CN105474298A - 图像显示装置以及图像显示装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像显示装置，具备：第1光调制装置，其具有多个显示像素，基于输入的第1图像信息对光进行调制；照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向所述第1光调制装置射出；照明分布存储部，其存储从所述调光要素射出的光照明所述第1光调制装置的显示像素的照明范围；以及调光信息决定部，其基于与存储于所述照明分布存储部的所述照明范围的显示像素对应的所述第1图像信息的特征量，决定用于控制所述照明部的所述调光要素的调光信息。

Description

图像显示装置以及图像显示装置的控制方法
技术领域
本发明涉及图像显示装置以及图像显示装置的控制方法。
背景技术
以往，提供具备光源、被设置为调制来自光源的光的第1空间光调制器、具有第2空间光调制器的显示屏、构成为将由第1空间光调制器调制后的光向显示屏的第1面上投影的光学系统的显示装置(例如，专利文献1)。在这样的显示装置中，能够以宽的动态范围显示高对比度的图像。
专利文献1：日本特表2004-523001号公报
然而，在专利文献1所记载的显示装置中，即使将第2空间光调制器与第1空间光调制器建立对应地调光，仍会产生对建立对应的像素的周边的像素的照明的影响。换言之，第2空间光调制器的周边的像素也会因从第1空间光调制器射出的照明光的扩散而被照明，因此存在无法输出预期的图像的情况。例如，存在从第2空间光调制器射出的图像光的明亮度降低的情况。因此，需要进行考虑了从第1空间光调制器射出的照明光的扩散的控制。此外，下文中将“空间光调制器”称为“光调制装置”。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而提出的，能够以如下的方式或者应用例来实现。
[应用例1]本应用例的图像显示装置的特征在于，具备：第1光调制装置，其具有多个显示像素，基于输入的第1图像信息对光进行调制；照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向上述第1光调制装置射出；照明分布存储部，其存储从上述调光要素射出的光照明上述第1光调制装置的显示像素的照明范围；以及调光信息决定部，其基于与存储于上述照明分布存储部的上述照明范围的显示像素对应的上述第1图像信息的特征量，决定用于控制上述照明部的上述调光要素的调光信息。
根据这样的图像显示装置，具备：具有显示像素的第1光调制装置和具有调光要素的照明部。调光信息决定部基于与经调光要素调光后的光照明的第1光调制装置的照明范围的显示像素对应的第1图像信息的特征量，决定用于控制照明部的调光要素的调光信息。由此，照明部能够进行考虑了与照明光的照明范围对应的第1像素信息的特征量的调光。
[应用例2]在上述应用例的图像显示装置中，其特征在于，上述照明分布存储部还存储从上述调光要素射出的光照明上述第1光调制装置的显示像素的照明强度的分布信息，上述图像显示装置还具备：照明值算出部，其基于上述照明部的上述调光信息与上述照明强度的分布信息，算出到达上述第1光调制装置的各个上述显示像素的光的照明值；以及图像信息生成部，其基于由上述照明值算出部算出的上述照明值与上述第1图像信息，生成用于设定于上述第1光调制装置的第2图像信息。
根据这样的图像显示装置，照明值算出部基于调光信息与照明强度的分布信息，算出到达第1光调制装置的各个显示像素的光的照明值。图像信息生成部基于照明值与第1图像信息，生成用于设定于第1光调制装置的第2图像信息。由此，能够考虑来自照明部的照明光，生成设定于第1光调制装置的第2图像信息。换言之，能够进行设定于显示像素的像素信息(像素值)的生成。
[应用例3]在上述应用例的图像显示装置中，其特征在于，在上述图像信息生成部中，将上述第1图像信息的像素值除以上述照明值而得的值作为上述第2图像信息的像素值。
根据这样的图像显示装置，将第1图像信息除以照明值而得的值作为第2图像信息。由此，能够考虑基于照明部的调光的明亮度控制，同时也能够在第2图像信息中，大致同等地维持第1图像信息的明亮度。
[应用例4]在上述应用例的图像显示装置中，其特征在于，上述调光信息决定部中的上述第1图像信息的上述特征量设为上述照明范围中的上述第1图像信息的像素值的最大值。
根据这样的图像显示装置，第1图像信息的特征量作为照明范围中的第1图像信息的像素值的最大值。由此，能够抑制照明第1光调制装置的显示像素的照明值的明亮度的降低，能够进行可大致再现所输入的第1图像信息的明亮度的调光控制。
[应用例5]本应用例的图像显示装置的特征在于，具备：第1光调制装置，其对光进行调制；照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向上述第1光调制装置射出；以及光调制控制部，其基于第1图像信息对上述第1光调制装置以及上述照明部进行控制，上述多个调光要素在上述第1光调制装置上照明各个照明范围，上述各个照明范围与相邻的上述照明范围的一部分重叠，在上述第1图像信息作为上述照明范围重叠的区域内的至少一部分区域的灰度表示1帧期间或者1子帧期间的最大灰度的情况下，上述光调制控制部控制上述照明部，以使得共同照明上述一部分区域的上述调光要素在上述多个调光要素中以最大灰度射出上述光。
根据这样的图像显示装置，多个调光要素在第1光调制装置上照明各个照明范围，各个照明范围与相邻的照明范围的一部分重叠，在第1图像信息作为照明范围重叠的区域内的至少一部分区域的灰度表示1帧期间或者1子帧期间中的最大灰度的情况下，光调制控制部控制照明部，以使得共同照明一部分区域的调光要素在多个调光要素中，以最大灰度射出光。由此，能够以最大灰度照明最大灰度的显示像素。
[应用例6]本应用例的图像显示装置的控制方法的特征在于，图像显示装置具有：第1光调制装置，其具有多个显示像素，基于输入的第1图像信息调制光；照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向上述第1光调制装置射出；以及照明分布存储部，其存储从上述调光要素射出的光照明上述第1光调制装置的显示像素的照明范围，该图像显示装置的控制方法具备：调光信息决定步骤，基于与存储于上述照明分布存储部的上述照明范围的显示像素对应的上述第1图像信息的特征量，决定用于控制上述照明部的上述调光要素的调光信息。
根据这样的图像显示装置的控制方法，照明部能够进行考虑了与照明光的照明范围对应的第1像素信息的特征量的调光。
[应用例7]在上述应用例的图像显示装置的控制方法中，其特征在于，上述照明分布存储部还存储从上述调光要素射出的光照明上述第1光调制装置的显示像素的照明强度的分布信息，上述图像显示装置的控制方法还具备：照明值算出步骤，基于上述照明部的上述调光信息与上述照明强度的分布信息，算出到达上述第1光调制装置的各个上述显示像素的光的照明值；以及图像信息生成步骤，基于由上述照明值算出步骤算出的上述照明值与上述第1图像信息，生成用于设定于上述第1光调制装置的第2图像信息。
根据这样的图像显示装置的控制方法，能够考虑来自照明部的照明光，生成设定于第1光调制装置的第2图像信息。换言之，能够进行在显示像素设定的像素信息(像素值)的生成。
另外，在上述的图像显示装置以及图像显示装置的控制方法使用图像显示装置所具备的计算机构建的情况下，上述方式以及上述应用例也可以以用于实现其功能的程序或记录成可供上述计算机读取该程序的记录介质等方式构成。
作为记录介质，可以利用软盘和/或HDD(HardDiskDrive；硬盘驱动器)、CD-ROM(CompactDiskReadOnlyMemory；光盘只读存储器)、DVD(DigitalVersatileDisk；数字多功能光盘)、BLU-RAYDISC(注册商标)、光磁盘、非易失性存储卡、图像显示装置的内部存储装置(RAM(RandomAccessMemory；随机存取存储器)和/或ROM(ReadOnlyMemory；只读存储器)等半导体存储器)以及外部存储装置(USB(UniversalSerialBus；通用串行总线)存储器等)等上述计算机可读取的各种介质。
附图说明
图1为表示实施方式的投影机的光学单元的概略构成图。
图2为表示实施方式的投影机的概略构成的框图。
图3为表示调光用液晶光阀以及显示用液晶光阀的配置的立体图。
图4为调光用液晶光阀以及显示用液晶光阀的主视图，(a)为调光用液晶光阀的主视图，(b)为显示用液晶光阀的主视图。
图5为显示用液晶光阀的照明范围的强度分布的说明图。
图6为投影机的光阀控制部进行的处理的流程图。
图7为LED阵列的立体图。
具体实施方式
(实施方式)
以下，参照附图，对于作为图像显示装置的实施方式的基于图像信息(图像信号)调制从光源射出的光，并将该调制后的光向外部的屏幕等投影而显示图像的投影机进行说明。
图1为表示实施方式的投影机的光学单元的概略构成图。
如图1所示，投影机1具备：光源装置11、作为复眼透镜(均匀照明单元)的第1复眼透镜12a、第2复眼透镜12b、偏振转换装置13、分色镜(色分离单元)14a、14b、反射镜15a、15b、15c、作为第2光调制装置的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2、作为第1光调制装置的显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1、十字分色棱镜18、投影透镜(投影单元)19等。
本实施方式的照明光学系统包括：光源装置11、第1复眼透镜12a、第2复眼透镜12b(也称为复眼透镜12a、12b)、偏振转换装置13。光源装置11构成为具有高压水银灯等光源灯11a和反射光源灯11a的光的反光镜11b。另外，作为用于使光源光的照度分布在作为被照明区域的液晶光阀17R、17G、17B均匀化的均匀照明单元，从光源装置11侧起依次设置有第1复眼透镜12a、第2复眼透镜12b。各复眼透镜12a、12b由多个透镜构成，作为用于使从光源装置11射出的光的照度分布在作为被照明区域的液晶光阀中均匀化的均匀照明单元发挥功能。从该光源装置11射出的射出光从均匀照明单元向偏振转换装置13射出。
偏振转换装置13包括设置在均匀照明单元侧的偏振分束器阵列(PBS阵列)、设置在分色镜14a侧的1/2波长板阵列。该偏振转换装置13设置在上述均匀照明单元与分色镜14a之间。
以下，对于光源装置11的后段的构成以及各构成元件的作用进行说明。蓝色光和/或绿色光反射的分色镜14a使从光源装置11射出的光束中的红色光LR透射，并且反射蓝色光LB与绿色光LG。透射分色镜14a后的红色光LR被反射镜15c反射，向红色光调光用液晶光阀17R2入射，在此强度(光量)被调节后，向红色光显示用液晶光阀17R1入射。上述红色光调光用液晶光阀17R2配置在配置于分色镜14a的侧方的反射镜15c与红色光显示用液晶光阀17R1之间。
另一方面，经分色镜14a反射后的色光中的、绿色光LG由绿色光反射用的分色镜14b反射，并向绿色光调光用液晶光阀17G2入射，在此强度(光量)被调节后，向绿色光显示用液晶光阀17G1入射。上述绿色光调光用液晶光阀17G2被配置在配置于分色镜14a的侧方的分色镜14b与绿色光显示用液晶光阀17G1之间。另一方面，蓝色光LB也透射分色镜14b，经过由中继透镜16a、反射镜15a、中继透镜16b、反射镜15b、中继透镜16c构成的中继系统R1向蓝色光调光用液晶光阀17B2入射，在此强度(光量)被调节后，向蓝色光显示用液晶光阀17B1入射。上述蓝色光调光用液晶光阀17B2配置在配置于分色镜14b的侧方的中继透镜16c与蓝色光显示用液晶光阀17B1之间。
在本实施方式中，上述的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1以设置预定的距离的方式配置。
上述的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2大致包括：液晶面板，其在一对玻璃基板(光透射性基板)间夹持液晶层，在这一对玻璃基板的液晶层侧的面分别形成光透射性电极，进而在这些光透射性电极的液晶层侧的面分别形成取向膜而成；和层叠于该液晶面板的两侧的偏光板。
红色光调光用液晶光阀17R2在接受来自下述的调光液晶驱动部110b的驱动信号而向光透射性电极施加电压时，如果变更施加的电压的大小，则能够在透射率为接近0％的值～100％的范围内使透射率自由地变更。通过如此使透射率在接近0％的值～100％的范围内变更，能够变更从红色光调光用液晶光阀17R2射出的红色光LR的强度(光量)，因此通过使根据影像施加的电压降低而使透射率升高，能够使红色光LR的强度(光量)增大，或者通过使施加的电压升高而使透射率降低，能够使红色光LR的强度(光量)变小，由此能够通过该红色光调光用液晶光阀17R2调节红色光LR的强度(光量)。
绿色光调光用液晶光阀17G2在接受来自下述的调光液晶驱动部110b的驱动信号而对光透射性电极施加电压时，如果变更施加的电压的大小，则能够在透射率为接近0％的值～100％的范围内使透射率自由变更。通过如此使透射率在接近0％的值～100％的范围内变更，能够变更从绿色光调光用液晶光阀17G2射出的绿色光LG的强度(光量)，因此可通过该绿色光调光用液晶光阀17G2调节绿色光LG的强度(光量)。
蓝色光调光用液晶光阀17B2在接受来自下述的调光液晶驱动部110b的驱动信号而对光透射性电极施加电压时，如果变更施加的电压的大小，则能够在透射率为接近0％的值～100％的范围内使透射率自由变更。通过如此使透射率在接近0％的值～100％的范围内变更，能够变更从蓝色光调光用液晶光阀17B2射出的蓝色光LB的强度(光量)，因此可通过该蓝色光调光用液晶光阀17B2调节蓝色光LB的强度(光量)。
经各显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1调制后的3个色光向十字分色棱镜18入射。该棱镜的4个直角棱镜贴合，并在其内面呈十字状地形成有反射红色光的电介质多层膜与反射蓝色光的电介质多层膜。通过这些电介质多层膜将3个色光合成而形成表示彩色图像的光。合成的光通过作为投影光学系统的投影透镜19投影在屏幕等投影面SC上，显示放大后的图像。
此外，投影机1具有多个调光要素，包括能够独立地控制从各个调光要素射出的光的光量的“照明部”。在本实施方式中，照明部包括光源装置11以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2。照明部具有的“调光要素”能够调整从调光要素向作为照明对象的其他光学元件入射的光的光量。另外，照明部还能够独立地控制从多个调光要素分别射出的光的光量。在本实施方式中，调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2具有的调光像素与调光要素相当。
接下来，对于本实施方式的投影机1的控制进行说明。
在不具有调光功能的以往的投影机的情况下，输入的图像信息(影像信号)经过适当的修正处理，直接向液晶驱动部(液晶面板驱动器)供给。但是，在如本实施方式那样具有调光功能的投影机的情况下，需要基于图像信息对各色光强度进行控制。
图2为表示本实施方式的投影机1的概略构成的框图。
如图2所示，投影机1具备作为显示部的图像投影部10、控制部20、操作受理部21、图像信息输入部31、图像处理部32、光阀控制部40等。
图像投影部10包括：光源装置11、3个显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1、3个调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2、作为投影光学系统的投影透镜19、显示液晶驱动部110a、调光液晶驱动部110b等。此外，将显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2统一称为液晶光阀部17。
图像投影部10对于从光源装置11射出的光，利用调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2调节光量，利用显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1调制成图像光，并将该图像光从投影透镜19投影，作为图像而显示于投影面SC。
从光源装置11射出的光通过复眼透镜12a、12b等积分光学系统被变换为亮度分布大致均匀的光，通过分色镜14a、14b等色分离光学系统分离成光的3原色、即红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各色光成分后，分别向显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2入射。
显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2由在一对透明基板间封入了液晶的液晶面板等构成。显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2分别具备多个显示像素以及多个调光像素(调光要素)呈矩阵状排列的矩形形状的像素区域，能够对液晶按各个像素施加驱动电压。
当调光液晶驱动部110b向各调光像素施加与调光像素值(调光量)对应的驱动电压时，将各调光像素设定为与调光像素值对应的光透射率。因此，从光源装置11射出的光从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的像素区域透射而光量被调节，并作为与调光量对应的光输出。从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2输出的光将显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1分别照明。
当显示液晶驱动部110a对各显示像素施加与图像信息对应的驱动电压时，将各显示像素设定为与图像信息对应的光透射率。因此，从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2射出的光从显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的像素区域透射而被调制，按各个色光形成与图像信息对应的图像光。形成的各色的图像光通过色合成光学系统(图2中未图示)按各个像素合成而成为彩色的图像光后，通过投影透镜19放大投影。
控制部20具备CPU(CentralProcessingUnit；中央处理单元)和/或用于各种数据等的临时存储的RAM、非易失性的ROM等，CPU根据存储于ROM的控制程序工作，据此统一控制投影机1的工作。换言之，控制部20作为计算机发挥功能。
操作受理部21具备供用户对投影机1进行各种指示的多个操作键。作为本实施方式的操作受理部21具备的操作键，存在用于切换电源的接通和/或切断的电源键、用于切换输入的影像信号的输入切换键、显示各种设定用的菜单图像的菜单键、用于菜单图像的项目的选择等的方向键、用于确定选择的项目的决定键等。
当用户操作操作受理部21的各种操作键时，操作受理部21受理该操作，将与被操作的操作键对应的控制信号向控制部20输出。另外，当从操作受理部21输入控制信号时，控制部20进行基于输入的控制信号的处理，对投影机1的工作进行控制。此外，还可以构成为代替操作受理部21，转而使用可远程操作的遥控器(未图示)作为输入操作部，或者可以除了操作受理部21外还使用该遥控器作为输入操作部。在这种情况下，遥控器发送与用户的操作内容相应的红外线等的操作信号，由未图示的遥控器信号接收部接收到该操作信号后向控制部20传递。
图像信息输入部31具备多个输入端子，从视频再生装置和/或个人计算机等未图示的外部的图像供给装置向这些输入端子输入各种形式的图像信息。基于来自控制部20的指示，图像信息输入部31选择图像信息，将选择的图像信息向图像处理部32输出。该图像信息与第1图像信息相当。
图像处理部32将从图像信息输入部31输入的图像信息变换为表示各显示像素的灰度的图像信息。进而，图像处理部32基于控制部20的指示对于变换后的图像信息进行用于调整明亮度、对比度、清晰度(sharpness)、色调等画质的画质调整处理等。另外，图像处理部32可以将菜单图像等OSD(onscreendisplay；屏幕显示)图像重叠于输入图像。另外，图像处理部32将处理后的图像信息向光阀控制部40的调光信息决定部42以及图像信息生成部44输出。
光阀控制部40构成为具有：照明分布存储部41、调光信息决定部42、照明值算出部43、图像信息生成部44等。光阀控制部40与光调制控制部相当。
照明分布存储部41构成为具有非易失性存储器。照明分布存储部41存储从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的各调光像素射出的光分别照明显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的照明范围以及强度分布。作为存储方式，可以作为LUT(lookuptable；查找表)，也可以作为函数存储。在此，强度分布与照明强度的分布信息相当。
照明范围以及强度分布通过调光用液晶光阀与显示用液晶光阀的设置关系确定。此外，照明范围以及强度分布的信息可以根据调光用液晶光阀与显示用液晶光阀的设置关系按照每个色光存储。另外，如果每个色光的设置关系相同，则可以作为1个种类存储。
在此，对于照明范围以及强度分布进行说明。
图3为表示调光用液晶光阀17R2以及显示用液晶光阀17R1的配置的立体图。
图4为调光用液晶光阀17R2以及显示用液晶光阀17R1的主视图，图4的(a)为调光用液晶光阀17R2的主视图，图4的(b)为显示用液晶光阀17R1的主视图。
在图3以及图4中，示出调光用液晶光阀17R2与显示用液晶光阀17R1。调光用液晶光阀17G2、17B2以及显示用液晶光阀17G1、17B1也形成为相同结构，对此未予图示。在此，使用调光用液晶光阀17R2以及显示用液晶光阀17R1进行说明。
在本实施方式中，为了简便，调光用液晶光阀17R2形成为具有3行×4列的调光像素的构成。各调光像素的坐标表示为(m，n)。另外，显示用液晶光阀17R1形成为具有12行×16列的显示像素的构成。各显示像素的坐标表示为(i，j)。此外，在本实施方式中，调光用液晶光阀17R2的一个调光像素形成为与显示用液晶光阀17R1的4×4的显示像素对应的尺寸。
在此，如图3以及图4所示，将调光用液晶光阀17R2的一个调光像素(图3中，四角为A2、B2、C2、D2的斜线部)作为关注调光像素P2(2，3)。通过该关注调光像素后的光不只到达与关注调光像素对应的显示用液晶光阀17R1的4×4的显示像素(四角为A1、B1、C1、D1的区域)，还到达其周边。换言之，由于通过关注调光像素后的光的扩散，使得周边的显示像素也被照明。
在本实施方式中，通过调光用液晶光阀17R2的关注调光像素P2(2，3)后的光到达显示用液晶光阀17R1的斜线部的区域。将该斜线部的区域设为照明范围SA。该照明范围SA根据调光用液晶光阀17R2与显示用液晶光阀17R1的配置关系而确定，在产品的开发时进行预先测定，并存储于照明分布存储部41。
图5为显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的照明范围SA中的强度分布的说明图。
如图5所示，在照明范围SA的各显示像素中记载有照明强度S。照明强度S成为：越接近中心越高，越靠向周边越低的值。该照明强度S根据调光用液晶光阀17R2与显示用液晶光阀17R1的配置关系而确定，在产品开发时进行预先测定，同照明范围SA一起存储于照明分布存储部41。在此，各显示像素的照明强度S由“0”以上且“1”以下的值表现。
返回图2，调光信息决定部42针对每个调光像素，基于与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的照明范围SA的显示像素对应的第1图像信息的特征量决定调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的调光像素的调光量。在本实施方式中，特征量为最大值。例如，对于调光用液晶光阀17R2的调光像素P2(2，3)，将与照明范围SA对应的第1图像信息的最大值作为调光量(灰度(像素值))。
此外，投影机1存在对第1图像信息进行各种图像处理的情况。此时，调光信息决定部42可以基于进行各种图像处理后的第1图像信息决定特征量。例如，存在当第1图像信息的像素数与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的像素数不一致的情况下，投影机1对第1图像信息进行尺寸调整处理(分辨率变换处理)，以使得两者的像素数一致的情况。在这样的情况下，可以将实施了尺寸调整处理后的图像信息定义为第1图像信息。此时，调光信息决定部42可以基于尺寸调整处理实施后的图像信息决定特征量。
在此，如果将与调光像素(m，n)的照明范围SA(m，n)中所含的显示像素(i，j)对应的第1图像信息的灰度(像素值)设为In＿P1(i，j)，则下式(1)成立。
0≤In＿P1(i，j)≤1，(i，j)∈SA(m，n)…(1)
此外，如果将与调光像素(m，n)对应的第1图像信息的最大值(特征量)设为F(m，n)，则下式(2)成立。
F(m，n)＝max(In＿P1(i，j))…(2)
此外，如下式(3)所示，将与调光像素(m，n)对应的第1图像信息的最大值(特征量)设为调光像素(m，n)的调光量(像素值)A(m，n)。
A(m，n)＝F(m，n)…(3)
照明值算出部43基于调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的调光像素的调光量(像素值)、显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的照明强度S的分布信息，算出到达显示用液晶光阀17R1的每个显示像素的光的照明值。
首先，照明值算出部43从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的全部调光像素中，提取照明到达显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的关注的显示像素的像素。具体而言，例如，对于调光用液晶光阀17R2的各调光像素，判定在通过各调光像素的光到达显示用液晶光阀17R1的照明范围SA中是否含有关注显示像素，在含有的情况下，提取该调光像素。在本实施方式中，如果将关注显示像素设为(i，j)＝(6，11)，则提取调光用液晶光阀17R2的P2(1，2)、P2(1，3)、P2(1，4)、P2(2，2)、P2(2，3)、P2(2，4)、P2(3，2)、P2(3，3)、P2(3，4)9个调光像素。
接下来，照明值算出部43利用在调光用液晶光阀17R2上提取的各调光像素，算出显示用液晶光阀17R1的关注显示像素被照明的明亮度。在此，利用调光用液晶光阀17R2的各调光像素，照明显示用液晶光阀17R1的明亮度可以通过将各调光像素的调光量A(m，n)与照明强度S的分布相乘而算出。
如果将显示用液晶光阀17R1的关注显示像素(i，j)被照明的明亮度设为L(i，j)，则L(i，j)可通过从上述调光用液晶光阀17R2提取的9个调光像素分别到达关注显示像素的光的总和算出。在此，照明强度S(i，j，m，n)表示同调光像素P2(m，n)与显示用液晶光阀17R1的关注显示像素P1(i，j)的位置关系对应的照明强度。关注显示像素(i，j)被照明的明亮度L(i，j)由下式(4)表示。
L(i，j)＝ΣA(m，n)×S(i，j，m，n)…(4)
在此，0≤L(i，j)≤1。另外，m，n∈SB(i，j)。
SB(i，j)为照明关注显示像素(i，j)的调光像素(m，n)的集合，算出对于该SB(i，j)中所含的全部的调光像素(m，n)的Σ(西格玛)。在本实施方式中，(m，n)表示照明关注显示像素(i，j)＝(6、11)的、所提取的9个调光像素P2(1，2)、P2(1，3)、P2(1，4)、P2(2，2)、P2(2，3)、P2(2，4)、P2(3，2)、P2(3，3)、P2(3，4)。
图像信息生成部44基于从图像处理部32输入的第1图像信息、照明值算出部43算出的到达显示用液晶光阀17R1的关注显示像素的光的照明值L(i，j)，算出关注显示像素的像素信号、即第2图像信息。在此，图像信息生成部44将与关注显示像素对应的第1图像信息除以关注显示像素被照明的明亮度而得出的值设为关注显示像素的像素信号(第2图像信息(像素值))Out＿P1(i，j)。如此一来，Out＿P1(i，j)由下式(5)表示。
Out＿P1(i，j)＝In＿P1(i，j)/L(i，j)…(5)
其中，0≤Out＿P1(i，j)≤1。
此外，如上所述，在本实施方式中，像素值和/或明亮度等的值表示为“0”以上”1”以下的灰度。
调光液晶驱动部110b按照从调光信息决定部42输入的调光量A(m，n)驱动调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2，显示液晶驱动部110a按照从图像信息生成部44输入的第2图像信息Out＿P1(i，j)驱动显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1。由此，从光源装置11射出的光通过调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2被调光，并通过显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1调制为与第2图像信息对应的图像光，该图像光从投影透镜19投影。
接下来，使用流程图对投影机1的光阀控制部40按每1帧或者每1子帧进行的处理进行说明。
图6为投影机1的光阀控制部40进行的处理的流程图。
光阀控制部40对于调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的各调光像素重复步骤S101～步骤S106的处理(循环Lo1)(步骤S101)。
首先，调光信息决定部42算出与关注调光像素的照明范围SA的显示像素对应的第1图像信息的最大值(特征量)F(m，n)(步骤S102)。然后，调光信息决定部42将该最大值作为调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的关注调光像素的像素值(调光量)A(m，n)(步骤S103)。然后，返回步骤S101，将下个调光像素作为关注调光像素，重复处理(步骤S104)。
这样，对于调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的全部的调光像素，决定像素值(调光量)A(m，n)。该像素值(调光量)与调光信息相当。
接下来，光阀控制部40对于显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的各显示像素，重复步骤S105～步骤S109的处理(循环Lo2)(步骤S105)。
首先，照明值算出部43从调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的全部调光像素中提取照明到达显示用液晶光阀的关注显示像素(i，j)的调光像素(步骤S106)。然后，根据所提取的各调光像素与照明强度S(i，j，m，n)，算出显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的关注显示像素被照明的照明值L(i，j)(步骤S107)。
图像信息生成部44将第1图像信息的相应的像素值除以算出的照明值，算出在显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的关注显示像素设定的像素值(第2图像信息)Out＿P1(i，j)(步骤S108)。然后，返回步骤S105，将下个显示像素作为关注显示像素，重复处理(步骤S109)。
在对于全部的显示像素处理结束后，光阀控制部40结束对于每1帧或者每1子帧进行的处理。然后，对于下一帧或者子帧重复执行本处理。在本处理生成的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的各调光像素值(调光量)A(m，n)以及显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的各显示像素值(第2图像信息)Out＿P1(i，j)分别向调光液晶驱动部110b以及显示液晶驱动部110a输出。然后，调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2以及显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1与像素值相应地被驱动。
根据上述的实施方式，得到以下的效果。
(1)投影机1具备：具有显示像素的显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1、具有调光像素的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2。投影机1将与通过调光像素的光照明的显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1上的照明范围的显示像素对应的第1图像信息的像素值的最大值作为调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的该调光像素的像素值(即，调光量(调光信息))A(m，n)进行调光。由此，基于与来自各调光像素的照明光的照明范围对应的第1图像信息的像素值，调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的各调光像素能够进行合适的调光。例如，当在第1图像信息中存在明亮的像素的情况下，进行调光以使得再现该明亮度，因此是有益的。
(2)投影机1基于调光像素值(调光量)A(m，n)与照明强度S(i，j，m，n)的分布信息，算出到达显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的每个显示像素的光的照明值L(i，j)。然后，将第1图像信息In＿P1(i，j)除以每个显示像素的照明值L(i，j)而生成用于设定在显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的第2图像信息Out＿P1(i，j)。由此，能够生成考虑了来自调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的照明光的、第2图像信息Out＿P1(i，j)。换言之，能够实现考虑照明光且几乎忠实于输入的第1图像信息In＿P1(i，j)的灰度表现，因此有益。
(3)投影机1具备显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1和调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2，能够利用调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2对入射至显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的光的明亮度进行控制，因此，能够以高的对比度再现输入的第1图像信息(影像信号)，因此有益。
(4)投影机1将通过调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的调光像素后的光照明显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的显示像素的照明范围SA以及照明强度S存储于照明分布存储部41。该照明范围SA以及照明强度S根据与各调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2对应的显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的配置关系确定，在产品的开发时进行预先测定，存储于照明分布存储部41。认为这样的照明范围SA以及照明强度S根据产品的装置构成(调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的距离、调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1间的光学元件、照明光的入射角特性等)变化。在本实施方式中，对于产品的装置构成的变更，可通过改写照明分布存储部41来应对，因此有益。
如上所述，通过调光像素后的光扩散而到达显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1。因此，各个照明范围SA与相邻的其他照明范围SA部分重叠。换言之，照明范围SA部分重叠的区域(或者该区域所含的显示像素)会由相邻的至少2个调光像素共同照明。在采用照明范围SA所含的显示像素的最大亮度(最大灰度)作为调光像素(m，n)的调光量A(m，n)的设定中，在照明范围SA部分重叠的区域内的至少一部分区域的灰度通过第1图像信号被指定为在第1图像信号或者光阀的1帧期间内或者1子帧期间内(换言之，1垂直期间)为最大灰度的情况下，利用上式(2)以及(3)，将共同照明该区域的至少2个以上的调光像素(m，n)的调光量A(m，n)都设置为调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2所含的调光像素中的最大灰度。
在此，一部分区域可以包括一个显示像素，也可以包括多个显示像素。优选地，当一部分区域的灰度在上述期间内最高的情况下，判别该一部分区域的灰度不是下述变形例1中所述的噪声。例如，优选地，根据该一部分区域的灰度与其周围的区域的灰度的差或者该一部分区域的灰度与前后帧(也可以仅为一方)的该一部分区域的灰度的差，判断是否将共同照明该一部分区域的调光像素的调光量A(m，n)设为上述最大灰度。
此外，并不局限于上述的实施方式，可以加入各种变更和/或改进等来实施。变形例如下所述。
(变形例1)在上述实施方式中，调光信息决定部42使用的特征量形成为第1图像信息的最大值，但并非一定为最大值。例如，存在明亮的像素作为噪声夹杂于暗的画面区域的情况。在这样的情况下，如果将特征量形成为最大值，会出现黑色浮现的情况。因此，并非必须将特征量形成为最大值。例如，可以将特征量形成为最大值的像素值的90％，也可以形成为平均值。另外，可以将特征量形成为距最大值第几个的像素值。例如，可以形成为第3个像素值。另外，可以具有从第1图像信息(影像信号)取出红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB各色的柱状图(出现次数分布)的柱状图检测部(未图示)，基于次数分布决定特征量。
(变形例2)投影机1还可以具有降噪电路(未图示)。此外，可以对输入至光阀控制部40的第1图像信息实施降噪而除去噪声，据此将调光信息决定部42使用的特征量作为第1图像信息的最大值。
(变形例3)在上述实施方式中，照明部形成为包括光源装置11以及调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的结构，例如也可以如LED(LightEmittingDiode；发光二极管)阵列那样形成为成为一体的构成。换言之，照明部可以为LED阵列。
图7为LED阵列的立体图。如图7所示，LED阵列50形成为将多个发光部(LED)L1呈矩阵状配置。可以形成为设置这样的LED阵列50以代替投影机1的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的构成。另外，当图像显示装置为FPD(flatpaneldisplay；平板显示器)等的情况下，可以形成为在FPD的液晶面板等的背面侧，将这样的LED阵列50作为照明部设置的构成。在这种情况下，LED阵列50中所含的多个发光部L1分别与调光要素相当。
(变形例4)在上述实施方式中，调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1被设置为间隔预定的距离，不过红色光用与绿色光用与蓝色光用的调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1的间隔(距离)也可以不一致。另外，还可以在调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2与显示用液晶光阀17R1、17G1、17B1之间具备光学元件(中继透镜)等。
(变形例5)在上述实施方式中，在照明分布存储部41中预先存储有照明范围SA以及照明强度S(强度分布)，不过也可以形成为可由控制部20进行照明范围SA以及照明强度S的写入和/或改写的构成。在这种情况下，投影机1具备未图示的通信部，从外部设备接收照明范围SA以及照明强度S的信息，并通知给控制部20。
(变形例6)在上述实施方式中，在照明分布存储部41中按每个色光或作为1个种类存储照明范围SA以及强度分布的信息，不过也可以存储多个，以使得根据调光用液晶光阀17R2、17G2、17B2的调光像素的位置而切换。
(变形例7)在上述实施方式中，以投影机1为例进行了说明，不过图像显示装置并不局限于投影机。例如，可以应用于一体地具备透射式的屏幕的背投影机、液晶显示器、等离子显示器、有机EL(ElectroLuminescence；电致发光)显示器等。
(变形例8)在上述实施方式中，光源装置11构成为具有放电型的光源灯11a，不过也可以使用LED光源和/或激光等固体光源、和/或其他的光源。
(变形例9)在上述实施方式中，投影机1使用透射式的液晶光阀17R1、17G1、17B1作为第1光调制装置，不过也可以使用反射型的液晶光阀等反射型的光调制装置。另外，通过针对每个作为像素的微镜控制入射的光的射出方向，还可以将调制从光源射出的光的微镜阵列器件等作为光调制装置使用。同样，作为照明部所含的光调制装置，使用透射式的液晶光阀17R2、17G2、17B2，不过也可以使用反射型的液晶光阀等反射型的光调制装置。另外，还可以通过针对每个作为像素的微镜控制入射的光的射出方向，而将调制从光源射出的光的微镜阵列器件等作为光调制装置使用。
符号的说明
1…投影机；10…图像投影部；11…光源装置；11a…光源灯；11b…反光镜；12a…第1复眼透镜；12b…第2复眼透镜；13…偏振转换装置；14a…分色镜；14b…分色镜；15a、15b、15c…反射镜；16a、16b、16c…中继透镜；17…液晶光阀部；17R1、17G1、17B1…显示用液晶光阀；17R2、17G2、17B2…调光用液晶光阀；18…十字分色棱镜；19…投影透镜；20…控制部；21…操作受理部；31…图像信息输入部；32…图像处理部；40…光阀控制部；41…照明分布存储部；42…调光信息决定部；43…照明值算出部；44…图像信息生成部；50…LED阵列；110a…显示液晶驱动部；110b…调光液晶驱动部；SC…投影面

Claims (7)

1.一种图像显示装置，其特征在于，具备：
第1光调制装置，其具有多个显示像素，基于输入的第1图像信息对光进行调制；
照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向所述第1光调制装置射出；
照明分布存储部，其存储从所述调光要素射出的光照明所述第1光调制装置的显示像素的照明范围；以及
调光信息决定部，其基于与存储于所述照明分布存储部的所述照明范围的显示像素对应的所述第1图像信息的特征量，决定用于控制所述照明部的所述调光要素的调光信息。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
所述照明分布存储部还存储从所述调光要素射出的光照明所述第1光调制装置的显示像素的照明强度的分布信息，
所述图像显示装置还具备：
照明值算出部，其基于所述照明部的所述调光信息与所述照明强度的分布信息，算出到达所述第1光调制装置的各个所述显示像素的光的照明值；以及
图像信息生成部，其基于由所述照明值算出部算出的所述照明值与所述第1图像信息，生成用于设定于所述第1光调制装置的第2图像信息。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，
在所述图像信息生成部中，将所述第1图像信息的像素值除以所述照明值而得的值作为所述第2图像信息的像素值。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述调光信息决定部中的所述第1图像信息的所述特征量设为所述照明范围中的所述第1图像信息的像素值的最大值。
5.一种图像显示装置，其特征在于，具备：
第1光调制装置，其对光进行调制；
照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向所述第1光调制装置射出；以及
光调制控制部，其基于第1图像信息对所述第1光调制装置以及所述照明部进行控制，
所述多个调光要素在所述第1光调制装置上照明各个照明范围，
所述各个照明范围与相邻的所述照明范围的一部分重叠，
在所述第1图像信息作为所述照明范围重叠的区域内的至少一部分区域的灰度表示1帧期间或者1子帧期间中的最大灰度的情况下，所述光调制控制部控制所述照明部，以使得共同照明所述一部分区域的所述调光要素在所述多个调光要素中以最大灰度射出所述光。
6.一种图像显示装置的控制方法，其特征在于，所述图像显示装置具有：第1光调制装置，其具有多个显示像素，基于输入的第1图像信息调制光；照明部，其具有多个调光要素，将调光后的光向所述第1光调制装置射出；以及照明分布存储部，其存储从所述调光要素射出的光照明所述第1光调制装置的显示像素的照明范围，
具备调光信息决定步骤，基于与存储于所述照明分布存储部的所述照明范围的显示像素对应的所述第1图像信息的特征量，决定用于控制所述照明部的所述调光要素的调光信息。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置的控制方法，其特征在于，
所述照明分布存储部还存储从所述调光要素射出的光照明所述第1光调制装置的显示像素的照明强度的分布信息，
所述图像显示装置的控制方法还具备：
照明值算出步骤，基于所述照明部的所述调光信息与所述照明强度的分布信息，算出到达所述第1光调制装置的各个所述显示像素的光的照明值；以及
图像信息生成步骤，基于由所述照明值算出步骤算出的所述照明值与所述第1图像信息，生成用于设定于所述第1光调制装置的第2图像信息。
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