JP2006337715A - Field sequential image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数色の映像を面順次に表示しカラー映像を得る面順次画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a field sequential image display apparatus for displaying a color image by displaying a plurality of color images in a field sequential manner.
近年、比較的小規模な構成で高効率の表示光量を得る方法として面順次方式の画像表示装置が実用化されている。 In recent years, a frame sequential image display apparatus has been put to practical use as a method for obtaining a highly efficient display light quantity with a relatively small configuration.
以下に従来の面順次画像表示装置について説明する。 A conventional frame sequential image display apparatus will be described below.
従来、面順次画像表示装置は例えばUSP6,536,904(特許文献1)に記載されたものが知られている。その面順次画像表示装置を図4に示す。図4は従来の面順次画像表示装置の構成図を示すものである。図4において101は光源、102はレンズであり、光源光を集光する。103は回転カラーホイールであり、赤のカラーフィルタ103R、緑のカラーフィルタ103G、青のカラーフィルタ103B、及び透明部分(以下、白セグメント)103Wにより角度分割する構成である。回転カラーホイール103はモータ104により回転駆動される。集光された光源光は回転カラーホイール103を透過しリレーレンズ105により集光され、表示素子106へ入射される。回転カラーホイール103を透過した光は面順次に色が変化する。107は表示素子駆動回路であり、表示素子106をPWM方式により駆動する。また表示素子駆動回路107は表示素子106へ面順次に入射する光に同期して面順次に赤、緑、青、(以下R,G,Bと表記)及び白セグメントのPWM駆動を行う。108は投写レンズであり、表示素子106の出力光をスクリーン109へ拡大投写する。
Conventionally, as the field sequential image display device, for example, one described in US Pat. No. 6,536,904 (Patent Document 1) is known. The frame sequential image display apparatus is shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram of a conventional frame sequential image display apparatus. In FIG. 4, 101 is a light source, 102 is a lens, and condenses light source light.
次に表示素子駆動回路107での処理を、図5を用いて説明する。110は無彩色成分検出部であり図6(a)に示すようにRGB信号から最も振幅の小さい信号を検出する(図5内 Y信号)。111はリミッタ回路であり、Y信号が回転カラーホイール103の透明部分103Wで駆動可能なレベルを超える場合に振幅制限を行うものである。図6(a)はリミッタ回路111の入力(Y信号)と出力(YA信号)は等しいものとして説明している。リミッタ回路111の出力YA信号は無彩色信号出力Woutとして出力される。112、113、114は乗算回路であり、リミッタ回路111の出力YA信号にファクターCCFR、CCFG、CCFBを乗算し、減算回路115、116、117へ入力されRGB信号から減算される。
Next, processing in the display
以上の演算処理によりRGB信号出力Rout、Gout、Bout、及び無彩色信号出力Woutは以下の数式で表される。 The RGB signal outputs Rout, Gout, Bout and the achromatic color signal output Wout are expressed by the following formulas by the above arithmetic processing.
以上説明した演算処理の目的は面順次表示装置の画質課題である色割れ現象の対策にある。色割れ現象とは赤、緑、青の画像が面順次に切り替わることにより、視線を速く動かす場合や映像の境界部分が動く場合に映像の境界部分にカラーの縞模様が見える不具合である。従来の面順次画像表示装置においては、数式2、数式3、及び数式4の演算によりRGB信号から無彩色信号成分が差し引かれる。その結果、図6(b)に図式的に示すように、赤、緑、青の表示カラーについて視感度が下がり、色割れ現象が低減される効果を有する。
The purpose of the arithmetic processing described above is to counter the color breakup phenomenon, which is an image quality problem of the field sequential display device. The color breakup phenomenon is a defect in which a color stripe pattern is seen at the boundary portion of the image when the line of sight is moved quickly or when the boundary portion of the image moves by switching the images of red, green, and blue in a frame sequence. In the conventional frame sequential image display device, the achromatic signal component is subtracted from the RGB signal by the operations of
なおファクターCCFR、CCFG、CCFBを乗算するのは以下の理由による。回転カラーフィルタ103の赤、緑、青カラーフィルタの透過光を合成して得られる白色色度(図7の130)、及び光強度は、白セグメントを透過して得られる白色色度(図7の131)、及び光強度とは必ずしも一致せず、赤、緑、青カラーフィルタの分光透過率特性に依存する。減算回路115、116、117において差し引く無彩色信号をRGB信号同一とすると、上記の白色色度、光強度差の影響を補正することができず、全階調にわたる一様なホワイトバランス、階調リニアリティが得られない。そこでRGB信号から差し引く無彩色信号の量をRGB毎に個別設定とし、白色の色度、光量差を補正する。
RGBカラーフィルタには透過光量・色度の公差が存在し、無彩色成分をRGB信号より差し引く演算を行う際に誤差が重畳される。この誤差により表示画像上には階調不連続が発生する。従来技術ではカラーフィルタ透過光量・色度の公差については考慮されておらず、本発明により解決を行うものである。 The RGB color filter has tolerances for the amount of transmitted light and chromaticity, and an error is superimposed when performing an operation of subtracting the achromatic component from the RGB signal. This error causes gradation discontinuity on the display image. In the prior art, the tolerance of the color filter transmitted light amount and chromaticity is not considered, and the present invention solves this problem.
本発明の請求項1に記載の面順次画像表示装置は、複数の単色光、及び白色光を面順次に発生する面順次照明光発生手段、面順次照明光を入射する表示手段、面順次照明光に同期した表示制御によりカラー映像を得る表示制御手段を有し、表示制御手段はRGB信号から無彩色信号を検出する検出手段、RGB信号から無彩色信号を差し引く演算手段、表示画像の輝度および色度を計測する計測手段、輝度および色度測定値よりRGB信号より差し引く無彩色信号成分量を演算する演算手段により構成するものであり、演算手段によりRGB信号から無彩色信号を差し引く量を表示画像の輝度および色度の計測結果を利用して演算する構成としているので、カラーフィルタの透過率・色度特性の公差の影響を受けることなく、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが確保される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a frame sequential image display apparatus, a plane sequential illumination light generating unit that generates a plurality of monochromatic lights and white light in a plane sequence, a display unit that receives plane sequential illumination light, and a plane sequential illumination. Display control means for obtaining a color image by display control synchronized with light; the display control means detects detection means for detecting an achromatic color signal from RGB signals; calculation means for subtracting the achromatic color signal from RGB signals; brightness of a display image; Consists of measuring means for measuring chromaticity, and calculating means for calculating the amount of achromatic signal component to be subtracted from RGB signals from luminance and chromaticity measurement values, and displays the amount by which the achromatic signal is subtracted from the RGB signal by the calculating means Since the calculation is based on the measurement results of brightness and chromaticity of the image, the gradation of the displayed image is not affected by the tolerance of the transmittance and chromaticity characteristics of the color filter. Continued resistance, and white chromaticity tracking is ensured.
なお、複数の単色光の色は赤、緑、青である。また面順次照明光発生手段は光源、光源出力光の集光手段、回転カラーホイールにより構成し、カラーホイールは複数の単色カラーフィルタおよびカラーフィルタのない透明部で分割し、光源光を集光して回転するカラーホイールへ入射し、カラーホイールの透過光を利用する方法、または複数の光源、および白色光源、各光源出力光の集光手段および合成手段により構成し、各光源を順次時分割発光させて面順次光を得る方法、いずれにおいても同様の効果が得られる。 Note that the colors of the plurality of monochromatic lights are red, green, and blue. The surface sequential illumination light generating means is composed of a light source, a light source output light condensing means, and a rotating color wheel. The color wheel is divided into a plurality of single color filters and a transparent part without color filters to condense the light source light. Or a method that uses light transmitted through the color wheel, or a combination of multiple light sources and a white light source, and means for condensing and synthesizing the output light of each light source. The same effect can be obtained in any of the methods for obtaining the surface sequential light.
カラーフィルタ透過光量・色度の公差を補正するよう表示素子の駆動PWMは最適化され、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが改善されると共に、色割れも改善される。 The drive PWM of the display element is optimized so as to correct the tolerance of the amount of light transmitted through the color filter and the chromaticity, and the gradation continuity of the display image and the white chromaticity tracking are improved, and the color breakup is also improved.
以下、本発明の実施の形態について図1から図3を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
(実施の形態1)
図1は本発明の面順次画像表示装置の構成図である。図1において、1は光源、2は回転カラーホイールであり赤、緑、青3原色のカラーフィルタ部とカラーフィルタをつけない白セグメント部に分割されている。3は反射ミラー、4は表示素子、5は投写レンズ、6はスクリーンであり、光源1の出力光は集光されて回転カラーホイール2を透過し、反射ミラー3で反射されて表示素子4へ入力し、表示素子4の出力光を投写レンズ5で拡大しスクリーン6へ表示する構成としている。なお、回転カラーホイール2には回転駆動用のモータが必要であるが図面では省略している。また、8は表示素子駆動制御部、9はRGB信号処理部、7は輝度・色度計測部、10は演算部である。RGB信号処理部9の構成を図2に示す。11は無彩色信号検出部であり、RGB入力信号(Rin,Gin,Bin)の無彩色信号成分を出力する(Wout)。12は乗算回路であり、無彩色信号成分WoutにファクターFr、Fg、Fb を乗算し、減算回路13へ入力されRGB信号から減算される。減算回路13の出力Rout,Gout,Bout、及び無彩色信号成分出力Woutは表示素子駆動制御部8へ出力し、表示素子4へ面順次に入力するRGB及び白色光に同期して面順次に表示素子4をPWM駆動する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a frame sequential image display apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, and 2 denotes a rotating color wheel, which is divided into a color filter portion for three primary colors of red, green, and blue and a white segment portion to which no color filter is attached.
また乗算ファクターFr、Fg、Fbは輝度・色度計測部7の測定結果を元に演算部10において生成され、RGB信号処理部9へ入力される。乗算ファクターFr、Fg、Fb を求めるための具体的な演算処理について、以下図1及び図3を用いて詳細に説明する。
The multiplication factors Fr, Fg, and Fb are generated in the
まず、表示素子駆動制御部8より表示素子4へ回転カラーホイール2のRカラーフィルタ期間に所定時間幅TのPWM駆動パターンを入力し(図3(a))、輝度・色度計測部7により表示画像輝度Lr、色度(xr、yr)を測定し演算部10へ入力する。次に表示素子駆動制御部8より表示素子4へ回転カラーホイール2のGカラーフィルタ期間に所定時間幅TのPWM駆動パターンを入力し(図3(b))、輝度・色度計測部7により表示画像輝度Lg、色度(xg、yg)を測定し演算部10へ入力する。同様に表示素子駆動制御部8より表示素子4へ回転カラーホイール2のBカラーフィルタ期間に所定時間幅TのPWM駆動パターンを入力し(図3(c))、輝度・色度計測部7により表示画像輝度Lb、色度(xb、yb)を測定し演算部10へ入力する。さらに表示素子駆動制御部8より表示素子4へ回転カラーホイール2の白セグメント期間に所定時間幅TのPWM駆動パターンを入力し(図3(d))、輝度・色度計測部7により表示画像輝度Lw、色度(xw、yw)を測定し演算部10へ入力する。以上の各測定値を定数とし無彩色部の単位時間PWM駆動ビットをRGB各色の単位時間PWM駆動ビット表示の和により表す。
First, a PWM drive pattern having a predetermined time width T is input from the display element
数式5における赤、緑、青の表示輝度を、
The display brightness of red, green, and blue in
と置き、3刺激値の和をSr、Sg、Sbとすると、赤、緑、青3色合成により生成される白色の色度が白セグメントの色度xw,ywと等しくなるためには、 If the sum of tristimulus values is Sr, Sg, and Sb, the white chromaticity generated by the red, green, and blue three-color composition is equal to the chromaticity xw and yw of the white segment.
の関係式を満たす必要がある。また、 It is necessary to satisfy the relational expression. Also,
数式7から数式9をYr/Yg、Yb/Ygについて解くことにより、
By solving
が求まる。数式10及び数式11から明らかなように、Yr/Yg、およびYb/YgはRGB及び白セグメントの色度測定値により表される定数であるので、
Is obtained. As is clear from
とおいて以後の演算を行う。数式5、数式6、及び数式12を係数A,B,Cについて解くことにより、
After that, the subsequent calculation is performed. By solving
が求まる。各数式より明らかなように、A,B,CはRGB及び白セグメントの輝度、および色度測定値によりあらわされる定数となる。 Is obtained. As is clear from the equations, A, B, and C are constants represented by the luminance and chromaticity measurement values of RGB and white segments.
演算部10はRGB信号処理部9の乗算ファクターFr,Fg,Fbとして、
The
を出力する。RGB信号処理部9は数式16のファクターにより演算を行い、表示素子駆動制御に反映させる。
Is output. The RGB
以上説明を行った演算処理により、回転カラーホイール2のRGBカラーフィルタ部表示ビットを白セグメント部の表示ビットへ置き換えても輝度、色度の変動は発生せず、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが維持される。また、スクリーン上の無彩色部とRGB表示部の表示光量・色度を計測して利用する構成としているので、カラーフィルタの透過率・色度特性の公差の影響を受けることなく、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが確保される。
By the arithmetic processing described above, even if the RGB color filter portion display bits of the
なお、本発明は上記実施の形態の範囲内に限定するものではなく、本発明の趣旨に基づき様々に変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。具体的には、実施の形態1、図1において光源1は複数光源光の出力を合成する構成としてよいこと、回転カラーホイール2はRGBカラーフィルタ及び透明部の4分割に限定せず黄色など他の色のフィルタ・4分割以外の分割数としてよいこと、反射ミラー3は必須ではなくリレーレンズなど他の光学部品としてよいこと、表示素子4は反射型のみならず透過型でもよいこと、スクリーン6は装置に内蔵・非内蔵どちらでもよいこと、回転カラーフィルタを使用する面順次方式に限定せずカラー光源と白色光源を順次発光する方式でも同様の処理が可能であること、などである。
Note that the present invention is not limited to the scope of the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention. Specifically, in the first embodiment and FIG. 1, the light source 1 may be configured to synthesize the output of a plurality of light sources, and the
本発明にかかる画像表示装置は面順次表示方式において白色・RGB光強度比公差を駆動制御により補正し良好な階調連続性を得る効果を有し、液晶・DLP方式プロジェクタへの応用が可能である。 The image display apparatus according to the present invention has the effect of correcting the white / RGB light intensity ratio tolerance by driving control in the field sequential display method to obtain good gradation continuity, and can be applied to a liquid crystal / DLP projector. is there.
1 光源
2 回転カラーホイール
3 反射ミラー
4 表示素子
5 投写レンズ
6 スクリーン
7 輝度・色度計測部
8 駆動制御部
9 RGB信号処理部
10 演算部
11 無彩色信号検出部
12 乗算回路
13 減算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2005162249A JP2006337715A (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Field sequential image display device |
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