JP2023027872A - 画像処理方法、及び、画像処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】画像に画像処理を施す場合の、表示設計上の制約を低減させる。【解決手段】フレームバッファーに、画像信号の第１のライン数を有する第１フレームを第１周波数で書き込むことと、フレームバッファーから、第１周波数よりも高い第２周波数で第１フレームを読み出すことと、第１フレームから、第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有する第２フレームを生成することと、第２フレームに基づく出力用フレームを、第２周波数よりも低い第３周波数で出力することと、を含む、画像処理方法。【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理方法、及び、画像処理回路に関する。

従来、表示装置のアスペクト比と画像信号のアスペクト比とが異なる場合等に、画像信号の解像度を変換する技術が知られている。特許文献１は、入力画像信号のアスペクト比が表示装置のアスペクト比と異なる場合に、レターボックス表示を行う構成を開示する。この構成では、入力画像信号の有効走査線領域を圧縮して画像部を表示し、垂直ブランキング期間に黒帯部を表示する。

特開２００５－２７５３５７号公報

特許文献１記載の構成は、黒帯部を挿入する処理において黒帯部分の水平周波数を黒帯以外の部分より高くするので、処理後の画像信号が変則的な信号となる。これが要因となって、画像処理後の画像信号に基づく表示を行うために、変則的な信号を処理可能な表示回路を必要としていた。このため、表示設計上の制約を招くという課題があった。

本開示の一態様は、フレームバッファーに、画像信号の第１のライン数を有する第１フレームを第１周波数で書き込むことと、前記フレームバッファーから、前記第１周波数よりも高い第２周波数で前記第１フレームを読み出すことと、前記第１フレームから、前記第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有する第２フレームを生成することと、前記第２フレームに基づく出力用フレームを、前記第２周波数よりも低い第３周波数で出力することと、を含む、画像処理方法である。

本開示の別の一態様は、第１周波数で画像信号の第１のライン数を有する第１フレームが書き込まれ、前記第１周波数よりも高い第２周波数で前記第１フレームが読み出されるフレームバッファーと、前記第１フレームの複数のラインが第２周波数で書き込まれるラインバッファーを備え、前記ラインバッファーから前記複数のラインの一部を前記第２周波数よりも低い第３周波数で読み出すことによって、前記第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有する第２フレームを生成するフレーム生成回路と、前記第２フレームに基づく出力用フレームを前記第２周波数よりも低い第３周波数で出力する出力回路と、を備える、画像処理回路である。

実施形態に係るプロジェクターの構成の一例を示す図。 解像度変換部の構成の一例を示す図。 解像度変換部による処理の一例を示す説明図。 解像度変換部の動作を示すタイミングチャート。

以下、図面を参照して本実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成の一例を示す図である。
プロジェクター１は、画像供給装置２に接続され、画像供給装置２から入力される画像データに基づいて、スクリーンＳＣに画像を投写する。プロジェクター１は表示装置の一例であり、プロジェクター１が画像を投写することは、表示の一例である。以下の説明における画像は、動画像すなわち画像、及び、静止画像を含む。

画像供給装置２は、プロジェクター１に対して画像データを供給する装置である。画像供給装置２は、例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）やＢｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ等を再生するメディア再生装置や、パーソナルコンピューターである。画像供給装置２は、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に準拠した画像データをプロジェクター１に出力する。Ｂｌｕ－ｒａｙは登録商標である。ＨＤＭＩは登録商標である。

プロジェクター１は、投写部１０と、投写部１０を駆動する駆動部２０とを備える。投写部１０は、光学的な画像の形成を行い、スクリーンＳＣに画像を投写する。
投写部１０は、光源部１１、光変調装置１２及び投写光学系１３を備える。駆動部２０は、光源駆動部２１及び光変調装置駆動部２２を備える。

光源部１１は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ等のランプ光源、又は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザー光源等の固体光源を備える。

光源駆動部２１は、バス３６に接続され、同じくバス３６に接続された制御部５０の制御に従って、光源部１１の光源を点灯及び消灯させる。光源駆動部２１は、例えば、制御部５０の制御に従って光源部１１に電力を供給する光源駆動回路を備える。

光変調装置１２は、例えば、透過型の液晶パネル１５を備え、光源部１１が発した光を液晶パネル１５に透過させることによって変調する。液晶パネル１５は、例えば、赤色光を変調する液晶パネル１５Ｒ、緑色光を変調する液晶パネル１５Ｒ、及び、青色光を変調する液晶パネル１５Ｂを含む。

光源部１１が発する光は、光源部１１と光変調装置１２の間の光路に配置された不図示の光学素子によって、赤色光、緑色光、青色光の３色の色光に分離される。これらの色光は、それぞれ、液晶パネル１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに入射する。液晶パネル１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは、透過光を変調して画像光ＰＬを生成する。変調された画像光ＰＬは、クロスダイクロイックプリズム等の合成光学系によって合成され、投写光学系１３に射出される。光変調装置１２は、光変調素子として透過型の液晶パネル１５を備える構成に限定されない。例えば、光変調装置１２が備える光変調素子は、反射型の液晶パネルでもよいし、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）でもよい。

光変調装置１２は、光変調装置駆動部２２によって駆動される。光変調装置駆動部２２は、例えば、光変調装置１２の液晶１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを駆動する液晶ドライバー回路を備える。光変調装置駆動部２２は、画像処理部４５に接続される。

光変調装置駆動部２２には、画像処理部４５からＲ，Ｇ，Ｂの各原色に対応する画像データが入力される。Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を示す。光変調装置駆動部２２は、画像データを、液晶パネル１５Ｒ、１５Ｂ、１５Ｇの動作に適したデータ信号に変換する。光変調装置駆動部２２は、変換したデータ信号に基づいて、液晶パネル１５Ｒ、１５Ｂ、１５Ｇの各画素に電圧を印加し、液晶パネル１５Ｒ、１５Ｂ、１５Ｇに画像を描画する。

投写光学系１３は、画像光ＰＬをスクリーンＳＣ上に結像させるレンズやミラー等を備える。画像光ＰＬは、投写光学系１３を経てスクリーンＳＣに投写され、スクリーンＳＣに投写画像を結像させる。

プロジェクター１は、操作部３１、リモコン受光部３３、入力インターフェイス３５、記憶部３７、画像入力インターフェイス４１、画像処理部４５及び制御部５０を更に備える。入力インターフェイス３５、記憶部３７、画像入力インターフェイス４１、画像処理部４５及び制御部５０は、バス３６を介して相互にデータ通信可能に接続される。

操作部３１は、プロジェクター１の筐体表面に設けられた各種のボタンやスイッチを備える。操作部３１は、ボタンやスイッチの操作に対応した操作信号を生成して、入力インターフェイス３５に出力する。入力インターフェイス３５は、操作部３１から入力された操作信号を制御部５０に出力する回路を備える。

リモコン受光部３３は、リモコン５から送信される赤外線信号を受光する。リモコン受光部３３は、受光した赤外線信号をデコードして操作信号を生成する。リモコン受光部３３は、生成した操作信号を入力インターフェイス３５に出力する。入力インターフェイス３５は、リモコン受光部３３から入力された操作信号を制御部５０に出力する回路を備える。

リモコン５及びリモコン受光部３３が赤外線信号を送受信する構成は一例である。例えば、リモコン５とリモコン受光部３３がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の近距離無線通信を実行することによって、操作信号を送受信する構成であってもよい。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは登録商標である。

記憶部３７は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気的記録装置、又は、フラッシュメモリー等の半導体記憶素子を用いた記憶装置である。記憶部３７は、制御部５０が実行するプログラムや、制御部５０が処理したデータ、画像データ等を不揮発的に記憶する。

画像入力インターフェイス４１は、コネクター及びインターフェイス回路を備える。画像入力インターフェイス４１には、ケーブルを介して画像供給装置２が接続される。例えば、画像入力インターフェイス４１は、ＨＤＭＩケーブルを接続するコネクター、及び、ＨＤＭＩ規格の伝送フォーマットで画像データを受信するインターフェイス回路を備える。画像入力インターフェイス４１は、アンテナ及び無線通信回路を備え、画像供給装置２と無線通信を実行することによって画像データを受信する構成であってもよい。

制御部５０は、メモリー５１及びプロセッサー５３を備える。メモリー５１は、プロセッサー５３が実行するプログラムやデータを不揮発的に記憶する記憶装置である。メモリー５１は、磁気的記憶装置、フラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体記憶素子、或いはその他の種類の不揮発性記憶装置により構成される。メモリー５１は、プロセッサー５３のワークエリアを構成するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでもよい。メモリー５１は、制御部５０により処理されるデータや、プロセッサー５３が実行する制御プログラムを記憶する。

プロセッサー５３は、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーがプロセッサー５３として機能する構成であってもよい。プロセッサー５３は、制御プログラムを実行してプロジェクター１の各部を制御する。

例えば、プロセッサー５３は、操作部３１及びリモコン５によって受け付けた操作に対応した画像処理の実行指示と、この画像処理に用いるパラメーターとを画像処理部４５に出力する。パラメーターには、例えば、スクリーンＳＣに投写する画像の幾何的な歪みを補正するための幾何補正パラメーター等が含まれる。

画像処理部４５は、例えば、集積回路により構成することができる。集積回路は、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）で構成される。より具体的には、画像処理部４５は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等により構成される。ＰＬＤには、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が含まれる。また、集積回路の構成の一部にアナログ回路が含まれていてもよく、プロセッサーと集積回路との組み合わせであってもよい。プロセッサーと集積回路との組み合わせは、マイクロコントローラー（ＭＣＵ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、システムＬＳＩ、チップセットなどと呼ばれる。

画像処理部４５には、不図示のフレームメモリーが接続されてもよい。フレームメモリーは、例えば、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）により構成される。この場合、画像処理部４５は、画像入力インターフェイス４１から入力された画像データをフレームメモリーに展開する。画像処理部４５は、フレームメモリーに展開した画像データに対して、画像処理を実行する。画像処理部４５が実行可能な画像処理は、例えば、解像度変換処理、幾何補正処理、デジタルズーム処理、画像の色合いや輝度を調整する画像補正処理等である。

本実施形態において、画像処理部４５は、解像度変換部１００を備える。解像度変換部１００は、画像入力インターフェイス４１に入力された画像データの解像度を変換する処理を行い、変換後の画像データを光変調装置駆動部２２に出力する。解像度変換部１００は、画像処理部４５が上述した画像処理を施した後の画像データに対し、解像度変換処理を実行してもよい。

図１に示すように、プロジェクター１は、出力インターフェイス４９を備えてもよい。出力インターフェイス４９は、コネクター及びインターフェイス回路を備える。出力インターフェイス４９には、例えば、表示装置７が接続される。

表示装置７は、プロジェクター１が出力する画像データに基づいて画像を表示する装置である。表示装置７は、具体的には、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、プロジェクター等である。例えば、出力インターフェイス４９は、ＨＤＭＩケーブルを接続するコネクター、及び、ＨＤＭＩ規格の伝送フォーマットで画像データを受信するインターフェイス回路を備える。この場合、出力インターフェイス４９は、ＨＤＭＩケーブルを介して表示装置７に接続される。出力インターフェイス４９は、アンテナ及び無線通信回路を備え、表示装置７と無線通信を実行することによって画像データを送信する構成であってもよい。出力インターフェイス４９は、画像処理部４５に接続され、解像度変換部１００によって処理された画像データを出力する。プロジェクター１は、画像入力インターフェイス４１と出力インターフェイス４９とを統合した画像入出力インターフェイスを備えてもよい。

図２は、解像度変換部１００の構成の一例を示す図である。
解像度変換部１００は、例えば、画像処理部４５を構成するＬＳＩに実装された回路であり、画像処理回路の一例である。

図２に示すように、解像度変換部１００は、フレームバッファー１１１、垂直スケーラー１１３、画像付与部１１７、及び、同期制御部１５０を備える。

解像度変換部１００には、画像信号ＶＳ１が入力される。画像信号ＶＳ１は、画像処理部４５によって画像処理が施された処理後の画像信号であってもよいし、画像入力インターフェイス４１に画像供給装置２から入力された画像データの信号であってもよい。

画像信号ＶＳ１は、同期信号ＳＳ１及びフレームデータＰ１を含む。フレームデータＰ１は、画像信号ＶＳ１の画像を構成するフレームのデータである。同期信号ＳＳ１は、垂直同期信号および水平同期信号を含む。画像信号ＶＳ１は、例えば、ＨＤＭＩ規格等に準拠する信号であり、規格化された信号と呼ぶことができる。フレームデータＰ１は、第１のライン数を有する第１フレームの一例である。

フレームバッファー１１１は、画像信号をフレーム単位で記憶する記憶領域を備える。フレームバッファー１１１は、例えば、複数のバンクを備える。フレームバッファー１１１の１つのバンクは、画像信号に含まれる１フレーム分のデータを書き込み可能な記憶容量を備える。フレームバッファー１１１は、例えば、ＳＤＲＡＭにより構成される。

フレームバッファー１１１には、フレームデータＰ１が書き込まれる。フレームバッファー１１１には、書き込まれたフレームデータＰ１を読み出す回路が設けられている。この回路によってフレームバッファー１１１からフレームデータＰ１が読み出され、読み出されたフレームデータＰ１が、後述する同期制御部１５０に入力される。同期制御部１５０は、フレームデータＰ１を垂直スケーラー１１３に出力する。

垂直スケーラー１１３は、フレームデータＰ１をもとに、フレームデータＰ１より水平ライン数が少ないフレームデータＰ２を生成する。垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５を備える。ラインバッファー１１５は、フレームデータＰ１を構成する水平ラインのデータを記憶する記憶領域を備える。ラインバッファー１１５は、例えば、ＳＤＲＡＭやＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）により構成される。垂直スケーラー１１３には、フレームバッファー１１１から読み出されたフレームデータＰ１が水平ライン単位で入力される。垂直スケーラー１１３は、入力されるフレームデータＰ１の水平ラインのデータを、順次、ラインバッファー１１５に書き込む。フレームデータＰ２は、第２のライン数を有する第２フレームの一例である。垂直スケーラー１１３は、フレーム生成回路の一例である。

垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５に所定数の水平ラインのデータが記憶された状態で、ラインバッファー１１５のデータをもとに、上記の所定数より少ない数の水平ラインのデータを生成する。つまり、垂直スケーラー１１３は、フレームデータＰ１を構成する水平ラインを、見かけ上、間引きする処理を行う。垂直スケーラー１１３は、例えば、ラインバッファー１１５に記憶した所定数の水平ラインのデータに対しフィルター処理を実行することによって、所定数より少ない数の水平ラインのデータを生成する。ここで、所定数は、例えば３以上の整数である。また、垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５に書き込まれた水平ラインのデータを、所定の割合で１ラインを単位として欠落させることにより、水平ラインを実際に間引きする構成であってもよい。

垂直スケーラー１１３は、新たな水平ラインのデータが入力される毎に、ラインバッファー１１５に新たなデータを上書きする。そして、垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５に、所定数の新たな水平ラインのデータが書き込まれる毎に、フィルター処理を実行する。そして、垂直スケーラー１１３は、間引き後の水平ラインで構成されるフレームデータＰ２を出力する。

画像付与部１１７は、垂直スケーラー１１３が出力するフレームデータＰ２に付加画像を付加することによって、フレームデータＰ３を生成する。画像付与部１１７は、フレームデータＰ３を、光変調装置駆動部２２、または出力インターフェイス４９に出力する。画像付与部１１７は、出力回路の一例である。

図３は、解像度変換部１００による処理の一例を示す説明図であり、解像度変換部１００の要部構成と処理される画像の一例を示している。図３には、フレームバッファー１１１に書き込まれるフレームデータＰ１が、縦１２００×横１９２０の解像度を有する画像である例を示す。

フレームデータＰ１は、フレームバッファー１１１から読み出された後、同期制御部１５０を経て、垂直スケーラー１１３に入力される。この過程においてフレームデータＰ１は変化しない。

縦１２００×横１９２０の解像度を有するフレームデータＰ１は、垂直スケーラー１１３によって間引きされることにより、縦１０８０×横１９２０の解像度を有するフレームデータＰ２に変換される。この例において、垂直スケーラー１１３は、フレームデータＰ１の水平ラインを９／１０に間引く処理を行う。

画像付与部１１７は、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を生成してフレームデータＰ２に付加することにより、フレームデータＰ３を生成する。付加画像Ｐ１１、Ｐ１２は、単一色の画像である。付加画像Ｐ１１、Ｐ１２の色は、黒、黒以外の無彩色、或いは、その他の色とすることができる。フレームデータＰ３は、出力用フレームの一例である。

図３の付加画像Ｐ１１、Ｐ１２の例は、横方向の画素数がフレームデータＰ２と等しい、いわゆる黒帯画像である。黒帯状の付加画像Ｐ１１、Ｐ１２がフレームデータＰ２に付加されることによって、レターボックス形式のフレームデータＰ３が生成される。付加画像Ｐ１１、Ｐ１２の水平ライン数が、合計で１２０ラインである場合、フレームデータＰ３は、フレームデータＰ１と等しい縦１２００×横１９２０の解像度を有する画像である。

このように、解像度変換部１００は、フレームデータＰ１を垂直方向に圧縮する解像度変換処理を行うことによってフレームデータＰ２を生成する。さらに、解像度変換部１００は、フレームデータＰ２に付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を付加することによってフレームデータＰ３を生成する。

画像信号ＶＳ５は、解像度変換部１００から光変調装置駆動部２２または出力インターフェイス４９に出力される信号である。このため、画像信号ＶＳ５は、ＨＤＭＩ等の規格に準拠した信号、すなわち規格化された信号であることが望まれる。この場合、画像信号ＶＳ５が汎用性を有するので、一般的な仕様の投写部１０や表示装置７によって画像信号ＶＳ５に基づく表示を行うことができる。つまり、画像信号ＶＳ５を規格化された信号とすることによって、画像信号ＶＳ５を利用する投写部１０や表示装置７の仕様に関する制約が少なくなり、プロジェクター１の設計や表示装置７の選定に関する自由度が高いという利点がある。

解像度変換部１００は、規格化された画像信号ＶＳ５を出力可能とし、かつ、フレームデータＰ１の解像度変換および付加画像Ｐ１１、Ｐ１２の付加を実現するため、同期制御部１５０を利用する。

同期制御部１５０は、図２に示すように、読出信号供給部１５１、同期信号供給部１５２、及び、タイミング変換部１５３を含む。同期制御部１５０は、解像度変換部１００の各部に同期信号ＳＳ２、ＳＳ３を供給する。同期信号ＳＳ２、ＳＳ３は、解像度変換部１００においてフレームデータＰ１、Ｐ２、Ｐ３の伝送タイミングを規定する垂直同期信号および水平同期信号を含む。また、図２に示すＣＳ１、ＣＳ２は制御信号である。

図４は、解像度変換部１００の動作を示すタイミングチャートである。
図４には、解像度変換部１００が処理する信号の状態を示す。具体的には、画像信号ＶＳ１に含まれる同期信号ＳＳ１及びフレームデータＰ１、画像信号ＶＳ２、ＶＳ３の同期信号ＳＳ２及びフレームデータＰ１、画像信号ＶＳ４の同期信号ＳＳ３及びフレームデータＰ２、及び、画像信号ＶＳ５のフレームデータＰ３を示す。図４において、同期信号ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３に含まれる垂直同期信号をＶｓｙｎｃとし、水平同期信号をＨｓｙｎｃとする。また、図４には、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を示す。図４は、説明の便宜のために各信号の波形、波長、周波数、クロック数等を誇張して示しており、実際の信号波形や周波数とは一致しない場合がある。

画像信号ＶＳ１に含まれるフレームデータＰ１は、同期信号ＳＳ１に同期してフレームバッファー１１１に書き込まれる。同期信号ＳＳ１に含まれる水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周波数は第１周波数の一例に対応し、同期信号ＳＳ２に含まれる水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周波数は第２周波数の一例に対応する。同期信号ＳＳ３に含まれる水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周波数は第３周波数の一例に対応する。

読出信号供給部１５１は、フレームバッファー１１１からフレームデータＰ１を読み出すときの同期信号である同期信号ＳＳ２を、フレームバッファー１１１に供給する。同期信号ＳＳ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周波数は、同期信号ＳＳ１の水平同期信号Ｈｓｙｎｃよりも高い周波数である。また、同期信号ＳＳ２の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周波数は同期信号ＳＳ１の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと等しい周波数であることが好ましい。

このため、同期信号ＳＳ１よりも高い周波数の同期信号ＳＳ２に同期して、フレームバッファー１１１からフレームデータＰ１が読み出されて、タイミング変換部１５３に出力される。フレームバッファー１１１から出力される画像信号ＶＳ２は、同期信号ＳＳ２及びフレームデータＰ１を含む。

図４において、符号Ｔ２は、フレームデータＰ１の１フレームに対応する同期信号ＳＳ１の１期間を示す。符号Ｔ３は、フレームデータＰ１の１フレームに対応する同期信号ＳＳ２の１期間を示す。なお、符号Ｔ１は同期信号ＳＳ１の帰線期間を示す。

同期信号ＳＳ１は同期信号ＳＳ２よりも周波数が高い。このため、画像信号ＶＳ１がフレームデータＰ１を伝送するために期間Ｔ２を要するのに対し、画像信号ＶＳ２は期間Ｔ２よりも短い期間Ｔ３で、フレームデータＰ１を伝送する。画像信号ＶＳ３は画像信号ＶＳ２と同様である。

図２に戻り、タイミング変換部１５３には、同期信号供給部１５２から同期信号ＳＳ３が供給される。同期信号ＳＳ３は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよび水平同期信号Ｈｓｙｎｃを含む。同期信号ＳＳ３に含まれる水平同期信号Ｈｓｙｎｃは、同期信号ＳＳ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周波数よりも低い周波数である。また、同期信号ＳＳ３の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周波数は同期信号ＳＳ２の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと等しい周波数であることが好ましい。

タイミング変換部１５３は、フレームバッファー１１１から入力される画像信号ＶＳ２に同期信号ＳＳ３を付加することによって、画像信号ＶＳ３を生成する。画像信号ＶＳ３は、同期信号ＳＳ２、ＳＳ３及びフレームデータＰ１を含む。より具体的には、画像信号ＶＳ３は、同期信号ＳＳ２に同期してフレームデータＰ１を伝送する信号であり、同期信号ＳＳ３を示す信号成分を含んでいる。タイミング変換部１５３は、画像信号ＶＳ３をラインバッファー１１５に出力する。

垂直スケーラー１１３は、画像信号ＶＳ３に含まれる同期信号ＳＳ２に同期して、ラインバッファー１１５にフレームデータＰ１の水平ラインのデータを書き込む。そして、垂直スケーラー１１３は、画像信号ＶＳ３に含まれる同期信号ＳＳ３に同期して、ラインバッファー１１５から水平ラインのデータを読み出す。垂直スケーラー１１３は、上述したようにラインバッファー１１５から読み出したデータを間引きすることによって、フレームデータＰ２を生成する。

図４において、符号Ｔ４は、１フレームに対応する同期信号ＳＳ３の１期間を示す。図３及び図４には、画像信号ＶＳ５が画像信号ＶＳ１と同じ周波数の信号である例を示す。つまり、同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ３とが同じ周波数である。また、この例では、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２が付加されたフレームデータＰ３の解像度は、フレームデータＰ１と等しい。この場合、期間Ｔ４の長さは期間Ｔ１に一致する。なお、これは一例であって、画像信号ＶＳ５は規格化された信号であればよい。例えば、同期信号ＳＳ３の１周期が同期信号ＳＳ１の１周期より長くてもよいし、短くてもよい。

同期信号ＳＳ３は同期信号ＳＳ２より周波数が低いので、画像信号ＶＳ４がフレームデータＰ１と同じサイズのフレームのデータを伝送するために要する期間Ｔ４は、期間Ｔ３よりも長い。しかしながら、フレームデータＰ２は垂直スケーラー１１３によって間引きされているので、画像信号ＶＳ４は、フレームデータＰ２を期間Ｔ４よりも短い期間Ｔ５で伝送する。従って、期間Ｔ４と期間Ｔ５との差分である期間Ｔ６及び期間Ｔ７に、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を挿入することが可能となる。

そして、画像信号ＶＳ５は、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２が付加された１フレーム分のフレームデータＰ３を期間Ｔ４で伝送できる。期間Ｔ４は、例えば、画像信号ＶＳ１の１周期である期間Ｔ２と等しい長さ或いは同程度の長さである。従って、画像信号ＶＳ５を、画像信号ＶＳ１と同様に規格化された信号とすることが容易である。

さらに、図４に示すように、画像信号ＶＳ５が画像信号ＶＳ１と同じ周波数の信号である場合、画像信号ＶＳ５の帰線期間Ｔ８は、画像信号ＶＳ１の帰線期間Ｔ１と同じ長さである。このように、解像度変換部１００は、画像信号ＶＳ５の帰線期間に影響を与えることなく、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を付加できる。これにより、画像信号ＶＳ５を利用する投写部１０や表示装置７の仕様に関する制約が少なくなり、プロジェクター１の設計や表示装置７の選定に関する自由度が高いという利点がある。

ここで、垂直スケーラー１１３において、同期信号ＳＳ３の周波数が同期信号ＳＳ２よりも低い周波数であることに起因して、書き込みと読み出しの調整を行う必要が生じる。すなわち、ラインバッファー１１５への書き込みが同期信号ＳＳ２に同期して行われるのに対し、ラインバッファー１１５からの読み出しが、同期信号ＳＳ２より低周波数の同期信号ＳＳ３に同期して行われる。このため、ラインバッファー１１５からのデータの読み出しの処理は、書き込みよりも遅い。

詳細に説明すると、垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５に所定数の水平ラインのデータが書き込まれたタイミングで、ラインバッファー１１５からのデータの読み出しを開始する。ここで、垂直スケーラー１１３がラインバッファー１１５からデータを読み出している間も、次の水平ラインのデータがラインバッファー１１５に書き込まれる。データの読み出しが実行されている記憶領域に、新たな水平ラインのデータが書き込まれると、書き込みと読み出しの処理が衝突する。

ラインバッファー１１５における書き込みと読み出しの衝突を回避するため、タイミング変換部１５３は、読出信号供給部１５１に対して制御信号ＣＳ１を出力する。制御信号ＣＳ１は、フレームバッファー１１１からのフレームデータＰ１の読み出しの停止を指示する信号である。

図４に示すように、制御信号ＣＳ１が時刻ｔ１で立ち上がると、制御信号ＣＳ１に重複する期間において同期信号ＳＳ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの出力が停止される。このタイミングでフレームバッファー１１１からの読み出しが停止されることによって、ラインバッファー１１５への書き込みが停止する。

タイミング変換部１５３は、同期信号ＳＳ２と同期信号ＳＳ３の周波数の差、及び、画像信号ＶＳ３により伝送されるフレームデータＰ１のライン数に基づいて、衝突が発生するタイミングを特定する。タイミング変換部１５３は、特定したタイミングに合わせて、周期的に制御信号ＣＳ１を読出信号供給部１５１に出力する。例えば、図４では、時刻ｔ１から所定時間後の時刻ｔ２で制御信号ＣＳ１が立ち上がる。このように、同期信号ＳＳ２の出力を、ラインバッファー１１５からの読み出しの速度に応じて、周期的に停止させることにより、フレームバッファー１１１からの読み出しを停止させる。これにより、ラインバッファー１１５における読み出しと書き込みの衝突が回避される。

図２に仮想線で示すように、垂直スケーラー１１３が読出信号供給部１５１に制御信号ＣＳ２を出力してもよい。制御信号ＣＳ２は、制御信号ＣＳ１と同様の信号である。垂直スケーラー１１３は、ラインバッファー１１５に対する書き込み処理のタイミング、及び、ラインバッファー１１５からの読み出し処理のタイミングに基づいて、衝突が発生するタイミングを特定する。垂直スケーラー１１３は、特定したタイミングに合わせて制御信号ＣＳ２を読出信号供給部１５１に出力することによって、読出信号供給部１５１からフレームバッファー１１１への同期信号ＳＳ２の出力を停止させる。これにより、フレームバッファー１１１からの読み出しが停止されるため、ラインバッファー１１５の読み出しと書き込みの衝突が回避される。この場合、タイミング変換部１５３から同期信号供給部１５２への制御信号ＣＳ１の出力は不要である。

同期信号供給部１５２は、タイミング変換部１５３に対して、同期信号ＳＳ３そのものを供給する構成に限定されない。例えば、同期信号供給部１５２は、同期信号ＳＳ３を生成するための制御信号を、タイミング変換部１５３に供給する構成であってもよい。この場合、タイミング変換部１５３は、同期信号ＳＳ３を生成するための制御信号を含む画像信号ＶＳ３を、垂直スケーラー１１３に出力する。また、垂直スケーラー１１３は、画像信号ＶＳ３に含まれる制御信号に従って同期信号ＳＳ３を生成することにより、同期信号ＳＳ３に同期して画像信号ＶＳ４を出力する。

また、読出信号供給部１５１は、同期信号ＳＳ２を生成する機能を備えていてもよいし、不図示の信号生成回路または制御部５０から読出信号供給部１５１に対し、同期信号ＳＳ２が供給される構成であってもよい。同様に、同期信号供給部１５２は、同期信号ＳＳ３を生成する機能を備えていてもよいし、不図示の信号生成回路または制御部５０から同期信号供給部１５２に対し、同期信号ＳＳ３が供給される構成であってもよい。

フレームデータＰ１の読み出しが開始されるタイミング、すなわち期間Ｔ３の始期は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃから所定数の同期信号ＳＳ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃが出力されたタイミングである。ここで、所定数は、画像信号ＶＳ５の出力タイミングに合わせて設定される。詳細には、規格化された信号である画像信号ＶＳ５の出力タイミングに合わせて、画像信号ＶＳ４の垂直バックポーチの水平ライン数が設定されている。読出信号供給部１５１は、画像信号ＶＳ４の垂直バックポーチの水平ライン数に合わせたフレームデータＰ１の読出開始タイミングを計算する。フレームデータＰ１の読出開始タイミングは、期間Ｔ４で画像信号ＶＳ４の出力が開始されるまでに、ラインバッファー１１５に水平ラインのデータが蓄積されるタイミングであればよい。例えば、読出信号供給部１５１は、同期信号ＳＳ３の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周期に、同期信号ＳＳ３の垂直バックポーチを乗じた時間を基準として、読出開始タイミングを算出する。また、読出信号供給部１５１は、ラインバッファー１１５に水平ラインのデータが蓄積されるタイミングが、期間Ｔ４で画像信号ＶＳ４の出力が開始されるまでに間に合うように、より早いタイミングを決定してもよい。例えば、同期信号ＳＳ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの周期と、同期信号ＳＳ２の垂直バックポーチのライン数とをもとに、読出開始タイミングを算出してもよい。読出信号供給部１５１は、上記の計算結果に基づいて、フレームデータＰ１の読み出し開始を指示する制御信号を同期信号ＳＳ２とともにフレームバッファー１１１に出力する。この制御信号に従って、フレームバッファー１１１からフレームデータＰ１の出力が開始される。

以上、図１～図４を参照して説明したように、本実施形態に係る解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、フレームバッファー１１１に、画像信号ＶＳ１の第１のライン数を有するフレームデータＰ１を第１周波数で書き込むことを含む。この画像処理方法は、フレームバッファー１１１から、第１周波数よりも高い第２周波数でフレームデータＰ１を読み出すことと、フレームデータＰ１から、第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有するフレームデータＰ２を生成することとを含む。この画像処理方法は、フレームデータＰ２に基づくフレームデータＰ３を、第２周波数よりも低い第３周波数で出力することを含む。

解像度変換部１００は、第１周波数で画像信号ＶＳ１の第１のライン数を有するフレームデータＰ１が書き込まれ、第１周波数よりも高い第２周波数でフレームデータＰ１が読み出されるフレームバッファー１１１を備える。解像度変換部１００は、フレームデータＰ１の複数のラインが第２周波数で書き込まれるラインバッファー１１５を備える。解像度変換部１００は、ラインバッファー１１５から複数のラインの一部を第２周波数よりも低い第３周波数で読み出すことによって、第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有するフレームデータＰ２を生成する垂直スケーラー１１３を備える。解像度変換部１００は、フレームデータＰ２に基づくフレームデータＰ３を第２周波数よりも低い第３周波数の画像信号ＶＳ５で出力する画像付与部１１７を備える。

解像度変換部１００、及び、解像度変換部１００が実行する画像処理方法によれば、画像信号ＶＳ１よりも高い第２周波数で、フレームデータＰ１をフレームバッファー１１１から読み出し、第２周波数よりも低い第３周波数でフレームデータＰ３を出力する。これにより、フレームデータＰ３を、規格化された信号である画像信号ＶＳ５によって出力できる。例えば、フレームデータＰ３を生成するために、画像の解像度の変換や付加画像Ｐ１１、Ｐ１２の付加等の画像処理を施す場合、画像信号ＶＳ１よりも高い第２周波数の信号を利用することによって、画像処理を行う期間を確保できる。従って、フレームデータＰ３を表示する投写部１０や表示装置７は、変則的な信号を処理する回路を必要とせず、一般的な仕様の投写部１０や表示装置７を採用できる。このため、投写部１０や表示装置７の仕様に関する制約が少なくなり、プロジェクター１の設計や表示装置７の選定に関する自由度が高いという利点がある。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、フレームデータＰ２に単一色の付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を付加することによって、第１のライン数以下のフレームデータＰ３を生成することを含む。これにより、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を有するフレームデータＰ３を、規格化された信号である画像信号ＶＳ５によって出力できる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、ラインバッファー１１５に、第２周波数で、フレームバッファー１１１から読み出したフレームデータＰ１を構成する複数のラインを書き込むこと、をさらに含む。フレームデータＰ２を生成することは、ラインバッファー１１５に書き込まれた複数のラインのライン数を減らすことによって、フレームデータＰ２を生成することと、フレームデータＰ２を第３周波数で出力することとを含む。これにより、フレームデータＰ１のライン数を、見かけ上間引くことによって、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を付加可能なフレームデータＰ２を得ることができる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法において、フレームデータＰ２を生成することは、ラインバッファー１１５に書き込まれた複数のラインのライン数を、複数のラインに対してフィルター処理を施すことによって減らすことを含む。これにより、フレームデータＰ１のライン数を速やかに削減してフレームデータＰ２を生成し、かつ、高品位のフレームデータＰ２を得ることができる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、フレームデータＰ３を含む画像信号のフレーム間における帰線期間Ｔ８の長さと、画像信号ＶＳ１のフレーム間における帰線期間Ｔ１の長さとを等しくすることを含む。これにより、一般的な仕様の投写部１０や表示装置７によって、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２が付加されたフレームデータＰ３を表示させることができる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法において、フレームデータＰ１を第１周波数で書き込むことは、画像信号ＶＳ１に含まれる第１周波数の同期信号ＳＳ１の水平同期信号Ｈｓｙｎｃに従って、フレームバッファー１１１にフレームデータＰ１を書き込むことを含む。フレームデータＰ１を、フレームバッファー１１１から、同期信号ＳＳ１より周波数が高い同期信号ＳＳ２に同期して読み出すことにより、付加画像Ｐ１１、Ｐ１２を付加する画像処理等を実行する期間を確保できる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、第１周波数を有する同期信号ＳＳ１の水平同期信号Ｈｓｙｎｃの入力を受け付けて、フレームバッファー１１１にフレームデータＰ１を書き込む。これにより、入力された画像信号ＶＳ１を基準としてフレームデータＰ１を処理できる。

解像度変換部１００が実行する画像処理方法は、フィルター処理においてラインバッファー１１５に書き込まれたラインを読み出す速度に応じて、フレームバッファー１１１からのフレームデータＰ１の読み出しを停止させることを含む。これにより、第１周波数と第２周波数との速度の差、または、第２周波数と第３周波数との速度の差に起因して、データが欠落することを回避できる。これにより、高品位のフレームデータＰ３を出力できる。

上述した本実施形態は、好適な実施の形態である。ただし、上述の本実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
本実施形態では、投写部１０を有するプロジェクター１が備える解像度変換部１００によって、画像信号ＶＳ１から画像信号ＶＳ５を生成して出力する構成を例示した。例えば、解像度変換部１００、或いは、画像処理部４５を備えるコンピューターによって、上述した画像処理方法を実行してもよい。具体的には、制御部５０、画像入力インターフェイス４１、画像処理部４５、及び出力インターフェイス４９を備えるコンピューターによって、画像供給装置２が出力する画像信号ＶＳ１から画像信号ＶＳ５を生成する構成が挙げられる。

また、本実施形態では、表示装置の一例としてプロジェクター１を挙げて説明したが、表示装置はプロジェクター１に限定されない。例えば、上述した画像処理方法を実行する表示装置として、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等が挙げられる。

また、図１に示したプロジェクター１の各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター１の他の各部の具体的な細部構成についても、趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。

１…プロジェクター（表示装置）、１０…投写部、１１…光源部、１２…光変調装置、１３…投写光学系、１５…液晶パネル、２０…駆動部、２１…光源駆動部、２２…光変調装置駆動部、３５…入力インターフェイス、３７…記憶部、４１…画像入力インターフェイス、４５…画像処理部、４９…出力インターフェイス、５０…制御部、５１…メモリー、５３…プロセッサー、１００…解像度変換部(画像処理回路)、１１１…フレームバッファー、１１３…垂直スケーラー（フレーム生成回路）、１１５…ラインバッファー、１１７…画像付与部（出力回路）、１５０…同期制御部、１５１…読出信号供給部、１５２…同期信号供給部、１５３…タイミング変換部、ＣＳ１、ＣＳ２…制御信号、Ｐ１…フレームデータ（第１フレーム）、Ｐ２…フレームデータ（第２フレーム）、Ｐ３…フレームデータ（出力用フレーム）、Ｐ１１、Ｐ１１…付加画像、ＳＣ…スクリーン、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３…同期信号、Ｔ１、Ｔ８…帰線期間。

Claims (9)

1. フレームバッファーに、画像信号の第１のライン数を有する第１フレームを第１周波数で書き込むことと、
   前記フレームバッファーから、前記第１周波数よりも高い第２周波数で前記第１フレームを読み出すことと、
   前記第１フレームから、前記第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有する第２フレームを生成することと、
   前記第２フレームに基づく出力用フレームを、前記第２周波数よりも低い第３周波数で出力することと、
   を含む、画像処理方法。
2. 前記第２フレームに単一色の付加画像を付加することによって、前記第１のライン数以下の前記出力用フレームを生成すること、を含む、請求項１記載の画像処理方法。
3. ラインバッファーに、前記第２周波数で、前記フレームバッファーから読み出した前記第１フレームを構成する複数のラインを書き込むこと、をさらに含み、
   前記第２フレームを生成することは、
   前記ラインバッファーに書き込まれた前記複数のラインのライン数を減らすことによって、前記第２フレームを生成することと、
   前記第２フレームを前記第３周波数で出力することと、を含む、請求項１または請求項２に記載の画像処理方法。
4. 前記第２フレームを生成することは、前記ラインバッファーに書き込まれた前記複数のラインのライン数を、前記複数のラインに対してフィルター処理を施すことによって減らすことを含む、請求項３に記載の画像処理方法。
5. 前記出力用フレームを含む画像信号のフレーム間における帰線期間の長さと、前記画像信号のフレーム間における帰線期間の長さとを等しくすることを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理方法。
6. 前記第１フレームを前記第１周波数で書き込むことは、前記画像信号に含まれる前記第１周波数の水平同期信号に従って、前記フレームバッファーに前記第１フレームを書き込むことを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理方法。
7. 前記第１周波数の水平同期信号の入力を受け付けて、前記フレームバッファーに前記第１フレームを書き込む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理方法。
8. 前記フィルター処理において前記ラインバッファーに書き込まれたラインを読み出す速度に応じて、前記フレームバッファーからの前記第１フレームの読み出しを停止させることを含む、請求項４に記載の画像処理方法。
9. 第１周波数で画像信号の第１のライン数を有する第１フレームが書き込まれ、前記第１周波数よりも高い第２周波数で前記第１フレームが読み出されるフレームバッファーと、
   前記第１フレームの複数のラインが第２周波数で書き込まれるラインバッファーを備え、前記ラインバッファーから前記複数のラインの一部を前記第２周波数よりも低い第３周波数で読み出すことによって、前記第１のライン数よりも少ない第２のライン数を有する第２フレームを生成するフレーム生成回路と、
   前記第２フレームに基づく出力用フレームを前記第２周波数よりも低い第３周波数で出力する出力回路と、
   を備える、画像処理回路。

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