JP4700830B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に従って光を制御可能な複数の空間光変調素子を有する画像表示用素子をレンズを用いてスクリーン上に形成した画像を観察する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する小型の画像表示用素子をレンズで拡大した画像を観察する画像表示装置としては、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウンテッドディスプレイ等の商品名で広く使用されている。この画像表示用素子としては、ＣＲＴ、液晶パネル、ＤＭＤ（商品名：テキサスインストルメント社：米国）等が商品として使用されており、また無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ等も研究されている。
また、小型の画像表示用素子をレンズで拡大した画像を観察するのではなく、等倍で観察する画像表示装置としては、既述のＣＲＴ、液晶パネル、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ以外に、プラズマディスプレイ、蛍光表示管等が商品として使用されており、またＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）、ＰＡＬＣ（プラズマアドレッシングディスプレイ）等も研究されている。これらは、自発光型と空間光変調素子型の２つに大きく分類されるが、いずれも光を制御可能な複数の画素を有するものである。
【０００３】
これらの画像表示装置に共通の課題は、高解像度化、つまりは大画素数化であり、ブロードキャストの表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ用の表示装置が既に商品化され、ワークステーションコンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００本程度の開発品が、液晶パネルを用いた技術で発表されている（’９８フラットパネルディスプレイ展にて日本ＩＢＭ社のＱＳＸＧＡ走査線２０４８本、’９９電子ディスプレイ展にて東芝社のＱＵＸＧＡ走査線２４００本等）。
しかしながら、画素数を増加させることは、液晶パネルの歩留まりを低下させ、また開口率を減少するなどにより、コストが増加したり、輝度やコントラストが低下したり、消費電力が増加したりしていた。
【０００４】
これらに対する問題の解決として、画素数の少ない液晶を用いて、表示画像をつなげることにより実質的な画素数を増加させる方法が従来より行われており、この方法を用いて多数の画像表示装置が発売されている。
これらのほとんどは、複数の液晶を、１つのスクリーンまたは個別のスクリーンに投射し、これを縦方向ないしは横方向につなぐ投射型画像表示装置であり、つなぎ部分において表示画像が重なるものと重ならないものとの２つに分類することができる。つなぎ部分において表示画像が重ならないものは、スクリーンを分割することができるため、画素数、画面サイズ、形状等に対して比較的制約が少なく組み付け調整が容易なため低コストである反面、つなぎ部分が容易に視認されるために、掲示板等の大型情報ディスプレイとしての用途としては十分であるものの、映像ディスプレイまたはオフィスにおける小型の高精細なドキュメントディスプレイとしての用途には適さない。これに対して、つなぎ部において表示画素を重ねるものは、スクリーンを分割しないものの、このため光学系、スクリーン、表示画像データを最適化することにより、かなり画像のつなぎ部分の視認性を向上することができる。
【０００５】
図１６は、従来の表示画像をつなげることにより、つなぎ部の視認性を向上した特開平８−５４５９３号公報に記載されている画像表示装置を示す図である。図１６は、４面マルチプロジェクタを示し、１はスクリーン、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは小画面、３１は光源、３２はリフレクタ、３３は光学系である。
図１６において、スクリーン１は２×２の小画面１ａ（左上）、１ｂ（右上）、１ｃ（左下）、１ｄ（右下）に分割し、スクリーン１上に各小画面１ａ〜１ｄを投射してつなぐことにより１つの画面を拡大して投射している。このプロジェクタは１つの光源３１と、リフレクタ３２と投射光学系３３により構成されている。各小画面に投射する４つの投射光学系３３を近接して配置していることにより、小画面１ａ〜１ｄ間のつなぎ部分での色温度の差や色再現性の差、輝度の差を低減することができ、また輝度分布が全画面中心１ｏから外側に向かってなだらかな輝度分布となっており、小画面１ａ〜１ｄの境界が暗くなることを防止して高画質化を実現している。
【０００６】
しかしながら、このような画像表示装置では、小画面２つが隣接している部分のつなぎ部分にある表示画素が２つの液晶パネルに基いて構成されているため、この配列を完全に一致させるか、または互いの隙間の中央位置に完全に配列を一致させるかどちらかの場合においては、そのつなぎ部の画素のズレがなくなるか、逆に２倍の高解像度化されるものの、それ以外では解像度が劣化してつなぎ部の視認性が悪くなってしまう。
【０００７】
この問題に対して、画像処理を施して表示画像を最適化することによりつなぎ部の視認性を向上する方法が従来より用いられている。
図１７に、つなぎ部分に対して画像処理を施した特開平９−３２６９８１号公報に記載されている画像投影システムを示す。図１７において、２１はコントーローラ部、２２は画像分割処理部、２３はパラメータ記憶部、２４はパラメータ算出部、２５は基準画像生成部、２６は画像切り替え部、２７はＤ／Ａ変換部、２８ａ，２８ｂはプロジェクタ、２９デジタルカメラ、３０投射像である。図１７において、設定に際して画像切り替え部２６を切り替えて基準画像生成部２５で生成した画像を投射し、この投射された基準画像をデジタルカメラ２９で撮影し、この撮影した画像をコントローラ部２１のプロジェクタ配置パラメータ算出部２４に入力した後、プロジェクタの配置を決定する複数のパラメータを算出し、これらのパラメータをプロジェクタ記憶部２３に記憶し、必要なときに画像処理・分割部２２に読み出され、画像・処理分割部２２は、読み出されたパラメータを用いて、プロジェクタ２８にＤ／Ａ変換部２７を通じて出力する画像を作成する。これにより、隣接する２つの画面が重なる部分に対して、シフト量、回転量、あおり量を補正し、２つの画面の重なりに対する視認性を向上している。
【０００８】
しかしながら、このようなスクリーン面での画像の検出とこの画像検出情報に対応した表示画像の画像処理方法を用いたとしても、２種類の画面に対応した画素ないしは４種類の画面に対応した画素からなる画面のつなぎ部は、原理的につなぎ部とこの部分以外の非つなぎ部とが同じ表示画像とはならず、つなぎ部での表示画像の非連続状態が存在してしまう。これは、レンズが画素の大きさの１／２ドット程度以下としても、倍率誤差や歪曲／球面収差や位置調整不足により数分の１程度の配列の開始点ずれ、配列ピッチずれが画面全体または部分的に生じることになり、このため、映画のような動画の映像情報表示ではつなぎ部の視認性がかなり向上するものの、ドキュメントディスプレイのような高精細でコントラストの高い表示を行う画像表示装置においては、依然としてつなぎ部が目立つ。
【０００９】
一方、画素数の少ない液晶パネルを用いて時分割と空間分割を組み合わせて高解像度化する別の従来の方法として、特開平４−１１３３０８号公報、特開平５−２８９００４号公報、特開平６−３２４３２０号公報等に単一の画像表示用素子を用いて２倍の画素数を有するインタレース表示を行う画像表示装置が記載されている。また、特開平７−３６５０４号公報には、単一の画像表示用素子を用いて４倍以上の画素数を有する表示装置が記載されている。これらが使用する電気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組み合わせは、従来から光通信分野での光分配、光スイッチとして用いられている偏向手段として公知の技術である。
また、特開平６−３２４３２０号公報には、電気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組み合わせ以外に、光路を変更する手段として、レンズをシフト可能な手段、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等が記載されており、特開平７−１０４２７８号公報にはウエッジプリズムを移動する手段が記載されている。しかしながら、これらの方法に共通の問題は、空間光変調素子の高速変調が必要なことであり、空間光変調素子の応答速度が高速となるために照明光源の発光デューティ比を９０％以上と２５６階調以上の多階調表示をすることが困難であり、実効的な光利用効率が小さくなり、省エネとならないばかりか光源コストが増加してしまう。また、隣接する画素同士が重ならないために、特開平９−０５４５５４号公報等に示される集光画素サイズを表示画素の開口面積よりも小さく絞り込む装置が必要となり、この高精度の位置合わせも必要となり、コストが増加する。
【００１０】
さらに、これらの問題に対して、複数の画像表示用素子を用いて２倍以上に大画素数化する方法としては、特開平３−１５０５２５号公報、特開平６−１２３８６８号公報に記載されたものがある。これらは、互いにずれた位置にある複数の画像表示用素子を光学的に配置し、画像表示用素子の互いの画素の隙間にもう一方の画像表示用素子の画素を配置している。
【００１１】
図１８、図１９に、特開平６−１２３８６８号公報に記載の、互いの画素間に他の画素を設けた画像表示装置の例を示す。図１８は、光シフト素子を設けて見かけ上の画素数を２倍にする画像表示装置であり、１１，１２は光源、２１，２２、３１，３２はそれぞれ赤外線、紫外線カットフィルタ、４１，４２は集光レンズ、５１，５２はライトバルブ、８１，８２は光学シフト素子、６１、６２は投射レンズ、７はスクリーンである。
図１９は、見かけ上の画素数を４倍にする画像表示装置で画像を重ね合わせる機能を説明する図であり、スクリーン上において、画像Ａ〜Ｄの４つの種類の画素が重なり画像Ｅとなる。
【００１２】
図１８において、光学シフト素子８１，８２により、スクリーン７上のライトバルブに対応した画素は、その位置を画素のピッチより小さい範囲で微少に移動することができ、これにより２つの異なるライトバルブの画素の配列を互いの画素間の中央に位置するように調整することにより、見かけ上の画素数を２倍として、さらに解像度を特定の方向に対して２倍とすることができる。これは、４倍の画素数にする場合も同様であり、図１９に示すように最適な位置に調整することにより、解像度をどの方向に対しても２倍とすることができる。
【００１３】
しかしながら、このように光学シフト素子等を用いて、位置合わせを１画素のピッチ以下のレベルで精密に行う必要があり、組み付け調整が非常に困難でありコストが増加すると同時に、振動等に対する信頼性および長期信頼性が低くなり、オフィスにおける高精細のディスプレイには向いていない。さらには、異なるライトバルブ同士の位置合わせを正確に行う必要があることから、組み付け調整が困難でコストが増加し、振動等に対する信頼性および長期信頼性が低くなる。
【００１４】
しかしながら、これらは複数の画素間の位置合わせが困難であり、また画像表示用素子を複数枚使用することからコストアップの原因になったり、大きな投射レンズが必要となったりしていた。さらに、異なるライトバルブの像同士を精密に位置合わせすることから、歪みや球面収差の小さく、かつそのばらつきが非常に小さいレンズが必要であり、レンズのコストが増加してしまう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題に鑑みてなされたもので、複数の空間光変調素子と、この複数の空間光変調素子に対してそれぞれの像を投影するレンズと、複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとを有する画像表示装置で、この空間光変調素子の光変調により空間光変調素子の画素に対応して表示画素をスクリーン上に形成することにより画像表示を行う手段を有し、スクリーン全面においてこれらの複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、安価で信頼性に優れた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
より具体的には、第１の本発明は、前記のスクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、空間光変調素子の組み付け時の角度調整を容易にし、画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の角度ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
第２の本発明は、前記のスクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、空間光変調素子の組み付け時の相対位置調整を容易にし、また画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の相対位置ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１８】
第３の本発明は、前記のスクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、投射レンズの歪曲収差低減の負荷を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１９】
第４の本発明は、前記のスクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、投射レンズの球面収差の負荷を低減し、また空間光変調素子の組み付け時の相対位置調整を容易にし、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
第５の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、投射レンズの諸収差の負荷やスクリーンのフレネルレンズの諸収差の負荷を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２１】
第６の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、空間光変調素子の組み付け時の工程を容易にし、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２２】
第７の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、空間光変調素子の組み付け時の工程を容易にし、画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の位置ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２３】
第８の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、動画像データからなる画像オリジナルデータを表示する場合に、空間光変調素子の組み付け時の工程を容易にし、画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の位置ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２４】
第９の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、動画像データからなる画像オリジナルデータを表示する場合に、空間光変調素子の組み付け時の工程を容易にし、画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の位置ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれたより高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２５】
第１０の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、投射レンズの諸収差の負荷を低減し、また空間光変調素子の組み付け時の相対位置調整を容易にし、より安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２６】
第１１の本発明は、前記スクリーンの全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置において、小型で安価で信頼性のすぐれたより高解像度の表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、空間変調素子を複数個用いてスクリーン全面において少なくとも３つ以上の空間変調素子に対応した画素どうしを重ねるスーパーインポーズを行うと同時に、その画素同士の配列の仕方を従来の等間隔に互いの隙間に配するのではなく、配列方向や配列ピッチや画素の大きさ等の因子を少なくとも３つ以上の空間変調素子に対応した画素同士で異なるようにパッチワーク的に重ねることにより、スクリーン上で重ねれられた複数の画素のランダム配列、ランダム画素サイズおよびランダム画素形状を生じせしめることにより達成される。
【００２９】
本発明の第１の技術手段は、複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間で、該空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素同士の前記空間光変調素子に対応する隣接画素間の画素配列距離が２つ以上であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２の技術手段は、複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子により形成された前記スクリーン上の画素の配列ピッチが２つ以上であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第３の技術手段は、複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間で、該空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素の画素サイズが２つ以上であることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１４に示す実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による高解像度の画像表示装置の概要図である。
図１において、１ａは水平方向に配置したプロジェクタ光学エンジン部であり、１ｂは水平方向に対して進行方向を向いて時計廻りに３０度回転させて配置（以下、符号をこの方向を正に統一）したプロジェクタ光学エンジン部であり、１ｃは水平方向に対して進行方向を向いて反時計回りに３０度回転させて配置したプロジェクタ光学エンジン部であり２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれプロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃに対応したスクリーン上の画像表示領域であり、３は２ａ，２ｂ，２ｃの３つの画像表示領域の共通部分の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域であり、４はプロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃの光軸を結んだ光軸の配置関係を示す正３角形であり、５はこの配列関係を示す３角形の重心である。
【００４０】
図１において、プロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃは、ぞれぞれ、光源、ライトバルブ、投射レンズからなる光学部分とこれらを支持および調整する機械部分とライトバルブに信号を伝達する電気部分からなる。このとき、プロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃは、互いに異なる角度で配置されているため、これより投射されたスクリーン上の画素も互いに異なる角度で配列されている。スクリーンは物理的には分割スクリーンであっても機能的に１つのスクリーンであればかまわない。
【００４１】
図２は、本発明の実施例１による高解像度の画像表示装置の異なる構成を示す概要図である。
図２において、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄはそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を４つ有するプロジェクタユニットであり、７は６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに含まれる１６個のプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の１６の画像表示領域であり、８は前記１６の画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域である。
【００４２】
図２において、プロジェクタユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ同士、およびプロジェクタユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに包含されるプロジェクタ光学エンジン部同士の角度は、−３度〜＋３度の範囲で分布しながら配置されており、さらにスクリーンのほぼ全面において個々のプロジェクタ光学エンジン部に対応した多数の画像表示領域が重なっており、この重なった領域を有する画像表示領域のの周辺部分を除いた部分が高解像度画像表示領域８となっている。
また、同じプロジェクタユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの４つのプロジェクタ光学エンジン部がほぼ重なっているが、異なるプロジェクタユニットのプロジェクタ光学エンジン部同士においても重なっている部分が存在する。このとき、１６つのプロジェクタ光学エンジン部は、互いに異なる角度となるプロジェクタ光学エンジン部が存在するように配置されているため、これより投射されたスクリーン上の画素も互いに異なる角度で配列されている個々のプロジェクタ光学エンジン部に対応した画像表示領域が存在する。
このように、複数のプロジェクタ光学エンジン部による画像領域がパッチワーク的にスーパーインポーズさている。
【００４３】
このため、図２において、１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の隙間に他のプロジェクタ光学エンジン部の画素が存在し、かつこの個々のプロジェクタ光学エンジン部画素の配列に対応した２次元的空間周波数が異なるプロジェクタ光学エンジン部の組み合わせが存在する。このため、プロジェクタ光学エンジン部の配列となる相対位置を光軸調整、角度調整、投射レンズの収差調整、ライトバルブ組み付け調整等により厳密に１／４画素ないしは１／２画素という厳しい基準で互いの位置に対して調整する必要がなくとも、複数のプロジェクタ光学エンジン部による画素の配列が適切にランダム的に配列されることにより高解像度の画像を得ることができる。
【００４４】
図３は、本発明の実施例１による高解像度の画像表示装置のさらに異なる構成を示す概要図である。
図３において、１０はそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を９つ有するプロジェクタユニットであり１１は９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の９つの画像表示領域であり、１２は前記９つの画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域である。
【００４５】
図３において、プロジェクタユニット内に包含されるプロジェクタ光学エンジン部同士の角度は、−３度〜＋３度の範囲で分布しながら配置されており、さらにスクリーンのほぼ全面において個々のプロジェクタ光学エンジン部に対応した多数の画像表示領域が重なっており、この重なった領域有する画像表示領域の周辺部分を除いた部分が高解像度画像表示領域となっている。このとき、９つのプロジェクタ光学エンジン部は、互いに異なる角度となるプロジェクタ光学エンジン部が存在するように配置されているため、これより投射されたスクリーン上の画素も互いに異なる角度で配列されている個々のプロジェクタ光学エンジン部に対応した画像表示領域が存在する。
【００４６】
このため、図３において、１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の隙間に他のプロジェクタ光学エンジン部の画素が存在し、かつこの個々のプロジェクタ光学エンジン部画素の配列に対応した２次元的空間周波数が異なるプロジェクタ光学エンジン部の組み合わせが存在する。このため、プロジェクタ光学エンジン部の配列となる相対位置を光軸調整、角度調整、投射レンズの収差調整、ライトバルブ組み付け調整等により厳密に１／４画素ないしは１／２画素という厳しい基準で互いの位置に対して調整する必要がなくとも、複数のプロジェクタ光学エンジン部による画素の配列が適切にランダム的に配列されることにより高解像度の画像を得ることができる。
【００４７】
図４は、本発明の実施例１による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
図４において、図４（Ａ）は１つのプロジェクタ光学エンジン部１ａによる画素の配列で、１３ａはその画素であり、図４（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部１ｂの画素の配列で、１３ｂはその画素であり、さらに図４（Ｃ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部１ｃの画素の配列で、１３ｃはその画素である。図４（Ｄ）は図４（Ａ）〜図４（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１３ａ〜１３ｃが重なった状態の１つであり、その画素１４ａはその集合であり、（Ｅ）は図４（Ａ）〜図４（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１３ａ〜１３ｃが重なった他の状態の１つであり、その画素１４ｂはその集合である。
【００４８】
図４において、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の画素１３ａ〜１３ｃは、方形を基として規則正しく配列しているが、図４（Ａ）はその配列の長手方向が水平であり、図４（Ｂ）はその配列の長手方向が水平から時計廻りに−３０度回転しており、図４（Ｃ）はその配列の長手方向が水平から時計廻りに＋３０度回転しており、画素１４ａと１４ｂとの違いは、画素１３ｃに対応する画素が、画素１４ａの場合と比較して画素１４ｂの場合には基の画素１３ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。このとき、図４（Ｃ）と図４（Ｄ）を比較してわかるように、その配列状態のランダムの程度には見た目にほとんど違いが生じない。これは、配列最小ピッチの１／２、３／４だけ左にシフトした場合も同様である。つまり、水平方向の位置調整を精度良く行わなくても、ランダム配列されるように重ねられた画素により簡単に高解像度化を実現できるようになる。
【００４９】
この位置調整を精度良く行わなくてもよいのは、水平方向の位置調整に限定されるものではなく、２次元方向であればどの方向でも効果的である。また、直線方向の高精度が不要となるだけでなく、プロジェクタ光学エンジン部の光軸に対する回転方向に対する高精度も不要となる。もし、異なるプロジェクタ光学エンジン部の画素同士で生じる画素の完全な重畳状態が生じてても、この場合には位置調整を高精度にするのではなく、適当に位置をずらしてこの完全な重畳状態を解除するだけでよい。
【００５０】
この２つ以上の配列方向とは、好ましくは０.０５度以上の差のある角度であり、さらに好ましくは、１度以上である。単板のライトバルブによる高解像度表示として１６００×１２００とすると、周辺での１画素のずれに相当する回転角、約０.０７度であり、汎用商品の解像度表示として８００×６００とすると、周辺での画素のずれに相当する回転角は、約０.１４度であり、この０.０５度は高解像度表示の１６００×１２００の場合の好ましい最低の角度に相当する。実際には、使用するライトバルブの解像度または走査線数にもよるが、周辺で少なくとも１／２画素以上の画素のずれがあることが好ましく、さらに好ましくは、画像中心と周辺との中間地点での画素ずれ量が１／２画素以上であることである。通常は、１／２画素より小さい範囲に画素ずれを提言することが視認識上好ましいとされており、従来の技術とは全く異なる範囲である。
【００５１】
また、この２つ以上の配列方向の分布としては、水平方向または垂直方向を中心に分布していることも縦線および横線の解像度を大きくするために効果的である。また、同じスクリーンの領域に重なるプロジェクタ光学エンジン部の数をｎとして、２次元的に均一に高解像度化をする場合には、３６０／（ｎ＋３）≦ｘ≦３６０／（ｎ−３）なる角度ｘの角度の範囲内で離散的均等的な分布に近い配列をしていることが好ましい。
ｘ＜３６０／（ｎ＋３）であるか、または３６０／（ｎ＋３）＜ｘであるときには、特定の方向に強く高解像度化する場合がある。もちろん、分割する際の角度の分布状態が大きい方向に対応して特定の方向の解像度が確率的に増加することを利用して、ｘのｘ＜３６０／（ｎ＋３）であるか、または３６０／（ｎ＋３）＜ｘである値とすることにより、特定の方向の解像度を選択的に大きくすることもできる。
【００５２】
また、同じスクリーンの領域に重なるプロジェクタ光学エンジン部の数ｎとしては、好ましくは４以上であり、さらに好ましくは９以上、特に好ましくは１６以上である。これは、４以上であれば、確率的に水平方向、および垂直方向とも１.５倍以上の解像度の増加を実現できる。しかしながら、４つ程度では、場合により偶然に、異なるプロジェクタ光学エンジン部の画素同士で生じる画素の完全な重畳状態が生じる場合もあり、完全な位置調整なしを実現するには、必要とする解像度にもよるが９以上であれば重なる領域のほぼ全域に対して２倍程度の解像度増加を実現できる。さらに、１０〜１６であれば、完全な位置調整なしに２倍以上の解像度増加を実現でき、通常の高解像度のライトバルブである１６００×１２００の４倍の３２００×２４００画素以上を実現できるため、Ａ３程度の大きさの２１インチにおいても２００ｄｐｉを実現できるため、ｎ＝１６は必要上十分な数である。
【００５３】
画素サイズとしては、同じスクリーンの領域に重なるプロジェクタの数をｎとし、基準となる水平方向の配列最小ピッチをｐとしたときに、画素サイズｇは、好ましくは、ｐ／（（ルートｎ）×４）≦ｇ≦ｐ／（（ルートｎ）／４）であることが好ましい。この範囲外であると、画素が大きいときには高解像度化の効果が低減したり、画素が小さいときにはランダム配列による高精度な位置調整が不要となる効果が低減したりする。
【００５４】
図１５は、比較例として、従来の画像表示装置の動作の一例を示す概要図である。
図１５において、図１５（Ａ）は１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１５ａはその画素であり、図１５（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１５ｂはその画素であり、図１５（Ｃ）はさらに他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１５ｃはその画素である。図１５（Ｄ）は図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１５ａ〜１５ｃが重なった状態の１つであり、その画素１６ａはその集合であり、図１５（Ｅ）は図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１５ａ〜１５ｃが重なった他の状態の１つであり、その画素１６ｂはその集合である。
【００５５】
図１５において、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の画素１５ａ〜１５ｃは、方形を基として規則正しく配列しているが、その配列の長手方向が水平であり、画素１６ａと１６ｂとの違いは、画素１５ｃに対応する画素が、画素１６ａの場合と比較して、画素１６ｂの場合には基の画素１５ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。このとき、図１５（Ｃ）と図１５（Ｄ）を比較してわかるように、水平で隣接する画素１５ｂと１５ｃがちょうど等間隔の位置にある画素１６ａのときには、高解像度化の表示が行われていることがわかるが、画素がわずかにずれた画素１６ｂのときには、画素１６ａでは解像度が高かった水平方向に隙間が目立ち、水平方向の解像度がほぼ１５ａ〜１５ｃとかわらない状態が視認される。これらは、１５ａ〜１５ｃのどの２次元的空間周波数がほぼ同様または同じであることに基づいて生じる。これにより、もとの画素のピッチの１／４に相当する位置ずれが解像度に大きく影響して、解像度を劣化させることがわかる。このため、高精度の位置調整、高強度高信頼性の支持部材、対衝撃性のある構造等が必要である。
【００５６】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。なお、実施例２による画像表示装置の説明において、実施例１の画像表示装置の構成要素と同一の構成要素については、実施例１の説明で使用した用語及び符号と同一の用語及び符号を用いて説明する。
図５において、１ａは水平方向に配置したプロジェクタ光学エンジン部、１ｂは水平方向に対して進行方向を向いて時計廻りに３０度回転させて配置（以下、符号をこの方向を正に統一）したプロジェクタ光学エンジン部、１ｂは水平方向に対して進行方向を向いて反時計回りに３０度回転させて配置したプロジェクタ光学エンジン部であり、２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれプロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃに対応したスクリーン上の画像表示領域である。３は３つの画像表示領域２ａ，２ｂ，２ｃの共通部分の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域、１７はプロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃの光軸を結んだ光軸の配置関係を示す３角形であり、５はこの配列関係を示す３角形の重心である。
【００５７】
図５において、プロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃは、ぞれぞれ、光源、ライトバルブ、投射レンズからなる光学部分と、これらを支持および調整する機械部分と、ライトバルブに信号を伝達する電気部分からなる。ここで、プロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃは、互いに異なる角度で配置されているため、これより投射されたスクリーン上の画素も互いに異なる角度で配列されている。
【００５８】
このとき、プロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃの光軸を結んだ光軸の配置関係を示す３角形１７の形状が正３角形以外の形状とすることにより、プロジェクタ光学エンジン部に対応した隣接した画素間の画素配列距離が２つ以上とすることができる。図５の画像表示装置においては、３つのプロジェクタ光学エンジン部１ａ，１ｂ，１ｃの光軸の配置関係が２等辺３角形であるため、ちょうど２つの異なる値が存在する。このため、異なる角度が小さい場合においても、高解像度の画面中心付近での良好なランダム的な画素の配列が確保され、プロジェクタ光学エンジン部の配置がどのような状態であっても、高精度な角度調整のいらない高解像度の画像表示装置を実現できる。
また、高解像度の画面中心付近で画素の１／４以上の範囲の異なる距離を有する画素間隔であることが好ましい。また、光軸自体が画素の１／２以上の範囲で異なることが好ましく、さらには光軸自体が画素の１倍以上の範囲で異なることが好ましい。どちらも、上記の範囲以下では、プロジェクタ光学エンジン部がほぼ水平の場合には、高解像度の画面中心付近で解像度の低減が大きく生じる。
【００５９】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
図６において、図６（Ａ）は１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１８ａはその画素であり、図６（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１８ｂはその画素であり、図６（Ｃ）はさらに他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、１８ｃはその画素である。図６（Ｄ）は図６（Ａ）〜（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１８ａ〜１８ｃが重なった状態の１つであり、その画素１９ａはその集合であり、図６（Ｅ）は図６（Ａ）〜（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素１８ａ〜１８ｃが重なった他の状態の１つであり、その画素１９ｂはその集合である。
【００６０】
図６において、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）の画素１８ａ〜１８ｃは、長い方形を基として規則正しく配列しているが、図６（Ａ）はその配列が画素サイズの４倍のピッチ、図６（Ｂ）はその配列が画素サイズの５倍のピッチ、図６（Ｃ）はその配列が画素サイズの６倍のピッチであり、いずれもその配列の長手方向が水平であり、画素１９ａと１９ｂとの違いは、画素１８ｃに対応する画素が、画素１９ａの場合と比較して画素１９ｂの場合には基の画素１９ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。このとき、図６（Ｃ）と図６（Ｄ）を比較してわかるように、その配列状態のランダムの程度には見た目にほとんど違いが生じない。これは、配列最小ピッチの１／２、３／４だけ左にシフトした場合も同様である。つまり、水平方向の位置調整を精度良く行わなくても、ランダム配列されるように重ねられた画素により簡単に高解像度化を実現できるようになる。また、プロジェクタ光学エンジン部の角度の回転に対しても同様にランダム配列が保持されて簡単に高解像度化を実現できる。また、この配列ピッチは、好ましくは、一桁どうしの整数比で示した時に、その±２０％程度で整数に丸めたとしても互いに素である関係の組を少なくとも１つは有する配列ピッチであることが好ましい。
【００６１】
（実施例４）
図７は、本発明の実施例４による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
図７において、図７（Ａ）は１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２０ａはその画素であり、図７（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２０ｂはその画素であり、図７（Ｃ）はさらに他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２０ｃはその画素である。図７（Ｄ）は図７（Ａ）〜図７（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２０ａ〜２０ｃが重なった状態の１つであり、その画素２１ａはその集合であり、図７（Ｅ）は図７（Ａ）〜図７（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２０ａ〜２０ｃが重なった他の状態の１つであり、その画素２１ｂはその集合である。
【００６２】
図７において、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）の画素２０ａ〜２０ｃは、方形を基として規則正しく配列しているが、図７（Ａ）はその配列が画素サイズの４倍のピッチ、図７（Ｂ）はその配列が画素サイズの４倍のピッチ、（ｃ）はその配列が画素サイズの８／３倍のピッチであり、いずれもその配列の長手方向が水平である。
画素２１ａと２１ｂとの違いは、画素２０ｃに対応する画素が、画素２１ａの場合と比較して画素２１ｂの場合には基の画素２０ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。このとき、図７（Ｃ）と図７（Ｄ）を比較してわかるように、その配列状態のランダムの程度には見た目にほとんど違いが生じない。これは、配列最小ピッチの１／２、３／４だけ左にシフトした場合も同様である。つまり、水平方向の位置調整を精度良く行わなくても、ランダム配列されるように重ねられた画素により簡単に高解像度化を実現できるようになる。
また、プロジェクタ光学エンジン部の角度の回転に対しても同様にランダム配列が保持されて簡単に高解像度化を実現できる。画素サイズとしては、最小の画素サイズに対して最大の画素サイズが１.２倍以上の画素サイズでかつ２倍以下の画素サイズを有する組を少なくとも１つは有することが好ましい。
【００６３】
（実施例５）
図８は、本発明の実施例５による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
図８において、図８（Ａ）は１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２２ａはその画素であり、図８（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２２ｂはその画素であり、図８（Ｃ）はさらに他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２２ｃはその画素である。図８（Ｄ）は図８（Ａ）〜図８（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２２ａ〜２２ｃが重なった状態の１つであり、その画素２３ａはその集合、図８（Ｄ）は図８（Ａ）〜図８（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２２ａ〜２２ｃが重なった他の状態の１つであり、その画素２１ｂはその集合である。
【００６４】
図８において、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の画素２２ａ〜２２ｃは、方形を基として変則的に配列しているが、図８（Ａ）はその配列が糸巻き型の形状であり、図８（Ｂ）はその配列の方形を基として正しく配列しており、図８（Ｃ）はその配列が糸巻き型の形状であり、いずれもその配列の長手方向が水平である。
画素２３ａと２３ｂとの違いは、画素２２ｃに対応する画素が、画素２３ａの場合と比較して画素２３ｂの場合には基の画素２２ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。このとき、図８（Ｃ）と図８（Ｄ）を比較してわかるように、その配列状態のランダムの程度には見た目にほとんど違いが生じない。これは、配列最小ピッチの１／２、３／４だけ左にシフトした場合も同様である。つまり、水平方向の位置調整を精度良く行わなくても、ランダム配列されるように重ねられた画素により簡単に高解像度化を実現できるようになる。
また、プロジェクタ光学エンジン部の角度の回転に対しても同様にランダム配列が保持されて簡単に高解像度化を実現できる。このような中央部と周辺部とでの画素の配列の違いは、画素の１／２以上の範囲で異なることが好ましく、さらには光軸自体が画素の１倍以上の範囲で異なることが好ましい。
また、図８に示す画素の位置の違いに限定されるものではなく、画素の配列方向、配列ピッチ、画素サイズ等が異なることによっても同様の効果を実現できる。ただし、中心部は従来と同様であるために、中心部の画素の配列方向、配列ピッチ、画素サイズ等のどれかに対して、あらかじめ周辺部に対して１／４程度または１／２画素以上の効果でよいので、異なる２つの値を有する配列としておくことが好ましい。
【００６５】
（実施例６）
図９は、本発明の実施例６による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
図９において、１０はそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を９つ有するプロジェクタユニット、１１は９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の９つの画像表示領域、１２は前記９つの画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域、２４は画素位置データ記憶手段、２７はオリジナル画像データであり、光学部分の基本的な構成と動作は図３の場合の実施例１の場合とほぼ同様である。
【００６６】
図９において、プロジェクタユニットの組立製造時に９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の画素配列位置を画素位置データ記憶手段２４に記憶せしめる。９つのプロジェクタ光学エンジン部の画像表示領域を重ねた高解像度の画像表示を行う際に、この画素位置データに従って、個々のプロジェクタ光学エンジン部は元のオリジナルの画像データ２７を画像処理により９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応して９つのブロックに分割選択し、この９つのプロジェクタ光学エンジン部により高解像度の画像表示を行う。
【００６７】
これにより、画素の位置が高精度に方形の格子を基本とせずに配列され、つまりはランダム的な配列でかつ多重に重ねられてスーパーポーズされている場合においても、その画素の位置に最適な画像データを出力することができ、これにより高解像度の表示を実現できる。また、画素位置データは、すべての画素位置データを記憶していてもよいが、これに限定されるものではなく、代表的な複数の画素位置データや画素位置データに変換可能なパラメータデータ等の２次的データを記憶して、この２次的データよりすべてのまたは一部の画素位置データを計算により求めてもよい。この画素位置データは、単に特定の画素の座標のみならず、画素形状、画素サイズ、画素のガンマ、画素の最大明るさ、画素の色情報等を画素に付随した情報を同時に記憶するとより効果的である。
【００６８】
（実施例７）
図１０は、本発明の実施例７による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
図１０において、１０はそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を９つ有するプロジェクタユニット、１１は９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の９つの画像表示領域、１２は前記９つの画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域、２４は画素位置データ記憶手段、２５は画素位置データ取得手段、２７はオリジナル画像データである。
実施例７による画像表示装置の光学部分の基本的な構成と動作は図３の場合の本発明の実施例１の場合とほぼ同様である。
【００６９】
図１０において、プロジェクタユニットの組立製造時に９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の画素配列位置を画素位置データ取得手段２５が定期的に、または非定期的に取得する。この画素位置データ取得手段２５は、この取得した画素位置データ記憶手段２４に伝達し、画素位置データ記憶手段２４はこの画素位置データを画素位置データ記憶手段２４に記憶せしめる。９つのプロジェクタ光学エンジン部の画像表示領域を重ねた高解像度の画像表示を行う際に、この画素位置データに従って、個々のプロジェクタ光学エンジン部は元のオリジナルの画像データを画像処理により９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応して９つのブロックに分割選択し、この９つのプロジェクタ光学エンジン部により高解像度の画像表示を行う。
【００７０】
これにより、画素の位置が高精度に方形の格子を基本とせずに配列され、つまりはランダム的な配列でかつ多重に重ねられてスーパーポーズされている場合においても、その画素の位置に最適な画像データを出力することができ、これにより高解像度の表示を実現できる。さらには、画素位置データをリアルタイムまたは定期的に取得することができるので、振動や機械部品の劣化に強い信頼性の高い画像表示を行うことができるようになる。
【００７１】
（実施例８）
図１１は、本発明の実施例８による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
図１１において、１０はそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を９つ有するプロジェクタユニット、１１は９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の９つの画像表示領域、１２は前記９つの画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域、２４は画素位置データ記憶手段、２５は画素位置データ取得手段、２６は表示画像データ制御手段、２７はオリジナル画像データである。
実施例８による画像表示装置の光学部分の基本的な構成と動作は図３の場合の本発明の実施例１の場合とほぼ同様である。
【００７２】
図１１において、プロジェクタユニットの組立製造時に９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の画素配列位置を画素位置データ取得手段２５が定期的に、または非定期的に取得する。この画素位置データ取得手段２５は、この取得した画素位置データは画素位置データ記憶手段２４に伝達され、画素位置データを画素位置データ記憶手段２４に記憶せしめる。この画素位置データは画素位置記憶手段２４より表示画像データ手段２６に伝達される。同時に、この表示画像データ手段２６には、オリジナル画像データ２７が入力され、この２つの情報を基本として画像データに対して画像処理を行い、さらには９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応して個別画像データを分配出力し、９つのプロジェクタ光学エンジン部はこの分配された個別画像データを受け取って個々に画像データを出力することにより高解像度の画像表示を行う。
【００７３】
これにより、画素の位置が高精度に方形の格子を基本とせずに配列され、つまりはランダム的な配列でかつ多重に重ねられてスーパーポーズされている場合においても、その画素の位置に最適な画像データを出力することができ、これにより高解像度の表示を実現できる。
さらには、一括した画像処理手段を行うことにより、ノイズやエラーの少ない再現性の高い高解像度の画像表示を行うことができるようになる。さらに、画像データ制御手段２６は、単に画素位置データとして画素の座標のみならず、単画素形状、画素サイズ、画素のガンマ、画素の最大明るさ、画素の色情報等の画素に付随したデータを用いて最適な画像データを出力することが好ましい。
【００７４】
（実施例９）
図１２は、本発明の実施例９による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
図１２において、１０はそれぞれ画素の配列方向の異なるプロジェクタ光学エンジン部を９つ有するプロジェクタユニット、１１は９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の９つの画像表示領域、１２は前記９つの画像表示領域の一部となるスクリーン上で重なった高解像度用画像表示領域、２４は画素位置データ記憶手段、２５は画素位置データ取得手段、２６は表示画像データ制御手段、２７はオリジナル画像データ、２８は表示画像データ制御手段２６に包含される画素補間手段である。
実施例９による画像表示装置の光学部分の基本的な構成と動作は図３の場合の本発明の実施例１の場合とほぼ同様である。
【００７５】
図１２において、プロジェクタユニットの組立製造時に９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応したスクリーン上の画素配列位置を画素位置データ取得手段２５が定期的に、または非定期的に取得する。この画素位置データ取得手段２５は、この取得した画素位置データを画素位置データ記憶手段２４に伝達し、この画素位置データを画素位置データ記憶手段２４に記憶せしめる。この画素位置データは画素位置データ記憶手段２４より表示画像データ制御手段２６に伝達される。同時に、この表示画像データ制御手段２６には、オリジナル画像データ２７が入力され、この２つの情報を基本として画像データに対して画素補間手段２８による画像処理を伴った画像処理を行い、さらには９つのプロジェクタ光学エンジン部に対応して個別画像データを分配出力し、９つのプロジェクタ光学エンジン部はこの分配された個別画像データを受け取って個々に画像データを出力することにより高解像度の画像表示を行う。
画素補間手段２８としては、要求処理速度に応じてルックアップテーブル式または逐次計算方式等を選択することができ、高速の専用処理回路を用いることにより動画対応の画像処理が可能である。
【００７６】
これにより、画素の位置が高精度に方形の格子を基本とせずに配列され、つまりはランダム的な配列でかつ多重に重ねられてスーパーポーズされている場合においても、その画素の位置に最適な画像データを出力することができ、これにより高解像度の表示を実現できる。
さらには、一括した画像処理手段を行うことによりノイズやエラーの少ない再現性の高い高解像度の画像表示を行うことができるようになる。また、元のオリジナル画像データの解像度が低いときでも、高解像度の画像表示装置としてその最適な解像度までスクリーン上の部分部分に応じた最適な画素の補間を行うことにより、動画の低解像度の画像データにおいても不自然さのない高解像度の画像表示を行うことが可能である。
【００７７】
また、テキスト等のベクトル展開できるフォントを非常になめらかに画像表示することができる。これは、ＬＣＤに代表される従来のデジタル空間的変調による画像表示は、ＣＲＴに代表される従来のアナログ空間的変調による画像表示と比較して、最小単位のドットの形状がそのエッジが鮮明なことから視認性が非常に高く、それゆえ２００ｄｐｉクラスという高解像度においても方形のデジタルサンプリングに依存するギザギザ間といわれたりするエッジにより曲線であるべきフォントが階段状に認識される。
しかしながら、本来のベクトル展開できるフォントやさらには多くのオリジナルの画像データは、方形の格子状の画素配列をもととしているわけではなく、他とはその中間的な画素の状態の別の画素を存在させたほうが高解像度となる。これに対して、もとの配列ピッチに対して微小な大きさの画素からの集合から画像表示を行う本発明は、画素のランダム配置とスーパーインポーズに基く補間処理を行うことにより、アナログ的空間変調的な処理を行うことができるようになり、そのエッジが非常になめらかになる。
【００７８】
（実施例１０）
図１３は、本発明の実施例１０による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
図１３において、図１３（Ａ）１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２９ａはその画素であり、図１３（Ｂ）は他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２９ｂはその画素であり、図１３（Ｃ）はさらに他の１つのプロジェクタ光学エンジン部の画素の配列で、２９ｃはその画素である。
図１３（Ｄ）は図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２９ａ〜２９ｃが重なった状態の１つで、その画素３０ａはその集合であり、図１３（Ｅ）は図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）で示した３つのプロジェクタ光学エンジン部の画素２９ａ〜２９ｃが重なった他の状態の１つで、その画素３０ｂはその集合である。
【００７９】
図１３において、図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）の画素２９ａ〜２９ｃは、方形を基として変則的に配列しているが、図１３（Ａ）はその配列が糸巻き型の形状であり、かつ周辺のコマや非点収差等が大きくなっており、図１３（Ｂ）はその配列の方形を基として正しく配列しており、図１３（Ｃ）はその配列が糸巻き型の形状である。いずれもその配列の長手方向が水平であり、画素３０ａと３０ｂとの違いは、画素２９ｃに対応する画素が２９ａの場合と比較して画素３０ｂの場合には基の画素３０ａの基準となる水平方向の配列最小ピッチの１／４だけ左にシフトしているだけである。
【００８０】
このとき、図１３（Ｃ）と図１３（Ｄ）を比較してわかるように、その配列状態のランダムの程度には見た目にほとんど違いが生じない。これは、配列最小ピッチの１／２、３／４だけ左にシフトした場合も同様である。つまり、水平方向の位置調整を精度良く行なわず、かつ投射レンズを低コストの色消しレンズで作成しても、ランダム配列されるように重ねられた画素により簡単に高解像度化が実現できるようになる。
また、プロジェクタ光学エンジン部の角度の回転に対しても同様にランダム配列が保持されて簡単に高解像度化を実現できる。
【００８１】
このように、中央部と周辺部とでの画素の配列や、画素の大きさや、画素の形状の違いは、ライトバルブの画素の配列や、画素の大きさや、画素の形状で異なるようにすることができるが、これは多種類のマスクが必要となり、ライトバルブのコストアップにつながる。
しかしながら、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）の配列状態や画素の大きさは、図１３（Ａ）はザイデル収差を積極的に発生させることにより変化させることができる。つまり、これにより投射レンズの色収差以外の収差補正をほとんどしない投射レンズを作成することが簡単に可能になり、投射レンズのレンズ枚数が低減するばかりか必要なレンズの枚数が低減する。
【００８２】
（実施例１１）
図１４は、本発明の実施例１１による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
図１４の画像表示装置においては、同一構成の２個のライトバルブ光学エンジンが上下に対称的に配置されている。
上部のライトバルブ光学エンジンにおいて、３４ａ、３５ａ、３６ａはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ用のライトバルブ、３１ａは合成プリズム、３２ａは偏光分離プリズム、３３ａは分離／合成プリズム、３７ａ、３８ａ、３９ａはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ用のＬＥＤ光源である。また、４０ａは投射レンズ、５０はスクリーン、６０ａは画素を投射する場合の光束の範囲である。
また、下部のライトバルブ光学エンジンにおいて、３１ｂは合成プリズム、３２ｂは偏光分離プリズム、３３ｂは分離／合成プリズム、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂはそれぞれＲ、Ｇ．Ｂ用のライトバルブ、３７ｂ，３８ｂ、３９ｂはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ用のＬＥＤ光源、４０ｂは投射レンズ、６０ｂは画素を投射する場合の光束の範囲である。
また、６１はスクリーン上での上部のライトバルブによる光束と下部のライトバルブによる光束が重なる画像領域部分であり、投射レンズ距離が一定の場合においても投射レンズとスクリーンとの距離を変更することによりその重なる画像領域は簡単に制御できる。
【００８３】
このとき、従来の３板式の液晶ディスプレイが画素の１／２の範囲にする調整が必要とされているが、本発明のように例えば画素の配列角度が２つ以上存在するように異なるようにすることにより、このような位置あわせをＲ，Ｇ，Ｂの３つ一組どうしの高精度の位置調整を行う必要が不要となる。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１の発明の、スクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置においては、空間変調素子により形成されたスクリーン上の画素同士の空間変調素子に対応した隣接した画素間の画素配列距離が２つ以上であるので、空間光変調素子の組み付け時の相対位置調整を容易にし、また画像表示装置に対する外部の衝撃や温度変化による空間光変調素子の相対位置ずれの影響を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる。
【００８６】
請求項２の発明の、スクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置においては、表示画像領域がスクリーン上で重なる該複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間において、該空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素の配列ピッチが２つ以上であるので、投射レンズの歪曲収差低減の負荷を低減し、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる。
【００８７】
請求項３の発明の、スクリーン全面において複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応した表示画像領域がスクリーン上で重なる手段を有する画像表示装置においては、空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素の画素サイズが２つ以上である投射レンズの球面収差の負荷を低減し、また空間光変調素子の組み付け時の相対位置調整を容易にし、安価で信頼性のすぐれた高解像度の表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図２】 実施例１による高解像度の画像表示装置の異なる構成を示す概要図である。
【図３】 実施例１による高解像度の画像表示装置のさらに異なる構成を示す概要図である。
【図４】 実施例１による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図５】 実施例２による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図６】 実施例３による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図７】 実施例４による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図８】 実施例５による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図９】 実施例６による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図１０】 実施例７による高解像度の画像表示装置の構成を示すの概要図である。
【図１１】 実施例８による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図１２】 実施例９による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図１３】 実施例１０による高解像度の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図１４】 実施例１１による高解像度の画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図１５】 比較例として、従来の画像表示装置の動作を示す概要図である。
【図１６】 従来例１の画像表示装置の概要図である。
【図１７】 従来例２の画像表示装置の概要図である。
【図１８】 従来例３の画像表示装置の概要図である。
【図１９】 従来例３の画像表示装置において、４個の画像を重畳する原理を説明する概要図である。
【符号の説明】
１…プロジェクタ光学エンジン部、２，７，１１…画像表示領域、３，８，１２…高解像度用画像表示領域、４…光軸の配列を示す正三角形、５…三角形の重心、６，１０…プロジェクタユニット、１３，１４，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２９，３０…画素、１７…三角形、２４…画素位置データ記憶手段、２５…画素位置データ取得手段、２６…表示画像データ制御手段、２７…オリジナル画像データ、２８…画素補間手段。

Claims (3)

1. 複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間で、該空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素同士の前記空間光変調素子に対応する隣接画素間の画素配列距離が２つ以上であることを特徴とする画像表示装置。
2. 複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子間で、該空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間で、該空間光変調素子により形成された前記スクリーン上の画素の配列ピッチが２つ以上であることを特徴とする画像表示装置。
3. 複数の空間光変調素子と、該複数の空間光変調素子の光変調により該複数の空間光変調素子の画素に対応して画像を形成する手段と、前記複数の空間光変調素子に対応するそれぞれの画像を投影するレンズと、前記複数の空間光変調素子の像が投影される連続したスクリーンとからなり、該スクリーン全面において前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子に対応する表示画像領域が重なる画像表示装置において、前記表示画像領域が前記スクリーン上で重なる前記複数の空間光変調素子のうちの少なくとも３つ以上の空間光変調素子間で、該空間光変調素子により形成されたスクリーン上の画素の画素サイズが２つ以上であることを特徴とする画像表示装置。

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