(57)【要約】【課題】入力画像のアスペクト比を保持し、解像度の高い画像を生成する画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法を提供する。【解決手段】画像生成装置は、所定のアスペクト比を有する入力画像が入力される画像入力部と、レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める画像制御部とを含む。【選択図】図４
2020144195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアスペクト比を有する入力画像が入力される画像入力部と、
レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める画像制御部と
を含む、画像生成装置。
【請求項２】
前記画像制御部は、前記入力画像の所定のアスペクト比によらずに、前記表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める、請求項１記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記画像制御部は、前記アスペクト比の縦の値が横の値よりも大きい場合は、前記投影画像を前記縦の値が前記横の値よりも大きいアスペクト比を保持する前記最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める、請求項１又は２記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記最大画素数は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数である、請求項１乃至３のいずれか一項記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記投影画像の画素数は、前記入力画像の画素数と等しい、請求項１乃至４のいずれか一項記載の画像生成装置。
【請求項６】
前記入力画像のアスペクト比が保持された投影画像を生成する、請求項１乃至５のいずれか一項の画像生成装置。
【請求項７】
レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部とを有し、前記走査部によって走査されたレーザ光をターゲットに照射するレーザ照射部と、
所定のアスペクト比を有する画像が入力される画像入力部と、
前記走査部の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める画像制御部と
前記水平周波数及び前記垂直周波数で前記走査部の走査制御を行う走査制御部と
を含む、画像投影装置。
【請求項８】
前記走査制御部で走査制御された前記走査部によって走査されたレーザ光により、前記画像入力部に入力される画像のアスペクト比が保持された投影画像を描画する、請求項７記載の画像投影装置。
【請求項９】
所定のアスペクト比を有する画像が入力される画像入力部を含む画像生成装置において、
レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める、画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力された入力画像の形状および大きさを変換するための画像処理方法であって、出力画像のアスペクト比に対して入力画像のアスペクト比が縦長になっている場合に、オーバースキャンを設定して画面の外周を切り捨てる設定をしたときに、水平方向の切り捨て量を、垂直方向の切り捨て量よりも少なくなるように設定するオーバースキャン設定部と、オーバースキャン設定部の設定に基づいて、画像の中央部分を取り出すオーバースキャン処理部と、前記取り出した画像を、出力画像の大きさと合致するように拡大率を設定する拡大率設定部と、拡大率設定部で設定した拡大率で画像を拡大する画像拡大処理部とを有する画像処理装置がある。より具体的には、画像の垂直方向の端を切り捨てて、画像のアスペクト比は横長に変化させて表示している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の画像表示装置は、画像の垂直方向の端を切り捨てて画像のアスペクト比を横長に変化させて表示するため、出力画像は入力画像の一部を含まず歪んだ画像である。
【０００５】
また、特許文献１において従来の処理方法として記載されている画像処理では、入力画像に対して出力画像のアスペクト比が変換されて出力画像が歪む場合や、入力画像のアスペクト比と等しいアスペクト比を有する出力画像がスクリーンの中央のみに表示されてスクリーンの一部に画像が表示されない場合等がある。
【０００６】
入力画像を歪ませた出力画像は非常に見にくく、スクリーンの中央のみに表示される出力画像は、小さな表示領域に対応するために画素数が間引かれていて解像度が低い。
【０００７】
そこで、入力画像のアスペクト比を保持し、解像度の高い画像を生成する画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態の画像生成装置は、所定のアスペクト比を有する入力画像が入力される画像入力部と、レーザ光源から出射されるレーザ光を２次元方向に走査する走査部の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、前記所定のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の前記走査の水平周波数及び垂直周波数を求める画像制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
入力画像のアスペクト比を保持し、解像度の高い画像を生成する画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の画像投影装置１００を示す図である。
【図２】アイウェア型の画像投影装置１００を示す図である。
【図３】入力画像とディスプレイパネル３０に投影される画像とを示す図である。
【図４】実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａにおける入力画像と投影画像の関係を示す図である。
【図５】実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置が実行する処理を表すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法を適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の画像投影装置１００を示す図である。図１には、画像投影装置１００に加えて、画像再生機器１０とターゲット２０を示す。画像再生機器１０は、例えば、カメラ、ビデオカメラ、又はスマートフォン端末機のような画像（動画像又は静止画像）を画像投影装置１００に出力可能な電子機器である。画像再生機器１０から出力される画像は、画像投影装置１００に入力画像として入力される。
【００１３】
また、ターゲット２０は、例えば、人間の網膜又はスクリーンである。ターゲット２０が人間の網膜である場合には、画像投影装置１００は、眼鏡のように頭部の眼球の前方に着用するアイウェア型のデバイスである。
【００１４】
また、スクリーンは、例えば、プロジェクタから投影される画像を表示するシート状の部材である。ターゲット２０がスクリーンである場合には、画像投影装置１００は、プロジェクタ等の投影装置である。なお、本実施の形態のスクリーンには、ディスプレイパネルのように表示領域のサイズとアスペクト比が決まっている表示装置は含まれない。
【００１５】
画像投影装置１００は、画像入力部１１０、画像制御部１２０、記憶部１３０、走査制御部１４０、及びレーザ照射部１５０を含む。ここで、画像投影装置１００のうちの画像制御部１２０及び走査制御部１４０は、画像生成装置１００Ａを構築する。
【００１６】
画像入力部１１０は、画像再生機器１０から画像（入力画像）が入力されるインターフェイスである。入力画像は、所定のアスペクト比と画素数（横方向の画素数×縦方向の画素数）を有する。アスペクト比は、画像の縦横比であり、横方向のサイズ×縦方向のサイズで表される。
【００１７】
画像制御部１２０は、画像入力部１１０の出力側に接続されており、画像入力部１１０から入力画像が入力される。画像制御部１２０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及びメモリを含むコンピュータによって実現される。
【００１８】
画像制御部１２０は、入力画像に基づいてターゲット２０に投影する投影画像を描画する際にレーザ照射部１５０の走査部１５２を走査する水平周波数及び垂直周波数を求める。投影画像は、レーザ照射部１５０の走査部１５２の走査によって表示可能な表示可能画素数以下で、入力画像のアスペクト比を保持する最大画素数を有する画像である。
【００１９】
レーザ照射部１５０のレーザ光源１５１が各画素に画像を描画する際の周波数は、走査部１５２が走査可能な水平周波数及び垂直周波数よりも高いため、投影画像の画素数は、レーザ照射部１５０の走査部１５２の走査によって表示可能な表示可能画素数以下に制限される。
【００２０】
また、投影画像の画素数は、入力画像の画素数に等しい。このため、画像制御部１２０は、入力画像の画素数と同一の画素数を有する投影画像を描画可能な水平周波数及び垂直周波数を求める。また、画像制御部１２０は、入力画像と投影画像の画素数が等しくなるように、レーザ照射部１５０のレーザ光源１５１の点灯制御を行う。
【００２１】
画像制御部１２０は、投影画像を描画する際の走査部１５２の走査の水平周波数及び垂直周波数を求め、走査制御部１４０に出力する。
【００２２】
記憶部１３０は、入力画像を一時的に保持する。また、記憶部１３０は、画像フォーマットを表すデータ、画像制御部１２０が画像生成方法を実行する際に実行するプログラム、及び、プログラムの実行に際して必要なデータ等を格納する。
【００２３】
走査制御部１４０は、画像制御部１２０によって求められた水平周波数及び垂直周波数でレーザ照射部１５０の走査部１５２の駆動制御を行う。
【００２４】
レーザ照射部１５０は、レーザ光源１５１、走査部１５２、及び投影光学系１５３を有する。レーザ光源１５１は、一例として例えばＲＧＢ（赤・緑・青）のレーザダイオードチップと３色合成デバイスとが集積された光源である。走査部１５２は、一例としてＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーであり、レーザ光源１５１から出射されるレーザ光を２次元走査する。投影光学系１５３は、一例として走査部１５２から出力されるレーザ光をターゲット２０に向けて反射する固定式のミラーであり、走査部１５２から出力されるレーザ光の光路をターゲット２０に向けて反射する所定の曲面形状の反射面を有する。
【００２５】
レーザ光源１５１の点灯制御、及び、走査部１５２の２次元走査の制御は、画像制御部１２０によって行われる。
【００２６】
図２は、アイウェア型の画像投影装置１００を示す図である。図２では、利用者１がアイウェア型の画像投影装置１００を装着している。アイウェア型の画像投影装置１００は、利用者の網膜をターゲット２０として、レーザ光を照射する。
【００２７】
アイウェア型の画像投影装置１００は、画像再生機器１０としてのタブレットコンピュータやスマートフォンなどとケーブル又は無線でデータ通信ができるように接続されており、画像再生機器１０から入力される入力画像をターゲット２０としての網膜に投影する。
【００２８】
画像再生機器１０としてカメラを、アイウエア型の画像投影装置１００に使用者の視線の画像を取得できるように設置すれば、使用者の視線方向の画像を網膜に投影することができる。
【００２９】
図３は、入力画像とディスプレイパネル３０に投影される画像とを示す図である。図３は、実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａが投影する投影画像ではなく、比較用の画像生成装置が一般的な液晶等のディスプレイパネル３０に表示する画像と入力画像との関係を示す図である。比較用の画像生成装置は、入力画像のアスペクト比を変更せずにディスプレイパネル３０に表示する画像を生成する。
【００３０】
ここで、ディスプレイパネル３０の画面の画素数は、一例として１９２０ピクセル×１０８０ピクセル（約２Ｍピクセル）であり、アスペクト比は１６：９である。
【００３１】
図３（Ａ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１９２０ピクセル×１０８０ピクセル（画像フォーマットはＨＤ１０８０）でアスペクト比が１６：９である場合には、図３（Ａ）の右側に示すように、比較用の画像生成装置は、入力画像をディスプレイパネル３０にそのまま表示する。入力画像の画素数及びアスペクト比がディスプレイパネル３０の画素数及びアスペクト比と等しいからである。
【００３２】
また、図３（Ｂ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１６００ピクセル×１２００ピクセル（画像フォーマットがＵＸＧＡ）でアスペクト比が４：３である場合には、比較用の画像生成装置は、アスペクト比を変更せずに１９２０ピクセル×１０８０ピクセルのディスプレイパネル３０に表示可能な最大の画像として、１４４０ピクセル×１０８０ピクセルの地上デジタル放送のハイビジョン用の画像フォーマットを選択する。ディスプレイパネル３０の縦のピクセル数による制約を受けるためである。
【００３３】
この結果、図３（Ｂ）の右側に示すように、１９２０ピクセル×１０８０ピクセルのディスプレイパネル３０の中央の１４４０ピクセル×１０８０ピクセルの部分に画像が表示される。
【００３４】
この場合には、入力画像の画素数（１６００ピクセル×１２００ピクセル）が１４４０ピクセル×１０８０ピクセルに間引かれてディスプレイパネル３０に表示されることになり、ディスプレイパネル３０の左右両端には、画像を表示しない領域が生じる。
【００３５】
この場合にディスプレイパネル３０に画像が表示される領域の画素（有効画素数）は、１４４０ピクセル×１０８０ピクセルの約１．５Ｍピクセルであり、ディスプレイパネル３０のうちの約０．５Ｍピクセルの部分を利用していないことになる。なお、図３（Ｂ）の右側に示すディスプレイパネル３０の左右両側の画像が表示されていない部分には、黒帯を表示することによって、いわゆるレターボックスを表示する。
【００３６】
また、図３（Ｃ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１０８０ピクセル×１９２０ピクセル（アスペクト比が９：１６）である場合には、比較用の画像生成装置は、アスペクト比を変更せずに１９２０ピクセル×１０８０ピクセルのディスプレイパネル３０に表示可能な最大の画像フォーマットとして、５７６ピクセル×１０２４ピクセルのサイズを選択する。ディスプレイパネル３０の縦のピクセル数による制約を受けるためである。
【００３７】
この結果、図３（Ｃ）の右側に示すように、１９２０ピクセル×１０８０ピクセルのディスプレイパネル３０の中央の６００ピクセル×１０８０ピクセルの部分に画像が表示される。
【００３８】
この場合には、入力画像の画素数（１０８０ピクセル×１９２０ピクセル）が６００ピクセル×１０８０ピクセルに間引かれてディスプレイパネル３０に表示されることになり、ディスプレイパネル３０の左右両端には、画像を表示しない領域が生じる。
【００３９】
この場合にディスプレイパネル３０に画像が表示される領域の画素（有効画素数）は、６００ピクセル×１０８０ピクセルの約０．６Ｍピクセルの領域であり、約１．４Ｍピクセルの部分を利用していないことになる。なお、図３（Ｃ）の右側に示すディスプレイパネル３０の左右両側の画像が表示されていない部分には、黒いレターボックスが表示される。
【００４０】
これに対して、実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、ディスプレイパネル３０のように画面（表示領域）のサイズとアスペクト比が決まっている表示装置以外のターゲット２０に、入力画像のアスペクト比を保持した状態で画像（投影画像）を投影する。投影画像の画素数は、入力画像の画素数に等しい。図４を用いて実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａにおける入力画像と投影画像の関係について説明する。
【００４１】
図４は、実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａにおける入力画像と投影画像の関係を示す図である。
【００４２】
ここで、走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数（走査部１５２の最大表示可能画素数）は、一例として２Ｍピクセルであることとする。また、入力画像の画素数は、走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数（２Ｍピクセル）以下であることとする。
【００４３】
図４（Ａ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１９２０ピクセル×１０８０ピクセル（画像フォーマットはＨＤ１０８０）でアスペクト比が１６：９である場合には、入力画像の画素数が走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数と等しい（走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下である条件を満たす）。
【００４４】
このため、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、図４（Ａ）の中央に示すように、ＨＤ１０８０の入力画像をそのまま投影画像として表示可能な水平周波数及び垂直周波数を求め、入力画像をターゲット２０にそのまま表示する。
【００４５】
この場合は、走査部１５２の最大表示可能画素数（約２Ｍピクセル）の全領域で、アスペクト比を１６：９に設定して表示することになり、図４（Ａ）に示すディスプレイパネル３０に表示する場合と同様の表示結果になる。
【００４６】
なお、このような画像の走査は、図４（Ａ）の右側に示すように、ラスタースキャン方式で行えばよい。図４（Ａ）の右側の図は、黒丸は、レーザ光源１５１を点灯させる画素の位置を、曲線はレーザ投影の走査経路をそれぞれ模式的に表したものである。
【００４７】
また、図４（Ｂ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１６００ピクセル×１２００ピクセル（画像フォーマットはＵＸＧＡ、画素数は約１．９Ｍピクセル、アスペクト比は４：３）である場合には、入力画像の画素数が走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下である条件を満たす。
【００４８】
このため、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、図４（Ｂ）の中央に示すように、画素数及びアスペクト比を変更せずにＵＸＧＡの入力画像をそのまま投影画像として表示可能な水平周波数及び垂直周波数を求め、入力画像をターゲット２０にそのまま表示する。
【００４９】
ここで、図４の右側の図における黒丸の間隔が水平周波数を示し、曲線の周期が垂直周波数を模式的に示している。
【００５０】
この場合は、走査部１５２の最大表示可能画素数（２Ｍピクセル）のうちの１．９Ｍピクセルの領域で表示することになり、図３（Ｂ）に示す比較用の画像生成装置が表示する約１．５Ｍピクセルよりも画素数が多い。すなわち、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、入力画像のアスペクト比を保持しつつ、比較用の画像生成装置よりも解像度の高い画像を生成することができる。
【００５１】
なお、このような画像の走査は、図４（Ｂ）の右側に示すように、ラスタースキャン方式で行えばよい。黒丸は、レーザ光源１５１を点灯させる画素の位置を表す。
【００５２】
また、図４（Ｃ）の左側に示すように、入力画像の画素数が１０８０ピクセル×１９２０ピクセル（アスペクト比が９：１６）である場合には、入力画像の画素数が走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数と等しい（走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下である条件を満たす）。
【００５３】
このため、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、図４（Ｃ）の中央に示すように、画素数及びアスペクト比を変更せずに入力画像をそのまま投影画像として表示可能な水平周波数及び垂直周波数を求め、入力画像をターゲット２０にそのまま表示する。
【００５４】
この場合の投影画像は１０８０ピクセル×１９２０ピクセル（アスペクト比は９：１６）になるため、走査部１５２の最大表示可能画素数（約２Ｍピクセル）の全領域で表示することになり、図３（Ｃ）に示す比較用の画像生成装置が表示する約０．６Ｍピクセルよりも画素数が多い。すなわち、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、入力画像のアスペクト比を保持しつつ、比較用の画像生成装置よりも解像度の高い画像を生成することができる。
【００５５】
なお、このような画像の走査は、図４（Ｃ）の右側に示すように、ラスタースキャン方式で行えばよい。黒丸は、レーザ光源１５１を点灯させる画素の位置を表す。
【００５６】
以上のように、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、約２Ｍピクセルの最大表示可能画素数の範囲内で、投影画像のアスペクト比が入力画像のアスペクト比と等しくなり、かつ、投影画像の画素数が入力画像の画素数と等しくなる水平周波数及び垂直周波数を求め、入力画像をターゲット２０にそのまま表示する。
【００５７】
図５は、実施の形態の画像投影装置１００及び画像生成装置が実行する処理を表すシーケンス図である。ここでは、一例として、図４（Ｂ）に対応するケースにおける画像再生機器１０と画像投影装置１００の処理について説明する。
【００５８】
画像投影装置１００は、デフォルトのアスペクト比が１６：９であることを画像再生機器１０に通知する（ステップＳ１）。
【００５９】
画像再生機器１０は、入力画像として画像投影装置１００に出力する画像のアスペクト比が４：３の場合は、画像の左右に黒いレターボックスを入れて１６：９の画像を画像投影装置１００に出力する（ステップＳ２）。
【００６０】
画像投影装置１００の画像制御部１２０がレターボックスを検知して、本来は４：３の画像であることを認識し、４：３のアスペクト比で表示可能であることを画像再生機器１０に通知する（ステップＳ３）。
【００６１】
画像再生機器１０は、レターボックスなしで４：３の画像を画像投影装置１００に出力する（ステップＳ４）。
【００６２】
画像投影装置１００の画像制御部１２０は、４：３の画像として最大の投影範囲になる水平周波数及び垂直周波数を求め、入力画像をターゲット２０にそのまま表示する（ステップＳ５）。
【００６３】
以上のように、画像投影装置１００及び画像生成装置１００Ａは、走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下で、入力画像と同一のアスペクト比を保持する最大画素数を有する投影画像を描画する際の水平周波数及び垂直周波数を求めて、投影画像をターゲット２０に描画する。
【００６４】
したがって、入力画像のアスペクト比を保持し、解像度の高い画像を生成する画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法を提供することができる。
【００６５】
なお、以上では、入力画像の画素数が走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下である形態について説明したが、入力画像の画素数が走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数よりも大きい場合は、次のようにすればよい。入力画像の画素を間引いて、走査部１５２の走査によって表示可能な最大の表示可能画素数以下で、入力画像と同一のアスペクト比を保持し、既存の画像フォーマットに合致する最大画素数を有する投影画像を描画する際の水平周波数及び垂直周波数を求めて、投影画像をターゲット２０に描画すればよい。
【００６６】
また、以上では、画像投影装置１００が画像入力部１１０を有する形態について説明したが、画像投影装置１００は画像入力部１１０を有さず、画像制御部１２０が画像再生機器１０に直接的に接続されてもよい。
【００６７】
以上、本発明の例示的な実施の形態の画像生成装置、画像投影装置、及び、画像生成方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  画像再生機器
２０  ターゲット
１００  画像投影装置
１２０  画像制御部
１５１  レーザ光源
１５２  走査部
【図１】
2020144195.tif 000003
【図２】
2020144195.tif 000004
【図３】
2020144195.tif 000005
【図４】
2020144195.tif 000006
【図５】
2020144195.tif 000007