JP2010008529A - 非線形表示画像歪補償装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 解決しようとする問題点は、サイン波振動体によって生じる水平方向の非線形歪による画像品質の低下である。
【解決手段】 水平方向の非線形歪を持った画像をいったんバッファメモリ２に入力し、そのバッファメモリ２から画像を取り出すときに、画像の表示クロックの速度を可変制御する非線形表示画像歪補償機構を用意して、非線形歪の是正を行う。是正後の画像は、サイン波振動体に投射する前の画像となるように制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、水平振動をサイン波とするとするMEMS振動方式のプロジェクタ駆動システムにおける非線形表示画像歪補償装置に関するものである。

現状のプロジェクタは、会議室等においてパソコン（以下PC）のVGAモニタ端子等から２次元動画を入力し、液晶、DMDあるいはLCOSなどの表示素子を使用して光学的にPC画面を表示、投影しているものが主流である。形状も大きくまた重量もあるので、屋外で持ち運ぶのには不便である。
これに対して、インタネット・モーバイル時代に入りユビキタスの概念の基に、いつでもどこでもビジネスといわれるように、オフィス以外の場所でも携帯電話やOA機器が使用されるようになってきた。
プロジェクタも同様に、オフィス以外の環境にあって、より小型でハンディかつ安価なものが要求されるようになった。

そこで、超小型化、ローコストの観点から構造が簡単で安価なMEMS振動体に鏡を蒸着し、そこにカラーレーザやLED光を当てて動画を生成する方式が注目され実用化されつつある。
このように機械的なMEMS振動体を用いる場合には、水平方向の振動数が数十ｋHzになるため振動数のQが高くなり、必然的にその運動波は固有振動数を持つサイン波となる。
このようなサイン波振動体に蒸着された鏡にレーザ光等の光を照射する場合には、その反射波の映像は、水平方向に非線形歪を生じる。映像品質を低下させずに表示するためには、何らかの手段でこの非線形歪を是正する手段が必要になるという問題がある。
特開2007-271787号公報 「日経エレクトロニクス」日経BP社 2008年5-19 p60

解決しようとする問題点は、サイン波振動体によって生じる水平方向の非線形歪による映像品質の低下である。

本発明は、水平方向の非線形歪を持った画像をいったんバッファメモリに入力し、取り出す画像の表示クロックの速度を制御する非線形表示画像歪補償機構を用意して非線形歪の是正を行うことを主要な特徴とする。

本発明の非線形表示画像歪補償装置は、原理的に構造が簡単で安価なMEMS振動体を用いても、水平方向の振動サイン波によって生じる非線形歪を精密に是正することができるという利点がある。

本発明の非線形表示画像歪補償装置は、半導体回路に組み込んで実現できるため、可鍛性の小型モバイル機器などに組み込んで使用する形態が最も適している。

図１には、プロジェクタに組み込まれる非線形表示画像歪補償装置の１実施例を示す。
水平振動をサイン波とするとするMEMS振動方式のプロジェクタ駆動システムにおいて、入力画像１は等速の水平画像基準クロック４に同期してフレームダブルバッファ２の入力バッファに入力される。表示画像３は、非線形表示画像歪補償を施した可変速の水平画像表示クロック６に同期してフレームダブルバッファ２から出力される。

一方、非線形表示画像歪補償をしない等速の水平画像表示クロック用いると図４の歪補償前の表示画面に示すような非線形表示歪を持った画像が生成される。
区間に画像データとして“ABCDE”というデータが乗っていたとすると、振動波形がリニアーでなくデータ出力速度が一様でないため、無補償ではこのように歪んで見える。

可変速の水平画像表示クロック６は、等速の水平画像基準クロック４を入力し水平画像クロック変換器５から出力される。水平画像クロック変換器５の内部構成を図２に示す。
等速の水平画像基準クロック４をアドレスカウンタ７に入力する。次に、そのアドレスカウンタ７をアドレスとして非線形歪補償メモリ８に与えると、そのアドレスに該当するロケーションから非線形歪補償メモリ８の出力データ９が出力される。その出力データを数値制御発信器１０に与え、可変速の水平画像表示クロック６が得られる。
数値制御発信器１０の具体的な実現方法としてDDS（Direct Digital Synthesizer）、
（D/A＋VCO）などがある。

振動体のサイン波を照射する速度はサイン波を微分したコサイン波となるので、
非線形歪補償メモリ８には、サイン波による表示画像の非線形歪を補償するコサイン波を修正したベクトル値を実行前にあらかじめ記憶させておく。等速の水平画像基準クロック４の進行とともにその出力ベクトル値が変化し、数値制御発信器１０を通して非線形歪が補償される可変速の水平画像表示クロック６が時系列に得られる。このクロックを図１のフレームダブルバッファ２の出力側に与え、この出力データを表示素子に照射することで、表示画像に歪みを生じない表示画像を生成することができる。

図３は、この非線形歪補償のメカニズムをタイミング・チャートに示したものである。
図１、図２も合わせて参照する。サイン波の直線に近い部分を使用して画像占有区間を設ける。この区間で等速の水平画像クロックが与えられる。このクロックに同期して入力画像が入力バッファに書き込まれる。また、並行してこのクロックは水平画像クロック変換器に入力され、この中からコサイン・ベクトル値が出力され、数値制御発信器を経て可変速水平画像表示クロックが生成される。このクロックレートで出力バッファから画像を取出すことで、歪の取れた表示画像を得ることが出来る。

図４は、非線形歪の補償を模式的に図示したもので、歪補償実施により歪が取れる様子を示す。

本発明の非線形表示画像歪補償装置は、半導体回路に組み込んで実現でき、集積化が容易で、マイクロプロジェクタに組み込んで、可鍛性の携帯電話、小型モバイル機器などに適用できるため、将来的に計知れない市場規模がある。

非線形表示画像歪補償の実施例を示した図である。 水平画像クロック変換器の実施例を示した図である。 非線形歪補償のメカニズムをタイミング・チャートに示した図である。 非線形表示歪の補償を示した図である。

符号の説明

１ 入力画像
２ フレームダブルバッファ
３ 表示画像
４ 水平画像基準クロック
５ 水平画像クロック変換器
６ 水平画像表示クロック
７ アドレスカウンタ
８ 非線形歪補償メモリ
９ 出力データ
１０ 数値制御発信器

Claims (3)

1. 水平振動をサイン波とするとするMEMS振動方式のプロジェクタ駆動システムにおいて、入力画像は等速の水平画像基準クロックに同期してフレームダブルバッファの入力バッファに入力され、表示画像は可変速の水平画像表示クロックに同期してフレームダブルバッファから出力され、水平画像基準クロックと水平画像表示クロックの間には水平画像クロック変換器を配置する構成を有することを特徴とする非線形表示画像歪補償装置。
2. 水平画像クロック変換器は、水平画像基準クロックをアドレスカウンタに入力し、そのアドレスカウンタをアドレスとして非線形歪補償メモリに与え、非線形歪補償メモリの出力データから数値制御発信器を通して可変速の水平画像表示クロックを得る構成を有することを特徴とする請求項１に記載する非線形表示画像歪補償装置。
3. 非線形歪補償メモリには、サイン波による表示画像の非線形歪を補償するコサイン・ベクトル値をあらかじめ記憶させておき、等速の水平画像基準クロックの進行とともにその出力ベクトル値が変化し数値制御発信器を通して可変速の水平画像表示クロックを時系列に得ることによって非線形歪が補償され、表示する画像に歪みを生じない機能と構成を有することを特徴とする請求項２に記載する非線形表示画像歪補償装置。