JP2008203308A - 映像表示装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができる映像表示装置を提供する。
【解決手段】複数の光源１０７と、複数の光源１０７を制御する光源駆動手段１０６と、映像信号から映像データ及び映像フォーマットを抽出する映像信号処理手段１０１と、複数の光源１０７からの入射光を光変調して映像光を出射する光変調素子１０５と、映像データに基づいて光変調素子１０５の駆動信号を生成する光変調素子駆動手段１０４と、映像データ及び映像フォーマットを用いて、映像信号の１フレームにおける色再現範囲を算出する色再現範囲算出手段１１１と、色再現範囲に基づいて複数の光源１０７の光量制御データを生成する光量制御データ作成手段１１２とを備え、光源駆動手段１０６は、光量制御データに基づいて複数の光源１０７を発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像表示装置及び映像表示用の信号処理に関するものであり、特にＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏ）等の光変調素子を用いた映像表示装置の光源の制御方法に関するものである。

従来の光変調素子を用いた映像表示装置としては、例えばＤＭＤを用いたＤＬＰ方式のプロジェクタがある。このＤＬＰ方式のプロジェクタでは、光源から発生した光を、扇状の形をした赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを配置した円盤形状のカラーホイールにより時分割でＲ，Ｇ，Ｂ光に分解し、ＤＭＤ素子に照射する。ＤＭＤはＲ，Ｇ，Ｂ光に同期して時分割駆動され、入力映像信号に応じた映像光になるように入射光を反射させる。反射した光は投影レンズを介してスクリーンに投影され、映像を表示することができる。

さらに近年にはＲ，Ｇ，Ｂの光源として発光ダイオードや発光レーザダイオード等の半導体発光素子を用いることによりカラーフィルタ、及びカラーホイールを用いることなしに映像を表示する方法が提案されている。その中でも半導体発光素子を光源に含むプロジェクタでは、投射モードに対する発光パターンを記憶する記憶手段と、記憶手段の発光パターンに基づき半導体発光素子の駆動タイミングを制御する駆動制御手段とを有しており、明るさを重視した投射モードと、色合いを重視した投射モードとで発光パターンを変えることができる（例えば、特許文献１参照）。

図１０において、従来の半導体発光素子を光源に含むプロジェクタ１０００は、複数の発光ダイオードを含む光源２０１と、ＤＭＤ２０４と、光源２０１からの光をＤＭＤ２０４へ照射する２つの反射ミラー２０２、２０３と、ＤＭＤ２０４からの反射光を投射する投射レンズ２０５と、光源２０１を駆動するＬＥＤ駆動装置２０６と、ＬＥＤ駆動装置２０６の駆動を制御するタイミングコントロール装置２０７と、タイミングコントロール装置２０７とＤＭＤ２０４とを制御するＤＭＤコントロール装置２０８と、クロック信号を発生するクロック発生器２０９と、ユーザからの操作入力を受け取る入力インターフェース２１０と、中央処理装置（ＣＰＵ）２１１と、インデックスタイミング発生器２１２で構成される。

ユーザは色合いをより重視するような投射モード、あるいは明るさをより重視するような投射モードを入力インターフェース２１０を通じて選択することができる。色合いをより重視する投射モードでは、発光パターンがＲＧＢＲＧＢのシーケンスが選択され、タイミングコントロール装置２０７にてシーケンス選択信号ＳＥＬ１に応答した駆動信号Ｒ−ＥＮ，Ｇ−ＥＮ，Ｂ−ＥＮが生成される。この場合にはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの発光ダイオードはそれぞれ異なるタイミングで駆動される。明るさをより重視する投射モードでは、発光パターンがＲＧＷＢのシーケンスが選択される（Ｗは白色またはホワイト）。この場合には駆動信号Ｒ−ＥＮ，Ｇ−ＥＮ，Ｂ−ＥＮは、Ｒ，Ｇ，Ｂを発光させる期間はそれぞれ異なるタイミングで駆動されるが、Ｗを発光させる期間は、Ｒ，Ｇ，Ｂ全ての発光ダイオードを同時に点灯する。そのため色合いをより重視するモードと比較して明るくすることが可能になる。
特開２００５−３３１７０５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ユーザが入力インターフェースを通じて色合いを重視するモードや明るさを重視するモードを選択するような構成となっているため、入力映像の色再現範囲や明るさに応じて自動的に制御できるようにはなっていなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、出力映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができる映像表示装置および制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の映像表示装置は、それぞれが異なる色で発光する複数の光源と、前記複数の光源を制御する光源駆動手段と、映像信号から映像データ及び映像フォーマットを抽出する映像信号処理手段と、前記複数の光源からの入射光を光変調して映像光を出射する光変調素子と、前記映像データに基づいて前記光変調素子の駆動信号を生成する光変調素子駆動手段と、前記映像データ及び前記映像フォーマットを用いて、前記映像信号の１フレームにおける色再現範囲を算出する色再現範囲算出手段と、前記色再現範囲に基づいて前記複数の光源の光量を制御するための光量制御データを生成する光量制御データ作成手段とを備え、前記光源駆動手段は、前記光量制御データに基づいて前記複数の光源を発光させることを特徴とする構成としている。

この構成により、出力映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができる。

また、本発明の第２の映像表示装置は、前記映像データと前記映像フォーマットとを記憶する映像メモリと、前記映像信号のフレーム毎の色再現範囲に基づいて、前記映像メモリ内の前記映像データの色変換を行う色変換手段とを構成としている。

この構成により、例えばフレーム間での色の変化を最小限にすることができる。

また、本発明の第３の映像表示装置は、前記映像データの輝度に関する輝度情報を算出する輝度情報算出手段をさらに備え、前記色再現範囲算出手段が、前記映像データ、前記映像フォーマット、及び前記輝度情報を用いて前記色再現範囲を算出する構成としている。

この構成により、例えば輝度が高く高輝度情報が多い場合には表示映像の色再現範囲を狭くして表示映像を明るくすることができ、また、輝度が低く高輝度情報が少ない場合には色再現範囲を高原の色再現範囲に近づけることで色再現良く表示を行うことが可能である。

また、本発明の第４の映像表示装置は、前記光源駆動手段が、前記複数の光源の１つを主たる光源として発光させる場合、前記主たる光源の光量よりも小さい光量で他の光源を発光させる構成としている。

この構成により、例えば入力された映像信号の色再現範囲と同じ色再現範囲で映像を表示できるとともに、各光源が同時に発光することになり、光量が増加し表示映像を明るく表示することが可能である。

また、本発明の第５の映像表示装置は、前記光源駆動手段が、前記主たる光源に基づいて、各光源の光量の比率を決定し、前記比率が常に一定となるように各光源を発光させる構成としている。

この構成により、フレーム毎の白色点が常に一定となるため、フレーム間での白色の色合いが変化せず安定した映像を表示することが可能である。

また、本発明の第６の映像表示装置は、前記光源駆動手段が、前記映像信号の色再現範囲と前記映像光の色再現範囲が等しくなるように前記複数の光源の光量を調整する構成としている。

この構成により、フレーム間での色の変化を最小限にすることができる。

また、本発明の第７の映像表示装置は、前記映像データの各画素の輝度を所定の閾値と比較し、１フレームの全画素のうち前記閾値よりも高い輝度を有する画素数の割合を算出して前記輝度情報を生成する構成としている。

この構成により、例えば輝度が高く高輝度情報が多い場合には表示映像の色再現範囲を狭くして表示映像を明るくすることができ、また、輝度が低く高輝度情報が少ない場合には色再現範囲を高原の色再現範囲に近づけることで色再現良く表示を行うことが可能である。

また、本発明の第８の映像表示装置は、前記複数の光源が、ＬＥＤ素子或いは半導体レーザー素子である

この構成により、例えばＲ、Ｇ、Ｂの３色など、独立した光源を有する映像表示装置を構成することが可能となる。

また、本発明の第１の制御方法は、映像を表示する映像表示装置において、映像信号から映像データ及び映像フォーマットを抽出するステップと、前記映像データ及び前記映像フォーマットを用いて、前記映像信号の１フレームにおける色再現範囲を算出するステップと、前記色再現範囲に基づいて、それぞれが異なる色で発光する複数の光源の光量を制御するための光量制御データを生成する光量制御データ作成ステップと、前記光量制御データに基づいて、前記複数の光源を発光させるステップと、前記複数の光源から発光された光を光変調して映像光を出射するステップとを有する方法としている。

この方法により、出力映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができる。

本発明によれば、出力映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができる。例えば、入力映像信号の色再現範囲に基づいて、光源の光量を制御するデータを算出するための光量制御データ作成手段を備え、光源制御データ作成手段により作成した光量制御データとタイミング制御手段に基づいて光源の制御を行うことにより、入力映像の色再現範囲が広い場合には出力映像の色再現範囲を広くし、入力映像の色再現範囲は狭い場合には出力映像の色再現範囲を狭くすることで入力映像の色再現範囲に応じた色再現範囲で映像を出力できると共に、色再現範囲が狭い場合には出力映像を明るくすることができる。

以下に、本発明の映像表示装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における映像表示装置１００のブロック図である。
映像表示装置１００は、入力映像信号から映像データと映像フォーマットと同期信号を出力する映像信号処理手段１０１と、映像メモリ１０３と光変調素子駆動手段１０４と光源駆動手段１０６とのタイミングを制御するタイミング制御手段１０２と、映像データを映像光に変調する光変調素子１０５と、光源１０７と、照明光学系１０８と、投射光学系１０９と、スクリーン１１０と、色再現範囲を算出する色再現範囲算出手段１１１と、光源１０７を制御するデータを作成する光量制御データ作成手段１１２とを有して構成されている。ここでは、光源１０７としてＬＥＤまたは半導体レーザーを用いてＲ，Ｇ，Ｂ３色の独立した光源で構成される映像表示装置１００の説明を行う。

まず映像信号処理手段１０１で、入力映像信号の映像データと映像フォーマットと同期信号とを検出し、同期信号をタイミング制御手段１０２に入力し、映像データと映像フォーマットを映像メモリ１０３に入力する。この時の映像フォーマットの検出方法について説明する。

入力映像信号としては例えばＮＴＳＣ方式やＨＤＴＶ方式の動画がある。映像信号処理手段１０１は、１垂直期間中の走査線の数をカウントすることによりこれらの映像信号のフォーマットを検出することができる。例えばＮＴＳＣの場合には垂直方向に５２５本の走査線があるが、インターレース信号のためその半分の２６２回、ないしは２６３回分水平同期信号が立ち下がるのでこれをカウントすることでＮＴＳＣ信号と判断することができる。またＨＤＴＶでは垂直方向に１１２５の走査線があり、同様にインターレース信号であるため、半分の５６２回、ないしは５６３回のカウントとなる。このように走査線の数をカウントすることにより映像信号のフォーマットを検出することができる。また入力映像がデジタルカメラで撮影した静止画の場合にはＥｘｉｆ情報から映像信号のフォーマットを算出することもできる。ＥｘｉｆはＪＥＩＴＡ（社団法人電子情報技術産業協会）が定めた規格であり、デジタルカメラで撮影された画像ファイルに用いられている。このＥｘｉｆでは色空間情報を記載した情報タグがあり、映像信号処理手段１０１はその情報からｓＲＧＢ，ＡｄｏｂｅＲＧＢ等の入力映像信号のフォーマットを得ることができる。

また、映像信号処理手段１０１は、入力映像信号からフォーマットを検出すると共に、検出したフォーマットを元に入力映像信号の映像データを検出し、各光源色毎にＲ（Ｒｅｄ）映像データ、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）映像データ、Ｂ（Ｂｌｕｅ）映像データを算出して映像メモリ１０３に記憶する。映像信号処理手段１０１による入力映像信号からＲ，Ｇ，Ｂの各映像データへの変換は、例えば数式１のようにして行うことができる。数式１は入力映像信号がＮＴＳＣ信号の場合の変換式であり、映像信号処理手段１０１はＮＴＳＣ信号の輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂ信号とからＲ，Ｇ，Ｂの各映像データに変換して映像メモリ１０３に記憶する。

（数式１）
Ｒ＝Ｙ＋１．４０２６＊Ｃｒ
Ｇ＝Ｙ−０．７１４４＊Ｃｒ−０．３４４４＊Ｃｂ
Ｂ＝Ｙ＋１．７７３０＊Ｃｂ

さらに、映像信号処理手段１０１は、算出した入力映像信号のフォーマット、映像データから、映像メモリ１０３と光変調素子駆動手段１０４と光源駆動手段１０６とのタイミングを制御するための同期信号を出力する。同期信号は、図２で示すように、映像メモリ１０３からＲデータを出力するタイミングと、光源Ｒを発光させるタイミングと、Ｒデータに合わせて光変調素子（例えば、ＤＭＤ素子など）を駆動させるタイミングとを同期させるための同期信号ＣＬＫＲと、Ｇデータを出力するタイミングと、光源Ｇを発光させるタイミングと、Ｇデータに合わせて光変調素子を駆動させるタイミングとを同期させるための同期信号ＣＬＫＧと、Ｂデータを出力するタイミングと、光源Ｂを発光させるタイミングと、Ｂデータに合わせて光変調素子を駆動させるタイミングとを同期させるための同期信号ＣＬＫＢとからなる。ＣＬＫＲは入力映像信号からフレーム信号、例えばＮＴＳＣ信号の場合には垂直同期信号に同期して生成され、ＣＬＫＧ，ＣＬＫＢはＣＬＫＲを基準に生成される。図２の場合にはタイミングを均等にしているがホワイトバランスを考慮してタイミングを調整するようにしてもよい。例えば光源Ｒの光量が少ない場合には光源Ｒの発光期間が長くなるようにＣＬＫＧ，ＣＬＫＢが調整される。

次に、映像メモリ１０３の映像データを光変調素子１０５と光源１０７とを用いて映像化する方法について説明する。光変調素子１０５は、入力映像に応じた表示映像を出力するための表示素子であり、このような光変調素子としては例えば背景技術にて前述したＤＭＤ素子がある。ＤＭＤ素子はシリコンベースの素子上に可動式のマイクロミラーが表示画素数分配置されており、個々のマイクロミラーの向きを変えることにより光源からの光をスクリーンの方向に反射させるかどうかで映像を生成するものである。マイクロミラーはオン、オフの２値制御であるが、オンの時間比率を制御することにより階調表現を行うことができる。光変調素子駆動手段１０４は、入力映像信号の各画素毎に階調に応じてマイクロミラーのオン時間を制御して駆動することで、入力映像信号に応じた映像をスクリーン１１０上に投射光学系１０９を介して表示することができる。

またＤＭＤ素子を用いてカラー映像を表示する場合には、カラー映像を構成する色成分の数だけＤＭＤ素子を用意すればカラー映像を表示できるが、カラー映像をＲ，Ｇ，Ｂの色成分を用いて表示する場合にはＤＭＤ素子が３個必要となり、コストが高くなるため、一般的にはＤＭＤ素子１個でカラー映像を表示する方法が用いられる。この場合にはＲ，Ｇ，Ｂの光を順番にＤＭＤ素子に当て、それぞれの色に対応した映像データをＤＭＤ素子で連続して表示する。

次に、映像メモリ１０３と光源１０７と光変調素子１０５との動作タイミングについて図２を用いて説明する。これらの動作タイミングは映像信号処理手段１０１から出力される同期信号に基づきタイミング制御手段１０２によって制御される。また光変調素子１０５は光変調素子駆動手段１０４、光源１０７は光源駆動手段１０６によって制御、駆動されることになる。図２において同期信号はタイミング制御手段１０２から出力される信号であり、これにより全体の制御が行われる。映像データは映像メモリ１０３から出力される映像データでありＲデータ、Ｇデータ、Ｂデータの順番で順次出力される。光源Ｒ、光源Ｇ、光源Ｂは光源駆動手段１０６によって駆動される光源１０７の発光タイミングであり、ＤＭＤ素子は光変調素子駆動手段１０４によって駆動される光変調素子１０５の駆動タイミングを表している。同期信号に応じて映像データのＲデータが出力されている期間に光源Ｒが発光し、ＤＭＤ素子はＲデータに応じて駆動を行う。同様に同期信号に応じて映像データのＧデータが出力されている期間では光源Ｇが発光し、ＤＭＤ素子もＧデータに応じて駆動を行い、Ｂデータが出力されている期間では光源Ｂが発光し、ＤＭＤ素子もＢデータに応じた駆動を行う。このようにして１フレーム内でＲ，Ｇ，Ｂのデータを順次出力しスクリーン１１０による表示を行う。なお図２の場合は入力映像信号の色再現範囲に応じて光源制御が行われる前の状態での動作タイミングを表している。

次に、色再現範囲算出手段１１１について説明する。映像表示装置１００においては、色再現範囲算出手段１１１が色再現範囲を算出し、光源駆動手段１０６が色再現範囲に応じて光源１０７を制御する。色再現範囲の表し方として最も一般的な方法としては、図３に示したＣＩＥ色度図がある。この色度図はＣＩＥ（国際照明委員会）が定めた色の表し方である。人間の目は分光感度が異なる３種類の刺激により色を認識しておりこの３種類の刺激値をＸ，Ｙ，Ｚで表し、さらにＸ，Ｙ，Ｚの比を色度ｘ，ｙとして数値化して平面上にプロットしたものがＣＩＥ色度図である。色再現範囲算出手段１１１は、映像の入力値をＲ，Ｇ，Ｂとした場合のＸ，Ｙ，Ｚへの変換を例えば数式２のようにして行うことができる。数式２はＲ，Ｇ，ＢがＨＤＴＶ（高精細テレビ）の場合の変換式である。またｘ，ｙとＸ，Ｙ，Ｚとの関係は数式３で表される。可視光は図３の領域３の馬蹄形の範囲内にすべてプロットされる。

（数式２）
Ｘ＝０．４１２４＊Ｒ＋０．３５７６＊Ｇ＋０．１８０５＊Ｂ
Ｙ＝０．２１２６＊Ｒ＋０．７１５２＊Ｇ＋０．０７２２＊Ｂ
Ｚ＝０．０１９３＊Ｒ＋０．１１９２＊Ｇ＋０．９５０５＊Ｂ

（数式３）
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）

図３において、領域１は映像表示装置１００の光源Ｒ，Ｇ，Ｂで表示できる最大の色再現範囲を表しており、Ｒ，Ｇ，Ｂ単色の色度点をＲ１，Ｇ１，Ｂ１として表している。領域２は入力映像信号の色再現範囲を表しており、色度点をＲ２，Ｇ２，Ｂ２で表している。Ｒ，Ｇ，Ｂの光源としてＬＥＤまたは半導体レーザーを用いた場合、その色再現範囲は領域１で示すように、入力映像信号よりも広い色再現範囲となる。

色再現範囲算出手段１１１は、映像メモリ１０３に記憶した映像フォーマットから、入力映像信号の色再現範囲を表すＲ２，Ｇ２，Ｂ２の色度点を算出することができる。これは、色再現範囲算出手段１１１が映像のフォーマットを検出すると、そのフォーマット毎に色再現範囲が規定されているので、色再現範囲を算出することができるためである。例えば入力映像信号がＨＤＴＶの場合には、色空間がｓＲＧＢ色空間で規定されているため、色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の値はＲ２の色度座標を（Ｒ２＿ｘ，Ｒ２＿ｙ）、Ｇ２の色度座標を（Ｇ２＿ｘ，Ｇ２＿ｙ）、Ｂ２の色度座標を（Ｂ２＿ｘ，Ｂ２＿ｙ）とした場合、数式４で示すような色度座標値となる。

（数式４）
（Ｒ２＿ｘ，Ｒ２＿ｙ）＝（０．６４０，０．３３０）
（Ｇ２＿ｘ，Ｇ２＿ｙ）＝（０．３００，０．６００）
（Ｂ２＿ｘ，Ｂ２＿ｙ）＝（０．１５０，０．０６０）

また入力映像信号がデジタルカメラで撮影した映像には、Ｅｘｉｆ情報に色空間情報があり、色再現範囲算出手段１１１はその色空間情報から色再現範囲を直接算出することができる。

次に、光量制御データ作成手段１１２が、色再現範囲算出手段１１１によって算出された色再現範囲に応じて光源１０７の光量を制御するための光量制御データを作成する場合の光量制御データの作成方法について説明する。

前述したようにＲ，Ｇ，Ｂの光源としてＬＥＤまたは半導体レーザーを用いた場合、入力映像の色再現範囲より広い色再現範囲となる。そこで、タイミング制御手段１０２が光源１０７の発光タイミングを調整することで、入力映像信号の色再現範囲と出力映像信号の色再現範囲とが同一領域になるようにする。そのために図４に示すように、映像データに対応した光源以外の光源を同時に発光させることで色再現範囲の調整を行うことができる。図４で光源Ｒ、光源Ｇ、光源Ｂの縦軸は発光量（光束）を表しており、例えば映像データがＲデータの場合には、光源駆動手段１０６が光源Ｒに加えて光源Ｇと光源Ｂとを少量発光させることでＲの色度座標をＲ光源の色度点Ｒ１から入力映像の色度点Ｒ２に移動させることができる。Ｇ光源、Ｂ光源についても同様に他の光源を少量発光させることで色度点を移動させることができる。

色度点を移動させるための光束についての一例として、図３のＧ光源の色度点Ｇ１を色度点Ｇ２に移動させる場合のＲ，Ｂの光束について以下に説明する。

Ｒ光源、Ｇ光源、Ｂ光源のそれぞれの光源を発光させた場合の見た目の明るさをそれぞれＳｒ，Ｓｇ，Ｓｂとして表す。これらの数値はそれぞれの光源を見た場合のＸ，Ｙ，Ｚの３刺激値の和であり、刺激和とよばれるものである。Ｒ１の色度座標を（ｘ１，ｙ１）、Ｇ１の色度座標を（ｘ２，ｙ２）、Ｂ１の色度座標を（ｘ３，ｙ３）とし、目標となるＧ２の色度座標を（ｘ，ｙ）とした場合、Ｒ光源の刺激和ＳｒはＧ光源の刺激和Ｓｇから数式５で光量制御データ作成手段１１２が算出することができ、同様にＢ光源の刺激和ＳｂはＧ光源の刺激和Ｓｇから数式６で光量制御データ作成手段１１２が算出することができる。ここでＧ光源についてはそのまま最大輝度で発光させるものとする。

（数式５）

（数式６）

また光量制御データ作成手段１１２は、各光源の光束と刺激和との関係は数式７のような関係があり、数式７からそれぞれの光源の発光すべき光束を算出することができる。

（数式７）
（Ｒ光源光束）＝６８３＊Ｓｒ＊ｙ１
（Ｇ光源光束）＝６８３＊Ｓｇ＊ｙ２
（Ｂ光源光束）＝６８３＊Ｓｂ＊ｙ３

同様にして、光量制御データ作成手段１１２は、Ｒ光源についても色度座標Ｒ１からＲ２へ移動させるためのＧ光源、Ｂ光源の発光すべき光束を算出し、またＢ光源についても色度座標Ｂ１からＢ２へ移動させるためのＲ光源、Ｇ光源の発光すべき光束を算出することができる。

このようにして各光源の発光すべき光束を光量制御データ作成手段１１２が算出し、タイミング制御手段１０２が光変調素子駆動手段１０４と光源駆動手段１０６とのタイミングを図４に示すようなタイミングにしてスクリーン１１０によって映像を表示する。図４において映像データがＲデータの区間では光源Ｒが発光するのと同時に光源Ｇ、光源Ｂを算出された光束にて発光する。映像データがＧデータの区間、Ｂデータの区間でも同様に算出された光束にて発光する。このように光源１０７を色再現範囲に応じて制御すると、入力映像信号の色再現範囲と同じ色再現範囲で映像を表示できると共に、各光源が同時に発光することになり、光量が増加し表示映像を明るく表示することができる。

また、入力映像信号の映像データの連続したフレーム毎の色再現範囲を色再現範囲算出手段１１１が算出し、算出された色再現範囲に基づいて連続したフレーム毎に光源１０７の光量を制御するようにしてもよい。この場合の映像表示装置を映像表示装置５００として映像表示装置５００のブロック図を図５に示し、その動作について説明する。図５において色変換手段１１３は、映像メモリ１０３に記憶した映像データの色変換を行うものであり、フレーム毎の色再現範囲と映像フォーマットに基づいて映像データの色変換を行うことができる。その他の構成は映像表示装置１００と同じであるため、同一符号を付し、説明を省略する。

まず色再現範囲算出手段１１１が入力映像データのフレーム毎の色再現範囲を算出する。映像メモリ１０３に記憶した映像データのフレーム毎のＲ，Ｇ，Ｂ映像データのｘ，ｙ値が算出され、図６に示すように色度図上にプロットされ、プロットされた領域を囲むようにＲ２，Ｇ２，Ｂ２で構成される三角形が決定されることで色再現範囲が算出される。図６でＲ１，Ｇ１，Ｂ１は光源制御が行われる前の元の光源１０７の色再現範囲を表している。路再現範囲算出手段１１１が入力映像信号の映像データの色再現範囲を囲む三角形を算出する方法は様々な方法があるが、白色点が光源制御前と光源制御後で同一座標になるような条件で色再現範囲を算出するようにしてもよい。この場合には、Ｒ２はＲ１と白色点を結ぶ直線上に存在し、Ｇ２，Ｂ２についてもそれぞれＧ１と白色点、Ｂ１と白色点を結ぶ直線上に存在することになる。さらにＲ１からＲ２までの距離と、Ｒ２から白色点までの距離の比率と、Ｇ１からＧ２までの距離と、Ｇ２から白色点までの距離の比率と、Ｂ１からＢ２までの距離と、Ｂ２から白色点までの距離の比率との３つの比率を同じに設定する。これにより、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の白色点とＲ２，Ｇ２，Ｂ２の白色点を同じにすることができる。このような条件でＲ１，Ｂ１で規定される直線１と、Ｒ１，Ｇ１で規定される直線２と、Ｇ１，Ｂ１で規定される直線３とを距離の比率が同じになるように同時に内側に向けて移動させ、どれか１つの直線が色再現範囲と接するところまで移動させる。図６の場合にはＧ１とＢ１で規定される直線１が最初に色再現範囲と接することになる。色再現範囲算出手段１１１は、直線と色再現範囲が接した時点で移動を中止し、３つの直線が交わる点を算出して、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の色度点を算出することができる。

次に、算出された光源１０７の色度点で映像データをスクリーン１１０によって表示する際に、色変換手段１１３は、色度点が変化するのに合わせて映像データの色変換を行い、フレーム毎の色の変化が最小限になるようにする。これは、図６で示したように、光源制御が行われる前の色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１と、光源制御が行われた後の色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２とでは、入力した映像データのＲ，Ｇ，Ｂに対する刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ値が異なるため、光源制御前後で同じ色再現範囲を出力するためには、色度点の変化に応じて入力映像データのＲ，Ｇ，Ｂを色変換する必要があるためである。

入力映像データをＲ，Ｇ，Ｂとし、色変換後の映像データをＲ’，Ｂ’，Ｃ’とした場合の色変換について以下に説明する。まず色変換手段１１３は、入力映像データＲ，Ｇ，ＢをＸ，Ｙ，Ｚ値に数式８を用いて変換する。数式８における係数Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３は、色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚ値と白色点から算出することができる変換係数である。

（数式８）

次に色変換手段１１３は、数式９にてＸ，Ｙ，Ｚ値からＲ２，Ｇ２，Ｂ２の色度点で表される領域内のＲ’，Ｂ’，Ｃ’値に変換する。

（数式９）

ここで数式９の係数Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ２３，Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ３３は色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚ値と白色点から算出することができる変換係数である。このように色変換手段１１３が変換することで、光源制御が行われる前の色度点がＲ１，Ｇ１，Ｂ１の場合と、光源制御が行われた後の色度点がＲ２，Ｇ２，Ｂ２の場合とで、入力した映像データのＲ，Ｇ，Ｂに対する刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ値が同じとなるため、フレーム毎の色の変化を最小限にすることができる。

このようにして算出した色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２と光源制御が行われる前の色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の関係から、前述した方法により光量制御データ作成手段１１２が光源制御量を算出して、光源駆動手段１１６が映像データのフレーム毎の色再現に応じて光源１０７を制御することができる。さらに映像データの色再現範囲が小さい場合には出力映像を明るく表示することができる。さらにフレーム毎に白色点が変化したり、色が変化するのを防止することができるため、高品位な出力映像を表示することができる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態における映像表示装置７００のブロック図である。図７において、映像表示装置１００と異なるところは高輝度情報算出手段１１４を設けた点である。その他の構成は映像表示装置１００と同じであるため、同一符号を付し、説明を省略する。映像表示装置７００では、高輝度情報算出手段１１４が入力映像信号の高輝度情報を算出し、高輝度情報が多い場合には表示映像の色再現範囲を狭くすることで表示映像を明るく表示し、高輝度情報が少ない場合には色再現範囲を光源１０７の色再現範囲として色再現を重視した表示を行うことができる。

そのため、高輝度情報算出手段１１４は、入力映像信号の映像データが記憶されている映像メモリ１０３から映像データの高輝度情報を算出する。高輝度情報算出手段１１４は、入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから輝度値Ｙを数式１０で算出することができる。尚、高輝度情報算出手段１１４は、「輝度情報算出手段」としての機能を有する。

（数式１０）
Ｙ＝０．２９９*Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂ

高輝度情報算出手段１１４は、数式１０で算出した輝度値Ｙから映像データの高輝度情報を算出する。高輝度情報とは映像データにどれだけ高輝度情報があるかを表すもので、例えば映像データの輝度値が０から２５５までの８ビットの値とした場合、２００以上の輝度をカウントし、全画素数に対する割合を高輝度情報とすることができる。このようにして算出された高輝度情報から色再現範囲算出手段１１１が色再現範囲を算出する。

色際限範囲算出手段１１１が高輝度情報から色再現範囲を算出する方法としては、例えば図８で示すように、高輝度情報が全くない場合の色再現範囲を色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１で表される領域とし、高輝度情報が多い場合の色再現範囲の最小領域を色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２で表される領域とし、高輝度情報に応じて、Ｒ１からＲ２を結ぶ直線上の色度座標となるＲ３、Ｇ１からＧ２を結ぶ直線上の色度座標となるＧ３、Ｂ１からＢ２を結ぶ直線上の色度座標となるＢ３を算出する。ここで色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は色再現範囲の調整が行われていない状態の光源そのものの色度点である。また色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２については、映像メモリ１０３に記憶された映像フォーマットから前述した方法により色再現範囲算出手段１１１が各色度点を算出することができる。

また、色再現範囲算出手段１１１は色度点Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１と色度点Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２と高輝度情報量とにより色度点Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３を算出することができる。例えば、Ｇ１の色度座標を（Ｇ１＿ｘ，Ｇ１＿ｙ）とし、Ｇ２の色度座標を（Ｇ２＿ｘ，Ｇ２＿ｙ）としＧ３の色度座標を（ｘ，ｙ）とした場合には、色度座標ｘ，ｙはそれぞれ数式１１で表すことができる。

（数式１１）
ｘ＝ｋ＊Ｇ１＿ｘ＋（１−ｋ）＊Ｇ２＿ｘ
ｙ＝ｋ＊Ｇ１＿ｙ＋（１−ｋ）＊Ｇ２＿ｙ

ここで係数ｋは高輝度情報から算出される値であり、例えば図９に示すような値となる。図９において横軸は高輝度情報を示しており、輝度値が２００以上の画素数をカウントして全画素数に対する割合を算出しその％値を高輝度情報としたものである。ここでｋ＝１．０となるのは輝度値が２００以上の画素が無い場合である。

同様に、色再現範囲算出手段１１１はＲ３，Ｂ３についても色度座標を算出することができる。このようにして、高輝度情報算出手段１１３によって算出された高輝度情報から色再現範囲算出手段１１１が色再現範囲であるＲ３，Ｇ３，Ｂ３の色度座標を算出し、その色再現範囲から光量制御データ作成手段１１２が光量制御データを作成する。色再現範囲から光量制御データを算出し、光源１０７を制御する方法については第１の実施形態と同様になるため、ここでは説明を省略するが、高輝度情報が多い場合には色再現範囲を狭くすることで、表示映像を明るくすることができる。

このようにして、入力映像信号の高輝度情報を調べ、高輝度情報が多い場合には表示映像の色再現範囲を狭くすることで表示映像を明るく表示し、高輝度情報が少ない場合には色再現範囲を光源の色再現範囲に近づけることで色再現良く映像を表示することができる。

本発明は、入力映像信号の色再現範囲に合わせて表示映像の色再現範囲を設定できるため、正確な色再現ができると共に、表示映像の明るさと色再現性を自動的に調整することができ、表示映像の明るさを向上させることができる映像表示装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態における映像表示装置の一例のブロック図 本発明の第１の実施形態における映像表示装置の一例のタイミングチャート 本発明の第１の実施形態における色再現範囲の一例の説明図 本発明の第１の実施形態における別の映像表示装置の一例のタイミングチャート 本発明の第１の実施形態における別の映像表示装置の一例のブロック図 本発明の第１の実施形態における別の色再現範囲の一例の説明図 本発明の第２の実施形態における映像表示装置の一例のブロック図 本発明の第２の実施形態における色再現範囲の一例の説明図 本発明の第２の実施形態における色度座標算出のための係数の一例を表す図 従来の半導体発光素子を光源に含むプロジェクタのブロック図

符号の説明

１００、５００、７００ 映像表示装置
１０１ 映像信号処理手段
１０２ タイミング制御手段
１０３ 映像メモリ
１０４ 光変調素子駆動手段
１０５ 光変調素子
１０６ 光源駆動手段
１０７ 光源
１０８ 照明光学系
１０９ 投射光学系
１１０ スクリーン
１１１ 色再現範囲算出手段
１１２ 光量制御データ作成手段
１１３ 色変換手段
１１４ 高輝度情報算出手段
２０１ 光源
２０２、２０３ 反射ミラー
２０４ ＤＭＤ
２０５ 投射レンズ
２０６ ＬＥＤ駆動装置
２０７ タイミングコントロール装置
２０８ ＤＭＤコントロール装置
２０９ クロック発生器
２１０ 入力インターフェース
２１１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２１２ インデックスタイミング発生器
１０００ プロジェクタ

Claims (9)

1. それぞれが異なる色で発光する複数の光源と、
   前記複数の光源を制御する光源駆動手段と、
   映像信号から映像データ及び映像フォーマットを抽出する映像信号処理手段と、
   前記複数の光源からの入射光を光変調して映像光を出射する光変調素子と、
   前記映像データに基づいて前記光変調素子の駆動信号を生成する光変調素子駆動手段と、
   前記映像データ及び前記映像フォーマットを用いて、前記映像信号の１フレームにおける色再現範囲を算出する色再現範囲算出手段と、
   前記色再現範囲に基づいて前記複数の光源の光量を制御するための光量制御データを生成する光量制御データ作成手段とを備え、
   前記光源駆動手段は、前記光量制御データに基づいて前記複数の光源を発光させることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記映像データと前記映像フォーマットとを記憶する映像メモリと、
   前記映像信号のフレーム毎の色再現範囲に基づいて、前記映像メモリ内の前記映像データの色変換を行う色変換手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記映像データの輝度に関する輝度情報を算出する輝度情報算出手段をさらに備え、
   前記色再現範囲算出手段は、前記映像データ、前記映像フォーマット、及び前記輝度情報を用いて前記色再現範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記光源駆動手段は、前記複数の光源の１つを主たる光源として発光させる場合、前記主たる光源の光量よりも小さい光量で他の光源を発光させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
5. 前記光源駆動手段は、前記主たる光源に基づいて、各光源の光量の比率を決定し、前記比率が常に一定となるように各光源を発光させることを特徴とする請求項４に記載の映像表示装置。
6. 前記光源駆動手段は、前記映像信号の色再現範囲と前記映像光の色再現範囲が等しくなるように前記複数の光源の光量を調整することを特徴とする請求項４に記載の映像表示装置。
7. 前記輝度情報算出手段は、前記映像データの各画素の輝度を所定の閾値と比較し、１フレームの全画素のうち前記閾値よりも高い輝度を有する画素数の割合を算出して前記輝度情報を生成することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
8. 前記複数の光源は、ＬＥＤ素子或いは半導体レーザー素子であることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
9. 映像を表示する映像表示装置において、
   映像信号から映像データ及び映像フォーマットを抽出するステップと、
   前記映像データ及び前記映像フォーマットを用いて、前記映像信号の１フレームにおける色再現範囲を算出するステップと、
   前記色再現範囲に基づいて、それぞれが異なる色で発光する複数の光源の光量を制御するための光量制御データを生成する光量制御データ作成ステップと、
   前記光量制御データに基づいて、前記複数の光源を発光させるステップと、
   前記複数の光源から発光された光を光変調して映像光を出射するステップと
   を有する制御方法。

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