WO2015125207A1 - 表示制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a display control device that controls display of a screen or the like that displays an image.
- Patent Document 1 discloses a display device that displays an image projected from a projector or the like using a transparent body such as glass as a screen.
- Patent Document 1 includes a screen in which a liquid crystal layer capable of taking a light transmitting state and a light scattering state is sandwiched between a pair of transparent substrates with electrodes, and an image projecting device that projects an image onto the screen.
- a frame composed of a minimum unit of repetition of a set of a light transmission state and a light scattering state satisfies a predetermined relationship.
- Cited Document 1 describes that the timing at which the screen is in the scattering state and the timing at which the image is projected from the image projection apparatus (projector) is synchronized, it is specifically how to synchronize. Is not touched at all.
- an image period signal (for example, a vertical synchronization signal) that is a period related to the image projected by the projector and the liquid crystal layer of the screen are framed. What is necessary is just to detect a period difference or a phase difference from a period for driving in an inversion method or a common DC method, and adjust the period difference or the phase difference to be eliminated.
- the period on the screen side is adjusted to the period on the projector side when the period on the screen side is extremely short, the scattering state of the screen becomes unstable due to the influence of the residual DC component. There is a risk that the display may flicker, or the liquid crystal material or the screen control device may be overloaded and break down. Therefore, there is a possibility that the screen and the control device may be adversely affected depending on the synchronization timing.
- an object of the present invention is to provide a display control device that can synchronize a screen and a projection device such as a projector without adversely affecting the screen and the control device.
- the invention according to claim 1 is characterized in that a predetermined period is set in order to switch between the transmission state and the scattering state of a screen capable of switching between a transmission state and a scattering state with respect to light.
- a waveform application unit that applies a voltage waveform generated based on a control signal, an image cycle signal acquisition unit that acquires an image cycle signal that is a signal related to a projection cycle of an image projected on the screen, and the image cycle signal
- a periodic phase difference acquisition unit that acquires a periodic difference and a phase difference between the control signal and the control signal, and a predetermined minimum adjustment waveform minimum period or longer based on the periodic difference and the phase difference acquired by the periodic phase difference acquisition unit
- a periodic phase adjustment unit that generates an adjustment waveform having a length of ⁇ , and inserts the adjustment waveform into the control signal to match the period and phase of the image periodic signal and the control signal. It is characterized.
- the invention according to claim 11 is based on a control signal having a predetermined period in order to switch between the transmission state and the scattering state of the screen capable of switching between the transmission state and the scattering state with respect to light.
- an image period signal acquisition step of acquiring an image period signal that is a signal related to a projection period of an image projected on the screen, and the image
- a periodic phase difference acquisition step of acquiring a periodic difference and a phase difference between the periodic signal and the control signal, and a predetermined adjustment waveform minimum based on the periodic difference and the phase difference acquired in the periodic phase difference acquisition step
- An adjustment waveform having a length longer than the period is generated, and the adjustment waveform is inserted into the control signal to match the period and phase of the image period signal and the control signal. It is characterized in that it comprises an adjustment step.
- the invention described in claim 12 is characterized in that the display control device control method described in claim 11 is executed by a computer.
- the invention described in claim 13 is characterized in that the control program for the display control device according to claim 12 is stored.
- FIG. 7 is a functional configuration diagram of a synchronization signal adjustment unit and a screen control signal generation unit illustrated in FIG. 6. 2 is a timing chart showing an example of a relationship between a signal waveform in the synchronization control unit shown in FIG.
- FIG. 8 is a timing chart showing a detailed relationship between a synchronization signal and a common control signal in the timing chart shown in FIG. 7. It is the timing chart which showed the operation
- FIG. 18 is a schematic front view of a screen showing an arrangement of a plurality of control electrodes shown in FIG. 17. It is explanatory drawing of the synchronous control of the scanning of a screen shown by FIG. 17, and a drive. It is explanatory drawing of the projector which scans the screen shown by FIG. 18 is a schematic timing chart of scanning and driving of the screen shown in FIG. It is the timing chart which showed the example of a drive by a common DC system.
- the image periodic signal acquisition unit acquires an image periodic signal that is a signal related to the projection period of the image projected on the screen
- the periodic phase difference acquisition unit includes the image periodic signal and the screen.
- a period difference and a phase difference from a control signal for switching between a transmission state and a scattering state are acquired.
- the period phase adjustment unit Based on the period difference and the phase difference acquired by the period phase difference acquisition unit, the period phase adjustment unit generates an adjustment waveform having a length longer than a predetermined adjustment waveform minimum period, and inserts the adjustment waveform into the control signal Then, the period and phase of the image periodic signal and the waveform are matched.
- an adjustment waveform having a length longer than the minimum adjustment waveform period is inserted into the control signal, so that a period in which the drive cycle on the screen side is extremely short does not occur, which adversely affects the screen and the control device.
- the screen and the projection device such as a projector can be synchronized without affecting the screen.
- the period until the timing of synchronization can be lengthened, when processing is performed by a microcomputer or the like, a processing time can be given, and an inexpensive microcomputer or the like can be used. Therefore, cost reduction can be achieved.
- the minimum adjustment waveform period may be the same as the length of one period of the image periodic signal.
- the ambient phase adjustment unit inserts the adjustment waveform that is the length of the minimum adjustment waveform period into the control signal, and adds the subsequent period difference and the phase difference to the control signal. Based on this, the adjusted waveform may be generated again. By doing so, it is possible to prevent a period in which the drive cycle on the screen side is extremely short from occurring. Moreover, the operation
- the period phase adjustment unit may always match the period and phase of the image period signal and the control signal while the image period signal acquisition unit acquires the image period signal. By doing so, the phase and the period can always be matched while the image is projected on the screen. For example, after the phase and the cycle are matched, the phase and the cycle can be re-matched even when the phase or the cycle is shifted due to a temperature variation or the like.
- the periodic phase adjustment unit may set the period of the adjustment waveform to a length that is an integral multiple of a half cycle of the adjustment waveform. In this way, the period of the adjustment waveform can be set in accordance with the processing performance of the microcomputer or the like, the screen driving method, and the like.
- the periodic phase adjustment unit may generate an adjustment waveform based on a period difference and a phase difference with an image period signal in an arbitrary period of the control signal before the adjustment waveform is inserted. In this way, the adjustment waveform can be generated based on the past period difference and phase difference as well as just before the adjustment waveform is inserted.
- the periodic phase adjustment unit may generate an adjustment waveform in consideration of the time for the screen to switch from the transmission state to the scattering state. By doing in this way, it can synchronize so that an image may be projected from a projector etc., after the starting time when a screen changes from a transmission state to a scattering state passes.
- the periodic phase adjustment unit may generate an adjustment waveform in consideration of a time difference between the image periodic signal and the timing at which the image is projected on the screen. In this way, when the image periodic signal and the timing at which the image is projected on the screen are deviated, it is possible to synchronize in consideration thereof.
- the waveform applying unit may apply a voltage waveform based on the frame inversion method to the screen. By doing so, it is possible to synchronize with the projected image on the screen driven by the frame inversion method.
- the waveform applying unit may apply a voltage waveform based on a common DC method to the screen. By doing in this way, it can synchronize with the image projected on the screen driven by a common DC system.
- the control method of the display control apparatus acquires an image period signal that is a signal related to the projection period of the image projected on the screen in the image period signal acquisition step, and the period phase difference acquisition step.
- a period difference and a phase difference between an image periodic signal and a control signal for switching the screen between a transmission state and a scattering state are acquired.
- an adjustment waveform having a length equal to or longer than the minimum adjustment waveform minimum period is generated, and the adjustment waveform is used as a control signal.
- the adjustment waveform is used as a control signal.
- an adjustment waveform having a length longer than the minimum adjustment waveform period is inserted into the control signal, so that a period in which the drive cycle on the screen side is extremely short does not occur, which adversely affects the screen and the control device.
- the screen and the projection device such as a projector can be synchronized without affecting the screen.
- the period until the timing of synchronization can be lengthened, when processing is performed by a microcomputer or the like, a processing time can be given, and an inexpensive microcomputer or the like can be used. Therefore, cost reduction can be achieved.
- a display control device control program that causes a computer to execute the display control device control method described above may be used. By doing so, it is possible to synchronize the screen and a projection device such as a projector without adversely affecting the screen and the control device using a computer. Moreover, cost reduction can be achieved.
- the above-described display control device control program may be stored in a computer-readable recording medium.
- the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
- a display device 1 including a display control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- the display device 1 includes a screen 21 and a synchronization control unit 31, and a projector 11 is connected to the display device 1.
- the display device 1 is a transmissive projection device that transmits and scatters image light from the projector 11 through a screen 21.
- the projector 11 can use a transmissive or reflective liquid crystal light valve that sequentially shifts the black state (the state in which no projection light is emitted) on the screen 21 during the scanning cycle, but other elements may be used.
- the projector 11 may perform raster scanning in the video scanning cycle and project video light (image light) on the display surface of the screen 21 dot-sequentially. That is, video light is projected intermittently at a predetermined cycle.
- a laser projector or the like in which the irradiation direction of the intensity-modulated light beam is reflected by a movable mirror and shaken can be used.
- the projector 11 can be considered in the same manner as the image light irradiation position being sequentially scanned in one direction on the screen 21.
- the projector 11 may be any projector that can project video light modulated by video information (image information) onto the screen 21.
- video information is obtained from a video signal input to the projector 11.
- Video signals include, for example, NTSC (National Television Standards Committee), analog video signals such as PAL (Phase Alternation by Line), MPEG-TS (Moving Picture Experts Group-Transport Stream) format, HDV (High -There are video signals in digital format such as Definition (Video) format.
- the projector 11 may receive not only a moving image video signal but also a still image video signal such as JPEG (Joint (Photographic Experts Group). In this case, the projector 11 may scan the screen 21 repeatedly with the same video light for displaying a still image.
- the screen 21 may be anything that can change the optical state by applying a voltage.
- a scattering state is an image state, and a transparent transmission state in which scattering of incident light is smaller and parallel light transmittance is higher than that is a non-image state. That is, it is possible to switch between a transmission state and a scattering state with respect to light.
- the screen 21 may be, for example, a dimming screen that uses a liquid crystal material and changes a scattering state and a transparent transmission state with small scattering of incident light.
- the light control screen uses, for example, a liquid crystal element such as a polymer-dispersed liquid crystal, or an element that controls a transparent transmission state with small scattering of incident light by moving white powder in a transparent cell. There are things that use etc.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the screen 21 that can control the optical state.
- the screen 21 shown in FIG. 2 includes an optical layer 25 in which a composite material containing liquid crystal is sandwiched between a pair of transparent glass plates 23 and 24.
- a counter electrode 26 is formed on the entire surface of one glass plate 24 on the optical layer 25 side.
- a control electrode 27 is disposed on the entire surface of the other glass plate 23 on the optical layer 25 side.
- An intermediate layer made of an insulator may be formed between the electrodes 26 and 27 and the optical layer 25.
- the counter electrode 26 and the control electrode 27 are formed as transparent electrodes by using, for example, ITO (indium tin oxide).
- the optical layer 25 is disposed between the control electrode 27 and the counter electrode 26.
- at least one of the counter electrode 26 and the control electrode 27 may be configured as an electrode that is a half mirror that transmits a part of incident light.
- a voltage is applied to the screen 21 so as to generate a potential difference between the counter electrode 26 as the first electrode and the control electrode 27 as the second electrode.
- the optical state in the optical layer 25 varies depending on the voltage applied to the counter electrode 26 and the control electrode 27.
- the screen 21 is classified into a reverse mode and a normal mode according to the state when a voltage is applied so as to generate a potential difference.
- the screen 21 operating in the reverse mode is in a transparent transmissive state in a normal state where no voltage is applied. When a voltage is applied, it becomes a scattering state with a scattering rate of parallel rays according to the applied voltage.
- a screen operating in the normal mode the screen is in a scattering state in a normal state where no voltage is applied.
- a transparent transmission state with parallel light transmittance corresponding to the applied voltage is obtained.
- a predetermined scattering state corresponds to an image state, and a transparent transmission state having a higher parallel light transmittance than that corresponds to a non-image state.
- the reverse mode is described, but the normal mode is also applicable.
- the synchronization control unit 31 as the display control unit according to the first embodiment of the present invention controls the screen 21 on which the video (image) is projected as light so as to scatter the projected video light, and is projected. If not, control to transparent state. As shown in FIG. 1, the synchronization control unit 31 is connected to the projector 11 and the screen 21. The synchronization control unit 31 controls the optical state of the screen 21 in synchronization with the projection of the image light from the projector 11.
- FIG. 3 is an explanatory diagram of a method in which the projector 11 projects image light at intervals.
- image light is projected on the screen 21 in a short period of time during a part of the scanning cycle.
- the screen 21 may be in a scattering state during the partial period.
- the see-through characteristic of the screen 21 is not caused in the scanning cycle without causing a decrease in the luminance of the image. Is obtained.
- projection light whose intensity is approximately the reciprocal of the duty (duty: a) in the scattering state for one scanning period is required. It becomes. Therefore, in order to obtain a high see-through characteristic, a powerful pulsed projection light output is required.
- the screen 21 scatters image light with the same brightness as when it is always in a scattering state while having transparency that can recognize the object on the back side. Can be transmitted. That is, it is possible to achieve both a see-through property capable of recognizing a background object and a high image visibility.
- the information of the switching timing for synchronizing control between the projector 11 and the screen 21 is sent from the synchronization control unit 31 to the screen 21 based on an image periodic signal such as a vertical synchronizing signal output from the projector 11.
- the projector 11 and the screen 21 and the synchronization control unit 31 may be capable of wireless communication using electromagnetic waves such as microwaves and infrared rays, and information for obtaining these synchronizations may be exchanged by radio signals.
- FIG. 4 is an explanatory diagram of a display state in which the image by the image light and the background of the screen 21 overlap.
- an image of a person 41 by video light is shown on the right side of the screen 21, and a tree 42 as a background on the other side of the screen 21 can be seen on the left side.
- FIG. 5 shows a functional configuration of the synchronization control unit 31.
- the synchronization control unit 31 includes a synchronization signal acquisition unit 311, a synchronization signal adjustment unit 312, a common control signal generation unit 313, and a screen control signal generation unit 314.
- a synchronization signal acquisition unit 311 as an image periodic signal acquisition unit acquires an image periodic signal output from the projector 11.
- a vertical synchronization signal of a video projected by the projector 11 will be described as an image periodic signal (in the following description, it is simply referred to as a synchronization signal). That is, the vertical synchronization signal corresponds to a signal related to the projection cycle of the image projected on the screen 21.
- the synchronization signal adjustment unit 312 as a periodic phase adjustment unit is configured as shown in FIG.
- the synchronization signal adjustment unit 312 includes a synchronization signal detection unit 312a, timers 312b and 312c, a double calculator 312d, subtractors 312e, 312f and 312g, and an adder 312h.
- the synchronization signal detection unit 312a detects the synchronization signal (vertical synchronization signal) Ssync acquired by the synchronization signal acquisition unit 311. Specifically, the leading edge of the cycle of the synchronization signal Ssync is detected by detecting the rising or falling edge of the synchronization signal Ssync.
- the timer 312b is a timer that measures the period between the rising edge and the rising edge or the falling edge and the falling edge of the synchronization signal Ssync, and measures the period Tsync of one cycle of the synchronization signal Ssync.
- the timer 312c is a timer that measures a period from a change point of the common control signal Scom, which will be described later, to the head of the synchronization signal Ssync, and measures a phase difference Dsync between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync.
- the double calculator 312d doubles the value of the period Tsync of one cycle of the synchronization signal Ssync and outputs the result.
- the subtractor 312e subtracts the value of the half cycle period Tcom of the common control signal Scom calculated by the common control signal generation unit 313 described later from the output of the double calculator 312d. That is, the output of the subtracter 312e substantially acquires the period difference.
- the subtractor 312f subtracts the value of the delay time Di until the projector 11 projects the image light from the head of the synchronization signal Ssync from a rising period ⁇ up of the screen 21 described later.
- the subtractor 312g subtracts the output of the subtractor 312f from the phase difference Dsync between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync. That is, the output of the subtractor 312g substantially acquires the phase difference (difference from the phase state in FIG. 8). Note that values are set in advance for the rising period ⁇ up and the delay time Di.
- the adder 312h adds the output of the subtractor 312e and the output of the subtractor 312g.
- the 2 ⁇ calculator 312d and the subtractor 312e constitute a period deviation adjusting unit 3121
- the subtractor 312f and the subtractor 312g constitute a phase deviation adjusting unit 3122.
- the common control signal generation unit 313 as a periodic phase adjustment unit generates a common control signal Scom that is a signal that is a basis of a voltage waveform applied to the counter electrode 26 of the screen 21, for example.
- the common control signal Scom is a waveform having a predetermined cycle as described later, and the cycle and phase are adjusted based on the output of the synchronization signal adjustment unit 312. Note that an initial value is set for the cycle of the common control signal Scom. That is, the common control signal Scom corresponds to a control signal having a predetermined cycle.
- the screen control signal generation unit 314 as a waveform application unit includes a delay information setting unit 314a, a drive control signal generation unit 314b, and drivers 314c and 314d.
- the delay information setting unit 314a sets the delay time of the drive control signal Sdrv generated by the drive control signal generation unit 314b. This delay time is set based on the rising period ⁇ up, the half-cycle period Tcom of the common control signal Scom, the projector projection period ⁇ pj, and the screen scattering period ⁇ drv. Note that values are set in advance for the projector projection period ⁇ pj and the screen scattering period ⁇ drv. Also, the delay information setting unit 314a is based on the output of the period shift adjustment unit 3121 (output of the subtractor 312e) and the output of the phase shift adjustment unit 3122 (output of the subtractor 312g) and the common control signal Ssync. When a period shift or phase shift from Scom is detected, the delay time of the drive control signal Sdrv is adjusted so that the screen 21 is always in a scattering state.
- the drive control signal generation unit 314b delays the common control signal Scom based on the delay time set in the delay information setting unit 314a and outputs it as the drive control signal Sdrv.
- the driver 314c is a driver circuit that is connected to the counter electrode 26 side and outputs a drive voltage supplied from a drive voltage circuit (not shown).
- the driver 314c outputs a drive voltage based on the common control signal Scom.
- the driver 314d is a driver circuit that is connected to the control electrode 27 side and outputs a drive voltage supplied from a drive voltage circuit (not shown).
- the driver 314d outputs a drive voltage based on the drive control signal Sdrv. That is, the drivers 314c and 314d apply a voltage waveform generated based on the common control signal Scom to the transmission state and the scattering state of the screen 21.
- the common control signal Scom based on the synchronization signal Ssync, the common control signal Scom, the drive control signal Sdrv, the common drive voltage output Vcom that is the drive voltage output from the driver 314c based on the common control signal Scom, and the drive control signal Sdrv.
- FIG. 7 shows a waveform when the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom are synchronized.
- the synchronization signal Ssync, the common control signal Scom, and the drive control signal Sdrv are time on the horizontal axis and high level or low level on the vertical axis.
- the common drive voltage output Vcom, the selection drive voltage output Vdrv, and the screen drive voltage are time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis.
- the screen 21 scattering transmission state is the optical state of the screen 21 (optical layer 25), the horizontal axis is time, and the vertical axis is scattering or transmission.
- a rectangular wave having a period Tsync is input to the synchronization signal Ssync.
- the rectangular wave is a waveform having a small duty (a high-level period is short), but is not limited thereto.
- the common control signal Scom is a rectangular wave with a cycle of 2Tcom.
- Tsync Tcom.
- the screen 21 starts switching from the transmission state to the scattering state in synchronization with the rise of the common control signal Scom. That is, when the common control signal Scom rises, a potential difference is generated between the electrodes of the screen 21, and the optical layer 25 is switched to the scattering state.
- the drive control signal Sdrv is a rectangular wave having the same cycle as the common control signal Scom.
- the drive control signal Sdrv is a signal obtained by delaying (shifting the phase of) the common control signal Scom by a period obtained by adding the values of the rising period ⁇ up, the projector projection period ⁇ pj, and the screen scattering period ⁇ drv. That is, the delay time in the delay information setting unit 314a shown in FIG. 6 is obtained by ⁇ up + ⁇ pj + ⁇ drv.
- the added value is preferably equal to or shorter than a half-cycle period Tcom of the common control signal Scom.
- the common drive rotation output Vcom has the same waveform as that of the common control signal Scom.
- the common control signal Scom has a voltage V1 when the signal is high, and 0 volts when the signal is low.
- the selected drive voltage output Vdrv1 has the same waveform as that of the drive control signal Sdrv, and is the voltage V1 when the drive control signal Sdrv is High and 0 volt during the Low period.
- the screen driving voltage indicates a voltage waveform applied to the optical layer 25. That is, the common drive voltage output Vcom is applied as a positive voltage to the counter electrode 26 of the screen 21 and the selection drive voltage output Vdrv1 is applied as a negative voltage to the control electrode 27, that is, the common drive voltage output Vcom ⁇ the selection drive voltage output. Vdrv1 is shown.
- the screen drive voltage waveform shown in FIG. 7 is a frame inversion method in which two video cycles are one cycle. That is, AC voltage driving is performed in which a positive voltage and a negative voltage are alternately applied every 1 Tsync.
- the screen scattering state is a scattering state as a state in which a voltage is applied when the potential difference (the absolute value of the screen driving voltage) between the counter electrode 26 and the control electrode 27 is V1.
- V1 the potential difference (the absolute value of the screen driving voltage) between the counter electrode 26 and the control electrode 27 is V1.
- V1 the potential difference (the absolute value of the screen driving voltage) between the counter electrode 26 and the control electrode 27 is V1.
- V1 is applied as a screen drive voltage
- the screen 21 reaches a peak in the scattering state after a rising period, and enters a transmissive state after a predetermined period when V1 is not applied.
- the scattering period of the screen 21 is equal to the period of ⁇ up + ⁇ pj + ⁇ drv. That is, by setting the screen scattering period ⁇ drv in addition to the rising period ⁇ up of the screen 21 and the projector projection period ⁇ pj that is the period in which the image light is projected onto the screen 21, the scattering period is set by adjusting the screen scattering period ⁇ drv. It is possible to change.
- the screen scattering period ⁇ drv is a value set in the synchronization control unit 31, and the set value is reflected in the screen control signal generation unit 314 shown in FIG.
- the projection signal is a signal indicating a projection period during which the projector 11 projects image light onto the screen 21, and is delayed from the synchronization signal Ssync by the delay time Di.
- the screen transmission / scattering state becomes a scattering state after the rising period ⁇ up elapses from the transmission state. That is, it is the time for the screen 21 to switch from the transmission state to the scattering state.
- This rising period ⁇ up varies depending on the characteristics of the material forming the optical layer 25 of the screen, the ambient temperature, the voltage applied to the electrode, and the like. However, if the ambient temperature is constant and the voltage waveform to be applied to the electrodes is determined in advance, the rising period ⁇ up can be calculated in advance. Further, by setting the rate of change of the rising period ⁇ up with respect to the temperature change in a table or the like, the rising period ⁇ up can be reflected in the synchronization signal adjusting unit 312 in accordance with the temperature change. Further, it is desirable that the timing after the rising period ⁇ up elapses and the rising timing of the projection signal match.
- the screen 21 starts switching from the transmission state to the scattering state in synchronization with the rising of the common control signal Scom. That is, when the common control signal Scom rises, a potential difference is generated between the electrodes of the screen 21, and the optical layer 25 starts to switch to the scattering state.
- the projection signal is output (generated) after the delay time Di has elapsed from the synchronization signal Ssync. That is, the projector 11 projects the image light for the projector projection period ⁇ pj after the delay time Di has elapsed from the synchronization signal Ssync. Therefore, the screen 21 needs to synchronize the projection signal and the scattering state in order to scatter and display the image light. Therefore, the screen 21 shifts to the scattering state before the rising (leading) period of the projection signal. Need to start. Therefore, the common control signal Scom rises before the rising period ⁇ up before the rising edge of the projection signal.
- phase difference Dsync between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync is ⁇ up ⁇ Di.
- the phase difference Dsync between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync is a phase difference between the change point of the common control signal Scom and the head of the synchronization signal Ssync, as is apparent from FIG. 8 and FIG. 9 described later.
- phase difference Dsync can be expressed as Tsync (n ⁇ 1) + Di ⁇ up based on the synchronization signal Ssync in the previous period. That is, this value becomes the delay time ⁇ sync of the common control signal Scom from the synchronization signal Ssync.
- matching the phases does not match the timing of the head of the synchronization signal Ssync and the changing point of the common control signal Scom, but a projection signal is generated after the rising period ⁇ up shown in FIG. 8, for example. It is to match a specific phase relationship such as a phase relationship (that is, image light is projected).
- the length of the minimum adjustment waveform period is the period Tsync of the synchronization signal Ssync
- the half-period period Tcom of the common control signal Scom is greater than or equal to the period Tsync.
- the synchronization signal Ssync has four periods each having a period of Tsync (n) to Tsync (n + 3). However, the values of Tsync (n) to Tsync (n + 3) are equal.
- the common control signal Scom three periods each having a half period are Tcom (n) to Tcom (n + 2). However, Tcom (n) is a waveform before synchronization, Tcom (n + 1) is an adjustment waveform, and Tcom (n + 2) is a waveform after synchronization. In the illustrated example, the length of each period is different. That is, the cycle changes every half cycle. Further, the common control signal Scom has a cycle different from that of the synchronization signal Ssync at the time of the period Tcom (n), and the phase is not in the phase relationship as shown in FIG.
- the period and the phase of the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom are out of phase. That is, the phase difference Dsync (n) between the synchronization signal Ssync (Tsync (n + 1)) and the common control signal Scom (Tcom (n)) is larger than the value of the rising period ⁇ up ⁇ delay time Di. Therefore, the screen 21 cannot be put into a scattering state during the projection period of the projector 11 as it is.
- Tcom (n + 1) (2Tsync (n) ⁇ Tcom (n)) + (Dsync (n) ⁇ ( ⁇ up ⁇ Di)) (1)
- the above equation (1) is calculated by (2Tsync (n) ⁇ Tcom (n)) by the period deviation adjustment unit 3121 in FIG. 6 and (Dsync (n) ⁇ ( ⁇ up ⁇ Di)) by the phase deviation adjustment unit 3122. Is calculated.
- Tcom (n + 2) (2Tsync (n + 1) ⁇ Tcom (n + 1)) + (Dsync (n + 1) ⁇ ( ⁇ up ⁇ Di)) (2)
- the common control signal generation unit 313 Based on the period difference and the phase difference calculated by the synchronization signal adjustment unit, the common control signal generation unit 313 generates an adjustment waveform having a length equal to or longer than the length of the period Tsync of the synchronization signal Ssync. Inserted into the common control signal Scom, the periods and phases of the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom are matched.
- the phase and period are not adjusted at the head of Tsync (n + 2) which is the period of the synchronization signal Sync immediately after Tcom (n) elapses, but the phase or period is synchronized at Tsync (n + 3) which is the next period. It is synchronized by matching the period. Therefore, an adjustment waveform having a period longer than the period of Tsync is inserted into the common control signal Scom.
- the phase and period are not adjusted at the beginning of Tsync (n + 2), which is the period of the synchronization signal Sync immediately after Tcom (n), but the phase is synchronized with Tsync (n + 3), which is the next period.
- the period is matched, it may be two or three ahead. That is, an adjustment waveform longer than the cycle of the synchronization signal Ssync may be generated to match the cycle and phase.
- the formula for adjusting the period and the phase is not limited to the above-described formula, and may be appropriately changed as long as an adjustment waveform longer than the cycle of the synchronization signal Ssync can be generated.
- the synchronization signal adjustment unit 312 repeatedly calculates the above equation (1), so that the operation of matching the cycle and phase of the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom is a projector. 11 can always be executed while image light is being projected. For this reason, even if the cycle and the phase are shifted after the cycle and the phase are once matched, the cycle and the phase can be automatically adjusted again.
- the synchronization signal acquisition unit 311 acquires the synchronization signal Ssync, it may be determined that the image light is being projected from the projector 11. Then, for example, when the synchronization signal Ssync is not acquired by the synchronization signal acquisition unit 311 by a timer or the like for a predetermined period, it may be determined that the image light from the projector 11 is not projected.
- step S1 the synchronization signal acquisition unit 311 acquires the synchronization signal Ssync (image periodic signal acquisition process).
- step S2 the synchronization signal adjustment unit 312 synchronizes the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom with the same period and phase (periodic phase difference acquisition step, periodic phase adjustment step).
- step S3 the common control signal generation unit 313 generates the common control signal Scom, and in step S4, the screen control signal generation unit 314 generates the drive control signal Sdrv.
- the period of the common control signal Scom is Tcom (n) and the phase difference Dsync (n) is used.
- the previous period Tcom (n ⁇ 1), Dsync (n) -1) etc.
- the period Tcom and the phase difference Dsync need to correspond to each other. That is, the adjustment waveform may be generated based on a period difference and a phase difference from the synchronization signal Ssync in an arbitrary period of the common control signal Scom before the adjustment waveform is inserted. In this way, the adjustment waveform can be generated based on the past period difference and phase difference as well as just before the adjustment waveform is inserted.
- the synchronization signal acquisition unit 311 acquires the synchronization signal Ssync, and the synchronization signal adjustment unit 312 calculates the period difference and the phase difference between the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom. Then, based on the period difference and the phase difference calculated by the synchronization signal adjustment unit 312, an adjustment waveform having a half cycle period Tcom (n + 1) having a length equal to or longer than the period Tsync of the synchronization signal Ssync is generated, and the adjustment waveform is generated. Inserted into the common control signal Scom, the period and phase of the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom are matched.
- an adjustment waveform having a length equal to or longer than the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync is applied to the screen 21, so that the timing (timing to synchronize) the cycle and phase is not the immediately following synchronization signal Ssync.
- a period in which the drive cycle on the screen 21 side is extremely short does not occur, and the screen 21 and the projector 11 can be synchronized without adversely affecting the screen 21 and the synchronization control unit 31.
- the period until synchronization can be lengthened, when processing is performed by a microcomputer or the like, it is possible to provide a sufficient processing time, and an inexpensive microcomputer or the like can be used. Therefore, cost reduction can be achieved.
- the synchronization signal adjustment unit 312 always matches the period and phase of the synchronization signal Ssync and the common control signal Ssom while the synchronization signal acquisition unit 311 acquires the synchronization signal Ssync. While light is being projected, the phase and period can always be matched. For example, after the phase and the cycle are matched, the phase and the cycle can be re-matched even when the phase or the cycle is shifted due to a temperature variation or the like.
- the synchronization signal adjustment unit 312 sets the period of the adjustment waveform to the length of the half cycle of the adjustment waveform, the adjustment signal is shortened as much as possible while satisfying the condition that the period of the synchronization signal Ssync is longer than the period Tsync. .
- the synchronization signal adjustment unit 312 generates the adjustment waveform in consideration of the rising period ⁇ up of the screen 21, and thus the startup that causes the screen 21 to switch from the transmission state to the scattering state. It is possible to synchronize so that an image is projected from the projector 11 after a lapse of time.
- the synchronization signal adjustment unit 312 generates an adjustment waveform in consideration of the delay time Di until the projector 11 projects the image light from the rise or fall of the synchronization signal Ssync. Therefore, when the synchronization signal Ssync and the timing at which the image is projected on the screen 21 are shifted, the synchronization can be performed in consideration thereof.
- the screen control signal generation unit 314 applies a waveform based on the frame inversion method to the screen 21, it can be synchronized with the projected image on the screen 21 driven by the frame inversion method.
- the projection signal has been described as a signal inside the projector 11, but may be generated by the synchronization control unit 31 and output to the projector 11. In this case, it is possible to project image light during an arbitrary period in which the screen 21 is in a scattering state. Further, in the case of a projector having different RGB output periods and gradation expressing periods, such as a DMD (Digital Mirror Device) type projector, the scattering period and the transmission period according to the respective colors and gradations. Can be set to project image light.
- a DMD Digital Mirror Device
- This embodiment is different from the first embodiment in that the period of the adjustment waveform is one period of the common control signal Scom. That is, the period of the adjustment waveform is set to a length that is an integral multiple of a half cycle of the adjustment waveform.
- the synchronization signal adjustment unit 312 of the first embodiment is partially changed to be a synchronization signal adjustment unit 312A.
- FIG. 11 is a configuration diagram of the synchronization signal adjustment unit 312A according to the present embodiment.
- the period deviation adjustment unit 3121 of the first embodiment is a period deviation adjustment unit 3121A.
- the subtractor 312eA subtracts 2Tcom, which is a period of one period of the common control signal Scom, from a value obtained by multiplying the period Tsync of the synchronization signal Ssync by four.
- FIG. 12 is the same as FIG. 9 except that the period of the common control signal Scom changes every cycle. However, in the present embodiment, the following equation (4) is used to match the period and phase.
- 2Tcom (n + 1) (4Tsync (n) -2Tcom (n)) + (Dsync (n)-( ⁇ up-Di)) (4)
- one item calculates the cycle difference between the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync and the period Tcom of the common control signal Scom.
- the two items of the equation (4) calculate the phase difference between the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync and the period Tcom of the common control signal Scom. Since the equation (4) calculates a value twice as long as Tcom, that is, one period of the common control signal Scom, the actual period Tcom halves the result of the equation (4).
- the waveform of the common control signal Scom whose half cycle is a period of Tcom (n + 1) is an adjustment waveform. Then, the waveform of the common control signal Scom whose half cycle is the period of Tcom (n + 2) has been adjusted, and has a waveform whose phase matches the cycle.
- the synchronization signal adjustment unit 312A calculates the period difference and the phase difference between the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom. Then, based on the period difference and the phase difference calculated by the synchronization signal adjustment unit 312A, an adjustment waveform for one period of the half period Tcom (n + 1) having a length equal to or longer than the period Tsync of the synchronization signal Ssync is generated and the adjustment is performed. A waveform is inserted into the common control signal Scom to match the period and phase of the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom.
- an adjustment waveform having a length equal to or longer than the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync is applied to the screen 21, so that a period in which the drive cycle on the screen 21 side is extremely short does not occur, and the screen 21 and the synchronization
- the screen 21 and the projector 11 can be synchronized without adversely affecting the control unit 31.
- the adjustment waveform is applied for one period, the period until synchronization can be further increased, so that when processing is performed with a microcomputer, the processing time can be further increased, and an inexpensive microcomputer, etc. Can be used. Therefore, cost reduction can be achieved.
- FIG. 13 is a configuration diagram of the synchronization signal adjustment unit 312B according to the present embodiment.
- the synchronization signal adjustment unit 312B includes a synchronization signal detection unit 312a, timers 312b and 312k, a double calculator 312d, subtracters 312f and 312l, and an adder 312j.
- the functions of the synchronization signal detection unit 312a, the timer 312b, the double calculator 312d, and the subtractor 312f of the synchronization signal adjustment unit 312B are the same as those in the first embodiment.
- the timer 312k is a timer in which the value of the half cycle period Tcom of the common control signal Scom that is the output of the subtractor 312l is set.
- the timer 312k starts down-counting when the period Tcom is set. Then, the count value of the timer 312k when the synchronization signal detection unit 312a detects the synchronization signal Ssync becomes Tcom-Dsync.
- the operation of the timer 312k will be described in detail with reference to FIG. First, the value of the period Tcom (n) is set in the timer 312k, and down-counting is started. Thereafter, the synchronization signal Ssync is detected.
- the period from the setting of the period Tcom (n) to the detection of the synchronization signal Ssync corresponds to the phase difference Dsync between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync as shown in FIG. Accordingly, the value of the timer 312k at this time is Tcom-Dsync.
- the adder 312j adds the value of Tcom-Dsync described above and the output of the subtractor 312f.
- the subtracter 312l subtracts the output of the adder 312j from the output of the double calculator 312d.
- Tcom (n + 1) 2Tsync (n) ⁇ ((Tcom (n) ⁇ Dsync (n)) + ( ⁇ up ⁇ Di)) (5)
- Dsync (n) + ( ⁇ up ⁇ Di) is the difference between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync.
- the phase difference disappears, it becomes “0”. Therefore, when the output of the adder 312j is Tcom, there is no phase difference between the common control signal Scom and the synchronization signal Ssync.
- the delay information setting unit 314a determines whether or not the output of the adder 312j matches Tcom (n), and based on the determination result and the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync, common control with the synchronization signal Ssync is performed. If a period shift or a phase shift with the signal Scom is detected, the delay time of the drive control signal Sdrv can be adjusted so that the screen 21 is always in a scattering state.
- FIG. 13 shows a modification of the first embodiment, the same configuration can be applied to the second embodiment.
- the phase shift adjustment unit 3122B is configured using a down counter, and the period shift adjustment unit 3121B performs the calculation based on the result. Therefore, the configuration of the synchronization signal adjustment unit 312B is simplified. be able to.
- FIGS. a display device according to a fourth embodiment of the present invention is described with reference to FIGS.
- the same parts as those in the first to third embodiments described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the length of the half-period period Tcom of the common control signal Scom is limited to be equal to or longer than the one-period period Tsync of the synchronization signal Ssync. That is, an operation when the period Tcom can be less than the period Tsync will be described.
- FIG. 15 is a configuration diagram of the synchronization signal adjustment unit 312C according to the present embodiment. Although FIG. 15 is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 6, it can be applied to other embodiments based on the same purpose.
- the minimum cycle comparison circuit 312m compares the output of the adder 312m with a preset adjustment waveform minimum period (hereinafter referred to as the minimum cycle Tcom_min), and if it is less than the minimum cycle Tcom_min, the value of the minimum cycle Tcom_min Is output to the common control signal 313.
- the output (Dsync- ( ⁇ up-Di)) of the phase shift adjustment unit 3122 becomes a value near zero when the phase is matched, but the synchronization signal Ssync When jitter is taken into account, a negative value may be output. Since some jitter is controlled with a sufficiently long cycle, there is no problem of switching suddenly during the scattering of the screen 21, but the period Tcom (n + 1) is calculated by the phase shift adjustment unit 3122 depending on conditions. Depending on the result, there may be an extremely short period.
- the period Tcom (n + 1) is less than the minimum cycle Tcom_min, and when it is less than that, the value is switched so as to be the minimum cycle Tcom_min.
- the period Tcom (n + 1) may be less than the minimum period Tcom_min. In such a case, it is monitored whether the period Tcom (n + 1) is less than the minimum period Tcom_min. Thus, Tcom (n + 1) can be prevented from becoming extremely short.
- FIG. 16 shows a waveform of the normal common control signal Scom, a problematic common control signal Scom waveform (below the minimum cycle Tcom_min), and a waveform of the common control signal Scom into which an adjustment waveform having the minimum cycle Tcom_min is inserted.
- the waveform of the normal common control signal Scom is in a state of being synchronized with a synchronization signal Ssync (not shown).
- the waveform of the common control signal Scom having a problem has a period Tcom (n + 1) less than the minimum cycle Tcom_min. In this case, the above-described problem may occur. Therefore, an adjustment waveform having a minimum cycle Tcom_min is inserted in the period Tcom (n + 1).
- the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom are not synchronized only by inserting the adjustment waveform having the minimum period Tcom_min. Therefore, after that (for example, the next period Tcom (n + 2)), the period Tcom is again based on the period difference and the phase difference. If it is equal to or longer than the minimum cycle Tcom_min, the common control signal generation unit 313 inserts the calculated adjusted waveform into the common control signal Scom.
- the minimum period Tsom_min may be a fixed value.
- the fixed value may be appropriately set depending on the liquid crystal material and the driving voltage, and may be set to 13 milliseconds, for example.
- the value of the cycle Tsync of the synchronization signal Ssync may be used as in the first embodiment. In this case, the value obtained by the timer 312c may be set in the minimum cycle comparison circuit 312m.
- a minimum cycle comparison circuit 312m is added to the synchronization signal adjustment unit 312C, and whether or not the half cycle period Tcom of the synchronization signal Scom calculated by the synchronization signal adjustment unit 312C is less than the minimum cycle Tsom_min. Monitoring is performed, and if it is less than the minimum cycle Tsom_min, the value of the minimum cycle Tsom_min is output to the common control signal generation unit 313 instead of the calculated value. By doing so, it is possible to prevent a period in which the drive cycle on the screen 21 side is extremely short from occurring. Moreover, the operation
- FIGS. a display device according to a fifth embodiment of the present invention is described with reference to FIGS.
- the same parts as those in the first to fourth embodiments described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the screen 21 is divided into a plurality of areas as shown in FIGS.
- FIG. 17 shows a schematic cross-sectional view of the screen 21 that can control the optical state for each divided region
- FIG. 18 shows the arrangement of a plurality of control electrodes on the screen 21 shown in FIG.
- a schematic front view is shown.
- the screen 21 shown in FIG. 17 has an optical layer 25 in which a composite material containing liquid crystal is sandwiched between a pair of transparent glass plates 23 and 24.
- a counter electrode 26 is formed on the entire surface of one glass plate 24 on the optical layer 25 side.
- a plurality of control electrodes 27 are arranged side by side on the optical layer 25 side of the other glass plate 23.
- the plurality of control electrodes 27 divide the area irradiated with the image light on the screen 21 into strips in one direction (for example, the scanning direction) (see FIG. 18).
- the plurality of control electrodes 27 are individually connected to the synchronization control unit 31 and can individually apply voltages.
- Adjacent control electrodes 27 are arranged apart from each other. In FIG. 18, strip-like regions are arranged vertically, but the regions may also be divided in a matrix by dividing the strips in the horizontal direction.
- optical layer 25 of the present embodiment can be adjusted for each divided region between a transparent transmission state in which scattering of incident light is small and a scattering state in which incident light is scattered.
- the width of the gap region in the optical layer 25 corresponding to the region where the control electrode 27 is not formed between the control electrodes 27 is about 5 to 100 micrometers, and is desirably as narrow as possible.
- the thickness of the optical layer 25 is several to several tens of micrometers, and is determined in consideration of optical characteristics and drive voltage.
- FIG. 19 is an explanatory diagram of synchronous control between scanning and driving of the screen 21.
- the projector 11 vertically scans the screen 21 from the top to the bottom with image light modulated by the image information.
- the projector 11 scans the screen 21 vertically from top to bottom for each scanning repetition period (hereinafter also referred to as a scanning cycle).
- FIGS. 19A to 19E show the scanning state at each time point in one scanning cycle in the scanning order.
- the screen 21 in FIG. 19 has five divided regions 22.
- the five divided regions 22 are arranged vertically along the scanning direction of the image light.
- the synchronization control unit 31 controls the optical states of the five divided regions 22 individually in synchronization with the one-dimensional vertical scanning of the screen 21 by the projector 11.
- each divided region 22 is controlled to a non-image state, that is, a transparent transmissive state with small scattering of incident light.
- the scanning light of the projector 11 is first irradiated to the uppermost divided region 22 of the screen 21 as shown in FIG.
- reference numeral 221 is used to distinguish the divided region 22 irradiated with the scanning light from other divided regions 22 that are not scanned.
- the synchronization control unit 31 specifies a period during which the uppermost divided area 221 is scanned in the scanning cycle based on the synchronization signal from the projector, and controls the uppermost divided area 221 to the video state.
- the image light that scans the uppermost divided area 221 is scattered by the divided area 221 in the scattering state and passes through the screen 21.
- the synchronization control unit 31 specifies a period during which the second divided region 221 from the top in the scanning cycle is scanned, and controls the second divided region 221 from the top to the video state.
- the image light that scans the second divided region 221 from the top is scattered by the divided region 221 in the scattering state and passes through the screen 21.
- the synchronization control unit 31 controls the second divided area 221 from the top to the video state, and then controls the uppermost divided area 22 to the non-video state.
- the synchronization control unit 31 controls the divided area 221 scanned by the scanning light to the video state, and sets the other divided areas 22 to the non-video state. Control.
- the part irradiated with the scanning light on the screen 21 is maintained in the video state. Thereby, the image light that scans the screen 21 is scattered by the screen 21 in the scattering state. Further, the portion of the screen 21 that is not irradiated with the scanning light is controlled to a non-image state.
- Each divided region 22 is controlled to a transparent transmission state in a non-video state during most of the period that is not scanned by the scanning light. During the image light projection period, the see-through characteristic of the screen 21 is obtained while maintaining the image visibility.
- FIG. 20 illustrates a projection method of the projector 11 according to the present embodiment.
- FIG. 20 is an explanatory diagram of the projector 11 that scans the screen 21.
- FIG. 20A is an explanatory diagram of a projection method in which the projector 11 scans the screen 21.
- video light is always projected onto the screen 21 during the scanning cycle.
- each part of the screen 21 may be in a scattering state in the partial scanning period TP in which each part is scanned.
- each part of the screen 21 is controlled so as to increase the parallel light transmittance in a period other than the partial scanning period TP, the see-through characteristic of the screen 21 can be achieved without causing a decrease in the luminance of the image in the scanning period. can get.
- the projection light of the projector 11 is sequentially scanned in the direction in which the screen 21 is divided.
- the synchronization control unit 31 sets the plurality of divided regions 22 so that the part irradiated with the projection light of the projector 11 is maintained in the video state (scattering state in this embodiment).
- the transparent transmission state is controlled to the scattering state.
- each divided region 22 of the screen 21 is in a scattering state as a video state in a period Ton (see FIG. 21) including a video period in which projection light is irradiated on the region.
- Toff see FIG. 21
- a transparent transmission state as a non-video state is obtained.
- the screen 21 can scatter and transmit the image light with the same brightness as that in the case where the screen 21 is always in the scattering state while having transparency that can recognize the object on the back surface. That is, it is possible to achieve both a see-through property capable of recognizing a background object and a high image visibility.
- FIG. 21 is a schematic timing chart of the scanning and driving of the screen 21.
- the horizontal axis is time.
- the vertical axis indicates the position in the vertical direction of the screen, and corresponds to a plurality of divided regions 22 on the screen 21.
- Each divided area 22 of the screen 21 is controlled from a transparent transmission state to a scattering state before the timing at which the image light starts scanning each area. Further, the divided region 22 in the scattering state is controlled from the scattering state to the transparent transmission state after the scanning of the region is completed.
- the plurality of divided regions 22 are controlled in the image state (scattering state) in synchronization with the partial scanning period TP in which the image light is irradiated to each region, thereby sequentially shifting the time in the scanning order. Switch to video state.
- the image light that scans the screen 21 is efficiently scattered by the portion maintained in the image state, and it is possible to obtain bright and high visibility.
- the image light scanning is indicated by three arrows, which indicate image lights corresponding to the three primary colors of red, green and blue light.
- the screen 21 can display an image because the portion irradiated with the image light is maintained in the scattering state in the period Ton including the timing when the image light is irradiated.
- the screen 21 is controlled to be in a transparent transmissive state at times other than the period Ton during the projection period of the image light, the screen 21 can be seen through. Since the light transmitted through the screen 21 appears to be averaged (integrated) to the human eye, a see-through characteristic without flicker is obtained in a sufficiently short scanning period.
- the synchronization signal Ssync and the common control signal Scom can be synchronized by applying the configurations of the first to fourth embodiments. This is because the period of the scattering state of each divided region can be controlled by providing the drive control signal Sdrv for each divided region. Since the drive control signal Sdrv is a signal obtained by delaying the common control signal Scom, by synchronizing the common control signal Scom with the synchronization signal Ssync as shown in the first to fourth embodiments, The screen 21 and the projector 11 can be synchronized without adversely affecting the synchronization control unit 31. Further, when processing is performed by a microcomputer or the like, it is possible to provide a sufficient processing time, and an inexpensive microcomputer or the like can be used. Therefore, cost reduction can be achieved.
- the voltage output from the common drive voltage output Vcom and the selective drive voltage output Vdrv1 is excessively higher than the threshold voltage in order to speed up the change to the scattering state (rise).
- a phenomenon may occur in which the degree of scattering decreases after the scattering characteristics of the screen 21 reach the peak of scattering.
- a driving method also referred to as overdrive
- a first voltage is applied to speed up the start to the scattering state, and then a second voltage that can stably maintain the scattering state is applied. May be applied).
- the screen 21 is driven by the frame inversion method, but it may be driven by a common DC method as shown in FIG.
- the common DC system is a system that generates a potential difference in a scattering state by changing the potential of one electrode while keeping the potential of one electrode constant.
- the common drive voltage output Vcom is 0 volt
- the selected drive voltage output Vdrv includes the period during which the common control signal Scom is “High” and the drive control signal Sdrv is “Low”
- the common control signal Scom is A rectangular wave that changes between V1 and -V1 during a period when the drive control signal Sdrv is "High” at "Low” is applied.
- the operation in the above-described synchronization control unit 31 may be configured as a computer program (control program) that is operated by a CPU or the like. In this way, a part of the synchronization control unit 31 can be caused to function in the computer.
- Synchronization control part (display control apparatus) 311 Synchronization signal acquisition unit (image periodic signal acquisition unit) 312 Synchronization signal adjustment unit (periodic phase adjustment unit, common control signal generation unit) 314 Screen control signal generation unit (waveform application unit) Scom common control signal (control signal) Ssync image periodic signal (image periodic signal) ⁇ up rising period (time for screen to switch to scattering state) Delay time from the rising edge of the Di screen until the projector projects the image light from the rising or falling edge of the synchronization signal (the time difference between the image periodic signal and the timing at which the image is projected on the screen) S1 Periodic signal acquisition (image periodic signal acquisition process) S2 Period and phase adjustment (periodic phase difference acquisition process, periodic phase adjustment process)
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Abstract
光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーン(21)とプロジェクタ(11)とを同期させることができる表示制御装置を提供する。 同期信号取得部(311)は、前記プロジェクタ(11)から出力される同期信号Ssyncを取得する。同期信号調整部(312)は、前記同期信号取得部(311)により取得された前記同期信号Ssyncと、共通制御信号生成部(313)が生成する共通制御信号Scomとの周期差及び位相差を演算する。そして、前記同期信号調整部(312)が演算した前記周期差及び前記位相差に基づいて、前記同期信号Ssyncの周期Tsync以上の長さの調整波形Tcom(n+1)が生成され、該調整波形が前記共通制御信号Scomに挿入されることにより、前記同期信号Ssync及び前記共通制御信号Scomの周期及び位相が合わせられる。
Description
本発明は、映像を表示するスクリーン等の表示を制御する表示制御装置に関する。
例えばガラスのような透明体をスクリーンとしてプロジェクタ等から投射した画像をそのスクリーンに表示する表示装置は、例えば特許文献1のように既に知られている。
特許文献1には、光線透過状態と光線散乱状態とをとることができる液晶層が透明な一対の電極付基板間に挟持されてなるスクリーンと、画像を前記スクリーンに投射する画像投射装置とが備えられた画像表示装置において、光線透過状態と光線散乱状態との組みの繰り返しの最小単位よりなるフレームが所定の関係を満たすようにすることが記載されている。
特許文献1に記載されたような表示装置は、スクリーンを散乱状態とするタイミングと画像投射装置(プロジェクタ)から画像を投射するタイミングとを同期させる必要がある。同期が外れてしまうと、映像が正しく表示されないだけでなく、プロジェクタの配置によっては、観察者がプロジェクタの投射光を直視してしまう恐れがある。
しかしながら、引用文献1にはスクリーンを散乱状態とするタイミングと画像投射装置(プロジェクタ)から画像を投射するタイミングとを、同期させることは記載されているものの、具体的にどのようにして同期させるかは何ら触れられていない。
一般的にスクリーンを散乱状態とするタイミングとプロジェクタから画像を投射するタイミングを同期させる場合、プロジェクタが投射する画像に関する周期である画像周期信号(例えば垂直同期信号等)と、スクリーンの液晶層をフレーム反転方式やコモンDC方式などの駆動をするための周期との周期差や位相差を検出して、それら周期差や位相差が無くなるように調整すればよい。しかし、スクリーン側の周期をプロジェクタ側の周期に合わせる際に、スクリーン側の駆動周期が極端に短い期間が発生すると、残留DC成分の影響を受けてスクリーンの散乱状態が不安定になることでスクリーンがちらついたり、液晶材料やスクリーンの制御装置等に必要以上の負荷がかかって故障する恐れがある。したがって、同期を合わせるタイミングによってはスクリーンや制御装置に悪影響を及ぼす可能性があった。
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、スクリーンや制御装置に悪影響を及ぼさずにスクリーンとプロジェクタ等の投射装置とを同期させることができる表示制御装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部と、前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得部と、前記画像周期信号と前記制御信号との周期差及び位相差とを取得する周期位相差取得部と、前記周期位相差取得部が取得した前記周期差及び前記位相差に基づいて、予め定めた調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を前記制御信号に挿入して前記画像周期信号と前記制御信号との周期及び位相を合わせる周期位相調整部と、を有することを特徴としている。
また、請求項11に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部を有する表示制御装置の制御方法において、前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得工程と、前記画像周期信号と前記制御信号との周期差及び位相差とを取得する周期位相差取得工程と、前記周期位相差取得工程で取得した前記周期差及び前記位相差に基づいて、予め定めた調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を前記制御信号に挿入して前記画像周期信号と前記制御信号との周期及び位相を合わせる周期位相調整工程と、を含むことを特徴としている。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の表示制御装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の表示制御装置の制御プログラムを格納したことを特徴としている。
以下、本発明の一実施形態にかかる表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる表示制御装置は、画像周期信号取得部がスクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得し、周期位相差取得部が画像周期信号とスクリーンを透過状態と散乱状態に切り替えるための制御信号との周期差及び位相差とを取得する。そして、周期位相調整部が周期位相差取得部が取得した周期差及び位相差に基づいて、予め定めた調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を制御信号に挿入して画像周期信号と波形との周期及び位相を合わせる。このようにすることにより、調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を制御信号に挿入しているので、スクリーン側の駆動周期が極端に短い期間が発生しなくなり、スクリーンや制御装置に悪影響を及ぼさずにスクリーンとプロジェクタ等の投射装置とを同期さることができる。また、同期させるタイミングまでの期間を長くできるので、マイコン等で処理を行う際に、処理時間に余裕を持たせることができ、安価なマイコン等を用いることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
また、調整波形最小期間が、画像周期信号の1周期の長さと同じであってもよい。このようにすることにより、周期や位相を合わせるタイミング(同期させるタイミング)が画像周期信号1周期以上となるので、直後の画像周期信号ではなく1つ先の画像周期信号で同期させるような調整波形を挿入することができるため、同期させるタイミングまでの期間を十分長くとることができる。
また、周囲位相調整部は、調整波形の長さが調整波形最小期間未満となる場合は、調整波形最小期間の長さとなる調整波形を制御信号に挿入し、その後の周期差及び前記位相差に基づいて、再度調整波形を生成してもよい。このようにすることにより、スクリーン側の駆動周期が極端に短い期間が発生しないようにすることができる。また、その後に再度同期させる動作を行うことができる。
また、周期位相調整部は、画像周期信号取得部が画像周期信号を取得している間は、常に画像周期信号と制御信号との周期及び位相を合わせてもよい。このようにすることにより、スクリーンに画像が投射されている間は位相と周期とを常に合わせることができる。例えば、位相と周期を合わせた後に、温度変動等により位相や周期がずれた場合でも位相と周期を合わせ直すことができる。
また、周期位相調整部は、調整波形の期間を該調整波形の半周期の整数倍の長さとしてもよい。このようにすることにより、マイコン等の処理性能やスクリーンの駆動方式等に合わせて調整波形の期間を設定することができる。
また、周期位相調整部は、調整波形を挿入する前の制御信号の任意の周期における画像周期信号との周期差および位相差に基づいて調整波形を生成してもよい。このようにすることにより、調整波形を挿入する直前に限らず、過去の周期差および位相差に基づいて調整波形を生成することができる。
また、周期位相調整部は、スクリーンが透過状態から散乱状態に切り替わる時間を考慮して調整波形を生成してもよい。このようにすることにより、スクリーンが透過状態から散乱状態に切り替わる立ち上げ時間が経過した後にプロジェクタ等から画像が投射されるように同期させることができる。
また、周期位相調整部は、画像周期信号と画像がスクリーンに投射されるタイミングとの時間差を考慮して調整波形を生成してもよい。このようにすることにより、画像周期信号と画像がスクリーンに投射されるタイミングとがずれている場合に、それを考慮して同期させることができる。
また、波形印加部は、フレーム反転方式に基づく電圧波形をスクリーンに印加してもよい。このようにすることにより、フレーム反転方式で駆動されるスクリーンにおいて、投射される画像と同期させることができる。
また、波形印加部は、コモンDC方式に基づく電圧波形を前記スクリーンに印加してもよい。このようにすることにより、コモンDC方式で駆動されるスクリーンにおいて、投射される画像と同期させることができる。
また、本発明の一実施形態にかかる表示制御装置の制御方法は、画像周期信号取得工程でスクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得し、周期位相差取得工程で画像周期信号とスクリーンを透過状態と散乱状態に切り替えるための制御信号との周期差及び位相差とを取得する。そして、周期位相調整工程で周期位相差取得工程で取得した周期差及び位相差に基づいて、予め定めた期間の調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を制御信号に挿入して画像周期信号と波形との周期及び位相を合わせる。このようにすることにより、調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を制御信号に挿入しているので、スクリーン側の駆動周期が極端に短い期間が発生しなくなり、スクリーンや制御装置に悪影響を及ぼさずにスクリーンとプロジェクタ等の投射装置とを同期さることができる。また、同期させるタイミングまでの期間を長くできるので、マイコン等で処理を行う際に、処理時間に余裕を持たせることができ、安価なマイコン等を用いることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
また、上述した表示制御装置の制御方法をコンピュータにより実行させる表示制御装置の制御プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、スクリーンや制御装置に悪影響を及ぼさずにスクリーンとプロジェクタ等の投射装置とを同期さることができる。また、低コスト化を図ることができる。
また、上述した表示制御装置の制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
本発明の第1の実施例にかかる表示制御装置を備える表示装置1を図1乃至図10を参照して説明する。表示装置1は図1に示すように、スクリーン21と、同期制御部31と、を備え、プロジェクタ11が接続されている。表示装置1は、プロジェクタ11の映像光をスクリーン21で透過散乱する透過型プロジェクション装置である。
プロジェクタ11は、走査周期中にスクリーン21上で黒状態(投射光が出ない状態)を順次シフトさせる透過型あるいは反射型液晶ライトバルブなどを使用できるが、これ以外の素子を用いてもよい。また、プロジェクタ11は、映像の走査周期においてラスター走査し、スクリーン21の表示面に映像光(画像光)を点順次で投射するものでもよい。つまり、映像光が所定の周期で間欠的に投射される。このプロジェクタ11では、強度変調された光ビームの照射方向を可動ミラーで反射して振るような、例えばレーザプロジェクタなどを用いることができる。このプロジェクタ11は、映像光の照射位置がスクリーン21上の一方向に順次走査されているものと同様に考えることができる。
プロジェクタ11は、スクリーン21へ映像情報(画像情報)により変調された映像光を投射できるものであればよい。なお、映像情報は、プロジェクタ11に入力される映像信号から得られる。映像信号には、たとえば、NTSC(National Television Standards Committee)方式、PAL(Phase Alternation by Line)方式のようなアナログ方式の映像信号、MPEG-TS(Moving Picture Experts Group - Transport Stream)フォーマット、HDV(High-Definition Video)フォーマットのようなデジタルフォーマットの映像信号がある。プロジェクタ11には、動画の映像信号だけでなく、たとえばJPEG(Joint Photographic Experts Group)のような静止画の映像信号が入力されてもよい。この場合、プロジェクタ11は、静止画を表示するための同じ映像光で、スクリーン21を繰り返し走査すればよい。
スクリーン21は、電圧の印加により光学状態を変化できるものであればよい。スクリーン21の光学状態は、散乱する状態が映像状態であり、それよりも入射光の散乱が小さく且つ平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態である。即ち、光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能となっている。
スクリーン21は、例えば、液晶材料を用い、散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を変化させる調光スクリーンなどでよい。調光スクリーンには、例えば、高分子分散液晶などの液晶素子を用いたもの、透明セル内の白色粉体を移動させることで散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を制御する素子などを用いたものなどがある。
図2に、光学状態を制御可能なスクリーン21の模式的な断面図を示す。図2に示したスクリーン21は、一対の透明なガラス板23,24の間に液晶を含む複合材料等を挟み込んだ光学層25を有する。一方のガラス板24の光学層25側には、全面に対向電極26が形成される。他方のガラス板23の光学層25側には、全面に制御電極27が配置される。なお、電極26、27と光学層25との間に、絶縁体からなる中間層を形成してもよい。
また、対向電極26および制御電極27は、たとえばITO(酸化インジウム・スズ)により、透明電極として形成される。光学層25は、制御電極27と対向電極26との間に配置される。また、対向電極26および制御電極27は、少なくともいずれか一方が、入射光の一部を透過させるハーフミラーとなるような電極として構成されていてもよい。
スクリーン21は、第1の電極としての対向電極26と第2の電極としての制御電極27との間に電位差を生じるように電圧が印加される。光学層25内の光学状態は、対向電極26と制御電極27の印加電圧により変化する。
スクリーン21は、電位差を生じるように電圧が印加された際の状態によりリバースモードとノーマルモードに分類される。リバースモードで動作するスクリーン21は、電圧を印加していない通常状態において、スクリーン21が透明な透過状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線の散乱率の散乱状態となる。ノーマルモードで動作するスクリーンでは、電圧を印加していない通常状態において、スクリーンが散乱状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線透過率の透明な透過状態となる。そして、スクリーン21の光学状態は、所定の散乱状態が映像状態に対応し、それよりも平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態に対応する。なお、本実施例では、リバースモードで説明するが、ノーマルモードでも適用できる。
本発明の第1の実施例にかかる表示制御部としての同期制御部31は、映像(画像)が光として投射されるスクリーン21を、投射された映像光を散乱する状態に制御し、投射されていない場合に透過状態に制御する。同期制御部31は、図1に示したように、プロジェクタ11とスクリーン21とに接続される。同期制御部31は、プロジェクタ11の映像光の投射に同期させて、スクリーン21の光学状態を制御する。
次に、本実施例にかかる表示装置1において、スクリーン21の光学特性と同期して投射するプロジェクタ11の投射方式を、図3を参照して説明する。図3は、プロジェクタ11がインターバルを空けて映像光を投射する方式の説明図である。この場合、スクリーン21には、図3(B)に示すように、走査周期の一部において短期的に映像光が投射される。スクリーン21は、図3(C)に示すように、該一部の期間において散乱状態とすればよい。
そして、該一部以外の期間において、スクリーン21の平行光線透過率を高くするようにスクリーン21の光学状態を制御すると、走査周期おいて、映像の輝度低下を招くことなく、スクリーン21のシースルー特性が得られる。定常的に映像光を投射する場合に比べ、同一輝度を得るには、1走査周期に対する散乱状態の時間程度のデューティ(図中duty:a)の概ね逆数倍の強さの投影光が必要となる。従って高いシースルー特性を得るには、強力なパルス発光の投射光出力が必要である。
このようにプロジェクタ11とスクリーン21を制御することで、スクリーン21は、その背面の物体を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。
このプロジェクタ11とスクリーン21の同期制御のための切り替えタイミングの情報は、プロジェクタ11が出力する垂直同期信号等の画像周期信号に基づいて、同期制御部31からスクリーン21へ送出される。なお、プロジェクタ11およびスクリーン21と同期制御部31をマイクロ波、赤外線などの電磁波を用いたワイヤレス通信可能とし、これらの同期を得るための情報を無線信号により授受してもよい。
表示装置1では、たとえば図1の設置環境下では、図4に示したように画像を視認できる。図4は、映像光による映像とスクリーン21の背景とが重なる表示状態の説明図である。図4では、スクリーン21の右側に映像光による人物41の像が映り、左側に、スクリーン21の向こう側にある背景としての樹木42を見ることができる。
次に、図5に同期制御部31の機能的構成を示す。同期制御部31は、同期信号取得部311と、同期信号調整部312と、共通制御信号生成部313と、スクリーン制御信号生成部314と、を備えている。
画像周期信号取得部としての同期信号取得部311は、プロジェクタ11から出力される画像周期信号を取得する。本実施例では、プロジェクタ11が投射する映像の垂直同期信号を画像周期信号として説明する(以下の説明では単に同期信号とする)。即ち、垂直同期信号がスクリーン21に投射される画像の投射周期に関する信号に相当する。
周期位相調整部としての同期信号調整部312は、図6に示すように構成されている。同期信号調整部312は、同期信号検出部312aと、タイマ312b、312cと、2倍演算器312dと、減算器312e、312f、312gと、加算器312hと、を備えている。
同期信号検出部312aは、同期信号取得部311が取得した同期信号(垂直同期信号)Ssyncを検出する。具体的には、同期信号Ssyncの立上りまたは立下りを検出することで当該同期信号Ssyncの周期の先頭を検出する。
タイマ312bは、同期信号Ssyncの立上り~立上り間または立下り~立下り間を計時するタイマであり、同期信号Ssyncの1周期の期間Tsyncを計測している。タイマ312cは、後述する共通制御信号Scomの変化点から同期信号Ssyncの先頭までの期間を計時するタイマであり、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差Dsyncを計測している。
2倍演算器312dは、同期信号Ssyncの1周期の期間Tsyncの値を2倍して出力している。
減算器312eは、2倍演算器312dの出力から後述する共通制御信号生成部313で算出された共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomの値を減算する。即ち、減算器312eの出力が実質的に周期差を取得していることとなる。減算器312fは、後述するスクリーン21の立上り期間αupからプロジェクタ11が同期信号Ssyncの先頭から映像光が投影されるまでの遅延時間Diの値を減算する。減算器312gは、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差Dsyncから減算器312fの出力を減算する。即ち、減算器312gの出力が、実質的に位相差(図8の位相状態との差)を取得していることとなる。なお、立上り期間αupおよび遅延時間Diは予め値が設定されている。
加算器312hは、減算器312eの出力と、減算器312gの出力とを加算する。
ここで、2倍演算器312dと減算器312eとで周期ずれ調整部3121を構成し、減算器312fと減算器312gとで位相ずれ調整部3122を構成する。
周期位相調整部としての共通制御信号生成部313は、例えばスクリーン21の対向電極26に印加する電圧波形の基となる信号である共通制御信号Scomを生成する。共通制御信号Scomは、後述するように所定の周期を持った波形であり、同期信号調整部312の出力に基づいて周期及び位相が調整される。なお、共通制御信号Scomの周期は初期値が設定されている。即ち、共通制御信号Scomが、所定の周期を有する制御信号に相当する。
波形印加部としてのスクリーン制御信号生成部314は、遅延情報設定部314aと、駆動制御信号生成部314bと、ドライバ314c、314dと、を備えている。
遅延情報設定部314aは、駆動制御信号生成部314bで生成される駆動制御信号Sdrvの遅延時間を設定する。この遅延時間は、立上り期間αupと、共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomと、プロジェクタ投射期間αpjと、スクリーン散乱期間αdrvと、に基づいて設定される。なお、プロジェクタ投射期間αpjおよびスクリーン散乱期間αdrvは予め値が設定されている。また、遅延情報設定部314aは、周期ずれ調整部3121の出力(減算器312eの出力)と、位相ずれ調整部3122の出力(減算器312gの出力)に基づいて、同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期ずれや位相ずれが検出された場合は駆動制御信号Sdrvの遅延時間を調整してスクリーン21が常時散乱状態となるようにする。
駆動制御信号生成部314bは、遅延情報設定部314aに設定された遅延時間に基づいて、共通制御信号Scomを遅延させて駆動制御信号Sdrvとして出力する。
ドライバ314cは、対向電極26側に接続されて図示しない駆動電圧回路から供給される駆動電圧を出力するドライバ回路である。ドライバ314cは、共通制御信号Scomに基づいて駆動電圧を出力する。ドライバ314dは、制御電極27側に接続されて図示しない駆動電圧回路から供給される駆動電圧を出力するドライバ回路である。ドライバ314dは、駆動制御信号Sdrvに基づいて駆動電圧を出力する。即ち、ドライバ314c、314dは、スクリーン21の透過状態と散乱状態とを、共通制御信号Scomに基づいて生成された電圧波形を印加している。
ここで、上述した同期信号Ssync、共通制御信号Scom、駆動制御信号Sdrvと、共通制御信号Scomに基づいてドライバ314cから出力する駆動電圧である共通駆動電圧出力Vcomと、駆動制御信号Sdrvに基づいてドライバ314cから出力する駆動電圧である選択駆動電圧出力Vdrvと、光学層25に印加される電圧波形を示したスクリーン駆動電圧と、スクリーンの散乱または透過状態を示したスクリーン散乱透過状態と、の関係について図7に示したタイミングチャートを参照して説明する。なお、図7は同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとが同期している場合の波形である。
また、図7において同期信号Ssync、共通制御信号Scom、駆動制御信号Sdrvは横軸は時間、縦軸はHighレベルまたはLowレベルである。共通駆動電圧出力Vcom、選択駆動電圧出力Vdrv、スクリーン駆動電圧は横軸は時間、縦軸は電圧である。スクリーン21散乱透過状態はスクリーン21(光学層25)の光学状態であり横軸は時間、縦軸は散乱または透過である。
図7において、同期信号Ssyncには、周期Tsyncの矩形波が入力されている。この矩形波は、図示例ではデューティが小さい(Highレベルの期間が短い)波形であるが、これに限らない。共通制御信号Scomは、周期が2Tcomの矩形波である。但し、図7では同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとが同期しているのでTsync=Tcomである。また、共通制御信号Scomの立上りに同期してスクリーン21は透過状態から散乱状態への切り替えを開始する。即ち、共通制御信号Scomが立上ることで、スクリーン21の電極間に電位差が生じ、光学層25が散乱状態に切り替わる。
駆動制御信号Sdrvは、共通制御信号Scomと同じ周期の矩形波である。駆動制御信号Sdrvは、立上り期間αup、プロジェクタ投射期間αpj、スクリーン散乱期間αdrvの各値を加算した期間だけ共通制御信号Scomを遅延させた(位相をずらした)信号である。即ち、図6に示した遅延情報設定部314aにおける遅延時間は、αup+αpj+αdrvにより求められる。また、この加算値は共通制御信号Scomの半周期の期間Tcom以下であることが好ましい。
共通駆動旋圧出力Vcomは、本実施例では、共通制御信号Scomと同じ波形であって、共通制御信号ScomがHighの期間は電圧V1となり、Lowの期間は0ボルトとなる。選択駆動電圧出力Vdrv1は、本実施例では、駆動制御信号Sdrvと同じ波形であって、駆動制御信号SdrvがHighの期間は電圧V1となり、Lowの期間は0ボルトとなる。
スクリーン駆動電圧は、光学層25に印加される電圧波形を示したものである。つまり、スクリーン21の対向電極26に共通駆動電圧出力Vcomを正電圧として印加し、制御電極27に選択駆動電圧出力Vdrv1を負電圧として印加した状態、即ち、共通駆動電圧出力Vcom-選択駆動電圧出力Vdrv1を示している。この図7に示したスクリーン駆動電圧波形は、2映像周期を1周期とするフレーム反転方式となっている。即ち、1Tsyncごとに交互に正電圧と負電圧が印加される交流電圧駆動となっている。
スクリーン散乱状態は、対向電極26と制御電極27の電位差(スクリーン駆動電圧の絶対値)がV1である場合に、電圧が印加された状態として散乱状態となる。スクリーン21は、スクリーン駆動電圧としてV1が印加されると、立ち上がり期間を経て散乱状態がピークとなり、V1の印加がなされなくなると、所定期間を経て透過状態となる。
スクリーン21の散乱期間は、図7から明らかなように、αup+αpj+αdrvの期間と等しい。即ち、スクリーン21の立上り期間αupとスクリーン21に映像光が投射される期間であるプロジェクタ投射期間αpjに加えてスクリーン散乱期間αdrvを設定することで、スクリーン散乱期間αdrvを加減することで散乱期間を変化させることが可能となっている。このスクリーン散乱期間αdrvは同期制御部31に設定される値であり、図6に示したスクリーン制御信号生成部314に設定値が反映される。
ここで、上述した同期信号Ssync、スクリーン21の散乱または透過状態、共通制御信号Scom、駆動制御信号Sdrvの関係について図8に示したタイミングチャートを参照してさらに詳細に説明する。
図8において、投射信号は、プロジェクタ11がスクリーン21に対して映像光を投射する投射期間を示す信号であり、同期信号Ssyncから遅延時間Di分遅延している。この投射信号は、本実施例ではプロジェクタ11内部の信号であり、遅延時間Diやその期間(=αpj)もプロジェクタ11の仕様や設定等によって予め定まる値である。
スクリーン透過散乱状態は、透過状態から立上り期間αup経過後に散乱状態となる。即ち、スクリーン21が透過状態から散乱状態に切り替わる時間である。この立上り期間αupは、スクリーンの光学層25を形成する材料の特性や周囲温度あるいは電極に印加する電圧等により変化する。但し、周囲温度を一定とし、電極に印加する電圧波形を予め定めれば、立上り期間αupは予め算出することができる。また、温度変化に対する立上り期間αupの変化率等をテーブル等に設定することで、温度変化に対応して立上り期間αupを同期信号調整部312に反映させることができる。また、立上り期間αup経過後のタイミングと投射信号の立上りタイミングは一致していることが望ましい。
スクリーン21は、共通制御信号Scomの立上りに同期して透過状態から散乱状態への切り替えを開始する。即ち、共通制御信号Scomが立上ることで、スクリーン21の電極間に電位差が生じ、光学層25が散乱状態に切り替わり始める。
図8に示したように、投射信号は同期信号Ssyncから遅延時間Di経過後に出力(発生)する。即ち、プロジェクタ11は、同期信号Ssyncから遅延時間Di経過後に映像光をプロジェクタ投射期間αpjの間投射する。そのため、スクリーン21では、映像光を散乱して表示するために、投射信号と散乱状態とを同期させる必要があるので、投射信号の立上り(先頭)よりも立上り期間αup前に散乱状態に移行を開始する必要がある。したがって、共通制御信号Scomは、投射信号の立上りよりも立上り期間αup前に立上る。ゆえに、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差Dsyncは、αup-Diとなる。なお、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差Dsyncは、図8や後述する図9から明らかなように、共通制御信号Scomの変化点と同期信号Ssyncの先頭との位相差である。
この位相差Dsyncは、1つ前の期間の同期信号Ssyncを基準とすれば、Tsync(n―1)+Di-αupとして表すことができる。即ち、この値が同期信号Ssyncからの共通制御信号Scomの遅延時間αsyncとなる。
なお、本実施例において位相を合わせるとは、同期信号Ssyncの先頭と共通制御信号Scomの変化点のタイミングを一致させることではなく、例えば図8に示した立上り期間αup後に投射信号が発生するような(つまり映像光が投射される)位相関係にすることなどの特定の位相関係に合わせることである。
次に、本実施例にかかる同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期と位相を合わせる(同期させる)動作について図9に示したタイミングチャートを参照して説明する。なお、本実施例においては、調整波形最小期間の長さは同期信号Ssyncの周期Tsyncとし、共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomは周期Tsync以上であるとする。共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomが周期Tsync未満となる場合は後述する実施例で説明する。
図9において、同期信号Ssyncは、それぞれ周期がTsync(n)~Tsync(n+3)の4周期分が記載されている。但し、Tsync(n)~Tsync(n+3)の値はそれぞれ等しい。共通制御信号Scomは、それぞれ期間が半周期の期間がTcom(n)~Tcom(n+2)の3期間分が記載されている。但し、Tcom(n)は同期前、Tcom(n+1)は調整波形、Tcom(n+2)は同期後の波形であり、図示例においては各期間の長さはそれぞれ異なっている。つまり半周期毎に周期が変化していることとなる。また、共通制御信号Scomは、期間Tcom(n)の時点では同期信号Ssyncと周期が異なり、位相も図8のような位相関係とはなっていない。
上述したように、同期信号Ssyncと共通制御信号Scomの周期と位相はずれている。つまり、同期信号Ssync(Tsync(n+1))と共通制御信号Scom(Tcom(n))の位相差Dsync(n)は、立上り期間αup-遅延時間Diの値よりも大きい。したがって、このままではプロジェクタ11の投射期間にスクリーン21を散乱状態にすることができない。
そこで、次の共通制御信号Scomの期間(Tcom(n+1))を次の(1)式から求められる長さとして周期と位相を合わせる。
Tcom(n+1)=(2Tsync(n)-Tcom(n))+(Dsync(n)-(αup-Di))・・・(1)
Tcom(n+1)=(2Tsync(n)-Tcom(n))+(Dsync(n)-(αup-Di))・・・(1)
上述した(1)式の1項目(2Tsync(n)-Tcom(n))は、同期信号Ssyncの周期Tsyncと共通制御信号Scomの期間Tcomの周期差を算出している。また、(1)式の2項目(Dsync(n)-(αup-Di))は、同期信号Ssyncの周期Tsyncと共通制御信号Scomの期間Tcomの位相差の有無を算出している。即ち、周期が一致すると1項目がTsync(n)となり、位相が一致すると2項目が“0”となるので、(1)式は、Tcom(n+1)=Tsync(n)となる。
上述した(1)式は、図6の周期ずれ調整部3121で(2Tsync(n)-Tcom(n))を演算し、位相ずれ調整部3122で(Dsync(n)-(αup-Di))を演算している。
次のTcom(n+2)についても上記(1)式と同様な演算を行う。但し、Tsync(n)、Tcom(n)、Dsync(n)はそれぞれ、次の周期または期間の値を代入する。即ち、次の(2)式を計算する。
Tcom(n+2)=(2Tsync(n+1)-Tcom(n+1))+(Dsync(n+1)-(αup-Di))・・・(2)
Tcom(n+2)=(2Tsync(n+1)-Tcom(n+1))+(Dsync(n+1)-(αup-Di))・・・(2)
上記(2)式の場合、期間Tsync(n+1)の先頭から期間Tcom(n)の終端までの期間をyとすると、2Tsync(n+1)-Tcom(n+1)は、図9からy+(αup-Di)となるので、
Tcom(n+2)=(y+(αup-Di))+(Dsync(n+1)-(αup-Di))=y+Dsync(n+1)・・・(3)
Tcom(n+2)=(y+(αup-Di))+(Dsync(n+1)-(αup-Di))=y+Dsync(n+1)・・・(3)
図9からy+Dsync(n+1)=Tsync(n+1)であるので、Tcom(n+2)=Tsync(n+1)となる。即ち、周期がTsync(n+1)となるので同期信号Ssyncと一致し、位相が“0”となるので位相が合う(図8の位相関係となる)。このように、期間Tcom(n+1)の共通制御信号Scomの波形を調整波形として挿入することで、期間Tcom(n+2)の共通制御信号Scomの波形は調整終了し、位相と周期が合った波形となる。即ち、同期信号調整部で算出された周期差及び位相差に基づいて、共通制御信号生成部313で同期信号Ssyncの周期Tsyncの長さ以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を共通制御信号Scomに挿入して同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期及び位相を合わせている。
本実施例は、Tcom(n)経過直後の同期信号Syncの期間であるTsync(n+2)の先頭で位相や周期を合わせるのではなく、その1つ先の期間であるTsync(n+3)で位相や周期を合わせることで同期させるものである。そのために、Tsyncの期間よりも長い期間を有する調整波形を共通制御信号Scomに挿入している。図9の例では、Tcom(n)経過直後の同期信号Syncの期間であるTsync(n+2)の先頭で位相や周期を合わせるのではなく、その1つ先の期間であるTsync(n+3)で位相や周期を合わせているが、2つ先、3つ先などであってもよい。即ち、同期信号Ssyncの周期より長い調整波形を生成して周期と位相を合わせればよい。また、周期と位相を合わせる式は上述した式に限らず、同期信号Ssyncの周期より長い調整波形を生成できれば適宜変更してもよい。
本実施例では図5、図6に示した構成により、同期信号調整部312で上記した(1)式を繰り返し演算するので、同期信号Ssyncと共通制御信号Scomの周期と位相を合わせる動作がプロジェクタ11から映像光が投射されている間は常に実行できる。そのため、一度周期と位相を合わせた後に周期と位相がずれた場合でも、自動的に周期と位相を合わせ直すことができる。なお、同期信号取得部311が同期信号Ssyncを取得している間はプロジェクタ11から映像光が投射されていると判断すればよい。そして、例えばタイマ等により所定期間同期信号Ssyncが同期信号取得部311で取得されない場合はプロジェクタ11からの映像光が投射されなくなったと判断すればよい。
上述した同期制御部31の動作を図10のフローチャートにまとめる。まず、ステップS1で同期信号取得部311が同期信号Ssyncを取得する(画像周期信号取得工程)。次に、ステップS2で同期信号調整部312が同期信号Ssyncと共通制御信号Scomの周期と位相を合わせて同期させる(周期位相差取得工程、周期位相調整工程)。次に、ステップS3で共通制御信号生成部313が共通制御信号Scomを生成し、ステップS4でスクリーン制御信号生成部314が駆動制御信号Sdrvを生成する。
なお、上述した(1)式では、共通制御信号Scomの期間をTcom(n)、位相差Dsync(n)を用いていたが、それより前の期間(Tcom(n―1)、Dsync(n―1)等)であってもよい。勿論、期間Tcomと位相差Dsyncはそれぞれ対応するものである必要がある。即ち、調整波形を挿入する前の共通制御信号Scomの任意の周期における同期信号Ssyncとの周期差および位相差に基づいて調整波形を生成してもよい。このようにすることにより、調整波形を挿入する直前に限らず、過去の周期差および位相差に基づいて調整波形を生成することができる。
本実施例によれば、同期信号取得部311が同期信号Ssyncを取得し、同期信号調整部312が同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期差及び位相差とを演算する。そして、同期信号調整部312が演算した周期差及び位相差に基づいて、同期信号Ssyncの周期Tsync以上の長さの半周期期間Tcom(n+1)を持った調整波形を生成し、該調整波形を共通制御信号Scomに挿入して同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期及び位相を合わせる。このようにすることにより、同期信号Ssyncの周期Tsync以上の長さの調整波形をスクリーン21に印加させているので、周期や位相を合わせるタイミング(同期させるタイミング)が直後の同期信号Ssyncではなくなってスクリーン21側の駆動周期が極端に短い期間が発生しなくなり、スクリーン21や同期制御部31に悪影響を及ぼさずにスクリーン21とプロジェクタ11とを同期さることができる。また、同期させるまでの期間を長くできるので、マイコン等で処理を行う際に、処理時間に余裕を持たせることができ、安価なマイコン等を用いることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
また、同期信号調整部312は、同期信号取得部311が同期信号Ssyncを取得している間は、常に同期信号Ssyncと共通制御信号Ssomとの周期及び位相を合わせているので、スクリーン21に映像光が投射されている間は位相と周期とを常に合わせることができる。例えば、位相と周期を合わせた後に、温度変動等により位相や周期がずれた場合でも位相と周期を合わせ直すことができる。
また、同期信号調整部312は、調整波形の期間を該調整波形の半周期の長さとしているので、同期信号Ssyncの周期Tsyncの期間以上との条件を満たしながら調整期間をできるだけ短くしている。
また、同期信号調整部312は、(1)式から明らかなように、スクリーン21の立上り期間αupを考慮して調整波形を生成しているので、スクリーン21が透過状態から散乱状態に切り替わる立ち上げ時間が経過した後にプロジェクタ11から画像が投射されるように同期させることができる。
また、同期信号調整部312は、(1)式から明らかなように、プロジェクタ11が同期信号Ssyncの立上りまたは立下りから映像光が投影されるまでの遅延時間Diを考慮して調整波形を生成しているので、同期信号Ssyncと画像がスクリーン21に投射されるタイミングとがずれている場合に、それを考慮して同期させることができる。
また、スクリーン制御信号生成部314は、フレーム反転方式に基づく波形をスクリーン21に印加しているので、フレーム反転方式で駆動されるスクリーン21において、投射される画像と同期させることができる。
また、(1)式や図6の構成から明らかなように、周期差または位相差のいずれか一方のみがずれている場合でも、その一方のみを合わせることができる。
なお、本実施例では、投射信号は、プロジェクタ11内部の信号として説明したが、同期制御部31で生成してプロジェクタ11に出力してもよい。この場合、スクリーン21が散乱状態となっている任意の期間に映像光を投射させることが可能となる。また、DMD(Digital Mirror Device)方式のプロジェクタなどのように、RGB出力の期間や階調を表現する期間が異なるようなプロジェクタの場合に、それぞれの色や階調に応じて散乱期間と透過期間を設定して、映像光を投射させることができる。
次に、本発明の第2の実施例にかかる表示装置を図11乃至図12を参照して説明する。なお、前述した第1の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、共通制御信号Scom1周期分を調整波形の期間としている点が第1の実施例と異なる。即ち、調整波形の期間を該調整波形の半周期の整数倍の長さとしている。そのために第1の実施例の同期信号調整部312が一部変更されて同期信号調整部312Aとなっている。図11は本実施例にかかる同期信号調整部312Aの構成図である。
図11に示した同期信号調整部312Aは、第1の実施例の周期ずれ調整部3121が周期ずれ調整部3121Aとなっている。周期ずれ調整部3121Aは、減算器312eAが同期信号Ssyncの周期Tsyncを4倍した値から共通制御信号Scomの1周期の期間である2Tcomを減算している。
次に、本実施例にかかる同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期と位相を合わせる(同期させる)動作について図12に示したタイミングチャートを参照して説明する。
図12は、共通制御信号Scomが1周期毎に期間が変化する以外は図9と同様である。但し、本実施例の場合は、周期と位相を合わせる式が次の(4)式となる。
2Tcom(n+1)=(4Tsync(n)-2Tcom(n))+(Dsync(n)-(αup-Di))・・・(4)
2Tcom(n+1)=(4Tsync(n)-2Tcom(n))+(Dsync(n)-(αup-Di))・・・(4)
上述した(4)式も(1)式と同様に1項目は、同期信号Ssyncの周期Tsyncと共通制御信号Scomの期間Tcomの周期差を算出している。また、(4)式の2項目は、同期信号Ssyncの周期Tsyncと共通制御信号Scomの期間Tcomの位相差を算出している。なお、(4)式はTcomの2倍の値、即ち共通制御信号Scomの1周期の期間を算出しているので、実際の期間Tcomは、(4)式の結果を1/2する。
図12の場合、半周期がTcom(n+1)の期間となっている共通制御信号Scomの波形が調整波形となっている。そして、半周期がTcom(n+2)の期間となっている共通制御信号Scomの波形は調整終了し、位相と周期が合った波形となっている。
図12において、共通制御信号ScomがHighの期間を偶数フレーム、Lowの期間を奇数フレームとすると、奇数フレームで位相や周期が変化し、偶数フレームの間に次の周期の位相や周期の計算((4)式の演算)を行うことができる。
本実施例によれば、同期信号調整部312Aが同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期差及び位相差とを演算する。そして、同期信号調整部312Aが演算した周期差及び位相差に基づいて、同期信号Ssyncの周期Tsync以上の長さとなる半周期期間Tcom(n+1)の1周期分の調整波形を生成し、該調整波形を共通制御信号Scomに挿入して同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期及び位相を合わせる。このようにすることにより、同期信号Ssyncの周期Tsync以上の長さの調整波形をスクリーン21に印加させているので、スクリーン21側の駆動周期が極端に短い期間が発生しなくなり、スクリーン21や同期制御部31に悪影響を及ぼさずにスクリーン21とプロジェクタ11とを同期さることができる。また、調整波形を1周期分印加するために、同期させるまでの期間をさらに長くできるので、マイコン等で処理を行う際に、処理時間にさらに余裕を持たせることができ、安価なマイコン等を用いることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
次に、本発明の第3の実施例にかかる表示装置を図13を参照して説明する。なお、前述した第1、第2の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、同期信号調整部312について周期ずれ調整部3121と位相ずれ調整部3122の構成を変更したものである。そのために第1の実施例の同期信号調整部312が変更されて同期信号調整部312Bとなっている。図13は本実施例にかかる同期信号調整部312Bの構成図である。
同期信号調整部312Bは、同期信号検出部312aと、タイマ312b、312kと、2倍演算器312dと、減算器312f、312lと、加算器312jと、を備えている。
同期信号調整部312Bの同期信号検出部312a、タイマ312b、2倍演算器312d、減算器312fの各機能は第1の実施例と同様である。
タイマ312kは、減算器312lの出力である共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomの値が設定されるタイマである。このタイマ312kは、期間Tcomが設定されるとダウンカウントを開始する。そして、同期信号検出部312aが同期信号Ssyncを検出した際のタイマ312kのカウント値がTcom-Dsyncとなる。
タイマ312kの動作を図14を参照して詳細に説明する。まず、期間Tcom(n)の値がタイマ312kに設定され、ダウンカウントを開始する。その後同期信号Ssyncが検出される。この期間Tcom(n)の設定から同期信号Ssyncの検出までの期間は図9に示したように、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差Dsyncに相当する。したがって、このときのタイマ312kの値はTcom-Dsyncとなる。
加算器312jは、上述したTcom-Dsyncの値と減算器312fの出力とを加算する。
減算器312lは、2倍演算器312dの出力から加算器312jの出力を減算する。
図13の回路構成の場合、以下の(5)式を演算していることとなる。
Tcom(n+1)=2Tsync(n)-((Tcom(n)-Dsync(n))+(αup-Di))・・・(5)
Tcom(n+1)=2Tsync(n)-((Tcom(n)-Dsync(n))+(αup-Di))・・・(5)
この(5)式を展開すると、以下の(6)式となり、したがって、(5)式は(1)式と等価である。
Tcom(n+1)=2Tsync(n)-Tcom(n)+Dsync(n)-(αup-Di)・・・(6)
Tcom(n+1)=2Tsync(n)-Tcom(n)+Dsync(n)-(αup-Di)・・・(6)
ここで、加算器312jの出力、即ち、Tcom(n)-Dsync(n)+(αup-Di)のうち、Dsync(n)+(αup-Di)は共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差が無くなると“0”になるので、加算器312jの出力がTcomである場合は、共通制御信号Scomと同期信号Ssyncとの位相差が無いこととなる。したがって、遅延情報設定部314aは、加算器312jの出力がTcom(n)と一致するか否かを判断し、その判断結果と、同期信号Ssyncの周期Tsyncに基づいて、同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとの周期ずれや位相ずれが検出された場合は駆動制御信号Sdrvの遅延時間を調整してスクリーン21が常時散乱状態となるようにすることができる。
なお、図13では第1の実施例の変形例を示したが、第2の実施例についても同様な構成とすることができる。
本実施例によれば、ダウンカウンタを用いて位相ずれ調整部3122Bを構成し、その結果に基づいて周期ずれ調整部3121Bで演算を行っているので、同期信号調整部312Bの構成を簡略化することができる。
次に、本発明の第4の実施例にかかる表示装置を図15乃至図16を参照して説明する。なお、前述した第1~第3の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
上述した3つの実施例では、共通制御信号Scomの半周期の期間Tcomの長さが同期信号Ssyncの1周期の期間Tsync以上と制限していたが、本実施例では、その制限が無い場合、即ち、期間Tcomが期間Tsync未満となりうる場合の動作を説明する。
図15は本実施例にかかる同期信号調整部312Cの構成図である。なお、図15は、図6に示した第1の実施例の構成をベースとしているが、他の実施例においても同様の趣旨に基づいて適用することができる。
図15に示した同期信号調整部312Cは、図6の構成に対して最小周期比較回路312mを追加している。最小周期比較回路312mは、加算器312mの出力を予め設定された調整波形最小期間(以降、最小周期Tcom_minとする)と比較して、最小周期Tcom_min未満であった場合は、最小周期Tcom_minの値を共通制御信号313に出力する。
第1~第3の実施例で示した構成では、位相ずれ調整部3122の出力(Dsync-(αup-Di))は、位相が合ってくるとゼロ付近の値となるが、同期信号Ssyncのジッタを考慮するとマイナスの値が出力される場合も生じる。多少のジッタにおいては十分に長い周期で制御されるためスクリーン21が散乱している途中で急に切り替わるような問題は生じないが、条件によっては期間Tcom(n+1)が位相ずれ調整部3122の計算結果により極端に短い周期となってしまう場合が考えられる。そこで、期間Tcom(n+1)が最小周期Tcom_min未満になっているかを監視し、それ未満となっている場合は最小周期Tcom_minとなるように値を入れ替える。また、ジッタ以外でも、期間Tcom(n)の値によっては、期間Tcom(n+1)が最小周期Tcom_min未満となる可能性もあり、そのような場合も最小周期Tcom_min未満になっているかを監視することで、Tcom(n+1)が極端に短くなることを防止できる。
図16に、通常の共通制御信号Scomの波形と、問題のある(最小周期Tcom_min未満となる)共通制御信号Scomの波形と、最小周期Tcom_minとなる調整波形を挿入した共通制御信号Scomの波形と、を示す。通常の共通制御信号Scomの波形は図示しない同期信号Ssyncと同期している状態である。問題のある共通制御信号Scomの波形は、期間Tcom(n+1)が最小周期Tcom_min未満となっており、この場合、上述したような問題が発生する可能性がある。そこで、期間Tcom(n+1)に最小周期Tcom_minとなる調整波形を挿入している。
最小周期Tcom_minとなる調整波形を挿入しただけでは、同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとは同期しないので、その後(例えば次の期間Tcom(n+2))に再度周期差と位相差に基づいて期間Tcomの長さを計算し、それが最小周期Tcom_min以上であれば、共通制御信号生成部313が、その計算された長さの調整波形を共通制御信号Scomに挿入する。
この最小周期Tsom_minは、固定値としてもよい。この固定値は液晶材料や駆動電圧により適宜設定すればよいが、例えば13ミリ秒などとすればよい。また、固定値ではなく、第1の実施例のように同期信号Ssyncの周期Tsyncの値としてもよい。この場合は、タイマ312cで得られた値を最小周期比較回路312mに設定すればよい。
本実施例によれば、同期信号調整部312Cに最小周期比較回路312mを追加して、同期信号調整部312Cで算出された同期信号Scomの半周期の期間Tcomが最小周期Tsom_min未満であるかを監視し、最小周期Tsom_min未満の場合は、算出された値に代えて最小周期Tsom_minの値を共通制御信号生成部313に出力している。このようにすることにより、スクリーン21側の駆動周期が極端に短い期間が発生しないようにすることができる。また、その後に再度同期させる動作を行うことができる。
次に、本発明の第5の実施例にかかる表示装置を図17乃至図21を参照して説明する。なお、前述した第1~第4の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例にかかる表示装置1は、図17や図18に示したように、スクリーン21が複数の領域に分割されている。図17に、分割領域毎に光学状態を制御可能なスクリーン21の模式的な断面図を示し、図18に、図17に示したスクリーン21での、複数の制御電極の配置を示すスクリーン21の模式的な正面図を示す。図17に示したスクリーン21は、一対の透明なガラス板23、24の間に液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層25を有する。一方のガラス板24の光学層25側には、全面に対向電極26が形成される。他方のガラス板23の光学層25側には、複数の制御電極27が並べて配置される。
複数の制御電極27は、スクリーン21の映像光が照射される領域を、一方向(たとえば走査方向)で短冊状に分割する(図18参照)。複数の制御電極27は、同期制御部31に個別に接続され、個別に電圧を印加することができる。隣接する制御電極27は、互いに離間して配列される。なお、図18では短冊状の領域が縦に配置されているが、横方向にも分割して、マトリクス状に領域が分割されていてもよい。
また、本実施例の光学層25は、分割領域毎に、入射光の散乱が小さい透明な透過状態と、入射光を散乱する散乱状態との間で調整できる。
なお、制御電極27の間の、制御電極27が形成されていない領域に対応した光学層25内のギャップ領域の幅は、5から100マイクロメートル程度であり、可能な限り狭いことが望ましい。光学層25の厚さは、数から数十マイクロメートルであり、光学特性と駆動電圧を考慮して決定される。
次に、本実施例の表示装置1の基本的な動作原理を説明する。図19は、スクリーン21の走査と駆動との同期制御の説明図である。プロジェクタ11は、映像情報で変調された映像光で、スクリーン21を上から下へ縦に走査する。プロジェクタ11は、走査の繰り返し期間(以下、走査周期ともいう。)毎に、スクリーン21を上から下へ縦に走査する。
図19(A)から(E)は、1回の走査周期中の各時点での走査状態を、走査順で示すものである。図19のスクリーン21は、5つの分割領域22を有する。5つの分割領域22は、映像光の走査方向に沿って縦に配列される。
同期制御部31は、プロジェクタ11によるスクリーン21の一次元の縦方向の走査に同期させて、5つの分割領域22の光学状態を個別に制御する。各分割領域22は、映像光が投影されていない場合、非映像状態、すなわち入射光の散乱が小さい透明な透過状態に制御される。
映像光の走査が開始されると、プロジェクタ11の走査光は、まず、図19(A)のように、スクリーン21の最上部の分割領域22に照射される。以下、この説明において、走査光が照射される分割領域22について、走査されていない他の分割領域22から区別するために、符号221を使用する。同期制御部31は、プロジェクタからの同期信号に基づいて、走査周期中での、この最上部の分割領域221が走査される期間を特定し、最上部の分割領域221を映像状態に制御する。最上部の分割領域221を走査する映像光は、散乱状態の分割領域221により散乱され、スクリーン21を透過する。
映像光の走査は、次に、図19(B)のように、スクリーン21の上から2番目の分割領域221に移動する。同期制御部31は、走査周期中での、この上から2番目の分割領域221が走査される期間を特定し、上から2番目の分割領域221を映像状態に制御する。上から2番目の分割領域221を走査する映像光は、散乱状態の分割領域221により散乱され、スクリーン21を透過する。また、同期制御部31は、上から2番目の分割領域221を映像状態に制御した後、最上部の分割領域22を非映像状態に制御する。その後も、図19(C)から(E)に示すように、同期制御部31は、走査光により走査される分割領域221を映像状態に制御し、それ以外の分割領域22を非映像状態に制御する。
以上の同期制御により、スクリーン21についての走査光が照射される部位は、映像状態に維持される。これにより、スクリーン21を走査する映像光は、散乱状態のスクリーン21で散乱される。また、スクリーン21についての走査光が照射されない部位は、非映像状態に制御される。各分割領域22は、走査光により走査されていない殆どの期間において、非映像状態の透明な透過状態に制御される。映像光の投影期間中に、映像の視認性を保ちつつ、スクリーン21のシースルー特性が得られる。
図20に、本実施例にかかるプロジェクタ11の投影方式の説明を示す。図20は、スクリーン21を走査するプロジェクタ11の説明図である。図20(A)は、プロジェクタ11がスクリーン21を走査する投影方式の説明図である。この場合、スクリーン21には、走査周期において常に映像光が投影される。しかしながら、スクリーン21の各部に注目すると、図20(B)に示すように走査周期の一部において映像光が投影されている。このため、図20(C)に示すように、スクリーンの各部は、各々が走査される部分走査期間TPにおいて散乱状態になればよい。また、スクリーン21の各部分は、該部分走査期間TP以外の期間において平行光線透過率を高くするように制御すれば、走査周期において、映像の輝度低下を招くことなく、スクリーン21のシースルー特性が得られる。
図18に示したスクリーン21のように一方向に短冊状に分割されている場合、プロジェクタ11の投影光は、スクリーン21の分割方向に順次走査される。同期制御部31は、プロジェクタ11からの同期信号に基づいて、プロジェクタ11の投影光が照射される部位が映像状態(本実施例では散乱状態)に維持されるように、複数の分割領域22を、走査順で、透明な透過状態から散乱状態に制御する。この同期制御により、スクリーン21の各分割領域22は、当該領域に投影光が照射される映像期間を含む期間Ton(図21参照)において、映像状態としての散乱状態になる。また、投影光が照射されない非映像期間Toff(図21参照)においては、非映像状態としての透明な透過状態となる。
したがって、スクリーン21は、その背面の物体を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。
図21は、スクリーン21の走査と駆動との模式的なタイミングチャートである。横軸は、時間である。縦軸は、スクリーンの縦方向の位置を示し、スクリーン21での複数の分割領域22に対応する。
スクリーン21の各分割領域22は、各々の領域を映像光が走査し始めるタイミングより前に、透明な透過状態から散乱状態に制御される。また、散乱状態の分割領域22は、当該領域についての走査が終了した後に、散乱状態から透明な透過状態に制御される。
複数の分割領域22は、各々の領域に映像光が走査により照射される部分走査期間TPに同期して映像状態(散乱状態)に制御されることにより、走査順で、時間をずらして、順次映像状態へ切り替えられる。スクリーン21を走査する映像光は、映像状態に維持された部分により、効率よく散乱され、明るく高い視認性を得ることができる。なお、図21中映像光走査が3本の矢印で表示されているが、これは赤緑青の光の3原色それぞれに対応する映像光を示している。
以上の同期制御により、スクリーン21は、映像光が照射されるタイミングを含む期間Tonにおいて、映像光が照射される部位が散乱状態に維持されるため、映像を表示できる。
しかも、スクリーン21は、映像光の投影期間中に、各部位が期間Ton以外の時間では透明な透過状態に制御されるので、スクリーン21を透視することができる。人間の目にはスクリーン21の透過光が平均(積分)化されて見えるので、十分短い走査周期の場合、フリッカを感じることのないシースルー特性が得られる。
このような構成の場合でも、第1~第4の実施例の構成を適用することで同期信号Ssyncと共通制御信号Scomとを同期させることができる。これは、各分割領域ごとに駆動制御信号Sdrvを設けることで、各分割領域の散乱状態の期間を制御することができる。駆動制御信号Sdrvは、共通制御信号Scomを遅延させた信号であるので、共通制御信号Scomを第1~第4の実施例に示したようにして同期信号Ssyncと同期させることで、スクリーン21や同期制御部31に悪影響を及ぼさずにスクリーン21とプロジェクタ11とを同期さることができる。また、マイコン等で処理を行う際に、処理時間に余裕を持たせることができ、安価なマイコン等を用いることができる。したがって、低コスト化を図ることができる。
なお、上述した各実施例において、共通駆動電圧出力Vcomと選択駆動電圧出力Vdrv1から出力される電圧は、散乱状態への変化(立上げ)を高速にするために閾値電圧よりも過剰に高くした場合に、スクリーン21の散乱特性が散乱のピークに到達したのち散乱度合いが低下する現象が生じることがある。そのため、散乱状態への立ち上げを高速にするための第1の電圧を印加して、その後、安定して散乱状態を維持できる第2の電圧を切り替えて印加するような駆動方法(オーバードライブとも呼ばれる)を適用してもよい。
また、上述した各実施例では、フレーム反転方式によりスクリーン21を駆動していたが、図22に示すようなコモンDC方式による駆動であってもよい。コモンDC方式は、一方の電極の電位を一定とし、他方の電極の電位を変化させることで、散乱状態となる電位差を生成する方式である。図22の例では、共通駆動電圧出力Vcomは0ボルトとなり、選択駆動電圧出力Vdrvには、共通制御信号Scomが“High”で駆動制御信号Sdrvが“Low”の期間と、共通制御信号Scomが“Low”で駆動制御信号Sdrvが“High”の期間とでV1と-V1の間で変化する矩形波を印加する。
また、上述した同期制御部31における動作をCPU等で動作するコンピュータプログラム(制御プログラム)として構成してもよい。このようにすることにより、同期制御部31の一部をコンピュータに機能させることができる。
また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の表示装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1 表示装置
11 プロジェクタ
21 スクリーン
31 同期制御部(表示制御装置)
311 同期信号取得部(画像周期信号取得部)
312 同期信号調整部(周期位相調整部、共通制御信号生成部)
314 スクリーン制御信号生成部(波形印加部)
Scom 共通制御信号(制御信号)
Ssync 画像周期信号(画像周期信号)
αup 立上り期間(スクリーンが散乱状態に切り替わる時間)
Di スクリーンの立上り期間からプロジェクタが同期信号の立上りまたは立下りから映像光が投影されるまでの遅延時間(画像周期信号と画像がスクリーンに投射されるタイミングとの時間差)
S1 周期信号取得(画像周期信号取得工程)
S2 周期および位相調整(周期位相差取得工程、周期位相調整工程)
11 プロジェクタ
21 スクリーン
31 同期制御部(表示制御装置)
311 同期信号取得部(画像周期信号取得部)
312 同期信号調整部(周期位相調整部、共通制御信号生成部)
314 スクリーン制御信号生成部(波形印加部)
Scom 共通制御信号(制御信号)
Ssync 画像周期信号(画像周期信号)
αup 立上り期間(スクリーンが散乱状態に切り替わる時間)
Di スクリーンの立上り期間からプロジェクタが同期信号の立上りまたは立下りから映像光が投影されるまでの遅延時間(画像周期信号と画像がスクリーンに投射されるタイミングとの時間差)
S1 周期信号取得(画像周期信号取得工程)
S2 周期および位相調整(周期位相差取得工程、周期位相調整工程)
Claims (13)
- 光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部と、
前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得部と、
前記画像周期信号と前記制御信号との周期差及び位相差とを取得する周期位相差取得部と、
前記周期位相差取得部が取得した前記周期差及び前記位相差に基づいて、予め定めた調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を前記制御信号に挿入して前記画像周期信号と前記制御信号との周期及び位相を合わせる周期位相調整部と、
を有することを特徴とする表示制御装置。 - 前記調整波形最小期間が、前記画像周期信号の1周期の長さと同じであることを特徴とする請求項1に記載の表示制御装置。
- 前記周囲位相調整部は、前記調整波形の長さが前記調整波形最小期間未満となる場合は、前記調整波形最小期間の長さとなる前記調整波形を前記制御信号に挿入し、その後の前記周期差及び前記位相差に基づいて、再度前記調整波形を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の表示制御装置。
- 前記周期位相調整部は、前記画像周期信号取得部が前記画像周期信号を取得している間は、常に前記画像周期信号と前記制御信号との周期及び位相を合わせることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記周期位相調整部は、前記調整波形の期間を該調整波形の半周期の整数倍の長さとすることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記周期位相調整部は、前記調整波形を挿入する前の前記制御信号の任意の周期における画像周期信号との前記周期差および前記位相差に基づいて前記調整波形を生成することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記周期位相調整部は、前記スクリーンが前記透過状態から前記散乱状態に切り替わる時間を考慮して前記調整波形を生成することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記周期位相調整部は、前記画像周期信号と前記画像が前記スクリーンに投射されるタイミングとの時間差を考慮して前記調整波形を生成することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記波形印加部は、フレーム反転方式に基づく前記電圧波形を前記スクリーンに印加することを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 前記波形印加部は、コモンDC方式に基づく前記電圧波形を前記スクリーンに印加することを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項に記載の表示制御装置。
- 光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能なスクリーンの前記透過状態と前記散乱状態とを切り替えるために、所定の周期を有する制御信号に基づいて生成された電圧波形を印加する波形印加部を有する表示制御装置の制御方法において、
前記スクリーンに投射される画像の投射周期に関する信号である画像周期信号を取得する画像周期信号取得工程と、
前記画像周期信号と前記制御信号との周期差及び位相差とを取得する周期位相差取得工程と、
前記周期位相差取得工程で取得した前記周期差及び前記位相差に基づいて、予め定めた調整波形最小期間以上の長さとなる調整波形を生成し、該調整波形を前記制御信号に挿入して前記画像周期信号と前記制御信号との周期及び位相を合わせる周期位相調整工程と、
を含むことを特徴とする表示制御装置の制御方法。 - 請求項11に記載の表示制御装置の制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする表示制御装置の制御プログラム。
- 請求項12に記載の表示制御装置の制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2014/053751 WO2015125207A1 (ja) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | 表示制御装置 |
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|---|---|---|---|
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2014
- 2014-02-18 JP JP2016503802A patent/JP6258465B2/ja active Active
- 2014-02-18 WO PCT/JP2014/053751 patent/WO2015125207A1/ja not_active Ceased
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