JP2012124880A - 画像投影装置、メモリ制御装置、レーザープロジェクタ、メモリアクセス方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像データを記憶するフレームメモリ58と、レーザー発振器60と、レーザー光を反射する1つ以上の反射光学素子533と、レーザー光の包絡線が所定形状となるよう反射光学素子を振動させる偏向方向可変手段53と、反射光学素子の角度からレーザー光の照射位置を三角関数を用いずに求める多項式の係数情報が記憶された係数情報記憶手段63と、係数情報に演算を施して求めた係数及び角度を多項式に適用することで、レーザー光の照射位置を演算する照射位置演算手段62と、照射位置に対応するフレームメモリのアドレスを演算するアドレス演算手段64と、アドレスの画素情報を読み出すメモリ制御手段100と、画素情報に応じた輝度でレーザー光を照射するレーザー駆動手段59と、を有する画像投影装置200を提供する。
【選択図】図2
Description
図3は、フレームメモリ58に記憶される画像データを模式的に説明する図の一例である。フレームメモリ58は後述する外部メモリ15の一部の領域(アドレス範囲)に設けられている。外部メモリにはフレームメモリ58の他、プログラム等が記憶されている。画像データは1画素がR8bit・G8bit・B8bitの計24bit(3Byte)で表される。図では1つのマスが8bitである。メモリ制御ブロック100は、2Dスキャナ53の投射位置に対応したアドレスの画像データを読み出し、レーザードライバ59に出力する。なお、メモリ制御ブロック100については実施例2にて詳述する。
水平方向の共振周波数:1000Hz(1周期は1ms)
システムクロック周波数:100MHz(10μs)
とすると、1msをカウントするために100カウントが必要なので、クロックカウントは最大100回となる。同様に、垂直方向の共振周波数から垂直方向の最大のクロックカウントも決まっている。2次元スキャナ駆動タイミング生成器51は、水平方向のクロックカウント(例えば、100回に到達すると1に戻り、再度100までの増大することを繰り返す)と垂直方向のクロックカウントをカウントし、タイミング補正指示器54と描画位置演算器57に出力する。なお、クロックカウントを水平方向と垂直方向に分けることなく、1つの画面に1つのクロックカウントとしてもよい。以下では、水平方向と垂直方向を区別せずにクロックカウントという。
図4は描画位置演算器57のブロック図の一例を示す。描画位置演算器57は補正済クロックカウント演算器61、スクリーン座標計算器62、歪補正パラメータ保存器63、及び、メモリアドレス計算器64を有する。
動作1:タイミング補正指示器54から受け取ったクロック補正分と、クロックカウントに基づき、描画位置を特定するための補正済クロックカウントを演算する。主に補正済クロックカウント演算器61により演算される。
動作2:補正済クロックカウントに基づきスクリーン座標を計算する。また、スクリーン座標に基づき描画すべき画素のデータアドレスを特定し、メモリ制御ブロック100へ読み出すよう指示する。主にスクリーン座標計算器62とメモリアドレス計算器64により処理される。
2Dスキャナ53について説明する。本実施形態の2Dスキャナ53は一般的なものであればよく、下記の構成は一例である。
図6は、MEMSミラーが反射するレーザー光の座標位置を説明する図の一例である。説明を容易にするため、レーザー発振器60が照射したレーザー光はMEMSミラーが静止していると仮定した面に垂直に入射するものとする。また、拡大光学系としてのレンズは省略した。レーザー光はMEMSミラーにより反射され、スクリーン状の1点(X,Y)に到達する。
・主走査方向(y軸を中心に回転)のミラーの振れ角をθ
・副走査方向(x軸を中心に回転)のミラーの振れ角をψ
・MEMSミラーとスクリーンの距離をd
とすると、スクリーン上のレーザー光の座標(X,Y)は、
(√d・sinθ・cosφ,√d・sinφ)
となる。
(d・tanφ,d・tan{arctan(cosφ・tanθ)})
しかしながら解析的にはこの様に数式で表現できても、描画位置演算器57がこの三角関数の計算を行うには非常に長い時間がかかり、例えば100MHzの1クロック毎にこれを計算することは困難である。クロックカウントと(X,Y)の対応テーブルを予め用意しておき、参照すれば1クロック毎の計算も可能だが、上式には逆三角関数(arctan)が入っているため、逆三角関数(arctan)のためのテーブルが必要になるなど、この方法も実現は困難である。
図8は、本実施例のLPJ200が想定する投射画像の歪み例の一例を示す。この図では、MEMSミラーの主走査方向の振れ角が横軸、副走査方向の振れ角が縦軸となっている。投射画像の形状はレーザ光の走査範囲の包絡線である。
Mx=φ=A・sin(ωt+α) …(1)
MY=θ=B・sin(ω't+β) …(2)
すなわち、角度φ、θの変化が時間の1次関数で表現できる単振動運動とモデリングする。
X(x,y)=a(x)y+b(x)…(3)
すなわち、振れ角φ毎に、振れ角θが決まればX(x、y)が決まるa(x)とb(x)が存在することになり。後述する方法でa(x)とb(x)を求めればX(x、y)を求めることができる。
Y(x,y)=c(y)x2+d(y)x+e(y)…(4)
すなわち、振れ角θ毎に、振れ角φが決まればY(x、y)が決まるc(y)、d(y)及びe(y)が存在することになる。後述する方法でc(y)、d(y)及びe(y)を求めればY(x、y)を求めることができる。
5つの関数の数値解を求める方法について説明する。a(x)とb(x)は振れ角φにより異なり、c(y)、d(y)及びe(y)は振れ角θにより異なる。よって、a(x)とb(x)が振れ角φに応じてどのように変化するかが分かれば、振れ角φからa(x)とb(x)を求めることができる。また、c(y)、d(y)及びe(y)が振れ角θに応じてどのように変化するかが分かれば振れ角θからc(y)、d(y)及びe(y)を求めることができる。本実施形態では、最小二乗法を使用してa(x)とb(x)、c(y)、d(y)及びe(y)を求める。
a(x)=dy1x2+dy2x+dy3
b(x)=dy4x2+dy5x+dy6
c(y)=dx1y2+dx2y+dx3
d(y)=dx4y2+dx5y+dx6
e(y)=dx7y2+dx8y+dx9 …(5)
このようにして求められた計15個の係数dは、マイコンの不揮発メモリに記憶されており、LPJ200が起動するとマイコンが不揮発メモリから読み出して描画位置演算器57の例えばレジスタに設定する。このレジスタが上記の歪補正パラメータ保存器63に相当する。描画位置演算器57は式(5)によりある振れ角φ、θの時のa(x)〜e(y)を求め、a(x)b(x)と式(3)からスクリーン座標のXを、c(y)d(y)e(y)と式(4)からスクリーン座標のYを算出することができる。
これまで振れ角φ、θをパラメータにすることで、MEMSミラーの運動が単純な2軸の単振動の重ね合わせで表現できると説明したが、これは、角度の変化は時間の一次関数で近似できることを意味する。
図13は、画像出力系回路48の全体的な動作手順を示すシーケンス図の一例である。
S1:2次元スキャナ駆動タイミング生成器51は、システムクロック周波数に基づきカウントした主走査方向と副走査方向のクロックカウントを補正済クロックカウント演算器61に出力する。
S2:タイミング補正指示器54が、スキャナ角度演算器55から入力された実角度と、駆動波形が期待する振れ角の差異に基づき補正量を演算しクロック補正量を補正済クロックカウント演算器61に出力する。
S3:補正済クロックカウント演算器61はクロックカウントにクロック補正量を加えて補正済クロックカウントを演算する。
S4:スクリーン座標計測器62は歪み補正パラメータから15個の係数dを読み出す。なお、係数dが固定であるならS4までに読み出しておけばよい。
S5:スクリーン座標計測器62は係数dを式(5)に適用してa(x)〜e(y)を求め、さらにa(x)b(y)を式(3)に、c(y)〜e(y)を式(4)にそれぞれ適用して、スクリーン座標X、スクリーン座標Yを計算する。
S6:メモリアドレス計算器64はスクリーン座標から描画対象の画像データのデータアドレスを算出し、メモリ制御ブロック100に出力する。
図14は、シミュレーションによる(X、Y)のデータから計15個の係数dを求めるまでの手順を示すフローチャート図の一例である。シミュレーションを行うのは開発者が操作するコンピュータである。
上述したように所定の投射角が分かれば投射画像がどのくらい歪むかは容易に算出できる。例えば、台形の上辺と下辺の比率は投射角度に依存する。矩形の理想的な投射画像の縦横の長さの比率(いわゆるアスペクト比)は、Video入力される画像データのアスペクト比をそのまま維持することが好ましいと考えられる。よって、歪んだ投射画像を元の画像データのアスペクト比が維持されるように、歪んだ投射画像のレーザー光の照射位置を所定のアスペクト比の領域に対応づけることで、画素を落とすことなく歪みを補正することができる。なお、必ずしもVideo入力される画像データのアスペクト比と同一とする必要はなく、矩形であればよい。
(i)各アスペクト比毎に用意された、各スクリーン座標がアスペクト比を維持する矩形内の座標か否かを登録された判定テーブルを参照し、スクリーン座標がアスペクト比を維持する矩形内の座標でない場合は、ブランク画素であることをメモリ制御ブロック100に通知する。この場合、メモリ制御ブロック100は輝度が黒レベルのレーザー光を表示する(レーザー光を照射しないと表現することもできる)。
(ii) スクリーン座標がアスペクト比を維持する矩形内の座標の場合は、スクリーン座標からデータアドレステーブルを演算し、メモリ制御ブロック100に出力する。ここで、図16(a)の歪んだ投射画像のレーザー光を図16(b)の所定のアスペクト比の投射画像に投射するには、符号1のレーザー光は符号1'のレーザー光に、…、符号13のレーザー光は符号13'のレーザー光に投射タイミングを調整する必要がある。このため、メモリアドレス計算器64は各アスペクト比毎に用意された、歪みのあるスクリーン座標をアスペクト比を維持する領域内にマッピングするマッピングテーブルを有する。例えば、レーザー光1'のスクリーン座標の時にスクリーン座標1に対応したフレームメモリのデータアドレスを生成する。こうすることで、歪んだレーザー光が欠けることなく矩形領域にマッピングされる。
図17は糸巻き型歪みと歪み補正の結果を模式的に示す図の一例である。投影画角を大きくするために拡大光学系を用いると糸巻き型歪み(又は樽型歪み)が生じることがある。一般には光学系を設計することで正面投射では歪みが目立たない歪みレベルに抑制することができる。しかし、正面投射では歪みが目立たない状態でも斜めに投射すると糸巻き型歪み等がより顕著に表れることがある。本実施例のLPJ200は、このような場合にも光学系を調整することなくレーザー照射のタイミングを調整することで歪みを補正することができる。
〔DRAMについて〕
まず、フレームメモリ58に一般的に使用されるDRAMについて説明する。フレームメモリ58に使用される記憶素子は、以下のような理由でDRAMメモリが多いとされている。
・価格が安い(PC(パーソナルコンピュータ)で大量に使用されるため低価格化が早い)
・高速アクセスが可能(DDRの動作周波数333MHz、DDR3は1333MHz等)
・調達が安定している
・記憶容量が大きい(128Mbits、512Mbits等)
低価格の組み込み機器においてLSIコストは製品全体のコストのうち大きな比重を占めるため、特に価格が安いことは製品への搭載を決定する上で重要で、安い記憶素子を選択することが必須になっている。
図20は、画像サイズとメモリ容量の関係の一例を示す。例えば、VGAでは約7.1Mbits、Full-HDでは約45Mbitsのメモリ容量が必要である。なお、メモリ容量の括弧内の数値は1ピクセルの階調値であり、32bitで階調を表すとVGAでは約9.4Mbits、Full-HDでは約60Mbitsのメモリ容量が必要になる。
図21は、リードサイクルのシーケンス図の一例を示す。図21の上段はCASレイテンシCL=2であり、下段はCL=2.5である。
(i) メモリコントローラは、ACT(バンク・アクティブ・コマンド)と共に、Row(ロウ)アドレス及びバンクアドレスを入力して該当バンクの特定ロウアドレスをアクティブにする。
(ii) ACTを入力してからtRCD後、カラム・アドレス、バンク・アドレス、及びREAD(リードコマンド)を入力する。
(iii) リードコマンドを入力してからCASレイテンシ後に上記で指定したアドレスから始まるバーストデータ出力が開始される。
(iv) ACTを入力してからtRAS後、メモリコントローラがPRE(プリチャージコマンド)を入力する。
(v) メモリは、DQS信号(データストローブ信号)と、DQS信号に同期するDQ信号(データ信号)を出力する。メモリコントローラは、DQS信号の立ち上がり/立ち下がりエッジを参照してDQ信号を取り込む。
図23は、ラスタースキャンを説明する図の一例である。フレームメモリ58への書き込みや読み出しとしてはラスタースキャンが知られている。ラスタースキャンの一例としては映像などをPCのディスプレイに表示することが挙げられるが、ラスタースキャンとは元の映像の走査線の一列がデータに戻され、走査時と同じ順番で表示するスキャン方法である。
図24は、フリースキャンを模式的に説明する図の一例である。LPJでは共振型のMEMSミラーを使用するため、x方向の振動周波数とy方向の振動周波数を特定の値にすることが非常に困難になる。このため、x方向の走査周波数とy方向の走査周波数が任意(MEMSミラーの物理特性(製造ばらつき)依存)になる。x方向の走査周波数とy方向の走査周波数が特定の周波数であれば、その周波数でスキャンした際にラスタースキャンとなるように、画像データを記憶することもできる。しかしながら、x方向の走査周波数とy方向の走査周波数が任意だと、予め決まった順番で画像データをフレームメモリ58に書き込むことができないので、その結果、LPJの画像出力はフリースキャンとなる。
図25は、歪み補正を模式的に説明する図の一例である。LPJでは小さい光学エンジン(レーザー発振器、MEMSミラー、レンズ等を有する)から大きな画面を投影するために拡大レンズを使用する。拡大レンズは投影画像の歪みを低減するように設計されるが、LPJでは正面投射だけでなく斜め投射も想定して、いずれの場合でも歪みが少なくなるように拡大レンズが設計される。
図26は、メモリ制御ブロック100の全体ブロック図の一例を示す。メモリ制御ブロック100は、ASICなどのICを実体とする。メモリ制御ブロック100は、入力側バッファ11、アービタ13、メモリコントローラ14、及び、出力側バッファ12を有する。なお、以下では、画像データと各種の信号を区別せずにデータという場合、書き込み時の画像データを入力データ、読み出し時の画像データを出力データという場合がある。
・データ入力:メモリ制御ブロック100はVideo入力から入力される画像データを外部メモリ15へ保存する。
Video入力→入力側バッファ11→アービタ13(調停器)→メモリコントローラ14→外部メモリ15
・データ出力:メモリ制御ブロック100は、読出しアドレス生成部16から指示された読出しアドレスに従い、外部メモリ15から画像データを読出し、Video出力へ出力する。
読出しアドレス:読出しアドレス生成部16→出力側バッファ12→アービタ13(調停器)→メモリコントローラ14→外部メモリ15
画像データ:外部メモリ15→メモリコントローラ14→アービタ13(調停器)→出力側バッファ12→Video出力
本実施形態のメモリ制御ブロック100は、以下のような特徴を有する。
・入力側バッファ11は、1ライン〜数ライン程度の画像データの保持が可能で、アービタ13(調停器)の指示に従って連続的に書込みデータ(画像データ)を渡す。
・アービタ13(調停器)は、後述するように、入力データが出来るだけ連続アクセスになるように工夫されている。
・出力側バッファ12は、同じ読出しアドレスに対して複数回連続で読出し要求があった場合に、外部メモリ15の読出しを1回だけにして、2回目以降はコピーした画像データを使用する。
・出力側バッファ12は、描画領域外の画像データ(ブランク)を要求された場合に、外部メモリ15の読出しは行わず、ブランク値をVideo出力へ渡す。
図27は、入力側バッファ11のブロック図の一例を示す。図27以下では、信号の流れを黒線で、データの流れを白線で示す。入力側バッファ11は、Video入力から入力される画像データを2PortFIFO21に一度ため込み、アービタ13からの要求に応じて、画像データにアドレスを付加してアービタ13に渡す動作を行う。
・外部メモリ15へのバースト・ライトをX走査の1/4ラインから1/2ライン程度とするならば、2PortFIFO21に蓄積できるデータ量はX走査の1ライン程度が適切と考えられる。
・アドレス生成部22は、基本的には単純増加のアドレスを生成し、pix_in_vsync(入力画像の垂直同期)が入力された時にゼロクリアする。
・入力側バッファ11は、2PortFIFO21のステータスを示す信号flag_in_*をアービタ13へ渡す。アービタ13ではこの信号を元にアービトレーション(データパスの調停)を行う。flag_in_*は、flag_in_empty flag_in_halm、flag_in_full、又は、flag_in_over_run_errのいずれかである。
・なお、入力側バッファ11は、一般的な入力画像の非同期吸収バッファであり、特に特別な構造は不要である。
pix_in[23:0] : 入力データ
clk_pix_in : 入力データの1画素のクロック
pix_in_en : 入力データの受け付けを要求する時に「1」となる
pix_in_size_x : 入力データのx方向のサイズ
pix_in_size_y : 入力データのy方向のサイズ
pix_in_vsync : 入力データの垂直同期信号
flag_in_empty : 2PortFIFOが空である時に「1」になるフラグ
flag_in_half : 2PortFIFOに半分以上データがある時に「1」になるフラグ
flag_in_full : 2PortFIFOが満タン(例えば90%以上)である時に「1」になるフラグ
flag_in_over_run_err : 2PortFIFOの読み出しが間に合わず、入力データがあふれてしまった時に「1」となるフラグ
mem_wr_req : 2PortFIFOへの書き込み要求
mem_wr_data[23:0] : 2PortFIFOがアービタに書き込む画像データ
mem_wr_addr[:0] : アドレス生成部22が生成したアドレス
<出力側バッファ>
図28は出力側バッファ12のブロック図の一例を示す。出力側バッファ12は外部メモリ15への読出し要求と、出力された画像データの一時保存、及び、Video出力への出力を行う。出力側バッファ12は機能的にアドレス部31とデータ部32の2つに分けられる。
図29は、出力側バッファ12のアドレス部31のブロック図の一例を示す。チェック部33は、重複チェック、ブランクチェックを行う。
・重複チェック: 同じアドレスに対し連続して複数回の読出し要求があるか否かをチェックする。ここの説明では最大4連続までチェックするとして説明するが、実装に合わせて変更してもよい。
・ブランクチェック:LPJで歪み補正有りの場合に絵を描画しない領域が存在する。読出しアドレス生成部16は描画する座標から読出しアドレス(pix_out_addr)を計算するが、描画しない座標については「pix_out_addr_en = 0」を出力して描画しない事を出力側バッファ12に通知する。チェック部33は、この信号を認識して該当のタイミングではブランクを描画すると判断する。ブランクについても重複チェックは行われるが、ブランクの重複チェックについて、アドレスは無視される。
pix_out_addr[:0] : 読出しアドレス生成部16が生成した読出しアドレス
clk_pix_out : 読出しアドレス生成部16が読み出し要求する際のクロック
pix_out_addr_en : 読出しアドレスがブランクである時に「0」になる
flag_out_addr_empty : 2PortFIFO34に読み出し対象のアドレスのデータが記憶されていない時に「1」になる
mem_rd_addr_duplication_info[1:0] :重複回数が格納される
mem_rd_addr_blank : ブランクの場合に「1」になる
mem_rd_addr_param_en: 2PortFIFO34に読み出し対象のアドレス等が記憶されている時に「1」になる
mem_rd_req : アービタが出力側バッファを選択すると「1」になる
mem_rd_addr[:0] : アービタに読み出し要求するアドレス
mem_rd_addr_en : アービタに読み出し要求がある時に「1」になる
図30は、アドレス部31へ読出しアドレスが入力されてから2PortFIFO34へ書き込まれるまでの流れを示すフローチャート図の一例である。なお、読出しアドレス生成部16からの入力は毎クロック入力され、入力信号サンプリングからブランクチェック、重複チェック、2PortFIFO34への書込み、及び、後処理までは1クロックで処理される。
overlapping_count 重複回数が格納される変数
pre_pix_addr 前回入力された読出しアドレスが格納される変数
pre_pix_blank 前回入力された読出しアドレスがブランクの時「1」が格納される変数
new_pix_addr 今回入力された読出しアドレスが格納される変数
new_pix_blank 今回入力された読出しアドレスがブランクの時「1」が格納される変数
まず、アドレス部31は変数を初期化する(S10)。
overlapping_count = 0
pre_pix_addr = 0
pre_pix_blank = 0
次に、アドレス部31は、入力信号をサンプリングする。pix_out_addrとpix_out_addr_enを1クロック毎にサンプリングする(S20)。
if { ((new_pix_blank & pre_pix_blank)==1) or
(((new_pix_blank or pre_pix_blank)==0) & (new_pix_addr== pre_pix_addr))
} : 重複している
else :重複してない
すなわち、現在の読出しアドレスと1つ前の読出しアドレスの両方の画像データがブランク、又は、現在の読出しアドレスと1つ前の読出しアドレスが同じで、現在の読出しアドレスと1つ前の読出しアドレスのどちらかがブランクでない場合に、連続した読出しアドレスが重複していると判定される。現在の読出しアドレスと1つ前の読出しアドレスの画像データが共にブランクの場合にアドレスの一致を問題としないので、重複を多く検出できる。
・アービタ13からmem_rd_req=1が出力されていて、
・アドレス部31の2PortFIFO34のテータスとして flag_out_addr_empty = 0 (読み出し先のアドレスが記憶されていること)が出力されていて、
・2PortFIFO34にブランクでない読出しアドレスが記憶されているため、FIFO制御部35が出力するmem_rd_addr_blank = 0 になっている、こと。
・2PortFIFO34のテータスとして flag_out_addr_empty = 0 が出力されている。
次に、FIFO制御部35は「flag_out_addr_empty == 0」か否かを判定する(S220)。
「flag_out_addr_empty == 0」であることは、2PortFIFO34にアドレス等が記憶されていることを意味するので、FIFO制御部35は2PortFIFO34から1ワードを読み出す(S230)。なお、1ワードとは一連の情報が記憶されたひとかたまりのデータをいう(例えば32ビットである)。
mem_addr_duplication_infoにoverlapping_countを、
mem_rd_addr_blankにpre_pix_blankを、
mem_rd_addrにpre_pix_addrを、それぞれ設定する。
mem_addr_duplication_infoとmem_rd_addr_blankをデータ部32に出力する。なお、この時、mem_rd_addr_param_enは「1」となる。
「mem_rd_addr_blank =1」の場合、読出しアドレスはブランクなので処理はステップS220に戻る。
「mem_rd_addr_blank =1」でない場合、読出しアドレスはブランクでないので、FIFO制御部35は「mem_rd_req=1」になるまで待機する(S270)。「mem_rd_req=1」の場合、アービタ13が出力側バッファ12を選択可能なことを意味するので、FIFO制御部35は、アービタ13にデータを出力する(S280)。すなわち、FIFO制御部35は、mem_rd_addrをアービタ13に出力する。なお、この時、mem_rd_addr_enは「1」となる。
続いてデータ部32について説明する。
図32は、データ部32のブロック図の一例である。出力側バッファ12のデータ部32は下記の3つのブロックを有する。
・2PortFIFO36:重複情報とブランク情報を一時蓄積する
・重複・ブランク再生部37:重複した読出しアドレスとブランクの読出しアドレスの画像データを再生する
・2PortFIFO38:出力データを一時的に保存する
重複情報とブランク情報の一時蓄積、及び、2PortFIFO36の動作について説明する。
2PortFIFO36は、mem_rd_addr_param_en = 1を条件に、アドレス部31からデータをどんどん受け取り、蓄積する。
・次に渡すべきデータがブランク(mem_rd_addr_blank=1)だったら、そのまま重複・ブランク再生部37に渡す
・ブランクでなかったら(mem_rd_addr_blank=0)、アービタ13からの画像データの入力(mem_rd_data_en=1)を待って、重複・ブランク再生部37に渡す。
次に、データ部32は「mem_rd_addr_param_en = 1」か否かを判定する(S320)。
図34は重複・ブランク再生部37のブロック図の一例を示す。重複・ブランク再生部37はバッファ制御部371と一時バッファ372を有する。バッファ制御部371はブランク又は重複した画像データの再生を行う。
・上記のように、重複・ブランク再生部37は、前段の2PortFIFO36から重複情報とブランク情報を受け取る。
・重複・ブランク再生部37は、mem_rd_data_en=1のときのみアービタ13から出力されるmem_rd_dataを取り込む。
・重複・ブランク再生部37は、重複情報に従い最大4画素を再生する。
・再生した画像データを出力データ側の2PortFIFO38に書込む。
出力側の2PortFIFO38の動作は一般的な2PortFIFOと同様である。
・入力ポートと出力ポートはデータ幅が異なる。
・入力ポートは重複・ブランク再生部37から4画素分(24bit x 4画素)を受け取る。
・出力ポートはVideo出力に対して1画素分(24bit)ずつ出力する。
・データ残量を示すステータス・フラグを持っている。
データ残量が無い : flag_out_empty
データ残量が半分以上 : flag_out_half
データ残量がおおよそ満タン : flag_out_almost_full
満タンとは2PortFIFO38の容量の約90%程度である。アービタ13に既に渡してしまっている読出しアドレスに対応出来るだけの残量が必要となるためである。
これらのステータス・フラグはアービタ13に出力される。
〔アービタ〕
図36はアービタ13に入出力される信号の一例を示す図である。
アービタ13は入力側バッファIFと出力側バッファIFから入力されるバッファのステータス・フラグの状態を元に、入力側/出力側どちらのバッファからの要求を受け付けるかを選択する。
アービトレーションポリシーは下記の通りである。
・入力側
(A-1) 2PortFIFO21を満タンにしてはいけない
(A-2) 2PortFIFO21はなるべく半分以下を保つ
(A-3) 2PortFIFO21が空ならアクセス不要
アクセスするならなるべく連続アクセスになるようにする
・出力側
(B-1) 2PortFIFO38を空にしてはいけない
(B-2) 2PortFIFO38はなるべく半分以上を保つ
(B-3) 2PortFIFO38が満タンならアクセス不要
図37は、このアービトレーションポリシーに基づき生成されたアービトレーションテーブルの一例を示す。図37のステータス・フラグの組み合わせでは、組み合わせた2つのフラグ(2つあれば)が「1」であるとする。
No1:Flag_in_emptyが「1」であるため入力側はアクセス不要であり、 Flag_out_emptyが「1」なので(B-1)に着目して出力側を優先する。
No2:Flag_in_emptyが「1」であるため(A-3)により入力側はアクセス不要であり、出力側にはフラグがないが出力側を優先する。
No3:Flag_in_emptyが「1」であるため入力側はアクセス不要であり、 Flag_out_halfが「1」であるがさらに画像データを蓄積するよう出力側を優先する。
No4:Flag_in_emptyが「1」であるため入力側はアクセス不要であり、 Flag_out_almost_fullなのでアクセス不要だが出力側を優先して出力側を選択する。
No5:入力側はフラグがないが、 Flag_out_emptyが「1」なので(B-1)に着目して出力側を優先する。
No6:入力側も出力側もフラグがないので、(B-2)に着目して出力側を優先して出力側を選択する。
No7:入力側はフラグがないが、 Flag_out_halfが「1」なので(A-2)と(B-2)に着目してさらに画像データを蓄積するよう出力側を優先する。
No8:入力側はフラグがないが、 Flag_out_almost_fullが「1」なので(B-3)に着目して入力側を優先する。Flag_in_emptyがでるまで選択先を入力バッファ側11に固定することで、入力側バッファ11が空になるまで転送することができる。
No9:Flag_in_halfが「1」であるため入力側画像データは半分以上であり、Flag_out_emptyが「1」なので(B-1)に着目して、出力側を優先する。Flag_out_half又はFlag_out_addr_emptyがでるまで出力側バッファに固定することで、出力側バッファ12が半分以上になるまで転送することができる。
No10:Flag_in_halfが「1」であるため入力側画像データは半分以上であり、出力側にはフラグがない(出力側データが半分以下)ので(B-2)に着目して出力側を優先する。Flag_out_half又はFlag_out_addr_emptyがでるまで出力側に固定することで、出力側バッファ12が半分以上になるまで転送することができる。
No11:Flag_in_halfが「1」であるため入力側画像データは半分以上であり、Flag_out_halfが「1」なので画像データが半分以上であるので、(A-2)に着目して入力側を優先する。Flag_in_emptyがでるまで入力側に固定することで、入力側バッファ11が空になるまで転送することができる。
No12:Flag_in_halfが「1」であるため入力側画像データは半分以上であり、Flag_out_almost_fullが「1」なので、出力側は画像データが必要でないため、(A-2)に着目して入力側を優先する。Flag_in_emptyがでるまで入力側に固定することで、入力側バッファ11が空になるまで転送することができる。
No13:Flag_in_fullかつFlag_out_emptyなので、入力側も出力側もエラーとなるが、先に出力側バッファ12を満たすため出力側を選択する。
No14:Flag_in_fullなので入力側のエラーとなり入力側を選択する。
No15:Flag_in_fullなので入力側のエラーとなるため、Flag_out_halfでも入力側を選択する。
No16:Flag_in_fullなので入力側のエラーとなり、かつ、Flag_out_almost_fullなので出力側は画像データが必要でないため、入力側を選択する。
例えば、No.9及びNo10では、出力側バッファ12が半分以上になるまで転送し、
No.8、No11及びNo12では、入力側バッファ11が空になるまで転送する。したがって、読み込みのみ又は書込みのみの連続転送が起こることが期待できる。
12 出力側バッファ
13 アービタ(調停器)
14 メモリコントローラ
15 外部メモリ(フレームメモリ)
16 読出しアドレス生成部
21、34、36、38 2PortFIFO
22 アドレス生成部
31 アドレス部
32 データ部
33 チェック部
35 FIFO制御部
37 重複・ブランク再生部
51 2次元スキャナ駆動タイミング生成器
52 スキャナドライバ
53 2Dスキャナ
54 タイミング補正指示器
55 スキャナ角度演算器
56 ADC
57 描画位置演算器
58 フレームメモリ
59 レーザードライバ
60 レーザー発振器
100 メモリ制御ブロック(メモリ制御ブロック)
200 レーザープロジェクタ
Claims (16)
- 画像データの入力手段と、
前記画像データを記憶するフレームメモリと、
レーザー光を照射するレーザー発振器と、
スクリーン上のレーザー光の包絡線が所定形状となるよう、反射光学素子を互いに略直交する2つの軸を中心に振動させる偏向方向可変手段と、
レーザー光の照射中心方向が照射面に対し垂直でない投射角を有する場合に、前記反射光学素子の角度から三角関数を用いずにレーザー光の照射位置を求める多項式の係数情報が記憶された係数情報記憶手段と、
前記係数情報記憶手段に記憶された前記係数情報に演算を施して求めた係数、及び、前記反射光学素子の角度を前記多項式に適用することで、レーザー光の照射位置を演算する照射位置演算手段と、
前記照射位置演算手段が演算した照射位置に対応する前記フレームメモリのアドレスを演算するアドレス演算手段と、
前記アドレスの画素情報を読み出すメモリ制御手段と、
前記画素情報に応じた輝度で前記レーザー発振器を発振させるレーザー駆動手段と、
を有することを特徴とする画像投影装置。 - 前記照射位置演算手段が演算した照射位置が、前記入力手段から入力された前記画像データのアスペクト比を維持する矩形内又は所定の矩形内か否かが登録された判定テーブルを有し、
レーザー光の照射中心方向が照射面に対し垂直でないため前記所定形状が歪む場合であって、前記照射位置が前記画像データのアスペクト比を維持する矩形内又は所定の矩形内であると前記判定テーブルにより判定されない場合、
前記アドレス演算手段は、輝度が黒レベルの画素情報を前記メモリ制御手段に出力する、ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。 - 前記アドレス演算手段は、前記照射位置が前記画像データのアスペクト比を維持する矩形内又は所定の矩形内であると前記判定テーブルにより判定される場合にのみ、前記照射位置に対応する前記フレームメモリのアドレスを演算する、
ことを特徴とする請求項2記載の画像投影装置。 - 前記入力手段から入力された前記画像データのアスペクト比を維持する矩形内又は所定の矩形内の前記照射位置を、前記照射位置演算手段が演算した前記照射位置に対応づける座標変換テーブルを有し、
前記照射位置が前記画像データのアスペクト比を維持する矩形内又は所定の矩形内である場合、前記アドレス演算手段は、前記座標変換テーブルを参照して変換後の前記照射位置に対応する前記フレームメモリのアドレスを演算する、
ことを特徴とする請求項2記載の画像投影装置。 - 前記反射光学素子が第1の方向及び前記第1の方向と略直交する第2の方向にそれぞれ振動する場合、
前記多項式は、前記第1の方向の前記反射光学素子の水平角度を固定した場合に、前記第2の方向の振動範囲を前記該反射光学素子が走査した場合のレーザー光の照射位置を近似する第1の多項式、及び、前記第2の方向の前記該反射光学素子の垂直角度を固定した場合に、前記第1の方向の振動範囲を前記該反射光学素子が走査した場合のレーザー光の照射位置を近似する第2の多項式である、
ことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の画像投影装置。 - 前記第1の多項式は垂直角度に対する1次の多項式であり、前記第2の多項式は水平角度に対する2次の多項式である、
ことを特徴とする請求項5記載の画像投影装置。 - 前記第1の多項式の前記係数は垂直角度に応じて異なり、前記照射位置演算手段は垂直角度に対する2次の近似式に前記係数情報を適用して垂直角度毎に前記係数を求め、
前記第2の多項式の前記係数は水平角度に応じて異なり、前記照射位置演算手段は水平角度に対する2次の近似式に前記係数情報を適用して水平角度毎に前記係数を求める、ことを特徴とする請求項5記載の画像投影装置。 - 連続アクセス時に非連続アクセス時よりも高速なデータの読み出し及び書き込みが可能なフレームメモリのメモリ制御装置であって、
入力側からの画像データを一時的に記憶し、前記フレームメモリに記憶する入力バッファと、
読出しアドレスを生成するアドレス生成手段から、同じアドレスに対し連続した読み出し要求があるか否か、及び、描画対象外の画像データが記憶されたブランクアドレスに対する読み出し要求であるか否か、を判定する判定手段と、
同じアドレスに対する連続した読み出し要求でなく、かつ、ブランクアドレスに対する読み出し要求でない場合に、前記フレームメモリに読み出し要求を出力する読み出し要求出力手段と、
前記フレームメモリから画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記フレームメモリから読み出されなかった前記画像データ及びブランクアドレスの画像データを再生するデータ再生手段と、
を有することを特徴とするメモリ制御装置。 - 前記判定手段は、同じアドレスに対する連続した読み出し要求の前記連続読み出し要求数をカウントして前記データ再生手段に通知し、
前記データ再生手段は、前記判定手段により同じアドレスに対する連続した読み出し要求でないと判定されるまでの前記連続読み出し要求数に応じて前記フレームメモリから読み出された画像データを複製する、
ことを特徴とする請求項8記載のメモリ制御装置。 - 前記判定手段は、アドレスが異なっていてもブランクアドレスに対する連続した読み出し要求の前記連続読み出し要求数をカウントして前記データ再生手段に通知し、
前記データ再生手段は前記連続読み出し要求数に応じて、予め定められたブランクの画像データを複製する、
ことを特徴とする請求項8又は9項記載のメモリ制御装置。 - 前記画像データ取得手段が取得した画像データ及び前記データ再生手段が再生した画像データを一時的に記憶する出力バッファと、
前記入力バッファと前記出力バッファの状態フラグを取得して、前記フレームメモリに対する書き込みのみ、又は、前記フレームメモリからの読み込みのみの連続転送が起こるように、前記入力バッファから書き込み要求と前記出力バッファから読み込み要求を調停する調停手段と、
を有することを特徴とする請求項8〜10いずれか1項記載のメモリ制御装置。 - 前記調停手段は、前記出力バッファの容量の半分以上になるまで連続して前記フレームメモリから書き込みが生じ、前記入力バッファが空になるまで連続して前記フレームメモリに対して書き込みが生じるように、書き込み要求と読み込み要求を調停する、
ことを特徴とする請求項11記載のメモリ制御装置。 - 前記判定手段は、
前記アドレス生成手段が生成した現在のアドレスと1つ前のアドレスがブランクアドレスの場合、又は、現在のアドレスと1つ前のアドレスが同じで、現在のアドレスと1つ前のアドレスの少なくともどちらかがブランクアドレスでない場合に、同じアドレスに対する連続した読み出し要求であると判定する、
ことを特徴とする請求項8〜12いずれか1項記載のメモリ制御装置。 - 前記読み出し要求手段は、前記判定手段が同じアドレスに対する連続した読み出し要求であると判定しても、同じアドレスに対する連続した読み出し要求が所定回数以上連続すると、前記フレームメモリに読み出し要求を出力する、
ことを特徴とする請求項13記載のメモリ制御装置。 - 請求項8〜14いずれか1項記載のメモリ制御装置と、
連続アクセス時に非連続アクセス時よりも高速なデータの読み出し及び書き込みが可能なフレームメモリと、
レーザー発振器、共振型MEMSミラー、及び、レンズを有する光学エンジンと、
を有するレーザープロジェクタ。 - 連続アクセス時に非連続アクセス時よりも高速なデータの読み出し及び書き込みが可能なフレームメモリのメモリアクセス方法であって、
入力バッファが、入力側からの画像データを一時的に記憶し、前記フレームメモリに記憶するステップと、
判定手段が、読出しアドレスを生成するアドレス生成手段から、同じアドレスに対し連続した読み出し要求があるか否か、又は、描画対象外の画像データが記憶されたブランクアドレスに対する読み出し要求であるか否か、を判定するステップと、
読み出し要求出力手段が、同じアドレスに対する連続した読み出し要求でなく、かつ、ブランクアドレスに対する読み出し要求でない場合に、前記フレームメモリに読み出し要求を出力するステップと、
画像データ取得手段が、前記フレームメモリから画像データを取得するステップと、
データ再生手段が、前記フレームメモリから読み出されなかった前記画像データ及びブランクアドレスの画像データを再生するステップと、
を有することを特徴とするメモリアクセス方法。
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