JP6002443B2 - 信号発生装置、この信号発生装置を備えた投射型表示システム、および画素ずらし量判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、超高精細度画像用プロジェクタ等の投射型表示システムに適用する画素ずらし量判別用の信号発生装置、この信号発生装置を備えた投射型表示装置、および画素ずらし量判別方法に関するものであり、特に、画素ずらし量を所定長に設定することにより空間解像度を大幅に向上させ得る投射型表示装置における、画素ずらし量を判別する技術に関するものである。

画像表示の技術分野では、スーパーハイビジョン、デジタルシネマなどに代表されるような、より高解像度のものが求められている。しかし、高解像度の画像を表示するために必要となる画像表示素子（デバイス）は、製作が困難であり、コスト的にも高価なものとなるため、比較的低解像度の素子を用いて、それらの素子が表示する画像をずらす画素ずらしの技術（特に、それらの素子が表示する画像を斜め方向にずらして解像度を向上させる、いわゆる斜め画素ずらしの技術）が知られている（特許文献1）。また、本出願人が共同で開発しているWobbling プロジェクタ（Wobbling素子については特許文献2）なども、このような斜め画素ずらしの技術を応用したものとして知られている（非特許文献1）。

特開2012-13766号公報 特開2011-259310号公報

ＮＨＫ 技研だより 平成23年1月13日版「実用的な小型ＳＨＶプロジェクタ−を開発！ 〜2020年、ＳＨＶ試験放送の実現に向けて〜」

しかしながら、上記で説明したような、いわゆる画素ずらしの手法を採用した場合、特に、いわゆる斜め画素ずらしの手法を採用した場合、縦方向と横方向の画素ずらし量が、いずれも正確に0.5 画素に相当しなければ、十分な解像度の向上効果を得ることは困難である。その一方で、高解像度の画像が、画面全体にわたり、正確に0.5 画素ずれていることを簡易な手法で判別することは極めて難しい。

本発明は、いわゆる斜め画素ずらしの手法を用いて解像度の向上を図り得る投射表示装置（Wobbling 表示装置）において、簡易な手法により、画像の縦横が共に画素の半ピッチずつずれているか否かを正確に判別し得る、信号発生装置、この信号発生装置を備えた投射型表示システムおよび画素ずらし量判別方法を提供することを目的とするものである。

本発明の画素ずらし量判別用の信号発生装置は、
波長域が異なる３つの色光を含む光を射出する光源部と、
複数の画素がマトリクス状に配置され、前記光源部から射出された光を前記色光毎に変調する光変調素子部と、
前記光変調素子部によって変調された各色光を合成して被投射面上に投射する投射光学部と、
前記被投射面上に投射する前記光変調素子部からの該各色光のうち少なくとも一つの前記色光に対応する画像について、基準となる第１の位置と、この第１の位置から斜め方向にずれ、前記被投射面上に投射される画像の縦方向および横方向に共に半画素分の画素ずらしがなされた第２の位置とで投射位置の切替えをフレーム単位で行う画素ずらし切替部と、を有する投射型表示装置に、画素ずらし量判別信号を出力する信号発生装置において、
該信号発生装置は、下式（A）に基づく画像信号および下式（B）に基づく画像信号を出
力する判別用信号発生部と、
フレーム単位で前記式（A）に基づく画像信号または前記式（B）に基づく画像信号を交互に選択して出力する画像信号切替部と、を備えたことを特徴とするものである。

Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
= 0 (others) …(A)
Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
= 0 (others) …(B)
（ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。）

この場合において、前記式（A）に基づく画像信号および前記式（B）に基づく画像信号は、少なくとも前記各色光の１つに対応する画像信号であることが好ましい。

また、前記画像信号切替部は、少なくとも前記各色光の１つに対応する前記式（A）に基づく画像信号および前記式（B）に基づく画像信号をフレーム単位で交互に出力することが好ましい。

また、本発明の投射型表示システムは、上記いずれかに記載の信号発生装置と前記投射型表示装置を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の画素ずらし量判別方法は、
波長域が異なる３つの色光を含む光を射出せしめ、
複数の画素がマトリクス状に配置された光変調素子部により、入射された光を前記色光毎に変調し、
前記光変調素子部によって変調された各色光を合成して被投射面上に投射し、
前記被投射面上に投射する前記光変調素子部からの該各色光のうち少なくとも一つの前記色光に対応する画像について、基準となる第１の位置と、この第１の位置から斜め方向にずれ、前記被投射面上に投射される画像の縦方向および横方向に共に半画素分の画素ずらしがなされた第２の位置とで投射位置の切り替えをフレーム単位で行い、
前記被投射面上に投射された画像において前記第１の位置と前記第２の位置との間の画素ずらし量が画素の半ピッチとなっているか否かとの画素ずらし量を判別する画素ずらし量判別方法であって、
前記投射位置の切替処理は、各色光毎に、前記第１の位置に投射すべき画像と前記第２の位置に投射すべき画像のうちの何れに係る画像信号を送出するかを選択するとともに、各色光毎に、前記光変調素子部からの光を前記第１の位置に投射するか前記第２の位置に投射するかの切替えを行い、
前記画素ずらし量の判別は、前記第１の位置に投射すべき画像信号を下式（A）に基づ
くものとされるとともに、前記第２の位置に投射すべき画像信号を下式（B）に基づくも
のとされた画素ずらし量判別信号を出力し、その出力に基づく画像を前記被投射面上に投射し、投射された２組の画像の組み合わせにより、田の字状の画像が形成されるようにし、
この田の字状の画像の中央の４つの空間部が互いに等しい形状および大きさとされているか否かによって前記画素ずらし量が適正か否かを判別することを特徴とするものである。

Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
= 0 (others) …(A)
Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
= 0 (others) …(B)
（ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。）

本発明の信号発生装置、この信号発生装置を備えた投射型表示システム、および画素ずらし量判別方法においては、該信号発生装置と前記投射型表示装置との間に位置する画像信号切替部に対して、所望の色光毎に、前記第１の位置に投射すべき画像と前記第２の位置に投射すべき画像のうちの何れに係る画像信号を前記投射型表示装置に送出するかの切り替えを行うとともに、前記投射光学部に対して、各色光毎に、前記光変調素子部からの光を前記第１の位置に投射するか前記第２の位置に投射するかの切替えを行う、ように構成されている。

そして、該信号発生装置は、下式（A）に基づく画像信号および下式（B）に基づく画像信号を出力するとともに、フレーム単位で前記式（A）に基づく画像信号または前記式（B）に基づく画像信号を交互に選択して出力するものとされる。

Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
= 0 (others) …(A)
Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
= 0 (others) …(B)
ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。

上式（A）、（B）の画像信号をフレーム切り替えタイミングにて切り替えるようにすれば、上式（A）、（B）の画像信号により被投射面上に投射された縦線および横線が残像効果により組み合わせられて、田の字状の画像が形成される。

このとき、前記第１の位置と前記第２の位置の画素ずらし量が丁度、画素の半ピッチであるとすれば、形成された田の字状の画像において、田の字中の４つの中央空間部が全て合同な矩形形状（好ましくは正方形形状（この場合はｍ＝ｋとなる））をなす。したがって、この田の字中の４つの中央空間部の大きさを比較すれば画素ずらし量が丁度、画素の半ピッチであるか否かを判別することができる。仮に、左側２つの中央空間部と右側２つの中央空間部との大きさが互いに異なれば、横方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっていないことになり、一方、上側２つの中央空間部と下側２つの中央空間部との大きさが互いに異なれば、縦方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっていないことになる。さらに、いずれかの中央空間部と、それとは対角となる中央空間部を縦方向および横方向の各々において比較することにより、縦方向および横方向の画素ずらし量が各々画素半ピッチとなっているか否かが判別し得る。

このように、被投射面上に形成された田の字状の画像の４つの中央空間部の大きさを比較することにより、縦方向および横方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっているか否かを判別することができる。特に、被投射面上に形成された田の字状の画像の４つの中央空間部の大きさは、視覚的かつ感覚的に判別することができるので、画素ずらし量が画素半ピッチとなっているか否かを観察者が瞬時に判断することができる。

本発明の一実施形態に係る投射型表示システムの全体構成を示す概略図である。 図１に示す判別用信号発生部の構成を示すブロック図である。 図１に示す光学回路部の構成を示す概略図である。 図１に示す光路シフト部の構成を示す概略図である。 図４に示す光路シフト部の動作原理を示す概略図である。 画素ずらし量を縦横各々画素半ピッチとした場合の概念図である。 被投射面に形成される画素ずらし判別用画像のうちの第１の位置に投射される第１画像（Ａ）および第２の位置に投射される第２画像（Ｂ）を示す概略図である。 残像効果によって被投射面上に組み合わせて形成される画素ずらし判別用画像を示す概略図（（Ａ）は縦、横各々の方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっている場合、（Ｂ）は縦方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっていない場合、（Ｃ）は横方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっていない場合、（Ｄ）は縦、横各方向の画素ずらし量が画素半ピッチとなっていない場合）である。

以下、本発明の一実施形態に係る、信号発生装置およびこの信号発生装置を備えた投射型表示システムについて、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態である信号発生装置を適用した投射型表示システムの全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、投射型表示システム１００は、判別用信号発生部１と画像信号切替部２からなる信号発生装置３０と、投射型表示装置３とを備えている。

この信号発生装置３０の判別用信号発生部１からは、第１赤色画像の画像信号である第１赤色画像信号Ｒ１iｎと、第２赤色画像の画像信号である第２赤色画像信号Ｒ２iｎと、第１青色画像の画像信号である第１青色画像信号Ｂ１iｎと、第２青色画像の画像信号である第２青色画像信号Ｂ２iｎと、第１緑色画像の画像信号である第１緑色画像信号Ｇ１iｎと、第２緑色画像の画像信号である第２緑色画像信号Ｇ２iｎと、画像のフレーム周期に同期したフレーム同期信号とが出力される。

この信号発生装置３０の画像信号切替部２には、第１赤色画像信号Ｒ１iｎと、第２赤色画像信号Ｒ２iｎと、フレーム同期信号とが入力されており、フレーム周期に応じて、第１赤色画像信号Ｒ１iｎと第２赤色画像信号Ｒ２iｎとを交互に切替えて赤色画像信号Ｒiｎを出力する。同様に、第１緑色画像信号Ｇ１iｎと、第２緑色画像信号Ｇ２iｎとが入力されており、上記フレーム同期信号によるフレーム周期に応じて、第１緑色画像信号Ｇ１iｎと第２緑色画像信号Ｇ２iｎとを交互に切替えて緑色画像信号Ｇiｎを出力する。同様に、第１青色画像信号Ｂ１iｎと、第２青色画像信号Ｂ２iｎとが入力されており、上記フレーム同期信号によるフレーム周期に応じて、第１青色画像信号Ｂ１iｎと第２青色画像信号Ｂ２iｎとを交互に切替えて青色画像信号Ｂiｎを出力する。

すなわち、この画像信号切替部２は、各色信号毎に２系統の画像信号を入力させて１系統の画像信号を出力させるフレームスイッチャーである。

投射型表示装置３には、赤色画像信号Ｒiｎと、緑色画像信号Ｇiｎと、青色画像信号Ｂiｎと、フレーム同期信号とが入力され、第１赤色画像、第１青色画像および第１緑色画像の被投射面上の画素位置（第１の位置）を一致させるとともに、第２赤色画像、第２青色画像および第２緑色画像の被投射面上の画素位置（第２の位置）を一致させるように構成され、第２各色画像のフレーム上の画素位置が第１各色画像のフレーム上の画素位置に対して例えば垂直方向および水平方向に各々０．５画素分ずれるように光路を設定した赤色画像光Ｒｏｕｔと、緑色画像光Ｇｏｕｔと、青色画像光Ｂｏｕｔとを投射する。なお、Ｒiｎ、Ｇiｎ、Ｂiｎにそれぞれ入力画像の赤色信号、緑色信号、青色信号が入力され、またフレーム同期信号が入力されて通常の投射型表示装置として動作する。

具体的には、この投射型表示装置３は、光学回路部３Ａ、光路シフト部３Ｂ、光路切替制御部３Ｃ、および投射レンズ３Ｄを備える。なお、光学回路部３Ａと投射レンズ３Ｄとによって、請求項に記載の「投射光学部」が構成される。

光路切替制御部３Ｃは、フレーム同期信号が入力され、フレーム周期でＯＦＦ状態（第１の状態）とＯＮ状態（第２の状態）との間の切替えを繰り返す光路切替信号を生成して出力する。

光学回路部３Ａは、赤色画像信号Ｒiｎと、緑色画像信号Ｇiｎと、青色画像信号Ｂiｎとを入力され、これら電気信号を光信号に変換し、いずれも直線偏光とされた赤色画像光（Ｒ光）、緑色画像光（Ｇ光）、および青色画像光（Ｂ光）とを出力する。

直線偏光とされた各色画像光（Ｒ光、Ｇ光、およびＢ光）は、画像のフレーム周期に応じて、第１各色画像信号Ｒ１iｎ、Ｇ１iｎ、Ｂ１iｎによる第１各色画像光（第１の画像光）と第２各色画像信号Ｒ２iｎ、Ｇ２iｎ、Ｂ２iｎによる第２各色画像光（第２の画像光）とが交互に切替わる光線である。

光路シフト部３Ｂは、光学回路部３Ａからの、赤色画像光（Ｒ光）、緑色画像光（Ｇ光）および青色画像光（Ｂ光）を入力されるとともに、光路切替制御部３Ｃから光路切替信号が入力されて、光路切替信号の状態（第１または第２）に応じて、赤色画像光（Ｒ光）が第１赤色画像光のときの第１赤色画像と、緑色画像光（Ｇ光）が第１緑色画像光のときの第１緑色画像と、青色画像光（Ｂ光）が第１青色画像光のときの第１青色画像による被投射面上の画素位置を一致させて出力させるか、それとも、赤色画像光（Ｒ光）が第２赤色画像光のときの第２赤色画像と、緑色画像光（Ｇ光）が第２緑色画像光のときの第２緑色画像と、青色画像光（Ｂ光）が第２青色画像光のときの第２青色画像による被投射面上の画素位置を一致させて出力させるか、を交互に切替える。そして、第１各色画像光と第２各色画像光とでは、第２各色画像光による第２各色画像の被投射面上の画素位置が第１各色画像光による第１各色画像の被投射面上の画素位置に対して垂直方向（縦方向）および水平方向（横方向）に各々０．５画素分ずれるように出力される。このように、第１各色画像光と第２各色画像光の切替えによって光路が設定された赤色画像光Ｒｏｕｔと、緑色画像光Ｇｏｕｔと、青色画像光Ｂｏｕｔとが投射型表示装置３から射出される。

投射レンズ３Ｄは、赤色画像光Ｒｏｕｔと、緑色画像光Ｇｏｕｔと、青色画像光Ｂｏｕｔにより形成される画像をスクリーン上に投射するように構成されている。

図２は、図１に示す判別用信号発生部１の内部構成を示すものであり、判別用信号に係るデータが記憶されている画像データ記憶部１Ａと、この画像データ記憶部１Ａから画素半ピッチ判別用のデータを読み出し装置外部に各信号として出力する画像データ読出部１Ｂとを備えている。

図３は、図１に示す光学回路部３Ａを詳しく説明する光学系を示すものである。

図３は、光学回路部３Ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、光学回路部３Ａは、光源部１０、青色光ダイクロイックミラー１２、黄色光ダイクロイックミラー１３、偏光ビームスプリッタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、赤色光表示素子１１ａ、緑色光表示素子１１ｂ、青色光表示素子１１ｃ、およびクロスダイクロイックプリズム１４とを備える。

光源部１０は、白色光源と偏光変換素子とを備えて構成される。白色光源が発光した白色光は、偏光変換素子を通過することによってその偏光成分が、例えばＳ偏光に揃えられたＳ偏光白色光Ｌとなる。青色光ダイクロイックミラー１２は、光源部１０から照射されたＳ偏光白色光Ｌのうち青色光波長成分を有する青色光Ｂを反射させ、反射ミラー１８を介して偏光ビームスプリッタ１５ｃに入射させる。偏光ビームスプリッタ１５ｃは、入射されたＳ偏光である青色光Ｂを反射させて青色光表示素子１１ｃの表示部に入射させる。青色光表示素子１１ｃは、画像信号切替部２から青色画像信号Ｂiｎを入力されて表示部に表示するとともに、表示部に入射された青色光Ｂを、この青色画像信号Ｂiｎにより変調してＰ偏光である青色画像光（Ｂ光）を偏光ビームスプリッタ１５ｃに入射させる。偏光ビームスプリッタ１５ｃは、入射されたＰ偏光である青色画像光を透過させてクロスダイクロイックプリズム１４に入射させる。

黄色光ダイクロイックミラー１３は、青色光ダイクロイックミラー１２を透過したＳ偏光成分の赤色光波長成分および緑色光波長成分のうち緑色光波長成分を反射させて偏光ビームスプリッタ１５ｂに入射させる。偏光ビームスプリッタ１５ｂは、入射されたＳ偏光である緑色光Ｇを反射させて緑色光表示素子１１ｂの表示部に入射させる。緑色光表示素子１１ｂは、画像信号切替部２から緑色画像信号Ｇiｎが入力されて表示部に表示するとともに、表示部に入射された緑色光Ｇを、この緑色画像信号Ｇiｎにより変調しＰ偏光である緑色画像光をクロスダイクロイックプリズム１４に入射させる。

また、黄色光ダイクロイックミラー１３を透過したＳ偏光である赤色光Ｒは、偏光ビームスプリッタ１５ａに入射する。この偏光ビームスプリッタ１５ａは、入射されたＳ偏光である赤色光Ｒを反射させて赤色光表示素子１１ａの表示部に入射させる。赤色光表示素子１１ａは、画像切替装置２から赤色画像信号Ｒiｎを入力されて表示部に表示するとともに、表示部に入射された赤色光Ｒを、この赤色画像信号Ｒiｎにより変調してＰ偏光である赤色画像光を偏光ビームスプリッタ１５ａに入射させる。偏光ビームスプリッタ１５ａは、入射されたＰ偏光である赤色画像光を透過させてクロスダイクロイックプリズム１４に入射させる。

クロスダイクロイックプリズム１４は、偏光ビームスプリッタ１５ｃから入射された青色画像光を反射させて投射レンズ１９方向に射出し、偏光ビームスプリッタ１５ａから入射された赤色画像光を反射させて投射レンズ１９方向に射出し、偏光ビームスプリッタ１５ｂから入射された緑色画像光を透過させて投射レンズ１９方向に射出する。

なお、赤色光表示素子１１ａ、緑色光表示素子１１ｂ、および青色光表示素子１１ｃには、例えばＬＣＯＳ（Ｌiｑｕiｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓiｌiｃｏｎ）やＤＭＤ（Ｄiｇiｔａｌ Ｍiｒｒｏｒ Ｄｅｖiｃｅ）等の反射型表示素子が用いられるが、光学回路部３Ａの構成に応じて透過型の画像表示素子を用いることも可能である。

なお、クロスダイクロイックプリズム１４から射出された、青色画像光、赤色画像光および緑色画像光は互いに重なり合って、光路シフト量切替え素子１６に入射する。

光路シフト量切替え素子１６は、判別用信号発生部１からの切替えを指示する光路切替信号の入力に応じて、入射光の光路のシフト量を変えて、光変調素子部からの光を前記第１の位置に投射するか前記第２の位置に投射するかの画像投射位置の切替えを行うものであって、クロスダイクロイックプリズム１４から射出された青色画像光（Ｂ光）、赤色画像光（Ｒ光）および緑色画像光（Ｇ光）を入力され、シフト量を交互に切り替えつつ、これら各色光を投射レンズ１９に射出する複屈折光学部３Ｂａから構成される。

複屈折光学部３Ｂａ（１６）は、複屈折特性を有する光学素子であり複屈折媒体を含んで形成される。なお、複屈折特性は、光線が複屈折媒体を通過する際に、光線の偏光状態に応じて２種類の方向に進む性質のことである。詳細には、複屈折光学部３Ｂａ（１６）は、光位相変調素子と、複屈折光学媒体とを含んで構成される。光位相変調素子は、光路切替制御部から供給される光路切換信号の信号レベルに応じて、光学回路部３Ａを通過した直線偏光を位相変調しないか位相変調するかして出力する光学素子である。具体的には、光位相変調素子は、光路切換信号がローレベル（“ＯＦＦ”）のときは、光学回路部を通過した直線偏光を、その偏光状態を変更せずにそのまま出力する。また、光位相変調素子は、光路切換信号がハイレベル（“ＯＮ”）のときは、光学回路部を通過した直線偏光を、その偏光状態を当該直線偏光の振動方向に直交する方向（つまり、水平方向）に振動する偏光状態に変更して出力する。複屈折媒体に光線が入射されると、複屈折媒体の光学軸に対して垂直方向に振動する光線（常光線）は複屈折媒体中を直進し、水平方向に振動する光線（異常光線）は複屈折媒体中を屈折して斜め方向に進行する。複屈折媒体出力端の媒体結晶表面上における常光線の射出光軸に対する異常光線の射出光軸のずれ量（光路変位量）は、複屈折媒体の射出光軸方向の厚みを変えることによって変化する。また、光路変更方向は、常光線を回転軸とした場合の複屈折媒体の回転角度を変化させることによって変化する。本例では、光路変位量が垂直方向および水平方向に各々０．５画素分の画素ずらし量になるように複屈折媒体を設ける。複屈折媒体としては、水晶、方解石、ルチル、液晶等が適用可能である。

この複屈折光学部３Ｂａ（１６）は、光学回路部３Ａから、赤色画像光、緑色画像光および青色画像光を入射されるとともに、光路切替制御部３Ｃから光路切替信号を入射される。そして、光路切替信号に基づいて、赤色画像光、緑色画像光および青色画像光の各色光を、それぞれのシフト量を０として直進透過させる状態と、この各色光を、所定長のシフト量を付与して屈折透過させる状態とが、交互に得られるようにする。

図５は、光路シフト量切替え素子１６（複屈折光学部３Ｂａ）に入射された各色光が、光路切替信号の入力タイミングに応じて、どのようにして２つの位置に画像を形成するかを模式的に示す図である。すなわち、光路シフト量切替え素子１６が複屈折性を帯びない時は、各色光は、この光路シフト量切替え素子１６を透過し、直進して（図５内では実線）灰色の領域に第１の画像を形成する。一方、光路シフト量切替え素子１６が複屈折性を帯びたときは、各色光は、この光路シフト量切替え素子１６を透過する間に、形成画像がピッチ半画素分だけ斜め方向にずらされるようにして、破線で囲まれる領域に第２の画像を形成するように構成されている。

これにより、縦および横の方向への解像度を実質的に２倍とすることができる。
このことは図６で、第１の画像１０１に対し、第２の画像１０２が縦方向にも横方向にも半ピッチずらされた状態で画像が形成されることによって示される。

このように、第１の画像１０１に対し、第２の画像１０２が画素の半ピッチずれた状態に設定できれば、十分に解像度の向上を図ることができる。

しかし、高解像度の画像が、画面全体にわたり、縦方向にも横方向にも正確に0.5 画素ずれていることを確認することは容易ではない。

そこで、本実施形態においては、判別用信号発生部１から第１のタイミングで第１の位置用判別用信号（下式（Ａ））を発生せしめ、その第１の位置用判別用信号に基づく各色光を第１の位置に投射するとともに、判別用信号発生部１から第２のタイミングで第２の位置用判別用信号（下式（Ｂ））を発生せしめ、その第２の位置用判別用信号に基づく各色光を第２の位置に投射するようにしている。なお、この第１のタイミングと第２のタイミングは各フレーム周期で交互に発生する。

Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
= 0 (others) …(A)
Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
= 0 (others) …(B)
ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。

また、上式(A)、(B)の右辺の先頭の１は、いわゆる信号のＯＮ状態を示すものであって、１でなくても投射したときに半画素ずらしが判別できるような値（投射強度）であればよく、そのような場合も含むものとする。

図７（Ａ）は、上式（Ａ）に基づいて被投射面上に形成される「井」字状の図形を示すものであり、図７（Ｂ）は、上式（Ｂ）に基づいて被投射面上に形成される「十」字状の図形を示すものである(m=k=2の場合)。

すなわち、図７（Ａ）から明らかなように、上式（Ａ）に基づいて被投射面上に形成される「井」字状の図形は、ｎ行目（２３Ａ）全体とｎ+（２ｍ+１）行目（２３Ｂ）全体に亘って濃く形成されるとともに、ｌ（エル：以下同じ）列目（２３Ｃ）全体とｌ+（２ｋ+１）列目（２３Ｄ）全体に亘って濃く形成されることになる。

一方、図７（Ｂ）から明らかなように、上式（Ｂ）に基づいて被投射面上に形成される「十」字状の図形は、ｎ＋ｍ行目（２４Ａ）全体に亘って濃く形成されるとともに、ｌ＋ｋ列目（２４Ｃ）全体に亘って濃く形成されることになる。

このように形成された２つの画像（図７（Ａ）と図７（Ｂ）に表わされた画像）を互いに、縦方向および横方向に画素半ピッチ分だけずらして、被投射面上で２つの画像を残像効果を用いて組み合わせることにより、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、中央部分に４つの矩形状の白色領域が現われる。

ここで、図８（Ａ）では、４つの白色領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの形状が合同の正方形となっているから、縦、横何れの方向においても、画素ずれ量が丁度半ピッチになっている、と判断できる。

図８（Ｂ）では、４つの白色領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちａ、ｂとｃ、ｄの形状は各々合同の矩形となっているから、横方向には画素ずれ量が半ピッチ丁度になっている、と判断できるが、ａ、ｃとｂ、ｄの形状は各々異なったものとなっているので縦方向には画素ずれ量が半ピッチ丁度になっていない、と判断できる。

図８（Ｃ）では、４つの白色領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちａ、ｃとｂ、ｄの形状は各々合同の矩形となっているから、縦方向には画素ずれ量が半ピッチ丁度になっている、と判断できるが、ａ、ｂとｃ、ｄの形状は各々異なったものとなっているので横方向には画素ずれ量が半ピッチ丁度になっていない、と判断できる。

図８（Ｄ）では、４つの白色領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちａ、ｃとｂ、ｄの形状は各々異なったものとなっているから、縦方向には画素ずれ量が半ピッチ丁度になっていない、と判断でき、また、ａ、ｂとｃ、ｄの形状は各々異なったものとなっているので横方向にも画素ずれ量が半ピッチ丁度になっていない、と判断できる。

このように、本実施形態においては、第１の画像と第２の画像を組み合わせた中央領域が漢字の「田」の字のように形成される。「田」の字の４つの白色空間部分の形状と大きさが等しければ、縦および横方向に正確に0.5 画素ずれていると判断できるが、４つの白色空間部分が互いに等しくなければずれ量は0.5 画素となっていないと判断できる。このように、本実施形態のものでは、画素ずれ量のチェックを視覚的に瞬時に判断することができる。

なお、上記実施形態においては「田」の字の表示領域が１つであったが、画面上に複数の「田」の字の表示領域を設けるようにしてもよい。

例えば、一画像中の「田」の字を、画面の中央領域と画面の４隅、さらには画面の全領域に亘って表示させるようにしてもよく、この場合には、画素ずれ量のみならず、各「田」の字間での上記画像ずれ量の差異に基づいて、２つの画像（第１の画像と第２の画像）が互いに回転した状態にあるか、あるいはあおりの状態にあるか等の相対位置関係を知ることもできる。例えば、スーパーハイビジョン（解像度7680x4320）の画像なら、m=k=2、n=98,2158,4218、l=198,3838,7478で画面の中央領域と４隅に表示できる。また、m=k=2、nを8から4318まで10きざみで全画面表示するとともに、lを8から7678まで10きざみで設定することで全画面表示とすることが可能である。

さらに、上記の例では振幅１（または０）のときは無彩色信号として、これを例えばＲ、Ｇ、Ｂに分解して各色で画像信号が発生するようにしているが、信号発生装置３０から投射型表示装置３への出力信号として、１つの色による画像信号、または2つの色による画像信号としてもよい。これによって投射型表示装置で「田」の字形状を各色毎に確認することができる。

次に、本発明の実施形態に係る画素ずらし量判別方法は、上述した信号発生装置を備えた投射型表示システムを用い、第１画像と第２画像の画素ずらし量が丁度画素の半ピッチとなっているか否かの判別を簡単に行う方法である。その具体的な手法については、上述した装置の説明においても記述しているので、以下では、その要旨のみを記述する。

すなわち、まず、この方法は、波長域が異なる３つの色光（例えば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）を含む光を入射せしめ、複数の画素がマトリクス状に配置された光変調素子部（透過型液晶素子、反射型液晶素子およびＤＭＤ等）により、入射された光を色光毎に変調し、光変調素子部によって変調された各色光を被投射面（一般にはスクリーン）上に投射し、被投射面上に投射された光変調素子部からの該各色光のうち、少なくとも一つの色光に対応する画像について、基準となる第１の位置と、この第１の位置から斜め方向にずれ、投射画像の縦方向および横方向に共に半画素分の画素ずらしがなされた第２の位置との間で投射位置（表示位置）の切り替えを行う投射型表示システムにおいて、被投射面上に投射された画像における、第１の位置と第２の位置の画素ずらし量が半画素に相当するか否かを判別することを前提とするものである。

そして、投射位置の切り替え処理は、各色光毎に、第１の位置に投射すべき画像信号と第２の位置に投射すべき画像のうちの何れを用いるかを選択するとともに、各色光毎に、光変調素子部からの光を第１の位置に投射するか第２の位置に投射するかを選択し、画素ずらし量の判別は、第１の位置に投射すべき画像を下式（A）に基づき、一方、第２の位置に投射すべき画像を下式（B）に基づくように構成された画素ずらし量判別信号を出力し、その出力に基づく画像を被投射面上に投射し、投射された２組の画像の組み合わせにより、田の字状の画像が形成されるようにし、この田の字状の画像の中央の４つの空間部が互いに等しい大きさおよび形状とされているか否かによって、画素ずらし量が適正か否かを判別するものである。

Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
= 0 (others) …(A)
Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
= 0 (others) …(B)
ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。

このように構成された、画素ずらし量判別方法によれば、被投射面上に形成された田の字状の画像の４つの中央空間部の大きさを、視覚的に一目瞭然に判別することができるので、画素ずらし量が画素半ピッチとなっているか否かを観察者が瞬時に判断することができる。

なお、本発明の信号発生装置、この信号発生装置を備えた投射型表示システム、および画素ずらし量判別方法としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更を採用し得る。

例えば、上記実施形態のものでは、全ての色光Ｒ、Ｇ、Ｂについて、第１の位置に投射するか第２の位置に投射するかを選択するようにしているが、これに替え、３つの色光のうち１つまたは２つの色光のみについて、第１の位置に投射するか第２の位置に投射するかを選択するようにしてもよい。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの色光のうちＧ光のみについて、第１の位置に投射するか第２の位置に投射するかを選択するようにしてもよい。また、３つの色光はＲ、Ｇ、Ｂに限られるものではなく、他の３種の色光を用いてもよい。

さらに、上記実施形態においては、画像信号切替部２が、前記判別信号発生部１からの切替えを指示する信号に応じ、入射光の光路のシフト量を変えて、前記光変調素子部からの光を前記第１の位置に投射するか前記第２の位置に投射するかのシフト量切替えを行う光路シフト量切替素子により構成されているが、これに替え、投射位置の切替えを行う色光に対応した色光表示素子１１ａ〜１１ｃ自体をピエゾ素子等を用いて縦方向および横方向に移動させて、投射位置の切替えを行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、「田」の字の４つの中央空間部がいずれも正方形形状である場合について説明しているが、４つの中央空間部が縦長または横長の長方形形状（上記式（A）においてｍ≠ｋ）であっても、互いに合同な形状であれば、正方形形状に準じた効果を奏することができる。

１ 判別用信号発生部
１Ａ 画像データ記憶部
１Ｂ 画像データ読出部
２ 画像信号切替部
３ 投射型表示装置
３Ａ 光学回路部
３Ｂ 光路シフト部
３Ｂａ 複屈折光学部（光路シフト量切替素子）
３Ｃ 光路切替制御部
３Ｄ、１９ 投射レンズ
１０ 光源部
１１ａ 赤色光表示素子
１１ｂ 緑色光表示素子
１１ｃ 青色光表示素子
１２ 青色光ダイクロイックミラー
１３ 黄色光ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１５ａ、ｂ、ｃ 偏光ビームスプリッタ
１６ 光路シフト量切替素子
１８ 反射ミラー
２３Ａ ｎ行目
２３Ｂ ｎ+（２ｍ+１）行目
２３Ｃ ｌ列目
２３Ｄ ｌ+（２ｋ+１）列目
２４Ａ ｎ＋ｍ行目
２４Ｂ ｌ＋ｋ列目
２５ スクリーン
３０ 信号発生装置
１００ 投射型表示システム
１０１ 第１の画像
１０２ 第２の画像
ａ、ｂ、ｃ、ｄ 白色領域

Claims (5)

1. 波長域が異なる３つの色光を含む光を射出する光源部と、
   複数の画素がマトリクス状に配置され、前記光源部から射出された光を前記色光毎に変調する光変調素子部と、
   前記光変調素子部によって変調された各色光を合成して被投射面上に投射する投射光学部と、
   前記被投射面上に投射する前記光変調素子部からの該各色光に対応する画像について、基準となる第１の位置と、この第１の位置から斜め方向にずれ、前記被投射面上に投射される画像の縦方向および横方向に共に半画素分の画素ずらしがなされた第２の位置とで投射位置の切替えをフレーム単位で行う画素ずらし切替部と、を有する投射型表示装置に、画素ずらし量判別信号を出力する信号発生装置において、
   該信号発生装置は、下式（A）に基づく画像信号および下式（B）に基づく画像信号を出力する判別用信号発生部と、
   フレーム単位で前記式（A）に基づく画像信号または前記式（B）に基づく画像信号を交互に選択して出力する画像信号切替部と、を備えたことを特徴とする信号発生装置。
   Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
   = 0 (others) …(A)
   Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
   = 0 (others) …(B)
   （ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。）
2. 前記式（A）に基づく画像信号および前記式（B）に基づく画像信号は、少なくとも前記各色光の１つに対応する画像信号であることを特徴とする請求項１記載の信号発生装置。
3. 前記画像信号切替部は、少なくとも前記各色光の１つに対応する前記式（A）に基づく
   画像信号および前記式（B）に基づく画像信号をフレーム単位で交互に出力することを特
   徴とする請求項１または２に記載の信号発生装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の信号発生装置と前記投射型表示装置を備えたことを特徴とする投射型表示システム。
5. 波長域が異なる３つの色光を含む光を射出せしめ、
   複数の画素がマトリクス状に配置された光変調素子部により、入射された光を前記色光毎に変調し、
   前記光変調素子部によって変調された各色光を合成して被投射面上に投射し、
   前記被投射面上に投射する前記光変調素子部からの該各色光のうち少なくとも一つの前記色光に対応する画像について、基準となる第１の位置と、この第１の位置から斜め方向にずれ、前記被投射面上に投射される画像の縦方向および横方向に共に半画素分の画素ずらしがなされた第２の位置とで投射位置の切り替えを行い、
   前記被投射面上に投射された画像において前記第１の位置と前記第２の位置との間の画素ずらし量が画素の半ピッチとなっているか否かとの画素ずらし量を判別する画素ずらし量判別方法であって、
   前記投射位置の切替処理は、各色光毎に、前記第１の位置に投射すべき画像と前記第２の位置に投射すべき画像のうちの何れに係る画像信号を送出するかを選択するとともに、各色光毎に、前記光変調素子部からの光を前記第１の位置に投射するか前記第２の位置に投射するかの切替えを行い、
   前記画素ずらし量の判別は、前記第１の位置に投射すべき画像信号を下式（A）に基づ
   くものとされるとともに、前記第２の位置に投射すべき画像信号を下式（B）に基づくも
   のとされた画素ずらし量判別信号を出力し、その出力に基づく画像を前記被投射面上に投射し、投射された２組の画像の組み合わせにより、田の字状の画像が形成されるようにし、
   この田の字状の画像の中央の４つの空間部が互いに等しい形状および大きさとされているか否かによって前記画素ずらし量が適正か否かを判別することを特徴とする画素ずらし量判別方法。
   Wi,j(2t) = 1 (i = n; n + (2m+1), j = l; l+(2k+1))
   = 0 (others) …(A)
   Wi,j(2t + 1) = 1 (i = n + m, j = l + k)
   = 0 (others) …(B)
   （ただし、m, k≧2 であり、(i，j)は各々、画素の(行，列)を表し、t は時間（フレーム）を表す。i、j、tは、ともに離散値とする。）