JP2022080733A - 画像投射装置、画像投射装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】線順次駆動を行う表示パネルを用いた画像投射装置において、表示パネルの駆動周波数を抑制しつつ画素シフトにより解像度を向上させる。【解決手段】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、線順次駆動により、入力画像に基づいて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、投射画像が投射される投射位置をシフトさせるシフト部とを備え、シフト部は、入力画像を分割した第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データにそれぞれ対応する投射画像の投射位置を、各画像データに対応する第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置のそれぞれにシフトさせ、投射位置のシフトは、第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置における対角上の位置への斜めシフトを２回含み１巡する、画像投射装置。【選択図】図６

Description

本発明は、画像投射装置、画像投射装置の制御方法、及びプログラムに関する。

画像投射装置により投射される画像の解像度は、一般に、使用されている光変調素子、即ち表示パネルの解像度に一致する。一方、表示パネルの解像度を向上させることなく投射画像の解像度を向上させる技術が知られている。

この技術では、表示パネルに入力する画像データを時間的に分割して表示パネルを駆動させることで、投射画像データの解像度を表示パネルの１画素より細かく、例えば１／４画素に相当する解像度とする。表示する１枚目の画像データを、元々の画像データの１画素を４分割した画像データの左上の画像データとした場合、２枚目の画像データを右下の画像データとし、各画像データに合わせて投射画像の投射位置を左上と右下の交互に１／２画素だけシフトする。この画素シフト（画素ずらし）は、表示パネルと投射レンズの間に平行平板を設け、平行平板の角度を周期的に変えることにより、表示パネルから投射レンズへの入射光の位置を斜めにシフトして投射画像の投射位置をシフトするものである。

ここで、１フレームの画像データの更新レートを６０Ｈｚとすると、この間に、１枚目の画像データが投射され、その後、斜めに１／２画素シフトして２枚目の画像データが投射される。このため、表示パネルは１２０Ｈｚ以上で駆動させる必要がある。このような画素シフトの技術では、異なる２枚の画像を時分割で位置を変えて投射することで、残像現象により解像度の向上を図っている。

このような画素シフトによる解像度の向上に関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１には、表示パネルに光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂに対応した透過型液晶表示素子を用い、斜め方向に１／２画素シフトを行い、解像度を向上させる例が示されている。

更に解像度を向上させる場合、元々の画像データの１画素を１／４に分割した画像データの各位置に対応するように画素シフトを行って、画像データを投射する方法が知られている。この場合、１フレームにつき４点の画素シフトを行うため、１フレームの画像データの更新レートが６０Ｈｚの場合、表示パネルは２４０Ｈｚ以上で駆動する必要がある。

このような画素シフトによる解像度の向上は、例えば、特許文献２に開示されている。 特許文献２には、表示パネルとしてデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）を使用して画素シフトを行う技術が開示されている。より具体的には、特許文献２には、映像信号に対して２倍の周波数で斜め方向に１／２画素シフトを行う例と、４倍の周波数で１／２画素の右方向、下方向、左方向、上方向の４点の画素シフトを行う例が開示されている。

また、表示パネルが液晶表示素子の場合、縦方向と横方向に配置された各画素を線順次駆動方式により走査線に対応する行方向の画素に対し、１行毎に順次画像データを書き込んでいく方式が取られる。このような線順次駆動の技術は、特許文献３に開示されている。特許文献３によれば、１フレームの画像データの更新レートを６０Ｈｚとした場合、１フレームを２つのフィールドに時分割し、１フィールドの表示レートを１２０Ｈｚとする。

特許文献３に開示される技術では、液晶表示素子に画像データを書き込む場合、線順次駆動により１つの画像データについて１サブフィールドを４８０Ｈｚで処理する。具体的には、１フィールド（１２０Ｈｚ）中に同じ画像データをサブフィールドについて４８０Ｈｚで３回書き込み、４回目の書き込みでは次のフィールドの画像データを書き込む。この４回目の書き込みに関するサブフィールドでは、現在のフィールド画像データと新たに書き込む次のフィールド画像データが混在することとなる。この混在期間は遷移期間と称される。特許文献３では、遷移期間中は、シャッターを閉じて混在した画像データによる投射を行わないようにしている。

特開２０１８－５４９７４号公報 特開２０１７－２７０２４号公報 特開２０１４－１１０５８４号公報

しかしながら、特許文献３に記載された技術では、線順次駆動の表示パネルを使用し、６０Ｈｚで更新される１フレームに対して画像データを２つのフィールドに時分割して書き込む場合、表示パネルの線順次駆動を４８０Ｈｚの高速駆動で行う必要がある。これは、１フレームに対して８倍の高速駆動となり、表示パネルと駆動回路の大型化、高発熱化、及び高コスト化を招いていた。

また、特許文献２に記載されたように、解像度を４倍に向上させるために１フレーム当たり４点の画素シフトを行う場合、線順次駆動の表示パネルでは、１つの書き込み画像に対して次の画像を書き込む際に遷移期間が生じる。そのため、１フレームにつき、４回の画像表示に加えて４回の遷移期間が必要となり、６０Ｈｚの１フレームに対して８倍の高速駆動、具体的には４８０Ｈｚの線順次駆動が必要となってしまう。このため、表示パネルと駆動回路の大型化、高発熱化、及び高コスト化を招いていた。

これらの点に鑑み、本発明の一実施態様では、線順次駆動を行う表示パネルを用いた画像投射において、表示パネルの駆動周波数を抑制しつつ画素シフトにより解像度を向上させる画像投射装置、画像投射装置の制御方法、及びプログラムを提供する。

本発明の一実施態様による画像投射装置は、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、線順次駆動により、入力画像に基づいて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、前記投射画像が投射される投射位置をシフトさせるシフト部とを備え、前記シフト部は、前記入力画像を分割して得た第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データにそれぞれ対応する投射画像の前記投射位置を、各画像データに対応する第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置のそれぞれにシフトさせ、前記投射位置のシフトは、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置、及び前記第４の位置における対角上の位置への斜めシフトを２回含み１巡する。

本発明の一実施態様によれば、線順次駆動を行う表示パネルを用いた画像投射において、表示パネルの駆動周波数を抑制しつつ画素シフトにより解像度を向上させることができる。

実施例１に係る画像投射装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 実施例１に係る画素と画素データの一例を示す。 実施例１に係る画素シフトの一例を示す。 画素シフト部の概略的な構成と動作の一例を示す。 実施例１に係る画像投射処理の動作シーケンスの一例を示すフロー図である。 実施例１に係る４点２フレーム画素シフト動作を説明するための図である。 解像度による画像の一例を示す。 実施例１に係る画素シフトによる画像の一例を示す。 画素シフトによる画像の一例を示す。 実施例１に係る４点１フレーム画素シフト動作を説明するための図である。 実施例２に係る投射装置の動作シーケンスの一例を示すフロー図である。 実施例２に係る画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。 実施例３に係る画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。 実施例３に係る画素シフトによる画像の一例を示す。

以下、本発明を実施するための例示的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施例で説明する寸法、材料、形状、及び構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。

（実施例１）
以下、図１乃至図１０を参照して、本発明の実施例１に係る画像光を投射する画像投射装置（以下、単に投射装置とも称する。）について説明する。図１は、本実施例に係る投射装置の全体構成の一例を示すブロックである。本実施例に係る投射装置１０には、取得部１５、画像信号処理部１００、光変調部６０、画素シフト部７０、及び投射部８０が設けられている。

取得部１５は、不図示の外部のソース機器からの画像信号を取得する。ソース機器としては、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（ＢＤ）プレーヤー等が挙げられる。ただし、外部ソース機器は、画像信号を出力できる機器であればよく、例えば、他の光学ディスクのプレーヤーやストリーミングデバイス等であってもよい。また、映像信号の規格としては、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）ＰＣやＢＤプレーヤー等では、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（登録商標）規格が、ビジネス用途ＰＣではＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格が主流となることが多い。ただし、映像信号の規格は、これに限られず、所望の構成に応じて任意の規格であってよい。

ソース機器からの画像信号には解像度とフレームレートの情報が含まれており、不図示のＥＤＩＤ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄａｔａ）を用いてソース機器と投射装置の間で各設定等の情報が交換される。例えば、ＥＤＩＤは、取得部１５がアクセス可能な不図示のメモリに書き込まれた１２８バイトのデータである。ＥＤＩＤには、例えば、投射装置の製造メーカ、モデル、シリアル番号、製造時期、画像寸法、解像度、フレームレート、表示機のガンマ特性、及び輝度情報等が書き込まれている。ＥＤＩＤの情報を基に、ソース機器は投射装置１０に対して最も適したフォーマットで画像信号を送信する。なお、ＥＤＩＤは、ＨＤＭＩ（登録商標）及びＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔにより、標準規格として採用されている。

画像信号の解像度は、例えば、画素数＝１２８０＊７２０、高精細な画素数＝１９２０＊１２００、１９２０＊１０８０、２５６０＊１４４０、及び高精細で４Ｋと呼ばれる画素数＝３８４０＊２１６０、４０９６＊２１６０が規格化されている。更に、画像信号の解像度の規格は、５Ｋと呼ばれる画素数＝５１２０＊２８８０、及び８Ｋと呼ばれる画素数＝７６８０＊４３２０等も含む。

また、画像信号のフレームレートとしては、例えば、２４ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）、３０ｆｐｓ、又は６０ｆｐｓ等が用いられる。例えば、６０ｆｐｓでは、１秒間に画像が６０枚更新される。なお、フレームレートは、例えば、９０ｆｐｓや１２０ｆｐｓ等が用いられてもよい。また、画像信号のフレームレートは、画像信号のサンプリング周波数として表現することもでき、フレームレートの単位としてｆｐｓに代えてＨｚを用いてもよいものとする。取得部１５の出力は、画像信号処理部１００に入力される。

画像信号処理部１００は、後述する各種画像処理を行い、光変調部６０を駆動する。画像信号処理部１００には、画像信号判断部２０、モード設定部２２、機器設定部２４、解像度調整部３０、画像信号選択部４０、画像調整部５０、及びタイミング生成部９０が設けられている。なお、画像信号処理部１００及び画像信号処理部１００の各種構成要素は、プロセッサが不図示の記憶部に記憶されたソフトウェアモジュールを実行することで実現されてよい。ここで、プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってよい。また、プロセッサは、例えば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等であってもよい。また、各構成要素は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の機能を果たす回路等によって構成されてもよい。

モード設定部２２は、投射画像に対して解像度を優先するか否か等のモード設定を行う。モード設定部２２は、外部からのユーザの指示に応じてモードの設定を行ってよい。また、モード設定部２２は、例えば、入力画像のヘッダ等に含まれる投射画像に関連付けられた情報に基づいてモード設定を行ってもよい。なお、モード設定部２２は、その他のモード設定、例えば、明るさを優先するか否かのモード設定を行うこともできる。当該設定も、ユーザの指示や投射画像に関連付けられた情報に基づいて行われることができる。

機器設定部２４は、ＥＤＩＤと同等の機器に関する情報を保存する。機器設定部２４は、例えば、表示パネルの解像度、適応可能なフレームレート及び表示パネルの最大駆動レート等を保存することができる。

画像信号判断部２０は、機器設定部２４、モード設定部２２、及び取得部１５からの情報に基づいて、入力画像と表示パネルの解像度やフレームレート等を確認する。画像信号判断部２０は、確認した情報を、例えば、解像度調整部３０、画像信号選択部４０、及びタイミング生成部９０に出力することができる。

また、画像信号判断部２０は、取得部１５や機器設定部２４からの情報に基づいて、入力画像のフレームレートと表示パネルの駆動周波数を比較する。パネルの駆動周波数を、入力画像のフレームレートに対し、より高い周波数で駆動することは、表示パネルと駆動回路の大型化、更に発熱の増加とコストの増加を招き、非常に困難である。また、液晶の特性を高速化すること自体が難しく、高速駆動には限界がある。そのため、画像信号判断部２０は、入力画像のフレームレートと表示パネルの駆動周波数を比較し、これらの関係が所定の条件を満たすか否かを判断する。

解像度調整部３０は、入力画像のスケール調整を行う。具体的には、解像度調整部３０は、取得部１５や画像信号判断部２０からの情報に基づいて、入力画像と光変調部６０の表示パネルの解像度を比較し、入力画像が表示パネルの解像度の４倍であるかどうかを確認する。例えば、表示パネルの解像度がＦＨＤ（画素数＝１９２０＊１０８０）で、ソース機器からの画像信号の解像度が４Ｋ（画素数＝３８４０＊２１６０）である場合は、当該条件が満たされるため、解像度調整部３０は入力画像のスケール調整を行わない。一方、入力画像の解像度が表示パネルの４倍の解像度でない場合には、解像度調整部３０は、入力画像をスケールアップ又はスケールダウンして入力画像の解像度を調整する。なお、画像のスケールアップ及びスケールダウンの方法は、公知の任意の方法を用いてよい。

画像信号選択部４０は、画像信号判断部２０による入力画像のフレームレートと表示パネルの駆動周波数との比較結果又は該比較結果に応じた画素シフト動作に基づいて、表示パネルに書き込む画像データの選択を行う。より具体的には、画像信号選択部４０は、入力画像のフレームレートが表示パネルの駆動周波数の所定数倍より大きいか否かの比較結果に基づいて、表示パネルに書き込む画像データの選択を行う。

画像調整部５０は、画像信号選択部４０によって選択された画像データに関して、画像の色合いやガンマ調整、ホワイトバランス調整等の画質調整を行う。なお、これらの調整については、公知の任意の手法により行われてよい。タイミング生成部９０は、例えば、画像信号判断部２０や画像信号選択部４０からの情報に基づいて、画素シフト部７０を駆動するタイミングを示すタイミング信号を出力する。

光変調部６０は、例えば、ＷＵＸＧＡ（画素数＝１９２０＊１２００）やＦＨＤ（画素数＝１９２０＊１０８０）の表示パネル（以下、単にパネルとも称する。）を含んでよく、それより低い解像度のパネルを含んでもよい。また、光変調部６０に使用するパネルは、透過型液晶パネルであってもよいし、反射型液晶パネルであってもよい。また、光変調部６０においては、パネルの周囲に、不図示の光学部品であるミラーやプリズム、偏光板や種々のレンズ等が配置されることができる。

光変調部６０は、例えば、高圧水銀ランプやＬＥＤ、又はレーザ等で構成される不図示の光源部からの光を、不図示の光学系によりＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３色に分離する。また、光変調部６０は、画像信号処理部１００からの信号に応じて色毎にパネルによる光変調を行う。光変調部６０で変調された光は、投射光として投射部８０によりスクリーン等に拡大して投射される。投射部８０は、レンズ等を含んで構成され、投射光を投射装置１０の外部に投射する。

画素シフト部７０は、投射部８０の前段に設けられ、光変調部６０で変調された光について後述する画素シフトを行う。ここで、画素シフト部７０について、図２乃至図４（ｄ）を参照して説明する。

まず、本実施例に係る画素シフトの動作について説明する。ここで、説明のため、光変調部６０のパネルの解像度はＦＨＤ（画素数＝１９２０＊１０８０）であるとし、ソース機器からの画像信号の解像度はパネル解像度の４倍の４Ｋ（画素数＝３８４０＊２１６０）であるとする。

図２は、画像信号の画素と画素データの一例を示す。図２には、入力画像の１枚目のフレームデータＦ１、２枚目のフレームデータＦ２、及び３枚目のフレームデータＦ３が示されている。なお、フレームレートが６０Ｈｚの場合、各フレームデータは、０．０１６６ｓｅｃ毎に更新される。

図２において太破線で囲まれたエリア２００は、ＦＨＤのパネル解像度の１画素分の領域を表す。４Ｋの画像信号は、ＦＨＤのパネル解像度に対して、縦２倍及び横２倍の解像度を有するため、エリア２００について４つの画素データＰ１乃至Ｐ４（画像データ）を含み、解像度が４倍に向上している。

図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、画素シフト部７０による投射画像の画素シフトの一例を示す。図３（ａ）において太実線で示されるエリアＦ１＿１は、図２に示されたエリア２００に相当する部分であり、投射された画像に関するパネル解像度の１画素分の領域を表す。このとき、エリアＦ１＿１に関するパネルの駆動に用いられる画像データは、図２に示されるフレームデータＦ１の画素データＰ１に相当する。また、図３（ａ）において、太破線で示されるエリアＦ１＿４は次に投射画像が投射される投射位置に相当し、エリアＦ１＿４に関するパネルの駆動に用いられる画像データは、図２に示されるフレームデータＦ１の画素データＰ４に相当する。図３（ａ）に示す動作によれば、投射画像の投射位置は、エリアＦ１＿１からエリア１＿４へ斜め右下にシフトされることとなる。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、画素シフト部７０の構成及び動作について説明する。図４（ａ）は、投射画像の投射位置をシフトさせる画素シフト部７０の概略的な構成の一例を示す。画素シフト部７０には、例えばガラスによる平行平板７１、及び平行平板７１を駆動するための不図示のアクチュエータが設けられている。平行平板７１が、光変調部６０からの入射光に対し、一点破線の縦軸に平行して垂直に立っている場合は、入射光は平行平板７１内を直進してそのまま一点破線の横軸に沿って投射部８０の方向に進む。これに対し、平行平板７１が、光変調部６０からの入射光に対し垂直な状態からθ傾いている場合には、平行平板７１内の光と出射光は、平行平板７１と周囲空気の屈折率の差により屈折し、太実線矢印のように進む。このとき、投射部８０への出射光は、一点破線の横軸より位置がδずれた平行光となる。

図４（ｂ）は、画素シフト部７０の動作の一例、特に４点の画素シフトの動作の一例を示す。図４（ｂ）に示されたエリア２００の１画素分の投射領域において、当該投射領域を４分割したエリアＡ１乃至Ａ４に対して横軸をＸ軸とし、縦軸をＹ軸とすると、平行平板７１のＸ軸周りの傾きθｘによりＹ方向の投射位置がδｙだけ変化する。同様に、平行平板７１のＹ軸周りの傾きθｙによりＸ方向の投射位置がδｘだけ変化する。

なお、以下では、エリアＡ３の位置を、投射位置の基準（原点）として、平行平板７１が光変調部６０からの入射光に対し垂直になっている場合の投射位置として説明する。また、平行平板７１をＸ軸周りにθｘだけ傾けて、投射位置をエリアＡ３の位置からδｙだけシフトさせた場合の投射位置をエリアＡ１の位置として説明する。同様に、平行平板７１をＹ軸周りにθｙだけ傾けて、投射位置をエリアＡ３の位置からδｘだけシフトさせた場合の投射位置をエリアＡ４の位置とする。また、平行平板７１をＸ軸回りにθｘ、Ｙ軸回りにθｙ傾けて投射位置をエリアＡ３の位置からδｙ及びδｘだけシフトさせた場合の投射位置をエリアＡ２の位置として説明する。ただし、投射位置の基準は、エリアＡ３の位置に限られず、所望の構成に応じて、エリアＡ１乃至エリアＡ４の位置の任意の位置であってよい。

ここで、上述した投射画像の投射位置に関するエリアＦ１＿１からエリアＦ１＿４への斜めシフトは、エリアＡ１からエリアＡ４への斜めシフトに対応する。そのため、本実施例に係る画素シフト部７０の構成では、当該斜めシフトは、投射位置をエリアＡ１の位置とした状態から、平行平板７１についてＸ軸回りの傾きをゼロにするとともにＹ軸回りの傾きをθｙとすることにより行うことができる。同様に、エリアＡ２からエリアＡ３への斜めシフトは、投射位置をエリアＡ２の位置とした状態から、平行平板７１についてＸ軸及びＹ軸回りの傾きをゼロとすることにより行うことができる。

なお、平行平板７１の２軸方向の傾きを制御する画素シフト部７０のアクチュエータは、例えば、磁界中のコイルに電流を流すことにより生じる電磁力を利用するアクチュエータにより構成されることができる。この場合、Ｘ軸周りの傾きを制御する電磁力アクチュエータと、Ｙ軸周りの傾きを制御する電磁力アクチュエータに対し、それぞれの駆動電流を制御することにより、平行平板７１の傾きを制御し、投射位置を任意の位置に画素シフトすることができる。ただし、アクチュエータの種類はこれに限られず、所望の構成に応じて公知の任意のアクチュエータを用いてよい。

図３（ｂ）に戻り画素シフトの説明を続ける。図３（ｂ）に示される動作では、太実線で示されたエリアＦ１＿４から太破線で示されたエリアＦ１＿２への上方向の画素シフトを行う。このとき、エリアＦ１＿２に関するパネルの駆動に用いられる画像データは、図２に示されるフレームデータＦ１の画素データＰ２に相当する。図３（ｃ）に示される動作では、太実線で示されたエリアＦ１＿２から太破線で示されたエリアＦ１＿３への斜め左下方向の画素シフトを行う。このとき、エリアＦ１＿３に関するパネルの駆動に用いられる画像データは、図２に示されるフレームデータＦ１の画素データＰ３に相当する。図３（ｄ）に示される動作では、太実線で示されたエリアＦ１＿３から太破線で示されたエリアＦ２＿１への上方向の画素シフトを行う。ここで、投射位置に関するエリアＦ２＿１とエリアＦ１＿１は同じ位置であるが、エリアＦ２＿１に関するパネルの駆動に用いられる画像データは、図２に示されるフレームデータＦ２の画素データＰ１に相当する。

これにより、投射位置の画素シフトが、斜めシフトを２回含み、１巡することになる。以降、投射装置１０は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、及び図３（ｄ）に示される動作を繰り返すことで、続くフレームデータＦ２，Ｆ３についての画素シフトを行うことができる。

次に図５を参照して、本実施例に係る画像投射処理の動作シーケンスについて説明する。図５は、本実施例に係る画像投射処理の動作シーケンスの一例を示すフロー図である。

画像投射処理が開始されると処理はステップＳ５１０に移行する。ステップＳ５１０では、モード設定部２２が、投射画像に対して解像度を優先するか否か等のモード設定を行う。上述のように、モード設定部２２は、使用者からの指示や投射画像に関連付けられた情報に基づいて、モード設定を行ってよい。

ステップＳ５２０では、画像信号判断部２０が、機器設定部２４、モード設定部２２、及び取得部１５からの情報に基づいて、入力画像と表示パネルの解像度やフレームレートを確認する。

ステップＳ５３０では、画像信号判断部２０が、モード設定部２２によって設定されたモードについて、解像度を優先するモードであるか否かを判断する。画像信号判断部２０によってモード設定が解像度を優先するモードでないと判断された場合は、処理はステップＳ５４０に移行する。ステップＳ５４０では、画像信号処理部１００が画素シフト動作をＯＦＦにする。その後、ステップＳ５４２において、画素シフトを行わない通常投射モードで画像を投射する。具体的には、画像信号選択部４０によって表示パネルに書き込む画像データの選択が行われ、画像調整部５０によって画像の色合いやガンマ調整、ホワイトバランス調整等の画質調整が行われ、光変調部６０によって表示パネルが駆動される。

一方、ステップＳ５３０において画像信号判断部２０によってモード設定が解像度を優先するモードであると判断された場合、処理はステップＳ５５０に移行する。ステップＳ５５０では、必要に応じて解像度調整部３０により入力画像のスケール調整が行われる。解像度調整部３０は、例えば、入力画像と表示パネルの解像度を比較し、入力画像が表示パネルの解像度の４倍であるかどうか確認する。パネルの解像度がＦＨＤ（画素数＝１９２０＊１０８０）で、ソース機器からの画像信号の解像度が４Ｋ（画素数＝３８４０＊２１６０）である場合は、この条件を満たすため、スケール調整は不要となる。一方で、入力画像の解像度が表示パネルの４倍の解像度でない場合には、解像度調整部３０は、入力画像をスケールアップ又はスケールダウンして入力画像の解像度を調整する。ステップＳ５５０での動作が終了すると、処理はステップＳ５６０に移行する。

ステップＳ５６０では、画像信号判断部２０がフレームレート判断を行う。具体的には、画像信号判断部２０は、入力画像のフレームレートｆｉｎと表示パネルの駆動周波数ｆｐの比較を行う。表示パネルの駆動周波数ｆｐを、入力画像のフレームレートｆｉｎに対し、より高い周波数で駆動することは、表示パネルと駆動回路の大型化、更に発熱の増加とコストの増加を招き、非常に困難である。また、液晶の特性を高速化すること自体が難しく、高速駆動には限界がある。

特に、表示パネルの線順次駆動方式では、１つの画像データを書き込むために、書き込み時間に加えて待ち時間が必要となる。ここで、待ち時間とは、表示パネルの一番上の行と最後の行の投射時間を合わせるために必要となる時間である。従って、表示パネルの駆動周波数ｆｐに対し、４点の画素シフトを行う場合、入力画像のフレームレートｆｉｎ＝ｆｐ／（４＊２）である必要がある。この場合、ｆｉｎ＝６０Ｈｚでは、ｆｐ＝６０Ｈｚ＊（４＊２）＝４８０Ｈｚとなり、極めて高いパネル駆動周波数が必要となり、線順次駆動での実現は困難となる。

そこで、ステップＳ５６０では、画像信号判断部２０は、ｆｉｎ＞ｆｐ／８が満たされるか否かを判断し、当該判断結果に応じて画素シフトの動作を変更する。特に本実施例に係る投射装置１０は、実現可能な表示パネルの駆動周波数ｆｐを２４０Ｈｚとし、ｆｉｎ＞ｆｐ／８の場合には、２フレームで２回の斜めシフトを含む４点の画素シフト（４点２フレーム画素シフト）を行う。また、投射装置１０は、ｆｉｎ≦ｆｐ／８の場合は、１フレームで２回の斜めシフトを含む４点の画素シフト（４点１フレーム画素シフト）を行う。

以下では、表示パネルの駆動周波数ｆｐの上限値を２４０Ｈｚとして具体的な例について説明する。ここで、例えば、ｆｉｎ＝６０Ｈｚ、ｆｐ＝２４０Ｈｚとした場合には、ｆｉｎ＞ｆｐ／８となるため、画像信号判断部２０は上記条件が満たされることから、入力画像のフレームレートｆｉｎが高速であると判断する。画像信号判断部２０によって入力画像のフレームレートｆｉｎが高速であると判断されると、処理はステップＳ５８０に移行する。ステップＳ５８０では、画像信号処理部１００が、４点２フレーム画素シフト動作をＯＮにする。

一方で、例えば、ｆｉｎ＝３０Ｈｚ、ｆｐ＝２４０Ｈｚとした場合には、ｆｉｎ＝ｆｐ／８となり、上記条件が満たされないため、画像信号判断部２０は入力画像のフレームレートｆｉｎが低速であると判断する。画像信号判断部２０によって入力画像のフレームレートｆｉｎが低速であると判断されると、処理はステップＳ５７０に移行する。ステップＳ５７０では、画像信号処理部１００が、４点１フレーム画素シフト動作をＯＮにする。なお、例えば、ｆｉｎ＝２４Ｈｚである場合も、上記条件が満たされないため、処理はステップＳ５７０に移行することになる。

ステップＳ５９０では、ステップＳ５８０又はステップＳ５７０でＯＮにされた画素シフト動作に基づいて画素シフト投射が行われる。画素シフト投射の動作に際しては、画像信号判断部２０によるフレームレート判断結果又はＯＮにされた画素シフト動作に基づいて、画像信号選択部４０が表示パネルに書き込む画像データを選択する。具体的には、画像信号選択部４０は、入力画像の各フレームデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３について、表示パネルの１画素に対応する４つの画素を群とし、各フレームデータを当該群の集合とした場合の、各群のそれぞれの画素のデータごとに分割する。言い換えると、画像信号選択部４０は、各フレームデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３を、図２に示されるように、エリア２００の集合とし、各エリア２００に含まれる画素のデータ（画素データＰ１～Ｐ４）ごとに分割する。これにより、画像信号選択部４０は、各フレームデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３を、各フレームデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３の画素データＰ１～Ｐ４に関する４つのデータの集合に分割することができる。画像信号選択部４０は、後述する画素シフト動作に従って、表示パネルへ書き込む画像データを当該４つのデータの集合から選択する。選択されるデータの詳細に関しては、後述する画素シフト動作の説明において述べる。

また、画像調整部５０が画像の色合いやガンマ調整、ホワイトバランス調整等の画質調整を行い、光変調部６０が表示パネルを駆動する。なお、画素シフト部７０の駆動は、画像信号に合わせてタイミング生成部９０により生成されたタイミング信号に基づいて行われることができる。

次に、図６を参照して、４点２フレーム画素シフトと、表示パネルの線順次駆動について説明する。表示パネルが透過型液晶パネルや反射型液晶パネルの場合、液晶パネルの各画素は、縦方向と横方向に配置され、画像データは、線順次駆動方式により走査線に対応する行方向の画素に対し、１行毎に順次書き込まれる。

図６は、４点２フレーム画素シフト動作に関する画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。図６の（ａ）は表示パネルの線順次駆動を、図６の（ｂ）及び（ｃ）は画素シフトの駆動を、図６の（ｄ）は入力画像のフレームを示す。この例では、入力画像のフレームレートｆｉｎは６０Ｈｚであり、６０Ｈｚ毎に入力画像の画像データがフレームデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３のように順次変わる。入力画像は、入力画像の解像度が表示パネルの解像度の４倍となるようにスケール調整されているため、入力画像の各画素のデータは、図２に示すように、表示パネルの１画素を４等分した第１乃至第４の画像データで構成される。なお、本実施例では、第１乃至第４の画像データはそれぞれ、上述した画素データＰ１乃至Ｐ４に相当する。

これに対し、図６の（ａ）に示されるパネル駆動では、まず、例えば、フレームデータＦ１の第１の画像データを表示パネルに書き込む。図６の（ａ）の縦軸は表示パネルの行を表す。表示パネルへのデータの書き込みに関しては、表示パネルの一番上の行に線順次駆動でデータを書き込み開始してから、最後の行にデータを書き込むまで、表示パネルの駆動周波数ｆｐ＝２４０Ｈｚ相当（４．１６ｍｓ）の時間を要する。最後の行へのデータを書き込んだとき、一番上の行は既に２４０Ｈｚ相当の時間の投射が行われているが、最後の行のデータはまだ投射が行われた直後である。そのため、一番上の行と最後の行の投射時間を合わせるには、更に２４０Ｈｚ相当の投射時間（待ち時間）が必要となる。このことから、表示パネルの線順次駆動は、一番上の行に戻り、次の２４０Ｈｚ相当の期間、表示パネルに黒画像を書き込む。

最後の行への黒画像の書き込みが終了した後、表示パネルの線順次駆動は、一番上の行に戻り、第１の画像データに対して対角上に位置する第４の画像データを表示パネルに書き込む。このとき、画素シフト部７０は、投射位置について、図４（ｂ）に示すエリアＡ１に対応する第１の画像データの位置（第１の位置）からエリアＡ４に対応する第４の画像データの位置（第４の位置）へシフトさせる。そのため、画素シフト部７０は、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すようにシフト－ＹをＯＦＦし、シフト－ＸをＯＮする駆動を行う。当該処理は、上述の図３（ａ）を参照して説明した画素シフトに相当する。ここで、シフト－Ｙは、投射位置の基準（本実施例では第３の画像データの位置）からのＹ方向の画素シフトを意味し、シフト－Ｘは投射位置の基準からのＸ方向の画素シフトを意味する。

第４の画像データの書き込み終了後も同様に、表示パネルの線順次駆動は、次の２４０Ｈｚ相当の期間、黒画像を表示パネルに書き込む。黒画像の書き込みが終了すると、表示パネルの線順次駆動は、入力画像のフレームデータＦ２の第２の画像データを書き込む。このとき、画素シフト部７０は、投射位置について、第４の位置から図４（ｂ）に示すエリアＡ２に対応する第２の画像データの位置（第２の位置）へシフトさせる。そのため、画素シフト部７０は、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すようにシフト－ＹをＯＮし、シフト－ＸはＯＮの状態を維持する駆動を行う。当該処理は、上述の図３（ｂ）を参照して説明した画素シフトに相当するが、書き込むデータが２枚目のフレームデータＦ２の画像データである点が異なる。

第２の画像データの書き込み終了後も同様に、表示パネルの線順次駆動は、次の２４０Ｈｚ相当の期間、黒画像を表示パネルに書き込む。黒画像の書き込みが終了すると、表示パネルの線順次駆動は、第２の画像データに対して対角上に位置する第３の画像データを表示パネルに書き込む。このとき、画素シフト部７０は、投射位置について、第２の位置から図４（ｂ）に示すエリアＡ３に対応する第３の画像データの位置（第３の位置）へシフトさせるため、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すようにシフト－Ｙとシフト－ＸをＯＦＦする駆動を行う。当該処理は、上述の図３（ｃ）を参照して説明した画素シフトに相当するが、書き込むデータが２枚目のフレームデータＦ２の画像データである点が異なる。

第３の画像データの書き込み終了後も同様に、表示パネルの線順次駆動は、次の２４０Ｈｚ相当の期間、黒画像を表示パネルに書き込む。黒画像の書き込みが終了すると、表示パネルの線順次駆動は、入力画像のフレームデータＦ３の第１の画像データを表示パネルに書き込む。このとき、画素シフトは、第３の位置から第１の位置へシフトさせるため、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すようにシフト－ＹをＯＮし、シフト－ＸはＯＦＦの状態を維持する駆動を行う。当該処理は、上述の図３（ｄ）を参照して説明した画素シフトに相当するが、書き込むデータが３枚目のフレームデータＦ３の画像データである点が異なる。以降、これらの動作を繰り返す。

ここで、図７（ａ）乃至図９（ｄ）を参照して、２フレームで２回の斜めシフトによる４点の画素シフトの効果について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、解像度の違いによる画像の一例を示す。図７（ａ）は解像度が１倍の画像の例、図７（ｂ）は解像度が４倍の画像の例である。解像度が１倍の場合には、画素粒子が粗く、放射線状の模様が不連続で粗くなり、更に斑模様も出ている。これに対し、解像度が４倍の場合では、放射線状の模様が明確であり、中心の渦巻きも連続的であり、綺麗な画像となっている。

図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、本発明の画素シフトによる画像の例を示す。図８（ａ）は、図６に示される１枚目の入力画像のフレームデータＦ１について、斜め画素シフト動作に従って投射された第１の画像データと第４の画像データの合成画像の例を示す。図８（ｂ）は、図６に示される２枚目の入力画像のフレームデータＦ２について、斜め画素シフト動作に従って投射された第２の画像データと第３の画像データの合成画像である。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示される１回目の斜め画素シフト動作で得られる画像と図８（ｂ）に示される２回目の斜め画素シフト動作で得られる画像の合成画像である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）では、それぞれ斜めの画素シフトが行われているため、図７（ａ）に示す解像度が１倍の画像に比べて解像度が２倍向上している。そのため、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される画像の両方とも、放射線状の模様を確認することができ、中心の渦巻きもある程度滑らかな画像となっている。

ここで、図８（ｂ）に示される画像を投射中には、図８（ａ）に示される画像残像と、図８（ｂ）に示される画像とが重なり、図８（ｃ）に示される画像が合成されることとなる。その際、上述のように、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される各画像ともに斜め画素シフトにより解像度が向上していることから、これらの画像では不連続な模様や縞模様等の違和感がない。そのため、これら画像の合成による図８（ｃ）に示す画像も違和感なく解像度が４倍に向上して見えるようになる。その結果、図８（ｃ）に示される画像は、放射線状の模様が明確になり、中心の渦巻きも滑らかで、解像度が４倍向上した綺麗な画像となっている。

従って、フレームレート６０Ｈｚで１枚目の入力画像を斜め画素シフトにより解像度が２倍の画像として投射し、次の２枚目の入力画像を斜め画素シフトにより解像度が２倍の画像として投射する。こうすることで、トータルでフレームレート３０Ｈｚ相当で解像度が４倍の画像を投射することができる。この際、１フレーム間に斜め画素シフトを１回ずつ行うことにより、１フレーム間の解像度を不連続な模様や縞模様等の違和感なく向上させ、残像現象により得られる２フレーム間の画像の解像度を４倍に向上させることができる。

ここで、２フレームで解像度を４倍向上させる場合に、斜め画素シフトを含まない場合の画像の例を図９（ａ）乃至図９（ｄ）に示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、フレームデータＦ１の画像投射について横シフトを１回、フレームデータＦ２の画像投射について横シフトを１回行った場合の例を示す。例えば、図９（ａ）はフレームデータＦ１に対して第１の画像データと第２の画像データを、図９（ｂ）はフレームデータＦ２に対して第３の画像データと第４の画像データを投射した例を示す。この例では、フレームデータＦ１，Ｆ２について、それぞれ横方向の解像度を２倍向上させている。そのため、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される各画像では、縦のラインは明確になっているが、横のラインの解像度が上がっていないため、斑模様が発生している。また、中心の渦巻きも縦方向のラインはある程度滑らかであるが、横方向は斑になっている。

一方で、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、フレームデータＦ１の画像投射について縦シフトを１回、フレームデータＦ２の画像投射について縦シフトを１回行った場合の例を示す。例えば、図９（ｃ）はフレームデータＦ１に対して第１の画像データと第３の画像データを、図９（ｄ）はフレームデータＦ２に対して第２の画像データと第４のフレームデータを投射した例を示す。この例では、フレームデータＦ１，Ｆ２について、それぞれ縦方向の解像度を２倍向上させている。そのため、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示される各画像では、横のラインは明確になっているが、縦のラインの解像度が上がっていないため、斑模様が発生している。また、中心の渦巻きも横方向のラインはある程度滑らかであるが、縦方向は斑になっている。

このように、フレームレート６０Ｈｚで１枚目の入力画像を縦又は横の画素シフトにより解像度が２倍の画像として投射し、次の２枚目の入力画像と縦又は横の画素シフトにより解像度が２倍の画像として投射した場合について考える。この場合には、１フレームにおける解像度の向上が特定方向となり、斑模様や不連続な模様等の違和感を生じる画像となる可能性があり、投射画像の解像度向上の妨げとなる。従って、２フレームで解像度を４倍向上させる場合には、斜め画素シフトを２回行う、より具体的には１フレーム間に斜め画素シフトを１回ずつ行うことにより、適切に解像度を向上できることが理解される。

次に、図１０を参照して、４点１フレーム画素シフト動作について説明する。図１０は、４点１フレーム画素シフト動作に関する画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。図１０の（ａ）はパネルの線順次駆動を、図１０の（ｂ）及び（ｃ）は画素シフト駆動を、図１０の（ｄ）は入力画像のフレームを示す。この例では、入力画像のフレームレートｆｉｎは３０Ｈｚであり、３０Ｈｚ毎に入力画像の画像データがフレームデータＦ１，Ｆ２のように順次変わる。入力画像は、入力画像の解像度が表示パネルの解像度の４倍となるようにスケール調整されているため、入力画像データの各画素のデータは、図２に示すように、１画素を４等分した第１乃至第４の画像データで構成される。なお、第１乃至第４の画像データはそれぞれ、上述した画素データＰ１乃至Ｐ４に相当する。

ここで、４点１フレーム画素シフト動作に係る図１０の（ａ）に示すパネル駆動では、例えば、フレームデータＦ１について、第１の画像データ、第４の画像データ、第２の画像データ、及び第３の画像データを順に書き込む。つまり、１フレームに２回の斜め画素シフトを含む４点の画素シフトを行う。黒画像を含めた図１０の（ａ）に示す線順次駆動、並びに図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示す画素シフト駆動の動作とタイミングは、図６で示したものと同じである。

上述のように、表示パネルの線順次駆動方式では、１つの画像データを書き込むために、書き込み時間に加えて待ち時間が必要となる。そのため、パネルの駆動周波数ｆｐに対し、４点の画素シフトを行う場合、入力画像のフレームレートｆｉｎ＝ｆｐ／（４＊２）である必要がある。ｆｐ＝２４０Ｈｚでは、２４０Ｈｚ／８＝３０Ｈｚとなるため、ｆｉｎ＝３０Ｈｚで４点１フレーム画素シフトが可能である。

この場合、フレームレート３０Ｈｚの入力画像に対し、６０Ｈｚで第１の画像データと斜め画素シフトによる第４の画像データにより解像度が２倍の画像を投射する。次の６０Ｈｚで第２の画像データと斜め画素シフトによる第３の画像データにより解像度が２倍の画像を投射する。これにより、トータル３０Ｈｚ相当で解像度が４倍の画像を投射することができる。この際、６０Ｈｚ間に斜め画素シフトを１回ずつ行うことにより、６０Ｈｚ間の画像の解像度を違和感なく向上させ、残像現象により得られる３０Ｈｚ間の画像の解像度を４倍に向上させることができる。

なお、４点２フレーム画素シフト動作及び４点１フレーム画素シフト動作における斜め画素シフトは、今回説明した順番に限定されない。これらの動作は、第１の画像データから第４の画像データ又は第４の画像データから第１の画像データと、第２の画像データから第３の画像データ又は第３の画像データから第２の画像データに関する対角上の位置への斜めシフトを２回含めばよい。これらの動作のスタート位置や駆動の順番は任意であってよく、いずれの場合も同様の効果を得ることができる。

上記のように、本実施例に係る投射装置１０は、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、光変調素子の一例として機能する光変調部６０と、画素シフト部７０とを備える。光変調部６０は、線順次駆動により、入力画像に基づいて光を変調して画像光を生成する。画素シフト部７０は、画像光の光路を変更することにより、投射画像が投射される投射位置をシフトさせる。また、画素シフト部７０は、入力画像を分割して得た第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データにそれぞれ対応する投射画像の投射位置を、各画像データに対応する第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置のそれぞれにシフトさせる。ここで、投射位置のシフトは、第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置における対角上の位置への斜めシフトを２回含み１巡する。このような構成を有する投射装置１０は、２回の斜めシフトを含んで１巡する４点の画素シフトを行うことにより、表示パネルの駆動周波数を抑制しつつ、投射画像の解像度を向上させることができる。

なお、本実施例では、光変調部６０は縦と横に配置された複数の画素を含み、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ、及び第４の画像データのそれぞれにおける１画素のデータは、複数の画素における１画素の１／４の画素サイズのデータに相当する。また、第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置は、複数の画素における１画素を４分割した各位置に相当する。

更に、本実施例では、複数の画素における１画素を４分割した各位置に対し、該１画素の左上の位置を第１の位置とし、第１の位置の右側の位置を第２の位置とし、第１の位置の下側の位置を第３の位置とし、第１の位置の右下側の位置を第４の位置とする。この場合、第１の画像データに対応する投射画像が第１の位置に投射され、第２の画像データに対応する投射画像が第２の位置に投射される。さらに、第３の画像データに対応する投射画像が第３の位置に投射され、第４の画像データに対応する投射画像が第４の位置に投射される。ここで、対角上の位置への斜めシフトは、第１の位置と第４の位置の間のシフト、及び第２の位置と第３の位置の間のシフトを含む。

また、本実施例に係る投射装置１０では、入力画像のフレームレートｆｉｎに応じて、使用する画像データを変更する。具体的には、入力画像のフレームレートｆｉｎが、光変調部６０の表示パネルの駆動周波数ｆｐの１／８より大きい場合には、画素シフト部７０は、入力画像のフレームの２周期に対して投射位置のシフトを１巡行う。すなわち、入力画像のフレームレートｆｉｎが表示パネルの駆動周波数ｆｐに対して高速であると判断された場合は、入力画像のフレームの２周期に対して２回の斜めシフトを含む４点の画素シフトを行う。

例えば、入力画像のフレームレートｆｉｎが６０Ｈｚで、光変調素子の駆動周波数ｆｐが２４０Ｈｚ（ｍａｘ）である場合、入力画像のフレームレートｆｉｎが光変調素子の駆動周波数ｆｐの１／８より大きくなる。このため、画素シフト部７０は、入力画像のフレームの２周期に対して２点の斜めシフトを含む４点の位置シフトを１巡行う。このとき、最初のフレームについて対角上の位置への斜めシフトを１回行い、次のフレームについて異なる対角上の位置への斜めシフトを１回行う。これにより、２フレームで４点の位置シフトを１巡する際、１フレーム間の斜めシフトにより投射画像の解像度が向上し、更にフレーム間での残像現象により画像の解像度が向上するため、結果として４倍の解像度の投射画像を得ることができる。

一方、入力画像のフレームレートｆｉｎが、光変調部６０の表示パネルの駆動周波数ｆｐの１／８以下である場合には、画素シフト部７０は、入力画像のフレームの１周期に対して投射位置のシフトを１巡行う。すなわち、入力画像のフレームレートｆｉｎが表示パネルの駆動周波数ｆｐに対して低速であると判断された場合は、入力画像のフレームの１周期に対して２回の斜めシフトを含む４点の画素シフトを行う。

例えば、光変調素子の駆動周波数ｆｐが２４０Ｈｚ（ｍａｘ）である場合、入力画像のフレームレートｆｉｎが３０Ｈｚ以下で、入力画像のフレームレートｆｉｎが光変調素子の駆動周波数ｆｐの１／８以下となる。このため、画素シフト部７０は、入力画像のフレームの１周期に対して２点の斜めシフトを含む４点の位置シフトを１巡行う。この場合でも、最初の１／２フレームについて対角上の位置への斜めシフトを１回行い、次の１／２フレームについて異なる対角上の位置への斜めシフトを１回行う。これにより、１フレームで４点の位置シフトを１巡する際、１／２フレーム間の斜めシフトにより解像度が向上し、更に１／２フレーム間での残像現象により解像度が向上するため、結果として４倍の解像度を得ることができる。

上述した４点２フレーム画素シフト動作及び４点１フレーム画素シフト動作のいずれの場合においても、６０Ｈｚ間に斜め画素シフトを１回ずつ行うことにより、６０Ｈｚ間の解像度を違和感なく向上させることができる。また、残像現象により得られる３０Ｈｚ間の画像の解像度を４倍に向上させることができる。すなわち、これらの画素シフト動作では、斜めシフトにより投射画像の解像度が向上し、更に斜めシフトにより得た画像同士の残像現象により合成される投射画像の解像度が向上する。このため、線順次駆動を行う表示パネルの駆動周波数を所定以上に高速化することなく、言い換えると、表示パネルの駆動周波数を抑制しつつ、画素シフトにより解像度を向上させることができる。

なお、本実施例では、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データは、それぞれ、入力画像の互いに隣接する４つの画素を群とし、入力画像を当該群の集合とした場合の、各群におけるいずれかの画素の画像データを含む。また、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データは、それぞれ、前述の各群における、第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置に対応する位置の画素の画像データを含む。しかしながら、第１の画像データ～第４の画像データの生成方法はこれに限られず、公知の４点画素シフトに係るサブフレームの生成方法を用いてよい。また、第１の位置～第４の位置は、第１の画像データ～第４の画像データの位置に対応した位置であればよい。なお、当該画像データの生成方法及び各位置の関係に関しては、以降の実施例にも適用可能である。

（実施例２）
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施例２に係る投射装置について説明する。本実施例と実施例１との違いは、図１１を参照して説明する本実施例に係るステップＳ１１１０、ステップＳ１１５２、ステップＳ１１５４、及びステップＳ１１５６での動作であり、実施例１と同様の動作であるその他の動作については説明を省略する。また、本実施例に係る投射装置の構成は、実施例１に係る投射装置１０の構成と同様であるため、同じ参照符号を用いて説明を省略する。

図１１は、本実施例に係る投射装置の動作シーケンスの一例を示すフロー図である。本実施例では、画像投射処理が開始されると、処理はステップＳ１１１０に移行する。ステップＳ１１１０では、モード設定部２２が、投射画像に対して解像度を優先するか否か等のモード設定に加えて、明るさを優先するか否かのモード設定を行う。モード設定部２２は、解像度を優先するか否かのモード設定と同様に、使用者からの指示や投射画像に関連付けられた情報に基づいて、明るさを優先するか否かのモード設定を行ってよい。なお、明るさを優先するか否かのモード設定は、ステップＳ１１５２より前のタイミングであれば、解像度を優先するか否かのモード設定とは別のタイミングで行われてもよい。

ステップＳ５２０、ステップＳ５３０、及びステップＳ５５０での動作は、実施例１におけるこれらステップの動作と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ５５０において、スケール調整が行われると、処理はステップＳ１１５２に移行する。ステップＳ１１５２では、画像信号判断部２０が、モード設定部２２によって設定されたモードについて、明るさを優先するモードか否かを判断する。画像信号判断部２０によって、明るさを優先するモードでないと判断された場合には処理はステップＳ１１５４に移行する。

ステップＳ１１５４では、画像信号処理部１００は黒画像駆動の設定を行う。ステップＳ１１５４における黒画像駆動の設定は、実施例１において説明した表示パネルの線順次駆動方式における１つの画像データの書き込みを行う際の書き込み時間及び待ち時間において、待ち時間中に黒画像を書き込む動作の設定を行うものである。ステップＳ１１５４で、黒画像駆動の設定が行われると処理はステップＳ５６０に移行する。なお、以降の処理は実施例１に係る画像投射処理と同様であるが、ステップＳ５９０において、ステップＳ１１５４で設定された黒画像駆動に基づいて処理が行われることとなる。ここで、当該黒画像の書き込み動作（黒画像駆動）は、実施例１において説明した通りであるため、説明を省略する。

一方、ステップＳ１１５２において、画像信号判断部２０によって明るさを優先するモードであると判断された場合には、処理はステップＳ１１５６に移行する。ステップＳ１１５６では、画像信号処理部１００は、画像上書き駆動の設定を行う。ステップＳ１１５６における画像上書き駆動は実施例２に係る動作であり、詳細については後述する。ステップＳ１１５６で、画像上書き駆動の設定が行われると処理はステップＳ５６０に移行する。なお、以降の処理は実施例１に係る画像投射処理と同様であるが、ステップＳ５９０において、ステップＳ１１５４で設定された画像上書き駆動に基づいて処理が行われることとなる。

ここで、図１２を参照して、画像上書き駆動の動作について説明する。図１２は、本実施例に係る画像上書き駆動による４点２フレーム画素シフト動作に関する画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。図１２の（ａ）は、表示パネルの線順次駆動を示す。なお、図１２の（ｂ）及び（ｃ）に示す画素シフト駆動、並びに図１２の（ｄ）に示す入力画像のフレームの動作は、実施例１に係る動作と同様であるため。説明を省略する。

画像上書き駆動では、線順次駆動方式における１つの画像データの書き込みを行う際の書き込み時間及び待ち時間において、待ち時間中に同じ画像を上書きする。例えば、投射装置１０は、入力画像のフレームデータＦ１の第１の画像データの書き込み終了後、再び第１の画像データの書き込みを行う。第１の画像データを２４０Ｈｚで２回書き込んだ後には、投射装置１０は、実施例１と同様に斜め画素シフトにより、第１の位置から第４の位置へ投射位置をシフトし、第４の画像データの書き込みを行う。この場合も、投射装置１０は、第４の画像データの書き込み終了後、再び第４の画像データの書き込みを行う。以降、同様に、第２の画像データの書き込みを２回、第３の画像データの書き込みを２回行い、同様の動作を繰り返す。このように、待ち時間中に画像上書き駆動を行うことにより、実施例１の黒画像書き込みに比べ、投射画像が５０％明るくなり、解像度を向上させつつ、明るさを維持することができる。なお、本実施例では、４点２フレーム画素シフト動作について述べたが、４点１フレーム画素シフト動作についても同様に処理を行うことで、同様の効果を奏することができる。

上記のように、本実施例に係る線順次駆動では、光変調素子の一例として機能する光変調部６０の表示パネルにおける最初に駆動される行と最後に駆動される行の投射時間を合わせるための時間（待ち時間）において、書き込みを行った画像の書き込みを再度行う。このような構成によれば、表示パネルの線順次駆動方式における待ち時間において、画像上書き駆動を行うことにより、投射画像の明るさを維持して、解像度を向上させることができる。

（実施例３）
次に、図１３乃至図１４（ｂ）を参照して、本発明の実施例３に係る投射装置について説明する。本実施例と実施例２との違いは、画素シフトの駆動タイミングであり、実施例２と同様の動作であるその他の動作については説明を省略する。また、本実施例に係る投射装置の構成は、実施例１及び２に係る投射装置１０の構成と同様であるため、同じ参照符号を用いて説明を省略する。

図１３は、本実施例に係る画像上書き駆動による４点２フレーム画素シフト動作に関する画像信号のフレームデータと画素シフトとパネル駆動のタイミングの一例を示す。図１３の（ｂ）及び（ｃ）は画素シフト駆動のタイミングを示す。なお、図１３の（ａ）に示す表示パネルの線順次駆動、及び図１３の（ｄ）に示す入力画像のフレームの動作は、実施例２に係る動作と同様であるため、説明を省略する。

本実施例に係る画像上書き駆動では、図１３の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、図１３の（ａ）に示す書き込み時間における表示パネルの画素の縦方向の中央部での書き込みの際に、画素シフトの駆動を行う。ここで、中央部とは、厳密に縦方向の中央である必要はなく、中央の付近であればよい。本実施例に係る画素シフトでは、投射装置１０は、例えば、入力画像のフレームデータＦ１の第４の画像データを表示パネルに書き込み、縦方向の中央部で画素シフトにより第１の位置から第４の位置へシフトさせる。より具体的には、図１３の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、表示パネルの縦方向の中央部で第４の画像データの書き込みを行っている際に、シフト－ＹをＯＦＦし、シフト－ＸをＯＮする駆動を行う。

この場合、当該画素シフトの駆動前は、投射位置は第１の位置であるが、表示パネルに第４の画像データの書き込みが行われているため、第１の位置において本来の第１の画像データに対して不要な第４の画像データが混ざってしまう。また、画素シフトの駆動を表示パネルの縦方向の中央部で行うと、第４の位置で第４の画像データが投射され、画素シフト位置に対して正しい画素データが投射される。一方、画素シフト後の表示パネルの下側では、画素シフトにより第４の位置で第１の画像データが投射されるため、本来は第４の画像データが投射されるべき所に不要な第１の画像データが混ざってしまう。しかしながら、不要な画像が混ざる比率は、投射画像の中央部でゼロとなり、上端と下端で最大となるが、それぞれ１／４となり、不要な画像の混入による投射画像のぼけを抑制することができる。

以降も同様に、投射装置１０は、入力画像のフレームデータＦ２の第２の画像データを表示パネルに書き込み、縦方向の中央部で画素シフトにより第４の位置から第２の位置へ投射位置をシフトさせる。次に、投射装置１０は、第３の画像データを表示パネルに書き込み、縦方向の中央部で画素シフトにより第２の位置から第３の位置へ投射位置をシフトさせる。次に、投射装置１０は、入力画像のフレームデータＦ３の第１の画像データを表示パネルに書き込み、縦方向の中央部で画素シフトにより第３の位置から第１の位置へ投射位置をシフトさせ、以降、動作を繰り返す。

ここで、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）を参照して、この画素シフトの駆動タイミングによる効果を説明する。図１４（ａ）は、実施例２に係る画素シフト駆動タイミングによる投射画像の一例を示す。当該例では、不要な画像の混入比率が最大で０．５となる。実施例２の画素シフト駆動タイミングでは、不要な画像の混入比率が、投射画像の上端ではゼロとなり、中央部で０．２５、下端で最大の０．５となる。

一方、図１４（ｂ）は、本実施例に係る画素シフト駆動タイミングによる投射画像の一例を示す。当該例では、不要な画像の混入比率が最大で０．２５となる。本実施例の画素シフト駆動タイミングでは、不要な画像の混入比率が投射画像の中央部でゼロとなり、上端と下端で最大の０．２５となる。

図１４（ａ）に示す例では、放射線状の模様に斑模様が加わり、やや不鮮明な画像となっている。それに対し、図１４（ｂ）に示す例では、放射線状の模様が明確であり、不要な画像の混入による画像のぼけ等も感じられない。なお、中央部の画像では、不要な画像の混入はゼロとなり、図８（ｃ）に示す画像と同様な明確な放射線状の模様と中心の渦巻き模様となる。

上記のように、本実施例に係る画像上書き駆動では、画素シフト部７０は、光変調素子の一例として機能する光変調部６０の表示パネルの所定の画素が駆動されるタイミングで投射位置をシフトする。特に、当該所定の画素は、表示パネルに含まれる縦と横に配置された複数の画素の縦方向の中央部の画素である。このような構成によれば、画素シフトの駆動を表示パネルの画素の縦方向の中央部の書き込み時に行うことにより、不要な画像の混入を投射画像の中央部でゼロとすることができ、解像度を向上させることができる。また、投射画像の上端と下端での混入を最大で１／４とすることができ、不要な画像の混入による投射画像のぼけを抑制して解像度を向上させることができる。

なお、本実施例では、画像上書き駆動による４点２フレーム画素シフト動作について述べたが、４点１フレーム画素シフト動作についても同様に処理を行うことで、同様の効果を奏することができる。

上記実施例１乃至３では、画素シフトの方式として平行平板７１の傾きを制御して画素をずらす方式を想定して説明した。しかしながら、画素シフトの方式は、これに限定されず、表示パネル自体を半画素ずらすことによる方式や、複屈折素子を用いて光軸をずらす方式など他の画素シフト方式を採用してもよい。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、実施例を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施例及び変形例は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

１０：投射装置（画像投射装置）、６０：光変調部（光変調素子）、７０：画素シフト部

Claims (10)

1. 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、
   線順次駆動により、入力画像に基づいて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、前記投射画像が投射される投射位置をシフトさせるシフト部と、
   を備え、
   前記シフト部は、前記入力画像を分割して得た第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データにそれぞれ対応する投射画像の前記投射位置を、各画像データに対応する第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置のそれぞれにシフトさせ、
   前記投射位置のシフトは、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置、及び前記第４の位置における対角上の位置への斜めシフトを２回含み１巡する、画像投射装置。
2. 前記入力画像のフレームレートが、前記光変調素子の駆動周波数の１／８より大きい場合には、前記シフト部は、前記入力画像のフレームの２周期に対して前記投射位置のシフトを１巡行い、
   前記入力画像のフレームレートが、前記光変調素子の駆動周波数の１／８以下である場合には、前記シフト部は、前記入力画像のフレームの１周期に対して前記投射位置のシフトを１巡行う、請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記光変調素子は縦と横に配置された複数の画素を含み、
   前記第１の画像データ、前記第２の画像データ、前記第３の画像データ、及び前記第４の画像データのそれぞれにおける１画素のデータは、前記複数の画素における１画素の１／４の画素サイズのデータに相当し、
   前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置、及び前記第４の位置は、前記複数の画素における１画素を４分割した各位置に相当する、請求項１又は２に記載の画像投射装置。
4. 前記複数の画素における１画素を４分割した各位置に対し、該１画素の左上の位置を前記第１の位置とし、前記第１の位置の右側の位置を前記第２の位置とし、前記第１の位置の下側の位置を前記第３の位置とし、前記第１の位置の右下側の位置を前記第４の位置とした場合、前記第１の画像データに対応する投射画像が前記第１の位置に投射され、前記第２の画像データに対応する投射画像が前記第２の位置に投射され、前記第３の画像データに対応する投射画像が前記第３の位置に投射され、前記第４の画像データに対応する投射画像が前記第４の位置に投射される、請求項３に記載の画像投射装置。
5. 前記対角上の位置への斜めシフトは、前記第１の位置と前記第４の位置の間のシフト、及び前記第２の位置と前記第３の位置の間のシフトを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像投射装置。
6. 前記線順次駆動では、光変調素子における最初に駆動される行と最後に駆動される行の投射時間を合わせるための時間において、黒画像及び書き込みを行った画像のうち一方の書き込みを行う、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
7. 前記シフト部は、前記光変調素子の所定の画素が駆動されるタイミングで前記投射位置をシフトする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像投射装置。
8. 前記所定の画素は、前記光変調素子に含まれる縦と横に配置された複数の画素の縦方向の中央部の画素である、請求項７に記載の画像投射装置。
9. 画像光を投射して投射画像を表示する画像投射装置の制御方法であって、
   光変調素子の線順次駆動により、入力画像に基づいて光を変調して前記画像光を生成することと、
   前記画像光の光路を変更することにより、前記投射画像が投射される投射位置をシフトさせることと、
   を含み、
   前記投射位置をシフトさせることは、前記入力画像を分割して得た第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ及び第４の画像データにそれぞれ対応する投射画像の前記投射位置を、各画像データに対応する第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置のそれぞれにシフトさせることを含み、
   前記投射位置のシフトは、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第３の位置、及び前記第４の位置における対角上の位置への斜めシフトを２回含み１巡する、画像投射装置の制御方法。
10. コンピュータによって実行されると、該コンピュータに請求項９に記載の画像投射装置の制御方法を実行させる、プログラム。

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