JP2013242503A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection display device such as a liquid crystal projector.
従来の液晶プロジェクタは、画像変調素子の特性上、完全に光を遮断することが困難であるため、漏れ光により投影映像のコントラストや色純度が低下してしまうという問題があった。そこで、特許文献1、2は、映像の平均的な明るさから、絞りなどを制御して、コントラストを向上させる方法を提案している。 The conventional liquid crystal projector has a problem in that the contrast and color purity of the projected image are deteriorated due to leakage light because it is difficult to completely block light due to the characteristics of the image modulation element. Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose a method of improving the contrast by controlling the diaphragm and the like from the average brightness of the video.
しかしながら、特許文献1、2は、いずれも光源からの白色光または合成光の光量を制御してコントラストの向上は図れるものの、色純度の向上は困難であった。 However, although Patent Documents 1 and 2 can improve the contrast by controlling the amount of white light or synthesized light from the light source, it is difficult to improve the color purity.
本発明は、コントラストと色純度を向上することが可能な投射型表示装置を提供することを例示的な目的とする。 An object of the present invention is to provide a projection display device capable of improving contrast and color purity.
本発明の投射型表示装置は、光源からの光を複数の色光に分離する色分離手段と、映像信号に応じて変調された3つの色光を合成する合成手段と、前記色分離手段と前記合成手段との間の、前記色分離手段によって分離された前記複数の色光のそれぞれの光路に設けられ、前記複数の色光の光量を調節する複数の光量調節手段と、を有することを特徴とする。 The projection display device of the present invention includes a color separation unit that separates light from a light source into a plurality of color lights, a combination unit that combines three color lights modulated in accordance with a video signal, the color separation unit, and the combination And a plurality of light quantity adjusting means for adjusting the light quantity of the plurality of color lights provided in each optical path of the plurality of color lights separated by the color separation means.
本発明によれば、コントラストと色純度を向上することが可能な投射型表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the projection type display apparatus which can improve contrast and color purity can be provided.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施例1の液晶プロジェクタ(投射型表示装置、画像表示装置)の光路図である。液晶プロジェクタは、光源101、ダイクロイックミラー102、103、ミラー104、光量調節部105〜107、偏光ビームスプリッター(PBS)108〜110、液晶パネル素子111〜113、Xプリズム114、投影レンズ115を有する。
FIG. 1 is an optical path diagram of the liquid crystal projector (projection display device, image display device) of the first embodiment. The liquid crystal projector includes a
光源101は、白色光を出力する光源であり、例えば、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどからなる。但し、光源101は、レーザーやLEDなどランプに限定されない。
The
ダイクロイックミラー102は青の波長帯域(B)と赤の波長帯域(R)の色光を透過し、緑の波長帯域(G)の色光を反射して分離する第1の色分離手段である。この結果、光源101からの白色光はダイクロイックミラー102により、Gの色光とRBの色光(合成光)に分離される。Gの色光(第1波長領域の光、第1の色成分の光または第1の色光)、Rの色光(第2波長領域の光、第2の色成分の光または第2の色光)、Bの色光(第3波長領域の光、第3の色成分の光または第3の色光)は波長領域がそれぞれ異なる。Gの色光の光路はミラー104によって折れ曲がっている。
The
また、ダイクロイックミラー103はRの色光を反射し、Bの色光を透過する第2の色分離手段である。この結果、R色光とB色光が分離される。
The
Gの色光はミラー104を介して光量調節部105を通り、ダイクロイックミラー103から反射されたRの色光は光量調節部106を通り、ダイクロイックミラー103を透過したBの色光は光量調節部107を通る。
The G color light passes through the light
複数の光量調節部105、106、107は、各色光の光量を0%〜100%の間で任意に調節する光量調節手段である。光量調節部105、106、107は、例えば、光学絞りや透過型の液晶パネル素子から構成される。光学絞りは開口径を変更するように移動される絞り羽根を有する。透過型液晶パネル素子は液晶への通電によって透過率が変化する。
The plurality of light
光量調節部105、106、107は、ダイクロイックミラー102とXプリズム114との間の光路上に配置される。より具体的には、光量調節部105は、ダイクロイックミラー102とミラー104の間、ミラー104とPBS108の間、PBS108と液晶パネル素子111の間、PBS108とXプリズム114の間の光路の適当な位置に配置されればよい。光量調節部106、107は、ダイクロイックミラー103とXプリズム114の間の光路上に配置される。光量調節部106は、ダイクロイックミラー103とPBS109の間、PBS109と液晶パネル素子112の間、PBS109とXプリズム114の間の光路の適当な位置に配置されればよい。光量調節部107は、ダイクロイックミラー103とPBS110の間、PBS110と液晶パネル素子113の間、PBS110とXプリズム114の間の光路の適当な位置に配置されればよい。
The light
光量調節部105を通過したGの色光はPBS108に入射し、光量調節部106を通過したRの色光はPBS109に入射し、光量調節部107を通過したBの色光はPBS110に入射する。
The G color light that has passed through the light
PBS108〜110はS偏光光を反射し、P偏光光を透過する偏光分離面を有し、適当な不図示の波長板によって各色光はS偏光としてPBS108〜110に入射して反射される。PBS108〜110によって反射されたG、R、Bの色光はそれぞれ液晶パネル素子111、112、113へ入射する。
The
液晶パネル素子111、112、113は、各色成分の光(色光)を映像信号に応じて変調して反射する反射型液晶表示素子であり、画像変調素子として機能する。液晶パネル素子111、112、113は各色光をP偏光として反射し、再度、偏光ビームスプリッターに戻り、偏光状態によりXプリズム114へ供給される色光と光源方向へ戻る成光分とに分離される。
The liquid
Xプリズム114は、それぞれのG、R、B色光を合成する合成手段であり、合成光を投影レンズ115に供給する。投影レンズ115は、供給された合成光をスクリーン等へ投影し映像を表示する。
The
図2は、本実施例の光量制御系のブロック図である。光量制御系は、映像信号入力部201、マトリックス演算部202、APL検出部203、204、205、APL検出期間設定部206、調節量演算部207、208、209を有する。
FIG. 2 is a block diagram of the light quantity control system of this embodiment. The light quantity control system includes a video
映像信号入力部201には映像信号が入力される。マトリックス演算部202はマトリックス演算を行い、入力される映像信号の色フォーマットから、映像信号をG、R、B信号に変換する。例えば、映像信号がYCbCr等の色差信号の場合、所定のマトリックス演算を行うことで、映像信号はG、R、B信号へ変換される。
A video signal is input to the video
G、R、B信号に変換された映像信号は、それぞれの映像色信号毎にAPL(Average Peak Level)検出部203、204、205へ供給される。APL検出部203〜205は、決められた演算期間における入力映像色信号の明るさの平均値を検出(演算)する検出手段である。APL検出期間設定部206は、APLを演算する期間をAPL検出部203、204、205へ設定する。調節量演算部207、208、209は、各色光について各検出手段の検出結果(即ち、APL)と予め設定されている関係に基づいて光量の調節量を取得する取得手段である。取得手段は、前記関係が数式であれば演算によって光量の調節量を取得するが、前記関係が図3に示すグラフや表の場合にはこれらを参照して取得する。
The video signals converted into G, R, and B signals are supplied to APL (Average Peak Level)
APL検出期間を任意に設定することによって、光量調節の応答時間を変化させることができる。例えば、演算期間を1フレームとし、1フレーム毎に光量調節を行えば、追従性を向上でき、明るいシーンから暗いシーンに急激に変化する映像信号に対して迅速な光量調節を行うことが可能となる。また、演算期間を1フレームより長くすれば、光量変化を緩やかにすることができ、明るいシーンと暗いシーンが急激に変化する映像信号において光量が短時間に大きく変化する不自然を軽減することができる。このように、APLを演算する期間を任意に設定することにより、ユーザーの嗜好に応じた光量調節を行うことができる。 By arbitrarily setting the APL detection period, it is possible to change the response time of the light amount adjustment. For example, if the calculation period is set to one frame and light amount adjustment is performed for each frame, the followability can be improved, and quick light amount adjustment can be performed for a video signal that changes rapidly from a bright scene to a dark scene. Become. In addition, if the calculation period is longer than one frame, the change in the amount of light can be moderated, and the unnatural change in the amount of light in a short time can be reduced in a video signal in which a bright scene and a dark scene change rapidly. it can. Thus, by arbitrarily setting the period for calculating APL, it is possible to adjust the amount of light according to the user's preference.
図3は、APL検出量と光量調節量との関係を示すグラフである。APLが0の時、光量調節量0、APLが最大の時、光量調節量100とし、中間領域は線形となるように光量調節量を演算する。調節量演算部207、208、209で演算された映像信号毎の光量調節量はそれぞれの映像色信号毎に設けられている光量調節部105、106、107へ供給される。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the APL detection amount and the light amount adjustment amount. When the APL is 0, the light amount adjustment amount is 0. When the APL is the maximum, the light amount adjustment amount is 100, and the light amount adjustment amount is calculated so that the intermediate region is linear. The light amount adjustment amount for each video signal calculated by the adjustment
従来、光量調節部は、光源101とダイクロイックミラー102の間、または、Xプリズム114と投影レンズ115の間に一つだけ設けられていた。例えば、光学絞りが光源101とダイクロイックミラー102の間に設けられている場合、仮にRB色光を遮断してG色光のみを出力しようとしてもRB成分の漏れ光があるために、Gの色純度が低下する。また、Gの色光のレベルを大きくしてRBの色光のレベルを小さくしたい場合、Gの色光のレベルに応じた絞り開口はRBの色光のレベルに最適ではない。この場合もGの色純度が低下する。
Conventionally, only one light amount adjusting unit is provided between the
これに対して、本実施例によれば、光量調節量の演算をそれぞれの映像色信号毎に行い、光量調節を映像色信号毎に行うことによって、映像色信号毎に適切な光量調節が可能となる。例えば、特定色の占める割合が大きい映像信号が入力された場合、使用されていない色成分の光量を0として、その液晶パネル素子からの漏れ光を低減または遮断することにより、使用される色光の色純度を向上させることができ、色再現性を上げることが可能となる。 On the other hand, according to the present embodiment, the light amount adjustment amount is calculated for each video color signal, and the light amount adjustment is performed for each video color signal, so that appropriate light amount adjustment can be performed for each video color signal. It becomes. For example, when a video signal having a large proportion of a specific color is input, the light amount of the color component that is not used is set to 0, and leakage light from the liquid crystal panel element is reduced or blocked, thereby reducing the color light used. Color purity can be improved and color reproducibility can be improved.
図4は、実施例2の液晶プロジェクタの光路図である。液晶プロジェクタは、光源401と、ダイクロイックミラー402と、光量調節部403、404と、偏光ビームスプリッター(PBS)405、406、407と、液晶パネル素子408、409、410と、投影レンズ411と、を有する。
FIG. 4 is an optical path diagram of the liquid crystal projector of the second embodiment. The liquid crystal projector includes a
光源401は、白色光を出力する光源であり、光源101と同様である。実施例1と同様に、光源401からの白色光はダイクロイックミラー(色分離手段)402により、G色光とRB色光に分離され、それぞれ光量調節部(光量調節手段)403、404へ供給される。光量調節部403はG色光の光量を、光量調節部404はRB色光の光量を、それぞれ0%〜100%の間で調節する。
The
光量調節部403によって光量調節されたGの色光はPBS405で反射されて液晶パネル素子408に入射する。光量調節部404によって光量調節されたRの色光はPBS406で反射されて液晶パネル素子409に入射する。光量調節部404によって光量調節されたBの色光は、PBS406を透過して液晶パネル素子410に供給される。なお、PBS406に入射する前にRの色光はS偏光とされて、Bの色光はP偏光とされるが、これは、不図示の色選択性位相差板を利用して実現することができる。PBS406は、Rの色光とBの色光を分離する色分離手段として機能する。
The G color light whose light amount is adjusted by the light
光量調節部403、404は、ダイクロイックミラー402とPBS407との間の光路上に配置される。より具体的には、光量調節部403は、ダイクロイックミラー402とPBS405の間、PBS405と液晶パネル素子408の間、PBS405と407の間の光路の適当な位置に配置されればよい。光量調節部404は、ダイクロイックミラー402とPBS406の間、PBS406と407の間の光路の適当な位置に配置されればよい。
The light
G、R、Bの色光はそれぞれの液晶パネル素子により、入力映像信号に応じて偏光が制御され、再度、PBSに戻り、偏光状態により投影光としてPBS407へ供給される色光と光源方向へ戻る成光分とに分離される。PBS407は、G、R、B色光を合成する合成手段として機能し、合成光として投影レンズ411に供給する。投影レンズ411は、供給された合成光をスクリーン等の被投影面へ投影し、映像を表示する。
The polarization of the G, R, and B color lights is controlled by the respective liquid crystal panel elements in accordance with the input video signal, and then returns to the PBS again, and the color light supplied to the
図5は、本実施例の光量制御系のブロック図である。光量制御系は、映像信号入力部501、マトリックス演算部502と、ヒストグラム検出部503、504、505、ヒストグラム検出期間設定部506、調節量演算部507、508、509、510を有する。
FIG. 5 is a block diagram of the light quantity control system of this embodiment. The light amount control system includes a video
映像信号入力部501には映像信号が入力される。マトリックス演算部502はマトリックス演算を行い、入力される映像信号の色フォーマットから、映像信号をG、R、B信号に変換する。G、R、B信号に変換された映像信号は、それぞれの映像色信号毎にヒストグラム検出部503、504、505へ供給される。
A video signal is input to the video
ヒストグラム検出部503、504、505は、決められた演算期間における入力映像色信号のヒストグラムを検出(演算)する検出手段であり、それぞれG用、R用、B用である。ヒストグラムは、各色光について階調値に対する画像データ数の関係を示す。
例えば、多くの低階調と少しの高階調の映像とほぼ中間調の映像は、同じようなAPLとなり、判別をすることが困難であるが、ヒストグラムではその判別をすることが可能となる。ヒストグラム検出期間設定部506は、ヒストグラムを演算する期間を任意にヒストグラム検出部503、504、505へ設定する。
For example, many low-gradation images, a few high-gradation images, and almost half-tone images have the same APL and are difficult to discriminate, but can be discriminated using a histogram. The histogram detection
ヒストグラム検出期間を任意に設定することによって、光量制御の応答時間を変化させることができる。例えば、演算期間を1フレームとし、1フレーム毎に光量調節を行えば追従性を向上でき、明るいシーンから暗いシーンに急激に変化する映像信号に対して迅速な光量調節を行うことが可能となる。また、演算期間を1フレームより長くすれば、光量変化を緩やかにすることができ、明るいシーンと暗いシーンが急激に変化する映像信号において光量が短時間に大きく変化する不自然を軽減することができる。このように、ヒストグラムを演算する期間を任意に設定することにより、ユーザーの嗜好に応じて光量調節を行うことができる。 By arbitrarily setting the histogram detection period, the response time of the light amount control can be changed. For example, if the calculation period is set to one frame and light amount adjustment is performed for each frame, the followability can be improved, and quick light amount adjustment can be performed for a video signal that changes rapidly from a bright scene to a dark scene. . In addition, if the calculation period is longer than one frame, the change in the amount of light can be moderated, and the unnatural change in the amount of light in a short time can be reduced in a video signal in which a bright scene and a dark scene change rapidly. it can. In this way, by arbitrarily setting the period for calculating the histogram, the light amount can be adjusted according to the user's preference.
それぞれの映像色信号毎に演算されたヒストグラムは、それぞれの調節量演算部507、508、509へ供給される。調節量演算部507、508、509は、各色光について各検出手段の検出結果(即ち、ヒストグラム)と予め設定されている関係に基づいて光量の調節量を取得する取得手段である。取得手段は、前記関係が数式であれば演算によって光量の調節量を取得するが、前記関係が図6に示すグラフや表の場合にはこれらを参照して取得する。調節量演算部507、508、509は、それぞれG用、R用、B用である。
The histogram calculated for each video color signal is supplied to each of the adjustment
光量調節量の一例として図6に示すように、ヒストグラムの分布状況から、低階調、高階調の分布割合により、低階調の割合が大きい場合、光量調節量を0に近づけ、高階調の割合が大きい場合、光量調節量を100に近づける。 As an example of the light amount adjustment amount, as shown in FIG. 6, when the low gradation ratio is large due to the distribution ratio of the low gradation and the high gradation from the distribution state of the histogram, the light amount adjustment amount is brought close to 0, When the ratio is large, the light amount adjustment amount is brought close to 100.
本実施例は、RとBの色光に対して共通の光量調節部404を使用しているため、調節量演算部510により、調節量演算部508、509で演算されたRとBの色光の光量調節量の平均値を演算し、R+Bの光量調節量へ変換する。G用の調節量演算部507が演算した調節量はG用の光量調節部403に設定され、R+B用の調節量演算部510が演算した光量調節量は光量調節部に設定される。光量調節部403、404は設定された光量調節量により光量を0%〜100%の範囲で調節する。
Since the present embodiment uses the common light
光量調節量をヒストグラムにより演算することにより、APLでは判別が困難な映像に対しても適切な光量制御量を設定することが可能となる。本実施例でも、従来のような一つの光量調節部しか有しない液晶プロジェクタよりも色純度を上げることができる。 By calculating the light amount adjustment amount using a histogram, it is possible to set an appropriate light amount control amount even for an image that is difficult to discriminate with APL. Also in this embodiment, the color purity can be increased as compared with the conventional liquid crystal projector having only one light amount adjusting unit.
なお、光量調節部はダイクロイックミラー102と合成手段であるXプリズム114またはPBS407の間に少なくとも2つ以上(即ち、複数)あれば従来よりも色純度を上げることができる。
If there are at least two (that is, a plurality of) light quantity adjusting units between the
以上、本実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although this embodiment was described, this invention is not limited to this embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
投射型表示装置は液晶プロジェクタの用途に適用することができる。 The projection display device can be applied to a liquid crystal projector.
102、103、402…ダイクロイックミラー(色分離手段)、114…Xプリズム(合成手段)、407…偏光ビームスプリッター(合成手段)、105〜107、403、404…光量調節部(光量調節手段) 102, 103, 402 ... Dichroic mirror (color separation means), 114 ... X prism (combination means), 407 ... Polarization beam splitter (synthesis means), 105-107, 403, 404 ... Light quantity adjustment unit (light quantity adjustment means)
Claims (5)
映像信号に応じて変調された3つの色光を合成する合成手段と、
前記色分離手段と前記合成手段との間の、前記色分離手段によって分離された前記複数の色光のそれぞれの光路に設けられ、前記複数の色光の光量を調節する複数の光量調節手段と、
を有することを特徴とする投射型表示装置。 Color separation means for separating light from the light source into a plurality of color lights;
A synthesizing means for synthesizing the three color lights modulated in accordance with the video signal;
A plurality of light quantity adjusting means for adjusting the light quantity of the plurality of color lights provided in each optical path of the plurality of color lights separated by the color separation means between the color separation means and the combining means;
A projection type display device comprising:
前記光量調節手段は、前記第1の色光の光路と、前記合成光の光路に1つずつ設けられることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。 The color separation means separates the light from the light source into first color light, second color light and third color light combined light,
2. The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjusting unit is provided one for each of an optical path of the first color light and an optical path of the combined light.
前記光量調節手段は、前記第1の色光の光路と、前記第2の色光の光路と、前記第3の色光の光路に1つずつ設けられることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。 The color separation means is a first color separation means for separating the light from the light source into a first color light, a combined light of a second color light and a third color light, and the combined light is the second color light. Color light and second color separation means for separating into the third color light,
2. The projection type according to claim 1, wherein the light amount adjusting unit is provided one for each of an optical path of the first color light, an optical path of the second color light, and an optical path of the third color light. Display device.
前記検出手段の検出結果と設定された関係に基づいて各色光の光量の調節量を取得する取得手段と、
を有し、
前記光量調節手段は、前記取得手段が取得した前記光量の調節量に従って光量調節を行うことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の投射型表示装置。 Detection means for detecting the average brightness of each color light;
An acquisition means for acquiring an adjustment amount of the light amount of each color light based on a detection result of the detection means and a set relationship;
Have
4. The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjustment unit performs light amount adjustment according to the adjustment amount of the light amount acquired by the acquisition unit. 5.
前記検出手段の検出結果と設定された関係に基づいて各色光の光量の調節量を取得する取得手段と、
を有し、
前記光量調節手段は、前記取得手段が取得した前記光量の調節量に従って光量調節を行うことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の投射型表示装置。 Detection means for detecting a histogram indicating the relationship of the number of image data to the gradation value for each color light;
An acquisition means for acquiring an adjustment amount of the light amount of each color light based on a detection result of the detection means and a set relationship;
Have
4. The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjustment unit performs light amount adjustment according to the adjustment amount of the light amount acquired by the acquisition unit. 5.
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