JP2004531756A - 投写形ディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

インテグレータ/偏光変換光学系の組合せと２つの非カプセル化ねじれネマチック液晶ディスプレイセル（ＴＮ−ＬＣＤ）又は他の光変調器により発生される部分的に偏光された光を使用する。このＴＮ−ＬＣＤセルの電圧を調整することにより、供給される色、即ち表示に使用される赤色、緑色及び青色のうちの最大の２つの相対量を、最少供給の色の光を変化させることなく、調整することができる。すべての調整が、機械的にではなく、電圧制御により電子的に行われるため、この「白色」点補正システムは簡単且つ高信頼度である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は投写形ディスプレイシステムに関するものである。
投写形ディスプレイシステムはビデオシステムやモニタシステムにおいて画像情報を投写するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
ビデオシステムでもモニタシステムでも多くの異なる色が「白色」として規定されている。例えば、シネマ業界では５４００Ｋが「白」として規定されているが、ビデオ業界では６５５０Ｋが「白色」として規定されている。他の種々の用途では３８００Ｋ〜９３００Ｋの範囲が「白色」を規定するのに使用されている。従って、エンドユーザがモニタに現れる完成製品の色を精密に判断するためには、モニタの「白色」点を当該用途に対し規定された「白色」点に調整する必要がある。
【０００３】
ＣＲＴモニタにおいては、規定の［白色］点は、赤色、緑色及び青色ビデオ増幅器の相対利得を、３つのビデオ信号（Ｒ，Ｇ及びＢ）が等しいときに、所望の目標の「白色」が表示されるように調整することにより達成することができる。このようなシステムでは、赤色、緑色及び青色増幅器の相対利得を変化させることにより「白色」点を変化させることができる。しかし、規定の［白色］点を得るこの方法は、ＬＣＤディスプレイに使用するときいくつかの欠点を有する。必要な利得をアナログ領域で実行する場合には、「白色」点のみならず他のすべての色にも変化が及ぶ。従って、各［白色］点ごとに修正ガンマ補正曲線が必要とされる。利得調整をディジタル領域で実行する場合には、ダイナミックレンジの一部分を無視し、使用しない必要がある。一般に８ビットが有効カラー表示に必要とされる最少ビット数であると考えられているため、ダイナミックレンジの無視部分は一般に重大なカラーアーチファクトを生ずる。もっと高いな基本解像度（１０又は１２ビット）の場合でも、ビデオ信号をもっと小さなダイナミックレンジに補間するときにカラーアーチファクトが生じ得る。
【０００４】
従って、上述したこれらの方法はＣＲＴモニタのような装置の色補正に好適であるが、投写形ディスプレイシステムの色調整には好適でない。
【０００５】
固定及び可変リターダを用いて色温度を補正すると（一次元補正という）、照明光路内の光の色の変化を生ずる。この方法は［白色］点を完全に調整にすることはできず、調整を黒体線に沿う一次元に制限する。従って、出発又は目標「白色」点が黒体線上にない場合には、「白色」点の完全な調整はできない。
【０００６】
赤色、緑色及び青色チャネルの相対強度を、例えばカラーリンク(Color-Link)偏光子を用いて、変化させて、３つのＲ，Ｇ及びＢチャネルの光の量を目標「白色」点になるように制御すると、「白色」点の過剰制御を生ずる。色空間は、一般にＸ-Ｙ色座標で示される二次元空間である。この座標系の第３座標は輝度座標である。輝度は「白色」点補正に何も役立たない。従って、ＬＣＤディスプレイの「白色」点を完全に制御するには二次元色補正系が必要とされるのみである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は改良された色調整を有する投写形ディスプレイシステムを提供することにある。
【０００８】
この目的は、請求項１に特定された本発明の投写形ディスプレイシステムにより達成される。
【０００９】
本発明の好適例では、入力ビデオ信号をアナログ領域やディジタル領域で変化させる必要なしに液晶投写形ディスプレイシステムの色を調整することができる。従って、色調整は光学的に実行され、プロジェクタが動作中に調整可能である。このように、完全に調整可能な「白色」点が達成され、この調整は黒体線に沿う調整に限定されない。好適例では、２つの異なる色チャネルのスループットを投写形ディスプレイの「白色」点の制御に使用し、２次元色補正を実行する。光インテグレータ/偏光変換光学系の組合せと２つの非ピクセル化（ノンピクシレーテッド）ねじれネマチック液晶セル（ＴＮ−ＬＣＤ）又は他の光変調器とにより発生される部分的に偏光された光を使用する。ＴＮ−ＬＣＤセルの電圧を調整することにより、供給される色、特に表示に使用される赤色、緑色及び青色のなかで最大の２つの相対量を、最小供給量の色の光は変化させずに、調整することができる。すべての調整が、機械的にではなく、電圧制御により電子的に実行されるため、本発明による［白色］点補正システムは簡単且つ高信頼度である。電子的調整は変化するエンドユーザの「白色」点要求を容易に適応することができる。
他の有利な実施例は従属請求項に特定されている。
【００１０】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は図面を参照して以下に記載する実施例の説明を参照すると明らかになる。各図において、対応する部分は同一の参照番号で示されている。
以下図面を参照して、本発明の色補正方法を用いる好適実施例、即ち単パネル反射形液晶プロジェクタ及び３パネル透過型液晶ディスプレイプロジェクタについて説明する。
【００１１】
最初に図１につき説明すると、図１には単パネル反射形カラードラムプロジェクタの光路の概略図が示されている。このプロジェクタは、［白色］点を補正するために最小供給の色（青色又は赤色）に影響を与えることなく赤色及び緑色、又は青色及び緑色のような最大供給の２つの色を制御するための２つのＥＣＢセルを具えている。このような光強度変調器は赤色、緑色及び青色の色帯域の偏光を独立に制御し、これにより最大供給の２つの色を調整することにより満足な色調整を提供する。
【００１２】
この方法は、Ｃｏｌｏｒ Ｌｉｎｋ社（米国８０３０１、コロラド州、ボルダ-、２９２５ ５５番街）から入手し得るとともに米国特許第５，７５１，３８４号明細書に記載されている２色カラーリンク偏光子を用い、これを図１に示すように照明光路内に配置することにより実現するのが好ましい。説明の便宜上、２色偏光子１０は赤色/緑色偏光子とする。即ち赤色及び緑色を最大供給の色と仮定し、青色を最少供給の色と仮定する。この光インテグレータ/偏光変換光学系の組合せ装置と２つの非ピクセル構造（ノンピクシレーテッド）ねじれネマチックＬＣＤセルは、プロジェクタの［白色］点を調整するために、２色偏光子１０のデータを電子的に制御することにより表示に使用する３つの色のうちの最大供給の２つの色、例えば赤色/緑色の光強度を変調する光学系を提供する
【００１３】
図１に示す実施例では、ランプ及び反射器２と第１の光インテグレータ板３が第２の光インテグレータ板４と光学的に整列して位置し、第１リレーレンズ８に至る光路内に位置する偏光変換光学系（ＰＣＳ）５上に明確に限定された均一光分布を与える。２色チャネル（赤色/緑色）カラーリンク(Color-Link)シャッタ又はフィルタ１０が第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１５の前に位置し、ＰＢＳへ通過する赤色/緑色光をカラーリンクシャッタ１０により制御する。カラーリンク偏光子１０からの青色光はＰＢＳ１５、四分の一波長板１２及び円柱レンズ１３を経てカラードラム１４までまっすぐ通過し、カラードラム１４で反射してレンズ１３及び四分の一長板１２を経て戻る。四分の一波長板１２の２回の通過は偏光を９０°回転するため、青色光は第１ＰＢＳ１５で第２リレーレンズ１６へと反射する。
【００１４】
カラーリンクデバイスの赤色及び緑色チャネルが両方とも不活性のとき、カラーリンクデバイスはこれらの２つの色の偏光を変化させず、これらの２つの光は青色と同一の光路を辿る。この場合には、３つの色が第２のＰＢＳ２５で反射形ＬＣＤ３０へ反射し、ここでこれらの色が別々に変調される。変調されたこれらの色は次に第２のＰＢＳ２５及び投写レンズ３５を透過して投写スクリーン（図示せず）上にカラー像を形成する。本例では、このプロジェクタにおける緑色及び赤色の光量が青色の光量に対し多すぎるものと仮定したため、この像は観察者に目標「白色」点に比較して「黄色がかって」見える。
【００１５】
カラーリンク偏光子１０の１つのチャネル、例えば緑色チャネルを部分的に活性化（駆動）すると、緑色光の一部分は偏光が９０°回転され、他の部分はもとの偏光のままとなる。偏光が回転された光はＰＢＳ１５で反射され、失われる。偏光が回転されない緑色光はＰＢＳ１５を透過し、上述したように最終的にＬＣＤ３０及び投写スクリーンに到達する。この場合、緑色光の一部分がＰＢＳ１５で失われるため、画像内の緑色光が少なくなる。
【００１６】
同様に、カラーリンク偏光子１０の赤色チャネルを部分的に活性化すると、少ない赤色光がＬＣＤ３０及び投写スクリーンに到達し、像内の赤色光の量が減少する。カラーリンクデバイスの緑色及び赤色チャネルの活性化の程度を制御することにより、種々の目標「白色」点を投写スクリーン上に達成することができる。
【００１７】
本発明の方法を３パネルプロジェクタ、例えば３パネル単偏光ビームスプリッタ反射形ＬＣＤプロジェクタに組み込む場合には、図１に示す投写システムは、図示のドラム光学系を３パネル光学系と置換することにより変更される。
【００１８】
しかし、本発明の方法は、３パネル透過形プロジェクタ及び３パネル３偏光ビームスプリッタ反射形ＬＣＤプロジェクタに、図２に示すように組み込むこともできる。このような３パネル透過型ＬＣＤプロジェクタにおいては、光の量は３つの色の光路の２つで制御される。前述したように、光の量は２つの最大供給の色の光路で制御され、これらの最大供給の色の光路は、当業者に既知のように、システム内の使用する特定のランプ、ダイクロイックフィルタ及び他の光学系により決まる。説明のために赤色/緑色チャネルが最大供給であるものと仮定すると、赤色/緑色チャネルにおける２つの光の制御は光路内に位置する非ピクセル化（ノンピクシレーテッド）ねじれネマチックＬＣＤの使用により実行することができる。
【００１９】
図２に示すように、ランプ及び反射器２からの光は、図１に示す実施例と同様に、一対の光インテグレータ板３及び４と偏光変換光学系（ＰＣＳ）５を通過する。ＰＣＳ５を通過した光は、青色及び緑色光を第２のダイクロイックミラー５１へ反射する第１のダイクロイックミラー４１を通過する。赤色光は第１のダイクロイックミラー４１を通過し、ミラー４３で反射され、非ピクセル化ねじれネマチック液晶ディスプレイ（ＴＮ−ＬＣＤ）セルのような赤色チャネルコントローラ４５及び偏光子付きＬＣＤ４６を経て、当該光路内に位置する色合成Ｘ−キューブ５０に入り、制御された赤色光を投写レンズ６０を経て投写スクリーン（図示せず）に投写する。
【００２０】
青色及び緑色光は第１のダイクロイックミラー４１によりの第２ダイクロイックミラー５１へ反射される。第２のダイクロイックミラー５１は緑色光を非ピクセル化ＴＮ−ＬＣＤのような緑色チャネルコントローラ５５及び偏光子付きＬＣＤ５６へ反射し、コントローラ５５が制御された緑色光をＸ−キューブ５０及び投写レンズ６０を経て投写スクリーンに投写する。青色光は第２のダイクロイックミラー５１を透過し、一対のミラー５７及び５８により青色ＬＣＤ５９へ反射され、色合成Ｘ−キューブ５０に入り、投写レンズ６０により投写スクリーンに投写される。
【００２１】
この実施例では、最大供給の赤色及び緑色の光量を２つのそれぞれの色チャネルにおいて、偏光コントローラ４５及び５５により制御してプロジェクタの［白色］点を制御することができる。
【００２２】
動作において、機械的素子を用いずに電圧制御により完全に調整可能な「白色」点制御を電子的に実行することができる。２つの色帯域に対する偏光コントローラ（１０又はペア４５及び５５）をプロジェクタ３５又は６０に至る光路内に配置することによりシステム内の最大供給である２つの色の選択的な制御が可能となる。これらの最大供給の色の制御された減少を最小供給の色の光強度に適合させて完全に調整可能な「白色」点補正システムを提供することができる。
【００２３】
明細書及び図面の記載及び特許請求の範囲の記載を精査すれば本発明の他の種々の特徴が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】２チャネルカラー偏光子装置を用いて「白色」点を本発明の方法で制御する反射形カラードラムプロジェクタの光路の概略図である。
【図２】本発明の色補正方法を用いる３パネル透過形液晶ディスプレイプロジェクタの光路の概略図である。

Claims (5)

1. 光ビームを供給するランプと、
   前記光ビームを受光し部分的に偏光する前置偏光子とを具え、
   前記部分的に偏光された光ビームは少量供給の第１の原色と、該第１の原色より多量供給の２つの原色を有し、更に、
   前記部分的に偏光された光ビームを受光し、少量供給の前記第１の原色を通過させるとともに、多量供給の前記２つの原色の偏光の程度を少量供給の前記第１の原色の偏光を殆ど変化することなく制御して前記原色供給量をバランスさせる偏光変調器と、
   前記偏光変調器からの出力光を受光し、カラーバランスした像を供給する第２の偏光子とを具えることを特徴とする投写形ディスプレイシステム。
2. 前記前置偏光子は偏光変換光学系であることを特徴とする請求項１記載の投写形ディスプレイシステム。
3. 色補正を必要とする光ビームを供給するランプと、
   前記光ビームを受光し部分的に偏光する前置偏光子と、
   前記部分的に偏光された光ビームを受光し、少なくとも３つの互いに独立の原色サブビームに分割する手段とを具え、
   前記サブビームの少なくとも１つは他の２つの原色サブビームより少量供給の第１の原色のサブビームであり、且つ
   前記他のサブビームの少なくとも２つは前記第１の原色サブビームより多量の別の原色サブビームであり、更に、
   前記部分的に偏光された前記第１の原色サブビームより多量供給の原色サブビームを受光し、これらのサブビームの偏光の程度を独立に選択的に変化させて前記原色供給量をバランスさせる偏光変調手段と、
   前記偏光変調手段からの出力光を受光し、前記多量供給の原色サブビームを前記少量供給の第１の原色サブビームに色合成する第２の偏光子と、
   を具えることを特徴とする投写形ディスプレイシステム。
4. 前記前置偏光子は偏光変換光学系であることを特徴とする請求項３記載の投写形ディスプレイシステム。
5. ３つの透過形ＬＣＤを含むことを特徴とする請求項３記載の投写形ディスプレイシステム。