JP2008032925A - Projection display system, projection display device, and screen - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成によって、プロジェクタからの映像を投射するスクリーンの周囲の照度が高い環境で発生する黒浮きを回避する。
【解決手段】フロントプロジェクタシステムにおいて、使用するスクリーン31に、電気的な信号によって白黒の表示が可能な、いわゆる電子ペーパーディスプレイ(電子インク)を用いる。電子ペーパーディスプレイによりスクリーン31を、該スクリーン31に投影される画像20に対応した黒表示画像部は黒にし、明度及び彩度の高い画像部分は白にして表示する。そして、その上に投射型表示装置1から光学像(画像20)を投射し重ねて表示する。
【選択図】図1An object of the present invention is to avoid black floating that occurs in an environment with high illuminance around a screen that projects an image from a projector with a simple configuration.
In a front projector system, a so-called electronic paper display (electronic ink) capable of monochrome display by an electrical signal is used for a screen 31 to be used. The electronic paper display displays the screen 31 with the black display image portion corresponding to the image 20 projected on the screen 31 being black and the image portion with high brightness and saturation being white. Then, an optical image (image 20) is projected from the projection display device 1 and displayed in an overlapping manner.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、投射型表示システム、投射型表示装置及びスクリーンに関し、特に周囲の照度が高い環境下においてスクリーンに映像を表示するのに好適な投射型表示システム、投射型表示装置及び映像が投影されるスクリーンに関する。 The present invention relates to a projection display system, a projection display device, and a screen, and more particularly to a projection display system, a projection display device, and an image that are suitable for displaying an image on a screen in an environment with high ambient illuminance. Related to the screen.
従来、表示装置として、スクリーンに画像を投影、表示するプロジェクタ(投射型表示装置)が知られている。スクリーンの前から画像を投射する前面投射型のものは特にフロントプロジェクタ(前面投射型表示装置)とも呼ばれる。図11に、一般的なフロントプロジェクタシステムの構成を示す。 Conventionally, as a display device, a projector (projection display device) that projects and displays an image on a screen is known. A front projection type that projects an image from the front of the screen is also called a front projector (front projection type display device). FIG. 11 shows a configuration of a general front projector system.
図11に示すフロントプロジェクタシステムを構成している投射型表示装置100は、広く使われているものと同様に、映像入力端子111より映像信号を受ける。この投射型表示装置100に入力された映像信号は、映像処理装置110によって所定の信号処理がなされ、光学エンジン112で画像となる。そして、投射レンズ113より反射型のスクリーン115に向けて投影映像114が投影され、スクリーン115上で結像された投影映像114が反射して視聴者によって観察される。 The projection display device 100 constituting the front projector system shown in FIG. 11 receives a video signal from the video input terminal 111 in the same manner as widely used. The video signal input to the projection display device 100 is subjected to predetermined signal processing by the video processing device 110 and becomes an image by the optical engine 112. Then, the projected image 114 is projected from the projection lens 113 toward the reflective screen 115, and the projected image 114 formed on the screen 115 is reflected and observed by the viewer.
従来の投射型表示装置100では白色のスクリーンを用いてその上に映像を投影しているが、投射型表示装置100を使用時に、投影するスクリーンの周辺の照度が高いと、本来黒く表示されるべき黒表示部が、周囲からの光が白色のスクリーンにあたることにより、黒く表示されない。 In the conventional projection display device 100, a white screen is used to project an image. However, when the projection display device 100 is used, if the illuminance around the screen to be projected is high, the image is originally displayed in black. The power black display portion is not displayed black because light from the surroundings hits the white screen.
すなわち、黒、もしくは黒に近い低輝度及び低彩度の映像が表現できない。この現象は、「黒浮き」と呼ばれ、フロントプロジェクタシステムの解決すべき課題である。図12を参照して黒浮き画像について説明する。図12Aは映像信号本来の画像例として切妻造りのロッジを示したものであり、図12Bは低輝度の部分が再現されない黒浮きの画像例を示したものである。図12Aに示すロッジの画像は、切妻屋根121の裏側122や軒下の切妻壁123、開き窓124などの低輝度及び低彩度の部分が適切に再現されている。一方、図12Bの画像では、黒浮きによって切妻屋根121の裏側122や切妻壁123、開き窓124などの低輝度及び低彩度の部分が再現されていないために、十分に表現されておらず各部が判別しにくくなっている。 In other words, black or a video with low luminance and low saturation close to black cannot be expressed. This phenomenon is called “black floating” and is a problem to be solved by the front projector system. The black floating image will be described with reference to FIG. FIG. 12A shows a gabled lodge as an example of the original image of a video signal, and FIG. 12B shows an example of a black floating image in which a low-luminance portion is not reproduced. The image of the lodge shown in FIG. 12A appropriately reproduces low-luminance and low-saturation portions such as the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123 under the eaves, and the casement window 124. On the other hand, in the image of FIG. 12B, the low-brightness and low-saturation portions such as the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123, and the casement window 124 are not reproduced due to the black float, and thus are not sufficiently expressed. Each part is difficult to distinguish.
上記「黒浮き」の問題を別の言い方をすると、白映像と黒映像の明るさの比で表される映像のコントラストについて十分なコントラスト比が得られないと言うことができる。この黒浮きのために、暗い部分の映像に含まれる階調や映像の差異が表現できなくなり、特に周囲の照度が高い環境では、映像信号が本来持っている情報を表現しきれずに、映像全体の品質が制限されてしまうこととなる。 In other words, the above-mentioned “black floating” problem cannot be said to be a sufficient contrast ratio with respect to the contrast of the video represented by the brightness ratio between the white video and the black video. Due to this black float, it is impossible to express gradations and differences in the video included in the dark part of the image. Especially in an environment with high ambient illuminance, the information that the video signal originally has cannot be expressed, and the entire video can be expressed. The quality of the product will be limited.
そのために、プロジェクタを使用する場合には、十分にスクリーンの周囲の照度を下げる必要がある。逆に、周囲が明るい環境で白いスクリーンに黒を映す(光を当てない)ことによって黒が浮いてしまうことから、白色以外のスクリーンを用いることも考えられるが、この場合はスクリーンのゲイン(反射率)が低くなるために、プロジェクタによって得られる映像の輝度全体が下がり、また、反対に映像中の白色に近い高輝度部分(例えば、図12A,Bの白壁125)が表現できず現実的ではない。また、コントラスト自体は改善されない。 Therefore, when a projector is used, it is necessary to sufficiently reduce the illuminance around the screen. On the contrary, it is possible to use a screen other than white because black appears on a white screen (no light is applied) in a bright environment, but in this case, the screen gain (reflection) The overall brightness of the image obtained by the projector is reduced, and on the contrary, a high-luminance portion close to white in the image (for example, the white wall 125 in FIGS. 12A and 12B) cannot be expressed. Absent. Also, the contrast itself is not improved.
これらの問題を解決するものとして、基板上に多数の微細素子が配列され、各微細素子は、それぞれスイッチングのオン・オフにより表面が低反射率状態又は高反射率状態に変化するハイコントラストスクリーンが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。この特許文献1に記載の技術によれば、映像の黒色部分と他の部分との明るさが大きく、コントラストの強い明確な映像を得ることができる。 In order to solve these problems, a large number of microelements are arranged on a substrate, and each microelement has a high contrast screen whose surface changes to a low reflectance state or a high reflectance state by switching on / off. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the technique described in Patent Document 1, it is possible to obtain a clear image with high contrast between the black portion and other portions of the image and a strong contrast.
ところで、特許文献1に記載のものは、スクリーンの反射率を制御するために、該スクリーン上に多数の微細素子を設ける必要がある。微細素子として、マイクロブリッジ構造体、エレクトロクロミック構造体、内部に砂鉄が入れられたセルの表面をITO透明電極が覆っている構造体等が開示されているが、スクリーンにこれらの微細素子を2次元アレイ状に設置するとスクリーンが複雑な構造となるので、高い製造技術とコストが要求される。 By the way, in the thing of patent document 1, in order to control the reflectance of a screen, it is necessary to provide many fine elements on this screen. As microelements, a microbridge structure, an electrochromic structure, a structure in which an ITO transparent electrode covers the surface of a cell in which iron sand is placed, etc. are disclosed. When installed in a three-dimensional array, the screen has a complicated structure, so high manufacturing technology and cost are required.
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって、プロジェクタからの映像を投射するスクリーンの周囲の照度が高い環境で発生する黒浮きを回避することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it avoids black floating that occurs in an environment with high illuminance around a screen that projects an image from a projector with a simple configuration.
上記課題を解決するため、本発明は、スクリーンに投射型表示装置から投射された映像を投影する投射型表示システムであって、この投射型表示装置は、所定の映像信号から投射用映像信号とスクリーン用映像信号を生成する映像処理部と、予め設定された輝度の閾値と所定の映像信号の各画素の輝度値を比較し、映像処理部に対し、比較の結果この閾値より低い輝度値を持つ画素を黒とし、この閾値より高い輝度値を持つ画素を白としてスクリーン用映像信号を生成するよう指示する制御部と、投射用映像信号を光学像に変換し、該光学像をスクリーンに投射する光学像生成部とを備える。また、スクリーンは、投射型表示装置から供給されるスクリーン用映像信号に基づいて白黒の映像表示を行う表示部を備える。そして、スクリーン用映像信号に基づいてスクリーン上に表示されている映像に、投射型表示装置から投射用映像信号に基づく光学像を重ねて投影することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a projection display system that projects an image projected from a projection display device onto a screen, the projection display device including a projection image signal and a projection image signal. The video processing unit that generates the video signal for the screen compares the luminance threshold value set in advance with the luminance value of each pixel of the predetermined video signal, and the luminance value lower than the threshold value is compared with the video processing unit. A control unit that instructs to generate a video signal for a screen by setting a pixel having a black color and a pixel having a luminance value higher than the threshold value to be white, and converting the projection video signal into an optical image, and projecting the optical image on the screen An optical image generation unit. The screen also includes a display unit that displays black and white video based on the screen video signal supplied from the projection display device. An optical image based on the projection video signal is projected from the projection display device so as to be superimposed on the video displayed on the screen based on the screen video signal.
上述の構成によれば、スクリーンに例えば電子ペーパーディスプレイなどの表示機能を設け、該表示部によりスクリーンを、投射用映像信号の黒表示画像部は黒に、輝度の高い画像部は白に表示できるので、例えばスクリーン周囲が明るい場合でも黒浮きの発生を抑制できる。 According to the above-described configuration, a display function such as an electronic paper display is provided on the screen, and the display unit can display the screen in black for the black image portion of the projection video signal and in white for the high-luminance image portion. Therefore, for example, even when the screen periphery is bright, the occurrence of black float can be suppressed.
本発明によれば、簡単な構成によって、プロジェクタからの映像を投射するスクリーンの周囲の照度が高い環境で発生する黒浮きを回避し、コントラストを改善することができる。 According to the present invention, with a simple configuration, it is possible to avoid black floating that occurs in an environment where the illuminance around the screen that projects the image from the projector is high, and to improve the contrast.
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るフロントプロジェクタシステムの構成例を示す。本実施形態のフロントプロジェクタシステムは、使用するスクリーンに、電気的な信号によって白黒の表示が可能な、いわゆる電子ペーパーディスプレイ(電子インク)を用い、電子ペーパーディスプレイにより、スクリーンに投影される画像に対応した黒表示画像部は黒にし、明度及び彩度の高い画像部分は白にし、その上に画像を投射する構成となっている。 FIG. 1 shows a configuration example of a front projector system according to an embodiment of the present invention. The front projector system of the present embodiment uses a so-called electronic paper display (electronic ink) capable of displaying black and white by an electrical signal on the screen to be used, and supports images projected on the screen by the electronic paper display. The black display image portion is black, the image portion having high brightness and saturation is white, and the image is projected thereon.
本実施形態のフロントプロジェクタシステムは、図1に示すように、投射型表示装置1と、スクリーン31及びスクリーン駆動回路39を有するスクリーンシステム30とから構成される。 As shown in FIG. 1, the front projector system of this embodiment includes a projection display device 1 and a screen system 30 having a screen 31 and a screen drive circuit 39.
投射型表示装置1は、広く使用されているものと同様に、映像入力端子11より映像信号を受けて、該映像信号を映像処理装置10によって処理し、光学エンジン12で光学像(映像)に変換するものである。そして、投射レンズ13よりスクリーン31に向けて光学像が投射され、スクリーン31上で結像された投影映像20が視聴者によって観察される。図1では、先に述べた光学エンジン12と投射レンズ13も投射表示装置1に一体的に設けられているが、別体であっても構成可能である。 The projection display device 1 receives a video signal from the video input terminal 11 and processes the video signal by the video processing device 10 and converts the video signal into an optical image (video) by the optical engine 12 in the same manner as widely used. To convert. Then, an optical image is projected from the projection lens 13 toward the screen 31, and the projected image 20 formed on the screen 31 is observed by the viewer. In FIG. 1, the optical engine 12 and the projection lens 13 described above are also provided integrally with the projection display device 1, but may be configured separately.
ここで、光学像を生成する光学エンジンの構成の一例について説明する。図2に示すように、例えば超高圧水銀ランプ(UHPランプ)やメタルハライドランプ等の放電ランプ等からなる光源となるランプ50が、リフレクタ51(放物面鏡)の焦点位置に配置されている。ランプ50から照射された光は、リフレクタ51により反射されて光軸にほぼ平行な平行光束となるようにコリメートされて、リフレクタ51の開口部から出射される。 Here, an example of the configuration of an optical engine that generates an optical image will be described. As shown in FIG. 2, a lamp 50 serving as a light source such as a discharge lamp such as an ultra high pressure mercury lamp (UHP lamp) or a metal halide lamp is disposed at a focal position of a reflector 51 (parabolic mirror). The light emitted from the lamp 50 is reflected by the reflector 51, collimated so as to be a parallel light beam substantially parallel to the optical axis, and emitted from the opening of the reflector 51.
リフレクタ51の開口部から出射された光束は、フライアイレンズ(マルチレンズアレイ)52,53に入射される。このフライアイレンズ52,53を透過することで、光束が効率よく、かつ均一に後述する空間光変調素子の有効開口に照射される。 A light beam emitted from the opening of the reflector 51 is incident on fly-eye lenses (multi-lens arrays) 52 and 53. By passing through the fly-eye lenses 52 and 53, the luminous flux is efficiently and uniformly applied to the effective aperture of the spatial light modulator described later.
フライアイレンズ52,53を透過した光束は、PS変換素子54で偏光成分が高効率に分離され一定方向に偏光変換されることで最適な光量が確保される。そして、レンズ55を透過し、ダイクロイックミラー56以降の色分離/合成光学系に入射される。まず、ダイクロイックミラー56は、青色の光束Bを反射し、緑色の光束G及び赤色の光束Rを透過する。このダイクロイックミラー56で反射した青色の光束Bは、ミラー57により光路を90゜偏向され、青色用の空間光変調素子の前のコンデンサレンズ71に導かれる。 The luminous fluxes that have passed through the fly-eye lenses 52 and 53 are separated by the PS conversion element 54 with high efficiency and polarized light is converted in a certain direction, so that an optimal amount of light is secured. Then, the light passes through the lens 55 and enters the color separation / synthesis optical system after the dichroic mirror 56. First, the dichroic mirror 56 reflects the blue light beam B and transmits the green light beam G and the red light beam R. The blue light beam B reflected by the dichroic mirror 56 is deflected by 90 ° in the optical path by the mirror 57 and guided to the condenser lens 71 in front of the blue spatial light modulator.
一方、ダイクロイックミラー56にて透過された緑色及び赤色の光束G,Rはダイクロイックミラー57により分離されることになる。すなわち、このダイクロイックミラー57において、緑色の光束Gは反射されて進行方向を90゜偏向され、緑色用の空間光変調素子の前のコンデンサレンズ75に導かれる。 On the other hand, the green and red light beams G and R transmitted through the dichroic mirror 56 are separated by the dichroic mirror 57. That is, in the dichroic mirror 57, the green light beam G is reflected and deflected in the traveling direction by 90 ° and guided to the condenser lens 75 in front of the green spatial light modulator.
また、赤色の光束Rは、ダイクロイックミラー57を透過して直進し、リレーレンズ59、ミラー60、リレーレンズ61、ミラー62を介して、赤色用の空間光変調素子の前のコンデンサレンズ79に導かれる。 Further, the red light beam R passes through the dichroic mirror 57 and travels straight, and is guided to the condenser lens 79 in front of the red spatial light modulation element via the relay lens 59, the mirror 60, the relay lens 61, and the mirror 62. It is burned.
このようにして、青色、緑色、赤色の各光束B,G,Rは、各々のコンデンサレンズ71,75,79を通過して、各色用の空間光変調素子にそれぞれ入射される。 In this way, the blue, green, and red light beams B, G, and R pass through the respective condenser lenses 71, 75, and 79 and are incident on the spatial light modulation elements for the respective colors.
これら各色の空間光変調素子は、それぞれ液晶パネルと2枚の偏光板から構成されている。例えば青色用の空間光変調素子は、液晶パネル73を有するとともに、この液晶パネル73の前段に入射光の偏光方向を一定方向に揃えるための入射側偏光板72を有している。また、液晶パネル73の後段には、出射光の所定の偏光面を持つ光成分のみ透過させる偏光板74が配置され、液晶を駆動する回路の電圧により、光の強度を表示画像に応じて変調するようになされている。同様に、緑色用の空間変調素子は、液晶パネル77,偏光板76,78を備え、赤色用の空間変調素子は、液晶パネル81,偏光板80,82を備えている。 Each of the spatial light modulation elements of each color is composed of a liquid crystal panel and two polarizing plates. For example, the blue spatial light modulation element includes a liquid crystal panel 73 and an incident-side polarizing plate 72 for aligning the polarization direction of incident light in a predetermined direction before the liquid crystal panel 73. Further, a polarizing plate 74 that transmits only a light component having a predetermined polarization plane of the emitted light is disposed at the subsequent stage of the liquid crystal panel 73, and the light intensity is modulated according to the display image by the voltage of the circuit that drives the liquid crystal. It is made to do. Similarly, the green spatial modulation element includes a liquid crystal panel 77 and polarizing plates 76 and 78, and the red spatial modulation element includes a liquid crystal panel 81 and polarizing plates 80 and 82.
そして、空間光変調素子により光変調された各色の光束は、光合成素子(ダイクロイックプリズム)83に対して、3方向から入射される。この光合成素子83は、4分割された立方体状のプリズムと、該分割面に形成された反射膜とが組み合わされて構成されている。 The light beams of the respective colors light-modulated by the spatial light modulation element are incident on the light combining element (dichroic prism) 83 from three directions. The light combining element 83 is configured by combining a cubic prism divided into four and a reflection film formed on the divided surface.
光合成素子83における青色の光束Bは、反射膜で反射され、また赤色の光束Rは、反射膜で反射されて、投射レンズ13に向けて出射される。そして緑色の光束Gは、光合成素子内を直進して透過し、投射レンズ13に向けて出射される。これにより、各光束B,G,Rが1つの光束に合成された状態で、投射レンズ13に向けて出射される。 The blue light beam B in the light combining element 83 is reflected by the reflection film, and the red light beam R is reflected by the reflection film and emitted toward the projection lens 13. The green light beam G travels straight through the light combining element and is emitted toward the projection lens 13. Thus, the light beams B, G, and R are emitted toward the projection lens 13 in a state where they are combined into one light beam.
投射レンズ113は、光合成素子153側から入射された光束を投射光に変換して、上述の反射型スクリーン31の前面に対して投射する。一般的に、液晶パネルを光変調素子として用いる前面投射型表示装置においては、液晶パネルが偏光状態を利用することから、所定の偏光状態の投射光を投射する。 The projection lens 113 converts the light beam incident from the light combining element 153 side into projection light, and projects it onto the front surface of the reflective screen 31 described above. In general, in a front projection display device that uses a liquid crystal panel as a light modulation element, the liquid crystal panel uses a polarization state, and therefore projects projection light in a predetermined polarization state.
光学エンジン12の種類としては、図2に示す透過型液晶パネルによるものの他、CRT(Cathode Ray Tube)によるもの、透過型液晶パネルによるもの、反射型液晶パネルによるもの、マイクロデバイスを使用するものなど各種存在する。 As the type of the optical engine 12, in addition to the transmissive liquid crystal panel shown in FIG. 2, a CRT (Cathode Ray Tube), a transmissive liquid crystal panel, a reflective liquid crystal panel, a micro device, etc. There are various types.
この光学エンジン12から投射された映像が投影されるスクリーン31は、投射型表示装置1から投影される投影映像20の光束を効率よく利用するために、通常、高い反射率を持ち均等な反射光となる、白色であることが求められている。本発明においては、このスクリーン31に電子ペーパーディスプレイ(電子インク)を用い、投影映像20に同期して、部分的にスクリーン31の表示状態を変えることをその特徴としている。 The screen 31 on which the image projected from the optical engine 12 is projected normally has a high reflectance and uniform reflected light in order to efficiently use the light flux of the projected image 20 projected from the projection display device 1. It is required to be white. The present invention is characterized in that an electronic paper display (electronic ink) is used for the screen 31 and the display state of the screen 31 is partially changed in synchronization with the projected image 20.
ここで、電子ペーパーディスプレイについて簡単に説明する。表示方式は各種あるが、代表的なものとして、米E Ink社の電気泳動方式と呼ばれるマイクロカプセル型電気泳動方式、米ジリコンメディア社のジリコンビーズ方式などがある。これらは、回転粒子の半球ずつを異なる色と帯電特性に分けたものを表示媒体として用いるものであり、現在も電子ブック等に利用されている。 Here, the electronic paper display will be briefly described. There are various display methods, but typical ones include a microcapsule electrophoresis method called an electrophoresis method of E Ink of the United States, and a gyricon bead method of Gilicon Media of the United States. These are used as display media in which hemispheres of rotating particles are divided into different colors and charging characteristics, and are currently used in electronic books and the like.
図3は、電子ペーパーディスプレイの構造例を示すものである。図3に示すように、電子ペーパーディスプレイは、マイクロカプセルやジリコンビーズ等のインク層(表示層)33と、それを制御するドライバ層34が2枚のプラスチックフィルム(透明シート)32,35で挟まれた構造となっている。インク層及びデバイス層は表示部を構成する。ドライバ層34は、アクティブマトリックス方式の液晶ディスプレイと同じように、TFT(Thin Film Transistor)もしくは有機トランジスタからなっており、これによって電子ペーパーの自己印字機能が可能になる。これらの電子ペーパーディスプレイは紙と同様に、自発光素子ではないために、周囲が明るい状況で読む、又は見ることが望ましいとされている。 FIG. 3 shows an example of the structure of an electronic paper display. As shown in FIG. 3, in the electronic paper display, an ink layer (display layer) 33 such as a microcapsule or a gyricon bead and a driver layer 34 for controlling the ink layer are sandwiched between two plastic films (transparent sheets) 32 and 35. It has a structured. The ink layer and the device layer constitute a display unit. The driver layer 34 is made of a TFT (Thin Film Transistor) or an organic transistor, as in the active matrix type liquid crystal display, thereby enabling a self-printing function of electronic paper. Since these electronic paper displays are not self-luminous elements like paper, it is desirable to read or view them in a bright environment.
図1に示す投射表示装置1は、映像入力端子11より入力される映像信号を処理する映像処理装置10、映像信号を光学像に変換する光学エンジン12、投射レンズ13より構成されている。そして、映像処理装置10は、映像信号処理回路21、SDRAM23、フラッシュROM24、制御部25、各部を接続する内部バス22を備えている。 A projection display device 1 shown in FIG. 1 includes a video processing device 10 that processes a video signal input from a video input terminal 11, an optical engine 12 that converts the video signal into an optical image, and a projection lens 13. The video processing apparatus 10 includes a video signal processing circuit 21, an SDRAM 23, a flash ROM 24, a control unit 25, and an internal bus 22 that connects the units.
制御部25は、映像処理装置10の制御を司り、CPU(Central Processing Unit)等から構成される。制御に必要なソフトウェア(プログラム)は、フラッシュROM24に記憶させておく。SDRAM(Synchronous DRAM)は、制御部25がソフトウェアを実行するためにプログラムやデータを展開するメモリとして機能するものである。 The control unit 25 controls the video processing apparatus 10 and includes a CPU (Central Processing Unit) and the like. Software (program) necessary for control is stored in the flash ROM 24. The SDRAM (Synchronous DRAM) functions as a memory for developing programs and data for the control unit 25 to execute software.
外部から投射型表示装置1に供給された映像信号は、映像入力端子11より映像処理装置10の映像信号処理回路21に入力される。外部からの映像信号は例えば、ITU-R BT.601やITU-R BT.709に規定されているYUVのようなデジタル信号を想定している。もしくはアナログ信号や別の方式の信号に関しては、映像信号処理回路21の入力段においてYUVのデジタル信号に変換されるものとする。 A video signal supplied from the outside to the projection display device 1 is input from the video input terminal 11 to the video signal processing circuit 21 of the video processing device 10. As an external video signal, for example, a digital signal such as YUV defined in ITU-R BT.601 or ITU-R BT.709 is assumed. Alternatively, an analog signal or another type of signal is converted into a YUV digital signal at the input stage of the video signal processing circuit 21.
映像信号処理回路21は、制御部25によって制御され、入力された映像信号に応じて、2つの映像信号出力を行う。 The video signal processing circuit 21 is controlled by the control unit 25 and outputs two video signals according to the input video signal.
ひとつは、プロジェクタ用映像信号(投射用映像信号)であり、光学エンジン12に出力する。通常のプロジェクタではこのプロジェクタ用映像信号のみが存在し、本実施形態のシステムでも、対応するスクリーンシステム30がない場合には、手動もしくは自動にて光学エンジン12にのみ映像信号を出力させることが可能とする。 One is a projector video signal (projection video signal), which is output to the optical engine 12. In a normal projector, only the video signal for this projector exists. Even in the system of this embodiment, if there is no corresponding screen system 30, it is possible to output the video signal only to the optical engine 12 manually or automatically. And
もうひとつは、スクリーン用映像信号であり、映像信号処理回路21のスクリーン用出力端子(出力部)14より、後述するスクリーンシステム30のスクリーン駆動回路39に出力する。 The other is a screen video signal that is output from a screen output terminal (output unit) 14 of the video signal processing circuit 21 to a screen drive circuit 39 of the screen system 30 described later.
次に、本発明にて使用される電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーンシステムについて説明する。 Next, a screen system using an electronic paper display used in the present invention will be described.
図4は、スクリーンシステムの構成例を示す図である。本実施形態のスクリーンシステムは、図1にも示したようにスクリーン31とスクリーン駆動回路39とからなり、スクリーン31には、最大のコントラストが得られる、白と黒の2色表示を行う電子ペーパーディスプレイを使用する。この電子ペーパーディスプレイを駆動するためには、信号線(ライン)を選択する回路が必要であり、ライン毎に駆動を制御する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the screen system. As shown in FIG. 1, the screen system of this embodiment includes a screen 31 and a screen drive circuit 39. The screen 31 is an electronic paper that displays two colors, white and black, with the maximum contrast. Use the display. In order to drive the electronic paper display, a circuit for selecting a signal line (line) is required, and the drive is controlled for each line.
本実施形態で使用する電子ペーパーディスプレイは、上記異なる色(白,黒)が表示可能な画素を構成する例えばカプセルのような小区画40から構成されており、各画素の表示色は画素43ごとに設けられた表示色を決定するTFT44(薄膜トランジスタ)によって決定される。このTFT44の動作は、例えば液晶パネルにおける表示の動作と同様なアクティブマトリクス駆動方式を用いて実行される。 The electronic paper display used in the present embodiment is composed of, for example, a small section 40 such as a capsule that constitutes a pixel capable of displaying the different colors (white and black), and the display color of each pixel is the same for each pixel 43. Is determined by a TFT 44 (thin film transistor) that determines the display color. The operation of the TFT 44 is executed by using an active matrix driving method similar to the display operation in a liquid crystal panel, for example.
アクティブマトリックス駆動方式の等価回路の例を図5に示す。図5に示した等価回路において、1つの小区画は、スイッチとして機能するTFTと液晶を制御する液晶容量素子CLCと保持容量素子Cstgから構成される。TFTのゲート端子Gが走査(ゲート)線N1に接続されるとともに、ソース端子Sが信号(データ)線D1と接続されている。そして、TFTのドレイン端子が液晶容量素子CLCと保持容量素子Cstgの並列回路を介して共通線と接続される。液晶容量素子CLCの画素電極45がTFTのドレイン端子と、対向電極46が共通線に接続されている。 An example of an active matrix drive equivalent circuit is shown in FIG. In the equivalent circuit shown in FIG. 5, one small section includes a TFT functioning as a switch, a liquid crystal capacitor element CLC that controls liquid crystal, and a storage capacitor element Cstg. The gate terminal G of the TFT is connected to the scanning (gate) line N1, and the source terminal S is connected to the signal (data) line D1. The drain terminal of the TFT is connected to a common line through a parallel circuit of the liquid crystal capacitor element CLC and the storage capacitor element Cstg. The pixel electrode 45 of the liquid crystal capacitance element CLC is connected to the drain terminal of the TFT, and the counter electrode 46 is connected to the common line.
スクリーン駆動回路39には、有線又は無線で投射型表示装置1からスクリーン30に表示すべきスクリーン用映像信号が入力される入力部38が設けられており、この入力部38からスクリーン駆動回路39にスクリーン用映像信号が伝達されてアクティブマトリックス駆動等、所定の駆動を行う。 The screen drive circuit 39 is provided with an input unit 38 to which a screen video signal to be displayed on the screen 30 is input from the projection display device 1 by wire or wirelessly. The screen image signal is transmitted to perform predetermined driving such as active matrix driving.
スクリーン駆動回路39にはLSI(Large Scale Integration)で構成されたタイミングコントローラ37が設けられており、スクリーン駆動回路39は、スクリーン用映像信号に基づいてタイミング信号を生成して電子ペーパーディスプレイ(スクリーン31)の駆動を制御する。この他、スクリーン駆動回路39は、別途図示しない電源などを備えているがここでは説明を割愛する。なお、このスクリーン駆動回路39はスクリーン31と一体に設けられていても、別体に設けられていてもよい。 The screen drive circuit 39 is provided with a timing controller 37 composed of LSI (Large Scale Integration), and the screen drive circuit 39 generates a timing signal based on the screen video signal to generate an electronic paper display (screen 31). ) Is controlled. In addition, the screen drive circuit 39 is provided with a power source (not shown) separately, but the description is omitted here. The screen driving circuit 39 may be provided integrally with the screen 31 or may be provided separately.
ここで、アクティブマトリクス駆動方式について説明する。以下の説明において、スクリーン31が縦1080画素、横1920画素で形成されている場合を例にとり説明する。アクティブマトリクス駆動方式は、スクリーン駆動回路39に入力されたスクリーン用映像信号と同期して、タイミングコントローラ37から電子ペーパーディスプレイのドライバ層に対して電気信号が送られる。電子ペーパーディスプレイでは、ゲートドライバ(Hスキャン回路)41によって、ライン1〜ライン1080が選択され、その各ラインの横1920の画素に順次ソースドライバ(Vスキャン回路)42によって、白又は黒を表示するような指示が各TFT44に与えられる。それにより、電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーン31上の各画素43が前記指示に従って白又は黒(あるいは後述する中間値)の表示を行う。 Here, the active matrix driving method will be described. In the following description, the case where the screen 31 is formed with vertical 1080 pixels and horizontal 1920 pixels will be described as an example. In the active matrix driving method, an electrical signal is sent from the timing controller 37 to the driver layer of the electronic paper display in synchronization with the screen video signal input to the screen driving circuit 39. In the electronic paper display, line 1 to line 1080 are selected by the gate driver (H scan circuit) 41, and white or black is sequentially displayed on the horizontal 1920 pixels of each line by the source driver (V scan circuit) 42. Such an instruction is given to each TFT 44. Thereby, each pixel 43 on the screen 31 using the electronic paper display displays white or black (or an intermediate value described later) according to the instruction.
次に、投射型表示装置1の映像信号処理回路10にて作成されるスクリーン用映像信号について説明する。図6は、1画面分のスクリーン用映像信号の生成処理を示すフローチャートである。以下の説明において、ITU-R BT.709に規定されているYUV信号を扱うものとし、スクリーン31の各画素43は白か黒の2値のみを表示できる場合を想定する。 Next, a screen video signal created by the video signal processing circuit 10 of the projection display device 1 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing processing for generating a screen video signal for one screen. In the following description, it is assumed that a YUV signal defined in ITU-R BT.709 is handled, and each pixel 43 of the screen 31 can display only white or black binary values.
ITU-R BT.709のデジタル信号では、輝度は8ビットで表せる数の0−255のうち、最も輝度の低い黒のデジタル値を16、最も輝度の高い白のデジタル値を235として扱っている。よって、全ての画素に対応するYUV信号のYの値は通常16−235の間に入るデジタル値となっている。なおUV信号は色差を表す信号であるが詳細については説明を省略する。 In the digital signal of ITU-R BT.709, the luminance is treated as 16 for the black digital value with the lowest luminance and 235 for the white digital value with the highest luminance among the numbers 0-255 that can be represented by 8 bits. . Therefore, the Y value of the YUV signal corresponding to all pixels is a digital value that normally falls between 16-235. Note that the UV signal is a signal representing a color difference, but will not be described in detail.
本実施形態ではスクリーン31の各画素43は白か黒の2値の表示が可能であるので、予めスクリーン周囲の照度に基づいて映像信号における各画素の輝度の値に対してスレッショルド(閾値)を設定しておく。映像信号処理回路21は、予め設定されたスレッショルド値に基づいて外部から入力された映像信号よりスクリーン用映像信号を作成する。 In this embodiment, since each pixel 43 of the screen 31 can display white or black binary values, a threshold (threshold) is set in advance for the luminance value of each pixel in the video signal based on the illuminance around the screen. Set it. The video signal processing circuit 21 creates a screen video signal from an externally input video signal based on a preset threshold value.
まず、ユーザが図示しない操作部から手動でもしくはシステムにより自動的に与えられた、映像信号の輝度信号Yに対するスレッショルド値aを設定してフラッシュROM等に記憶させる(ステップS1)。次に、制御部25は、映像信号の各画素(m,n;自然数)について、当該画素の輝度値が前記スレッショルド値より大きいか比較して判定する。この比較作業は、映像信号の最初の画素(m=1,n=1)から行う(ステップS2,ステップS3)。 First, a threshold value a for the luminance signal Y of the video signal, which is manually or automatically supplied by the user from an operation unit (not shown), is set and stored in the flash ROM or the like (step S1). Next, the control unit 25 determines, for each pixel (m, n; natural number) of the video signal, whether the luminance value of the pixel is larger than the threshold value. This comparison operation is performed from the first pixel (m = 1, n = 1) of the video signal (step S2, step S3).
比較した結果、映像信号の対象画素(m,n)の輝度値が、スレッショルド値を超えている場合、スクリーン用映像信号の対応する画素(m,n)を白とする(ステップS4)。一方、映像信号の対象画素(m,n)の輝度値が、スレッショルド値を超えていない場合、スクリーン用映像信号の対応する画素(m,n)を黒とする(ステップS5)。 If the luminance value of the target pixel (m, n) of the video signal exceeds the threshold value as a result of the comparison, the corresponding pixel (m, n) of the screen video signal is set to white (step S4). On the other hand, if the luminance value of the target pixel (m, n) of the video signal does not exceed the threshold value, the corresponding pixel (m, n) of the screen video signal is set to black (step S5).
制御部15は、ステップS4,ステップS5の処理が終了したら、m=m+1として変数mをインクリメントする(ステップS6)。つまり、入力された映像信号より形成される画像の水平方向に比較対象の画素を移動する。そして、制御部25は、水平方向の画素mが1920を超えたかどうかを判定し(ステップS7)、超えていない場合はステップS3の比較処理に戻る。また、画素mが1920を超え水平方向の1ラインの比較が終了した場合、n=n+1として変数nをインクリメントし比較対象を下段の画素に移動する(ステップS8)。そして、制御部25は、垂直方向の画素nが1080を超えたかどうかを判定し(ステップS9)、超えていない場合は水平方向の画素mを1として(リセットし)、ステップS3の比較処理に戻る。また、画素nが1080を超え垂直方向の比較が終了した場合、全画素についてスレッショルド値との比較が終了したので、1画面分のスクリーン用映像信号生成処理を終了する。 When the processes of step S4 and step S5 are completed, the controller 15 increments the variable m by setting m = m + 1 (step S6). That is, the comparison target pixel is moved in the horizontal direction of the image formed from the input video signal. And the control part 25 determines whether the pixel m of the horizontal direction exceeded 1920 (step S7), and when not exceeded, it returns to the comparison process of step S3. When the pixel m exceeds 1920 and the comparison of one line in the horizontal direction is completed, the variable n is incremented with n = n + 1 and the comparison target is moved to the lower pixel (step S8). Then, the control unit 25 determines whether or not the vertical pixel n exceeds 1080 (step S9). If not, the horizontal pixel m is set to 1 (reset), and the comparison process in step S3 is performed. Return. Further, when the pixel n exceeds 1080 and the comparison in the vertical direction is finished, since the comparison with the threshold value is finished for all the pixels, the screen video signal generation processing for one screen is finished.
すなわち、仮にスレッショルド値を40とすると、制御部25は、各画素43の輝度値が16−39については黒を出力、輝度値が40−235については白を出力するよう判断し、それを縦1080画素、横1920画素について比較を行い、結果縦1080画素、横1920画素からなるスクリーン用映像信号とする。なお、スクリーン用映像信号生成処理に係る制御を、制御部25で行うように説明したが、映像信号処理回路21内で行うようにしてもよい。 That is, assuming that the threshold value is 40, the control unit 25 determines that black is output when the luminance value of each pixel 43 is 16-39, and white is output when the luminance value is 40-235. A comparison is made between 1080 pixels and 1920 pixels in the horizontal direction, and the result is a screen video signal consisting of 1080 pixels in the vertical direction and 1920 pixels in the horizontal direction. Although the control related to the screen video signal generation processing has been described as being performed by the control unit 25, it may be performed within the video signal processing circuit 21.
スクリーンに表示すべき映像信号が動画の場合、投射型表示装置1は1コマ毎に図6に示すスクリーン用映像信号生成処理を実施し、作成したスクリーン用映像信号を随時スクリーンシステム30のスクリーン駆動回路39へ出力する。 When the video signal to be displayed on the screen is a moving image, the projection display apparatus 1 performs the screen video signal generation processing shown in FIG. 6 for each frame, and the screen video signal generated is screen-driven by the screen system 30 as needed. Output to the circuit 39.
一方、映像信号処理回路21から光学エンジン12へ供給するプロジェクタ用映像信号については、外部からの映像信号と同じ信号をそのまま出すものとするが、後述のように、映像信号処理回路21により適切に変換処理されたものでもよい。 On the other hand, as for the projector video signal supplied from the video signal processing circuit 21 to the optical engine 12, the same signal as the video signal from the outside is output as it is. It may be converted.
以上説明した、上記スクリーン31に投影されるプロジェクタ用映像信号の投影映像20と電子ペーパーディスプレイによりスクリーン31に表示されるスクリーン用映像信号の映像は、位置合わせがなされていることが前提である。位置合わせについては、例えば次のような方法で行うことができる。 The above-described projection video 20 of the projector video signal projected on the screen 31 and the video of the screen video signal displayed on the screen 31 by the electronic paper display are assumed to be aligned. The alignment can be performed by the following method, for example.
第1の方法は、機械的に位置を合わせる方法である。スクリーン31の大きさに合わせて投射型表示装置1の位置又は投射する映像を調節して、図7に示すスクリーン31の所定領域31aに投影映像20の位置を合わせる。 The first method is a mechanical alignment method. The position of the projection display device 1 or the image to be projected is adjusted according to the size of the screen 31, and the position of the projection image 20 is adjusted to the predetermined area 31a of the screen 31 shown in FIG.
第2の方法は、スクリーン側にセンサを設け、投射型表示装置1からスクリーン31に投射されたパターンテスト映像より検出される受光信号に基づいて位置合わせを行うというものである。例えば、図7に示すように、スクリーン31の4箇所にセンサ、ここでは照度センサ91〜94を設置する。センサは投射されるパターンテスト映像の発光パターンが検出できるものであって、センサの設置数はこの例に限られない。それぞれの照度センサ91〜94が設置された位置(座標)を、(m1,n1)、(m2,n2)、(m3,n3)、(m4,n4)とする。それぞれの照度センサ91〜94で検出されたパターンテスト映像の受光信号に基づいて、逆演算を行い、歪み等を補正して投影映像20をスクリーン31の所定領域に表示するようにする。その他、周知の技術を用いて位置合わせを実施することができる。 The second method is to provide a sensor on the screen side and perform alignment based on a light reception signal detected from a pattern test image projected from the projection display device 1 onto the screen 31. For example, as shown in FIG. 7, sensors, here, illuminance sensors 91 to 94 are installed at four locations on the screen 31. The sensor can detect the light emission pattern of the projected pattern test video, and the number of sensors installed is not limited to this example. The positions (coordinates) where the illuminance sensors 91 to 94 are installed are (m1, n1), (m2, n2), (m3, n3), and (m4, n4). Based on the received light signal of the pattern test image detected by each of the illuminance sensors 91 to 94, inverse calculation is performed to correct distortion and the like so that the projected image 20 is displayed in a predetermined area of the screen 31. In addition, alignment can be performed using a known technique.
図8A〜Bを参照して、スクリーン用映像信号によってスクリーン31に表示される映像の画とその効果について説明する。 With reference to FIGS. 8A and 8B, an image of an image displayed on the screen 31 by the screen image signal and its effect will be described.
図8Aは、図12Aと同じ画像であって、投射型表示装置1に外部から供給された元々の映像信号の表示例である。図8Aに示すロッジの画像は、その切妻屋根121の裏側122や軒下の切妻壁123、開き窓124などの低輝度及び低彩度の部分が適切に再現され、コントラストも適正に出ている。周囲に明かりがない真っ暗な環境においての、通常のフロントプロジェクタもしくは投射型表示装置1による白色スクリーンへの投影は概この映像に近い。 FIG. 8A is a display example of the original image signal supplied from the outside to the projection display device 1, which is the same image as FIG. 12A. In the lodge image shown in FIG. 8A, low luminance and low saturation portions such as the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123 under the eaves, and the casement window 124 are appropriately reproduced, and the contrast is also appropriate. Projection onto a white screen by a normal front projector or projection display device 1 in a dark environment where there is no surrounding light is almost similar to this image.
一方、スクリーン周囲の照度が明るい状態でのスクリーン上で結像された投影映像を、図8Bに示している。この図8Bの画像は、図12Bと同じ画像であり、切妻屋根121の裏側122や切妻壁123、開き窓124などの低輝度及び低彩度の部分が再現されていないが、これは前述のように周囲からの光によって黒浮きの症状が発生するためである。 On the other hand, FIG. 8B shows a projected image formed on the screen in a state where the illuminance around the screen is bright. The image of FIG. 8B is the same image as FIG. 12B, and low luminance and low saturation portions such as the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123, and the casement window 124 are not reproduced. This is because the light from the surroundings causes black floating symptoms.
さらに、前述のようにして作成された、スクリーン用映像信号によるスクリーン31の表示は図8Cに示すようなものとなる。図8Cに示す画像は2値画像であり、切妻屋根121の裏側122や切妻壁123は黒で、開き窓124は1階入り口付近の白壁125と同様に白で表示される。 Further, the display of the screen 31 by the screen video signal created as described above is as shown in FIG. 8C. The image shown in FIG. 8C is a binary image, and the back side 122 and the gable wall 123 of the gable roof 121 are black, and the casement window 124 is displayed in white like the white wall 125 near the first floor entrance.
このスクリーン31に表示される映像の画素(m,n)に対して、投影映像20の対応する画素(m,n)を一致させて投影させると、図8Dに示すような画像が視聴者に観察される。図8Bの映像と比較してわかるように、図8Dの映像は、切妻屋根121の裏側122や切妻壁123などの黒くもしくは低輝度で表示されるべきところが黒く表示され、かつ白もしくは高輝度で表示されるところ(例えば、白壁125)は白く表示されており、全体としてコントラストの高い映像となり、明るいところでも高品位な映像が得られている。これは、投射型表示装置1から投影される映像に対応する画素の輝度が低い部分に対して、スクリーン31に表示される2値画像の前記投影映像と対応する画素が黒で表示されるので、スクリーンの反射率が低いことにより黒浮きが発生しないためである。 When the corresponding pixel (m, n) of the projected image 20 is projected with the pixel (m, n) of the image displayed on the screen 31, an image as shown in FIG. Observed. As can be seen in comparison with the image of FIG. 8B, the image of FIG. 8D is displayed in black where the back side 122 of the gable roof 121 or the gable wall 123 should be displayed in black or low brightness, and in white or high brightness. The displayed area (for example, the white wall 125) is displayed in white, and as a whole, an image with high contrast is obtained, and a high-quality image is obtained even in a bright place. This is because the pixel corresponding to the projected image of the binary image displayed on the screen 31 is displayed in black with respect to the portion where the luminance of the pixel corresponding to the image projected from the projection display device 1 is low. This is because black float does not occur due to the low reflectance of the screen.
なお、この方法によると、スクリーン用映像信号が黒の表示になるスレッショルド値の部分で、視聴者が観察する映像の輝度変化が大きくなることが懸念される。そこで、プロジェクタ用映像信号については、投影される映像の画素に対応する画素が設定した画素スレッショルド値以下の輝度の場合には、映像信号処理回路21にて適切に輝度を上げて、滑らかに輝度が繋がるように適切に変換するようにしてもよい。 According to this method, there is a concern that the luminance change of the video observed by the viewer becomes large at the threshold value portion where the screen video signal is displayed in black. Therefore, for the projector video signal, if the pixel corresponding to the pixel of the projected video has a luminance equal to or lower than the set pixel threshold value, the video signal processing circuit 21 appropriately increases the luminance to smoothly May be appropriately converted so as to be connected.
さらに、電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーン31での各画素の表示については、ユーザの手動により好みの表示に調整することによって、もしくはスクリーン31の周囲の照度によって、各部の黒表示を行う信号処理のスレッショルド値、つまり映像信号処理回路21にて生成されるスクリーン用映像信号を変化させることが望まれる。周囲の照度を知る手段としては、明るさセンサ(照度センサ)を設け、それをスクリーンシステム30もしくは、投射型表示装置1もしくは映像処理装置10に一体に組み込まれることが望ましい。 Further, regarding the display of each pixel on the screen 31 using the electronic paper display, the signal processing for performing black display of each part by adjusting the display to a desired display manually by the user or by the illuminance around the screen 31 is performed. It is desirable to change the threshold value, that is, the screen video signal generated by the video signal processing circuit 21. As means for knowing the ambient illuminance, it is desirable that a brightness sensor (illuminance sensor) is provided and integrated into the screen system 30, the projection display device 1, or the video processing device 10.
次に周囲の照度に応じたスレッショルド値の調整方法について述べる。例えば、周囲が十分に低い照度の場合には、スクリーン31の黒表示におけるスレッショルド輝度値を低くする。周囲が十分に低い照度の場合には、黒浮きが発生しにくい。そこで、投影映像20が投影される部分の、映像の部分的な輝度レベルが低い(例えば0−255の25以下)部分に関して表示状態を黒にする。図9Aに、このスクリーン周囲の照度が低いときのスクリーン31の表示画像を示す。図9Aに示す2値画像は、図8Cの2値画像と比較して切妻屋根121の裏側122や切妻壁123、開き窓124などにも白い部分が多くなり、全体的に白っぽい表示である。 Next, a method for adjusting the threshold value according to the ambient illuminance will be described. For example, when the surroundings have sufficiently low illuminance, the threshold luminance value in black display on the screen 31 is lowered. When the surroundings have sufficiently low illuminance, black floating is unlikely to occur. Therefore, the display state of the portion where the projected image 20 is projected is set to black for a portion where the partial luminance level of the image is low (for example, 25 or less of 0-255). FIG. 9A shows a display image on the screen 31 when the illuminance around the screen is low. The binary image shown in FIG. 9A has a white portion on the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123, the casement window 124, and the like as compared with the binary image shown in FIG.
さらに遮光がなされて周囲が暗い場合には、従来のプロジェクタ用のスクリーン同様に、白のみの表示としてもよい。このように対応する理由は、周囲の照度が低いことにより、それほど輝度の低くない部分では、スクリーンが白いことによる黒浮きは発生しにくく、ほとんど黒に近い輝度の部分のみに黒浮きが発生するためである。スクリーンが白いことにより、輝度レベルが低い部分でも発色がよくなる効果がある。 Further, when light is shielded and the surroundings are dark, only white display may be performed as in the case of a conventional projector screen. The reason for this is that due to the low ambient illuminance, black floating due to the white screen is less likely to occur in areas where the brightness is not so low, and black floating occurs only in areas where the luminance is almost black. Because. Since the screen is white, there is an effect that color development is improved even in a portion where the luminance level is low.
また周囲の照度が高い、周囲が十分に高い照度の場合には、スクリーン31における黒表示のスレッショルド輝度値を高くする。例えば昼間のリビングルームのような場合には、黒浮きが発生しやすい。そこで、投影映像20が投影される部分の、映像の部分的な輝度レベルがそれほど低くない(例えば0−255の40以下)部分に関してスクリーン31の表示状態を黒にする。明るさに応じて輝度レベルのスレッショルド値を50,60と調節してもよい。図9Bに、スクリーン周囲の照度が高いときのスクリーン31の表示画像を示す。図9Aの画像と比較して、切妻屋根121の裏側122や切妻壁123、開き窓124などにも黒い部分が多く、全体的に黒っぽい表示である。これにより、輝度の低い黒に近い部分でも、黒浮きを発生させず、結果、投影映像20の黒を黒と表現することによりコントラスト感を得て、明るい周囲状況でも良好な画質を実現する効果がある。 When the ambient illuminance is high or the ambient is sufficiently high, the threshold luminance value of black display on the screen 31 is increased. For example, in the case of a living room in the daytime, black float tends to occur. Therefore, the display state of the screen 31 is set to black with respect to a portion where the projected image 20 is projected and the partial luminance level of the image is not so low (for example, 0 to 255 or less). The threshold value of the luminance level may be adjusted to 50 or 60 according to the brightness. FIG. 9B shows a display image on the screen 31 when the illuminance around the screen is high. Compared with the image of FIG. 9A, the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123, the casement window 124, and the like have many black portions, and the display is generally dark. As a result, black floating does not occur even in a portion close to black with low brightness, and as a result, the black image of the projected image 20 is expressed as black, thereby obtaining a sense of contrast and realizing an excellent image quality even in bright ambient conditions. There is.
なお、今までの説明においては、電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーン31の表示は白と黒の2値にて説明を行ったが、実際の表示における変形例としては、電子ペーパーディスプレイの中間階調を用いて表示するようにしてもよい。図10Aに、投影映像20の輝度に合わせて同期的に、4値で表示した場合の表示状態を示す。図8Cの画像と比較して、細かい諧調表現のプロジェクタ用映像が得られる。 In the description so far, the display of the screen 31 using the electronic paper display has been described with binary values of white and black. However, as a modification example in the actual display, an intermediate gradation of the electronic paper display is used. You may make it display using. FIG. 10A shows a display state when four values are displayed synchronously in accordance with the luminance of the projected image 20. Compared with the image of FIG. 8C, a projector image with a fine gradation expression can be obtained.
さらには、電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーン31でより細かい階調の表現ができれば、スクリーン31での表示状態をさらに連続的に滑らかに変化させることも可能である。図10Bに、電子ペーパーディスプレイ上において16階調以上で表示した場合の表示状態を示す。図10Aの画像と比較して、低輝度部分である切妻屋根121の裏側122や切妻壁123、開き窓124なども多階調で表示され、より繊細なモノクロ画像のようなプロジェクタ用映像が得られるので、スクリーン31に投影される映像を高コントラストに表示することができる。この場合には、スクリーン31と投影映像20のγ値を同期して、もしくは独立にコントロールすることにより、どのような輝度においてもコントラスト感の高い投影映像を得ることができる。 Furthermore, if a finer gradation can be expressed on the screen 31 using an electronic paper display, the display state on the screen 31 can be changed continuously and smoothly. FIG. 10B shows a display state in a case where display is performed with 16 gradations or more on the electronic paper display. Compared with the image of FIG. 10A, the back side 122 of the gable roof 121, the gable wall 123, the casement window 124, and the like, which are low-luminance parts, are also displayed in multiple gradations, and a projector image such as a more delicate monochrome image can be obtained. Therefore, the image projected on the screen 31 can be displayed with high contrast. In this case, by controlling the γ values of the screen 31 and the projected image 20 in synchronization or independently, a projected image with a high contrast feeling can be obtained at any luminance.
また、電子ペーパーディスプレイを用いたスクリーン31の解像度は、投射型表示装置1から投影される投影映像20と同一でなくてもよく、例えば、縦、横ともその2分の1のものが考えられる。この場合に投影映像20の映像が縦1080画素、横1920画素で形成される場合には、スクリーン31の解像度は縦540、横960画素となる。これによりスクリーンを駆動する回路規模が少なくなり、その分コストの削減が容易になる。また、投影映像20自体は高い解像度を持つために、感度の高い高輝度の映像部分では高解像度が得られ、結果合成されて観察者の目に入る映像の解像感も得られる。 Further, the resolution of the screen 31 using the electronic paper display may not be the same as that of the projected video 20 projected from the projection display device 1, and for example, one half of the resolution may be considered both vertically and horizontally. . In this case, when the projected image 20 is formed with vertical 1080 pixels and horizontal 1920 pixels, the resolution of the screen 31 is vertical 540 and horizontal 960 pixels. As a result, the circuit scale for driving the screen is reduced, and the cost can be reduced accordingly. Further, since the projected video 20 itself has a high resolution, a high resolution is obtained in a high-luminance video portion with high sensitivity, and a sense of resolution of the video that is synthesized and enters the eyes of the observer is obtained.
また、スクリーン31の解像度と、投影映像20の解像度の比は、正しく整数比で無くてもよく、その場合はスケーリング処理がなされて対応する映像画素部分が合致するように投影されることとなる。 Further, the ratio between the resolution of the screen 31 and the resolution of the projected video 20 does not have to be an integer ratio correctly. In this case, a scaling process is performed so that the corresponding video pixel portion is projected. .
また、スクリーン31の大きさは投射型表示装置1から投影される投影映像20より大きければ問題はなく、スクリーン31の一部に投影映像20を投影することも考えられる。この場合、スクリーン31の一部に投影映像20が投影されている以外の場所には、本来の電子ペーパーディスプレイの機能として、例えば白黒2値の文字や図形などを表示するようにするとよい。このようにすることにより、自発光を行うディスプレイではない電子ペーパーディスプレイでは本来周囲の明るさが必要であるが、その状態でも良好な電子ペーパーディスプレイと、投射型表示装置1(フロントプロジェクタ)を用いた映像の高コントラストで高品位な映像を両立することが可能になる。 Further, there is no problem as long as the size of the screen 31 is larger than the projected image 20 projected from the projection display device 1, and it is conceivable to project the projected image 20 onto a part of the screen 31. In this case, for example, black and white binary characters and graphics may be displayed as a function of the original electronic paper display at a place other than where the projected video 20 is projected on a part of the screen 31. By doing so, an electronic paper display that is not a display that emits light naturally needs ambient brightness, but even in this state, a good electronic paper display and the projection display device 1 (front projector) are used. It is possible to achieve both high contrast and high quality images.
以上説明した構成によれば、本発明のフロントプロジェクタディスプレイでは、これによりプロジェクタによって映像が投影されるスクリーンの周囲の明るさが明るい場合でも、映像の黒に近い輝度部分のみを黒くすることにより、黒浮きの問題を回避することができる。それにより、投射型表示装置によって投影される映像のコントラストを改善し、暗い部分の映像に含まれる階調、映像の差異を表現でき、特に周囲の照度が高い環境でも映像全体の品質が制限されることなく表示することが可能となる。 According to the configuration described above, in the front projector display of the present invention, even when the brightness around the screen on which the image is projected by the projector is bright, only the luminance portion close to black in the image is blackened. The problem of black floating can be avoided. As a result, the contrast of the image projected by the projection display device can be improved, and the gradation and the difference in the image included in the dark image can be expressed. The quality of the entire image is limited even in an environment with high ambient illuminance. Display without any problems.
また、明るい場所での電子ペーパーディスプレイでの表示と、投射型表示装置を用いた映像の高コントラストで高品位な映像を両立することが可能になる。 In addition, it is possible to achieve both high-contrast and high-definition video display using an electronic paper display in a bright place and video using a projection display device.
1…投射型表示装置、10…映像処理装置、11…映像入力端子、12…光学エンジン、13…投射レンズ、14…スクリーン用出力端子、20…投影映像、21…映像信号処理回路、22…内部バス、23…SDRAM、24…フラッシュROM、25…制御部、30…スクリーンシステム、31…スクリーン、31a…所定領域、32,35…プラスチックフィルム、33…インク層、34…ドライバ層、37…タイミングコントローラ、38…入力部、39…スクリーン駆動回路、91,92,93,94…照度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection type display apparatus, 10 ... Video processing apparatus, 11 ... Video input terminal, 12 ... Optical engine, 13 ... Projection lens, 14 ... Output terminal for screens, 20 ... Projection image, 21 ... Video signal processing circuit, 22 ... Internal bus, 23 ... SDRAM, 24 ... Flash ROM, 25 ... Control unit, 30 ... Screen system, 31 ... Screen, 31a ... Predetermined area, 32, 35 ... Plastic film, 33 ... Ink layer, 34 ... Driver layer, 37 ... Timing controller, 38 ... input unit, 39 ... screen drive circuit, 91, 92, 93, 94 ... illuminance sensor
Claims (7)
前記投射型表示装置は、所定の映像信号から投射用映像信号とスクリーン用映像信号を生成する映像処理部と、
予め設定された輝度の閾値と前記所定の映像信号の各画素の輝度値を比較し、前記映像処理部に対し、比較の結果前記閾値より低い輝度値を持つ画素を黒とし、前記閾値より高い輝度値を持つ画素を白として前記スクリーン用映像信号を生成するよう指示する制御部と、
前記投射用映像信号を光学像に変換し、該光学像を前記スクリーンに投射する光学像生成部とを備え、
前記スクリーンは、前記投射型表示装置から供給されるスクリーン用映像信号に基づいて白黒の映像表示を行う表示部を備え、
前記スクリーン用映像信号に基づいて前記スクリーン上に表示されている映像に、前記投射型表示装置から前記投射用映像信号に基づく光学像を重ねて投影する
ことを特徴とする投射型表示システム。 In a projection display system that projects an image projected from a projection display device on a screen,
The projection display device includes: a video processing unit that generates a projection video signal and a screen video signal from a predetermined video signal;
A predetermined luminance threshold value is compared with the luminance value of each pixel of the predetermined video signal, and as a result of comparison, the pixel having a luminance value lower than the threshold value is determined to be black and higher than the threshold value. A control unit for instructing to generate a video signal for the screen with white pixels having luminance values;
An optical image generation unit that converts the projection video signal into an optical image and projects the optical image onto the screen;
The screen includes a display unit that performs black and white video display based on a screen video signal supplied from the projection display device,
A projection display system, wherein an optical image based on the projection video signal is superimposed and projected from the projection display device onto an image displayed on the screen based on the screen video signal.
ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示システム。 The projection type display system according to claim 1, wherein a user can arbitrarily set the threshold value of the luminance.
ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示システム。 The projection display system according to claim 1, wherein the illuminance around the screen is measured, and the threshold value of the brightness is set according to the measured illuminance.
ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示システム。 The projection display system according to claim 1, wherein display based on the screen video signal on the screen is performed in a multi-value gray scale.
ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示システム。 The projection display system according to claim 1, wherein the screen is formed using an electronic paper display.
所定の映像信号から投射用映像信号とスクリーン用映像信号を生成する映像処理部と、
予め設定された輝度の閾値と前記所定の映像信号の各画素の輝度値を比較し、前記映像処理部に対し、比較の結果前記閾値より低い輝度値を持つ画素を黒とし、前記閾値より高い輝度値を持つ画素を白として前記スクリーン用映像信号を生成するよう指示する制御部と、
前記投射用映像信号を光学像に変換し、該光学像を前記スクリーンに投射する光学像生成部とを備え、
前記スクリーンに前記スクリーン用映像信号を出力し、該スクリーン用映像信号に基づいて前記スクリーン上に表示されている映像に、前記投射用映像信号に基づく光学像を重ねて投影する
ことを特徴とする投射型表示装置。 In a projection display device that projects and displays an image on a screen,
A video processing unit that generates a projection video signal and a screen video signal from a predetermined video signal;
A predetermined luminance threshold value is compared with the luminance value of each pixel of the predetermined video signal, and as a result of comparison, the pixel having a luminance value lower than the threshold value is determined to be black and higher than the threshold value. A control unit for instructing to generate a video signal for the screen with white pixels having luminance values;
An optical image generation unit that converts the projection video signal into an optical image and projects the optical image onto the screen;
The screen video signal is output to the screen, and an optical image based on the projection video signal is projected on the video displayed on the screen based on the screen video signal. Projection display device.
前記投射型表示装置から供給されるスクリーン用映像信号の白黒映像を表示する表示部と
前記投射型表示装置から供給される前記スクリーン用映像信号に基づいて前記表示部に駆動信号を出力するスクリーン駆動回路部とを備え、
前記表示部が前記スクリーン用映像信号に基づいて前記スクリーン上に表示した映像に、前記投射型表示装置から投射用映像信号に基づく光学像が重ねて投影される
ことを特徴とするスクリーン。 In the screen that projects the image projected from the projection display device,
A display unit that displays a black and white image of a screen video signal supplied from the projection display device, and a screen drive that outputs a drive signal to the display unit based on the screen video signal supplied from the projection display device Circuit part,
An optical image based on a projection video signal from the projection display device is projected onto the video displayed on the screen by the display unit based on the screen video signal.
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