JP2008116932A - 映像歪み補正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスクリーンとディスプレイ装置との距離にかかわらず映像を歪みなく投射できる映像歪み除去のための映像処理方法及びその装置を提供する。
【解決手段】回折型光変調器を用いたディスプレイ装置の映像歪み補正方法において、（ａ）原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出する段階と、（ｂ）前記算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較する段階と、（ｃ）前記変換映像座標値に対応される前記縮小映像座標値を抽出する段階と、（ｄ）前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出する段階と、（ｅ）前記算出された変換映像座標値の階調値に応じて前記回折型光変調器を動作させる段階とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は映像処理方法及びその装置に関するもので、特に映像歪みを除去するための映像処理方法及びその装置に関する。

最近、ディスプレイ技術の発達に従い大型画像の具現に対する要求がますます増加している。現在、大部分の大型画像表示装置（主としてプロジエクタ）は液晶を光スイッチとして使用している。過去のＣＲＴプロジェクタに比して小型で価格もチープであり光学系も簡単であるので多く使用されている。しかし、光源からの光が液晶板を透過しスクリーンに写し出されるので光損失が多いという短所がある。よって、反射を用いた光変調器素子などのマイクロマシンを活用して光損失を減らすことによりさらに明るい画像が得られる。

マイクロマシン（Ｍｉｃｒｏ ｍａｃｈｉｎｅ）は目視では識別しにくい極めて小型の機械を意味する。ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）とも言い、超小型電気機械システムまたは素子と呼ばれる。主として半導体製造技術を応用して作る。微小光学及び極限素子は磁気及び光ヘッドのような各種の情報機器部品に応用されており、多種類のマイクロ流体制御技術は生命医学分野や半導体製造工程などにも応用されている。マイクロマシンはその役割に応じて感知素子の機能を果たすマイクロセンサ、駆動装置であるマイクロアクチュエーター及びその他エネルギーを伝達する役割を果たすミニアチュア機械などに分けられる。

ＭＥＭＳは多様な応用分野の一つであって、光学分野に応用されている。ＭＥＭＳ技術を用いれば、１ｍｍより小さな光学部品を製作でき、これらをもって超小型光システムを具現することができる。

超小型光システムである光変調器素子、マイクロレンズなどのマイクロ光学部品は、速い応答速度と低損失、集積化及びデジタル化の容易性などの長所により通信装置、ディスプレイ及び記録装置に採択され応用されている。

ディスプレイの一種であるスキャニングディスプレイ装置に用いられる光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＳＯＭ）は、駆動集積回路と複数個のマイクロミラーから構成される。一つ以上のマイクロミラーが集まり投射映像の一ピクセルを表現することになる。

この際、一ピクセルの光強度を表現するためにマイクロミラーは、ドライバＩＣから印加される駆動電圧に応じてその変位が変わることにより変調光の光量を変化させる。ここで、ドライバＩＣは入力信号に対して特定の関係を有する駆動電圧を生成する。

図１ａないし図１ｄは従来技術によるディスプレイ装置の構成図及びスクリーンに投影された歪んだ映像を示している。図１ａを参照すると、従来技術によるディスプレイ装置は、光源１１０、照明光学系１２０、光変調器１３０、ドライバＩＣ１４０、リレー光学系１５０、スキャナ１６０、投射光学系１７０及び映像制御回路１８０を備えることが可能である。

光源１１０はスクリーン１９０に映像が投射されるように光を照射する。光源１１０と光変調器１３０との間に照明光学系１２０があり、光源１１０から投射される光の方向を所定の角度で反射させ光変調器１３０に光が集中されることになる。

光変調器１３０はドライバＩＣ１４０から提供する駆動電圧に応じて光源１１０から照射された光を変調した変調光を出力する。光変調器１３０に備えられた複数のマイクロミラーは垂直走査線または水平走査線を構成するピクセルの数と同数であってもよい。

ドライバＩＣ１４０は映像制御回路１８０から映像制御信号に応じて出力される変調光の明るさを変化させる駆動電圧を光変調器１３０に提供する。

リレー光学系１５０は光変調器１３０から出力される変調光が １６０に伝達されるようにする。スキャナ（ｓｃａｎｎｅｒ）１６０は光変調器１３０から入射される変調光を所定の角度で反射させてスクリーン１９０に投射する。

投射光学系１７０はスキャナ１６０により反射された変調光がスクリーン１９０上に投射されるように投射レンズ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ）を備える。

映像制御回路１８０は映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号をそれぞれドライバＩＣ１４０、スキャナ１６０、光源１１０に提供する。互いに連動する映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号により一フレームの映像がスクリーン１９０上にディスプレイされる。

図１ｂを参照すると、スキャナ１６０により反射された変調光がスクリーン１９０に投射される場合スキャナ１６０とスクリーン１９０との間の距離においてスクリーン１９０の中心と両側との間には経路差が発生するので映像が歪むことになる。すなわち、図１ｃを参照すると、側面から見ればスキャナ１６０により反射された変調光はスクリーン１９０に一定に投射されるが、図１ｄを参照すると、スクリーン１９０の全体の画面において両側の変調光がより長く投射されるので、全体的に映像の歪みが発生するという問題点がある。

本発明は前述した従来の問題点を解決するために案出されたもので、映像の歪みを補正してスクリーンとディスプレイ装置との距離にかかわらず歪みのない映像を投射できる映像歪み除去方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的はメモリ資源を最小に用いながらも映像歪みを最小化できる映像歪み除去方法及びその装置を提供することである。

本発明が提示する以外の技術的課題は、下記の説明を通して容易に理解できよう。

本発明の一実施形態によれば、回折型光変調器を用いたディスプレイ装置の映像歪み補正方法において、（ａ）原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出する段階と、（ｂ）前記算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較する段階と、（ｃ）前記変換映像座標値に対応される前記縮小映像座標値を抽出する段階と、（ｄ）前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出する段階と、（ｅ）前記算出された変換映像座標値の階調値に応じて前記回折型光変調器を動作させる段階とを含む映像歪み補正方法が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出し、前記算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較して前記変換映像座標値に対応される前記縮小映像座標値を抽出し、前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出する映像歪み除去部と、前記映像歪み除去部から算出された前記変換映像座標値の階調値に応ずる映像制御信号を生成する映像処理部と、前記映像処理部から前記映像制御信号を受信し回折型光変調器を駆動する駆動電圧を生成するドライバＩＣと、前記ドライバＩＣから前記駆動電圧を受信し光源から入射された入射光を反射及び回折する回折型光変調器とを備えるディスプレイ装置が提供される。

ここで、前記段階（ｄ）で、前記変換映像座標値が三つの前記縮小映像座標値にマッチングされる場合前記変換映像座標値の階調値は次の式により算出されることができる。
数式１

式中、Ｌ（Ｙ）は変換映像のＹ番目座標値の階調度であり、ｌ（Ｙ）は縮小映像のＹ番目座標値の階調度であり、Ｒ_ｐｒｅは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ−１番目座標値の比率であり、Ｒ_ｂｏｄｙは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ番目座標値の比率であり、Ｒ_ｐｏｓｔは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ＋１番目座標値の比率である。

ここで、Ｒ_ｐｒｅ＋Ｒ_ｂｏｄｙ＋Ｒ_ｐｏｓｔ＝１であることができる。
ここで、前記回折型光変調器は所定の構造物層の中央部分の上に位置し前記入射光を反射または回折させる上部光反射層と、前記構造物層の上に位置し収縮または膨張により前記構造物層の中央部分を上下に動かす圧電駆動体と、前記上部光反射層と離隔されて位置し前記入射光を反射または回折させる下部光反射層とを備えることができる。

また、本発明の他の形態として、原本映像に基づいて生成した変換映像をスクリーンに投射することにより、スクリーン上の各領域相互の間でスクリーンまでの距離が相違することに起因する映像歪みが補正された映像を表示するディスプレイ装置であって、映像歪みを補償する縮小画像を生成して、変換画像における変換映像座標値に対応する縮小画像における縮小画像座標値を抽出した後、縮小映像座標値の階調値から変換映像座標値の階調値を算出して表示するディスプレイ装置が提供される。

本発明による映像歪み除去方法及びその装置は映像の歪みを補正してスクリーンとディスプレイ装置との距離にかかわらず歪みのない映像を投射することができる。

また、本発明による映像歪み除去方法及びその装置はメモリの資源を最小に用いながらも映像歪みを最小化することができる。

以下、本発明による映像歪み除去方法及びその装置の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて図面符号にかかわらず同一である構成要素は同一の参照符号を付与し、これに対する重複される説明は省略する。本発明を説明することにおいて係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する前に本発明に適用されるＭＥＭＳパッケージの中の光変調器について先に説明する。

光変調器は大きく直接光のオン／オフを制御する直接方式と反射及び回折を用いる間接方式とに大別され、また間接方式は静電気方式と圧電方式とに分けられる。ここで、光変調器は駆動される方式を問わず本発明に適用可能である。

静電駆動方式格子光変調器は反射表面部を有しながら基板上部に浮遊（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）する、多数の一定に離隔する変形可能な反射型リボンを備える。

まず、絶縁層がシリコン基板上に蒸着され、以後犠牲二酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の蒸着工程が後続する。窒化シリコン膜はリボンでパターニングされ二酸化シリコン層の一部がエッチングされてリボンが窒化物フレームにより酸化物スペーサ層上に保持されるようにする。単一波長λ０を有する光を変調させるために、変調器はリボンの厚みと酸化物スペーサの厚みがλ０／４になるように設計される。

リボン状の反射表面と基板の反射表面との間の垂直距離ｄで限定されたこのような変調器の格子振幅はリボン（第１電極としての役割を果たすリボンの反射表面）と基板（第２電極としての役割を果たす基板下部の伝導膜）との間に電圧を印加することにより制御される。

図２ａは本発明に適用できる間接光変調器のうち圧電体を用いた一形態の回折型光変調器モジュールの斜視図であり、図２ｂは本発明の好ましい実施形態に適用できる圧電体を用いた他の形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。図２ａ及び図２ｂを参照すると、基板２１５、絶縁層２２５、犠牲層２３５、リボン構造物２４５及び圧電体２５５を備える光変調器が示されている。

基板２１５は一般的に使用される半導体基板であり、絶縁層２２５はエッチング阻止層（ｅｔｃｈ ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）として蒸着され、犠牲層２３５として用いられる物質をエッチングするエッチャント（ここで、エッチャントはエッチングガスまたはエッチング溶液である）に対して選択比が高い物質から形成される。ここで、絶縁層２２５の上には入射光を反射するために下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）が形成されてもよい。

犠牲層２３５はリボン構造物が絶縁層２２５と一定した間隔で離隔されるように両サイドからリボン構造物２４５を支持し、中心部に空間を形成する役割を果たす。

リボン構造物２４５は前述したように入射光の回折及び干渉を引き起こして信号を光変調する役割を果たす。リボン構造物２４５の形態は前述したように静電気方式により複数のリボン状で構成されてもよく、圧電方式によりリボンの中心部に複数のオープンホールを備えてもよい。また、圧電体２５５は上部及び下部電極間の電圧差により発生する上下または左右の収縮または膨脹程度に応じてリボン構造物２４５が上下に動くように制御する。ここで、下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）はリボン構造物２４５に形成されたホール２４５（ｂ）、２４５（ｄ）に対応して形成される。

例えば、光の波長がλである場合何らの電圧も印加されないか、または所定の電圧が印加された状態で、リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）が形成された絶縁層２２５との間の間隔はｎλ／２（ｎは自然数）となる。すなわち、下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）は上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と所定の間隔で離隔されて位置する。従って、０次回折光（反射光）の場合リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）から反射された光と絶縁層２２５から反射された光との全体経路差はｎλになるので補強干渉して回折光は最大輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合光の輝度は相殺干渉により最小値を有する。

また、前記印加された電圧とは異なる適正電圧が圧電体２５５に印加されると、リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）が形成された絶縁層２２５との間の間隔は（２ｎ＋１）λ／４（ｎは自然数）になる。従って、０次回折光（反射光）の場合リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と絶縁層２２５から反射された光との全体経路差は（２ｎ＋１）λ／２になるので相殺干渉して回折光は最小輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合補強干渉により光の輝度は最大値を有する。このような干渉の結果、光変調器は反射または回折光の光量を調節して信号を光に乗せることができる。

以上では、リボン構造物２４５と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）が形成された絶縁層２２５との間隔がｎλ／２または（２ｎ＋１）λ／４である場合を説明したが、入射光の回折、反射により干渉される強度を調節できる間隔をもって駆動できる多様な実施形態が本発明に適用されうることは当然である。

以下では、前述した図２ａに示されている形態の光変調器を中心に説明する。

図２ｃを参照すると、光変調器はそれぞれ第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ＃１）、第２ピクセル（ｐｉｘｅｌ＃２）、…、及び第ｍピクセル（ｐｉｘｅｌ＃ｍ）を担うｍ個のマイクロミラー１００−１、１００−２、…、及び１００−ｍから構成される。光変調器は垂直走査線または水平走査線（ここで、垂直走査線または水平走査線はｍ個のピクセルから構成されると仮定する）の１次元映像に対する映像情報を担い、各マイクロミラー１００−１、１００−２、…、及び１００−ｍは垂直走査線または水平走査線を構成するｍ個のピクセルのいずれか一つのピクセルを担う。従って、それぞれのマイクロミラーから反射及び回折された光は以後光スキャン装置によりスクリーンに２次元映像で投射される。例えば、ＶＧＡ６４０＊４８０の解像度の場合４８０個の垂直ピクセルに対して光スキャン装置（図示せず）の一面で６４０回モジュレーションして光スキャン装置の一面当たり画面１フレームが生成される。ここで、光スキャン装置はポリゴンミラー（Ｐｏｌｙｇｏｎ Ｍｉｒｒｏｒ）、回転バー（Ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂａｒ）またはガルバノミラー（Ｇａｌｖａｎｏ Ｍｉｒｒｏｒ）などであってもよい。

以下第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ＃１）を中心に光変調の原理について説明するが、他のピクセルについても同様の内容が適用できることは勿論である。

本実施形態においてリボン構造物２４５に形成されたホール２４５（ｂ）−１は二つであると仮定する。二つのホール２４５（ｂ）−１によりリボン構造物２４５の上部には三つの上部反射層２４５（ａ）−１が形成される。絶縁層２２５には二つのホール２４５（ｂ）−１に対応して二つの下部反射層が形成される。そして、第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ＃１）と第２ピクセル（ｐｉｘｅｌ＃２）との間隔による部分に対応して絶縁層２２５にはさらに一つの下部反射層が形成される。従って、各ピクセル当たり上部反射層２４５（ａ）−１と下部反射層の個数は同じくなり、図２ａを参照して前述したように０次回折光または±１次回折光を用いて変調光の輝度を調節することが可能になる。

図２ｄを参照すると、本発明の好ましい実施形態に適用できる回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図が示されている。

垂直に配列されたｍ個のマイクロミラー１００−１、１００−２、…、及び１００−ｍから反射及び回折された光が光スキャン装置から反射されてスクリーン２７５に水平にスキャンされ生成された画面２８５−１、２８５−２、２８５−３、２８５−４、…、２８５−（ｋ−３）、２８５−（ｋ−２）、２８５−（ｋ−１）、及び２８５−ｋが示される。光スキャン装置で１回回転する場合、一つの映像フレームが投射されることができる。ここで、スキャン方向は左側から右側方向（矢印方向）に示されているが、他の方向（例えば、その逆方向）であっても映像がスキャンできることは自明である。

図３は本発明の好ましい一実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。本発明の一実施形態によるディスプレイ装置は、光源３１０、照明光学系３２０、光変調器３３０、ドライバＩＣ３４０、リレー光学系３５０、スキャナ３６０、投射光学系３７０及び映像制御回路３８０を備えることができる。

光源３１０はスクリーン３９０に映像が投射されるように光を照射する。光源３１０は白色光を照射してもよく、光の三原色である赤色光、緑色光または青色光のいずれか一つを照射してもよい。好ましくは光源３１０はレーザ、ＬＥＤまたはレーザダイオードであることがよい。白色光を照射する場合には色分離部（図示せず）を備えて白色光を所定の条件により赤色光、緑色光及び青色光に分離することができる。

光源３１０と光変調器３３０との間に照明光学系３２０を備えて光源３１０から投射された光の方向を所定の角度で反射させて光変調器３３０に光が集中されるようにできる。色分離部（図示せず）により色分離が行われた場合には前記光を集中させる機能を追加することもできる。

光変調器３３０はドライバＩＣ３４０から提供される駆動電圧に応じて光源３１０から照射された光を変調した変調光を出力する。光変調器３３０に対しては前述の２ａないし図２ｄを参照して詳しく説明したので詳しい説明は省略する。光変調器３３０は一列に配置された複数のマイクロミラーから構成され、光変調器３３０は一つのフレーム映像において垂直走査線または水平走査線に該当する１次元直線映像を担う。すなわち、１次元直線映像に対して光変調器３３０は印加される駆動電圧に応じて１次元直線映像の各ピクセルに該当する各マイクロミラーの変位を変化させることにより明るさを変化させた変調光を出力する。

複数のマイクロミラーは垂直走査線または水平走査線を構成するピクセルの数と同数であることが好ましい。変調光は追後スクリーン３９０に投射される垂直走査線または水平走査線の映像情報（すなわち、垂直走査線または水平走査線を構成する各ピクセルの明るさ値）が反映された光であり、０次回折光（反射光）または＋ｎ次回折光、−ｎ次回折光（ｎは自然数）であることができる。

ドライバＩＣ３４０は映像制御回路３８０からの映像制御信号に応じて出力される変調光の明るさを変化させる駆動電圧を光変調器３３０に提供する。

リレー光学系３５０は光変調器３３０から出力される変調光をスキャナ３６０に伝達する。一つ以上のレンズを備えることができ、必要により倍率を調節して光変調器３３０の大きさとスキャナ３６０の大きさに合わせて変調光を伝達する。

スキャナ（ｓｃａｎｎｅｒ）３６０は光変調器３３０から入射される変調光を所定の角度で反射させスクリーン３９０に投射する。この際、所定の角度は映像制御回路３８０から入力されるスキャナ制御信号により定められる。スキャナ制御信号は映像制御信号と同期され映像制御信号に対応するスクリーン３９０上の垂直走査線（または水平走査線）の位置に変調光が投射できる角度にスキャナ３６０を回転させる。スキャナ３６０はポリゴンミラー（Ｐｏｌｙｇｏｎ Ｍｉｒｒｏｒ）、回転バー（Ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂａｒ）またはガルバノメータ（Ｇａｌｖａｎｏ Ｍｅｔｅｒ）などであってもよい。

投射光学系３７０はスキャナ３６０から反射された変調光がスクリーン３９０上に投射されるように投射レンズ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ）を備える。

映像制御回路３８０に備えられた映像処理部３８３は映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号をそれぞれドライバＩＣ３４０、スキャナ３６０、光源３１０に提供する。互いに連動される映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号により一フレームの映像がスクリーン３９０上にディスプレイされる。映像処理部３８３は一つのフレームに該当する映像信号の入力を受け、映像信号に応じて光源３１０、光変調器３３０及びスキャナ３６０を制御する。映像制御回路３８０はフレームを構成する各ピクセルに対して表示しようとする明るさの情報に対応する映像制御信号をドライバＩＣ３４０に提供し、映像制御信号に応じて垂直走査線（または水平走査線）がスクリーン３９０上の所定位置に投射されるようにスキャナ３６０の回転角度または回転速度を調節する。

映像制御回路３８０に備えられた映像歪み除去部３８５は原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出し、算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較して変換映像座標値に対応される前記縮小映像座標値を抽出し、縮小映像座標値の階調値から変換映像座標値の階調値を算出する。ここで、歪み映像はスクリーン３９０とスキャナ３６０との間隔に応じて異なってくるため、縮小ファクタはスクリーン３９０の左右距離に応じて異なってくる。このような映像歪み除去部に対しては以下で詳しく説明する。

図４及び図５は本発明の好ましい一実施形態による映像歪みを除去するための映像処理の順序図である。

図４を参照すると、従来技術（ａ）による映像処理部４１０は映像データが入力される場合、映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号をそれぞれドライバＩＣ３４０、スキャナ３６０、光源３１０に提供する。ここで、映像制御信号は映像歪みを補正する別途の手続きなしで生成された信号であって映像処理部４１０に入力され、以後光変調器を駆動するための映像制御信号がドライバＩＣ３４０に伝送される。

しかし、本発明の一実施形態（ｂ）による映像データは映像歪み除去部４２０を経ることでスクリーン３９０上に歪みのない映像が投射されるように、補正された後映像処理部４３０に伝送される。

図５で、歪み座標ルックアップテーブル（ＬＵＴ）５３０を参照して、５１０のように原本映像データ（Ｘ、Ｙ）の水平解像度に対応する４ラインをバッファリングし、５２０では歪み座標ルックアップテーブル５３０に保存されたＸ軸に対応する縮小ファクタを原本映像データに乗じて縮小映像座標値（Ｘ、Ｙ'）を算出する。ここで、Ｘは水平座標、Ｙは垂直座標を意味し、垂直に４８０個のピクセルがあると仮定し、以下同様である。ここで、３ラインは該当する映像データを読むラインであり、その他の１ラインは縮小映像座標値（Ｘ、Ｙ'）を算出するためにデータを抽出するラインとして用いることができる。

ここで、前述したように変調光がスクリーンに投射される場合歪んだ映像の座標は垂直方向（Ｙ）であるのでＹ値に対する補正が行われる。このような補正作業は投射される映像がカラーである場合Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対して行われることができる。以後、縮小映像座標値（Ｘ、Ｙ'）は変換映像座標値（Ｘ、Ｙ"）と比較及びマッチングされ変換映像座標値（Ｘ、Ｙ"）に対応される縮小映像座標値（Ｘ、Ｙ'）を抽出する。ここで、縮小映像座標値（Ｘ、Ｙ'）の階調値から変換映像座標値（Ｘ、Ｙ"）の階調値を算出する（５４０）。

以後、水平方向に１２（または１６）ラインをバッファリングした（５５０）後、直前段階のバッファに対して現在保存しているラインの１２（または１６）ラインの以前ラインから１ピクセルデータ（Ｘ、Ｙ"'）ずつ抽出する（５６０）。ここで、バッファリングされるライン数は１２（または１６）に限られず、補正すべきの歪み（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）の量に応じて異なってくることができ、そのライン数は補正に要するライン数に１ライン（動作のためにデータを抽出するためのライン）以上が抽出される。

以後、最終的に抽出された変換映像座標値（Ｘ、Ｙ""）に対応する光変調器を駆動するための映像制御信号がドライバＩＣ３４０に伝送される。ここで、最初の入力映像が水平走査線により生成され、光変調器から投射される変調光が垂直走査線に対応される場合本発明の一実施形態によれば、水平方向に最小１２ラインがバッファリング（５５０）されうる。

よって、バッファリングされる最小限の資源は水平解像度ｘ２０ｘ３バイト（ｂｙｔｅ）になることができる。ここで、２０バイトは１６ラインがバッファリング（５５０）される場合最初４ラインをバッファリング（５１０）するための資源であり、３バイトはＲ、Ｇ、Ｂに対する資源である。

図６は本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのピクセルのマッチング図である。図６を参照すると、歪みのない映像座標値６１０、縮小映像座標値と変換映像座標値とのマッチング関係６２０が示される。

縮小映像座標値と変換映像座標値とのマッチング関係６２０において点線で表された部分を拡大すると、原本映像座標値６３０、縮小映像座標値６４０、変換映像座標値６５０間の相関関係が示される。補正の前の原本映像座標値６３０は全長がＢであり、縮小ファクタが適用された縮小映像座標値６４０は全長がＡである。ここで、縮小ファクタはＡ／Ｂに表示することができる。

ここで、縮小映像座標値６４０は原本映像座標値６３０の階調値を同様に有し、但し、その大きさのみが縮小される。従って、縮小映像座標値６４０の三つのピクセルが変換映像座標値６５０の中の一つのピクセルにマッピングされる場合その重なる比率に応じて変換映像座標値６５０の階調度を算出することができる。すなわち、変換映像のＹ番目座標値の階調度は次のように表現できる。
数式２

式中、Ｌ（Ｙ）は変換映像のＹ番目座標値の階調度であり、ｌ（Ｙ）は縮小映像のＹ番目座標値の階調度であり、Ｒ_ｐｒｅは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ−１番目座標値の比率であり、Ｒ_ｂｏｄｙは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ番目座標値の比率であり、Ｒ_ｐｏｓｔは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ＋１番目座標値の比率である。ここで、変換映像のＹ番目座標値に縮小映像のＹ−１、Ｙ、Ｙ＋１番目座標値がマッピングされると仮定したが、その文字、順序にかかわらず互いにマッチングされることができる。すなわち、変換映像のＹ番目座標値に縮小映像のＴ−１、Ｔ、Ｔ＋１番目座標値がマッピングされるとも表現することができる。変換映像のＹ番目座標値に、縮小映像のＹ−１、Ｙ、Ｙ＋１番目座標値がマッピングされる比率であるので次の式を満足する。
Ｒ_ｐｒｅ＋Ｒ_ｂｏｄｙ＋Ｒ_ｐｏｓｔ＝１ （２）

また、以上では縮小映像座標値６４０の三つのピクセルが変換映像座標値６５０の中の一つのピクセルにマッピングされる場合を仮定したが、縮小映像座標値６４０の二つのピクセルが変換映像座標値６５０の中の一つのピクセルにマッピングされる場合もありうるし、この場合Ｒ_ｐｒｅまたはＲ_ｐｏｓｔが０になることもできる。

図７は本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのフローチャートである。ここで、Ｙｏｒｇは原本映像の中の任意のピクセルのＹ座標値であり、Ｙ_ｎｅｗはＹｏｒｇに対する歪み補正変換の後の変換映像のＹ座標値であり、ＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］はＹｏｒｇのＸ座標における縮小ファクタであり、Ｒ_ｐｒｅは変換の後の映像のＸ、Ｙ_ｎｅｗ座標を有するピクセルであって部分的でもマッピングされる原本映像のピクセルが三つである場合Ｙ座標の一番前のピクセルが変換映像のピクセルとマッピングされる比率であり、Ｒ_ｂｏｄｙは変換の後の映像のＸ、Ｙ_ｎｅｗ座標を有するピクセルであって部分的でもマッピングされる原本映像のピクセルが三つである場合Ｙ座標が二番目のピクセルが変換映像のピクセルとマッピングされる比率であり、Ｒ_ｐｏｓｔは変換の後の映像のＸ、Ｙ_ｎｅｗ座標を有するピクセルであって部分的でもマッピングされる原本映像のピクセルが三つである場合Ｙ座標が三番目のピクセルが変換映像のピクセルとマッピングされる比率であり、Ｒ（Ｇ、Ｂ）［Ｙ_ｎｅｗ］は変換映像の座標（Ｘ、Ｙ_ｎｅｗ）ピクセルのＲ（Ｇ、Ｂ）階調値であり、これはＬ（Ｘ、Ｙ_ｎｅｗ）で表示できる。

段階Ｓ７１０で、Ｙ_ｎｅｗは次のように算出されることができる。
Ｙ_ｎｅｗ＝Ｖｈａｌｆ−（（Ｖｈａｌｆ−Ｙｏｒｇ）＊ＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］） （３）

段階Ｓ７２０で、Ｒ_ｐｒｅは次のように算出されることができる。
Ｒ_ｐｒｅ＝（Ｖｈａｌｆ−Ｙｏｒｇ）＊ＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］ （４）

映像座標は一般的に一番上端が０、一番下端が４７９（６４０ｘ４８０の場合）または７６７（１０２４ｘ７６８の場合）などになることができる。歪み（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）は映像の中央を垂直方向の原点に設定して計算するのでＹｏｒｇは通常の映像座標系であり、Ｖｈａｌｆは映像垂直解像度の正確に半分となる。よって、垂直解像度が４８０である場合Ｖｈａｌｆは２４０になる。

段階Ｓ７３０で、Ｒ_ｐｒｅをＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］と比較してＲ_ｐｒｅがＤＩＳＴＯＲＴＬＵＴ［Ｘ］より大きい場合段階Ｓ７４０は次を満足する。
Ｒ_ｂｏｄｙ＝Ｒ_ｐｒｅ、Ｒ_ｐｏｓｔ＝０ （５）

若し、Ｒ_ｐｒｅがＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］より小さい場合段階Ｓ７５０は次を満足する。
Ｒ_ｂｏｄｙ＝ＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］ （６）

Ｒ_ｐｏｓｔ＝ＤｉｓｔｏｒｔＬＵＴ［Ｘ］Ｒ_ｐｒｅ （７）

以後、段階Ｓ７６０で、垂直解像度が４８０である場合、Ｙｎｅｗと４７９とを比較してＹ_ｎｅｗが４７９以下であれば段階Ｓ７７０は次を満足する。
Ｒ（Ｇ、Ｂ）［Ｙ_ｎｅｗ］＝（ｐｉｘ［Ｙ_ｎｅｗ−１］＊Ｒ_ｐｒｅ＋ｐｉｘ［Ｙ_ｎｅｗ］＊Ｒ_ｂｏｄｙ＋ｐｉｘ［Ｙ_ｎｅｗ＋１］ （８）

また、Ｙ_ｎｅｗと４７９とを比較してＹ_ｎｅｗが４８０であれば、段階Ｓ７８０は次を満足する。
Ｒ（Ｇ、Ｂ）［Ｙ_ｎｅｗ］＝（ｐｉｘ［Ｙ_ｎｅｗ−１］＊Ｒ_ｐｒｅ＋ｐｉｘ［Ｙ_ｎｅｗ］＊Ｒ_ｂｏｄｙ） （９）

従って、前述したように変換映像座標値に対応される階調度が縮小映像座標値から算出されることができる。

図８は本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのデータ処理図である。

歪みを補正した水平１６行のバッファ８１０からメモリ（例えば、ＳＤＲ）保存のための水平１６行のバッファ８２０への移動を始める条件は移動させる０番目の水平１行のバッファのすべてのピクセルに対して歪み補正による新しい階調値の更新が完了された場合である。歪み補正バッファは循環環状バッファであって、ある水平１行のバッファのすべてのピクセルが更新された後すぐに新しい補正データが当該１行のバッファの中央または両端から再び更新され、歪み補正バッファからメモリ保存用バッファへの移動は水平１行ごとに対してこのような更新完了から始まって新しい更新が始まる前に終わらなくてはならない。

具体的には、入力された行から３行を遅延（ｄｅｌａｙ）させ、それに対して現在入力されるＹ Ｎｕｍｂｅｒを３２で除した値を引いた値が０より大きい場合、メモリ保存用バッファへの移動が始まる。すなわち、歪みを補正した水平１６行のバッファに水平３行以上保存された際に移動作業が始まり、最後の行の伝送が終わった際に移動作業はまだ上記の計算方式によるいくつかの行を残すことになる。歪み補正の後の変換映像座標値を基準に水平Ｎ番目の行の情報がすべて記録された後にＮ番目の行の情報が再びＳＤＲ保存のための水平１６行のバッファに移動される。

変換映像の下の部分の場合、歪みにより入力情報基準の最終行が記録されている時点でも歪み補正の後の変換映像座標値を基準にまだ中間行が更新中でありこれに対して原本映像座標値（入力情報）と変換映像座標値（出力情報）との行番号の差の調整に対する要求が発生しうる。

前述した本発明の実施形態による映像歪み補正方法は記録媒体に保存された後所定の装置、例えば、映像処理装置と結合して行われることができる。ここで、記録媒体はハードディスク、ビデオテープ、ＣＤ、ＶＣＤ、ＤＶＤのような磁気または光記録媒体であるかまたはオフラインまたはオンライン上に構築されたクライアントまたはサーバコンピュータのデータベースであることができる。

上記実施形態に示す通り、回折型光変調器を用いたディスプレイ装置の映像歪み補正方法において、
（ａ）原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出する段階と、
（ｂ）算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較する段階と、
（ｃ）変換映像座標値に対応する縮小映像座標値を抽出する段階と、
（ｄ）縮小映像座標値の階調値から変換映像座標値の階調値を算出する段階と、
（ｅ）算出された変換映像座標値の階調値に応じて回折型光変調器を動作させる段階とを含む映像歪み補正方法が提供される。

また、原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出し、算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較して変換映像座標値に対応される縮小映像座標値を抽出し、縮小映像座標値の階調値から変換映像座標値の階調値を算出する映像歪み除去部と、映像歪み除去部から算出された変換映像座標値の階調値に応ずる映像制御信号を生成する映像処理部と、映像処理部から映像制御信号を受信して回折型光変調器を駆動する駆動電圧を生成するドライバＩＣと、ドライバＩＣから駆動電圧を受信して光源から入射された入射光を反射及び回折する回折型光変調器とを備えるディスプレイ装置が提供される。

上記補正方法またはディスプレイ装置において、移動させる行のすべてのピクセルに対して歪み補正による新しい階調値の更新が完了された場合に、歪み補正バッファからメモリ保存用バッファへ階調値の移動を始めてもよい。また、上記補正方法またはディスプレイ装置において、歪み補正バッファからメモリ保存用バッファへの行毎の移動は、ある更新が完了してから新しい更新が始まるまでの期間に終わらせてもよい。更に、上記補正方法またはディスプレイ装置において、循環環状の歪み補正バッファを設け、ある行のバッファのすべてのピクセルが更新された後に当該行のバッファの中央または両端から新しい補正データを更新してもよい。

このように、本発明の実施形態として、原本映像に基づいて生成した変換映像をスクリーンに投射することにより、スクリーン上の各領域相互の間でスクリーンまでの距離が相違することに起因する映像歪みが補正された映像を表示するディスプレイ装置が提供されてもよい。このディスプレイ装置は、映像歪みを補償する縮小画像を生成して、変換画像における変換映像座標値に対応する縮小画像における縮小画像座標値を抽出した後、縮小映像座標値の階調値から変換映像座標値の階調値を算出する映像歪み除去部を備える。

また、上記ディスプレイ装置において、変換映像座標値の階調値は、変換映像座標値が中央値から遠ざかるほど、外縁に近い縮小画像座標値の階調値を大きな重みで含んでもよい。

本発明は前記実施形態に限定されず、多くの変形が本発明の思想内で当分野における通常の知識を有する者により可能であることは勿論である。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば下記の特許請求の範囲に記載された本発明及びその均等物の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

従来技術によるディスプレイ装置の構成図である。 従来技術によるディスプレイ装置の構成図である。 従来技術によるディスプレイ装置の構成図である。 従来技術によるディスプレイ装置の構成図である。 本発明の好ましい実施形態に適用できる圧電体を用いた一形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に適用できる圧電体を用いた他の形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に適用できる回折型光変調器アレイの平面図である。 本発明の好ましい実施形態に適用できる回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図である。 本発明の好ましい一実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。 本発明の好ましい一実施形態による映像歪み除去のための映像処理順序図である。 本発明の好ましい一実施形態による映像歪み除去のための映像処理順序図である。 本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのピクセルのマッチング図である。 本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのフローチャートである。 本発明の好ましい一実施形態による歪んだ映像を補正するためのデータ処理図である。

符号の説明

３１０ 光源
３２０ 照明光学系
３３０ 光変調器
３４０ ドライバＩＣ
３５０ リレー光学系
３６０ スキャナ
３７０ 投射光学系
３８０ 映像制御回路
３８３ 映像処理部
３８５ 映像歪み除去部
３９０ スクリーン

Claims (8)

1. 回折型光変調器を用いたディスプレイ装置の映像歪み補正方法において、
   （ａ）原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出する段階と、
   （ｂ）前記算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較する段階と、
   （ｃ）前記変換映像座標値に対応する前記縮小映像座標値を抽出する段階と、
   （ｄ）前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出する段階と、
   （ｅ）前記算出された変換映像座標値の階調値に応じて前記回折型光変調器を動作させる段階とを含む映像歪み補正方法。
2. 前記段階（ｄ）において、
   前記変換映像座標値が三つの前記縮小映像座標値にマッチングされる場合前記変換映像座標値の階調値は次の式により算出されることを特徴とする請求項１に記載の映像歪み補正方法。
   数式１
   式中、Ｌ（Ｙ）は変換映像のＹ番目座標値の階調度であり、ｌ（Ｙ）は縮小映像のＹ番目座標値の階調度であり、Ｒ_ｐｒｅは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ−１番目座標値の比率であり、Ｒ_ｂｏｄｙは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ番目座標値の比率であり、Ｒ_ｐｏｓｔは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ＋１番目座標値の比率である。
3. Ｒ_ｐｒｅ＋Ｒ_ｂｏｄｙ＋Ｒ_ｐｏｓｔ＝１であることを特徴とする請求項２に記載の映像歪み補正方法。
4. 原本映像座標値に縮小ファクタを乗じて縮小映像座標値を算出し、前記算出された縮小映像座標値を変換映像座標値と比較して前記変換映像座標値に対応される前記縮小映像座標値を抽出し、前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出する映像歪み除去部と、
   前記映像歪み除去部から算出された前記変換映像座標値の階調値に応ずる映像制御信号を生成する映像処理部と、
   前記映像処理部から前記映像制御信号を受信して回折型光変調器を駆動する駆動電圧を生成するドライバＩＣと、
   前記ドライバＩＣから前記駆動電圧を受信して光源から入射された入射光を反射及び回折する回折型光変調器とを備えるディスプレイ装置。
5. 前記変換映像座標値が三つの前記縮小映像座標値にマッチングされる場合前記変換映像座標値の階調値は次の式により算出されることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
   数式２
   式中、Ｌ（Ｙ）は変換映像のＹ番目座標値の階調度であり、ｌ（Ｙ）は縮小映像のＹ番目座標値の階調度であり、Ｒ_ｐｒｅは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ−１番目座標値の比率であり、Ｒ_ｂｏｄｙは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ番目座標値の比率であり、Ｒ_ｐｏｓｔは前記変換映像のＹ番目座標値にマッピングされる前記縮小映像のＹ＋１番目座標値の比率である。
6. Ｒ_ｐｒｅ＋Ｒ_ｂｏｄｙ＋Ｒ_ｐｏｓｔ＝１であることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
7. 前記回折型光変調器が、
   所定の構造物層の中央部分の上に位置し、前記入射光を反射及び回折させる上部反射層と、
   前記構造物層の上に位置し、収縮または膨張により前記構造物層の中央部分を上下に動かす圧電駆動体と、
   前記上部反射層と離隔され位置して前記入射光を反射及び回折させる下部光反射層とを備えることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
8. 原本映像に基づいて生成した変換映像をスクリーンに投射することにより、前記スクリーン上の各領域相互の間で前記スクリーンまでの距離が相違することに起因する映像歪みが補正された映像を表示するディスプレイ装置であって、
   前記映像歪みを補償する縮小画像を生成して、前記変換画像における変換映像座標値に対応する前記縮小画像における縮小画像座標値を抽出した後、前記縮小映像座標値の階調値から前記変換映像座標値の階調値を算出して表示するディスプレイ装置。