JP2007293140A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの照明光を表示画像に応じて変調させる表示デバイスと、この表示デバイスを経た照明光を結像させる結像レンズ系とを有する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus including a display device that modulates illumination light from a light source according to a display image, and an imaging lens system that forms an image of illumination light that has passed through the display device.
従来、光源からの照明光によって表示デバイスを照明し、この照明光を表示デバイスにより表示画像に応じて変調させ、表示デバイスを経た照明光を結像レンズ系によりスクリーン上に結像させるように構成した投射型の画像表示装置(プロジェクタ)が提案されている。このような画像表示装置における表示デバイスとしては、LCD(透過型)、DLP、LCOS、GLV等、種々のものが使用されている。 Conventionally, a display device is illuminated with illumination light from a light source, the illumination light is modulated according to a display image by the display device, and the illumination light that has passed through the display device is imaged on a screen by an imaging lens system A projection-type image display device (projector) has been proposed. Various display devices such as LCD (transmission type), DLP, LCOS, and GLV are used as display devices in such an image display apparatus.
また、このような画像表示装置においては、特許文献1に記載されているように、色分解手段によって照明光を赤色(R)帯域、緑色(G)帯域及び青色(B)帯域の成分に分解し、これら各色成分の照明光を赤色用、緑色用及び青色用の各表示デバイスに入射させ、これら各表示デバイスを経た照明光を色合成手段によって合成して投射することにより、カラー画像の表示を行うようにしたものが提案されている。
In such an image display device, as described in
近年、このような画像表示装置においては、表示画像の輝度の向上とともに、表示画像のコントラストの向上が要請されている。そして、表示画像のコントラストの向上のため、光源から表示デバイスに至る光路上、あるいは、表示デバイスを経た光路上に、表示画像の輝度に応じて操作される絞り機構を搭載した画像表示装置が提案されている。 In recent years, in such an image display device, it has been required to improve the contrast of the display image as well as the brightness of the display image. In order to improve the contrast of the display image, an image display device is proposed in which an aperture mechanism that is operated in accordance with the brightness of the display image is provided on the optical path from the light source to the display device or on the optical path through the display device. Has been.
例えば、図9に示すように、光源101からの照明光を色分解し、赤色用、緑色用及び青色用の各表示デバイス(LCOS)102R,102G,102Bに導き、これら表示デバイス102R,102G,102Bを経た照明光を色合成して投射レンズ103に入射させるようにした画像表示装置において、光源101からの照明光の光路上にある照明系インテグレータ104の付近や、または、投射レンズ103をなすレンズ群の間に、絞り機構105を設けたものが提案されている。この画像表示装置においては、表示画像の明るさに応じて絞り機構105を可変することにより、すなわち、表示画像が明るいときには絞り機構105を開け、表示画像が暗いときには絞り機構105を絞ることにより、表示画像における黒から白までのコントラスト(ダイナミックレンジ)を向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 9, the illumination light from the
前述のように照明光の光路上に絞り機構を設けた画像表示装置においては、画面全体が明るいか、または、、画面全体が暗い画像を継続して表示する場合には、表示画像のコントラストの向上が可能となる。例えば、映画など、表示画像に明るさが要求されない場合には、絞り機構を常時絞った状態で使用することにより、画像のコントラストを上げることが可能である。 As described above, in an image display device provided with a diaphragm mechanism on the optical path of illumination light, if the entire screen is bright or the entire screen is continuously displayed as a dark image, the contrast of the display image is reduced. Improvement is possible. For example, when brightness is not required for a display image such as a movie, it is possible to increase the contrast of the image by using the aperture mechanism in a state where the aperture mechanism is always stopped.
しかし、絞り機構の応答性には限界があり、表示画像の明暗が短い周期で変化する場合には、表示画像の明暗に応じてリアルタイムに駆動することはできず、また、画像信号のフレーム周波数に応じて駆動することもできない。 However, there is a limit to the responsiveness of the diaphragm mechanism. When the brightness of the display image changes in a short cycle, it cannot be driven in real time according to the brightness of the display image, and the frame frequency of the image signal It cannot be driven according to the above.
また、画像信号がある限り、絞り構造を完全に絞った状態、すなわち、照明光を投射レンズに入射させない状態とすることはできない。したがって、この画像表示装置においては、同じフレーム内に白ピークレベル画像と黒レベル画像とが併存している場合には、対応することができない。つまり、絞り機構によりコントラストの向上は、表示画像自体のダイナミックレンジが広がるわけではなく、全白の画像及び全黒の画像を測定した場合の明暗の比としてのコントラスト数値が改善されているだけであるといえる。 In addition, as long as there is an image signal, the diaphragm structure cannot be completely stopped, that is, the illumination light cannot enter the projection lens. Therefore, this image display apparatus cannot cope with the case where the white peak level image and the black level image coexist in the same frame. In other words, improving the contrast by the diaphragm mechanism does not expand the dynamic range of the display image itself, but only improves the contrast value as the ratio of light and dark when measuring an all-white image and an all-black image. It can be said that there is.
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、表示画像の明暗が画像信号のフレーム周波数に応じて短い周期で変化する場合や、同じフレーム内に白ピークレベル画像と黒レベル画像とが併存している場合等においても、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、良好なコントラストの画像が表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is proposed in view of the above-described circumstances, and when the brightness of the display image changes in a short cycle according to the frame frequency of the image signal, or when the white peak level image is included in the same frame. An object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying an image with good contrast without impairing the dynamic range of an image signal even when a black level image coexists.
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, an image display apparatus according to the present invention has any one of the following configurations.
〔構成1〕
本発明に係る画像表示装置は、光源と、この光源からの照明光が入射され該照明光を表示画像に応じて変調させる表示デバイスと、この表示デバイスを経た照明光を結像させる結像レンズ系と、表示デバイスに入射される照明光、または、表示デバイスを経た照明光を表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する光変調手段とを備えたことを特徴とするものである。
[Configuration 1]
An image display apparatus according to the present invention includes a light source, a display device that receives illumination light from the light source and modulates the illumination light according to a display image, and an imaging lens that forms an image of the illumination light that has passed through the display device. And a light modulation means for modulating the intensity of illumination light incident on the display device or illumination light that has passed through the display device in accordance with an image displayed on the display device.
〔構成2〕
本発明に係る画像表示装置は、光源と、この光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、この色分解手段を経た赤色帯域の照明光が入射される赤色用表示デバイスと、色分解手段を経た緑色帯域の照明光が入射される緑色用表示デバイスと、色分解手段を経た青色帯域の照明光が入射される青色用表示デバイスと、各表示デバイスを経た照明光を合成する色合成手段と、この色合成手段を経た照明光を結像させる結像レンズ系と、色分解手段に入射される照明光、または、色合成手段を経た照明光を各表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する光変調手段とを備えたことを特徴とするものである。
[Configuration 2]
An image display device according to the present invention includes a light source, color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band, and blue band components, and red band illumination light that has passed through the color separation means. Display device for red light, green display device for receiving green band illumination light through color separation means, blue display device for blue light illumination light entering through color separation means, and each display Color synthesizing means for synthesizing illumination light that has passed through the device, an imaging lens system that forms an image of the illumination light that has passed through the color synthesizing means, and illumination light incident on the color separation means or illumination light that has passed through the color synthesizing means And a light modulation means for modulating the intensity according to an image displayed by each display device.
〔構成3〕
本発明に係る画像表示装置は、光源と、この光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、この色分解手段を経た赤色帯域の照明光が入射される赤色用表示デバイスと、色分解手段を経た緑色帯域の照明光が入射される緑色用表示デバイスと、色分解手段を経た青色帯域の照明光が入射される青色用表示デバイスと、各表示デバイスを経た照明光を合成する色合成手段と、この色合成手段を経た照明光を結像させる結像レンズ系と、各表示デバイスに対応して設置され色分解手段を経て対応する表示デバイスに入射される照明光、または、対応する表示デバイスを経て色合成手段に入射される照明光を当該表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する赤色用、緑色用及び青色用光変調手段とを備えたことを特徴とするものである。
[Configuration 3]
An image display device according to the present invention includes a light source, color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band, and blue band components, and red band illumination light that has passed through the color separation means. Display device for red light, green display device for receiving green band illumination light through color separation means, blue display device for blue light illumination light entering through color separation means, and each display Color synthesis means for synthesizing illumination light that has passed through the device, an imaging lens system that forms an image of illumination light that has passed through this color synthesis means, and a display device that is installed corresponding to each display device and that corresponds to the color separation means Light modulation means for red, green and blue that modulates the intensity of incident illumination light or illumination light incident on the color synthesis means via a corresponding display device in accordance with an image displayed by the display device. Preparation It is characterized in that the.
〔構成4〕
本発明は、構成2、または、構成3を有する画像表示装置において、光変調手段のVt特性に起因するγ特性は、表示画像に求められるγ諧調を赤色用、緑色用及び青色用の各表示デバイスのVt特性に起因するγ特性で除算した特性となっていることを特徴とするものである。
[Configuration 4]
According to the present invention, in the image display device having the
本発明に係る画像表示装置においては、表示デバイスに入射される照明光、または、表示デバイスを経た照明光は、光変調手段により、表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調されるので、表示画像の明暗が画像信号のフレーム周波数に応じて短い周期で変化する場合や、同じフレーム内に白ピークレベル画像と黒レベル画像とが併存している場合等においても、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、良好なコントラストの画像が表示できる。 In the image display apparatus according to the present invention, the illumination light incident on the display device or the illumination light that has passed through the display device is intensity-modulated by the light modulation means according to the image displayed on the display device. The dynamic range of the image signal is impaired even when the brightness of the image changes in a short cycle according to the frame frequency of the image signal, or when the white peak level image and the black level image coexist in the same frame. An image with good contrast can be displayed.
また、本発明に係る画像表示装置において、色分解手段と色合成手段とを備え、表示デバイスとして赤色用、緑色用及び青色用の表示デバイスを用いてカラー画像を表示するように構成した場合には、光変調手段は、色分解手段に入射する前の光路上、または、色合成手段を経た後に光路上のいずれに設けてもよく、または、各表示デバイスのそれぞれに対応させて色分解された照明光の光路上に設けてもよい。各表示デバイスのそれぞれに対応させて設けた光変調手段は、対応する表示デバイスに入射する前の光路上、または、対応する表示デバイスを経た後に光路上のいずれに設けてもよい。 The image display apparatus according to the present invention includes a color separation unit and a color synthesis unit, and is configured to display a color image using a display device for red, green, and blue as a display device. The light modulating means may be provided either on the optical path before entering the color separating means, or on the optical path after passing through the color synthesizing means, or color-separated corresponding to each display device. It may be provided on the optical path of the illumination light. The light modulation means provided corresponding to each display device may be provided either on the optical path before entering the corresponding display device or on the optical path after passing through the corresponding display device.
さらに、本発明に係る画像表示装置においては、光変調手段のVt特性(Voltage Transmission:S字カーブとも言う)に起因するγ特性を、表示画像に求められるγ諧調を各表示デバイスのVt特性に起因するγ特性で除算した特性とすることにより、良好な色再現性を有する画像を表示することができる。 Furthermore, in the image display apparatus according to the present invention, the γ characteristic due to the Vt characteristic (Voltage Transmission: also referred to as S-curve) of the light modulation means is used, and the γ gradation required for the display image is used as the Vt characteristic of each display device. By setting the characteristic divided by the resulting γ characteristic, an image having good color reproducibility can be displayed.
すなわち、本発明は、表示画像の明暗が画像信号のフレーム周波数に応じて短い周期で変化する場合や、同じフレーム内に白ピークレベル画像と黒レベル画像とが併存している場合等においても、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、良好なコントラストの画像が表示できる画像表示装置を提供することができるものである。 That is, in the present invention, when the brightness of the display image changes in a short cycle according to the frame frequency of the image signal, or when the white peak level image and the black level image coexist in the same frame, It is possible to provide an image display device capable of displaying an image with good contrast without impairing the dynamic range of the image signal.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明に係る画像表示装置の第1の実施の形態における構成を示す平面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この実施の形態は、本発明に係る画像表示装置を、表示デバイスとしてLCOSデバイス(Liquid Crystal on Silicon:反射型液晶表示デバイス)を用いて構成したものである。この画像表示装置は、図1に示すように、光源1を有している。この光源1としては、超高圧水銀ランプ(UHPランプ)や、キセノンランプ、レーザ光源、LED光源等を使用することができる。この光源1(UHPランプ、キセノンランプの場合)は、凹面鏡を有するランプハウス1aに取付けられている。
In this embodiment, the image display apparatus according to the present invention is configured by using an LCOS device (Liquid Crystal on Silicon) as a display device. This image display apparatus has a
光源1より発せられランプハウス1aの凹面鏡に反射された照明光は、ランプハウス1aより出射され、UV/IRフィルタ2を透過して、インテグレータ3に入射される。UV/IRフィルタ2は、紫外線及び赤外線を吸収し遮断するフィルタであって、以降の光学部品の熱や紫外線による劣化を防ぐために設けられている。インテグレータ3は、照明光の照度分布を均一化するものであり、図1に示すロッドインテグレータの他、フライアイインテグレータを用いてもよい。なお、UV/IRフィルタ2は、インテグレータ3の前後に分けて配置してもよい。
The illumination light emitted from the
インテグレータ3を経た照明光は、この照明光を後述する表示デバイスに集光するための第1のリレーレンズ4を経て、45°に傾斜されたY用ワイヤグリッド(Wire Grid)5に入射する。Y用ワイヤグリッド5は、偏光分離素子であって、照明光のうちのP偏光を透過させ、S偏光を反射する。なお、このY用ワイヤグリッド5に代えて、偏光ビームスプリッタ(PBS:Paralyzed Beam Splitter)を用いてもよい。
The illumination light that has passed through the
Y用ワイヤグリッド5を透過したP偏光の照明光は、光変調手段となるYデバイス6に入射する。このYデバイス6としては、後述する表示デバイスと同様に、LCOSデバイスを用いることができ、表示デバイスが表示する画像に応じて照明光を偏光変調する。Yデバイス6に入射した照明光は、このYデバイス6に反射され、Y用ワイヤグリッド5に戻る。Yデバイス6においてS偏光に変調された成分は、Y用ワイヤグリッド5により反射され、第2のリレーレンズ7に入射される。Yデバイス6において変調されなかった成分は、Y用ワイヤグリッド5を透過して、光源1側の光路に戻る。このようにして、Yデバイス6及びY用ワイヤグリッド5により、照明光は、表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調される。
The P-polarized illumination light transmitted through the
第2のリレーレンズ7に入射された照明光は、色分解手段となるB/RGクロスダイクロイックミラー8に入射される。このB/RGクロスダイクロイックミラー8は、入射された照明光を、R光(赤色帯域成分)及びG光(緑色帯域成分)と、B光(青色帯域成分)とに分離し、それぞれを90°偏向させて反対方向に出射する。R光(赤色帯域成分)及びG光(緑色帯域成分)が混合した照明光は、Y光(黄色光)となっている。
The illumination light incident on the
B/RGクロスダイクロイックミラー8からのB光は、ミラー9により反射され、フィールドレンズ10を経て、45°に傾斜されたB用ワイヤグリッド11に入射される。B用ワイヤグリッド11は、B光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、B光は、Y用ワイヤグリッド5を経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。なお、このB用ワイヤグリッド11に代えて、偏光ビームスプリッタ(PBS:Paralyzed Beam Splitter)を用いてもよい。
B light from the B / RG cross
B用ワイヤグリッド11により反射されたS偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)12を経て、青色用表示デバイスとなるBデバイス13に入射する。このBデバイス13は、LCOSデバイスである。このBデバイス13は、表示画像のうちの青色成分に応じて、B光を偏光変調する。Bデバイス13に入射したB光は、このBデバイス13に反射され、B用ワイヤグリッド11に戻る。Bデバイス13においてP偏光に変調された成分は、B用ワイヤグリッド11を透過し、色合成手段となるRGBダイクロプリズム14に一側面より入射する。
The S-polarized B light reflected by the
一方、B/RGクロスダイクロイックミラー8からのY光は、ミラー15により反射され、色分解手段となる45°に傾斜されたR/Gダイクロイックミラー16に入射される。このR/Gダイクロイックミラー16は、Y光のうちのR光成分を透過させ、G光成分を反射する。
On the other hand, the Y light from the B / RG cross
R/Gダイクロイックミラー16を透過したR光は、フィールドレンズ17を経て、45°に傾斜されたR用ワイヤグリッド18に入射される。R用ワイヤグリッド18は、R光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、R光は、Y用ワイヤグリッド5を経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。なお、このR用ワイヤグリッド18に代えて、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
The R light that has passed through the R / G
R用ワイヤグリッド18により反射されたS偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)19を経て、赤色用表示デバイスとなるRデバイス20に入射する。このRデバイス20は、LCOSデバイスである。このRデバイス20は、表示画像のうちの赤色成分に応じて、R光を偏光変調する。Rデバイス20に入射したR光は、このRデバイス20に反射され、R用ワイヤグリッド18に戻る。Rデバイス20においてP偏光に変調された成分は、R用ワイヤグリッド18を透過し、RGBダイクロプリズム14に他側面より入射する。
The S-polarized R light reflected by the
R/Gダイクロイックミラー16により反射されたG光は、フィールドレンズ21を経て、45°に傾斜されたG用ワイヤグリッド22に入射される。G用ワイヤグリッド22は、G光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、G光は、Y用ワイヤグリッド5を経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。なお、このG用ワイヤグリッド22に代えて、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
The G light reflected by the R / G
G用ワイヤグリッド22により反射されたS偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)23を経て、緑色用表示デバイスとなるGデバイス24に入射する。このGデバイス24は、LCOSデバイスである。このGデバイス24は、表示画像のうちの緑色成分に応じて、G光を偏光変調する。Gデバイス24に入射したG光は、このGデバイス24に反射され、G用ワイヤグリッド22に戻る。Gデバイス24においてP偏光に変調された成分は、G用ワイヤグリッド22を透過し、RGBダイクロプリズム14に後面より入射する。
The S-polarized G light reflected by the
RGBダイクロプリズム14に3方向から入射されたR光、G光及びB光は、色合成され、このRGBダイクロプリズム14の前方に出射されて、結像レンズ系となる投射レンズ25に入射される。この投射レンズ25は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。
The R light, G light, and B light incident on the RGB
なお、この画像表示装置においては、表示デバイスとしてLCOS以外の他のデバイス(LCD(透過型)、DLP、GLV等)を用いてもよい。また、R光、G光及びB光への色分解は、時分割的な分割とし、1つの表示デバイスを時分割的に各色用の表示デバイスとして使用するようにしてもよい。 In this image display apparatus, a device other than LCOS (LCD (transmission type), DLP, GLV, etc.) may be used as a display device. Further, the color separation into R light, G light, and B light may be performed in a time division manner, and one display device may be used as a display device for each color in a time division manner.
この画像表示装置においては、光源1からの照明光が、Yデバイス6及びY用ワイヤグリッド5により、各表示デバイス13,20,24が表示する画像に応じて強度変調されていることにより、同一のフレーム内において、黒表示の部分のみを光源光を絞った状態と同じく暗く表示することができる。すなわち、以下の式に示すように、表示画像のコントラスト(Total-Cont.)は、各表示デバイス13,20,24によるコントラスト(RGBDevice-Cont.)と、Yデバイス6によるコントラスト(Illumination-Cont.)とを乗算した値となる。
〔Total-Cont.〕=〔RGBDevice-Cont.〕×〔Illumination-Cont.〕
In this image display apparatus, the illumination light from the
[Total-Cont.] = [RGBDevice-Cont.] × [Illumination-Cont.]
例えば、各表示デバイス13,20,24によるコントラストが1000:1であり、Yデバイス6によるコントラストも1000:1である場合には、表示画像のコントラストの向上は、以下のように、100万:1となる。
〔1000:1〕×〔1000:1〕=〔1000000:1〕
For example, when the contrast by each
[1000: 1] × [1000: 1] = [1000000: 1]
このように、本発明に係る画像表示装置においては、人間の目のダイナミックレンジ(コントラスト範囲)とされている10万:1を超えるコントラストの画像を表示することが可能である。 As described above, in the image display device according to the present invention, it is possible to display an image having a contrast exceeding 100,000: 1 which is the dynamic range (contrast range) of the human eye.
〔第2の実施の形態〕
図2は、本発明に係る画像表示装置の第2の実施の形態における構成を示す平面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the image display device according to the second embodiment of the present invention.
本発明に係る画像表示装置は、図2に示すように、光源1より発せられインテグレータ3を経た照明光を、そのままフィールドレンズ26を介してB/RGクロスダイクロイックミラー8に入射させるようにしてもよい。この実施の形態において、B/RGクロスダイクロイックミラー8からRGBダイクロプリズム14までの構成は、前述した第1の実施の形態における構成と同様である。
As shown in FIG. 2, the image display device according to the present invention allows illumination light emitted from the
そして、この実施の形態においては、RGBダイクロプリズム14から出射された光束を、ミラー27を介して、45°に傾斜されたY用ワイヤグリッド5に入射させる。Y用ワイヤグリッド5は、入射光のうちのP偏光を透過させ、S偏光を反射する。なお、このY用ワイヤグリッド5に代えて、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。ここで、Y用ワイヤグリッド5への入射光は、各色用のワイヤグリッド11,18,22を経ていることにより、ほぼP偏光成分のみとなっている。
In this embodiment, the light beam emitted from the RGB
Y用ワイヤグリッド5を透過したP偏光の照明光は、光変調手段となるYデバイス6に入射する。このYデバイス6は、表示デバイスが表示する画像に応じて照明光を偏光変調する。Yデバイス6に入射した照明光は、このYデバイス6に反射され、Y用ワイヤグリッド5に戻る。Yデバイス6においてS偏光に変調された成分は、Y用ワイヤグリッド5により反射され、投射レンズ25に入射される。この投射レンズ25は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。
The P-polarized illumination light transmitted through the
この画像表示装置においては、各表示デバイス13,20,24を経た照明光が、Yデバイス6及びY用ワイヤグリッド5により、各表示デバイス13,20,24が表示する画像に応じて強度変調されるので、同一のフレーム内において、黒表示の部分のみを光源光を絞った状態と同じく暗く表示することができる。
In this image display device, the illumination light that has passed through the
すなわち、この画像表示装置においても、前述の第1の実施の形態における画像表示装置と同様に、表示画像のコントラスト(Total-Cont.)は、各表示デバイス13,20,24によるコントラスト(RGBDevice-Cont.)と、Yデバイス6によるコントラスト(Illumination-Cont.)とを乗算した値となり、人間の目のダイナミックレンジ(コントラスト範囲)とされている10万:1を超えるコントラストの画像を表示することが可能である。
That is, also in this image display device, as in the image display device in the first embodiment described above, the contrast (Total-Cont.) Of the display image is the contrast (RGBDevice-) of each
〔各デバイスの駆動の説明〕
前述した各実施の形態の画像表示装置においては、各デバイス6,13,20,24の駆動は、表示画像において元の画像信号に要求されるγ特性や諧調精度(Bit精度)が確保されるように行うことが好ましい。
[Description of driving of each device]
In the image display device of each of the embodiments described above, the drive of each
そのため、各表示デバイス13,20,24における光変調度をBf(t)、Rf(t)、Gf(t)とし、Yデバイス6において必要とされる光変調度をYf(t)とすると、スクリーンに投射されるRGB各色光は、各表示デバイス13,20,24の光変調度とYデバイス6の光変調度とを乗算したものとなる。すなわち、スクリーンに投射される赤色光の出力R、緑色光の出力G及び青色光の出力Bは、以下の式で表される。
〔出力R〕=Rf(t)・Yf(t)
〔出力G〕=Gf(t)・Yf(t)
〔出力B〕=Bf(t)・Yf(t)
Therefore, if the light modulation degree in each
[Output R] = Rf (t) · Yf (t)
[Output G] = Gf (t) · Yf (t)
[Output B] = Bf (t) · Yf (t)
液晶表示デバイス以外の、例えば、DLPデバイス等、リニアなVt特性(Voltage Transmission:S字カーブとも言う)を有する表示デバイスを使用した場合には、RGB各色について同じ式であらわされる。したがって、RGB各色から輝度信号であるY成分を計算し、このY成分に基づいてYデバイス6を駆動すればよい。
When a display device having a linear Vt characteristic (Voltage Transmission: also referred to as an S-shaped curve) such as a DLP device other than the liquid crystal display device is used, the same expression is used for each of the RGB colors. Therefore, a Y component that is a luminance signal is calculated from each RGB color, and the
しかし、前述の各実施の形態におけるように、表示デバイスとしてLCOSを使用した場合には、RGB各色光の波長に依ってVt特性が異なり、液晶分子を回転させ光変調を行うために必要とされる液晶駆動電圧のレベルが各色ごとで異なる。 However, as in the above-described embodiments, when LCOS is used as a display device, the Vt characteristic differs depending on the wavelength of each RGB color light, which is necessary for rotating liquid crystal molecules to perform light modulation. The level of the liquid crystal drive voltage varies depending on each color.
そのため、Yデバイス6の駆動に必要な波形として、例えば、RGB各色の表示デバイス13,20,24における液晶駆動電圧の最大値を選択すれば、RGB各色の表示デバイスにおけるVt特性の差を吸収することが可能になる。
Therefore, if, for example, the maximum value of the liquid crystal drive voltage in the
図3は、本発明に係る画像表示装置における表示デバイスの電気駆動動作を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the electric drive operation of the display device in the image display apparatus according to the present invention.
RGB各色の表示デバイス13,20,24におけるVt特性は、図3に示すように、各色ごとに異なる。すなわち、液晶表示デバイスにおいては、液晶セルに交番電圧を印加して液晶分子を回転させることにより、駆動電圧に応じた光出力が得られるが、一般に、光の波長の短いB光は早く回転し、波長が長いR光は、より多くの電圧を必要とする。このカーブをVt特性と呼ぶが、このカーブのままだと、人間の目には自然な表示に感じられない。そのため、テレビジョン受像機の場合では、ガンマ2.2のカーブになるように、逆S字補正カーブの電圧を液晶セルに印加しているのが一般的である。
As shown in FIG. 3, the Vt characteristics of the
ところが、前述の実施の形態において、光源からの照明光を変調するYデバイス6には、RGB各色光の全部が入射し、液晶セルに印加できる駆動電圧は、一つしか与えられない。そのため、RGB各色の表示デバイス13,20,24について、テレビジョン受像機と同様の逆S字補正カーブの電圧を印加したのでは、RGB各色の出力範囲が異なってしまう。
However, in the above-described embodiment, all of the R, G, and B color lights are incident on the
例えば、Gデバイス24の駆動電圧を考えると、図3に示すように、G光変調の95%に相当するBのポイントについて、ここを入力信号の白ピークとすると、すでにB光の出力は、液晶が反転して下がり始めている。逆に、R光は、未だカーブの途中であり、60%乃至70%程度の出力しか出ていない。したがって、Yデバイス6及びGデバイス24により95%変調された白は、R光がG光より少なく、B光がG光より若干多くなったシアンがかった白になってしまう。
For example, considering the drive voltage of the
このように、本発明に係る画像表示装置においては、Yデバイス6によって光変調された白色照明光を色分解した後に、RGB各色の表示デバイス13,20,24に入射させるので、RGB各色光ごとにVt特性が異なることを考慮して、RGB各色の表示デバイス13,20,24においては、通常のS字+γ補正に、さらに、Yデバイス6に対する差分逆補正を加えた駆動電圧となるように補正する必要がある。これを式で表すと、以下のように表すことができる。
〔出力Rout・Vt〕=RD・Vt・(R0〜Y∪G0〜Y∪B0〜Y)max・Vt
〔出力Gout・Vt〕=GD・Vt・(R0〜Y∪G0〜Y∪B0〜Y)max・Vt
〔出力Bout・Vt〕=BD・Vt・(R0〜Y∪G0〜Y∪B0〜Y)max・Vt
As described above, in the image display apparatus according to the present invention, the white illumination light light-modulated by the
[Output Rout · Vt] = RD · Vt · (R 0 -Y ∪G 0 -Y ∪B 0 -Y ) max · Vt
[Output Gout · Vt] = GD · Vt · (R 0 -Y ∪G 0 -Y ∪B 0 -Y ) max · Vt
[Output Bout · Vt] = BD · Vt · (R 0 -Y ∪G 0 -Y ∪B 0 -Y ) max · Vt
この式において、〔Rout・Vt〕、〔Gout・Vt〕、〔Bout・Vt〕は、投射レンズ25から出射される各色の光量を示す。RD・Vt、GD・Vt、BD・Vtは、RGB各色の表示デバイス13,20,24に一定の光が入力された場合の光変調特性を表す。RGB各色の表示デバイスヘの入射光は、Yデバイス6によって変調されているので、これを(Ro-y∪Go-y∪Bo-y)max・Vtとしている。すなわち、R光、G光及びB光のいずれかの最も大きな信号(0〜Y電圧)にVt特性を掛けたものである。
In this equation, [Rout · Vt], [Gout · Vt], and [Bout · Vt] indicate the light amounts of the respective colors emitted from the
なお、Yデバイス6及びRGB各色の表示デバイス13,20,24においては、変調されたRGB各色光の出カが、入力信号のγ特性に合うように、逆γ及び各デバイスのS字カーブ補正をも含めた補正も行う。
In the
図4は、Yデバイス及びRGB各色の表示デバイスを駆動するための機能ブロック図である。 FIG. 4 is a functional block diagram for driving the Y device and the RGB display devices.
この画像表示装置において、Yデバイス6及びRGB各色の表示デバイス13,20,24を駆動させるには、図4に示すように、RGB各色光についての駆動信号に基づいて、Yデバイス6の駆動信号を生成するようにする。
In this image display apparatus, in order to drive the
すなわち、図4に示すブロック図において、R光入力信号は、入力ブロック31に入力される。この入力ブロック31は、入力されたHDTV信号やコンビュータ信号を、後段のデジタル回路のためのLVDS信号として、ビット(Bit)をそろえて送る。
That is, in the block diagram shown in FIG. 4, the R optical input signal is input to the
次に、入力ブロック31を経た信号は、逆γブロック32に送られる。逆γブロック32は、HD入力信号等の2.2乗γのかかった信号を、以降のブロックでの演算をしやすくするため、一旦逆γをかけ、リニアガンマ(γ=1.0)に戻す。
Next, the signal that has passed through the
逆γブロック32を経た信号は、画像処理ブロック33に送られる。画像処理ブロック33は、逆γブロック32でリニア信号に戻された信号について、種々の画像処理を行う。すなわち、画像処理ブロック33では、CGP(Computer Graphics Processor)、ブレンディング、CP(Color Processor)等の処理を行う。CGP(Computer Graphics Processor)は、ジオメトリ補正であり、キーストーン(Key Stone)補正やシリンドリカルスクリーン等で歪んだ画像を真直ぐにする補正である。ブレンディングは、二台以上の画像を重ねて一枚の画像を作り出す場合に、重なった部分の輝度や色を下げて判らないようにする処理である。CP(Color Processor)は、カラーマネージメント機能で、特定の色や輝度を所望の色に変換する処理である。
The signal that has passed through the
以上の画像処理ブロック33までが、入力された信号を投射時に必要とされる画像に変換するための処理を行うブロックで、以降は、表示デバイス個々の特性に合わせた信号処理を行うブロックである。
Up to the
画像処理ブロック33を経た信号は、RVtブロック34に送られる。RVtブロック34は、前記図3により説明したように、RGB各色用の表示デバイスごとに異なるVt特性について、ルックアップテーブルを用いて逆補正する。
The signal that has passed through the
RVtブロック34を経た信号は、R−シェーディング(Shading)35に送られる。R−シェーディング35は、Rデバイスに固有の面内ムラを補正するブロックであり、信号レベルに応じて、複数面の補正面を有する。各補正面は、表示デバイスの解像度に合わせて、縦(Y)横(X)に分割し、X・Yの補正ポイントデータから、表示デバイスに必要な補正量を補間する。この補間は、補正面内における隣接するデータから、リニア演算、2次、あるいは、スプライン等の曲線により補間する。このようにして、入力信号レベルに対して、滑らかな補正が行われ、表示デバイス個々の輝度ムラを除くとともに、RGB各色を合成したときの色ムラを防止する。
The signal that has passed through the
R−シェーディング35を経た信号は、RドライブD/Aコンバータ36に送られる。RドライブD/Aコンバータ36は、R−シェーディング35により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。RドライブD/Aコンバータ36は、Rデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the R-shading 35 is sent to the R drive D /
RドライブD/Aコンバータ36からのドライブ電圧は、Rデバイス20に供給される。Rデバイス20においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the R drive D /
同様に、G光入力信号は、入力ブロック41に入力され、逆γブロック42、画像処理ブロック43を経て、GVtブロック44に送られる。GVtブロック44を経た信号は、G−シェーディング(Shading)45、GドライブD/Aコンバータ46を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。GドライブD/Aコンバータ46は、Gデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the G light input signal is input to the
GドライブD/Aコンバータ46からのドライブ電圧は、Gデバイス24に供給される。Gデバイス24においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the G drive D /
また、同様に、B光入力信号は、入力ブロック51に入力され、逆γブロック52、画像処理ブロック53を経て、BVtブロック54に送られる。BVtブロック54を経た信号は、B−シェーディング(Shading)55、BドライブD/Aコンバータ56を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。BドライブD/Aコンバータ56は、Bデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the B light input signal is input to the
BドライブD/Aコンバータ56からのドライブ電圧は、Bデバイス13に供給される。Bデバイス13においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the B drive D /
そして、画像処理ブロック33,43,53からの出力信号は、RGBマトリックス回路61に送られる。このRGBマトリックス回路61は、輝度信号Yを計算し、YVtブロック64に送る。このYVtブロック64以降のブロックは、RGB各色光についてのVtブロック、シェーディング(Shading)、D/Aコンバータと同様である。すなわち、YVtブロック64を経た信号は、Y−シェーディング(Shading)65、YドライブD/Aコンバータ66を経て、デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。YドライブD/Aコンバータ66は、Yデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The output signals from the image processing blocks 33, 43, 53 are sent to the
YドライブD/Aコンバータ66からのドライブ電圧は、Yデバイス6に供給される。Yデバイス6においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the Y drive D /
〔第3の実施の形態(6板の構成)〕
本発明に係る画像表示装置は、前述したように、RGB各色光の表示デバイス及びYデバイスの計4枚のデバイスを用いた構成に限定されず、RGB各色光の表示デバイスごとに光変調手段となるデバイスを設け、計6枚のデバイスを用いた構成としてもよい。
[Third Embodiment (Structure of Six Plates)]
As described above, the image display apparatus according to the present invention is not limited to the configuration using a total of four devices, that is, a display device for each color light of RGB and a Y device. A device using a total of six devices may be provided.
図5は、RGB各色光の表示デバイスごとに光変調手段となるデバイスを設け、計6枚のデバイスを用いた第3の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view showing a configuration of an image display apparatus according to the third embodiment in which a device serving as a light modulation unit is provided for each display device of RGB color light, and a total of six devices are used.
この画像表示装置においては、図5に示すように、光源1より発せられランプハウス1aの凹面鏡に反射された照明光は、ランプハウス1aより出射され、UV/IRフィルタ2を透過して、インテグレータ3に入射される。
In this image display apparatus, as shown in FIG. 5, the illumination light emitted from the
インテグレータ3を経た照明光は、ミラー28及びフィールドレンズ26を経て、色分解手段となるR/GBダイクロイックミラー29に入射される。このR/GBダイクロイックミラー29は、入射された照明光を、R光(赤色帯域成分)と、G光(緑色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、R光を反射し、G光及びB光を透過させる。G光及びB光が混合した照明光は、C光(シアン光)となっている。
The illumination light that has passed through the
R/GBダイクロイックミラー29により反射されたR光は、45°に傾斜されたR用ワイヤグリッド18bに入射される。R用ワイヤグリッド18bは、R光のうちのP偏光を透過する。R用ワイヤグリッド18bを透過したP偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)19bを経て、光変調手段となるRデバイス20bに入射する。このRデバイス20bは、LCOSデバイスである。このRデバイス20bは、表示画像のうちの赤色成分に応じて、R光を偏光変調する。Rデバイス20bに入射したR光は、このRデバイス20bに反射され、R用ワイヤグリッド18bに戻る。Rデバイス20bにおいてS偏光に変調された成分は、R用ワイヤグリッド18bにより反射され、フィールドレンズ17を経て、45°に傾斜されたR用ワイヤグリッド18に入射される。R用ワイヤグリッド18は、R光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、R光は、R用ワイヤグリッド18bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The R light reflected by the R / GB
R用ワイヤグリッド18により反射されたS偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)19を経て、赤色用表示デバイスとなるRデバイス20に入射する。このRデバイス20は、LCOSデバイスである。このRデバイス20は、表示画像のうちの赤色成分に応じて、R光を偏光変調する。Rデバイス20に入射したR光は、このRデバイス20に反射され、R用ワイヤグリッド18に戻る。Rデバイス20においてP偏光に変調された成分は、R用ワイヤグリッド18を透過し、RGBダイクロプリズム14に一側面より入射する。
The S-polarized R light reflected by the
一方、R/GBダイクロイックミラー29を透過したC光は、色分解手段となるG/Bクロスダイクロイックミラー30に入射される。このG/Bクロスダイクロイックミラー30は、入射された照明光を、G光(緑色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、それぞれを90°偏向させて反対方向に出射する。
On the other hand, the C light transmitted through the R / GB
G/Bクロスダイクロイックミラー30を経たG光は、45°に傾斜されたG用ワイヤグリッド22bに入射される。G用ワイヤグリッド22bは、G光のうちのP偏光を透過する。G用ワイヤグリッド22bを透過したP偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)23bを経て、光変調手段となるGデバイス24bに入射する。このGデバイス24bは、LCOSデバイスである。このGデバイス24bは、表示画像のうちの緑色成分に応じて、G光を偏光変調する。Gデバイス24bに入射したG光は、このGデバイス24bに反射され、G用ワイヤグリッド22bに戻る。Gデバイス24bにおいてS偏光に変調された成分は、G用ワイヤグリッド18bにより反射され、フィールドレンズ21を経て、45°に傾斜されたG用ワイヤグリッド22に入射される。G用ワイヤグリッド22は、G光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、G光は、G用ワイヤグリッド22bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The G light that has passed through the G / B cross
G用ワイヤグリッド22により反射されたS偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)23を経て、緑色用表示デバイスとなるGデバイス24に入射する。このGデバイス24は、LCOSデバイスである。このGデバイス24は、表示画像のうちの緑色成分に応じて、G光を偏光変調する。Gデバイス24に入射したG光は、このGデバイス24に反射され、G用ワイヤグリッド22に戻る。Gデバイス24においてP偏光に変調された成分は、G用ワイヤグリッド22を透過し、RGBダイクロプリズム14に後面より入射する。
The S-polarized G light reflected by the
また、G/Bクロスダイクロイックミラー30を経たB光は、45°に傾斜されたB用ワイヤグリッド11bに入射される。B用ワイヤグリッド11bは、B光のうちのP偏光を透過する。B用ワイヤグリッド11bを透過したP偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)12bを経て、光変調手段となるBデバイス13bに入射する。このBデバイス13bは、LCOSデバイスである。このBデバイス13bは、表示画像のうちの青色成分に応じて、B光を偏光変調する。Bデバイス13bに入射したB光は、このBデバイス13bに反射され、B用ワイヤグリッド11bに戻る。Bデバイス13bにおいてS偏光に変調された成分は、B用ワイヤグリッド11bにより反射され、フィールドレンズ10を経て、45°に傾斜されたB用ワイヤグリッド11に入射される。B用ワイヤグリッド11は、B光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、B光は、B用ワイヤグリッド11bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The B light that has passed through the G / B cross
B用ワイヤグリッド11により反射されたS偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)12を経て、青色用表示デバイスとなるBデバイス13に入射する。このBデバイス13は、LCOSデバイスである。このBデバイス13は、表示画像のうちの青色成分に応じて、B光を偏光変調する。Bデバイス13に入射したB光は、このBデバイス13に反射され、B用ワイヤグリッド11に戻る。Bデバイス13においてP偏光に変調された成分は、B用ワイヤグリッド11を透過し、RGBダイクロプリズム14に他側面より入射する。
The S-polarized B light reflected by the
RGBダイクロプリズム14に3方向から入射されたR光、G光及びB光は、色合成され、このRGBダイクロプリズム14の前方に出射されて、結像レンズ系となる投射レンズ25に入射される。この投射レンズ25は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。
The R light, G light, and B light incident on the RGB
この画像表示装置においては、光源1からの照明光は、色分解された後、R光については、2枚のRデバイス20,20bによって変調され、G光については、2枚のGデバイス24,24bによって変調され、B光については、2枚のBデバイス13,13bによって変調される。したがって、同一のフレーム内において、黒表示の部分のみを光源光を絞った状態と同じく暗く表示することができる。すなわち、以下の式に示すように、表示画像のコントラスト(Total-Cont.)は、各表示デバイス13,20,24によるコントラスト(RGBDevice-Cont.)と、対応するデバイス13b,20b,24bによるコントラスト(Illumination-Cont.)とを乗算した値となる。
〔Total-Cont.〕=〔RGBDevice-Cont.〕×〔Illumination-Cont.〕
In this image display device, the illumination light from the
[Total-Cont.] = [RGBDevice-Cont.] × [Illumination-Cont.]
例えば、各表示デバイス13,20,24によるコントラストが1000:1であり、対応するデバイス13b,20b,24bによるコントラストも1000:1である場合には、表示画像のコントラストの向上は、以下のように、100万:1となる。
〔1000:1〕×〔1000:1〕=〔1000000:1〕
For example, when the contrast by the
[1000: 1] × [1000: 1] = [1000000: 1]
このように、この画像表示装置においては、人間の目のダイナミックレンジ(コントラスト範囲)とされている10万:1を超えるコントラストの画像を表示することが可能である。 Thus, in this image display device, it is possible to display an image having a contrast exceeding 100,000: 1, which is the dynamic range (contrast range) of the human eye.
図6は、RGB各色光の表示デバイスごとに光変調手段となるデバイスを設け、計6枚のデバイスを用いた本発明の第3の実施の形態における画像表示装置の構成の他の例を示す平面図である。 FIG. 6 shows another example of the configuration of the image display apparatus according to the third embodiment of the present invention in which a device serving as a light modulation unit is provided for each display device for each color of RGB, and a total of six devices are used. It is a top view.
図6は、RGB各色光の表示デバイスごとに光変調手段となるデバイスを設け、計6枚のデバイスを用いた本発明の第3の実施の形態における画像表示装置の構成の他の例を示す側面図である。 FIG. 6 shows another example of the configuration of the image display apparatus according to the third embodiment of the present invention in which a device serving as a light modulation unit is provided for each display device for each color of RGB, and a total of six devices are used. It is a side view.
この実施の形態においては、RGB各色の光路が一平面上となるように構成しているが、これら光路を一平面上とせずに構成することにより、装置の横幅を短縮することもできる。 In this embodiment, the RGB optical paths are configured so as to be on a single plane, but the horizontal width of the apparatus can be shortened by configuring these optical paths not on a single plane.
すなわち、この画像表示装置においては、図6及び図7に示すように、光源1より発せられランプハウス1aの凹面鏡に反射された照明光は、ランプハウス1aより出射され、UV/IRフィルタ2を透過して、インテグレータ3に入射される。
That is, in this image display device, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the illumination light emitted from the
インテグレータ3を経た照明光は、ミラー28及びフィールドレンズ26を経て、色分解手段となるG/RBダイクロイックミラー29に入射される。このG/RBダイクロイックミラー29は、入射された照明光を、G光(緑色帯域成分)と、R光(赤色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、G光を反射し、R光及びB光を透過させる。R光及びB光が混合した照明光は、M光(マゼンタ光)となっている。
The illumination light that has passed through the
G/RBダイクロイックミラー29により反射されたG光は、図7に示すように、装置の下方側に偏向されて、45°に傾斜されたG用ワイヤグリッド22bに入射される。G用ワイヤグリッド22bは、G光のうちのP偏光を透過する。G用ワイヤグリッド22bを透過したP偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)23bを経て、光変調手段となるGデバイス24bに入射する。このGデバイス24bは、LCOSデバイスである。このGデバイス24bは、表示画像のうちの緑色成分に応じて、G光を偏光変調する。Gデバイス24bに入射したG光は、このGデバイス24bに反射され、G用ワイヤグリッド22bに戻る。Gデバイス24bにおいてS偏光に変調された成分は、G用ワイヤグリッド18bにより反射され、フィールドレンズ21を経て、ミラー30bにより上方側に偏向され、45°に傾斜されたG用ワイヤグリッド22に入射される。G用ワイヤグリッド22は、G光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、G光は、G用ワイヤグリッド22bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
As shown in FIG. 7, the G light reflected by the G / RB
G用ワイヤグリッド22により反射されたS偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)23を経て、緑色用表示デバイスとなるGデバイス24に入射する。このGデバイス24は、LCOSデバイスである。このGデバイス24は、表示画像のうちの緑色成分に応じて、G光を偏光変調する。Gデバイス24に入射したG光は、このGデバイス24に反射され、G用ワイヤグリッド22に戻る。Gデバイス24においてP偏光に変調された成分は、G用ワイヤグリッド22を透過し、RGBダイクロプリズム14に後面より入射する。
The S-polarized G light reflected by the
一方、G/RBダイクロイックミラー29を透過したC光は、色分解手段となるR/Bクロスダイクロイックミラー30に入射される。このR/Bクロスダイクロイックミラー30は、入射された照明光を、R光(赤色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、それぞれを90°偏向させて反対方向に出射する。
On the other hand, the C light transmitted through the G / RB
R/Bクロスダイクロイックミラー30を経たR光は、45°に傾斜されたR用ワイヤグリッド18bに入射される。R用ワイヤグリッド18bは、R光のうちのP偏光を透過する。R用ワイヤグリッド18bを透過したP偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)19bを経て、光変調手段となるRデバイス20bに入射する。このRデバイス20bは、LCOSデバイスである。このRデバイス20bは、表示画像のうちの赤色成分に応じて、R光を偏光変調する。Rデバイス20bに入射したR光は、このRデバイス20bに反射され、R用ワイヤグリッド18bに戻る。Rデバイス20bにおいてS偏光に変調された成分は、R用ワイヤグリッド18bにより反射され、フィールドレンズ17を経て、45°に傾斜されたR用ワイヤグリッド18に入射される。R用ワイヤグリッド18は、R光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、R光は、R用ワイヤグリッド18bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The R light having passed through the R / B cross
R用ワイヤグリッド18により反射されたS偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)19を経て、赤色用表示デバイスとなるRデバイス20に入射する。このRデバイス20は、LCOSデバイスである。このRデバイス20は、表示画像のうちの赤色成分に応じて、R光を偏光変調する。Rデバイス20に入射したR光は、このRデバイス20に反射され、R用ワイヤグリッド18に戻る。Rデバイス20においてP偏光に変調された成分は、R用ワイヤグリッド18を透過し、RGBダイクロプリズム14に一側面より入射する。
The S-polarized R light reflected by the
また、R/Bクロスダイクロイックミラー30を経たB光は、45°に傾斜されたB用ワイヤグリッド11bに入射される。B用ワイヤグリッド11bは、B光のうちのP偏光を透過する。B用ワイヤグリッド11bを透過したP偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)12bを経て、光変調手段となるBデバイス13bに入射する。このBデバイス13bは、LCOSデバイスである。このBデバイス13bは、表示画像のうちの青色成分に応じて、B光を偏光変調する。Bデバイス13bに入射したB光は、このBデバイス13bに反射され、B用ワイヤグリッド11bに戻る。Bデバイス13bにおいてS偏光に変調された成分は、B用ワイヤグリッド11bにより反射され、フィールドレンズ10を経て、45°に傾斜されたB用ワイヤグリッド11に入射される。B用ワイヤグリッド11は、B光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、B光は、B用ワイヤグリッド11bを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The B light that has passed through the R / B cross
B用ワイヤグリッド11により反射されたS偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(PBSの場合は、λ/4板に相当する)12を経て、青色用表示デバイスとなるBデバイス13に入射する。このBデバイス13は、LCOSデバイスである。このBデバイス13は、表示画像のうちの青色成分に応じて、B光を偏光変調する。Bデバイス13に入射したB光は、このBデバイス13に反射され、B用ワイヤグリッド11に戻る。Bデバイス13においてP偏光に変調された成分は、B用ワイヤグリッド11を透過し、RGBダイクロプリズム14に他側面より入射する。
The S-polarized B light reflected by the
RGBダイクロプリズム14に3方向から入射されたR光、G光及びB光は、色合成され、このRGBダイクロプリズム14の前方に出射されて、結像レンズ系となる投射レンズ25に入射される。この投射レンズ25は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。
The R light, G light, and B light incident on the RGB
なお、この画像表示装置において、RGB各色の光路の配置は、他にも種々考えられる。 In addition, in this image display apparatus, various other arrangements of the optical paths of RGB colors are conceivable.
〔各デバイスの駆動の説明〕
前述した第3の実施の形態の画像表示装置においては、各デバイス13,20,24,13b,20b,24bの駆動は、表示画像において元の画像信号に要求されるγ特性や諧調精度(Bit精度)が確保されるように行うことが好ましい。
[Description of driving of each device]
In the image display apparatus according to the third embodiment described above, each of the
そのため、各表示デバイス13,20,24,13b,20b,24bにおける光変調度をBf(t)、Rf(t)、Gf(t)、B´f(t)、R´f(t)、G´f(t)とすると、スクリーンに投射されるRGB各色光は、各表示デバイス13,20,24の光変調度と対応するデバイス13b,20b,24bの光変調度とを乗算したものとなる。すなわち、スクリーンに投射される赤色光の出力R、緑色光の出力G及び青色光の出力Bは、以下の式で表される。
〔出力R〕=Rf(t)・R´f(t)
〔出力G〕=Gf(t)・G´f(t)
〔出力B〕=Bf(t)・B´f(t)
Therefore, the light modulation degree in each
[Output R] = Rf (t) · R′f (t)
[Output G] = Gf (t) · G′f (t)
[Output B] = Bf (t) · B′f (t)
液晶表示デバイス以外の、例えば、DLPデバイス等、リニアなVt特性(Voltage Transmission:S字カーブとも言う)を有する表示デバイスを使用した場合には、RGB各色について同じ式であらわされる。したがって、RGB各色の表示デバイス13,20,24に対応する各デバイス13b,20b,24bは、RGB各色の表示デバイス13,20,24と同様に駆動すればよい。
When a display device having a linear Vt characteristic (Voltage Transmission: also referred to as an S-shaped curve) such as a DLP device other than the liquid crystal display device is used, the same expression is used for each of the RGB colors. Therefore, the
また、入力信号のビット(Bit)数についても、Rf(t)とR´f(t)、Gf(t)とG´f(t)、Bf(t)とB´f(t)のそれぞれの掛け算で考えればよいため、通常の8ビット信号(例えば、パソコンにおけるDVI出力等)を用いる場合には、Rf(t)について4ビット、R´f(t)について4ビットというように分けることが可能となる(G光及びB光についても同様である)。10ビットの信号を用いる場合には、5ビットづつ、16ビットの信号を用いる場合には、8ビットづつに分けることができ、各デバイスを駆動する出力回路のビット精度が低くても、高いビット精度、すなわち、高い諧調性を実現することができる。すなわち、各デバイスを8ビットのD/A出力信号で駆動した場合には、各色について16ビットの諧調を表現することができ、高い諧調性を有する画像を表示することができる。 The number of bits (Bit) of the input signal is also Rf (t) and R′f (t), Gf (t) and G′f (t), Bf (t) and B′f (t), respectively. Therefore, when using a normal 8-bit signal (for example, DVI output on a personal computer), Rf (t) is divided into 4 bits and R'f (t) is divided into 4 bits. (The same applies to G light and B light). When a 10-bit signal is used, it can be divided into 5 bits at a time, and when a 16-bit signal is used, it can be divided into 8 bits. Even if the bit accuracy of the output circuit that drives each device is low, a high bit Accuracy, that is, high gradation can be realized. That is, when each device is driven by an 8-bit D / A output signal, 16-bit gradation can be expressed for each color, and an image having high gradation can be displayed.
なお、表示デバイスとしてLCOSを使用した場合には、RGB各色光の波長に依ってVt特性が異なり、液晶分子を回転させ光変調を行うために必要とされる液晶駆動電圧のレベルが各色ごとで異なる。そのため、RGB各色の表示デバイス13,20,24及び対応する各デバイス13b,20b,24bにより変調されたRGB各色光の出カが、入力信号のγ特性に合うように、逆γ及び各デバイスのS字カーブ補正をも含めた補正を行うことが好ましい。
When LCOS is used as a display device, the Vt characteristic differs depending on the wavelength of each RGB color light, and the level of the liquid crystal drive voltage required for rotating the liquid crystal molecules to perform light modulation is different for each color. Different. Therefore, the inverse γ and the output of each device are adjusted so that the output of each RGB light modulated by the
図8は、第3の実施の形態における画像表示装置の表示デバイスを駆動するための機能ブロック図である。 FIG. 8 is a functional block diagram for driving the display device of the image display apparatus according to the third embodiment.
この画像表示装置において、RGB各色の表示デバイス13,20,24及び対応するデバイス13b,20b,24bを駆動させるには、図8に示すように、RGB各色光についての駆動信号に基づいて、対応するデバイス13b,20b,24bの駆動信号を生成するようにする。
In this image display apparatus, in order to drive the
すなわち、図8に示すブロック図において、R光入力信号は、前記図4により説明したように、入力ブロック31に入力される。この入力ブロック31は、入力されたHDTV信号やコンビュータ信号を、後段のデジタル回路のためのLVDS信号として、ビット(Bit)をそろえて送る。
That is, in the block diagram shown in FIG. 8, the R optical input signal is input to the
次に、入力ブロック31を経た信号は、逆γブロック32に送られる。逆γブロック32は、HD入力信号等の2.2乗γのかかった信号を、以降のブロックでの演算をしやすくするため、一旦逆γをかけ、リニアガンマに戻す。
Next, the signal that has passed through the
逆γブロック32を経た信号は、画像処理ブロック33に送られる。画像処理ブロック33は、逆γブロック32でリニア信号に戻された信号について、種々の画像処理を行う。
The signal that has passed through the
画像処理ブロック33を経た信号は、RVtブロック34に送られる。RVtブロック34は、前記図3により説明したように、RGB各色用の表示デバイスごとに異なるVt特性について、ルックアップテーブルを用いて逆補正する。
The signal that has passed through the
RVtブロック34を経た信号は、R−シェーディング(Shading)35に送られる。R−シェーディング35は、Rデバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The signal that has passed through the
R−シェーディング35を経た信号は、RドライブD/Aコンバータ36に送られる。RドライブD/Aコンバータ36は、R−シェーディング35により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。RドライブD/Aコンバータ36は、Rデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the R-shading 35 is sent to the R drive D /
RドライブD/Aコンバータ36からのドライブ電圧は、Rデバイス20に供給される。Rデバイス20においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the R drive D /
同様に、G光入力信号は、入力ブロック41に入力され、逆γブロック42、画像処理ブロック43を経て、GVtブロック44に送られる。GVtブロック44を経た信号は、G−シェーディング(Shading)45、GドライブD/Aコンバータ46を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。GドライブD/Aコンバータ46は、Gデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the G light input signal is input to the
GドライブD/Aコンバータ46からのドライブ電圧は、Gデバイス24に供給される。Gデバイス24においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the G drive D /
また、同様に、B光入力信号は、入力ブロック51に入力され、逆γブロック52、画像処理ブロック53を経て、BVtブロック54に送られる。BVtブロック54を経た信号は、B−シェーディング(Shading)55、BドライブD/Aコンバータ56を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。BドライブD/Aコンバータ56は、Bデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the B light input signal is input to the
BドライブD/Aコンバータ56からのドライブ電圧は、Bデバイス13に供給される。Bデバイス13においては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を、前記図3により示した特性で変調する。
The drive voltage from the B drive D /
そして、画像処理ブロック33からの出力信号は、R´Vtブロック34bにも送られる。R´Vtブロック34bを経た信号は、R´−シェーディング(Shading)35bに送られる。R´−シェーディング35bは、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The output signal from the
R´−シェーディング35bを経た信号は、R´ドライブD/Aコンバータ36bに送られる。R´ドライブD/Aコンバータ36bは、R´−シェーディング35bにより表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。R´ドライブD/Aコンバータ36bは、Rデバイスに対応するデバイス20bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the R′-
R´ドライブD/Aコンバータ36bからのドライブ電圧は、デバイス20bに供給される。デバイス20bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the R ′ drive D /
また、画像処理ブロック43からの出力信号は、G´Vtブロック44bにも送られる。G´Vtブロック44bを経た信号は、G´−シェーディング(Shading)45bに送られる。G´−シェーディング45bは、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The output signal from the
G´−シェーディング45bを経た信号は、G´ドライブD/Aコンバータ46bに送られる。G´ドライブD/Aコンバータ46bは、G´−シェーディング45bにより表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。G´ドライブD/Aコンバータ46bは、Gデバイスに対応するデバイス24bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the G′-
G´ドライブD/Aコンバータ46bからのドライブ電圧は、デバイス24bに供給される。デバイス24bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the G ′ drive D /
さらに、画像処理ブロック53からの出力信号は、B´Vtブロック54bにも送られる。B´Vtブロック54bを経た信号は、B´−シェーディング(Shading)55bに送られる。B´−シェーディング55bは、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
Further, the output signal from the
B´−シェーディング55bを経た信号は、B´ドライブD/Aコンバータ56bに送られる。B´ドライブD/Aコンバータ56bは、B´−シェーディング55bにより表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。B´ドライブD/Aコンバータ56bは、Bデバイスに対応するデバイス13bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the B′-
B´ドライブD/Aコンバータ56bからのドライブ電圧は、デバイス13bに供給される。デバイス13bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the B ′ drive D /
1 光源
6 Yデバイス
8 B/RGクロスダイクロイックミラー
13 Bデバイス
13b デバイス
14 RGBダイクロプリズム
20 Rデバイス
20b デバイス
24 Gデバイス
24b デバイス
25 投射レンズ
16 R/Gダイクロイックミラー
29 G/RBダイクロイックミラー
30 R/Bクロスダイクロイックミラー
1 Light source 6 Y device 8 B / RG cross dichroic mirror 13
Claims (4)
前記光源からの照明光が入射され該照明光を表示画像に応じて変調させる表示デバイスと、
前記表示デバイスを経た照明光を結像させる結像レンズ系と、
前記表示デバイスに入射される照明光、または、前記表示デバイスを経た照明光を、前記表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する光変調手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 A light source;
A display device that receives illumination light from the light source and modulates the illumination light according to a display image;
An imaging lens system that forms an image of illumination light that has passed through the display device;
An image display apparatus comprising: a light modulation unit that modulates the intensity of illumination light incident on the display device or illumination light that has passed through the display device in accordance with an image displayed by the display device.
前記光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、
前記色分解手段を経た赤色帯域の照明光が入射される赤色用表示デバイスと、
前記色分解手段を経た緑色帯域の照明光が入射される緑色用表示デバイスと、
前記色分解手段を経た青色帯域の照明光が入射される青色用表示デバイスと、
前記各表示デバイスを経た照明光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た照明光を結像させる結像レンズ系と、
前記色分解手段に入射される照明光、または、前記色合成手段を経た照明光を、前記各表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する光変調手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 A light source;
Color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band and blue band components;
A red display device into which illumination light in the red band having passed through the color separation means is incident;
A green display device into which green band illumination light having passed through the color separation means is incident;
A blue display device on which the blue band illumination light having passed through the color separation means is incident;
Color synthesizing means for synthesizing the illumination light passed through each of the display devices;
An imaging lens system that forms an image of the illumination light that has passed through the color synthesis means;
And a light modulation unit that modulates the intensity of the illumination light incident on the color separation unit or the illumination light that has passed through the color synthesis unit in accordance with an image displayed by each display device. Display device.
前記光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、
前記色分解手段を経た赤色帯域の照明光が入射される赤色用表示デバイスと、
前記色分解手段を経た緑色帯域の照明光が入射される緑色用表示デバイスと、
前記色分解手段を経た青色帯域の照明光が入射される青色用表示デバイスと、
前記各表示デバイスを経た照明光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た照明光を結像させる結像レンズ系と、
前記各表示デバイスに対応して設置され、前記色分解手段を経て対応する表示デバイスに入射される照明光、または、対応する表示デバイスを経て前記色合成手段に入射される照明光を、当該表示デバイスが表示する画像に応じて強度変調する赤色用、緑色用及び青色用光変調手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 A light source;
Color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band and blue band components;
A red display device into which illumination light in the red band having passed through the color separation means is incident;
A green display device into which green band illumination light having passed through the color separation means is incident;
A blue display device on which the blue band illumination light having passed through the color separation means is incident;
Color synthesizing means for synthesizing the illumination light passed through each of the display devices;
An imaging lens system that forms an image of the illumination light that has passed through the color synthesis means;
Illumination light installed corresponding to each display device and incident on the corresponding display device via the color separation means, or illumination light incident on the color composition means via the corresponding display device, An image display device comprising: red, green, and blue light modulating means for modulating the intensity according to an image displayed by the device.
ことを特徴とする請求項2、または、請求項3記載の画像表示装置。 The γ characteristic due to the Vt characteristic of the light modulation means is a characteristic obtained by dividing the γ tone required for the display image by the γ characteristic due to the Vt characteristic of each of the red, green and blue display devices. The image display device according to claim 2, wherein the image display device is an image display device.
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