JP2007310045A - Ｙｃ分離型映像信号変換装置及びそれを用いた映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の映像表示装置では、ディスプレイ装置の特性差（コントラストやフレア等）を含めた高コントラストでフレアの少ない最適な画像を得ることはできない。
【解決手段】ＲＧＢ用ＰＪ１は、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の三原色信号に基づいて、光信号を出力する。Ｙ用ＰＪ２は、上記装置３から入力される輝度信号Ｙと、ＲＧＢ用ＰＪ１から入力される三原色信号Ｆ_１（ｘ）とを受け、輝度信号Ｙに比例した光出力が光入力Ｘ（＝Ｆ_１（ｘ））で再変調を受けた光出力Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）を出力する。上記装置３は、ＰＪ１の入力三原色信号ｘ_１を（α／β）^１／２・Ｌ^１／２で表される第１の信号レベルに補正し、かつ、輝度信号を（β／α）^１／２・Ｌ^１／２で表される第２の信号レベルに補正する（ただし、α，βはＰＪ１、２の光出力中のフレア成分）。これにより、最終光出力として掛け算による、最大のコントラスト比を得る。
【選択図】図１

Description

本発明はＹＣ分離型映像信号変換装置及びそれを用いた映像表示装置に係り、特に三原色信号を輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離し、それぞれの信号に対して信号処理を行って投射型表示装置などの映像表示装置に適した映像信号に変換するＹＣ分離型映像信号変換装置、及びそれを用いた映像表示装置に関する。

投射型表示装置（プロジェクタ）などの映像表示装置では、輝度の向上と共にコントラストの向上が望まれている。そこで、従来の映像表示装置として、カラーセレクトと呼ばれるフィルタと偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）とを組み合わせて、赤（Ｒ），緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の三原色光の各原色光用変調器で、照明光から分離した各原色光を変調し、その変調光を合成して映像信号を再現し、得られた合成光を表示することでコントラストを改善する投射型表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、投射型表示装置やＬＣＤ（液晶表示装置）等の直視型映像表示装置において、単独で高コントラストで忠実な色、階調を再現することは非常に難しい。

米国特許第６９８５２７２号明細書

しかしながら、投射型表示装置は通常、黒（画面上の輝度が０）を表示することはできず、フレア（画面上の輝度が０ではない成分）が生じるため、上記の特許文献１記載の発明では、ディスプレイ装置の特性差（コントラストやフレア等）を含めた高コントラストでフレアの少ない最適な画像を得ることはできない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、高コントラストでフレアの少ない最適な画像を表示し得るＹＣ分離型映像信号変換装置及びそれを用いた映像表示装置を提供する事を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のＹＣ分離型映像信号変換装置は、第１の投射型表示装置から出力された光出力を第２の投射型表示装置で再変調して最終的な光出力を得る映像表示装置の、第１及び第２の投射型表示装置の一方に、表示すべき画像の入力映像信号から分離した輝度信号及び三原色信号の一方を供給し、第１及び第２の投射型表示装置の他方に、輝度信号及び三原色信号の他方を供給するＹＣ分離型映像信号変換装置であって、入力映像信号から輝度信号と三原色信号をそれぞれ生成する信号生成手段と、第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβ、入力映像信号の信号レベルをＬとしたとき、信号生成手段により生成された輝度信号及び三原色信号のうち一方の信号を（α／β）^１／２・Ｌ^１／２で表される第１の信号レベルに補正して第１の投射型表示装置に供給し、かつ、信号生成手段により生成された輝度信号及び三原色信号のうち他方の信号を（β／α）^１／２・Ｌ^１／２で表される第２の信号レベルに補正して第２の投射型表示装置に供給する補正手段とを有することを特徴とする。

この発明では、第２の投射型表示装置から得られる最終的な光出力が、第１の投射型表示装置に入力される第１の信号レベルと第２の投射型表示装置に入力される第２の信号レベルとの積と、上記の第１の信号レベルとフレア成分βとの積と、上記の第２の信号レベルとフレア成分αとの積との総和で概略表されることに鑑み、上記の第１の信号レベルと第２の信号レベルを上記の所定値に補正することで、上記の総和中のフレア成分α、βに依存する値をそれぞれ最小とすることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明のＹＣ分離型映像信号変換装置は、第１の投射型表示装置から出力された光出力を第２の投射型表示装置で再変調して最終的な光出力を得る映像表示装置の、第１及び第２の投射型表示装置の一方に、表示すべき画像の入力映像信号から分離した輝度信号及び三原色信号の一方を供給し、第１及び第２の投射型表示装置の他方に、輝度信号及び三原色信号の他方を供給するＹＣ分離型映像信号変換装置であって、入力映像信号から帯域制限されていない第１の輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬを生成する輝度信号生成手段と、入力映像信号から帯域制限された第２の輝度信号Ｙ_ＬＰＦと三原色信号とを生成する信号生成手段と、信号生成手段により生成された三原色信号の画素毎の最大値をＭＡＸ、第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβとしたとき、最大値と第１及び第２の輝度信号とに基づいて補正係数Ｃと第３の輝度信号Ｙとを次式
Ｃ＝（α／β）^１／２・（ＭＡＸ）^−１／２
Ｙ＝（Ｙ_ＦＵＬＬ／Ｙ_ＬＰＦ）・（β／α）^１／２・（ＭＡＸ）^１／２
により作成する補正係数及び輝度信号作成手段と、補正係数Ｃを帯域制限された三原色信号に乗算して補正した補正後の三原色信号を第１の投射型表示装置に出力し、かつ、第３の輝度信号を第２の投射型表示装置に出力する出力手段とを有することを特徴とする。

この発明では、三原色信号の画素毎の最大値をＭＡＸ、第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分α、第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分βを用いた所定の式により、補正係数Ｃと第３の輝度信号Ｙとを算出し、この補正係数Ｃを帯域制限された三原色信号に乗算して補正した補正後の三原色信号を第１の投射型表示装置に出力し、かつ、第３の輝度信号を第２の投射型表示装置に出力することで、第２の投射型表示装置からの最終的な光出力中のフレア成分を最小とすることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号表示装置は、表示すべき画像に関する入力映像信号から生成された輝度信号及び三原色信号のうちの一方の信号の光信号を生成して出力する第１の投射型表示装置と、第１の投射型表示装置から出力された光信号を照明光として受け、その照明光を入力画像信号から生成された輝度信号及び三原色信号のうちの他方の信号で再変調して最終的な光出力を得る第２の投射型表示装置と、第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβ、入力映像信号の信号レベルをＬとしたとき、入力映像信号から生成した輝度信号及び三原色信号のうち一方の信号を（α／β）^１／２・Ｌ^１／２で表される第１の信号レベルに補正して第１の投射型表示装置に供給し、かつ、信号生成手段により生成された輝度信号及び三原色信号のうち他方の信号を（β／α）^１／２・Ｌ^１／２で表される第２の信号レベルとして第２の投射型表示装置に供給する映像信号変換装置とを有することを特徴とする。

この発明では、第２の投射型表示装置から得られる最終的な光出力が、第１の投射型表示装置に入力される第１の信号レベルと第２の投射型表示装置に入力される第２の信号レベルとの積と、上記の第１の信号レベルとフレア成分βとの積と、上記の第２の信号レベルとフレア成分αとの積との総和で概略表されることに鑑み、映像信号変換装置により上記の第１の信号レベルと第２の信号レベルを上記の所定値に補正するための、投射型表示装置固有のコントラスト（フレア含む）を最適化する計算処理を入れることで、上記の総和中のフレア成分α、βに依存する値をそれぞれ最小とした映像表示装置を実現することができる。

本発明によれば、表示すべき画像に関する入力映像信号から生成された輝度信号及び三原色信号のうちの一方の信号の光信号を生成して出力する第１の投射型表示装置と、第１の投射型表示装置から出力された光信号を照明光として受け、その照明光を入力画像信号から生成された輝度信号及び三原色信号のうちの他方の信号で再変調して最終的な光出力を得る第２の投射型表示装置のそれぞれのフレア成分を最小とするレベルに補正した輝度信号と三原色信号を上記の第１及び第２の投射型表示装置に供給するようにしたため、従来に比べて信号を忠実に再現し、高コントラストで、しかもフレアの少ない画像を表示することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１（Ａ）は本発明になる映像表示装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、映像表示装置は、投射型表示装置（プロジェクタ）を２つに分けた、ＲＧＢ用投射型表示装置（以下、ＰＪと記す）１及びＹ用ＰＪ２と、これらＰＪ１及び２に映像信号を供給するＹＣ分離型表示用信号処理装置３とから構成されている。本実施の形態は、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３を有する点に特徴があり、これは後述する本発明になるＹＣ分離型映像信号変換装置を構成している。

ＲＧＢ用ＰＪ１は、図示しない光源からの白色光である照明光を、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３から入力される表示すべき画像の三原色信号ｒ’，ｇ’，ｂ’で光変調して、光出力Ｆ_１（ｘ）を出力するカラー画像用ＰＪである。Ｙ用ＰＪ２は、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３から入力される表示すべき画像の輝度信号Ｙと、ＲＧＢ用ＰＪ１から入力される三原色信号Ｆ_１（ｘ）とを入力として受け、輝度信号Ｙに比例した光出力が光入力Ｘ（＝Ｆ_１（ｘ））で再変調を受けた光出力Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）を出力する白黒画像用ＰＪである。

また、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３は、表示すべき画像の原三原色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を後述するように信号処理して、三原色信号ｒ’，ｇ’，ｂ’と輝度信号Ｙ’とに変換して、ＲＧＢ用ＰＪ１とＹ用ＰＪ２にそれぞれ供給するＹＣ分離型映像信号変換装置である。

次に、図１（Ａ）の本実施の形態の動作について説明する。なお、実際には図１（Ｂ）に示すように、ＲＧＢ用ＰＪ１は、赤色光Ｆ_１（ｒ）、緑色光Ｆ_１（ｇ）及び青色光Ｆ_１（ｂ）を並列に出力し、Ｙ用ＰＪ２は、赤色光Ｆ_２（Ｆ_１（ｒ），Ｙ）、緑色光Ｆ_２（Ｆ_１（ｇ），Ｙ）及び青色光Ｆ_２（Ｆ_１（ｂ），Ｙ）を並列に出力するが、以下の説明では簡単のため、白黒映像（ｒ’＝ｇ’＝ｂ’＝ｘ）を表示する場合を例にとって説明する。また、入力三原色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を逆ガンマ補正し、ガンマは考慮せずに、以下では、ガンマ＝１.０として説明する。また、ガンマ＝１．０のときは映像信号ｒ’、ｇ’、ｂ’はｒ，ｇ，ｂと表し、Ｙ’をＹと表す。
ＲＧＢ用ＰＪ１は、入力映像信号ｘ（＝ｒ，ｇ，ｂ）に基づいて、入力映像信号ｘに比例した光出力Ａ・ｘと、フレア成分αが加算された光を出力する。従って、ＲＧＢ用ＰＪ１から出力される光は次式で表されるＦ_１（ｘ）となる。

Ｆ_１（ｘ）＝Ａ・ｘ＋α （１）
ただし、（１）式中、Ａは比例定数、αはフレア成分であり、０＜α≪ｘ、０＜ｘ＜１である。このＲＧＢ用ＰＪ１のコントラスト比は１／αとなる。

Ｙ用ＰＪ２は、ＲＧＢ用ＰＪ１から光Ｘ（＝Ｆ_１（ｘ））を受け、入力輝度信号Ｙに比例した光出力Ａ・Ｙにフレア成分βを加算した光が、更に光入力Ｘで再変調を受けた光を出力する。従って、Ｙ用ＰＪ２から出力される光は次式で表される光Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）となる。

Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）＝Ｘ・（Ａ・Ｙ＋β） （２）
ただし、（２）式中、Ａは比例定数、βはフレア成分であり、０＜β≪ｘ、０＜ｘ＜１である。このＹ用ＰＪ２のコントラスト比は１／βとなる。

簡単のため、比例定数Ａを１.０とすると、（１）式と（２）式はそれぞれ次式で表される。

Ｆ_１（ｘ）＝ｘ＋α （１’）
Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）＝Ｘ・（Ｙ＋β） （２’）
実際には、全体の希望出力レベルがｘで、これを実現するためにＲＧＢ用ＰＪ１への入力信号ｘ_１とＹ用ＰＪ２への輝度信号ＹをＹＣ分離型表示用信号処理装置３で作成したとすると、最終出力Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）は（３）式で表される。

Ｆ_２（Ｘ，Ｙ）＝Ｆ_２（Ｆ_１（ｘ_１），Ｙ）＝Ｆ_１（ｘ_１）・（Ｙ＋β）
＝（ｘ_１＋α）・（Ｙ＋β）
≒ｘ_１・Ｙ＋α・Ｙ＋β・ｘ_１ （３）
（３）式では、α・βは十分小さいと考えられるため無視した。

最終出力がフレアがない状態の希望出力であるためには、（３）式の右辺の第２項と第３項のフレア成分が０であることから次式が得られる。

ｘ＝ｘ_１・Ｙ （４）
また、コントラストを最大にするためには、次式が成立する必要がある。

Ｍｉｎ（α・Ｙ＋β・ｘ_１） （５）
（５）式は、（α・Ｙ＋β・ｘ１）の値が最小であることを示す。

ここで、例えば、ｘ_１＝ｘ、Ｙ＝１でも(４)式は成立するが、そのときは（３）式よりフレア成分αがあるので、高コントラストは得られない。そこで、本実施の形態では、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３により以下の（６）式で表されるｘ_１と（７）式で表される輝度信号Ｙとを作成する。これにより、各ＰＪ１及び２の光出力として掛け算による、最大のコントラスト比を得ることができる。

なお、実際には、ＲＧＢ用ＰＪ１の入力は１系統ではなく、３系統なので、ＹＣ分離型表示用信号処理装置３は後述するように（８）式で表される補正係数Ｃと（９）式で表される輝度信号Ｙを計算する。

次に、本発明になるＹＣ分離型映像信号変換装置について説明する。図２は本発明になるＹＣ分離型映像信号変換装置の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態は、図１のＹＣ分離型表示用信号処理装置３を構成している。図２において、表示すべき画像の入力三原色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’は、逆ガンマ補正部１１に入力されて一旦逆ガンマ補正され、ガンマ１のリニアに戻し、内部演算をし易くされた後、低解像度のＲＧＢ用ＰＪ１の周波数特性と同じ周波数特性とするための低域フィルタ（ＬＰＦ）１２に供給されて高周波数成分が減衰されてＲ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦとされる一方、Ｙ作成部１３に供給されて公知のマトリクス演算により、帯域制限されていない周波数帯域の輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬに作成される。

最大値、Ｙ計算部１４は、ＬＰＦ１２から出力された三原色信号の低域成分Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦを入力として受け、その中の最大値ＭＡＸを抽出する一方、Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦに基づいて公知のマトリクス演算により高域成分が減衰された輝度信号Ｙ_ＬＰＦを作成する。係数Ｃ，Ｙ作成部１５は上記の輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬ及びＹ_ＬＰＦに基づいて、補正係数Ｃと輝度信号Ｙとを前述した（８）式と（９）式に基づいて算出する。

乗算器１６は、上記（８）式に示した補正係数Ｃと、ＬＰＦ１２から出力された三原色信号の低域成分Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦとを乗算して、次式で示される三原色信号ｒ，ｇ，ｂを算出する。

ｒ＝Ｃ・Ｒ_ＬＰＦ (10a)
ｇ＝Ｃ・Ｇ_ＬＰＦ (10b)
ｂ＝Ｃ・Ｂ_ＬＰＦ (10c)
これらの信号ｒ，ｇ，ｂはそれぞれＲＧＢＰＪ用ガンマ補正部１７に供給されて、それぞれガンマ補正されてＲＧＢＰＪ用映像信号ｒ’、ｇ’、ｂ’として図１のＲＧＢ用ＰＪ１に供給される。

一方、ＹＰＪ用ガンマ補正部１８は係数Ｃ，Ｙ作成部１５から出力される（９）式に示した輝度信号Ｙに対して元のガンマに戻すガンマ補正を行って、ＹＰＪ用映像信号Ｙ’を作成し、図１のＹ用ＰＪ２へ供給する。

このようにしてＹＣ分離型表示用信号処理装置３により、表示すべき画像の映像信号（原三原色信号）Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を信号処理（変換）して得られた映像信号（三原色信号）ｒ’、ｇ’、ｂ’をＲＧＢ用ＰＪ１に供給し、輝度信号Ｙ’をＹ用ＰＪ２に供給することにより、フレアの少ない高コントラストの画像を投影表示することができる。

例えば、入力映像信号が暗い画面でｘ＝０.０１、フレア成分はα＝β＝０.００１であるものとすると、従来の映像表示装置では、ＰＪは１台だけであるのでフレア成分はαだけで０.００１であり、信号が０.０１なので、最終出力は０.０１１（＝０.０１＋０.００１）となるため、そのうちの信号レベル以外のフレアレベルは信号の１０％である。

これに対し、本実施の形態では、（６）式のＲＧＢ用ＰＪ１の入力ｘ_１が０.１、（７）式のＹ用ＰＪ２の入力Ｙが０.１で、本実施の形態の最終出力は（３）式より０.０１０２（＝０.１×０.１＋０.１×０.００１＋０.１×０.００１）となり、フレアレベルは信号の２％であり、コントラストが従来の５（＝１０／２）倍改善される。

入力映像信号のレベルが更に低くなると、コントラスト改善効果は更に増える。例えば、更に暗いｘ＝０.０００９の場合は、従来の映像表示装置では、０.００１９（＝０.０００９＋０.００１）となり、信号よりもフレアレベルの方が大きく信号は殆ど見えない。これに対し、本実施の形態では、（６）式からＲＧＢ用ＰＪ１の入力ｘ_１＝０.０３、Ｙ用ＰＪ２の入力Ｙ＝０.０３となり、（３）式より最終出力は０.０００９６（＝０.０３×０.０３＋０.０３×０.００１＋０.３×０.００１）となり、コントラストが従来の約１５倍改善される。このように、従来の画像表示装置のコントラストは高くてもせいぜい１０００：１のオーダーであるが、本実施の形態では、１００万：１が可能である。

次に、図２に示した係数Ｃ，Ｙ作成部１５による（８）式の補正係数Ｃと（９）式の輝度信号Ｙの算出式の根拠について詳細に説明する。いま、図１（Ｂ）に示したＲＧＢ用ＰＪ１からのＲＧＢ成分の光出力Ｆ_１Ｒ、Ｆ_１Ｇ、Ｆ_１Ｂは、次式で表記できる。ここで、αは前述したように、ＲＧＢ用ＰＪ１でのフレア成分である。また、ｒ，ｇ，ｂはＲＧＢ用ＰＪ１の入力映像信号ｒ’，ｇ’，ｂ’のガンマを1.0としたときの赤色信号、緑色信号、青色信号である。

Ｆ_１Ｒ＝Ｆ_１（ｒ）＝Ａ・ｒ＋α (11a)
Ｆ_１Ｇ＝Ｆ_１（ｇ）＝Ａ・ｇ＋α (11b)
Ｆ_１Ｂ＝Ｆ_１（ｒ）＝Ａ・ｂ＋α (11c)
また、この光出力Ｆ_１Ｒ、Ｆ_１Ｇ、Ｆ_１Ｂは、図１（Ｂ）に示したようにＹ用ＰＪ２で更に変調されるので、最終的な光出力のＲＧＢ成分Ｆ_２Ｒ、Ｆ_２Ｇ、Ｆ_２Ｂは、次式で表記できる。ここで、βは前述したように、Ｙ用ＰＪ２でのフレア成分である。また、ＹはＹ’のガンマを1.0としたときのＹ用ＰＪ２の入力輝度信号である。

Ｆ_２Ｒ＝F_２(F_１(r),Y)＝F₁(r)・（A・Y＋β)
＝A²・Y・r＋A・Y・α＋A・r・β＋α・β (12a)
Ｆ_２Ｇ＝F_２(F_１(g),Y)＝F₁(g)・（A・Y＋β)
＝A²・Y・g＋A・Y・α＋A・g・β＋α・β (12b)
Ｆ_２Ｂ＝F_２(F_１(b),Y)＝F₁(b)・（A・Y＋β)
＝A²・Y・b＋A・Y・α＋A・b・β＋α・β (12c)
説明を簡単にするため、以下では比例定数Ａを１とする。従って、上記の(12a)、(12b)、(12c)式は以下の式で表される。

Ｆ_２Ｒ＝F_２(F_１(r),Y)＝Y・r＋Y・α＋r・β＋α・β (13a)
Ｆ_２Ｇ＝F_２(F_１(g),Y)＝Y・g＋Y・α＋g・β＋α・β (13b)
Ｆ_２Ｂ＝F_２(F_１(b),Y)＝Y・b＋Y・α＋b・β＋α・β (13c)
通常の３板方式のプロジェクタであれば、最終出力であるＦ_２Ｒ、Ｆ_２Ｇ、Ｆ_２Ｂは、入力映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に比例するため、次式で表される。

Ｆ_２Ｒ＝Ａ・Ｒ’＝Ｒ’ (14a)
Ｆ_２Ｇ＝Ａ・Ｇ’＝Ｇ’ (14b)
Ｆ_２Ｒ＝Ａ・Ｂ’＝Ｂ’ (14c)
しかしながら、フレアが存在したり、ＲＧＢ用ＰＪ１とＹ用ＰＪ２とで画素数が異なる場合はそうはならない。説明を簡単にするため、三原色信号ｒ，ｇ，ｂの画素数が輝度信号Ｙの画素数よりも小さいとする。すなわち、入力映像信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’よりも映像信号ｒ，ｇ，ｂは高い周波数成分を持たない。

そこで、入力映像信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’をＬＰＦ１２に通して三原色信号ｒ，ｇ，ｂと同じ周波数特性とした三原色信号の低域成分Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦを考え、その中の最大値をＭＡＸ（これは画素毎に異なる値である）とする。Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦは、最大値ＭＡＸを用いて次式で表現できる。ここで、ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１は、０≦ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１≦１.０となる値である。

Ｒ_ＬＰＦ＝ＭＡＸ・ｒ_１ (15a)
Ｇ_ＬＰＦ＝ＭＡＸ・ｇ_１ (15b)
Ｂ_ＬＰＦ＝ＭＡＸ・ｂ_１ (15c)
説明の都合上、Ｒ_ＬＰＦがＭＡＸであるとし（ｒ_１＝１）、(13a)式のＦ_２Ｒについて考える。なお、(13a)式からα・βの成分の値は小さいので無視すると、次式で表される。

Ｆ_２Ｒ≒Y・r＋Y・α＋r・β (16)
これからフレア成分を最小にするＹ，ｒを計算する。フレア成分がないとき（α＝β＝０）、Ｆ_２Ｒ＝Ｒ_ＬＰＦなので、(15a)式と（16）式から次式が得られる。

Ｙ・ｒ＝ＭＡＸ (17)
(16)式において、フレアの影響を最小にする条件は(18)式である。

Ｙ・α＝γ・β (18)
よって、(17)式と(18)式により(19)式と(20)式が得られる。

次に、緑色信号ｇについて計算する。Ｙは既に求まっているため、(12b)式でＦ_２ＧがＧ_ＬＰＦと等しいとおき、フレア成分α、βを無視すると、(21)式が得られる。

Ｆ_２Ｇ＝Ｙ・ｇ＋Ｙ・α＋ｇ・β＋α・β≒Ｙ・ｇ
＝Ｇ_ＬＰＦ＝ｇ_１・ＭＡＸ (21)

同様に、青色信号ｂも求めることができる。

なお、上記の計算では赤色信号の低周波数成分Ｒ_ＬＰＦがＭＡＸであるとして説明したが、(23a)式、(23b)式、(23c)式のように表記するのであれば、Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦのどれがＭＡＸであっても成立する。

図２の乗算器１６は(10a)式、(10b)式、(10c)式で表される三原色信号ｒ，ｇ，ｂを出力する。ここで、(23a)式、(23b)式、(23c)式と、(10a)式、(10b)式、(10c)式とを比較することにより、補正係数Ｃは（８)式で表される。従って、係数Ｃ・Ｙ作成部１５はこの（８）式で表される補正係数Ｃを発生する。

ところで、(23a)式、(23b)式、(23c)式までは高周波数成分がないものとして計算したが、実際には高周波数成分が存在する。このため、(23a)式、(23b)式、(23c)式の信号ｒ，ｇ，ｂを用いて輝度信号を生成すると、高周波数成分が失われてしまう。低周波数成分Ｒ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦによる帯域制限された輝度信号Ｙ_ＬＰＦと、帯域制限されていない入力映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’による輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬは、次式で表される。

Ｙ_ＬＰＦ＝Ｃ_１・Ｒ_ＬＰＦ＋Ｃ_２・Ｇ_ＬＰＦ＋Ｃ_３・Ｂ_ＬＰＦ (24)
Ｙ_ＦＵＬＬ＝Ｃ_１・Ｒ’＋Ｃ_２・Ｇ’＋Ｃ_３・Ｂ’ (25)
ここで、Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３は入力映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’による輝度成分への寄与係数であり、ハイビジョン信号の場合は、それぞれ0.2126，0.7152，0.0722である。

(20)式のＹを用いると、図１（Ｂ）に示した表示装置の最終出力のＲＧＢ成分はＲ_ＬＰＦ、Ｇ_ＬＰＦ、Ｂ_ＬＰＦとなり、この輝度信号はＹ_ＬＰＦとなる。前述のように、これでは高周波数成分を再現していないため、これに補正を行い帯域制限されていない輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬを出力する必要がある。このためには、(20)式の輝度信号Ｙに次式で与えられる補正項Ｄを掛け算すればよい。

Ｄ＝Ｙ_ＦＵＬＬ／Ｙ_ＬＰＦ (26)
(20)式の輝度信号Ｙに(26)式の補正項Ｄを掛け算すると、(23a)式、(23b)式、(23c)式の三原色信号ｒ，ｇ，ｂと（９）式の輝度信号Ｙが得られる。この（９）式の輝度信号Ｙが図２の係数Ｃ、Ｙ作成部１５で作成される輝度信号Ｙである。

次に、本発明の映像表示装置の実施例１について説明する。図３は本発明の映像表示装置の実施例１の構成図を示す。この実施例１は投影型画像表示装置であり、図１のＹＣ分離型表示用信号処理装置３に相当する部分は図示を省略してある。図３において、ランプハウス２１、コンデンサレンズ２２、コールドミラー２３、インテグレータ２４及びフィールドレンズ２５からなる構成部分は、従来と同じ構成の光学照明システム部分５０であり、キセノンランプ、レーザー等の光源の明るさ、用途に応じて変えられる。

また、Ｂ／ＲＧクロスダイクロイックミラー２６、ＲＧミラー２７、Ｂミラー２８、Ｒ／Ｇダイクロイックミラー２９、Ｇフィールドレンズ３０、グリーンＷＧ(Wire Grid)３１、Ｇ用１／４波長（λ／４）板３２、Ｇデバイス３３、Ｒフィールドレンズ３４、レッドＷＧ３５、Ｒ用λ／４板３６、Ｒデバイス３７、Ｂフィールドレンズ３８、ブルーＷＧ３９、Ｂ用λ／４板４０、Ｂデバイス４１、ＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム４２及びリレーレンズ４３からなる構成部分は、ｒｇｂ駆動光学システム分離合成投影系５１を構成しており、これは図１（Ａ）、（Ｂ）のＲＧＢ用ＰＪ１に相当する。このｒｇｂ駆動光学システム分離合成投影系５１は、一般に反射型液晶表示デバイスの総称であるＬＣＯＳ(Liquid Crystal on Silicon)と呼ばれるＲＧＢの３デバイスを用いた光学システムである。

更に、ミラー４４、ウェッジガラス４５、ＷＧ４６、Ｙデバイス４７、アナライザ４８及び投射レンズ４９からなる構成部分は、Ｙ信号投射光学システム部分５２を構成しており、これは図１（Ａ）、（Ｂ）のＹ用ＰＪ２に相当する。

次に、この実施例の動作について説明する。ランプハウス２１内のランプ（キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、レーザーダイオード、発光ダイオード等）から出射した白色光は、コンデンサレンズ２２により一旦平行光とされた後、表示デバイスや途中の光学部品にとって不要なＵＶ光やＩＲ光をカットするためのコールドミラー２３で反射され、インテグレータ（ロッドインテグレータやフライアイインテグレータ等）２４及びフィールドレンズ２５を透過してＢ／ＲＧクロスダイクロイックミラー（クロスダイクロミラー）２６に入射する。

Ｂ／ＲＧクロスダイクロイックミラー２６は、入射した照明光のうち赤色光と緑色光の波長帯域の光と青色光とを分離し、赤色光と緑色光の波長帯域の光はＲＧミラー２７に入射し、青色光はＢミラー２８に入射する。ＲＧミラー２７で反射された赤色光と緑色光の波長帯域の光は、Ｒ／Ｇダイクロイックミラー（ダイクロミラー）２９により赤色光成分が透過してＲフィールドレンズ３４に入射し、緑色光成分が反射してＧフィールドレンズ３０に入射する。

Ｇフィールドレンズ３０を透過した緑色光成分及び、Ｒフィールドレンズ３４を透過した赤色光成分は、それぞれ偏光分離素子であるＷＧ３１、３５でそのＳ偏光成分が反射され、更にＧ用λ／４板３２、Ｒ用λ／４板３６を通してＧデバイス３３、Ｒデバイス３７に入射し、ここで図示しないＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の緑色信号ｇ’、赤色信号ｒ’で光変調された後、その光変調されたＰ偏光がＧ用λ／４板３２、Ｒ用λ／４板３６と、ＷＧ３１、３５をそれぞれ透過してＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム４２に入射する。

一方、Ｂミラー２８で反射された青色光は、Ｂフィールドレンズ３８を透過し、ＷＧ３９でそのＳ偏光成分が反射され、更にＢ用λ／４板４０を通してＢデバイス４１に入射し、ここで図示しないＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の青色信号ｂ’で光変調された後、その光変調されたＰ偏光がＢ用λ／４板４０と、ＷＧ３９をそれぞれ透過してＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム４２に入射する。

ＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム４２は、入射した各々光変調されている緑色光、赤色光、及び青色光の各Ｐ偏光成分を再合成して、合成後の光をＹデバイス４７に結像させるためのリレーレンズ４３を透過させ、ミラー４４で全反射させて光路を変え、更にウェッジガラス４５及びＷＧ４６をそれぞれ透過させてＹデバイス４７に入射する。

Ｙデバイス４７は、ＷＧ４６からの三原色光を図示しないＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の輝度信号Ｙ’で再度光変調し、得られた光出力（Ｓ偏光成分）をＷＧ４６で反射させた後、アナライザ（検光子）４８で画像情報光束のみ取り出させ、これを投射レンズ４９により図示しないスクリーン上に結像させ、そのスクリーン上にカラー画像情報を表示させる。

この実施例では、Ｇデバイス３３、Ｒデバイス３７、Ｂデバイス４１に対して、前述したＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の補正した三原色信号ｇ’，ｒ’，ｂ’を供給して光変調させ、更にその光変調出力を合成した光をＹデバイス４７で前述したＹＣ分離型表示用信号処理装置３からの表示すべき画像の補正した輝度信号Ｙ’で光変調させることで、フレアの少ない高コントラストの画像をスクリーン上に投射できる。

なお、図３において、ミラー４４は設けなくてもよいが、その場合ＰＪ１の光軸とＰＪ２光軸が直角になる。

なお、本発明は以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）に示したＲＧＢ用ＰＪ１とＹ用ＰＪ２の接続順序を図１（Ａ）、（Ｂ）に示したものと逆にする事も可能である。また、２台の投射型表示装置に限らず、ＬＣＤ等２台で１つの画像を構成する機器にも本発明の適用は可能である。

本発明の映像表示装置の一実施の形態のブロック図である。 本発明のＹＣ分離型映像信号変換装置の一実施の形態のブロック図である。 本発明の映像表示装置の実施例１の構成図である。

符号の説明

１ ＲＧＢ用投射型表示装置（ＰＪ）
２ Ｙ用投射型表示装置（ＰＪ）
３ ＹＣ分離型表示用信号処理装置
１１ 逆ガンマ補正部
１２ 低域フィルタ（ＬＰＦ）
１３ Ｙ作成部
１４ 最大値、Ｙ計算部
１５ 係数Ｃ、Ｙ作成部
１６ 乗算器
１７ ＲＧＢＰＪ用ガンマ補正部
１８ ＹＰＪ用ガンマ補正部
３３ Ｇデバイス
３７ Ｒデバイス
４１ Ｂデバイス
４２ ＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム
４７ Ｙデバイス

Claims (3)

1. 第１の投射型表示装置から出力された光出力を第２の投射型表示装置で再変調して最終的な光出力を得る映像表示装置の、前記第１及び第２の投射型表示装置の一方に、表示すべき画像の入力映像信号から分離した輝度信号及び三原色信号の一方を供給し、前記第１及び第２の投射型表示装置の他方に、前記輝度信号及び三原色信号の他方を供給するＹＣ分離型映像信号変換装置であって、
   前記入力映像信号から前記輝度信号と前記三原色信号をそれぞれ生成する信号生成手段と、
   前記第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、前記第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβ、前記入力映像信号の信号レベルをＬとしたとき、前記信号生成手段により生成された前記輝度信号及び前記三原色信号のうち一方の信号を（α／β）^１／２・Ｌ^１／２で表される第１の信号レベルに補正して前記第１の投射型表示装置に供給し、かつ、前記信号生成手段により生成された前記輝度信号及び前記三原色信号のうち他方の信号を（β／α）^１／２・Ｌ^１／２で表される第２の信号レベルに補正して前記第２の投射型表示装置に供給する補正手段と
   を有することを特徴とするＹＣ分離型映像信号変換装置。
2. 第１の投射型表示装置から出力された光出力を第２の投射型表示装置で再変調して最終的な光出力を得る映像表示装置の、前記第１及び第２の投射型表示装置の一方に、表示すべき画像の入力映像信号から分離した輝度信号及び三原色信号の一方を供給し、前記第１及び第２の投射型表示装置の他方に、前記輝度信号及び三原色信号の他方を供給するＹＣ分離型映像信号変換装置であって、
   前記入力映像信号から帯域制限されていない第１の輝度信号Ｙ_ＦＵＬＬを生成する輝度信号生成手段と、
   前記入力映像信号から帯域制限された第２の輝度信号Ｙ_ＬＰＦと前記三原色信号とを生成する信号生成手段と、
   前記信号生成手段により生成された前記三原色信号の画素毎の最大値をＭＡＸ、前記第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、前記第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβとしたとき、前記最大値と前記第１及び第２の輝度信号とに基づいて補正係数Ｃと第３の輝度信号Ｙとを次式
   Ｃ＝（α／β）^１／２・（ＭＡＸ）^−１／２
   Ｙ＝（Ｙ_ＦＵＬＬ／Ｙ_ＬＰＦ）・（β／α）^１／２・（ＭＡＸ）^１／２
   により作成する補正係数及び輝度信号作成手段と、
   前記補正係数Ｃを帯域制限された前記三原色信号に乗算して補正した補正後の三原色信号を前記第１の投射型表示装置に出力し、かつ、前記第３の輝度信号を前記第２の投射型表示装置に出力する出力手段と
   を有することを特徴とするＹＣ分離型映像信号変換装置。
3. 表示すべき画像に関する入力映像信号から生成された輝度信号及び三原色信号のうちの一方の信号の光信号を生成して出力する第１の投射型表示装置と、
   前記第１の投射型表示装置から出力された前記光信号を照明光として受け、その照明光を前記入力画像信号から生成された前記輝度信号及び三原色信号のうちの他方の信号で再変調して最終的な光出力を得る第２の投射型表示装置と、
   前記第１の投射型表示装置の光出力に生じる第１のフレア成分をα、前記第２の投射型表示装置の光出力に生じる第２のフレア成分をβ、前記入力映像信号の信号レベルをＬとしたとき、前記入力映像信号から生成した前記輝度信号及び前記三原色信号のうち一方の信号を（α／β）^１／２・Ｌ^１／２で表される第１の信号レベルに補正して前記第１の投射型表示装置に供給し、かつ、前記信号生成手段により生成された前記輝度信号及び前記三原色信号のうち他方の信号を（β／α）^１／２・Ｌ^１／２で表される第２の信号レベルとして前記第２の投射型表示装置に供給する映像信号変換装置と
   を有することを特徴とする映像表示装置。
   
   

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