JP2010266576A - Projection image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は投写型画像表示装置に関し、特に入力映像の白成分を抽出し、赤、緑、青の三原色以外に白成分を加算することにより、高輝度化を図った投写型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection-type image display device, and more particularly to a projection-type image display device that achieves high brightness by extracting a white component of an input image and adding the white component in addition to the three primary colors of red, green, and blue.
従来の投写型画像表示装置において、入力映像の白成分を抽出し、白成分を加算して高輝度化しているものの代表例としてDLPプロジェクタがある。ランプ光源から出射した照明光を、赤、緑、青及び白などのセグメントを設けたカラーホイールを通して表示デバイスに照射している。 In a conventional projection type image display device, there is a DLP projector as a typical example of the one in which the white component of the input video is extracted and the white component is added to increase the brightness. Illumination light emitted from the lamp light source is applied to the display device through a color wheel provided with segments such as red, green, blue and white.
カラーホイールには補色を使用したものもあり、例えば赤・緑・青・イエロー・シアン・マゼンタの6色で構成されるものなどがある。この場合、イエロー・シアン・マゼンタを同じだけ表示すると、合成されて白成分となる。 Some color wheels use complementary colors, such as those composed of six colors of red, green, blue, yellow, cyan, and magenta. In this case, if the same amount of yellow, cyan, and magenta are displayed, they are combined to become a white component.
図4は、従来のDLPプロジェクタの構成を示す図である。図4において、アークから光を発するランプ光源11と、回転楕円体面形状のランプリフレクター12と、赤、緑、青、白のそれぞれのフィルターを円周上に備え、透過する光の色を時分割で変化させる働きを持つカラーホイール13と、内面が光の反射面となった断面の四角いパイプであるライトパイプ14と、集光光学系15と、画像表示装置に入力された映像信号を元にして、光を変調、もしくはスイッチングする表示デバイス16と、投写レンズと呼ばれ、表示デバイス16において形成された映像光をスクリーン上に投写するレンズ17とが示されている。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional DLP projector. In FIG. 4, a
ランプ光源11は一般に回転楕円体面形状をしたランプリフレクター12の一方の焦点に配置され、ここから出射した光はランプリフレクター12の内面で反射し、ランプリフレクター12のもう一方の焦点に向かって集光する。ランプ光源11には、一般的には放電を利用した高圧水銀ランプやハロゲンランプが用いられる。
The
ライトパイプ14は、できるだけ多くの光を取り込むようにするため、一般的に光の集光する側のランプリフレクター12の焦点位置とライトパイプ14の入射面が一致するように配置される。ライトパイプ14の入射面から取り込まれた光は内面で反射を繰り返しながら進み、もう一方の端面の出射面から出射する。光線は何度も反射を繰り返すことにより、さまざまな角度の光線が混合し、ライトパイプ14の出射面では断面の照度が均一な光束となる。
In order to capture as much light as possible, the
ランプ光源11とライトパイプ14との間にはカラーホイール13が配置され、具備するモーターにより赤・緑・青・白のフィルターを回転させ、そこを透過する光の色を時分割で変化させる。すなわち、カラーホイール13以降の光学系に対しては、赤・緑・青・白の光が時間軸に沿って順番に送り込まれる。
A
ライトパイプ14を出射して照度分布が均一となった光束は、集光光学系15により光束全体を集光し、表示デバイス16に光を集める。
The light beam emitted from the
表示デバイス16は、投写型画像表示装置に入力された映像信号を元に光を変調、もしくはスイッチングして映像光を作り出す。表示デバイス16の例として、DLPプロジェクタの場合はDMD(Digital Micro mirror Device)を使用するが、透過型または反射型液晶パネルなどでも構成可能である。
The
従来例はDMDを使用しているので、表示デバイス16で反射され映像となった光は、投写レンズ7を透過し、スクリーン上に投写され、拡大された像を結ぶ。
Since the conventional example uses a DMD, the light reflected by the
カラーホイール13の働きにより、表示デバイス16には光が順番に照明されるが、カラーホイール13の色に同期して、表示デバイス16にはその色に対応する映像信号が入力される。この働きにより、スクリーン上には赤・緑・青・白各色の映像光が順番に映し出されるが、色の交代周期が十分に早ければ、これらの色は観測者の頭の中で合成され、全体としてフルカラーの映像として見える。
The
カラーホイール13は光の帯域フィルターであり、白セグメントは他の色に対して最も光を多く通すため、白セグメントが大きいほどプロジェクタの高輝度化が可能である。その反面、白の加算の量的割合が多すぎると色:白の輝度比において白成分が強くなりすぎて映像に違和感が生じることがある。
The
通常、プロジェクタでは白の加算の量的割合を調整する機能があり、輝度と画質のどちらを優先するかによりユーザーが切り替え可能である。 Normally, a projector has a function of adjusting a quantitative ratio of white addition, and a user can switch depending on whether priority is given to luminance or image quality.
特許文献1によればフルカラー映像と白黒映像の表示方法を、カラーホイールを移動させて選択できるように構成されている。白黒表示を行う際はカラーホイールを移動し、光源からの光をカラーホイールを通さずに表示デバイスに照射することで高輝度化を図っている。 According to Patent Document 1, the display method of full color video and black and white video can be selected by moving the color wheel. When performing black-and-white display, the color wheel is moved to increase the brightness by irradiating the display device with light from the light source without passing through the color wheel.
上記のような従来の投写型画像表示装置では、高輝度モードでは色:白の輝度比において白成分が強くなりすぎて映像に違和感が生じることがあった。また、高画質モードでは色は自然に表示されるが輝度が低下するという問題があった。 In the conventional projection type image display device as described above, in the high luminance mode, the white component becomes too strong in the color: white luminance ratio, and the image may be uncomfortable. Further, in the high image quality mode, colors are displayed naturally, but there is a problem that luminance is lowered.
また、白の加算の量的割合を切り替えるには、メニュー操作やリモコンでの切り替えなど、ユーザーによる作業が必要であり、コンテンツによっては度々切り替えが必要となるなど、操作がわずらわしいという問題があった。 In addition, switching the quantitative ratio of white addition requires user operations such as menu operation and remote control switching, and there are problems that the operation is cumbersome, such as frequent switching depending on the content. .
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、白成分の加算の量的割合を自動的に切り替えることで、映像の違和感や作業のわずらわしさを解消した投写型画像表示装置の提供を目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and automatically switches the quantitative ratio of the addition of the white component, thereby eliminating the uncomfortable feeling of the image and the troublesome work. The purpose is to provide a device.
この発明にかかる投写型画像表示装置は、カラーホイールと、白成分加算を行いつつ、入力映像信号に応じて前記カラーホイールを駆動して映像を表示する表示デバイス駆動部と、前記入力映像信号から、着色度を検出する着色度検出部と、前記着色度検出部における前記着色度に応じて、前記表示デバイス駆動部における前記白成分加算の量的割合を制御する白成分加算量制御部とを備える。 A projection-type image display apparatus according to the present invention includes a color wheel, a display device driving unit that displays an image by driving the color wheel according to an input video signal while performing white component addition, and the input video signal. A coloring degree detection unit that detects a coloring degree, and a white component addition amount control unit that controls a quantitative ratio of the white component addition in the display device driving unit according to the coloring degree in the coloring degree detection unit. Prepare.
この発明にかかる投写型画像表示装置によれば、カラーホイールと、白成分加算を行いつつ、入力映像信号に応じて前記カラーホイールを駆動して映像を表示する表示デバイス駆動部と、前記入力映像信号から、着色度を検出する着色度検出部と、前記着色度検出部における前記着色度に応じて、前記表示デバイス駆動部における前記白成分加算の量的割合を制御する白成分加算量制御部とを備えることにより、白成分加算の量的割合をユーザーの作業なしに自動的に変更し、切り替えることで、映像の違和感や作業のわずらわしさを解消できる。 According to the projection type image display apparatus of the present invention, the color wheel, the display device driving unit that displays the image by driving the color wheel according to the input image signal while performing the white component addition, and the input image A color level detection unit that detects a color level from a signal, and a white component addition amount control unit that controls a quantitative ratio of the white component addition in the display device driving unit according to the color level in the color level detection unit By automatically changing and switching the quantitative ratio of the white component addition without the user's work, it is possible to eliminate the uncomfortable feeling of the video and the troublesome work.
<A.実施の形態1>
<A−1.構成>
以下、この発明をその実施の形態1を示す図面に基づいて具体的に説明する。
<A. Embodiment 1>
<A-1. Configuration>
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing the first embodiment.
図1はこの発明の実施の形態1である投写型画像表示装置の機能ブロック構成を示す図である。当該投写型画像表示装置は、入力映像信号をアナログ−ディジタル変換するADC回路1と、ADC回路1においてディジタル変換した入力映像信号を表示デバイスと同じ画素サイズに変換するSCALER回路2と、SCALER回路2において画素サイズを変換した入力映像信号を、白成分加算を行いつつ表示デバイスであるDMDに対し入力映像信号に応じた映像を表示させるための表示デバイス駆動部に含まれるDMD駆動部3と、DMD駆動部3の駆動により入力映像信号を表示する表示デバイスであるDMD4と、DMD駆動部3に入力されたDMD4に表示する入力映像信号と同期して、カラーホイールを駆動する表示デバイス駆動部に含まれるカラーホイール駆動回路5と、赤・緑・青・白のセグメントを有し、カラーホイール駆動回路5に従って駆動するカラーホイール6と、ADC回路1においてディジタル変換した入力映像信号の各色成分のばらつき度合いを示す着色度を検出する着色度検出部7と、着色度検出部7において検出した着色度に応じて、白成分の加算の量的割合を制御する白成分加算量制御部8とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a functional block configuration of a projection type image display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The projection-type image display apparatus includes an ADC circuit 1 that performs analog-digital conversion of an input video signal, a
従来例で説明したようにカラーホイール6には補色を使用したものもあり、例えば赤・緑・青・イエロー・シアン・マゼンタの6色で構成されるものなどがあり、これを用いても構わない。 As described in the conventional example, some color wheels 6 use complementary colors. For example, there are those composed of six colors of red, green, blue, yellow, cyan, and magenta. Absent.
<A−2.動作>
<A−2−1.白成分加算の量的割合の変更>
次に動作について説明する。入力映像信号はADC回路1でディジタル信号に変換され、SCALER回路2によりDMD4と同じ解像度に画素変換がなされる。DMD駆動部3ではSCALER回路2から入力された例えばRGB映像信号を元に、カラーホイールのセグメントに合わせてRGB映像信号の赤、緑、青、白の映像信号をDMD4に時分割で表示する。
<A-2. Operation>
<A-2-1. Change in quantitative ratio of white component addition>
Next, the operation will be described. The input video signal is converted into a digital signal by the ADC circuit 1, and pixel conversion is performed by the
この際、カラーホイール駆動部5により、DMD4の表示映像とカラーホイール6の各セグメントの色を同期させる。これにより、投写される映像信号は観測者の頭の中で合成され、全体としてフルカラーの映像として見える。
At this time, the display image of the DMD 4 and the color of each segment of the color wheel 6 are synchronized by the color
図2に入力信号レベルと投写映像の画面照度の関係を示す。白成分を加算しない場合(白加算0%)は入力信号レベルの0%から100%の間、リニアに照度が変化する。実際には入力映像信号は2.2乗の逆ガンマ補正がかかっているが、ここでは入力信号レベル―照度はリニアに変化するものとして説明する。
FIG. 2 shows the relationship between the input signal level and the screen illuminance of the projected image. When the white component is not added (
白成分を加算する場合(0%<白加算≦100%のいずれか)は、入力映像信号レベルがあるレベル(例えば図2の分岐が始まる部分のレベル)を超えると図1のDMD駆動部3により白成分加算処理が始まり、100%の振幅で最大照度を迎える。通常、DMD4でマイクロミラーをPWM制御することによって光をON/OFFし、階調表現を行う。暗い階調を表現する場合には、2次元的にON/OFFする場所を変えることで間引きを行い、微妙な明るさを表現するが、白セグメントは光が強すぎてノイズが目立つため、この例のように中間階調より白成分加算の量的割合の変更が行われることが多い。
When white components are added (0% <white addition ≦ 100%), if the input video signal level exceeds a certain level (for example, the level at which the branch in FIG. 2 starts), the
DMD駆動部3では、白成分加算の量的割合を段階的に切り替える機能を持つことが一般的であり、図2の例のように白成分加算時の照度UPの傾きを選択できる。白成分加算100%の傾きで入力信号レベルが最大のとき、最高輝度が表現される。また、白成分加算0%の傾きは赤・緑・青のセグメントのみで白を表示したものとなり、色再現としては違和感のない最も自然な状態となる。
The
最近ではDMD駆動部3のアルゴリズムを改善して更に低輝度から白成分を加算するものもあるが、本実施の形態1においては段階的に白成分加算の量的割合を切り替える機能があればどちらの構成でも構わない。
Recently, there has been an improvement in the algorithm of the
<A−2−2.着色度に応じた白成分加算の量的割合の変更>
まず、着色度の検出について説明する。図1のADC回路1が出力する入力映像信号は着色度検出部7に入力され、1画面分の各色成分のいわゆるばらつき量である着色度が検出される。白成分加算量制御部8は着色度検出部7において検出された着色度によりDMD駆動部3を制御し、白成分加算の量的割合を切り替える。
<A-2-2. Change of quantitative ratio of white component addition according to coloring degree>
First, detection of the coloring degree will be described. The input video signal output from the ADC circuit 1 of FIG. 1 is input to the coloring
図3は着色度検出部7の構成例である。ここでは例えばRGBの信号振幅が同じであれば着色なし(白黒成分)と考え、それ以外を着色ありと判断している。
FIG. 3 is a configuration example of the coloring
最小値検出回路9では、入力されたRGB信号のうちの最小値を検出する。その後、RGBの各信号から検出されたRGB信号のうちの最小値を減算する。これにより1色は必ず0になり、また白黒信号の場合はRGBの各信号の値が等しいため3色とも0になる。積算回路10ではこの結果の1画面分を積算し、その画面の着色度とする。
The minimum
なお本実施の形態1では、着色度の検出についてRGB各信号から最小値を減算する方法を示したが、RGB各信号のうちの最大値と最小値の差分をばらつき度合いとしての着色度と定義して、DMD駆動部3の制御に用いることも可能である。
In the first embodiment, the method of subtracting the minimum value from the RGB signals for the detection of the coloring level is shown. However, the difference between the maximum value and the minimum value of the RGB signals is defined as the coloring level as the degree of variation. Thus, it can be used for controlling the
次に白成分加算量制御部8では、着色度検出部7において検出した着色度を用いて、着色度が大きいほど白成分加算の量的割合を少なくするようにDMD駆動部3を制御し、着色度が小さい場合は、図2で示した傾きが大きい白成分加算の量的割合に切り替えるようにDMD駆動部3を制御する。例えば着色度が0の場合は、白成分加算を100%にするというように制御する。
Next, the white component addition
この際、極端に大きな幅で白成分加算の量的割合の設定を変更すると映像の輝度変化が目に付いてしまうため、白成分加算の量的割合の制御をする際、時定数を持たせて段階的に目標値に向かって白成分加算の量的割合を変更することが望ましい。 At this time, changing the setting of the white component addition quantitative ratio with an extremely large width will cause a noticeable change in the brightness of the image.Therefore, when controlling the white component addition quantitative ratio, a time constant should be provided. It is desirable to change the quantitative ratio of the white component addition step by step toward the target value.
<A−3.効果>
この発明にかかる実施の形態1によれば、投写型画像表示装置において、カラーホイール6と、白成分加算を行いつつ、入力映像信号に応じてカラーホイール6を駆動して映像を表示する表示デバイス駆動部としてのDMD駆動部3、カラーホイール駆動部5と、入力映像信号から、着色度を検出する着色度検出部7と、着色度検出部7における着色度に応じて、DMD駆動部3における白成分加算の量的割合を制御する白成分加算量制御部8とを備えることで、白成分加算の量的割合をユーザーの作業なしに自動的に変更し、切り替えることで、映像の違和感や作業のわずらわしさを解消できる。
<A-3. Effect>
According to Embodiment 1 of the present invention, in a projection-type image display device, a display device that displays a video by driving the color wheel 6 according to an input video signal while performing white color addition with the color wheel 6. A
また、この発明にかかる実施の形態1によれば、投写型画像表示装置において、着色度は、入力映像信号における各色成分のばらつき度合いであることで、色成分のばらつきに応じて白成分加算の量的割合を自動的に制御でき、映像の違和感をなくし、作業のわずらわしさも解消できる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, in the projection type image display apparatus, the coloring degree is the degree of variation of each color component in the input video signal, so that the white component addition is performed according to the variation of the color component. The quantitative ratio can be controlled automatically, eliminating the feeling of discomfort in the video and eliminating the hassle of work.
また、この発明にかかる実施の形態1によれば、投写型画像表示装置において、白成分加算量制御部8は、着色度が大きいほど白成分加算の量的割合を減らすことで、色:白比の極端な差による映像の違和感を削減することが出来る。
Further, according to the first embodiment of the present invention, in the projection type image display apparatus, the white component addition
また、表計算ソフトなど、ほとんど画面全体が白黒で表示される際は白成分加算の傾きが自動的に大きくなるように切り替わるため、高輝度で表示が可能である。 In addition, when almost the entire screen is displayed in black and white, such as spreadsheet software, the slope of white component addition is automatically switched to increase, so that display with high luminance is possible.
また、この発明にかかる実施の形態1によれば、投写型画像表示装置において、白成分加算量制御部8は、白成分加算の量的割合を制御する際、所望の白成分加算の量的割合に向かって段階的に変更することで、極端に白成分加算の量的割合を変更した場合でも、映像の輝度変化が目に付いてしまうことを抑制することができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, in the projection type image display apparatus, when the white component addition
1 ADC回路、2 SCALER回路、3 DMD駆動部、4 DMD、5 カラーホイール駆動部、6,13 カラーホイール、7 着色度検出部、8 白成分加算量制御部、9 最小値検出回路、10 積算回路、11 ランプ光源、12 ランプリフレクター、14 ライトパイプ、15 集光光学系、16 表示デバイス、17 投写レンズ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ADC circuit, 2 SCALER circuit, 3 DMD drive part, 4 DMD, 5 color wheel drive part, 6,13 color wheel, 7 coloring degree detection part, 8 white component addition amount control part, 9 minimum value detection circuit, 10 integration Circuit, 11 Lamp light source, 12 Lamp reflector, 14 Light pipe, 15 Condensing optical system, 16 Display device, 17 Projection lens.
Claims (4)
白成分加算を行いつつ、入力映像信号に応じて前記カラーホイールを駆動して映像を表示する表示デバイス駆動部と、
前記入力映像信号から、着色度を検出する着色度検出部と、
前記着色度検出部における前記着色度に応じて、前記表示デバイス駆動部における前記白成分加算の量的割合を制御する白成分加算量制御部と、
を備える投写型画像表示装置。 Color wheel,
A display device driving unit that displays a video by driving the color wheel according to an input video signal while performing white component addition;
A coloring degree detection unit for detecting a coloring degree from the input video signal;
A white component addition amount control unit that controls a quantitative ratio of the white component addition in the display device driving unit according to the coloring degree in the coloring degree detection unit;
A projection-type image display device comprising:
請求項1に記載の投写型画像表示装置。 The coloring degree is a degree of variation of each color component in the input video signal.
The projection type image display apparatus according to claim 1.
請求項1または2に記載の投写型画像表示装置。 The white component addition amount control unit reduces the quantitative ratio of the white component addition as the coloring degree increases.
The projection type image display apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれかに記載の投写型画像表示装置。 When the white component addition amount control unit controls the quantitative ratio of the white component addition, the white component addition amount control unit changes stepwise toward a desired quantitative ratio of the white component addition.
The projection-type image display device according to claim 1.
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