JP2009031798A - Image display method, device, and projector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent flicker of a display image. <P>SOLUTION: In an image display method in which luminance of the display image is adjusted by dimming processing of illuminating light, dimming processing is so carried out that the variance of display image luminance per unit time is ≤5%. The luminance of the display image is the average luminance of the whole display image. The dimming processing is carried out based on an image signal including the luminance information of the display image. The dimming processing is carried out based on the luminance of an emission light from the display image. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示方法及び装置並びにプロジェクタに関するものである。   The present invention relates to an image display method and apparatus, and a projector.

近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の画像表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される表示画像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する液晶プロジェクタが知られている。
液晶プロジェクタは光変調器として液晶ライトバルブを用いたものであるが、プロジェクタには、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイスを光変調器としたものも実用化されている。ところが、この種の従来のプロジェクタは以下のような問題点を有している。
In recent years, the development of information equipment has been remarkable, and the demand for a high-resolution, low power consumption and thin image display device has increased, and research and development have been promoted. Among them, the liquid crystal display device is expected as a display device that can electrically control the alignment of liquid crystal molecules to change the optical characteristics and can meet the above-mentioned needs. As one form of such a liquid crystal display device, a liquid crystal projector that enlarges and projects a display image emitted from an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens is known.
A liquid crystal projector uses a liquid crystal light valve as an optical modulator, but a projector using a digital mirror device as an optical modulator in addition to the liquid crystal light valve has been put into practical use. However, this type of conventional projector has the following problems.

(1)光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲(ダイナミックレンジ)が狭く、陰極線管(CRT)を用いた既存のテレビ受像機に比較すると、表示画像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
(2)各種の映像信号処理により表示画像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
このようなプロジェクタの問題点に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、映像信号に応じて光変調器(ライトバルブ)に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。プロジェクタにおいて、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開平5−66501号公報
(1) A sufficient contrast cannot be obtained due to light leakage and stray light generated by various optical elements constituting the optical system. For this reason, the displayable gradation range (dynamic range) is narrow, and the quality and power of the displayed image are inferior to those of an existing television receiver using a cathode ray tube (CRT).
(2) Even if an attempt is made to improve the quality of the display image by various video signal processing, the dynamic range is fixed, so that a sufficient effect cannot be exhibited.
As a solution to such a problem of the projector, that is, a method of extending the dynamic range, it is conceivable to change the amount of light incident on the light modulator (light valve) according to the video signal. The simplest way to achieve this is to change the light output intensity of the lamp. A method for controlling output light of a metal halide lamp in a projector has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-66501

プロジェクタに用いるランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となっているが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況である。このことから、ランプの光出力強度自体は変化させなくても、光変調手段への入射光量を映像信号に応じて変化させることのできる方法が求められている。
さらに上記の問題点に加えて、現行のプロジェクタでは光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては表示画像が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて表示画像の明るさが変化してしまうという問題点もあった。
High-pressure mercury lamps are currently mainstream as lamps used in projectors, but it is extremely difficult to control light output intensity with high-pressure mercury lamps. For this reason, there is a need for a method that can change the amount of light incident on the light modulation means in accordance with the video signal without changing the light output intensity itself of the lamp.
In addition to the above-mentioned problems, the brightness of the light source is fixed in the current projector. When the screen size is changed, there is a problem that the brightness of the display image changes accordingly.

このような課題を解決するために、近年、プロジェクタの照明装置として、上述のメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の光源に調光用のルーバ(遮光板)を組み合わせた構造のものが提案されている。具体的には、光源から射出された光の光軸上に遮光板を配置し、これをその主面に平行な回動軸の回りに回動させることで光源光を一部遮光する。この種の照明装置に関する発明は、本出願人も既に多数出願している。   In order to solve such problems, in recent years, projector lighting apparatuses having a structure in which a light control louver (light-shielding plate) is combined with a light source such as the above-described metal halide lamp or high-pressure mercury lamp have been proposed. . Specifically, a light-shielding plate is disposed on the optical axis of light emitted from the light source, and a part of the light source light is shielded by rotating the light-shielding plate around a rotation axis parallel to the main surface. The present applicant has already filed a number of inventions relating to this type of lighting device.

この構成によれば、光源とは別体に設けられた調光手段によって、光源から射出された光の光量調整を任意に行うことができる。このため、照明光を例えば映像信号に基づいて調節することで、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域(光変調装置)において表示画像に応じた明るさの光を得ることができ、プロジェクタのダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。   According to this configuration, the light amount of the light emitted from the light source can be arbitrarily adjusted by the dimming means provided separately from the light source. For this reason, by adjusting the illumination light based on, for example, a video signal, it is possible to obtain light with brightness according to the display image in the illuminated area (light modulation device) even when the light output intensity of the light source remains constant. This can contribute to the expansion of the dynamic range of the projector.

調光及び伸張処理によって黒レベルが変化するという原理上、映像信号に同期して調光及び伸張処理を行うことは、映像中に不用意な明るさ変化を生じさせることとなり、それは視聴者にとって表示画像上のちらつきとして認識される。一方で、映像信号の切り替わりに一致させずに、比較的低速度で調光及び伸張処理を行えば、視聴者に与えるちらつき感を抑止することができる。しかし、この処理速度が低速の場合には、最適な調光状態に到達する前にシーンが切り替わることで、調光の効果を十分に発揮できない可能性がある。このため、表示画像のちらつきを防止しつつ調光処理が十分に行える画像表示方法が求められている。   On the principle that the black level changes due to the dimming and expansion processing, performing the dimming and expansion processing in synchronization with the video signal will cause an inadvertent brightness change in the video, which is inconvenient for the viewer. Recognized as flicker on the display image. On the other hand, flickering feeling given to the viewer can be suppressed by performing dimming and expansion processing at a relatively low speed without matching the switching of the video signal. However, when the processing speed is low, there is a possibility that the dimming effect cannot be sufficiently exhibited because the scene is switched before reaching the optimum dimming state. Therefore, there is a demand for an image display method that can sufficiently perform the light control process while preventing the flicker of the display image.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、調光及び伸張処理によって表示画像のダイナミックレンジを拡張しながらも、表示画像のちらつきを防止することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it prevents flickering of a display image while extending the dynamic range of the display image by dimming and expansion processing.

上記目的を達成するために、本発明に係る画像表示方法は、照明光を調光処理することによって、表示画像の輝度の調整を行う画像表示方法であって、単位時間あたりにおける表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image display method according to the present invention is an image display method for adjusting the brightness of a display image by dimming illumination light, and the display image brightness per unit time is adjusted. The dimming process is performed so that the change is within 5%.

また、本発明に係る表示画像装置は、照明光を出射する光源と、前記照明光を調光処理する調光素子と、前記調光素子を制御する制御手段とを備える画像表示装置であって、前記制御手段は、単位時間あたりにおける表示画像輝度の変化が5%以内となるように前記調光素子を制御することを特徴とする。   The display image device according to the present invention is an image display device including a light source that emits illumination light, a light control element that performs light control processing on the illumination light, and a control unit that controls the light control element. The control means controls the dimming element so that a change in display image luminance per unit time is within 5%.

このような特徴を有する本発明に係る画像処理方法及び装置によれば、表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理が行われる。
「Stiles, W. S. : Color vision: the approach through increment threshold sensitivity. Proc. Natl. Acad. Sci. 45, 100-114 (1959)」(参考文献1)
によれば、人間の視覚特性は、背景光強度をM、背景からの違いを検出できる刺激光の閾値をNとした場合には、logN=logM+k、N/M=const(約0.01)が成り立つ。したがって、人間は、背景の100分の1の輝度変化を認識することができる。すなわち、背景の1%の輝度変化があった場合には、人間にはちらつきとして認識される。
また、「Kelly, D. H. : Visual responses to time-dependent stimuli. I.Amplitude sensitivity measurements. J. Opt. Soc. Am. 51, 422-429 (1961)」(参考文献2)
には、人間の時間的コントラスト感度が関数として示されている。この参考文献2は、所定の輝度差の光を所定の周波数で交替した際に、人間がその輝度差を認識できるか否かを示したものである。この文献によれば、光が低周波数(1〜5Hz程度)で交替される場合には、人間は、最大で約5%の輝度差を認識することができる。
したがって、本発明に係る画像処理方法及び装置のように、表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理を行うことによって、表示画像のちらつきを防止することが可能となる。
なお、参考文献2には、10〜20Hzの周波数で光を交替した場合には、人間は最大で約1%の輝度差を認識することができることを示すデータが開示されている。このため、本発明に係る画像処理方法及び装置において、表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理を行うことがより好ましい。
また、このように、表示画像輝度の変化を定めることによって、その範囲で、調光処理の速度を限界まで高めることができる。このため、表示画像にちらつきを生じさせずに、調光処理による効果を最大限まで引き出すことが可能となる。
According to the image processing method and apparatus according to the present invention having such characteristics, the dimming processing is performed so that the change in display image luminance is within 5%.
"Stiles, WS: Color vision: the approach through increment threshold sensitivity. Proc. Natl. Acad. Sci. 45, 100-114 (1959)" (Reference 1)
According to the human visual characteristics, log N = log M + k, N / M = const (about 0.01), where M is the background light intensity and N is the threshold value of the stimulating light that can detect the difference from the background. Holds. Therefore, a human can recognize a luminance change of 1/100 of the background. That is, when there is a change in luminance of 1% of the background, it is recognized as flicker by humans.
Also, “Kelly, DH: Visual responses to time-dependent stimuli. I. Amplitude sensitivity measurements. J. Opt. Soc. Am. 51, 422-429 (1961)” (reference 2).
Shows the human temporal contrast sensitivity as a function. This reference document 2 shows whether or not a person can recognize the luminance difference when light having a predetermined luminance difference is changed at a predetermined frequency. According to this document, when light is switched at a low frequency (about 1 to 5 Hz), a human can recognize a luminance difference of about 5% at the maximum.
Therefore, as in the image processing method and apparatus according to the present invention, it is possible to prevent flickering of the display image by performing the dimming process so that the change in display image luminance is within 5%.
Note that Reference Document 2 discloses data indicating that a human can recognize a luminance difference of about 1% at maximum when light is switched at a frequency of 10 to 20 Hz. For this reason, in the image processing method and apparatus according to the present invention, it is more preferable to perform the light control processing so that the change in display image luminance is within 5%.
In addition, by determining the change in the display image luminance in this way, the speed of the dimming process can be increased to the limit within that range. For this reason, it is possible to bring out the effect of the light control processing to the maximum without causing the display image to flicker.

また、表示画像輝度は、表示画面の各領域によって異なるため、前記表示画像全体の平均輝度を表示画面輝度として用いることが好ましい。これによって、全体として表示画面のちらつきを防止することが可能となる。   Further, since the display image brightness varies depending on each area of the display screen, it is preferable to use the average brightness of the entire display image as the display screen brightness. Thereby, it is possible to prevent the display screen from flickering as a whole.

また、前記調光処理は、前記表示画像の輝度情報を含む映像信号に基づいて行っても良いし、前記表示画像からの出射光の輝度に基づいて行っても良い。表示画像からの出射光に基づいて調光処理を行う場合には、表示画像が表示される空間内の外光までを考慮して調光を行えるため、視聴者の視覚特性に基づいたより高精度の調光処理を行うことができる。
なお、表示画像からの出射光に基づいて調光処理を行う場合には、本発明に係る画像表示装置は、表示画像からの出射光に基づいて前記表示画像輝度を検出する出射光検出手段を備える必要があり、この出射光検出手段の出力信号に基づいて調光素子を制御することで調光処理を行う。
In addition, the light control processing may be performed based on a video signal including luminance information of the display image, or may be performed based on the luminance of light emitted from the display image. When performing dimming processing based on the light emitted from the display image, it is possible to perform dimming in consideration of the external light in the space where the display image is displayed, so it is more accurate based on the visual characteristics of the viewer The dimming process can be performed.
In the case where the dimming process is performed based on the emitted light from the display image, the image display device according to the present invention includes an emitted light detection unit that detects the display image luminance based on the emitted light from the display image. The dimming process is performed by controlling the dimming element based on the output signal of the emitted light detection means.

次に、本発明に係るプロジェクタは、本発明に係る画像表示装置を備えることを特徴とする。
本発明に係る画像表示装置によれば、表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理を行うことによって、表示画像のちらつきを防止することができる。このため、本発明に係るプロジェクタは、高コントラストの表示画像を表示することが可能となる。
Next, a projector according to the present invention includes the image display device according to the present invention.
According to the image display device of the present invention, flickering of the display image can be prevented by performing the dimming process so that the change in display image luminance is within 5%. Therefore, the projector according to the present invention can display a high-contrast display image.

以下、図面を参照して、本発明に係る画像表示方法及び装置並びにプロジェクタの一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of an image display method and apparatus and a projector according to the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1〜図5を参照しながら、本発明の一実施形態に係るプロジェクタについて説明する。
本実施形態のプロジェクタは、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の投射型カラー液晶表示装置である。図1はこのプロジェクタを示す概略構成図であって、図中、符号1は照明装置、10は光源、21,22はフライアイレンズ(均一照明手段)、32は遮光体(調光手段30)、41,42はダイクロイックミラー、43,44,45は反射ミラー、51,52,53は液晶ライトバルブ(光変調手段)、60はクロスダイクロイックプリズム、70は投射レンズ(投射手段)を示している。
First, a projector according to an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
The projector according to the present embodiment is a three-plate projection type color liquid crystal display device having a transmissive liquid crystal light valve for each of different colors of R (red), G (green), and B (blue). FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the projector. In the figure, reference numeral 1 is an illumination device, 10 is a light source, 21 and 22 are fly-eye lenses (uniform illumination means), and 32 is a light shield (light control means 30). , 41 and 42 are dichroic mirrors, 43, 44 and 45 are reflection mirrors, 51, 52 and 53 are liquid crystal light valves (light modulation means), 60 is a cross dichroic prism, and 70 is a projection lens (projection means). .

本実施形態における照明装置1は、光源10とフライアイレンズ21,22と複数の遮光体32とから構成されている。光源10は高圧水銀ランプ等のランプ11とランプ11の光を反射するリフレクタ12とから構成されている。また、光源光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ51,52,53において均一化させるための均一照明手段として、光源10側から第1のフライアイレンズ21、第2のフライアイレンズ22が順次設置されている。ここで、第1のフライアイレンズ21は光源10から射出された光(照明光)を複数の光束Rに分割し、第2のフライアイレンズ22はライトバルブ位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。場合によっては2次光源像を重畳するためのコンデンサーレンズを第2のフライアイレンズ22の位置、もしくはその後段に配しても良い。以下では重畳レンズとして第2のフライアイレンズが用いられた場合について説明を行う。   The illuminating device 1 in this embodiment includes a light source 10, fly-eye lenses 21 and 22, and a plurality of light shielding bodies 32. The light source 10 includes a lamp 11 such as a high-pressure mercury lamp and a reflector 12 that reflects light from the lamp 11. In addition, as uniform illumination means for uniformizing the illuminance distribution of the light source light in the liquid crystal light valves 51, 52, and 53 which are illuminated areas, the first fly-eye lens 21 and the second fly-eye lens from the light source 10 side. 22 are sequentially installed. Here, the first fly-eye lens 21 divides light (illumination light) emitted from the light source 10 into a plurality of light beams R, and the second fly-eye lens 22 is a superposition lens that superimposes them at the light valve position. It has the function of. In some cases, a condenser lens for superimposing the secondary light source image may be arranged at the position of the second fly-eye lens 22 or at the subsequent stage. Hereinafter, the case where the second fly-eye lens is used as the superimposing lens will be described.

本実施形態の場合、光源10から射出された光の光量を調節する調光素子として、複数の遮光体32が第1のフライアイレンズ21と第2のフライアイレンズ22との間に回動可能に設置されている。なお、照明装置1の構成については後で詳しく説明する。   In the case of the present embodiment, a plurality of light blocking bodies 32 rotate between the first fly-eye lens 21 and the second fly-eye lens 22 as a dimming element that adjusts the amount of light emitted from the light source 10. It is installed as possible. The configuration of the lighting device 1 will be described in detail later.

照明装置1の後段の構成を以下、各構成要素の作用とともに説明する。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー41は、光源10からの光束のうちの赤色光Lを透過させるとともに、青色光Lと緑色光Lとを反射させるものである。ダイクロイックミラー41を透過した赤色光Lは反射ミラー45で反射されて赤色光用液晶ライトバルブ51に入射される。一方、ダイクロイックミラー41で反射した色光のうち、緑色光Lは緑色光反射用のダイクロイックミラー42によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ52に入射される。一方、青色光Lはダイクロイックミラー42も透過し、リレーレンズ46、反射ミラー43、リレーレンズ47、反射ミラー44、リレーレンズ48からなるリレー系49を経て青色光用液晶ライトバルブ53に入射される。
The configuration of the latter stage of the lighting device 1 will be described below together with the operation of each component.
The dichroic mirror 41 of the blue light, green light reflection, transmits red light L R of the light beam from the light source 10, is intended to reflect the blue light L B and the green light L G. The red light LR that has passed through the dichroic mirror 41 is reflected by the reflection mirror 45 and enters the liquid crystal light valve 51 for red light. Meanwhile, among the color light reflected by the dichroic mirror 41, the green light L G is reflected by the dichroic mirror 42 for reflecting green light, is incident on the green light liquid crystal light valve 52. On the other hand, the blue light L B is also transmitted through the dichroic mirror 42, a relay lens 46, reflecting mirror 43, is incident on the relay lens 47, reflecting mirror 44, liquid crystal light valve 53 for blue light through a relay system 49 comprising a relay lens 48 The

各液晶ライトバルブ51,52,53によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム60に入射される。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射光学系である投射レンズ70によりスクリーン71上に投射され、拡大された表示画像が表示される。   The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 51, 52 and 53 are incident on the cross dichroic prism 60. In this prism, four right-angle prisms are bonded, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the screen 71 by the projection lens 70 which is a projection optical system, and an enlarged display image is displayed.

次に、本実施形態のプロジェクタの駆動方法について説明する。
図2は本実施形態のプロジェクタの駆動回路の構成を示すブロック図である。調光機能を持たない従来のプロジェクタの場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能を有し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施形態の場合、基本的な構成として、以下に説明するようにデジタル信号処理ブロックであるDSP(1)〜DSP(3)などの回路(制御手段)が必要となる。
Next, a method for driving the projector according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the drive circuit of the projector according to the present embodiment. In the case of a conventional projector that does not have a dimming function, the input video signal undergoes appropriate correction processing and is supplied to the liquid crystal panel driver as it is, but it has a dimming function and is based on the video signal. In the case of this embodiment to be controlled, circuits (control means) such as DSP (1) to DSP (3) which are digital signal processing blocks are required as a basic configuration as described below.

本実施形態では、図2に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がADコンバータ81を経て第1のデジタル信号処理回路であるDSP(1)82に入力される。DSP(1)82では、映像信号から輝度制御信号が決定される。DSP(2)83では、輝度制御信号に基づいて調光素子ドライバ84を制御し、最終的には調光素子ドライバ84が調光素子30(本実施形態の場合は遮光体32)を実際に駆動する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a video signal input as an analog signal is input to a DSP (1) 82 that is a first digital signal processing circuit via an AD converter 81. In the DSP (1) 82, the luminance control signal is determined from the video signal. The DSP (2) 83 controls the dimming element driver 84 based on the luminance control signal, and finally the dimming element driver 84 actually uses the dimming element 30 (the light shielding body 32 in this embodiment). To drive.

一方、DSP(1)82で決定された輝度制御信号は、映像信号とともにDSP(3)86にも入力される。DSP(3)86では輝度制御信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲に伸張する。伸張処理後の映像信号はDAコンバータ87により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ88に入力され、パネルドライバ88から赤色光用液晶ライトバルブ51(図2中のRパネル)、緑色光用液晶ライトバルブ52(同、Gパネル)、青色光用液晶ライトバルブ53(同、Bパネル)のそれぞれに供給される。   On the other hand, the luminance control signal determined by the DSP (1) 82 is also input to the DSP (3) 86 together with the video signal. The DSP (3) 86 expands the video signal to an appropriate gradation range based on the luminance control signal. The video signal after the expansion process is converted again to an analog signal by the DA converter 87 and then input to the panel driver 88. The liquid crystal light valve 51 for red light (R panel in FIG. 2) from the panel driver 88 and for green light. A liquid crystal light valve 52 (G panel) and a blue light liquid crystal light valve 53 (B panel) are supplied.

ここで、照明装置1の制御方法について説明する。   Here, the control method of the illuminating device 1 is demonstrated.

表示映像適応型の制御
表示映像適型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した輝度制御を行う場合について考える。この場合、上記で説明したように、DSP(1)82で映像信号に基づいて輝度制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の3通りが考えられる。
Display image adaptive control
Consider a case where display-video appropriate control, that is, luminance control adapted to a display image in which the light amount increases in a bright video scene and the light amount decreases in a dark scene. In this case, as described above, the luminance control signal is determined based on the video signal by the DSP (1) 82. For example, the following three methods are conceivable.

(a)注目しているフレームに含まれている画素データのうち、輝度が最大の階調数を輝度制御信号とする方法。
例えば0〜255の256ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の1フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)が、図3(a)のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が190であるので、この階調数190を輝度制御信号とする。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
(A) A method in which the number of gradations having the maximum luminance among the pixel data included in the frame of interest is used as the luminance control signal.
For example, a video signal including the number of gradations of 256 steps from 0 to 255 is assumed. When attention is paid to an arbitrary frame constituting a continuous video, it is assumed that the appearance number distribution (histogram) for each gradation number of pixel data included in the frame is as shown in FIG. In this case, since the brightest number of gradations included in the histogram is 190, the number of gradations 190 is used as the luminance control signal. This method is a method that can express the brightness most faithfully to the input video signal.

(b)注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)より、最大の明るさから出現数について一定の割合(例えば10%)となる階調数を輝度制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図4のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から10%の領域をとる。10%に相当するところの階調数が230であったとすると、この階調数230を輝度制御信号とする。図7に示したヒストグラムのように、階調数255の近傍に突発的なピークがあった場合、上記(a)の方法を採用すれば、階調数255が輝度制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は画面全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数230を輝度制御信号とする本方法は、画面全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は2〜50%程度の範囲で変化させてもよい。
(B) From the appearance number distribution (histogram) for each number of gradations included in the frame of interest, brightness control is performed on the number of gradations that is a fixed ratio (for example, 10%) with respect to the number of appearances from the maximum brightness. How to make a signal.
For example, when the appearance number distribution of the video signal is as shown in FIG. 4, an area of 10% is taken from the brighter side than the histogram. If the number of gradations corresponding to 10% is 230, this number of gradations 230 is used as the luminance control signal. When there is a sudden peak in the vicinity of the number of gradations 255 as in the histogram shown in FIG. 7, the number of gradations 255 becomes the luminance control signal when the method (a) is adopted. However, this sudden peak portion does not make much sense as information on the entire screen. On the other hand, the present method using the number of gradations 230 as the luminance control signal can be said to be a method of determining by a region having meaning as information in the entire screen. In addition, you may change said ratio in about 2 to 50% of range.

(c)画面を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを輝度制御信号とする方法。
例えば図5に示すように、画面をm×n個のブロックに分割し、それぞれのブロックA11,…,Amn毎の輝度(階調数)の平均値を算出し、そのうちで最大のものを輝度制御信号とする。なお、画面の分割数は6〜200程度とすることが望ましい。この方法は、画面全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御できる方法である。
上記(a)〜(c)の方法について、輝度制御信号の判定を、表示領域全体に対して行う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
(C) A method in which a screen is divided into a plurality of blocks, an average value of the number of gradations of pixels included in each block is obtained, and the maximum one is used as a luminance control signal.
For example, as shown in FIG. 5, the screen is divided into m × n blocks, and the average value of the luminance (number of gradations) for each block A 11 ,..., A mn is calculated. Is a luminance control signal. The number of screen divisions is preferably about 6 to 200. In this method, the brightness can be controlled without deteriorating the atmosphere of the entire screen.
As for the methods (a) to (c), in addition to determining the luminance control signal for the entire display region, the method can be applied only to a specific portion such as a central portion of the display region. . In this case, it is possible to perform a control method in which the brightness is determined from the portion that is viewed by the viewer.

次にDSP(2)83において、上記の方法で決定した輝度制御信号に基づいて調光素子ドライバ84を制御するが、この方法にも例えば次の2通りが考えられる。   Next, the DSP (2) 83 controls the dimming element driver 84 based on the luminance control signal determined by the above method. For example, the following two methods are conceivable.

(a)輝度制御信号とLUT(ルック・アップ・テーブル)を用いて制御する方法。
図6に示すようなガンマカーブによって得られる出力強度に対応するように、調光ステップと輝度制御信号(入力階調)の関係をLUTとして用意しておく。DSP(2)83では、DSP(1)82から出力された輝度制御信号をLUTと照らし合わせることによって、指定された輝度変化となる調光ステップを導出し、所定のタイミングで調光素子ドライバ84に出力する。例えば、図6では、1入力階調あたりの輝度変化率が1%以内となっている。
人間の視覚特性によれば輝度変化率が1%以内の場合には、その輝度変化を認識することがほぼできないため、単位時間(例えば、1/30秒)に1階調分だけ調光素子30を駆動することによって、ちらつきのない調光を実現できる。
なお、ここでは、確実にちらつきのない調光を実現するために、1入力階調あたりの輝度変化率1%以内とした。しかしながら、人間の視覚特性は、例えば、表示画像の移り変わりが速い映画等の場合には、認識できる輝度変化率が5%程度となる。このため、例えば、映画等を表示するプロジェクタにおいては、1入力階調あたりの輝度変化率が5%以内となるようなLUTを用いて調光素子30を制御しても良い。また、どのような表示画像であっても、1入力階調あたりの輝度変化率が5%以内となるようなLUTを用いて調光素子30を制御することによって、表示画像のちらつきを抑止することが可能となる。
また、人間はある一定時間の光を時間的に積分して知覚することが知られている。人間の視覚系における光の時間的足し合わせ機能に関する法則であるブロックの法則によれば、明るい光は約30ms、暗い光は約100msにわたって積分した光を人間は知覚する。したがって、輝度変化の単位時間を1/30秒〜1/10秒とすることで、視覚系の時間特性を有効活用することが可能となる。
(A) A method of controlling using a luminance control signal and an LUT (Look Up Table).
The relationship between the dimming step and the luminance control signal (input gradation) is prepared as an LUT so as to correspond to the output intensity obtained by the gamma curve as shown in FIG. The DSP (2) 83 derives a dimming step for a specified luminance change by comparing the luminance control signal output from the DSP (1) 82 with the LUT, and the dimming element driver 84 at a predetermined timing. Output to. For example, in FIG. 6, the luminance change rate per input gradation is within 1%.
According to human visual characteristics, when the luminance change rate is within 1%, it is almost impossible to recognize the luminance change, so the light control element is equivalent to one gradation per unit time (for example, 1/30 second). By driving 30, light control without flickering can be realized.
Note that, here, in order to surely realize dimming without flickering, the luminance change rate per input gradation is set within 1%. However, as for human visual characteristics, for example, in the case of a movie or the like in which the display image changes rapidly, the recognizable luminance change rate is about 5%. For this reason, for example, in a projector displaying a movie or the like, the light control element 30 may be controlled using an LUT such that the luminance change rate per input gradation is within 5%. Further, for any display image, flickering of the display image is suppressed by controlling the dimming element 30 using an LUT in which the luminance change rate per input gradation is within 5%. It becomes possible.
In addition, it is known that humans perceive light for a certain period of time by integrating it over time. According to the Block's law, which is the law relating to the temporal addition function of light in the human visual system, humans perceive light that is integrated over about 30 ms for bright light and about 100 ms for dark light. Therefore, the time characteristic of the visual system can be effectively utilized by setting the unit time of the luminance change to 1/30 seconds to 1/10 seconds.

このようにして、例えば階調数190が輝度制御信号として決定された場合、最大輝度(階調数255)の光量を100%とすると、190/255=75%の光量が得られるように調光素子30を駆動する。本実施形態の場合、調光素子30は具体的には遮光板31,32であるから、透過率が75%(遮光率が25%)となるように遮光板31,32を回動させる。同様に、階調数230が輝度制御信号である場合、230/255=90%の光量が得られるように調光素子30を駆動する。   In this way, for example, when the number of gradations 190 is determined as the luminance control signal, the amount of light with the maximum luminance (the number of gradations 255) is assumed to be 100%, so that a light amount of 190/255 = 75% can be obtained. The optical element 30 is driven. In the case of the present embodiment, since the light control element 30 is specifically the light shielding plates 31 and 32, the light shielding plates 31 and 32 are rotated so that the transmittance is 75% (the light shielding rate is 25%). Similarly, when the number of gradations 230 is a luminance control signal, the light control element 30 is driven so that a light quantity of 230/255 = 90% can be obtained.

(b)専用の制御信号とLUTを用いて制御する方法。
例えば、DSP(2)86において、輝度制御信号とは別に、DSP(1)82から調光スピード制御信号を受け取る。これは、例えば、映像のAPL(平均階調レベル)や上記ヒストグラムの最頻値など、画面の平均輝度に近い値が好ましい。DSP(2)86では、この調光スピード制御信号の指定された割合(例えば1%)を調光スピードとして決定する。これを予め用意されたLUTによって調光ステップに換算し、所定のタイミングで調光素子ドライバ84に出力する。この場合には、単位時間毎に映像信号から調光スピード制御信号を抽出し、指定された割合だけ輝度が変化するように調光素子30を駆動する。
(B) A method of controlling using a dedicated control signal and LUT.
For example, the DSP (2) 86 receives a dimming speed control signal from the DSP (1) 82 separately from the luminance control signal. This is preferably a value close to the average luminance of the screen, such as the APL (average gradation level) of the video or the mode value of the histogram. The DSP (2) 86 determines a designated ratio (for example, 1%) of the dimming speed control signal as the dimming speed. This is converted into a dimming step by a LUT prepared in advance, and is output to the dimming element driver 84 at a predetermined timing. In this case, a dimming speed control signal is extracted from the video signal every unit time, and the dimming element 30 is driven so that the luminance changes by a specified ratio.

一方、DSP(3)86では、DSP(1)82で決定された輝度制御信号と映像信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸張する。例えば最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では表示可能な最大階調数が255であるから、図3(a)の例で輝度制御信号が階調数190の場合、階調数0〜190までの映像信号を図3(b)に示すように階調数0〜255まで伸張する。このような照明光量の制御と映像信号の伸張処理によって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現することができる。
なお、DSP(2)83が、調光スピード制御信号(専用の制御信号)を受け取る場合には、DSP(1)82から輝度制御信号に加え、調光スピード制御信号もDSP(3)86に送られる。そして、DSP(3)86では、目標値である輝度制御信号に映像信号の伸張処理が到達するまでの間、単位時間あたりの輝度変化が調光スピード制御信号の指定された割合(例えば1%)となるように伸張処理を繰り返す。
On the other hand, the DSP (3) 86 expands the video signal to an appropriate gradation range based on the luminance control signal and the video signal determined by the DSP (1) 82. For example, when expanding to the maximum gradation range, in the above example, the maximum number of gradations that can be displayed is 255. Therefore, in the example of FIG. Video signals from 0 to 190 are expanded to the number of gradations from 0 to 255 as shown in FIG. By controlling the amount of illumination light and expanding the video signal, smooth gradation expression can be realized while extending the dynamic range of the video.
When the DSP (2) 83 receives the dimming speed control signal (dedicated control signal), in addition to the luminance control signal from the DSP (1) 82, the dimming speed control signal is also sent to the DSP (3) 86. Sent. Then, in the DSP (3) 86, the luminance change per unit time is a specified ratio (for example, 1%) of the dimming speed control signal until the video signal expansion process reaches the target luminance control signal. ) Repeat the expansion process.

次に、図7〜図9を参照しながら、照明装置1について説明する。
本実施形態では、均一照明手段を構成する2枚のフライアイレンズの間に遮光板を装入した照明装置の例を示す。図7は本遮光体の概略構成を示す図であり、(a),(b),(c)はそれぞれその上面視図,C−C′矢視図,D−D′矢視図である。また、図8は本照明装置の概略構成を示す側面図、及び遮光体を第2フライアイレンズと共に光軸方向から見た状態を示す正面図であり、(a),(b),(c)はそれぞれ減光率0%,30%,60%の状態を示している。
Next, the illumination device 1 will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, an example of an illuminating device in which a light shielding plate is inserted between two fly-eye lenses constituting a uniform illuminating means is shown. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the light blocking body, and (a), (b), and (c) are a top view, a CC ′ arrow view, and a DD ′ arrow view, respectively. . FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of the illumination device, and a front view showing a state in which the light shielding body is viewed from the optical axis direction together with the second fly-eye lens, and (a), (b), (c). ) Indicate the states of the light attenuation rates of 0%, 30%, and 60%, respectively.

図8に示すように、本実施形態の照明装置1では、光源から射出された光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブにおいて均一化させるための均一照明手段として、光源側から第1のフライアイレンズ21、第2のフライアイレンズ22が順次設置されている。各フライアイレンズ21,22は、X方向,Z方向に配列された複数(本実施形態では例えば6×6個)のマイクロレンズ23,24から構成されている。   As shown in FIG. 8, in the illuminating device 1 of this embodiment, as a uniform illumination means for equalizing the illuminance distribution of the light emitted from the light source in the liquid crystal light valve that is the illuminated area, the first illumination from the light source side. The fly eye lens 21 and the second fly eye lens 22 are sequentially installed. Each fly-eye lens 21, 22 is composed of a plurality of (for example, 6 × 6 in this embodiment) microlenses 23, 24 arranged in the X direction and the Z direction.

第1のフライアイレンズ21と第2のフライアイレンズ22との間には、光源10から射出された光の光量を調節する調光素子として、3次元的な形状を有する一対の遮光体32が設置されている。   Between the first fly-eye lens 21 and the second fly-eye lens 22, a pair of light-shielding bodies 32 having a three-dimensional shape as a dimming element that adjusts the amount of light emitted from the light source 10. Is installed.

この遮光体32は、不均一な厚みの板状部材を折り曲げたような構造を有し、その一方の正面形状(以下、平面形状という)は、図7(c)のように、コ字型に大きく湾曲した形状である。また、これと直交する方向から見た正面形状(以下、側面形状という)は、図7(b)のように、略矩形の形状ではあるが、その側部に一部切り欠いたような窪みgが設けられている。これらの遮光体32は、図7(c)に示した湾曲部が光軸Yを挟んで互いに向き合うように(即ち、折り曲げられた端部同士が互いに向き合うように)配置されており、光軸Yに略垂直な回動軸32cを中心として、一方が時計回りの方向、他方が反時計回りの方向に回動可能に構成されている。また、これらの遮光体32はその形状や回動半径等を互いに等しく構成されており、各遮光体の回動軸32cは、光軸Yに対して互いに線対称となる位置に配置されている。   The light shielding body 32 has a structure in which a plate-like member having a non-uniform thickness is bent, and one of the front shapes (hereinafter referred to as a planar shape) has a U-shape as shown in FIG. The shape is greatly curved. Further, the front shape (hereinafter referred to as a side surface shape) viewed from a direction orthogonal to this is a substantially rectangular shape as shown in FIG. g is provided. These light shielding bodies 32 are arranged so that the curved portions shown in FIG. 7C face each other across the optical axis Y (that is, the bent end portions face each other). Centering on a rotation shaft 32c substantially perpendicular to Y, one is configured to be rotatable in a clockwise direction and the other in a counterclockwise direction. The light shielding bodies 32 are configured to have the same shape, turning radius, and the like, and the rotation shafts 32c of the light shielding bodies are disposed at positions that are symmetrical with respect to the optical axis Y. .

これらの遮光体32は、図8(a)に示すように、調光の行われない初期状態において、第1のフライアイレンズ21から射出される光の光路外に配置されており、遮光量が略ゼロとなるように構成されている。一方、調光を行う場合(調光状態)には、図8(b),図8(c)に示すように、各遮光体3は回動軸32cを中心として0°〜180°の範囲内で等しく回動される。本実施形態では遮光体32が立体的な形状を有するため、遮光体32を回動させていくと、遮光体32を光軸Yに垂直な平面に射影した像の形状は、遮光体32の平面形状を反映したものから遮光体32の側面形状を反映したものに遷移していく。   As shown in FIG. 8A, these light shielding bodies 32 are arranged outside the optical path of the light emitted from the first fly-eye lens 21 in the initial state where light control is not performed, and the light shielding amount. Is configured to be substantially zero. On the other hand, when dimming (dimming state), as shown in FIG. 8B and FIG. 8C, each light shield 3 is in the range of 0 ° to 180 ° around the rotation shaft 32c. Are rotated equally within. In the present embodiment, since the light shielding body 32 has a three-dimensional shape, when the light shielding body 32 is rotated, the shape of the image obtained by projecting the light shielding body 32 onto a plane perpendicular to the optical axis Y is the shape of the light shielding body 32. A transition is made from a reflection of the planar shape to a reflection of the side shape of the light shield 32.

例えば遮光体32の回動量が0°〜90°の範囲内では、上記射影像の形状は、図7(c)に示した平面形状を反映した形状となり、光源10から射出された光束は、その外周部から光軸Y側に向けて順に遮られる形で全方向から遮光される。一方、遮光体32の回動量が90°を超えると、上記射影像の形状は、図8(b)に示した側面形状を反映した形状となり、上記光源10から射出された光束はその外周部を更に遮られる形で遮光され、遮光量は徐々に増大していく。しかし、本遮光体32では側面形状に窪みgが設けられているため、180°まで回動させても遮光量はゼロとはならず、図8(c)に示すように、光軸Y近傍に上記窪みgを反映した光透過領域Gが残る。   For example, when the rotation amount of the light shielding body 32 is within a range of 0 ° to 90 °, the shape of the projected image is a shape reflecting the planar shape shown in FIG. 7C, and the light beam emitted from the light source 10 is The light is shielded from all directions in such a manner that it is sequentially shielded from the outer periphery toward the optical axis Y side. On the other hand, when the rotation amount of the light shielding body 32 exceeds 90 °, the shape of the projected image becomes a shape reflecting the side shape shown in FIG. 8B, and the light beam emitted from the light source 10 is the outer peripheral portion thereof. Is further shielded, and the amount of light shielding gradually increases. However, since the light shielding body 32 is provided with the recess g in the side surface shape, the amount of light shielding does not become zero even when the light shielding body 32 is rotated to 180 °, and the vicinity of the optical axis Y as shown in FIG. The light transmission region G reflecting the depression g remains.

このように本実施形態では、立体状の部材を回動させているため、前述した平板状の遮光板を回動させる場合に比べて、調光範囲を拡げることができる。つまり、平板状の遮光板ではその平面形状のみが遮光に寄与し、側面形状(厚み方向の形状)は遮光に殆ど寄与しない。このため、最大遮光量は遮光板の平面形状によって決まってしまう。これに対して立体形状を有する遮光体では、その平面形状のみならず側面形状も遮光に寄与するため、この側面形状によっては上記平面形状で決まる遮光量よりも大きな遮光量が得られる。本実施形態の例でいえば、遮光体32の側面形状を矩形形状とする(即ち、窪みgを設けない)ことで、最大遮光量を100%とすることも可能である。逆に、窪みgの大きさを適当に調節することで、調光の許容される範囲を任意に設定することも可能である。   Thus, in this embodiment, since the three-dimensional member is rotated, compared with the case where the flat light-shielding plate mentioned above is rotated, the light control range can be expanded. That is, in the flat light shielding plate, only the planar shape contributes to light shielding, and the side surface shape (thickness shape) hardly contributes to light shielding. For this reason, the maximum light shielding amount is determined by the planar shape of the light shielding plate. On the other hand, in the light shielding body having a three-dimensional shape, not only the planar shape but also the side surface shape contributes to the light shielding. Therefore, depending on the side surface shape, a light shielding amount larger than the light shielding amount determined by the planar shape can be obtained. In the example of this embodiment, it is possible to set the maximum light shielding amount to 100% by making the side surface of the light shielding body 32 a rectangular shape (that is, not providing the recess g). On the contrary, by appropriately adjusting the size of the depression g, it is also possible to arbitrarily set a range in which dimming is allowed.

また、本実施形態では、液晶ライトバルブに対して大きな角度で入射されることとなる、光軸Yから離れた領域の光から優先的に遮光が行われるため、図9に示すように、遮光量が大きくなるほど映像のコントラストは高くなる。このため、暗い映像でも階調再現性がよくなり、微妙な階調変化を表現することができる。特に本実施形態では、このような遮光が光軸Yを取り囲むような形で全方向から行われるため、映像のコントラストは最も高くなる。   Further, in the present embodiment, since light is preferentially shielded from light in a region away from the optical axis Y that is incident on the liquid crystal light valve at a large angle, as shown in FIG. The larger the amount, the higher the contrast of the image. For this reason, gradation reproducibility is improved even in a dark image, and a subtle gradation change can be expressed. In particular, in the present embodiment, since such light shielding is performed from all directions so as to surround the optical axis Y, the contrast of the image is the highest.

また、本実施形態では調光を光軸Yに対して線対称に行っているため、被照明領域であるライトバルブ上での照度の偏りの少ない均一な照明を実現できる。つまり、調光手段を用いて光源光を遮光する場合、むやみに調光を行うと照度分布の均一化の作用が阻害されてしまう。例えば、光軸Yに対して片側から調光すると、被照明領域の片側のみが明るく、残りの片側が暗いというように照度分布が偏りを持つ場合がある。これに対して、上述のように光軸Yに対して線対称に調光を行うと、第1のフライアイレンズ21で形成される1つ1つの光束Rについては、遮光により明るさの偏りが生じるが、第2のフライアイレンズ22によってそれらを重畳した照度分布は、被照明領域の中心を通る軸に対して線対称な分布となり、光軸Yに対して非対称な調光を行った場合に比べて、投射映像の見栄えをよくすることができる。   Further, in the present embodiment, since the light control is performed line-symmetrically with respect to the optical axis Y, it is possible to realize uniform illumination with little illuminance deviation on the light valve that is the illuminated area. That is, when the light source light is shielded using the light control means, if the light control is performed unnecessarily, the effect of uniforming the illuminance distribution is hindered. For example, when dimming from one side with respect to the optical axis Y, the illuminance distribution may be biased such that only one side of the illuminated area is bright and the remaining one side is dark. On the other hand, when the light is symmetric with respect to the optical axis Y as described above, the light flux R formed by the first fly-eye lens 21 has a brightness deviation due to light shielding. However, the illuminance distribution obtained by superimposing them by the second fly-eye lens 22 is a line-symmetric distribution with respect to the axis passing through the center of the illuminated area, and asymmetrical light control is performed with respect to the optical axis Y. Compared to the case, the appearance of the projected image can be improved.

特に、図1に示したような青色に対応する画像のみ、画像の上下方向若しくは左右方向が他の2色の画像と逆転することになるプロジェクタに本実施形態の照明装置1を用いた場合、スクリーン71の両側で色バランスが均一な画像を再現することができる。   In particular, when only the image corresponding to blue as shown in FIG. 1 is used for the projector in which the vertical direction or the horizontal direction of the image is reversed with the other two-color images, An image having a uniform color balance on both sides of the screen 71 can be reproduced.

また、本実施形態では、遮光体32の射影像は曲線を含むような形状となっているため、調光時の照明光量の変化を滑らかにすることができる。つまり、均一照明手段としてフライアイレンズ21,22を用いた構成では、マイクロレンズ23から射出された部分光束Rは対応するマイクロレンズ24の中心部で像を結ぶため、回動により遮光板の縁部が正面視でレンズ24の中心部を通ると、光束Rの透過光量は大きく低下する。このとき、仮に遮光板31の形状が矩形で、その縁部がマイクロレンズの横の配列方向(Z方向)に平行であったとすると、Z方向に配列した6つのマイクロレンズ24の中心部は遮光板によって全て同時に遮光されるため、その光量変化は一段と大きくなる。したがって、光量を連続的に変化させたいときにも画面の輝度変化が不連続になることがあり、視聴者が映像を鑑賞する際、不自然さを感じることがある。   Moreover, in this embodiment, since the projection image of the light shielding body 32 has a shape including a curve, the change in the amount of illumination light during dimming can be smoothed. That is, in the configuration using the fly-eye lenses 21 and 22 as uniform illumination means, the partial light beam R emitted from the microlens 23 forms an image at the center of the corresponding microlens 24, so that the edge of the light shielding plate is rotated. When the portion passes through the center of the lens 24 in front view, the amount of transmitted light of the light beam R is greatly reduced. At this time, if the shape of the light shielding plate 31 is rectangular and the edge thereof is parallel to the horizontal arrangement direction (Z direction) of the microlenses, the central portions of the six microlenses 24 arranged in the Z direction are shielded from light. Since all of the light is simultaneously shielded by the plate, the change in the amount of light is further increased. Accordingly, even when it is desired to continuously change the amount of light, the luminance change of the screen may be discontinuous, and the viewer may feel unnatural when viewing the video.

これに対して、本実施形態では遮光体32の形状がマイクロレンズ24の横の配列方向に対して凹凸状の曲線部又は斜めに交差する斜辺部を有しているため、一列に並んだ6つのマイクロレンズ24の中心部が全て同時に遮光されることはない。換言すると、本実施形態では、遮光体の回動によって部分的に遮光された複数の部分光束Rの中心部がそれぞれ別々のタイミングで遮光される、あるいは、いくつかずつ別々のタイミングで遮光されるため、光量変化を全体として平均化することができ、照明光量に不連続的な変化が生じることを防止できる。   On the other hand, in the present embodiment, the shape of the light shielding body 32 has an uneven curved portion or an oblique side portion that obliquely intersects with the horizontal arrangement direction of the microlenses 24, so that the light shielding bodies 32 are arranged in a line. The central portions of the two microlenses 24 are not shielded from light at the same time. In other words, in the present embodiment, the central portions of the plurality of partial light beams R partially shielded by the rotation of the light shield are shielded at different timings, or are shielded at several separate timings. Therefore, the light quantity change can be averaged as a whole, and a discontinuous change in the illumination light quantity can be prevented.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では遮光体32を光軸を挟む位置に2つ配置したが、このような遮光体は1つでも構わない。逆に、遮光体を、光軸を囲む位置に3つ或いは4つ以上配置することも可能である。この場合、各遮光体の形状及び配置を光軸Yを中心として軸対称とすることが好ましい。これにより、被照明領域における光の照度分布がその中心軸に対して軸対称となり、映像の見栄えが一層よくなる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, two light shields 32 are arranged at positions sandwiching the optical axis, but one such light shield may be used. Conversely, it is also possible to arrange three or four light shields at positions surrounding the optical axis. In this case, it is preferable that the shape and the arrangement of each light shielding body are axisymmetric about the optical axis Y. Thereby, the illuminance distribution of the light in the illuminated area is axisymmetric with respect to the central axis, and the appearance of the image is further improved.

また、上記実施形態では遮光体を半透明の部材によって構成してもよく、これにより、調光特性を一層滑らかにすることができる。具体的には、遮光体に半透過特性をもった樹脂を用いる、或いは、遮光体を、表面に金属薄膜を形成したガラスとし、その膜厚に分布を持たせることで、上記構造を実現できる。このようにして遮光体に部分的に光の透過率が異なる領域を設けた場合、フライアイレンズが作り出す複数の2次光源像のそれぞれに対してランダムな分布で遮光が行われるので、それらが重畳されたものはこれらの分布が交じり合うことにより照度分布が均一化され、被照明領域における照度の均一性が高まる。
勿論、遮光体は、光の透過率が全体的に均一なもの(例えば、均一な透過率分布を有する半透明な部材)であってもよい。この場合、製造の容易さ等の利点がある。
Moreover, in the said embodiment, you may comprise a light-shielding body with a translucent member, and, thereby, a light control characteristic can be made still smoother. Specifically, the above structure can be realized by using a resin having semi-transmission characteristics for the light shielding body, or by using a glass with a metal thin film formed on the surface of the light shielding body and having a distribution in the film thickness. . In this way, when regions having different light transmittances are provided in the light shielding body, light shielding is performed with a random distribution for each of a plurality of secondary light source images created by the fly-eye lens. In the superimposition, these distributions are mixed to make the illuminance distribution uniform, and the illuminance uniformity in the illuminated area is increased.
Of course, the light shielding body may be a member having a uniform light transmittance (for example, a translucent member having a uniform transmittance distribution). In this case, there are advantages such as ease of manufacture.

また、上記実施形態では遮光体32を第1のフライアイレンズと第2のフライアイレンズとの間に配置したが、この遮光体は第2のフライアイレンズの射出側に配置してもよい。この場合にも、遮光体によって、第2のフライアイレンズ22から射出された複数の部分光束のうち光軸Yから離れた光束から優先的に遮光されるようにすることが望ましい。   In the above embodiment, the light shielding body 32 is disposed between the first fly-eye lens and the second fly-eye lens. However, the light shielding body may be disposed on the exit side of the second fly-eye lens. . In this case as well, it is desirable to preferentially shield the light beam separated from the optical axis Y among the plurality of partial light beams emitted from the second fly-eye lens 22 by the light blocking body.

また、上記実施形態では、調光手段として機械式の遮光体を用いたものを例示した。しかし、本発明の技術範囲はこのような機械式の遮光体を用いた調光手段に限定されず、例えばメタルハライドランプやLED(発光ダイオード)などの光源の出力強度を直接的に変化させる調光手段、或いは、調光素子として液晶を用いた調光手段を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, what used the mechanical light-shielding body as the light control means was illustrated. However, the technical scope of the present invention is not limited to such dimming means using a mechanical light shield, and for example, dimming that directly changes the output intensity of a light source such as a metal halide lamp or LED (light emitting diode). The present invention can also be applied to a projector using a light control means using liquid crystal as a light control element.

また、上記実施形態では、プロジェクタとして透過型の液晶装置を光変調手段として用いたものを例示した。しかし、本発明の技術範囲はこのような透過型のものに限定されず、例えばLCOS等の反射型のプロジェクタ、或いは、MEMS技術に基づくミラー方式の空間光変調器を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することも可能である。   Further, in the above-described embodiment, an example in which a transmissive liquid crystal device is used as the light modulation unit as the projector is illustrated. However, the technical scope of the present invention is not limited to such a transmission type. For example, the present invention is applied to a reflection type projector such as LCOS or a projector using a mirror type spatial light modulator based on the MEMS technology. The invention can also be applied.

本発明の実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a projector according to an embodiment of the invention. 同、プロジェクタの制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of a projector. 同、プロジェクタにおいて、映像信号から調光制御信号を決定する第1の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the 1st method of determining a light control signal from a video signal in a projector. 同、第2の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the 2nd method same as the above. 同、第3の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the 3rd method same as the above. 同、プロジェクタにおいて、輝度制御信号に基づいて調光素子ドライバを制御する方法を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a method for controlling a dimming element driver based on a luminance control signal in the projector. 本発明の実施形態に係る照明装置に備えられた調光素子の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light control element with which the illuminating device which concerns on embodiment of this invention was equipped. 同、調光素子の概略構成を示す平面図、及びこの調光素子を光軸方向から見た正面図。The top view which shows schematic structure of a light control element, and the front view which looked at this light control element from the optical axis direction. 同、投射型表示装置の減光量とコントラストとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the light reduction amount of a projection type display apparatus, and contrast.

符号の説明Explanation of symbols

1…照明装置、10…光源、21,22…フライアイレンズ、23,24…マイクロレンズ、30……調光素子、32…遮光体、32c…回動軸、51,52,53…液晶ライトバルブ(光変調手段)、70…投射レンズ(投射手段)、82…DSP(1)(制御手段)、83…DSP(2)(制御手段)、86…DSP(3)(制御手段)、R・・・部分光束、Y…光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 10 ... Light source, 21, 22 ... Fly eye lens, 23, 24 ... Micro lens, 30 ... Light control element, 32 ... Shading body, 32c ... Rotating shaft, 51, 52, 53 ... Liquid crystal light Valve (light modulation means), 70 ... projection lens (projection means), 82 ... DSP (1) (control means), 83 ... DSP (2) (control means), 86 ... DSP (3) (control means), R ... Partial luminous flux, Y ... Optical axis

Claims (7)

照明光を調光処理することによって、表示画像の輝度の調整を行う画像表示方法であって、
単位時間あたりにおける表示画像輝度の変化が5%以内となるように調光処理することを特徴とする画像表示方法。
An image display method for adjusting brightness of a display image by dimming illumination light,
An image display method characterized by performing dimming processing so that a change in display image luminance per unit time is within 5%.
前記表示画像輝度は、前記表示画像全体の平均輝度であることを特徴とする請求項1記載の画像表示方法。 The image display method according to claim 1, wherein the display image luminance is an average luminance of the entire display image. 前記調光処理は、前記表示画像の輝度情報を含む映像信号に基づいて行われることを特徴とする請求項1または2記載の画像表示方法。 The image display method according to claim 1, wherein the dimming process is performed based on a video signal including luminance information of the display image. 前記調光処理は、前記表示画像からの出射光の輝度に基づいて行われることを特徴とする請求項1または2記載の画像表示方法。 The image display method according to claim 1, wherein the light control processing is performed based on a luminance of emitted light from the display image. 照明光を出射する光源と、前記照明光を調光処理する調光素子と、前記調光素子を制御する制御手段とを備える画像表示装置であって、
前記制御手段は、単位時間あたりにおける表示画像輝度の変化が5%以内となるように前記調光素子を制御することを特徴とする画像表示装置。
An image display device comprising: a light source that emits illumination light; a light control element that performs light control processing on the illumination light; and a control unit that controls the light control element,
The image display apparatus characterized in that the control means controls the light control element so that a change in display image luminance per unit time is within 5%.
前記表示画像からの出射光に基づいて前記表示画像輝度を検出する出射光検出手段を備え、
前記制御手段は、前記出射光検出手段の出力信号に基づいて前記調光素子を制御することを特徴とする請求項5記載の画像表示装置。
Emission light detection means for detecting the display image brightness based on the emission light from the display image,
The image display apparatus according to claim 5, wherein the control unit controls the dimming element based on an output signal of the emitted light detection unit.
請求項5または6記載の画像表示装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
A projector comprising the image display device according to claim 5.
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