JP2006038996A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変調素子で変調した光の照射方向を光偏向素子により偏向させることにより、光変調素子の画素数以上のフレーム画像の表示が可能な画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus capable of displaying a frame image having more than the number of pixels of a light modulation element by deflecting an irradiation direction of light modulated by the light modulation element with a light deflection element.
特許文献1によれば、偶数と奇数の走査線を交互に切り替えて表示を行うインターレース表示に関して、画像をシフトすることで高解像度化する方法が開示されている。インターレースは、隣接する走査線を交互に表示することから、各々対応するインターレース用の画像をシフトさせて表示することで、高解像度化が可能となる。 According to Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228867, a method for increasing the resolution by shifting an image is disclosed for interlaced display in which display is performed by alternately switching even-numbered and odd-numbered scanning lines. Interlace displays adjacent scanning lines alternately, so that each corresponding interlace image can be shifted and displayed to increase the resolution.
特許文献2,3等によれば、照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する光変調素子(画像表示素子)と、この光変調素子と同期し、当該光変調素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して光変調素子の見掛け上の画素数を増倍させて表示させる光偏向素子とを備える画像表示装置が提案されている(以下、適宜「ピクセルシフト方式」という)。
According to
近年、画像表示装置の表示容量は増加の傾向にある。例えば、液晶では、QUXGA−W(解像度3840×2400)の液晶表示装置が市販されている。このように高解像度化している画像表示装置では、信号の周波数が高いため、画面(フレーム画像)は分割されて分割画像として並列に転送させるのが一般的である。現に、QXGA(解像度2048×1536)の液晶表示装置では、画面を4分割して転送させるようにしている。この場合の画面分割方法としては、例えば田の字に4分割する方法や、縦長に短冊状に4分割する方法などがある。 In recent years, the display capacity of image display devices has been increasing. For example, a liquid crystal display device of QUXGA-W (resolution 3840 × 2400) is commercially available. In such an image display device with high resolution, since the signal frequency is high, the screen (frame image) is generally divided and transferred in parallel as divided images. Actually, in a QXGA (resolution 2048 × 1536) liquid crystal display device, the screen is divided into four parts and transferred. As a screen dividing method in this case, there are, for example, a method of dividing into four in a square shape, a method of dividing into four vertically long strips, and the like.
ここで、QUXGA−Wのような高解像度表示を前述の特許文献方式等で実現する場合を考察する。例えば、QUXGA−W(解像度3840×2400)について特許文献1のようなインターレースにより表示を行うためには、光変調素子として、3840×2400の画素数の素子を使用する必要がある。これは、市販されているQUXGA−Wの液晶表示装置と同等の素子数である。これに対して、特許文献2,3等のピクセルシフト方式によれば、サブフレーム画像の時分割表示により光変調素子の解像度(画素数)以上の表示を、より低い周波数駆動で実現しているものである。よって、例えば、時分割の4サブフレームで表示を行わせるものとすると、QUXGA−W(解像度3840×2400)について特許文献2,3等のピクセルシフト方式の光変調素子としては1920×1200なる1/4の画素数の素子で実現できることとなる。一般に、歩留まりは、画素数が多いほど低くなり、製造コストは画素数が多く製品が大きくなるほど高くなることから、同じ画素ピッチで作成する場合であれば、特許文献2,3等のようなピクセルシフト方式の光変調素子を用いて高解像度化を図る方がコスト的に極めて有利であることが判る。
Here, the case where high resolution display like QUXGA-W is implement | achieved by the above-mentioned patent document system etc. is considered. For example, in order to display QUXGA-W (resolution 3840 × 2400) by interlacing as in
ところが、高解像度化している画像表示装置では、前述したように画面を分割して分割画像として画像情報を転送させることが一般的となっている。画面分割方式は元々ピクセルシフト方式への適用は一切考慮しておらず、各分割画像中に各サブフレーム画像用の画像情報が分散かつ混在しているため、ピクセルシフト方式の光変調素子と整合しない。よって、単純には、高解像度表示に使用される1画面を複数の分割画像に分割して転送される画像を用いて、低コストなピクセルシフト方式の画像表示装置で高解像度表示を行わせることができないという課題がある。 However, in an image display device with higher resolution, it is common to divide a screen and transfer image information as a divided image as described above. The screen division method originally does not consider application to the pixel shift method, and the image information for each subframe image is dispersed and mixed in each divided image, so it matches the light modulation element of the pixel shift method do not do. Therefore, simply, a high-resolution display can be performed on a low-cost pixel shift image display device using an image transferred by dividing one screen used for high-resolution display into a plurality of divided images. There is a problem that cannot be done.
本発明の目的は、高解像度表示に使用される1画面を複数の分割画像に画面分割して転送される画像を用いて、低コストなピクセルシフト方式により高解像度表示を行わせることである。 An object of the present invention is to perform high-resolution display by a low-cost pixel shift method using an image transferred by dividing one screen used for high-resolution display into a plurality of divided images.
請求項1記載の発明は、複数の画素を有し照明光を画素毎の画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する光変調素子と、この光変調素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を当該光変調素子の空間光変調と同期して偏向する光偏向素子とを備え、前記光偏向素子により偏向される位置に対応するサブフレーム画像を時分割で前記光変調素子に表示させることで当該光変調素子の画素数以上のフレーム画像を表示させる画像表示装置であって、入力画像として1つのフレーム画像を画面分割した複数の分割画像を受付ける画像入力部と、この画像入力部が受付けた前記分割画像の各画像情報を分解し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させて前記サブフレーム画像を作成するサブフレーム画像作成手段と、を備える。
The invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像表示装置において、前記画像入力部は、分割されて並列に入力される複数の分割画像を個別に記憶する第1の記憶素子を有し、前記サブフレーム画像作成手段は、前記第1の記憶素子に記憶された前記各分割画像の各画像情報を元のフレーム画像上の画素位置に応じた順序で分解して読出し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させることにより前記サブフレーム画像を作成する読出し手段を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the image display device according to the first aspect, the image input unit includes a first storage element that individually stores a plurality of divided images that are divided and input in parallel. The sub-frame image creation means reads out the image information of each of the divided images stored in the first storage element in an order corresponding to the pixel position on the original frame image, reads each corresponding sub-frame image Readout means for creating the sub-frame image by disposing it on the pixel position.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の画像表示装置において、前記読出し手段により作成された前記サブフレーム画像を記憶する第2の記憶素子を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the image display device according to the second aspect of the present invention, the image display device further includes a second storage element that stores the sub-frame image created by the reading unit.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の画像表示装置において、前記サブフレーム画像作成手段は、前記分割画像毎に各画像情報を分解して各々対応するサブフレーム割当て用の複数の分割サブフレーム画像を作成する分割サブフレーム画像作成手段と、生成された複数の前記分割サブフレーム画像を同一サブフレーム割当て用同士で合成して前記サブフレーム画像を作成する合成手段と、を備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image display device according to the first aspect, the sub-frame image creating means decomposes each piece of image information for each of the divided images and assigns a plurality of divided subs for corresponding sub-frame allocation. Divided subframe image creating means for creating a frame image; and synthesizing means for creating the subframe image by synthesizing the plurality of generated divided subframe images for the same subframe allocation.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の画像表示装置において、前記合成手段は、前記分割サブフレーム画像作成手段により作成された複数の前記割サブフレーム画像を記憶する第3の記憶素子と、この第3の記憶素子に記憶された同一サブフレーム割当て用の複数の前記分割サブフレーム画像を元のフレーム画像上の前記分割画像の位置に応じた順序で読出し合成すことにより前記サブフレーム画像を作成する読出し手段と、を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image display device according to the fourth aspect, the synthesizing unit includes a third storage element that stores the plurality of divided subframe images created by the divided subframe image creating unit. The sub-frame images are read out and synthesized in the order corresponding to the positions of the divided images on the original frame image from the plurality of divided sub-frame images assigned to the same sub-frame stored in the third storage element. Reading means for generating
請求項6記載の発明は、請求項5記載の画像表示装置において、前記第3の記憶素子は、複数のFIFO(First In First Out)メモリである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image display device according to the fifth aspect, the third storage element is a plurality of first-in first-out (FIFO) memories.
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか一記載の画像表示装置において、前記分割画像の各々に対して画像処理を施す画像処理手段を前記サブフレーム画像作成手段よりも前段に備える。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image display device according to any one of the first to sixth aspects, an image processing means for performing image processing on each of the divided images is provided before the subframe image creating means. Prepare.
請求項8記載の発明は、請求項7記載の画像表示装置において、前記画像処理手段は、分割されて並列に入力される複数の前記分割画像の各々に対して並行して個別に画像処理を行う。
The invention according to claim 8 is the image display device according to
請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載の画像表示装置において、前記画像処理は、解像度変換処理である。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image display device according to the seventh or eighth aspect, the image processing is resolution conversion processing.
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一記載の画像表示装置において、前記光偏向素子は、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を透光性基板で挟持した液晶パネルを備え、前記液晶に印加する電圧調整により光の偏向を行う素子である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image display device according to any one of the first to ninth aspects, the light deflection element sandwiches a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment with a translucent substrate. An element that includes a liquid crystal panel and deflects light by adjusting a voltage applied to the liquid crystal.
請求項1記載の発明によれば、1つのフレーム画像を画面分割した分割画像の各画像情報を分解し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させてサブフレーム画像を作成し、このサブフレーム画像を用いて光変調素子に時分割表示させるので、高解像度表示に使用される画面分割方式をピクセルシフト方式に整合させることができ、よって、高解像度表示に使用される1画面を複数の分割画像に分割して転送される画像を用いて、低コストなピクセルシフト方式により高解像度表示を行わせることができる。 According to the first aspect of the present invention, each image information of the divided image obtained by dividing one frame image into screens is decomposed and arranged on the pixel positions of the corresponding subframes to create subframe images. Since the image is displayed on the light modulation element in a time-division manner, the screen division method used for high-resolution display can be matched with the pixel shift method, and thus one screen used for high-resolution display is divided into a plurality of divisions. High resolution display can be performed by a low-cost pixel shift method using an image divided and transferred.
請求項2記載の発明によれば、分割画像を一旦第1の記憶素子に記憶させ、各サブフレームが必要な画像情報を第1の記憶素子から必要な順序で読出すように読出し動作を制御するだけで分割画像から簡単にサブフレーム画像を作成することができる。 According to the second aspect of the present invention, the divided image is temporarily stored in the first storage element, and the read operation is controlled so that each subframe reads the necessary image information from the first storage element in the required order. A subframe image can be easily created from the divided images simply by doing so.
請求項3記載の発明によれば、作成されたサブフレーム画像を第2の記憶素子に記憶させているので、サブフレーム画像を作成するための配置処理と当該サブフレーム画像の時分割表示とを非同期で行わせることができ、配置処理を表示に必要なタイミングで行う必要がなく、作成手段における配置処理のための回路規模を縮小させることができ、低コストにて実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the created subframe image is stored in the second storage element, the layout processing for creating the subframe image and the time division display of the subframe image are performed. Asynchronous processing can be performed, and it is not necessary to perform layout processing at the timing required for display, and the circuit scale for layout processing in the creation unit can be reduced, which can be realized at low cost.
請求項4記載の発明によれば、分割画像を分解してサブフレーム画像を作成する上で、一旦分割画像単位で分割サブフレーム画像を作成し、これらの分割サブフレーム画像を合成することで実現するようにしたので、分割されて並列に入力される分割画像に対して並列処理を行ってサブフレーム画像を作成することができ、これらの処理に要する回路の動作速度を低下させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when a divided image is decomposed to create a sub-frame image, a divided sub-frame image is created once for each divided image, and the divided sub-frame images are synthesized. Thus, it is possible to create a subframe image by performing parallel processing on the divided images that are divided and input in parallel, and the operation speed of the circuit required for these processes can be reduced.
請求項5記載の発明によれば、作成された分割サブフレーム画像を第3の記憶素子に一旦記憶させているので、各サブフレームが必要な分割サブフレーム画像を第3の記憶素子から分割画像の位置に応じた順序で読出すように読出し動作を制御するだけで分割画像から簡単にサブフレーム画像を作成することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the created divided subframe image is temporarily stored in the third storage element, the divided subframe image necessary for each subframe is divided from the third storage element into the divided image. A sub-frame image can be easily created from the divided images simply by controlling the reading operation so that the reading is performed in the order corresponding to the positions.
請求項6記載の発明によれば、第3の記憶素子として書込み・出力を非同期で行えるFIFOメモリを使用しているので、制御信号が少なくて済み、より一層の低コスト化を実現できる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the FIFO memory capable of asynchronously writing and outputting is used as the third memory element, the number of control signals can be reduced and further cost reduction can be realized.
請求項7,9記載の発明によれば、分割画像について画像処理を行った後、サブフレーム画像を作成するための分解・配置処理を行わせるので、特に相互に隣接画素の情報を利用して画像処理を行う解像度変換等の画像処理を容易かつ適正に行うことができ、画像処理手段の回路規模の縮小を図ることができ、より一層の低コスト化を実現できる。 According to the seventh and ninth aspects of the present invention, after the image processing is performed on the divided image, the decomposition / arrangement processing for creating the sub-frame image is performed. Image processing such as resolution conversion for performing image processing can be performed easily and appropriately, the circuit scale of the image processing means can be reduced, and further cost reduction can be realized.
請求項8記載の発明によれば、分割画像毎に個別かつ並列に画像処理を行うので、画像処理専用の回路、IC等を使用して画像処理を行わせることができ、画像表示装置の画像処理部分に専用に設計する必要がなくなる。 According to the eighth aspect of the present invention, since image processing is performed individually and in parallel for each divided image, the image processing can be performed using a circuit, IC, or the like dedicated to image processing. There is no need to design a dedicated processing part.
請求項10記載の発明によれば、光偏向素子の構成要素に、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を用いているので、電圧の印加量により偏向量を制御可能な光偏向素子となり、偏向量の制御が容易となり、制御に必要な周辺回路を大幅に削減することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, since the liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment is used as a component of the optical deflection element, the optical deflection element capable of controlling the deflection amount by the amount of voltage applied. Therefore, the deflection amount can be easily controlled, and the peripheral circuits necessary for the control can be greatly reduced.
本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described.
[第一の実施の形態]
図1は、本実施の形態の画像表示装置1の全体構成を示す概念図である。図1に示すように、光源2は、白色あるいは任意の色の光を高速にON/OFFする様々な照明を用いることができる。例えば、LEDランプやレーザ光源、白色のランプ光源にシャッタを組合せた装置などである。照明装置3は光源2から出射した光を均一に光変調素子4に照射する装置であり、拡散板5、コンデンサレンズ6などから構成される。
[First embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an
光変調素子4は、複数の画素からなり、表示駆動回路13で駆動されて画像情報に基づいて画像を表示し、入射した照明装置3の均一な照明光を空間光変調して画像光として出射する装置で、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、DMD素子などを用いることができる。
The
光源駆動回路7で制御されて光源2から放出された光は、拡散板5により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ6により光変調素子4をクリティカル照明する。ここでは、光変調素子4の一例として透過型液晶ライトバルブを用いている。この光変調素子4で空間光変調された照明光は、画像光として投射レンズ8で拡大されスクリーン9に投射される。
The light emitted from the
縮小光学素子10は光変調素子4の表示画素を縮小するもので、マイクロレンズ、コリメートレンズなどから構成される。その縮小量は画素ピッチの整数分の1であることが望ましい。
The reduction optical element 10 reduces the display pixel of the
ここで、光変調素子4と縮小光学素子10の後方に配置された光偏向素子11に対して光偏向電圧制御回路12により印加電圧を制御することで、画像光が画素の配列方向に任意の距離だけシフトされる。この画素シフトの方向は、図1に示すように、紙面の上下方向及び紙面の垂直方向である。光偏向素子11の配置位置は光変調素子4で表示される画素のデフォーカス位置に配置し、表示画像の解像度を劣化させない構成とする。光偏向素子11による画素のシフト量は縮小光学素子10による縮小量と同様に画素ピッチの整数分の1であることが望ましく、シフト量と縮小量が等しい場合、シフトした画素が重なることはない。そのため、画素シフトの効果により解像度を低下させることもない。また、このシフト量と縮小量が異なる場合にはシフトした画素は重なる、或いは画素間が広がる等により解像度を低下させる原因となるが、表示画像に問題がない程度であれば、シフト量と縮小量は等しくなくてもよい。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、3倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの1/3にする。また、光偏向電圧制御回路12の構成によってシフト量が大きくなる場合には、シフト量、画素縮小量を画素ピッチの“整数倍+整数分の1”の距離に設定しても良い。何れの場合も、画素のシフト位置に対応したサブフレームの画像信号で光変調素子4を駆動し、図2に示すように見掛け上の画素増倍効果が得られ、使用した光変調素子4の解像度以上の高精細でコントラストの良い画像を表示することができる。図2において、シフト量、画素ピッチについては矢印で示している。また、符号21は光変調素子4で表示する1画素であり、符号22は光偏向素子11に入射する1画素、符号23は光偏向素子11により見掛け上画素増倍された画素である。
Here, the applied voltage is controlled by the light deflection
なお、画像表示制御回路14は光源駆動回路7、表示駆動回路(光変調素子制御回路)13、光偏向電圧制御回路12を制御し、光変調素子4と光偏向素子11との同期もとる。
The image
また、このような動作を実現するための光偏向素子の構成例は、前述の特許文献2,3等により公知であり、また、後述の実施の形態で例示するので、ここでは詳細説明は省略する。
In addition, examples of the configuration of the optical deflection element for realizing such an operation are known from the above-described
従って、本実施の形態の画像表示装置1によれば、基本的に、ピクセルシフト方式により1画面を複数のサブフレーム画像の時分割表示により光変調素子4の解像度以上の高精細でコントラストの良い画像を表示するものである。この時分割による表示方法を、図3及び図4に示す模式図を参照して説明する。ここでは、光変調素子4の4倍の画素数なる解像度で表示させる例とする。従って、縦横に隣接する4つの画素は、例えば図3に示すように、画素1→画素2→画素3→画素4→画素1…の如く、時計回りで時分割で光変調素子4に表示させることとなる(サブフレームに関しても同様である)。この結果、1フレーム(1画面)全体の画素を各々画素1の時間に同時に表示させるものを1、画素2の時間に同時に表示させるものを2、画素3の時間に同時に表示させるものを3、画素4の時間に同時に表示させるものを4として示すと、図4に示すように、走査線(水平方向)内では1画素毎に分離され、垂直方向では1走査線飛ばしで同じ分離方法が繰り返されることとなる。サブフレーム画像で考えると、1で示した画素情報を集めたものがサブフレーム1の画像情報を構成し、2で示した画素情報を集めたものがサブフレーム2の画像情報を構成し、3で示した画素情報を集めたものがサブフレーム3の画像情報を構成し、4で示した画素情報を集めたものがサブフレーム4の画像情報を構成し、これらのサブフレーム1〜4を時分割で光変調素子4に表示させることにより、実質的にフレーム画像全体が高精細に表示されるものである。
Therefore, according to the
このような原理によれば、例えば、QUXGA−W(解像度3840×2400)について本実施の形態のピクセルシフト方式の光変調素子4を利用するとすれば、前述した通り、当該光変調素子4としては1920×1200なる1/4の画素数の素子で実現できることが判る。
According to such a principle, for example, if the pixel shift type
このような状況の下、本実施の形態では、1つのフレーム画像(1画面)が複数の分割画像、例えば図5に示すように田の字状に4分割された分割画像1〜4として入力される場合に対処できるようにしたものである。本例では、上述の通り、QUXGA−Wを画素数1920×1200の光変調素子4からなる画像表示装置1で実現することを想定しており、田の字状4分割の場合、光変調素子4の画素数は1つの分割画像の画素数に一致することとなる。
Under such circumstances, in this embodiment, one frame image (one screen) is input as a plurality of divided images, for example, divided
本実施の形態では、基本的には、入力画像として1つのフレーム画像(1画面)を画面分割した複数の分割画像を受付け、受付けた分割画像の各画像情報を分解し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させてサブフレーム画像を作成し、作成されたサブフレーム画像を順次光変調素子に時分割表示させるものである。このような分割画像の分解からサブフレーム上への配置に関する処理を行う原理的な構成例を図6に示す概略ブロック図を参照して説明する。この部分は、例えば画像表示制御回路14中に含まれる。
In the present embodiment, basically, a plurality of divided images obtained by dividing one frame image (one screen) as an input image are received, each piece of image information of the received divided images is decomposed, and corresponding subframes are respectively received. A sub-frame image is created by arranging the pixels on the pixel position, and the created sub-frame images are sequentially displayed on the light modulation element in a time-division manner. An example of a basic configuration for performing the processing related to the arrangement on the subframe from the decomposition of the divided images will be described with reference to a schematic block diagram shown in FIG. This portion is included in the image
まず、外部ホスト機等から入力画像として1つのフレーム画像(1画面)を画面分割した複数の分割画像を受付ける画像入力部31が設けられている。この画像入力部31は受付けた分割画像に関する情報について、画像信号と画像を構成する画素の画面上の位置(フレーム画像上の位置)を示す制御信号(垂直同期信号、水平同期信号、クロック信号等)に分離する。画像信号は、制御信号に基づくFIFO制御部32による制御の下に、当該画像入力部31中に含まれるメモリとしてのFIFO(First In First Out)33中に記憶される(図6中では、FIFO33に対する信号を説明するため、便宜上、当該FIFO33を画像入力部31の外に図示している)。FIFOは入力された順序で画像信号を出力する機能を持ち、書込み・出力を互いに非同期で行うものである。このFIFO33に1枚の画像として記憶された画像情報をデマルチプレクサ34において配置制御部35による制御の下に所定の規則に従い画素毎に分解し、各々対応する4つのサブフレーム1〜4(36a〜36d)の画素位置上に配置させ、サブフレーム画像1〜4を作成させる。ここでは、サブフレーム1〜4(36a〜36d)毎に4つのFIFO1〜4(37a〜37d)が用意されており、FIFO制御部38による制御の下、作成されたサブフレーム画像1〜4は4つのFIFO1〜4(37a〜37d)に記憶される。これらのFIFO1〜4(37a〜37d)に記憶された4つのサブフレーム画像1〜4は光変調素子4に対する制御信号と同期させてマルチプレクサ39により時分割で順次読出されて光変調素子4に出力されることで、サブフレーム画像1〜4が光変調素子4に時分割表示される。ここに、デマルチプレクサ34と配置制御部35とによりサブフレーム画像作成手段40が構成されている。
First, an
ここで、画素毎の画像情報を所定の規則に従い分解し、かつ、サブフレーム上に配置させるためのデマルチプレクサ34の構成例及び用いる制御信号等のタイミング例を各々図7に示す回路図、図8及び図9に示すタイミングチャートを参照して説明する。まず、制御信号1は、図8及び図9に示すようにクロック信号の立上りでH/Lが切替る画素単位の信号(画像データ1つ毎にHレベルとLレベルとが切替る)、制御信号2は水平同期信号(図示せず)の立上りでH/Lが切替る走査線毎の信号(走査線毎にHレベルとLレベルとが切替る)である。即ち、制御信号1は同一走査線上の画素1と画素2、又は、画素3と画素4とを分解させるための信号であり、かつ、画素3と画素4とは走査線方向には画素4、画素3の順に分解するようにH/L切替えが設定されている。また、制御信号2は垂直方向に画素1,画素2と、画素3,画素4とを分解させるための信号である。デマルチプレクサ34では、これらの制御信号1,2によりFIFO33から入力される画像データを画素単位で出力1〜4として分離出力させる複数の論理ゲート素子41の組合せにより構成されている。この場合、出力1〜4は各々サブフレーム1〜4用であり、各々のサブフレーム1〜4は出力順にその画像データを対応する画素位置上に配置させることによりサブフレーム画像1〜4が作成される。
Here, the circuit diagram shown in FIG. 7 respectively shows an example of the configuration of the
図6において、記憶素子としては、DRAM、SDAMを使用した書込み・読出しを非同期で行うためのメモリコントローラを使用した組合せや、マルチポートRAMと称される画像処理用のメモリなどを用い得るが、本実施の形態では、FIFOを用いている。このようにFIFOを用いることにより、画素単位の分解・配置及びサブフレーム1〜4を順に使用する表示の非同期動作を制御する制御信号が少なくて済むため、配線に使用する基板上の領域を小さくすることができ、また、制御に使用する周辺回路の回路規模・部品点数の削減により小型化と低コスト化とを実現することができる。
In FIG. 6, as the storage element, a combination using a memory controller for asynchronously writing / reading using DRAM and SDAM, an image processing memory called a multi-port RAM, and the like can be used. In this embodiment, a FIFO is used. By using the FIFO in this way, it is possible to reduce the number of control signals for controlling the pixel-by-pixel disassembly / arrangement and the asynchronous operation of the display using the
ここで、ここで用いられる各種制御信号等について詳細に説明する。まず、画像入力部31中に設けられているFIFO33は書込み・読出しを各々非同期で行うことができることから、画像入力部31からFIFO制御部32に与える制御信号としては、FIFO33への書込みを制御するために画素に対応したクロック、1フレーム毎に書込むためのポインタをリセットして書込みを開始させるためのリセット信号、書込み/停止を制御するためのライトイネーブル信号等であり、入力された画像信号のFIFO33への書込み動作を制御する。配置制御部35では、FIFO33に対して1画素分の画像データを出力するようにFIFO制御部32に対して指示を出す。この指示に従い、FIFO33からは1画素分の画像データが出力され、当該画像データが入力されたフレーム画像(1画面)内での画素位置(走査線位置及び当該走査線上での画素位置)から、当該画像データがどのサブフレームに含ませるデータであるかを配置制御部35が決定する。配置制御部35からはデマルチプレクサ34に対して各サブフレーム1〜4に対応したFIFO1〜4(37a〜37d)へ入力させるかを切替えるための制御信号1,2を出力する。これと並行して、対応するFIFO1〜4(37a〜37d)に書込みを行うためのクロック、ライトイネーブル信号をFIFO制御部38を介してFIFO1〜4(37a〜37d)に出力する。
Here, various control signals used here will be described in detail. First, since the
一方、光変調素子4は、基本的にサブフレーム毎に画像データの入力により、入力されたデータに従って順次、対応する画素の反射率又は透過率を変調する。この場合、光変調素子4が1フレームの表示を行うための1つのサブフレーム画像を光変調素子4へ出力/停止を制御するための信号が光変調素子4に対する制御部14からFIFO制御部38に出力される。同じく、どのFIFO1〜4(37a〜37d)からの信号(サブフレーム画像)を光変調素子4に表示させるかをマルチプレクサ39で切替えを行うための制御信号が光変調素子4に対する制御部14からマルチプレクサ39に与えられる。このマルチプレクサ39の切替え動作は、1つのサブフレーム画像を表示する度に行われる。
On the other hand, the
従って、基本的には、分割画像1〜4の各々についてこのような原理に基づいて各画像情報をデマルチプレクサ34で分解し各々対応するサブフレーム1〜4の画素位置上に配置させることにより、各サブフレーム画像1〜4を作成することができ、分割画像1〜4入力に対してサブフレーム画像1〜4を時分割表示させるピクセルシフト方式での画像表示が可能となる。この点について、図10に示す模式図を参照して説明する。まず、入力される分割画像は、分割されていてもそれ自身は1枚の画像として表示される順序で画素毎の画像データが配列されている。いま、図10中では、これらの画素中、時分割で表示されるサブフレーム1に属するものを丸付き数字1、同様に、時分割で表示されるサブフレーム2に属するものを丸付き数字2、時分割で表示されるサブフレーム3に属するものを丸付き数字3、時分割で表示されるサブフレーム4に属するものを丸付き数字4として示すものとする。時分割で表示を行う時には、サブフレーム1→サブフレーム2→サブフレーム3→サブフレーム4→サブフレーム1…の順に表示を行わせ、これと同期させて光偏向素子11の偏向を利用して表示位置をずらして表示させる。
Therefore, basically, by dividing each image information by the
そこで、図10中に示す分割画像1〜4を見れば、同一サブフレーム画像上で表示すべき画素が各分割画像1〜4に分散かつ混在して存在していることがわかる。そこで、これらの分割画像1〜4から、順次サブフレーム1に属する画素1の画像データをデマルチプレクサ34によりサブフレーム1上に集めることによりサブフレーム画像1を作成する。同様に、分割画像1〜4から、順次サブフレーム2に属する画素2の画像データをデマルチプレクサ34によりサブフレーム2上に集めることによりサブフレーム画像2を作成し、分割画像1〜4から、順次サブフレーム3に属する画素3の画像データをデマルチプレクサ34によりサブフレーム3上に集めることによりサブフレーム画像3を作成し、分割画像1〜4から、順次サブフレーム4に属する画素4の画像データをデマルチプレクサ34によりサブフレーム4上に集めることによりサブフレーム画像4を作成するものである。
Therefore, from the divided
このような原理に基づく本実施の形態のより実際的な構成例を図11を参照して説明する。まず、本実施の形態は、1フレーム画像が分割されて並列に入力される4つの分割画像1〜4を個別に記憶する第1の記憶素子として各々個別のFIFO33a〜33dを有する4つの画像入力部31a〜31dにより画像入力部31が構成されている。これらの画像入力部31a〜31d中の各FIFO33a〜33dに対しては、記憶された各分割画像1〜4の各画像情報を分割前の元のフレーム画像上の画素位置に応じた順序で分解して読出し各々対応するサブフレーム1〜4の画素位置上に配置させることによりフレーム画像1〜4を作成する読出し手段を構成する4つの切替え回路1〜4(51a〜51d)が個別に設けられている。各切替え回路1〜4(51a〜51d)は前述のデマルチプレクサ34等を含むサブフレーム画像作成手段40に準ずる構成のものであり、図9で説明したような所定の規則に従い、各FIFO33a〜33d中の各分割画像1〜4の各画像情報を分割前の元のフレーム画像上の画素位置に応じた順序で分解して読出し各々対応するサブフレーム1〜4の画素位置上に配置させる。
A more practical configuration example of the present embodiment based on such a principle will be described with reference to FIG. First, according to the present embodiment, four image inputs each having
従って、このような構成例によれば、分割画像1〜4を一旦、各FIFO33a〜33d中に個別に記憶させ、各サブフレーム1〜4が必要な画像情報を、各FIFO33a〜33dから必要な順序で読出すように各切替え回路1〜4(51a〜51d)で読出し動作を制御するだけで分割画像1〜4から簡単にサブフレーム画像1〜4を作成することができる。また、分割画像1〜4からサブフレーム1〜4に分解・配置させる処理を各分割画像1〜4毎に並列動作させることができ、動作速度を低下させることもできる。
Therefore, according to such a configuration example, the divided
この場合、図12に示すように、サブフレーム画像1〜4を各々第2の記憶素子であるFIFO1〜4(37a〜37d)に記憶させ、マルチプレクサ39により各サブフレーム画像1〜4をFIFO1〜4(37a〜37d)中から時分割で読出し出力させるようにすれば、分割画像1〜4からサブフレーム画像1〜4を作成するための配置処理と当該サブフレーム画像1〜4の時分割表示とを非同期で行わせることができ、配置処理を表示に必要なタイミングで行う必要がなく、サブフレーム画像作成手段における配置処理のための回路規模を縮小させることができ、低コストにて実現することができる。
In this case, as shown in FIG. 12, the
[第二の実施の形態]
本実施の形態は、基本的には前述の第一の実施の形態に準ずるが、画素分解・配置処理に分割サブフレームの概念を導入したものである。分割サブフレームは、分割画像からサブフレームを作成するためのものであり、例えば、図13(a)に示すような分割画像1〜4から作成されるサブフレーム1は、図13(b)に示すように、このサブフレーム1を構成する画素データ中で、分割画像1中に含まれているものを分割サブフレーム11、分割画像2中に含まれているものを分割サブフレーム12、分割画像3中に含まれているものを分割サブフレーム14、分割画像4中に含まれているものを分割サブフレーム13とすると、これらの分割サブフレーム11〜14の集合からなる。他のサブフレーム2
〜4も同様である。
[Second Embodiment]
This embodiment basically conforms to the first embodiment described above, but introduces the concept of divided subframes in pixel decomposition / arrangement processing. The divided subframe is for creating a subframe from the divided image. For example, the
The same applies to -4.
そこで、本実施の形態では、図14に示すように、画像入力部31a〜31d中の各FIFO33a〜33dに対して、記憶された各分割画像1〜4の各画像情報を分割前の元のフレーム画像上の画素位置に応じた順序で分解して各々対応するサブフレーム1〜4割当て用の複数の分割サブフレーム11〜14,21〜24,31〜34,41〜44(61a〜61p)上に配置して分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を作成する分割サブフレーム画像作成手段を構成する4つの切替え回路1〜4(62a〜62d)が個別に設けられている。各切替え回路1〜4(62a〜62d)は前述のデマルチプレクサ34等を含むサブフレーム画像作成手段40に準ずる構成のものである。作成されたこれらの分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44の後段には、これらの分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を同一サブフレーム割当て用同士で所定の順序で合成してサブフレーム画像1〜4(63a〜63d)を作成する合成手段64a〜64dが設けられている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the stored image information of the divided
この場合の分割前のフレーム画像、分割画像1〜4、分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44、サブフレーム画像1〜4の対応関係を図15ないし図18の模式図に示す。なお、ここでは簡便のため、1フレームの画素数を8×8、光変調素子4の画素数を4×4とする。
FIG. 15 to FIG. 18 show the correspondence relationships between the frame image before division, the divided
本実施の形態によれば、分割画像1〜4を分解してサブフレーム画像1〜4を作成する上で、一旦分割画像1〜4単位で分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を作成し、これらの分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を合成することで実現するようにしたので、分割されて並列に入力される分割画像1〜4に対して並列処理を行ってサブフレーム画像1〜4を作成することができ、これらの処理に要する回路の動作速度を低下させることができる。
According to the present embodiment, when the divided
[第三の実施の形態]
本実施の形態は、基本的には前述の第二の実施の形態に準ずるが、本実施の形態では、図19に示すように、切替え回路1〜4(62a〜62d)により作成された分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を各々記憶する第3の記憶素子としてFIFO65a〜65pを設け、サブフレーム画像1〜4を使用する場合にはマルチプレクサ66によりこれらのFIFO65a〜65pに記憶されている分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44の読出し順序を制御することにより、各々必要とするサブフレーム画像1〜4を作成するようにしたものである。
[Third embodiment]
This embodiment basically conforms to the second embodiment described above, but in this embodiment, as shown in FIG. 19, the divisions created by the switching
本実施の形態によれば、第3の記憶素子として書込み・出力を非同期で行えるFIFOメモリ65a〜65oを使用しているので、制御信号が少なくて済み、より一層の低コスト化を実現できる。また、分割画像1〜4から分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44を作成するための配置処理とこれらの分割サブフレーム画像11〜14,21〜24,31〜34,41〜44に基づくサブフレーム画像1〜4の時分割表示とを非同期で行わせることができ、配置処理を表示に必要なタイミングで行う必要がなく、サブフレーム画像作成手段における配置処理のための回路規模を縮小させることができ、低コストにて実現することができる。
According to the present embodiment, since the FIFO memories 65a to 65o capable of asynchronous writing / output are used as the third storage element, the number of control signals can be reduced, and further cost reduction can be realized. Also, an arrangement process for creating divided subframe images 11 to 14, 21 to 24, 31 to 34, and 41 to 44 from the divided
[第四の実施の形態]
本実施の形態は、例えば、前述した図11の構成において、図20に示すように、分割画像1〜4の各々に対して画像処理手段としての画像処理回路1〜4(71a〜71d)を切り替え回路1〜4(51a〜51d)よりも前段に設けたものである。これらの画像処理回路1〜4(71a〜71d)は、分割画像1〜4毎に専用の画像処理回路が用いられ、分割されて並列に入力される分割画像1〜4の各々に対して個別に画像処理を行うように構成されている。また、本実施の形態では、画像処理として入力画像の解像度を検出して補間を行う解像度変換処理を行うものとしている。より実際的には、画像処理回路1〜4(71a〜71d)として解像度変換用のICが用いられている。
[Fourth embodiment]
In the present embodiment, for example, in the configuration of FIG. 11 described above, as shown in FIG. 20,
本実施の形態によれば、分割画像1〜4について画像処理回路1〜4(71a〜71d)により画像処理を行った後、サブフレーム画像1〜4を作成するための分解・配置処理を行わせるので、特に相互に隣接画素の情報を利用して画像処理を行う解像度変換等の画像処理を容易かつ適正に行うことができ、画像処理回路1〜4(71a〜71d)の回路規模の縮小を図ることができ、より一層の低コスト化を実現できる。また、分割画像1〜4毎に個別かつ並列に画像処理を行うので、1画面全体を処理する場合に比べて、処理に必要な速度を低下させることができ、また、処理する画素数を低減することができ、画像処理専用の回路、IC(特定機能を持つ専用IC)等を使用して画像処理を行わせることができ、画像表示装置の画像処理部分に専用に設計する必要がなくなる。
According to the present embodiment, after the image processing is performed on the divided
[第五の実施の形態]
本実施の形態は、前述したような入力画像処理が適用されるピクセルシフト方式の画像表示装置1としてカラー画像表示用への適用例を示す。図21は、このような画像表示装置101の構成を説明する説明図である。まず、RGB各色用の光変調素子4R,4G,4Bに反射型のLiquid Crystal on Silicon(以下、LCOS)が使用されている。光源102として超高圧水銀灯を放物面リフレクタに組み合わせたランプを使用した。光を均一化する機能を持つインテグレータ103と、偏光を一方向に揃える機能を持つ偏光変換素子104を使用して、光変調素子4R,4G,4Bの光変調を行う部分を略均一に照明するように構成されている。色分解を行う光学系として、インテグレータ103、偏光変換素子104を通過した光はミラー105の反射光を青反射ダイクロイックミラー106、緑反射ダイクロイックミラー107で複数色、ここではR,G,Bの3色の光に分解し、所定の光学系、ここでは3つのPBS108R,108G,108B、ミラー109、光路長調整用のリレーレンズ110を介して、各々の色の光を3枚の光変調素子4R,4G,4Bに入力する。3枚の光変調素子4R,4G,4Bには、各々カラー画像である元画像を構成するR,G,Bの画像情報に基づいて光変調素子制御回路13により駆動され、サブフレーム画像毎に照明光を画像情報に基づいて空間光変調(変調を加えた光は90度偏光が回転している)して画像光として出射する。そして、出射された3つの色の画像光は所定の光学系、ここでは3つのPBS108R,108G,108B、合成用のダイクロイックプリズム111を介して1つのカラー画像の画像光に重ね合わされ、光偏向素子11に入射され、投射レンズ112を介してスクリーンへ投射することで表示を行う。
[Fifth embodiment]
This embodiment shows an application example for color image display as the pixel shift type
ここで、強誘電性液晶を使用して垂直配向させた光偏向素子11の構成例を図22を参照して説明する。本実施の形態の光偏向素子11は、紙面水平方向の光軸を偏向する。即ち、電極154に電圧を印加することで、ガラス基板153に液晶層151が挟持されてなるパネルの液晶層151の液晶分子の状態が遷移して、基板153に対して垂直方向(紙面水平方向)の入射光が、液晶分子の状態に応じて偏向する。出射光は入射光に平行である。
Here, a configuration example of the light deflection element 11 that is vertically aligned using ferroelectric liquid crystal will be described with reference to FIG. The light deflection element 11 according to the present embodiment deflects the optical axis in the horizontal direction on the paper surface. That is, by applying a voltage to the
この光偏向素子11は強誘電性液晶、具体的には、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を使用しているため、応答速度が速い。また、基板153に対して垂直に配向した液晶の状態で偏向するため、偏向量の制御性が良好で、必要な位置に偏向させることが可能となる。もちろん、液晶を使用することで可動部品がないため、静粛性を実現することができる。なお、図22中の符号154は電圧を印加するための電極、152は配向膜である。入射光は液晶の状態により第1、第2の射出光にシフトされる。
Since the light deflecting element 11 uses a ferroelectric liquid crystal, specifically, a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment, the response speed is high. Further, since the deflection is performed in the state of liquid crystal aligned perpendicular to the
図23は液晶の配向状態を示している。この配向状態に応じて図22に示す2方向のシフトを実現する。図21に示すように、1素子で水平又は垂直の1方向のシフトを実現する。また、前述のように画素1〜4の4方向に偏向するには、シフト方向が互いに直交する2つの光偏向素子11を使用する。
FIG. 23 shows the alignment state of the liquid crystal. The shift in the two directions shown in FIG. 22 is realized according to this orientation state. As shown in FIG. 21, a single element achieves a horizontal or vertical shift. Further, as described above, in order to deflect the
ここで、光変調素子4R,4G,4Bに対して入力する画像信号として、1画面(フレーム画像)を田の字状に4つに分割したDVI信号を使用した。入力される4本のDVI信号は、各々レシーバ(画像入力部31)で画像信号と制御信号(水平・垂直同期信号とクロック信号を出力する。レシーバ(画像入力部31)の出力は、一旦、FIFO33に書込み、出力順に分配回路に使用した1入力4出力を持つデマルチプレクサ34でサブフレームに分解・配置した。デマルチプレクサ34の出力(サブフレーム画像1〜4)も、FIFO1〜FIFO4に順次記憶した。表示に使用したLCOSに表示を行うための制御回路は、FIFO1〜4を使用したことで、非同期でピクセルシフトに必要なサブフレーム画像1〜4を必要なタイミングで表示を行うことができた。
Here, as an image signal input to the
本実施の形態によれば、光偏向素子11の構成要素に、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を用いているので、電圧の印加量により偏向量を制御可能な光偏向素子となり、偏向量の制御が容易となり、制御に必要な周辺回路を大幅に削減することができる。 According to the present embodiment, since the liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment is used as a constituent element of the optical deflection element 11, the optical deflection element can control the deflection amount by the amount of voltage applied. The deflection amount can be easily controlled, and the peripheral circuits required for the control can be greatly reduced.
なお、これらの実施の形態では、分割画像として、田の字状に分割された分割画像1〜4への適用例で説明したが、短冊状に分割された分割画像の場合や、さらには分割数の異なる場合であっても同様に適用することができる。
In these embodiments, the example of application to the divided
4 光変調素子
11 光偏向素子
31 画像入力部
33 第1の記憶素子
37 第2の記憶素子
40 サブフレーム画像作成手段
51 読出し手段
62 分割サブフレーム画像作成手段
64 合成手段
65 第3の記憶素子、FIFOメモリ
66 読出し手段
71 画像処理手段
4 Light modulation element 11
Claims (10)
入力画像として1つのフレーム画像を画面分割した複数の分割画像を受付ける画像入力部と、
この画像入力部が受付けた前記分割画像の各画像情報を分解し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させて前記サブフレーム画像を作成するサブフレーム画像作成手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 A light modulation element that has a plurality of pixels and spatially modulates illumination light based on image information for each pixel and emits it as image light, and an optical path of image light incident from each pixel of the light modulation element A light deflection element that deflects in synchronization with the spatial light modulation of the light modulation element, and displays the subframe image corresponding to the position deflected by the light deflection element on the light modulation element in a time division manner. An image display device that displays a frame image of the number of pixels of a modulation element or more,
An image input unit for receiving a plurality of divided images obtained by dividing one frame image as an input image;
Subframe image creation means for decomposing each piece of image information of the divided image received by the image input unit and placing the image information on pixel positions of the corresponding subframes to create the subframe image;
An image display device comprising:
前記サブフレーム画像作成手段は、前記第1の記憶素子に記憶された前記各分割画像の各画像情報を元のフレーム画像上の画素位置に応じた順序で分解して読出し各々対応するサブフレームの画素位置上に配置させることにより前記サブフレーム画像を作成する読出し手段を有する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The image input unit includes a first storage element that individually stores a plurality of divided images that are divided and input in parallel.
The sub-frame image creation means reads out the image information of each of the divided images stored in the first storage element in an order corresponding to the pixel position on the original frame image, reads each corresponding sub-frame image Readout means for creating the subframe image by disposing it on a pixel position,
The image display device according to claim 1.
The optical deflection element is an element that includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment is sandwiched between translucent substrates, and deflects light by adjusting a voltage applied to the liquid crystal. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is a display device.
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