JP5327904B2 - プロジェクタ装置および映像表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、カラーホイールを用いたプロジェクタ装置および映像表示方法に関する。
プロジェクタ装置において、映像をカラーで表示するために、カラーホイールを用いたものがある。カラーホイールでは、円盤状の基板に複数の色のそれぞれの波長を透過する複数のフィルタが設けられている。
カラーホイールを用いたプロジェクタ装置は、このカラーホイールを高速に回転させ、その回転しているカラーホイールに白色光を照射する。そして、プロジェクタ装置は、そのカラーホイールを透過した光を表示パネルで反射させてスクリーンに出射する。これにより、映像をカラーで表示することが可能になっている。
ここで、プロジェクタ装置は、カラーホイールを映像信号の垂直同期信号に同期させて回転させる必要がある。例えば、プロジェクタ装置は、カラーホイールの回転速度が垂直同期信号の周波数の定数倍になるように、カラーホイールを回転させる必要がある。
カラーホイールが垂直同期信号と同期していないと、映像信号が示す映像と異なる色の映像が表示されることになり、映像が乱れる。
このため、映像信号が切り替り、垂直同期信号の周波数が変化すると、プロジェクタ装置は、カラーホイールの回転速度などを調整して、カラーホイールを切り替え後の映像信号の垂直同期信号と同期させる必要がある。
このように、映像信号が切り替わったときに、カラーホイールを切り替え後の映像信号の垂直同期信号と同期させる技術には、例えば、特許文献1に記載の画像表示装置がある。
特開2005−79795号公報
カラーホイールが垂直同期信号との同期が確立するまでには時間がかかる。このため、映像信号が切り替わると、カラーホイールと垂直同期信号との同期が確立するまで、映像が乱れる。
このような映像の乱れをユーザに見せないようにするために、プロジェクタ装置は、カラーホイールが垂直同期信号と同期するまで映像の表示を停止することで、映像の乱れをユーザに見せないようにしている。
しかしながら、このようなプロジェクタ装置では、映像信号が入力されてから、映像が表示されるまでにある程度の時間がかかるという問題があった。なお、この映像が表示されるまでに時間がかかるという問題は、プロジェクタ装置が起動され、映像信号が始めに入力されるときでも生じる。
本発明の目的は、上記の課題である、映像が表示されるまでに時間がかかるという問題を解決することが可能なプロジェクタ装置および映像表示方法を提供することである。
本発明によるプロジェクタ装置は、光源と、所定の回転軸を中心に回転することで、前記光源からの光を複数の色の光のそれぞれに時分割するためのカラーホイールと、前記カラーホイールを、入力映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させる駆動手段と、前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かを判断する判断手段と、前記入力映像信号の輝度分布を検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段が検出した輝度分布と、前記判断手段の判断結果とに基づいて、前記入力映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断する制御手段と、前記制御手段にて前記映像を表示すると判断された場合、前記カラーホイールにて時分割された光を、前記映像に変換して表示する映像表示手段と、を有する。
本発明による映像表示方法は、光源と、所定の回転軸を中心に回転することで前記光源からの光を複数の色の光のそれぞれに時分割するためのカラーホイールと、を有するプロジェクタ装置による映像表示方法であって、前記カラーホイールを、入力映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させ、前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かを判断し、前記入力映像信号の輝度分布を検出し、前記検出されたた輝度分布と、前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かの判断結果と、に基づいて、前記入力映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断し、前記映像を表示すると判断された場合、前記カラーホイールにて時分割された光を、前記映像に変換して表示する。
本発明によれば、映像を迅速に表示することが可能になる。
本発明の第一の実施形態のプロジェクタ装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第一の実施形態のプロジェクタ装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第二の実施形態のプロジェクタ装置の構成を示したブロック図である。 輝度分布の一例を示した説明図である。 輝度分布の他の例を示した説明図である。 本発明の第二の実施形態のプロジェクタ装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態のプロジェクタ装置の構成を示したブロック図である。図1において、プロジェクタ装置は、光源1と、カラーホイール2と、駆動部3と、カラーホイール管理部4と、輝度分布検出部5と、制御部6と、映像表示部7とを有する。
光源1は、例えば、LED(light-emitting diode)である。なお、光源1が発光する光は、白色であることが望ましい。
カラーホイール2は、光源1からの光の光路上に配置される。また、カラーホイール2は、所定の回転軸を中心に回転可能な円盤状の基板を有し、その基板には、複数の色の光のそれぞれを透過する複数のフィルタが設けられている。基板には、例えば、赤色、緑色および青色のそれぞれに対応する3つのフィルタが設けられていてもよいし、赤色、緑色、青色および黄色のそれぞれに対応する4つのフィルタが設けられていてもよい。
なお、所定の回転軸は、例えば、カラーホイール2の中心点を通り、基板に垂直な軸である。
これにより、カラーホイール2は、所定の回転軸を中心に回転すると、光源1からの光のうちフィルタのそれぞれに対応する色の光が順番に透過されていくので、光源1からの光を複数の色の光に時分割することができる。
駆動部3は、例えば、モータである。駆動部3は、カラーホイール2を所定の回転軸を中心に回転させる。
カラーホイール管理部4は、判断手段の一例である。カラーホイール管理部4は、カラーホイール2が映像信号の垂直同期信号と同期するように駆動部3を駆動させる。これにより、駆動部3は、カラーホイール2を、映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させることになる。
また、カラーホイール管理部4は、カラーホイール2が映像信号の垂直同期信号と同期しているか否かを判断する。
輝度分布検出部5は、映像信号の輝度分布を検出する。なお、輝度分布は、映像信号の各輝度とその輝度を表わす画素数との対応を示す。
なお、輝度分布は、映像信号の輝度(輝度レベル)ごとの画面上の占有率を表わす。
制御部6は、輝度分布検出部5が検出した輝度分布と、カラーホイール管理部4の判断結果とに基づいて、映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断する。
制御部6が映像を表示すると判断すると、映像表示部7は、カラーホイール2で時分割された複数の色の光を、映像信号に応じて反射することで、その複数の色の光を映像信号に応じた映像に変換して表示する。これにより、制御部6が映像を表示すると判断した場合に、映像をカラーで表示することが可能になる。
次に動作を説明する。
図2は、本実施形態におけるプロジェクタ装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップS101では、制御部6に映像信号が入力される。なお、垂直同期信号は、その映像信号に含まれていてもよいし、映像信号とは別に制御部6に入力されてもよい。以下では、垂直同期信号は映像信号に含まれているものとする。
制御部6は、その入力された映像信号の垂直同期信号の周波数を検出する。その後、ステップS102が実行される。
ステップS102では、制御部6は、その検出した周波数に応じたカラーホイール2の回転速度を求める。例えば、制御部6は、その検出した周波数をN倍して回転速度を求める。なお、Nは、1以上の整数である。
その求めた回転速度と同じ値の回転速度がカラーホイール管理部4に設定されていれば、制御部6は処理を終了する。
一方、その回転速度と異なる値の回転速度がカラーホイール管理部4に設定されているか、回転速度がカラーホイール管理部4に設定されていない場合、制御部6は、その求めた回転速度をカラーホイール管理部4に設定するとともに、垂直同期信号をカラーホイール管理部4に出力する。また、制御部6は、映像表示部7による映像の表示を停止する。
これにより、プロジェクタ装置に映像信号の入力が開始された場合や、プロジェクタ装置に入力されている映像信号の垂直同期信号の周波数が切り替わった場合などに、乱れた映像が表示されることを抑制することとなる。
カラーホイール管理部4は、垂直同期信号を受け付けると、ステップS103を実行する。
ステップS103では、カラーホイール管理部4は、カラーホイール2の回転位相を検出し、その検出した回転位相と、その設定された回転速度と、その受け付けた垂直同期信号とに基づいて、カラーホイール2が垂直同期信号と同期するのに適切な駆動信号を駆動部3に出力する。駆動部3は、その駆動信号を受け付けると、その駆動信号に応じてカラーホイール2を回転させる。
また、カラーホイール管理部4は、駆動信号を出力すると、ステップS104を実行する。
ステップS104では、カラーホイール管理部4は、カラーホイール2の回転位相を検出し、その基づいて、カラーホイール2が垂直同期信号に同期しているか否かを判断する。そして、カラーホイール管理部4は、その判断結果を制御部6に出力する。制御部6は、その判断結果を受け付けると、ステップS105を実行する。
ステップS105では、制御部6は、輝度分布検出部5から輝度分布を受け付け、その輝度分布および判断結果に基づいて、映像を表示するか否かを判断する。制御部6は、映像を表示しないと判断すると、ステップS106を実行し、映像を表示すると、判断すると、ステップS107を実行する。なお、輝度分布検出部5にも映像信号が入力され、輝度分布検出部5は、その映像信号の輝度分布を検出し、その輝度分布を制御部6に出力している。
ステップS106では、制御部6は、予め定められた一定時間だけ待機し、その後、カラーホイール2と垂直同期信号との同期を確認する旨をカラーホイール管理部4に出力する。カラーホイール管理部4は、その旨を受け付けると、ステップS104を実行する。
一方、ステップS107では、制御部6は、映像を表示する旨の表示指示と、映像信号とを映像表示部7に出力する。映像表示部7は、その映像信号および表示指示を受け付けると、カラーホイール2で時分割された複数の色の光を、その映像信号に応じて反射することで、その複数の色の光を映像信号に応じた映像に変換して表示する。
次に効果を説明する。
カラーホイール2は、所定の回転軸を中心に回転することで、光源1からの光を複数の色の光に時分割する。駆動部3は、カラーホイール2を、映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させる。カラーホイール管理部4は、カラーホイール2が映像信号の垂直同期信号と同期しているか否かを判断する。輝度分布検出部5は、映像信号の輝度分布を検出する。制御部6は、輝度分布検出部5が検出した輝度分布と、カラーホイール管理部4の判断結果とに基づいて、映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断する。制御部6が映像を表示すると判断すると、映像表示部7は、カラーホイール2で時分割された複数の色の光を映像信号に応じた映像に変換して表示する。
これにより、映像信号の輝度分布と、カラーホイール2と垂直同期信号とが同期しているか否かの判断結果とに基づいて、映像が表示されるか否かが判断される。このため、例えば、映像の輝度が低い場合、カラーホイール2が垂直同期信号と同期する前でもその映像を表示することが可能になる。このとき映像が乱れていても、その映像の輝度が低いので、ユーザはその映像の乱れを認識することが困難である。したがって、映像が乱れていることがユーザに認識されない場合、映像を迅速に表示することが可能になる。
次に第二の実施形態について説明する。
図3は、本実施形態のプロジェクタ装置の構成を示したブロック図である。なお、図3において、図1で示したものと同じ機能を有する構成には同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
図3において、プロジェクタ装置は、図1で示した構成に加えて、入力信号処理部8をさらに有する。また、カラーホイール管理部4は、カラーホイールセンサ11と、カラーホイール制御部12とを有する。さらに、映像表示部7は、表示パネル21と、表示パネル制御部22とを有する。
入力信号処理部8には、映像信号が入力される。入力信号処理部8は、その映像信号を解像度変換し、その解像度変換した映像信号を、その映像信号の垂直同期信号と同期させて輝度分布検出部5および制御部6に入力する。
カラーホイールセンサ11は、例えば、フォトインタラプタまたはフォトリフレクタであり、カラーホイール2の回転位相を検出する。
カラーホイール制御部12は、定期的に、カラーホイールセンサ11が検出した回転位相に基づいて、カラーホイール2の回転周期を求める。具体的には、カラーホイール制御部12は、その回転位相が元に戻るまでの時間を回転周期として求める。
カラーホイール制御部12は、その回転周期が、自己(カラーホイール制御部12)に設定されている回転速度に応じて定められる周期範囲に含まれるか否かを判断する。なお、回転速度は垂直同期信号の周波数に応じて定められるので、周期範囲は垂直同期信号の周波数に応じて定められることになる。また、周期範囲は、カラーホイール2が垂直同期信号と同期しているとみなせるときの回転周期の範囲である。
また、カラーホイール制御部12は、その回転位相に基づいて、カラーホイール2が垂直同期信号と同期しているか否かを判断する。具体的には、カラーホイール制御部12は、その回転位相が所定位置となるタイミングと、垂直同期信号が開始位置となるタイミングが同時とみなせるか否かを判断し、それらのタイミングが同時とみなせると、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していると判断する。
表示パネル21は、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)である。表示パネル21は、カラーホイール2で時分割された複数の色の光を、映像信号に応じて反射することで、その光を映像信号に応じた映像に変換して表示する。
表示パネル制御部22は、表示パネル21による映像の表示を制御する。
具体的には、制御部6にて映像を表示すると判断された場合、表示パネル制御部22は、映像信号を表示パネル21に出力して、その映像信号に応じた映像を表示パネル21に表示させる。また、制御部6にて映像を表示しないと判断された場合、表示パネル制御部22は、例えば、表示パネル21であるDMDの全てのミラーをオフにするなどして、表示パネル21による映像の表示を停止させる。
カラーホイール制御部12にて回転周期が周期範囲に含まれないと判断された場合、制御部6は、輝度分布検出部5が検出した輝度分布に予め定められた所定値Yt0以上の輝度があるか否かを判断する。
また、カラーホイール制御部12にてカラーホイール2が垂直同期信号と同期していないと判断された場合、制御部6は、輝度分布検出部5が検出した輝度分布に予め定められた閾値Yt1以上の輝度があるか否かを判断する。なお、閾値Yt1は、所定値Yt0より大きいことが望ましい。以下では、閾値Yt1は所定値Yt0より大きいとする。
輝度分布に所定値Yt0以上の輝度がないと判断された場合、輝度分布に閾値Yt1以上の輝度がないと判断された場合、および、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していると判断された場合、制御部6は、映像を表示すると判断する。
また、輝度分布に所定値Yt0以上の輝度があると判断された場合、輝度分布に閾値Yt1以上の輝度があると判断された場合、制御部6は、映像を表示しないと判断する。
例えば、輝度分布が図4で示した分布の場合、輝度の最大値が閾値より大きい。このため、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していないと、回転周期が周期範囲に含まれると判断されても、回転周期が周期範囲に含まれないと判断されても、映像は表示されない。
また、輝度分布が図5で示した分布の場合、輝度の最大値が所定値より大きくかつ閾値より小さい。このため、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していなくても、回転周期が周期範囲に含まれると判断されると、映像が表示される。
なお、図4および図5では、横軸は、輝度を示し、縦軸は、画素数である度数を示す。
次に動作を説明する。
図6は、本実施形態のプロジェクタ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
ステップS201では、入力信号処理部8に映像信号が入力される。なお、垂直同期信号は、その映像信号に含まれていてもよいし、映像信号とは別に入力信号処理部8に入力されてもよい。以下では、垂直同期信号は映像信号に含まれているものとする。
入力信号処理部8は、その映像信号を解像度変換し、その解像度変換した映像信号を、映像信号の垂直同期信号と同期させて輝度分布検出部5および制御部6に入力する。
輝度分布検出部5は、その映像信号の輝度分布を検出し、その輝度分布を制御部6に出力する。
制御部6は、その入力された映像信号の垂直同期信号の周波数を検出する。その後、ステップS202が実行される。
ステップS202では、制御部6は、その検出した周波数に応じたカラーホイール2の回転速度を求める。その求めた回転速度と同じ値の回転速度がカラーホイール制御部12に設定されていれば、制御部6は処理を終了する。一方、その回転速度と異なる値の回転速度がカラーホイール制御部12に設定されているか、回転速度がカラーホイール制御部12に設定されていない場合、制御部6は、その求めた回転速度をカラーホイール制御部12に設定するとともに、垂直同期信号をカラーホイール制御部12に出力し、かつ、映像表示部7による映像の表示を停止する。カラーホイール制御部12は、垂直同期信号を受け付けると、ステップS203を実行する。
ステップS203では、カラーホイール制御部12は、カラーホイールセンサ11から回転位相を受け付け、その回転位相と、その設定された回転速度と、その受け付けた垂直同期信号とに基づいて、カラーホイール2が垂直同期信号と同期するのに適切な駆動信号を駆動部3に出力する。駆動部3は、その駆動信号を受け付けると、その駆動信号に応じてカラーホイール2を回転させる。
また、カラーホイール制御部12は、駆動信号を出力すると、ステップS204を実行する。
ステップS204では、カラーホイール制御部12は、その回転周期が、自身(カラーホイール制御部12)に設定されている回転速度に応じて定められる周期範囲に含まれるか否かを判断する。回転周期が周期範囲に含まれると判断された場合、カラーホイール制御部12は、その回転位相に基づいて、カラーホイール2が垂直同期信号と同期しているか否かを判断する。カラーホイール制御部12は、これらの判断結果を制御部6に出力する。制御部6は、判断結果を受け付けると、ステップS205を実行する。
ステップS205では、制御部6は、その判断結果を確認し、回転周期が周期範囲に含まれていると、ステップS206を実行し、回転周期が周期範囲に含まれていないと、ステップS208を実行する。
ステップS206では、制御部6は、その判断結果を確認し、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していると、ステップS207を実行し、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していないと、ステップS209を実行する。
ステップS207では、制御部6は、映像信号と表示指示とを表示パネル制御部22に出力する。表示パネル制御部22は、映像信号および表示指示を受け付けると、その映像信号に応じて表示パネル21を制御して、表示パネル21に映像信号に応じた映像を表示させて、処理を終了する。
ステップS208では、制御部6は、輝度分布検出部5から輝度分布を受け付け、その輝度分布に所定値Yt0以上の輝度が含まれるか否かを判断する。
制御部6は、輝度分布に所定値Yt0以上の輝度が含まれていると、ステップS210を実行し、輝度分布に所定値Yt0以上の輝度が含まれていないと、ステップS207を実行する。
ステップS209では、制御部6は、その輝度分布に閾値Yt1以上の輝度が含まれるか否かを判断する。制御部6は、輝度分布に閾値Yt1以上の輝度が含まれていると、ステップS210を実行し、輝度分布に閾値Yt1以上の輝度が含まれていないと、ステップS207を実行する。
ステップS210では、制御部6は、予め定められた一定時間だけ待機し、その後、カラーホイール2と垂直同期信号との同期を確認する旨をカラーホイール制御部12に出力する。カラーホイール制御部12は、その旨を受け付けると、ステップS204を実行する。
次に効果を説明する。
本実施形態では、制御部6は、カラーホイール管理部4にてカラーホイール2が垂直同期信号と同期していないと判断された場合、輝度分布に閾値Yt1以上の輝度があるか否かを判断する。その輝度分布に閾値Yt1以上の輝度がないと、制御部6は、映像を表示すると判断する。
この場合、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していない場合、閾値Yt1以上の輝度がないと、映像が表示される。このため、映像が乱れていることがユーザに認識されない場合、映像を迅速に表示することが可能になる。
また、本実施形態では、カラーホイール管理部4は、カラーホイール2の回転周期を求め、その回転周期が垂直同期信号に応じて定められる周期範囲に含まれるか否かを判断する。また、回転周期が周期範囲に含まれると、カラーホイール管理部4は、カラーホイール2が垂直同期信号と同期しているか否かを判断する。制御部6は、カラーホイール管理部4にて回転周期が周期範囲に含まれないと判断された場合、輝度分布に所定値Yt0以上の輝度があるか否かを判断する。輝度分布に所定値Yt0以上の輝度がないと、制御部6は、映像を表示すると判断する。
この場合、回転周期が垂直同期信号に応じて定められる周期範囲に含まれる場合、カラーホイール2が垂直同期信号と同期しているか否かが判断される。また、回転周期が垂直同期信号に応じて定められる周期範囲に含まれない場合、所定値Yt0以上の輝度がないと、映像が表示される。なお、カラーホイール2が垂直同期信号と同期するためには、少なくとも回転周期が垂直同期信号に応じて定められる周期範囲に含まれる必要がある。
このため、カラーホイール2が垂直同期信号と同期していないことをより早く検出することが可能になるので、映像をより迅速に表示することが可能になる。
また、本実施形態では、閾値Yt1は、所定値Yt0より大きい。なお、カラーホイールが垂直同期信号と同期していない場合、回転周期がその周期範囲に含まれないときの映像の乱れは、回転周期がその周期範囲に含まれる場合ときの映像の乱れ比べて大きくなる。
このため、映像の乱れが大きいときには、より暗い映像だけを表示することが可能になる。したがって、映像の乱れをユーザに認識されることを軽減することが可能になる。
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

Claims (5)

  1. 光源と、
    所定の回転軸を中心に回転することで、前記光源からの光を複数の色の光のそれぞれに時分割するためのカラーホイールと、
    前記カラーホイールを、入力映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させる駆動手段と、
    前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かを判断する判断手段と、
    前記入力映像信号の輝度分布を検出する輝度検出手段と、
    前記輝度検出手段が検出した輝度分布と、前記判断手段の判断結果とに基づいて、前記入力映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断する制御手段と、
    前記制御手段にて前記映像を表示すると判断された場合、前記カラーホイールにて時分割された光を、前記映像に変換して表示する映像表示手段と、を有するプロジェクタ装置。
  2. 請求の範囲第1項に記載のプロジェクタ装置において、
    前記制御手段は、前記判断手段にて前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期していないと判断された場合、前記輝度分布に予め定められた閾値以上の輝度があるか否かを判断し、前記輝度分布に前記閾値以上の輝度がないと、前記映像を表示すると判断する、プロジェクタ装置。
  3. 請求の範囲第2項に記載のプロジェクタ装置において、
    前記判断手段は、前記カラーホイールの回転周期を求め、該回転周期が前記垂直同期信号に応じて定められる周期範囲に含まれるか否かを判断し、前記回転周期が前記周期範囲に含まれると判断すると、前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かを判断し、
    前記制御手段は、前記判断手段にて前記回転周期が前記周期範囲に含まれないと判断された場合、前記輝度分布に予め定められた所定値以上の輝度があるか否かを判断し、前記輝度分布に前記所定値以上の輝度がないと、前記映像を表示すると判断する、プロジェクタ装置。
  4. 請求の範囲第3項に記載のプロジェクタ装置において、
    前記閾値は、前記所定値より大きい、プロジェクタ装置。
  5. 光源と、所定の回転軸を中心に回転することで前記光源からの光を複数の色の光のそれぞれに時分割するためのカラーホイールと、を有するプロジェクタ装置による映像表示方法であって、
    前記カラーホイールを、入力映像信号の垂直同期信号に同期するように回転させ、
    前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かを判断し、
    前記入力映像信号の輝度分布を検出し、
    前記検出されたた輝度分布と、前記カラーホイールが前記垂直同期信号と同期しているか否かの判断結果と、に基づいて、前記入力映像信号に応じた映像を表示するか否かを判断し、
    前記映像を表示すると判断された場合、前記カラーホイールにて時分割された光を、前記映像に変換して表示する、映像表示方法。
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