JP2005208413A - 画像処理装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で且つ低コスト化が可能な画像処理装置及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】 原画像データＤを処理して１フレーム(１画面)分の出力画像データＳＦＤｎを生成する画像処理手段を備えた画像処理装置において、１フレームを４つのサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に線形補間法による解像度変換処理を行なう場合、前記１フレームの出力画像を複数のサブフレームに分割し、１サブフレーム期間ごとに原画像データDを処理して４つのサブフレーム出力画像データSFD1〜SFD4を順次生成する。こうすることで画像処理手段の構成が削減されるとともに画像処理後に出力画像データを記憶するためのメモリーが不要となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原画像データを解像度変換などの処理をして表示画像データを生成する画像処理装置、及び該画像処理装置を利用した画像表示装置に関する。

近年、コンピュータの処理能力の飛躍的増大により表示画像の益々の高解像度化が進んでおり、それに伴ってプロジェクターなどの画像表示装置においても高解像度化の要求が高まってきている。しかしながら、例えばプロジェクターなどにおいては画像を表示する空間光変調素子の解像度がその要求に追いついておらず、高解像度化を実現するための様々な技術が提案されている。その一例として光路シフト手段(「シフト」は「偏向」と同義語、以後同様)を有するプロジェクターが特許文献１に開示されている。

＜特許文献１＞
構成を図１８に示す。図において、空間光変調素子としての表示用液晶パネルからの投射光路中に偏光方向制御用パネルと水晶板からなる光路シフト手段としての光路変調素子を設け、偏光方向制御用パネルを動作させることで水晶板に入射する光の偏光方向を変える。水晶板はその結晶軸が投射光の光軸に対して傾斜して配置されており、その傾斜方向に振動する偏光に対しては光路がシフトし、直交する偏光に対してはシフトを生じない。

１フレーム画像を２つあるいは４つのフィールド(サブフレームと同義語、以後同様)で構成し、フィールド毎に液晶パネル上で時分割表示するとともに該表示に同期して偏光方向制御用パネルを動作させ、光路を画素の１ピッチ以下でシフトさせることで液晶パネルの解像度よりも高い解像度の画像表示を行わせるものである。

また一方で、小型で低コストを目的とした方式として、一つの空間光変調素子で赤(R)、緑(G)および青(B)の３色を順次表示することでカラー画像を表示する、いわゆるフィールドシーケンシャル方式のプロジェクターが広く実用化されている。その一例が特許文献２に開示されている。

＜特許文献２＞
構成を図１９に示す。図において、A/D変換回路は入力されたアナログRGB画像信号をデジタルRGB信号に変換する。ドットクロック発生PLL回路は画像信号とともに入力される水平同期信号HSYNCを基準としてドットクロックを生成する。画像処理回路はデジタルRGB信号を解像度変換処理する。γ補正回路は解像度変換処理後の画像データを表示パネルに合った色に補正して出力する。パネル駆動回路は表示パネルを駆動するためのものであり、カラースイッチ駆動回路はマイコンからの指令によりカラースイッチを駆動するためのものである。

一方、偏光板は光源からのP波を除去してS波のみとする。カラースイッチは表示したい波長域の偏光だけを回転してP波とし、それ以外の波長域の光はS波のまま透過させる。そうすることによってPBSによりS波の偏光は反射し、P波の偏光だけ透過して表示パネルに到達する。表示パネルに到達した偏光は画像データによりS波に変調されてPBSに戻り、９０°曲げられて最終的にスクリーンに投射される。カラースイッチによって表示したい波長域を順次切り換えるとともに、表示パネルの画像も同期して切り換えることによりカラー画像表示が得られる。

＜特許文献３＞
また特許文献３は上記従来文献１と同様、光路シフト手段を有するプロジェクターにおいて、画像１フレームを複数のサブフレームに分解し、各サブフィールドを順次切替えて表示する際、入力された１フレームの画像データを信号処理回路によって処理したのちに各サブフレーム画像に分解し、光路シフトに同期してサブフレーム毎に表示を行うようにしたものである。
特許第２９３９８２６号公報 特開２００１−３４３９４９号公報 特開２００３−３０２９５２号公報

しかしながら前述の従来技術においては、入力画像１フレーム分をまとめて画像処理した後にサブフレームに分解するようにしているので、例えばサブフレームごとに順次切り替えて画像を時分割表示する画像表示装置に適用される場合など出力画像データをサブフレームごとに順次生成して出力すればよい場合でも、1)各サブフレームごとに画像処理手段が必要になる、2)画像処理によって生成された出力画像データを１フレーム分記憶するための大容量のメモリーが必要になるなど、装置が大型化するとともに高コストになるという問題がある。

尚、特許文献１においては画像処理についての開示はなされていないが、実施例として出力画像データをサブフレームごとに保持する１フレーム分のメモリーを出力段に備えた構成が示されており、仮にこれに画像処理手段を設けるとすれば前記メモリーの前段に設けるしかなく、前記特許文献３と同等の構成になる。

本発明は前述のごとき従来技術の欠点を解消し、小型で且つ低コスト化が可能な画像処理装置及び画像表示装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、原画像データを処理して１フレーム(１画面)分の出力画像データを生成する画像処理手段を備えた画像処理装置において、前記１フレームの出力画像を複数のサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に前記出力画像データを生成することである。

前記表示画像データの１フレーム(１画面)分を複数のサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に表示画像データを生成するようにしたので、画像処理手段の構成が削減されるとともに画像処理後に出力画像データを記憶するためのメモリーが不要となり、画像処理装置の小型低コスト化が図られる。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴の画像処理装置において、前記１フレームの出力画像の前記複数のサブフレームへの分割数は３以上であり、前記画像処理手段にて生成された前記出力画像データをそれぞれ１サブフレーム分記憶可能な２つの出力メモリと、当該出力メモリの制御手段を備え、前記出力メモリの一方から１サブフレーム分の表示画像データを読み出している期間中に他方の出力メモリに次の１サブフレーム分の前記出力画像データを書き込むように制御することである。

第１の特徴においては、例えばサブフレームごとに順次切り替えて画像を時分割表示する画像表示装置に適用される場合など出力画像データをサブフレームごとに順次生成して出力すればよい場合でも、画像データの出力タイミングを調整するために画像データを一時的に記憶するメモリーが必要な場合がある。
第２の特徴によれば、第１の特徴において、例えば画像データの出力タイミングを調整するために画像データを一時的に記憶するメモリーが必要な場合などにおいても該メモリー容量を大幅に低減することが可能となり、小型低コスト化が図られる。

本発明の第３の特徴は、第１の特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段にて生成された前記出力画像データを書き込むと同時に、既に書き込まれた画像データを読み出し可能なデュアルポートメモリを備え、当該デュアルポートメモリの記憶容量が前記出力画像データ１フレーム分以下であることである。

第３の特徴によれば、第１の特徴において、例えば画像データの出力タイミングを調整するために画像データを一時的に記憶するメモリーが必要な場合などにおいても該メモリー容量を大幅に低減することが可能となり、小型低コスト化が図られる。

本発明の第４の特徴は、第１〜３の特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段は前記原画像を拡大または縮小する解像度変換処理手段を有することである。

第４の特徴によれば、第１〜３の特徴において解像度変換処理手段を設けたので、様々な解像度の画像が入力されても同一の解像度で且つ高品質に表示することが実現される。

本発明の第５の特徴は、第１〜４のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記原画像データを記憶するフレームメモリを有し、前記原画像データは該フレームメモリから少なくとも前記処理に必要なデータを順次読み出されて前記画像処理手段に入力されることである。

第５の特徴によれば、第１〜４の特徴においてフレームメモリを設けて原画像データの書き込みと読み出しを制御するようにしたので、原画像データの前記画像処理手段への入力が容易に実現される。

本発明の第６の特徴は、第１〜５のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段は入力される前記原画像データの一部または全部を保持する原画像データ保持手段を有することである。

例えば第１〜５の特徴においては、原画像データが水平方向１ラインごとに順次入力される。このような場合に線形補間やコンボリューション補間などの補間方法を適用して解像度変換処理を行なうためには、少なくとも垂直方向に複数ライン分の原画像データが処理に必要となるから、その分を保持する手段が必要になる。
第６の特徴によれば、第１〜５の特徴において前記画像処理手段は、入力される前記原画像データの一部または全部を保持する原画像データ保持部を設けたので、原画像データが処理に必要な分だけ一度に入力されない場合についても画像処理を行なうことが可能となり、データ転送の負荷が軽減され、設計の簡素化が図られる。

本発明の第７の特徴は、第１〜６のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記出力画像の各画素を前記原画像の座標上に逆写像して前記各出力画素の前記原画像上での座標データを生成する座標データ生成手段を有し、前記画像処理手段は該座標データに基いて前記原画像データを演算処理して前記出力画像データを生成することである。

一般に原画像データとしては様々な解像度のものがあり、画像表示装置はそれらに適時対応するための手段を有する。
第７の特徴によれば、第１〜６の特徴において座標データ生成手段を設けたので、どのような解像度の原画像入力に対しても高品位の画像処理が実現される。

本発明の第８の特徴は、第７の特徴の画像処理装置において、前記原画像のサイズを検出する原画像サイズ検出手段を有し、前記座標データ生成手段は、該原画像サイズ検出手段において検出された前記原画像サイズに基き前記座標データを生成することである。

一般に原画像データとしては様々な解像度のものがあり、画像表示装置はそれらに適時対応するための手段を有する。
第８の特徴によれば、第１〜６の特徴において座標データ生成手段を設けたので、どのような解像度の原画像入力に対しても高品位の画像処理が実現される。

本発明の第９の特徴は、第７または８のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記座標データは、前記出力画像の各画素について、前記原画像の座標上において隣接する複数の原画像画素のアドレス情報を含み、前記画像処理手段は該アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段の対応する画像データを選択して処理することである。

第９の特徴によれば、第６〜８の特徴において座標データは原画像画素のアドレス情報を含み、該アドレス情報に基き原画像データを選択するようにしたので、容易な構成で画像処理装置が実現される。

本発明の第１０の特徴は、第９の特徴の画像処理装置において、前記座標データはさらに、前記出力画像の各画素について、前記原画像の座標上において隣接する複数の原画像画素と当該出力画素との相対位置情報を含み、前記画像処理手段は、前記アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段より選択された原画像データを前記相対位置情報に基き演算処理することである。

第１０の特徴によれば、第６〜９の特徴において座標データは隣接する複数の原画像画素と当該表示画素との相対位置情報を含み、該相対位置情報基き画像処理するようにしたので、容易な構成で画像処理装置が実現される。

本発明の第１１の特徴は、第７〜１０のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段は前記座標データを記憶する座標データ記憶手段を有し、前記画像処理手段は該座標データ記憶手段より前記座標データを読み出して前記原画像データを処理することである。

一般的に前記座標データ生成手段としては、例えば１チップマイクロコンピュータのような汎用の演算処理デバイスが用いられ、これらは通常前述の画像処理だけでなく様々な制御も同時に行なっている。従ってこのような演算処理デバイスに様々な制御を行なわせるためには不要な負荷を与えないようにする必要がある。
第１１の特徴によれば、第７〜１０の特徴において前記座標データを記憶する座標データ記憶部を前記画像処理部に設け、該座標データ記憶部からデータを読み出すことにより画像処理を行なうようにしたので、前記座標データ生成手段として１チップマイクロコンピュータのような汎用の演算処理デバイスを用いて様々な制御も同時に行なうような場合においても、画像処理の負荷が軽減されてよりいっそう多機能で信頼性の高い動作性能の画像処理装置が実現される。

本発明の第１２の特徴は、第９〜１１のいずれかの特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段は、前記アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段から対応する複数の原画像データを同時に選択して処理することである。

第１２の特徴によれば、第９〜１１の特徴において前記画像処理部は、前記座標データのアドレス情報に基き対応する原画像データを同時に選択して処理するようにしたので、よりいっそうの高速度処理が可能な画像処理装置が実現される。

本発明の第１３の特徴は、第１２の特徴の画像処理装置において、前記画像処理手段は、前記原画像データ保持手段のラインバッファと、前記アドレス情報により対応する原画像データを、前記ラインバッファから同時に出力する選択手段を有することである。

第１３の特徴によれば、第９〜１１の特徴において前記画像処理部は、前記座標データのアドレス情報に基き対応する原画像データを同時に選択して処理するようにしたので、よりいっそうの高速度処理が可能な画像処理装置が実現される。

本発明の第１４の特徴は、第１〜１３のいずれかの特徴に記載の画像処理装置を用いた画像表示装置であって、前記画像処理手段において生成された複数のサブフレーム出力画像を表示画面上に時分割表示することで１フレーム分の表示画像を得ることである。

第１４の特徴によれば、画像表示装置において第１〜１１の特徴に記載の画像処理装置を用いることにより、小型で低コストの画像表示装置が実現される。

本発明の第１５の特徴は、第１４の特徴の画像表示装置において、画像データに基いて光を制御可能な複数の画素が二次元的に配列した空間光変調素子と、該空間光変調素子を照明する光源および照明装置と、前記空間光変調素子に表示した画像パターンを投射表示するための光学装置と、第１〜１３のいずれかの特徴に記載の画像処理装置と、該画像処理装置において生成された複数のサブフレーム出力画像を時分割表示する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光路偏向手段を有し、サブフレーム毎に光路の偏向状態を制御して表示位置をずらすことで、画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示することである。

第１５の特徴によれば、光路偏向手段を用いて画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示する画像表示装置において第１〜１１の特徴に記載の画像処理装置を用いることにより、高解像度の動画を高品質で表示可能な画像表示装置が小型で且つ低コストに実現される。

本発明の第１６の特徴は、第１４の特徴の画像表示装置において、画像データに基いて光を制御可能な複数の画素が二次元的に配列した空間光変調素子と、光源からの光を所定の波長ごとの色に分離し該分離された色の照明光を順次前記空間光変調素子に入射する色分離素子と、前項１〜１３のいずれかの特徴に記載の画像処理装置と、該画像処理装置において生成された複数のサブフレーム出力画像を前記空間光変調素子時分割表示する表示駆動手段と、前記時分割表示された画像パターンを投射表示するための光学装置とを備え、前記空間光変調素子への入射光をその色に対応したサブフレーム出力画像光に変調して出射することにより、複数色を順次表示してカラー画像を表示させることである。

第１６の特徴によれば、色分離素子と一つの画像表示素子を用い、色ごとに分割されたサブフレーム画像を順次表示することでカラー画像を表示する画像表示装置において、第１〜１１の特徴に記載の画像処理装置を用いることにより、よりいっそう小型で低コストのカラー画像表示装置が実現される。

画像処理に係る構成が削減されるとともに、画像処理後に出力画像データを記憶するためのメモリーが不要となり、小型で且つ低コスト化が可能になる。

原画像データを処理して１フレーム(１画面)分の出力画像データを生成する画像処理手段を備えた画像処理装置において、前記１フレームの出力画像を複数のサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に前記出力画像データを生成する。
こうすることで画像処理手段の構成が削減されるとともに画像処理後に出力画像データを記憶するためのメモリーが不要となり、画像処理装置の小型低コスト化が図られる。

図１〜図４は、本発明に基く画像処理装置の１実施例を概略的に示したものである。
本実施例では１フレームを４つのサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に線形補間法による解像度変換処理を行なう場合について示している。

まず図１は、画像処理装置の構成例を概略的に示したものである。Diは１フレーム分の原画像データ入力である。また信号HDおよびVDはそれぞれ、入力画像信号に対応する水平および垂直の同期信号入力である。

ビデオアンプはDiを適当なレベルに増幅する(出力Ai)。同期クロック再生回路は、水平同期信号HDから入力画像信号に同期したクロックWCKを再生出力する。画像データDiの増幅出力AiはA/D変換回路に入力され、同期クロックWCKに基きデジタルの原画像データDDiに変換される。

原画像サイズ検出手段は、原画像データについて１フレーム期間内の水平同期信号パルス数をカウントすることにより走査線数を検知し、同期クロックWCKから１水平期間内の有効画素数を検知することで、入力される原画像のサイズを検出する。

書き込み制御回路は、原画像サイズ検出信号SIZEから画像データDDiのフレームメモリへの書き込み制御信号WAを生成出力する。ここでWAには書き込みアドレスが含まれ、さらに書き込みアドレスは、主走査方向にあたる水平方向アドレス部と副走査方向にあたる垂直方向アドレス部から成る。

フレームメモリは、画像データDDiを制御信号WAに従い、同期クロックWCKに同期して順次書き込む。尚フレームメモリとしては、後述する読み出しアドレスRAによって書き込みとは非同期に読み出しが可能なデュアルポート機能を持つメモリが好適である。

座標データ生成手段は、原画像サイズ検出信号SIZEに基き内部に原画像の座標系を作成し、出力画像の各画素を前記原画像の座標上に逆写像して各表示画素の原画像上での座標データCを生成する。Cは後述する画像処理手段にて生成されるサブフレーム出力画像データに対応して順次出力される。座標データ生成手段としては例えば１チップマイクロコンピュータなどを用いることができる。

座標データCの一例を図５に示す。データはコマンドビット、相対位置情報及びアドレス情報からなる。コマンドビットは画像処理手段における処理動作を制御するものであり、これが"１"のときに後述する画像処理手段は原画像データDの解像度変換処理を実行して出力画像データを生成する。アドレス情報は対応する出力画素に隣接する原画像画素のうち、所定の画素の水平方向アドレスデータであり、相対位置情報は前記隣接する原画像画素と表示画素との位置関係を示す。

図６は出力画素に隣接する原画像画素の座標上の位置関係を模式的に示したものであり、Sxyが出力画素でS11〜S22が隣接する原画像画素である。図中x1、y1は図５に示す相対位置情報である。また図５おけるアドレス情報は本図のS11及びS21の水平方向アドレスデータである。

読み出し制御回路は、座標データ生成手段からの制御信号REが"１"のとき、先の原画像サイズ検出信号SIZEに基き原画像データの読み出しアドレスRAを生成する。

フレームメモリは、先の読み出しアドレスに応じて画像データDを読み出して画像処理手段に出力する。

画像処理手段は、座標データCに基き原画像データDを解像度変換処理して出力画像データSFDnを出力する。図２はその様子をタイミングチャートで簡単に示したものである。

図において、T1及びT2はそれぞれ１フレーム期間及び１サブフレーム期間を表わしており、画像処理手段は1サブフレーム期間ごとに原画像データDを処理して４つのサブフレーム出力画像データSFD1〜SFD4を順次生成する。ここで原画像データDは各サブフレーム期間において、それぞれ対応する出力画像データの生成に必要なデータのみ読み出すようにしてもよいし、全部の原画像データを読み出すようにしてもよい。

画像処理手段は、１つの出力画素データを生成すると信号PCを"１"にする。座標データ生成手段は、信号PCの値に基き座標データCの出力を制御するとともに読み出しアドレス制御回路を制御する。

１つのサブフレーム画像としては、例えば図３に示すように水平方向に３画素置きに１フレームを分解した画像であってもよいし、図４に示すように水平及び垂直方向に１画素置きに１フレームを分解した画像であってもよい。またこれに限るものでもない。さらにサブフレーム数も４に限るものではない。

なおカラー画像を処理する場合は、例えば図１に示す構成を３つ備え、RGBの３原色画像データをそれぞれの画像処理装置に入力して同時に処理するようにすればよい。

図７は画像処理手段の構成例を概略的に示したものである。
フレームメモリから読み出された原画像データDはシフトレジスタに順次書き込まれる。読み出し制御回路は１ライン分の画素データを出力すると信号Hを"１"にする。ラインバッファ２および１は信号Hが"１"になるとそれぞれシフトレジスタおよびラインバッファ２のデータを取り込み出力する。

選択手段は、ラインバッファ１および２からの２ライン分の原画像データを入力し、座標データCのアドレス情報に基き対応する４つの画素データを選択して同時に出力する。

解像度変換処理部は座標データCのコマンドビットが"１"のとき、選択手段からの出力画像データS11〜S22と相対位置情報x1及びy1について以下の演算を行ない、表示画素データSFDn(＝Sxy)を出力する。
Sxy＝S11・(1-x1)・(1-y1)＋S12・x1・(1-y1)＋S21・(1-x1)・y1＋S22・x1・y1

図８は、図７における選択手段の構成例を概略的に示したものである。本図において選択手段は４つのマルチプレクサMUX1〜MUX4で構成されている。

MUX1とMUX2はラインバッファ１に書き込まれている先行ラインの画素データを入力し、MUX3とMUX4はラインバッファ２に書き込まれている後続ラインの画素データを入力する。

MUX1とMUX2及びMUX3とMUX4はそれぞれ、同一の入力端子について水平方向に1画素シフトした画像データが入力されている。したがって信号Cによって同一の入力端子データを選択することにより図６に示した４つの隣接画素を同時に出力することができる。

図９及び図１０は、本発明に基く画像処理装置の別の実施例を概略的に示したものである。
本実施例では３原色RGBの各色１フレーム分を１サブフレームとして処理する場合について示している。

まず図９は、本実施例における画像処理装置の１構成例を概略的に示したものである。図９と図１との違いは、以下のとおりである。

[1]Ri、Gi及びBiはそれぞれ３原色RGBの１フレーム分の原画像データ入力である。
[2]ビデオアンプはRi、Gi及びBiを適当なレベルに増幅する(出力ARi、AGi及びABi)。
[3]ARi、AGi及びABiはそれぞれ、A/D変換回路に入力されてデジタルの原画像データDRi、DGi及びDBiに変換される。
[4]フレームメモリは、それぞれARi、AGi及びABiに対応する３つのバンクを備えており、共通の制御信号WA及び同期クロックWCKに従ってARi、AGi及びABiをそれぞれ対応するバンクに書き込む。
[5]読み出し制御回路は、座標データ生成手段からの制御信号REが"１"のとき、先の原画像サイズ検出信号SIZEに基き原画像データの読み出しアドレスRAを生成するとともに、ある色の原画像データ１フレーム分の読み出しを終了するとバンク選択信号BSを制御して次に読み出すべき色を切り替える。

したがって図９に示す画像処理装置は、図１０のタイミングチャートに示すように、１フレーム期間T1を３つのサブフレーム期間T2に分割し、１サブフレーム期間ごとに各色単位で原画像データDを処理して、出力画像データSFDnとしてRo、Go及びBoを順次生成する。ここでRo、Go及びBoは言うまでもなくそれぞれ３原色RGBの１フレーム分の出力画像データである。

図１は、本発明に基く画像処理装置の別の構成例を概略的に示したものである。なお本図においては、図１と同一の構成部分についてはフレームメモリを除いて図示を省略している。図１１と図１との違いは、以下のとおりである。

[1]画像処理手段が制御信号REを読み出しアドレス制御回路に対して出力する。
[2]画像処理手段はまた、読み出しアドレスRAを入力する。
[3]座標データのアドレス情報は、図５の画素S21の水平方向及び垂直方向アドレスデータである(図示せず)。

座標データ生成手段は、原画像サイズ検出信号SIZEが変わったときにそれに応じて座標データCを新規に生成し、コマンドビットを"１"にして画像処理手段に出力する。このとき座標データCは、処理されるサブフレームの順番に対応した順序で出力されると好適である。そしてすべての出力画素について座標データを出力後は、再び原画像サイズ検出信号SIZEが変わるまでは座標データ生成出力の動作は行なわない。

画像処理手段は座標データ記憶部を有し、順次入力される座標データCを記憶する。そして記憶された座標データを順次読み出して解像度変換処理を行なう。

図１２は、図１１における画像処理手段の構成例を概略的に示したものである。

書込／読出制御部は座標データ入力Cのコマンドビットが"１"のとき制御信号W/Rを書き込みモードにしてデータを座標データ記憶部に書き込む。ここで信号W/Rは、書き込み制御信号及び書き込みアドレスを含む。そして全てのデータの書き込みが終了すると制御信号W/Rを読み出しモードに切り替えて、先頭の表示画素に対応するデータから読み出しを開始する。ここで信号W/Rは読み出しアドレスを含む。

書込／読出制御部はまた、出力画素データが生成出力されて信号PCが"１"になるごとに次の座標データを順次読み出す。

比較部は前述の信号Hが"１"になるとその時点でのフレームメモリからの画像読み出しアドレスRAと座標データ記憶部からのデータ中のアドレス情報の垂直方向アドレスを比較し、不一致の場合はラインバッファ１に書き込まれている画像データに対する処理が終了していないとして制御信号REを"０"にしてフレームメモリからの画像データの読み出しを停止する。一致の場合は信号ENを"１"にして、ラインバッファ１及び２の内容を更新する。

図１３は、本発明に基く画像処理装置の別の構成例を概略的に示したものである。本図は、図１１の構成例に出力バッファメモリ１及び２と出力バッファ制御回路が付加されたものとして示されている。

出力バッファ制御回路は、それぞれ１サブフレーム分の画像データを記憶可能な出力バッファメモリ１、２のいずれか一方を出力画像データSFDnの書き込みまたは読み出しモードに設定する信号OEを生成する。例えばOEが"１"の時に出力バッファ１が書き込みモードで出力バッファ２が読み出しモード、OEが"０"の時にはその反対とする。もちろんその逆でもよい。

出力バッファ制御回路はまた、画像処理手段からの信号PCをカウントすることにより出力バッファメモリ１または２への書き込みアドレス及び書き込みクロックWCK2を生成する一方で、他方の出力バッファメモリ１または２からの読み出しアドレス及び同期信号STBを生成する。OA1及びOA2はそれぞれ出力バッファメモリ１及び２に供給されるアドレスデータである。即ち、OEが"１"の時にはOA1は出力バッファメモリ１への書き込みアドレスでOA2は出力バッファメモリ２からの読み出しアドレスとなり、OEが"０"の時にはOA1は出力バッファメモリ１からの読み出しアドレスでOA2は出力バッファメモリ２への書き込みアドレスとなる。

ここでSTBは、本画像処理装置から出力される画像データを入力する後段の装置(図示省略)の要求に合わせたタイミングで生成され、必ずしもWCK2と同期している必要はない。
OEが"１"の時、出力バッファメモリ１は出力Do1をハイ・インピーダンスにすると共に画像処理手段から入力される出力画像データSFDnをアドレスデータOA1に基きWCK2に同期して順次書き込む。一方出力バッファメモリ２はアドレスデータOA2に基き出力画像データを順次読み出す(出力Do)。

OEが"０"の時は反対に、出力バッファメモリ２は出力Do2をハイ・インピーダンスにすると共に画像処理手段から入力される出力画像データSFDnをアドレスデータOA2に基きWCK2に同期して順次書き込み、出力バッファメモリ１はアドレスデータOA1に基き出力画像データを順次読み出す(出力Do)。

図１４は、本発明に基く画像処理装置の別の構成例を概略的に示したものである。本図は、図１１の構成例に１サブフレーム分の画像データを記憶可能なFIFOとその出力FIFO制御回路が付加されたものとして示されている。

出力FIFO制御回路は、画像処理手段からの信号PCに基きFIFOへの画像データSFDnの書き込みクロックWCK2を生成する一方で、FIFOからの読み出しクロックSTBを生成する。ここでSTBは、本画像処理装置から出力される画像データを入力する後段の装置(図示省略)の要求に合わせたタイミングで生成され、必ずしもWCK2と同期している必要はないことは実施例４の場合と同様である。

図１５は、本発明に基く画像表示装置の構成例として液晶表示パネルを空間光変調素子として用いたプロジェクターの構成例を概略的に示したものである。

図において、インテグレータ光学系は例えばフライアイレンズアレイで構成されており、光源からの光を均一化する。コンデンサレンズは照明光を空間光変調素子に集光、照明するためのものである。ここで空間光変調素子は反射型液晶パネルとしている。

表示制御手段は図１、図１１、図１３または図１４に示す画像処理装置を備え、複数のサブフレームごとに表示画像データを順次出力する。空間光変調素子は表示制御手段からの表示画像データに基き各画素に入射される照明光を変調する。空間光変調素子で空間光変調された照明光は画像光として光路シフト手段に入射し、画像光が画素の配列方向に設定されたシフト量だけシフトされる。光路シフトは電圧印加手段によって制御される。なお偏光ビームスプリッターは、照明光と画像光を分離するためのである。

光路シフト手段からの出射光は投射レンズで拡大されスクリーンに投射される。

光路シフト量は画素ピッチの整数分の１であることが好ましい。画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行う場合は画素ピッチの１／２にし、４倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの１／４にすることが好ましい。いずれの場合も、シフトレベル数に応じて画像フレームを時間的に分割した複数のサブフレームで構成し、各サブフレームごとに光路偏向素子を作用させ、光路偏向素子の作用状態に応じた表示位置に対応する画像情報を画像表示素子に表示させることで、見かけ上高精細な画像を表示することが出来る。

なお、本例では反射型の液晶パネルを用いた構成を例に説明したが、透過型の液晶パネルを用いた構成例も可能である。

図１６は、本発明に基く別の画像表示装置の構成例を概略的に示したものである。

光源より出射した照明光は、集光レンズによって絞られ、その焦点位置付近に配置された回転色分離円盤に入射される。

回転色分離円盤は図１７に示すように、所定の波長域ごとに３分割した赤色透過領域R、緑色透過領域G及び青色透過領域Bに分かれており、照射光を所定の波長域を持つ光束に色分離する。各々の領域は多層の誘電体薄膜などよりなるフィルターで構成されている。

この回転色分離円盤は、モータの回転軸を中心に回転され、後述する表示画像データ出力に同期して照明光を入射位置の波長域に対応する色だけを透過して空間光変調素子に入射させる。ここでも空間光変調素子は反射型液晶パネルとしている。

表示制御手段は図９に示す画像処理装置を備え、RGB各色ごとに表示画像データを順次出力する。空間光変調素子は表示制御手段からの表示画像データに基き各画素に入射される照明光を変調する。空間光変調素子で空間光変調された照明光は画像光として出射され、投射レンズでスクリーン面上に拡大投射される。なお偏光ビームスプリッターは、照明光と画像光を分離するためのである。

なお、本例においても反射型の液晶パネルを用いた構成を例に説明したが、透過型の液晶パネルを用いた構成例も可能であることは言うまでも無い。

上述した実施の形態は、好適なものの一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形することが可能である。

実施例１の画像処理装置の構成例である。 実施例１において、画像処理手段が出力画像データSFDnを出力する際のタイミングチャートである。 サブフレーム画像の一例である。 サブフレーム画像の一例である。 座標データＣの一例である。 出力画素に隣接する原画像画素の座標上の位置関係を模式的に示した図である。 実施例１において、画像処理手段の構成例を概略的に示した図である。 実施例１において、選択手段の構成例を概略的に示した図である。 実施例２の画像処理装置の構成例である。 実施例２において、画像処理手段が出力画像データSFDnを出力する際のタイミングチャートである。 実施例３の画像処理装置の構成例である。 実施例３において、画像処理手段の構成例を概略的に示した図である。 実施例４の画像処理装置の構成例である。 実施例５の画像処理装置の構成例である。 実施例６の画像表示装置の構成例である。 実施例７の画像表示装置の構成例である。 回転色分離円盤である。 特許文献１に係るプロジェクターの構成図である。 特許文献２に係るプロジェクターの構成図である。

Claims (16)

1. 原画像データを処理して１フレーム(１画面)分の出力画像データを生成する画像処理手段を備えた画像処理装置において、前記１フレームの出力画像を複数のサブフレームに分割し、各サブフレームの単位で時分割に前記出力画像データを生成することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記１フレームの出力画像の前記複数のサブフレームへの分割数は３以上であり、前記画像処理手段にて生成された前記出力画像データをそれぞれ１サブフレーム分記憶可能な２つの出力メモリと、当該出力メモリの制御手段を備え、前記出力メモリの一方から１サブフレーム分の表示画像データを読み出している期間中に他方の出力メモリに次の１サブフレーム分の前記出力画像データを書き込むように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記画像処理手段にて生成された前記出力画像データを書き込むと同時に、既に書き込まれた画像データを読み出し可能なデュアルポートメモリを備え、当該デュアルポートメモリの記憶容量が前記出力画像データ１フレーム分以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記画像処理手段は前記原画像を拡大または縮小する解像度変換処理手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記原画像データを記憶するフレームメモリを有し、前記原画像データは該フレームメモリから少なくとも前記処理に必要なデータを順次読み出されて前記画像処理手段に入力されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記画像処理手段は入力される前記原画像データの一部または全部を保持する原画像データ保持手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記出力画像の各画素を前記原画像の座標上に逆写像して前記各出力画素の前記原画像上での座標データを生成する座標データ生成手段を有し、前記画像処理手段は該座標データに基いて前記原画像データを演算処理して前記出力画像データを生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記原画像のサイズを検出する原画像サイズ検出手段を有し、前記座標データ生成手段は、該原画像サイズ検出手段において検出された前記原画像サイズに基き前記座標データを生成することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記座標データは、前記出力画像の各画素について、前記原画像の座標上において隣接する複数の原画像画素のアドレス情報を含み、前記画像処理手段は該アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段の対応する画像データを選択して処理することを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記座標データはさらに、前記出力画像の各画素について、前記原画像の座標上において隣接する複数の原画像画素と当該出力画素との相対位置情報を含み、前記画像処理手段は、前記アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段より選択された原画像データを前記相対位置情報に基き演算処理することを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記画像処理手段は前記座標データを記憶する座標データ記憶手段を有し、前記画像処理手段は該座標データ記憶手段より前記座標データを読み出して前記原画像データを処理することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記画像処理手段は、前記アドレス情報に基き前記原画像データ保持手段から対応する複数の原画像データを同時に選択して処理することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記画像処理手段は、前記原画像データ保持手段のラインバッファと、前記アドレス情報により対応する原画像データを、前記ラインバッファから同時に出力する選択手段を有することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像処理装置を用い、前記画像処理手段において生成された複数のサブフレーム出力画像を表示画面上に時分割表示することで１フレーム分の表示画像を得ることを特徴とする画像表示装置。
15. 画像データに基いて光を制御可能な複数の画素が二次元的に配列した空間光変調素子と、該空間光変調素子を照明する光源および照明装置と、前記空間光変調素子に表示した画像パターンを投射表示するための光学装置と、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、該画像処理装置において生成された複数のサブフレーム出力画像を時分割表示する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光路偏向手段を有し、サブフレーム毎に光路の偏向状態を制御して表示位置をずらすことで、画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示する請求項１４に記載の画像表示装置。
16. 画像データに基いて光を制御可能な複数の画素が二次元的に配列した空間光変調素子と、光源からの光を所定の波長ごとの色に分離し該分離された色の照明光を順次前記空間光変調素子に入射する色分離素子と、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、該画像処理装置において生成された複数のサブフレーム出力画像を前記空間光変調素子時分割表示する表示駆動手段と、前記時分割表示された画像パターンを投射表示するための光学装置とを備え、前記空間光変調素子への入射光をその色に対応したサブフレーム出力画像光に変調して出射することにより、複数色を順次表示してカラー画像を表示させることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。

Images