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JP2011174994A - Image display apparatus - Google Patents

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JP2011174994A
JP2011174994A JP2010037280A JP2010037280A JP2011174994A JP 2011174994 A JP2011174994 A JP 2011174994A JP 2010037280 A JP2010037280 A JP 2010037280A JP 2010037280 A JP2010037280 A JP 2010037280A JP 2011174994 A JP2011174994 A JP 2011174994A
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JP
Japan
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pixels
image
sub
display
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010037280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takumi Aragaki
匠 新垣
Hiroshi Hasegawa
浩 長谷川
Shoji Tominaga
昌二 富永
Takahiko Horiuchi
隆彦 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Chiba University NUC
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Chiba University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp, Chiba University NUC filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】偽色を抑制するとともに解像感を高める
【解決手段】本発明の画像表示装置は、配列された複数の画素により構成された画像を表示画面に表示可能であり、画像の画素が互いに波長が異なる色光に対応した複数のサブ画素により構成されている画像表示装置である。表示画面に表示された表示画像に対する観察者の画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル未満であるときに、複数の画素の各々を構成する複数のサブ画素の位置を略同じ位置に表示し、画素数が20ピクセル以上であるときに、複数の画素の各々を構成する複数のサブ画素のうちの少なくとも1つのサブ画素を他のサブ画素と異なる位置に表示する。
【選択図】図6
An image display apparatus according to the present invention can display an image composed of a plurality of arranged pixels on a display screen, and the pixels of the image are displayed on the display screen. The image display device includes a plurality of sub-pixels corresponding to colored lights having different wavelengths. Positions of a plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels when the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction is less than 20 pixels within the range of 1 ° of the viewer's angle of view with respect to the display image displayed on the display screen Are displayed at substantially the same position, and when the number of pixels is 20 pixels or more, at least one of the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is displayed at a position different from the other sub-pixels. .
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device.

従来から、画像表示装置の1つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、設置が容易であることや、大画面の画像を表示可能であること等の特長を有している。従来のプロジェクターとして、例えば特許文献1に開示されている構成のものがある。   Conventionally, a projector is known as one of image display apparatuses. The projector has features such as being easy to install and capable of displaying a large screen image. As a conventional projector, for example, there is one having a configuration disclosed in Patent Document 1.

特許文献1のプロジェクターは、光源、色分離光学系、3つの液晶ライトバルブ、色合成光学系、および投射レンズを備えている。光源から射出された光は、色分離光学系により、赤、緑、青の色光に分離される。3種の色光の各々は、対応する液晶ライトバルブに入射して変調される。変調された3種の色光は、色合成光学系により互いの画素の位置がスクリーン上で一致するように合成される。合成された光が投射レンズによりスクリーンに投射されることにより、カラー画像が表示される。   The projector of Patent Document 1 includes a light source, a color separation optical system, three liquid crystal light valves, a color synthesis optical system, and a projection lens. The light emitted from the light source is separated into red, green, and blue color light by the color separation optical system. Each of the three types of color light enters the corresponding liquid crystal light valve and is modulated. The three kinds of modulated color lights are combined by the color combining optical system so that the positions of the pixels coincide with each other on the screen. The synthesized light is projected onto the screen by the projection lens, so that a color image is displayed.

ところで、プロジェクターには、表示画像の高解像化が期待されている。液晶ライトバルブ等の光変調素子により形成された画像を表示する場合に、表示画像の画素数は、通常は光変調素子の画素数と同じになる。光変調素子を高解像度にすると、表示画像も高解像度になるが、製造コストが著しく増加してしまう。   By the way, the projector is expected to have a high resolution display image. When displaying an image formed by a light modulation element such as a liquid crystal light valve, the number of pixels of the display image is usually the same as the number of pixels of the light modulation element. When the light modulation element has a high resolution, the display image also has a high resolution, but the manufacturing cost increases remarkably.

光変調素子を高解像度にしなくとも高解像度の表示画像が得られる技術として、特許文献2に開示されている技術が挙げられる。特許文献2の画像表示装置では、赤画像、緑画像、青画像のうちの1つ(例えば緑画像)の画素が、他の色画像の画素とずれた位置に表示される。緑画像の画素の輝度が、赤画像や青画像の画素の輝度と独立して認識され、見かけ上の画素数が増えることにより解像感が高められる。   As a technique for obtaining a high-resolution display image without setting the light modulation element to have a high resolution, a technique disclosed in Patent Document 2 can be cited. In the image display device of Patent Document 2, one pixel (for example, a green image) of a red image, a green image, and a blue image is displayed at a position shifted from the pixels of the other color images. The brightness of the pixels of the green image is recognized independently of the brightness of the pixels of the red image and the blue image, and the apparent number of pixels increases, so that the resolution is enhanced.

特開昭61−150487号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-150487 特開2009−116216号公報JP 2009-116216 A

特許文献2の技術によれば、装置コストの高騰を招くことなく表示画像の解像感を高めることができるが、表示画像に偽色(色づき)を生じて画像品質が低下することがある。これは、表示画像のサイズや視聴者からスクリーンまでの距離等の条件によって、画素の位置のずれが画素の色の違いにより認識されるためと考えられる。   According to the technique of Patent Document 2, the resolution of a display image can be improved without causing an increase in device cost, but the display image may be falsely colored (colored) and image quality may be deteriorated. This is presumably because the displacement of the pixel position is recognized by the difference in the color of the pixel depending on conditions such as the size of the display image and the distance from the viewer to the screen.

本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、偽色の発生を抑制しつつ解像感を高めることが可能な画像表示装置を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image display device capable of enhancing the sense of resolution while suppressing generation of false colors.

本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の画像表示装置は、配列された複数の画素により構成された画像を表示画面に表示可能であり、前記画像の画素が互いに波長が異なる色光に対応した複数のサブ画素により構成されている画像表示装置であって、前記表示画面に表示された表示画像に対する観察者の画角1°の範囲で前記画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル未満であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の位置を略同じ位置に表示し、前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちの少なくとも1つのサブ画素を他のサブ画素と異なる位置に表示することを特徴とする。
In the present invention, the following means are adopted in order to achieve the object.
The image display device of the present invention can display an image composed of a plurality of arranged pixels on a display screen, and the pixels of the image are composed of a plurality of sub-pixels corresponding to colored lights having different wavelengths. In the image display device, when the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction is less than 20 pixels within a range of an angle of view of an observer with respect to a display image displayed on the display screen, the plurality of pixels The positions of the plurality of sub-pixels constituting each are displayed at substantially the same position, and when the number of pixels is 20 pixels or more, at least one of the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels. One sub-pixel is displayed at a different position from the other sub-pixels.

本願発明者は、色を区別可能な解像度が、輝度を区別可能な解像度と異なることに着目し、官能評価実験を行って人間の視覚特性について調査した。その詳細については後に説明するが、調査結果から画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル以上であれば、輝度の区別は可能であるものの色の区別ができなくなることという知見を得た。以下の説明で、画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数を表示解像度(単位はピクセル/°)と称すことがある。   The inventor of the present application paid attention to the fact that the resolution capable of distinguishing colors is different from the resolution capable of distinguishing luminances, and conducted a sensory evaluation experiment to investigate human visual characteristics. Although details will be described later, if the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction is 20 pixels or more in the range of the angle of view of 1 ° from the investigation result, it is possible to distinguish the luminance, although it is possible to distinguish the luminance. I got the knowledge. In the following description, the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction in the range of 1 ° of the angle of view may be referred to as display resolution (unit: pixels / °).

本発明の画像表示装置によれば、表示解像度が20ピクセル/°以上であるときに1画素を構成する複数のサブ画素を異なる位置に表示するので、解像感を高めることができる。また、表示解像度が20ピクセル/°未満であるときに1画素を構成する複数のサブ画素を略同じ位置に表示するので、偽色の発生を抑制することができる。   According to the image display device of the present invention, when the display resolution is 20 pixels / ° or more, a plurality of sub-pixels constituting one pixel are displayed at different positions, so that the resolution can be enhanced. Further, since the plurality of sub-pixels constituting one pixel are displayed at substantially the same position when the display resolution is less than 20 pixels / °, generation of false colors can be suppressed.

本発明に係る画像表示装置は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
前記複数のサブ画素の各々に対応する色光を射出する照明系と、前記照明系から射出された複数の色光の各々を変調する光変調素子を含んだ複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子により変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された色光を前記表示画面に投射する投射光学系と、前記観察者と前記表示画面との間の視距離、および前記表示画像のサイズに基づいて前記画素数が20ピクセル以上であるか否かの判定結果に基づいて、前記複数の光変調素子により変調された前記複数の色光の少なくとも1つの色光について、前記投射光学系から投射された後の光路を可変に制御する光路制御部と、を備えているとよい。
The image display apparatus according to the present invention can take the following aspects as typical aspects.
An illumination system that emits color light corresponding to each of the plurality of sub-pixels; a plurality of light modulation elements that include light modulation elements that modulate each of the plurality of color lights emitted from the illumination system; and the plurality of lights A color synthesis optical system that synthesizes the color light modulated by the modulation element, a projection optical system that projects the color light synthesized by the color synthesis optical system onto the display screen, and a view between the observer and the display screen About at least one color light of the plurality of color lights modulated by the plurality of light modulation elements based on a determination result of whether the number of pixels is 20 pixels or more based on a distance and the size of the display image And an optical path control unit that variably controls the optical path after being projected from the projection optical system.

このようにすれば、照明系から射出された複数の色光が、色光ごとに複数の光変調素子により変調された後に色合成光学系により合成され、合成された色光が投射光学系により投射されて表示画像が表示される。光路制御部が、視距離表示画像のサイズに基づいて表示解像度を判定し、判定結果に基づいて投射光学系から投射された後の光路を可変に制御するので、1画素を構成する複数のサブ画素を同じ位置に表示するモード(以下、通常モードという)と、異なる位置に表示するモード(以下、高解像モードという)とを高精度に切替えることが可能になる。   In this way, a plurality of color lights emitted from the illumination system are modulated by the plurality of light modulation elements for each color light and then synthesized by the color synthesis optical system, and the synthesized color light is projected by the projection optical system. A display image is displayed. The optical path control unit determines the display resolution based on the size of the viewing distance display image, and variably controls the optical path after being projected from the projection optical system based on the determination result. It is possible to switch between a mode for displaying pixels at the same position (hereinafter referred to as a normal mode) and a mode for displaying pixels at different positions (hereinafter referred to as a high resolution mode) with high accuracy.

前記光路制御部は、前記投射光学系の投射距離に基づいて前記表示画像のサイズを取得するサイズ取得部を有しているとよい。
このようにすれば、表示画像のサイズを高精度に取得することができ、表示解像度を高精度に判定することができる。
The optical path control unit may include a size acquisition unit that acquires the size of the display image based on a projection distance of the projection optical system.
In this way, the size of the display image can be acquired with high accuracy, and the display resolution can be determined with high accuracy.

前記光路制御部は、前記少なくとも1つの色光により表示する画像のデータを該色光の光路の変化量に基づいて補正する表示画像データ補正部を備えているとよい。
光路の変化量によりサブ画素のずれ量が定まり、光路の変化量に基づいて画像データを補正するので、ずれた位置に表示されるサブ画素の階調値を位置に整合した値に補正することができる。
The optical path control unit may include a display image data correction unit that corrects image data displayed by the at least one color light based on a change amount of the optical path of the color light.
The amount of shift of the sub-pixel is determined by the amount of change in the optical path, and the image data is corrected based on the amount of change in the optical path. Therefore, the gradation value of the sub-pixel displayed at the shifted position is corrected to a value that matches the position. Can do.

前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちで最も人間の視感度が高い色光に対応するサブ画素が、他のサブ画素とずれた位置に表示されるとよい。
このようにすれば、視感度が高い色光に対応するサブ画素の輝度が視認されやすくなり、表示画像の解像度を効果的に高めることができる。
When the number of pixels is 20 pixels or more, a sub-pixel corresponding to color light having the highest human visibility among the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is shifted from other sub-pixels. It should be displayed at the selected position.
In this way, the luminance of the sub-pixel corresponding to the color light with high visibility can be easily seen, and the resolution of the display image can be effectively increased.

前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の少なくとも1つが、他の画素を構成するサブ画素間に配置されるとよい。
このようにすれば、画素間の隙間を減らすことができ、表示画像の解像度を効果的に高めることができる。
When the number of pixels is 20 pixels or more, at least one of the plurality of sub-pixels configuring each of the plurality of pixels may be disposed between sub-pixels configuring another pixel.
In this way, gaps between pixels can be reduced, and the resolution of the display image can be effectively increased.

前記光路制御部は、前記視距離と前記表示画像のサイズを検出し、この検出結果に基づいて前記画素数を求めるとよい。
このようにすれば、検出された視距離および表示画像のサイズを用いて表示解像度を求めるので、視距離や表示画像のサイズの変化に応じて、通常モードと高解像モードを自動的に切替えることが可能になる。
The optical path control unit may detect the viewing distance and the size of the display image, and obtain the number of pixels based on the detection result.
In this way, since the display resolution is obtained using the detected viewing distance and the size of the display image, the normal mode and the high resolution mode are automatically switched according to changes in the viewing distance and the size of the display image. It becomes possible.

前記光路制御部は、使用者から入力された前記視距離を示すデータおよび表示画像のサイズを示すデータに基づいて、前記画素数を求めるとよい。
このようにすれば、視距離を示すデータの入力値、表示画像のサイズを示すデータの入力値に基づいて表示解像度を求めるので、視距離や表示画像のサイズを検出するセンサーを設ける必要性が低くなり、画像表示装置の構成をシンプルにすることができる。
The optical path control unit may obtain the number of pixels based on data indicating the viewing distance input from a user and data indicating the size of a display image.
In this way, since the display resolution is obtained based on the input value of the data indicating the viewing distance and the input value of the data indicating the size of the display image, it is necessary to provide a sensor for detecting the viewing distance and the size of the display image. Thus, the configuration of the image display device can be simplified.

(a)は画素ずらしによる画像表示方法の概念図、(b)は表示画面での画素配列の一例を示す図である。(A) is a conceptual diagram of the image display method by pixel shift, (b) is a figure which shows an example of the pixel arrangement | sequence on a display screen. 第1実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the projector of 1st Embodiment. 光路制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an optical path control part. 画素ずれを生じさせる他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example which produces a pixel shift | offset | difference. プロジェクター、表示画面および観察者の視点の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a projector, a display screen, and an observer's viewpoint. 画像を表示するときのプロジェクターの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of a projector when displaying an image. 視距離に対する解像感の主観評価指標値の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the subjective evaluation index value of the feeling of resolution with respect to viewing distance. 第2実施形態における光路制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical path control part in 2nd Embodiment. 使用環境と関連付けられた視距離の例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of the viewing distance linked | related with the use environment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

[第1実施形態]
図1(a)は画素ずらしによる画像表示方法の概念図、(b)は表示画面での画素配列の一例を示す図である。図1(a)に示すようにプロジェクター1は、色光L1〜L3をスクリーン等の表示画面Sに投射する。色光L1〜L3は、互いに波長が異なっており、互いに独立して変調されている。例えば、色光L1が赤の色光であり、色光L2が緑の色光、色光L3が青の色光である。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a conceptual diagram of an image display method using pixel shifting, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a pixel arrangement on a display screen. As shown in FIG. 1A, the projector 1 projects the color lights L1 to L3 on a display screen S such as a screen. The colored lights L1 to L3 have different wavelengths and are modulated independently of each other. For example, the color light L1 is red color light, the color light L2 is green color light, and the color light L3 is blue color light.

プロジェクター1は、画素ずらしを行って画像を表示するモード(以下、高解像モードという)または画素ずらしを行わないで画像を表示するモード(以下、通常モードという)で画像を表示することが可能になっている。プロジェクター1から射出された後の色光ごとの光路に着目すると、本実施形態では高解像モードで画像を表示するときに、色光L1の光路が色光L3の光路と略一致し、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれるようになっている。通常モードで画像を表示するときに、プロジェクター1から射出された後の色光L1〜L3の光路が互いに略一致するようになっている。   The projector 1 can display an image in a mode for displaying an image by shifting pixels (hereinafter referred to as a high resolution mode) or a mode for displaying an image without shifting pixels (hereinafter referred to as a normal mode). It has become. Focusing on the optical path for each color light emitted from the projector 1, in this embodiment, when displaying an image in the high resolution mode, the optical path of the color light L1 substantially matches the optical path of the color light L3, and the optical path of the color light L2 Is deviated from the optical paths of the color lights L1 and L3. When displaying an image in the normal mode, the optical paths of the color lights L1 to L3 after being emitted from the projector 1 substantially coincide with each other.

表示画面Sには、色光L1により第1の色画像B1が表示され、色光L2により第2の色画像B2が、色光L3により第3の色画像B3がそれぞれ表示される。第1〜第3の色画像B1〜B3が合わさって、カラーの表示画像Bが表示される。高解像モードでは、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれていることにより、第2の色画像B2は、第1、第3の色画像B1、B3と異なる位置に表示される。通常モードでは、第1〜第3の色画像が略同じ位置に表示される。   On the display screen S, the first color image B1 is displayed with the color light L1, the second color image B2 is displayed with the color light L2, and the third color image B3 is displayed with the color light L3. The first to third color images B1 to B3 are combined to display a color display image B. In the high resolution mode, the second color image B2 is displayed at a position different from the first and third color images B1 and B3 because the optical path of the color light L2 is deviated from the optical paths of the color lights L1 and L3. . In the normal mode, the first to third color images are displayed at substantially the same position.

図1(b)に示すように表示画像Bは、複数の画素Pを含んでいる。複数の画素Pの各々は、赤の色光に対応するサブ画素P1、緑の色光に対応するサブ画素P2、および青の色光に対応するサブ画素P3を含んでいる。サブ画素P1は、色光L1により表示され、サブ画素P2は色光L2により、またサブ画素P3は色光L3により、それぞれ表示される。   As shown in FIG. 1B, the display image B includes a plurality of pixels P. Each of the plurality of pixels P includes a sub pixel P1 corresponding to red color light, a sub pixel P2 corresponding to green color light, and a sub pixel P3 corresponding to blue color light. The sub-pixel P1 is displayed with the color light L1, the sub-pixel P2 is displayed with the color light L2, and the sub-pixel P3 is displayed with the color light L3.

同じ画素Pに属するサブ画素P1〜P3の表示画面S上での表示位置に着目すると、通常モードではサブ画素P1〜P3が互いに略一致する位置に表示され、高解像モードではサブ画素P2がサブ画素P1、P3と異なる位置に表示される。サブ画素P1〜P3は、いずれも二次元的(X方向およびY方向)に配列されている。1つの画素Pが一組のサブ画素P1〜P3により構成されるので、複数の画素Pは二次元的(X方向およびY方向)に配列されていることになる。例えば、X方向が水平走査方向であり、Y方向が垂直走査方向である。   When attention is paid to the display positions on the display screen S of the sub-pixels P1 to P3 belonging to the same pixel P, the sub-pixels P1 to P3 are displayed at substantially the same positions in the normal mode, and the sub-pixel P2 is displayed in the high-resolution mode. It is displayed at a position different from the sub-pixels P1 and P3. The sub-pixels P1 to P3 are all arranged two-dimensionally (X direction and Y direction). Since one pixel P is composed of a set of sub-pixels P1 to P3, the plurality of pixels P are arranged two-dimensionally (X direction and Y direction). For example, the X direction is the horizontal scanning direction, and the Y direction is the vertical scanning direction.

高解像モードで1つの画素Pに属するサブ画素P2は、この画素Pに属するサブ画素P1、P3の一部と重なっているとともに、この画素Pに隣接する他の画素Pに属するサブ画素P1、P3の一部と重なっている。画素Pの配列方向の各々(X方向またはY方向)におけるサブ画素P2のピッチは、サブ画素P1、P3のピッチと略同じになっている。画素Pの配列方向(X方向またはY方向)において、サブ画素P1、P3に対するサブ画素P2の位置のずれ量は、この方向におけるサブ画素のピッチの略半分になっている。   The sub-pixel P2 belonging to one pixel P in the high-resolution mode overlaps a part of the sub-pixels P1 and P3 belonging to this pixel P and also belongs to another pixel P adjacent to this pixel P. , Overlaps part of P3. The pitch of the sub pixels P2 in each of the arrangement directions of the pixels P (X direction or Y direction) is substantially the same as the pitch of the sub pixels P1 and P3. In the arrangement direction (X direction or Y direction) of the pixels P, the amount of displacement of the position of the sub pixel P2 with respect to the sub pixels P1 and P3 is approximately half the pitch of the sub pixels in this direction.

高解像モードでプロジェクター1により表示された表示画像Bは、サブ画素P2の輝度がサブ画素P1、P3の輝度と別に識別され、3つのサブ画素を1つの画素としたときの画素数よりも見かけ上の画素数が多くなり、高解像度の画像として観察される。   In the display image B displayed by the projector 1 in the high resolution mode, the luminance of the sub-pixel P2 is identified separately from the luminance of the sub-pixels P1 and P3, and the number of pixels when the three sub-pixels are set as one pixel. The apparent number of pixels increases and the image is observed as a high resolution image.

赤、緑、青の色光のうちで、最も人間の視感度(人間の錐体細胞の光吸収率)が高い色光は緑の色光である。緑の色光に対応するサブ画素P2の位置が他のサブ画素P1、P3の位置からずれているので、効果的に解像感を高めることができる。また、サブ画素P2が隣の画素Pと重なるようにずれているので、画素Pの間の隙間を観察されにくくなり、特にサブ画素P2の位置のずれ量がサブ画素のピッチの略半分になっているので、解像感を効果的に高めることができる。   Of the red, green, and blue color lights, the color light having the highest human visibility (light absorption rate of human cone cells) is green color light. Since the position of the sub-pixel P2 corresponding to the green color light is shifted from the positions of the other sub-pixels P1 and P3, the resolution can be effectively enhanced. In addition, since the sub-pixel P2 is shifted so as to overlap the adjacent pixel P, it is difficult to observe the gap between the pixels P. In particular, the shift amount of the position of the sub-pixel P2 is approximately half the pitch of the sub-pixel. Therefore, it is possible to effectively enhance the resolution.

プロジェクター1は、観察者の表示画像Bに対する画角1°の範囲で、画素Pの配列方向に並ぶ画素数が20個未満、すなわち表示解像度が20(ピクセル/°)未満であるときに通常モードで画像を表示するようになっている。また、表示解像度が20ピクセル/°以上であるときに、高解像モードで画像を表示するようになっている。詳しくは後述するが、表示解像度が20(ピクセル/°)未満であるときに通常モードで画像を表示することにより、偽色の発生を抑制可能になっている。   The projector 1 is in the normal mode when the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels P is less than 20, that is, the display resolution is less than 20 (pixels / °) within the range of the angle of view of 1 ° with respect to the display image B of the observer. The image is displayed with. Further, when the display resolution is 20 pixels / ° or more, an image is displayed in a high resolution mode. As will be described in detail later, the generation of false colors can be suppressed by displaying an image in the normal mode when the display resolution is less than 20 (pixels / °).

次に、プロジェクター1の構成例について説明する。図2は、第1実施形態のプロジェクター1の概略構成を示す模式図、図3は光路制御部7の概略構成を示す図である。   Next, a configuration example of the projector 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the projector 1 according to the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the optical path control unit 7.

図2、図3に示すようにプロジェクター1は、照明系2、色分離光学系3、複数の光変調素子4、色合成光学系5、投射光学系6、および光路制御部7を含んでいる。複数の光変調素子4として、第1の光変調素子4a、第2の光変調素子4b、および第3の光変調素子4cが設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the projector 1 includes an illumination system 2, a color separation optical system 3, a plurality of light modulation elements 4, a color synthesis optical system 5, a projection optical system 6, and an optical path control unit 7. . As the plurality of light modulation elements 4, a first light modulation element 4a, a second light modulation element 4b, and a third light modulation element 4c are provided.

プロジェクター1は、概略すると以下のように動作する。照明系2から射出された光Lは、色分離光学系3により複数の色光L1〜L3に分離される。色分離光学系3により分離された複数の色光L1〜L3は、色光ごとに異なる光変調素子4に入射し、色光ごとに光変調素子4により変調される。光路制御部7は、表示解像度が20以上であるときに、第2の光変調素子4bに補正画像データを供給させるとともに、第2の色画像B2が第1、第3の色画像B1、B3と異なる位置に表示されるように、第2の光変調素子4bから射出される色光L2の光路をシフトさせる。光路制御部7は、表示解像度が20未満であるときに、第1〜第3の色画像B1〜B3が略同じ位置に表示されるように第2の光変調素子4bから射出される色光L2の光路を制御する。光変調素子4により変調された複数の色光L1〜L3は、色合成光学系5に入射して進行方向が揃えられる。色合成光学系5から射出された色光L1〜L3は、投射光学系6により表示画面Sに投射される。   The projector 1 generally operates as follows. The light L emitted from the illumination system 2 is separated into a plurality of color lights L1 to L3 by the color separation optical system 3. The plurality of color lights L1 to L3 separated by the color separation optical system 3 are incident on different light modulation elements 4 for each color light, and are modulated by the light modulation elements 4 for each color light. When the display resolution is 20 or more, the optical path controller 7 causes the second light modulation element 4b to supply the corrected image data, and the second color image B2 is the first and third color images B1, B3. The optical path of the color light L2 emitted from the second light modulation element 4b is shifted so that it is displayed at a different position. The optical path controller 7 emits the color light L2 emitted from the second light modulation element 4b so that the first to third color images B1 to B3 are displayed at substantially the same position when the display resolution is less than 20. Control the optical path. The plurality of color lights L <b> 1 to L <b> 3 modulated by the light modulation element 4 are incident on the color synthesizing optical system 5 and their traveling directions are aligned. The color lights L <b> 1 to L <b> 3 emitted from the color synthesis optical system 5 are projected onto the display screen S by the projection optical system 6.

次に、プロジェクター1の構成要素について詳しく説明する。
照明系2は、光源21、第1のレンズアレイ22、第2のレンズアレイ23、偏光変換素子24、および重畳レンズ25を有している。照明系2を構成する構成要素は、光源21の光軸20に沿って配列されている。
Next, components of the projector 1 will be described in detail.
The illumination system 2 includes a light source 21, a first lens array 22, a second lens array 23, a polarization conversion element 24, and a superimposing lens 25. The components constituting the illumination system 2 are arranged along the optical axis 20 of the light source 21.

光源21は、光源ランプ211および放物面リフレクター212を有している。光源ランプ211から放射された光Lは、放物面リフレクター212によって一方向に反射されて略平行な光線束となる。光源ランプ211は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。また、放物面リフレクター212の代わりに楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成してもよい。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから射出された光を平行化する平行化レンズが用いられることがある。   The light source 21 has a light source lamp 211 and a parabolic reflector 212. The light L emitted from the light source lamp 211 is reflected in one direction by the parabolic reflector 212 and becomes a substantially parallel light bundle. The light source lamp 211 is configured by, for example, a metal halide lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like. Further, instead of the parabolic reflector 212, the reflector may be configured by an elliptical reflector, a spherical reflector, or the like. Depending on the shape of the reflector, a collimating lens that collimates the light emitted from the reflector may be used.

第1のレンズアレイ22は、光源21の光軸20に略直交する面に配列された複数のレンズ要素221を有している。第2のレンズアレイ23は、レンズ要素221と同様に複数のレンズ要素231を有している。レンズ要素221、231は、例えばマトリックス状に配列されており、光軸20に直交する平面での平面形状が、光変調素子4の被照明領域と相似形状(ここでは、略矩形)になっている。被照明領域は、光変調素子4において複数の変調要素が配列された領域の全体を含む領域である。   The first lens array 22 has a plurality of lens elements 221 arranged on a surface substantially orthogonal to the optical axis 20 of the light source 21. Similar to the lens element 221, the second lens array 23 has a plurality of lens elements 231. The lens elements 221 and 231 are arranged in a matrix, for example, and the planar shape on a plane orthogonal to the optical axis 20 is similar to the illuminated area of the light modulation element 4 (here, substantially rectangular). Yes. The illuminated area is an area including the entire area where a plurality of modulation elements are arranged in the light modulation element 4.

偏光変換素子24は、複数の偏光変換ユニット241を有している。偏光変換ユニット241は、その詳細な構造を図示しないが、偏光ビームスプリッター膜(以下、PBS膜という)、1/2位相板および反射ミラーを有している。   The polarization conversion element 24 has a plurality of polarization conversion units 241. Although the detailed structure of the polarization conversion unit 241 is not shown, the polarization conversion unit 241 includes a polarization beam splitter film (hereinafter referred to as a PBS film), a ½ phase plate, and a reflection mirror.

レンズ要素221は、レンズ要素231と1対1で対応している。レンズ要素231は、偏光変換ユニット241と1対1で対応している。互いに対応関係にあるレンズ要素221、231および偏光変換ユニット241は、光軸20と略平行な軸に沿って並んでいる。   The lens element 221 has a one-to-one correspondence with the lens element 231. The lens element 231 has a one-to-one correspondence with the polarization conversion unit 241. The lens elements 221 and 231 and the polarization conversion unit 241 that correspond to each other are arranged along an axis substantially parallel to the optical axis 20.

光源21から射出された光Lは、第1のレンズアレイ22の複数のレンズ要素221に空間的に分かれて入射し、レンズ要素221に入射した分割光線束ごとに集光される。レンズ要素221により集光された分割光線束は、このレンズ要素221と対応するレンズ要素231に結像する。すなわち、第2のレンズアレイ23の複数のレンズ要素231の各々に二次光源像が形成される。レンズ要素231に形成された二次光源像からの光は、このレンズ要素231に対応する偏光変換ユニット241に入射する。   The light L emitted from the light source 21 is spatially divided and incident on the plurality of lens elements 221 of the first lens array 22, and is collected for each divided light bundle incident on the lens element 221. The split beam bundle collected by the lens element 221 forms an image on the lens element 231 corresponding to the lens element 221. That is, a secondary light source image is formed on each of the plurality of lens elements 231 of the second lens array 23. Light from the secondary light source image formed on the lens element 231 enters the polarization conversion unit 241 corresponding to the lens element 231.

偏光変換ユニット241に入射した光は、PBS膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離された一方の偏光は、反射ミラーで反射した後に1/2位相板を通り、他方の偏光と偏光状態が揃えられる。複数の偏光変換ユニット241の各々から射出された光(分割光線束)は、重畳レンズ25に入射して屈折し、光変調素子4の被照明領域に重畳される。複数の分割光線束の各々が被照明領域の略全域を照明することにより、複数の分割光線束の照度分布が平均化され、被照明領域での照度が均一化される。   The light incident on the polarization conversion unit 241 is separated into P-polarized light and S-polarized light with respect to the PBS film. One separated polarized light passes through the half phase plate after being reflected by the reflection mirror, and the polarization state of the other polarized light is aligned. The light (divided beam bundle) emitted from each of the plurality of polarization conversion units 241 enters the superimposing lens 25 and is refracted, and is superimposed on the illuminated region of the light modulation element 4. Each of the plurality of divided beam bundles illuminates substantially the entire illuminated area, whereby the illuminance distribution of the plurality of divided beam bundles is averaged, and the illuminance in the illuminated area is made uniform.

色分離光学系3は、ダイクロイックミラー31、32、ミラー33〜35、フィールドレンズ36a〜36c、リレーレンズ37、38を含んでいる。ダイクロイックミラー31、32は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー31、32は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー31は、緑の色光L2と青の色光L3とを反射させ、赤の色光L1を透過させる。ダイクロイックミラー32は、緑の色光L2を反射させ、青の色光L3を透過させる。   The color separation optical system 3 includes dichroic mirrors 31 and 32, mirrors 33 to 35, field lenses 36a to 36c, and relay lenses 37 and 38. The dichroic mirrors 31 and 32 are formed by, for example, laminating a dielectric multilayer film on the glass surface. The dichroic mirrors 31 and 32 have a characteristic of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength band and transmitting color light in other wavelength bands. Here, the dichroic mirror 31 reflects the green color light L2 and the blue color light L3, and transmits the red color light L1. The dichroic mirror 32 reflects the green color light L2 and transmits the blue color light L3.

照明系2から射出された光Lは、ダイクロイックミラー31に入射する。光Lのうちの赤の色光L1は、ダイクロイックミラー31を通ってミラー33に入射し、ミラー33で反射してフィールドレンズ36aに入射する。赤の色光L1は、フィールドレンズ36aにより平行化された後に、第1の光変調素子4aに入射する。
光Lのうちの緑の色光L2と青の色光L3は、ダイクロイックミラー31で反射して、ダイクロイックミラー32に入射する。緑の色光L2は、ダイクロイックミラー32で反射してフィールドレンズ36bに入射する。緑の色光L2は、フィールドレンズ36bにより平行化された後に、第2の光変調素子4bに入射する。
ダイクロイックミラー32を通った青の色光L3は、リレーレンズ37を通りミラー34で反射した後、リレーレンズ38を通りミラー35で反射してフィールドレンズ36cに入射する。青の色光L3は、フィールドレンズ36cにより平行化された後に、第3の光変調素子4cに入射する。
The light L emitted from the illumination system 2 enters the dichroic mirror 31. The red color light L1 of the light L enters the mirror 33 through the dichroic mirror 31, is reflected by the mirror 33, and enters the field lens 36a. The red color light L1 is collimated by the field lens 36a and then enters the first light modulation element 4a.
Of the light L, the green color light L2 and the blue color light L3 are reflected by the dichroic mirror 31 and enter the dichroic mirror 32. The green color light L2 is reflected by the dichroic mirror 32 and enters the field lens 36b. The green color light L2 is collimated by the field lens 36b and then enters the second light modulation element 4b.
The blue color light L3 that has passed through the dichroic mirror 32 passes through the relay lens 37, is reflected by the mirror 34, passes through the relay lens 38, is reflected by the mirror 35, and enters the field lens 36c. The blue color light L3 is collimated by the field lens 36c and then enters the third light modulation element 4c.

光変調素子4は、複数の変調要素が配列された空間光変調素子により構成される。複数の変調要素は、互いに独立して入射光をスイッチングすることが可能なものである。空間光変調素子としては、例えば透過型の液晶ライトバルブや、反射型の液晶ライトバルブ、変調要素としてのMEMSミラーが配列されたデジタルミラーデバイス(以下、DMDという)等が挙げられる。本実施形態の光変調素子4は、複数の変調要素が二次元的に配列された透過型の液晶ライトバルブにより構成されている。   The light modulation element 4 is constituted by a spatial light modulation element in which a plurality of modulation elements are arranged. The plurality of modulation elements are capable of switching incident light independently of each other. Examples of the spatial light modulator include a transmissive liquid crystal light valve, a reflective liquid crystal light valve, and a digital mirror device (hereinafter referred to as DMD) in which MEMS mirrors as modulation elements are arranged. The light modulation element 4 of the present embodiment is configured by a transmissive liquid crystal light valve in which a plurality of modulation elements are two-dimensionally arranged.

光変調素子4は、供給された画像データに基づいて、入射光を変調要素ごとに変調して画像を形成する。第1の光変調素子4aは、赤色画像を形成し、第2の光変調素子4bは緑色画像を、第3の光変調素子4cは青色画像を、それぞれ形成する。   The light modulation element 4 modulates incident light for each modulation element based on the supplied image data to form an image. The first light modulation element 4a forms a red image, the second light modulation element 4b forms a green image, and the third light modulation element 4c forms a blue image.

色合成光学系5は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤の色光L1が反射し緑の色光L2が透過するミラー面と、青の色光L3が反射し緑の色光L2が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。   The color synthesis optical system 5 is constituted by a dichroic prism or the like. The dichroic prism has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other. The surface to be bonded in the triangular prism becomes the inner surface of the dichroic prism. On the inner surface of the dichroic prism, a mirror surface that reflects the red color light L1 and transmits the green color light L2 and a mirror surface that reflects the blue color light L3 and transmits the green color light L2 are formed orthogonal to each other. .

ダイクロイックプリズムに入射した緑の色光L2は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤の色光L1および青の色光L3は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑の色光L2の射出方向と略同じ方向に射出される。このようにして3種の色光の光線束が重ね合わされて合成される。合成された光は、投射光学系6により表示画面Sに投射される。   The green color light L2 incident on the dichroic prism is emitted as it is through the mirror surface. The red color light L1 and the blue color light L3 incident on the dichroic prism are selectively reflected or transmitted by the mirror surface and are emitted in substantially the same direction as the emission direction of the green color light L2. In this way, the light bundles of the three kinds of color light are superimposed and synthesized. The combined light is projected onto the display screen S by the projection optical system 6.

本実施形態では、図3に示す光路制御部7により、ダイクロイックプリズムに対する第2の光変調素子の相対位置を制御することが可能になっている。第2の光変調素子の位置を変化させると、投射光学系6から投射された後の色光L2の光路が変化する。これにより、投射光学系6から投射された後の色光L1〜L3の光路が略同じになる状態と、色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれている状態とを切替えることができる。   In the present embodiment, the relative position of the second light modulation element with respect to the dichroic prism can be controlled by the optical path control unit 7 shown in FIG. When the position of the second light modulation element is changed, the optical path of the color light L2 after being projected from the projection optical system 6 changes. Thereby, it is possible to switch between a state in which the optical paths of the color lights L1 to L3 after being projected from the projection optical system 6 are substantially the same and a state in which the optical path of the color light L2 is shifted from the optical paths of the color lights L1 and L3.

光路制御部7は、表示画像データ生成部71、表示画像データ補正部72、演算部73、視距離センサー74、表示画像サイズ取得部75、および移動部76を含んでいる。光路制御部7は、視距離および表示画像のサイズに基づいて表示解像度を算出し、表示解像度が20未満であるときに通常モードで画像を表示させ、また表示解像度が20以上であるときに高解像モードで画像を表示させる。   The optical path control unit 7 includes a display image data generation unit 71, a display image data correction unit 72, a calculation unit 73, a visual distance sensor 74, a display image size acquisition unit 75, and a movement unit 76. The optical path controller 7 calculates the display resolution based on the viewing distance and the size of the display image, displays the image in the normal mode when the display resolution is less than 20, and increases the display resolution when the display resolution is 20 or more. Display an image in resolution mode.

表示画像データ生成部71は、インターフェースや色分離回路等を含んでおり、PC等の信号源(図示略)から入力画像データを受け取る。入力画像データには、画素ごとの階調値を示すデータや表示タイミングを示すデータが含まれている。表示画像データ生成部71は、入力画像データから色光ごとの階調値のデータや表示タイミングを示すデータを分離して、これらのデータを表示画像データ補正部に出力する。   The display image data generation unit 71 includes an interface, a color separation circuit, and the like, and receives input image data from a signal source (not shown) such as a PC. The input image data includes data indicating gradation values for each pixel and data indicating display timing. The display image data generation unit 71 separates tone value data for each color light and data indicating display timing from the input image data, and outputs these data to the display image data correction unit.

表示画像データ補正部72は、表示画像データ生成部71から出力されたデータにガンマ処理等の各種画像処理を施すことにより、このデータを光変調素子4の画素数に整合させて、通常モード用に色光ごとの画像データを生成する。生成された画像データは、第1〜第3の光変調素子4a〜4cに供給される。表示画像データ補正部72は、高解像モードで画像を表示する旨の指令を演算部73から受けて、高解像モード用に補正画像データを生成し、画素ずらしの対象となる色光L2を変調する第2の光変調素子4bに補正画像データを供給する。補正画像データは、通常モードからサブ画素の位置をずらした状態でこのサブ画素に表示すべき階調を示すデータになるように、通常モード用の画像データに対してレンダリング処理等を施したデータである。   The display image data correction unit 72 performs various image processing such as gamma processing on the data output from the display image data generation unit 71, thereby matching the data with the number of pixels of the light modulation element 4 and for normal mode use. The image data for each color light is generated. The generated image data is supplied to the first to third light modulation elements 4a to 4c. The display image data correction unit 72 receives a command to display an image in the high resolution mode from the calculation unit 73, generates corrected image data for the high resolution mode, and outputs the color light L2 that is a pixel shift target. The corrected image data is supplied to the second light modulation element 4b to be modulated. The corrected image data is data obtained by performing rendering processing on the image data for the normal mode so that the corrected image data becomes data indicating the gradation to be displayed on the sub pixel with the position of the sub pixel shifted from the normal mode. It is.

視距離センサー74は、観察者と表示画面Sとの間の視距離を検出し、検出結果を演算部73に出力する。視距離センサー74の構成について特に限定されない。視距離センサー74としては、例えば下記の第1〜第3の視距離センサーを用いることができる。   The viewing distance sensor 74 detects the viewing distance between the observer and the display screen S, and outputs the detection result to the calculation unit 73. The configuration of the viewing distance sensor 74 is not particularly limited. As the visual distance sensor 74, for example, the following first to third visual distance sensors can be used.

第1の視距離センサーは、発光部、受光部、および演算部により構成される。発光部は、観察者が直接的に操作することにより赤外光等の光を発するものであり、例えばプロジェクター1を操作するためのリモコン等に併設される。受光部は、例えばプロジェクター本体に設けられ、発光部から発せられた光を受けて、この光の強度やこの光が発せられた方向を検出し、検出結果を演算部に出力する。この検出結果に基づいて、視距離センサー74の演算部は、プロジェクター本体と観察者との距離を算出し、プロジェクター本体と表示画面Sとの間の距離(投射距離)を加味して、観察者と表示画面Sとの間の距離(視距離)を算出する。   The first visual distance sensor includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a calculation unit. The light emitting unit emits light such as infrared light when operated directly by an observer, and is provided, for example, on a remote control for operating the projector 1. The light receiving unit is provided in the projector main body, for example, receives light emitted from the light emitting unit, detects the intensity of the light and the direction in which the light is emitted, and outputs the detection result to the calculation unit. Based on the detection result, the calculation unit of the visual distance sensor 74 calculates the distance between the projector main body and the observer, and takes the distance (projection distance) between the projector main body and the display screen S into consideration. And the display screen S is calculated (viewing distance).

第2の視距離センサーは、例えばCCDカメラ等の撮像部および演算部により構成される。撮像部は、プロジェクター本体から離れた位置に設けられて、例えば表示画面Sと観察者とを俯瞰的に撮影する。演算部は、撮像部による撮像画像にパターン認証などの処理を施して、表示画面Sの位置および観察者の位置を検出し、撮像部の設置位置を加味して、上記の視距離を算出する。第1、第2の視距離センサーでは光学的に観察者の位置を検出しているが、超音波や電波等により検出してもよい。   The second visual distance sensor is configured by an imaging unit such as a CCD camera and a calculation unit, for example. The imaging unit is provided at a position away from the projector main body, and for example, images the display screen S and the observer from a bird's-eye view. The calculation unit performs processing such as pattern authentication on the image captured by the image capturing unit, detects the position of the display screen S and the position of the observer, and calculates the viewing distance in consideration of the installation position of the image capturing unit. . The first and second viewing distance sensors optically detect the position of the observer, but may be detected by ultrasonic waves, radio waves, or the like.

第3の視距離センサーは、表示画面Sに併設される第1の位置検出部、観察者が操作するリモコン等に併設される第2の位置検出部、および演算部により構成される。第1、第2の位置検出部は、例えばGPS等により構成される。演算部は、第1の位置検出部から出力される表示画面Sの位置情報と、第2の位置検出部から出力される観察者の位置情報とに基づいて視距離を検出する。
第1〜第3の視距離センサーの演算部は、演算部73と共通化されていてもよい。
The third viewing distance sensor includes a first position detection unit provided alongside the display screen S, a second position detection unit provided alongside a remote controller operated by an observer, and a calculation unit. The first and second position detection units are configured by GPS or the like, for example. The calculation unit detects the viewing distance based on the position information of the display screen S output from the first position detection unit and the position information of the observer output from the second position detection unit.
The calculation units of the first to third visual distance sensors may be shared with the calculation unit 73.

表示画像サイズ取得部75は、例えば投射距離を検出する投射距離センサーにより構成され、表示画像Bのサイズを取得する。投射距離センサーは、例えばCCDカメラ等により表示画像Bを撮像して表示画像Bのピントを判定し、ピントが合っているときの投射光学系6の焦点距離に基づいて、投射距離を検出する。投射距離センサーとしては、表示画面Sに向けて例えば赤外光を射出し、表示画面Sで反射した赤外光を受光するとともにその強度を検出して、検出された強度により投射距離を算出するアクティブ型のものであってもよい。投射光学系に、オートフォーカス機構を含む場合には、オートフォーカス機構の一部または全部を利用して投射距離を検出することができる。   The display image size acquisition unit 75 includes a projection distance sensor that detects a projection distance, for example, and acquires the size of the display image B. The projection distance sensor captures the display image B with, for example, a CCD camera, determines the focus of the display image B, and detects the projection distance based on the focal length of the projection optical system 6 when the focus is in focus. As the projection distance sensor, for example, infrared light is emitted toward the display screen S, the infrared light reflected by the display screen S is received, the intensity is detected, and the projection distance is calculated based on the detected intensity. An active type may be used. When the projection optical system includes an autofocus mechanism, the projection distance can be detected using a part or all of the autofocus mechanism.

上記の第2の視距離センサーを採用する場合には、視距離センサーを投射距離センサーとして用いることもできる。また、上記の第3の例の視距離センサーを採用する場合に、プロジェクター本体に第3の位置検出部を設けておき、第1、第3の位置検出部の検出結果を比較することにより投射距離を求めるようにしてもよい。   When the second visual distance sensor is employed, the visual distance sensor can be used as a projection distance sensor. Further, when the visual distance sensor of the third example is employed, a projection is obtained by providing a third position detection unit in the projector body and comparing the detection results of the first and third position detection units. The distance may be obtained.

なお、投射光学系6の光学特性が既知であるので、投射光学系6により投射された光の結像面と投射光学系6との距離は既知である。通常は、ピントが合った状態でプロジェクターが使用されるので、結像面と投射光学系6との間の距離を投射距離として用いることもできる。   In addition, since the optical characteristic of the projection optical system 6 is known, the distance between the imaging surface of the light projected by the projection optical system 6 and the projection optical system 6 is known. Usually, since the projector is used in a focused state, the distance between the imaging surface and the projection optical system 6 can also be used as the projection distance.

移動部76は、演算部73からの指令を受けて、第2の光変調素子4bから射出される色光L2の光路(主光線の進行方向)と略直交する面内で、第2の光変調素子4bを移動させる。移動部76は、例えばアクチュエーター等により構成される。   The moving unit 76 receives the command from the calculation unit 73, and performs the second light modulation within a plane substantially orthogonal to the optical path (the traveling direction of the principal ray) of the colored light L2 emitted from the second light modulation element 4b. The element 4b is moved. The moving part 76 is comprised by an actuator etc., for example.

演算部73は、視距離センサー74の検出結果および投射距離センサーの検出結果に基づいて、画角1°の範囲で画素の配列方向に並ぶ画素数すなわち表示解像度を算出する。演算部73は、表示解像度が20ピクセル/°以上であるか否かを判定する。   Based on the detection result of the visual distance sensor 74 and the detection result of the projection distance sensor, the calculation unit 73 calculates the number of pixels arranged in the pixel arrangement direction in the range of the angle of view, that is, the display resolution. The calculation unit 73 determines whether the display resolution is 20 pixels / ° or more.

演算部73は、表示解像度が20ピクセル/°以上である場合に、表示画像データ補正部72に色光L2用の補正画像データを生成させ、また表示画像Bに画素ずれを生じさせるように、移動部76を制御して第2の光変調素子4bを移動させる。   When the display resolution is 20 pixels / ° or more, the calculation unit 73 causes the display image data correction unit 72 to generate correction image data for the color light L2 and moves so as to cause a pixel shift in the display image B. The unit 76 is controlled to move the second light modulation element 4b.

演算部73は、表示解像度が20ピクセル/°未満である場合に、表示画像データ補正部72に通常モード用の画像データを出力させ、また表示画像Bに画素ずれを生じさせないように、必要に応じて移動部76を制御して第2の光変調素子4bの位置を調整する。   When the display resolution is less than 20 pixels / °, the calculation unit 73 causes the display image data correction unit 72 to output image data for the normal mode and does not cause a pixel shift in the display image B. In response, the moving unit 76 is controlled to adjust the position of the second light modulation element 4b.

図4は、画素ずれを生じさせる他の構成例を示す図である。
図4に示す光路制御系は、光学素子77を含んでいる。光学素子77は、第2の光変調素子4bと色合成光学系5との間の光路に配置されている。光学素子77は、例えば表裏両面が略平行な透明平板により構成される。移動部76は、光学素子77を変位させて、第2の光変調素子4bと色合成光学系5との間の光路が光学素子77の法線方向となす角度を変化させる。この角度を変化させると、光学素子77から射出後の色光L2の光路が、光学素子77に入射前の色光L2の光路から平行にシフトし、色合成光学系5から射出された段階の色光L2の光路が色光L1、L3の光路からずれるようになる。
FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example that causes a pixel shift.
The optical path control system shown in FIG. 4 includes an optical element 77. The optical element 77 is disposed in the optical path between the second light modulation element 4 b and the color synthesis optical system 5. The optical element 77 is constituted by, for example, a transparent flat plate whose front and back surfaces are substantially parallel. The moving unit 76 displaces the optical element 77 to change the angle formed by the optical path between the second light modulation element 4 b and the color synthesis optical system 5 with the normal direction of the optical element 77. When this angle is changed, the optical path of the color light L2 after being emitted from the optical element 77 is shifted in parallel from the optical path of the color light L2 before being incident on the optical element 77, and the color light L2 at the stage of being emitted from the color synthesis optical system 5 Is shifted from the optical paths of the color lights L1 and L3.

画素ずれを生じさせる構成については、第1、第2の構成例に限定されない。例えば、光変調素子としてDMDを採用する場合には、画素ずらしの対象の色光を反射させる場合と、画素ずらしの対象外の色光を反射させる場合とでMEMSミラーの振幅を異ならせることにより画素ずれを生じさせることができる。   The configuration that causes the pixel shift is not limited to the first and second configuration examples. For example, when a DMD is used as the light modulation element, the pixel shift is caused by differentiating the amplitude of the MEMS mirror when reflecting the color light that is the pixel shift target and when reflecting the color light that is not the pixel shift target. Can be generated.

画素ずらしにおけるサブ画素P1〜P3の位置関係についても、特に限定されない。例えば、3つのサブ画素の位置がいずれも一致しない配置であってもよいし、2つのサブ画素の位置が一致しており、これら2つのサブ画素に対して残りの1つのサブ画素の位置がずれていてもよい。また、サブ画素がずれている方向については、画素の2つの配列方向の一方にずれていてもよいし、一方および他方にずれていてもよい。   The positional relationship between the sub-pixels P1 to P3 in the pixel shift is not particularly limited. For example, the positions of the three subpixels may not be the same, or the positions of the two subpixels may be the same, and the position of the remaining one subpixel with respect to these two subpixels may be It may be shifted. Further, the direction in which the sub-pixels are shifted may be shifted to one of the two arrangement directions of the pixels, or may be shifted to one and the other.

高解像モードでは、1フレームの表示期間のうちの少なくとも一部の期間に第1〜第3の色光によるサブ画素の位置が互いにずれていればよい。例えば、1フレームの表示期間に1画素を構成するサブ画素の位置が互いにずれている期間と、1画素を構成するサブ画素の位置が揃っている期間とを含んでいてもよい。   In the high resolution mode, it is only necessary that the positions of the sub-pixels by the first to third color lights are shifted from each other during at least a part of the display period of one frame. For example, the display period of one frame may include a period in which the positions of the sub-pixels constituting one pixel are shifted from each other and a period in which the positions of the sub-pixels constituting one pixel are aligned.

次に、表示解像度を判定する仕組みについて説明する。図5は、プロジェクター1、表示画面S、および観察者の視点Vの位置関係を示す平面図、図6は画像を表示するときのプロジェクターの処理フローを概略して示す図である。   Next, a mechanism for determining the display resolution will be described. FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the projector 1, the display screen S, and the viewpoint V of the observer, and FIG. 6 is a diagram schematically showing the processing flow of the projector when displaying an image.

図5中の符号dは、画素の1つの配列方向(例えばX方向)での表示画像Bのサイズを示し、符号dは視距離を、符号dは投射距離を、符号θは画角をそれぞれ示す。サイズd[m]は、投射光学系6の投射距離d[m]等より定まる。画角θ[°]は、下記の式(1)で表される。
θ=360/π×arctan(d/2d) ・・・式(1)
X方向に並ぶ画素数がN個(Nは正の整数)であるとすると、X方向で画角1°に含まれる画素数、すなわち表示解像度はN/θ[ピクセル/°]になる。このような関係式に基づいて、演算部73は、表示画像のサイズdおよび視距離dを用いて表示解像度を算出する。表示解像度は、画素ピッチから求めることもでき、画素ピッチに相当する画角の逆数が、表示解像度になる。演算部73は、投射距離および視距離に応じた表示解像度の数値テーブルから、数値を読み出すものであってもよい。
In FIG. 5, a symbol d 0 indicates the size of the display image B in one pixel arrangement direction (for example, the X direction), a symbol d 1 indicates a viewing distance, a symbol d 2 indicates a projection distance, and a symbol θ indicates an image. Each corner is shown. The size d 0 [m] is determined by the projection distance d 2 [m] of the projection optical system 6 and the like. The angle of view θ [°] is expressed by the following formula (1).
θ = 360 / π × arctan (d 0 / 2d 1 ) (1)
If the number of pixels arranged in the X direction is N (N is a positive integer), the number of pixels included in the angle of view of 1 ° in the X direction, that is, the display resolution is N / θ [pixel / °]. Based on such a relational expression, the calculation unit 73 calculates the display resolution using the size d 0 and the viewing distance d 1 of the display image. The display resolution can also be obtained from the pixel pitch, and the reciprocal of the angle of view corresponding to the pixel pitch is the display resolution. The computing unit 73 may read a numerical value from a numerical table of display resolutions according to the projection distance and the viewing distance.

図6に示すように、画像を表示するには、視距離センサー74により視距離を測定する(ステップS11)。また、表示画像サイズ取得部75により表示画像Bのサイズを取得する(ステップS12)。そして、視距離センサー74の測定結果および表示画像サイズ取得部75の測定結果を用いて、演算部73により表示解像度を求めて(ステップS13)、表示解像度が20以上であるか否かを判定する(ステップS14)。表示解像度が20以上である場合(ステップS14:Y)に、移動部76により第2の光変調素子4bを移動させ(ステップS15)、表示画像データ補正部72により高解像モード用の補正画像データを生成させる(ステップS16)。表示解像度が20未満である場合(ステップS14:N)に、表示画像データ補正部72により通常モード用の表示画像データを生成させる(ステップS17)。そして、高解像モード用の補正画像データまたは通常モード用の表示画像データに基づいて、第2の光変調素子4bに画像を形成させる(ステップS18)。また、第1、第3の光変調素子に画像を形成させることにより、画素ずらしによる画像または画素ずらしによらない画像が、表示解像度に応じて表示される。   As shown in FIG. 6, in order to display an image, the viewing distance is measured by the viewing distance sensor 74 (step S11). Further, the display image size acquisition unit 75 acquires the size of the display image B (step S12). Then, using the measurement result of the visual distance sensor 74 and the measurement result of the display image size acquisition unit 75, the calculation unit 73 obtains the display resolution (step S13) and determines whether the display resolution is 20 or more. (Step S14). When the display resolution is 20 or more (step S14: Y), the second light modulation element 4b is moved by the moving unit 76 (step S15), and the corrected image for the high resolution mode is displayed by the display image data correcting unit 72. Data is generated (step S16). When the display resolution is less than 20 (step S14: N), the display image data correction unit 72 generates display image data for the normal mode (step S17). Based on the corrected image data for the high resolution mode or the display image data for the normal mode, an image is formed on the second light modulation element 4b (step S18). Further, by forming an image on the first and third light modulation elements, an image by pixel shift or an image not by pixel shift is displayed according to the display resolution.

高解像モードでは、表示解像度が20以上の画像が表示されるので、観察者が表示画像Bのサブ画素単位での色の区別ができなくなり、画素ずれによる偽色の発生が認識されなくなる。画素の2つの配列方向で画素ピッチが異なる場合には、画素ピッチの小さい方向において上記の条件を満たすことにより、偽色の発生を抑制する効果が得られる。画素ピッチが大きい方向において上記の条件を満たすことにより、偽色の発生を抑制する効果が高められる。   In the high resolution mode, an image having a display resolution of 20 or more is displayed, so that the observer cannot distinguish colors in units of sub-pixels of the display image B, and the generation of false colors due to pixel shift is not recognized. When the pixel pitch is different in the two arrangement directions of the pixels, an effect of suppressing the occurrence of false colors can be obtained by satisfying the above condition in the direction where the pixel pitch is small. By satisfying the above conditions in the direction in which the pixel pitch is large, the effect of suppressing the occurrence of false colors is enhanced.

通常モードでは、表示解像度が20未満の画像が表示されるので、仮に画素ずらしにより画像を表示すると偽色が認識されやすくなる。しかしながら、表示解像度が20未満である場合に画素ずらしを行わないで画像が表示されるので偽色が発生しなくなる。   In the normal mode, an image having a display resolution of less than 20 is displayed. Therefore, if an image is displayed by shifting pixels, a false color is easily recognized. However, when the display resolution is less than 20, an image is displayed without pixel shifting, so that false colors do not occur.

なお、画像を表示するたびに表示解像度を算出する必要はなく、観察者や他のユーザー等のプロジェクターの使用者の指令により表示解像度を算出するようにしてもよい。また、偽色を抑制するように自動的に通常モードと高解像モードを自動的に切替える動作モードを有していればよく、この動作モードのオンオフを指定可能になっていてもよい。   Note that it is not necessary to calculate the display resolution every time an image is displayed, and the display resolution may be calculated according to a command from a user of a projector such as an observer or another user. Further, it is only necessary to have an operation mode that automatically switches between the normal mode and the high-resolution mode so as to suppress false colors, and it may be possible to designate on / off of this operation mode.

以下、表示解像度(N/θ)と画質との関係について調査した結果について説明する。
調査方法としては、被験者に表示画像を鑑賞させてこの表示画像の画質を総合的に評価させる主観評価法を採用し、国際規格のITU−R BT.500に規定されているDSCQS法(二重刺激連続品質尺度法)に準拠させた。主観評価法の国際規格では、被験者として15名以上の非専門家を選定すること、評価対象を正常視力、正常色覚で正しく判断する能力を有する者を選定すること、誤差の少ない安定した評価が可能な者を選択することが定められており、これらの条件を満たすようにした。
Hereinafter, the results of investigation on the relationship between display resolution (N / θ) and image quality will be described.
As a survey method, a subjective evaluation method is adopted in which the subject is allowed to appreciate the display image and the image quality of the display image is comprehensively evaluated. The international standard ITU-R BT. The DSCQS method (double stimulus continuous quality scale method) defined in 500 was used. In the international standard of subjective evaluation method, select 15 or more non-experts as subjects, select a person who has the ability to judge correctly with normal visual acuity and normal color vision, stable evaluation with few errors It is stipulated that the person who can do it is selected, and these conditions are satisfied.

実験方法の概要は、下記の通りである。
表示画面上に、本発明を適用した実施例の画像と、比較例の画像とを並べて表示して1つの評価画像とした。実施例の画像は、画素の配列方向の2方向にて緑のサブ画素をサブ画素のピッチの略半分ずらした画像である。比較例の画像は、画素ずらしを行っていない画像である。実施例では、比較例の画像と同じ元画像のデータに対して、レンダリング処理を施したデータにより、緑のサブ画素の位置と階調値を整合させた画像を表示させた。被験者ごとに複数の評価画像を観察させ、評価画像ごとに実施例の画質および比較例の画質を、1.0(非常に悪い)〜5.0(非常によい)の範囲の評価値として評価させた。
The outline of the experimental method is as follows.
On the display screen, the image of the example to which the present invention is applied and the image of the comparative example are displayed side by side as one evaluation image. The image of the embodiment is an image in which the green sub-pixel is shifted by approximately half the pitch of the sub-pixel in two directions of the pixel arrangement direction. The image of the comparative example is an image that is not subjected to pixel shifting. In the embodiment, an image in which the position of the green sub-pixel and the gradation value are matched is displayed by the data obtained by performing the rendering process on the same original image data as the image of the comparative example. A plurality of evaluation images are observed for each subject, and the image quality of the example and the image quality of the comparative example are evaluated as evaluation values ranging from 1.0 (very bad) to 5.0 (very good) for each evaluation image. I let you.

実施例と比較例とで画像の並びをランダムに変更して、変更前後の評価画像をそれぞれ評価させた。また、評価画像に加えて、同じ画像(例えば画素ずらしを行っていない画像)を2つ並べたダミーの評価画像に対して評価させ、この結果を被験者の評価の安定性や評価誤差の判定に供した。次の評価画像を観察させる前に、グレー画像を観察させる機会を設けて、前の評価画像に対する印象が次の評価画像に対する印象に影響を及ぼさないように留意した。   The arrangement of images was randomly changed between the example and the comparative example, and the evaluation images before and after the change were evaluated. In addition to the evaluation image, a dummy evaluation image in which two identical images (for example, an image without pixel shifting) are arranged is evaluated, and the result is used to determine the evaluation stability and evaluation error of the subject. Provided. Before observing the next evaluation image, an opportunity to observe the gray image was provided so that the impression of the previous evaluation image does not affect the impression of the next evaluation image.

画質は、解像性、鮮鋭性、細線再現性、シャギーの有無、モアレの有無等の要素を含んだ総合的な解像感として評価させた。偽色が観察されると色のにじみ等により画質の評価が低くなると考えられ、偽色の発生の有無が評価結果に反映されると考えられる。被験者ごとに、視距離を異ならせて同様の実験を行った。すなわち、表示画像のサイズを固定しつつ視距離を異ならせることにより、画角1°に含まれる画素数を変化させた。   The image quality was evaluated as an overall sense of resolution including factors such as resolution, sharpness, fine line reproducibility, shaggy, and moire. If a false color is observed, it is considered that the evaluation of the image quality is lowered due to a color blur or the like, and the presence or absence of the occurrence of the false color is considered to be reflected in the evaluation result. The same experiment was conducted with different viewing distances for each subject. That is, the number of pixels included in an angle of view of 1 ° was changed by changing the viewing distance while fixing the size of the display image.

実験条件は、下記のように設定した。
偽色の発生を確認する予備実験を行って、偽色が明確に認識される視距離を避けて、視距離を変化させる範囲を選定した。視距離は、1m、2m、3mの3段階とした。投射距離は3.54mとし、表示画像のサイズは対角75インチとした。表示画像全体の画素数は、1920×1080(フルHD形式)とした。表示画像のうちで、略半分が実施例の画像であり、残りの半分が比較例の画像である。評価画像として、風景画、人物画、静物画の3種類の画像を供した。
The experimental conditions were set as follows.
Preliminary experiments were conducted to confirm the occurrence of false colors, and the range in which the viewing distance was changed was selected while avoiding the viewing distance where the false color was clearly recognized. The viewing distance was set in three stages of 1 m, 2 m, and 3 m. The projection distance was 3.54 m, and the display image size was 75 inches diagonal. The number of pixels of the entire display image was 1920 × 1080 (full HD format). Of the displayed images, approximately half is the image of the example, and the remaining half is the image of the comparative example. Three types of images were used as evaluation images: landscape images, portrait images, and still life images.

実験結果を下記のようにして解析した。
まず、得られた評価値を0〜100(%)に正規化し、実施例の画像と比較例の画像とで正規化した評価値の差分を求めた。被験者ごとの評価値を被験者全体の評価値の平均と比較して、被験者の信頼性を判定した。被験者全体の平均と著しく異なる評価を行っている被験者については、その評価値を異常値として除去した。そして、異常値を除いたデータについて、評価値の平均値と標準偏差を算出した。この平均値を心理評価値とし、また標準偏差から評価値の95%信頼区間を算出した。心理評価値と信頼区間から、有意差を判定した。
The experimental results were analyzed as follows.
First, the obtained evaluation value was normalized to 0 to 100 (%), and the difference between the evaluation values normalized between the image of the example and the image of the comparative example was obtained. The evaluation value for each subject was compared with the average of the evaluation values for the entire subject to determine the reliability of the subject. About the test subject who performed the evaluation remarkably different from the average of the whole test subject, the evaluation value was removed as an abnormal value. And the average value and standard deviation of the evaluation value were calculated about the data except the abnormal value. This average value was used as a psychological evaluation value, and a 95% confidence interval of the evaluation value was calculated from the standard deviation. Significant differences were determined from psychological evaluation values and confidence intervals.

図7は、視距離に対する解像感の主観評価指標値を示すグラフであり、上記の実験、解析の結果に基づくものである。図7のグラフの横軸は、視距離[m]であり、図7に視距離に相当する表示解像度[ピクセル/°]を併記した。縦軸は、比較例に対する実施例の主観評価指標値[%]を示している。主観評価指標値は、画質の低下を正の値として示す相対値であり、主観評価指標値が負でありその絶対値が大きくなるほど、実施例の画質が比較例の画質よりも高く感じられたことを示す。   FIG. 7 is a graph showing the subjective evaluation index value of the resolution with respect to the viewing distance, and is based on the results of the above-described experiment and analysis. The horizontal axis of the graph of FIG. 7 is the viewing distance [m], and the display resolution [pixel / °] corresponding to the viewing distance is also shown in FIG. The vertical axis represents the subjective evaluation index value [%] of the example with respect to the comparative example. The subjective evaluation index value is a relative value indicating a decrease in image quality as a positive value, and the subjective evaluation index value is negative and the absolute value increases, the image quality of the example is felt higher than the image quality of the comparative example. It shows that.

図7に示すように、表示解像度が20以上60以下の範囲で、評価画像1〜3のいずれについても、実施例の画質は比較例の画質よりも優れていると評価されており、この表示解像度の範囲で画素ずらしにより解像感が高められることが分かる。   As shown in FIG. 7, the image quality of the example is evaluated to be superior to the image quality of the comparative example for any of the evaluation images 1 to 3 in the display resolution range of 20 to 60. It can be seen that the resolution is enhanced by shifting the pixels within the resolution range.

表示解像度が高くなるにつれて、主観評価指標値の絶対値は単調に減少して0に漸近している。これは、表示解像度が高くなるにつれて画素サイズが小さくなり、位置をずらしたサブ画素の輝度がサブ画素単位では区別できなくなるためと考えられる。すなわち、画素ずらしによる見かけ上の画素数の増分が減ることにより、実施例と比較例とで解像感が変わらなくなると考えられる。このことから、解像感を効果的に高めるため、また表示画像のサイズを最大化するためには、表示解像度を20にすればよいことが分かる。   As the display resolution increases, the absolute value of the subjective evaluation index value monotonously decreases and gradually approaches zero. This is presumably because the pixel size becomes smaller as the display resolution becomes higher, and the luminance of subpixels whose positions are shifted cannot be distinguished in units of subpixels. That is, it is considered that the resolution is not changed between the example and the comparative example by decreasing the apparent increase in the number of pixels due to pixel shifting. From this, it can be seen that the display resolution should be set to 20 in order to effectively enhance the resolution and to maximize the size of the display image.

ところで、偽色が発生すると偽色がノイズとなり画質が低下すると考えられる。仮に、表示解像度が20以上60以下の範囲で偽色が発生していたとすると、偽色が発生しなくなる表示解像度付近で主観評価指標値が下に凸となり極小値を示すと考えられる。図7のグラフで主観評価指標値の絶対値は、表示解像度の増加とともに単調減少しており、表示解像度が20であるときに最大値になっているので、表示解像度が20で偽色が発生していないと考えられる。また、表示解像度が高くなるほど偽色が発生する可能性が低くなることから、表示解像度が20以上であれば偽色の発生が抑制されると考えられ、予備実験の結果の正当性が確認された。   By the way, when a false color occurs, it is considered that the false color becomes noise and the image quality is lowered. If a false color is generated in a range where the display resolution is 20 or more and 60 or less, it is considered that the subjective evaluation index value protrudes downward near the display resolution where the false color does not occur and shows a minimum value. In the graph of FIG. 7, the absolute value of the subjective evaluation index value monotonously decreases as the display resolution increases, and is the maximum value when the display resolution is 20. Therefore, a false color occurs when the display resolution is 20 It is thought that it is not. In addition, the higher the display resolution, the lower the possibility that false colors will be generated. Therefore, if the display resolution is 20 or higher, the occurrence of false colors is considered to be suppressed, and the validity of the preliminary experiment results has been confirmed. It was.

以上のような構成のプロジェクター1にあっては、高解像モードで表示画像Bのサブ画素P2の輝度がサブ画素P1、P3の輝度と別に識別され、表示画像Bの解像感が高められる。赤、緑、青の色光のうちで最も人間の視感度が高い緑の色光に対応するサブ画素P2の位置が他のサブ画素P1、P3の位置からずれているので、効果的に解像感が高められる。サブ画素P2が隣の画素Pと重なるようにずれており、特にサブ画素P2の位置のずれ量がサブ画素のピッチの略半分になっているので、解像感が効果的に高められる。   In the projector 1 having the above configuration, the luminance of the sub-pixel P2 of the display image B is identified separately from the luminance of the sub-pixels P1 and P3 in the high-resolution mode, and the resolution of the display image B is enhanced. . Since the position of the sub-pixel P2 corresponding to the green color light having the highest human visibility among the red, green, and blue color lights is shifted from the positions of the other sub-pixels P1 and P3, the resolution is effectively improved. Is increased. The sub-pixel P2 is shifted so as to overlap with the adjacent pixel P. In particular, since the shift amount of the position of the sub-pixel P2 is substantially half of the sub-pixel pitch, the sense of resolution is effectively enhanced.

また、表示解像度が20以上であるときに画素ずらしによる画像の表示を行い(高解像モード)、表示解像度が20未満であるときの画素ずらしによらない画像の表示を行う(通常モード)ようになっているので、偽色が発生しにくい条件で解像感を効果的に高めることができる。   In addition, an image is displayed by shifting pixels when the display resolution is 20 or higher (high resolution mode), and an image is displayed without shifting pixels when the display resolution is less than 20 (normal mode). Therefore, the sense of resolution can be effectively enhanced under conditions where false colors are unlikely to occur.

以上のように、光変調素子4の変調要素の数を増やさなくとも偽色の発生を抑制しつつ解像感が得られるので、光変調素子4のコストを下げることが可能になり、低コストでありながら高品質な表示画像が得られるプロジェクター1にすることができる。また、3種の色光の光路を揃えて時分割で画素ずらしによる表示を行う場合と比較して、光路を変化させる機構をシンプルにすることができる。   As described above, since the resolution can be obtained while suppressing the generation of false color without increasing the number of modulation elements of the light modulation element 4, it is possible to reduce the cost of the light modulation element 4 and reduce the cost. However, the projector 1 can obtain a high-quality display image. In addition, the mechanism for changing the optical path can be simplified as compared with the case of performing display by shifting the pixels in a time division manner by aligning the optical paths of the three types of color light.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態のプロジェクターについて説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、光路制御部が、使用者から入力された視距離を示すデータおよび表示画像のサイズを示すデータに基づいて表示解像度を判定し、高解像モードと通常モードとを切替える点点である。
[Second Embodiment]
Next, a projector according to a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that the optical path control unit determines the display resolution based on the data indicating the viewing distance input from the user and the data indicating the size of the display image, and high resolution. This is a point for switching between the mode and the normal mode.

図8は第2実施形態における光路制御部8の構成図、図9は使用環境と関連付けられた視距離の例を示す表である。
図8に示すように光路制御部8は、第1実施形態の視距離センサー74および表示画像サイズ取得部75の代わりに、入力部81および記憶部82を含んでいる。入力部81は、観察者や観察者以外のユーザー等のプロジェクターの使用者から、視距離を示すデータの入力および表示画像のサイズを示すデータを受付ける。視距離を示すデータや表示画像のサイズを示すデータは、例えば、実際の視距離や表示画像のサイズ(または投射距離)を示す数値である。本実施形態では、使用者が表示モードを選択して入力する形態で、実質的に、視距離を示すデータおよび投射距離を示すデータが入力された状態になるように、光路制御部8が構成されている。
FIG. 8 is a configuration diagram of the optical path control unit 8 in the second embodiment, and FIG. 9 is a table showing examples of viewing distances associated with the use environment.
As shown in FIG. 8, the optical path control unit 8 includes an input unit 81 and a storage unit 82 instead of the visual distance sensor 74 and the display image size acquisition unit 75 of the first embodiment. The input unit 81 receives data indicating the viewing distance and data indicating the size of the display image from a projector user such as an observer or a user other than the observer. The data indicating the viewing distance and the data indicating the size of the display image are numerical values indicating the actual viewing distance and the size (or projection distance) of the display image, for example. In the present embodiment, the optical path control unit 8 is configured so that the user selects and inputs the display mode and the data indicating the viewing distance and the data indicating the projection distance are substantially input. Has been.

一般にプロジェクターは、使用する用途や使用環境が想定されて設計されており、推奨される表示画像のサイズや視距離がカタログ等に記載されている。図9の表1に示すように、使用環境によりプロジェクターを使用するスペースの基準値が概ね定まり、スペースの基準値により視距離の基準値が概ね定まる。見やすい表示画像のサイズは、概ね視距離により定まることが知られており、視距離に応じた表示画像のサイズの基準値または投射距離の基準値が概ね定まる。   In general, a projector is designed with the intended use and usage environment, and a recommended display image size and viewing distance are described in a catalog or the like. As shown in Table 1 of FIG. 9, the reference value of the space where the projector is used is generally determined depending on the use environment, and the reference value of the viewing distance is approximately determined by the reference value of the space. It is known that the size of a display image that is easy to see is generally determined by the viewing distance, and the reference value of the display image size or the reference value of the projection distance according to the viewing distance is approximately determined.

記憶部82は、例えば不揮発メモリー等により構成され、記憶部82に視距離の基準値および表示画像のサイズの基準値が、表示モードと関連付けられて格納されている。記憶部82に記憶されている表示モードを示すデータは、例えば図示略の表示パネルに画像として表示され、使用者はプロジェクターの用途や使用環境に応じて表示モードを選択し、選択した表示モードを入力部81に入力する。演算部73は、使用者の入力結果を受けて、対象となる表示モードに関連付けられた視距離の基準値および表示画像のサイズの基準値を記憶部82から読み出す。そして、演算部73は、視距離の基準値および表示画像のサイズの基準値を、実際の視距離あるいは表示画像のサイズであるとして、第1実施形態と同様にして表示解像度を算出する。そして、演算部73は、算出された表示解像度に基づいて、高解像モードと通常モードの切替えを制御する。   The storage unit 82 is configured by, for example, a non-volatile memory, and the storage unit 82 stores a reference value for the viewing distance and a reference value for the size of the display image in association with the display mode. The data indicating the display mode stored in the storage unit 82 is displayed as an image on a display panel (not shown), for example, and the user selects the display mode according to the application and usage environment of the projector, and selects the selected display mode. Input to the input unit 81. The calculation unit 73 receives the input result of the user, and reads the reference value of the viewing distance and the reference value of the size of the display image associated with the target display mode from the storage unit 82. Then, the calculation unit 73 calculates the display resolution in the same manner as in the first embodiment, assuming that the viewing distance reference value and the display image size reference value are the actual viewing distance or the display image size. Then, the computing unit 73 controls switching between the high resolution mode and the normal mode based on the calculated display resolution.

第2実施形態のプロジェクターにあっては、第1実施形態と同様の理由により、低コストでありながら、偽色の発生を抑制しつつ解像感が得られる画像を表示可能になっている。また、視距離を測定するセンサーや表示画像のサイズを測定するセンサーを省くことが可能になり、シンプルな構成のプロジェクターにすることができる。   In the projector of the second embodiment, for the same reason as in the first embodiment, it is possible to display an image that provides a sense of resolution while suppressing the occurrence of false colors at a low cost. Further, it is possible to omit a sensor for measuring the viewing distance and a sensor for measuring the size of the display image, and a projector having a simple configuration can be obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、観察者が1人である例を用いて説明しているが、観察者が複数である場合に本発明を適用することもできる。例えば、複数の観察者の各々の視距離を検出し、最も視距離が短いすなわち画角1°あたりの画素数が最少である観察者を基準にして、高解像モードと通常モードの切替えを制御するようにしてもよい。また、複数の観察者の視距離の分布に基づいて公知の重み付け評価等を行うことにより、偽色を抑制する効果が複数の観察者で最適化されるように、高解像モードと通常モードの切替えを制御するようにしてもよい。また、プロジェクター1の用途等に応じて、複数の観察者の視点をいずれかの視点で代表させて高解像モードと通常モードの切替えを制御するようにしてもよい。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, although the above embodiment has been described using an example in which there is one observer, the present invention can also be applied when there are a plurality of observers. For example, the viewing distance of each of a plurality of observers is detected, and switching between the high-resolution mode and the normal mode is performed based on the observer who has the shortest viewing distance, that is, the smallest number of pixels per 1 ° field of view. You may make it control. In addition, by performing known weighting evaluations based on the distribution of viewing distances of multiple observers, the high-resolution mode and normal mode are optimized so that the effect of suppressing false colors is optimized by multiple observers. You may make it control switching of. Further, depending on the use of the projector 1 or the like, the viewpoints of a plurality of observers may be represented by any one of the viewpoints to control switching between the high resolution mode and the normal mode.

1・・・プロジェクター、2・・・照明系、3・・・色分離光学系、
4・・・光変調素子、4a・・・第1の光変調素子、4b・・・第2の光変調素子、
4c・・・第3の光変調素子、5・・・色合成光学系、6・・・投射光学系、
7、8・・・光路制御部、20・・・光軸、21・・・光源、
22・・・第1のレンズアレイ、23・・・第2のレンズアレイ、
24・・・偏光変換素子、25・・・重畳レンズ、
31、32・・・ダイクロイックミラー、33〜、35・・・ミラー、
36a〜36c・・・フィールドレンズ、37、38・・・リレーレンズ、
71・・・表示画像データ生成部、72・・・表示画像データ補正部、
73・・・演算部、74・・・視距離センサー、75・・・表示画像サイズ取得部、
76・・・移動部、77・・・光学素子、81・・・入力部、82・・・記憶部、
211・・・光源ランプ、212・・・放物面リフレクター、221・・・レンズ要素、
231・・・レンズ要素、241・・・偏光変換ユニット、B・・・表示画像、
B1・・・第1の色画像、B2・・・第2の色画像、B3・・・第3の色画像、
L・・・光、L1〜L3・・・色光、P・・・画素、P1〜P3・・・サブ画素、
S・・・表示画面、V・・・視点、d・・・表示画像のサイズ、d・・・視距離、
・・・投射距離
1 ... projector, 2 ... illumination system, 3 ... color separation optical system,
4 ... light modulation element, 4a ... first light modulation element, 4b ... second light modulation element,
4c ... third light modulation element, 5 ... color synthesis optical system, 6 ... projection optical system,
7, 8 ... optical path control unit, 20 ... optical axis, 21 ... light source,
22 ... 1st lens array, 23 ... 2nd lens array,
24... Polarization conversion element, 25.
31, 32 ... Dichroic mirror, 33-, 35 ... Mirror,
36a-36c ... Field lens, 37, 38 ... Relay lens,
71 ... Display image data generation unit, 72 ... Display image data correction unit,
73 ... Calculation unit, 74 ... Visual distance sensor, 75 ... Display image size acquisition unit,
76 ... moving part, 77 ... optical element, 81 ... input part, 82 ... storage part,
211 ... light source lamp, 212 ... parabolic reflector, 221 ... lens element,
231 ... Lens element, 241 ... Polarization conversion unit, B ... Display image,
B1 ... first color image, B2 ... second color image, B3 ... third color image,
L ... light, L1-L3 ... color light, P ... pixel, P1-P3 ... sub-pixel,
S ··· display screen, V ··· point of view, the size of the d 0 ··· display image, d 1 ··· viewing distance,
d 2 ... Projection distance

Claims (8)

配列された複数の画素により構成された画像を表示画面に表示可能であり、前記画像の画素が互いに波長が異なる色光に対応した複数のサブ画素により構成されている画像表示装置であって、
前記表示画面に表示された表示画像に対する観察者の画角1°の範囲で前記画素の配列方向に並ぶ画素数が20ピクセル未満であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の位置を略同じ位置に表示し、前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちの少なくとも1つのサブ画素を他のサブ画素と異なる位置に表示することを特徴とする画像表示装置。
An image display device capable of displaying an image composed of a plurality of arranged pixels on a display screen, wherein the pixels of the image are composed of a plurality of sub-pixels corresponding to colored lights having different wavelengths,
The plurality of pixels constituting each of the plurality of pixels when the number of pixels arranged in the arrangement direction of the pixels within a range of an angle of view of an observer with respect to a display image displayed on the display screen is less than 20 pixels. When the positions of the sub-pixels are displayed at substantially the same position and the number of pixels is 20 pixels or more, at least one sub-pixel of the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is set as another sub-pixel. An image display device characterized by displaying at a position different from a pixel.
前記複数のサブ画素の各々に対応する色光を射出する照明系と、
前記照明系から射出された複数の色光の各々を変調する光変調素子を含んだ複数の光変調素子と、
前記複数の光変調素子により変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された色光を前記表示画面に投射する投射光学系と、
前記観察者と前記表示画面との間の視距離、および前記表示画像のサイズに基づいて前記画素数が20ピクセル以上であるか否かの判定結果に基づいて、前記複数の光変調素子により変調された前記複数の色光の少なくとも1つの色光について、前記投射光学系から投射された後の光路を可変に制御する光路制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
An illumination system that emits colored light corresponding to each of the plurality of sub-pixels;
A plurality of light modulation elements including a light modulation element that modulates each of the plurality of color lights emitted from the illumination system;
A color synthesis optical system for synthesizing the color lights modulated by the plurality of light modulation elements;
A projection optical system that projects the color light synthesized by the color synthesis optical system onto the display screen;
Based on the viewing distance between the observer and the display screen and the determination result of whether or not the number of pixels is 20 pixels or more based on the size of the display image, modulation is performed by the plurality of light modulation elements. An optical path control unit that variably controls an optical path after being projected from the projection optical system for at least one color light of the plurality of colored lights,
The image display apparatus according to claim 1, further comprising:
前記光路制御部は、前記投射光学系の投射距離に基づいて前記表示画像のサイズを取得するサイズ取得部を有していることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 2, wherein the optical path control unit includes a size acquisition unit that acquires a size of the display image based on a projection distance of the projection optical system. 前記光路制御部は、前記少なくとも1つの色光により表示する画像のデータを該色光の光路の変化量に基づいて補正する表示画像データ補正部を備えている請求項2または請求項3に記載の画像表示装置。   4. The image according to claim 2, wherein the optical path control unit includes a display image data correction unit that corrects data of an image displayed by the at least one color light based on a change amount of an optical path of the color light. Display device. 前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素のうちで最も人間の視感度が高い色光に対応するサブ画素が、他のサブ画素とずれた位置に表示されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像表示装置。   When the number of pixels is 20 pixels or more, a sub-pixel corresponding to color light having the highest human visibility among the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is shifted from other sub-pixels. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is displayed at a different position. 前記画素数が20ピクセル以上であるときに、前記複数の画素の各々を構成する前記複数のサブ画素の少なくとも1つが、他の画素を構成するサブ画素間に配置されること特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像表示装置。   The at least one of the plurality of sub-pixels constituting each of the plurality of pixels is arranged between sub-pixels constituting another pixel when the number of pixels is 20 pixels or more. The image display apparatus as described in any one of Claims 1-5. 前記光路制御部は、前記視距離と前記表示画像のサイズを検出し、この検出結果に基づいて前記画素数を求めることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の画像表示装置。   The said optical path control part detects the said visual distance and the size of the said display image, and calculates | requires the said pixel number based on this detection result, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Image display device. 前記光路制御部は、使用者から入力された前記視距離を示すデータおよび前記表示画像のサイズを示すデータに基づいて、前記画素数を求めることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の画像表示装置。   The said optical path control part calculates | requires the said pixel number based on the data which show the said visual distance inputted from the user, and the data which show the size of the said display image, Any one of Claim 2-6 The image display device according to claim 1.
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