JP6428501B2 - 映像信号処理装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号処理装置及び投射型表示装置に関する。

映像信号の有効領域のアスペクト比は、ＮＴＳＣ方式の４：３、ハイビジョン方式の１６：９、映画で用いられている１．３７５：１等、種々存在する。例えば、アスペクト比４：３の映像信号に基づいてアスペクト比１６：９の映像信号を生成するとき、アスペクト比４：３の映像領域の左右に黒帯領域を付加してアスペクト比１６：９の映像信号とするのが一般的である。

このように、あるアスペクト比の映像信号に基づいて他のアスペクト比の映像信号を生成するとき、映像領域の上下または左右に黒帯領域を付加して、他のアスペクト比の映像信号を生成することがある。

特許第５０１０２６２号公報 特開２００４−２４６２４２号公報

ところで、投射型表示装置（いわゆるプロジェクタ）で映像信号に基づく映像をスクリーンに表示するときに、スクリーンに対して水平方向または垂直方向の斜めの方向から映像光を投射すると、スクリーンに表示される映像は台形に歪む。そこで、投射型表示装置は台形状の映像を矩形状に補正するキーストーン補正機能を搭載している。

近年、表示映像の高画質化の要求が高まっており、投射型表示装置においても、映像信号の情報量を増大させて表示映像を高画質化させる等の映像信号処理機能を搭載することがある。

キーストーン補正機能と映像信号処理機能を搭載する投射型表示装置に、黒帯領域が付加された映像信号が入力された場合には、投射型表示装置は、さらに、黒帯領域を検出する黒帯領域検出機能を搭載することが必要である。映像信号処理機能によって映像信号を処理するとき、黒帯領域検出機能が必要となる。

投射型表示装置が、黒帯領域検出機能と、キーストーン補正機能と、所定の映像信号処理機能とを搭載するとき、それぞれの機能を適切な順で実行させないと、一部の機能が適切に実行されなかったり、メモリの帯域幅や容量が増大して、装置のコストが不必要に増大したりすることがある。

本発明は、装置のコストを不必要に増大させることなく、黒帯領域検出機能とキーストーン補正機能と映像信号処理機能とのそれぞれを適切に実行させることができる映像信号処理装置及び投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、有効領域の一部が黒帯領域とされている入力映像信号のそれぞれの画素が黒帯領域内の画素であるか否かを検出して、黒帯識別信号を生成する黒帯検出部と、前記入力映像信号と前記黒帯識別信号とを結合して結合信号を生成する信号結合部と、前記入力映像信号がスクリーンに投射されているときの台形歪を補正するよう、前記結合信号に対してキーストーン補正処理を施して、キーストーン補正結合信号を生成するキーストーン補正処理部と、前記キーストーン補正結合信号を、キーストーン補正処理が施されたキーストーン補正映像信号と、前記キーストーン補正映像信号のそれぞれの画素が黒帯領域内の画素であるか否かを示すキーストーン補正黒帯識別信号とに分離する信号分離部と、前記キーストーン補正映像信号と前記キーストーン補正黒帯識別信号とを用いて、前記キーストーン補正映像信号に対して所定の映像信号処理を施す映像信号処理部とを備えることを特徴とする映像信号処理装置を提供する。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、上記の映像信号処理装置と、前記映像信号処理部より出力された映像信号を前記スクリーンに投射する投射部とを備えることを特徴とする投射型表示装置を提供する。

本発明の映像信号処理装置及び投射型表示装置によれば、装置のコストを不必要に増大させることなく、黒帯領域検出機能とキーストーン補正機能と映像信号処理機能とのそれぞれを適切に実行させることができる。

第１実施形態を示すブロック図である。 黒帯領域を有する映像信号の一例を示す図である。 黒帯識別信号の一例を示す図である。 キーストーン補正された映像信号の一例を示す図である。 第２実施形態を示すブロック図である。

以下、各実施形態の映像信号処理装置及び投射型表示装置について、添付図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１において、入力端子１０には、有効領域の一部が黒帯領域とされた映像信号が入力される。入力端子１０に入力される映像信号を入力映像信号と称する。入力映像信号は、一例として、図２に示すように、アスペクト比４：３の映像領域Ｓ０の左右に黒帯領域ＳｂＬ，ＳｂＲを付加して、アスペクト比１６：９の映像Ｓ１とした映像信号である。

入力映像信号は、第１のアスペクト比の映像領域の左右に黒帯領域を付加して第２のアスペクト比の映像とした映像信号でも、第１のアスペクト比の映像領域の上下に黒帯領域を付加して第２のアスペクト比の映像とした映像信号でもよい。入力映像信号は、有効領域の一部が黒帯領域とされている映像信号である。

入力映像信号は、黒帯検出部２０と、キーストーン補正信号制御部３０とに入力される。キーストーン補正信号制御部３０は、信号結合部３１と、信号分離部３２とを有する。黒帯検出部２０は、特許文献１に記載された黒帯領域検出回路等の任意の手法で黒帯領域の有無、映像のどの部分が黒帯領域であるかを検出する。

黒帯検出部２０は、黒帯領域の検出結果に基づき、図３に示すように、例えば、図２における黒帯領域ＳｂＬ，ＳｂＲに含まれる画素に“１”を、映像領域Ｓ０に含まれる画素に“０”を割り当てる黒帯識別信号を生成する。図３では、図示の都合上、各画素は拡大されている。

即ち、黒帯識別信号は、映像信号と同じ画素単位で、黒帯領域ＳｂＬ，ＳｂＲであることを示す“１”、または、映像領域Ｓ０であることを示す“０”が割り当てられた信号である。

信号結合部３１は、映像信号と黒帯識別信号とを結合する。映像信号が例えば８ビットであるとすると、信号結合部３１は、一例として、８ビットの最下位ビット側に１ビットの黒帯識別信号を付加して、９ビットの結合信号を生成する。このとき、信号結合部３１は、互いに同じ画素位置である、映像信号の画素位置と黒帯識別信号の画素位置とを対応させる。

信号結合部３１による映像信号と黒帯識別信号との結合のさせ方は上記の例に限定されない。映像信号に対して後述のようにキーストーン補正処理を施したときに、黒帯識別信号に対しても同様の補正処理が施されるように結合されていればよい。

結合信号は、キーストーン補正処理部４０に入力される。キーストーン補正処理部４０には、スクリーン８０に投射されている映像信号の台形歪を補正するために、ユーザが図示していない操作部を操作することによって生成された補正指示信号が入力される。

映像信号処理装置が補正指示信号を自動的に生成するように構成されていてもよい。

キーストーン補正処理部４０は、入力された結合信号をメモリ５０に書き込み、キーストーン補正処理が施されるようにメモリ５０より結合信号を読み出すことによって、キーストーン補正結合信号を生成する。

スクリーン８０に表示されている投射映像の台形歪が、垂直方向の上方が広く、下方が狭い状態の台形歪である場合、キーストーン補正処理部４０によって生成されるキーストーン補正結合信号は、図４に示す映像Ｓ１ｋのような信号となる。

図４に示すように、図２に示す映像領域Ｓ０は、垂直方向の上方が狭く、下方が広い台形状の映像領域Ｓ０ｋに変換される。左右の黒帯領域ＳｂＬ，ＳｂＲは、垂直方向の上方が広く、下方が狭い黒帯領域SbLk，SbRkに変換される。映像領域Ｓ０ｋのアスペクト比を映像領域Ｓ０のアスペクト比と一致させるために、上下に黒帯領域SbTk，SbBkが付加される。

キーストーン補正処理部４０は、入力映像信号と黒帯識別信号とが結合された結合信号に基づいて図４に示すキーストーン補正結合信号を生成する。従って、キーストーン補正結合信号は、黒帯領域SbLk，SbRk，SbTk，SbBkに含まれる画素には“１”が割り当てられ、映像Ｓ０ｋに含まれる画素には“０”が割り当てられた信号となる。

キーストーン補正結合信号は、信号分離部３２に入力される。信号分離部３２は、キーストーン補正結合信号の上位８ビットと、最下位の１ビットとを分離することによって、キーストーン補正映像信号と、キーストーン補正黒帯識別信号とを生成する。キーストーン補正映像信号及びキーストーン補正黒帯識別信号は、映像信号処理部６０に入力される。

映像信号処理部６０は、キーストーン補正映像信号に対して所定の映像信号処理を施す。映像信号処理部６０は、例えば、映像信号の情報量を増大させて表示映像を高画質化させる映像信号処理回路である。映像信号処理部６０は、図示していないメモリを用いることによって、キーストーン補正映像信号に映像信号処理を施す。

具体的には、映像信号処理部６０は、一例として、補間フレームを生成して隣接するフレーム間に内挿して、キーストーン補正映像信号のフレームレートを変換するフレームレート変換回路である。映像信号処理部６０は、他の例として、１フレーム内のライン数及び１ライン内の画素数を増加させて解像度を増大させるアップコンバート回路（解像度変換回路）である。

フレームレート変換回路は、例えば、フレーム周波数６０Ｈｚの映像信号をフレーム周波数１２０Ｈｚまたは２４０Ｈｚの映像信号に変換する。アップコンバート回路は、例えば、ＮＴＳＣ信号をハイビジョン信号にアップコンバートする。

映像信号処理部６０は、図４における映像領域Ｓ０ｋの画素信号を用いて補間フレームを生成したり、アップコンバートされた映像信号を生成したりすることが必要である。

映像信号処理部６０には、キーストーン補正映像信号と、キーストーン補正映像信号における黒帯領域SbLk，SbRk，SbTk，SbBkの部分と映像Ｓ０ｋの部分とを正しく識別するキーストーン補正黒帯識別信号とが入力される。よって、映像信号処理部６０は、映像領域Ｓ０ｋの画素信号を用いて高画質化のための映像信号処理を施すことができる。

フレームレート変換回路における補間フレーム生成や、アップコンバート回路における補間画素生成において、有効領域の画素を生成する際に黒帯領域の画素を参照してしまうと、補間有効領域に黒帯が入り込むような補間画素が生成されてしまう。逆に、黒帯領域の画素を生成する際に有効領域の画素を参照してしまうと、補間黒帯領域に有効領域がはみ出すような補間画素が生成されてしまう。

映像信号処理部６０には、補正黒帯情報が入力されるから、有効領域の補間に黒帯領域と判別された領域の画素を用いることを回避し、黒帯領域と判別された領域の補間に有効領域の画素を用いることを回避することができる。

よって、映像信号処理部６０は、映像領域Ｓ０ｋの画素信号と、映像領域Ｓ０ｋの外側の画素信号それぞれを適切に用いて、画質劣化を防ぎつつ、高画質化のための映像信号処理を施すことができる。

投射部７０は、映像信号処理部６０より出力された映像信号に基づく映像光をスクリーン８０に投射する。投射部７０は、例えば、映像信号を書き込む液晶パネルと、液晶パネルに投射光を照射する光源と、液晶パネルを透過または反射した光をスクリーン８０に投射する投射光学系とを有する。

以上説明した第１実施形態の映像信号処理装置及び投射型表示装置によれば、黒帯検出部２０が、キーストーン補正処理を施す前の映像信号に基づいて黒帯領域を検出するので、黒帯領域が適切に検出される。

第１実施形態の映像信号処理装置及び投射型表示装置によれば、映像信号処理部６０が映像信号に対して映像信号処理を施す前に、キーストーン補正処理部４０が映像信号（結合信号）に対してキーストーン補正処理を施しているので、装置のコストを不必要に増大させることがない。

よって、第１実施形態の映像信号処理装置によれば、装置のコストを不必要に増大させることなく、黒帯領域検出機能とキーストーン補正機能と映像信号処理機能とのそれぞれを適切に実行させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
図５に示す第２実施形態において、図１に示す第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図５において、キーストーン補正信号制御部３０は、信号結合部３１と信号分離部３２とに加えて、映像フィルタ処理部３３と黒帯フィルタ処理部３４とを有する。

映像フィルタ処理部３３は、信号結合部３１に入力される映像信号のそれぞれの画素に対して、周辺画素を用いたフィルタリング処理を施す。黒帯フィルタ処理部３４は、黒帯識別信号のそれぞれの画素単位の信号に対して、映像フィルタ処理部３３における周辺画素と同じ範囲の信号を用いたフィルタリング処理を施す。

図２と図４とを比較すれば分かるように、キーストーン補正処理によって映像領域Ｓ０は面積が小さい映像領域Ｓ０ｋに変換される。映像フィルタ処理部３３及び黒帯フィルタ処理部３４によって周辺画素を用いたフィルタリング処理を施すことによって、削減される情報が部分的に残るよう処理される。

映像フィルタ処理部３３及び黒帯フィルタ処理部３４は、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタで構成することができる。

映像フィルタ処理部３３及び黒帯フィルタ処理部３４における上記の周辺画素は、映像領域Ｓ０が映像領域Ｓ０ｋへと変換されるときの縮小の程度に応じて可変されることが好ましい。縮小の程度が大きいほど周辺画素の領域を大きくすることが好ましい。

図５では、映像フィルタ処理部３３と黒帯フィルタ処理部３４とを設けているが、黒帯フィルタ処理部３４を省略して、映像フィルタ処理部３３のみとしてもよい。

本発明は以上説明した第１，第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。図１及び図５の各構成はハードウェアによって構成されていてもよく、ソフトウェアによって構成されていてもよい。ハードウェアとソフトウェアとの使い分けは任意である。

２０ 黒帯検出部
３０ キーストーン補正信号制御部
３１ 信号結合部
３２ 信号分離部
３３ 映像フィルタ処理部
３４ 黒帯フィルタ処理部
４０ キーストーン補正処理部
５０ メモリ
６０ 映像信号処理部
７０ 投射部
８０ スクリーン

Claims (7)

1. 有効領域の一部が黒帯領域とされている入力映像信号のそれぞれの画素が黒帯領域内の画素であるか否かを検出して、黒帯識別信号を生成する黒帯検出部と、
   前記入力映像信号と前記黒帯識別信号とを結合して結合信号を生成する信号結合部と、
   前記入力映像信号がスクリーンに投射されているときの台形歪を補正するよう、前記結合信号に対してキーストーン補正処理を施して、キーストーン補正結合信号を生成するキーストーン補正処理部と、
   前記キーストーン補正結合信号を、キーストーン補正処理が施されたキーストーン補正映像信号と、前記キーストーン補正映像信号のそれぞれの画素が黒帯領域内の画素であるか否かを示すキーストーン補正黒帯識別信号とに分離する信号分離部と、
   前記キーストーン補正映像信号と前記キーストーン補正黒帯識別信号とを用いて、前記キーストーン補正映像信号に対して所定の映像信号処理を施す映像信号処理部と、
   を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記信号結合部に入力される前記入力映像信号のそれぞれの画素に対して、周辺画素を用いたフィルタリング処理を施す映像フィルタ処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 前記黒帯識別信号のそれぞれの画素単位の信号に対して、前記周辺画素と同じ範囲の信号を用いたフィルタリング処理を施す黒帯フィルタ処理部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
4. 前記映像フィルタ処理部は、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタであることを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
5. 前記黒帯フィルタ処理部は、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタであることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
6. 前記映像信号処理部は、前記キーストーン補正映像信号のフレームレートを変換するフレームレート変換回路、または、前記キーストーン補正映像信号の解像度を増大させるアップコンバート回路であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の映像信号処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の映像信号処理装置と、
   前記映像信号処理部より出力された映像信号を前記スクリーンに投射する投射部と、
   を備えることを特徴とする投射型表示装置。

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