JPH05313116A - 投影機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精細な画像を再現する投影機を安価に実現
する。 【構成】 制御回路３により、画像蓄積回路１に蓄積し
た本来表示すべき画像を市松状に画素選択回路２へサン
プリングして順次空間光変調器６に表示し、投影する。
さらに、制御回路３により、この表示に対応させてパネ
ル揺動機構７を制御して空間光変調器６の隣接画素ピッ
チ距離を整数分の一ずつ移動させ、本来表示すべき画像
を時間的な合成により再現する。これにより、空間光変
調器６の画素の整数倍の分解能で画像を表示可能にする
とともに、画素の粗い空間光変調器と簡単な光学系を用
いて安価に投影機を構成可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精細度の高い画像を投
影する投影機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョンやハイビジョンの画
像および静止画像などを高精細かつ大画面で表示するた
めには、画像信号を３原色に分解し、それぞれの色画像
を高輝度の単色ブラウン管（投影管）で表示し、それら
をスクリーン上で合成して表示するのが常であった。こ
の他には、より小形で安価な投影機として、幻灯機（ス
ライドプロジェクタ）と同等の光学系を用い、スライド
の代わりに透過形の液晶パネルを用いることにより実効
的に動画像を投影する投影機が開発されている。さらに
画素数の少ない安価な液晶パネルを複数枚用い、それぞ
れの液晶パネルで部分画像や色画像を再現してそれらを
合成する方法も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の大画面用の投影機または投影方法は、それぞれ次に
のような欠点を有していた。

【０００４】テレビジョンやハイビジョンの画像および
静止画像などの画像信号を３原色に分解し、それぞれの
色画像を高輝度の単色ブラウン管（投影管）で表示し、
それらをスクリーン上で合成して表示する方式では、装
置が大きく、スクリーン上での画像調整が面倒であり、
かつ高価であることから劇場や特に輝度を要求される飛
行機内での表示に使われる程度であった。

【０００５】幻灯機と同等の光学系を用い、スライドの
代わりに透過形の液晶パネルを用いることにより実効的
に動画像を投影する投影機では、光の空間変調器である
液晶パネルの画素がそのまま拡大投影されることから、
精細度の高い画像を再現するには液晶パネルの画素数を
増やす必要があり、また、どうしても従来の投影機に比
べてデジタル的な画素の境目が目だつ欠点があった。画
素の境目が目だたない自然な画像を再現するためには、
サンプリング定理からもわかるように、目的とする精細
度の数倍の画素数をもつ空間光変調器が必要であるが、
そのような液晶パネルは非常に高価であり、幻灯機スタ
イルの目的とする低価格化が達成できなかった。

【０００６】画素数の少ない安価な液晶パネルを複数枚
用い、それぞれのパネルで部分画素や色画素を再現して
それぞれを合成する方法では、ハーフミラーやダイクロ
イックミラーでの合成など、複雑な光学系を必要とし、
結果的に装置が大型化し、高価になる欠点があった。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、高精細な画像を再現
する投影機を安価に実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の投影機においては、本来表示すべき画像を
市松状にサンプリングし順次表示する空間光変調器と、
該空間光変調器の隣接画素ピッチ距離の整数分の一ずつ
該空間光変調器を移動させる揺動機構と、該サンプリン
グによる表示画像と該揺動機構による移動量を一元管理
して対応させて該表示画像の時間的な合成により前記本
来表示すべき画像を再現させる制御手段とを、具備する
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の投影機では、本来表示すべき画像を市
松状にサンプリングして順次空間光変調器に表示し、こ
の表示に対応させて揺動機構により空間光変調器の隣接
画素ピッチ距離を整数分の一ずつ移動させ、本来表示す
べき画像を時間的な合成により再現する。これにより、
空間光変調器の画素の整数倍の分解能で画像を表示可能
にするとともに、画素の粗い空間光変調器と簡単な光学
系により安価に装置を構成可能にしている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例を示す装置構成説
明図であり、１は画像蓄積回路、２は画素選択回路、３
は制御回路、４は表示駆動回路、５は同期分離回路、６
は空間光変調器、７はパネル揺動機構、８は投影レン
ズ、９は光源、１０はコンデンサレンズ、１１は反射ミ
ラー、１２は画像信号入力端子、１４はアクチュエータ
駆動回路を示す。

【００１２】上記において、パネル揺動機構７としては
ピエゾなどの移動機構が用いられ、アクチュエータ駆動
回路１４により空間光変調器６を、その隣接画素ピッチ
距離の整数分の一で移動する。光源９は空間光変調器６
の後面にコンデンサレンズ１０を間に置いて配置され、
さらにその後側に反射ミラー１１が配置される。これら
の光学系により、空間光変調器６にはほぼ平行光が照射
される。投影レンズ８は空間光変調器６の前面に配置さ
れ、上記平行光が空間光変調器６を透過してできる画像
を図略のスクリーンへ結像させる。

【００１３】図２は上記空間光変調器６の構成例を示す
斜視的な構造説明図である。本構成例は、例として液晶
を用いた透過形空間光変調器であり、液晶パネルで構成
された空間光変調器パネル２１とアパーチャグリル２２
から成る。空間光変調器パネル２１を構成するものとし
て、２１ａはｘ配線、２１ｂはｙ配線、２１ｃは液晶、
２１ｄは基板、２１ｅはカバーを示す。各液晶画素は、
液晶２１ｃをそれぞれｘ配線２１ａ，ｙ配線２１ｂに接
続された透明電極２１ｆ，２１ｆで挾んだ部分で構成さ
れている。アパーチャグリル２２は、上記の各液晶画素
に対応して小穴２２ａが正確に配置されている。基板２
１ｄ，カバー２１ｅは共に透明なガラスである。

【００１４】本発明では、入力端子１２より入った画像
信号（ＮＴＳＣなど）を画像蓄積回路１で蓄積するとと
もに同期分離回路５に送り、フレーム信号を抽出する。
このフレーム信号を元にフレーム信号を逓倍してクロッ
ク信号作成し、このクロック信号を元に画像蓄積回路１
に蓄積された画素データよりｘ方向にｎ，ｙ方向にｍ毎
にサンプリングした歯抜け状画像信号を画素選択回路２
に抜き取り、この画像を表示駆動回路４を介して空間光
変調器６で表示する。この空間光変調器６の画像を光源
９の光を元に投影レンズ８で投影することにより、目的
とする画像をスクリーン上に表示する。つぎに、空間光
変調器６を画素ピッチの１／ｎだけパネル揺動機構７に
より移動させるとともに、画像蓄積回路１よりすでに表
示した以外の画像、例えば現在表示画素の隣の画素を画
素選択回路２に集めて同様に表示する。これをｎ×ｍ回
繰り返し、画像蓄積回路１のすべての画素の表示を１フ
レーム時間内に終了させる。このとき、パネル揺動機構
７はｘ方向にｎ回、ｙ方向にｍ回移動するが、その移動
はグレイ符号的にｎパラメータの和とｍパラメータの和
が常に１つづ変化するように行うこととし、空間の画素
に対応した選択を制御回路３で行う。

【００１５】以上のように構成した実施例の作用を述べ
る。

【００１６】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の
原理を示す画素選択の時系列説明図である。（ａ）は原
画を示し、（ｂ）は人間の目に映る最終表示図、（ｃ）
はｎ＝ｍ＝２とした場合の１フレーム内に表示される１
／２×１／２歯抜け画像の時間変化を示している。
（ｃ）において、Ｂ１〜Ｂ４は１フレーム内での画素選
択部分を示し、Ａはそれらの画素選択部分Ｂ１〜Ｂ４に
より時間的に合成されて表示される表示画像部分を示
す。つまり、この画素選択部分Ｂ１〜Ｂ４に着目する
と、本投影機は、１フレーム内に画素選択部分Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３，Ｂ４を空間光変調器６に順次に表示し、この
表示に対応して画素選択部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が
表示画像部分Ａの範囲を動くように、空間光変調器６を
移動させることにより、人の目に表示画像部分Ａが合成
されて見えるようにしている。

【００１７】本発明の実施例の投影機では、従来の液晶
パネルを用いた投影機と同様の光学構造であるが、従来
の投影機では液晶パネルの画素数が画像の分解能を制限
するのに対して実効的に１枚の画像の表示画素数は空間
光変調器のｎ×ｍ倍に見える。実際には、図３（ｃ）に
示すように、１フレーム表示時間内にｎ×ｍ枚の画素の
粗い画像（サブ画像）が表示されるわけであるが、表示
画像を観察する人間の目の動視感度は数十ｍｓ以上あ
り、通常１／３０秒〜１／２５秒の１フレーム以下の時
間内での差は認識できないから結果的に、図３（ｂ）に
示すような１枚の高画素画像と認識される。

【００１８】従来、液晶パネルを用いた空間光変調器で
は画素を駆動する配線が太いと実効的に表示画素が独立
して見ずらくなるが、細くすると配線抵抗が増え、液晶
の動作が遅くなる欠点があった。これに対して本発明で
は、空間光変調器６における光を透過させるべき領域は
小さくて良いから他の領域が低抵抗配線に使え、かつ駆
動すべき液晶部分が小さくなって容量が減るから結果的
に高速の画像切り替えが出来、かえって動きの早い表示
ができる。

【００１９】電気的に画素を選ぶ作業に比べ、パネル揺
動機構７の動きは当然遅いが、前述したように本発明で
は微小揺動の積み重ねで行うから、すなわち、図３
（ｃ）で示すように画素選択の方法を画像内でループを
描くようにするので、ｎ（ｘ画素ピッチ）×ｍ（ｙ画素
ピッチ）の範囲内を１フレーム時間で動けば良いから加
速度は小さくてすみ、ピエゾなどの移動機構で問題はな
い。

【００２０】なお、本発明の実施例では空間光変調器を
移動しながら表示するサブ画像を次々に切り替えるから
移動距離程度の画像滲みが発生する場合があるが、この
ようなにじみを嫌う場合には光源９をストロボ化し、空
間光変調器６が所定の位置に移動したときに発光するよ
うに、制御回路３を用いて制御すれば良い。この場合、
パネル揺動機構７はまったく停止することなく連続移動
すれば良いから揺動機構に要求される加速度はさらに小
さくなる。

【００２１】また、本発明では高精細画像を表示するの
に画素数の少ない安価な空間光変調器が使用できるから
装置が安価であり、かつ光学的にも構造が簡単になる利
点がある。

【００２２】また、以上の説明では液晶を空間変調素子
として説明したが、電界を掛けることで光の量を変化さ
せることの出来る素子であればよく、たとえばニオブ酸
リチウム（ＬＮ）やタンタル酸リチウムなどの光学結晶
や、アゾ色素高分子でもよい。ＬＮを用いた場合には駆
動電圧が高くする必要はあるものの、応答速度が液晶等
に比べて１００万倍以上早くなることが知られており、
高速表示に適している。これら材料の選択は目的によっ
て自由に選択することが可能である。

【００２３】さらに、上記実施例では空間光変調器６全
体を揺動させる構成としたが、空間光変調器６を構成す
る図２における空間光変調器パネル２１を固定し、アパ
ーチャグリル２２のみを揺動させるようにしても良い。
ただし、この場合には、画素の大きさをアパーチャグリ
ル２２の小穴２２ａが移動する範囲の大きさにする必要
がある。

【００２４】以上に述べたように本発明は、上記実施例
に限定されることなく、その主旨に沿って種々に応用さ
れ、種々の実施態様を取り得るものである。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
投影機に依れば、静止画像はもとより動画像を高精細に
表示する投影機を、きわめて安価にかつ簡単に実現でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置構成説明図

【図２】上記実施例に用いる空間光変調器の構成例を示
す構造説明図

【図３】（ａ）は原画を示す図、（ｂ）は人間の目に映
る最終表示画図、（ｃ）は本発明の原理を示す画素選択
の時系列説明図

【符号の説明】

１…画像蓄積回路 ２…画素選択回路 ３…制御回路 ４…表示駆動回路 ５…同期分離回路 ６…空間光変調器 ７…パネル揺動機構 ８…投影レンズ ９…光源 １０…コンデンサレンズ １１…反射ミラー １２…画像信号入力端子 ２１…空間光変調器 ２２…アパーチャグリル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 重信 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本来表示すべき画像を市松状にサンプリ
   ングし順次表示する空間光変調器と、該空間光変調器の
   隣接画素ピッチ距離の整数分の一ずつ該空間光変調器を
   移動させる揺動機構と、該サンプリングによる表示画像
   と該揺動機構による移動量を一元管理して対応させて該
   表示画像の時間的な合成により前記本来表示すべき画像
   を再現させる制御手段とを、具備することを特徴とする
   投影機。