JP2002107662A - 投射型画像表示装置 - Google Patents
投射型画像表示装置Info
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- JP2002107662A JP2002107662A JP2000294511A JP2000294511A JP2002107662A JP 2002107662 A JP2002107662 A JP 2002107662A JP 2000294511 A JP2000294511 A JP 2000294511A JP 2000294511 A JP2000294511 A JP 2000294511A JP 2002107662 A JP2002107662 A JP 2002107662A
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- light
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- display device
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の投射型画像表示装置は、ダイナミック
レンジを改善した表示は可能であるが、輝度が低下して
鮮鋭感に欠ける。 【解決手段】 光変調素子Ｐへの書き込み信号を変調処
理する書き込み信号処理手段１０と、光変調素子Ｐから
透過あるいは反射してきた光量を制御する投影光量制御
手段２０と、書き込み信号処理手段１０及び投影光量制
御手段２０を制御する制御信号生成手段３０とを有し、
制御信号生成手段３０は、入力画像信号の輝度レベルに
基づいて投影光量制御手段２０の投影光量及び書き込み
信号処理手段３０の書き込み信号の変調度を制御する。
レンジを改善した表示は可能であるが、輝度が低下して
鮮鋭感に欠ける。 【解決手段】 光変調素子Ｐへの書き込み信号を変調処
理する書き込み信号処理手段１０と、光変調素子Ｐから
透過あるいは反射してきた光量を制御する投影光量制御
手段２０と、書き込み信号処理手段１０及び投影光量制
御手段２０を制御する制御信号生成手段３０とを有し、
制御信号生成手段３０は、入力画像信号の輝度レベルに
基づいて投影光量制御手段２０の投影光量及び書き込み
信号処理手段３０の書き込み信号の変調度を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投射型画像表示装
置に関するものである。
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マルチメディア時代の到来により
多くの場面で画像表示装置が用いられている。特に、投
射型画像表示装置は大画面化が容易であるため、プレゼ
ンテーション用途等にフロントプロジェクタが、家庭シ
アター用途等にリアプロジェクタが普及してきている。
多くの場面で画像表示装置が用いられている。特に、投
射型画像表示装置は大画面化が容易であるため、プレゼ
ンテーション用途等にフロントプロジェクタが、家庭シ
アター用途等にリアプロジェクタが普及してきている。
【０００３】これらプロジェクタの光変調素子として、
従来はＣＲＴが利用されているが、近年においては高輝
度、高精細化が要求され、これらの要求性能に適する光
変調素子として液晶パネルやミラーの角度を変えること
により光量変調を行うＤＭＤ（ディジタル・ミラー・デ
バイス）が主流となりつつある。このＤＭＤについて
は、例えば、特開平１０−７８５５０号公報に記載され
ている。これらの液晶パネルやＤＭＤを利用した投射型
画像表示装置は、光源からの光で光変調素子としての液
晶パネルやＤＭＤを照明し、その透過光あるいは反射光
を投影光学系を通してスクリーンに画像を形成するもの
である。
従来はＣＲＴが利用されているが、近年においては高輝
度、高精細化が要求され、これらの要求性能に適する光
変調素子として液晶パネルやミラーの角度を変えること
により光量変調を行うＤＭＤ（ディジタル・ミラー・デ
バイス）が主流となりつつある。このＤＭＤについて
は、例えば、特開平１０−７８５５０号公報に記載され
ている。これらの液晶パネルやＤＭＤを利用した投射型
画像表示装置は、光源からの光で光変調素子としての液
晶パネルやＤＭＤを照明し、その透過光あるいは反射光
を投影光学系を通してスクリーンに画像を形成するもの
である。
【０００４】ところで、投射型画像表示装置は高画質表
示（質感が求められている表示）において、現状では直
視型ＣＲＴ画像表示装置の画質に達していない。ここで
いう高画質（質感）とは、高ダイナミックレンジ（高コ
ントラスト、高階調表示）を指す。直視型ＣＲＴ画像表
示装置は、画面全体を白黒表示する場合等で少なくとも
１００００：１以上のダイナミックレンジを実現してい
る。
示（質感が求められている表示）において、現状では直
視型ＣＲＴ画像表示装置の画質に達していない。ここで
いう高画質（質感）とは、高ダイナミックレンジ（高コ
ントラスト、高階調表示）を指す。直視型ＣＲＴ画像表
示装置は、画面全体を白黒表示する場合等で少なくとも
１００００：１以上のダイナミックレンジを実現してい
る。
【０００５】一方、投射型画像表示装置としてのダイナ
ミックレンジは主に光変調素子の特性で決定され、液晶
パネルの場合、約３００〜４００：１程度、ＤＭＤの場
合、約６００〜８００：１程度である。このダイナミッ
クレンジの低さは、黒表示において透過型液晶パネルの
場合には漏れ光が、反射型液晶パネルやＤＭＤの場合に
は散乱光が投射されて暗状態が浮いてしまうことに一因
がある。
ミックレンジは主に光変調素子の特性で決定され、液晶
パネルの場合、約３００〜４００：１程度、ＤＭＤの場
合、約６００〜８００：１程度である。このダイナミッ
クレンジの低さは、黒表示において透過型液晶パネルの
場合には漏れ光が、反射型液晶パネルやＤＭＤの場合に
は散乱光が投射されて暗状態が浮いてしまうことに一因
がある。
【０００６】そこで、例えば、特開平７−８４５５３号
公報において散乱型液晶パネルを用いた投射型画像表示
装置が提案されている。同公報のものでは、投影光学系
の絞りにおいて大きい開口径と小さい開口径を用意し、
それらを入力の画像種類に応じて切り替えることによっ
て、ダイナミックレンジを改善した表示を可能としてい
る。
公報において散乱型液晶パネルを用いた投射型画像表示
装置が提案されている。同公報のものでは、投影光学系
の絞りにおいて大きい開口径と小さい開口径を用意し、
それらを入力の画像種類に応じて切り替えることによっ
て、ダイナミックレンジを改善した表示を可能としてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−８４５５３号公報に記載の装置では、ダイナミ
ックレンジを改善した表示は可能にしているものの、輝
度が低下して鮮鋭感に欠けるという問題があった。
開平７−８４５５３号公報に記載の装置では、ダイナミ
ックレンジを改善した表示は可能にしているものの、輝
度が低下して鮮鋭感に欠けるという問題があった。
【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、鮮鋭度を保ちつつ高ダイナミッ
クレンジという高画質を実現することが可能な投射型画
像表示装置を提供することにある。
たもので、その目的は、鮮鋭度を保ちつつ高ダイナミッ
クレンジという高画質を実現することが可能な投射型画
像表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光の透
過あるいは反射の状態を制御することにより階調画像を
表示する光変調素子と、前記光変調素子に対して光を照
射する照明装置と、前記光変調素子に照射された光の透
過光あるいは反射光を投影する投影光学系とを備えた投
射型画像表示装置において、前記光変調素子への書き込
み信号を変調処理する書き込み信号処理手段と、前記光
変調素子から透過あるいは反射してきた光量を制御する
投影光量制御手段と、前記書き込み信号処理手段および
前記投影光量制御手段を制御する制御信号生成手段とを
有し、前記制御信号生成手段は、入力画像信号の輝度レ
ベルに基づいて前記投影光量制御手段の投影光量及び前
記書き込み信号処理手段の書き込み信号の変調度を制御
することを特徴とする投射型画像表示装置によって達成
される。
過あるいは反射の状態を制御することにより階調画像を
表示する光変調素子と、前記光変調素子に対して光を照
射する照明装置と、前記光変調素子に照射された光の透
過光あるいは反射光を投影する投影光学系とを備えた投
射型画像表示装置において、前記光変調素子への書き込
み信号を変調処理する書き込み信号処理手段と、前記光
変調素子から透過あるいは反射してきた光量を制御する
投影光量制御手段と、前記書き込み信号処理手段および
前記投影光量制御手段を制御する制御信号生成手段とを
有し、前記制御信号生成手段は、入力画像信号の輝度レ
ベルに基づいて前記投影光量制御手段の投影光量及び前
記書き込み信号処理手段の書き込み信号の変調度を制御
することを特徴とする投射型画像表示装置によって達成
される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の投射
型画像表示装置の一実施形態の構成を示す図である。図
１において、符号１は投射型画像表示装置であり、光の
透過あるいは反射の状態を制御することにより階調画像
を表示する光変調素子Ｐ、光変調素子Ｐに対して光を照
射する照明装置ＢＬ１、光変調素子Ｐに照射された光の
透過光あるいは反射光を投影する投影光学系ＰＬ１を備
えており、この投射光を図示しないスクリーンに投影す
ることによって画像を表示するように構成されている。
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の投射
型画像表示装置の一実施形態の構成を示す図である。図
１において、符号１は投射型画像表示装置であり、光の
透過あるいは反射の状態を制御することにより階調画像
を表示する光変調素子Ｐ、光変調素子Ｐに対して光を照
射する照明装置ＢＬ１、光変調素子Ｐに照射された光の
透過光あるいは反射光を投影する投影光学系ＰＬ１を備
えており、この投射光を図示しないスクリーンに投影す
ることによって画像を表示するように構成されている。
【００１１】照明装置ＢＬ１はリフレクタ３、発光管２
から成っている。また、照明装置ＢＬ１と光変調素子Ｐ
との間には、カラーフィルタ４、テレセントリックレン
ズ５ａ，５ｂ、フライアイインテグレータ６ａ，６ｂが
配置されている。フライアイインテグレータ６ａ，６ｂ
で積分処理された光は集光反射ミラー７で光変調素子Ｐ
に集光される。
から成っている。また、照明装置ＢＬ１と光変調素子Ｐ
との間には、カラーフィルタ４、テレセントリックレン
ズ５ａ，５ｂ、フライアイインテグレータ６ａ，６ｂが
配置されている。フライアイインテグレータ６ａ，６ｂ
で積分処理された光は集光反射ミラー７で光変調素子Ｐ
に集光される。
【００１２】また、投射型画像表示装置１は、光変調素
子Ｐへの書き込み信号を変調処理する書き込み信号処理
手段１０、光変調素子Ｐから透過あるいは反射してきた
光量を制御する投影光量制御手段２０、書き込み信号処
理手段１０及び投影光量制御手段２０を制御する制御信
号生成手段３０を備えている。制御信号生成手段３０
は、入力画像信号の輝度レベルに基づいて輝度レベルが
高い場合には（即ち輝度レベルが高いほど）投影光量を
大きく、且つ、書き込み信号の変調を小さく、輝度レベ
ルが低い場合には（即ち輝度レベルが低いほど）投影光
量を小さく、且つ、書き込み信号の変調を大きくするよ
うに制御信号を生成する。
子Ｐへの書き込み信号を変調処理する書き込み信号処理
手段１０、光変調素子Ｐから透過あるいは反射してきた
光量を制御する投影光量制御手段２０、書き込み信号処
理手段１０及び投影光量制御手段２０を制御する制御信
号生成手段３０を備えている。制御信号生成手段３０
は、入力画像信号の輝度レベルに基づいて輝度レベルが
高い場合には（即ち輝度レベルが高いほど）投影光量を
大きく、且つ、書き込み信号の変調を小さく、輝度レベ
ルが低い場合には（即ち輝度レベルが低いほど）投影光
量を小さく、且つ、書き込み信号の変調を大きくするよ
うに制御信号を生成する。
【００１３】ここで、本装置における投影光学系ＰＬ１
は、所謂シュリーレン光学系で構成すると良い。また、
投影光量制御手段２０は、可動絞り手段２０ａと、絞り
駆動手段２０ｂとによって構成され、光変調素子Ｐと共
役関係にならない位置に配置されている。投影光量制御
手段２０は、入力画像信号の輝度レベルに応じて、絞り
駆動手段２０ｂによって可動絞り手段２０ａを開いた
り、閉じたりして絞り量を制御する。
は、所謂シュリーレン光学系で構成すると良い。また、
投影光量制御手段２０は、可動絞り手段２０ａと、絞り
駆動手段２０ｂとによって構成され、光変調素子Ｐと共
役関係にならない位置に配置されている。投影光量制御
手段２０は、入力画像信号の輝度レベルに応じて、絞り
駆動手段２０ｂによって可動絞り手段２０ａを開いた
り、閉じたりして絞り量を制御する。
【００１４】また、制御信号生成手段３０は、入力画像
信号の輝度レベルを算出する輝度レベル演算処理手段３
０ａ、演算された輝度レベルに応じて投影光学系から出
射する投影光量を算出する投影光量演算処理手段３０ｂ
によって構成されている。そして、制御信号生成手段３
０は投影光量演算処理手段３０ｂにおいて演算された投
影光量に基づいて投影光量制御手段２０の制御信号を生
成し、且つ、輝度レベル演算処理手段３０ａにおいて演
算された輝度レベル及び演算された投影光量に基づいて
書き込み信号処理手段１０の制御信号を生成する。
信号の輝度レベルを算出する輝度レベル演算処理手段３
０ａ、演算された輝度レベルに応じて投影光学系から出
射する投影光量を算出する投影光量演算処理手段３０ｂ
によって構成されている。そして、制御信号生成手段３
０は投影光量演算処理手段３０ｂにおいて演算された投
影光量に基づいて投影光量制御手段２０の制御信号を生
成し、且つ、輝度レベル演算処理手段３０ａにおいて演
算された輝度レベル及び演算された投影光量に基づいて
書き込み信号処理手段１０の制御信号を生成する。
【００１５】輝度レベル演算処理手段３０ａは、入力画
像信号の各フィールド又は各フレームにおける各画素の
輝度信号の最大値を最大輝度として算出する。この場
合、１フィールド又は１フレーム内の入力画像信号を順
に比較することにより算出することができる。また、各
画素の輝度信号の累積ヒストグラムを演算し、累積ヒス
トグラムが一定以上となる輝度レベルを最大輝度として
算出すると良い。
像信号の各フィールド又は各フレームにおける各画素の
輝度信号の最大値を最大輝度として算出する。この場
合、１フィールド又は１フレーム内の入力画像信号を順
に比較することにより算出することができる。また、各
画素の輝度信号の累積ヒストグラムを演算し、累積ヒス
トグラムが一定以上となる輝度レベルを最大輝度として
算出すると良い。
【００１６】ここで、例えば、１フィールド又は１フレ
ーム内の輝度レベルが図２（ａ）あるいは図２（ｂ）に
示す分布を有する画像信号が入力された場合、輝度レベ
ルの高い方から累積ヒストグラムを演算すると、それぞ
れ図３（ａ）、図３（ｂ）に示す結果となる。この累積
ヒストグラムが、例えば、全画面の５％に達する輝度レ
ベルを最大輝度として算出する。従って、図３（ａ）の
例では２１６、図３（ｂ）の例では１１７となる。
ーム内の輝度レベルが図２（ａ）あるいは図２（ｂ）に
示す分布を有する画像信号が入力された場合、輝度レベ
ルの高い方から累積ヒストグラムを演算すると、それぞ
れ図３（ａ）、図３（ｂ）に示す結果となる。この累積
ヒストグラムが、例えば、全画面の５％に達する輝度レ
ベルを最大輝度として算出する。従って、図３（ａ）の
例では２１６、図３（ｂ）の例では１１７となる。
【００１７】ところで、可動絞り手段２０ａの制御段階
は入力画像の階調に合わせて２５５段階とすることも可
能であるが、実際的には、８から１６段階程度にするの
が良い。可動絞り手段２０ａを８段階で制御する場合、
図３（ａ）の例では８段階中の７段階、図３（ｂ）の例
では８段階中の４段階、つまり、それぞれ最大光量の８
７．５％、５０％となるように制御される。また、書き
込み信号処理手段１０は、投影光量に略反比例する増幅
率で増幅するように書き込み信号を変調すると良い。
は入力画像の階調に合わせて２５５段階とすることも可
能であるが、実際的には、８から１６段階程度にするの
が良い。可動絞り手段２０ａを８段階で制御する場合、
図３（ａ）の例では８段階中の７段階、図３（ｂ）の例
では８段階中の４段階、つまり、それぞれ最大光量の８
７．５％、５０％となるように制御される。また、書き
込み信号処理手段１０は、投影光量に略反比例する増幅
率で増幅するように書き込み信号を変調すると良い。
【００１８】ここで、光変調素子Ｐとしては、液晶を用
いた素子や、ＴＩ社のＤＭＤに代表されるＭＥＭＳ（Mi
cro Electro Mechanical Systems）型の素子や、マイク
ロミラーを配した素子を挙げることが出来る。この光変
調素子Ｐは、透過型であっても反射型であっても良い。
また、可動絞り手段２０ａは、図４に示す特許第２５６
３３３４号公報のごときカム溝孔（図示せず）の回転動
作にて複数の絞り羽４０で絞り動作させるアイリス絞り
であり、絞り駆動手段２０ｂは、特公平４−７２４７１
号公報のごとき超音波モータであっても良い。
いた素子や、ＴＩ社のＤＭＤに代表されるＭＥＭＳ（Mi
cro Electro Mechanical Systems）型の素子や、マイク
ロミラーを配した素子を挙げることが出来る。この光変
調素子Ｐは、透過型であっても反射型であっても良い。
また、可動絞り手段２０ａは、図４に示す特許第２５６
３３３４号公報のごときカム溝孔（図示せず）の回転動
作にて複数の絞り羽４０で絞り動作させるアイリス絞り
であり、絞り駆動手段２０ｂは、特公平４−７２４７１
号公報のごとき超音波モータであっても良い。
【００１９】また、可動絞り手段２０ａは簾絞りであ
り、絞り駆動手段２０ｂはカムモータであっても良い。
この簾絞りは、図５に示すように投影光に対して直交す
る回転軸５０を有する複数の短冊形の遮光部材５１を有
し、回転軸５０の回転動作で遮光部材５１の回転角を変
位させることによって所望の絞り開口を形成することが
出来る。なお、遮光部材５１は投影光の入射側に変位す
ると良い。また、簾絞りは全閉とした時に開口を有する
と良い。ここで、図５（ａ）は遮光部材５１を開いた状
態、図５（ｂ）は遮光部材５１を閉じた状態を示してい
る。
り、絞り駆動手段２０ｂはカムモータであっても良い。
この簾絞りは、図５に示すように投影光に対して直交す
る回転軸５０を有する複数の短冊形の遮光部材５１を有
し、回転軸５０の回転動作で遮光部材５１の回転角を変
位させることによって所望の絞り開口を形成することが
出来る。なお、遮光部材５１は投影光の入射側に変位す
ると良い。また、簾絞りは全閉とした時に開口を有する
と良い。ここで、図５（ａ）は遮光部材５１を開いた状
態、図５（ｂ）は遮光部材５１を閉じた状態を示してい
る。
【００２０】次に、本実施形態の動作について説明す
る。まず、入力画像信号に高い輝度レベル（例えば、入
力画像信号の階調が８ビットとして最大輝度レベル２５
５）が存在する場合、光変調素子Ｐのダイナミックレン
ジは全て使用されるので書き込み信号処理手段１０にお
いて変調処理を受けず、投影光量制御手段２０において
可動絞り手段２０ａは開口が最大となるように制御し、
光変調素子Ｐにおいて透過あるいは反射された光を１０
０％投影光に使用する。この時、光変調素子Ｐで生じる
不要な透過光あるいは散乱光も最大となった開口を通し
て投影光学系ＰＬ１を通して出射され、黒表示が浮いた
状態となる。しかしながら、人間の目は画面中の最大輝
度を基準にして相対的に輝度を認識するので、表示画面
の輝度レベルが高い場合には黒の浮きはそれほど目立た
ない。
る。まず、入力画像信号に高い輝度レベル（例えば、入
力画像信号の階調が８ビットとして最大輝度レベル２５
５）が存在する場合、光変調素子Ｐのダイナミックレン
ジは全て使用されるので書き込み信号処理手段１０にお
いて変調処理を受けず、投影光量制御手段２０において
可動絞り手段２０ａは開口が最大となるように制御し、
光変調素子Ｐにおいて透過あるいは反射された光を１０
０％投影光に使用する。この時、光変調素子Ｐで生じる
不要な透過光あるいは散乱光も最大となった開口を通し
て投影光学系ＰＬ１を通して出射され、黒表示が浮いた
状態となる。しかしながら、人間の目は画面中の最大輝
度を基準にして相対的に輝度を認識するので、表示画面
の輝度レベルが高い場合には黒の浮きはそれほど目立た
ない。
【００２１】一方、入力画像信号の輝度レベルが低い
（例えば、入力画像信号の階調が８ビットとして最大輝
度レベル１２８）場合、光変調素子Ｐの使用ダイナミッ
クレンジはおよそ５０％であり、投射に必要とされる光
量は５０％である。従って、投影光量制御手段２０は投
影光量が５０％となるように可動絞り手段２０ａの開口
を制御する。更に、このままでは表示画像全体が暗い表
示となってしまうので、光変調素子Ｐの書き込み信号は
書き込み信号処理手段１０において光変調素子Ｐのダイ
ナミックレンジを１００％使用するように増幅する方向
へ変調処理を受ける。即ち、光変調素子Ｐのダイナミッ
クレンジを１００％使用して投影光量５０％の表示を行
う。この様に投影光量制御手段２０で投影光量を絞った
分を書き込み信号処理手段１０で補償する事によって、
実際の表示輝度レベルを一定に保った表示が可能とな
る。この時、開口が狭くなったことにより光変調素子Ｐ
で生じる不要な透過光あるいは散乱光の投影光学系ＰＬ
１への入射が抑制される。従って、この状態では黒が締
まった表示を行うことができる。
（例えば、入力画像信号の階調が８ビットとして最大輝
度レベル１２８）場合、光変調素子Ｐの使用ダイナミッ
クレンジはおよそ５０％であり、投射に必要とされる光
量は５０％である。従って、投影光量制御手段２０は投
影光量が５０％となるように可動絞り手段２０ａの開口
を制御する。更に、このままでは表示画像全体が暗い表
示となってしまうので、光変調素子Ｐの書き込み信号は
書き込み信号処理手段１０において光変調素子Ｐのダイ
ナミックレンジを１００％使用するように増幅する方向
へ変調処理を受ける。即ち、光変調素子Ｐのダイナミッ
クレンジを１００％使用して投影光量５０％の表示を行
う。この様に投影光量制御手段２０で投影光量を絞った
分を書き込み信号処理手段１０で補償する事によって、
実際の表示輝度レベルを一定に保った表示が可能とな
る。この時、開口が狭くなったことにより光変調素子Ｐ
で生じる不要な透過光あるいは散乱光の投影光学系ＰＬ
１への入射が抑制される。従って、この状態では黒が締
まった表示を行うことができる。
【００２２】このように本実施形態によれば、投影光量
制御手段２０で投影光量を絞った場合には、光変調素子
Ｐから投影光学系ＰＬ１への不要散乱光の入射が抑制さ
れてより締まった黒表示を行うことが出来る。即ち、入
力画像信号の最大輝度レベルに応じて投影光量を制御す
ると共に、光変調素子Ｐの書き込み信号に変調処理を行
うことによって、表示輝度レベルを変化させることなく
黒表示の浮きを改善することが可能となり、最大光量で
表示した１００％輝度との相対で表示ダイナミックレン
ジを拡大した表示を行うことが出来る。また、表示画像
の輝度レベルが低い場合に入力画像信号に変調処理を行
って画像信号を伸長することで、表示画像の階調性を改
善することが出来る。
制御手段２０で投影光量を絞った場合には、光変調素子
Ｐから投影光学系ＰＬ１への不要散乱光の入射が抑制さ
れてより締まった黒表示を行うことが出来る。即ち、入
力画像信号の最大輝度レベルに応じて投影光量を制御す
ると共に、光変調素子Ｐの書き込み信号に変調処理を行
うことによって、表示輝度レベルを変化させることなく
黒表示の浮きを改善することが可能となり、最大光量で
表示した１００％輝度との相対で表示ダイナミックレン
ジを拡大した表示を行うことが出来る。また、表示画像
の輝度レベルが低い場合に入力画像信号に変調処理を行
って画像信号を伸長することで、表示画像の階調性を改
善することが出来る。
【００２３】
【実施例】次に、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【００２４】（実施例１）まず、実施例１では、図１の
投射型画像表示装置１の光変調素子として反射型のＤＭ
ＤパネルＰを用い、ＤＭＤパネルＰによって光が反射さ
れる側には可動絞り（可動絞り手段）２０ａと、投影光
学系ＰＬ１とを順に配置し、その先には画像投射用のス
クリーン（不図示）を配置している。可動絞り２０ａに
は、図４のものを用い、湾曲した鎌状の小さな絞り羽根
５０を複数枚円周方向に配置したアイリス絞りであり、
矢車と呼ばれる複数個のカム溝孔が穿設された駆動輪
を、超音波モータ（絞り駆動手段）２０ｂで回動させる
ことにより、この各絞り羽根５０を同時に回動動作さ
せ、各羽根の協働によって必要な開口径を形成するよう
に構成している。
投射型画像表示装置１の光変調素子として反射型のＤＭ
ＤパネルＰを用い、ＤＭＤパネルＰによって光が反射さ
れる側には可動絞り（可動絞り手段）２０ａと、投影光
学系ＰＬ１とを順に配置し、その先には画像投射用のス
クリーン（不図示）を配置している。可動絞り２０ａに
は、図４のものを用い、湾曲した鎌状の小さな絞り羽根
５０を複数枚円周方向に配置したアイリス絞りであり、
矢車と呼ばれる複数個のカム溝孔が穿設された駆動輪
を、超音波モータ（絞り駆動手段）２０ｂで回動させる
ことにより、この各絞り羽根５０を同時に回動動作さ
せ、各羽根の協働によって必要な開口径を形成するよう
に構成している。
【００２５】また、ＤＭＤパネルＰに対して、異なる３
色（赤緑青）の光を照射するように照明装置ＢＬ１を配
置している。この照明装置ＢＬ１には、ＤＭＤパネルＰ
に対して白色光を出射する発光管２と、発光管２から出
射される白色光を反射集光するリフレクタ３とを用い、
照明装置ＢＬ１とＤＭＤパネルＰの間には、回転自在に
支持されたカラーフィルタ４と、カラーフィルタ４を透
過して来た光を集光するテレセントリックレンズ５ａ，
５ｂと、集光された光を積分処理するフライアイインテ
グレータ６ａ，６ｂと、積分処理された光をＤＭＤパネ
ルＰに集光させる集光反射ミラー７とを順に配置してい
る。
色（赤緑青）の光を照射するように照明装置ＢＬ１を配
置している。この照明装置ＢＬ１には、ＤＭＤパネルＰ
に対して白色光を出射する発光管２と、発光管２から出
射される白色光を反射集光するリフレクタ３とを用い、
照明装置ＢＬ１とＤＭＤパネルＰの間には、回転自在に
支持されたカラーフィルタ４と、カラーフィルタ４を透
過して来た光を集光するテレセントリックレンズ５ａ，
５ｂと、集光された光を積分処理するフライアイインテ
グレータ６ａ，６ｂと、積分処理された光をＤＭＤパネ
ルＰに集光させる集光反射ミラー７とを順に配置してい
る。
【００２６】更に、ＤＭＤパネルＰには書き込み信号処
理手段１０の出力を接続し、書き込み信号処理手段１０
と絞り駆動用超音波モータ２０ｂには制御信号生成回路
３０の出力を接続している。なお、制御信号生成手段３
０については既に説明しているので、重複説明は省略す
る。
理手段１０の出力を接続し、書き込み信号処理手段１０
と絞り駆動用超音波モータ２０ｂには制御信号生成回路
３０の出力を接続している。なお、制御信号生成手段３
０については既に説明しているので、重複説明は省略す
る。
【００２７】ここで、前述のように制御信号生成手段３
０により入力画像信号の輝度レベルに基づいて可動絞り
２０ａとＤＭＤパネルＰへの書き込み信号は、輝度レベ
ルが高い場合には（即ち輝度レベルが高いほど）、投影
光量を大きく、且つ、書き込み信号の変調を小さく、輝
度レベルが低い場合には（即ち輝度レベルが低いほ
ど）、投影光量を小さく、且つ、書き込み信号の変調を
大きくするようにそれぞれ制御される。
０により入力画像信号の輝度レベルに基づいて可動絞り
２０ａとＤＭＤパネルＰへの書き込み信号は、輝度レベ
ルが高い場合には（即ち輝度レベルが高いほど）、投影
光量を大きく、且つ、書き込み信号の変調を小さく、輝
度レベルが低い場合には（即ち輝度レベルが低いほ
ど）、投影光量を小さく、且つ、書き込み信号の変調を
大きくするようにそれぞれ制御される。
【００２８】この動作を図６を参照して詳細に説明す
る。図６（ａ）において縦軸の輝度レベルは絞りを全開
としてＤＭＤパネルからの反射光を１００％使用した場
合の入力画像信号階調に対する輝度レベルを８ビットで
表示したものである。横軸は入力画像信号の階調であ
る。但し、ここでは、説明を簡単にするため入力画像信
号の階調変化に対して輝度レベルは線形変化するものと
している。今、例えば、入力画像信号の最大輝度レベル
が２５５であると算出された場合、ＤＭＤパネルからの
反射光を１００％使用するため絞りは全開となるように
制御され、書き込み信号は変調を受けない。
る。図６（ａ）において縦軸の輝度レベルは絞りを全開
としてＤＭＤパネルからの反射光を１００％使用した場
合の入力画像信号階調に対する輝度レベルを８ビットで
表示したものである。横軸は入力画像信号の階調であ
る。但し、ここでは、説明を簡単にするため入力画像信
号の階調変化に対して輝度レベルは線形変化するものと
している。今、例えば、入力画像信号の最大輝度レベル
が２５５であると算出された場合、ＤＭＤパネルからの
反射光を１００％使用するため絞りは全開となるように
制御され、書き込み信号は変調を受けない。
【００２９】次に、入力画像信号の最大輝度レベルが１
２８であると算出された場合、ＤＭＤパネルからの反射
光の利用率は５０％で良い。従って、投影光量が５０％
となるように絞りが調整される。この時、投影光量を５
０％に調整したことによって表示画像の輝度レベルは一
律５０％となってしまう。例えば、入力画像信号の階調
が１２７の時に輝度レベルが１２７であった（図６
（ａ）のＡ点）のが、およそ６４（図６（ａ）のＡ′
点）となる。そこで、これを補償するために入力画像信
号の変調を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すように
Ａ′点をＡ″点となるようにすれば良く、従って、入力
画像信号を２倍とすることによって達成することができ
る。
２８であると算出された場合、ＤＭＤパネルからの反射
光の利用率は５０％で良い。従って、投影光量が５０％
となるように絞りが調整される。この時、投影光量を５
０％に調整したことによって表示画像の輝度レベルは一
律５０％となってしまう。例えば、入力画像信号の階調
が１２７の時に輝度レベルが１２７であった（図６
（ａ）のＡ点）のが、およそ６４（図６（ａ）のＡ′
点）となる。そこで、これを補償するために入力画像信
号の変調を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すように
Ａ′点をＡ″点となるようにすれば良く、従って、入力
画像信号を２倍とすることによって達成することができ
る。
【００３０】ところで、投影光量を絞ったことにより０
輝度レベル（＝黒表示）は、図６（ａ）のΔＢＫで示す
ように投影光量を大きくした場合に比べて下げることが
出来る。つまり、輝度レベルが低い場合にはＤＭＤパネ
ルＰからの不要散乱光を抑制してより締まった黒表示と
なる。また、投影光量の制御に応じてＤＭＤパネルＰへ
の書き込み信号の変調を行うことで、表示画像の中間輝
度レベルを一定に保つように補償される。
輝度レベル（＝黒表示）は、図６（ａ）のΔＢＫで示す
ように投影光量を大きくした場合に比べて下げることが
出来る。つまり、輝度レベルが低い場合にはＤＭＤパネ
ルＰからの不要散乱光を抑制してより締まった黒表示と
なる。また、投影光量の制御に応じてＤＭＤパネルＰへ
の書き込み信号の変調を行うことで、表示画像の中間輝
度レベルを一定に保つように補償される。
【００３１】本実施例によれば、入力画像信号の最大輝
度レベルが低い場合には、表示画像の中間輝度レベルを
変化させることなく、より締まった黒表示を行うことが
出来る。従って、入力画像信号の最大輝度レベルが高い
場合の白表示との対比によりダイナミックレンジを拡大
した表示が可能となる。また、投影光量を小さく制御し
た場合には、ＤＭＤパネルＰへの書き込み信号が大きく
なるように変調することで低輝度レベルの階調性を拡大
することが可能となる。
度レベルが低い場合には、表示画像の中間輝度レベルを
変化させることなく、より締まった黒表示を行うことが
出来る。従って、入力画像信号の最大輝度レベルが高い
場合の白表示との対比によりダイナミックレンジを拡大
した表示が可能となる。また、投影光量を小さく制御し
た場合には、ＤＭＤパネルＰへの書き込み信号が大きく
なるように変調することで低輝度レベルの階調性を拡大
することが可能となる。
【００３２】（実施例２）実施例１では可動絞り（可動
絞り手段）２０ａはアイリス絞りであり、超音波モータ
（絞り駆動手段）２０ｂで回動させることにより必要な
開口径を形成するように構成しているが、実施例２では
可動絞り２０ａは図５（ａ）、（ｂ）に示すように投影
光に対して直交する回転軸５０を有する短冊型の遮光部
材５１を複数枚平面状に配置して不図示のモータ（絞り
駆動手段）２０ｂによって各々同期して投射光の入射側
に開閉駆動するように構成している。図５（ｃ）は、例
えば遮光部材５１を投射光の出射側に開閉する場合を示
す。この場合、遮光部材５１で反射された光が隣接する
遮光部材５１で再度反射されて、投影光として出射され
てしまうが、これは、遮光部材５１を投影光の入射側に
開閉することで回避することができる。
絞り手段）２０ａはアイリス絞りであり、超音波モータ
（絞り駆動手段）２０ｂで回動させることにより必要な
開口径を形成するように構成しているが、実施例２では
可動絞り２０ａは図５（ａ）、（ｂ）に示すように投影
光に対して直交する回転軸５０を有する短冊型の遮光部
材５１を複数枚平面状に配置して不図示のモータ（絞り
駆動手段）２０ｂによって各々同期して投射光の入射側
に開閉駆動するように構成している。図５（ｃ）は、例
えば遮光部材５１を投射光の出射側に開閉する場合を示
す。この場合、遮光部材５１で反射された光が隣接する
遮光部材５１で再度反射されて、投影光として出射され
てしまうが、これは、遮光部材５１を投影光の入射側に
開閉することで回避することができる。
【００３３】また、図５（ａ）は、この簾絞り２０ａを
全開（従って投影光量１００％）とした場合、図５
（ｂ）は、簾絞り２０ａを全閉にした場合を示す。図５
（ｂ）では全閉時でも若干開口を残すようにしている。
全閉時の投影光量の設定は、入力信号の輝度レベルに対
してどこまで投影光量を絞り込むかによって設定すれば
良い。その他の構成は、実施例１と同様である。本実施
例によれば、ダイナミックレンジの拡大という実施例１
と同様の効果を得ることが出来る。また、投影光学系の
開口をより均一に絞るため、より均一な光量分布を有す
る投影像を得ることが出来る。
全開（従って投影光量１００％）とした場合、図５
（ｂ）は、簾絞り２０ａを全閉にした場合を示す。図５
（ｂ）では全閉時でも若干開口を残すようにしている。
全閉時の投影光量の設定は、入力信号の輝度レベルに対
してどこまで投影光量を絞り込むかによって設定すれば
良い。その他の構成は、実施例１と同様である。本実施
例によれば、ダイナミックレンジの拡大という実施例１
と同様の効果を得ることが出来る。また、投影光学系の
開口をより均一に絞るため、より均一な光量分布を有す
る投影像を得ることが出来る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像表示信号から算出される最大輝度が小さい場合に投影
光量を下げると共に、光変調素子への書き込み信号レベ
ルを上げるように制御することによって、表示輝度レベ
ルを一定に保ちつつ締まった黒表示を行うことができ
る。従って、投影光量を最大とした場合の白表示と、投
影光量を下げた場合の黒表示の対比により表示ダイナミ
ックレンジを拡大した表示を行うことができる。また、
同じ表示輝度レベルでも光変調素子の書き込み信号階調
を増やすことが出来るので、低輝度レベル表示における
階調性を改善することができる。
像表示信号から算出される最大輝度が小さい場合に投影
光量を下げると共に、光変調素子への書き込み信号レベ
ルを上げるように制御することによって、表示輝度レベ
ルを一定に保ちつつ締まった黒表示を行うことができ
る。従って、投影光量を最大とした場合の白表示と、投
影光量を下げた場合の黒表示の対比により表示ダイナミ
ックレンジを拡大した表示を行うことができる。また、
同じ表示輝度レベルでも光変調素子の書き込み信号階調
を増やすことが出来るので、低輝度レベル表示における
階調性を改善することができる。
【図１】本発明の投射型画像表示装置の一実施形態の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図２】１フィールド又は１フレームの入力画像信号の
輝度レベル分布の例を示すヒストグラムである。
輝度レベル分布の例を示すヒストグラムである。
【図３】図２の輝度レベル分布に対する累積ヒストグラ
ムである。
ムである。
【図４】図１の実施形態で用いる可動絞り手段としての
アイリス絞りの例を示す平面図である。
アイリス絞りの例を示す平面図である。
【図５】図１の実施形態で用いる可動絞り手段としての
簾絞りの例を示す図である。
簾絞りの例を示す図である。
【図６】光変調素子への書き込み信号の変調を説明する
ための図である。
ための図である。
１ 投射型画像表示装置 ２ 発光管（ランプ） ３ ランプ用リフレクタ ４ カラーフィルタ ５ａ，５ｂ テレセントリックレンズ ６ａ，６ｂ フライアイインテグレータ ７ 集光反射ミラー １０ 書き込み信号処理手段 ２０ 投影光量制御手段 ２０ａ 可動絞り手段 ２０ｂ 絞り駆動手段 ３０ 制御信号生成手段 ３０ａ 輝度レベル演算手段 ３０ｂ 投影光量演算手段 ４０ 絞り羽 ５０ 回転軸 ５１ 遮光部材 ＢＬ１ 照明装置 Ｐ 光変調素子 ＰＬ１ 投影光学系
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｋ ５Ｃ０８０ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１ ６４２Ｅ ６４２ 3/34 Ｄ 3/34 Ｊ 3/36 3/36 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 坂下 幸彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA15 EA17 HA12 HA21 HA24 HA28 MA02 MA05 2H091 FA02Z FA14Z FA26Z FA41Z FD07 FD23 FD24 LA15 LA17 MA07 2H093 NA06 NA65 ND04 NE10 NG02 5C006 AA22 AB05 AF52 AF63 AF78 BF49 EC11 FA56 5C058 AA05 AA06 BA05 BA08 EA11 EA26 EA27 5C080 AA10 AA18 BB05 CC03 DD30 EE29 JJ05 JJ06 KK43 KK52
Claims (14)
- 【請求項１】 光の透過あるいは反射の状態を制御する
ことにより階調画像を表示する光変調素子と、前記光変
調素子に対して光を照射する照明装置と、前記光変調素
子に照射された光の透過光あるいは反射光を投影する投
影光学系とを備えた投射型画像表示装置において、前記
光変調素子への書き込み信号を変調処理する書き込み信
号処理手段と、前記光変調素子から透過あるいは反射し
てきた光量を制御する投影光量制御手段と、前記書き込
み信号処理手段及び前記投影光量制御手段を制御する制
御信号生成手段とを有し、前記制御信号生成手段は、入
力画像信号の輝度レベルに基づいて前記投影光量制御手
段の投影光量及び前記書き込み信号処理手段の書き込み
信号の変調度を制御することを特徴とする投射型画像表
示装置。 - 【請求項２】 前記投影光学系は、シュリーレン光学系
であることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表
示装置。 - 【請求項３】 前記投影光量制御手段は、可動絞り手段
と絞り駆動手段とを有することを特徴とする請求項１又
は２に記載の投射型画像表示装置。 - 【請求項４】 前記投影光量制御手段は、前記光変調素
子と共役関係にならない位置に配置されていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型
画像表示装置。 - 【請求項５】 前記投影光量制御手段は、入力画像信号
の輝度レベルに応じて絞り量を制御することを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射型画像表
示装置。 - 【請求項６】 前記投影光量制御手段の可動絞り手段は
アイリス絞りであり、前記絞り駆動手段は超音波式モー
タであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
項に記載の投射型画像表示装置。 - 【請求項７】 前記投影光量制御手段の可動絞り手段は
簾絞りであり、前記絞り駆動手段はカムモータであるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
投射型画像表示装置。 - 【請求項８】 前記簾絞りは、投影光に対して直交する
回転軸を有する複数の短冊形の遮光部材を有し、前記回
転軸の回転動作で前記遮光部材の回転角を変位させるこ
とによって所望の絞り開口を形成することを特徴とする
請求項７に記載の投射型画像表示装置。 - 【請求項９】 前記遮光部材は、投影光の入射側に変位
することを特徴とする請求項７又は８に記載の投射型画
像表示装置。 - 【請求項１０】 前記簾絞りは、全閉とした時に開口を
有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項
に記載の投射型画像表示装置。 - 【請求項１１】 前記制御信号生成手段は、入力画像信
号の輝度レベルを算出する輝度レベル演算処理手段と、
演算された輝度レベルに応じて投影光学系から出射する
投影光量を算出する投影光量演算処理手段とを有し、前
記投影光量演算処理手段において演算された投影光量に
基づいて前記投影光量制御手段の制御信号を生成し、且
つ、前記輝度レベル演算処理手段において演算された輝
度レベル及び前記演算された投影光量に基づいて前記書
き込み信号処理手段の制御信号を生成することを特徴と
する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型画
像表示装置。 - 【請求項１２】 前記輝度レベル演算処理手段は、画像
信号の各フィールド又は各フレームにおける各画素の輝
度信号の最大値を最大輝度として算出することを特徴と
する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の投射型画
像表示装置。 - 【請求項１３】 前記輝度レベル演算処理手段は、画像
信号の各フィールド又は各フレームにおける各画素の輝
度信号の累積ヒストグラムを演算し、該累積ヒストグラ
ムが一定以上となる輝度レベルを最大輝度として算出す
ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に
記載の投射型画像表示装置。 - 【請求項１４】 前記書き込み信号処理手段は、前記投
影光量に略反比例する増幅率で増幅するように書き込み
信号を変調することを特徴とする請求項１乃至１３のい
ずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294511A JP2002107662A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 投射型画像表示装置 |
| US09/957,240 US6592227B2 (en) | 2000-09-27 | 2001-09-21 | Projection type image-display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294511A JP2002107662A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 投射型画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107662A true JP2002107662A (ja) | 2002-04-10 |
| JP2002107662A5 JP2002107662A5 (ja) | 2007-11-15 |
Family
ID=18777108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000294511A Pending JP2002107662A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 投射型画像表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6592227B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002107662A (ja) |
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| KR101035141B1 (ko) | 2003-09-30 | 2011-05-17 | 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 | 이산 광 컬러 프로세서 |
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