JP2010124366A - 画像信号処理装置、画像信号処理方法および画像投射装置 - Google Patents

画像信号処理装置、画像信号処理方法および画像投射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表示パネルに表示された左目画像および右目画像を投射光学系によりスクリーンに重ねて表示する際に発生する画像回転による双方の画像のずれを補正可能とする。
【解決手段】左目画像用の解像度変換部204Lは、垂直変換部204Vと、水平変換部204Hとから構成されている。解像度変換に関して、垂直変換部204Vは垂直方向の画素数を調整する垂直解像度変換処理を行い、水平変換部204Hは水平方向の画素数を調整する水平解像度変換処理を行う。また、画像回転に関して、垂直変換部204Vは垂直斜め変形処理を行い、水平変換部204Hは水平斜め変形処理を行う。画像信号に対して垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで、液晶パネル上の画像を回転させることができる。右目画像用の解像度変換部も、左目画像用の解像度変換部と同様に構成される。
【選択図】図9

Description

この発明は、画像信号処理装置、画像信号処理方法および画像投射装置に関し、特に、左目画像および右目画像を表示パネルに同時に並べて表示する立体画像表示用の画像信号を得る画像信号処理装置等に関する。
近年、液晶パネルの高解像度化が進み、有効画素数にして2048×1080程度の解像度の画像信号(2k画像信号)に対応可能な液晶パネルが普及してきている(例えば、特許文献1,2参照)。さらに、有効画素数にして4096×2160程度の解像度の画像信号(4k画像信号)に対応可能な液晶パネルも登場してきている。また、従来から1台のプロジェクタを用いて、左目画像と右目画像をスクリーンに重ねて投射して立体画像を表示する立体画像投射装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特開2003−348597号公報 特開2001−285876号公報 特開2007−271828号公報
上述したように左目画像と右目画像をスクリーンに重ねて投射して立体画像を表示するものにあって、投射光学系の精度によって、スクリーンに投射される左目画像および右目画像に回転によるずれが発生する場合がある。
この発明の目的は、表示パネルに表示された左目画像および右目画像を投射光学系によりスクリーンに重ねて表示する際に発生する画像回転による双方の画像のずれを補正可能とすることにある。
この発明の概念は、
表示パネルに左目画像と右目画像を同時に並べて表示する画像表示部と、
上記表示パネルに表示された左目画像および右目画像をスクリーンに重ねて投射する投射光学系を備える画像投射装置であって、
上記画像表示部は、
上記左目画像を表示するための左目画像信号に対して、該左目画像を回転させるための変換処理を行う第1の変換処理部と、
上記右目画像を表示するための右目画像信号に対して、該右目画像を回転させるための変換処理を行う第2の変換処理部と、
上記第1の変換処理部で変換処理されて得られた左目画像信号と上記第2の変換処理部で変換処理されて得られた右目画像信号を合成して、表示用画像信号を得る合成部を有する
画像投射装置にある。
この発明において、画像表示部の表示パネルには、左目画像と右目画像が同時に並べて表示される。そして、この左目画像および右目画像は、投射光学系により、スクリーンに重ねて投射される。例えば、左目画像は投射光学系が有する左目画像用の偏光制御フィルタにより第1の直線偏光で表示され、右目画像は投射光学系が有する右目画像用の偏光制御フィルタにより第2の直線偏光で表示される。そのため、視聴者は、スクリーンに重ねて表示された左目画像および右目画像を、立体視用メガネを通して見ることで、立体画像を視認可能となる。
画像表示部には、第1の変換処理部、第2の変換処理部および合成部が備えられている。第1の変換処理部により、左目画像信号に対して、画像を回転させるための変換処理が行われる。第2の変換処理部により、右目画像信号に対して、画像を回転させるための変換処理が行われる。そして、合成部により、第1の変換処理部で変換処理されて得られた左目画像信号と第2の変換処理部で変換処理されて得られた右目画像信号が合成されて、表示用画像信号(出力画像信号)が得られる。
このように、画像表示部に、第1の変換処理部および第2の変換処理部が備えられていることで、投射光学系による画像回転でスクリーンに重ねて表示される左目画像および右目画像にずれが発生する場合、このずれを液晶パネルに表示される左目画像および右目画像の一方あるいは双方を回転させて補正できるようになる。
この発明において、例えば、第1の変換処理部および第2の変換処理部は、それぞれ、垂直斜め変形処理を行う第1の変形処理部と、水平斜め変形処理を行う第2の変形処理部を有し、垂直斜め変換処理および水平斜め変換処理により画像を回転させるための処理を行ってもよい。この場合、第1の変形処理部として垂直解像度変換部を利用でき、また、第2の変形処理部として水平解像度変換部を利用でき、画像表示部の回路構成が簡単になる。
また、この発明において、例えば、第1の変換処理部および第2の変換処理部は連動して動作し、第1の変換処理部が左目画像を一の方向に回転させるための変換処理を行うとき、第2の変換処理部は右目画像を一の方向とは逆の他の方向に回転させるための変換処理を行ってもよい。この場合、投射光学系による画像回転でスクリーンに重ねて表示される左目画像および右目画像にずれが発生している場合、ユーザ操作により液晶パネルに表示される左目画像および右目画像の双方が互いに逆方向に回転されて補正が行われる。そのため、ユーザは、液晶パネルに表示される左目画像および右目画像を個々に方向を決めて回転させる必要がなく、補正操作が容易となる。
また、この発明において、例えば、投射光学系は、表示パネルに表示された左目画像および右目画像からの光線が入射され、互いに分離された左目画像の実像および右目画像の実像を結像するリレーレンズと、このリレーレンズに結像された左目画像および右目画像の実像を別々に導く導光部と、この導光部によって導かれた左目画像の実像をスクリーンに投射する第1の投射レンズと、この導光部によって導かれた右目画像の実像をスクリーンに投射する第2の投射レンズを有していてもよい。この場合、リレーレンズを用いて左目画像の実像と右目画像の実像とを分離した後に、それらの実像を導光部を介して投射レンズに導く構成であるため、左目画像と右目画像の明るさが低下することを防止でき、また、画質の向上を図る上で有利となる。
この発明によれば、左目画像信号と右目画像信号を合成して左目画像および右目画像を表示パネルに同時に並べて表示するための画像信号を得るものにあって、左目画像信号に対して画像を回転させるための変換処理を行う第1の変換処理部と、右目画像信号に対して画像を回転させるための変換処理を行う第2の変換処理部とを備えるものであり、表示パネルに表示された左目画像および右目画像を投射光学系によりスクリーンに重ねて表示する際に発生する画像回転による双方の画像のずれを良好に補正できる。
以下、発明を実施するための最良の形態(以下、「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.変形例
<1.実施の形態>
[立体画像投射装置の構成例]
図1は、実施の形態としての立体画像投射装置10の構成例を示している。この立体画像投射装置10は、サーバ100と、プロジェクタ200と、3D用の投射光学系300を有している。サーバ100は、プロジェクタ200に画像信号を供給する。プロジェクタ200は、サーバ100から供給される画像信号による画像を、投射光学系300を通じて、スクリーンに投射する。プロジェクタ200は、図1には図示していないが、有効画素が4096×2160程度の液晶パネル(4k液晶パネル)を搭載している。
サーバ100は、左目画像信号SLおよび右目画像信号SRを出力する。これら画像信号SL,SRは、それぞれ、2k画像(2048×1080画素の画像)を表示するための画像信号である。サーバ100から出力される画像信号SL,SRは、プロジェクタ200に供給される。
図2は、スクリーン400への投射状態を示している。図3は、プロジェクタ200の液晶パネル201の表示画面201aにおける表示例を示している。図3に示すように、液晶パネル(4k液晶パネル)201の表示画面201aの一部に、2k左目画像QLおよび2k右目画像QRが同時に表示される。この図3の例においては、表示画面201aの上側中央領域には、右目画像信号SRによる2kの右目画像QRが表示される。表示画面201aの下側中央領域には、左目画像信号SLによる2kの左目画像QLが表示される。
図2に示すように、液晶パネル(4k液晶パネル)201に表示された2k左目画像QL、2k右目画像QRは、3D用の投射光学系300により、スクリーン400に投射される。スクリーン400には、2k左目画像PLおよび2k右目画像PRが重ねて表示される。
3D用の投射光学系300について説明する。この投射光学系300は、リレーレンズ301、プリズムブロック302、左目画像用の投射レンズ303L、右目画像用の投射レンズ303R、左目画像用の偏光制御フィルタ304Lおよび右目画像用の偏光制御フィルタ304Rにより構成されている。
リレーレンズ301は、液晶パネル201に表示された左目画像QLおよび右目画像QRからの光線が入射され、互いに分離された左目画像の実像および右目画像の実像を結像する。プリズムブロック302は、リレーレンズ301により結像された左目画像の実像と右目画像の実像を別々に導く。このプリズムブロック302は導光部を構成している。このプリズムブロック302は、左目画像用のプリズムブロック302Lと右目画像用のプリズムブロック302Rからなっている。この場合、プリズムブロック302L,302Rは、左目画像の実像および右目画像の実像を、リレーレンズ301の出射面から離れる方向に、別々に導く。
左目画像用の投射レンズ303Lは、プリズムブロック302により導かれた左目画像の実像をスクリーン400に投射し、スクリーン400に2k左目画像PLを表示する。この投射レンズ303Lは第1の投射レンズを構成している。右目画像用の投射レンズ303Rは、プリズムブロック302により導かれた右目画像の実像をスクリーン400に投射し、スクリーン400に2k右目画像PRを表示する。この投射レンズ303Rは第2の投射レンズを構成している。
偏光制御フィルタ304Lは、左目画像用の投射レンズ303Lの出射側に配されている。この偏光制御フィルタ304Lは、円偏光を第1の直線偏光(垂直偏光、水平偏光のうちの一方)に変換する。偏光制御フィルタ304Rは、右目画像用の投射レンズ303Rの出射側に配されている。この偏光制御フィルタ304Rは、円偏光を第2の直線偏光(垂直偏光、水平偏光のうちの他方)に変換する。
液晶パネル201に表示された2k左目画像QLからの光線は、リレーレンズ301、プリズムブロック302L、投射レンズ303Lおよび偏光制御フィルタ304Lを通じて、スクリーン400に投射される。これにより、スクリーン400には、第1の直線偏光による2kの左目画像PLが表示される。また、液晶パネル201に表示された2k右目画像QRからの光線は、リレーレンズ301、プリズムブロック302R、投射レンズ303Rおよび偏光制御フィルタ304Rを通じて、スクリーン400に投射される。これにより、スクリーン400には、第2の直線偏光による2kの右目画像PRが、上述の2kの左目画像PLに重ねて表示される。
上述したように、投射光学系300は、リレーレンズ301を用いて液晶パネル201に表示された左目画像の実像と右目画像の実像とを分離した後に、それらの実像をプリズムブロック302により投射レンズ303L,303Rに導く構成とされている。そのため、スクリーン400に表示された左目画像PLおよび右目画像PRの明るさ低下を防止でき、また、画質の向上を図ることができる。
例えば、従来、投射レンズから出射された光線を分離手段により左目画像の光線および右目画像の光線に分離する構成が考えられている。この構成では、投射レンズから出射される光線の内の一部は、分離手段によって左目画像の光線および右目画像の光線に明確に分離することができない光線となる。そのため、左目画像の光線および右目画像の光線の一部が正しい位置に投射されなくなり、スクリーンに投射される左目画像および右目画像の明るさが低下し、画質も低下する。
なお、視聴者は、上述したスクリーン400に重ねて表示される左目画像PLおよび右目画像PRを、図示しない立体視用メガネを通して見ることにより、立体画像を視認できる。この立体視用メガネは、左目用フィルタと右目用フィルタを備えている。左目用フィルタは、スクリーン400に表示された左目画像PLを形成する第1の直線偏光を透過する偏光フィルタである。また、右目用フィルタは、スクリーン400に表示された右目画像PRを形成する第2の直線偏光を透過する偏光フィルタである。
図4は、プリズムブロック302(302L,302R)が、プリズム固定台座302Aに固定された状態を示している。この図4は、プリズムブロック302(302L,302R)を、入射面側から斜めに見た図である。この場合、左目画像用のプリズムブロック302Lおよび右目画像用のプリズムブロック302Rは、接着剤などを用いて、プリズム固定台座302Aに固定される。
このようにプリズムブロック302(302L,302R)がプリズム固定台座302Aに固定されるものにあっては、プリズムブロック302Lとプリズムブロック302Rの間に、回転する方向の誤差が発生することがある。この誤差は、プリズム固定台座302Aの平面精度、あるいは接着精度等によって発生する。図5(a)は、プリズムブロック302Lとプリズムブロック302Rの間に、回転する方向の誤差が発生していない状態を示している。
図5(b)は、プリズムブロック302Lとプリズムブロック302Rの間に、回転する方向の誤差が発生している状態を示している。この図5(b)の状態では、図5(a)の状態に比べて、プリズムブロック302Lは反時計方向に回転しており、逆にプリズムブロック302Rは時計方向に回転している。
図5(b)の状態の場合、スクリーン400に表示される左目画像PLは、図6(a)に示すように、破線図示する正常位置から、反時計方向に回転したものとなる。また、図5(b)の状態の場合、スクリーン400に表示される右目画像PRは、図6(b)に示すように、破線図示する正常位置から、時計方向に回転したものとなる。そのため、スクリーン400に表示される左目画像PLおよび右目画像PRは、図6(c)に示すように、表示位置がずれたものとなる。
この実施の形態においては、このようなスクリーン400に表示される左目画像PLおよび右目画像PRのずれを、プロジェクタ200の液晶パネル201に表示される左目画像QL、右目画像QRの回転により、補正可能とされている。左目画像QL、右目画像QRを回転させるための構成等については後述する。
[プロジェクタの構成例]
次に、プロジェクタ200の構成例について説明する。図7は、プロジェクタ200の構成例を示している。プロジェクタ200は、制御部202と、ユーザ操作部203と、解像度変換部204と、画像合成部205と、パネルドライバ206と、液晶パネル201を有している。
制御部202は、プロジェクタ200の各部の動作を制御する。制御部202は、CPU202a、ROM202bおよびRAM202cを備えている。ROM202bは、CPU202aの制御プログラム等を記憶している。RAM202cは、CPU202aの制御処理に必要なデータの一時記憶等に用いられる。CPU202aは、ROM202bから読み出したプログラムやデータをRAM202c上に展開してプログラムを起動し、プロジェクタ200の各部を制御する。
ユーザ操作部203は、ユーザインタフェースを構成しており、制御部202に接続されている。ユーザ操作部203は、プロジェクタ200の図示しない筐体に配置されたキーまたはボタン、あるいはリモコン等により構成されている。ユーザは、このユーザ操作部203により、スクリーン400に表示されている左目画像PL、右目画像PRのずれ(図6(c)参照)の補正操作等、種々の操作を行うことができる。
解像度変換部204は、左目画像信号SL、右目画像信号SRに対して、必要に応じて、解像度変換の処理を行う。この解像度変換処理により、垂直方向および水平方向の画素数を調整できる。この場合、画素数を増やすことで画像を拡大でき、逆に、画素数を減らすことで画像を縮小できる。
また、この解像度変換部204は、必要に応じて、左目画像信号SLに対して液晶パネル201上の左目画像QLを回転させるための変換処理を行うと共に、右目画像信号SLに対して液晶パネル201上の右目画像QRを回転させるための変換処理を行う。このような画像信号SL,SRに対する変換処理は、上述したようにスクリーン400に表示される左目画像PLおよび右目画像PRに画像回転によるずれが発生している場合に、ユーザ操作に基づいて行われる。この解像度変換部204の詳細については後述する。
画像合成部205は、解像度変換部204で処理された左目画像信号SL′および右目画像信号SR′を合成して表示用画像信号SDを生成する。この表示用画像信号SDは、液晶パネル201の表示画面201aに、左目画像QLと右目画像QRとを同時に並べて表示するための画像信号である。
パネルドライバ206は、画像合成部205から出力される表示用画像信号SDに基づいて液晶パネル201を駆動し、この液晶パネル201に左目画像QLと右目画像QRとを同時に並べて表示させる。
図7に示すプロジェクタ200の動作を説明する。左目画像信号SLおよび右目画像信号SRは、解像度変換部204に供給される。この解像度変換部204では、画像信号SL,SRに対して、必要に応じて、垂直、水平の解像度変換処理、画像回転のための変換処理が行われる。この解像度変換部204で得られた処理後の左目画像信号SL′および右目画像信号SR′は、画像合成部205に供給される。
この画像合成部205では、画像信号SL′,SR′が合成されて表示用画像信号SDが生成される。この表示用画像信号SDはパネルドライバ206に供給される。そのため、液晶パネル201の表示画面201aには、表示用画像信号SDに基づいて、左目画像QLと右目画像QRとが同時に並べて表示される(図3参照)。
ユーザ操作に基づいて、画像の拡大が指示されると、解像度変換部204では、画像信号SL,SRに対して画素数を増やすための垂直、水平の解像度変換処理が行われる。そのため、液晶パネル201に表示される画像QL,QRは大きくなり、従ってスクリーン400に表示される画像PL,PRは大きくなる。
また、ユーザ操作に基づいて、画像の縮小が指示されると、解像度変換部204では、画像信号SL,SRに対して画素数を減らすための垂直、水平の解像度変換処理が行われる。そのため、液晶パネル201に表示される画像QL,QRは小さくなり、従ってスクリーン400に表示される画像PL,PRは小さくなる。
また、ユーザ操作に基づいて、画像の回転が指示されると、解像度変換部204では、画像信号SL,SRに対して、液晶パネル201に表示される画像QL,QRを回転させるための変換処理が行われる。そのため、液晶パネル201に表示される画像QL,QRは指定方向に回転する。
この実施の形態においては、ユーザは、左目画像QLと右目画像QRを独立して回転させる独立モードと、左目画像QLと右目画像QRを連動して回転させる連動モードの操作を、選択的に行うことができる。独立モードのユーザ操作が行われるとき、解像度変換部204では、左目画像QLおよび右目画像QRのうち、ユーザが回転を指示した側の画像のみを回転させるように、当該画像に対応した画像信号に対して画像を回転させるための変換処理が行われる。
連動モードのユーザ操作が行われるとき、解像度変換部204では、左目画像QLおよび右目画像QRのうち、ユーザが回転を指示した側の画像だけではなく、双方の画像を回転させるように、画像信号SL,SRの双方に対して画像を回転させるための変換処理が行われる。この場合、ユーザが回転を指示した側の画像に対して、他方の画像は逆方向に回転するようにされる。
このように液晶パネル201上の左目画像QL、右目画像QRを回転させるユーザ操作により、例えば、液晶パネル201の表示画面201aにおける左目画像QL、右目画像Rを、図8(a)の状態から図8(b)の状態に調整できる。すなわち、図8(b)において、左目画像QLに関しては図8(a)の状態から時計方向に回転され、右目画像QRに関しては図8(a)の状態から反時計方向に回転されている。なお、図8(b)において、図8(a)における左目画像QL、右目画像QRの表示位置を破線で示している。
このように図8(a)の状態から図8(b)の状態に調整することで、例えば、図6(c)に示すように互いに表示位置がずれているスクリーン400に表示されている左目画像PLおよび右目画像PRを回転させて、それらの表示位置を一致させることができる。
上述したように、連動モードのユーザ操作においては、ユーザ操作により液晶パネル201上の左目画像QLおよび右目画像QRの双方を互いに逆方向に回転させて、スクリーン400上の左目画像PLおよび右目画像PRの表示位置のずれを補正できる。そのため、ユーザは、液晶パネル201上の左目画像QLおよび右目画像QRを個々に方向を決めて回転させる必要がなく、補正操作が容易となる。
[解像度変換部の構成例]
次に、解像度変換部204の構成例について説明する。解像度変換部204は、左目画像信号SLに対する解像度変換部と、右目画像信号SRに対する解像度変換部を備えているが、これらは同様の構成となっている。そのため、ここでは、左目画像信号SLに対する解像度変換部のみを説明し、右目画像信号SRに対する解像度変換部の説明は省略する。
図9は、左目画像信号SLに対する解像度変換部204Lの構成例を示している。この解像度変換部204Lは、垂直変換部204Vと、水平変換部204Hとから構成されている。解像度変換に関して、垂直変換部204Vは垂直方向の画素数を調整する垂直解像度変換処理を行い、水平変換部204Hは水平方向の画素数を調整する水平解像度変換処理を行う。
また、画像回転に関して、垂直変換部204Vは垂直斜め変形処理を行うと共に、水平変換部204Hは水平斜め変形処理を行う。ここで、垂直斜め変形処理とは、矩形の画像を、左右端が垂直方向にずれた位置となるように変形する処理である。また、水平斜め変形処理とは、矩形の画像を、上下端が水平方向にずれた位置となるように変形する処理である。
このように左目画像信号SLに対して垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで、液晶パネル201上の左目画像QLを回転させることができる。この意味で、垂直変換部204Vおよび水平変換部204Hは、左目画像信号SLに対して画像を回転させるための変換処理を行う変換処理部を構成している。
この場合、左目画像QLを反時計方向に回転させるために、以下のような変形処理が行われる。すなわち、垂直斜め変形処理では、図10(a)示す矩形の左目画像QLに対して、図10(b)に示すように、左端が下方に、右端が上方にずれるような変形が行われる。また、水平斜め変形処理では、図10(a)示す矩形の左目画像QLに対して、図10(c)に示すように、上端が左方に、下端が右方にずれるような変形が行われる。これにより、図10(a)示す矩形の左目画像QLは、図10(d)に示すように、反時計方向に回転された状態となる。なお、図10(b)〜(d)において、図10(a)における左目画像QLの形状あるいは表示位置を破線で示している。
また、この場合、左目画像SLを時計方向に回転させるためには、以下のような変形処理が行われる。すなわち、垂直斜め変形処理では、図11(a)示す矩形の左目画像QLに対して、図11(b)に示すように、左端が上方に、右端が下方にずれるような変形が行われる。また、水平斜め変形処理では、図11(a)示す矩形の左目画像QLに対して、図11(c)に示すように、上端が右方に、下端が左方にずれるような変形が行われる。これにより、図11(a)示す矩形の左目画像QLは、図11(d)に示すように、時計方向に回転された状態となる。なお、図11(b)〜(d)において、図11(a)における左目画像QLの形状あるいは表示位置を破線で示している。
上述したように、垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで画像回転が行われることを、数式により説明する。
変換前の画像の各画素の座標を(x、y)とし、変換後の画像の各画素の座標を(X,Y)とする。画像をθだけ回転させる場合の座標変換は、(1)式で表される。
Figure 2010124366
この実施の形態において、θは、θ=arc tan(4dot/1000dot)=0.23°程度の微小なものである。この場合、(1)式における変換行列は、(2)式のようになる。
Figure 2010124366
また、画像の垂直斜め変形を行う場合の座標変換は、(3)式で表される。
Figure 2010124366
この実施の形態において、aは、a=4dot/1000dot=0.004 程度の微小なものである。この場合、(3)式における変換行列は、(4)式のようになる。
Figure 2010124366
また、画像の水平斜め変形を行う場合の座標変換は、(5)式で表される。
Figure 2010124366
この実施の形態において、aは、a=4dot/1000dot=0.004 程度の微小なものである。この場合、(5)式における変換行列は、(6)式のようになる。
Figure 2010124366
上述の(3)式、(5)式から、垂直斜め変形および水平斜め変形の双方を行う場合の座標変換は、(7)式で表される。
Figure 2010124366
この実施の形態において、aは、a=4dot/1000dot=0.004 程度の微小なものである。この場合、(7)式における変換行列は、(8)式のようになる。
Figure 2010124366
この(8)式の変換行列は、上述の(2)式に示す回転の座標変換における変換行列と、同様の成分構成となっている。このことから、垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことにより、画像回転が可能であることがわかる。
図9に戻って、垂直変換部204Vは、V制御部211と、複数本のラインメモリ212-1〜212-Nと、Vデジタルフィルタ213を有している。複数本のラインメモリ212-1〜212-Nは、直列的に接続されており、ラインメモリ212-1に入力された左目画像信号SLの各ラインの画像信号は、処理の進行に合わせて、順次後段のラインメモリに移動していく。
V制御部211は、Vカウンタ211aおよびVチルト(Tilt)レジスタ211bを備えている。Vカウンタ211aは、垂直同期信号Vsyncでリセットされ、水平同期信号Hsyncでインクリメントされていく。Vチルトレジスタ211bには、垂直斜め変形処理を行う場合に、画素クロックCLK毎に、Vカウンタ211aのカウント値に加算すべき、補正値が保持される。
V制御部211は、Vカウンタ211aのカウント値に基づいて、ラインメモリ212-1〜212-Nのうち、画素信号を読み出すべき複数のラインメモリを選択する。また、V制御部211は、選択された複数のラインメモリから読み出された画素信号にそれぞれ乗算すべき係数(重み付け係数)を、Vデジタルフィルタ213に設定する。
Vデジタルフィルタ213は、選択された複数のラインメモリから読み出された画素信号に、設定された係数を乗算した後に加算して、処理後の画素信号を出力する。なお、選択された複数のラインメモリの読み出しアドレスの設定は、後述するように、水平変換部204Hにより行われる。
また、水平変換部204Hは、H制御部221と、複数個の画素遅延回路222-1〜222-Mと、Hデジタルフィルタ223を有している。複数個の画素遅延回路222-1〜222-Mは、直列的に接続されており、Vデジタルフィルタ213から画素遅延回路222-1に入力された各画素信号は、処理の進行に合わせて、順次後段の画素遅延回路に移動していく。
H制御部221は、Hカウンタ221aおよびHチルト(Tilt)レジスタ221bを備えている。Hカウンタ221aは、水平同期信号Hsyncでリセットされ、画素クロックCLKでインクリメントされていく。Hチルトレジスタ221bには、水平斜め変形処理を行う場合に、水平同期信号Hsync毎に、Hカウンタ221aのカウント値に加算すべき、補正値が保持される。
H制御部221は、Hカウンタ221aのカウント値に基づいて、上述したように垂直変換部204VにおいてV制御部211により選択された複数のラインメモリの読み出しアドレスを設定する。また、H制御部221は、画素遅延回路222-1〜222-Mから出力される各画素信号にそれぞれ乗算すべき係数(重み付け係数)を、Hデジタルフィルタ223に設定する。
Hデジタルフィルタ223は、画素遅延回路222-1〜222-Mから出力される各画素信号に、設定された係数を乗算した後に加算して、処理後の画素信号を出力する。このHデジタルフィルタ223の出力信号が、処理後の左画像信号SL′となる。
次に、図9に示す解像度変換部204Lの動作を説明する。最初に垂直変換部204Vにおける垂直解像度変換処理の動作について、図12、図13を用いて説明する。
解像度変換部204Lにおいて、垂直解像度変換処理では、ライン期間毎に、Vカウンタ211aのカウント値に対応した垂直位置のラインにおける画素信号が生成される。Vカウンタ211aは、上述したように水平同期信号Hsync毎にインクリメントされる。そのため、インクリメント値が1である場合には、垂直方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合と同様となり、画像は垂直方向に拡大も縮小もしない。
図12、図13において、「○」は左目画像信号SLを構成する各画素信号に対応した画素位置を示している。Vカウンタ211aのインクリメント値が1である場合には、カウント値は、0,1,2,3・・・と変化していくため、垂直解像度変換処理では、「○」で示した画素位置の画素信号が生成される。この場合、垂直方向の画素数の変更はなく、垂直方向の画像の圧縮もしくは拡大はない。
また、Vカウンタ211aのインクリメント値が1より小さい場合には、垂直方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合より多くなり、画像は垂直方向に拡大される。図12において、「×」は、Vカウンタ211aのインクリメント値が0.75である場合において、生成される画素信号の画素位置を示している。この場合、Vカウンタ211aのカウント値は、0,0.75,1.50,2.25・・・と変化していき、そのカウント値に対応した垂直位置のラインにおける画素信号が生成される。この場合、垂直方向の画素数が1/0.75=1.33倍に増加するので、画像は垂直方向に1.33倍に拡大される。
また、Vカウンタ211aのインクリメント値が1より大きい場合には、垂直方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合より少なくなり、画像は垂直方向に縮小される。図13において、「×」は、Vカウンタ211aのインクリメント値が1.25である場合において、生成される画素信号の画素位置を示している。この場合、Vカウンタ211aのカウント値は、0,1.25,2.50,3.75・・・と変化していき、そのカウント値に対応した垂直位置のラインにおける画素信号が生成される。この場合、垂直方向の画素数が1/1.25=0.8倍に減少するので、画像は垂直方向に0.8倍に縮小される。
次に、水平変換部204Hにおける水平解像度変換処理の動作について、図14、図15を用いて説明する。
解像度変換部204Hにおいて、水平解像度変換処理では、画素クロックCLK毎に、Hウンタ221aのカウント値に対応した水平位置のラインにおける画素信号が生成される。Hカウンタ221aは、上述したように画素クロックCLK毎にインクリメントされる。そのため、インクリメント値が1である場合には、水平方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合と同様となり、画像は水平方向に拡大も縮小もしない。
図14、図15において、「○」は左目画像信号SLを構成する各画素信号に対応した画素位置を示している。Hカウンタ221aのインクリメント値が1である場合には、カウント値は、0,1,2,3・・・と変化していくため、水平解像度変換処理では、「○」で示した画素位置の画素信号が生成される。この場合、水平方向の画素数の変更はなく、水平方向の画像の圧縮もしくは拡大はない。
また、Hカウンタ221aのインクリメント値が1より小さい場合には、水平方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合より多くなり、画像は水平方向に拡大される。図14において、「×」は、上述したようにV制御部211のVカウンタ211aのインクリメント値が0.75であって、さらに、Hカウンタ221aのインクリメント値が0.75である場合において、生成される画素信号の画素位置を示している。この場合、Hカウンタ221aのカウント値は、0,0.75,1.50,2.25・・・と変化していき、そのカウント値に対応した水平位置の画素信号が生成される。この場合、水平方向の画素数が1/0.75=1.33倍に増加するので、画像は水平方向に1.33倍に拡大される。
また、Hカウンタ221aのインクリメント値が1より大きい場合には、水平方向の画素数は、入力された左目画像信号SLにおける場合より少なくなり、画像は水平方向に縮小される。図15において、「×」は、上述したようにV制御部211のVカウンタ211aのインクリメント値が1.25であって、Hカウンタ221aのインクリメント値が1.25である場合において、生成される画素信号の画素位置を示している。この場合、Hカウンタ221aのカウント値は、0,1.25,2.50,3.75・・・と変化していき、そのカウント値に対応した水平位置の画素信号が生成される。この場合、水平方向の画素数が1/1.25=0.8倍に減少するので、画像は水平方向に0.8倍に縮小される。
ユーザ操作によって、左目画像QL(左目画像PL)の拡大あるいは縮小が指示される場合、拡大率あるいは縮小率に応じて、Vカウンタ211aおよびHカウンタ221aのインクリメント値が設定される。そのため、上述したように、垂直変換部204Vおよび水平変換部204Hにおいて、拡大率あるいは縮小率に応じた解像度変換処理が行われ、画像の拡大あるいは縮小が行われる。なお、垂直方向および水平方向の拡大率あるいは縮小率は独立に設定可能としてもよい。その場合、Vカウンタ211aおよびHカウンタ221aのインクリメント値は異なる値とされる。
次に、垂直変換部204Vにおける垂直斜め変形処理について、図16、図17、図18を用いて説明する。上述したように、Vチルトレジスタ211bには、垂直斜め変形処理を行う場合に、画素クロックCLK毎にVカウンタ211aのカウント値に加算すべき、補正値が保持される。この補正値は、左目画像QL(左目画像PL)の回転方向、回転量に応じたものとされる。
左目画像QL(左目画像PL)を回転させるために、垂直変換部204Vで垂直斜め変形処理が行われる場合、Vカウンタ211aのカウント値に、Vチルトレジスタ211bに保持されている補正値が、画素クロックCLK毎に加算される。この補正値は、画素クロックCLK毎にその絶対値が順次線形的に大きくなっていく正または負の値とされる。
図16は、垂直変換部204Vにおいて、画像の左端が下方に、画像の右端が上方にずれるような垂直斜め変形の処理で生成される、あるラインの画素信号の画素位置の一例を示している。この図16に示す例では、画素クロックCLK毎に、絶対値が順次線形的に大きくなっていく正の補正値CV0,CV1,CV2,CV3・・・が、Vカウンタ211aのカウント値(この例ではV=2)に加算されて、カウント値の補正が行われる。ただし、CV0=0である。
上述したように、V制御部211は、Vカウンタ211aのカウント値に基づいて、ラインメモリ212-1〜212-Nのうち、画素信号を読み出すべき複数のラインメモリを選択する。そのため、あるラインの画素信号の画素位置は、「×」で示すように、右側に行くほど、画像の下側にずれていく。
この場合、垂直変換部204Vで生成される各ラインの画素信号の画素位置は、図18(a)に破線図示するように、左目画像信号SLによる元の画像に対して、右下がりの直線上の位置となる。そのため、処理後の画像信号による画像は、図18(b)に示すように、左端が下方に、右端が上方にずれた画像となる。
図17は、垂直変換部204Vにおいて、画像の左端が上方に、画像の右端が下方にずれるような垂直斜め変形の処理で生成される、あるラインの画素信号の画素位置の一例を示している。この図17に示す例では、画素クロックCLK毎に、絶対値が順次線形的に大きくなっていく負の補正値CV0,CV1,CV2,CV3・・・が、Vカウンタ211aのカウント値(この例ではV=2)に加算されて、カウント値の補正が行われる。ただし、CV0=0である。
上述したように、V制御部211は、Vカウンタ211aのカウント値に基づいて、ラインメモリ212-1〜212-Nのうち、画素信号を読み出すべき複数のラインメモリを選択する。そのため、あるラインの画素信号の画素位置は、「×」で示すように、右側に行くほど、画像の上側にずれていく。
この場合、垂直変換部204Vで生成される各ラインの画素信号の画素位置は、図18(c)に破線図示するように、左目画像信号SLによる元の画像に対して、右上がりの直線上の位置となる。そのため、処理後の画像信号による画像は、図18(d)に示すように、左端が上方に、右端が下方にずれた画像となる。
次に、水平変換部204Hにおける水平斜め変形処理について、図19、図20、図21を用いて説明する。上述したように、Hチルトレジスタ221bには、水平斜め変形処理を行う場合に、水平同期信号Hsync毎にHカウンタ221aのカウント値に加算すべき、補正値が保持される。この補正値は、左目画像QL(左目画像PL)の回転方向、回転量に応じたものとされる。
左目画像QL(左目画像PL)を回転させるために、水平変換部204Hで水平斜め変形処理が行われる場合、Hカウンタ221aのカウント値に、Hチルトレジスタ221bに保持されている補正値が、水平同期信号Hsync毎に加算される。この補正値は、水平同期信号Hsync毎にその絶対値が順次線形的に大きくなっていく正または負の値とされる。
図19は、水平変換部204Hにおいて、画像の上端が右方に、画像の下端が左方にずれるような水平斜め変形の処理で生成される、ある垂直列の画素信号の画素位置の一例を示している。この図19に示す例では、水平同期信号Hsync毎に、絶対値が順次線形的に大きくなっていく正の補正値CH0,CH1,CH2,CH3・・・が、Hカウンタ221aのカウント値(この例ではV=2)に加算されて、カウント値の補正が行われる。ただし、CH0=0である。
上述したように、H制御部221は、Hカウンタ221aのカウント値に基づいて、垂直変換部204VにおいてV制御部211により選択された複数のラインメモリの読み出しアドレスを設定する。上述したようにHカウンタ211aのカウント値が水平同期信号Hsync毎に補正されることで、下側のラインにいくほど、選択された複数のラインの読み出し開始アドレスが右側にずれていく。そのため、ある垂直列の画素信号の画素位置は、「×」で示すように、下側に行くほど、画像の右側にずれていく。
この場合、水平変換部204Hで生成される各垂直列の画素信号の画素位置は、図21(a)に破線図示するように、左目画像信号SLによる元の画像に対して、右側に傾斜した直線上の位置となる。そのため、処理後の画像信号による画像は、図21(b)に示すように、上端が右方に、下端が左方にずれた画像となる。
図20は、水平変換部204Hにおいて、画像の上端が左方に、画像の下端が右方にずれるような水平斜め変形の処理で生成される、ある垂直列の画素信号の画素位置の一例を示している。この図20に示す例では、水平同期信号Hsync毎に、絶対値が順次線形的に大きくなっていく負の補正値CH0,CH1,CH2,CH3・・・が、Hカウンタ221aのカウント値(この例ではV=2)に加算されて、カウント値の補正が行われる。ただし、CH0=0である。
上述したように、H制御部221は、Hカウンタ221aのカウント値に基づいて、垂直変換部204VにおいてV制御部211により選択された複数のラインメモリの読み出しアドレスを設定する。上述したようにHカウンタ211aのカウント値が水平同期信号Hsync毎に補正されることで、下側のラインにいくほど、選択された複数のラインの読み出し開始アドレスが左側にずれていく。そのため、この垂直列の画素信号の画素位置は、「×」で示すように、下側に行くほど、画像の左側にずれていく。
この場合、水平変換部204Hで生成される各垂直列の画素信号の画素位置は、図21(c)に破線図示するように、左目画像信号SLによる元の画像に対して、左側に傾斜した直線上の位置となる。そのため、処理後の画像信号による画像は、図21(d)に示すように、上端が左方に、下端が右方にずれた画像となる。
ユーザ操作によって、左目画像QL(左目画像PL)の回転が指示される場合、回転方向および回転量に応じて、Vチルトレジスタ211bおよびHチルトレジスタ221bに、補正値が保持される。そして、垂直変換部204Vでは、画素クロックCLK毎に、Vカウンタ211aのカウント値が、Vチルトレジスタ211bに保持されている補正値の加算により補正される。同様に、水平変換部204Hでは、水平同期信号Hsync毎に、Hカウンタ221aのカウント値が、Hチルトレジスタ221bに保持されている補正値の加算により補正される。
そのため、上述したように、垂直変換部204Vにおいては、回転方向および回転量に応じた垂直斜め変形処理が行われる。同様に、水平変換部204Hにおいては、回転方向および回転量に応じた水平斜め変形処理が行われる。このように垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理が行われることで、上述したように、結果として画像の回転が行われる(図10、図11参照)。
以上説明したように、図1に示す画像投射装置10において、プロジェクタ200は、解像度変換部204で、左目画像信号QL(PL)を回転させるための変換処理および右目画像QR(PR)を回転させるための変換処理が可能とされている。そのため、液晶パネル201上に表示された左目画像QLおよび右目画像QRを投射光学系300によりスクリーン400に重ねて表示する際に発生する画像回転による双方の画像の表示位置のずれを、補正できる。
<2.変形例>
なお、上述実施の形態においては、プロジェクタ200の解像度変換部204で、画像信号に対して、垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで、画像を回転させている。しかし、この発明はこれに限定されるものではなく、画像信号に対してその他の処理によって画像を回転させてもよい。例えば、座標変換の式((1)式参照)に基づいて、画像信号の変換を行ってもよい。
この発明は、例えば、液晶パネルに左目画像および右目画像を同時に並べて表示し、これらの画像を投射光学系によりスクリーンに重ねて表示する立体画像投射装置等に適用できる。
この発明の実施の形態としての立体画像投射装置の構成例を示すブロック図である。 立体画像表示時におけるスクリーンへの左目画像および右目画像の投射状態を説明するための図である。 プロジェクタの液晶パネルの表示画面における左目画像および右目画像の表示例を示す図である。 3D用の投射光学系を構成するプリズムブロックがプリズム固定台座に固定された状態を示す図である。 左目画像用のプリズムブロックと右目画像用のプリズムブロックの間に、回転する方向の誤差が発生していない状態と、発生している状態を示す図である。 スクリーンに表示される左目画像PLおよび右目画像PRの回転方向のずれを説明するための図である。 プロジェクタの構成例を示すブロック図である。 液晶パネル上の左目画像、右目画像のユーザ操作による回転調整を説明するための図である。 左目画像信号に対する解像度変換部の構成例を示すブロック図である。 左目画像信号に対して垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで、液晶パネル上の左目画像を反時計方向に回転させることを示す図である。 左目画像信号に対して垂直斜め変形処理および水平斜め変形処理を行うことで、液晶パネル上の左目画像を時計方向に回転させることを示す図である。 解像度変換部の垂直変換部における垂直解像度変換処理(画素数増加、画像拡大)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の垂直変換部における垂直解像度変換処理(画素数減少、画像縮小)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の水平変換部における水平解像度変換処理(画素数増加、画像拡大)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の水平変換部における水平解像度変換処理(画素数減少、画像縮小)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の垂直変換部における垂直斜め変形処理(左端が下方に、右端が上方にずれる場合)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の垂直変換部における垂直斜め変形処理(左端が上方に、右端が下方にずれる場合)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の垂直変換部における垂直斜め変形処理を説明するための図である。 解像度変換部の水平変換部における水平斜め変形処理(上端が右方に、下端が左方にずれる場合)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の水平変換部における水平斜め変形処理(上端が左方に、下端が右方にずれる場合)の動作を説明するための図である。 解像度変換部の水平変換部における水平斜め変形処理を説明するための図である。
符号の説明
10・・・立体画像投射装置、100・・・サーバ、200・・・プロジェクタ、201・・・液晶パネル、201a・・・表示画面、202・・・制御部、203・・・ユーザ操作部、204・・・解像度変換部、204L・・・左目画像信号に対する解像度変換部、204V・・・垂直変換部、204H・・・水平変換部、205・・・画像合成部、206・・・パネルドライバ、211・・・V制御部、211a・・・Vカウンタ、211b・・・Vチルトレジスタ、212-1〜212-N・・・ラインメモリ、213・・・Vデジタルフィルタ、221・・・H制御部、221a・・・Hカウンタ、221b・・・Hチルトレジスタ、222-1〜222-M・・・画素遅延回路、223・・・Hデジタルフィルタ、300・・・3D用の投射光学系、301・・・リレーレンズ、302・・・プリズムブロック、302L・・・左目画像用のプリズムブロック、302R・・・右目画像用のプリズムブロック、303L・・・左目画像用の投射レンズ、303R・・・右目画像用の投射レンズ、304L・・・左目画像用の偏光制御フィルタ、304R・・・右目画像用の偏光制御フィルタ、400・・・スクリーン

Claims (6)

  1. 左目画像を表示するための左目画像信号に対して、該左目画像を回転させるための変換処理を行う第1の変換処理部と、
    右目画像を表示するための右目画像信号に対して、該右目画像を回転させるための変換処理を行う第2の変換処理部と、
    上記第1の変換処理部で変換処理されて得られた左目画像信号と上記第2の変換処理部で変換処理されて得られた右目画像信号を合成して出力画像信号を得る合成部
    を備える画像信号処理装置。
  2. 上記第1の変換処理部および上記第2の変換処理部は、それぞれ、垂直斜め変形処理を行う第1の変形処理部と、水平斜め変形処理を行う第2の変形処理部を有し、該垂直斜め変形処理および該水平斜め変形処理により上記画像を回転させるための処理を行う
    請求項1に記載の画像信号処理装置。
  3. 上記第1の変換処理部および上記第2の変換処理部は連動して動作し、
    上記第1の変換処理部が上記左目画像を一の方向に回転させるための変換処理を行うとき、上記第2の変換処理部は上記右目画像を上記一の方向とは逆の他の方向に回転させるための変換処理を行う
    請求項1に記載の画像信号処理装置。
  4. 左目画像を表示するための左目画像信号に対して、該左目画像を回転させるための変換処理を行う第1の変換処理ステップと、
    右目画像を表示するための右目画像信号に対して、該右目画像を回転させるための変換処理を行う第2の変換処理ステップと、
    上記第1の変換処理ステップで変換処理されて得られた左目画像信号と上記第2の変換処理ステップで変換処理されて得られた右目画像信号を合成して出力画像信号を得る合成ステップ
    を有する画像信号処理方法。
  5. 表示パネルに左目画像と右目画像を同時に並べて表示する画像表示部と、
    上記表示パネルに表示された左目画像および右目画像をスクリーンに重ねて投射する投射光学系を備える画像投射装置であって、
    上記画像表示部は、
    上記左目画像を表示するための左目画像信号に対して、該左目画像を回転させるための変換処理を行う第1の変換処理部と、
    上記右目画像を表示するための右目画像信号に対して、該右目画像を回転させるための変換処理を行う第2の変換処理部と、
    上記第1の変換処理部で変換処理されて得られた左目画像信号と上記第2の変換処理部で変換処理されて得られた右目画像信号を合成して、表示用画像信号を得る合成部を有する
    画像投射装置。
  6. 上記投射光学系は、
    上記表示パネルに表示された上記左目画像からの光線および上記表示パネルに表示された上記右目画像からの光線が入射され、互いに分離された左目画像の実像および右目画像の実像を結像するリレーレンズと、
    上記リレーレンズにより結像された上記左目画像の実像と上記リレーレンズにより結像された上記右目画像の実像を別々に導く導光部と、
    上記導光部によって導かれた上記左目画像の実像を上記スクリーンに投射する第1の投射レンズと、
    上記導光部によって導かれた上記右目画像の実像を上記スクリーンに投射する第2の投射レンズを有する
    請求項5に記載の画像投射装置。
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