesis unit 13 has a pixel shift device 2 as a shift means. The projector 1 is provided with a panel control unit (not shown) that drives the light modulation elements 136R, 136G, and 136B, and a shift control unit 3 as a control unit that controls the pixel shift device 2.

第1ダイクロイックミラー131は、光源ユニット11からの白色光のうちG成分(以下、G光という)を反射し、R成分(以下、R光という)およびB成分(以下、B光という)を透過させる。反射されたG光は、ミラー133で反射されてG用光変調素子136Gに導かれる。第2ダイクロイックミラー132は、第1ダイクロイックミラー131からのR光およびB光のうち、R光を反射してB光を透過させる。反射されたR光は、R用光変調素子136Rに導かれる。第2ダイクロイックミラー132を透過したB光は、ミラー133で反射されてB用光変調素子136Bに導かれる。   The first dichroic mirror 131 reflects the G component (hereinafter referred to as G light) of the white light from the light source unit 11 and transmits the R component (hereinafter referred to as R light) and the B component (hereinafter referred to as B light). Let The reflected G light is reflected by the mirror 133 and guided to the G light modulation element 136G. The second dichroic mirror 132 reflects the R light of the R light and the B light from the first dichroic mirror 131 and transmits the B light. The reflected R light is guided to the R light modulation element 136R. The B light transmitted through the second dichroic mirror 132 is reflected by the mirror 133 and guided to the B light modulation element 136B.

R、G、B用光変調素子136R、136G、136Bは液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイスにより構成され、外部からプロジェクタ1に入力された映像信号に基づいて駆動される。これによりR、G、B用光変調素子136R、136G、136Bはそれぞれ、入射したR光、G光およびB光を変調してR画像光、G画像光およびB画像光を生成する。液晶パネルは、図に示すような透過型であってもよいし、反射型であってもよい。R画像光、G画像光およびB画像光は、合成プリズム137に入射する。   The R, G, and B light modulation elements 136R, 136G, and 136B are configured by liquid crystal panels and digital micromirror devices, and are driven based on a video signal input to the projector 1 from the outside. As a result, the R, G, and B light modulation elements 136R, 136G, and 136B modulate the incident R light, G light, and B light, respectively, and generate R image light, G image light, and B image light. The liquid crystal panel may be a transmissive type as shown in the drawing or a reflective type. The R image light, the G image light, and the B image light enter the combining prism 137.

合成プリズム137は、入射したG画像光とB画像光を反射し、入射したR画像光を透過させることでこれらR画像光、G画像光およびB画像光を合成してフルカラー画像光(以下、単に画像光という)を生成し、該画像光を画素シフトデバイス2に導く。画素シフトデバイス2は、画像光に対する後述する画素シフトを行う。投射レンズ15は、画素シフトデバイス2からの画像光を不図示のスクリーン等の被投射面に拡大投射する。ことにより、投射光により形成される投射画像(映像)が被投射面上に表示される。   The combining prism 137 reflects the incident G image light and the B image light and transmits the incident R image light to combine the R image light, the G image light, and the B image light to synthesize a full-color image light (hereinafter, The image light is generated and guided to the pixel shift device 2. The pixel shift device 2 performs pixel shift described later with respect to image light. The projection lens 15 magnifies and projects the image light from the pixel shift device 2 onto a projection surface such as a screen (not shown). As a result, the projection image (video) formed by the projection light is displayed on the projection surface.

なお、本実施例のプロジェクタは、R光、G光およびB光のそれぞれを変調するR、GおよびB用光変調素子を有するが、R光、G光およびB光に対して1つの光変調素子により順次変調するようにしてもよい。また、赤外光等、R光、G光およびB光とは異なる色光を変調として投射してもよい。   The projector of this embodiment has R, G, and B light modulation elements that modulate R light, G light, and B light, respectively, but one light modulation is performed for R light, G light, and B light. The elements may be sequentially modulated. Further, color light different from R light, G light, and B light such as infrared light may be projected as the modulation.

R、G、B用光変調素子136R、136G、136B(以下、まとめて光変調素子136ともいう)はそれぞれ、互いに直交する2方向である水平方向および垂直方向に二次元配列された複数の画素(以下、変調画素という)を有する。一方、投射画像は、複数の変調画素に対応するように互いに直交する2方向である水平方向および垂直方向に二次元配列された複数の画素(以下、画像画素という)により構成されている。   Each of the R, G, B light modulation elements 136R, 136G, 136B (hereinafter also collectively referred to as a light modulation element 136) includes a plurality of pixels that are two-dimensionally arranged in two directions that are orthogonal to each other, that is, a horizontal direction and a vertical direction. (Hereinafter, referred to as a modulation pixel). On the other hand, the projected image is composed of a plurality of pixels (hereinafter, referred to as image pixels) which are two-dimensionally arranged in the horizontal direction and the vertical direction which are two directions orthogonal to each other so as to correspond to the plurality of modulation pixels.

各光変調素子136には、その受光面における互いに隣り合う変調画素間に光を変調しない領域(以下、非変調領域という)が設けられている場合がある。例えば、アクティブマトリクス方式で駆動される一般的な透過型液晶パネルでは、変調画素間に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子やこれを駆動するための信号線を配置するために非変調領域が設けられる。同様の非変調領域は、反射型液晶パネルでも多少存在する。また、デジタルマイクロミラーデバイスは、液晶パネルの変調画素に相当する微小ミラーを複数有し、これらミラーの角度を変えて反射方向を制御する(被投射面への光の到達をON/OFFする)ことで投射画像を表示する。このようなデジタルマイクロミラーデバイスでは、互いに隣り合うミラー同士が物理的に接触しないように該ミラー間に非変調領域としての隙間が設けられる。光変調素子の受光面全体に対する非変調領域を除く全変調画素の領域の割合、言い換えれば光変調素子の開口率(=変調画素の縦辺の長さ×横辺の長さ)/(縦変調画素ピッチ×横変調画素ピッチ))は、反射型液晶パネルで約96%、デジタルマイクロミラーで約80%、透過型液晶パネルで約70%である。   Each light modulation element 136 may be provided with a region (hereinafter, referred to as a non-modulation region) that does not modulate light between modulation pixels adjacent to each other on the light receiving surface. For example, in a general transmissive liquid crystal panel driven by an active matrix system, a non-modulation region is provided between modulation pixels to arrange a switching element such as a thin film transistor and a signal line for driving the switching element. The same non-modulation region is also present in the reflective liquid crystal panel to some extent. Further, the digital micromirror device has a plurality of micromirrors corresponding to the modulation pixels of the liquid crystal panel, and changes the angle of these mirrors to control the reflection direction (turns on / off the arrival of light on the projection surface). By doing so, the projected image is displayed. In such a digital micromirror device, a gap as a non-modulation region is provided between adjacent mirrors so that the adjacent mirrors do not come into physical contact with each other. Ratio of the area of all the modulation pixels excluding the non-modulation area to the entire light-receiving surface of the light modulation element, in other words, the aperture ratio of the light modulation element (= the length of the modulation pixel vertical side × the length of the horizontal side) / (vertical modulation) The pixel pitch × horizontal modulation pixel pitch)) is about 96% for the reflective liquid crystal panel, about 80% for the digital micromirror, and about 70% for the transmissive liquid crystal panel.

このように光変調素子の受光面に非変調領域があると、投射画像の画像画素間に非変調領域に対応する隙間(画像が非表示となる非表示領域)が格子状に形成される。この格子状の隙間を見えにくくして滑らかな投射画像を表示するために、本実施例のプロジェクタ1は、画素シフトデバイス2を用いる。画素シフトデバイス2は、合成プリズム137と投射レンズ15との間に配置されている。画素シフトデバイス2は、合成プリズム137から出射した画像光の光路を変更する(シフトさせる)ことにより、投射画像において上記2方向に二次元配列された複数(全て)の画像画素を同じシフト方向にシフトさせる画素シフトを行う。   When the light-receiving surface of the light modulation element has a non-modulation area in this way, gaps (non-display areas where the image is not displayed) corresponding to the non-modulation areas are formed in a grid pattern between the image pixels of the projected image. The pixel shift device 2 is used in the projector 1 of the present embodiment in order to display the smooth projected image by making this grid-like gap difficult to see. The pixel shift device 2 is arranged between the combining prism 137 and the projection lens 15. The pixel shift device 2 changes (shifts) the optical path of the image light emitted from the synthesizing prism 137, so that a plurality (all) of the image pixels two-dimensionally arranged in the two directions in the projection image in the same shift direction. Pixel shift is performed.

シフト制御部3は、画素シフトデバイス2に、光変調素子136の解像度(例えば、フルハイビジョン相当の解像度)より高い解像度(例えば4K相当の解像度)の投射画像を表示するための第1の画素シフトと、上述した画像画素間の隙間を見えにくくするための第2の画素シフトとを行わせることができる。   The shift control unit 3 causes the pixel shift device 2 to perform a first pixel shift for displaying a projection image having a higher resolution (for example, a resolution corresponding to 4K) than the resolution of the light modulation element 136 (for example, a resolution corresponding to full high-definition). Then, the second pixel shift for making the gap between the image pixels hard to see can be performed.

ここで、図2(a)〜(d)を用いて、画素シフトデバイス2による画素シフトの原理について説明する。ここでは、映像信号の1フレーム期間を複数(例えば、2つ)に分割して得られる1つの分割期間を所定期間としての1サブフレーム期間という。映像信号を構成する複数のフレーム画像信号のそれぞれから、各サブフレーム期間においてそのサブフレーム期間での画像画素の位置に合わせて光変調素子136を駆動するためのサブフレーム画像データが生成される。各サブフレーム期間内では、光変調素子136は、同一のサブフレーム画像データを用いて駆動される。   Here, the principle of pixel shift by the pixel shift device 2 will be described with reference to FIGS. Here, one divided period obtained by dividing one frame period of a video signal into a plurality (for example, two) is referred to as one subframe period as a predetermined period. From each of the plurality of frame image signals forming the video signal, subframe image data for driving the light modulation element 136 is generated in each subframe period in accordance with the position of the image pixel in the subframe period. Within each sub-frame period, the light modulation element 136 is driven using the same sub-frame image data.

シフト制御部3は、第1の画素シフトを行わせるために、画素シフトデバイス2を、1サブフレーム期間ごとに画像画素を画像画素ピッチ(画像画素の配列ピッチ)の約1/2だけシフトさせるように制御する。1サブフレーム期間ごとに光変調素子136が上述したサブフレーム画像データを用いて駆動されることで、投射表示される映像の解像度を疑似的に高めることができる。このような第1の画素シフトは、例えば、特開2011−203460号公報に開示されている。   In order to perform the first pixel shift, the shift control unit 3 causes the pixel shift device 2 to shift the image pixels by one half of the image pixel pitch (the arrangement pitch of the image pixels) every one subframe period. To control. By driving the light modulation element 136 using the above-described sub-frame image data for each sub-frame period, the resolution of the image projected and displayed can be increased in a pseudo manner. Such a first pixel shift is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2011-203460.

図2(a)〜(d)は、光透過性を有する平行平板ガラス210をXY面内にて延びる軸230を中心として回動(傾斜)させることができるように構成された画素シフトデバイス2を示している。図2(a)、(b)はそれぞれ、平行平板ガラス210の非傾斜状態をX方向とXY面に直交するZ方向とから見て示している。図2(c)、(d)はそれぞれ、平行平板ガラス210の傾斜状態をX方向とZ方向とから見て示している。これらの図において、250は平行平板ガラス210における平面(光の入射面または出射面)の法線である。平行平板ガラス210の非傾斜状態では法線250はZ方向に延び、傾斜状態では法線250はZ方向に対して傾く。   2A to 2D show a pixel shift device 2 configured so that a light-transmissive parallel flat plate glass 210 can be rotated (inclined) about an axis 230 extending in the XY plane. Is shown. 2 (a) and 2 (b) respectively show the non-inclined state of the parallel flat plate glass 210 as viewed from the X direction and the Z direction orthogonal to the XY plane. 2 (c) and 2 (d) respectively show the tilted state of the parallel flat plate glass 210 viewed from the X direction and the Z direction. In these figures, 250 is a normal line of the plane (light incident surface or light emitting surface) of the parallel plate glass 210. The normal 250 extends in the Z direction when the parallel plate glass 210 is in the non-inclined state, and the normal 250 inclines with respect to the Z direction in the inclined state.

図3は、第1の画素シフトにおける被投射面(xy面)上での画像画素のシフトの様子を示している。260はx方向における画像画素の1辺の長さを示し、261はx方向における画像画素ピッチを示している。262はx方向における画像画素ピッチの1/2の長さを示し、263は互いに隣り合う画像画素間の隙間(非表示領域)を示している。また、265はy方向における画像画素ピッチを示し、266はy方向における画像画素ピッチの1/2の長さを示している。270はシフト前の画像画素(第1の位置)を示し、290はシフト後の画像画素(第2の位置)を示している。   FIG. 3 shows how the image pixels are shifted on the projection surface (xy plane) in the first pixel shift. 260 indicates the length of one side of the image pixel in the x direction, and 261 indicates the image pixel pitch in the x direction. Reference numeral 262 indicates a length of ½ of the image pixel pitch in the x direction, and reference numeral 263 indicates a gap (non-display area) between adjacent image pixels. Further, 265 indicates an image pixel pitch in the y direction, and 266 indicates a half of the image pixel pitch in the y direction. Reference numeral 270 indicates an image pixel before shifting (first position), and 290 indicates an image pixel after shifting (second position).

図1に示した合成プリズム137から出射した画像光は、図2(a)〜(d)に示した平行平板ガラス210をZ方向の−側から+側に透過する。この際、図2(a)、(b)に示すように平行平板ガラス210が非傾斜状態にあると、被投射面上には画像画素270が投射される。これに対して、図2(c)、(d)に示すように平行平板ガラス210がそのA領域をZ方向+側に移動させ、B領域をZ方向−側に移動させるように傾斜させると、被投射面上には画像画素270に対してxおよびy方向(つまりは画素対角方向)にシフトした画像画素290が投射される。   The image light emitted from the combining prism 137 shown in FIG. 1 passes through the parallel flat plate glass 210 shown in FIGS. 2A to 2D from the − side to the + side in the Z direction. At this time, as shown in FIGS. 2A and 2B, when the parallel flat plate glass 210 is in the non-inclined state, the image pixels 270 are projected on the projection surface. On the other hand, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), when the parallel flat glass 210 is tilted so as to move the area A in the Z direction + side and the area B in the Z direction − side. The image pixel 290 shifted in the x and y directions (that is, the pixel diagonal direction) with respect to the image pixel 270 is projected on the projection surface.

このときの画像画素のシフト量は、平行平板ガラス210の厚みと、Z方向に対する法線250の傾き角(開き角)によって決まる。図3は、Z方向に対して法線250が傾く方向、言い換えれば軸230が延びる方向を画像画素270が画像画素290の位置に画素対角方向にシフトするように設定し、かつx方向とy方向でのシフト量がそれぞれ画像画素ピッチ262、266の1/2となるように平行平板ガラス210の厚みと法線250の開き角を設定した場合を示している。   The shift amount of the image pixel at this time is determined by the thickness of the parallel plate glass 210 and the tilt angle (opening angle) of the normal line 250 with respect to the Z direction. In FIG. 3, the direction in which the normal line 250 is inclined with respect to the Z direction, in other words, the direction in which the axis 230 extends is set so that the image pixel 270 shifts to the position of the image pixel 290 in the pixel diagonal direction, and the x direction is set. The case where the thickness of the parallel plate glass 210 and the opening angle of the normal line 250 are set so that the shift amounts in the y direction are 1/2 of the image pixel pitches 262 and 266, respectively.

具体的には、X方向とY方向での変調画素ピッチが3.8μmである光変調素子に対して、屈折率が1.5のガラス材BK7により厚み1mmで形成された平行平板ガラス210を非傾斜状態から開き角が0.23度になるように傾斜させることで、画像画素がxおよびy方向に画像画素ピッチの1/2だけシフトする。   Specifically, for a light modulation element having a modulation pixel pitch of 3.8 μm in the X direction and the Y direction, a parallel plate glass 210 formed of a glass material BK7 having a refractive index of 1.5 with a thickness of 1 mm is used. By tilting the non-tilted state so that the opening angle becomes 0.23 degrees, the image pixels are shifted by ½ of the image pixel pitch in the x and y directions.

第1の画素シフトでは、平行平板ガラス210を1サブフレーム期間ごとに非傾斜状態と傾斜状態との間で回動(揺動)させ、非傾斜状態と傾斜状態とで投射画像を変更することで、投射される映像の解像度を擬似的に2倍にすることができる。   In the first pixel shift, the parallel plate glass 210 is rotated (swinged) between a non-tilted state and a tilted state for each subframe period, and a projection image is changed between the non-tilted state and the tilted state. Thus, the resolution of the projected image can be pseudo doubled.

一方、第2の画素シフトでは、平行平板ガラス210を1サブフレーム期間内で非傾斜状態と傾斜状態との間で回動(揺動)させ、非傾斜状態と傾斜状態とで投射画像を変更しない(つまりは同一の投射画像を表示する)ことで画像画素間の隙間を見えにくくする。   On the other hand, in the second pixel shift, the parallel plate glass 210 is rotated (swinged) between the non-inclined state and the inclined state within one subframe period, and the projection image is changed between the non-inclined state and the inclined state. Not doing so (that is, displaying the same projection image) makes it difficult to see the gap between the image pixels.

また、第1の画素シフトがなく、第2の画素シフトのみの場合もある。この場合、サブフレームは1フレームと同じ意味となる。   In some cases, there is no first pixel shift but only second pixel shift. In this case, the subframe has the same meaning as one frame.

以下、第2の画素シフトに関する具体的な実施例について説明する。   Hereinafter, a specific example regarding the second pixel shift will be described.

図4(a)、(b)は、実施例1における第2の画素シフトでの画像画素のシフトを示している。本実施例および後述する他の実施例では、画像画素270は正方形であり、x方向とy方向に延びる4辺の長さは互いに等しいものとする。また、x方向とy方向における画像画素ピッチ261および画像画素270間の隙間263の幅も互いに等しいものとする。また、以下の説明において、光変調素子136がサブフレーム画像データを用いて駆動されることで被投射面上に表示される投射画像をサブフレーム投射画像ともいう。   FIGS. 4A and 4B show the shift of the image pixels in the second pixel shift in the first embodiment. In this embodiment and other embodiments described later, the image pixel 270 has a square shape, and the four sides extending in the x direction and the y direction have the same length. Further, the widths of the image pixel pitch 261 and the gap 263 between the image pixels 270 in the x direction and the y direction are also equal to each other. In the following description, the projection image displayed on the projection surface by driving the light modulation element 136 using the subframe image data is also referred to as a subframe projection image.

図4(a)は、画像画素270が隙間263の幅272の1/2(273)だけx方向とy方向にシフトした状態(シフト後の画像画素271)を示す。図4(b)は、画像画素270が画像画素ピッチ261の1/3(264)(隙間263の幅272以上)だけシフトした状態(シフト後の画像画素274)を示す。277は画像画素270から画像画素274の位置への画素対角方向での画素シフト軌跡を示す。   FIG. 4A shows a state in which the image pixel 270 is shifted by 1/2 (273) of the width 272 of the gap 263 in the x direction and the y direction (image pixel 271 after the shift). FIG. 4B shows a state (image pixel 274 after shift) in which the image pixel 270 is shifted by 1/3 (264) of the image pixel pitch 261 (width 272 of the gap 263 or more). Reference numeral 277 shows a pixel shift locus in the pixel diagonal direction from the image pixel 270 to the position of the image pixel 274.

シフト制御部3は、画素シフトデバイス2に第2の画素シフトを行わせるため、平行平板ガラス210を、1サブフレーム期間内において非傾斜状態と傾斜状態との間で1往復回動させる。映像信号のフレームレートが60fpsであり、各フレーム期間を2分割するとき、1サブフレーム期間は1/60fps/2=8.3msとなる。平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を1msとすると、平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態との間で1往復回動するためには往復遷移時間2msが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス210が非傾斜状態および傾斜状態にて停止する(8.3−2)/2=3.15msの間は同一のサブフレーム画像を投射し、各遷移時間1msの間はサブフレーム画像を投射しないようにする。   The shift control unit 3 causes the parallel plate glass 210 to make one reciprocating rotation between the non-inclined state and the inclined state within one subframe period in order to cause the pixel shift device 2 to perform the second pixel shift. When the frame rate of the video signal is 60 fps and each frame period is divided into two, one subframe period is 1/60 fps / 2 = 8.3 ms. Assuming that the transition time required for the parallel flat glass 210 to rotate from one of the non-inclined state and the inclined state to the other is 1 ms, the parallel flat glass 210 makes one reciprocating rotation between the non-inclined state and the inclined state. Therefore, a round trip transition time of 2 ms is required. In the present embodiment, the same sub-frame image is projected while the parallel flat glass 210 stops in the non-inclined state and the inclined state (8.3-2) /2=3.15 ms, and each transition time is 1 ms. Do not project the sub-frame image during the period.

このように本実施例では、画像画素270を、x方向とy方向のそれぞれでの最大シフト量が隙間263の幅272の1/2以上、かつ画像画素ピッチ261の1/3以下となるようにシフトさせ、再び元の位置に戻す往復画素シフトを1サブフレーム期間内で行う。そして、以後の各サブフレーム期間でも同様の画素シフトを行う。   As described above, in this embodiment, the maximum shift amount of the image pixel 270 in each of the x direction and the y direction is 1/2 or more of the width 272 of the gap 263 and 1/3 or less of the image pixel pitch 261. Then, the reciprocal pixel shift is performed within one sub-frame period to shift back to the original position. Then, the same pixel shift is performed in each subsequent sub-frame period.

透過型液晶パネルの開口率は前述したように約70%であるため、変調画素ピッチが3.80μmで4K用の透過型液晶パネルにおいて、変調画素の1辺は3.19μmであり、変調画素間の非変調領域の幅は0.61μmとなる。透過型液晶パネルの変調画素からの光を、非変調領域の幅の1/2(0.61/2=0.305μm)以上、変調画素ピッチの1/3(3.80/3=1.27μm)以下の最大シフト量でシフトさせるためには、屈折率が1.5のガラス材BK7により厚み1mmで形成された平行平板ガラス210を、0.07度以上、0.46度以下の最大開き角の範囲で傾斜するように回動させればよい。   Since the aperture ratio of the transmissive liquid crystal panel is approximately 70% as described above, in the transmissive liquid crystal panel for 4K with the modulation pixel pitch of 3.80 μm, one side of the modulation pixel is 3.19 μm, and The width of the non-modulation area between them is 0.61 μm. The light from the modulation pixel of the transmissive liquid crystal panel is equal to or more than 1/2 (0.61 / 2 = 0.305 μm) of the width of the non-modulation region and 1/3 of the modulation pixel pitch (3.80 / 3 = 1. 27 μm) or less in order to shift the maximum shift amount, the parallel flat plate glass 210 formed by the glass material BK7 having a refractive index of 1.5 with a thickness of 1 mm has a maximum of 0.07 degrees or more and 0.46 degrees or less. It may be rotated so as to incline within the range of the opening angle.

以上の第2の画素シフトにより、投射画像における画像画素間の格子状の隙間が見えにくくなり、滑らかな投射画像を表示することができる。図7(a)は、画像画素間の隙間の幅に対するシフト量と観察者が感じる投射画像の滑らかさ(官能評価値)との関係を調べた実験結果を示している。図7(a)から分かるように、画像画素を上記隙間の幅の1/2(=0.5)以上のシフト量でシフトさせると、それより小さなシフト量でシフトさせる場合に比べて投射画像の滑らかさが向上する。   The second pixel shift described above makes it difficult to see the grid-shaped gaps between the image pixels in the projected image, and a smooth projected image can be displayed. FIG. 7A shows an experimental result in which the relationship between the shift amount with respect to the width of the gap between the image pixels and the smoothness (sensory evaluation value) of the projected image felt by the observer is examined. As can be seen from FIG. 7A, when the image pixels are shifted by a shift amount of ½ (= 0.5) or more of the gap width, the projected image is larger than when shifted by a smaller shift amount. Improves the smoothness of.

したがって、第2の画素シフトでは、x方向とy方向のそれぞれにおいて、画像画素の最大シフト量が画像画素の隙間の幅の1/2以上となるように画素シフトデバイス2を駆動する(平行平板ガラス210を揺動させる)ことが望ましい。   Therefore, in the second pixel shift, the pixel shift device 2 is driven so that the maximum shift amount of the image pixel is ½ or more of the gap width of the image pixel in each of the x direction and the y direction (parallel plate). It is desirable to rock the glass 210).

また、比較例として図5に示すように画像画素270の最大シフト量を画像画素ピッチ261の1/2(267)としても隙間263を見えにくくすることは可能である。しかし、このように画像画素270を、隙間263を大きく超えてシフトさせると、画像画素270とシフト後の画像画素280との重なり量が大きくなり、投射画像の解像感の低下につながる。図7(b)は、画像画素ピッチに対するシフト量と観察者が感じる解像感(官能評価値)との関係を調べた実験結果を示している。図7(a)から分かるように、画像画素を画像画素ピッチ261の1/3(=0.33)以下のシフト量でシフトさせると、それより大きなシフト量でシフトさせる場合に比べて、解像感の低下を抑制することができる。   Further, as a comparative example, as shown in FIG. 5, it is possible to make the gap 263 difficult to see even if the maximum shift amount of the image pixel 270 is set to 1/2 (267) of the image pixel pitch 261. However, when the image pixel 270 is shifted over the gap 263 in this way, the amount of overlap between the image pixel 270 and the image pixel 280 after the shift increases, which leads to a reduction in the resolution of the projected image. FIG. 7B shows an experimental result in which the relationship between the shift amount with respect to the image pixel pitch and the resolution (sensory evaluation value) felt by the observer is investigated. As can be seen from FIG. 7A, when the image pixels are shifted by a shift amount of ⅓ (= 0.33) or less of the image pixel pitch 261, the solution is larger than when shifting by a larger shift amount. It is possible to suppress deterioration of image quality.

したがって、第2の画素シフトでは、x方向とy方向のそれぞれにおいて、画像画素の最大シフト量が画像画素ピッチの1/3以下となるように画素シフトデバイス2を駆動する)ことが望ましい。   Therefore, in the second pixel shift, it is desirable to drive the pixel shift device 2 such that the maximum shift amount of the image pixel is 1/3 or less of the image pixel pitch in each of the x direction and the y direction.

なお、本実施例では、画素シフトデバイス2を1サブフレーム期間内で画像画素をシフトさせるように制御する場合について説明したが、1フレーム期間(所定期間)内で画像画素をシフトさせるように制御してもよい。この場合、光変調素子136を1フレーム期間内で同一の画像データを用いて駆動する。   In this embodiment, the case where the pixel shift device 2 is controlled to shift the image pixels within one sub-frame period has been described, but the pixel shift device 2 is controlled to shift the image pixels within one frame period (predetermined period). You may. In this case, the light modulation element 136 is driven using the same image data within one frame period.

ここで同一の画像データとは、RGBの階調1セットである。RGBの階調1セットの表示方法は、同時にRGBの各色が表示される場合もあれば、色時分割で表示される場合もある。同一の画像データとシフト位置の関係は、シフト位置を変えても同一の画像データを表示する場合もあれば、同一の画像データを表示する時間より短い期間でシフト位置が変わる場合もある。   Here, the same image data is one set of RGB gradation. In the display method of one set of RGB gradations, each color of RGB may be displayed at the same time, or may be displayed by color time division. Regarding the relationship between the same image data and the shift position, the same image data may be displayed even if the shift position is changed, or the shift position may be changed in a period shorter than the time for displaying the same image data.

図5は、実施例2における第2の画素シフトにより、画像画素270が隙間263の幅272分だけx方向とy方向にシフトした状態(シフト後の画像画素280)を示す。本実施例では、画像画素270を、x方向とy方向での最大シフト量が隙間263の幅272以上、かつ画像画素ピッチ261の1/3以下となるようにシフトさせ、再び元の位置に戻す往復画素シフトを1サブフレーム期間内で行う。そして、以後の各サブフレーム期間でも同様の画素シフトを行う。   FIG. 5 shows a state (image pixel 280 after the shift) in which the image pixel 270 is shifted in the x direction and the y direction by the width 272 of the gap 263 due to the second pixel shift in the second embodiment. In this embodiment, the image pixel 270 is shifted so that the maximum shift amount in the x direction and the y direction is not less than the width 272 of the gap 263 and not more than 1/3 of the image pixel pitch 261 and is returned to its original position. The reciprocating pixel shift for returning is performed within one sub-frame period. Then, the same pixel shift is performed in each subsequent sub-frame period.

屈折率が1.5のガラス材BK7により厚み1mmで形成された平行平板ガラス210を、0.14度以上、0.46度以下の最大開き角の範囲で傾斜するように回動させればよい。   If the parallel plate glass 210 formed of the glass material BK7 having a refractive index of 1.5 and having a thickness of 1 mm is rotated so as to be tilted within the range of the maximum opening angle of 0.14 degrees or more and 0.46 degrees or less. Good.

以上の第2の画素シフトにより、投射画像における画像画素間の格子状の隙間がほとんど見えなくなり、実施例1に比べてより滑らかな投射画像を表示することができる。図7(a)に示すように、画像画素を上記隙間の幅(=1)以上のシフト量でシフトさせると、それより小さなシフト量でシフトさせる場合に比べて投射画像の滑らかさがより向上する。   Due to the second pixel shift described above, the grid-like gaps between the image pixels in the projected image are almost invisible, and a smoother projected image can be displayed as compared with the first embodiment. As shown in FIG. 7A, when the image pixels are shifted by a shift amount equal to or larger than the width of the gap (= 1), the smoothness of the projected image is further improved as compared with the case where the shift amount is smaller. To do.

図8(a)は、実施例3における第2の画素シフトにより、1サブフレーム期間内で画像画素が画素対角方向における3つの位置にシフトする場合を示している。図中のAは1つ目の位置(第1の位置)であり、平行平板ガラス210が非傾斜状態にあるときの位置である。B、Cはそれぞれ2つ目と3つ目の位置(第2の位置)であり、平行平板ガラス210が非傾斜状態から一方向および他方向に傾斜した状態にあるときの位置である。位置B、Cは、位置Aに対して、x方向とy方向に画像画素間の隙間の幅の1/2だけシフトした位置である。位置Aと位置Bとの間での画像画素のシフト方向と位置Aと位置Cとの間での画像画素のシフト方向は互いに同じ1方向(直線方向)である。   FIG. 8A shows a case where the image pixel is shifted to three positions in the pixel diagonal direction within one subframe period by the second pixel shift in the third embodiment. A in the figure is the first position (first position), which is the position when the parallel flat glass 210 is in the non-inclined state. B and C are the second and third positions (second position), respectively, and are the positions when the parallel plate glass 210 is in the state of being inclined in one direction and the other direction from the non-inclined state. The positions B and C are positions that are shifted from the position A by ½ of the width of the gap between the image pixels in the x direction and the y direction. The shift direction of the image pixel between the position A and the position B and the shift direction of the image pixel between the position A and the position C are the same one direction (linear direction).

本実施例では、画像画素を1サブフレーム期間内でA→B→A→C→(次サブフレーム期間でのA)とシフトさせるように平行平板ガラス210を回動(揺動)させる。上述したように映像信号のフレームレートが60fpsであるときに1フレーム期間が2分割された場合の1サブフレーム期間は8.3msとなる。平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を0.5msとすると、平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態との間で4回回動するためには2.0msが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス210が非傾斜状態および各傾斜状態(つまりは画像画素が位置A、B、C)にて停止する(8.3−2)/4=1.58msの間停止する。この場合、1フレーム期間に2回、画像画素間の隙間を埋める回数を増やすことができ、より滑らかな像となる。   In this embodiment, the parallel plate glass 210 is rotated (swinged) so as to shift the image pixels in the order of A → B → A → C → (A in the next subframe period) within one subframe period. As described above, when one frame period is divided into two when the frame rate of the video signal is 60 fps, one subframe period is 8.3 ms. Assuming that the transition time required for the parallel flat glass 210 to rotate from one of the non-inclined state and the inclined state to the other is 0.5 ms, the parallel flat glass 210 rotates four times between the non-inclined state and the inclined state. In order to do so, 2.0 ms is required. In the present embodiment, the parallel plate glass 210 is stopped in the non-tilted state and the respective tilted states (that is, the image pixels are at positions A, B, C) (8.3-2) / 4 = 1.58 ms. To do. In this case, the number of times the gap between the image pixels is filled can be increased twice in one frame period, and a smoother image can be obtained.

本実施例では、位置AとBの間隔と位置AとCの間隔とを互いに等しくした場合について説明したが、これらの間隔を互いに異ならせてもよく、画像画素の縦横比等に応じて適切に選択すればよい。また本実施例では、1サブフレーム期間内での画像画素がシフトする位置を3つとした場合について説明したが、より多くの数の位置にシフトさせるようにしてもよい。   In this embodiment, the case where the distance between the positions A and B and the distance between the positions A and C are equal to each other has been described. However, these distances may be different from each other, and are appropriate according to the aspect ratio of the image pixels. You can choose to. Further, in the present embodiment, the case where the number of positions where the image pixels shift within one sub-frame period is three has been described, but the positions may be shifted to a larger number of positions.

図8(b)は、実施例4における第2の画素シフトにより、1サブフレーム期間内で画像画素が画素対角方向における3つの位置にシフトする場合を示している。実施例3と同様に、図中のAは1つ目の位置であり、平行平板ガラス210が非傾斜状態にあるときの位置である。B、Cはそれぞれ2つ目および3つ目の位置であり、平行平板ガラス210が非傾斜状態から一方向および他方向に傾斜した状態にあるときの位置である。ただし、位置B、Cは、位置Aに対して、x方向とy方向に画像画素間の隙間の幅だけシフトした位置である。位置Aと位置Bとの間でのシフト方向は、位置Aと位置Cとの間でのシフト方向と異なる。   FIG. 8B shows a case where the image pixel is shifted to three positions in the pixel diagonal direction within one sub-frame period by the second pixel shift in the fourth embodiment. Similar to the third embodiment, A in the drawing is the first position, which is the position when the parallel flat glass 210 is in the non-inclined state. B and C are the second and third positions, respectively, and are the positions when the parallel plate glass 210 is in a state of being inclined in one direction and the other direction from the non-inclined state. However, the positions B and C are positions shifted from the position A by the width of the gap between the image pixels in the x direction and the y direction. The shift direction between the position A and the position B is different from the shift direction between the position A and the position C.

また本実施例でも、画像画素を1フレーム期間ごとにA→B→A→C→(次サブフレーム期間でのA)とシフトさせるように平行平板ガラス210を回動(揺動)させる。ただし、本実施例では、画像画素の位置Aでの停止時間を実施例4の0.8倍とし、位置B、Cでの停止時間を実施例4の1.2倍とするように平行平板ガラス210を回動させる。   Also in this embodiment, the parallel plate glass 210 is rotated (swinged) so that the image pixels are shifted in the order of A → B → A → C → (A in the next sub-frame period) every frame period. However, in this embodiment, the stop time at the position of the image pixel is set to 0.8 times that in the fourth embodiment, and the stop time at the positions B and C is set to 1.2 times that in the fourth embodiment. The glass 210 is rotated.

上述したように映像信号のフレームレートが60fpsであるときに1フレーム期間が2分割された場合の1サブフレーム期間は8.3msとなる。平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態のうち一方から他方に回動するのに要する遷移時間を0.5msとすると、平行平板ガラス210が非傾斜状態と傾斜状態との間で4回回動するためには2.0msが必要となる。本実施例では、平行平板ガラス210が非傾斜状態(つまりは画像画素が位置A)にて1.58×0.8=1.26msだけ停止する間および各傾斜状態(つまりは画像画素が位置B、C)にて1.58×1.2=1.90msだけ停止する間は同一フレーム投射画像を表示し、各遷移時間0.5msの間はサブフレーム投射画像を表示しないようにする。   As described above, when one frame period is divided into two when the frame rate of the video signal is 60 fps, one subframe period is 8.3 ms. Assuming that the transition time required for the parallel flat glass 210 to rotate from one of the non-inclined state and the inclined state to the other is 0.5 ms, the parallel flat glass 210 rotates four times between the non-inclined state and the inclined state. In order to do so, 2.0 ms is required. In this embodiment, while the parallel plate glass 210 is stopped for 1.58 × 0.8 = 1.26 ms in the non-tilted state (that is, the image pixel is at the position A) and each inclined state (that is, the image pixel is in the position). In B and C), the same frame projection image is displayed while it is stopped for 1.58 × 1.2 = 1.90 ms, and the subframe projection image is not displayed during each transition time 0.5 ms.

このように本実施例では、画像画素がそのシフト範囲の中心である位置Aで停止する時間よりもシフト範囲の端である位置B、Cで停止する時間よりも長くしている。これにより、1サブフレーム期間において画像画素の明るさを時間積分した際の明るさの均一化が実施例3よりもさらに改善し、より滑らかな投射画像が得られる。   As described above, in this embodiment, the time when the image pixel stops at the position A which is the center of the shift range is longer than the time when the image pixel stops at the positions B and C which are the ends of the shift range. As a result, the uniformity of the brightness when the brightness of the image pixels is integrated over time in one sub-frame period is further improved as compared with the third embodiment, and a smoother projected image can be obtained.

なお、本実施例では、位置B、Cでの停止時間を互いに等しくした場合について説明したが、これらの停止時間を互いに異ならせてもよい。   In the present embodiment, the case where the stop times at the positions B and C are made equal to each other has been described, but the stop times may be different from each other.

実施例1(図1)では、合成プリズム137と投射レンズ15との間に画素シフトデバイス2を配置した場合について説明したが、空間変調素子136R、G、Bのうち少なくとも1つと合成プリズム137との間に画素シフトデバイスを配置してもよい。すなわち、画素シフトデバイスにより、画像光に含まれる複数の色光のうち一部の色光により形成される画像画素をシフトさせてもよい。これにより、色光ごとに画像画素のシフト量を独立に制御することができる。特に投射画像の解像感に影響が大きいG光に対してのみ画素シフトデバイスを配置することで、動画におけるエッジ部の色づきを低減することが容易となる。   In Example 1 (FIG. 1), the case where the pixel shift device 2 is arranged between the combining prism 137 and the projection lens 15 has been described, but at least one of the spatial modulation elements 136R, G, and B and the combining prism 137 are described. A pixel shift device may be arranged between them. That is, the pixel shift device may shift the image pixels formed by a part of the color lights included in the image light. Accordingly, the shift amount of the image pixel can be independently controlled for each color light. In particular, by disposing the pixel shift device only for G light that greatly affects the resolution of the projected image, it becomes easy to reduce coloring of the edge portion in the moving image.

実施例1〜5において、第2の画素シフトにおける画像画素の最大シフト量(つまりは平行平板ガラス210の最大開き角)を変更可能としてもよい。さらに、色光ごとに最大シフト量を変更可能としてもよい。これにより、コンテンツに応じた滑らかさを有する投射画像を表示することができる。   In Examples 1 to 5, the maximum shift amount of image pixels in the second pixel shift (that is, the maximum opening angle of the parallel plate glass 210) may be changeable. Further, the maximum shift amount may be changed for each color light. As a result, it is possible to display a projection image having smoothness according to the content.

第2の画素シフトにおける画像画素のシフト量を、プロジェクタが有する投射モードに応じて変更するようにしてもよい。投射モードとしては、滑らかな動画表示を行うための投射モードとプレゼンテーション資料のようにシャープなラインを表示するための投射モード等がある。   The shift amount of the image pixel in the second pixel shift may be changed according to the projection mode of the projector. As the projection mode, there are a projection mode for displaying a smooth moving image, a projection mode for displaying a sharp line like a presentation material, and the like.

本実施例では、予め投射モードごとに設定されたシフト量(最大シフト量)をプロジェクタに記憶しておき、ユーザにより選択された投射モードに対応するシフト量を読み出して設定する。これにより、各投射モードに適したシフト量が自動的に設定され、各投射モードにて良好な投射画像を表示することができる。   In the present embodiment, the shift amount (maximum shift amount) preset for each projection mode is stored in the projector, and the shift amount corresponding to the projection mode selected by the user is read and set. As a result, the shift amount suitable for each projection mode is automatically set, and a good projection image can be displayed in each projection mode.

実施例8における第2の画素シフトによる画像画素のシフトについて説明する。実施例1〜4では画像画素を1フレーム期間内で複数の位置にて停止させる場合について説明した。これに対して、本実施例では、図9(a)〜(c)に示すように、1フレーム期間内で画像画素を停止させることなく連続的にシフト(円運動)させる。図中のAは画像画素の初期位置(第1の位置)を示す。以下の説明において、1フレーム期間内において画像画素が初期位置Aから円運動して再び初期位置Aに戻るまでをシフト1周期という。図中のE、F、Gはそれぞれ、シフト1周期の1/4、2/4、3/4での画像画素の位置(第2の位置)を示している。   The shift of the image pixel due to the second pixel shift in the eighth embodiment will be described. In Examples 1 to 4, the case where the image pixels are stopped at a plurality of positions within one frame period has been described. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 9A to 9C, the image pixels are continuously shifted (circular movement) within one frame period without being stopped. A in the drawing indicates the initial position (first position) of the image pixel. In the following description, the period in which the image pixel makes a circular motion from the initial position A and returns to the initial position A again within one frame period is referred to as one shift period. E, F, and G in the figure respectively indicate the position (second position) of the image pixel at 1/4, 2/4, and 3/4 of one shift period.

図9(d)は、本実施例で用いる画素シフトデバイス2′を示す。画素シフトデバイス2′は、円盤形状の平行平板ガラス310と、Z方向に延びる軸720を中心として回転可能なガラス保持リング710と、ガラス保持リング710を回転させるモータ730とにより構成されている。   FIG. 9D shows a pixel shift device 2'used in this embodiment. The pixel shift device 2 ′ includes a disk-shaped parallel plate glass 310, a glass holding ring 710 rotatable about an axis 720 extending in the Z direction, and a motor 730 rotating the glass holding ring 710.

平行平板ガラス310は、その平面の法線350が軸720に対して傾く姿勢でガラス保持リング710により保持されている。シフト制御部3がモータ730を回転制御してガラス保持リング710を回転させると、平行平板ガラス310も法線250が軸720に対して傾いたまま軸720回りで回転する。平行平板ガラス310を停止させることなく連続回転させることで、該平行平板ガラス310を透過した画像光により形成される画像画素は被投射面上で停止することなくA→E→F→G→(A→…)と円運動する。例えば実施例1のような斜め45度への直線運動を行うと、この移動により見え方を緩和される画素間の隙間と、見え方を緩和されにくい画素間の隙間が現れ、これらの影響で斜め方向への新たな斜めに指向性を持った薄い筋が観察されてしまう。これに対して本実施例のような円運動では、特定の方向への動作に応じた2次元方向の指向性がなくなり、より滑らかな投射画像を表示することができる。   The parallel plate glass 310 is held by the glass holding ring 710 in a posture in which the normal line 350 to the plane is inclined with respect to the axis 720. When the shift control unit 3 controls the rotation of the motor 730 to rotate the glass holding ring 710, the parallel plate glass 310 also rotates around the axis 720 while the normal line 250 is inclined with respect to the axis 720. By continuously rotating the parallel plate glass 310 without stopping, the image pixels formed by the image light transmitted through the parallel plate glass 310 do not stop on the projection surface and are A → E → F → G → ( Circular movement with A → ...). For example, when linear movement is performed at an angle of 45 degrees as in Example 1, a gap between pixels whose appearance is eased and a gap between pixels whose appearance is difficult to appear appear due to this movement. New thin diagonal lines with diagonal directivity are observed. On the other hand, in the circular motion as in the present embodiment, the directivity in the two-dimensional direction corresponding to the motion in the specific direction is lost, and a smoother projected image can be displayed.

実施例1〜8で説明した第2の画素シフトを行いながら第1の画素シフトを行ってもよい。すなわち、全ての画像画素をその最大シフト量が画像画素間の隙間の幅の1/2以上、かつ画像画素ピッチの1/3以下となるように1サブフレーム期間内でシフトさせながら、最大シフト量が上記隙間の幅より大きく、かつ画像画素ピッチの1/2以上となるように1サブフレーム期間ごとにシフトさせるように画素シフトデバイス2を制御してもよい。これにより、隙間が見えにくい滑らかな投射画像を疑似的に高解像度で表示することができる。   The first pixel shift may be performed while the second pixel shift described in Examples 1 to 8 is performed. That is, the maximum shift is performed while shifting all the image pixels within one sub-frame period such that the maximum shift amount is 1/2 or more of the width of the gap between the image pixels and 1/3 or less of the image pixel pitch. The pixel shift device 2 may be controlled such that the amount is larger than the width of the gap and is 1/2 or more of the image pixel pitch for each subframe period. As a result, it is possible to display a smooth projected image in which a gap is difficult to see in a pseudo high resolution.

具体的には、図10(a)に示すように、全ての画像画素を、その最大シフト量が画像画素間の隙間の幅の1/2以上、かつ画像画素ピッチの1/3以下となるように1サブフレーム期間内でaと−aだけ交互にシフトさせ、1サブフレーム期間内においてaだけシフトする期間と−aだけシフトする期間がサブフレームの半分の期間となるようにする。また、全ての画像画素を、その最大シフト量が画像画素ピッチの1/2以上となるように1サブフレーム期間ごとにbと−bだけ交互にシフトさせる。これにより、好適に画像画素間の隙間を見えにくくすることができ、解像度の高い画像を表示することができる。   Specifically, as shown in FIG. 10A, the maximum shift amount of all image pixels is 1/2 or more of the width of the gap between the image pixels and 1/3 or less of the image pixel pitch. As described above, the shifts of a and −a are alternately performed within one subframe period so that the period of shifting by a and the period of shifting by −a in one subframe period are half of the subframe period. Further, all the image pixels are alternately shifted by b and -b every one sub-frame period so that the maximum shift amount is ½ or more of the image pixel pitch. Thereby, the gap between the image pixels can be preferably made difficult to see, and an image with high resolution can be displayed.

また図10(b)に示すように、サブフレーム期間内におけるaだけシフトする期間と−aだけシフトする期間とがそれぞれサブフレームの半分以下となるように、全ての画像画素の+aのシフトと−aのシフトを複数回繰り返してもよい。この図では、1フレーム期間内にRの期間とGの期間がある場合を示し、R期間とG期間の中を+aと−aのシフトが複数回繰り返される場合を示す。   In addition, as shown in FIG. 10B, + a of all image pixels is shifted so that the period of shifting by a and the period of shifting by −a in the sub-frame period are each half or less of the sub-frame. The shift of −a may be repeated a plurality of times. This figure shows a case where there are R periods and G periods within one frame period, and shows a case where shifts of + a and −a are repeated a plurality of times in the R periods and G periods.

また、図には示さないが、aだけシフトする期間または−aだけシフトする期間が、サブフレーム期間より長期間になってもよい。さらに、図には示さないが、+aと−aの量をランダムに変えて、時間的に積分することで平均的に画像画素間の隙間が見えにくい状態としてもよい。   Although not shown in the figure, the period of shifting by a or the period of shifting by −a may be longer than the subframe period. Further, although not shown in the figure, the amounts of + a and −a may be randomly changed and temporally integrated to make it difficult to see the gap between the image pixels on average.

実施例1〜8では、光変調素子としての液晶パネルとは別に設けられたシフト手段としての画像シフトデバイス2(または2′)を用いる場合について説明した。しかし、光変調素子としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いる場合には、該デジタルマイクロミラーデバイスにおいて変調画素に相当する微小ミラーの角度を変更することで画像光の光路を変更して画像画素をシフトさせることが可能である。この場合は、デジタルマイクロミラーデバイスがシフト手段を兼ねる。   In the first to eighth embodiments, the case where the image shift device 2 (or 2 ') as the shift means provided separately from the liquid crystal panel as the light modulation element is used has been described. However, when a digital micromirror device is used as the light modulation element, the optical path of the image light is changed by changing the angle of the micromirror corresponding to the modulation pixel in the digital micromirror device to shift the image pixel. Is possible. In this case, the digital micromirror device also serves as the shift means.

実施例1〜8では、画素シフトデバイスとして平行平板ガラスを揺動させたり回転させたりすることで画像光の光路を変更する構成のものを用いたが、他の画素シフトデバイスを用いてもよい。例えば、画像光に対する屈折率を変化させることで画像光の光路を変更することが可能な画素シフトデバイスを用いてもよい。   In Examples 1 to 8, the pixel shift device has a configuration in which the optical path of the image light is changed by swinging or rotating the parallel plate glass, but other pixel shift devices may be used. .. For example, a pixel shift device capable of changing the optical path of the image light by changing the refractive index for the image light may be used.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   The embodiments described above are merely representative examples, and various modifications and changes can be made to the embodiments when implementing the present invention.

1 プロジェクタ
136R、136G、136B 光変調素子
2、2’ 画素シフトデバイス
210 平行平板ガラス
261 画像画素ピッチ
270、290 画像画素
1 Projector 136R, 136G, 136B Light modulation element 2, 2'Pixel shift device 210 Parallel plate glass 261 Image pixel pitch 270, 290 Image pixel

Claims (12)

画像光を投射して投射画像を表示する画像投射装置であって、
入射した光を変調して前記画像光を生成する光変調素子と、
前記画像光の光路を変更することにより、前記投射画像において互いに直交する2方向に配列された複数の画素をシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記2方向のうち少なくとも一方において、前記複数の画素を、それらのシフト量が互いに隣り合う前記画素間の隙間の幅の1/2以上、かつ前記画素の配列ピッチの1/3以下となるように所定期間内でシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記配列ピッチの1/2以上の最大シフト量でシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする画像投射装置。
An image projection device for projecting image light to display a projected image,
A light modulation element that modulates incident light to generate the image light,
Shift means for shifting a plurality of pixels arranged in two directions orthogonal to each other in the projection image by changing the optical path of the image light;
A control means for controlling the shift means,
In at least one of the two directions, the control unit causes the shift amounts of the plurality of pixels to be 1/2 or more of a width of a gap between the pixels adjacent to each other and 1 / of an array pitch of the pixels. The image projection apparatus is characterized in that the shift means is controlled so as to shift by a maximum shift amount of ½ or more of the array pitch for each predetermined period while shifting within a predetermined period so as to be 3 or less. .
前記所定期間内でシフトされる画素のシフト期間が所定期間の半分以下の時間であり、前記所定期間内でシフトできる画素のシフト期間が複数あることを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置   The image projection according to claim 1, wherein a shift period of the pixel to be shifted within the predetermined period is half or less of a predetermined period, and there are a plurality of shift periods of the pixel that can be shifted within the predetermined period. apparatus 前記所定期間内でシフトされる画素のシフト量が、互いに隣り合う前記画素間の隙間の幅の1/2以上、かつ前記画素の配列ピッチの1/3以下の範囲でランダムな量に設定されるあることを特徴とする請求項1または2に記載の画像投射装置。   The shift amount of the pixel shifted within the predetermined period is set to a random amount within a range of ½ or more of the width of the gap between the pixels adjacent to each other and ⅓ or less of the arrangement pitch of the pixels. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatus according to claim 1. 前記光変調素子は、前記所定期間内において同一の画像データを用いて駆動され、
前記制御手段は、前記所定期間内において前記複数の画素をシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像投射装置。
The light modulation element is driven using the same image data within the predetermined period,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the shift unit so as to shift the plurality of pixels within the predetermined period.
前記制御手段は、前記所定期間内において、前記複数の画素を前記2方向にシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の画像投射装置。   5. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the shift unit to shift the plurality of pixels in the two directions within the predetermined period. .. 前記最大シフト量は、前記隙間の幅以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像投射装置。   The image projection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the maximum shift amount is equal to or larger than the width of the gap. 前記シフト手段は、前記画像光に含まれる複数の色光のうち一部の色光により形成される前記画素をシフトさせることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の画像投射装置。   7. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the shift unit shifts the pixel formed by a part of the color light included in the image light. .. 前記制御手段は、前記画像光に含まれる色光ごとに前記最大シフト量を変更することを特徴とする請求項7に一項に記載の画像投射装置。   The image projection apparatus according to claim 7, wherein the control unit changes the maximum shift amount for each color light included in the image light. 前記制御手段は、前記画像投射装置において設定された投射モードに応じて前記最大シフト量を変更することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の画像投射装置。   The image projection apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the control unit changes the maximum shift amount according to a projection mode set in the image projection apparatus. 前記制御手段は、前記複数の画素を複数の位置のそれぞれにおいて停止させながらシフトさせ、
前記複数の位置のうちいずれかの位置での前記複数の画素の停止時間が他の位置での停止時間と異なることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の画像投射装置。
The control means shifts the plurality of pixels while stopping at each of a plurality of positions,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein a stop time of the plurality of pixels at any one of the plurality of positions is different from a stop time at another position. .
前記制御手段は、前記複数の画素を停止させることなく連続してシフトさせるように前記シフト手段を制御することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の画像投射装置。   The image projection apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the shift unit so as to continuously shift the plurality of pixels without stopping the plurality of pixels. 画像光を投射して投射画像を表示する画像投射装置であって、
入射した光を変調して前記画像光を生成する光変調素子と、
前記画像光の光路を変更することにより、前記投射画像において互いに直交する2方向に配列された複数の画素を同じ方向にシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段を制御する制御手段とを有し、
前記光変調素子は、所定期間内において同一の画像データを用いて駆動され、
前記制御手段は、前記所定期間内において前記複数の画素をシフトさせながら、前記所定期間ごとに前記複数の画素を1/2画素だけシフトさせるように、前記所定期間ごとの画像データとは別の画像データを用いて前記シフト手段を制御することを特徴とする画像投射装置。
An image projection device for projecting image light to display a projected image,
A light modulation element that modulates incident light to generate the image light,
Shift means for shifting a plurality of pixels arranged in two directions orthogonal to each other in the projection image in the same direction by changing the optical path of the image light;
A control means for controlling the shift means,
The light modulation element is driven using the same image data within a predetermined period,
The control means shifts the plurality of pixels within the predetermined period and shifts the plurality of pixels by ½ pixel for each predetermined period, which is different from the image data for each predetermined period. An image projection apparatus, characterized in that the shift means is controlled using image data.
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