JP2009080277A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 投写型映像表示装置の低消費電力化、及び高階調化を目的とする。
【構成】 投写型映像表示装置１０は、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれ出射するＬＥＤ光源１１ｒ、１１ｂ、１１ｇと、映像信号に応じて前記の各光源からの光をそれぞれ変調する液晶表示パネル２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、前記各液晶表示パネルにより変調された光を合成するダイクロイックプリズム３と、ダイクロイックプリズム３で合成された光を投写する投写レンズ４を備える。更に赤色光と補色の関係にあるシアン色光を出射するＬＥＤ光源１１ｃ、青色光と補色の関係にある黄色光を出射するＬＥＤ光源１１ｙと、各ＬＥＤ光源の発光を制御する制御部５を更に備え、ＬＥＤ光源１１ｃの光は液晶表示パネル２Ａに入射され、ＬＥＤ光源１１ｙの光は液晶表示パネル２Ｂに入射される。制御部５は、映像信号の輝度又は彩度に応じて、液晶表示パネル２Ａ、２Ｂに入射される光源光の発光時間を制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、投写型映像表示装置に関する。

３色の光（赤色、青色、緑色）の夫々について、対応する３つの光変調素子（たとえば、液晶パネル）によって変調する、いわゆる三板式の投写型映像表示装置が知られている（特許文献１など）。この装置においては、３つの光変調素子から出射される光は、光合成手段（例えば、クロスダイクロイックキューブ）により合成されて、投写手段により映像として投写される。

更に近年では、白色光を赤、青、緑、及び黄色の４色に分解し、これらの各色に対応する４つの光変調素子を備えた４板式の投写型映像表示装置がある。

特開平１１-１０２０１４号公報 ＷＯ２００５／０１３１９３公報

特許文献２の投写型映像表示装置によれば、４色の光について４枚の液晶パネルを用いて変調を行う、いわゆる４板方式を採用することにより、色再現性の向上が図られている。しかしながら、光変調素子を４つ用いることでコストがアップするという問題がある。また、係る投写型映像表示装置では、光変調素子で変調された赤、青、緑の各変調光を光合成素子（例：ダイクロイックプリズム）で合成してから、光変調素子で変調された黄色変調光を合成する構成としているため、投写レンズと光変調素子の間に光合成素子を２つ配置する必要があり、投写レンズと光変調素子の距離が遠くなってしまう。その結果、バックフォーカスの長い投写レンズを用いる必要があり、投写レンズのコストが高くなるという問題がある。

そこで、本願発明は上記の事情に鑑み、投写型映像表示装置のコストを高くすること無く、色再現性の向上を図ること目的とするものである。

（第１の態様の投写型映像表示装置）
本発明の第１の態様は、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれ出射する第１、第２及び第３の光源と、映像信号に応じて、前記の各光源からの光をそれぞれ変調する第１、第２、及び第３の光変調手段と、前記各光変調手段により変調された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段で合成された光を投写する光投写手段を備えた投写型映像表示装置において、前記第１、第２又第３の光源のうちの特定の光源の光色とほぼ補色の関係にある色光を発する第４の光源と、前記第１、第２、第３又は第４の光源の発光を制御する発光制御手段を更に備え、前記第４の光源からの光は、前記特定の光源からの光を変調するための前記第１、第２又は第３の光変調手段のうちの特定の光変調手段に入射され、前記発光制御手段は、映像信号の輝度又は彩度に応じて、前記特定の光変調手段に入射される前記特定の光源の光と前記第４の光源の光との夫々の発光時間を制御することを特徴とする。

例えば、赤色光とシアン色光を同じ光変調手段に、青色光と黄色光を同じ光変調手段にそれぞれ入射させるようする。

この投写型映像表示装置は、光原光の多色化を図りつつ、従来と同様のいわゆる三板式で実現されるので、コストを高くすること無く、色再現性の向上を図ることができる。また、映像信号の輝度や彩度に応じて、各光源の発光時間を制御することで、色再現性の向上と高輝度化の両方が実現可能となる。更には、同一の光変調手段に入射させる２つの光源を、補色関係にある光源としているので、ホワイトバランス制御が容易である。

前記発光制御手段は、前記特定の光変調手段に入射する二光源を交互に発光させるものであってもよい。このような構成にすれば、第４の光源と、光源Ｘ１の発光制御のための回路を共通化することができる。

（第２の態様の投写型映像表示装置）
本発明の他の態様は、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれ出射する第１、第２及び第３の光源と、映像信号に応じて、前記の各光源からの光をそれぞれ変調する第１、第２、及び第３の光変調手段と、前記各光変調手段により変調された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段で合成された光を投写する光投写手段を備えた投写型映像表示装置において、前記第１ないし第３の光源のうちの特定の光源の光色とほぼ同じ色の関係にある色光を発する第４の光源と、前記第１ないし第４の光源の発光を制御する発光制御手段を更に備え、前記第４の光源からの光は、前記特定の光源からの光を変調するための前記第１、第２又は第３の光変調手段のうちの特定の光変調手段に入射され、 前記発光制御手段は、映像信号の輝度又は彩度に応じて、前記特定の光変調手段に入射される前記特定の光源の光と前記第４の光源の光との夫々の発光時間を制御することを特徴とする。

この投写型映像表示装置によれば、光変調手段による変調に加え、映像信号に応じて（例えば、映像の輝度や彩度に応じて）、特性が異なる２つ（或いは３つ以上の複数でも良い）の光源の発光時間の制御を行うので、低消費電力化、及び高階調化が可能となる。

なお、上記では、発光制御手段は、光源を間欠的に発光させると記載しているが、これは発光状態、非発光状態の繰り返しに限定されるものではなく、光源の出力の大きさを周期的に変化させる場合も含むものである。

本発明の投写型映像表示装置によれば、光源光の多色化を図りつつ、従来と同様のいわゆる三板式で実現されるのでコストを高くすること無く、色再現性の向上を図ることができる。また、バックフォーカスの長い高価な投写レンズを用いる必要が無く、三板式の場合と同じ投写レンズを用いることができるので、投写型映像表示装置の低コスト化、小型化が図れる。

以下、本願の投写型映像表示装置の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、投写型映像表示装置１０の構成を示す図である。投写型映像表示装置１０は、光源部１Ａ〜１Ｃ、光変調手段としての液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃ、色合成手段としてのダイクロイックプリズム３、投写レンズ４、制御部５を備えている。

光源部１Ａは、青色光を発するＬＥＤ光源１１ｂと、黄色光を発するＬＥＤ光源１１ｙを有する。光源部１Ｂは、緑色光を発するＬＥＤ光源１１ｇ、及び１１ｇ’を有する。光源部１Ｃは、赤色光を発するＬＥＤ光源１１ｒと、シアン色光を発光するＬＥＤ光源１１ｃを有する。

上記のように、光源部１Ａ、１Ｃには補色関係となる２色の光源が配置される。一方、光源部１Ｂには緑色光源のみが配置される。色再現性の向上という点では、緑色の補色となるマジェンタ色の光源を配置できるのが良いのだが、マジェンタはいわゆる単色光ではないため、マジェンタ色光源というものが存在しない。従って、光源部１Ｂには緑色光源のみを配置する。

光源部１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃからの光は、それぞれ液晶表示パネル２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃへ入射する。なお、図示していないが、前記の各光源部と、前記各液晶表示パネルの間には、光インテグレート手段（例えば、フライアイレンズやロッドインテグレータにより実現される）を配置することができる。この光インテグレート手段は、各ＬＥＤ光源から出射した光が、各液晶表示パネルのパネル面内において均一な輝度分布にするためになるようにする目的で設けられる。

液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃは、光透過率を変化させることにより、入射光を変調する。液晶表示パネル２Ａは、光源部１Ａからの青色光と黄色光を変調する。液晶表示パネル２Ｂは、光源部１Ｂからの緑色光を変調する。液晶表示パネル２Ｃは、光源部１Ｃからの赤色光とシアン色光を変調する。なお、各液晶表示パネルを駆動するための信号は、後述する制御部５により生成される。

ダイクロイックプリズム３は、各液晶表示パネルで変調された光を合成して投写レンズ４へ導く。このダイクロイックプリズム３は、赤色光、及びシアン色光を反射すると共に緑色光、青色光、及び黄色光を透過する第１の波長選択性反射膜３Ａと、青色光、及び黄色光を反射すると共に緑色光、赤色光、及びシアン色光を透過する第２の波長選択性反射膜３Ｂを備える。このダイクロイックプリズム３により、光源部１Ａ、光源部１Ｂ、光源部１Ｃからの各色光が合成されて投写レンズ４へ導かれる。

投写レンズ４は、ダイクロイックプリズム３で合成された光を図示しないスクリーンへ結像するように拡大投写する。即ち、各液晶表示パネルは、映像信号に応じて、スクリーンへ投写される各色成分光の光量を制御している。

制御部５は、映像信号に応じて液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃ、及び光源部１の各光源の発光制御を行う。図２に制御部５の構成を示す。制御部５は、投写型映像表示装置１０入力されるＲＧＢ映像信号から、輝度、彩度などの映像情報を算出する映像情報算出部５１と、ＲＧＢ入力映像信号に基づいて液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃを駆動するための信号を生成する液晶表示パネル制御部５２と、映像情報算出部５１で算出された映像情報に基づいて光源部１Ａ〜１ＣのＬＥＤ光源１１のそれぞれに対する発光制御を行う発光制御部５３を備える。

発光制御部５３は、光源部１Ａの青色のＬＥＤ光源１１ｂと黄色のＬＥＤ光源１１ｙの発光制御を行う発光制御部５３Ａと、光源部１Ｂの緑色のＬＥＤ光源１１ｇ、及び１１ｇ’の発光制御を行う発光制御部５３Ｂと、光源部１Ｃの赤色のＬＥＤ光源１１ｒとシアン色のＬＥＤ光源１１ｃの発光制御を行う発光制御部５３Ｃを備える。発光制御部５３のそれぞれは、映像情報算出部５１での算出から得られる輝度、彩度などの情報に基づいて各ＬＥＤ光源の発光時間を決定する発光時間決定部５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、ＬＥＤ光源を駆動するＬＥＤ光源駆動回路（図示しない）へ出力するためのオン／オフ信号を生成するオン／オフ信号生成部５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃを有する。

図３は、発光制御部５３が行う制御のタイムチャートの例を示したものである。フレーム（１）は、白色光を表示するときの発光パターンを示したものである。フレーム（２）は、ある任意の１フレームの映像を表示するときの発光パターンを示したものである。光源部１Ａの青色のＬＥＤ光源１１ｂと、黄色のＬＥＤ光源１１ｙは、映像信号のフレーム周期（例えば１／６０秒）内で交互に発光される。同様に、光源部１Ｂの緑色のＬＥＤ光源１１ｇと１１ｇ’が映像信号のフレーム周期内で交互に発光され、光源部１Ｃの赤色のＬＥＤ光源１１ｒとシアン色のＬＥＤ光源１１ｃが映像信号のフレーム周期内で交互に発光される。

発光制御部５３Ａにおける発光時間決定部５４Ａは、補色関係にある青色のＬＥＤ光源１１ｂと黄色のＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を決定する。例えば、算出された映像情報より青色の彩度（純度）が高いと判断したときは、ＬＥＤ光源１１ｂの発光時間を長めに設定する。逆に青色の輝度が高い半面、彩度は低いと判断したときは、ＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を長めに設定する。発光制御部５３Ｂの発光時間決定部５４Ｂは緑色ＬＥＤ光源１１ｇ及びＬＥＤ光源１１ｇ’の発光時間を決定する。また、発光制御部５３Ｃの発光時間決定部５４Ｃは、補色関係にある赤色ＬＥＤ光源１１ｒとシアン色ＬＥＤ光源１１ｃの発光時間を決定する。

（各光源の発光時間の決定手順：その１）
任意の色度の映像を表示させる場合における各光源の発光時間の決定手順を、図８の色度図を用いて説明する。投写型映像表示装置１０は、実際にはマジェンタ色以外の５色の光源しか存在しないが、ここでは、議論を簡単にするため、マジェンタ色光源が存在するものと仮想して説明する。この色度図において、点Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ、色純度１００％の赤色、緑色、青色、シアン色、マジェンタ色、黄色を示す点である。ここで、ある映像信号の平均色度（１フレーム画像の各画素の平均色度）が、この色度図上で点Ｐとして表現できるものとする。ここで、線分ＰＢの長さをａ、線分ＰＹの長さをｂとすると、ＬＥＤ光源１１ｂの発光時間ｔｂ、ＬＥＤ光源１１ｙの発光時間ｔｙは、このａとｂの大きさに基づいて決定することができる。例えば、各光源の発光時間の比を、
ｔｂ／ｔｙ ∝ ｂ／ａ
と決定することができる。

（各光源の発光時間の決定手順：その２）
図８の色度図を用いて説明した例は、映像信号の色度が原色と補色とを結ぶ線分上にあるという簡単な場合であった。以下では、色度が原色と補色とを結ぶ線分上にない場合での各光源の発光時間の決定方法を説明する。

図９の色度図において白色を表す点をＷ、青色を表す点をＢ、シアン色を表す点をＣｙとしたとき、点Ｑは、三角形ＢＷＣｙの内側にある。この場合、色度Ｑの光は、青色ＬＥＤ光源１１ｂ、黄色ＬＥＤ光源１１ｙ、赤色ＬＥＤ光源１１ｒ、シアン色ＬＥＤ光源１１ｃを用いて表現することができる。

具体的には、(i)まずＬＥＤ光源１１ｒとＬＥＤ光源１１ｃの発光時間比、及びＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比を決定する。(ii)次にこれら４光源の発光時間を決定する（但し、発光時間比は(i)で決定した比率r1及びr2に固定）。

まず、(i)について説明する。ＬＥＤ光源１１ｒとＬＥＤ光源１１ｃの発光時間比rat1は、点Ｑを通り線分ＢＣｙに平行な直線と線分ＣｙＷの交点Ｒ’を求め、この交点Ｒ’と点Ｃｙの距離c1と、該交点と点Ｒの距離r1に基づいて決定することができる。一方、ＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比rat2は、点Ｑを通り線分ＢＣｙに平行な直線と線分ＢＷの交点Ｂ’を求め、この交点Ｂ’と点Ｂの距離b1と、該交点と点Ｙの距離y1に基づいて決定することができる。なお、ＬＥＤ光源１１ｒとＬＥＤ光源１１ｃの発光時間比をrat1、ＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比をrat2とした場合に表現できる色度は線分Ｂ’Ｒ’上のいずれかの色度である。

次に、(ii)について説明する。ここでは、上記で決定した発光時間比rat1、及びrat2は固定したままで各光源の発光時間を決定する。これにより、線分Ｂ’Ｒ’上での色度を確定させることができる。例えば、色度Ｑが色度Ｂ’に近い場合、ＬＥＤ光源１１ｂ及びＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を長めに設定し、ＬＥＤ光源１１ｒ及びＬＥＤ光源１１ｃの発光時間を短めに設定すると良い。色度Ｑが色度Ｒ’に近い場合、ＬＥＤ光源１１ｂ及びＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を短めに設定し、ＬＥＤ光源１１ｒ及びＬＥＤ光源１１ｃの発光時間を長めに設定すると良い。

以上の手順により、映像信号から得られた色度が図９の色度図のＱである場合における各光源の発光時間を決定することができる。

（各光源の発光時間の決定手順：その３）
次に、図１０の色度図中のＱで示される色度の映像を表示する場合について説明する。
図１０において白色を表す点をＷ、緑色を表す点をＧ、黄色を表す点をＹとしたとき、点Ｑは、三角形ＧＷＹの内側にある。この場合、色度Ｑの光は、青色ＬＥＤ光源１１ｂ、黄色ＬＥＤ光源１１ｙ、緑色ＬＥＤ光源１１ｇを用いて表現することができる。図９での例との相違は、図９の例は４色の光源を用いて表現する例であるのに対し、この例は３色の光源を用いて表現する例である点で相違する。なぜならば、緑の補色であるマジェンタ色は単色ではないため、いわゆるマジェンタ色ＬＥＤ光源が存在しないため、マジェンタを除いた三色で表現せざるを得ないからである。

具体的には、(i)まずＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比r3を決定する。 (ii)次に、上記３光源の発光時間を決定する（但し、発光時間比は(i)で決定した比率r3に固定）。

まず、(i)について説明する。ＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比rat3は、点Ｑかつ点Ｇを通る線分ＢＣｙと線分ＢＹの交点Ｙ’を求め、この交点Ｙ’と点Ｂの距離b2と、該交点と点Ｙの距離y2に基づいて決定することができる。なお、ＬＥＤ光源１１ｂとＬＥＤ光源１１ｙの発光時間比rat3とした場合に表現できる色度は線分ＧＹ’上のいずれかの色度である。

次に、(ii)について説明する。ここでは、上記で決定した発光時間比rat3は固定したままで各光源の発光時間を決定する。これにより、線分ＧＹ’上での色度を確定させることができる。例えば、色度Ｑが色度Ｇに近い場合、ＬＥＤ光源１１ｇの発光時間を長めに設定し、ＬＥＤ光源１１ｂ及びＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を短めに設定すると良い。色度Ｑが色度Ｙ’に近い場合、ＬＥＤ光源１１ｇの発光時間を短めに設定し、ＬＥＤ光源１１ｂ及びＬＥＤ光源１１ｙの発光時間を長めに設定すると良い。

以上の手順により、映像信号から得られた色度が図１０の色度図のＱである場合における各光源の発光時間を決定することができる。

（各光源の発光時間の決定手順：その４）
上記（その１〜その３）は、一つの色度の映像（一画素の映像）を表示する、簡単な例での説明であった。実際には、１フレーム分の映像信号には様々な色度の画素が存在する。そこで、以下（その４、その５）では、様々な色度の画素からなる映像を表示する場合における、各光源の発光時間の決定手順を説明する。

ここでは、映像信号から得られる彩度情報に基づいて発光制御を行う場合と、輝度情報に基づいて発光制御を行う場合の２通りが考えられる。まず、彩度情報に基づいて発光制御を行う場合を説明する。

（i）まず、映像信号から赤、青、緑色の各色相における彩度の最大値（以下、「映像最大彩度」と呼ぶ）Ｃｒ、Ｃｂ、Ｃｇを算出する。例えば、図４中の赤色の映像最大彩度Ｃｒは、以下のようにして算出できる。まず、１フレームの画像を表すＲＧＢ信号の各画素（ｘ、ｙ）における赤色輝度値Ｌｒ（ｘ、ｙ）、緑色輝度値Ｌｇ（ｘ、ｙ）、青色輝度値Ｌｂ（ｘ、ｙ）を調べる。そして、各画素（ｘ、ｙ）における赤色輝度値各信号において、最大の赤色輝度をもつ画素の赤色輝度値Ｒｍａｘと、最大の緑色輝度をもつ画素の緑色輝度値Ｇｍａｘと、最大の青色輝度をもつ画素の青色輝度値Ｂｍａｘを調べる。そして、これらＲｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘの中で、最大の輝度をもつ画素の輝度値Ｐｍａｘと、最小の輝度をもつ画素の輝度値Ｐｍｉｎを調べる。こうして得られたＰｍａｘ、Ｐｍｉｎに対して、（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐｍａｘを計算する。この計算結果が映像最大彩度である。

（ii）そして、（i）で算出した映像最大彩度の大きさに応じて、三原色の光源と、それと補色関係にある光源の発光時間を決定する。例えば、Ｒｍａｘ、Ｇｍａｘ、Ｂｍａｘのうち、Ｒｍａｘが最も大きく、かつ前記の映像最大彩度が大きいときは、赤色の色純度は高いので、補色光であるシアン色の発光時間を短くし、赤色光源の発光時間を長めにする。一方、赤色における映像最大彩度が小さいときは、赤色の色純度は低いから、赤色光源に加えて、補色光であるシアン色光源を比較的長い時間発光させる。

（各光源の発光時間の決定手順：その５）
次に、映像信号から得られる輝度情報に基づいて発光制御を行う場合について説明する。

（iii）まず、理論上の最大輝度（以下、「理論最大輝度」を予め定義しておく。理論最大輝度は以下のようにして決定される。まず、投写型映像表示装置１０における赤色光、緑色光、青色光の比を、人間の比視感度特性を考慮した比（例えば、３：６：１）とするものと仮定すると、赤色、緑色、青色の色相での理論最大輝度は、この比視感度特性に応じた値となる。シアン、黄色などの中間色については、三原色光の合成により表現でき、例えば黄色の場合、赤色光と緑色光の合成により表現できる。そこで、ここでは黄色の理論最大輝度を、赤色の理論最大輝度と、緑色の理論最大輝度の和としている。同様に、シアン色の理論最大輝度を、青色の理論最大輝度と、緑色の理論最大輝度の和としている。

（iv）次に、映像最大輝度の算出を行う。映像最大輝度とはここでは、映像信号の各色相における輝度の最大値のことを意味する。例えば、赤色の映像最大輝度は、１フレームの画像を表すＲＧＢ信号のＲ信号において、最大の輝度をもつ画素の輝度値（上述したＲｍａｘと同じもの）がこれに相当する。青色、緑色の映像最大輝度についても同様にして求めることができる。

（v）次に、(iii)で定義した理論最大輝度と、(iv)で算出した映像最大輝度との差分を計算する。

（vi）そして、（v）で計算された、映像最大輝度と理論最大輝度の差分値の大きさに応じた発光時間を決定する。例えば、図５に示すように、赤色波長における差分値がＡ１、シアン色波長における差分値がＡ２であるとき、液晶表示パネル２Ｃに入射される赤色ＬＥＤ光源１１ｒの発光時間Ｔｒと、シアン色ＬＥＤ１１ｃの発光時間Ｔｃは、それぞれ、
Ｔｒ＝１−Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）
Ｔｃ＝１−Ａ２／（Ａ１＋Ａ２）
のように決定される。なお、上記の式は１フレーム周期の時間で規格化したものである。

（作用・効果）
（１）上記の投写型映像表示装置１０によれば、まず、赤、青、緑色の光源に加えて、シアン、黄色の光源も採用している。この結果、図６に示すように、黄色、シアン色といった三原色以外の色に対する理論最大輝度が向上しており、色再現性が向上している。従来のように、赤、青、緑の三色の光源のみを用いた場合、シアン、黄、色については、三原色のうち２色を合成して生成する必要がある。例えば、黄色光を生成する場合、赤色光と緑色光を合成する必要があるが、見方を変えれば、白色光から青色成分光の減算により黄色光を生成されるとも言える。即ち、三色光源を用いた場合、黄色などの中間色は減色により表現される。一方、投写型映像表示装置１０によれば、いわゆる加色により黄色を表現することができる。従って、中間色の輝度を向上させることができるのである。

（２）投写型映像表示装置１０では、映像の表示の際、液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃによる変調に加え、光源の発光時間の制御を行う。これにより、例えば暗い映像を表示する場合は、光源の発光を抑制することができ、低消費電力化が可能となる。また、液晶表示パネルと光源の発光時間の両方により映像の階調表現するので高階調化が可能となる。

（３）投写型映像表示装置１０では、補色関係となる２色を同じ液晶表示パネルに交互に入射させている。補色関係にある２色を合成すれば白色光が生成できるので、パネル毎に独立してホワイトバランス制御を行うことができる。従って、三原色に対して補色関係にはない色の光源を用いる場合と比較して、投写型映像表示装置１０全体のホワイトバランス制御のための演算が簡単に行うことができる。この投写型映像表示装置１０でのホワイトバランス制御方法については、後で詳しく説明する。

（４）投写型映像表示装置１０では、赤色、シアンの発光制御のための回路が共通化され、緑色の光源駆動回路が共通化され、青色、黄色の光源駆動回路が共通化されており、回路が小型化されている。

（５）投写型映像表示装置１０では、合成光の色が白色となるよう、フレームの前後半で発光する色を設定しているので、ユーザに違和感を与えない映像を表示させることができる。フレームの前後半で発光する色の合成光が白色ではない場合（即ち、フレーム前半の合成色と、フレーム後半の合成色が異なる場合）、カラーブレーク現象が生じ、ユーザに対して違和感を与える映像となってしまうからである。

（第１の実施形態の変形例）
なお、上記の投写型映像表示装置１０では、３つの液晶表示パネル２Ａ〜２Ｃへの入射光源群にそれぞれ対応した、３つの発光制御部５３Ａ〜５３Ｃを設けられている。これに対し、６種類のＬＥＤ光源にそれぞれ対応した６つの発光制御部を設けても良い。この場合、発光制御部の個数が増える分、コストや回路規模が増大するが、同一の液晶表示パネルに入射される２つの色光を交互に発光させる制御を行う必要がなく、２つの色光を同時に同一の液晶表示パネルに入射させることができるので、投写型映像表示装置の高輝度化が可能となる。

投写型映像表示装置１０では、光源にＬＥＤ光源を用いているが、これに変えてレーザ光源等、他の光源を採用しても良い。

発光制御部５３は、フレーム周期の前半では、赤、青、緑色のＬＥＤ光源を発光させるようにし、フレーム周期の後半では黄、シアン、緑色のＬＥＤ光源を発光させるようにしても良い。そして、フレーム周期の前半、及び後半の合成光の色がいずれも白色となるように、発光色を設定するようにしても良い。これにより、ユーザに違和感を与えないような映像を表示させることができる。

（ホワイトバランスの制御方法）
図１１の色度図を参照して、投写型映像表示装置１０によるホワイトバランスの制御手順を説明する。いま、入力された映像信号（例えば１フレームの画像）が有する色度の範囲が同図中のＱであるとする。この場合、まず、範囲Ｑを全て内部に含む三角形であって、かつ三角形ＧＢＲに対して相似形となる三角形のうち最も面積が大きい三角形Ｇ’Ｂ‘Ｒ’を求める。このとき、赤色ＬＥＤ光源１１ｒとシアン色ＬＥＤ光源１１ｃの発光時間は、線分ＲＲ’の長さと線分ＣＲ’の長さに基づいて決定する。同様に青色ＬＥＤ光源１１ｂと黄色ＬＥＤ光源１１ｙの発光時間は、線分ＢＢ’の長さと線分ＭＢ’の長さに基づいて決定する。この手順によれば、（１）映像表示におけるホワイトバランス制御ができ、かつ（２）ＲＧＢの三原色光源に加え、他の光源も用いることで高輝度化が可能となる。

＜第２の実施形態＞
図７は、投写型映像表示装置２０の構成を示す図である。投写型映像表示装置２０は、光源部８Ａ〜８Ｃ、光変調手段としての液晶表示パネル２２Ａ〜２２Ｃ、色合成手段としてのダイクロイックプリズム２３、投写レンズ２４、制御部２５などで構成される。

光源部８Ａは、青色光を発するＬＥＤ光源８１ｂ、８２ｂを有する。光源部８Ｂは、緑色光を発するＬＥＤ光源８１ｇ、８２ｇを有する。光源部８Ｃは、赤色光を発するＬＥＤ光源８１ｒ、８２ｒを有する。

青色ＬＥＤ光源８１ｂと、８２ｂは、いずれも青色光を発するＬＥＤ光源であるが、色純度や効率が異なっている。色純度とは、例えば彩度のことである。また、効率とは、ここではＬＥＤ駆動電力（電流）あたりのＬＥＤの出力のことであり、効率が高ければ低消費電力化が可能である。上記２つの青色ＬＥＤ光源のうち、色純度は光源８２ｂが高く、発光効率は光源８１ｂが優れているものとする。なお他の色のＬＥＤ光源についても、色純度や効率がそれぞれ異なっている。

ダイクロイックプリズム２３、投写レンズ２４の構成、機能は第１実施形態のダイクロイックプリズム３、投写レンズ４と同じであるので、ここでは説明は省略する。

制御部２５は、映像信号に応じて液晶表示パネル２２Ａ〜２２Ｃの光透過率の変調制御を行うと共に、ＬＥＤ光源の発光制御も行う。第１実施形態の制御部５と同様、制御部２５は、入力されるＲＧＢ映像信号を解析する映像情報算出部、各液晶表示パネルの制御を行う液晶表示パネル制御部、映像情報算出部で算出された映像情報に基づいて各光源部の発光制御をそれぞれ行う発光制御部を備える。

例えば、映像情報算出部により、ＲＧＢ映像信号は青色の純度が高いと判断された場合、発光制御部は、色純度に優れるＬＥＤ光源８２ｂの発光時間を長めにし、ＬＥＤ光源８１ｂの発光時間を短め（或いはゼロ）に設定する。逆に青色の輝度が高い反面、純度が高いと判断された場合、発光効率に優れるＬＥＤ光源８１ｂの発光時間を長めに設定する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜変形例＞
上記各実施形態では、液晶表示パネルのパネル面内において均一な輝度分布にするための光インテグレート手段を設けている。これに代えて、複数領域に分割照射させるための光インテグレート手段を設けても良い。

上記の投射型映像表示装置１０では、光源部１Ｂには、緑色光を発するＬＥＤ光源１１ｇ、及び１１ｇ’を配置していた。この光源１１ｇ’に代えて、赤色光源及び青色光源を配置し、これらを所定の比率で合成させることでマジェンタ色光を出射させるようにしても良い。そうすることで、６色光を用いた投射型映像表示装置が実現でき、色再現性が更に向上し、ホワイトバランス制御も更に容易になる。但し、この場合、ダイクロイックプリズム３の波長選択性反射膜の特性を考慮して、光源部１Ｂの青色光源波長を、光源部１Ａの青色光源波長と若干異なるものに、光源部１Ｂの赤色光源波長を、光源部１Ｃの赤色光源波長と若干異なるものとする必要がある点に留意すべきである。

投写型映像表示装置１０の構成を示した図である。 制御部５の構成を示した図である。 発光制御部５３が行う制御のタイムチャート例を示した図である。 映像最大彩度の算出例を示した図である。 映像最大輝度の算出例を示した図である。 三原色の光源による映像表示装置と、６色光源による投写型映像表示装置１０の理想最大輝度を比較した図である。 投写型映像表示装置２０の構成を示した図である。 投写型映像表示装置１０の発光制御を説明するための色度図である。 投写型映像表示装置１０の発光制御を説明するための色度図である。 投写型映像表示装置１０の発光制御を説明するための色度図である。 投写型映像表示装置１０の発光制御を説明するための色度図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ 光源部
２Ａ〜２Ｃ 液晶表示パネル
３ ダイクロイックプリズム
４ 投写レンズ
５ 制御部
５１ 映像情報算出部
５２ 液晶表示パネル制御部
５３ 発光制御部

Claims (3)

1. 赤色光、青色光、緑色光をそれぞれ出射する第１、第２及び第３の光源と、
   映像信号に応じて、前記の各光源からの光をそれぞれ変調する第１、第２、及び第３の光変調手段と、
   前記各光変調手段により変調された光を合成する光合成手段と、
   前記光合成手段で合成された光を投写する光投写手段を備えた投写型映像表示装置において、
   前記第１、第２又は第３の光源のうちの特定の光源の光色とほぼ補色の関係にある色光を発する第４の光源と、
   前記第１、第２、第３又は第４の光源の発光を制御する発光制御手段とを更に備え、
   前記第４の光源からの光は、前記特定の光源からの光を変調するための前記第１、第２又は第３の光変調手段のうちの特定の光変調手段に入射され、
   前記発光制御手段は、映像信号の輝度又は彩度に応じて、前記特定の光変調手段に入射される前記特定の光源の光と前記第４の光源の光との夫々の発光時間を制御することを特徴とする、投写型映像表示装置。
2. 前記発光制御手段は、前記特定の光変調手段に入射する二光源を交互に発光させることを特徴とする、請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記発光制御手段は、前記光変調手段に入射される２つの光源の光を交互に発光させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の投写型映像表示装置。