JP2013218105A - 投写型映像表示装置および立体映像表示システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 DMDを用いた立体表示対応の投射型映像表示装置および立体映像表示システムにおいて、白色が色味がかって見えてしまうことを防止する。
【解決手段】 DMD駆動部17は、シャッターの開閉動作を行うタイミングのスポーク期間に全てのミラー素子をOFF状態とし、シャッター開閉時以外のスポーク期間に、白色を表示するミラー素子をON状態とするとともに、白色を表示するミラー素子以外をOFF状態とし、眼鏡制御部19は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間にシャッターの開閉動作が完了するようにシャッターの開閉動作を制御し、光源駆動部14は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加することにより、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように光源1を駆動するものである。
【選択図】 図6
【解決手段】 DMD駆動部17は、シャッターの開閉動作を行うタイミングのスポーク期間に全てのミラー素子をOFF状態とし、シャッター開閉時以外のスポーク期間に、白色を表示するミラー素子をON状態とするとともに、白色を表示するミラー素子以外をOFF状態とし、眼鏡制御部19は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間にシャッターの開閉動作が完了するようにシャッターの開閉動作を制御し、光源駆動部14は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加することにより、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように光源1を駆動するものである。
【選択図】 図6
Description
この発明は、投写型映像表示装置および立体映像表示システムに関する。
3Dテレビは、画面上に左画像と右画像という視差を持った画像を交互に表示すると同時に、ユーザーが装着するシャッター眼鏡の開閉動作を、左画像と右画像の表示切替に同期して行なっている。シャッター眼鏡は、左画像の表示期間は左目側シャッターを開(右目側シャッターを閉)、右画像の表示期間は右目側シャッターを開(左目側シャッターを閉)となるように制御される。ユーザーは、シャッター眼鏡を通して視差のある左右画像を知覚することで、擬似的な立体映像を認識することが可能になる。
前述のような立体映像を得るための投写型表示装置の一つとして、特許文献1には、左画像と右画像とを所定周期で交互に切換えて表示し、右画像と左画像の切換えに同期して駆動されるシャッターを備えるシャッター眼鏡を用いて視聴する方法が開示されている。
シャッター眼鏡を用いる方法においては、シャッターの開閉にある程度の時間が必要であるため、左画像の一部が右目に、右画像の一部が左目にそれぞれ混入するクロストークと呼ばれる現象が生じてしまう。クロストークを解決する方法として、特許文献2には、画像表示期間に先だって無表示期間を配置し、無表示期間中にシャッター眼鏡のシャッターの開閉を行う方法が開示されている。
一方、特許文献3には、DMD(Digital Micromirror Device、登録商標)として知られる空間光変調素子とカラーホイールを備えた投写型映像表示装置が開示されている。カラーホイールは複数の分割されたセグメントで構成され、電動機で回転駆動されることで、光に対して時分割でカラーフィルター作用を行う。
特許文献3に開示された投写型映像表示装置を用いて立体映像表示を行う場合、DMDは、カラーホイールの連続した回転に同期して右目画像と左目画像を交互に表示するよう制御される。この時スクリーンに投写される表示画像の輝度は、DMDが光源からの光を反射する時間に依存するため、DMDの反射を制御することで表示画像の階調を表現することが可能である。
特許文献3に開示された投写型映像表示装置を用いて立体映像表示を行う場合においても上述したクロストークが発生する。画像表示期間に先だって無表示期間を配置するとクロストークは低減することができるが、無表示期間分は画像の表示に寄与できないため、表示画像の輝度が低下するという問題が生じてしまう。この問題に対して、カラーホイールのセグメント境界に対応するスポーク期間にDMDを無表示動作とし、DMDの無表示動作中にシャッターの開閉動作を完了するようにすれば、表示輝度を下げることなくクロストークを抑制することができる。
ところで、DMDを用いた投写型映像表示装置では、白色を表示するミラー素子についてはスポーク期間もON状態とすることで白色の輝度を向上させる方法が用いられている。しかしながら、この方法を立体映像表示に適用しようとすると、クロストークを抑制するためにはシャッターの開閉動作を行うタイミングのスポーク期間は必ずDMDを無表示動作としなければならない。ところが、DMDを無表示動作とするスポーク期間のセグメントに対応する色の成分が不足してしまうため、白色を表示するミラー素子からスクリーンに向けて出射される各色の光の強度の比率が均一にならず、結果として表示する白色が色味がかって見えてしまうという問題があった。
この発明は、上述のような点に着目してなされたもので、DMDを用いた立体表示対応の投射型映像表示装置および立体映像表示システムにおいて、白色が色味がかって見えてしまうことを防止することを目的とする。
この発明の投写型映像表示装置は、光源と、色の異なる複数のセグメントが回転方向に設けられ、複数のセグメントによって光源からの光を時分割で複数の色の光に分離して出射するカラーホイールと、複数のミラー素子を有し、カラーホイールにより分離された各色の光を複数のミラー素子によって変調し、右目画像と左目画像を交互に切り替えてスクリーンに投写するDMDと、DMDを駆動するDMD駆動部と、DMDの右目画像と左目画像の切り替えに同期するように、シャッター眼鏡のシャッターの開閉動作を制御する眼鏡制御部と、光源の明るさを増減するように駆動する光源駆動部とを備え、DMD駆動部は、カラーホイールのセグメント境界に対応するスポーク期間のうち、シャッター開閉時のスポーク期間に全てのミラー素子をOFF状態とし、シャッター開閉時以外のスポーク期間に、白色を表示するミラー素子をON状態とするとともに、白色を表示するミラー素子以外のミラー素子をOFF状態とするようにDMDを駆動し、眼鏡制御部は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間にシャッターの開閉動作が完了するようにシャッターの開閉動作を制御し、光源駆動部は、全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加することにより、白色を表示するミラー素子からスクリーンに向けて出射される各色の光の強度が均一になるように光源を駆動するものである。
この発明によれば、白色を表示するミラー素子からスクリーンに向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように光源を駆動するので、白色が色見がかって見えてしまうことを防止できる。
(背景技術)
図1は、一般的な立体映像表示システムの構成を示す図である。この立体映像表示システムは、立体映像をスクリーン8に投写する投写型映像表示装置7と、投写型映像表示装置7と同期して動作するシャッター眼鏡9とを備えている。
図1は、一般的な立体映像表示システムの構成を示す図である。この立体映像表示システムは、立体映像をスクリーン8に投写する投写型映像表示装置7と、投写型映像表示装置7と同期して動作するシャッター眼鏡9とを備えている。
投写型映像表示装置7は、光源1と、光源1からの光を時分割で色分離するカラーホイール2と、複数のミラー素子を有し、カラーホイール2の透過光をこれらミラー素子によって変調して画像を作成するDMD3と、DMD3の変調光をスクリーン8に投写する投写光学系4とを備えている。さらに、投写型映像表示装置7は、入力された映像信号に基づきDMD3を駆動する他、カラーホイール2、シャッター眼鏡9をDMD3に同期して動作させるための各種制御信号を作成する映像信号処理部5と、映像信号処理部5で作成した制御信号をシャッター眼鏡9に送信する送信部6とを備えている。
次に、図1に示す立体映像表示システムの動作を説明する。映像信号処理部5は入力映像信号に従い、DMD3の駆動信号を生成する。DMD3は映像信号処理部5から受けた駆動信号に従い、カラーホイール2の回転に同期して左画像及び左画像に対して視差を有する右画像を交互に生成する。DMD3で生成した左画像及び右画像は投写光学系4を通して交互にスクリーン8に投写される。
一方、映像信号処理部5はシャッター眼鏡9の左シャッター及び右シャッターの開閉タイミングを指示する開閉制御信号を生成する。シャッター眼鏡9は送信部6から開閉制御信号を受け、DMD3における左画像又は右画像の切替に同期して左シャッター又は右シャッターの開閉を行う。
図2は、図1に示す投写型映像表示装置におけるカラーホイールの構成を示す図である。図2に示すように、カラーホイール2は、G(緑),B(青),R(赤),G,B,Rの6つのセグメントで構成されている。光源1が理想的な点光源ではない場合、カラーホイール2を通る光が有限の広がりを持つ。そのため、カラーホイール1の各セグメント(各色フィルタ領域)の境界であるスポーク(SPOKE)領域2bを光が通ると、2つの異なるセグメントを光が通ることになり混色が生じる。この混色を避けるために、映像信号処理部5はスポーク領域2bを光が通るスポーク期間中にDMD3を無表示動作とするようにDMD3の駆動信号を生成する。ここで、無表示動作とは、DMD3が有する全てのミラー素子をOFF状態とすることを意味する。これにより、表示する画像の彩度が低下しないようにしている。
図3は、図1に示す立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。図3(a)は、カラーホイール2が120Hzで1回転することを示している。B,G,Rと示す時間領域では、それぞれ青色セグメント、緑色セグメント、赤色セグメントを光源1からの光が通過していることを示している。図3(b1)および(b2)は、DMD3が有するミラー素子のうち、白色を表示するミラー素子のON/OFF動作を示している。図中の黒で示した期間はミラー素子がOFF状態であることを示しており、白で示した期間はミラー素子がON状態であることを示している。DMD3は、カラーホイール2の回転周期に同期して左画像、右画像を交互に表示している。また、DMD3は、スポーク期間には無表示動作を行っている。
図3(c)はシャッター眼鏡9の左目側シャッターの開閉動作、図3(d)はシャッター眼鏡9の右目側のシャッターの開閉動作を示している。図3(c)、(d)に示すように、シャッター眼鏡9のシャッターは、RとBの間のスポーク期間でシャターの開閉動作を完了している。
このように構成された投写型映像表示装置7において、図3(b1)に示す方法で白色を表示すると、全てのスポーク期間でDMDを無表示動作としているので、表示する画像の輝度が低い。
一方、上述したように、混色を避けるためにスポーク期間にはDMD3を無表示動作とするのであるが、白色はカラーホイール2のRGBの混色であるから、スポーク領域2bを光が通ることによって生じる混色の影響を受けない。そこで、図3(b2)に示すように、白色を表示するミラー素子については、スポーク期間中もON状態にすることで、白色の輝度を向上することが考えられる。このようにすることで、図3(b1)の場合に比較して、白色の表示輝度を向上させることができる。
しかしながら、図3(b2)に示すように、クロストークを抑制するためには、シャッター眼鏡の開閉動作を行うタイミングのスポーク期間は必ずDMD3を無表示動作にしなければならない。ところが、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される光は、DMD3を無表示動作とするスポーク期間のセグメントに対応する色の成分が不足してしまう。このため、出射される各色の光の強度の比率が均一にならずに、表示する白色が色味がかってしまう。図3(b2)の場合では、DMD3を無表示動作とするRとBの成分が不足してしまうため、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される光にはGの成分が多くなってしまい、白色が緑がかってしまう。
以下、上記課題を解決する立体映像表示システムについて説明する。
実施の形態1.
図4は、実施の形態1に係る立体映像表示システムの構成を示す図である。実施の形態1の立体映像表示システムは、投写型映像表示7と、高速に開閉切替が可能なシャッターを有するシャッター眼鏡9とを備えており、スクリーン8に映像を表示するものである。
図4は、実施の形態1に係る立体映像表示システムの構成を示す図である。実施の形態1の立体映像表示システムは、投写型映像表示7と、高速に開閉切替が可能なシャッターを有するシャッター眼鏡9とを備えており、スクリーン8に映像を表示するものである。
投写型映像表示装置7は、光源1を駆動する光源駆動部14を備えており、映像信号処理部5は光源駆動部14の制御を行う機能を有する。なお、光源駆動部14および映像信号処理部5以外の構成は、図1に示した従来技術に係る立体映像表示システムと同様であるため、その説明を省略する。
図5は、実施の形態1に係る投写型映像表示装置7の構成を示す図である。映像信号処理部5は、映像入力部15、映像処理部16、DMD駆動部17、光源制御部18および眼鏡制御部19を備えている。また、投写型映像表示装置7は、カラーホイール2を駆動するカラーホイール駆動部20を備えている。
映像入力部15は、外部から入力映像信号を受け、入力映像信号のフォーマットの検出を行って立体表示が必要な映像信号か否かを判断し、映像処理部16に出力する。
映像処理部16は、映像入力部15からの出力を受けてDMD3の駆動信号を生成する。立体映像表示を行うべき入力信号の場合、映像処理部16は、入力映像信号を左画像信号と右画像信号に変換する。そして、映像処理部16は、左画像信号および右画像信号を、DMD3における表示タイミングを決定する同期信号とともにDMD駆動部17に出力する。また、映像処理部16は、上記の同期信号を光源制御部18に出力する。さらに、映像処理部16は、シャッター眼鏡9のシャッター開閉切り替え制御に必要な左右信号を生成し、左右信号を上記の同期信号とともに眼鏡制御部19に出力する。
DMD駆動部17は、DMD3の駆動信号をDMD3に出力する。また、DMD駆動部17は、カラーホイール2の駆動信号をカラーホイール駆動部20に送信する。DMD駆動部17から出力された駆動信号を受けたカラーホイール駆動部20は、カラーホイール2の回転がDMD3の駆動と同期するようにカラーホイール2を駆動する。これにより、DMD3は、カラーホイール2のセグメントに合わせてBGRBGRと順次画像表示を行う事が可能になる。
光源制御部18は、映像処理部16から同期信号を受け、白色表示を行う際にスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように、光源駆動部14を制御する。光源駆動部14は、光源制御部18からの出力を受け、光源1を駆動する信号を光源1に出力する。
眼鏡制御部19は、映像処理部16からの出力を受け、シャッターの開閉を制御するシャッター開閉制御信号を作成して送信部6に出力する。シャッター開閉制御信号は、カラーホイール2のスポーク期間中にシャッターの開閉動作が完了するように、シャッター眼鏡9のシャッター開閉動作を制御するものである。シャッター開閉制御信号は、送信部6からシャッター眼鏡9に送信される。シャッター開閉制御信号を受けたシャッター眼鏡9は、DMD3が無表示動作中のスポーク期間内にシャッターの開閉切り替えを完了するよう、左右両目のシャッター開閉動作を行う。
次に、実施の形態1の立体映像表示システムの動作を、図6を用いて説明する。図6は、実施の形態1に係る立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作、光源から出射される光の強度およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。実施の形態1に係る立体映像表示システムの動作は、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように光源1の明るさを増加させること以外は、先述の立体映像表示システムと同様である。図6(a)、図6(b)、図6(d)および図6(e)は、それぞれ図3(a)、図3(b2)、図3(c)および図3(d)に対応している。
図6(c)は、光源1から出射される光の強度の時間変化を示している。図6(c)に示すように、光源駆動部14は、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように、DMD3を無表示動作とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加する。図6の場合では、RとBの明るさを、DMD3を無表示動作とすることにより減少する分だけ増加させるように光源1を駆動する。この結果、RGBの全セグメントを透過した光の合成で得られる白色の明るさをあげ、かつ白色が色味がかってしまうことを防止することができる。また、これにより立体表示時の白色と非立体映像表示時の白色とを一致させることができる。
実施の形態1によれば、白色を表示するミラー素子からスクリーン8に向けて出射される各色の光の強度の比率が均一になるように、DMD3を無表示動作とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加するようにしているので、白色が色味がかって見えてしまうことを防止できる。
実施の形態2.
図7は、実施の形態2に係る立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作、光源から出射される光の強度およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。実施の形態2の立体映像表示システムは、光源1の明るさを増加させるタイミングのみが実施の形態1と異なり、構成については実施の形態1の立体映像表示システムと同様である。
図7は、実施の形態2に係る立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作、光源から出射される光の強度およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。実施の形態2の立体映像表示システムは、光源1の明るさを増加させるタイミングのみが実施の形態1と異なり、構成については実施の形態1の立体映像表示システムと同様である。
図7(c)に示すように、光源駆動部14は、DMD3を無表示動作とするスポーク期間と同じ色のセグメントを含む別のスポーク期間に光源1の明るさ増加させる。これにより、RとBの明るさを、DMD3を無表示動作とすることにより減少する分だけ増加させるように光源1を駆動する。
実施の形態2によれば、DMD3を無表示動作とするスポーク期間と同じ色のセグメントを含む別のスポーク期間に光源1の明るさを増加させるようにしているので、実施の形態1と同様の効果に加え、白色と特定色をともにスクリーン8に向けて出射する場合に、単色のRGBの光の明るさの比が均一となる効果が得られる。したがって、非立体映像表示で光源1の明るさを増減しない時の各RGBの混色比率と、立体映像表示で光源1の明るさを増減する時の各RGBの混色比率とを同一とすることができる。これにより、非立体映像表示の場合と立体映像表示の場合とでDMD3をON/OFFする期間が一致するので、DMD3の駆動制御を非立体映像表示の場合と立体映像表示の場合とで共用できるという効果も得ることができる。
実施の形態3.
図8は、実施の形態3に係る立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作、光源から出射される光の強度およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。実施の形態3の立体映像表示システムでは、図8に示すように、DMD3を無表示動作とするスポーク期間に光源1の明るさを減少させるようにしている。その他の構成および動作は実施の形態2の立体映像表示システムと同様であるので、その説明を省略する。
図8は、実施の形態3に係る立体映像表示システムにおけるカラーホイールのセグメント、DMDのON/OFF動作、光源から出射される光の強度およびシャッター眼鏡の開閉動作の一例を示す図である。実施の形態3の立体映像表示システムでは、図8に示すように、DMD3を無表示動作とするスポーク期間に光源1の明るさを減少させるようにしている。その他の構成および動作は実施の形態2の立体映像表示システムと同様であるので、その説明を省略する。
実施の形態3によれば、DMD3を無表示動作とするスポーク期間に光源1の明るさを減少させるようにしているので、実施の形態2の効果に加えて、光源1が消費するエネルギーを低減することができる。
以上、実施の形態1ないし3について説明した。これらの実施の形態は互いに組み合わせることができる。
1 光源
2 カラーホイール
2b スポーク領域
3 DMD(DIGITAL MIRRROR DEVICE)
4 投写光学系
5 映像信号処理部
6 送信部
7 投写光学系
8 スクリーン
9 シャッター眼鏡
14 光源駆動部
15 映像入力部
16 映像処理部
17 DMD駆動部
18 光源制御部
19 眼鏡制御部
20 カラーホイール駆動部
2 カラーホイール
2b スポーク領域
3 DMD(DIGITAL MIRRROR DEVICE)
4 投写光学系
5 映像信号処理部
6 送信部
7 投写光学系
8 スクリーン
9 シャッター眼鏡
14 光源駆動部
15 映像入力部
16 映像処理部
17 DMD駆動部
18 光源制御部
19 眼鏡制御部
20 カラーホイール駆動部
Claims (4)
- 光源と、
色の異なる複数のセグメントが回転方向に設けられ、前記複数のセグメントによって前記光源からの光を時分割で複数の色の光に分離して出射するカラーホイールと、
複数のミラー素子を有し、前記カラーホイールにより分離された各色の光を前記複数のミラー素子によって変調し、右目画像と左目画像を交互に切り替えてスクリーンに投写するDMDと、
前記DMDを駆動するDMD駆動部と、
前記DMDの前記右目画像と左目画像の切り替えに同期するように、シャッター眼鏡のシャッターの開閉動作を制御する眼鏡制御部と、
前記光源の明るさを増減するように駆動する光源駆動部とを備え、
前記DMD駆動部は、前記カラーホイールのセグメント境界に対応するスポーク期間のうち、前記シャッター開閉時のスポーク期間に全てのミラー素子をOFF状態とし、前記シャッター開閉時以外のスポーク期間に、白色を表示するミラー素子をON状態とするとともに、前記白色を表示するミラー素子以外のミラー素子をOFF状態とするように前記DMDを駆動し、
前記眼鏡制御部は、前記全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間に前記シャッターの開閉動作が完了するように前記シャッターの開閉動作を制御し、
前記光源駆動部は、前記全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加することにより、前記白色を表示するミラー素子からスクリーンに向けて出射される各色の光の強度が均一になるように前記光源を駆動する投写型映像表示装置。 - 前記光源駆動部は、前記全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間とは別のスポーク期間に、前記全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間のセグメントに含まれる色の光の明るさを増加することを特徴とする請求項1に記載の投写型映像表示装置。
- 前記光源駆動部は、前記全てのミラー素子をOFF状態とするスポーク期間に、前記光源の明るさを減少することを特徴とする請求項2に記載の投写型映像表示装置。
- 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の投写型映像表示装置と、
DMDの右目画像と左目画像の切り替えに同期して開閉するシャッターを有するシャッター眼鏡とを備えたことを特徴とする立体映像表示システム。
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021076724A (ja) * | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 株式会社リコー | カラーホイールユニット及び画像投影装置 |
-
2012
- 2012-04-09 JP JP2012088500A patent/JP2013218105A/ja active Pending
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JP7354779B2 (ja) | 2019-11-08 | 2023-10-03 | 株式会社リコー | 画像投影装置 |
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