(57)【要約】  パルス幅変調式の光走査型ディスプレイ等、光走査型ディスプレイを用い画像を発現させる際、例えば、エッジが通る画素内でエッジから見て高照度側の部位を偏心照明することで、そのエッジを再現させる。こうした手法を使用すると、従来型ディスプレイに比べ、再現されるエッジのギザギザが少なくなり、また再現されるエッジの色がより正確になる。
2012515358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査型ディスプレイを用い画像を発現させる方法であって、
一組の画素に対応し画像を表している画像データを受領するステップと、
それらの画素における画素値遷移のうち低照度部分高照度部分間変化を孕むものを検出するステップと、
その画素内で光走査及び照明の対象部位を高照度部分寄りに偏心させつつ画像を発現させるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、その画素内遷移が画像内テキスト領域に係る遷移である方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、その画素内で上記対象部位とは別の対象部位を低照度部分寄りに偏心させつつ且つ上記対象部位よりも暗く照明するステップを有する方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、その画素内遷移が画像内非テキスト領域に係る遷移である方法。
【請求項５】
光走査型ディスプレイを用い画像を発現させるシステムであって、
一組の画素で構成される画像が発現する出力部材と、
その出力部材と連携するプロセッサと、
を備え、そのプロセッサが、それらの画素に対応し画像を表している画像データを受領した上で、内蔵する論理回路を用い、
それらの画素における画素値遷移のうち低照度部分高照度部分間変化を孕むものを検出する動作と、
その画素内で光走査及び照明の対象部位を高照度部分寄りに偏心させつつ画像を発現させよと指令する動作と、
を実行するシステム。
【請求項６】
請求項５記載のシステムであって、その画素内遷移が画像内テキスト領域に係る遷移であるシステム。
【請求項７】
請求項５記載のシステムであって、その画素内で上記対象部位とは別の対象部位を低照度部分寄りに偏心させつつ且つ上記対象部位よりも暗く照明するシステム。
【請求項８】
請求項７記載のシステムであって、その画素内遷移が画像内非テキスト領域に係る遷移であるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイ、特に表示される画素の空間的な調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画や動画を再生する際には、その画像を表すデータを受領して一群の画素からなる画像を発現させるのが普通である。こうした手法を使用するディスプレイとしては、ＣＲＴ（陰極線管）、ＬＣＤ（液晶デバイス）、プラズマ、ＤＬＰ（ディジタル光処理；登録商標）、ＧＥＭＳ（グレーティング電気機械システム）、ＧＬＶ（グレーティングライトバルブ；登録商標（以下省略））等を始め様々な種類が知られている。
【０００３】
それらのうちＧＥＭＳデバイスを使用するタイプのディスプレイでは、複数個のＧＥＭＳデバイスからなるリニアアレイで入射光を変調（回折）させて画素による線像を発現させ、その線像を走査用ミラーたるガルバノメータで動かし画面を掃引（光走査）することで、その画面上に二次元的な画像を発現させる。こうしたＧＥＭＳディスプレイでは、例えば図１Ａに示す画像部分を発現させるに当たり、図１Ｂに示す波形の制御信号に従いレーザ光を回折させる。このようにレーザ光をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に従い変調する構成では、発現する画素の輝度が変調パルス幅で決まってくる。カラー画像を発現させるには、この制御で赤、緑及び青各色のレーザ光を適宜回折させればよい。更に、従来のＧＥＭＳディスプレイでは、特許文献５（発明者：Stauffer et al.）や特許文献２（発明者：Kruschwitz et al.）に記載の通り、ＧＥＭＳデバイスに対するこのＰＷＭ制御で発現する画素が同じ線上に偏心なく整列する。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、青色レーザ光が入射するＧＥＭＳデバイスに対し、冒頭の第１〜第３変調窓でハイ状態になる波形の電圧が印加されているため、画素の列（カラム）のうち冒頭にある第１〜第３カラムで青色画素が発現している。同様に、赤色レーザ光が入射するＧＥＭＳデバイスに対し、第３〜第５変調窓でハイ状態になる波形の電圧が印加されているため、第３〜第５カラムで赤色画素が発現している。しかも、それらの電圧パルスが図示の通り変調窓の中心にあるため、カラムに対する偏心無しで画素が発現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３０７６６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６６２１６１５号明細書
【特許文献３】米国特許第６７１７７１４号明細書
【特許文献４】米国特許第６７４７７８１号明細書
【特許文献５】米国特許第７１４８９１０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J.I.Trisnadi, "Speckle contrast reduction in laser projection displays", Proc.SPIE 4657,2002,131-137
【非特許文献２】W.K.Pratt, "Digital Image Processing", John Wiley & Sons, pp.491-556
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来型のディスプレイでは画素同士の空間的位置関係が固定である。そのため、画素の照度フィルファクタが１００％にならないという問題がある。例えば、従来型ディスプレイのうち一次元ライトバルブアレイを一次元走査器で移動させるタイプのものでは、画素の照度フィルファクタが、走査方向沿い、非走査方向沿いのいずれについても１００％に達しないので、低照度部分が二次元的に連なって模様をなし図１７ａに示すスクリーンドア偽像が発生することがある。また、従来型ディスプレイのうちＧＥＭＳアレイ等の一次元光変調器アレイで画面を光走査するタイプのものでは、アレイ方向即ち非走査方向に沿い低照度部分が発生せず画素同士が連なるものの、走査方向沿いについては図１７ｂに示すように画素間低照度部分が発生することがある。これは、発現させたい画素の輝度に応じ変動パルス幅を変化させているため、それにつれて画素の走査方向寸法が変わるからである。特にＰＷＭ式の光走査型ディスプレイでは、暗めで走査方向寸法が小さい画素があると強い偽像が発生しやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の一つは、画素における照明部位を画像フレーム毎に変化させることで、空間的画素調整を実現し上掲の問題に対処するようにした（例えばＰＷＭ式の）光走査型ディスプレイである。
【発明の効果】
【０００８】
本実施形態によれば、ディスプレイ幅方向に沿い画素間低照度部分が模様をなさないよう画素毎に照明部位を変化させることで、フィルファクタ偽像の発生を抑えることができる。照明部位の変化を乱数知覚的な変化にすること、例えばレーザ光を利用した投写型ディスプレイでそうすることで、レーザ光同士の規則的な干渉で生じる見苦しい縞状のスペックルを好適に抑えることができる。乱数知覚的変化にするには、他の画素や前のフレームとは無関係となるよう画素における照明部位を乱数的又は擬似乱数的に変化させればよい。他の画素や前のフレームとの関係を部分的に保ちながら乱数知覚的な変化にすることもできる。更に、従来型ディスプレイでは高コントラストエッジの良質な再現が難しくギザギザ、段差、色忠実度の低下等が生じやすいが、本実施形態によれば、エッジが通る画素における照明部位をそのエッジの高照度側寄りに偏心させることで、それらの問題に対処することができるため、再現されるエッジのギザギザや段差を減らし色忠実度を高めることができる。例えば、サブ画素単位での描画を伴う従来手法に比べても着色性の偽像が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】従来型ディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図３Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図４Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図５Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る投写型ディスプレイを示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図９Ａ】従来型ディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図９Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１０Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１１Ａ】従来型ディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１１Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１２Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１３Ｂ】その発現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１４Ｂ】その発現及び照明部位制御用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１５Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１５Ｂ】その発現及び照明部位制御用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１６Ｂ】その発現及び照明部位制御用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１６Ｃ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１６Ｄ】その発現及び照明部位制御用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１６Ｅ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図１６Ｆ】その発現及び照明部位制御用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図１７ａ】従来型ディスプレイで散見されるスクリーンドア偽像を示す図である。
【図１７ｂ】従来のＰＷＭ式光走査型ディスプレイで散見されるフィルファクタ偽像を示す図である。
【図１８】従来のエッジ再現手法を説明するための図である。
【図１９】従来のエッジ再現手法を説明するための図である。
【図２０Ａ】従来のエッジ再現手法を説明するための図である。
【図２０Ｂ】従来のエッジ再現手法を示す図である。
【図２１ａ】従来のエッジ再現手法を示す図である。
【図２１ｂ】従来のエッジ再現手法を示す図である。
【図２２】本発明の諸実施形態におけるエッジ再現手法を示す図である。
【図２３Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２３Ｂ】それによるエッジ再現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図２４Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２４Ｂ】それによるエッジ再現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図２５Ａ】本発明の一実施形態に係るディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２５Ｂ】それによるエッジ再現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図２６Ａ】図２１ｂに示した従来型ディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２６Ｂ】それによるエッジ再現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【図２７Ａ】図２１ｂに示した従来型ディスプレイで発現する画素群を示す図である。
【図２７Ｂ】それによるエッジ再現用のレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、上述したものを含め本発明の諸実施形態をより好適に理解できるよう別紙図面を参照し詳細に説明する。以下の説明を別紙図面と併せ参照すれば本発明をより速やかに理解することができる。但し、別紙図面は本発明の着想を示すためのものであって、実際の寸法に対し忠実に描かれたものではない。
【００１１】
図２Ａ〜図５Ｂに、本発明の諸実施形態にて行われる空間的画素調整の形態例を示す。図示例では、図１Ａ及び図１Ｂの例で与えていた画像データと同じ画像データを想定している。画素値遷移を検出する検出器としては、所定のしきい値例えば非特許文献２に記載の値を超えたことをハードウェア的又はソフトウェア的に検出するものを想定している。まず、図２Ａに示す例では、第３カラム内青色画素における照明部位が左側、赤色画素における照明部位が右側に偏心するよう、図２Ｂの如く、青色レーザ光変調制御用パルスたる青色パルスを前の変調窓寄り、赤色レーザ光変調制御用パルスたる赤色パルスを次の変調窓寄りに偏心させている。なお、以下の諸実施形態では光源としてレーザ光源を使用しているが、その他の光源を使用することもできる。ＰＷＭ制御及び空間的光走査が可能なものであればよい。
【００１２】
図３Ａ及び図３Ｂに示す例は図２Ａ及び図２Ｂに示した例とほぼ同じであるが、隣のカラムに入り込む照明部位がある点で相違している。即ち、図３Ｂに示すように、青色画素の照明部位が部分的に前のカラム内に入り込むよう青色パルスを偏心させ、また赤色画素の照明部位が部分的に次のカラム内に入り込むよう赤色パルスを偏心させている。
【００１３】
図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、図１Ａでは第３カラム内に発現していた青色画素及び赤色画素を偏心させその照明部位を丸ごと隣のカラムに入り込ませている。即ち、図４Ｂに示すように、従来は第３変調窓内にあった青色パルス全体を第２変調窓内、第２変調窓中心にあった青色パルスを前の変調窓寄りで発生させる一方、従来は第３変調窓内にあった赤色パルス全体を第４変調窓内、第２変調窓中心にあった赤色パルスを前の変調窓寄りで発生させている。同じ変調窓内に存するパルス間に幾ばくかの間隔を設けているが、これは一例であって実施に当たり必要なことではない。
【００１４】
図５Ａ及び図５Ｂに示す例は図４Ａ及び図４Ｂに示した例とほぼ同じである。相違点は、第３カラムからの照明部位入り込みに伴い、第２カラム内青色画素の照明部位が前の青色画素寄りに偏心して前のカラムに入り込み、第４カラム内赤色画素の照明部位が次の赤色画素寄りに偏心して次のカラムに入り込んでいる点である。即ち、相応の青色パルスで前の変調窓寄り、相応の赤色パルスで次の変調窓寄りに照明部位を偏心させている点である。
【００１５】
なお、上掲の諸例で示した照明部位及びパルスの偏心形態は一例に過ぎず、他の偏心形態も採用できることを了解されたい。更に、上掲の諸例では赤色レーザ光と青色レーザ光にしか言及していないが、ディスプレイで使用されうるものである限り本発明はどのような色のレーザ光にも適用することができる。レーザ光源の個数が１個であれ複数個であれ、本発明に係る形態にて空間的調整を施すことができる。
【００１６】
図６に、本発明の一実施形態に係る投写型ディスプレイのブロック構成を示す。本投写型ディスプレイ６００はプロセッサ６１０にメモリ６０５及び出力部材６２０を接続した構成である。プロセッサ６１０は、後に図７、図８、図１４Ａ〜図１６Ｆ及び図２２〜図２５Ｂを参照して詳示する機能を備えた論理回路６１２、６１４、６１６及び６１８を内蔵している。プロセッサ６１０としては任意種類のプロセッサ、例えばマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＩＣ（用途特化集積回路）等を使用することができる。プロセッサ６１０としてマイクロプロセッサを使用した場合は、メモリ６０５又は任意種類のコンピュータ可読媒体からロードされるコンピュータ可読コードで、論理回路６１２、６１４、６１６及び６１８を体現させることができる。出力部材６２０としては、赤色レーザ光源６２２1、緑色レーザ光源６２２2及び青色レーザ光源６２２3に加え、一群のＧＥＭＳデバイス６２４が設けられている。なお、この図に示したのはあくまでディスプレイの概略構成であり、ミラー、レンズ、ガルバノメータ、表示画面乃至スクリーン、別のプロセッサ、別のメモリ、入力部材、出力部材等といった不図示部材を追加することもできる。更に、その出力部材として使用するレーザ光源の色や個数をこの例とは違うものにすることや、その出力部材として別種の光源（但しＰＷＭ制御及び空間的光走査が可能なもの）を使用することもできる。
【００１７】
図７に、本発明の一実施形態に係る方法の流れを示す。まず、プロセッサ６１０が一組の画素に対応する一組のデータを受領すると（ステップ７０５）、論理回路６１２が画素値遷移を検出する（ステップ７１０）。この遷移検出は任意種類のエッジ検出法や色遷移検出法で実行することができる。色成分全てを使用する手法でも単一の輝度成分を使用する手法でもよい。例えば、いずれかの色成分を監視し、ある画素から次の画素にかけてその色成分にしきい値を上回る変化が生じたときに、その色成分に関し画素値遷移有り、と判別するようにすればよい。そのしきい値を単一画素ベースのものとすることも、複数画素に亘る勾配とすることもできる。そして、同一水平線内画素に基づく遷移解析に代え又はこれと共に、隣接水平線内画素を巻き込み垂直成分を考慮した解析を行うこともできる。
【００１８】
なお、ここでは特定色の光を指して色成分と称している。本願では、諸実施形態を説明するに当たり、各画素の発現に寄与する光の色成分を二乃至三通り（赤、緑及び青）としているが、本発明は、これらの色成分に限らず任意個数乃至波長の色成分で実施することができる。表示画面乃至スクリーン上で考えると、ＰＷＭ式のディスプレイの場合、個々の色成分がオンになるのはその画素向けの周期の一部分に過ぎない。その部分が０になることもある。
【００１９】
画素値遷移無しと判別された場合（判別ステップ７１０“ノー”分岐）、プロセッサ６１０は、カラムに対する偏心無しで照明部位が発現するよう出力部材を制御する（ステップ７１５）。
【００２０】
逆に、論理回路６１２がいずれかの色成分に関し画素値遷移有りと判別した場合（判別ステップ７１０“イエス”分岐）、論理回路６１４は、出力部材６２０を然るべく制御することで、１個又は複数個の画素で照明部位をカラムに対し偏心させる（ステップ７２５）。即ち、どの画素、どの色成分でもオン期間がその画素向けの期間の中心を占める従来型ディスプレイと違い、本発明の諸実施形態では、個々の画素に対応するオン期間が、個々の色成分に係る変調パルス幅に応じ、隣又はそれに準ずる位置にある画素のそれ寄りに偏心した期間を占めることとなる。
【００２１】
図８に、図７に示した方法にてどれか一通りの色成分のみで画素値遷移有りと判別されることがあまりない点に鑑み、複数通りの色成分で画素値遷移が生じている場合に別様に対処するようにした方法を示す。この図の方法では、論理回路６１２が画素値遷移有りと判別すると（判別ステップ８１０“イエス”分岐）、その画素値遷移が複数通りの色成分で生じているか否かを論理回路６１２が引き続き判別する（ステップ８２０）。画素値遷移が複数通りの色成分で生じていると判別された場合（判別ステップ８２０“イエス”分岐）、論理回路６１４は、出力部材６２０を然るべく制御することで、少なくとも１個の画素に関し、その色成分のうち複数通りで照明部位をカラムに対し偏心させる（ステップ８３０）。逆に、画素値遷移が一通りの色成分でしか生じていないと判別された場合（判別ステップ８２０“ノー”分岐）、論理回路６１４は、出力部材６２０を然るべく制御することで、少なくとも１個の画素で照明部位をカラムに対し偏心させる（ステップ８２５）。ステップ８２５及び８３０におけるこうした空間的画素調整は、先に示した形態例のいずれに従い行ってもよい。
【００２２】
但し、これらの方法だけではうまく対処できない場合もある。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示す状況では、第３カラム内青色パルス及び赤色パルスが第３変調窓全体を占めているため、第３カラム内だけで青色画素の照明部位を左寄りに偏心させることや赤色画素の照明部位を右寄りに偏心させることができない。加えて、隣接画素用のパルスが対応するカラムに係る変調窓の全体を占めているため、第３カラムからその隣のカラムへと照明部位を入り込ませることもできない。図１０Ａ及び図１０Ｂに、こうした状況に対処できるよう工夫した実施形態、即ち各色成分用変調パルスの持続時間即ち幅を短縮できるようにした実施形態を示す。図示例では、第３カラム内青色成分オン期間及び赤色成分オン期間をそれぞれ５０％とし、既述の例に従い照明部位を偏心させている。即ち、第３カラム内青色画素の照明部位を第２カラム内青色画素寄り、第３カラム内赤色画素の照明部位を第４カラム内赤色画素寄りに偏心させている。これと同じ議論は、二通りの色成分についてのみならず、単一の色成分や三通り以上の色成分についても成り立つ。
【００２３】
例えば、紫色（赤色と青色の組合せ）から黄色（赤色と緑色の組合せ）への遷移のように三通り以上の色成分が関わる遷移の場合、従来は図１１Ａ及び図１１Ｂに示す遷移となっていたが、本実施形態では、青色画素及び緑色画素の照明部位を、図１２Ａ及び図１２Ｂの如く第３カラム内で偏心させることや、既述の例に倣いカラム境界を越えて偏心させることができる。更に、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、青色成分及び緑色成分の遷移に併せ赤色成分を操作すること、即ち赤色成分に関し画素を第３カラム内で２個のサブ画素に分割することもできる。この例では第３カラムにおける赤色成分の合計オン期間が維持されているが、これは必要なことではない。サブ画素持続時間やサブ画素中心位置を適宜変化させることで、色忠実度の確保や画像先鋭性の向上を図ってもよい。既述の例に倣いカラム境界を越えてサブ画素の照明部位を偏心させることもできる。
【００２４】
本発明の諸実施形態には、更に、従来型ディスプレイと違いフィルファクタ偽像が全く又はほとんど発生せず、画素の場所が視認されてしまう可能性が全く又はほとんどない、といった長所もある。フィルファクタ偽像としては、まず、図１７ａに示すスクリーンドア偽像が知られている。この種のフィルファクタ偽像は、固定型二次元画素アレイのように画素間非照明部分で格子模様が形成されるものを使用する従来型ディスプレイで目立ちやすく、投射像を近くから見る場合や投射像の倍率が高い場合に目立ちやすく、また青空のように色や輝度の画素間変動が小さい投射像内領域で目立ちやすい。
【００２５】
ＰＷＭ式の光走査型ディスプレイではまた別種のフィルファクタ偽像が発生する。まず、この種のディスプレイには、ＧＥＭＳアレイ等の一次元変調器アレイを使用しているため、画面上でアレイ方向即ち非走査方向に沿い画素同士が隙間なく並ぶ、という特徴がある。これは、非走査方向に沿い画素間低照度部分が発生せず照度フィルファクタが１００％になる、ということである。反面、この種のディスプレイでは、その時点における個別画素の輝度次第で、走査方向に沿い画素間低照度部分が発生して照度フィルファクタが１００％未満になることがある。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示した従来技術では隣接画素間に低照度部分が生じている。これは、画像コンテンツに応じた輝度で画素が発現するよう変調パルス幅を制御しているからである。変調パルス幅の変化に伴い照明部位の走査方向沿い寸法（幅）が変化するので、ＰＷＭ式の光走査型ディスプレイでは、輝度が低く幅狭な画素があると強い偽像が発生しやすい。図１７ｂに、極端な例として、特定カラム内の全画素で照度が最高照度未満のあるレベルに揃っていて、暗い縞が発現している例を示す。
【００２６】
その点、本発明の諸実施形態では、個々の画像フィールド即ちフレーム毎に且つ経時的に、個々の画素における照明部位を変化させることができる。従って、光走査型ディスプレイ例えばＰＷＭ式のディスプレイにおけるフィルファクタ偽像問題を軽減乃至防止することができる。即ち、照明部位を然るべく変化させることで、画素間低照度部分によるディスプレイ幅方向沿い模様が全く又はほとんど形成されなくなるので、その部分に由来する現象例えばフィルファクタ偽像を抑え又は防ぐことができる。
【００２７】
例えば、その幅を上限パルス幅の５０％に保ちながら、個々の画素における照明部位を最初のフレーム（第１フィールド）では図１４Ａ及び図１４Ｂの如く中央、その次のフレーム（第２フィールド）では図１５Ａ及び図１５Ｂの如く左端、更にその次のフレーム（第３フィールド）では図１６Ａ及び図１６Ｂの如く右端とすればよい。
【００２８】
その後は、個々の画素における照明部位を第ｎフィールドでは図１４Ａ及び図１４Ｂの部位、第ｎ＋１フィールドでは図１５Ａ及び図１５Ｂの部位、第ｎ＋２フィールドでは図１６Ａ及び図１６Ｂの部位、第ｎ＋３フィールドでは第ｎフィールドと同様の部位、というように循環させていけばよい。
【００２９】
スクリーンドア偽像の軽減乃至防止を狙い照明部位を変化させる手法としては、図１４Ａ〜図１６Ｂに示した例のようにフレーム単位で単純に変化させる手法に留まらず、より複雑な順序乃至配列で変化させる手法も採用することができる。例えば、画素毎に照明部位が乱数知覚的に変化する順序乃至配列、即ち偽像として看者に知覚されない順序乃至配列にするとよい。図１４Ａ〜図１６Ｂに示した例であれば、個々のフレームにおける照明部位を適宜選定することで、フレーム単位での照明部位変化を乱数知覚化することができる。この例とは異なるフレーム数毎に照明部位の変わり方を循環させる形態でも、好適な効果を挙げることができる。即ち、図１４Ａ〜図１６Ｂに示した例と違い、照明部位が循環的に変わるフレーム数を設計的に３以外の値（但し２以上の整数）に定めることもできる。
【００３０】
照明部位の変化形態は決定論的でも乱数的でもかまわない。例えば、図１４Ａ〜図１６Ｂに示した例では、個々の画素における照明部位を決定論的且つ乱数知覚的に変化させている。即ち、照明部位がフレーム毎に所定で、且つフレーム毎に異なっている。これとは違い、照明部位が非決定論的且つ乱数知覚的に変化する形態、即ち照明部位が他の画素や他の画像フィールドとは無関係に決まる形態で、本発明を実施することもできる。個々の画素における照明部位を乱数知覚的に決定する処理は、他の画素から独立した画素単位処理として行うことができる。
【００３１】
例えば、それぞれ赤色、緑色及び青色成分を有する画素の場合、その幅を上限パルス幅の５０％に保ちながら、第１フィールドでは図１６Ｃ及び図１６Ｄに示す配列、またその次の第２フィールドでは図１６Ｅ及び図１６Ｆに示す配列に従い定めればよい。こうすると、同じフィールド内の照明部位同士が乱数知覚な関係になるだけでなく、別のフィールド間でも照明部位同士が乱数知覚な関係になる。即ち、個々の画素における照明部位が、他の画素及び他のフレームに対しほぼ無関係となる。
【００３２】
本発明は、個々の画素における照明部位の変化がフレーム単位で完全に所定の形態や、画素単位で完全に乱数的な形態とは、また異なる形態でも実施することができる。例えば、フレーム単位変化と画素単位変化とを複合させた形態にしてもよい。照明部位を、フレーム内のある部分については予め定めておき、同じフレーム内の他部分では互いに独立に決定する、といった具合である。或いは、照明部位をカラム単位で変化させてもよい。照明部位を、同じフレーム内のどのカラムでも同じ形態で変化させ、またフレームが切り替わるとカラム毎に変化させる、といった具合である。変え方はこのように単純なものでかまわない。
【００３３】
画素における照明部位の変化を部分的又は全面的に画像コンテンツに依存させてもよい。即ち、照明部位の幅を、上限パルス幅の５０％相当である図１４Ａ〜図１６Ｆの例と違い、５０％以外相当にすることや、画像コンテンツに応じ変化させることもできる。照明部位の幅を上限パルス幅相当にして全幅照明すると、照明部位の変化無しで、フィルファクタ偽像を軽減又は防止することができる。プロセッサ６１０を適宜構成し、その照度値が照度しきい値を下回っている画素のみで、或いはいずれか又は全ての画素で照度値が照度しきい値を下回っている画素群のみで、照明部位が変化するようにしてもよい。使用する照度しきい値、使用するしきい値判別手法、判別対象とする色成分の種類・種数等は任意に定めることができる。
【００３４】
画像コンテンツへの依存形態の例としては、一通り又は複数通りの色成分に係る照度値を監視し、その照度値が照度しきい値未満（又は以下）であったら画素における照明部位を（例えば乱数知覚的に）変化即ち偏心させるが、照度しきい値以上（又は超）であったら偏心させない、といった形態がある。即ち、プロセッサ６１０による判別に当たり諸画素の照度値が考慮される形態である。この形態では、照度値がしきい値超の画素では照明部位が偏心せず、輝度データ内対応部分で与えられるパルス幅が照度しきい値相当幅未満の場合だけ照明部位が偏心する。これとは違い、個々の画素における照明部位が照度値に対し反比例的に偏心する形態、即ちカラムに対する照明部位の偏心度が輝度データ内対応部分で与えられるパルス幅に反比例する形態にすることもできる。
【００３５】
画像コンテンツへの依存形態の別例としては、空間的に平坦で時間変化が急峻でないフレームが検出されたこと等、ある一種類又は複数種類の条件が成立したことを以て、その画素における照明部位を変化させる形態がある。この形態では、輝度データ内対応部分を調べた結果、偽像が発生しやすい画像乃至画像部分であることが判明した場合に画素を偏心させる。例えば、ある画像内領域に関し、表示させると画素間低照度部分が模様をなす等して偽像が発生することが判明した場合に、その領域に属する画素にて照明部位を乱数知覚的な形態で変化させる。
【００３６】
画素における照明部位の変化は、このように、何か特定の形態に限定されるものではない。個々の画素における照明部位の変化でフィルファクタ偽像等の現象を軽減乃至防止することができればよい。即ち、フィルファクタ偽像等の現象が軽減される形態、看者にとり目障りな偽像が生じない形態等であればよい。例えば、照明部位の変化を、画像コンテンツに依存させても依存させなくてもよいし、その単位を、フレーム単位、フレーム内領域単位、カラム単位、ロー（行）単位、画素単位、その任意の組合せ等のいずれとしてもよい。それらのいずれでも本発明の技術的範囲から逸脱しない。
【００３７】
図１４Ａ〜図１６Ｆに例示した諸形態、即ち個々の画素における変調パルス幅変化が色成分間で変わらない形態で得られていた効果と同様の効果を、個々の画素における変調パルス幅変化が色成分間で変わる形態で得ることもできる。例えば、個々の画素における照明部位を輝度データ内対応部分に従い色成分毎に変化させればよい。照明部位を色成分毎に経時変化させれば、色忠実度が見た目に損なわれることもない。
【００３８】
図１４Ａ〜図１６Ｆに例示した諸形態、即ち対応する輝度データに従い対応するカラム内で照明部位を発現させる形態に限らず、図３Ａ〜図５Ｂに例示した通り、個々の画素における照明部位を隣のカラム内に入り込ませる形態にすることもできる。
【００３９】
また、図１４Ａ〜図１６Ｆに示した諸例に従いプロセッサ６１０の動作、特に論理回路６１６の画素別動作を説明すると次のようになる。まず、プロセッサ６１０では、発現させたい画素のうちいずれかに対応する一連の輝度データを受領する。図１４Ａ〜図１６Ｆに示した例でいうなら、第１〜第５カラムのうちいずれかに属する画素に対応していて、ある期間中にその画素で発現させるべき色が例えば灰色であることを表すデータを受領する。プロセッサ６１０は、次いで、ある期間に亘り且つ少なくともその輝度データに基づき、幾つかのフレームに亘り照明部位を乱数知覚的に変化させつつ、上述の通りその画素又はそれに隣接する画素で照明部位を発現させる。図１４Ａ〜図１６Ｆに示した例でいうと、幾つかのフレームに亘り個々の画素に係る照明部位を乱数知覚的に変化させつつその期間中にその画素を例えば灰色で発現させる。
【００４０】
既述の通り、こうした乱数知覚的な照明部位変化は、画像データの一部たる輝度データに基づき発生させることも、輝度データに基づかないで発生させることもできる。同じく既述の通り、ある画素における乱数知覚的な照明部位変化と、別の画素におけるそれとを互いに独立的に発生させること、例えば照明部位を画素単位で独立的に決定することもできる。画素における照明部位を所定フレーム数単位、カラム単位、ロー単位、領域単位等で乱数知覚的に変化させるようにしてもよいし、更には画像内のどの画素でも同じ変化となる大域的な形態で照明部位を変化させるようにしてもよい。
【００４１】
また、本発明の諸実施形態によれば、フィルファクタ偽像を軽減することだけでなく、レーザ投写型ディスプレイにおけるスペックルを軽減することもできる。これは、照明部位の位置を空間的に変化させると、投射先の面における画素の位置が変化し、その面で反射された光同士の加算又は減算のされ方が変化し、ひいてはその加減算がもとで生じていた干渉縞が軽減されるからである。
【００４２】
更に、本発明の諸実施形態によれば、画像コンテンツに含まれるエッジや直線を良好に再現することができる。これは、高コントラストなエッジを良質に再現できない場合がある従来型ディスプレイと対照的である。一例として、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイパネル等のように、個々の画素が図１８の如く複数個の有色要素（サブ画素）で構成されていて、そのサブ画素の位置が固定されているものを考えることにする。この種のディスプレイでは、従来から、テキスト表示に当たり見かけ上の解像度を高めるためサブ画素単位描画が行われている。これは、図１９に示す任意形状の暗部例えば大文字「Ａ」の斜辺を画素単位描画で再現しようとしても、白から黒への遷移即ち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）同時の遷移部分が画素境界でないため正確に行えず、図２０Ａの如く（白から黒への遷移は正確でも）描画位置の空間的なずれが大きいため段差状のギザギザとして知覚されてしまうためである。サブ画素単位描画を行えば、図２０Ｂの如く描画位置の空間的なずれが小さくなる。しかしながら、この手法には、その明部に青色成分が含まれていない画素２０１０が黄色に、またその明部に緑色成分や青色成分が含まれていない画素２０２０が赤色に発色する、という問題がある。そのため、図２１ａに示す如く、画素２０１０及び２０２０の全体に亘り輝度を調整して遷移をぼかし、看者の知覚をごまかすことで、色彩を保つ手法も開発されている。また、この輝度値遷移法の更なる改良として、図２１ｂに示す如く、個々の画素における照明部位がカラムの中心に保たれるようサブ画素位置を非固定にしたディスプレイも開発されている。図２６Ａ及び図２６Ｂに、図２１ｂ中の第２ローで発現する画素群及びそのローでエッジ再現に使用されるレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す。同様に、図２７Ａ及び図２７Ｂに、図２１ｂ中の第３ローで発現する画素群及びそのローでエッジ再現に使用されるレーザ光変調制御信号の電圧波形を示す。この手法では、高い色忠実度が得られるものの、エッジから見て不適切な側に、輝度値遷移に伴う陰影部が発生してしまう。
【００４３】
図２２に、本発明の諸実施形態に係る光走査型ディスプレイ例えばＰＷＭ式のそれにおけるエッジ再現手法を示す。この手法では、まず、一組の画素に対応する画像データ、例えば図２２に示す８個の画素に対応するデータをプロセッサ６１０が受領する。プロセッサ６１０が受領するこの画像データは、例えば、図１９の如く白地上にある黒字の一部を表すデータである。そのプロセッサ６１０内の論理回路６１８は、次いで、その画素群に属する画素例えば図２２に示す画素２２１０にて、低照度部分高照度部分間変化を孕む遷移が生じているか否かを判別する。その際論理回路６１２を利用することもできる。図１９及び図２２では白地上に黒字があるので、低照度部分高照度部分間遷移は、その画素例えば２２１０のうち遷移部分たるエッジから見て高照度側寄りへの偏心照明で発現させる。
【００４４】
同図中、第１ローにおける遷移は画素境界で生じているので、画素における照明部位を偏心させる必要はない。これに対し、第２ローにおける遷移は画素２２１０内で生じているので、画素２２１０では、遷移部分たるエッジから見て高照度側寄りが偏心照明されている。画素２２２０でも同様に照明部位が偏心されている。このように、図２２〜図２５Ｂに示す如く白黒間遷移を発現させることで、画素内エッジを挟む領域双方で正確に色を再現することができる。この点は、遷移のタイプが白黒間遷移以外である場合や、単一画素内にその照度が異なる２個の高照度部分がある場合でも同様である。後者の場合、その画素を通るエッジの対応する側寄りに、個々の高照度部分を偏心させればよい。
【００４５】
このように、画素における照明部位を遷移部分から見て高照度側寄りに偏心させることで、従来技術に比べエッジが正確に再現される形態で画素を発現させることができる。また、全ての色成分を画素内の同一部位で発現させることで、色忠実度を保つことができる。従って、本発明の諸実施形態、特に図２２〜図２５Ｂに示した機能を有する実施形態によれば、従来技術に比べ段差状のギザギザが少なく且つその色が正確になるようエッジを再現することができる。
【００４６】
図２２に示した例、即ち遷移部分たるエッジを境に高照度部分と低照度部分へと単一画素内を二分割する例以外でも、同様の効果を得ることができる。即ち、同じ画素を複数本のエッジが通る場合等、単一画素が三分割以上されている例でも同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図２３Ａ及び図２３Ｂに、白から黒への遷移が画素境界上で生じている状態を示す。この状態では、三色あるレーザ光のいずれでも、第３変調窓全体が変調パルスで占められている。図２４Ａ及び図２４Ｂに、高照度部分から低照度部分への遷移が画素内で生じている状態の一例を示す。この状態では、三種のレーザ光のいずれでも第３変調窓の２／３が変調パルスにより占められており、また、その窓におけるレーザ光変調制御信号のオン期間が偏心してその窓の左端から始まっている。図２５Ａ及び図２５Ｂに、高照度部分から低照度部分への遷移が画素内で生じている状態の別例を示す。この状態では、三種のレーザ光のいずれでも第３変調窓の１／３が変調パルスにより占められており、また、その窓におけるレーザ光変調制御信号のオン期間が偏心してその窓の左端から始まっている。
【００４８】
以上、ＧＥＭＳ技術を用いた実施形態に関し説明してきたが、本発明はＰＷＭ式でない他種光走査型ディスプレイにも等しく適用することができる。即ち、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ社やソニー株式会社によって開発されたＧＬＶ技術等でも、本発明に従い個々の画素に係る照明部位乃至タイミングを制御して効果を挙げることができる。更に、一次元走査技術を用いた実施形態に関し説明してきたが、本発明は二次元走査技術を用いたディスプレイ、例えば二軸ミラースキャナを有するレーザスキャナを使用するものにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
６００  投写型ディスプレイ、６０５  メモリ、６１０  プロセッサ、６１２〜６１８  論理回路、６２０  出力部材、６２２1  赤色レーザ光源、６２２2  緑色レーザ光源、６２２3  青色レーザ光源、６２４  ＧＥＭＳデバイス、７０５，７１５，７２５，８０５，８１５，８２５，８３０  ステップ、７１０，８１０，８２０  判別ステップ、２０１０，２０２０，２２１０，２２２０  画素。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１７ａ】
2012515358.tif 000036
【図１７ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
2012515358.tif 000039
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
2012515358.tif 000042
【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図１８】
2012515358.tif 000048
【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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