JP2008042515A - Video display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像表示装置に関し、より詳細には、カラーブレイク現象の認識度をそのままに消費電力を減少させる技術に関する。 The present invention relates to a video display device, and more particularly to a technique for reducing power consumption while maintaining the degree of recognition of a color break phenomenon.
近年、カラー映像表示装置として、時分割駆動方式による加法混色でカラー映像の表示を行うものが注目されている。このようなカラー映像表示装置では、1画素が1絵素となるため、並置混色を行うカラー映像表示装置に比較して3倍の解像度が得られるという利点がある。このような時分割駆動方式のカラー映像表示装置の一つに、白色光源からの光を回転するカラーフィルタを通して生成したR(赤)、G(緑)、B(青)の色光を、時系列に空間変調素子に照射し、この空間変調素子にて反射または透過された色光をスクリーン上に投影させてカラー映像を表示する方式が知られている。またこの他に、R(赤)、G(緑)、B(青)の単色光源を時系列に空間変調素子に照射し、この空間変調素子で反射または透過された色光をスクリーン上に投影させてカラー映像を表示する方式もある。 2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to color image display devices that display color images with additive color mixing using a time-division driving method. In such a color video display device, since one pixel is one picture element, there is an advantage that a resolution three times that of a color video display device that performs juxtaposed color mixing can be obtained. In one of such time-division driving type color image display devices, R (red), G (green), and B (blue) color lights generated through a color filter that rotates light from a white light source are time-series. There is known a method of displaying a color image by irradiating a spatial modulation element and projecting color light reflected or transmitted by the spatial modulation element on a screen. In addition to this, R (red), G (green), and B (blue) monochromatic light sources are irradiated onto the spatial modulation element in time series, and the color light reflected or transmitted by the spatial modulation element is projected onto the screen. There is also a method for displaying color images.
時分割駆動方式のカラー映像表示装置では、高いコントラストを用いている映像や、エッジ部分の輝度変化量が大きい映像の場合、カラーブレイク現象が発生しやすいことが知られている。このカラーブレイク現象を抑える方法として、カラーフィルタの回転速度を高速にすることや、カラーフィルタの色配列を変更することで、3色光の時間差を縮めてカラーバント幅を物理的に狭くすることにより、知覚されないようにできることが分かっている。 It has been known that a color break phenomenon is likely to occur in a time division drive type color image display apparatus in the case of an image using a high contrast or an image having a large luminance change amount at an edge portion. As a method of suppressing this color break phenomenon, by increasing the rotation speed of the color filter or changing the color arrangement of the color filter, the time difference between the three color lights is reduced to physically narrow the color bunt width. , It is known that it can be perceived.
従来のカラーフィルタと光の照射方法を図7と図8を用いて説明する。
図7(a)は、1秒間に60フレーム、カラーフィルタは、1フレームに1回転する通常のカラーフィルタであり、R、G、Bに分割されており、このカラーフィルタを経由して照射される光は、図8(a)に示すように、R、G、Bが1回ずつ照射される。図7(b)は、Gを分割し配置することにより、図8(b)に示すようにR、G、B、B、G、Rが照射される。図7(c)は、R、G、Bを2回配置することにより、図8(c)の示すようにR、G、B、R、G、Bが照射される。このように、1色の照射される間隔を短くすることにより、カラーブレイク現象を知覚されないようにしている。(例えば、特許文献1参照。)
FIG. 7A is a normal color filter that rotates 60 frames per second, and the color filter rotates once per frame. The color filter is divided into R, G, and B, and is irradiated through this color filter. As shown in FIG. 8A, R, G, and B are irradiated once each time. In FIG. 7B, by dividing and arranging G, R, G, B, B, G, and R are irradiated as shown in FIG. 8B. In FIG. 7C, by arranging R, G, and B twice, R, G, B, R, G, and B are irradiated as shown in FIG. In this manner, the color break phenomenon is prevented from being perceived by shortening the interval at which one color is irradiated. (For example, refer to Patent Document 1.)
しかしながら、前記従来の構成では、カラーバント幅を物理的に狭くすることにより、空間変調素子の制御回数が増大する。それによって、制御するための消費電力が増大するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, the number of times of controlling the spatial modulation element is increased by physically narrowing the color band width. Accordingly, there is a problem that power consumption for control increases.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、消費電力を減少させつつカラーブレイク現象を知覚されないようにする映像表示装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a video display apparatus that reduces power consumption and prevents a color break phenomenon from being perceived.
前記従来の課題を解決するために、本発明の映像表示装置は、それぞれが独立して異なる波長の光を時分割で発光する複数の単色光源を有する光源部と、前記光源部が出射した光を変調して画像を作成する空間変調素子と、前記光源部が出射した光を前記空間変調素子が変調して得られる画像を表示する画像表示部と、入力映像の輝度情報からカラーブレイク現象の発生を予測し、前記カラーブレイク現象が発生しないタイミング係数を算出するカラーブレイク予測部と、前記タイミング係数から前記光源と前記空間変調素子の制御条件を指示する為の制御係数を算出する制御量算出部と、前記制御係数に基づいて前記光源の駆動を制御する光源駆動部と、前記制御係数に基づいて前記空間変調素子を制御する空間変調素子制御部とを備えることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an image display device according to the present invention includes a light source unit having a plurality of monochromatic light sources each emitting light of different wavelengths in a time division manner, and light emitted from the light source unit. A spatial modulation element that generates an image by modulating the light, an image display unit that displays an image obtained by modulating the light emitted from the light source unit by the spatial modulation element, and a color break phenomenon from luminance information of the input video A color break prediction unit that predicts occurrence and calculates a timing coefficient at which the color break phenomenon does not occur, and a control amount calculation that calculates a control coefficient for instructing control conditions for the light source and the spatial modulation element from the timing coefficient A light source driving unit that controls driving of the light source based on the control coefficient, and a spatial modulation element control unit that controls the spatial modulation element based on the control coefficient. And it is characterized in and.
さらに映像表示装置において、前記単色光源が、LED光源またはレーザー光源であることを特徴とするものである。 Furthermore, in the video display device, the monochromatic light source is an LED light source or a laser light source.
さらに映像表示装置において、前記空間変調素子制御部が、反射型もしくは透過型の空間変調素子を制御することを特徴とするものである。 Further, in the video display device, the spatial modulation element control unit controls a reflective or transmissive spatial modulation element.
さらに映像表示装置において、前記光源部は、異なる波長の光を発光する複数の単色光源と、前記複数の光源が発光する光を合成する光合成ユニットと、前記光合成ユニットが合成した光を前記空間変調素子に入射する入射光学ユニット、で構成されることを特徴とするものである。 Further, in the video display device, the light source unit includes a plurality of single-color light sources that emit light of different wavelengths, a light combining unit that combines light emitted from the plurality of light sources, and light that is synthesized by the light combining unit. It is comprised by the incident optical unit which injects into an element, It is characterized by the above-mentioned.
さらに映像表示装置において、前記画像表示部は、投射光学ユニットと、前記投射光学ユニットが投射した画像を表示する画像表示部、で構成されることを特徴とするものである。 Furthermore, in the video display device, the image display unit includes a projection optical unit and an image display unit that displays an image projected by the projection optical unit.
さらに映像表示装置において、前記カラーブレイク予測部が、前記入力映像からコントラストを算出する輝度計測部と、前記入力映像からエッジ強度を算出するエッジ検出部と、前記コントラストと前記エッジ強度から前記タイミング係数を算出するタイミング係数算出部とを備えることを特徴とするものである。 Further, in the video display device, the color break prediction unit includes a luminance measurement unit that calculates contrast from the input video, an edge detection unit that calculates edge strength from the input video, and the timing coefficient from the contrast and edge strength. And a timing coefficient calculation unit that calculates
さらに映像表示装置において、前記エッジ強度が、エッジの周辺との輝度の差の最大値であることを特徴とするものである。 Furthermore, in the video display device, the edge strength is a maximum value of a difference in luminance from the periphery of the edge.
さらに映像表示装置において、前記光源駆動部が、前記制御係数から、単色光源の発光順番、発光間隔、発光回数を設定することを特徴とするものである。 Further, in the video display device, the light source driving unit sets a light emission order, a light emission interval, and a light emission number of the monochromatic light source from the control coefficient.
さらに映像表示装置において、前記空間変調素子制御部が、前記制御係数から、構成色毎の制御順番、制御間隔、制御回数を設定することを特徴とするものである。 Furthermore, in the video display device, the spatial modulation element control unit sets a control order, a control interval, and a control count for each constituent color from the control coefficient.
以上のように本発明の請求項1に記載の発明によれば、カラーブレイクが発生する入力信号の場合にカラーブレイクが発生しないように光源と空間変調素子の駆動を変更するようにしたため、消費電力を減少させつつカラーブレイク現象を知覚されないようにすることが出来る。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the driving of the light source and the spatial modulation element is changed so that the color break does not occur in the case of the input signal in which the color break occurs. It is possible to prevent the color break phenomenon from being perceived while reducing power.
以下に、本発明の映像表示装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of a video display apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
以下に、本発明の第1の実施例について、図1から図4を用いて説明する。 In the following, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1の実施例における映像表示装置のシステム構成図を示す。図1において、単色光源142は、独立して異なる波長の光を任意のタイミングで発光する複数の光源である。本実施例では、単色光源142としてR・G・Bで発光する3つのLED光源またはレーザー光源とする。光合成ユニット141は、単色光源142が発光する光を合成する。本実施例ではダイクロイックプリズムを用いる。合成光125は、ダイクロイックプリズム141で合成された光である。空間変調素子151は、出射した光を変調して画像を作成する。入射光学ユニット161は、合成光125を空間変調素子151に入射する光学ユニットである。入射光126は、空間変調素子151に照射される。光源部171は、単色光源142と光合成ユニット141と入射光学ユニット161とで構成される。出力映像127は、入射光126が空間変調素子151の反射または透過された光で形成される。スクリーン163は、出力映像127を表示する。投射光学ユニット162は、出力映像127をスクリーン163に投射する光学ユニットである。画像表示部172は、投射光学ユニット162とスクリーン163とで構成される。光源駆動部131は、単色光源142を駆動する。空間変調素子制御部132は、空間変調素子151の変調を制御する。空間変調素子制御信号124は、空間変調素子151を制御する信号である。制御係数123は、光源駆動部131と空間変調素子制御部132を制御するための係数である。入力映像101は、外部から本システムに入力される映像である。タイミング係数121は、入力映像101のコントラストとエッジ情報から算出される係数である。カラーブレイク予測部111は、入力映像101からタイミング係数121を算出する。制御量算出部112は、タイミング係数121から制御係数123を算出する。
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a video display apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
図5にカラーブレイク認識の特性を示す。図5の認識度とは複数の被験者に輝度の高低やエッジ強度の強弱の映像を見せ、カラーブレイクを認識した度合いを示したものであり、認識度が高いほどカラーブレイクを認識した被験者が多いことを表す。図5に示すように、高い輝度を用いている映像(図5a)や、エッジ部分の輝度変化量が大きい映像の場合(図5b)認識しやすい。逆にいえば、低い輝度の映像や、エッジ部分の輝度変化量が小さい場合、カラーブレイク現象を認識しにくい。本発明はこの特性を利用し、従来は固定速度であった単色光源142の照射タイミングと空間変調素子151の変調を制御するものである。
FIG. 5 shows the characteristics of color break recognition. The degree of recognition in FIG. 5 indicates the degree of recognition of a color break by showing images of high and low brightness and edge strength to a plurality of subjects. The higher the degree of recognition, the more subjects who have recognized a color break. Represents that. As shown in FIG. 5, it is easy to recognize a video using high luminance (FIG. 5 a) or a video with a large luminance change amount at the edge (FIG. 5 b). In other words, it is difficult to recognize the color break phenomenon when the image has a low luminance or the luminance change amount of the edge portion is small. The present invention utilizes this characteristic to control the irradiation timing of the monochromatic
以下に、入力映像から画像を取得し、スクリーンへ投影を行う手順を用いて、本発明の具体例を示す。 Hereinafter, a specific example of the present invention will be described using a procedure for acquiring an image from an input video and projecting it on a screen.
なお、本実施例1において、入力映像101は、R・G・Bの3色で構成され、各色256の輝度を持つとして説明する。ここで、入力映像はR・G・B以外の色と各色256輝度以外を用いてもよい。また、光源142は、LED光源またはレーザー光源を用いても良い。
In the first embodiment, the
まず、入力映像101は、カラーブレイク予測部111にて入力され輝度とエッジからタイミング係数121を出力する。
First, the
図2はカラーブレイク予測部111の詳細な構成図である。輝度計測部201は、入力映像101の全画素の輝度を計測し最高輝度と最低輝度の差を算出する。エッジ検出部202は、入力映像101のエッジを検出し最大のエッジの強さを出力する。コントラスト211は、輝度計測部201で算出される。エッジ強度212は、エッジ検出部202で算出される。タイミング係数算出部203は、コントラスト211とエッジ強度212からタイミング係数121を出力する。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the color break prediction unit 111. The
輝度計測部201では、入力映像101の全画素の輝度成分Yを算出し、算出した輝度の最高輝度と最低輝度との差をコントラスト211として出力する。輝度成分Yの算出方法としては、例えばデジタルビデオコンポネント規格ITU-R BT.601で制定されたYCbCr座標系の変換式を用いて輝度成分Yを(数1)にて算出する。
ここで、Rの輝度をR_c、Gの輝度をG_c、Bの輝度をB_cとする。
The
Here, the luminance of R is R_c, the luminance of G is G_c, and the luminance of B is B_c.
ここで、図6に示すように、中心の輝度成分をYとし、周辺の輝度成分をAからHとする。
Here, as shown in FIG. 6, the central luminance component is Y, and the peripheral luminance components are A to H.
図3は、単色光源142の照射図であり、図3(a)は1倍速、図3(b)は2倍速、図3(c)は3倍速、図3(d)は4倍速の照射を示し、1倍速(a)では、1フレームにR・G・Bを1回照射し、2倍速(b)では、1フレームにR・G・Bを2回照射する。同様に、3倍速(c)では、3回照射し、4倍速(d)では4回照射する。図4は、空間変調素子151の変調制御図であり、図4(a)は1倍速、図4(b)は2倍速、図4(c)は3倍速、図4(d)は4倍速の変調制御を示し、1倍速(a)では、1フレームにR・G・Bを1回制御し、2倍速(b)では、1フレームにR・G・Bを2回制御する。3倍速(c)では、3回制御し、4倍速(d)では4回制御する。本実施例では、最高倍速を4倍速として説明する。
3 is an irradiation diagram of the monochromatic
表1は、単色光源142と空間変調素子151を制御するための制御係数123を算出する為のテーブルであり、表1(a)は輝度係数テーブルで、コントラスト211から輝度係数を算出する。輝度係数は、単色光源142の駆動速度と空間変調素子151の制御速度を設定するタイミング係数121を算出するための係数である。コントラスト211に対して、カラーブレイクが発生しないために最低限必要な倍速を示す。表1(b)のエッジ強度テーブルも同様で、エッジ強度係数は、単色光源142の駆動速度と空間変調素子151の制御速度を設定するタイミング係数121を算出するための係数であり、エッジ強度212に対して、カラーブレイクが発生しないために最低限必要な倍速を示す。
Table 1 is a table for calculating the
制御量算出部112では、タイミング係数121を2で割って、切り上げした値を制御係数123として出力する。制御係数123は、1で1倍速、2で2倍速、3で3倍速、4で4倍速にて、単色光源142と空間変調素子151の制御をおこなうことを意味する。
The control
光源駆動部131は、制御係数123により光源142の発光速度と発光回数を変更する。同様に、空間変調素子制御部132は、制御係数123により空間変調素子151の制御速度と制御回数を変更する。
The light
次に、単色光源142は、ダイクロイックプリズム141によって、同一光軸に合成され、合成光125となる。入射光学ユニット161は合成光125を入射光126に変換し、空間変調素子151に入射させる。空間変調素子151は入射光126を、空間変調素子制御信号124により反射または透過することにより、出力映像127に変換し、投射光学ユニット162を介してスクリーン163に表示される。
Next, the monochromatic
これにより、入力映像101の輝度とエッジから制御速度を算出し、単色光源142と空間変調素子151を制御することにより、一定の倍速で駆動するより低い消費電流で駆動することが可能となる。
Thus, by calculating the control speed from the luminance and edge of the
以上のように、本実施例1においては入力映像101から、制御係数123を算出し、算出された制御係数123により、単色光源142と空間変調素子151の駆動速度を制御することにより、カラーブレイク現象の認識度をそのままに消費電力の低減に効果がある。
As described above, in the first embodiment, the
また、低倍速で駆動できるため、誤動作や素子の劣化要因であるサージ電流の発生を減少させる効果もある。 Further, since it can be driven at a low speed, there is an effect of reducing the occurrence of a surge current that is a cause of malfunction or element deterioration.
本発明にかかる映像表示装置は、低消費電力でカラーブレイク現象を発生させないディスプレイ等として有用である。 The video display device according to the present invention is useful as a display that does not cause a color break phenomenon with low power consumption.
101 入力映像
111 カラーブレイク予測部
112 制御量算出部
121 タイミング係数
123 制御係数
124 空間変調素子制御信号
125 合成光
126 入射光
127 出力映像
131 光源駆動部
132 空間変調素子制御部
141 光合成ユニット
142 単色光源
151 空間変調素子
161 入射光学ユニット
162 投射光学ユニット
163 スクリーン
171 光源部
172 画像表示部
201 輝度計測部
202 エッジ検出部
203 タイミング係数算出部
211 コントラスト
212 エッジ強度
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光源部が出射した光を変調して画像を作成する空間変調素子と、
前記光源部が出射した光を前記空間変調素子が変調して得られる画像を表示する画像表示部と、
入力映像の輝度情報からカラーブレイク現象の発生を予測し、前記カラーブレイク現象が発生しないタイミング係数を算出するカラーブレイク予測部と、
前記タイミング係数から前記光源と前記空間変調素子の制御条件を指示する為の制御係数を算出する制御量算出部と、
前記制御係数に基づいて前記光源の駆動を制御する光源駆動部と、
前記制御係数に基づいて前記空間変調素子を制御する空間変調素子制御部と
を備えることを特徴とする映像表示装置。 A light source unit having a plurality of monochromatic light sources each emitting light of different wavelengths in a time-sharing manner;
A spatial modulation element that modulates the light emitted from the light source unit to create an image;
An image display unit for displaying an image obtained by modulating the light emitted from the light source unit by the spatial modulation element;
A color break prediction unit that predicts occurrence of a color break phenomenon from luminance information of an input video and calculates a timing coefficient at which the color break phenomenon does not occur;
A control amount calculation unit for calculating a control coefficient for instructing a control condition of the light source and the spatial modulation element from the timing coefficient;
A light source driving unit that controls driving of the light source based on the control coefficient;
An image display device comprising: a spatial modulation element control unit that controls the spatial modulation element based on the control coefficient.
異なる波長の光を発光する複数の単色光源と、
前記複数の光源が発光する光を合成する光合成ユニットと、
前記光合成ユニットが合成した光を前記空間変調素子に入射する入射光学ユニット、
で構成されることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。 The light source unit is
A plurality of monochromatic light sources that emit light of different wavelengths;
A light combining unit that combines light emitted from the plurality of light sources;
An incident optical unit that makes the light synthesized by the light synthesis unit incident on the spatial modulation element;
The video display device according to claim 1, comprising:
投射光学ユニットと、
前記投射光学ユニットが投射した画像を表示する画像部、
で構成されることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。 The image display unit
A projection optical unit;
An image portion for displaying an image projected by the projection optical unit;
The video display device according to claim 1, comprising:
前記入力映像からエッジ強度を算出するエッジ検出部と、
前記コントラストと前記エッジ強度から前記タイミング係数を算出するタイミング係数算出部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。 The color break prediction unit, a luminance measurement unit that calculates contrast from the input video,
An edge detector that calculates edge strength from the input video;
The video display apparatus according to claim 1, further comprising a timing coefficient calculation unit that calculates the timing coefficient from the contrast and the edge intensity.
The video display device according to claim 1, wherein the spatial modulation element control unit sets a control order, a control interval, and a control count for each constituent color from the control coefficient.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2011215322A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Casio Computer Co Ltd | Projector |
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JP2011215322A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Casio Computer Co Ltd | Projector |
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