オリンパス　ニュースリリース： 72万画素相当の高画質、高音質の迫力サウンドを実現したシリーズの最高機種Eye-Trek「FMD-700」

2000年 5月24日

FMD-700テクニカルリリース

学技術とデジタル技術の融合
オプティカル・スーパー・レゾリューション（OSR）

---コンシューマー向け72万画素相当のFMDを実現---

背景
フェイス・マウント・ディスプレイ（FMD）/ ヘッド・マウント・ディスプレイ（HMD）は、小型の液晶パネル（LCD）の映像を光学的に拡大して、大型スクリーンに匹敵する大画面を生み出します。したがって、映像の"解像度"や"滑らかさ"はLCDの画素数に依存し、
画素数が多いほど、解像度が高くより滑らかな映像が得られます。
しかしながら、高画素のLCDは高価であり、従来、高解像のHMDは数十万円レベルの業務用途の製品しか存在しませんでした。あるいは、アイトレックと同様に大画面映像を楽しむ液晶プロジェクターも32万画素レベルで20万円近く、50型の液晶リアプロジェクションテレビでは150万画素クラスで60万円と、高精細な大画面映像を楽しむには、極めて高額な商品が必要でした。

オプティカル・スーパー・レゾリューション（Optical Super Resolution: OSR）は、映像の画素数を"光学的"に増やすことによって、高画質映像を実現する技術です。FMD-700は、OSRにより、18万画素のLCDを使いながら、「72万画素相当（18万画素×4）」「水平解像度500本以上」（図１a）という、業務用HMDに匹敵する高画質映像を実現しました。

図1a：解像度チャート(提供: 株式会社シバソク)による比較
OSR OFF 18万画素	OSR ON 72万画素相当

※上の画像をクリックすると拡大図が表示されます。

図1b：人物画像(提供: 画像電子学会SHIPP)による比較
OSR OFF 18万画素	OSR ON 72万画素相当

※上の画像をクリックすると拡大図が表示されます。

OSRの概要
LCDの表示面は、電圧をかけることによって光を透過する画素と、画素の周囲のブラックマトリックスで構成されています。OSRは、"偏光制御素子（液晶セル）"と"複屈折板"を組み合わせたOSR素子によって、ブラックマトリックス上に、画素から発光された光を「シフト」し、光学的に画素数を4倍にアップする技術です（図2・図3）。

図2：画素シフトによる４倍解像力		図3：画素シフト

勿論、光を単に「ずらす」だけでは、同じ点（画素）が4つになるだけで、ぼやけた映像になってしまいます。OSRは、シフトする１つ１つの画素の位置に対応した映像信号を、オリジナルの映像信号からサンプリングし、それをLCD上に表示します。したがって、シフトした１つ１つの画素は、その位置で本来表示すべき映像を正しく表示するので、映像はぼけることなく、画素数は実効的に４倍にアップします。
OSRは、このように、画素シフトという光学的制御と、映像信号のコントロールという電子的制御を、高速にしかも完全にシンクロナイズ（同期）させなければならず、極めて複雑かつ高速なデジタル処理が要求されます。
このように、OSRは光学技術とデジタル技術の高度な融合によって実現した技術と言えます。

	※偏光制御素子（液晶セル）	電圧のON/OFF制御によって液晶の分子の向きを変え、素子に入射する光の偏光方向を切り替える液晶素子。
	※ 複屈折板	入射した光の偏光方向（光の性質）によって、光の屈折方向が変わる光学材料（図4）。

図4：複屈折板

OSRの仕組み
OSR素子は、LCDとプリズムの間に位置しており（図5）、２枚の"偏光制御素子（液晶セル）"と３枚の"複屈折板"で構成されています（図6）。この素子は、2枚の液晶セルにかける電圧のON/OFFの組み合わせによって、光を4通りにシフトさせることが出来ます。
OSRのプロセスは次の通りです。元の映像信号を、シフトする画素の位置に合わせてサンプリングします。次にLCDを1/120秒単位で駆動し、それに同期して画素のシフト位置に合わせた映像を表示（画素を発光）します。更にOSR素子によって、1つの画素の光を4ヵ所に順次シフトします。つまり1つの画素の光を4/120秒（＝1/30秒：ビデオ信号のフレーム単位）で１サイクルさせています（図7）。こうして、18万画素のLCDから72万画素相当（18万画素×4）の映像を作り出します。

図5：OSR素子	図6：OSR素子構成

図7：OSR素子動作

【画素Aへのシフト　1/120秒目】

【画素Bへのシフト　2/120秒目】

【画素Cへのシフト　3/120秒目】

【画素Dへのシフト　4/120秒目】

技術要素
(1) 光学技術：OSR素子
LCDの光をシフトさせる量（距離）はOSR素子中の複屈折板の厚みによって定まりますが、画素の幅は10ミクロン（1ミクロン＝1/1000ミリ）、画素と画素の間は14ミクロンと微少なため、複屈折板の厚みは、10ミクロンという極めて高い精度が要求されます。
一方、複数の偏光制御素子（液晶セル）と複屈折板で構成されるOSR素子は、通常の設計で、通常の光学結晶を用いた場合、その厚みは数十mmにも達してしまいます。「小型軽量」を維持するには、この素子を「薄く」「軽く」することが至上命題でした。オリンパスは、高度な光学技術によりOSR素子の構成を最小化し、更に高複屈折結晶材料の採用とその加工技術の確立により、厚さわずか2.9mmのOSR素子を実現しました。

(2) デジタル技術：LCDの倍速駆動
パソコンの液晶ディスプレイで、カーソルを素早く動かすと途中で消えてしまう"サブマリン現象"として知られている現象があります。これは、LCDがCRTと比較して"応答速度"が遅いためです。つまり液晶に電圧をかけても、画素がすぐには応答（発光）しません。OSRは、チラツキを防ぐために、1/120秒という高速で画素をシフトさせていますが、通常のLCDの駆動速度では、このスピードに応答できず、映像ににじみが生じます。FMD-700は、液晶や各画素の駆動状況をリアルタイムにモニターしながら、最適な電圧を最適なタイミングでかけることにより、LCDの倍速駆動を実現しました。

(3) デジタル技術：ビデオASIC
元の映像信号をサンプリングしつつ、LCDの状況をリアルタイムでモニターしながら倍速駆動し、同時にLCDの駆動状態と連動してOSR素子を制御する、という高度な制御機能を実現する為に、専用のビデオASICを開発しました（図8）。

図8：専用ビデオASICの動作ダイアグラム

オリンパス光学工業株式会社は、2003年10月1日をもってオリンパス株式会社と社名変更いたしました。

本リリースに掲載されている内容は、報道関係者向けに発表した情報です。
掲載内容は、発表日現在の情報であり、ご覧になっている時点で、予告なく情報が変更（生産・販売の終了、仕様、価格の変更等）されている場合があります。
掲載されている社名、製品名、技術名は各社の商標または登録商標です。

本文の終わりです