JP2008287144A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの低下を抑制しつつ動画像視認性の問題を抑制する。
【解決手段】本発明のプロジェクタは、画像を表す画像データに応じて画像を表す画像光を射出する表示用デバイスと、表示用デバイスから入射する画像光のうち、一部の画像光を除く他の画像光を、画像データに基づいて生成される輝度データに応じて変調して射出するとともに、一部の画像光の射出を制限する画像光制限デバイスと、画像光制限デバイスから射出される画像光を投写する投写光学系と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、動画像表示技術に関し、特に、動画像の表示において発生する動画像のボケを抑制するための技術に関する。

動画像表示装置には、画像が常時表示されているホールド型表示装置と、ＣＲＴのようなインパルス型表示装置とがある。ホールド型表示装置は、フリッカ（ちらつき感）がないという利点を有する一方で、ディスプレイや人間の目の残像に起因する動画像視認性の問題（動画像ボケ）があるという欠点を有していた。このような欠点を解消するために、たとえばホールド型表示装置において液晶パネルの制御によって、本来の画像表示と黒表示とを行うことにより、擬似的にインパルス型の表示を実現する技術が特許文献１に提案されている。

特開２００６−１０６６８９号公報

しかし、このような液晶パネルその他のホールド型表示装置の制御方式では、画像の黒レベルを表す光の照度に対して、表示される画像の平均輝度が本来の画像表示と黒表示とを行うことによって低下することになるため、表示される画像のコントラストが低下してしまう、という問題があった。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、コントラストの低下を抑制しつつ動画像視認性の問題を抑制することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明は、上記した目的の少なくとも一部を達成するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］画像を投写するプロジェクタであって、
前記画像を表す画像データに応じて前記画像を表す画像光を射出する表示用デバイスと、
前記表示用デバイスから入射する画像光のうち、一部の画像光を除く他の画像光を、前記画像データに基づいて生成される輝度データに応じて変調して射出するとともに、前記一部の画像光の射出を制限する画像光制限デバイスと、
前記画像光制限デバイスから射出される画像光を投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。

適用例１の構成によれば、画像光制限デバイスにおいて、表示用デバイスから入射する画像光のうち、一部の画像光の射出を制限することにより、インパルス型の表示を実現することができるので、動画像視認性の問題を抑制することができる。また、他の画像光を輝度データに応じて変調することにより、コントラストの低下を抑制することができる。

［適用例２］適用例１に記載のプロジェクタであって、
前記表示用デバイスは、マトリクス状に配置された複数の表示用画素を有し、各表示用画素が所定のフレーム周期で列方向および行方向に順に走査されて、前記画像データが与えられることにより、前記画像を表す画像光を射出し、
前記画像光制限デバイスは、マトリクス状に配置された複数の輝度変調用画素を有し、各輝度変調用画素は、前記表示用デバイスにおける前記表示用画素の走査に同期して、列方向および行方向に順に走査されて、前記輝度データが与えられることにより、前記所定のフレーム周期内における第１の期間では、与えられた前記輝度データに応じて、前記表示用デバイスから入射する画像光を変調し、前記所定のフレーム周期内における前記第１の期間以外の第２の期間では、固定の暗レベルを有するデータが与えられることにより、前記表示用デバイスから入射する画像光の射出を制限する、
ことを特徴とするプロジェクタ。

適用例２の構成によれば、各輝度変調用画素は、所定のフレーム周期内における第１の期間では、与えられた輝度データに応じて、表示用デバイスから入射する画像光を変調し、所定のフレーム周期内における第２の期間以外の第２の期間では、固定の暗レベルを有するデータが与えられることにより、表示用デバイスから入射する画像光の射出を制限することができるので、効果的に、インパルス型の表示を実現するとともに、コントラストの低下を抑制することができる。

［適用例３］適用例１または適用例２に記載のプロジェクタであって、
３つの前記表示デバイスを備え、
前記３つの表示デバイスは、それぞれ、互いに異なる色の画像光を射出し、
前記プロジェクタは、さらに、
前記３つの表示用デバイスから射出される３色の画像光を合成して、カラー画像を表す前記画像光として射出する光合成光学系、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。

適用例３の構成によれば、カラー画像を表示するプロジェクタにおいて、インパルス型の表示を実現するとともに、コントラストの低下を抑制することができる。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記画像光制限デバイスの状態変化に応じた前記画像光制限デバイスの特性変動に起因する輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動するデバイス駆動部を備える、
ことを特徴とするプロジェクタ。

適用例４の構成によれば、画像光制限デバイスの状態変化に応じた特性変動に起因する輝度変動を抑制するように画像光制限デバイスが駆動されるので、画像光制限デバイスの状態変化に応じた特性変動に起因する画像表示（たとえば透過率９０％）と黒表示（たとえば透過率５０％）の輝度の変動を抑制することができる。なお、画像光制限デバイスの状態変化は、たとえば温度変化や経年変化といった光制限デバイスの状態の変化を含む。

［適用例５］適用例４に記載のプロジェクタであって、
さらに、前記画像光制限デバイスの温度を計測する温度センサを備え、
前記デバイス駆動部は、前記温度センサの計測値に応じて前記画像光制限デバイスを駆動する、
ことを特徴とするプロジェクタ。

適用例５の構成によれば、画像光制限デバイスの温度変化に起因するプロジェクタの輝度変動を画像光制限デバイスの駆動内容を調整することにより実現することができる。なお、温度センサとしては、たとえばサーミスタや熱電対を利用可能である。

［適用例６］適用例４または適用例５に記載のプロジェクタであって、
前記デバイス駆動部は、さらに、前記表示用デバイスの状態変化に応じた前記表示用デバイスの特性変動に起因する輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動する、
ことを特徴とするプロジェクタ。

適用例６の構成によれば、表示用デバイスの状態変化に応じた表示用デバイスの特性変動に起因するプロジェクタの輝度変動を画像光制限デバイスの駆動内容を調整することにより実現することができる。これにより、たとえばＲＧＢのライトバルブの各々のガンマ補正の内容の調整の省略あるいは簡略化（たとえば色づき抑制のための相対的調整のみ）を実現することができる。

［適用例７］適用例４ないし適用例６のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記デバイス駆動部は、前記画像光制限デバイスの特定の入出力応答の変化に基づいて前記内部環境の変化を推定するとともに、前記推定された内部環境の変化に応じて前記輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動する、
ことを特徴とするプロジェクタ。

適用例７の構成によれば、温度センサを省略することができるとともに、温度を介した特性変動の推定でなく特性変動の直接的な計測を実現することができる。

なお、本発明は、プロジェクタに限られず、投写方法や投写制御装置、投写制御方法、投写を制御するためのプログラム（あるいはプログラム製品）といった種々の形態で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．プロジェクタの構成：
Ｂ．画像光制限デバイスの構成と温度補償：
Ｂ−１．画像光制限デバイスの構成：
Ｂ−２．画像光制限デバイスの温度補償：
Ｃ．画像光制限デバイスの駆動動作：
Ｄ．変形例：

Ａ．プロジェクタの構成：
図１は、本発明の一実施例としてのプロジェクタの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタ１０００は、画像を投写するための光学系ブロック１００と、画像の投写を制御するための制御系ブロック２００とを備えている。

光学系ブロック１００は、照明光学系１１０と、色光分離光学系１２０と、３つのライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１４０と、画像光制限デバイス１５０と、投写レンズ（投写光学系）１６０と、を備えている。

照明光学系１１０は、光源装置１１１を含み、３つのライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから画像を表す光（以下、「画像光」と呼ぶ。）を射出するために利用される光、いわゆる照明光を射出する。

色光分離光学系１２０は、照明光学系１１０から射出された光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離し、各色用として割り当てられたライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂへ向けて射出する。

各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、それぞれに入射する色光を対応する色の画像光に変換して、クロスダイクロイックプリズム１４０へ向けて射出する。これらライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、例えば、透過型の液晶パネルと、入射側偏光板および射出側偏光板と、により構成することができる。この液晶パネルは、マトリクス状に配置され、複数の画素を構成する複数の液晶セルを有し、各液晶セルが列方向および行方向に順に走査されて、それぞれに対応する画像データが書き込まれることにより、入射する光を変調して画像光を射出する。なお、これらライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、本発明の表示用デバイスに相当し、マトリクス状に配置される複数の画素は、それぞれ表示用画素に相当する。

クロスダイクロイックプリズム１４０は、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出された各色の画像光を合成し、合成光を、カラー画像を表す画像光として射出する。なお、クロスダイクロイックプリズム１４０は、本発明の光合成光学系に相当する。

画像光制限デバイス１５０は、クロスダイクロイックプリズム１４０から射出されて入射する合成光（カラー画像を表す画像光）のうち、一部を除く他の画像光を、各色の画像データを合成することにより生成される輝度データに応じて変調して射出するとともに、一部の画像光の射出を制限する。また、画像光制限デバイス１５０には、画像光制限デバイス１５０の温度を計測するための温度センサ１５３が備えられている。

投写レンズ１６０は、画像光制限デバイス１５０から射出された画像光を、スクリーンＳＣ上に投写する。

なお、図１に示すような光学系の各構成および機能のうち、画像光制限デバイス１５０については、本願の出願人によって開示された特開２００６−１０６６８９号公報に開示されている液晶パネルを用いることにより構成することができる。また、画像光制限デバイス１５０以外については、例えば、本願の出願人によって開示された特開２００３−２７０６３６号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。また、画像光制限デバイス１５０の構成および機能については、さらに、後述する。

図２は、制御系ブロックの概略構成を示す説明図である。制御系ブロック２００は、入力信号処理部２１０と、画像信号処理部２２０と、輝度信号処理部２３０と、タイミング制御部２３５と、ライトバルブ駆動部２４０と、画像光制限デバイス駆動部２５０と、制御部２６０と、を備えている。なお、画像光制限デバイス駆動部２５０は、本発明のデバイス駆動部に相当する。

制御部２６０は、図示しないＣＰＵやメモリを含み、メモリに記憶されている制御プログラムや処理条件を読み込んで実行することにより、入力信号処理部２１０、画像信号処理部２２０、輝度信号処理部２３０、タイミング制御部２３５、ライトバルブ駆動部２４０および画像光制限デバイス駆動部２５０の動作等を制御する。

入力信号処理部２１０は、入力される映像信号を処理して、画像信号処理部２２０に入力するデジタルの画像データ信号ＷＶＤＳを出力するとともに、輝度信号処理部２３０に入力するデジタルの輝度データ信号ＷＹＤＳを出力する。デジタルの輝度データは、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各画像データを合成することにより生成することができる。なお、アナログの映像信号の場合には、映像信号に含まれている同期信号に同期して、映像信号に含まれているアナログの画像信号をデジタルの画像データ信号に変換するとともに、デジタルの輝度データ信号を生成する。また、デジタルの映像信号の場合には、その信号の種類に応じて、映像信号に含まれているデジタルの画像データ信号を画像信号処理部２２０で処理可能な形式の信号に変換するとともに、デジタルの輝度データ信号を生成する。

画像信号処理部２２０は、入力信号処理部２１０から出力されたデジタルの画像データ信号ＷＶＤＳに含まれている各フレームの画像データを、画像データ信号ＷＶＤＳとともに出力される同期信号ＷＳＹＮＣに基づいて、画像信号処理部２２０内に備えるフレームメモリ（不図示）に順に書き込む。なお、同期信号ＷＳＹＮＣには、垂直同期信号や水平同期信号、クロック信号が含まれている。

また、画像信号処理部２２０は、タイミング制御部２３５から供給される読み出し用のタイミング信号ＲＶＳＹＮＣに基づいて、フレームメモリに記憶された画像データを読み出すことにより、ライトバルブ駆動部２４０に読み出し画像データ信号ＲＶＤＳを出力する。なお、読み出し用のタイミング信号ＲＶＳＹＮＣには、垂直同期信号に基づく垂直開始信号や水平同期信号に基づく水平開始信号、クロック信号が含まれている。また、読み出し用の垂直開始信号の周波数は、フレームメモリに書き込まれる映像信号の書き込み用の垂直同期信号の周波数（フレーム周期の逆数）と同じに設定されている。

輝度信号処理部２３０は、入力信号処理部２１０から出力されたデジタルの輝度データ信号ＷＹＤＳに含まれる各フレームの輝度データを、入力信号処理部２１０から輝度データ信号ＷＹＤＳとともに出力される同期信号ＷＳＹＮＣに基づいて、輝度信号処理部２３０内に備えるフレームメモリ（不図示）に順に書き込む。

また、輝度信号処理部２３０は、タイミング制御部２３５から供給される読み出し用のタイミング信号ＲＹＳＹＮＣに同期して、フレームメモリに記憶された画像データを読み出すことにより、画像光制限デバイス駆動部２５０に読み出し輝度データ信号ＲＹＤＳを出力する。なお、読み出し用のタイミング信号ＲＹＳＹＮＣは、タイミング制御部２３５から画像信号処理部２２０に供給される読み出し用のタイミング信号ＲＶＳＹＮＣと等価である。

ライトバルブ駆動部２４０は、画像信号処理部２２０から供給される読み出し画像データ信号ＲＶＤＳに基づいて、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを駆動する駆動画像データ信号ＤＶＤＳを生成し、出力する。

画像光制限デバイス駆動部２５０は、画像光制限デバイス１５０を駆動するために、読み出し輝度データ信号ＲＹＤＳに基づいて駆動輝度データ信号ＤＹＤＳを生成するとともに、固定の暗レベルを有するデータ（以下、「暗レベルデータ」と呼ぶ）を表す暗レベルデータ信号ＤＢＤＳを生成し、画像光制限デバイス１５０へ出力する。

タイミング制御部２３５は、画像信号処理部２２０へ供給するタイミング信号ＲＶＳＹＮＣ、輝度信号処理部２３０へ供給するタイミング信号ＲＹＳＹＮＣ、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂへ供給するタイミング信号ＤＶＳＹＮＣ、および、画像光制限デバイス１５０へ供給するタイミング信号ＤＹＳＹＮＣを生成し、出力する。なお、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂへ供給するタイミング信号ＤＶＳＹＮＣには、水平開始信号，垂直開始信号、クロック信号、および、イネーブル信号等が含まれる。また、画像光制限デバイス１５０へ供給するタイミング信号ＤＹＳＹＮＣには、タイミング信号ＤＶＳＹＮＣと等価な信号に加えて、第２の垂直開始信号および行選択切替信号が含まれる。

Ｂ．画像光制限デバイスの構成と温度補償：
Ｂ−１．画像光制限デバイスの構成：
図３は、画像光制限デバイスの構成について示す説明図である。画像光制限デバイス１５０は、図３に示すように、液晶パネル１５１と、その光入射面側に設けられた入射側偏光板１５２ｉと、その光射出面側に設けられた射出側偏光板１５２ｏと、を備えている。入射側偏光板１５２ｉおよび射出側偏光板１５２ｏは、液晶パネル１５１と間隔を空けた位置に配置されている。もちろん、液晶パネル１５１に接した位置に配置されていてもよい。

入射側偏光板１５２ｉは、この画像光制限デバイス１５０に入射する画像光のうち、設定されている偏光軸と同じ偏光方向の光のみを透過する。従って、液晶パネル１５１には、入射側偏光板１５２ｉを透過した直線偏光光のみが入射する。なお、光の利用効率を高めるため、通常、入射側偏光板１５２ｉの偏光軸は、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出され、クロスダイクロイックプリズム１４０で合成された画像光の偏光方向に等しくなるように、設定されている。液晶パネル１５１に入射した画像光は、入力される駆動信号に従って、その偏光方向が変調される。そして、液晶パネル１５１から射出された変調光は、射出側偏光板１５２ｏに入射する。射出側偏光板１５２ｏは、設定されている偏光軸と同じ偏光方向を有する直線偏光光のみを画像光として射出する。

図４は、画像光制限デバイスに含まれる液晶パネルの機能的構成を示す説明図である。

液晶パネル１５１は、セルアレイ３４０と、セルアレイの動作を制御する行駆動回路３５０および列駆動回路３６０と、を備えている。

セルアレイ３４０は、紙面横方向（水平方向）に沿って並列に配線されたｎ本（ｎは２以上の整数）の走査線ＲＶ１〜ＲＶｎと、紙面縦方向（垂直方向）に沿って配線されたｍ本（ｍは２以上の整数）のデータ線ＲＨ１〜ＲＨｍと、を備えて、各走査線とデータ線との交点の各部分には、（ｍ×ｎ）個の液晶セル３４２（ＣＨ１Ｖ１〜ＣＨｍＶｎ）が、マトリクス状に配置されている。各液晶セル３４２は、一点鎖線で示した円内に拡大して示すように、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、「ＴＦＴ」と呼ぶ。）３４３を介して、各交点を形成する走査線とデータ線とに接続されている。具体的には、ＴＦＴ３４３のゲート電極が走査線に接続され、ソース電極がデータ線に接続され、ドレイン電極が液晶セル３４２の電極に接続されている。なお、液晶セル３４２が本発明の輝度変調用画素に相当する。

ここで、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、上述したように、マトリクス状に配置されたｎ行ｍ列の液晶セルにより構成されるｎ行ｍ列の画素を有する液晶パネルと、入射側偏光板および射出側偏光板と、により構成されており、タイミング信号ＤＶＳＹＮＣに基づいて、各画素が列方向および行方向に順に走査されて、それぞれ対応する画像データが書き込まれることにより、画像を表す画像光が射出されるものであることを前提とする。そして、各液晶セル３４２の大きさは、画像光の表す画像の各画素の画像光に対応する大きさに設定されていることとする。

あるＴＦＴ３４３に接続されている走査線に走査信号が与えられると、そのＴＦＴ３４３は導通状態となり、そのＴＦＴ３４３に接続されている液晶セル３４２には、データ線から、その液晶セルに書き込むべき輝度データに対応する電圧（以下、「輝度電圧」とも呼ぶ）あるいは暗レベルデータ（「輝度制限データ」とも呼ぶ）に対応する電圧（以下、「暗レベル電圧」あるいは「輝度制限電圧」とも呼ぶ）が印加される。輝度電圧あるいは輝度制限電圧が与えられた液晶セル３４２は、入射側偏光板および射出側偏光板との組み合わせにより、その電圧に対応した光の透過率に変化する。結果として、画像光制限デバイス１５０は、各液晶セル３４２に書き込まれた輝度データに対応して、入射する画像光を変調することができ、暗レベルデータ（輝度制限データ）に対応して、入射する画像光の射出を制限することができる。

列駆動回路３６０には、各液晶セル３４２に与えるための輝度データを含む駆動輝度データ信号ＤＹＤＳおよび暗レベルデータを含む暗レベルデータ信号ＤＢＤＳと、タイミング信号ＤＹＳＹＮＣのうち、列駆動回路３６０の動作を制御するための水平開始信号ＤＹＨｓ、イネーブル信号ＤＹＥｎｂ、および、水平クロック信号ＤＹＨＣＫが入力される。また、行駆動回路３５０には、タイミング信号ＤＹＳＹＮＣのうち、行駆動回路３５０の動作を制御するための２種類の垂直開始信号ＤＹＶｓ１，ＤＹＶｓ２、垂直クロック信号ＤＹＶＣＫ、および、行選択切替信号ＳＥＬＲが入力される。なお、第１の垂直開始信号ＤＹＶｓ２および行選択切替信号ＳＥＬＲを除くタイミング信号ＤＹＳＹＮＣは、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに供給されるタイミング信号と等価である。また、第２の垂直開始信号ＤＹＶＳ２は、垂直クロック信号ＤＹＶＣＫに同期し、第１の垂直開始信号ＤＹＶＳ１と同じ周期の信号であるが、開始タイミングの位相が異なる信号である。行選択切替信号ＳＥＬＲは、水平開始信号ＤＹＨｓの基準となる水平同期信号の水平帰線期間に対応する期間を示す信号である。

行駆動回路３５０は、第１の垂直開始信号ＤＹＶｓ１および垂直クロック信号ＤＹＶＣＫに基づいて、ｎ本の走査線ＲＶ１〜ＲＶｎに対して順に走査信号を与えて活性化する。このとき、走査信号が与えられて活性化された行のｍ列の液晶セル３４２に対して、列駆動回路３６０が、水平開始信号ＤＹＨｓ、イネーブル信号ＤＹＥｎｂ、および、水平クロック信号ＤＹＨＣＫに基づいて動作し、各データ線ＲＨ１〜ＲＨｍを順に選択して、それぞれに対応する輝度データに応じた輝度電圧を印加することにより、それぞれに対応する輝度データが書き込まれる。ここで、第２の垂直開始信号ＤＹＶｓ１および行選択切替信号ＳＥＬＲを除くタイミング信号ＤＹＳＹＮＣは、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂのタイミング信号と等価であるので、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂにおける各表示用画素（液晶セル）の走査にリンクして、輝度変調用画素としての各液晶セル３４２が順に走査されて、輝度データが書き込まれることになる。これにより、輝度データが与えられた液晶セル３４２では、液晶ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出された画像光を、輝度データに応じて変調して射出することができる。

また、行選択回路３５０は、第２の垂直開始信号ＤＹＶＳ２および垂直クロック信号ＤＹＶＣＫに基づいて、ｎ本の走査線ＲＶ１〜ＲＶｎに対して順に走査信号を与えて活性化する。このとき、走査信号が与えられた行のｍ列の液晶セル３４２に対して、列駆動回路３６０が、暗レベルデータ（輝度制限データ）に応じた暗レベル電圧（輝度制限電圧）を、水平開始信号ＤＹＨｓ、イネーブル信号ＤＹＥｎｂ、水平クロック信号ＤＹＨＣＫ、行選択切替信号ＳＥＬＲに基づいて、データ線ＲＨ１〜ＲＨｍの全てを同時に選択して印加することにより、暗レベルデータ（輝度制限データ）が書き込まれることになる。これにより、暗レベルデータが与えられた液晶セル３４２では、液晶ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出された画像光の射出を、暗レベルデータに応じて制限することができる。

暗レベル電圧の印加動作は、前の行の各液晶セル３４２への輝度電圧の印加が終了してから、次の行の各液晶セル３４２への輝度電圧の印加が開始されるまでの所定の期間（「水平帰線期間」と呼ばれる）内における所定の時間に、実行される。なお、この水平帰線期間は、行選択切替信号ＳＥＬＲによって示される。

画像光制限デバイス１５０は、以上の構成を有することにより、ライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから入射する画像光のうち、一部の画像光を除く他の画像光を、輝度データに応じて変調して射出するとともに、一部の画像光の射出を制限する機能を実現する。なお、このような画像光制限デバイス１５０を実現する液晶パネルの詳細な構成および動作は、本願発明の説明上特に必要ではなく、上記公報に記載されているのでその図示および説明は省略する。

なお、画像光制限デバイス１５０の駆動動作については、さらに後述する。

Ｂ−２．画像光制限デバイスの温度補償：
図５は、本発明の実施例における画像光制限デバイスの温度特性を示す説明図である。図５から分かるように、画像光制限デバイス１５０の温度に応じて、輝度出力と画像データ入力値の関係が変動している。このように、画像光制限デバイス１５０の特性が温度に応じて変動するので、本実施例では、ガンマ補正の内容を規定するガンマテーブル（図示せず）も温度に応じて変更させている。

図６は、本発明の実施例におけるガンマ補正設定処理の処理ルーチンを示す説明図である。ステップＳ１００では、制御部２６０（図２）は、画像光制限デバイス１５０の近傍に装備された温度センサ１５３の出力値を読み取る。なお、温度センサ１５３の代わりに、たとえば、画像光制限デバイス１５０が備える所定の回路のＲＣ遅延の変動といった特定の入出力応答の変化に基づいて、画像光制限デバイス１５０の特性変化を推定するようにしても良い。こうすれば、温度センサ１５３を省略することができるとともに、温度を介した特性変動の推定でなく特性変動の直接的な計測を実現することができる。また、温度センサとしては、たとえばサーミスタや熱電対を利用可能である。

ステップＳ２００では、制御部２６０は、この出力値と温度判定表（図示せず）とを比較して判定温度を決定する。温度判定表は、本実施例では、温度センサ１５３の出力電圧と温度センサ１５３の温度とを対比させたとして構成されている。

ステップＳ３００では、制御部２６０は、判定温度よりも高い温度に対して設定されたガンマテーブル（図示せず）と、判定温度よりも低い温度に対して設定されたガンマテーブル（図示せず）とを読み取る。具体的には、たとえば制御部２６０が０度〜１００度までの範囲で１０度毎にガンマテーブルを格納している場合において、判定温度が５３度のときには、５０度のガンマテーブルと６０度のガンマテーブルとが読み取られる。

ステップＳ４００では、制御部２６０は、読み取られた２つのガンマテーブルの補間演算を行うことによって判定温度のガンマテーブルを算出する。ステップＳ５００では、制御部２６０は、算出された判定温度のガンマテーブルに基づいてガンマ補正用のルックアップテーブルを設定する。このように、補間演算を行うのは、予め準備する温度毎のガンマテーブルの数を削減して、ガンマテーブルを格納するメモリ（図示せず）の消費量を削減するためである。

このような処理は、投影が終了するまで所定の更新レート（たとえば１０秒毎）に繰り返して実行される（ステップＳ６００）。

このように、本実施例では、画像光制限デバイス１５０の温度に応じてガンマ補正の内容が設定されるので、映像表示（たとえば透過率９０％）と黒表示（たとえば透過率５０％）の画像光制限デバイス１５０の温度変化に応じた輝度の変動を抑制することができる。

なお、上述の実施例では、画像光制限デバイス１５０の温度変化に起因する特性の変動に着目してガンマ補正の内容が設定されているが、さらに、ライトバルブ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの温度変化に起因する特性の変動にも着目してガンマ補正の内容を設定するようにしても良い。こうすれば、温度変化に起因するプロジェクタ１０００の輝度変動を画像光制限デバイス１５０のガンマ補正の内容の調整だけで実現することができる。これにより、ライトバルブ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの各々のガンマ補正の内容の調整の省略あるいは簡略化（色づき抑制のための相対的調整のみ）を実現することができる。

なお、ライトバルブ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの温度変化に起因する特性の変動は、ライトバルブ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに温度センサを設けるようにしても良いし、画像光制限デバイス１５０の温度変化に応じて推定しても良いし、あるいはライトバルブ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの特定の入出力応答の変化に基づいて特性変化を推定するようにしても良い。

また、上述の実施例では、温度変化に起因する特性の変動にのみ着目しているが、たとえば経年変化に起因する輝度低下といった他のプロジェクタの内部環境の変化に着目してガンマ補正の内容を設定するようにしても良い。

なお、黒表示の透過率は、透過率を小さくすれば動画像ボケを顕著に抑制できる一方、輝度やコントラスト比の低下の要因となるというトレードオフの関係にあるが、透過率を３０％程度低下させれば動画像ボケの効果が飽和し始めることが発明者の実験によって確認されている。ただし、後述の画像光制限デバイスの駆動動作の説明では、説明を分かりやすくするために、単純に映像表示（透過率１００％）と黒表示（透過率０％）として説明している。

Ｃ．画像光制限デバイスの駆動動作：
図７は、画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。図７（ａ）はＮフレーム目（Ｎは１以上の整数）の期間において、画像信号処理部２２０においてフレームメモリ（不図示）から読み出されて表示されるべき表示対象画像について示している。図７（ｂ）は、Ｎフレーム目の期間において、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂにそれぞれ与えられ、画像光として射出される駆動画像データについて示している。なお、各色用のライトバルブ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、入射される光の色が異なること、および、ライトバルブ駆動部２４０から与えられる駆動画像データ信号が、それぞれの色に対応する画像データ信号であること、を除いて全く同じであるので、図７（ｂ）は、説明を容易にするため、Ｒ，Ｇ，Ｂを区別することなく、１つのライトバルブ１３０に、カラー画像光を射出するための駆動画像データが書き込まれていることとして示している。図７（ｃ）は、Ｎフレーム目の期間で、画像光制限デバイス１５０を構成する液晶パネル１５１のセルアレイ３４０に与えられ、画像光の輝度を変調する駆動輝度データおよび画像光の射出を制限する輝度制限データについて示している。図７（ｄ）は、Ｎフレーム目の期間において、画像光制限デバイス１５０から射出され、投写レンズ１６０により投写される画像光の表す画像（表示画像）について示している。なお、説明を容易にするため、ライトバルブの画素（表示用画素）および画像光制限デバイスの画素（輝度変調用画素）の行数ｎを「６」とした。

ライトバルブ１３０では、各フレームの期間内において、１行目〜６行目までの各画素に対して、図７（ｂ）に示すように、垂直方向（行方向）の各行ごとに、それぞれ水平方向（列方向）に並ぶ各列の画素に対して順に、それぞれ対応する駆動画像データが与えられ、行単位で変化する６段階の駆動画像データＰＭ［Ｎ（１）］，ＰＭ［Ｎ（２）］，・・・ＰＭ［Ｎ（６）］に対応する画像光が射出される。

画像光制限デバイス１５０では、ライトバルブ１３０において各行に駆動画像データが与えられている期間にリンクして、１行目〜６行目までの各行の液晶セル（輝度変調用画素）３４２に対して、図７（ｃ）に示すように、垂直方向（行方向）の各行ごとに、それぞれ水平方向（列方向）に並ぶ各列の画素（輝度変調用画素）に対して順に、それぞれ対応する駆動輝度データが書き込まれる。また、図７（ｃ）に示すように、駆動輝度データが与えられている行（走査されている行）とは、一定の間隔を有する行のそれぞれ水平方向(列方向)に並ぶ全ての画素に対して、輝度制限データが書き込まれる。これにより、１行目〜６行目までの各行の液晶セル３４２に対して、行単位で変化する６段階の画像光制限データＰＭ［Ｎ（１）］，ＰＭ［Ｎ（２）］，・・・ＰＭ［Ｎ（６）］が与えられ、駆動輝度データが与えられている行では、入射する画像光を、その駆動輝度データに応じて変調して射出し、輝度制限データが与えられている行では、入射する画像光の射出を制限する。なお、輝度制限データは、画像光の透過を遮断するデータ（黒画像データに相当する）である。例えば、図７の例では、ライトバルブ１３０で１行目の液晶セルに対して駆動画像データの書き込みが実行される場合には、画像光制限デバイス１５０では、同様に、１行目の液晶セルに対して駆動輝度データの書き込みが実行されるとともに、１行目の書き込みが実行される前の水平帰線期間内の所定の時間に、２行目の液晶セルに対して、輝度制限データの書き込みが実行される。輝度制限データが書き込まれている行は、クロスハッチングで示されている。次に、２行目に駆動画像データの書き込みが実行される場合には、画像光制限デバイス１５０では、同様に、２行目の液晶セルに対して駆動輝度データの書き込みが実行されるとともに、２行目の書き込みが実行される前に、３行目の液晶セルに対して、輝度制限データの書き込みが実行される。そして、画像光制限デバイス１５０では、以下同様にして、駆動輝度データおよび輝度制限データの書き込みが繰り返され、最後の６行目に駆動画像データの書き込みが実行される場合には、画像光制限デバイス１５０では、同様に、６行目の液晶セルに対して駆動輝度データの書き込みが実行されるとともに、６行目の書き込みが実行される前に、１行目の液晶セルに対して、輝度制限データの書き込みが実行される。

画像光制限デバイス１５０が上記のように動作することにより、画像光制限デバイス１５０から射出され、投写レンズ１６０により投写される画像光の表す画像は、図７（ｄ）に示すように、画像光制限デバイス１５０において輝度制限データが書き込まれている行からの画像光の射出を遮断し、その行についての表示を黒画像とすることができる。なお、画像光の射出が遮断されている行は、クロスハッチングで示されている。

ここで、ある１行の画素について着目してみると、あるフレーム周期において、ライトバルブ１３０に書き込まれた駆動画像データに応じて表示される画像が、次のフレーム周期において更新される前に、一旦画像光制限デバイス１５０の対応する行に輝度制限データが書き込まれることにより、次の駆動画像データの書き込みが開始されるまでの期間において、画像光の射出が遮断されて黒画像が表示されることになる。これにより、黒画像表示前に表示されていた画像の視覚的な影響が実効的に消去された後で、次のフレーム周期で書き換えられた新たな画像を表示することができるので、各画素の表示を擬似的にインパルス型とすることが可能となり、従来技術で説明したような、液晶のようなホールド型の電気光学素子で各画素が構成されていることに起因して発生する動画像ボケを抑制することができる。

また、画像光制限デバイス１５０において駆動輝度データが書き込まれている行から射出される画像光は、ライトバルブ１３０から射出された画像光を、駆動輝度データに応じて変調した光となる。これにより、表示画像におけるコントラストは、ライトバルブ１３０により実現されるコントラスト（例えば、５００対１）と、画像光制限デバイス１５０により実現されるコントラストを掛け合わせた総合コントラストとなる。従って、上記のように動画像ボケを抑制するために画像光の射出を制限することにより、平均的な輝度が低下してコントラストの低下(例えば３０％〜４０％)が発生したとしても、非常に高いコントラスト（例えば１５万対１以上）の表示を実現することが可能である。

また、動画像ボケの改善効果を発揮するには、画像光制限デバイス１５０を構成する液晶パネルのみを応答速度の高速（例えば５ｍｓ以下）な液晶を使用したものとすればよく、ライトバルブ１３０は、従来の上記高速な液晶よりも応答速度の低い従来の液晶を用いた液晶パネルを用いることができる。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

Ｄ１．変形例１：
図８は、変形例としての画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。図７に示した実施例における画像光制限デバイス１５０の駆動動作では、現在の走査期間において、駆動輝度データの書き換えが行われている行の１つ下の行、すなわち、次の走査期間で駆動輝度データの書き換えが行われる行の画像光の射出を遮断して黒画像を表示するように、１つ下の行に対して輝度制限データの書き込みが行われている。しかしながら、図８に示すように、１つ下の行を含む複数行の画像光の射出を遮断して黒画像を表示するように、複数下の行に対して輝度制限データの書き込みを行うようにしてもよい。

具体的には、図８では、ライトバルブにおける１行目の駆動画像データの書き換え時において、画像光制限デバイスでは、２，３行目の２行に輝度制限データが書き込まれている。次に、２行目の駆動画像データの書き換え時において、画像光制限デバイスでは、３，４行目の２行に輝度制限データが書き込まれている。そして、画像光制限デバイスでは、以下同様にして、各行の駆動画像データの書き換えごとに、輝度制限データの書き込みが繰り返され、最後の６行目の駆動画像データの書き換え時おいて、画像光制限デバイスでは、１，２行目の２行に輝度制限データが書き込まれている。

また、図８に示した変形例では、ライトバルブにおいて駆動画像データの書き換えが行われている行の１つ下および２つ下の２行に対して輝度制限データの書き込みが行われている場合を例に説明しているが、３行以上の複数行に輝度制限データが書き込まれるようにしてもよい。

なお、このような複数行に対して輝度制限データを書き込むことは、実施例の画像光制限デバイス１５０に入力する第２の垂直開始信号のタイミングを調整することにより容易に実行することが可能である。このように複数行に対して輝度制限データを書き込むことにより、１フレーム周期において、画像光が射出されている第１の期間の長さと、画像光の射出が制限される第２の期間の長さの比を変化させることができ、この長さの比を適切な大きさとすることにより、動画像ボケの抑制を適切に実行することが可能となる。また、この変更を画像の動き量を検出することにより、その検出した動き量に応じて行うようにしてもよい。このようにすれば、画像光を遮光する行数を動き量に応じて最適な値に変更して動画像のボケの発生を抑制することができる。

Ｄ２．変形例２：
図９は、別の変形例としての画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。この変形例の駆動動作は、１フレームの期間を２つのサブフレーム期間に分割し、前半のサブフレーム１の期間および後半のサブフレーム２の期間で、実施例の１フレームの期間で行う動作を２回繰り返す動作を示している。この場合には、１フレームの期間で２回同じ画像を表示することができるので、１フレームの期間で１回画像を表示する場合に比べてフリッカの発生を抑制する効果がある。なお、外部から入力される映像信号がインタレース方式の映像信号の場合に、第１フィールドをサブフレーム１とし第２フィールドをサブフレーム２として動作させることも可能である。

また、１フレームの期間を３つ以上のサブフレーム期間に分割するようにしてもよい。サブフレーム数を多くすれば、フリッカの発生の抑制にはより効果的である。

Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、画像光制限デバイス１５０において、輝度制限データが書き込まれた行の画像光の射出を遮断することとして説明しているが、完全に遮断しなくてもよく、画像光の射出が制限される前に射出されていた画像光の表す画像の視覚的な影響を実効的に消去できる程度に、制限できればよい。

Ｄ４．変形例４：
上記実施例のプロジェクタ１０００では、透過型の液晶パネルによる透過型の画像光制限デバイス１５０を用いた場合を例に説明しているが、図１０に示すプロジェクタ１０００Ｂのように、反射型の画像光制限デバイス１５０Ｂを用いるようにしてもよい。反射の画像光制限デバイス１５０Ｂとしては、上記公報で示した機能を有する反射型の液晶パネルが利用可能である。

Ｄ５．変形例５：
上記実施例では、表示用デバイスである透過型の液晶パネルをライトバルブとして用いたプロジェクタを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、反射型の液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス等の非発光型の表示用デバイス、ＰＤＰ，ＥＬ，ＬＥＤ等の発光型の表示用デバイス等の種々のホールド型の電気光学素子を用いた表示用デバイスを用いたプロジェクタにおいても適用可能である。

本発明の一実施例としてのプロジェクタの概略構成を示す説明図である。 制御系ブロックの概略構成を示す説明図である。 画像光制限デバイスの構成について示す説明図である。 画像光制限デバイスに含まれる液晶パネルの機能的構成を示す説明図である。 本発明の実施例における画像光制限デバイスの温度特性を示す説明図である。 本発明の実施例におけるガンマ補正設定処理の処理ルーチンを示す説明図である。 画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。 変形例としての画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。 別の変形例としての画像光制限デバイスの駆動動作について示す説明図である。 変形例としてのプロジェクタの概略構成を示す説明図である。

符号の説明

１００…光学系ブロック
１００Ｂ…光学系ブロック
１１０…照明光学系
１１１…光源装置
１２０…色光分離光学系
１３０…ライトバルブ
１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…ライトバルブ
１４０…クロスダイクロイックプリズム
１５０…画像光制限デバイス
１５０Ｂ…画像光制限デバイス
１５１…液晶パネル
１５２ｉ…入射側偏光板
１５２ｏ…射出側偏光板
１５３…温度センサ
１６０…投写レンズ（投写光学系）
２００…制御系ブロック
２１０…入力信号処理部
２２０…画像信号処理部
２３０…輝度信号処理部
２３５…タイミング制御部
２４０…ライトバルブ駆動部
２５０…画像光制限デバイス駆動部
２５１…温度センサ
２６０…制御部
３４０…セルアレイ
３４２…液晶セル
３５０…行駆動回路
３６０…列駆動回路
１０００…プロジェクタ
１０００Ｂ…プロジェクタ
ＳＣ…スクリーン

Claims (7)

1. 画像を投写するプロジェクタであって、
   前記画像を表す画像データに応じて前記画像を表す画像光を射出する表示用デバイスと、
   前記表示用デバイスから入射する画像光のうち、一部の画像光を除く他の画像光を、前記画像データに基づいて生成される輝度データに応じて変調して射出するとともに、前記一部の画像光の射出を制限する画像光制限デバイスと、
   前記画像光制限デバイスから射出される画像光を投写する投写光学系と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記表示用デバイスは、マトリクス状に配置された複数の表示用画素を有し、各表示用画素が所定のフレーム周期で列方向および行方向に順に走査されて、前記画像データが与えられることにより、前記画像を表す画像光を射出し、
   前記画像光制限デバイスは、マトリクス状に配置された複数の輝度変調用画素を有し、各輝度変調用画素は、前記表示用デバイスにおける前記表示用画素の走査に同期して、列方向および行方向に順に走査されて、前記輝度データが与えられることにより、前記所定のフレーム周期内における第１の期間では、与えられた前記輝度データに応じて、前記表示用デバイスから入射する画像光を変調し、前記所定のフレーム周期内における前記第１の期間以外の第２の期間では、固定の暗レベルを有するデータが与えられることにより、前記表示用デバイスから入射する画像光の射出を制限する、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のプロジェクタであって、
   ３つの前記表示デバイスを備え、
   前記３つの表示デバイスは、それぞれ、互いに異なる色の画像光を射出し、
   前記プロジェクタは、さらに、
   前記３つの表示用デバイスから射出される３色の画像光を合成して、カラー画像を表す前記画像光として射出する光合成光学系、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
   前記画像光制限デバイスの状態変化に応じた前記画像光制限デバイスの特性変動に起因する輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動するデバイス駆動部を備える、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項４に記載のプロジェクタであって、
   さらに、前記画像光制限デバイスの温度を計測する温度センサを備え、
   前記デバイス駆動部は、前記温度センサの計測値に応じて前記画像光制限デバイスを駆動する、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項４または請求項５に記載のプロジェクタであって、
   前記デバイス駆動部は、さらに、前記表示用デバイスの状態変化に応じた前記表示用デバイスの特性変動に起因する輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動する、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のプロジェクタであって、
   前記デバイス駆動部は、前記画像光制限デバイスの特定の入出力応答の変化に基づいて前記内部環境の変化を推定するとともに、前記推定された内部環境の変化に応じて前記輝度変動を抑制するように前記画像光制限デバイスを駆動する、
   ことを特徴とするプロジェクタ。

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