JP5266740B2 - プロジェクションシステム及びプロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、プロジェクションシステム及びプロジェクタに関する。
プロジェクタは大画面画像の表示が容易に行えることからプレゼンテーション用や映画などの投射装置として広い分野で使用されている。一方、最近では、画像入力機器としてのデジタルカメラなどは、ますます高解像度化され高精細な画像の取得が可能となっている。このような高解像度の画像入力機器によって取得された画像を表示する画像出力機器としてのプロジェクタは、デジタルカメラなどに比べて解像度が低いという課題もある。また、光変調素子として液晶を用いたプロジェクタは、液晶の応答速度などにやや問題があり動画の視認性という点で改善の余地がある。
これらの課題を解決するための技術は種々提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１に開示された技術（第１従来技術という）には、スクリーン上に投射される２つの画像の画素をずらす、いわゆる画素ずらしを行うことによって高精細な画像表示を可能とするということが述べられている。
一方、特許文献２に開示された技術（第２従来技術という）は、動画の視認性を高めるための技術であり、複数のプロジェクタからの投射画像をスクリーン上でスタック投射を行う際、２つの投射画像の表示タイミングをずらす、いわゆる同期ずらしを行うことによって、動画の視認性を向上させるようにしている。また、第２従来技術では、表示すべき画像データから中間画像を生成して、生成した中間画像を複数のプロジェクタのうちの少なくとも１つプロジェクタで同期ずらしを行って投射させるようにしており、それによって動画の視認性をより向上させるようにしている。
特開平１０−３０４２８４号公報 特開２００６−２０３６１５号公報
前述した第１従来技術のように、複数の画像の画素ずらしを行うことにより、スクリーン上において高精細な画像の表示が可能となるが、第１従来技術においては、動画の視認性の向上については考慮されてなく、動画の視認性については改善されない。
一方、第２従来技術は、２つのプロジェクタからの投射画像の同期ずらしを行うことにより、動画の視認性を高めることができるが、画像の高精細化については特に述べられてはなく、高精細な画像表示を可能とするという点については改善されるものではない。
また、投写すべきコンテンツによって画素ずらしを行うことが望ましいのか、同期ずらしを行うことが望ましいのかは異なってくる。たとえば、静止画の場合には、より高精細な画像表示が望まれるのが一般的であり、また、動画の場合には視認性の高い動画表示が望まれるのが一般的である。したがって、コンテンツに応じて、画素ずらしと同期ずらしを選択的に行えるようにすることも重要であるが、上述の第１従来技術及び第２従来技術では、コンテンツに応じた処理は実現できない。
そこで本発明は、画素ずらしによる高精細な画像表示と同期ずらしによる動画視認性の向上の両方を実現可能とする機能を有し、しかも、これらの機能を表示すべきコンテンツ
に応じて使い分けを可能とするプロジェクションシステム及びプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明のプロジェクションシステムは、光源からの光を画像データに基づいて変調して変調した画像光を第１画像光及び第２画像光として射出する第１画像形成手段及び第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される前記第１画像光及び第２画像光を合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された前記第１画像光及び第２画像光を投射面に投射する投射光学系とを有し、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像を前記投射面上でスタック表示させるように設定されたプロジェクタを有するプロジェクションシステムであって、
前記プロジェクタは、
前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、
前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、
前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを有する画像表示制御手段と、
を有し、
前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うとともに、
前記表示タイミングを所定時間だけずらす際の前記所定時間は、前記画像データの１フレームに対応する時間以内に設定され、
前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像に対応する各画像データの対応するフレームが重複する時間内に、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の一方の画像を表示させないための非表示期間を設けることを特徴とする。
本発明のプロジェクションシステムは、画素ずらしによる高精細な画像表示と同期ずらしによる動画視認性の向上の両方を実現することができ、しかも、これらの機能を表示すべきコンテンツに応じて使い分けることができ、かつ表示タイミングがずれた状態でスタック表示される２つの画像をそれぞれ対応するフレームにおいて画像の重複を少なくすることができるので、画質を向上させることができる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御の少なくとも一方を行う際、前記第１画像光及び第２の画像光のうちの一方の画像光を制御対象画像光として、前記制御対象画像光を射出する側の画像形成手段に対して前記画素ずらし制御及び表示タイミング制御の少なくとも一方を行うことが好ましい。
これにより、画素ずらし及び表示タイミング制御を効率よく行うことができる。また、画素ずらし手段は、一方の画像形成ユニットのみに設ければよいことから、プロジェクタ全体の構造の簡素化も図れる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記画素ずらし手段は、前記制御対象画像光の光軸を変位可能な機構を有するものを使用することが好ましい。
画素ずらし手段は光軸を画像処理ではなく光学的に変位させるものである。このような画素ずらし手段を用いることにより、画素のずらし量を１画素単位ではなく、例えば、縦方向及び横方向に０．５画素というように、１画素未満の画素ずらし量を容易に設定することができる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記表示タイミングを所定時間だけずらす際の前記所定時間は、前記画像データの１つフレームに対応する時間以内に設定されることが好ましい。
表示タイミングのずらし量を画像データの１フレームに対応する時間以内に設定することにより、投射面上でスタック表示される動画像の視認性を向上させることができる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像に対応する各画像データの対応するフレームが重複する時間内に、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の一方の画像を表示させないための非表示期間を設けることが好ましい。
これにより、表示タイミングがずれた状態でスタック表示される２つの画像をそれぞれ対応するフレームにおいて画像の重複を少なくすることができるので、画質を向上させることができる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記非表示期間は、前記各画像に対応する画像データの対応するフレームが重複する時間に設定されることが好ましい。
これにより、表示タイミングがずれた状態でスタック表示される２つの画像をそれぞれ対応するフレームにおいて画像の重複をなくすことができる。例えば、２つの画像の表示タイミングのずれ量を１／２フレームとした場合、対応するフレームにおいて２つの画像のうちのいずれかの画像のみが表示されることとなり、対応するフレームにおいて表示タイミングのずれた２つの画像の重複をなくすことができる。このような非表示期間の設定は、投射面上にスタック表示される画像の明るさにおいて多少課題が生じる場合があるので、スタック表示される画像の画質を重視しようとする場合に有効なものとなる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記非表示期間は、前記各画像に対応する画像データの対応するフレームが重複する時間より短い時間に設定されることもまた好ましい。
このように、対応するフレームにおいて第１画像光及び第２画像光に対応する各画像が重複して表示される時間より短い時間に非表示期間を設定することにより、スタック表示される画像を明るくすることができる。このような非表示期間の設定は、スタック表示される画像の明るさを優先しようとする場合に有効なものとなる。
本発明の第１のプロジェクションシステムにおいて、前記画像表示制御部は、前記非表示期間の長さに応じて前記光源の出力を調整するための制御を行う機能を有することが好ましい。
このように、非表示期間の長さに応じて前記光源の光量を調整するための制御を行う機能を有することにより、非表示期間を設けることによる表示画像の明るさの低下を防ぐことができる。また、非表示期間を設定したときに、表示画像の明るさの低下を抑制する目的で光源の出力を高くした場合、その状態で動画像から静止画像に切り替えると、光源の出力が大きなままで静止画を表示させることとなり、静止画像がより明るく表示されることとなる。したがって、動画像を表示している場合と静止画像を表示している場合とで、明るさが揃わなくなる場合がある。このような場合に、光源の出力を調整する機能を用いることにより、動画像を表示した場合と静止画像を表示した場合とで明るさを揃えることができる。
本発明の第２のプロジェクションシステムは、複数のプロジェクタを有し、前記複数のプロジェクタが投射した各画像を投射面上でスタック表示させるように前記複数のプロジェクタを設置したプロジェクションシステムであって、前記複数のプロジェクタの少なくとも１つのプロジェクタは、前記複数のプロジェクタが投射した各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、前記複数のプロジェクタが投射した各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを
有する画像表示制御手段とを有し、前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うことを特徴とする。
本発明の第２のプロジェクションシステムは、複数のプロジェクタによって構成されるものであって、プロジェクションシステムを構成する複数のプロジェクタのうちの少なくとも１つのプロジェクタがこのような構成を有することにより、画素ずらしによる高精細な画像表示と同期ずらしによる動画視認性の向上の両方を実現することができ、しかも、これらの機能を表示すべき画像（コンテンツ）に応じて使い分けることができる。なお、本発明の第２のプロジェクションシステムにおいても、前記本発明の第１のプロジェクションシステムと同様の特徴を有することが好ましい。
本発明のプロジェクタは、光源からの光を画像データに基づいて変調して変調した画像光を第１画像光及び第２画像光として射出する第１画像形成手段及び第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される前記第１画像光及び第２画像光を合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された前記第１画像光及び第２画像光を投射面に投射する投射光学系とを有し、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像を前記投射面上でスタック表示させるように設定されたプロジェクタであって、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを有する画像表示制御手段とを有し、前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うことを特徴とする。
これは、１台のプロジェクタが２つの画像形成手段と１つの投射光学系を有するものであって、このようなプロジェクタを用いたプロジェクションシステムにおいて、前述したように、画素ずらしによる高精細な画像表示と同期ずらしによる動画視認性の向上の両方を実現することができ、しかも、これらの機能を表示すべきコンテンツに応じて使い分けることができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
[実施形態１]
図１は実施形態１に係るプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタの光学系の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態１に係るプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタ（以下では、単に「実施形態１に係るプロジェクタ」という）は、図１に示すように、２系統の画像形成手段としての画像形成ユニット１００，２００（第１画像形成ユニット１００、第２画像形成ユニット２００という）と、これら第１画像形成ユニット１００及び第２画像形成ユニット２００に対応して設けられた第１光源装置３００及び第２光源装置４００と、第１画像形成ユニット１００及び第２画像形成ユニット２００から射出されたそれぞれの画像光（第１画像光、第２画像光という）を合成する偏光合成光学系としての偏光合成プリズム５００と、偏光合成プリズム５００で合成された画像光を投射面としてのスクリーンＳＣＲに投射する投射光学系６００とを有する。
なお、図１に示すような構成を有するプロジェクタを本発明の明細書では、「２系統の画像形成ユニットと１つの投射光学系とを有するプロジェクタ」と呼ぶことにする。
第１光源装置３００は光源３０１とレンズアレイ３０２と重畳レンズ３０３とを有し、第１偏光成分を有する光（例えばＳ偏光）を出力する。第２光源装置４００も第１光源装置３００と同様の構成要素を有し、光源４０１とレンズアレイ４０２と重畳レンズ４０３とを有し、第２偏光成分を有する光（例えばＰ偏光）を出力する。
第１画像形成ユニット１００は、第１光源装置３００からの光を赤色光（Ｒ）と、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）とに分離する第１ダイクロイックミラー１１０、第１ダイクロイックミラー１１０で分離された緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー１２０、第１ダイクロイックミラー１１０で分離された赤色光を画像データに基づいて変調する第１光変調素子（液晶パネル）１３０Ｒ、第２ダイクロイックミラー１２０で分離された緑色光を画像データに基づいて変調する第２光変調素子（液晶パネル）１３０Ｇ、第２ダイクロイックミラー１２０で分離された青色光を画像データに基づいて変調する第３光変調素子（液晶パネル）１３０Ｂ、第１ダイクロイックミラー１１０で分離された赤色光を光変調素子１３０Ｒに導く反射ミラー１４０、第２ダイクロイックミラー１２０で分離された青色光を光変調素子１３０Ｂに導くリレーレンズ１５１，１５２及び反射ミラー１６１，１６２、第１〜第３光変調素子１３０Ｒ，１３０Ｇ、１３０Ｂで変調された光を合成する第１クロスダイクロイックプリズム１７０を有している。
このように構成された第１画像形成ユニット１００からは、第１偏光成分を有する第１画像光が射出され、この第１画像光は偏光合成プリズム５００の第１画像光入射面５１０に入射する。
第２画像形成ユニット２００も第１画像形成ユニット１００と同様の構成を有している。すなわち、第２画像形成ユニット２００は、第２光源装置４００からの光を赤色光（Ｒ）と、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）とに分離する第１ダイクロイックミラー２１０、第１ダイクロイックミラー２１０で分離された緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー２２０、第１ダイクロイックミラー２１０で分離された赤色光を画像データに基づいて変調する第４光変調素子（液晶パネル）２３０Ｒ、第２ダイクロイックミラー２１０で分離された緑色光を画像データに基づいて変調する第５光変調素子（液晶パネル）２３０Ｇ、第２ダイクロイックミラー２１０で分離された青色光を画像データに基づいて変調する第６光変調素子（液晶パネル）２３０Ｂ、第１ダイクロイックミラー２１０で分離された赤色光を第４光変調素子２３０Ｒに導く反射ミラー２４０、第２ダイクロイックミラー２２０で分離された青色光を第６光変調素子２３０Ｂに導くリレーレンズ２５１，２５２及び反射ミラー２６１，２６２、第４〜第６光変調素子２３０Ｒ，２３０Ｇ，２３０Ｂで変調された光を合成する第２クロスダイクロイックプリズム２７０を有している。
このように構成された第２画像形成ユニット２００からは、第２偏光成分を有する第２画像光が射出され、この第２画像光は偏光合成プリズム５００の第２画像光入射面５２０に入射する。
偏光合成プリズム５００は、第１画像光入射面５１０に入射された第１画像光と、第２画像光入射面５２０に入射された第２画像光とを合成する。そして、偏光合成プリズム５００によって合成された画像光は、投射光学系６００によってスクリーンＳＣＲ上に投射され、第１画像光に対応する画像（第１画像という）及び第２画像光に対応する各画像（
第２画像という）がスクリーンＳＣＲ上でスタック表示される。
また、実施形態１に係るプロジェクタは、画素ずらし手段として、第２画像形成ユニット２００と第２光源装置４００とが取り付けられた光学ステージ（図示せず）を直交する２つの軸（図示のｘ，ｙ軸とする）に沿って所定範囲で往復動可能とする機構が用いられている。ここで、ｘ軸は図１における上下方向、ｙ軸は図１の面に対して垂直な方向であるとする。なお、第２画像形成ユニット１００と第２光源装置４００とは一体的に移動可能となっており、本来は、第２画像形成ユニット２００と第２光源装置４００とはともに移動するものであるが、以下の説明では、「第２画像形成ユニット２００を移動させる」というように第２光源装置４００についての表記は省略する。
このように、第２画像形成ユニット２００が直交する２つの軸（ｘ，ｙ軸）に沿って所定範囲で往復動可能となっているために、偏光合成プリズム５００は、第２画像形成ユニット２００の移動範囲に対応可能な大きさとなっている。
図２は実施形態１に係るプロジェクタの機能を説明するための構成図である。実施形態１に係るプロジェクタは、図２に示すように、表示すべき画像に対応する画像データを入力する画像データ入力部９１０、ユーザの指示や設定など各種のインタフェース信号（Ｉ／Ｆ信号）の入力が可能なＩ／Ｆ信号入力部９２０、表示すべき画像データなど投射処理を行うに必要な各種のデータを記憶するデータ記憶部９３０、補正処理などを行うための各種パラメータを記憶するパラメータ記憶部９４０、画素ずらしを行う際に第２画像形成ユニット２００をｘ，ｙ軸のいずれかの軸に沿って移動させるための駆動制御を行う画素ずらし制御部９５０、第１画像形成ユニット１００における第１〜第３光変調素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを駆動する第１〜第３光変調素子駆動部９６１Ｒ，９６２Ｇ，９６３Ｂ、第２画像形成ユニット２００における第４〜第６光変調素子２３０Ｒ，２３０Ｇ，２３０Ｂを駆動する第４〜第６光変調素子駆動部９６４Ｒ，９６５Ｇ，９６６Ｂ、各光変調素子に与える画像データ生成や補正処理など全体的な処理を行う画像表示制御部９７０、光源３０１，３０２を駆動する光源駆動部９８０、第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす制御を行う表示タイミング制御部９９０を有している。
なお、画像表示制御部９７０は、画素ずらしを行うための制御信号を画素ずらし制御部９５０に出力する機能、同期ずらしを行うための制御として、第１画像光に対応する第１画像及び第２画像光に対応する第２画像の表示タイミングを制御するための制御信号を表示タイミング制御部９９０に出力する機能、さらには、光源の出力（明るさ）の調整を行うための制御信号を光源駆動部９８０に出力する機能を有している。
このように、実施形態１に係るプロジェクタは、２系統の画像形成ユニットと１つの投射光学系とを有するプロジェクタであって、このようなプロジェクタにおいて、スクリーンＳＣＲ上にスタッキング表示された画像の高精細化（特に静止画像に対する高精細化）と、投射画像が動画像である場合に動画像に対する視認性の向上とを図るものである。
まず、静止画像に対する高精細化について説明する。実施形態１に係るプロジェクタにおいては、静止画像を高精細化するために、第１画像及び第２画像をスクリーンＳＣＲでスタック表示する際に画素ずらしを行う。具体的には、第２画像が第１画像に対してスクリーン上において横方向及び縦方向にそれぞれ１／２画素ずつずれるように画素ずらしを行う。
図３は実施形態１に係るプロジェクションシステムにおける画素ずらしを模式的に説明する図である。図３（ａ）はスクリーンＳＣＲ上における第１画像光に対応する第１画像
Ｇ１と第２画像光に対応する第２画像Ｇ２との対応関係を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２のスクリーンＳＣＲ上における表示タイミングを示す図である。なお、図３（ａ）において、第１及び第２画像Ｇ１，Ｇ２それぞれにおける四角の枡目は、光変調素子の各画素に対応する領域を表している。図３において、灰色で示す領域が第１及び第２画像Ｇ１，Ｇ２におけるある１つの升目を示している。
図３（ａ）に示すように、第２画像Ｇ２は第１画像Ｇ１に対して各画素が横方向及び縦方向に１／２画素ずつずれた状態で表示される。静止画像の場合には、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２のスクリーンＳＣＲにおける表示タイミングは、図３（ｂ）に示すように、対応するフレームごとに同期がとられている。
ところで、実施形態１に係るプロジェクタは、画素ずらしは表示すべき画像が静止画像の場合に対して行うような設定であるとする。なお、表示すべき画像が静止画像であるか否かは、例えば、画像データ入力部９１０に入力された画像データに基づいて画像表示制御部９７０が自動的に判定することも可能であり、また、ユーザがＩ／Ｆ信号入力部９２０によって静止画像であることを示す情報を入力した場合には、その入力情報に基づいて画像表示制御部９７０が判定することも可能である。
画像表示制御部９７０は、表示すべき画像が静止画像である場合には、画素ずらしを行うための制御信号を画素ずらし制御部９５０に与え、画素ずらし制御部９５０は、第２画像形成ユニット２００を所定量だけ所定方向に移動させる。これにより、第２画像Ｇ２が第１画像Ｇ１に対してそれぞれ対応する画素が所定量（この場合、１／２画素）だけずれた状態となる。
図３（ａ）は、第２画像Ｇ２が第１画像Ｇ１に対して横（ｘ軸）方向及び縦（ｙ軸）方向にそれぞれ１／２画素だけずれた状態を示している。このように、第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２とをスクリーンＳＣＲ上でスタック表示する際、両者を画素ずらしして表示させることにより、高精細な画像とすることができる。なお、画素ずらしを行った際には、画素のずれに合わせた画像データを画像表示制御部９７０が対応する各光変調素子に送る。
また、画素ずらしを行う際、第２画像形成ユニット２００の移動量と移動方向は、あらかじめ設定された情報に基づいて自動的に設定することが可能であるが、ユーザによって設定することも可能である。
ところで、表示すべき画像が動画像である場合には、動画像の視認性を向上させるために、第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２のスクリーンＳＣＲ上での表示タイミングをずらす処理（同期ずらし）を行う。なお、実施形態１に係るプロジェクションシステムにおいては、動画像の場合には、画素ずらしを行わないものとする。また、実施形態１に係るプロジェクションシステムにおいては、表示タイミングのずれ量は、画像データの１つのフレームに対応する時間以内に設定されるものとする。
図４は第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２のスクリーンＳＣＲ上における表示タイミングを示す図である。図４（ａ），（ｂ）は第１画像Ｇ１に対する第２画像Ｇ２の表示タイミングのずれ量が１／２フレームに設定されている例である。また、図４（ａ），（ｂ）において、灰色で示す領域は画像を表示しない期間（非表示期間という）を示している。このような非表示期間は、第１画像光及び第２画像光を所定時間だけ遮光させることよって設定することができる。
図４（ａ），（ｂ）に示すような非表示期間を設定することによって、同期ずらしを行ったときに、対応するフレームが時間的にずれた状態で重複するのを抑えることができる。これにより、同期ずらしを行ったときの画質を向上させることができる。なお、非表示
期間を生成するには、遮光板により当該非表示期間だけ第１画像光または第２画像光を遮光する方法や、光源が例えばＬＥＤなどの固体光源である場合、その固体光源を間欠駆動（画像非表示期間だけ消灯させるような駆動）させる方法、さらには画像処理によって黒画像を挿入する方法などが挙げられる。
また、図４（ａ），（ｂ）に示すような非表示期間を設けることによって、スクリーンＳＣＲ上に表示される画像の明るさが非表示期間を設けない場合に比べて低下するので、それを防ぐ方法としては光源の出力を強くすることが考えられる。なお、光源の出力の制御は、画像表示制御部９７０により光源駆動部９８０を制御することによって行うことができる。
なお、非表示期間を設定したときに、表示画像の明るさの低下を抑制する目的で光源の出力を高くした場合、その状態で動画像から静止画像に切り替えると、光源の出力が大きなままで静止画を表示させることとなり、静止画像がより明るく表示されることとなる。したがって、動画像を表示している場合と静止画像を表示している場合とで、明るさが揃わなくなる場合がある。
このような場合に、光源の出力を下げることも可能であり、これにより、同期ずらしを行ったのちに、静止画像を表示するような場合でも、動画像を表示した場合と静止画像を表示した場合とで明るさを揃えることができる。また、静止画像の表示と動画像の表示を全く別個に行うような場合には、明るさを揃えるといった処理を行う必要のない場合もある。
ところで、図４（ａ）と図４（ｂ）とでは、非表示期間の長さが異なっている。非表示期間は、画像データの対応するフレームにおいて第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２が重複して表示される時間内の所定の長さに設定される。実施形態１に係るプロジェクションシステムにおいては、表示タイミングのずれ量は、１／２フレームであるので、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２が重複して表示される時間は各々のフレームにおいて１／２フレームとなる。
図４（ａ）の場合は、表示タイミングのずれ量に対応する時間すなわち１／２フレームに対応する時間を非表示期間としている。これにより、図４（ａ）の場合は、対応するフレームにおいて、第１画像Ｇ１の非表示期間においては第２画像Ｇ２が表示され、第２画像Ｇ２の非表示期間においては第１画像Ｇ１が表示されるというように、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２のうちの一方の画像による表示がなされる。
これに対して、図４（ｂ）の場合は、表示タイミングのずれ量に対応する時間よりも短い時間を非表示期間として設定している。これにより、図４（ｂ）の場合は、対応するフレームにおいて、第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２がともに表示される期間が存在する。
非表示期間を図４（ａ）に示すように設定することによって、画質を優先した画像表示が可能となり、また、図４（ｂ）に示すように設定することによって、明るさを優先とした画像表示が可能となる。したがって、非表示期間を適切に設定することによって表示すべき画像に応じた表示を行うことができる。このような非表示期間の設定は、Ｉ／Ｆ信号入力部９２０に対して、非表示期間を設定するための情報を与えることによって行うことができる。
ところで、図４（ａ），（ｂ）に示すような同期ずらしを行う場合、表示すべき画像データ（画像データ入力部９１０に入力される画像データ）が、通常のフレームレート（３０フレーム／秒とする）の２倍のフレームレート（６０フレーム／秒）での再生が可能な
機器（倍速再生機器という）に対応した画像データ（倍速画像データという）である場合などにおいて特に有効となる。なお、本発明の実施形態に係るプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタは、３０フレーム／秒のフレームレートでの再生が可能なものであるとする。
図５は倍速画像データの構成例を示す図である。図５に示すように、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・の各フレーム間に中間画像としてのフレームＦ１’，Ｆ２’，Ｆ３’，・・・が挿入されており、通常のフレームレートによる再生を行う画像再生機器においては、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・の再生が行われ、倍速再生機器においては、フレームＦ１，Ｆ１’，Ｆ２，Ｆ２’，・・・の再生を行う。
図５に示すような倍速画像データが図１に示す画像データ入力部９１０に入力された場合、画像表示制御部９７０は、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・を第１画像形成ユニット１００に与え、フレームＦ１’，Ｆ２’，Ｆ３’，・・・を第２画像形成ユニット２００に与える。これにより、第１画像形成ユニット１００からは、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・に対応する第１画像光が射出され、第２画像形成ユニット２００からはフレームＦ１’，Ｆ２’，Ｆ３’，・・・に対応する第２画像光が射出される。
また、画像表示制御部９７０は、第２画像光に対応する第２画像Ｇ２の表示タイミングが第１画像光に対応する第１画像Ｇ１に対して１／２フレームずれるように制御する。なお、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２には、図６に示すような非表示期間を設けることが望ましい。
図６（ａ）は図４（ａ）で説明したように、表示タイミングのずれ量に対応する時間（１／２フレームに対応する時間）を非表示期間として設定した場合であり、図６（ｂ）は図４（ｂ）で説明したように、表示タイミングのずれ量に対応する時間よりも短い時間を非表示期間として設定した場合である。図６（ａ）に示すような非表示期間を設けることにより、図４（ａ）で説明したように、画質を優先した画像表示が可能となり、また、図６（ｂ）に示すような非表示期間を設けることにより、図４（ｂ）で説明したように、明るさを優先した画像表示が可能となる。
なお、本発明の実施形態１に係るプロジェクタが、６０フレーム／秒のフレームレートでの再生が可能なものであれば、表示する画像データを、さらに１２０フレーム／秒、１８０フレーム／秒に画像処理で変換した画像を表示してもよい。こうすれば、さらに動画視認性が向上する。
以上説明したように、実施形態１に係るプロジェクションシステムによれば、２系統の画像形成ユニットと１つの投射光学系とを有するプロジェクタにおいて、表示すべき画像が静止画像である場合には、２系統の画像形成ユニット（第１画像形成ユニット１００及び第２画像形成ユニット２００）から射出される第１画像光に対応する第１画像Ｇ１と第２画像光に対応する第２画像Ｇ２とがスクリーンＳＣＲ上で１／２画素分だけずれるような画素ずらしを行い、表示すべき画像が動画像である場合には、第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２との表示タイミングが１／２フレーム分だけずれるような表示タイミング制御を行うようにしている。これにより、静止画像においては高精細な画像表示が可能となり、動画像においては動画の視認性に優れた画像表示が可能となる。
[実施形態２]
実施形態２に係るプロジェクションシステムは、２つのプロジェクタからそれぞれ投射される２つの画像をスクリーン上でスタック表示するものである。
図７は実施形態２に係るプロジェクションシステムの構成を示す図である。実施形態２に係るプロジェクションシステムは、図７に示すように、第１及び第２のプロジェクタＰ
Ｊ１，ＰＪ２から投射された画像がスクリーンＳＣＲ上でスタック表示されるように設定されている。なお、図７においては、プロジェクタＰＪ１側において、画素ずらし及び同期ずらしを行うものとする。
図８は実施形態２に係るプロジェクションシステムにおいて用いられるプロジェクタＰＪ１の光学系を模式的に示す図である。実施形態２に係るプロジェクションシステムにおいて用いられるプロジェクタＰＪ１（実施形態２に係るプロジェクタＰＪ１という）は、図８に示すように、画像形成ユニット１００と、光源装置３００と、画像形成ユニット１００から射出された画像光をスクリーンＳＣＲに投射する投射光学系６００とを有する。なお、画像形成ユニット１００は、実施形態１に係るプロジェクタ（図１参照）における第１画像形成ユニット１００に対応するものであり、第１画像形成ユニット１００とほぼ同様の構成を有しているので、その説明は省略する。また、プロジェクタＰＪ１における画素ずらし手段としては、画像形成ユニット１００と光源装置３００とが取り付けられた光学ステージ（図示せず）を直交する２つの軸（図示のｘ，ｙ軸とする）に沿って所定範囲で往復動可能とする機構が用いられているものとする。
図９は実施形態２に係るプロジェクタＰＪ１の機能を説明するための構成図である。プロジェクタＰＪ１は、図２とほぼ同様、画像データ入力部９１０、Ｉ／Ｆ信号入力部９２０、データ記憶部９３０、パラメータ記憶部９４０、画素ずらし手段の駆動を行う画素ずらし制御部９５０、画像形成ユニット１００における第１〜第３光変調素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを駆動する第１〜第３光変調素子駆動部９６１Ｒ，９６２Ｇ，９６３Ｂ、全体的な処理を行う画像表示制御部９７０、光源３０１を駆動する光源駆動部９８０、第１及び第２のプロジェクタＰＪ１，ＰＪ２から投射される各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように自身（プロジェクタＰＪ１）が投射する画像の表示タイミングをずらす制御を行う表示タイミング制御部９９０を有している。
なお、画像表示制御部９７０は、自身が投射する画像をプロジェクタＰＪ２が投射する画像に対して画素ずらしするための制御信号を画素ずらし制御部９５０に出力する機能と、自身が投射する画像の表示タイミングを制御するための制御信号を表示タイミング制御部９９０に出力する機能、さらには、光源の出力（明るさ）の調整を行うための制御信号を光源駆動部９８０に出力する機能を有している。
このように構成された実施形態２に係るプロジェクションシステムにおいても、実施形態１に係るプロジェクションシステムと同様の画素ずらし及び同期ずらしを行うことができる。
すなわち、実施形態２に係るプロジェクションシステムにおいては、表示すべき画像が静止画像である場合には、２つのプロジェクタＰＪ１，ＰＪ２から投射される各画像がスクリーンＳＣＲ上で１／２画素分だけずれるように、プロジェクタＰＪ１側で画素ずらしを行い、表示すべき画像が動画像である場合には、２つのプロジェクタＰＪ１，ＰＪ２から投射される各画像の表示タイミングが１／２フレーム分だけずれるような表示タイミング制御をプロジェクタＰＪ１側で行うようにする。これにより、静止画像においては高精細な画像表示が可能となり、動画像においては動画の視認性に優れた画像表示が可能となる。実施形態２に係るプロジェクションシステムにおける画素ずらしの制御や表示タイミング制御については実施形態１に係るプロジェクションシステムと同様に実施することができるので、その説明は省略する。
なお、実施形態２に係るプロジェクションシステムにおいては、プロジェクタの数は３台以上であってもよく、３台以上の各プロジェクタから投射される３つ以上の画像についても、前述の実施形態で説明したように、表示すべき画像に応じて、画素ずらしを行ったり同期ずらしを行ったりすることが可能である。
なお、本発明は前述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記に示すような変形実施も可能となる。
前述の各実施形態では、動画像に対応する画像データが倍速画像データ（図５参照）である場合の説明においては、倍速画像データが画像データ入力部９１０に入力された場合を例に挙げたが、通常の再生機器（例えば３０フレーム／秒のフレームレートでの再生を行う再生機器）での表示を想定した画像データを入力して、画像表示制御部９７０が中間画像の生成を行って図５に示すような倍速画像データを生成し、生成した倍速画像データに対して図６に示すような表示タイミング制御を行うようにしてもよい。
また、図５及び図６では倍速画像データとして２倍速の画像データについて説明したが、３倍速以上の画像データの場合にも同様に実施可能である。
前述の各実施形態では、表示すべき画像が静止画像であるか動画像であるかによって、画素ずらしまたは同期ずらしを行うようにしたが、動画像であっても、動画像の中に動きのない静止画像が所定時間継続するような場合には、当該静止画像の部分を高精細な表示を行うために画素ずらしを行うというように、１つのコンテンツの中で画素ずらしと同期ずらしを選択的に行うようにしてもよい。
前述の各実施形態ではプロジェクタは、動画像の場合には画素ずらしを行わずに同期ずらしのみを行うようにしたが、画素ずらしと同期ずらしの両方を行うことも可能である。
前述の各実施形態では、画素ずらしを行うための手段として、画像形成ユニット及び光源装置を移動可能とするような機構を採用したが、これに限られるものではなく、従来から知られている種々の公知の手段を採用することができる。例えば、ガラス板などにより制御対象となる画像光の光軸を変位させるというような手段もその一つである。
前述の各実施形態では、光変調素子として液晶を用いた場合を例示したが、液晶による光変調素子に限られるものではなく、マイクロミラー型の光変調素子であってもよい。
本発明の実施形態１に係るプロジェクタの光学系の構成を模式的に示す図。 実施形態１に係るプロジェクタの機能を説明するための構成図。 本発明の実施形態１に係るプロジェクションシステムにおける画素ずらしを模式的に説明する図。 第１画像と第２画像のスクリーンＳＣＲ上における表示タイミングを示す図。 倍速画像データの構成例を示す図。 倍速画像データにおける第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２のスクリーンＳＣＲ上における表示タイミングを示す図。 実施形態２に係るプロジェクションシステムの構成を示す図。 実施形態２に係るプロジェクタＰＪ１の光学系を模式的に示す図。 プロジェクタＰＪ１の機能を説明するための構成図。
符号の説明
１００・・・第１画像形成ユニット、２００・・・第２画像形成ユニット、３００・・・第１光源装置、４００・・・第２光源装置、５００・・・偏光合成プリズム、６００・投射レンズ、９１０・・・画像データ入力部、９２０・・・Ｉ／Ｆ信号入力部、９５０・
・・画素ずらし制御部、９６１〜９６６・・・第１〜第６光変調素子、９７０・・・画像表示制御部、９８０・・・光源駆動部、９９０・・・表示タイミング制御部

Claims (8)

  1. 光源からの光を画像データに基づいて変調して変調した画像光を第１画像光及び第２画像光として射出する第１画像形成手段及び第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される前記第１画像光及び第２画像光を合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された前記第１画像光及び第２画像光を投射面に投射する投射光学系とを有し、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像を前記投射面上でスタック表示させるように設定されたプロジェクタを有するプロジェクションシステムであって、
    前記プロジェクタは、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、
    前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを有する画像表示制御手段と、
    を有し、
    前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うとともに、
    前記表示タイミングを所定時間だけずらす際の前記所定時間は、前記画像データの１フレームに対応する時間以内に設定され、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像に対応する各画像データの対応するフレームが重複する時間内に、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の一方の画像を表示させないための非表示期間を設ける
    ことを特徴とするプロジェクションシステム。
  2. 請求項１に記載のプロジェクションシステムにおいて、
    前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御の少なくとも一方を行う際、前記第１画像光及び第２の画像光のうちの一方の画像光を制御対象画像光として、前記制御対象画像光を射出する側の画像形成手段に対して前記画素ずらし制御及び表示タイミング制御の少なくとも一方を行うことを特徴とするプロジェクションシステム。
  3. 請求項２に記載のプロジェクションシステムにおいて、
    前記画素ずらし手段は、前記制御対象画像光の光軸を変位可能な機構を有することを特徴とするプロジェクションシステム。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクションシステムにおいて、
    前記非表示期間は、前記各画像に対応する画像データの対応するフレームが重複する時間に設定されることを特徴とするプロジェクションシステム。
  5. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクションシステムにおいて、
    前記非表示期間は、前記各画像に対応する画像データの対応するフレームが重複する時間より短い時間に設定されることを特徴とするプロジェクションシステム。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクションシステムにおいて、
    前記画像表示制御部は、前記非表示期間の長さに応じて前記光源の出力を調整するための制御を行う機能を有することを特徴とするプロジェクションシステム。
  7. 複数のプロジェクタを有し、前記複数のプロジェクタが投射した各画像を投射面上でスタック表示させるように前記複数のプロジェクタを設置したプロジェクションシステムであって、
    前記複数のプロジェクタの少なくとも１つのプロジェクタは、
    前記複数のプロジェクタが投射した各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、
    前記複数のプロジェクタが投射した各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、
    前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを有する画像表示制御手段と、
    を有し、
    前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うとともに、
    前記表示タイミングを所定時間だけずらす際の前記所定時間は、前記画像データの１フレームに対応する時間以内に設定され、
    前記複数のプロジェクタの１のプロジェクタから投射される第１画像光及び前記複数のプロジェクタの２のプロジェクタから投射され第２画像光に対応する各画像に対応する各画像データの対応するフレームが重複する時間内に、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の一方の画像を表示させないための非表示期間を設ける
    ことを特徴とするプロジェクションシステム。
  8. 光源からの光を画像データに基づいて変調して変調した画像光を第１画像光及び第２画像光として射出する第１画像形成手段及び第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される前記第１画像光及び第２画像光を合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された前記第１画像光及び第２画像光を投射面に投射する投射光学系とを有し、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像を前記投射面上でスタック表示させるように設定されたプロジェクタであって、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像が前記投射面上で相対的に所定量だけずれるように画素ずらしを行う画素ずらし手段の制御を行う画素ずらし制御部と、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の表示タイミングが所定時間だけずれるように表示タイミングをずらす表示タイミング制御を行う表示タイミング制御部と、
    前記画素ずらし制御部を制御する機能と前記表示タイミング制御部を制御する機能とを有する画像表示制御手段と、
    を有し、
    前記画像表示制御手段は、前記画像が静止画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御を行い、前記画像が動画像である場合には、前記画素ずらし制御部に対する画素ずらし制御及び前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御のうちの少なくとも前記表示タイミング制御部に対する表示タイミング制御を行うとともに、
    前記表示タイミングを所定時間だけずらす際の前記所定時間は、前記画像データの１フレームに対応する時間以内に設定され、
    前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像に対応する各画像データの対応するフレームが重複する時間内に、前記第１画像光及び第２画像光に対応する各画像の一方の画像を表示させないための非表示期間を設ける
    ことを特徴とするプロジェクタ。
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