JP2010169768A - 映像表示装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 “ちらつき”の抑制及び“色ずれ”の抑制を両立することを可能とする映像表示装置及び投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 投写型映像表示装置１００は、バックライト前処理部２２０と、光源制御部２３０と、素子制御部２４０とを備える。光源制御部２３０は、目標光量Ｌ_Ｔ及び時定数τに基づいて、白色光源１０から出射される光量を制御する。光源制御部２３０は、複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する。バックライト前処理部２２０は、複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量Ｌ_Ｔを算出する。バックライト前処理部２２０は、複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、彩度が高いほど、時定数τとして大きな値を設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フレームを構成する複数の画素毎の映像入力信号に基づいて、白色光源から出射された光を変調する光変調素子を備えた映像表示装置及び投写型映像表示装置に関する。

映像の輝度の変化が激しくても、映像がちらつかないようにするために、光源から出射される光量を減少する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

具体的には、第１に、映像入力信号に基づいて映像の輝度が算出され、第２に、算出された輝度に基づいて、時定数制御によって輝度順応適応値が算出される。第３に、輝度順応適応値が所定閾値を下回った場合に、光源から出射される光量が所定光量に減少される。

このように、時定数制御によって算出された輝度順応適応値を用いることによって、光源から出射される光量の変化によって生じる“ちらつき”が抑制される。

特開２００４−２６４６６８号公報

しかしながら、時定数制御処理を用いて光源から出射される光量を変化させると、光源から出射される光量が不足するケースが考えられる。このような光量不足によって、“色ずれ”が生じてしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、“ちらつき”の抑制及び“色ずれ”の抑制を両立することを可能とする映像表示装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る映像表示装置は、白色光源（白色光源１０）と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子（液晶パネル５０）とを備える。映像表示装置は、前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部（光源制御部２３０）と、前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部（素子制御部２４０）と、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部（バックライト前処理部２２０）とを備える。前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御する。前記時定数は、フレーム間において前記白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値である。前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定する。

第１の特徴において、前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて明度を算出し、前記明度によって前記彩度を重み付けした重付彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定する。

第１の特徴において、前記バックライト前処理部は、フレーム間において前記複数色の映像入力信号の信号値の差分であるフレーム間差分を算出し、前記フレーム間差分に基づいて前記時定数を算出する。

第１の特徴において、前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値の分布に基づいて、前記複数色の映像入力信号毎に目標信号ゲインを算出する。前記素子制御部は、前記目標信号ゲインに基づいて、前記複数色の映像入力信号を個別に制御する。

第２の特徴に係る映像表示装置は、白色光源と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子とを備える。映像表示装置は、前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備える。前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御する。前記時定数は、フレーム間において前記複数色の白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値である。前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が所定彩度よりも低い場合に、前記時定数として予め定められた固定値を設定し、前記彩度が所定彩度よりも高い場合に、前記時定数として前記固定値よりも大きな値を設定する。

第３の特徴に係る投写型映像表示装置は、白色光源（白色光源１０）と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子（液晶パネル５０）と、前記光変調素子から出射された光を投射する投写光学系（投写光学系１１０）とを備える。投写型映像表示装置は、前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備える。前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御する。前記時定数は、フレーム間において前記白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値である。前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定する。

本発明によれば、“ちらつき”の抑制及び“色ずれ”の抑制を両立することを可能とする映像表示装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。

第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。 第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。 第１実施形態に係る時定数τを示す図である。 第１実施形態に係る光源制御処理を示す図である。 第１実施形態に係る信号制御処理を示す図である。 第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示すフロー図である。 比較例と実施例との比較結果を示す図である。 変更例１に係る時定数τを示す図である。 変更例２に係る目標ゲインＧ_Ｔの制御について説明するための図である。 変更例２に係る目標ゲインＧ_Ｔの制御について説明するための図である。 変更例４に係る映像表示装置３００を示す図である。

以下において、本発明の実施形態に係る映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る映像表示装置は、白色光源と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、白色光源から出射された光を変調する光変調素子とを備える。映像表示装置は、白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備える。

光源制御部は、目標光量及び時定数に基づいて、白色光源から出射される光量を制御する。時定数は、フレーム間において白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値である。

第１例としては、バックライト前処理部は、複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、彩度が高いほど、時定数として大きな値を設定する。a
このように、白色光源から出射される光量の制御において、光量変化量の上限値を定める時定数が用いられる。従って、“ちらつき”が抑制される。また、彩度が高いほど、時定数として大きな値が設定される。従って、映像入力信号に対する光量ドロップ寄与度の違いが目立つ高彩度の映像において、“色ずれ”が抑制される。

第２例としては、バックライト前処理部は、複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、彩度が所定閾値よりも低い場合に、時定数として予め定められた固定値を設定し、彩度が所定閾値よりも高い場合に、時定数として固定値よりも大きな値を設定する。

このように、白色光源から出射される光量の制御において、光量変化量の上限値を定める時定数が用いられる。従って、“ちらつき”が抑制される。また、彩度が所定閾値よりも高い場合に、時定数として固定値よりも大きな値を設定する。従って、映像入力信号に対する光量ドロップ寄与度の違いが目立つ高彩度の映像において、“色ずれ”が抑制される。

なお、光量ドロップ寄与度とは、バックライト制御処理において、白色光源から出射される光量を減少して、信号制御処理によって信号値を増大させようとする場合に、上限信号値を超えない範囲における信号値の増大量の度合いである。

以下においては、映像表示装置として、投写型映像表示装置を例示する。しかしながら、映像表示装置が投写型映像表示装置に限定されないことは勿論である。具体的には、映像表示装置は、液晶テレビなどのように、他の表示装置であってもよい。

［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写光学系１１０と、照明装置１２０とを有する。

投写光学系１１０は、照明装置１２０から出射された映像光をスクリーン（不図示）上などに投写する。

第１に、照明装置１２０は、白色光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０と、フライアイレンズユニット３０と、ＰＢＳアレイ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム６０とを有する。

白色光源１０は、白色光を発する光源（例えば、ＵＨＰランプやキセノンランプ）などである。すなわち、白色光源１０が発する白色光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む。

ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、可視光成分（赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂ）を透過する。ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、赤外光成分や紫外光成分を遮光する。

フライアイレンズユニット３０は、白色光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット３０は、フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２によって構成される。フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２は、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、白色光源１０が発する光が液晶パネル５０の全面に照射されるように、白色光源１０が発する光を集光する。

ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光をＳ偏光（又はＰ偏光）に揃える。

液晶パネル５０Ｒは、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔに基づいて赤成分光Ｒを変調する。液晶パネル５０Ｒに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｒが設けられている。液晶パネル５０Ｒから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｒが設けられている。

液晶パネル５０Ｇは、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔに基づいて緑成分光Ｇを変調する。液晶パネル５０Ｇに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｇが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｇから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｇが設けられる。

液晶パネル５０Ｂは、青出力信号Ｂ_ｏｕｔに基づいて青成分光Ｂを変調する。液晶パネル５０Ｂに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｂが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｂから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｂが設けられる。

なお、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ及び青出力信号Ｂ_ｏｕｔは、映像出力信号を構成する。映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎の信号である。

ここで、各液晶パネル５０には、コントラスト比や透過率を向上させる補償板（不図示）が設けられていてもよい。また、各偏光板は、偏光板に入射する光の光量や熱負担を軽減させるプリ偏光板を有していてもよい。

クロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂから出射される光を合成する色合成部を構成する。クロスダイクロイックプリズム６０から出射された合成光は、投写光学系１１０に導かれる。

第２に、照明装置１２０は、ミラー群（ミラー７１〜ミラー７６）及びレンズ群（レンズ８１〜レンズ８５）を有する。

ミラー７１は、青成分光Ｂを透過して、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７２は、赤成分光Ｒを透過して、緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７１及びミラー７２は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを分離する色分離部を構成する。

ミラー７３は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを反射して、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂをミラー７１側に導く。ミラー７４は、青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル５０Ｂ側に導く。ミラー７５及びミラー７６は、赤成分光Ｒを反射して、赤成分光Ｒを液晶パネル５０Ｒ側に導く。

レンズ８１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光を集光するコンデンサレンズである。レンズ８２は、ミラー７３で反射された光を集光するコンデンサレンズである。

レンズ８３Ｒは、液晶パネル５０Ｒに赤成分光Ｒが照射されるように、赤成分光Ｒを略平行光化する。レンズ８３Ｇは、液晶パネル５０Ｇに緑成分光Ｇが照射されるように、緑成分光Ｇを略平行光化する。レンズ８３Ｂは、液晶パネル５０Ｂに青成分光Ｂが照射されるように、青成分光Ｂを略平行光化する。

レンズ８４及びレンズ８５は、赤成分光Ｒの拡大を抑制しながら、液晶パネル５０Ｒ上に赤成分光Ｒを略結像するリレーレンズである。

（制御ユニットの構成）
以下において、第１実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。制御ユニット２００は、投写型映像表示装置１００に設けられており、投写型映像表示装置１００を制御する。

図２に示すように、制御ユニット２００は、映像信号受付部２１０と、バックライト前処理部２２０と、光源制御部２３０と、素子制御部２４０とを有する。

映像信号受付部２１０は、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部装置（不図示）から映像入力信号を受付ける。映像入力信号は、赤入力信号Ｒ_ｉｎ、緑入力信号Ｇ_ｉｎ及び青入力信号Ｂ_ｉｎによって構成される。映像入力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。

バックライト前処理部２２０は、バックライト制御処理の前処理を行う。バックライト制御処理は、映像入力信号の信号値（例えば、明るさを示す指標）に基づいて、白色光源１０から出射される光量を制御する処理である。また、バックライト制御処理は、白色光源１０から出射される光量の制御量に応じて、映像入力信号を映像出力信号に変換する処理である。ここで、バックライト制御処理は、全色について一律で行われる。

第１実施形態では、バックライト制御処理が全色について一律に行われるため、明るさを示す指標として、赤入力信号Ｒ_ｉｎ、緑入力信号Ｇ_ｉｎ及び青入力信号Ｂ_ｉｎのうち、最大の信号値（以下、ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））が用いられる。

具体的には、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号に基づいて、目標光量Ｌ_Ｔ及び目標ゲインＧ_Ｔを算出する。目標光量Ｌ_Ｔは、白色光源１０から出射される光量の制御に用いられる。目標ゲインＧ_Ｔは、映像入力信号を映像出力信号に変換する制御に用いられる。

第１実施形態では、目標光量Ｌ_Ｔとしては、フレームを構成する複数の画素毎のＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の代表値と信号上限値との比率と考えてもよい。また、目標ゲインＧ_Ｔは、目標光量Ｌ_Ｔと同様に、フレームを構成する複数の画素毎のＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の代表値と信号上限値との比率と考えてもよい。なお、ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の代表値としては、フレームを構成する複数の画素毎のＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の最大値、フレームを構成する複数の画素毎のＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の平均値が用いられる。

上述したように、バックライト制御処理が全色について一律で行われるため、目標光量Ｌ_Ｔ及び目標ゲインＧ_Ｔは、全色について１つ算出されることに留意すべきである。

ここで、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値に基づいて、時定数τを算出する。時定数τは、フレーム間において白色光源１０から出射される光量の変化量の上限値を定める値である。具体的には、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値に基づいて彩度（例えば、彩度の平均値）を算出して、彩度が高いほど、時定数τとして大きな値を設定する。

第１実施形態では、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値に基づいて明度を算出し、明度によって彩度を重み付けした重付彩度の平均値（以下、加重平均彩度）が高いほど、時定数τとして大きな値を設定する。例えば、図３に示すように、時定数τとしては、加重平均彩度が高いほど、大きな値が設定される。なお、時定数τの値は、最小値（≧０）から最大値（≦１）の範囲である。

なお、加重平均彩度ＷＳ_ａｖｅは、例えば、以下の式に従って算出される。以下の式に示すように、加重平均彩度ＷＳ_ａｖｅを用いることによって、彩度を用いるケースよりも計算量が軽減される。

バックライト前処理部２２０は、光源制御部２３０に目標光量Ｌ_Ｔ及び時定数τを出力する。また、バックライト前処理部２２０は、素子制御部２４０に目標ゲインＧ_Ｔを出力する。

光源制御部２３０は、目標光量Ｌ_Ｔ及び時定数τに基づいて、白色光源１０から出射される光量を制御する。具体的には、光源制御部２３０は、白色光源１０から出射される光量が目標光量Ｌ_Ｔ及び時定数τによって算出された光量となるように白色光源１０を制御する。

素子制御部２４０は、複数の画素毎の映像入力信号の信号値を、赤、緑及び青の色毎に制御する。具体的には、素子制御部２４０は、複数の画素毎の映像入力信号を複数の画素毎の映像出力信号に変換する。すなわち、素子制御部２４０は、赤入力信号Ｒ_ｉｎを赤出力信号Ｒ_ｏｕｔに変換する。同様に、素子制御部２４０は、緑入力信号Ｇ_ｉｎを緑出力信号Ｇ_ｏｕｔに変換し、青入力信号Ｂ_ｉｎを青出力信号Ｂ_ｏｕｔに変換する。

素子制御部２４０は、目標ゲインＧ_Ｔに基づいて、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔが赤入力信号Ｒ_ｉｎよりも大きくなるように、赤入力信号Ｒ_ｉｎを赤出力信号Ｒ_ｏｕｔに変換する。

同様に、素子制御部２４０は、目標ゲインＧ_Ｔに基づいて、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔが緑入力信号Ｇ_ｉｎよりも大きくなるように、緑入力信号Ｇ_ｉｎを緑出力信号Ｇ_ｏｕｔに変換する。

素子制御部２４０は、目標ゲインＧ_Ｔに基づいて、青出力信号Ｂ_ｏｕｔが青入力信号Ｂ_ｉｎよりも大きくなるように、青入力信号Ｂ_ｉｎを青出力信号Ｂ_ｏｕｔに変換する。

（光源制御処理）
以下において、第１実施形態に係るバックライト制御処理の光源制御処理について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る光源制御処理を示す図である。詳細には、図４は、複数の画素毎のＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のヒストグラムを示す図である。

なお、図４では、信号最大値ＬＳ_ＭＡＸは、複数の画素毎の映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の最大値である。信号上限値ＬＳ_ＬＩＭは、複数の画素毎の映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の上限値である。目標信号値ＬＳ_Ｔは、映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））に基づいて算出された目標光量Ｌ_Ｔに相当する信号値である。

図４に示すように、信号最大値ＬＳ_ＭＡＸが信号上限値ＬＳ_ＬＩＭよりも小さいケースでは、白色光源から出射される光量を減少することができる。上述したように、光源制御部２３０は、白色光源から出射される光量が目標光量Ｌ_Ｔ及び時定数τに基づいて算出された光量となるように、各白色光源を制御する。

（信号制御処理）
以下において、第１実施形態に係るバックライト制御処理の信号制御処理について、図面を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係る信号御処理を示す図である。詳細には、図５は、映像入力信号を映像出力信号に変換するための変換特性を示す図である。

なお、図５では、ゲイン最大値Ｇ_ＭＡＸは、複数の画素毎の映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の最大値である。ゲイン上限値Ｇ_ＬＩＭは、複数の画素毎の映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の上限値である。目標ゲインＧ_Ｔは、目標光量Ｌ_Ｔ（又は、目標信号値ＬＳ_Ｔ）に基づいて算出される値である。例えば、目標ゲインＧ_Ｔ／ゲイン上限値Ｇ_ＬＩＭは、目標信号値ＬＳ_Ｔ／信号上限値ＬＳ_ＬＩＭと同じである。

図５に示すように、バックライト制御処理が行われない場合には、映像入力信号（Ｓ_ｉｎ）と映像出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）との変換率が１対１であることを前提とする。

このような関係を前提として、バックライト制御処理が行われる場合には、映像入力信号（Ｓ_ｉｎ）と映像出力信号（Ｓ_ｏｕｔ）との変換率は、以下の式によって表される。

（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示すフロー図である。詳細には、図６は、ｎ＋１番目のフレームに係る出射光量の決定方法について示す図である。

図６では、Ｌ_Ｔ（ｎ）は、ｎ番目のフレームの目標光量Ｌ_Ｔである。Ｌ_Ｃ（ｎ）は、ｎ番目のフレームの出射光量である。Ｌ_Ｃ（ｎ＋１）は、ｎ＋１番目のフレームの出射光量である。

図６に示すように、ステップ１０において、制御ユニット２００は、目標光量Ｌ_Ｔ（ｎ）と出射光量Ｌ_Ｃ（ｎ）との差分をΔＬとしてセットする。

ステップ１１において、制御ユニット２００は、ΔＬが所定値以下であるか否かを判定する。制御ユニット２００は、ΔＬが所定値以下である場合には、ステップ１２の処理に移る。一方で、制御ユニット２００は、ΔＬが所定値よりも大きい場合には、ステップ１３の処理に移る。

ステップ１２において、制御ユニット２００は、ΔＬの符号が所定回数同じであるか否かを判定する。すなわち、制御ユニット２００は、所定数のフレームにおいて、目標光量Ｌ_Ｔが連続して増加（又は、減少）しているかを判定する。制御ユニット２００は、ΔＬの符号が所定回数同じである場合には、ステップ１３の処理に移る。一方で、制御ユニット２００は、ΔＬの符号が所定回数同じでない場合には、ステップ１５の処理に移る。

ステップ１３において、制御ユニット２００は、映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））に基づいて算出された彩度（第１実施形態では、加重平均彩度）に基づいて、時定数τを設定する。映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））としては、例えば、ｎ番目のフレームを構成する複数の画素毎の映像入力信号（ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））が用いられる。

ステップ１４において、制御ユニット２００は、ΔＬに時定数τを乗算した値を出射光量Ｌ_Ｃ（ｎ）に加算する。制御ユニット２００は、演算結果を出射光量Ｌ_Ｃ（ｎ＋１）としてセットする。

ステップ１５において、制御ユニット２００は、出射光量Ｌ_Ｃ（ｎ）を出射光量Ｌ_Ｃ（ｎ＋１）としてセットする。

（作用及び効果）
第１実施形態では、出射光量の制御において、光量変化量の上限値を定める時定数τが用いられる。従って、“ちらつき”が抑制される。また、映像入力信号に基づいて算出された彩度が高いほど、時定数τとして大きな値が設定される。従って、映像入力信号に対する光量ドロップ寄与度の違いが目立つ高彩度の映像において、“色ずれ”が抑制される。

第１実施形態では、加重平均彩度が高いほど、時定数τとして大きな値が設定される。加重平均彩度が高い映像では、赤、緑又は青の彩度が高い画素が多い。彩度が高い画素では、光量ドロップ寄与度の違いが目立つ。このような映像では、時定数τとして大きな値を設定して、“色ずれ”を抑制する。

ここで、彩度が高い画素、すなわち、赤入力信号Ｒ_ｉｎ、緑入力信号Ｇ_ｉｎ及び青入力信号Ｂ_ｉｎの信号値が、（Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎ）＝（２５５，１２８，０）の関係を有しており、信号上限値が“２５５”であるケースについて考える。また、目標信号値ＬＳ_Ｔが信号上限値ＬＳ_ＬＩＭの半分であるケース、すなわち、白色光源１０から出射される光量が１／２倍となるケースについて考える。

このような制御では、赤入力信号Ｒ_ｉｎ、緑入力信号Ｇ_ｉｎ及び青入力信号Ｂ_ｉｎが２倍される。しかしながら、信号上限値が“２５５”であるため、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔについては、信号制御処理によって信号値を増大させることができない。この結果、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ及び青出力信号Ｂ_ｏｕｔは、（Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔ）＝（２５５，２５５，０）の関係となる。

このように、バックライト制御処理において、白色光源１０から出射される光量を減少して、信号制御処理によって信号値を増大させる場合に、彩度が高い画素では、光量ドロップ寄与度の違いが大きい。例えば、上述した例では、（Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔ）＝（２５５，２５５，０）が（Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎ）＝（２５５，１２８，０）から“色ずれ”を生じる。

なお、光量ドロップ寄与度とは、バックライト制御処理において、白色光源１０から出射される光量を減少して、信号制御処理によって信号値を増大させようとする場合に、上限信号値を超えない範囲における信号値の増大量の度合いである。例えば、上述した例では、赤入力信号Ｒ_ｉｎ（赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ）については、光量ドロップ寄与度が小さく、緑入力信号Ｇ_ｉｎ（緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ）については、光量ドロップ寄与度が大きい。

［比較結果］
以下において、実施例と比較例との比較結果について、図面を参照しながら説明する。図７は、実施例と比較例との比較結果を示す図である。図７では、比較例１、比較例２及び実施例に係る出射光量の変化が示されている。

比較例１では、時定数τを用いずに、目標光量Ｌ_Ｔに基づいて出射光量が制御される。比較例２では、時定数τ及び目標光量Ｌ_Ｔに基づいて出射光量が制御され、時定数τが定数（小さな値）である。実施例では、時定数τ及び目標光量Ｌ_Ｔに基づいて出射光量が制御され、彩度が高いほど、時定数τとして大きな値が設定される。

比較例１では、時定数τが用いられない。すなわち、目標光量Ｌ_Ｔと同期して出射光量が変化するため、出射光量の変動が激しく、“ちらつき”が生じる。

比較例２では、時定数τが用いられるため、“ちらつき”が生じない。一方で、時定数τが定数（小さな値）であるため、目標光量Ｌ_Ｔに対する出射光量の追従性が悪く、“色ずれ”が生じる。

これらに対して、実施例では、彩度（第１実施形態では、加重平均彩度）が高いほど、時定数τとして大きな値が設定される。従って、“ちらつき”の抑制及び“色ずれ”の抑制が両立される。特に、“色ずれ”が目立つ映像において、目標光量Ｌ_Ｔに対する出射光量の追従性が良く、“色ずれ”が抑制される。

［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

第１実施形態では、時定数τは、加重平均彩度に基づいて設定される。これに対して、変更例１では、時定数τは、フレーム間差分に基づいて設定される。

具体的には、図８に示すように、フレーム間差分が大きいほど、時定数τとして大きな値が設定される。なお、フレーム間差分は、以下の式に従って算出される。

ここで、加重平均彩度に基づいて設定された時定数をτ_１とし、フレーム間差分に基づいて設定された時定数をτ_２とした場合に、時定数τとしては、τ_１又はτ_２を選択的に用いてもよい。又は、時定数τとしては、τ_１とτ_２とを乗算した結果を用いてもよい。

（作用及び効果）
変更例１では、フレーム間差分が大きいほど、時定数τとして大きな値が設定される。すなわち、フレーム間差分が大きいシーンチェンジなどにおいて、時定数τとして大きな値が設定される。従って、“ちらつき”が生じにくい場合に、時定数τとして大きな値を用いて、目標光量Ｌ_Ｔに対する出射光量の追従性が高まる。

［変更例２］
以下において、第１実施形態の変更例２について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

第１実施形態では、目標ゲインＧ_Ｔ／ゲイン上限値Ｇ_ＬＩＭは、目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）／信号上限値ＬＳ_ＬＩＭと同じである。これに対して、変更例２では、目標ゲインＧ_Ｔ／ゲイン上限値Ｇ_ＬＩＭが目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）／信号上限値ＬＳ_ＬＩＭと異なるように、目標ゲインＧ_Ｔを設定する。

ここでは、目標信号値ＬＳ_Ｔ及び目標ゲインＧ_Ｔは、ゲイン上限値Ｇ_ＬＩＭ（＝１）及び信号上限値ＬＳ_ＬＩＭ（＝１）で正規化されているものとする。

図９に示すように、目標ゲインＧ_Ｔが目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）と同じであるケースでは、低輝度領域については、白色光源１０から最終的に出力される光量の傾きが、映像入力信号に対応する光量（以下、オリジナル光量）の傾きと略等しい。すなわち、映像入力信号に対応する階調（以下、オリジナル階調）が保たれている。一方で、高輝度領域については、白色光源１０から最終的に出力される光量の傾きがオリジナル光量の傾きよりも小さい。すなわち、高輝度の画素では、“階調つぶれ”が生じている。

図１０に示すように、目標ゲインＧ_Ｔが目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）よりも高いケースでは、図９に示すケースと比べて、オリジナル階調が保たれている輝度領域が存在していない。しかしながら、図９に示すケースと比べて、高輝度領域において、“階調つぶれ”が抑制される。

上述したバックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値の分布に基づいて、目標ゲインＧ_Ｔを算出する。例えば、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号に基づいて算出される輝度の分散値が大きい場合には、目標ゲインＧ_Ｔを目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）よりも大きくする。また、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号に基づいて算出される輝度が低輝度領域に偏っている場合には、目標ゲインＧ_Ｔを目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）に近づける。

（作用及び効果）
変更例２では、目標ゲインＧ_Ｔ及び目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）を個別に制御することによって、バックライト制御処理に伴う“階調つぶれ”を抑制することができる。

例えば、映像入力信号に基づいて算出される輝度の分散値が大きい場合には、目標ゲインＧ_Ｔを目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）よりも大きくすることによって、高輝度領域における“階調つぶれ”を抑制することができる。

一方で、映像入力信号に基づいて算出される輝度が低輝度領域に偏っている場合には、目標ゲインＧ_Ｔを目標信号値ＬＳ_Ｔ（目標光量Ｌ_Ｔ）に近づけることによって、低輝度領域において、オリジナル階調を維持することができる。

［変更例３］
以下において、第１実施形態の変更例３について説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

第１実施形態では、時定数τは、加重平均彩度に基づいて設定される。これに対して、変更例３では、時定数τとして固定値が予め定められている。

具体的には、上述したバックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値に基づいて算出された彩度が所定彩度よりも低い場合に、時定数τとして固定値を設定する。一方で、バックライト前処理部２２０は、映像入力信号の信号値に基づいて算出された彩度が所定彩度よりも高い場合に、時定数τとして固定値よりも大きな値を設定する。

（作用及び効果）
変更例３では、目標光量Ｌ_Ｔの算出において、目標光量Ｌ_Ｔの上限値を定める時定数τが用いられる。従って、“ちらつき”が抑制される。また、映像入力信号に基づいて算出された彩度が所定閾値よりも高い場合に、時定数τとして固定値よりも大きな値が設定される。従って、映像入力信号に対する光量ドロップ寄与度の違いが目立つ高彩度の映像において、“色ずれ”が抑制される。

［変更例４］
以下において、第１実施形態の変更例４について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

第１実施形態では、映像表示装置として、投写型映像表示装置を例示した。これに対して、変更例４では、映像表示装置として、白色光源をバックライトとして用いる映像表示装置を例示する。

（映像表示装置の構成）
以下において、変更例４に係る映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１１は、変更例４に係る映像表示装置３００を示す図である。

図１１に示すように、映像表示装置３００は、白色光源ユニット３１０と、導光板３２０と、液晶パネル３３０を有する。

白色光源ユニット３１０は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む白色光を出射する。例えば、白色光源ユニット３１０は、白色光を出射する固体光源を有する。固体光源は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｔｈ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。

白色光源ユニット３１０は、複数の固体光源によって構成されたアレイ光源であってもよい。但し、白色光源ユニット３１０に設けられた固体光源の数は限定されるものではない。

白色光源ユニット３１０は、複数色の固体光源のそれぞれから出射される複数色の光の合成によって、白色光を出射するように構成されていてもよい。

導光板３２０は、白色光源ユニット３１０から出射された白色光を液晶パネル３３０に導く。具体的には、導光板３２０は、白色光源ユニット３１０から出射された白色光を液晶パネル３３０側に反射する。

液晶パネル３３０は、白色光源ユニット３１０から出射された白色光を変調する光変調素子である。具体的には、液晶パネル３３０は、複数のピクセルを有しており、各ピクセルは、赤サブピクセル、緑サブピクセル及び青サブピクセルによって構成される。

液晶パネル３３０は、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔに基づいて、赤サブピクセルにおける変調量を制御する。同様に、液晶パネル３３０は、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ及び青出力信号Ｂ_ｏｕｔに基づいて、緑サブピクセル及び青サブピクセルにおける変調量を制御する。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、光変調素子の一例として、透過型の液晶パネル５０について説明したが、光変調素子は、これに限定されるものではない。光変調素子は、反射型の液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。

１０・・・白色光源、２０・・・ＵＶ／ＩＲカットフィルタ、３０・・・フライアイレンズユニット、４０・・・ＰＢＳアレイ、５０・・・液晶パネル、５２、５３・・・偏光板、６０・・・クロスダイクロイックキューブ、７１〜７６・・・ミラー、８１〜８５・・・レンズ、１００・・・投写型映像表示装置、１１０・・・投写レンズユニット、１２０・・・照明ユニット、２００・・・制御ユニット、２１０・・・映像信号受付部、２２０・・・バックライト前処理部、２３０・・・光源制御部、２４０・・・素子制御部、３００・・・映像表示装置、３１０・・・白色光源ユニット、３２０・・・導光板、３３０・・・液晶パネル

Claims (6)

1. 白色光源と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子とを備えた映像表示装置であって、
   前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備え、
   前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御し、
   前記時定数は、フレーム間において前記目標光量の変化量の上限値を定める値であり、
   前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定することを特徴とする映像表示装置。
2. 前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて明度を算出し、前記明度によって前記彩度を重み付けした重付彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定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. 前記バックライト前処理部は、フレーム間において前記複数色の映像入力信号の信号値の差分であるフレーム間差分を算出し、前記フレーム間差分に基づいて前記時定数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. 前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値の分布に基づいて、目標ゲインを算出し、
   前記素子制御部は、前記目標ゲインに基づいて、前記複数色の映像入力信号を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
5. 白色光源と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子とを備えた映像表示装置であって、
   前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備え、
   前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御し、
   前記時定数は、フレーム間において前記白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値であり、
   前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が所定彩度よりも低い場合に、前記時定数として予め定められた固定値を設定し、前記彩度が所定彩度よりも高い場合に、前記時定数として前記固定値よりも大きな値を設定することを特徴とする映像表示装置。
6. 白色光源と、フレームを構成する複数の画素毎に設けられる複数色の映像入力信号に基づいて、前記白色光源から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射された光を投射する投写光学系とを備えた投写型映像表示装置であって、
   前記白色光源から出射される光量を制御する光源制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値を個別に制御する素子制御部と、
   前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて、目標光量を算出するバックライト前処理部とを備え、
   前記光源制御部は、前記目標光量及び時定数に基づいて、前記白色光源から出射される光量を制御し、
   前記時定数は、フレーム間において前記白色光源から出射される光量の変化量の上限値を定める値であり、
   前記バックライト前処理部は、前記複数色の映像入力信号の信号値に基づいて彩度を算出して、前記彩度が高いほど、前記時定数として大きな値を設定することを特徴とする投写型映像表示装置。

Images