JP2019208169A - Projection apparatus, control method of the same, program, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2つ以上の光学変調素子を重ね合わせて画像を投影する投影装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a projection apparatus that projects an image by superimposing two or more optical modulation elements, and a control method therefor.
近年、実物に近い表示を行うためにコントラストを高めた表示装置の開発が進められている。その中に、色成分を変調する光学変調素子(色変調パネル)と輝度成分を変調する光学変調素子(輝度変調パネル)を光源に対して直列に配置することによってコントラストを高める投影技術がある。この技術をここでは2重変調技術と呼ぶ。 In recent years, the development of display devices with increased contrast has been advanced in order to perform display close to the real thing. Among them, there is a projection technique for increasing contrast by arranging an optical modulation element (color modulation panel) for modulating a color component and an optical modulation element (luminance modulation panel) for modulating a luminance component in series with respect to a light source. This technique is referred to herein as a double modulation technique.
一方、空間的な解像度を向上させる技術として画素ずらし技術が知られている。この技術は、1フレームの画像からサンプリング位置をずらした複数の画素ずらし画像を生成する。そして時間毎に投影位置をずらして投影することで、表示パネルが備える解像度以上の高解像度化を実現する技術である。 On the other hand, a pixel shifting technique is known as a technique for improving the spatial resolution. This technique generates a plurality of pixel shifted images in which sampling positions are shifted from one frame image. This is a technology that realizes higher resolution than the resolution of the display panel by projecting the projection position shifted every time.
また、特許文献1には、光学的に直列に配置された色変調パネルと輝度変調パネルを半画素ずらして配置し、色変調パネルと輝度変調パネルを通過した画像を交互に表示させることで、空間的な解像度を向上される技術が開示されている。
Further, in
しかしながら、上記の従来の技術では、応答特性の異なる色変調パネルと輝度変調パネルを介した画素ずらし画像を表示すると、応答の遅いパネルの影響により静止画のエッジ部の輝度が低下する場合があった。 However, in the above-described conventional technique, when a pixel-shifted image is displayed via a color modulation panel and a luminance modulation panel with different response characteristics, the luminance of the edge portion of the still image may be reduced due to the effect of the slow response panel. It was.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コントラストの向上と高解像度化を実現しつつ、輝度の低下を軽減できる投影装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a projection apparatus capable of reducing a decrease in luminance while realizing improvement in contrast and higher resolution.
本発明に係わる投影装置は、光源を有する照明手段と、光源からの光を変調する第1変調手段と、前記第1変調手段から出力された光を変調する第2変調手段と、前記第2変調手段から出力された光が投影面に投影される位置を、前記投影面における複数の位置の間で周期的に移動させる移動手段と、入力フレームに基づいて前記複数の位置のそれぞれに対応するサブフレームを生成する第1生成手段と、各サブフレームに基づいて、前記第1変調手段を制御するための第1変調画像と、前記第2変調手段を制御するための第2変調画像と、を生成する第2生成手段と、前記第1変調画像に基づいて前記第1変調手段を制御する第1制御手段と、前記第2変調画像に基づいて前記第2変調手段を制御する第2制御手段と、を備え、前記第2生成手段は、前記第1変調画像の前記サブフレーム間における画素値の変化が、前記第2変調画像よりも小さくなるように、前記第1および第2変調画像を生成することを特徴とする。 The projection apparatus according to the present invention includes an illumination unit having a light source, a first modulation unit that modulates light from the light source, a second modulation unit that modulates light output from the first modulation unit, and the second modulation unit. Corresponding to each of the plurality of positions based on an input frame and a moving means for periodically moving a position at which the light output from the modulation means is projected onto the projection plane between the plurality of positions on the projection plane First generation means for generating subframes, a first modulation image for controlling the first modulation means based on each subframe, a second modulation image for controlling the second modulation means, Second generation means for generating the first modulation means, first control means for controlling the first modulation means based on the first modulated image, and second control for controlling the second modulation means based on the second modulated image. Means for providing the second life It means a change in the pixel value between the sub-frames of the first modulation image, the second to be smaller than the modulation image, and generates said first and second modulated image.
本発明によれば、コントラストの向上と高解像度化を実現しつつ、輝度の低下を軽減できる投影装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a projection apparatus that can reduce a decrease in luminance while realizing improvement in contrast and higher resolution.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. The following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention.
なお、以下の実施形態において説明される各機能ブロックは必ずしも個別のハードウェアである必要はない。すなわち、例えばいくつかの機能ブロックの機能は、1つのハードウェアにより実行されてもよい。また、いくつかのハードウェアの連係動作により1つの機能ブロックの機能または、複数の機能ブロックの機能が実行されてもよい。また、各機能ブロックの機能は、CPUがメモリ上に展開したコンピュータプログラムを実行することにより実現されてもよい。 Note that each functional block described in the following embodiments is not necessarily separate hardware. That is, for example, the functions of some functional blocks may be executed by a single piece of hardware. In addition, the function of one functional block or the functions of a plurality of functional blocks may be executed by a coordinated operation of some hardware. The function of each functional block may be realized by the CPU executing a computer program developed on the memory.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる投影装置100の全体構成を示す図である。図1において、投影装置100は、CPU110、ROM111、RAM112、操作部113、画像入力部130、画像処理部140、画像生成部141を有する。また、投影装置100は、さらに、光変調素子駆動部150L,150C、光変調素子151L,151R,151G,151B、光源制御部160、光源(照明部)161、色分離部162、色合成部163を有する。また、投影装置100は、さらに、画素ずらしデバイス164、画素ずらしデバイス制御部165、投影光学系制御部170、投影光学系171、通信部193を有する。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
光変調素子(空間変調素子)151L,151R,151G,151Bには、液晶パネルやデジタルミラーデバイス(DMD)などが用いられる。本実施形態では、光変調素子151Lが輝度変調パネル、151R,151G,151Bが色変調パネルに相当する。色変調パネルと輝度変調パネルは、光源161の光路上に直列に配置されている。色変調パネルと輝度変調パネルには、それぞれに要求される機能に応じてそれぞれ異なる構造や動作原理の光変調素子が用いられるため、一般的に、その応答特性(動作反応速度)は異なる。本実施形態では、色変調パネルはパルス幅変調(PWM)で中間調を表現するデジタル方式の素子であり、輝度変調パネルは、印加する電圧の大きさを変えて中間調を表現するアナログ方式の素子である。デジタル方式の素子よりアナログ方式の素子の方が応答特性が悪いため、色変調パネルよりも輝度変調パネルの応答特性が相対的に悪い(パネルの動作応答速度が遅い)。
As the light modulation elements (spatial modulation elements) 151L, 151R, 151G, and 151B, a liquid crystal panel, a digital mirror device (DMD), or the like is used. In the present embodiment, the
CPU110は、投影装置100の各動作ブロックを制御し、ROM111にはCPU110の処理手順を記述した制御プログラムが記憶されている。RAM112は、ワークメモリとして一時的に制御プログラムやデータを格納する。また、CPU110は、通信部193により受信した静止画データや動画データを一時的に記憶し、ROM111に記憶されたプログラムを用いて、それぞれの画像や映像を再生したりすることもできる。
The
操作部113は、例えば、スイッチやダイヤルなどからなり、操作者の指示を受け付け、CPU110に指示信号を送信する。また、操作部113は、例えば、リモコンからの信号を受信する信号受信部(赤外線受信部など)からなり、受信した信号に基づいて所定の指示信号をCPU110に送信するよう構成されていてもよい。CPU110は、操作部113や、通信部193から入力された制御信号を受信して、投影装置100の各動作ブロックを制御する。
The
画像入力部130は、外部装置から送信される画像を受信する。ここで、外部装置とは、画像信号を出力できるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機など、どのようなものであってもよい。さらには、USBフラッシュメモリやSDカードのようなメディアに記録された画像を読み込むこともできる。
The
画像処理部140は、例えば画像処理用のマイクロプロセッサからなり、画像入力部130から入力された画像信号に、フレーム数、画素数、画素値、画像形状などを変更する変更処理を施して、画像生成部141に送信する。なお、画像処理部140は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムによって、CPU110が画像処理部140と同様の処理を実行してもよい。画像処理部140は、フレーム間引き処理、フレーム補間処理、解像度変換(スケーリング)処理、歪み補正処理(キーストン補正処理)、輝度補正処理、色補正処理といった機能を実行することが可能である。また、画像処理部140は、画像入力部130から受信した画像信号以外にも、CPU110によって再生された画像や映像に対して前述の変更処理を施すこともできる。
The
画像生成部141は、画像処理部140から受信した画像信号から、画素ずらし画像を生成する。さらに画素ずらし画像から光変調素子駆動部150Lに送信する輝度変調画像と光変調素子駆動部150Cに送信する色変調画像を生成する。また、レジスタバス199を介して画素ずらしデバイス制御部165を制御する。画像生成部141は例えば画像処理用のマイクロプロセッサからなる。なお、画像生成部141は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムによって、CPU110が画像生成部141と同様の処理を実行してもよい。画像生成部141の詳細については後述する。
The
光変調素子駆動部150L,150Cは、画像生成部141から出力される画像信号に基づいて、光変調素子151L,151R,151G,151Bの画素の液晶素子に印可する電圧を制御する。これにより、光変調素子151L,151R,151G,151Bの透過率を調整する。
The light modulation
光変調素子151Lは、光源161から出力された白色光の透過率を調整する。また、光変調素子151Rは、赤色成分に対応する液晶素子であって、光変調素子151Lを透過した光のうち、色分離部162で赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に分離された光の赤色の光の透過率を調整する。同様に、光変調素子151Gは、緑色成分の光の透過率を調整し、光変調素子151Bは、青色成分の光の透過率を調整する。光変調素子151Lによって、部分的に光源からの光量を制御することができるようになり、黒浮きを低減させて面内のコントラストを向上させることができる。なお、本実施形態では、光変調素子151Lを、光変調素子151R,151G,151Gの前段に配置しているが、光変調素子151Lと光変調素子151R,151G,151Gの順番を逆にしてもよい。
The
光源制御部160は、制御用のマイクロプロセッサからなり、光源161のオン/オフの制御や光量の制御を行う。なお、光源制御部160は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムによって、CPU110が光源制御部160と同様の処理を実行してもよい。また、光源161は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、LED、レーザーなどからなり、不図示のスクリーンに画像を投影するための光を出力する。また、色分離部162は、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなり、光源161から出力された光を、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に分離する。なお、光源161として、各色に対応するLED等を使用する場合には、色分離部162は不要である。
The light
また、色合成部163は、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなり、光変調素子151R,151G,151Bを透過した赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の光を合成する。そして、色合成部163により赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の成分が合成された光は、画素ずらしデバイス164を介して投影光学系171に送られてスクリーンに投影される。
The
画素ずらしデバイス164は、入射される画像光を所望の位置に投影できるように投影位置をずらすことのできるデバイスである。例えば、画素ずらしデバイス164は平行平板ガラスと、2つのアクチュエータで構成される。2つのアクチュエータでガラスの上下2箇所を支持し、支持点を変位させて傾斜をコントロールすることによってガラスの姿勢を変える。色合成部163を透過した画像光はこのガラスを透過する。この時、アクチュエータでガラスの姿勢を変えることによって、投影時の画素位置を所定方向にずらすことができる。
The
画素ずらしデバイス制御部165は、画素ずらしデバイス164の姿勢を制御する。画素ずらしデバイス制御部165は、前述の平行平板ガラスを支持するアクチュエータの支持点の変位の制御を行うことで、画素ずらし量を調整する。本実施形態では、1サブフレームおきに画像を水平方向及び垂直方向に0.5画素ずらす(1サブフレーム沖に画像を周期的に移動させる)。0.5画素ずらすタイミングは画像生成部141から指示される。このように1サブフレームおきに画像をずらして投影することで、光学変調素子151R,151G,151Bの解像度よりも高い解像度の投影画像を得ることができる。
The pixel shifting
画素ずらしデバイス164はこの構成に限定されるものでなく、例えば、複屈折光学系を用いて構成してもよい。複屈折光学系に与える電圧を変えることによって複屈折光学系を透過する画像光の投影位置を変え画素ずらしを行うことができる。この構成の場合、画素ずらしデバイス制御部165は複屈折光学系に与える電圧を制御する。
The
投影光学系制御部170は、制御用のマイクロプロセッサからなり、投影光学系171を制御する。なお、投影光学系制御部170は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムによって、CPU110が投影光学系制御部170と同様の処理を実行してもよい。また、投影光学系171は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータからなり、色合成部163から出力された合成光をスクリーンに投影する。レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、焦点調整などを行うことができる。
The projection optical
通信部193は、例えば、無線LAN、有線LAN、USB、Bluetooth(登録商標)などからなり、外部機器からの制御信号や静止画データ、動画データなどを受信する。なお、通信方式は、特にこれらに限定されるものではない。また、画像入力部130の端子が、例えばHDMI(登録商標)端子であれば、その端子を介してCEC通信を行うように構成されていてもよい。ここで、外部装置は、投影装置100と通信を行うことができるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機、リモコンなど、どのようなものであってもよい。
The
なお、本実施形態の画像処理部140、画像生成部141、光変調素子駆動部150L,150C、光源制御部160、投影光学系制御部170は、これらの各ブロックと同様の処理を行うことのできる単数または複数のマイクロプロセッサから構成されていてもよい。または、例えば、ROM111に記憶されたプログラムによって、CPU110が各ブロックと同様の処理を実行してもよい。
Note that the
次に画像生成部141について、図2を用いて説明する。本実施形態では画像生成部141に入力される画像信号はRGB各8ビットの信号とする。また、説明を分かりやすくするために画像信号と光強度の関係はリニアであるものとする。
Next, the
本実施形態の投影装置100は、画素ずらし機能を有する投影装置である。入力画像を2つの縮小分割画像に分割し、画素ずらしデバイス164により縮小分割画像信号毎に投影位置を切り替えて投影する。縮小分割画像は投影されるまでに色変調画像と輝度変調画像に分配されるが、それについては後述する。
The
画素ずらし画像生成部201は、画像生成部141に入力される画像信号を縮小分割画像Aと縮小分割画像Bの2つに分割する。この縮小分割画像Bは縮小分割画像Aに対して、水平方向及び垂直方向に0.5画素ずれた位置に投影される。投影面に投影された画素配列を図3に示す。
The pixel shift
次に、図4を用いて縮小分割画像Aの生成方法について詳細に説明する。図4(a)は、縮小分割画像Aを生成する際の入力画像に対する縮小中心座標の位置関係を示した図である。縮小中心座標とは、入力画像を縮小処理する際の補間処理の中心の座標を表す。図4(a)内の太枠で表された画素の座標が縮小中心座標である。図4(a)に示すように、水平方向、垂直方向共に偶数番目の画素データを中心座標として縮小処理がなされる。本実施形態では、縮小中心座標の画素データそのものを縮小分割画像Aとする。もちろん、この構成に限定されず、周囲画素データを用いる補間処理(例えばバイキュービック補間)などで縮小処理を行っても構わない。 Next, the generation method of the reduced divided image A will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram showing the positional relationship of the reduced center coordinates with respect to the input image when the reduced divided image A is generated. The reduced center coordinates represent the coordinates of the center of interpolation processing when the input image is reduced. The coordinates of the pixel represented by the thick frame in FIG. 4A are the reduced center coordinates. As shown in FIG. 4A, reduction processing is performed with the even-numbered pixel data as the center coordinates in both the horizontal and vertical directions. In the present embodiment, the pixel data itself of the reduced center coordinates is referred to as a reduced divided image A. Of course, the present invention is not limited to this configuration, and reduction processing may be performed by interpolation processing using surrounding pixel data (for example, bicubic interpolation).
図4(b)は、縮小分割画像Aを表示する際のパネル画素配列と、縮小分割画像Aの表示位置関係を示した図である。図4(b)に示すように、表示パネルの画素サイズは、入力画像の画素サイズの4倍となる。つまり、入力画像の4画素分が、表示パネルの1画素となる。また、図4(a)に示した縮小中心座標に縮小処理された縮小分割画像Aが図4(b)に示した画素配列で表示される。例えば、図4(a)の(0,0)、(2,0)、(4,0)の座標が、図4(b)では、(0,0)、(1,0)、(2,0)の座標に対応する。上記では水平方向の例を示したが、垂直方向についても同様に表示される。 FIG. 4B is a diagram showing a panel pixel array when displaying the reduced divided image A and the display positional relationship of the reduced divided image A. As shown in FIG. 4B, the pixel size of the display panel is four times the pixel size of the input image. That is, four pixels of the input image become one pixel of the display panel. Further, the reduced divided image A that has been reduced to the reduction center coordinates shown in FIG. 4A is displayed in the pixel array shown in FIG. For example, the coordinates of (0, 0), (2, 0), (4, 0) in FIG. 4A are (0, 0), (1, 0), (2 in FIG. 4B. , 0). Although the example in the horizontal direction is shown above, the vertical direction is displayed in the same manner.
次に、縮小分割画像Bの生成方法について詳細に説明する。図5(a)は、縮小分割画像Bを生成する際の入力画像に対する縮小中心座標の位置関係を示した図である。縮小分割画像Bは、縮小分割画像Aと異なり、水平方向、垂直方向共に奇数番目の画素データを中心座標として縮小処理がなされる。本実施形態では、縮小分割画像Aと同様、縮小中心座標の画素データそのものを縮小分割画像Bとする。図5(b)は、縮小分割画像Bを表示する際の表示パネルの画素配列と、縮小分割画像Bの表示位置関係を示した図である。 Next, a method for generating the reduced divided image B will be described in detail. FIG. 5A is a diagram showing the positional relationship of the reduced center coordinates with respect to the input image when the reduced divided image B is generated. Unlike the reduced divided image A, the reduced divided image B is subjected to reduction processing with the odd-numbered pixel data in the horizontal and vertical directions as the center coordinates. In the present embodiment, similarly to the reduced divided image A, the pixel data itself of the reduced center coordinates is referred to as a reduced divided image B. FIG. 5B is a diagram showing the pixel arrangement of the display panel when the reduced divided image B is displayed and the display positional relationship of the reduced divided image B.
画素ずらし画像生成部201は、入力画像の1フレーム期間を2つに分割した最初のサブフレーム期間に縮小分割画像Aを、次のサブフレーム期間に縮小分割画像Bを出力する。最初のサブフレームを第1サブフレーム、次のサブフレームを第2サブフレームとする。また、画素ずらし画像生成部201は、第1サブフレームと第2サブフレームの切り替えタイミングを画素ずらしデバイス制御部165に通知する。
The pixel shift
変動抑制画像生成部202は、入力画像信号から縮小分割画像Aと縮小分割画像Bの表示パネル配列上同じ位置の画素値を比較し、その2つの画素値のR,G、B値のうち大きい方の値を選択し(最大値検出)、Max画像を生成する。前述した通り、例えば表示パネル配列(0,0)に対応する縮小分割画像Aの画素値は、縮小前画素配列(0,0)の画素値、縮小分割画像Bの画素値は縮小前画素配列(1,1)の画素値に対応する。この処理を全表示パネル配列に対して行い、Max画像とする。
The fluctuation suppression
変調画像生成部203は、縮小分割画像A、縮小分割画像B、Max画像から、色変調画像と輝度変調画像を生成する。変調画像生成部203は、まず、Max画像を階調変換し、輝度変調画像を生成する。この階調変換により、色変調画像と輝度変調画像の階調値の振り分けを行う。Max画像のある画素値をM、それに対応する輝度変調画像の画素値をL、指数をkとしたときの階調変換式を下記に示す。
The modulation
L=255×(M/255)k …(式1)
本実施形態ではk=0.5とする。
L = 255 × (M / 255) k (Formula 1)
In this embodiment, k = 0.5.
また、変調画像生成部203は、縮小分割画像A、縮小分割画像Bの画素のR、G、B値を輝度変調画像の対応する画素値Lで除算して、色変調画像A、色変調画像Bを生成する。縮小分割画像のある画素のR/G/Bの値をx、対応する色変調画像の画素値をcxとした場合、縮小分割画像と色変調画像の画素値の対応は下記式で表される。
Further, the modulated
cx=x/L×255 …(式2)
ただし、L=0の場合はcx=0とする。
cx = x / L × 255 (Formula 2)
However, when L = 0, cx = 0.
変調画像生成部203には、前述したように第1サブフレームに縮小分割画像A、第2サブフレームに縮小分割画像Bが交互に入力される。変調画像生成部203はその入力の順番に従って第1サブフレームとして色変調画像A、第2サブフレームとして色変調画像Bを交互に出力する。また、変調画像生成部203は、第1サブフレームと第2サブフレームに同じ輝度変調画像を出力することで、輝度変調画像と色変調画像とのタイミングを合わせる。
As described above, the reduced divided image A is alternately input to the first subframe and the reduced divided image B is input to the second subframe, as described above. The modulated
次に本実施形態の動作について、具体的な例を挙げて説明する。図6(a)に画像生成部141への入力画像信号を示す。図中のブロックは画素を意味する。実際の画像信号はもっと多数の画素を有するが、ここでは説明を分かりやすくするため、入力画像データを6画素×6画素のデータとする。また、白黒の画像の例で説明する。図中の白ブロックの画素値はRGBが各255、斜め斜線のブロックは16である。
Next, the operation of this embodiment will be described with a specific example. FIG. 6A shows an input image signal to the
画素ずらし画像生成部201は、この画像から縮小分割画像Aと縮小分割画像Bを生成する。図6(b)に、縮小分割画像Aの縮小中心座標をA、縮小分割画像Bの縮小中心座標をBとして図示する。前述したように、本実施形態では縮小中心座標の画素値をそのまま縮小分割画像AとBの画素値として使用する。縮小分割画像Aを図7(a)、縮小分割画像Bを図7(b)に示す。また、変動抑制画像生成部202は入力画像信号からMax画像を生成する。Max画像は、図7(a)と図7(b)の画素値の大きい方を選択した画像となるので、図7(c)に示すようになる。
The pixel-shifted
変調画像生成部203はこの縮小分割画像A、縮小分割画像B、Max画像から色変調画像A、色変調画像B、輝度変調画像を生成する。図8(a)に色変調画像A、図8(b)に色変調画像B、図8(c)に輝度変調画像を示す。図中、横線のブロックの画素値は64である。図8(b)の色変調画像Bにおいて右下の3つの画素の画素値が横線で表される64ではなく斜め斜線で表される画素値16になっているのは、図8(c)のMax画像を第1及び第2サブフレームで共通に出力した場合、画素が明るくなりすぎるのを調整するためである。色変調画像Aと色変調画像Bは色変調パネルの駆動に、輝度変調画像は輝度変調パネルの駆動に用いられ、画素ずらしデバイス164によって交互に投影位置がずれた場所に投影される。
The modulation
次に比較のため、本実施形態の処理を用いない場合の動作について説明する。本実施形態の処理を用いない場合、輝度変調画像は縮小分割画像から生成される。縮小分割画像Aから生成された輝度変調画像Aを図9(a)に、縮小分割画像Bから生成された輝度変調画像Bを図9(b)に示す。また、その時の色変調画像Aと色変調画像Bを図9(c)、図9(d)に示す。 Next, for comparison, an operation when the processing of this embodiment is not used will be described. When the processing of this embodiment is not used, the luminance modulation image is generated from the reduced divided image. FIG. 9A shows the luminance modulation image A generated from the reduced divided image A, and FIG. 9B shows the luminance modulation image B generated from the reduced divided image B. Further, the color modulation image A and the color modulation image B at that time are shown in FIG. 9 (c) and FIG. 9 (d).
図9のP1、P2の画素に着目する。このP1、P2は入力画像ではエッジ部の画素である。また、このP1、P2の画素は輝度変調パネル配列の同じ位置の素子を駆動する。この輝度変調パネルはP1とP2の2つの画素値(255と64)で交互に駆動される。画素値が大きく変動するが、輝度変調パネルの応答特性が悪いため投影面上で輝度低下を引き起こす。本例の場合、図10に点線で図示した部分の輝度が低下する。この輝度低下は入力画像が静止画であっても発生するため、目立ちやすい。 Attention is paid to the pixels P1 and P2 in FIG. P1 and P2 are pixels at the edge portion in the input image. The pixels P1 and P2 drive elements at the same position in the luminance modulation panel array. This luminance modulation panel is driven alternately with two pixel values P1 and P2 (255 and 64). Although the pixel value fluctuates greatly, the luminance modulation panel has poor response characteristics, causing a reduction in luminance on the projection surface. In the case of this example, the brightness of the portion illustrated by the dotted line in FIG. 10 decreases. This reduction in luminance occurs even if the input image is a still image, and is therefore conspicuous.
この輝度低下について図11を用いてさらに詳しく説明する。 This luminance reduction will be described in more detail with reference to FIG.
図11は、P1、P2の画素によって駆動される変調パネルに着目して、その時間毎の動作と投影輝度の関係を図示した図である。図に示すように、色変調パネルと輝度変調パネルを駆動する画素値として、255と64がサブフレーム毎に交互に入力される。この時、色変調パネルは応答特性がよいため色変調パネル変調特性に示すように高低が急峻に変化する。他方、輝度変調パネルは応答特性が悪いため、輝度変調パネル変調特性に示すように高低がゆるやかに変化する。この投影光は色変調パネルと輝度変調パネルによって変調されるため、図中のQの点線によって図示した分、輝度が低下してしまう。このように入力画像が静止画であっても、P1,P2の異なる画素値が交互に入力されるため輝度変調パネルの応答特性の影響により輝度が低下する。 FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the operation for each time and the projection luminance, focusing on the modulation panel driven by the pixels P1 and P2. As shown in the figure, 255 and 64 are alternately input for each subframe as pixel values for driving the color modulation panel and the luminance modulation panel. At this time, since the color modulation panel has good response characteristics, the level changes sharply as shown in the color modulation panel modulation characteristics. On the other hand, since the luminance modulation panel has poor response characteristics, the height changes gradually as shown in the luminance modulation panel modulation characteristics. Since the projection light is modulated by the color modulation panel and the luminance modulation panel, the luminance is reduced by the amount indicated by the dotted line Q in the figure. As described above, even if the input image is a still image, the pixel values of P1 and P2 are alternately input, so that the luminance is lowered due to the influence of the response characteristic of the luminance modulation panel.
本実施形態の処理を適用した場合を図12に示す。図12のように、本実施形態ではサブフレーム間で輝度変調画像の画素値を変化しないようにした(第1及び第2のサブフレームでともに図8(c)の輝度変調画像を用いる)ので、輝度変調パネルの応答特性によって輝度が低下することはない。 The case where the process of this embodiment is applied is shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the pixel value of the luminance modulation image is not changed between subframes (the luminance modulation image of FIG. 8C is used in both the first and second subframes). The luminance does not decrease due to the response characteristics of the luminance modulation panel.
以上、説明したように、本実施形態ではMax画像から輝度変調画像を生成し、第1サブフレーム、第2サブフレームともに同じ輝度変調画像を用いるようにした。これにより、サブフレーム間での変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減することができる。 As described above, in the present embodiment, a luminance modulation image is generated from the Max image, and the same luminance modulation image is used for both the first subframe and the second subframe. Thereby, it is possible to reduce a decrease in luminance due to a difference in response characteristics of the modulation panel between subframes.
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、第1サブフレームと第2サブフレームともに同じ輝度変調画像を用いるようにした。これに対して第2の実施形態では、第1サブフレームと第2サブフレームの輝度変調画像の画素値の差を小さくすることで輝度低下を軽減する。以下、具体的に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the same luminance modulation image is used for both the first subframe and the second subframe. On the other hand, in the second embodiment, the reduction in luminance is reduced by reducing the difference between the pixel values of the luminance modulation images of the first subframe and the second subframe. This will be specifically described below.
第2の実施形態は第1の実施形態の変動抑制画像生成部202と変調画像生成部203の動作のみが異なる。まず変動抑制画像生成部202の動作について説明する。
The second embodiment is different only in the operations of the fluctuation-suppressed
変動抑制画像生成部202は、縮小分割画像Aと縮小分割画像BからBLND_A画像とBLND_B画像を生成する。そして第1サブフレームの期間にBLND_A画像を、第2サブフレーム期間にBLND_B画像を出力する。
The fluctuation suppression
BLND_A画像とBLND_B画像は以下のように生成される。まず、表示パネル配列上同じ位置の縮小分割画像Aの画素と縮小分割画像Bの画素からそれぞれR、G、Bの最大値MA、MBを求める。そして、BLND_A画像を生成する際は、MAがMBよりも小さい場合、MAとMBの平均値をBLND_A画像の画素値とする。MAがMBよりも大きい場合は、MAをBLND_A画像の画素値とする。また、BLND_B画像を生成する際は、MBがMAよりも小さい場合、MAとMBの平均値をBLND_B画像の画素値とする。MBがMAよりも大きい場合は、MBをBLND_B画像の画素値とする。 The BLND_A image and the BLND_B image are generated as follows. First, the maximum values MA and MB of R, G, and B are obtained from the pixels of the reduced divided image A and the pixels of the reduced divided image B at the same position on the display panel array. When the BLND_A image is generated, if MA is smaller than MB, the average value of MA and MB is set as the pixel value of the BLND_A image. When MA is larger than MB, MA is the pixel value of the BLND_A image. When generating a BLND_B image, if MB is smaller than MA, the average value of MA and MB is used as the pixel value of the BLND_B image. When MB is larger than MA, MB is set as the pixel value of the BLND_B image.
次に変調画像生成部203の動作について説明する。変調画像生成部203は、縮小分割画像AとBLND_A画像から色変調画像Aと輝度調画像Aを生成する。また縮小分割画像BとBLND_B画像から色変調画像Bと輝度変調画像Bを生成する。生成方法はMax画像が、BLND_A画像あるいはBLND_B画像に変わった以外は第1の実施形態と同じである。そして、変調画像生成部203は第1サブフレームに色変調画像Aと輝度変調画像A、第2サブフレームに色変調画像Bと輝度変調画像Bを出力する。
Next, the operation of the modulated
次に、本実施形態の動作について例を挙げて説明する。入力画像は第1の実施形態で用いた図6(a)に示した画像とする。縮小分割画像A、縮小分割画像B、BLND_A画像、BLND_B画像、色変調画像A、色変調画像B、輝度変調画像A、輝度変調画像Bを図13に示す。図中、斜め線のクロスしたブロックの画素値は136、薄いドットのブロックは186、濃いドットのブロックは22である。 Next, the operation of this embodiment will be described with an example. The input image is the image shown in FIG. 6A used in the first embodiment. FIG. 13 shows a reduced divided image A, a reduced divided image B, a BLND_A image, a BLND_B image, a color modulation image A, a color modulation image B, a luminance modulation image A, and a luminance modulation image B. In the figure, the pixel value of the crossed block is 136, the thin dot block is 186, and the dark dot block is 22.
ここで、第1の実施形態の場合と同様に、P3〜P6の画素によって駆動される変調パネルに着目して、その時間毎の動作と投影輝度の関係を図14に示す。図14に示すように、輝度変調パネルのサブフレーム間の画素値の変化量を小さくすることで、図14のQで示した箇所の面積が小さくなり輝度低下を軽減することができる。 Here, as in the case of the first embodiment, focusing on the modulation panel driven by the pixels P3 to P6, the relationship between the operation for each time and the projection luminance is shown in FIG. As shown in FIG. 14, by reducing the change amount of the pixel value between the sub-frames of the luminance modulation panel, the area of the portion indicated by Q in FIG. 14 is reduced and the reduction in luminance can be reduced.
このように、サブフレーム間の輝度変調画像の画素値の差を小さくすることで変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減することができる。 In this way, by reducing the difference in pixel value of the luminance modulation image between the subframes, it is possible to reduce the luminance decrease due to the difference in the response characteristics of the modulation panel.
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について説明する。第1の実施形態では、入力画像からMax画像を生成した。第3の実施形態では、縮小分割画像からMax画像を生成する。以下、具体的に説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a Max image is generated from an input image. In the third embodiment, a Max image is generated from the reduced divided image. This will be specifically described below.
第3の実施形態は第1の実施形態とは画像生成部の構成が異なる。第3の実施形態の画像生成部1501のブロック図を図15に示す。第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the image generation unit. FIG. 15 is a block diagram of the
変動抑制画像生成部1502は、縮小分割画像Aと縮小分割画像BからMax画像を生成する。本実施形態では、縮小分割画像Aと縮小分割画像Bの同じ位置の画素値を比較し、値の大きい方を選択してMax画像を生成する。これにより、第1の実施形態と同じMax画像を生成することができる。他の処理、及び動作は第1の実施形態と同じであるため説明を省略する。
The fluctuation suppression
このように、サブフレーム間の輝度変調画像を同じ値にすることで、変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減することができる。 In this way, by setting the luminance modulation images between the subframes to the same value, it is possible to reduce the luminance reduction due to the difference in the response characteristics of the modulation panel.
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態について説明する。第1乃至第3の実施形態では、入力画像を2つに分割して投影する画素ずらしでの実施方法について説明した。第4の実施形態では、入力画像を4つに分割して投影する場合の実施方法について説明する。第4の実施形態の投影装置のブロック構成は第1の実施形態と同じであるため説明を省略する。第4の実施形態の画素ずらし画像生成部201の動作について説明する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention will be described below. In the first to third embodiments, the implementation method using the pixel shift that divides the input image into two and projects the image is described. In the fourth embodiment, an implementation method when an input image is divided into four and projected will be described. Since the block configuration of the projection apparatus of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. An operation of the pixel shift
画素ずらし画像生成部201は、入力画像から、画素ずらしデバイス164によりサブフレーム毎に切り替えて表示させる4つの分割画像を生成する。例えば、以下のような4つの画像信号DIV1〜DIV4に分割する。
The pixel shift
分割画像DIV1=(水平:偶数番目、垂直:偶数番目)の画素データにより形成
分割画像DIV2=(水平:奇数番目、垂直:偶数番目)の画素データにより形成
分割画像DIV3=(水平:奇数番目、垂直:奇数番目)の画素データにより形成
分割画像DIV4=(水平:偶数番目、垂直:奇数番目)の画素データにより形成
生成された4つの分割画像DIV1〜DIV4は、画素ずらしデバイス164によって、図16に示すように、入力フレームレートの1フレームに対して、4つのサブフレームで位置をずらして表示することになる。サブフレーム1(DIV1)を基準とすると、サブフレーム2(DIV2)は水平方向へ0.5画素ずれた位置に、サブフレーム3(DIV3)は水平方向へ0.5画素、垂直方向へ0.5画素ずれた位置に、サブフレーム4(DIV4)は垂直方向へ0.5画素ずれた位置に投影される。
Divided image DIV1 = formed by pixel data of (horizontal: even number, vertical: even number) divided image DIV2 = formed by pixel data of (horizontal: odd number, vertical: even number) divided image DIV3 = (horizontal: odd number, Formed with pixel data of (vertical: odd number) divided image DIV4 = (formed with pixel data of (horizontal: even number, vertical: odd number)) The four divided images DIV1 to DIV4 generated are converted by the
変動抑制画像生成部202は、入力画像信号から分割画像DIV1〜4の表示パネル配列上同じ位置の画素値を比較し、その4つの画素値のR、G、B値のうち最も大きい値を選択し、Max画像を生成する。
The fluctuation suppression
変調画像生成部203は、分割画像DIV1〜4とMax画像から色変調画像と輝度変調画像を生成する。生成方法は、縮小分割画像A、Bが分割画像DIV1〜4に変わった以外は第1の実施形態と同じである。分割画像DIV1〜4にそれぞれ対応する色変調画像を色変調画像1〜4とする。第1の実施形態と同じように変調画像生成部202はサブフレーム1〜4の期間に色変調画像1〜4をそれぞれ出力する。また、第1の実施形態と同様に、輝度変調画像は、サブフレーム1〜4の期間を通じて同じ輝度変調画像を出力する。他の処理は第1の実施形態と同じため説明を省略する。
The modulation
このように、画像を4つに分割する画素ずらしを行う場合であっても、サブフレーム間で輝度変調画像を同じ値にすることで変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減することができる。また、第2の実施形態と同様の方法で、サブフレーム間の輝度変調画像の画素値の差を小さくすることで変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減するようにしてもよい。 As described above, even when the pixel shift for dividing the image into four is performed, the luminance decrease due to the difference in the response characteristics of the modulation panel is reduced by setting the luminance modulation image to the same value between the subframes. be able to. In addition, in the same manner as in the second embodiment, the difference in pixel value of the luminance modulation image between subframes may be reduced to reduce the luminance drop due to the difference in response characteristics of the modulation panel. .
本発明の各実施形態では、輝度変調パネルと色変調パネルの画素が1:1に対応する場合について説明した。しかし、本発明はそれ以外の輝度変調パネルと色変調パネルの画素のサイズが異なる場合や、輝度変調パネルの画素からの光が広がって色変調パネルの画素よりも広い範囲に照射される場合などについても適用できる。つまり、そのような場合もサブフレーム間の輝度変調画像を同じ値にすることや、画素値の差を小さくすることで変調パネルの応答特性の違いに起因する輝度低下を軽減することができる。 In each embodiment of the present invention, the case where the pixels of the luminance modulation panel and the color modulation panel correspond to 1: 1 has been described. However, in the present invention, when the pixel size of the other luminance modulation panel and the color modulation panel is different, or when the light from the luminance modulation panel pixel spreads and irradiates a wider area than the color modulation panel pixel, etc. It can also be applied. That is, even in such a case, it is possible to reduce the luminance reduction due to the difference in the response characteristics of the modulation panel by setting the luminance modulation images between the subframes to the same value or reducing the difference between the pixel values.
(その他の実施形態)
また本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
(Other embodiments)
In addition, the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read the program. It can also be realized by executing processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100:投影装置、110:CPU、111:ROM、112:RAM、113:操作部、130:画像入力部、140:画像処理部、141:画像生成部、150:光変調素子駆動部、151:光変調素子、151:光学変調素子、160:光源制御部、161:光源、162:色分離部、163:色合成部、164:画素ずらしデバイス、165:画素ずらしデバイス制御部、170:投影光学系制御部、171:投影光学系、193:通信部 100: Projector, 110: CPU, 111: ROM, 112: RAM, 113: Operation unit, 130: Image input unit, 140: Image processing unit, 141: Image generation unit, 150: Light modulation element driving unit, 151: Light modulation element, 151: Optical modulation element, 160: Light source control unit, 161: Light source, 162: Color separation unit, 163: Color synthesis unit, 164: Pixel shift device, 165: Pixel shift device control unit, 170: Projection optics System control unit, 171: projection optical system, 193: communication unit
Claims (15)
光源からの光を変調する第1変調手段と、
前記第1変調手段から出力された光を変調する第2変調手段と、
前記第2変調手段から出力された光が投影面に投影される位置を、前記投影面における複数の位置の間で周期的に移動させる移動手段と、
入力フレームに基づいて前記複数の位置のそれぞれに対応するサブフレームを生成する第1生成手段と、
各サブフレームに基づいて、前記第1変調手段を制御するための第1変調画像と、前記第2変調手段を制御するための第2変調画像と、を生成する第2生成手段と、
前記第1変調画像に基づいて前記第1変調手段を制御する第1制御手段と、
前記第2変調画像に基づいて前記第2変調手段を制御する第2制御手段と、
を備え、
前記第2生成手段は、前記第1変調画像の前記サブフレーム間における画素値の変化が、前記第2変調画像よりも小さくなるように、前記第1および第2変調画像を生成することを特徴とする投影装置。 Illumination means having a light source;
First modulation means for modulating light from the light source;
Second modulation means for modulating the light output from the first modulation means;
Moving means for periodically moving a position at which the light output from the second modulation means is projected onto a projection plane between a plurality of positions on the projection plane;
First generation means for generating a subframe corresponding to each of the plurality of positions based on an input frame;
Second generation means for generating a first modulated image for controlling the first modulation means and a second modulated image for controlling the second modulation means based on each subframe;
First control means for controlling the first modulation means based on the first modulated image;
Second control means for controlling the second modulation means based on the second modulated image;
With
The second generation means generates the first and second modulated images so that a change in pixel value between the sub-frames of the first modulated image is smaller than that of the second modulated image. Projection device.
光源からの光を変調する第1変調手段と、
前記第1変調手段から出力された光を変調する第2変調手段と、
前記第2変調手段から出力された光が投影面に投影される位置を、前記投影面における複数の位置の間で周期的に移動させる移動手段と、
入力フレームに基づいて前記複数の位置のそれぞれに対応するサブフレームを生成する第1生成手段と、
各サブフレームに基づいて、前記第1変調手段を制御するための第1変調画像と、前記第2変調手段を制御するための第2変調画像と、を生成する第2生成手段と、
前記第1変調画像に基づいて前記第1変調手段を制御する第1制御手段と、
前記第2変調画像に基づいて前記第2変調手段を制御する第2制御手段と、
を備え、
前記第2生成手段は、前記第1変調手段と前記第2変調手段のうち前記変調の応答速度が遅いほうの変調手段に対応する変調画像の前記サブフレーム間における画素値の変化が、他方の変調画像よりも小さくなるように、前記第1および第2変調画像を生成することを特徴とする投影装置。 Illumination means having a light source;
First modulation means for modulating light from the light source;
Second modulation means for modulating the light output from the first modulation means;
Moving means for periodically moving a position at which the light output from the second modulation means is projected onto a projection plane between a plurality of positions on the projection plane;
First generation means for generating a subframe corresponding to each of the plurality of positions based on an input frame;
Second generation means for generating a first modulated image for controlling the first modulation means and a second modulated image for controlling the second modulation means based on each subframe;
First control means for controlling the first modulation means based on the first modulated image;
Second control means for controlling the second modulation means based on the second modulated image;
With
The second generation unit is configured to change a pixel value between the sub-frames of the modulation image corresponding to the modulation unit having a slower response speed of the modulation among the first modulation unit and the second modulation unit. A projection apparatus that generates the first and second modulated images so as to be smaller than a modulated image.
入力フレームに基づいて前記複数の位置のそれぞれに対応するサブフレームを生成する第1生成工程と、
各サブフレームに基づいて、前記第1変調手段を制御するための第1変調画像と、前記第2変調手段を制御するための第2変調画像と、を生成する第2生成工程と、
前記第1変調画像に基づいて前記第1変調手段を制御する第1制御工程と、
前記第2変調画像に基づいて前記第2変調手段を制御する第2制御工程と、
を有し、
前記第2生成工程では、前記第1変調画像の前記サブフレーム間における画素値の変化が、前記第2変調画像よりも小さくなるように、前記第1および第2変調画像を生成することを特徴とする投影装置の制御方法。 Illumination means having a light source, first modulation means for modulating light from the light source, second modulation means for modulating light output from the first modulation means, and light output from the second modulation means A method of controlling a projection apparatus comprising: a moving unit that periodically moves a position projected on a projection plane between a plurality of positions on the projection plane;
A first generation step of generating a subframe corresponding to each of the plurality of positions based on an input frame;
A second generation step of generating, based on each subframe, a first modulated image for controlling the first modulating means and a second modulated image for controlling the second modulating means;
A first control step of controlling the first modulation means based on the first modulated image;
A second control step of controlling the second modulation means based on the second modulated image;
Have
In the second generation step, the first and second modulated images are generated such that a change in pixel value between the sub-frames of the first modulated image is smaller than that of the second modulated image. A control method for the projection apparatus.
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