JP2007065177A - Back projection type video display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像表示用の透過式スクリーンと、前記スクリーンの前面側から観察されるべき映像を表す映像信号に対応する映像光をその背面側に投射する映像光投射機構と、前記スクリーンを支持すると共に前記映像光投射機構を自己の内部に収容する筐体と、を備えた、所謂液晶リアプロジェクションテレビジョン受像機等をその一例とする背面投射型映像表示装置に関する。 The present invention supports a transmissive screen for video display, a video light projection mechanism that projects video light corresponding to a video signal representing a video to be observed from the front side of the screen, and the screen. In addition, the present invention relates to a so-called rear projection type video display apparatus using a so-called liquid crystal rear projection television receiver or the like, which includes a housing that houses the video light projection mechanism therein.
従来よりブラウン管式のテレビジョン受像機等では、APL(Average Picture Level:平均輝度レベル)による輝度のリミッター制御が行われている。即ち、ブラウン管式の直視テレビやプロジェクターでは、管の保護のために、カソード電流の平均値を検出して、一定値を越えれば映像信号増幅回路のゲインや直流再生レベルに負帰還かける構成を備えている。この構成によれば、同じ白ピークの信号でも、小面積の白窓のようなAPLが低い信号では最大輝度で表示されるが、大面積の全白のようなAPLが高い信号では、輝度を下げて表示されることになり、観察者が眩しさを感じてしまうことを抑制することにもなっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a luminance limiter control using APL (Average Picture Level) is performed in a cathode ray tube television receiver or the like. In other words, CRT direct-view televisions and projectors are equipped with a configuration that detects the average value of the cathode current and protects the tube, and if it exceeds a certain value, negatively feeds back to the gain of the video signal amplification circuit or the DC reproduction level. ing. According to this configuration, even with the same white peak signal, a signal with a low APL such as a white window of a small area is displayed with the maximum luminance, but with a signal with a high APL such as a large white area, the luminance is increased. The display is lowered and it is also intended to suppress the viewer from feeling dazzling.
一方、従来の一般的なリアプロジェクター(液晶ライトバルブやLCOS、ミラーデバイスなどのマイクロディスプレイによるプロジェクター)では、直視の液晶テレビジョン受像機等と同様にAPLによる輝度の制御が行われず、白ピークの信号は表示面積と無関係に常に最大輝度で表示され、大面積では観察者が眩しさを感じてしまうことが避けられなかった。このような問題に対処すべく、ブラウン管式のテレビジョン受像機等におけると同様に、APLによる輝度の制御を行いアンプのゲインを調節することは既に提案されている。 On the other hand, in a conventional general rear projector (projector using a micro display such as a liquid crystal light valve, LCOS, or mirror device), the luminance is not controlled by APL as in the case of a direct-view liquid crystal television receiver, and the white peak The signal is always displayed at the maximum luminance regardless of the display area, and it is inevitable that the observer feels dazzling in a large area. In order to deal with such problems, it has already been proposed to adjust the gain of the amplifier by controlling the luminance by APL, as in the case of a cathode ray tube television receiver or the like.
例えば、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号に基づいて複数の画素を有する表示装置で画像を再生する画像再生方法において、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算した後、画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、上記平均信号レベルに応じて設定し、次いで、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように画像を再生するという方法が提案されている(特許文献1参照)。 For example, in an image reproduction method for reproducing an image on a display device having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel, an average of all pixel signal levels is calculated as an average signal level. Thereafter, an input signal-output luminance characteristic representing a change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is set according to the average signal level, and then an image is reproduced so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristic The method of doing is proposed (refer patent document 1).
この提案では、平均信号レベルに係わらず入力信号−出力輝度特性が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、平均信号レベルの上昇に応じて入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)を小さくすることができるので、全体的に暗い画像(平均輝度が低い画像)における暗部の視認性に優れ、かつ、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)における白つぶれや眩しさを防止して明部の視認性に優れた画像を再生することが可能になるとされている。 In this proposal, even if a display device (such as a liquid crystal display device) in which the input signal-output luminance characteristic is constant regardless of the average signal level, the input signal-output luminance characteristic is adjusted as the average signal level increases. Since the exponent value (gamma value) when approximated by an exponential function can be reduced, the dark portion of the overall dark image (image with low average brightness) has excellent visibility in the dark area, and the overall bright image ( It is said that it is possible to reproduce an image having excellent visibility of a bright part by preventing white-out and glare in an image having a high average luminance.
また、上記同様、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置において、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算部と、画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、上記平均信号レベルに応じて設定する入力信号−出力輝度特性設定部と、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように画像信号を補正する信号補正部とを備えることを特徴とした画像表示装置が提案されている(特許文献2参照)。 Similarly to the above, in an image display device that includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image and receives an image signal including a pixel signal representing information for each pixel, the level of all the pixel signals is An average signal level calculation unit that calculates an average as an average signal level, and an input signal-output luminance characteristic that sets an input signal-output luminance characteristic representing a change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal in accordance with the average signal level There has been proposed an image display device including a setting unit and a signal correction unit that corrects an image signal so as to satisfy a set input signal-output luminance characteristic (see Patent Document 2).
この提案の装置では、平均信号レベルに応じて入力信号−出力輝度特性を変化させることにより、平均信号レベルに係わらず入力信号−出力輝度特性が一定であるような表示部(液晶表示装置等)を用いても、入力信号−出力輝度特性の非線形関数を指数関数で近似表現した場合の指数値(CRT表示装置においてはガンマ指数) が平均信号レベルの増加に従って増加するような特性を持つ画像表示装置を実現できる。従って、全体的に暗い画像(平均輝度が低い画像)における暗部の視認性や、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)における明部の視認性に優れた画像表示装置を提供することができるとされている。
上述した従来の技術は次に述べるような種々の課題を残している。即ち、上述の何れの文献所載の技術においても、入力信号によって回路の特性を変化させる構成が開示されているが、表示デバイスのガンマ特性を考慮しているために、構成が複雑になることが避けられない。
また、一般に、見やすい画面輝度は周囲の明るさ(外光)により異なり、周囲が明るいほど画面輝度も高く、暗いほど低いことが望ましい。例えば明るい日中であれば最大輝度でもよいが、夜間は輝度を下げなければ眩しさを感じてしまう場合がある。そのため、直視テレビの前面にセンサを設けて周囲の明るさを検出し、明るさに応じて画面輝度を制御することが行われている。特に最近の液晶テレビジョン受像機では、バックライトの明るさを制御することにより画面輝度を調節するように構成して、省エネルギーの観点からも望ましい特性を実現しているが、意匠面からセンサの取付け位置には制約が出てくるために、周囲の明るさを最適に検出することは困難であった。
The conventional technology described above still has various problems as described below. That is, in any of the above-described techniques described in the literatures, a configuration in which the circuit characteristics are changed by an input signal is disclosed. However, since the gamma characteristics of the display device are taken into consideration, the configuration is complicated. Is inevitable.
In general, the screen brightness that is easy to see varies depending on the ambient brightness (external light), and it is desirable that the brighter the screen is, the higher the screen brightness is, and the lower the brightness is. For example, the maximum brightness may be used during bright days, but dazzling may be felt if the brightness is not lowered at night. For this reason, a sensor is provided on the front of a direct-view television to detect ambient brightness, and screen brightness is controlled according to the brightness. In particular, recent liquid crystal television receivers are configured to adjust the screen brightness by controlling the brightness of the backlight to achieve desirable characteristics from the standpoint of energy saving. Since the mounting position is restricted, it is difficult to optimally detect the ambient brightness.
本発明は、上述したような従来技術における課題に着目してなされたものであり、構成が簡単であり、外光の輝度と投射光の輝度との双方に応じて画面の輝度を適切に制御することができ、周囲が明るい場合は相対的に高い輝度で投射して画面を明るく見せ、周囲が暗くなるに従って相対的に輝度を抑制して、APLが高い信号ではまぶしさを低減させる一方小面積の白のような映像の部分は高い輝度で投射するので、輝き感を低下させることなく表示することができる背面投射型映像表示装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the problems in the prior art as described above, has a simple configuration, and appropriately controls the screen brightness according to both the brightness of the external light and the brightness of the projection light. When the surroundings are bright, the screen is projected with a relatively high brightness to make the screen brighter, and the brightness is relatively suppressed as the surroundings become darker. An object of an image such as a white area is projected with a high luminance, and therefore it is an object of the present invention to provide a rear projection type image display device capable of displaying without reducing a sense of brightness.
上記課題を解決するべく、本願では次に列記するような技術を提案する。
(1)映像表示用の透過式スクリーンと、前記スクリーンの前面側から観察されるべき映像を表す映像信号に対応する映像光をその背面側に投射する映像光投射機構と、前記スクリーンを支持すると共に前記映像光投射機構を自己の内部に収容する筐体と、を備えた背面投射型表示装置であって、前記映像光投射機構から投射された映像光が前記スクリーンの背面側に到る映像光投射光路近傍にあって当該背面側で反射した映像光による迷光を受光可能であり且つ前記スクリーンを透過して入射してくる外光による迷光を受光可能な前記筐体内の所定位置に設けられた光センサと、前記光センサによる検出出力に基づいて前記映像光投射機構から投射される映像光の強度を制御する投射光強度制御手段と、を備えたことを特徴とする背面投射型映像表示装置。
In order to solve the above-described problems, the present application proposes the following techniques.
(1) A transmissive screen for video display, a video light projection mechanism for projecting video light corresponding to a video signal representing a video to be observed from the front side of the screen to the back side, and the screen are supported. And a housing that houses the image light projection mechanism inside the image display device, wherein the image light projected from the image light projection mechanism reaches the back side of the screen. Provided at a predetermined position in the housing near the light projection optical path and capable of receiving stray light due to image light reflected on the back side and capable of receiving stray light due to external light incident through the screen. And a projection light intensity control means for controlling the intensity of the image light projected from the image light projection mechanism based on the detection output from the light sensor. The video display device.
上記(1)の背面投射型映像表示装置によれば、光センサによって、スクリーンの背面で反射される映像光による迷光とスクリーンを透過して入射してくる外光による迷光とを受光して、映像光と外光との双方による光の強度を検出し、該検出された映像光と外光との双方による強度に応じて、投射光強度制御手段によって映像光投射機構から投射される映像光の強度を制御することができるため、映像光の強度が相対的に強いときには該映像光の強度を相対的に抑制する方向に、且つ、外光が相対的に明るいときにはこれに応じて映像光の強度を上げる方向に映像光投射機構から投射される映像光の強度を制御することにより、映像の観察者が眩しさを感じてしまう虞を回避する一方、周囲の明るさにも対応して適切な明るさに調節された映像の表示を行うことができる。 According to the rear projection type image display device of (1), the optical sensor receives stray light from the image light reflected on the back surface of the screen and stray light from outside light incident through the screen. The image light projected from the image light projection mechanism by the projection light intensity control means detects the intensity of the light by both the image light and the outside light, and according to the detected intensity by both the image light and the outside light. Therefore, when the intensity of the image light is relatively strong, the intensity of the image light is relatively suppressed, and when the outside light is relatively bright, the image light is accordingly adjusted. By controlling the intensity of the image light projected from the image light projection mechanism in the direction of increasing the intensity of the image, while avoiding the possibility that the observer of the image will feel dazzling, it also supports the brightness of the surroundings Adjusted to appropriate brightness It is possible to display an image.
(2)映像表示用の透過式スクリーンと、前記スクリーンの前面側から観察されるべき映像を表す映像信号に対応する映像光をその背面側に投射する映像光投射機構と、前記スクリーンを支持すると共に前記映像光投射機構を自己の内部に収容する筐体と、を備えた背面投射型表示装置であって、前記映像光投射機構から投射された映像光が前記スクリーンの背面側に到る映像光投射光路近傍にあって当該背面側で反射した映像光による迷光を受光可能であり且つ前記スクリーンを透過して入射してくる外光による迷光を受光可能な前記筐体内の所定位置に設けられた光センサと、前記光センサによる検出出力を前記映像光による成分と外光による成分とに分離する検出出力分離手段と、前記検出出力分離手段によって分離された前記映像光による成分と前記外光による成分との双方の成分に各所定の関係で依拠することによって前記映像光投射機構から投射される映像光の強度を制御する投射光強度制御手段と、を備えたことを特徴とする背面投射型映像表示装置。 (2) A transmissive screen for video display, a video light projection mechanism for projecting video light corresponding to a video signal representing a video to be observed from the front side of the screen to the back side, and the screen are supported. And a housing that houses the image light projection mechanism inside the image display device, wherein the image light projected from the image light projection mechanism reaches the back side of the screen. Provided at a predetermined position in the housing near the light projection optical path and capable of receiving stray light due to image light reflected on the back side and capable of receiving stray light due to external light incident through the screen. An optical sensor, detection output separation means for separating a detection output by the optical sensor into a component by the image light and a component by the external light, and the video light separated by the detection output separation means And a projection light intensity control means for controlling the intensity of the image light projected from the image light projection mechanism by relying on both of the component and the component due to the external light in a predetermined relationship. A rear projection type image display device.
上記(2)の背面投射型映像表示装置によれば、光センサによって、スクリーンの背面で反射される映像光による迷光とスクリーンを透過して入射してくる外光による迷光とを受光して、映像光と外光との双方による光の強度を夫々検出し、検出出力分離手段によって該検出値から分離された映像光と外光との夫々の強度に各応じて、投射光強度制御手段によって映像光投射機構から投射される映像光の強度を制御することができるため、映像光の強度が相対的に強いときには映像光投射機構から投射される映像光の強度を相対的に抑制するように調節して、映像の観察者が眩しさを感じてしまう虞を回避する一方、外光が相対的に明るいときにはこれに応じて映像光の強度を上げてスクリーンに表示される映像の輝度を高めて明瞭な表示を得るようにして、適切な明るさに調節された映像の表示を行うことができる。 According to the rear projection type image display device of (2), the optical sensor receives stray light due to the image light reflected on the back surface of the screen and stray light due to external light incident through the screen, The intensity of the light by both the image light and the external light is detected, respectively, and the projection light intensity control means according to each intensity of the image light and the external light separated from the detection value by the detection output separation means Since the intensity of the image light projected from the image light projection mechanism can be controlled, the intensity of the image light projected from the image light projection mechanism is relatively suppressed when the intensity of the image light is relatively strong. Adjusting to avoid the risk of glare for the viewer of the image, while increasing the intensity of the image light accordingly to increase the brightness of the image displayed on the screen when the external light is relatively bright Clear display In the so that, it is possible to perform display of the adjusted image to the appropriate brightness.
(3)前記検出出力分離手段は、前記光センサの出力を記憶する記憶手段と、映像信号が全黒状態となったことを検出するように設けられ該検出の時点で前記記憶手段の記憶内容を書き換えるタイミング信号を発する全黒状態検出手段と、前記タイミング信号に同期して書き換えられた前記記憶手段における記憶値を外光による成分値とし且つ前記光センサの出力値と前記記憶手段における記憶値との差分値を前記映像投射光による成分値として夫々得る分離処理手段と、を備えたことを特徴とする(2)の背面投射型映像表示装置。 (3) The detection output separation means is provided so as to detect that the output of the photosensor is stored and that the video signal is in an all black state, and the stored contents of the storage means at the time of the detection. All-black state detecting means for emitting a timing signal for rewriting, a storage value in the storage means rewritten in synchronization with the timing signal as a component value by external light, and an output value of the photosensor and a storage value in the storage means And a separation processing unit that obtains a difference value as a component value by the video projection light, respectively.
上記(3)の背面投射型映像表示装置によれば、(2)の背面投射型映像表示装置による作用において特に、映像信号が全黒状態となったときに、この状態になったことを検出して全黒状態検出手段が発するタイミング信号に同期して、そのときの光センサの出力を記憶手段に記憶することにより、その記憶値を外光による成分値とする一方、映像信号が全黒状態ではないときの光センサの出力値と当該記憶値との差分として映像投射光による成分値として夫々得るという極めて簡単な構成による分離処理手段によって、映像光と外光との夫々の強度に対応した検出成分の値を得ることができ、これらの値に依拠して、適切な明るさに調節された映像の表示を行うことができる。 According to the rear projection type video display device of (3) above, in particular, in the operation by the rear projection type video display device of (2), when the video signal becomes an all black state, it is detected that this state has been reached. In synchronism with the timing signal generated by the all black state detection means, the output of the optical sensor at that time is stored in the storage means, so that the stored value becomes the component value by the external light, while the video signal is all black. It is possible to obtain the difference between the output value of the optical sensor when it is not in the state and the stored value as the component value by the image projection light. The detected component values can be obtained, and an image adjusted to an appropriate brightness can be displayed based on these values.
(4)前記検出出力分離手段は、前記光センサの出力を記憶する記憶手段と、映像信号の全黒状態に相応する信号を発生する全黒信号発生手段と、外部操作に応じたタイミングで、前記記憶手段の記憶内容を更新する操作と前記全黒信号発生手段によって発生された全黒状態に相応する信号を前記映像信号に替えて前記映像光投射機構の映像光を生成するための回路に供給する操作とを同時に行う操作手段と、当該更新された前記記憶手段における記憶値を外光による成分値とし且つ前記光センサの出力値と前記記憶手段における記憶値との差分値を前記映像投射光による成分値として夫々得る分離処理手段と、を備えたことを特徴とする(2)の背面投射型映像表示装置。 (4) The detection output separation means includes a storage means for storing the output of the photosensor, an all black signal generation means for generating a signal corresponding to the all black state of the video signal, and a timing according to an external operation. An operation for updating the storage contents of the storage means and a circuit for generating video light of the video light projection mechanism by replacing a signal corresponding to the all black state generated by the all black signal generating means with the video signal An operation means for simultaneously performing the supply operation, the updated storage value in the storage means as a component value by external light, and a difference value between the output value of the optical sensor and the storage value in the storage means (2) a rear projection type image display device, comprising: a separation processing unit that obtains each component value by light.
上記(4)の背面投射型映像表示装置によれば、(2)の背面投射型映像表示装置による作用において特に、操作部に対する操作を、例えば、リモートコントローラや本体の該当する操作部位に対する外部操作として、外光が変化したタイミングで行えば、これに同期したタイミングで記憶手段における記憶値である外光による成分値が更新され、該更新によって現在時点の状況に即した値での記憶値を外光による成分値とする一方、光センサの出力値と当該記憶値との差分として映像投射光による成分値として夫々得ることができ、従って、このような外部操作を適宜に行って、映像光と外光との夫々の強度に対応した検出成分の値を得て、その時点での外光および映像光の如何に良く適合した明るさに調節された映像の表示を行うことができる。 According to the rear projection type video display device of the above (4), in particular, in the operation by the rear projection type video display device of (2), an operation to the operation unit is performed, for example, an external operation to a corresponding operation part of the remote controller or the main body. If the external light changes at the timing when the external light changes, the component value by the external light, which is the stored value in the storage means, is updated at a timing synchronized with this, and the stored value with the value in accordance with the situation at the present time point is updated. While the component value by the external light can be obtained as the component value by the image projection light as the difference between the output value of the optical sensor and the stored value, respectively, therefore, such an external operation is appropriately performed to obtain the image light. The value of the detection component corresponding to the intensity of each of the external light and the external light can be obtained, and the image adjusted to the brightness suitable for the external light and the image light at that time can be displayed. Kill.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下に参照する図においては、便宜上、説明の主題となる要部は適宜誇張し、要部以外については適宜簡略化し乃至省略されている。
図1は、本発明の実施の形態としての液晶リアプロジェクションテレビジョン受像機(以下、液晶プロジェクションテレビと略記)の光学的構成を表す図である。なお、液晶プロジェクションテレビには、本来、テレビ放送を受信するためのチューナー回路を備えているが、本発明での本質的なところではないため、図示説明は省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings to be referred to below, for the sake of convenience, the main part that is the subject of the description is exaggerated as appropriate, and other than the main part is appropriately simplified or omitted.
FIG. 1 is a diagram showing an optical configuration of a liquid crystal rear projection television receiver (hereinafter abbreviated as “liquid crystal projection television”) as an embodiment of the present invention. Note that the liquid crystal projection television is originally provided with a tuner circuit for receiving television broadcasts, but is not essential in the present invention, and thus illustration thereof is omitted.
図1において、液晶プロジェクションテレビ100の筐体101に映像表示用のスクリーン102が図示しない支持機構によって支持され、その内部にはスクリーン102の前面側から観察されるべき映像を表す映像信号に対応する映像光を、該スクリーン102の背面側に投射する映像光投射機構110が収納されている。映像光投射機構110の映像光投射エンジン111(1110)で生成された被表示映像を表す映像光は投射レンズ112から射出した映像光を筐体101の背面上方の傾斜部内面に沿って配置されたミラー113で反射され、スクリーン102の背面側に像を結ぶように投射される。
In FIG. 1, a
図1中の拡大表示図1−Aにはスクリーン102の水平方向の断面構造が表されている。このスクリーン102は、その前面側(最も外側)から順にハードコート層102a、拡散板102b、ブラックストライプ102c、および、レンチキュラーレンズ102dが積層乃至貼り合わされて一体になされ、このように一体に形成された板状体であるレンチキュラーレンズ付拡散板102eと平行に背面側から対向するようにしてフレネルレンズ102fが設けられている。
An enlarged display 1-A in FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the
図2は、図1中の拡大表示図1−Aに表された各要素の配置関係を表す斜視図である。図2において図1と対応する各要素は同一の参照符号を用いて示してあるが、ハードコート層102aについては省略してある。尚、この図2における配置の視点は、図1中の拡大表示図1−Aにおけるものとは左右が反対になる関係(従って、前後が逆の関係)で表されている。背面側のフレネルレンズ102fは、スクリーン102の四隅の方向へ拡がる光線を中央へ向けるためのもので、視聴者側から見てスクリーン102の周辺が暗くなることを防ぐ。
FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement relationship of each element shown in the enlarged display FIG. 1-A in FIG. In FIG. 2, the elements corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, but the
レンチキュラーレンズ102dは縦方向の凸形状の微小レンズで、光線を水平方向へ広げることにより、水平方向の視野角を広げる。また、拡散板102bはすりガラス状の板で、投射光がここに結像する。その表面には、レンチキュラーの谷の位置に一致して低反射の黒色材料による複数のブラックストライプ102c,102cが設けられており、投射光は遮らず、外光は吸収することによって、コントラストを低下させないようにしている。
The
図3は、図1中の映像光投射エンジン1110の構成を表す図である。光源であるランプ1111から発せられた光は2枚のインテグレータ1112a,1112bにより照明範囲内の光量を均一にされ、次いで、偏光変換素子1113によりその偏向方向を一方向に揃えられ、コンデンサレンズ1114を介して色分解用のR反射ダイクロミラー1115Rに射出される。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the image
R成分を反射、G、B成分を透過するように構成されたR反射ダイクロミラー1115Rによって反射されたR成分の光は反射ミラー1116RおよびR用フィールドレンズ1117Rを介しR用透過型液晶パネル1118Rに照射される。一方、R反射ダイクロミラー1115Rによって透過されたG、B成分の光はG反射ダイクロミラー1115Gによって分離され、G成分の光はG用フィールドレンズ1117Gを介しG用透過型液晶パネル1118Gに照射される。
The R component light reflected by the R reflecting
同様に、R反射ダイクロミラー1115Rによって透過されたB成分の光はG反射ダイクロミラー1115Gも透過し、リレーレンズ1119a、反射ミラー1116B−1、リレーレンズ1119b、反射ミラー1116B−2、B用フィールドレンズ1117Bを介してB用透過型液晶パネル1118Bに照射される。なお、R,G,B用各透過型液晶パネルの両面には偏光軸を所定の角度とした偏光板が設けられているため、各パネルに照射された光は各パネルを透過後R,G,B各画像を形成しクロスダイクロイックプリズム1120によって合成された後、投射レンズ112によって投射され、ミラー113(図1)を介してスクリーン102(図1)上に投影される。
Similarly, the B component light transmitted by the R reflecting
図4は、図1の液晶リアプロジェクションテレビ100を正面側方より見た透視図である。図4において図1と対応する各要素は同一の参照符号を用いて示してある。また、図4では、投射レンズ112によって投射され、ミラー113(図1)を介してスクリーン102(図1)上に投影される映像光の光路の最も外側の四隅が一点鎖線の矢線で示されている。この実施の形態では、映像光投射機構110の投射レンズ112から投射された映像光(投射光)がスクリーン102の背面側に到る映像光投射光路近傍にあって当該背面側で反射した映像光による迷光を受光可能であり且つスクリーン102を透過して入射してくる外光による迷光を受光可能な筐体101内の所定位置に光センサ200が配されている。
FIG. 4 is a perspective view of the liquid crystal
この光センサ200は、特定の指向性を持たないように表面に拡散材料を備えており、投射光の光路から少し外れた位置に設けてある。上記の投射光による迷光と、外光による迷光をこの光センサ200によって検出することにより、投射光の平均値と外光のそれぞれに比例した検出出力を得ることができる。光センサ200の配置に関する上述の所定位置は、この実施の形態では、映像光(投射光)と外光との双方の迷光を何れも検出するに適した位置として、図示のように、ミラー113の下端縁近傍の左右方向で見た略中央位置に設定してある。
The
尚、光センサ200の配置を上述のような位置に設定するに替えて、映像光投射機構110の映像光の投射部の背面(映像光投射機構110の側周面の適所等)に配置するように構成してもよい。この場合は、光センサ200の取り付けに際して、その後段の回路と結ぶ長い配線が不要となり、且つ、映像光投射機構110単体での組み立て時に取り付けることができるため、装置全体の組み立て作業が簡単になるといった点で有利である。
Instead of setting the
図5は、図1の映像光投射機構110における輝度調整回路の構成を表すブロック図である。入力端501から供給された映像信号は、直流再生回路502によって、黒レベルが再生される。その後、可変利得増幅回路503で増幅され、ガンマ補正回路504(R,G,Bに各応じて504R、504G、504Bの如く設けられるが、図では各別に描かず、一系統の如くに代表的に表してある)で映像信号にもともとかけられたガンマ(1/2.2)と液晶ライトバルブ506(R,G,Bに各応じて設けられるものを代表的に一つで表す)のガンマが一括して補正され、駆動回路505によって液晶ライトバルブを駆動する。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the luminance adjustment circuit in the image
図5では、液晶ライトバルブ(透過型液晶パネル)のR,G,B各色毎に各1系統の駆動系回路が設けられるところを、代表的に1系統で示しているが、実際には図3のように、R用透過型液晶パネル1118R、G用透過型液晶パネル1118G、B用透過型液晶パネル1118Bの3枚構成の透過型液晶パネルが適用されているため、R,G,B各色毎に各1系統の駆動系の回路が夫々に対応して設けられる。
In FIG. 5, one drive system circuit is provided for each of the R, G, and B colors of the liquid crystal light valve (transmission type liquid crystal panel). 3, the transmissive
図4を参照して説明した光センサ200による検出信号はローパスフィルタ201により、少なくとも1フレーム(またはフィールド)の期間が平均化されて出力される。このように平均化されて出力されるローパスフィルタ201の出力信号は、加算回路202の一方の入力端に供給され、また一方、記憶回路203にも供給される。
直流再生回路502の出力に基づいて入力端501に供給される映像信号が全黒状態になったことを検出し該検出状態で検出信号を発する全黒状態検出回路507が設けられ、記憶回路203は、自己のトリガ端子203aにこの全黒状態検出回路507の検出信号に同期したタイミングで上述のように自己に供給されるローパスフィルタ201の出力信号を記憶保持する。従って、記憶回路203には映像信号が全黒レベルのときの光センサ200の出力、即ち、検出出力の外光成分に相応するデータが保持される。詳細には、光センサ200の出力はローパスフィルタ201によって遅延されるので、例えば全黒状態検出回路507の検出信号が出力されてから、次に全黒状態でなくなって復帰するタイミングで保持するように構成すればよい。
The detection signal from the
An all black
記憶回路203に格納された値(外光成分のデータ)は加算回路202の他方の入力端(差動入力端)に供給される一方、増幅回路204にも供給される。この結果、加算回路202の出力端からは光センサ200の出力から外光成分の値を差し引いた映像光の輝度に相応する成分のデータが得られ、増幅回路204は外光成分の値に対し適宜の増幅を施した値Seを出力する。
The value (external light component data) stored in the
加算回路202の出力である映像光に相応する成分が反転増幅回路205に供給されて増減の変化の方向が反転した信号が形成され、この信号が他方の入力端に信号の直流レベルを適切な値に設定するための定電圧E1が供給されている加算回路206の一方の入力端に供給される。この結果、加算回路206の出力端には、映像光の輝度とはその増減の変化の方向が反転し且つ直流レベルが適切に調整された出力ISvが得られる。
A component corresponding to the image light output from the
上述の外光成分(その値に対し適宜の増幅を施した)値相応の出力と、映像光の輝度とはその増減の変化の方向が反転し且つ直流レベルが適切に調整された出力とが、加算回路207に供給されて、これら両者が加算された出力値(Se+ISv)が得られる。このような加算回路207の出力値(Se+ISv)に対してリミッタ回路208によりその上限を一定の値に制限する処理が施された出力信号Gcsが利得制御信号として可変利得増幅回路503の利得制御端子に供給される。
The output corresponding to the above-mentioned external light component (appropriate amplification is applied to the value) and the output of the luminance of the video light with the direction of change of the increase / decrease reversed and the DC level adjusted appropriately Are supplied to the
図6は、図4の映像光投射機構110の投射レンズ112からの投射光の輝度の平均値と図5(および図4)の光センサ200による検出信号に基づくローパスフィルタ(LPF)201の出力の関係を示す図である。外光がない場合は、特性6001のように投射光の平均値にほぼ比例した出力が得られることになる。外光がある場合には、特性6002のように、bのオフセットが重畳される。なお、投射光の平均値は、増幅回路が最大のゲインで動作している場合にはほぼAPLに比例した出力になっている。
6 shows the output of the low-pass filter (LPF) 201 based on the average value of the brightness of the projection light from the
図7は、映像信号が全黒の場合の、外光に対する光センサ200による検出信号に基づくローパスフィルタ(LPF)201の出力の関係を示す図である。外光がaの場合のローパスフィルタ201の出力bが、図6のオフセットに相当する。従って、外光が明るければ、図6の特性6002は、よりオフセットが大きくなる傾向を呈する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship of the output of the low-pass filter (LPF) 201 based on the detection signal from the
図5の回路において、映像信号が全黒の場合に、全黒状態検出回路507でこれを検出し、既述のように接続された記憶回路203にトリガ信号を送り、ローパスフィルタ201の出力値を記憶させる。即ち、プロジェクター(映像光投射機構110)に入力信号が入ってない状態や、外部のチューナーの切換え時、コンテンツのシーン切換え時など、全黒または無信号になっているタイミングでローパスフィルタ201の出力を記憶させることで、外光による出力成分だけを取出すことができる。外光は、太陽に雲がかかった場合など、それほど大きな変化ではなくとも頻繁に変化することが考えられるが、このような記憶回路203を設けたことによって、安定したレベルを得ることができる。
In the circuit of FIG. 5, when the video signal is all black, the all black
既述のように、加算回路202では、ローパスフィルタ201の出力から記憶回路203の出力を減算するために、外光の影響を除いた、投射光(映像光)の平均値の明るさだけによる特性6001の出力(図6)を得ることができる。この出力を反転増幅して直流レベルを合わせ(出力ISv)、記憶回路の出力を増幅した出力(Se)と加算し、リミッタ回路208で一定の直流レベルAで制限をかける。
As described above, the
図8は、リミッタ回路208の特性を示す図である。既述のように、リミッタ回路208によりその上限を一定の値に制限する処理が施された出力信号Gcsが利得制御信号として可変利得増幅回路503の利得制御端子に供給される。図8にその特性を示す信号Gcsが自己の利得制御端子に供給された可変利得増幅回路503は、ゲインが調整され、信号GcsがレベルAのときに最大のゲインとなる。この最大ゲインは、プロジェクター(映像光投射機構110)が最大の輝度で動作している状態に相応するように設定してある。
FIG. 8 is a diagram illustrating the characteristics of the limiter circuit 208. As described above, the output signal Gcs subjected to the process of limiting the upper limit to a constant value by the limiter circuit 208 is supplied to the gain control terminal of the variable
図8において、外光が明るい場合には、特性8004に示すように、投射光と無関係に動作し、白ピークの輝度は常に最大となる。外光が暗くなり、且つ、漸次、投射光の平均値が明るくなると、特性8003、8002、8001のように可変利得増幅回路503のゲインを下げる方向に調節する。このように調節が行われる結果、投射光の平均値が高い場合、即ち、映像信号のAPLが高い場合における眩しさを低減させることができる。実際には、ゲインを下げた場合には投射光の輝度が抑制される結果、光センサ200の出力も低くなるため、バランスのとれたところで安定する。
In FIG. 8, when the outside light is bright, as shown by the characteristic 8004, the operation is performed independently of the projection light, and the brightness of the white peak is always maximized. When the outside light becomes darker and the average value of the projected light gradually becomes brighter, the gain of the variable
以上の構成および作用のうち一局面を本発明思想に即した視座から要約すれば、光センサ200の出力を記憶する記憶手段(記憶回路203)と、映像信号が全黒状態となったことを検出するように設けられ該検出の時点で記憶手段203の記憶内容を書き換える(新たな入力によって既存の記憶内容を更新する)タイミング信号を発する全黒状態検出手段(全黒状態検出回路507)と、このタイミング信号に同期して書き換えられた記憶手段203における記憶値を外光による成分値とし且つ光センサ200の出力値と記憶手段203における記憶値との差分値を映像投射光による成分値として夫々得る分離処理手段(加算回路202)と、を備えて検出出力分離手段が構成されているものと見ることができる。
To summarize one aspect of the above configuration and operation from the viewpoint of the idea of the present invention, the storage means (storage circuit 203) for storing the output of the
また、この検出出力分離手段によって分離された映像光投射光による成分、即ち、加算回路202の出力として得られる成分については、反転増幅回路205で極性を反転させ加算回路206でレベルE1を加算して動作点を調整することによって、極性が反転し且つ反転増幅回路205のゲイン相当のウエイトを付けた値ISvを得、他方、同検出出力分離手段によって分離された外光による成分、即ち、記憶手段203における記憶値(その出力)として得られる成分については、増幅回路204のゲイン相当のウエイトを付けた値Seを得て、上述の各ウエイト付けという「各所定の関係」でこれら双方の成分を加算回路207で合成した値にリミッタ回路208でリミッタ処理を施した値に依拠することによって映像光投射機構110から投射される映像光の強度を制御する投射光強度制御手段が構成されているものと見ることができる。
Further, the component of the image light projection light separated by the detection output separation means, that is, the component obtained as the output of the
尚、「各所定の関係」は、具体的には、増幅器204のゲイン、反転増幅器205のゲインおよび加算回路206で加算される直流レベルE1の程度によって、所望の設計値に設定することができ、或いはまた、デジタル回路での処理のアルゴリズムに依る他の適宜の公知の手法等によって、幅広く、静的で簡易な、或いはまた、動的で適応的な関係を所望に応じて設定可能である。
It should be noted that “each predetermined relationship” can be set to a desired design value, specifically by the gain of the
本実施の形態では、上述のような構成により、画面(スクリーン102)の輝度を投射光の平均値と外光に応じて制御することができるので、周囲(外光)が明るい場合は最大輝度で投射して、画面が最も明るい状態で見ることができる。また周囲が暗くなるにしたがって、投射光の平均値に対応して輝度を低下させて投射するので、APLが高い信号では眩しさを低減させることができるだけでなく、小面積の白のような信号は高い輝度で投射するので、輝き感を低下させることなく表示することができる。 In the present embodiment, with the configuration as described above, the luminance of the screen (screen 102) can be controlled according to the average value of projection light and external light, so that the maximum luminance is obtained when the surroundings (external light) are bright. Can be projected and viewed with the brightest screen. In addition, as the surroundings become darker, projection is performed with a reduced brightness corresponding to the average value of the projection light, so that a signal with a high APL can not only reduce glare but also a signal such as a small area of white. Since the projection is performed with high luminance, it is possible to display the image without reducing the brightness.
このような効果を生じるのは、光センサ200の出力をローパスフィルタ201で1フレーム(またはフィールド)期間積分した出力に基づいて制御しているからである。即ち、リミッタ回路208の出力(従って、可変利得増幅回路503の利得制御端子に供給される利得制御信号)の特性を表す図8において、外光の輝度が低下した場合には8001のような特性を呈することになるが、小面積の白は、輝度レベルのピーク値は高いがAPLは低い信号であるため、ローパスフィルタ201の出力レベルは低く、従って、特性曲線8001上で左寄りの領域に該当することになり、リミッタ回路208の出力は最大値に近くなり、小面積の白の輝度レベルのピーク値に対しては殆ど抑制作用がかからず、その輝度を維持できるからである。
Such an effect occurs because the output of the
なお、輝度の変化の反応時間(応答特性)については、光センサ200の出力側のローパスフィルタ201の特性を変えることや、遅延回路を直列に追加することによって任意に所望の設定をすることができる。
図9は、他の実施の形態における輝度調整回路の構成を表すブロック図である。図9において、既述の図5との対応部は同一の参照符号を用いて示し、それら各部の説明は省略する。この図9の実施の形態では、直流再生回路502と可変利得増幅回路503との間に二連型のスイッチ600を設け、その第1接点601によって全黒のレベルE2が印加された電極と直流再生回路502の出力端とが選択的に可変利得増幅回路503の入力端に接続されるように構成されている。また、上述の第1接点601に連動する第2接点602によって、第1接点601によって全黒のレベルE2が可変利得増幅回路503の入力端に接続されるタイミングに同期して、接地レベルの信号が記憶回路203のトリガ端子203aに印加され、記憶動作のトリガがかかるように構成されている。詳細には、光センサ200の出力はローパスフィルタ201によって遅延されるので、例えばスイッチ600が戻るタイミングで記憶させればよい。
Note that the reaction time (response characteristics) of the luminance change can be arbitrarily set by changing the characteristics of the low-
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a luminance adjustment circuit according to another embodiment. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals, and description of these parts is omitted. In the embodiment of FIG. 9, a
スイッチ600は、図示しない操作子を、液晶リアプロジェクションテレビ100の筐体101の外部、またはリモコンで操作できるようになっており、これを押すことにより第1接点601によって全黒のレベルE2が可変利得増幅回路503の入力端に接続されると同時に、接地レベルの信号が記憶回路203のトリガ端子203aに印加され、その時点での外光に相当するデータを記憶回路203に記憶させることができる。
The
図9の実施の形態の構成および作用のうち一局面を本発明思想に即した視座から要約すれば、光センサ200の出力を記憶する記憶手段203と、映像信号の全黒状態に相応する信号を発生する全黒信号発生手段(E2)と、外部操作に応じたタイミングで、記憶手段203の記憶内容を更新する操作と全黒信号発生手段(E2)によって発生された全黒状態に相応する信号を映像信号に替えて映像光投射機構110の映像光を生成するための回路(可変利得増幅回路503)に供給する操作とを同時に行う操作手段(スイッチ600)と、当該更新された前記記憶手段における記憶値を外光による成分値とし、且つ、光センサ200出力値と記憶手段203における記憶値との差分値を映像投射光による成分値として、夫々得る分離処理手段(加算回路202)と、を備えて検出出力分離手段が構成されているものと見ることができる。
To summarize one aspect of the configuration and operation of the embodiment of FIG. 9 from the viewpoint of the present invention, the storage means 203 for storing the output of the
尚、この検出出力分離手段によって分離された映像光投射光による成分、即ち、加算回路202の出力として得られる成分については、反転増幅回路205で極性を反転させ加算回路206でレベルE1を加算して動作点が調整することによって、極性が反転し且つ反転増幅回路205のゲイン相当のウエイトを付けた値ISvを得、他方、同検出出力分離手段によって分離された外光による成分、即ち、記憶手段203における記憶値(その出力)として得られる成分については、増幅回路204のゲイン相当のウエイトを付けた値Seを得て、上述の各ウエイト付けという「各所定の関係」でこれら双方の成分を加算回路207で合成した値にリミッタ回路208でリミッタ処理を施した値に依拠することによって映像光投射機構110から投射される映像光の強度を制御する投射光強度制御手段が構成されているものと見ることができる点、並びに、この「各所定の関係」を種々の方法によって適宜に設定可能である点は、図5の実施の形態と同様である。
Note that the component of the image light projection light separated by the detection output separation means, that is, the component obtained as the output of the
図9の実施の形態では、図5の実施の形態による場合と同様の作用効果の他、例えば、部屋の照明光を人為的に変化させた場合や、カーテンを引くなど、外光が比較的大きく急変する場合には、人為的にスイッチ600を操作することにより、外光が変化した後でも見やすい状態にすることができる。
なお、本実施例では液晶リアプロジェクションテレビについて説明したが、チューナー回路を備えていない、液晶リアプロジェクター(液晶リアモニター)においても、全く同じ効果が得られることは自明である。
In the embodiment of FIG. 9, in addition to the same effects as those of the embodiment of FIG. 5, for example, when the illumination light in the room is artificially changed or the curtain is pulled, the outside light is relatively In the case of a large and sudden change, the
Although the liquid crystal rear projection television has been described in the present embodiment, it is obvious that the same effect can be obtained even in a liquid crystal rear projector (liquid crystal rear monitor) that does not include a tuner circuit.
100…液晶プロジェクションテレビ 101…筐体 102…スクリーン 102a…ハードコート層 102b…拡散板 102c…ブラックストライプ 102d…レンチキュラーレンズ 102e…レンチキュラーレンズ付拡散板 102f…フレネルレンズ 110…映像光投射機構 111…映像光投射エンジン 112…投射レンズ 113…ミラー 200…光センサ 201…ローパスフィルタ 202…加算回路 203…記憶回路 203a…トリガ端子 204…増幅回路 205…反転増幅回路 206…加算回路 207…加算回路 208…リミッタ回路 501…入力端 502…直流再生回路 503…可変利得増幅回路 504…ガンマ補正回路 505…駆動回路 506…液晶ライトバルブ 507…全黒状態検出回路 600…スイッチ 601…第1接点 602…第2接点 1110…映像光投射エンジン 1111…光源 111a,1112b…インテグレータ 1113…偏光変換素子 1114…コンデンサレンズ 1115R…R反射ダイクロミラー 1115G…G反射ダイクロミラー 1116R…反射ミラー 1116B−1,1116B−2…反射ミラー 1117R…R用フィールドレンズ 1117G…G用フィールドレンズ 1117B…B用フィールドレンズ 1118R…R用透過型液晶パネル 1118G…G用透過型液晶パネル 1118B…B用透過型液晶パネル 1119a…リレーレンズ 1120…クロスダイクロイックプリズム
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