JP2014048304A - Image display system and image processing device - Google Patents
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Images
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Abstract
【課題】フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる画像表示システムおよび画像処理装置を提供すること。
【解決手段】画像表示システム100は、第1方向に振動する第1直線偏光を散乱させ、第1方向に直交する第2方向に振動する第2直線偏光を透過させる散乱状態を取り得るスクリーン200と、スクリーン200の一方側に位置し、スクリーン200に第1直線偏光の映像光を投射して画像を表示する光投射デバイス300と、スクリーン200の一方側に位置し、スクリーン200が散乱状態であるときに、第1直線偏光からなる第1画像と、第2直線偏光からなる第2画像とを取得する撮影デバイス400と、第2画像を、第1画像に基づいて画像処理する画像処理部1000と、を有している。
【選択図】図1An image display system and an image processing apparatus capable of suppressing deterioration in image quality due to a Fresnel reflection component are provided.
An image display system 100 scatters a first linearly polarized light that vibrates in a first direction and transmits a second linearly polarized light that oscillates in a second direction orthogonal to the first direction. And an optical projection device 300 for projecting the first linearly polarized video light on the screen 200 to display an image, and an optical projection device 300 that is positioned on one side of the screen 200. An imaging device 400 that acquires a first image composed of first linearly polarized light and a second image composed of second linearly polarized light, and an image processing unit that performs image processing on the second image based on the first image. 1000.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、画像表示システムおよび画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to an image display system and an image processing apparatus.
近年のネットワークの発達によって、離れた場所に居る者同士がネットワークを介した会議(いわゆるテレビ会議)を行うことが増えている。このようなテレビ会議に用いられるシステムとして、特許文献1の表示撮影装置が知られている。
特許文献1の表示撮影装置では、相手の映像が映し出されるディスプレイと、ディスプレイの背面側に設けられたビデオカメラとを有し、ビデオカメラによって、ディスプレイの前面側にいる人物をディスプレイ越しに撮影するように構成されている。ここで、ディスプレイは、特定の直線偏光をほぼ透過する性質を有しているため、特許文献1では、ビデオカメラの前面に偏光板を設けて、ディスプレイを透過する特定の直線偏光のみをビデオカメラへ導くことによって、ディスプレイ越しに人物を撮影することができるようになっている。このように、ビデオカメラをディスプレイの背面に配置することにより、人物の目線が一致した画像を撮影することができるため、違和感なくテレビ会議を進めることができる。
しかしながら、このような構成では、ディスプレイの背面でフレネル反射した光(ランダム偏光)のうちの特定の直線偏光成分が偏光板を通過してビデオカメラに入射する。そのため、ビデオカメラによって取得さる画像データにフレネル反射成分に起因するノイズが発生し、画質を低下させるという問題がある。
Due to the recent development of networks, people in remote places are increasingly conducting conferences (so-called video conferences) via networks. As a system used for such a video conference, a display photographing apparatus of Patent Document 1 is known.
The display photographing apparatus of Patent Document 1 has a display on which a partner's video is projected and a video camera provided on the back side of the display, and the video camera photographs a person on the front side of the display through the display. It is configured as follows. Here, since the display has a property of substantially transmitting a specific linearly polarized light, in Patent Document 1, a polarizing plate is provided on the front surface of the video camera, and only the specific linearly polarized light that transmits the display is a video camera. The person can be photographed through the display. As described above, by arranging the video camera on the back of the display, it is possible to capture an image in which the person's eyes match, so that the video conference can proceed without a sense of incongruity.
However, in such a configuration, a specific linearly polarized light component of the light (random polarized light) reflected by Fresnel on the back surface of the display passes through the polarizing plate and enters the video camera. For this reason, there is a problem that noise caused by the Fresnel reflection component is generated in the image data acquired by the video camera, and the image quality is deteriorated.
本発明の目的は、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる画像表示システムおよび画像処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image display system and an image processing apparatus that can suppress a decrease in image quality due to a Fresnel reflection component.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示システムは、第1方向に振動する第1直線偏光を散乱させ、前記第1方向に直交する第2方向に振動する第2直線偏光を透過させる散乱状態を取り得るスクリーンと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンに前記第1直線偏光の映像光を投射して前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンが前記散乱状態であるときに、前記第1直線偏光からなる第1画像と、前記第2直線偏光からなる第2画像とを取得する撮影デバイスと、
前記第2画像を、前記第1画像に基づいて画像処理する画像処理部と、を有していることを特徴とする。
このような構成とすることにより、フレネル反射成分を除去することができ、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The image display system of the present invention scatters the first linearly polarized light that oscillates in the first direction, and allows the screen to take a scattering state that transmits the second linearly polarized light that oscillates in the second direction orthogonal to the first direction;
An optical projection device located on one side of the screen and projecting the first linearly polarized video light on the screen to display an image on the screen;
An imaging device that is located on one side of the screen and acquires a first image composed of the first linearly polarized light and a second image composed of the second linearly polarized light when the screen is in the scattering state;
An image processing unit that performs image processing on the second image based on the first image.
By adopting such a configuration, it is possible to remove the Fresnel reflection component, and it is possible to suppress deterioration in image quality due to the Fresnel reflection component.
本発明の画像表示システムでは、前記画像処理部は、前記第1画像を背景画像として前記第2画像に対して背景差分を行うことが好ましい。
このような構成とすることにより、簡単な画像処理によって、フレネル反射成分を除去することができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、前記第1直線偏光と、前記第2直線偏光とを透過させる透過状態となることができ、
前記撮影デバイスは、前記スクリーンが前記透過状態であるときに、前記第1直線偏光からなるまたは前記第2直線偏光からなる第3画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第2画像を、前記第3画像に基づいて色補正することが好ましい。
このような構成とすることにより、画像処理部によって処理された画像がより自然な画像となる。
In the image display system of the present invention, it is preferable that the image processing unit performs a background difference on the second image with the first image as a background image.
With such a configuration, the Fresnel reflection component can be removed by simple image processing.
In the image display system of the present invention, the screen can be in a transmission state that transmits the first linearly polarized light and the second linearly polarized light,
The imaging device acquires a third image consisting of the first linearly polarized light or the second linearly polarized light when the screen is in the transmissive state;
The image processing unit preferably corrects the color of the second image based on the third image.
With this configuration, the image processed by the image processing unit becomes a more natural image.
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、光が入射する撮影光学系と、
前記撮影光学系に入射する前記光の偏光制御を行う偏光制御部と、を有していることが好ましい。
このような構成とすることにより、少ない部品点数で第1画像と第2画像とを取得することのできる撮影デバイスとなる。
In the image display system of the present invention, the photographing device includes a photographing optical system into which light is incident, and
And a polarization controller that performs polarization control of the light incident on the photographing optical system.
With such a configuration, the imaging device can acquire the first image and the second image with a small number of parts.
本発明の画像表示システムでは、前記偏光制御部は、所定方向に振動する直線偏光を通過させる偏光子と、前記偏光子の姿勢を変化させる駆動部と、を有していることが好ましい。
このような構成とすれば、駆動部によって偏光子を90°回転させることにより、簡単に、第1画像と第2画像とを撮り分けることができる。
In the image display system of the present invention, it is preferable that the polarization control unit includes a polarizer that passes linearly polarized light that vibrates in a predetermined direction, and a drive unit that changes the posture of the polarizer.
With such a configuration, the first image and the second image can be easily captured separately by rotating the polarizer by 90 ° by the driving unit.
本発明の画像表示システムでは、前記偏向制御部は、カイラリティを有する状態とカイラリティを有しない状態とを選択することのできる液晶デバイスと、
前記液晶デバイスと前記撮影光学系の間に設けられ、所定方向に偏向した直線偏光を通させる偏光子と、を有していることが好ましい。
このような構成とすれば、液晶デバイスの駆動を制御することよって、第1画像と第2画像とを簡単に撮り分けることができる。
In the image display system of the present invention, the deflection control unit can select a state having chirality and a state having no chirality, and a liquid crystal device,
It is preferable to include a polarizer that is provided between the liquid crystal device and the photographing optical system and allows linearly polarized light deflected in a predetermined direction to pass therethrough.
With such a configuration, the first image and the second image can be easily captured separately by controlling the driving of the liquid crystal device.
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、起動後、前記第2画像を取得する前に前記第1画像を取得することが好ましい。
このような構成とすることにより、起動後に取得される全ての第2画像について第1画像に基づいた画像処理を行うことができる。
本発明の画像表示システムでは、前記撮影デバイスは、前記第1画像を所定時間間隔ごとに取得することが好ましい。
このような構成とすることにより、背景の変化に対応することができ、第2画像に対してより精度のよい画像処理を行うことができる。
In the image display system of the present invention, it is preferable that the imaging device acquires the first image after startup before acquiring the second image.
By setting it as such a structure, the image process based on a 1st image can be performed about all the 2nd images acquired after starting.
In the image display system of the present invention, it is preferable that the photographing device acquires the first image at predetermined time intervals.
By adopting such a configuration, it is possible to cope with changes in the background, and it is possible to perform more accurate image processing on the second image.
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、液晶分子中に高分子が分散した高分子分散型液晶層を有していることが好ましい。
このような構成のスクリーンによれば、簡単に、散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、前記高分子分散型液晶層に電界を作用させることにより前記散乱状態となることが好ましい。
このような構成によれば、未使用時にスクリーンを透過状態(透明状態)としておくことができるため、スクリーンが与える圧迫感を低減することができる。
In the image display system of the present invention, it is preferable that the screen has a polymer-dispersed liquid crystal layer in which a polymer is dispersed in liquid crystal molecules.
According to the screen having such a configuration, the scattering state and the transmission state can be easily switched.
In the image display system of the present invention, it is preferable that the screen is in the scattering state by applying an electric field to the polymer dispersed liquid crystal layer.
According to such a configuration, since the screen can be in a transmissive state (transparent state) when not in use, the feeling of pressure given by the screen can be reduced.
本発明の画像処理装置は、第1方向に振動する第1直線偏光を散乱させ、前記第1方向に直交する第2方向に振動する第2直線偏光を透過させるスクリーンの一方側に配置された撮影デバイスによって取得された前記第2直線偏光からなる第2画像を、撮影デバイスによって取得された前記第1直線偏光からなる第1画像に基づいて画像処理することを特徴とする。
このような構成とすることにより、フレネル反射成分を除去することができ、フレネル反射成分に起因する画質の低下を抑制することができる。
An image processing apparatus according to the present invention is disposed on one side of a screen that scatters first linearly polarized light that vibrates in a first direction and transmits second linearly polarized light that vibrates in a second direction orthogonal to the first direction. The second image including the second linearly polarized light acquired by the imaging device is subjected to image processing based on the first image including the first linearly polarized light acquired by the imaging device.
By adopting such a configuration, it is possible to remove the Fresnel reflection component, and it is possible to suppress deterioration in image quality due to the Fresnel reflection component.
以下、本発明の画像表示システムおよび画像処理装置を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかる画像表示システムの概略図である。図2は、図1に示す画像表示システムを用いたテレビ会議の概略図である。図3は、図1に示す画像表示システムが有するスクリーンの断面図(図1中のA−A線断面図)である。図4は、図3に示すスクリーンの電圧印加状態を示す断面図である。図5および図6は、図3に示すスクリーンを通過する映像光の散乱を示す図であり、(a)が図1中のA−A線断面に対応する図、(b)が図1中のB−B線断面に対応する図である。図7は、偏光方向が異なる直線偏光のスクリーン透過率を示すグラフである。図8は、図1に示す光投射デバイスの光学系の構成を示す平面図である。図9は、スクリーンに含まれる液晶分子の配向方向と、スクリーンに照射される映像光の偏光方向との関係を示す平面図である。図10は、図1に示す画像表示システムが有する撮影デバイスの構成図である。図11、図12は、図1に示す画像表示システムの作動を説明するための図である。
Hereinafter, an image display system and an image processing apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram of an image display system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a video conference using the image display system shown in FIG. 3 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1) of the screen included in the image display system shown in FIG. 4 is a cross-sectional view showing a voltage application state of the screen shown in FIG. 5 and 6 are diagrams showing scattering of image light passing through the screen shown in FIG. 3, wherein (a) is a diagram corresponding to the cross section along line AA in FIG. 1, and (b) is in FIG. It is a figure corresponding to a BB line section. FIG. 7 is a graph showing screen transmittance of linearly polarized light having different polarization directions. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the optical system of the optical projection device shown in FIG. FIG. 9 is a plan view showing the relationship between the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the screen and the polarization direction of the image light irradiated on the screen. FIG. 10 is a configuration diagram of a photographing device included in the image display system shown in FIG. 11 and 12 are diagrams for explaining the operation of the image display system shown in FIG.
図1に示すように、画像表示システム100は、スクリーン200と、光投射デバイス300と、撮影デバイス400と、画像処理部(本発明の画像処理装置)1000と、制御部800とを有している。
このような画像表示システム100は、いわゆるテレビ会議に好適に用いることができる。テレビ会議に用いる場合には、例えば、図2に示すように、遠隔する2つの会議室R1、R2に画像表示システム100、100’を配備し、ネットワークNを介して、これら画像表示システム100、100’を接続する。撮影デバイス400で撮像した人物Xの映像は、ネットワークNを介して画像表示システム100’に送信され、その映像が光投射デバイス300’によってスクリーン200’に映し出される。反対に、撮影デバイス400’で撮像した人物Yの映像は、ネットワークNを介して画像表示システム100に送信され、その映像が光投射デバイス300によってスクリーン200に映し出される。なお、音声については、例えば、ビデオカメラ500、500’に内蔵されたマイクによって取得され、会議室R1、R2に配備された図示しないスピーカーから出力される。また、光投射デバイス300、300’はスクリーン200、200’の人物X側、人物Y側を前面としたときにその反対の面である背面に映像光を投射する。このようなシステムによれば、スクリーン200、200’に映し出された相手の画像(リアルタイム画像)を見ながら会議を行うことができるため、円滑にテレビ会議を進めることができる。
As shown in FIG. 1, the
Such an
以下、画像表示システム100について詳細に説明する。なお、画像表示システム100’は、画像表示システム100と同様の構成である。
(スクリーン)
図3に示すように、スクリーン200は、一対の透明基板211、212と、一対の透明電極221、222と、一対の配向膜231、232と、一対の透明基板211、212の間に設けられた高分子分散型液晶層250とを有している。
Hereinafter, the
(screen)
As shown in FIG. 3, the
透明基板211、212は、透明電極221、222および配向膜231、232を支持する機能を有している。また、透明基板211がスクリーン200の背面側(光投射デバイス300側)に位置し、透明基板212がスクリーン200の前面側(人物X側)に位置している。これら透明基板211、212の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラス材料やポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等が挙げられる。この中でも特に、石英ガラス等のガラス材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、反り、撓み等の生じにくい、より安定性に優れたスクリーン200を得ることができる。
The
一対の透明電極221、222のうちの透明電極221は、透明基板211の内側の面に形成されており、透明電極222は、透明基板212の内側の面に形成されている。これら透明電極221、222は、導電性を有しており、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、インジウムオキサイド(IO)、酸化スズ(SnO2)等で構成されている。
The
一対の配向膜231、232のうちの配向膜231は、透明電極221の内側の面に形成されており、配向膜232は、透明電極222の内側の面に形成されている。また、一対の配向膜231、232は、これらの間に挟まれる後述する液晶分子253のツイスト角がほぼ0°となるように形成されている。これら配向膜231、232は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール等からなる膜にラビング処理等の配向処理を施したものである。
The
高分子分散型液晶層250は、透過(透明)状態と散乱状態とを印加電界の強度により切替えることができる。このような高分子分散型液晶層250は、PDLC(高分子分散型液晶)251を含んでいる。また、PDLC251は、液晶分子253と、この液晶分子253中に分散された高分子252とを含んでいる。液晶分子253および高分子252は、それぞれ、一対の透明電極221、222間に電圧を印加していない電圧非印加状態において、配向膜231、232の間でこれらの配向方向A、Bに沿って所定のチルト角を有して所定の方向に配向している。
なお、図3中にて、配向膜231側での液晶分子253の配向方向を矢印Aで示し、配向膜232側での液晶分子253の配向方向を矢印Bで示している。また、以下では、配向方向A、配向方向Bとも言う。
The polymer-dispersed
In FIG. 3, the alignment direction of the
このようなPDLC251は、例えば、液晶性モノマー等の高分子前駆体と液晶分子との混合物により形成することができる。具体的には、前記混合物を配向膜231、232により配向させた状態で前記混合物に紫外線光等のエネルギーを照射し、液晶性モノマーを重合させる。すると、液晶性モノマーは、配向を保持したまま重合し、配向規制力を有する高分子252になる。液晶分子253は、高分子252から相分離され、高分子252の配向規制力により配向する。
Such a
高分子前駆体としては、液晶分子253に溶解し、その混合液が液晶性を有するものであればよく、例えば、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものが挙げられる。また、ベンゼン骨格を有しなくても、液晶分子253とともに配向する高分子であれば同様に使用することができる。高分子252および高分子前駆体の具体例としては、例えば、ビフェニルメタノールもしくはナフトールのメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル、または、これらの化合物の誘導体がある。また、これらに、ビフェノールのメタクリル酸エステルもしくはアクリル酸エステル誘導体を混合して用いてもよい。また、その他の例として、α−メチルスチレン、エポキシ樹脂等を用いることもできる。
The polymer precursor is not particularly limited as long as it is dissolved in the
一方、液晶分子253としては、屈折率異方性および誘電率異方性を有するものであればよく、公知の液晶材料から適宜選択することができる。なお、液晶分子253としては、その長軸方向の屈折率が高分子252の長軸方向の屈折率とほぼ等しく、かつ、その短軸方向の屈折率が高分子252の短軸方向の屈折率とほぼ等しく、さらには、その短軸方向の屈折率が高分子252の長軸方向の屈折率と十分に異なる材料が用いられる。
On the other hand, the
本実施形態のPDLC251は、リバース型である。そのため、高分子分散型液晶層250は、一対の透明電極221、222間に電圧が印加されていない電圧非印加状態において光透過性を有する透過状態となり、一対の透明電極221、222間に電圧が印加されている電圧印加状態において光散乱性を有する散乱状態となる。
具体的に説明すれば、電圧非印加状態においては、液晶分子253と高分子252との間で屈折率が連続しており、PDLC251に入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図4に示すように、高分子252の方位角が変化しないのに対して、液晶分子253の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子252と液晶分子253との間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱されて射出され、光散乱状態となる。
なお、前記「電界非発生状態」とは、高分子分散型液晶層250に電界が全く作用していない状態のみならず、一対の透明電極221、222間に、電界発生状態にて印加される電圧よりも弱い電圧が印加され、電界発生状態と比較して強度の小さい電界が発生している場合も含むものとする。
The
More specifically, in the voltage non-applied state, the refractive index is continuous between the
The “electric field non-generation state” is applied not only in a state where no electric field acts on the polymer dispersed
このスクリーン200によれば、スクリーン200を使用しない場合には、スクリーン200を透明にしておくことができる。そのため、例えば、スクリーン200を生活空間にて使用する場合には、スクリーン200が与える圧迫感を低減することができる。また、前述したように、スクリーン200は、リバース型のPDLC251を用いているため、スクリーン200に画像を表示している時間(すなわち散乱状態の時間)が、スクリーン200に画像を表示しない時間(すなわち透過状態の時間)よりも短い用途に用いるのが好ましい。このような用い方をすることによって、画像表示システム100の省電力駆動が可能となる。
According to this
このような構成のスクリーン200は、拡散状態にて、スクリーン200の背面側に位置する液晶分子253の配向方向Aと平行な方向(第1方向)に振動する直線偏光(第1直線偏光)L1を拡散し、配向方向Aと直交する方向(第2方向)に振動する直線偏光(第2直線偏光)L2を透過する性質を有している。
具体的に説明すると、電圧印加状態では、スクリーン200の背面側から高分子分散型液晶層250に入射した光は、高分子252と液晶分子253とを交互に通過する。この際、直線偏光L1は、図5(a)、(b)に示すように、高分子252を短軸方向に通過し、液晶分子253を長軸方向に通過する。前述したように、高分子252の短軸方向の屈折率と液晶分子253の長軸方向の屈折率とが異なっているため、直線偏光L1は、高分子252と液晶分子253との界面にて散乱する。これに対して、直線偏光L2は、図6(a)、(b)に示すように、高分子252を短軸方向に通過し、液晶分子253を短軸方向に通過する。前述したように、高分子252の短軸方向の屈折率と液晶分子253の短軸方向の屈折率とがほぼ等しいため、直線偏光L2は、高分子252と液晶分子253との界面にてほとんど散乱せず、そのまま高分子分散型液晶層250を通過する。
図7に、直線偏光L1、L2の透過率の一例を示す。図7から明らかなように、直線偏光L1は、高分子分散型液晶層250内をほとんど透過せず、大半が高分子分散型液晶層250内で散乱している。一方、直線偏光L2は、高分子分散型液晶層250内でほとんど散乱せず、大半が高分子分散型液晶層250を透過している。
In the
More specifically, in a voltage application state, light incident on the polymer dispersed
FIG. 7 shows an example of the transmittance of the linearly polarized light L1 and L2. As is clear from FIG. 7, the linearly polarized light L <b> 1 hardly transmits through the polymer dispersed
(光投射デバイス)
光投射デバイス300は、プロジェクター600と、偏光制御部700とを有している(図1参照)。
図8に示すように、プロジェクター600は、光源装置620と、均一照明光学系630と、光変調装置640と、投射光学系650とを有している。このようなプロジェクター600は、光源装置620から射出された光を与えられた画像情報に応じて光変調装置640によって変調することにより光像を形成し、この光像を投射光学系(投射レンズ群)650からスクリーン200上に拡大投射するための光学機器である。
(Light projection device)
The
As shown in FIG. 8, the
光源装置620は、光源である超高圧水銀ランプ621と、リフレクター622とを備えている。このような構成では、超高圧水銀ランプ621から放射された光は、リフレクター622で反射されて前方側に収束される。なお、光源としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。
均一照明光学系630は、ロッドインテグレーター631と、カラーホイール632と、リレーレンズ群633と、反射ミラー634を有している。このような均一照明光学系630では、光源装置620から射出された光束がカラーホイール632を通過し後、ロッドインテグレーター631に角度を付けて入射する。
The
The uniform illumination
カラーホイール632は、図示しないモーター等の駆動源によって回転可能に設けられている。また、カラーホイール632には、ロッドインテグレーター631の入射側の端に形成されたポートと対向するフィルター面632aが形成されており、このフィルター面632aには、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のフィルターが領域を隔てて周方向に並んで形成されている。なお、カラーホイール632は、ロッドインテグレーター631の出射側に設けられていてもよい。
The
カラーホイール632に入射した光束は、フィルター面632aによって、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色に時系列的に色分離される。R、G、Bの3色への分離は、スクリーン200に表示する画像のフレーム周波数よりも高速な周波数で行う。このような周波数で色分離を行うことにより、スクリーン200にフルカラー画像を表示することが可能となる。
The light beam incident on the
カラーホイール632を通過した光(R光、G光、B光)は、ロッドインテグレーター631の入射ポートからその内部に導入される。ロッドインテグレーター631の内部に導入された光は、ロッドインテグレーター631内にて複数回の反射をおこし、これによって、ロッドインテグレーター631の出射面に均一な照度が確保される。そのため、ロッドインテグレーター631の出射ポートから出射された光は、均一な照明分布を有するものとなる。
ロッドインテグレーター631から出射された光は、リレーレンズ群633および反射ミラー634を介して、均一な照明光として光変調装置640へ入射する。
The light (R light, G light, B light) that has passed through the
The light emitted from the
光変調装置640は、基板641と、基板上に配列された複数の光変調素子642(例えば、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス:ただし「DMD」は、米国テキサスインスツルメント株式会社の登録商標)とを有している。複数の光変調素子642は、基板641上にマトリクス状に配置されている。光変調素子642の数としては特に限定されない。プロジェクター600では、1つの光変調素子642が1画素を構成するため、光変調素子642は、画素数分、例えば、横×縦=1280×1024、640×480のように配置されている。
The
各光変調素子642は、入射した光束を反射するための可動ミラーを有しており、この可動ミラーは、反射した光が投射光学系650へ導かれるON状態と、ON状態に対して傾きが異なり、反射した光がアブソーバー(図示せず)へ導かれるOFF状態とに姿勢が変化する。
光変調装置640は、制御部800から与えられた画像情報に基づいて各光変調素子642のON状態/OFF状態を独立して切り替えることにより所定の光像を形成する。そして、形成された光像は、投射光学系650に入射する。投射光学系650は、投射レンズ651を備えており、投射光学系650に導かれた光像を映像光Lとして出射する。
Each
The
投射光学系650から出射された映像光Lは、偏光制御部700を通過する。偏光制御部700は、ランダム偏光である映像光Lを、所定の振動方向の直線偏光である映像光L’とする偏光子である。このような偏光制御部700としては、上記の効果を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、ワイヤーグリッドアレイ、液晶デバイス等の公知のものを用いることができる。
The image light L emitted from the projection
図9に示すように、偏光制御部700によって直線偏光となった映像光L’は、その偏光方向Cが、液晶分子253の配向方向Aと平行となる。配向方向Aと偏光方向Cを平行とすることにより、上述した理由によって、映像光L’をスクリーン200にて効率的に散乱させることができる。そのため、スクリーン200上での輝点の発生を効果的に抑制することができ、スクリーン200に表示される画像の品質が高まる。
なお、前記「平行」には、配向方向Aと偏光方向Cとが平行である場合の他、配向方向Aに対して偏光方向Cが僅かに傾いている場合も含まれる。具体的には、スクリーン200の平面視にて、配向方向Aと偏光方向Cとのなす角が10°以内程度である場合も含まれる。このような範囲内であれば、十分に効果を発揮することができる。
As shown in FIG. 9, the polarization direction C of the image light L ′ that has been linearly polarized by the
The “parallel” includes not only the case where the alignment direction A and the polarization direction C are parallel, but also the case where the polarization direction C is slightly inclined with respect to the alignment direction A. Specifically, the case where the angle between the orientation direction A and the polarization direction C is about 10 ° or less in a plan view of the
以上、光投射デバイス300について説明した。このような光投射デバイス300では、偏光制御部700がプロジェクター600とスクリーン200との間に位置している。また、偏光制御部700は、プロジェクター600と別体として設けられている。光投射デバイス300をこのような構成とすることにより、プロジェクター600の姿勢に関わらず、スクリーン200に対する偏光制御部700の姿勢を所定の姿勢に保つことができる。そのため、偏光制御部700によって、常に、偏光方向Cが配向方向Aと一致する映像光L’を得ることができる。
なお、光投射デバイス300としては、偏光方向が配向方向Aと一致する映像光L’を出射することができれば、特に限定されない。例えば、偏光制御部700は、プロジェクター600に内蔵されており、光変調装置640と投射光学系650の間に配置されていてもよい。また、各種液晶プロジェクター(LCD)を用いてもよい。
The
The
(撮影デバイス)
図10に示すように、撮影デバイス400は、ビデオカメラ500と、ビデオカメラ500に入射する光を偏光制御する偏光制御部900とを有している。
ビデオカメラ500は、撮影光学系(撮影レンズ群)510と、撮影光学系510によって結像された光像を電気信号に変換する撮像部520(例えば、CCD、CMOSなどの撮像素子)と、撮像部520の出力をデジタル信号に変換するA/D変換部530と、A/D変換部530から出力されたデジタル信号を画像処理や圧縮の演算処理を行って画像データに変換する演算部540と、演算部540で生成された画像データの送信を行う送信部550と、画像データ等を記憶する図示しない記憶部(SSD、HDD等の記憶媒体)とを有している。
(Shooting device)
As illustrated in FIG. 10, the photographing
The
このようなビデオカメラ500は、スクリーン200の背面側に設けられている(図1参照)。また、図1、図2に示すように、ビデオカメラ500は、スクリーン200を介して人物Xと対向して配置され、人物Xがスクリーン200に映った人物Yを視認している状態において人物Xの視線が一致するように配置されているのが好ましい。このような配置としたビデオカメラ500で撮影された映像は、人物Xの視線が一致した映像となる。そのため、人物Yは、スクリーン200’に映し出された人物Xと目があった状態でビデオ会議を行うことができるため、より臨場感のある会議が可能である。
Such a
図10に戻り、偏光制御部900は、ビデオカメラ500の撮影光学系510の前面に取り付けられている。偏光制御部900は、ワイヤーグリッドアレイなどの偏光子910と、偏光子910を光軸まわりに90°回転させる駆動部920とを有している。このような偏光制御部900では、駆動部920によって偏光子910を回転させることにより、簡単に、撮影光学系510に入射する光の偏光制御を行うことができる。具体的には、偏光子910を所定位置(第1状態)とすることにより、偏光子910を通過する光を配向方向Aと平行な方向に振動する直線偏光L3とすることができ、偏光子910を第1状態から90°回転させた状態(第2状態)とすることにより、偏光子910を通過する光を配向方向Aに対して直交する方向に振動する直線偏光L4とすることができる。
Returning to FIG. 10, the
(制御部)
図1、図2に示すように、制御部800は、例えば、パーソナルコンピューターに内蔵されており、光投射デバイス制御部810と、スクリーン制御部820と、撮影デバイス制御部840と、画像データ通信部830とを有している。
画像データ通信部830は、画像処理部1000で処理された画像データをネットワークNを介して画像表示システム100’に送信する。また、画像データ通信部830は、画像表示システム100’で生成された画像データI’をネットワークNを介して受信する。画像データI’は、光投射デバイス制御部810から光投射デバイス300(プロジェクター600)に送られ、光投射デバイス300は、送られた画像データに基づく映像光L’を出射する。
(Control part)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The image
スクリーン制御部820は、プロジェクター600への画像データI’の送信と対応してスクリーン200の駆動を制御する。具体的には、スクリーン制御部820は、光投射デバイス制御部810からプロジェクター600へ画像データI’が出力されていない状態ではスクリーン200を透過状態とする。反対に、スクリーン制御部820は、光投射デバイス制御部810からプロジェクター600へ画像データI’が出力されている状態ではスクリーン200を散乱状態とする。また、スクリーン制御部820は、後述する画像データG1、G2、G3を取得する際には、その取得条件に適合するようにスクリーン200の状態を制御する。
The
(画像処理部)
画像処理部1000は、ビデオカメラ500によって取得された画像データを画像処理する機能を有する。以下、この画像処理の方法を具体的に説明するが、説明の便宜上、図11に示すように、人物Xの背面には観葉植物2100を含む背景2000が存在し、ビデオカメラ500の背面には額3100を含む背景3000が存在している場合について説明する。
(Image processing unit)
The
まず、ビデオカメラ500は、スクリーン200が透過状態であるときの画像データG1を取得する。具体的には、撮像部520からの電気信号に基づいて演算部540によって画像データ(第3画像)G1を生成する。図12(a)に示すように、画像データG1は、スクリーン200越しの人物Xおよび背景2000と、スクリーン200の背面でフレネル反射した背景3000とが合成された画像データとなる。画像データG1は、後述するように、背景差分を行った後の画像データG3’の色補正の基準として用いられる補正用の画像データである。このような画像データG1は、画像処理部1000に記憶される。
なお、画像データG1を取得する際、偏光制御部900から撮影光学系510に導かれる光は、直線偏光L3、L4のいずれであってもよい。すなわち、偏光制御部900の状態は問わない。
First, the
When acquiring the image data G1, the light guided from the
次に、偏光子910を必要に応じて回転させて、直線偏光L3が偏光子910を通過する状態とする。そして、ビデオカメラ500によって、スクリーン200が散乱状態であるときの直線偏光L3の画像データ(第1画像)G2を取得する。直線偏光L3は、その偏光方向が液晶分子253の配向方向Aと平行であるため、スクリーン200にとっての不透過成分である。そのため、画像データG2は、図12(b)に示すように、スクリーン200越しの人物Xや背景2000が映ることなく、スクリーン200の背面でフレネル反射した背景3000のみが映る画像データとなる。画像データG2は、後述するように、背景差分の背景画像として用いられる補正用の画像データである。画像データG2は、画像処理部1000に記憶される。
Next, the
次に、スクリーン200を散乱状態とし、光投射デバイス300から画像データI’に基づく映像光L’を出射する。これにより、スクリーン200に人物Yの映像がリアルタイムに表示される。さらに、偏光子910を回転させて、直線偏光L4が偏光子910を通過する状態とし、ビデオカメラ500によって直線偏光L4の画像データ(第2画像)G3を取得する。直線偏光L4は、その偏光方向が液晶分子253の配向方向Aに対して直交するため、スクリーン200にとっての透過成分である。そのため、直線偏光L4によれば、スクリーン200が散乱状態であっても、スクリーン200越しの人物Xおよび背景2000を撮像することが可能である。したがって、画像データG3は、図12(c)に示すように、スクリーン200越しの人物Xおよび背景2000と、スクリーン200の背面でフレネル反射した背景3000とが合成された画像データとなる。このような画像データG3は、画像処理部1000に送られる。
Next, the
画像処理部1000は、保存してある画像データG2を背景画像データとして、送られてきた画像データG3に対して画像データG2に存在しない物体を抽出する背景差分を行い、新たな画像データG3’を生成する。本実施形態の場合では、画像データG2には背景3000が存在し、画像データG3には人物X、背景2000および背景3000が存在している。そのため、図12(d)に示すように、背景差分によって画像データG3から背景3000以外の人物Xおよび背景2000が抽出され、これが画像データG3’となる。画像データG3’は、フレネル反射成分が除去された鮮明な画像データとなっている。
The
ここで、前述したように、画像データG3は、直線偏光L4の画像データである。直線偏光L4は、スクリーン200にとって透過成分ではあるが、スクリーン200を通過する際に若干散乱する(図7中のL2参照)。そのため、画像データG3は、前述した若干の散乱成分が重畳されるためコントラストが若干低下した画像となり、画像データG3から生成される画像データG3’もコントラストが若干低下した画像となる。したがって、画像処理部1000は、画像データG3’のコントラストを高める処理を行う。例えば、画像処理部1000は、画像データG3’に対してヒストグラム伸長処理を行い、画像データG3’の濃度分布を広げることによってコントラストを高める。
Here, as described above, the image data G3 is image data of linearly polarized light L4. The linearly polarized light L4 is a transmission component for the
さらに、画像処理部1000は、画像データG3’に対して色補正を行う。この場合は、スクリーン200が透過状態の時に取得した画像データG1を基準にする。スクリーン200が透過状態の時に取得した画像は、スクリーン200が散乱状態の時に取得した画像と比較して鮮明かつ自然である。そのため、このような画像データG1を基準とすることにより、効果的な色補正が可能となる。色補正は、例えば、画像データG3’に含まれる任意の画素が、画像データG1に含まれる対応する画素と同じ色となるように彩度、色相等を補正することにより行うことができる。このような処理を行うことにより、より鮮明で自然な画像データG3’となる。
このようにして生成された画像データG3’は、制御部800に送信され、制御部800の画像データ通信部830からネットワークNを介して画像表示システム100’に送信される。
Further, the
The image data G3 ′ thus generated is transmitted to the
例えば、30〜60フレーム/秒程度でビデオカメラ500が画像データG3を連続して取得し、取得した画像データG3を画像処理部1000で処理し、生成した画像データG3’を画像表示システム100’に順次送信することにより、画像表示システム100’のスクリーン200’に、人物Xを被写体としたスムーズな動画を表示することができる。
For example, the
以上説明したように、画像表示システム100によれば、フレネル反射成分(背景2000)が除去された鮮明な画像データG3’を生成することができ、鮮明な画像でテレビ会議を行うことができる。そのため、テレビ会議をより円滑にストレスなく進行することができる。
なお、画像データG1、G2を取得するタイミングは、特に限定されない。例えば、ビデオカメラ500を起動した後、初め(画像データG3を取得する前)に画像データG1、G2を取得してもよい。この場合には、画像表示システム100が停止するまで、初めに取得した画像データG1、G2に基づいて画像データG3から画像データG3’が生成される。また、例えば、画像データG1、G2を所定時間間隔ごと(例えば1分、5分ごと)に取得し、更新するようにしてもよい。このようにすれば、会議の途中で背景2000、3000が変化したり、照明(日差しを含む)の具合が変化したりといった周囲の変化に対応することができ、画像データG3’の品質の低下を防止することができる。また、画像データG1、G2は、使用者が手動で取得できるようになっていてもよい。
As described above, according to the
In addition, the timing which acquires image data G1 and G2 is not specifically limited. For example, the image data G1 and G2 may be acquired first (before acquiring the image data G3) after starting the
<第2実施形態>
次に、本発明の画像表示システムの第2実施形態について説明する。
図13は、本発明の第2実施形態にかかる画像表示システムが備える偏光制御部の断面図である。図14は、図13に示す偏光制御部が有する液晶デバイスの駆動を説明する断面図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the image display system of the present invention will be described.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the polarization controller provided in the image display system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating driving of the liquid crystal device included in the polarization controller shown in FIG.
以下、第2実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態にかかる画像表示システムは、偏光制御素子の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
Hereinafter, the image display system according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
The image display system according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the polarization control element is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
図13に示すように、偏光制御部900Aは、偏光子910と、偏光子910の前方(スクリーン200側)に設けられた液晶デバイス930とを有している。
液晶デバイス930は、ねじれネマティック液晶を用いている。このような液晶デバイス930は、一対の透明基板941、942と、一対の透明電極951、952と、一対の配向膜961、962と、一対の透明基板941、942の間に設けられた液晶層970とを有している。また、一対の配向膜961、962のうちの偏光子910側に位置する配向膜962は、偏光子910の向きに一致して配置され、その向きが配向膜961に対して90°ずれて配置されている。液晶層970に含まれる液晶分子971は、配向膜961、962側にて配向膜961、962の向きに沿って配向しており、全体として90°捩じれて配向している。
As illustrated in FIG. 13, the
The
図14(a)に示すように、一対の透明電極951、952間に電圧を印加していない電圧非印加状態では、液晶層970がカイラリティを有している。そのため、液晶デバイス930に入射した自然光(ランダム偏光)は、液晶層970を通過する間に90°回転する。これに対して、図14(b)に示すように、一対の透明電極951、952間に電圧を印加している電圧印加状態では、液晶層970のカイラリティが失われる。そのため、液晶デバイス930に入射した自然光(ランダム偏光)は、液晶層970内を回転せずに通過する。
As shown in FIG. 14A, the
偏光制御部900Aによれば、電圧非印加状態または電圧印加状態を選択することによって、液晶デバイス930に入射する前の偏光方向が液晶分子253の配向方向Aと平行な直線偏光L3を通過させる状態と、液晶デバイス930に入射する前の偏光方向が液晶分子253の配向方向Aと直交する直線偏光L4を通過させる状態とを選択することができる。
According to the
このような偏光制御部900Aは、電気的に偏光子910を通過する直線偏光を切り替えているため、例えば、前述した第1実施形態の偏光制御部900のように機械的に偏光子910を通過する直線偏光を切り替える構成と比較して、その切り替えをより短時間で行うことができる。そのため、本実施形態では撮影デバイス400を次のように作動させるのが好ましい。
Since such a
すなわち、本実施形態では、ビデオカメラ500は、直線偏光L3の画像データG2と、直線偏光L4の画像データG3とを交互に連続して取得する。そして、画像処理部1000は、所定の画像データG2を背景画像として用い、当該画像データG2の次に取得された画像データG3に対して背景差分を行う。このような方法によれば、各画像データG3の背景差分を直前に取得した画像データG2に基づいて行うことができる。そのため、例えば、背景3000に動く物体(例えば、人間、機械等)が存在する場合や、このような動く物体が背景3000を横切る場合などであっても、画像データG3からより精度よくフレネル反射成分が除去された画像データG3’を生成することができる。
That is, in this embodiment, the
なお、液晶デバイス930としてねじれネマティック液晶を用いたデバイスを用いたが、同様の効果を発揮することができれば、液晶デバイス930の構成は、特に限定されない。例えば、配向制御された垂直配向型の液晶デバイスであってよい。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Note that although a device using twisted nematic liquid crystal is used as the
Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
以上、本発明の画像表示システムおよび画像処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明の画像表示システムは、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明の画像表示システムは、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、リバース型のスクリーンを用いたが、ノーマル型のスクリーン、すなわち、電圧非印加状態において散乱状態となり、電圧印加状態において透過状態となるスクリーンを用いてもよい。
また、前述した実施形態では、画像処理部が独立して存在している構成について説明したが、画像処理部は、例えば、ビデオカメラに内蔵されていてもよいし、制御部に内蔵されていてもよい。
The image display system and the image processing apparatus of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the image display system of the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit has the same function. Can be replaced with any structure having Further, the image display system of the present invention may appropriately combine the above-described embodiments.
In the above-described embodiment, the reverse type screen is used. However, a normal type screen, that is, a screen that is in a scattering state in a voltage non-application state and in a transmission state in a voltage application state may be used.
In the above-described embodiment, the configuration in which the image processing unit exists independently has been described. However, the image processing unit may be built in, for example, a video camera or built in the control unit. Also good.
100、100’…画像表示システム 200、200’…スクリーン 211、212…透明基板 221、222…透明電極 231、232…配向膜 250…高分子分散型液晶層 251…PDLC 252…高分子 253…液晶分子 300、300’…光投射デバイス 400、400’…撮影デバイス 500…ビデオカメラ 510…撮影光学系 520…撮像部 530…A/D変換部 540…演算部 550…送信部 600…プロジェクター 620…光源装置 621…超高圧水銀ランプ 622…リフレクター 630…均一照明光学系 631…ロッドインテグレーター 632…カラーホイール 632a…フィルター面 633…リレーレンズ群 634…反射ミラー 640…光変調装置 641…基板 642…光変調素子 650…投射光学系 651…投射レンズ 700…偏光制御部 800、800’…制御部 810…光投射デバイス制御部 820…スクリーン制御部 830…画像データ通信部 840…撮影デバイス制御部 900、900A…偏光制御部 910…偏光子 920…駆動部 930…液晶デバイス 941、942…透明基板 951、952…透明電極 961、962…配向膜 970…液晶層 971…液晶分子 1000、1000’…画像処理部 2000…背景 2100…観葉植物 3000…背景 3100…額 G1、G2、G3、G3’…画像データ R1、R2…会議室 L、L’…映像光 L1、L2、L3、L4…直線偏光 N…ネットワーク X、Y…人物
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンに前記第1直線偏光の映像光を投射して前記スクリーンに画像を表示する光投射デバイスと、
前記スクリーンの一方側に位置し、前記スクリーンが前記散乱状態であるときに、前記第1直線偏光からなる第1画像と、前記第2直線偏光からなる第2画像とを取得する撮影デバイスと、
前記第2画像を、前記第1画像に基づいて画像処理する画像処理部と、を有していることを特徴とする画像表示システム。 A screen capable of scattering a first linearly polarized light oscillating in a first direction and transmitting a second linearly polarized light oscillating in a second direction orthogonal to the first direction;
An optical projection device located on one side of the screen and projecting the first linearly polarized video light on the screen to display an image on the screen;
An imaging device that is located on one side of the screen and acquires a first image composed of the first linearly polarized light and a second image composed of the second linearly polarized light when the screen is in the scattering state;
An image display system, comprising: an image processing unit that performs image processing on the second image based on the first image.
前記撮影デバイスは、前記スクリーンが前記透過状態であるときに、前記第1直線偏光からなるまたは前記第2直線偏光からなる第3画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第2画像を、前記第3画像に基づいて色補正する請求項1または2に記載の画像表示システム。 The screen may be in a transmission state that transmits the first linearly polarized light and the second linearly polarized light,
The imaging device acquires a third image consisting of the first linearly polarized light or the second linearly polarized light when the screen is in the transmissive state;
The image display system according to claim 1, wherein the image processing unit performs color correction on the second image based on the third image.
前記撮影光学系に入射する前記光の偏光制御を行う偏光制御部と、を有している請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像表示システム。 The photographing device includes a photographing optical system in which light is incident;
The image display system according to claim 1, further comprising: a polarization control unit that performs polarization control of the light incident on the photographing optical system.
前記液晶デバイスと前記撮影光学系の間に設けられ、所定方向に偏向した直線偏光を通させる偏光子と、を有している請求項4に記載の画像表示システム。 The deflection control unit is a liquid crystal device capable of selecting a state having chirality and a state having no chirality, and
The image display system according to claim 4, further comprising a polarizer that is provided between the liquid crystal device and the photographing optical system and allows linearly polarized light deflected in a predetermined direction to pass therethrough.
Priority Applications (1)
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| JP2012188403A JP2014048304A (en) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | Image display system and image processing device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116168658A (en) * | 2023-02-20 | 2023-05-26 | 深圳新视光电科技有限公司 | LCD Chromatic Aberration Adjustment Method, Device, Equipment and Medium Based on Radial Reflection |
| CN120445598A (en) * | 2025-05-09 | 2025-08-08 | 四川中显智能科技有限公司 | A liquid crystal display production system and method based on visual recognition |
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2012
- 2012-08-29 JP JP2012188403A patent/JP2014048304A/en active Pending
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| CN116168658B (en) * | 2023-02-20 | 2023-08-15 | 深圳新视光电科技有限公司 | LCD Chromatic Aberration Adjustment Method, Device, Equipment and Medium Based on Radial Reflection |
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