JP2003158747A

JP2003158747A - 画像表示装置

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Publication number: JP2003158747A
Application number: JP2001354890A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki; 康雄鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-05-30
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP3840100B2

Abstract

(57)【要約】【課題】色再現重視モードと輝度重視モードを手動操
作によって切り換える場合、モード切換機能が十分に生
かされない。【解決手段】光源１からの光を複数の色光に分解する
色分解系ＤＭ１，ＤＭ２と、入力画像信号に応じて複数
の色光をそれぞれ変調する画像表示素子５，７，１０と
を有し、これら画像表示素子により変調された色光を合
成して表示する画像表示装置において、上記色分解系に
おいて、色光に色再現性重視のスペクトル分布を持たせ
る第１のモードと、輝度重視のスペクトル分布を持たせ
る第２のモードとの選択的設定を可能とし、検出手段３
１による外光の光量の検出結果に応じて、第１および第
２のモードの設定を行うとともに、設定されたモードに
応じた入力画像信号の階調特性の可変設定および画像表
示素子の駆動電圧範囲の可変設定のうち少なくとも一方
とを行う制御手段３０，２１とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
等の画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、業務分野でのプレゼンテーション
やミーティングから学校教育分野にまで、液晶プロジェ
クタなどの画像表示装置が使用されており、その使用目
的や使用環境が多様化している。

【０００３】このため、様々な使用目的、使用環境に合
わせて最適な色バランス、照度等が得られる画像表示装
置が求められている。

【０００４】その１つとして、特開２０００−１３７２
８９号公報には、照明光を色分解して得られた赤色光の
光路上にダイクロイックフィルタを出し入れすることに
より、透過光スペクトルのモード（表示モード）を色純
度優先モードと輝度優先モードとに切り換えて、高輝度
優先表示と色再現優先表示を選択的に行える液晶プロジ
ェクタが提案されている。

【０００５】図８に、従来の液晶プロジェクタの構成例
を示す。同図において、反射鏡１０２を有する光源部１
０１から射出された白色光は、フライアイレンズ、コン
デンサレンズ等の光学素子１０３を通過した後、ダイク
ロイックミラーＤＭ１０１に入射する。ダイクロイック
ミラーＤＭ１０１において赤色帯域光Ｒは透過し、緑色
および青色帯域光は反射される。

【０００６】ダイクロイックミラーＤＭ１０１によって
反射されて光路を９０度変えられた緑色および青色帯域
光のうち緑色帯域光Ｇは、ダイクロイックミラーＤＭ１
０２によりを反射されてその光路を９０度変えられ、フ
ィールドレンズ１０４を介して緑色用液晶パネル１０５
に入射する。また、ダイクロイックミラーＤＭ１０２を
透過した青色帯域光Ｂは、反射ミラーＭ１０２，Ｍ１０
３や不図示のレンズ群およびフィールドレンズ１０６を
介して青色用液晶パネル１０７に入射する。

【０００７】一方、ダイクロイックミラーＤＭ１０１を
透過した赤色帯域光は、反射ミラーＭ１０１によって光
路を９０度変えられ、フィールドレンズ１０８および挿
入／抜去を選択可能なダイクロフィルタ１０９を介して
赤色用液晶パネル１１０に入射する。

【０００８】各々の液晶パネル１０５、１０７、１１０
で入力信号に応じて変調された各色光は、色合成ダイク
ロイックプリズムＤＰ１０１で合成され、投射レンズ群
１１１により不図示のスクリーン等に投射される。

【０００９】ここで、ダイクロイックミラーＤＭ１０１
およびダイクロイックフィルタ１０９はそれぞれ、図９
（ａ）、（ｂ）に示す波長−透過率特性を持つるため、
ダイクロイックフィルタ１０９を挿入したときの赤色光
スペクトルは、図９（ｃ）に示すようになり、未挿入時
の赤色光スペクトルは図９（ｄ）のようになる。

【００１０】一般的に、赤色光のスペクトルは６００ｎ
ｍ以上であるが、光源１０１は５８０ｎｍ周辺の分光分
布にピークがあるものが多いため、ダイクロイックフィ
ルタ１０９の未挿入時には、色バランスは崩れるが輝度
の大きい赤色光を得ることが可能となる。

【００１１】一方、入力信号処理部１２０においてデコ
ードされた画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに対しては、メイ
ン信号処理部１２１において階調補正が行われる。階調
補正が行われた各色信号Ｒｇ、Ｇｇ、ＢｇはＬＣＤ駆動
部１２２に入力され、液晶パネル１０５、１０７、１１
０に表示される。

【００１２】実際にダイクロイックフィルタ１０９の未
挿入時には、メイン信号処理部１２１においてＲ，Ｇ，
Ｂのマトリクス演算を行うことにより、多少の色純度を
上げている。

【００１３】このように、ダイクロイックフィルタ１０
９の挿入／抜去を切り換えることにより、表示モードと
して、色再現優先モードと輝度優先モードの両モードを
備えることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記のような表
示モードの切り換えは、手動レバーによる直接駆動もし
くはスイッチ操作による電動モータ駆動で行われるのが
一般的である。

【００１５】しかしながら、このようにユーザーが自ら
の手動操作によって切り換える方式であると、１度モー
ド設定をすると、その後モードを切り換える機会が少な
く、両モードのそれぞれの長所を十分に生かしきれない
という問題がある。例えば、会議において発表中と質疑
応答中で照明をＯＮ／ＯＦＦした場合に、わざわざ表示
モードを切り換えることまで行わないのが普通である。

【００１６】また、従来は、表示モード、つまりは使用
環境に応じた最適な信号処理も行われていない。例え
ば、周囲が暗いときには輝度はそれほど必要なく、階調
性や色再現を高める必要がある。逆に周囲が明るいとき
には表示画像に全体的にオフセットがかかってしまうた
め極力輝度が高いほうが望ましく、階調性（特に白側の
白つぶれ）に関してはそれほど影響を感じない場合が多
い。

【００１７】本発明は、使用環境に応じて自動的に表示
モード設定を行い、常に最適な表示画像を得るられるよ
うにした画像素表示装置を提供することを目的としてい
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、光源からの光を複数の色光に分解す
る色分解系と、入力画像信号に応じて複数の色光をそれ
ぞれ変調する画像表示素子とを有し、これら画像表示素
子により変調された色光を合成して表示する画像表示装
置において、上記色分解系において、色光に色再現性が
輝度性よりも高いスペクトル分布を持たせる第１のモー
ド（色再現重視モード）と、輝度性が色再現性よりも高
いスペクトル分布を持たせる第２のモード（輝度重視モ
ード）との選択的設定を可能とし、外光の光量を検出す
る検出手段と、この検出手段による検出結果に応じて、
第１および第２のモードの設定を行うとともに、設定さ
れたモードに応じた入力画像信号の階調特性の可変設定
および画像表示素子の駆動電圧範囲の可変設定のうち少
なくとも一方とを行う制御手段とを設けている。

【００１９】このように外光の光量に応じて第１および
第２のモードの設定を行うとともに、設定されたモード
に応じて入力画像信号の階調特性の可変設定や画像表示
素子の駆動電圧範囲の可変設定をも行うことで、外光の
明るさに応じた最適な色再現性又は輝度を有する表示画
像を自動的に得ることが可能となる。

【００２０】具体的には、外光の光量が所定値以下のと
きは第１のモードを設定し、所定値より大きいときは第
２のモードを設定すればよい。また、第１のモードを設
定したときには、第２のモードを設定したときよりも階
調特性の制御に用いる階調補正係数を大きくするように
すればよい。さらに、第１のモードを設定したときに、
第２のモードを設定したときよりも駆動電圧範囲を小さ
くするようにすればよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の実施形態であ
る液晶プロジェクタ（画像表示装置）を示している。

【００２２】同図において、反射鏡２を有する光源部１
から射出した白色照明光は、フライアイレンズ、コンデ
ンサレンズ等の光学素子３を通過した後、ダイクロイッ
クミラーＤＭ１に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ
１において、赤色帯域光Ｒは透過し、緑色および青色帯
域光は反射される。

【００２３】ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射
されて光路を９０度変えられた緑色および青色帯域光の
うち緑色帯域光Ｇは、ダイクロイックミラーＤＭ２によ
って反射してその光路を９０度が変えられ、フィールド
レンズ４を介して緑色用液晶パネル（画像表示素子）５
に入射する。また、ダイクロイックミラーＤＭ２を透過
した青色帯域光Ｂは反射ミラーＭ２，Ｍ３や不図示のレ
ンズ群およびフィールドレンズ６を介して青色用液晶パ
ネル（画像表示素子）７に入射する。

【００２４】一方、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過
した赤色帯域光は、反射ミラーＭ１によって反射して光
路を９０度変えられ、フィールドレンズ８および挿入／
抜去を選択可能なダイクロフィルタ９を介して赤色用液
晶パネル（画像表示素子）１０に入射する。

【００２５】このダイクロイックフィルタ９は、ＭＰＵ
３０によって制御されるモータ等の駆動源３２の駆動力
を用いて挿入／抜去を切り換えることができる。

【００２６】各々の液晶パネル５、７、１０には、後述
するＬＣＤ駆動回路２２からの駆動信号が入力される。
駆動信号は入力信号処理回路２０に外部のパーソナルコ
ンピュータ、ビデオ、テレビ、ＤＶＤ等の画像情報供給
装置から入力される画像信号に所定の処理が施されて生
成されたものであり、液晶パネル５、７、１０には各色
用の液晶画像が表示されることになる。

【００２７】そして、液晶パネル５、７、１０によって
変調された３つの色光は、色合成ダイクロイックプリズ
ムＤＰ１で合成され、投射レンズ群１１により不図示の
スクリーン等（被投射面）に投射される。

【００２８】ここで、ダイクロイックフィルタ９の挿入
／抜去により、表示モードとして輝度優先モードと色再
現優先モードの２つのモードが得られる原理は従来と同
様である。

【００２９】入力信号処理部２０には、上記画像情報供
給装置から映像が入力され、この入力信号処理部２０で
は映像をデコードして画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを生成
する。そして、画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、メイン信
号処理部２１において階調補正が施され、ＬＣＤ駆動部
２２に入力される。ＬＣＤ駆動部２２は、階調補正され
た画像信号Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇに応じた駆動信号を液晶パ
ネル５、７、１０に入力し、液晶パネル５、７、１０に
液晶画像を表示させる。

【００３０】３１は光センサであり、外光（周囲光）の
光量に応じた信号をＭＰＵ３０に入力する。ＭＰＵ３０
では、この外光の光量に応じて表示モードを切り換える
ための演算を行い、ひの演算結果に基づいて、（ａ）ダイクロイックフィルタ９の挿入もしくは抜去（ｂ）メイン信号処理部２１における階調補正係数の変
更（ｃ）ＬＣＤ駆動部２２における液晶駆動電圧範囲の変
更を行う。

【００３１】次に、外光の光量（光量レベル）に応じて
ＭＰＵ３０により行われる具体的な処理について、図２
のフローチャートを用いて説明する。

【００３２】まず、ステップ（図ではＳと略す）１で
は、光センサ３１を通じて光量レベルを検出する。

【００３３】次に、ステップ２では、検出した光量レベ
ルを、予め定められた所定値Ｙｔｈと比較し、Ｙｔｈよ
り大きければ「輝度重視モード」（第２のモード）を、
Ｙｔｈ以下のときは「色再現重視モード」（第１のモー
ド）を設定する。

【００３４】次にステップ３では、ステップ２で設定さ
れた表示モードが現在設定されているモードと異なるか
否かを判別し、これらが同じ場合には現在の表示モード
を維持し、異なる場合は表示モードの移行を行う。

【００３５】そして、ステップ４において、ステップ３
で維持又は移行された表示モードが輝度重視モードであ
るときは、ステップ５に進み、ダイクロイックフィルタ
９を抜去し、輝度性が色再現性よりも高い赤色光スペク
トルを生成する。

【００３６】続いて、ステップ６では、メイン信号処理
回路２１のガンマ補正係数をγｓに設定する。γｓは、
周囲が明るいときの視感特性を考慮した階調補正係数で
ある。

【００３７】また、ステップ７では、液晶駆動時におけ
る白レベル電圧をＶｗｓに設定する。Ｖｗｓは、階調性
（白つぶれ）よりも輝度を重視して白レベル電圧を極力
大きくした設定とされている。

【００３８】一方、ステップ４において、ステップ３で
維持又は移行された表示モードが色再現重視モードであ
るときは、ステップ８に進み、ダイクロイックフィルタ
９を挿入して、色再現性が輝度性よりも高い赤色光スペ
クトルを生成する。

【００３９】そして、ステップ９では、ガンマ補正係数
をγｉに設定する。γｉは周囲が暗いときの視感特性を
考慮した階調補正係数であり、γｉ＞γｓの関係が成り
立つ。

【００４０】さらに、ステップ１０では、液晶駆動時に
おける白レベル電圧をＶｗｉに設定変更する。Ｖｗｉ
は、階調性（白つぶれ）が悪くならない程度に白レベル
電圧を下げた電圧であり、Ｖｗｓ＞Ｖｗｉの関係が成り
立つ。

【００４１】以上のような制御を行うことにより、外光
の光量変化に応じて表示モード（輝度重視モード／色再
現重視モード）の切り換えと、各表示モードに最適な信
号処理での設定を行う。

【００４２】次に、各表示モードにおける信号処理の設
定に関してさらに詳細に説明する。まず、液晶駆動電圧
範囲の設定について説明する。

【００４３】一般的に、液晶表示素子は、図３に示すよ
うな駆動電圧−透過率特性（ＶＴ特性）を有する。ここ
で、横軸はＶＶＣ（コモン電圧）からの電位差Ｖａｃで
あり、この電位差Ｖａｃが小さいほど透過率が高くな
り、白表示状態となる。

【００４４】実際に駆動する際には、ＶＴ特性をキャン
セルする方向の階調補正を行う必要がある。ここではこ
れをＶＴ補正と呼ぶ。

【００４５】ＶＴ補正特性を決定するには、白電圧Ｖａ
ｃ（Ｗ）、黒電圧Ｖａｃ（Ｂ）を決め、その間Ｖａｃ
（Ｗ）−Ｖａｃ（Ｂ）の特性をリニアに補正するような
補正カーブを設定する。

【００４６】しかし、図３に示すように、ＶＴ特性のＶ
ａｃが小さい領域（白側領域）では特性が平坦なため、
白電圧Ｖａｃをあまりにも小さく設定すると、ＶＴ補正
が不完全になり、白つぶれが発生してしまう恐れがあ
る。

【００４７】そこで、一般的には、Ｖａｃ＝１．０Ｖあ
たりに設定し、透過率を多少犠牲にしても、白つぶれの
ない階調性の良い特性になるように設定している。

【００４８】本実施形態では、図４に示すように、透過
率を重視して階調性を犠牲にするＶＴ補正特性（γＳ
１）およびＶａｃ（Ｗ）（＝特性Ｓ）と、階調性を重
視して透過率を犠牲にするＶＴ補正特性（γＩ１）およ
びＶａｃ（Ｗ）（＝特性Ｉ）の２つの設定を用意し、
上記「輝度重視モード」の場合には特性Ｓを、「色再現
重視モード」の場合には特性Ｉを用いることにより、各
表示モードに適した特性を得ることができるようにして
いる。

【００４９】次に、階調補正係数の設定について説明す
る。人間は周囲が暗い環境で映像を見ると映像に順応し
（像順応）、逆に周囲が明るいところでは環境光に順応
する（環境順応）ことが分かっている。

【００５０】これは、人間の眼の視細胞には、杆体と錐
体という２つの視細胞が存在し、暗順応した眼では杆体
が、明順応した眼では錐体が主に働くため、この２つの
視細胞の働きのバランスにより、周囲環境によって視感
度特性が変わると言われている。

【００５１】そして実験的には、図５に示すように、周
囲が暗い場合はγ≒０．３３、周囲が明るいときにはγ
≒０．４５であるとされている。

【００５２】そこで、本実施形態では、外光の光量レベ
ルによって切り換わる「色再現重視モード」と「輝度重
視モード」とにおいて異なる階調補正を行うこととす
る。ここではこの補正を、順応階調補正と呼ぶ。

【００５３】具体的には、図６に示すように、「色再現
重視モード」のときには、γＩ２＝１／０．３３≒３．
０に、「輝度重視モード」のときには、γＳ２＝１／
０．４５≒２．２に設定することにより、表示画像は周
囲環境によらず常にリニア特性をもって見えるようにな
る。

【００５４】メイン信号処理部２１では、上記順応諧調
補正およびＶＴ補正を合わせた補正を行う。つまり、図
７に示すように、「輝度重視モード」では、 γＳ＝γＳ１×γＳ２の特性を有した補正カーブを設定し、「色再現重視モー
ド」では、 γＩ＝γＩ１×γＩ２の特性を有した補正カーブを設定する。

【００５５】以上のように、周囲光の光量に応じて輝度
重視モードと色再現重視モードとを切り換えるととも
に、階調補正係数および液晶駆動電圧範囲を変更するこ
とで、各表示モードの特徴を生かせる制御を行うことが
できる。

【００５６】なお、本実施形態では、ダイクロイックミ
ラーを用いた色分解系を有する液晶プロジェクタについ
て説明したが、本発明は、色分解系にダイクロイックプ
リズムや偏光ビームスプリッター等、他の光学素子を用
いた画像表示装置にも適用することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外光の光量に応じて第１および第２のモード（色再現重
視モードおよび輝度重視モード）の設定を行うととも
に、入力画像信号の階調特性の可変設定（例えば、階調
補正係数の変更）や画像表示素子の駆動電圧範囲の可変
設定をも行うので、第１および第２のモードの設定しか
行わない場合に比べて、より外光の明るさに応じた最適
な色再現性又は輝度を有する表示画像を自動的に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である液晶プロジェクタの光
学的構成を示す図である。

【図２】上記液晶プロジェクタの制御内容を示したフロ
ーチャートである。

【図３】上記液晶プロジェクタに用いられる液晶表示素
子の駆動電圧−透過率特性を示した図である。

【図４】上記液晶表示素子のＶＴ補正特性を示した図で
ある。

【図５】環境による人間の眼の視感度特性を示した図で
ある。

【図６】順応による階調補正特性を示した図である。

【図７】本発明に係る階調補正特性を示した図である。

【図８】従来の液晶プロジェクタの光学的構成を示す図
である。

【図９】ダイクロイックフィルタの挿抜による赤色光ス
ペクトルの違いを示した図であ

【符号の説明】

１光源２反射鏡３光学素子４，６，８フィールドレンズ、５，７，１０液晶パネルＤＭ１、ＤＭ２ダイクロイックミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３反射ミラーＤＰ１ダイクロイックプリズム、９ダイクロイックフィルタ、１１投写レンズ群２０入力信号処理部、２１メイン信号処理部２２ＬＣＤ駆動部３０ＭＰＵ３１光センサ３２駆動源

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｑ６４２６４２Ｆ６４２Ｌ６４２Ｐ６８０６８０Ｃ 3/36 3/36 Ｆターム(参考） 2H088 EA15 HA06 HA07 HA11 HA13 HA24 HA28 MA01 MA02 MA05 2H093 NA51 NA62 NC02 NC49 NC50 NC55 ND02 ND03 ND07 ND17 NE06 NG02 NH12 5C006 AA01 AA16 AA22 AF46 AF51 AF53 AF54 AF63 BB29 BF39 EA01 EC11 FA04 FA18 FA56 5C060 GA01 GA02 HB27 HC11 HC14 HC21 HC25 JA16 JA17 JA18 JB06 5C080 AA10 CC03 DD04 DD21 EE29 GG08 JJ02 JJ05 JJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を複数の色光に分解する色
分解系と、入力画像信号に応じて前記複数の色光をそれ
ぞれ変調する画像表示素子とを有し、これら画像表示素
子により変調された色光を合成して表示する画像表示装
置であって、前記色分解系において、色光に色再現性が輝度性よりも
高いスペクトル分布を持たせる第１のモードと、輝度性
が色再現性よりも高いスペクトル分布を持たせる第２の
モードとの選択的な設定が可能であり、外光の光量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に応じて、前記第１および
第２のモードの選択設定と、設定されたモードに応じた
前記入力画像信号の階調特性の可変設定および前記画像
表示素子の駆動電圧範囲の可変設定のうち少なくとも一
方とを行う制御手段とを有することを特徴とする画像表
示装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記検出手段により外
光の光量が所定値以下のときは前記第１のモードを設定
し、前記所定値より大きいときは前記第２のモードを設
定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装
置。
【請求項３】前記制御手段は、前記第１のモードを設
定したときに、前記第２のモードを設定したときよりも
前記階調特性の制御に用いる階調補正係数を大きくする
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装
置。
【請求項４】前記制御手段は、前記第１のモードを設
定したときに、前記第２のモードを設定したときよりも
前記画像表示素子の駆動電圧範囲を小さくすることを特
徴とする請求項１に記載の画像表示装置。