JP2017059871A - 画像表示装置、および画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローカルディミングを行う画像表示装置において、意図しない画像の乱れを抑制する。
【解決手段】画像表示装置であって、複数の光変調要素を備えた光変調部と、調光部により調光された光を光変調部へ射出する照明部１７０と、調光部を制御するための第１の調光データを第１の画像データに基づいて生成する調光データ生成部４１と、第１の調光データの解像度を第１の画像データの解像度と一致させると共に平滑化処理を行うことによって第２の調光データを生成する調光データ解像度変換部４４と、第２の調光データに基づいて第１の画像データに対してゲイン補正を施すことによって第２の画像データを生成するゲイン補正部３３と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

従来、光源から射出された光を、液晶パネル等の光変調素子によって変調するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターにおいて、光源と光変調素子（以下、第１の光変調素子と称する）との間に第２の光変調素子を備え、第１の光変調素子に入射する光の光量を局所的に調整する技術（いわゆるローカルディミング）が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特表２００４−５２３００１号公報

上述のローカルディミングを行う際に、第１の光変調素子および第２の光変調素子の製造誤差、組み付け誤差等によって第１の光変調素子と第２の光変調素子とに物理的ずれがあると、意図しない画像の乱れが生じるおそれがある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、入射光を変調する複数の光変調要素で構成された第１の照明領域を備え、画像データが表す画像を形成するための光変調部と；複数の調光要素で構成され、前記第１の照明領域に対応する第２の照明領域を備える調光部を有し、前記調光部により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記第１の照明領域を仮想的に区分して得られる複数の小照明領域であって、それぞれ複数の前記光変調要素を含む複数の小照明領域に、前記複数の調光要素の各々が１対１で対応させて配置された照明部と；前記複数の調光要素をそれぞれ制御するための第１の調光データを、入力される第１の画像データに基づいて生成する調光データ生成部と；前記第１の調光データの解像度を増大させて前記第１の画像データの解像度と一致させると共に平滑化処理を行う解像度変換処理を前記第１の調光データに対して施すことによって、第２の調光データを生成する調光データ解像度変換部と；前記第２の調光データに基づいて、前記第１の画像データに対してゲイン補正を施すことによって、第２の画像データを生成するゲイン補正部と；前記第２の画像データに基づいて、前記光変調部を制御する光変調部制御部と；前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データに基づいて、前記調光部を制御する調光部制御部と；を備える。

この形態の画像表示装置によれば、平滑化された第２の調光データに基づいて調光部が制御されるため、調光部と光変調部とに物理的ずれ等がある場合にも、意図しない画像の乱れを抑制することができる。

（２）上記形態の画像表示装置において、さらに、前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データのフレーム周波数を、前記光変調部および前記調光部を駆動するフレーム周波数に変換するフレーム周波数変換部と、を備えてもよい。このようにすると、入力される画像データのフレーム周波数と、光変調部および調光部の駆動周波数とが一致しない場合にも、入力される画像データを表す適切な画像を表示することができる。

（３）上記形態の画像表示装置において、さらに、前記第１の調光データのデータ量を縮小する縮小処理を行うことによって縮小調光データを生成する調光データ縮小部と；フレーム周波数変換後の前記縮小調光データに対して前記縮小処理の逆変換である拡大処理を行うことによって第３の調光データを生成する調光データ拡大部と；を備え；前記調光部制御部は、前記第３の調光データに基づいて、前記調光部を制御してもよい。このようにすると、周波数変換部における処理負荷が軽減されるとともに、周波数変換に用いられるメモリーの容量を低減することができ、コスト低減に資する。

（４）本発明の他の形態によれば、画像データに基づいて画像を表示する画像表示装置の制御方法が提供される。前記画像表示装置は、入射光を変調する複数の光変調要素で構成された第１の照明領域を備え、画像データが表す画像を形成するための光変調部と；複数の調光要素で構成され、前記第１の照明領域に対応する第２の照明領域を備える調光部を有し、前記調光部により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記第１の照明領域を仮想的に区分して得られる複数の小照明領域であって、それぞれ複数の前記光変調要素を含む複数の小照明領域に、前記複数の調光要素の各々が１対１で対応させて配置された照明部と；を備え；前記制御方法は、(ａ)前記複数の調光要素をそれぞれ制御するための第１の調光データを、第１の画像データに基づいて生成する工程と；(ｂ)前記第１の調光データの解像度を増大させて前記第１の画像データの解像度と一致させると共に平滑化処理を行う解像度変換処理を前記第１の調光データに対して施すことによって、第２の調光データを生成する工程と；（ｃ）前記第２の調光データに基づいて、前記第１の画像データに対してゲイン補正を施すことによって、第２の画像データを生成する工程と；（ｄ）前記第２の画像データに基づいて、前記光変調部を制御する工程と；（ｅ）前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データに基づいて、前記調光部を制御する工程と；を備える。この画像表示装置の制御方法によれば、画像表示装置の調光部と光変調部とに物理的ずれ等がある場合にも、意図しない画像の乱れを抑制することができる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、画像表示装置の制御方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記憶した一時的でない記録媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）等の形態で実現することができる。

第１実施形態の画像表示装置としてのプロジェクターの光学ユニットを示す概略構成図である。 表示液晶ライトバルブと調光液晶ライトバルブとの関係を説明する説明図である。 第１実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。 ゲイン補正部におけるゲイン補正処理の一例を概念的に示す説明図である。 比較例のゲイン補正処理時の第１の調光データの利用方法を概念的に説明する説明図である。 第１の調光データの解像度変換を概念的に説明する説明図である。 平滑化処理が施された第２の調光データを用いた補正処理の一例を概念的に示す説明図である。 第２実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態の画像表示装置としてのプロジェクター１００の光学ユニットを示す概略構成図である。プロジェクター１００は、光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂと、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１８と、投写光学系１９とを、主に備えている。「投写光学系１９」として、例えば以下の構成を適用できる。（１）少なくとも１枚のミラーを含む光学系，（２)少なくとも１つのレンズを含む光学系，（３）少なくとも１枚のミラー、及び少なくとも１つのレンズを含む光学系。

表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂを、それぞれ区別する必要がない場合等は、まとめて「表示液晶ライトバルブ１７１」とも称する。同様に、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂを、それぞれ区別する必要がない場合等は、まとめて「調光液晶ライトバルブ１７２」とも称する。

本実施形態における表示液晶ライトバルブ１７１を、「光変調部」とも呼び、調光液晶ライトバルブ１７２を、「調光部」とも呼ぶ。また、光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、調光液晶ライトバルブ１７２との全体を、「照明部」とも呼ぶ。

光源装置１１は、光源ランプ１１ａと光源ランプ１１ａの光を反射するリフレクター１１ｂとを備える。本実施形態では、光源ランプ１１ａとして、高圧水銀ランプを用いているが、超高圧水銀ランプ等の他の放電型のランプを用いてもよい。また、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の固体光源や、その他の光源を用いてもよい。

フライアイレンズ１２ａ，１２ｂは、それぞれ、複数の小レンズから構成されており、光源装置１１側からフライアイレンズ１２ａ、フライアイレンズ１２ｂの順に設置されている。フライアイレンズ１２ａ，１２ｂは、光源装置１１から射出された光の照度分布を被照明領域において均一化させるための均一照明手段として機能する。光源装置１１から射出された光は、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂを通過して偏光変換装置１３に入射される。

偏光変換装置１３は、フライアイレンズ１２ｂとダイクロイックミラー１４ａとの間に設けられ、フライアイレンズ１２ｂ側に設けられた偏光ビームスプリッターアレイ（図示しない）と、ダイクロイックミラー１４ａ側に設けられた１／２波長板アレイ（図示しない）とを備える。偏光変換装置１３は、入射した光を一種類の直線偏光に変換する機能を有する。

ダイクロイックミラー１４ａは、光源装置１１からの光束のうちの赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射させる。ダイクロイックミラー１４ａを透過した赤色光ＬＲは、反射ミラー１５ｃで反射され、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒに入射し、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒによって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒに入射する。

ダイクロイックミラー１４ｂは、ダイクロイックミラー１４ａで反射した色光のうち、青色光ＬＢを透過させるとともに、緑色光ＬＧを反射させる。緑色光反射用のダイクロイックミラー１４ｂによって反射された緑色光ＬＧは、調光液晶ライトバルブ１７２Ｇに入射し、調光液晶ライトバルブ１７２Ｇによって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７１Ｇに入射する。

一方、ダイクロイックミラー１４ｂを透過した青色光ＬＢは、リレー光学系Ｒ１（リレーレンズ１６ａ、反射ミラー１５ａ、リレーレンズ１６ｂ、反射ミラー１５ｂ、リレーレンズ１６ｃを備える）を経て、調光液晶ライトバルブ１７２Ｂに入射し、調光液晶ライトバルブ１７２Ｂによって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７１Ｂに入射する。

本実施形態において、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂと表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂとは、それぞれ、所定の距離を設けて配置されている。調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１との配置関係については、後に詳述する。

調光液晶ライトバルブ１７２は、入射された光の光量を調整して、表示液晶ライトバルブ１７１に対して射出する。調光液晶ライトバルブ１７２Ｒは、光透過性電極に印加する電圧を変更することにより、赤色光の透過率を約０％〜約１００％の範囲で変更することが可能である。同様にして、調光液晶ライトバルブ１７２Ｇは、緑色光の光量を調整し、調光液晶ライトバルブ１７２Ｂは、青色光の光量を調整する。

表示液晶ライトバルブ１７１は、画像データに基づいて印加電圧を変更することにより、調光液晶ライトバルブ１７２から入射した光を変調して、画像データが表す画像光を形成する。表示液晶ライトバルブ１７１Ｒには、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒにて調光された赤色光が入射され、画像データのＲ（赤）成分に応じた画像が形成される。同様に、表示液晶ライトバルブ１７１Ｇには、調光液晶ライトバルブ１７２Ｇにて調光された緑色光が入射され、画像データのＧ（緑）成分に応じた画像が形成され、表示液晶ライトバルブ１７１Ｂには、調光液晶ライトバルブ１７２Ｂにて調光された青色光が入射され、画像データのＢ（青）成分に応じた画像が形成される。

クロスダイクロイックプリズム１８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。このクロスダイクロイックプリズム１８により、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂによってそれぞれ変調された３色の光が、合成されてカラー画像を表す光が形成される。

投写レンズ１９は、クロスダイクロイックプリズム１８にて合成されたカラー画像光を、被投写面としてのスクリーンＳＣ上に拡大投写する。その結果、スクリーンＳＣ上に画像が表示される。本実施形態において、投写レンズ１９は、上記画像光を拡大投写する際の拡大率を変化させるズーム機能を備えるが、ズーム機能を備えない構成としてもよい。

図２は、赤色光用の表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの照明領域と調光液晶ライトバルブ１７２Ｒの照明領域との関係を説明するための説明図である。図２（ａ）は、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ、図２（ｂ）は、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒを示す。他の色光用の表示液晶ライトバルブ１７１Ｇ，１７１Ｂ、および、調光液晶ライトバルブ１７２Ｇ，１７２Ｂも同様な構成であり、各対応関係も同様であるため、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ、および調光液晶ライトバルブ１７２Ｒについて説明し、他の液晶ライトバルブについての説明は省略する。表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの照明領域の全体を「第１の照明領域」とも呼び、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒの照明領域の全体を「第２の照明領域」とも呼ぶ。

図２では、説明の簡易化のために、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒは、表示画素Ｐ１が１２行×１６列のマトリクス状に配列された構成とした。但し、表示画素Ｐ１の数および配列は、本実施形態に限定されず、適宜設定可能である。表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの各表示画素Ｐ１の座標を（ｉ，ｊ）とすると、ｉ＝１〜１２，ｊ＝１〜１６である。

表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの照明領域の全体は、仮想的に３行×４列の小照明領域ＳＡに分けられて、各小照明領域ＳＡに調光液晶ライトバルブ１７２Ｒにて調光された光が入射される。図２（ａ）では、個々の小照明領域ＳＡを太線枠で囲んで示している。小照明領域ＳＡの行列番号を（ｍ，ｎ）とすると、ｍ＝１〜３，ｎ＝１〜４である。この例では、小照明領域ＳＡは、４行×４列の表示画素Ｐ１を含む。なお、小照明領域ＳＡに含まれる表示画素Ｐ１の数は、この例に限らず、２以上であればよい。表示画素Ｐ１を「光変調要素」とも呼ぶ。

調光液晶ライトバルブ１７２Ｒは、調光画素Ｐ２が３行×４列のマトリクス状に配列された構成とした。但し、調光画素Ｐ２の数および配列は、本実施形態に限定されず、適宜設定可能である。各調光画素Ｐ２の座標を（ｍ，ｎ）とすると、ｍ＝１〜３，ｎ＝１〜４である。ここで、ｍ，ｎは、小照明領域ＳＡの行列番号と一致する。調光液晶ライトバルブ１７２Ｒの１つの調光画素Ｐ２は、小照明領域ＳＡと同一のサイズであり、小照明領域ＳＡに対して１対１で対応して配置されている。すなわち、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒの１つの調光画素Ｐ２で調光された光が、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの１つの小照明領域ＳＡに含まれる４行×４例の表示画素Ｐ１に入射する。例えば、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒの調光画素Ｐ２（２，３）（図２（ｂ）中、斜線ハッチングを付して示す。）を透過した光は、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒの小照明領域ＳＡ（２，３）（図２（ａ）中、斜線ハッチングを付して示す。）を照射する。調光画素Ｐ２を「調光要素」とも呼ぶ。

図３は、第１実施形態のプロジェクター１００の機能的な構成を示すブロック図である。プロジェクター１００は、操作受付部２１と、制御部２０と、画像データ入力部３１と、画像処理部３２と、ゲイン補正部３３と、調光データ生成部４１と、調光データ解像度変換部４４と、メモリー５０と、フレームレートコントローラー６０と、表示液晶制御部７０と、調光液晶制御部８０と、照明部１７０と、表示液晶ライトバルブ１７１と、投写レンズ１９と、を備える。

操作受付部２１は、ユーザーがプロジェクター１００に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備え、操作キーに対応する指令を制御部２０に出力する。操作受付部２１が、リモートコントローラーを介して、ユーザーからの指示を受付ける構成としてもよい。

制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ、および不揮発性のＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することによりプロジェクター１００の動作を統括制御する。制御部２０は、操作受付部２１から入力された指令に基づいて、プロジェクター１００の各部を制御する。

画像データ入力部３１は、複数の入力端子を備えており、制御部２０からの指示に基づいて、一の入力端子から入力された画像データを選択して、画像処理部３２に出力する。本実施形態において、入力端子には、ビデオ再生装置、パーソナルコンピューター等、図示せざる外部の画像供給装置から各種形式の画像データが入力される。

画像処理部３２は、画像データ入力部３１から入力された画像データを、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各成分に分解して、各色の表示画素の階調値を表す画像データに変換する。さらに、画像処理部３２は、制御部２０の指示に基づいて、各成分に分解された画像データに対して、明るさ、コントラスト、シャープネス、色合い等の補正処理やキーストーン補正処理を施す。また、画像処理部３２は、メニュー画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を、入力された画像に重畳することもできる。画像処理部３２は、処理した画像データ（以下、「第１の画像データＩＭ１」と称する。）を、ゲイン補正部３３、および調光データ生成部４１に出力する。

調光データ生成部４１は、入力された第１の画像データＩＭ１に基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂを制御するための第１の調光データＤＭ１を生成し、調光データ解像度変換部４４およびフレームレートコントローラー６０に出力する。具体的には、調光データ生成部４１は、第１の画像データＩＭ１の特徴量を第１の調光データＤＭ１とする。本実施形態では、第１の画像データＩＭ１の特徴量として、表示液晶ライトバルブ１７１における小照明領域ＳＡ内の階調値の最大値を用いている。上述の通り、調光液晶ライトバルブ１７２の１つの調光画素Ｐ２は、小照明領域ＳＡと同一のサイズである。そのため、第１の調光データＤＭ１の解像度は、第１の画像データＩＭ１の解像度の１／１６である。なお、特徴量は、本実施形態に限定されず、例えば、階調値のヒストグラムの最頻値でもよい。また、階調値の最大値に倍数ｋ（ｋは、例えば、０．９５〜１．０５）を乗じた値や、最大値からｎ番目（ｎは、例えば、２〜３）の階調値としてもよい。また、特徴量を、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分毎に取得するのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂデータから輝度値（Ｙ）を算出し、輝度値のヒストグラムの最頻値、最大値のいずれかを、特徴量として用いてもよい。輝度値（Ｙ）を用いて第１の調光データＤＭ１を生成する場合、各色成分について、同一の特徴量を用いることになる。

調光データ解像度変換部４４は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリー（不図示）を備え、調光データ生成部４１から入力された調光データＤＭ１の解像度を増大して、第１の画像データＩＭ１の解像度と一致させる解像度変換とともに、平滑化処理（スムージング）を施して、第２の調光データＤＭ２を生成し、ゲイン補正部３３に出力する。第１の画像データＩＭ１に対して、後述する調光データに基づくゲイン補正処理を行うために、第２の調光データＤＭ２の解像度を第１の画像データＩＭ１と一致させている。調光データ解像度変換部４４における解像度変換処理については、後に詳述する。

ゲイン補正部３３は、入力された第２の調光データＤＭ２に基づいて、第１の画像データＩＭ１に対して、階調範囲を伸張するゲイン補正処理を施して、第２の画像データＩＭ２を生成し、フレームレートコントローラー６０に出力する。第１の画像データＩＭ１の階調範囲を伸張した第２の画像データＩＭ２に基づいて表示液晶ライトバルブ１７１が制御されることにより、スクリーンＳＣに表示される画像のコントラストが上がる。

図４は、ゲイン補正部３３におけるゲイン補正処理の一例を概念的に示す説明図である。図４において、（Ａ）は第１の画像データＩＭ１、（Ｂ）は第２の調光データＤＭ２、（Ｃ）は第２の画像データＩＭ２を、それぞれ示す。図４では、各データのうち、表示液晶ライトバルブ１７１の小照明領域ＳＡ（ｍ，ｎ）（ｍ＝１，２；ｎ＝１，２）（図２（ａ））に対応するデータを図示している。図４（Ｂ）では、ゲイン補正処理の説明を簡単にするために、第１の調光データＤＭ１に対して平滑化処理を伴わない解像度変換を行った例を図示している。本実施形態において、第２の画像データＩＭ２は、下記の式（１）を用いて算出される。
ＩＭ２＝２５５−ｋ（ＤＭ２―ＩＭ１） （１≦ｋ） ・・・（１）
このように、第２の画像データＩＭ２の階調値は、調光液晶ライトバルブ１７２および表示液晶ライトバルブ１７１を透過した光の階調が、第１の画像データＩＭ１の階調値に対応したものとなるように決定される。
図４では、説明を簡略化するために、ｋ＝１とした。式（１）で与えられる第２の画像データＩＭ２が２５５より大きい場合は２５５にクリッピングされ、マイナスになるときには０にクリッピングされる。なお、通常は、係数ｋは１より大きく１．５以下の範囲に設定される。また、係数ｋの値は、第２の調光データＤＭ２と第１の画像データＩＭ１の値に応じて変化するようにしてもよい。この場合には、係数ｋ（または第２の画像データＩＭ２）と、第１の画像データＩＭ１，第２の調光データＤＭ２との関係が予め設定され、例えば、ルックアップテーブルとして実装される。
また、上記式（１）に換えて、下記式（１．１）等の他の式を用いて第２の画像データＩＭ２が算出されてもよい。
ＩＭ２＝ＩＭ１×（２５５／ＤＭ１） ・・・（１．１）

フレームレートコントローラー６０は、第２の画像データＩＭ２および調光データＤＭ１のフレーム周波数を、画像データ入力部３１における入力周波数（例えば、６０Ｈｚ）から表示用の周波数（例えば、２４０Ｈｚ）に変換し、フレームレート変換後の第２の画像データＩＭ２ａを表示液晶制御部７０に出力し、フレームレート変換後の調光データＤＭ１ａを調光液晶制御部８０に出力する。メモリー５０は、ビデオメモリー５１と調光メモリー５２とを備え、フレームレートコントローラー６０におけるフレーム周波数の変換に用いられる。本実施形態において、メモリー５０としてＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いたが、ＳＲＡＭ等、他の揮発性メモリーを用いてもよい。

表示液晶制御部７０は、フレームレートコントローラー６０から入力された第２の画像データＩＭ２ａ（フレーム周波数２４０Ｈｚ）に基づいて、表示液晶ライトバルブ１７１を制御する。具体的には、第２の画像データＩＭ２ａの各色成分に基づいて、表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂそれぞれに印加する電圧を制御する。表示液晶制御部７０を、「光変調部制御部」とも呼ぶ。

調光液晶制御部８０は、フレームレートコントローラー６０から入力された第１の調光データＤＭ１ａ（フレーム周波数２４０Ｈｚ）に基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２を制御する。具体的には、調光データＤＭ１ａに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂそれぞれに印加する電圧を制御する。調光液晶制御部８０を、「調光部制御部」とも呼ぶ。

照明部１７０は、光源１７３と、調光液晶ライトバルブ１７２とを主に備える。光源１７３は、図１に示した光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、を備える。

図５は、比較例のローカルディミングを行うプロジェクターにおけるゲイン補正処理時の第１の調光データの利用方法を概念的に説明する説明図である。図５では、第１の画像データＩＭ１に対応づけされる調光データＤＭ１を、小照明領域ＳＡと対応させて表示している。

上述の通り、調光データＤＭ１の解像度は、第１の画像データＩＭ１の解像度の１／１６である。第１の画像データＩＭ１に対して、調光データＤＭ１に基づくゲイン補正処理を行う場合、調光データＤＭ１を第１の画像データＩＭ１に対応付けなければならない。調光データＤＭ１を第１の画像データＩＭ１に対応づける場合、比較例では、表示液晶ライトバルブ１７１における同一の小照明領域ＳＡ内の複数の表示画素Ｐ１に対応するすべての第１の画像データＩＭ１に対して、同一の調光データＤＭ１を適用している（図５）。例えば、表示液晶ライトバルブ１７１における小照明領域ＳＡ（１，１）内の複数の表示画素Ｐ１に対応する第１の画像データＩＭ１に対しては、調光液晶ライトバルブ１７２の調光画素Ｐ２（１，１）に対応する調光データＤＭ１の値Ｌ１１を用いている。

この比較例の方法においても、表示液晶ライトバルブ１７１と調光液晶ライトバルブ１７２との物理的なずれがなく、光収差がなければ、コントラストのはっきりとした画像が乱れなく表示される。しかしながら、実際には、製造誤差、組み付け誤差等による表示液晶ライトバルブ１７１と調光液晶ライトバルブ１７２との物理的なずれや、光収差により、小照明領域ＳＡが隣接する境界付近では、モアレ等の意図しない画像の乱れが生じるおそれがある。調光データ解像度変換部４４が行う平滑化処理は、このような画像の乱れを緩和するための処理である。

図６は、第１実施形態のプロジェクター１００における第１の調光データＤＭ１の解像度変換を概念的に説明する説明図である。本実施形態のプロジェクター１００では、調光データ解像度変換部４４において、第１の調光データＤＭ１の解像度を増大させて、第１の画像データＩＭ１の解像度に一致させる解像度変換とともに平滑化処理（スムージング）を行うことによって、第２の調光データＤＭ２を生成している。本実施形態では、２ライン分の調光データＤＭ１を、水平に４倍拡大した拡大調光データＬＤＭを、調光データ解像度変換部４４内のメモリー（不図示）に保存し、メモリーに保存された２ライン分の拡大調光データＬＤＭを用いて、水平方向および垂直方向に平滑化処理を施す。これにより、順次、平滑化処理を伴う解像度変換を行うことができる。例えば、第２の調光データＤＭ２（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊは、表示液晶ライトバルブ１７１における行列番号と一致）は、２ライン分の拡大調光データＬＤＭを用いて、以下の式（２）により算出される。
ＤＭ２（ｉ，ｊ）＝（ＬＤＭ（ｉ，ｊ）＋ＬＤＭ（ｉ，ｊ＋１）＋ＬＤＭ（ｉ＋１，ｊ）＋ＬＤＭ（ｉ＋１，ｊ＋１））／４ …（２）

図７は、平滑化処理が施された第２の調光データを用いた補正処理の一例を概念的に示す説明図である。図７において、（Ａ）は第１の画像データＩＭ１、（Ｂ）は第２の調光データＤＭ２、（Ｃ）は第２の画像データＩＭ２を、それぞれ示す。図７（Ａ）に示す第１の画像データＩＭ１は、図４（Ａ）に示すものと同一である。図７（Ｂ）に示す第２の調光データＤＭ２は、図４（Ｂ）に示すものと異なり、第１の調光データＤＭ１に対して、上述の平滑化処理を伴う解像度変換を行うことにより生成されたものである。第２の調光データＤＭ２は、小照明領域ＳＡ（図７において太線枠で示す）の境界において、隣接する２つの小照明領域ＳＡの第１の調光データＤＭ１の平均値になっている。その結果、第２の画像データＩＭ２（図７（Ｃ））は、小照明領域ＳＡの境界において、図４（Ｃ）に示す第２の画像データＩＭ２と異なる値に設定される。

本実施形態のプロジェクター１００によれば、第２の調光データＤＭ２の解像度を第１の画像データＩＭ１と一致させる際に、平滑化処理を行っている。表示液晶ライトバルブ１７１において小照明領域ＳＡ同士が隣接する境界付近の表示画素に対応する第２の調光データＤＭ２は平均化されているため、表示液晶ライトバルブ１７１と調光液晶ライトバルブ１７２との物理的なずれや、光収差によって、意図した階調の光が表示液晶ライトバルブ１７１に入射しない場合にも、小照明領域ＳＡの境界付近における意図しない画像の乱れを抑制することができる。

また、本実施形態のプロジェクター１００では、ゲイン補正部３３において用いられる第２の調光データＤＭ２と、フレームレートコントローラー６０において用いられる第１の調光データＤＭ１とが、異なるメモリーに保存されるため、ゲイン補正部３３における処理と、調光データ生成部４１における処理とを並行して進めることができるため、制御が容易になる。

Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。このプロジェクター１００Ａは、第１実施形態のプロジェクター１００に、調光データ縮小部４２と、調光データ拡大部４３とを追加したものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。プロジェクター１００Ａにおいて第１実施形態のプロジェクター１００と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。

調光データ縮小部４２は、調光データ生成部４１から入力された調光データＤＭ１のデータ量を削減した縮小調光データＲＤＭを生成して、フレームレートコントローラー６０に出力する。本実施形態では、調光データ縮小部４２は、調光データＤＭ１の解像度を低減する解像度変換を行って、縮小調光データＲＤＭを生成する。調光データＤＭ１のデータ量の削減方法は、本実施形態に限定されず、調光データＤＭ１を圧縮してデータ量を削減してもよい。

フレームレートコントローラー６０は、第２の画像データＩＭ２および縮小調光データＲＤＭのフレーム周波数を、入力周波数（例えば、６０Ｈｚ）から表示用の周波数（例えば、２４０Ｈｚ）に変換し、フレーム周波数変換後の第２の画像データＩＭ２ａを表示液晶制御部７０に出力し、フレーム周波数変換後の縮小調光データＲＤＭａを調光データ拡大部４３に出力する。縮小調光データＲＤＭは、第１の調光データＤＭ１と等価な調光データである。ここで、「等価」とは、本質的に等しいことをいい、完全に等しい場合だけでなく、完全には等しくない場合も含む概念である。例えば、縮小調光データＲＤＭは、第１の調光データＤＭ１の解像度を低下させて縮小しており、第１の調光データＤＭ１とは一致しない。しかしながら、縮小調光データＲＤＭは、第１の調光データＤＭ１の解像度を変換しただけあるため、本質的には第１の調光データＤＭ１と等しい。そのため、縮小調光データＲＤＭは、第１の調光データＤＭ１と等価な調光データといえる。

調光データ拡大部４３は、フレームレートコントローラー６０から入力された縮小調光データＲＤＭａ（フレーム周波数２４０Ｈｚ）の解像度を、調光データＤＭ１と同一の解像度に上げる解像度変換を行うことにより、第３の調光データＤＭ３を生成して、調光液晶制御部８０Ａに出力する。なお、調光データ縮小部４２において、調光データＤＭ１を圧縮して縮小調光データＲＤＭを生成している場合には、調光データ拡大部４３では、縮小調光データＲＤＭに対して復元処理（デコード）を施すことによって、第３の調光データＤＭ３を生成する。すなわち、調光データ拡大部４３は、調光データ縮小部における縮小処理の逆変換である拡大処理を行う。第３の調光データＤＭ３は、第１の調光データＤＭ１と等価な調光データである。上述の通り、第３の調光データＤＭ３は、第１の調光データＤＭ１の解像度を低下させて縮小した後、フレーム周波数を変換し、その後、解像度を上げて第１の調光データＤＭ１と同一の解像度に変換しており、第１の調光データＤＭ１と完全には一致しない。しかしながら、第３の調光データＤＭ３は、第１の調光データＤＭ１の解像度やフレーム周波数を単に変換しただけあるため、本質的には第１の調光データＤＭ１と等しい。そのため、第３の調光データＤＭ３は、第１の調光データＤＭ１と等価な調光データといえる。

調光液晶制御部８０は、第３の調光データＤＭ３（フレーム周波数２４０Ｈｚ）に基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２を制御する。

本実施形態のプロジェクター１００Ａでは、調光データＤＭ１のデータ量を削減した縮小調光データＲＤＭを用いてフレーム周波数の変換を行っている。そのため、フレーム周波数の変換の際に、フレームレートコントローラー６０とメモリー５０間の帯域を専有する時間を短縮することができる。その結果、フレームレートコントローラー６０における処理負荷が軽減されると共に、メモリー５０の容量を低減することができ、コスト低減に資する。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態では、画像表示装置として、プロジェクターを例示しているが、画像表示装置は、上記実施形態のプロジェクターに限定されない。例えば、透過型のスクリーンを一体的に備えたリアプロジェクターでもよい。また、液晶パネル、有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の画像表示部に画像を表示させるディスプレイ等であってもよい。例えば、テレビ、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の携帯移動端末として構成してもよい。

（２）上記実施形態では、照明部は、光源１７３および調光液晶ライトバルブ１７２を備える構成としたが、照明部の構成は、上記実施形態に限定されず、種々の構成を採用することができる。例えば、発光部としての複数のＬＥＤがマトリクス状に配置されて形成されたＬＥＤアレイを、表示液晶ライトバルブ１７１の後方（プロジェクター１００において調光液晶ライトバルブ１７２が配置されている位置）に配置する構成にしてもよい。この場合、ＬＥＤの調光は、パルス幅変調や電流値の調整等によって行われるため、調光液晶ライトバルブ１７２は不要である。このようなＬＥＤアレイを「照明部」とも呼び、ＬＥＤを「調光要素」とも呼ぶ。なお、画像表示装置がＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等である場合には、ＦＰＤの液晶パネル等の背面側に、照明部として上述のＬＥＤアレイを配置した構成とすると、薄型化の点で好ましい。

（３）上記実施形態では、調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１とは、所定の距離を設けて設置されるものとしたが、調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１との間隔（距離）は、色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に異なっていてもよい。また、調光液晶ライトバルブと表示液晶ライトバルブの間に、光学素子（リレーレンズ）等を備えていてもよい。

（４）上記実施形態の構成の一部または全部は、ソフトウェアまたはハードウェアによって実現可能である。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせたモジュールを利用可能である。

（５）上記実施形態において、光変調部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂを備え、調光部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の調光液晶ライトバルブ１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂを備える構成を例示したが、上記実施形態に限定されない。例えば、光変調部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の表示液晶ライトバルブ１７１Ｒ，１７１Ｇ，１７１Ｂを備え、調光部としては一枚の調光液晶ライトバルブを備える構成としてもよい。このようにする場合には、偏光変換装置１３とダイクロイックミラー１４ａとの間に調光液晶ライトバルブを備える構成とし、第１の画像データＩＭ１の輝度値（Ｙ）に応じて調光データを導出する構成にすることができる。また、クロスダイクロイックプリズム１８と投写光学系１９との間に１枚の調光液晶ライトバルブを配置してもよい。

また、光変調部として一枚の表示液晶ライトバルブを備え、調光部として一枚の調光液晶ライトバルブを備える構成としてもよい。この場合、プロジェクターは、光を各色光に分光するための構成（ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂ、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、リレーレンズ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を備えず、表示液晶ライトバルブが各色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタを備える構成とすると共に、第１の画像データＩＭ１の輝度値（Ｙ）に応じて調光データを導出する構成にすることができる。このような構成は、例えば、液晶ディスプレイ（液晶テレビ）等のフラットパネルディスプレイの場合に好適である。

また、光変調部は透過型の液晶ライトバルブに限定されず、反射型の液晶ライトバルブであっても良い。また、微小ミラーを有するミラーデバイス（いわゆるＤＭＤ）であっても良い。同様に、調光部も、反射型の液晶ライトバルブやミラーデバイスであっても良い。

（６）上記実施形態では、調光液晶ライトバルブ１７２によって調光された光が表示液晶ライトバルブ１７１に入射する構成を例示したが、例えば、表示液晶ライトバルブ１７１にて形成された画像光を調光液晶ライトバルブ１７２によって小照明領域ＳＡ毎に調光する構成としてもよい。

（７）上記実施形態において、調光液晶ライトバルブ１７２の１つの調光画素Ｐ２と、小照明領域ＳＡとが、同一のサイズである例を示したが、調光画素Ｐ２と小照明領域ＳＡとは同一のサイズでなくてもよい。例えば、調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１との間に、集光用のレンズを配置した場合には、小照明領域ＳＡのサイズを、調光画素Ｐ２よりも小さく設定することができる。

（８）上記実施形態において、フレームレートコントローラー６０を備える構成を例示したが、フレームレートコントローラー６０を備えない構成も可能である。例えば、画像データの入力周波数と、表示用の周波数とが一致する場合には、フレームレートコントローラー６０を備えない構成としてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１…光源装置、１１ａ…光源ランプ、１１ｂ…リフレクター、１２ａ、１２ｂ…フライアイレンズ、１３…偏光変換装置、１４ａ、１４ｂ…ダイクロイックミラー、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…反射ミラー、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…リレーレンズ、１７１Ｂ、１７１Ｇ、１７１Ｒ…表示液晶ライトバルブ、１７２Ｂ、１７２Ｇ、１７２Ｒ…調光液晶ライトバルブ、１８…クロスダイクロイックプリズム、１９…投写レンズ、２０…制御部、２１…操作受付部、３１…画像データ入力部、３２…画像処理部、３３…ゲイン補正部、４１…調光データ生成部、４２…調光データ縮小部、４３…調光データ拡大部、４４…調光データ解像度変換部、５０…メモリー、５１…ビデオメモリー、５２…調光メモリー、６０…フレームレートコントローラー、７０…表示液晶制御部、８０…調光液晶制御部、１００、１００Ａ…プロジェクター、１７０…照明部、１７１…表示液晶ライトバルブ、１７２…調光液晶ライトバルブ、１７３…光源、ＤＭ１…第１の調光データ、ＤＭ２…第２の調光データ、ＤＭ３…第３の調光データ、ＩＭ１…第１の画像データ、ＩＭ２…第２の画像データ、ＬＤＭ…拡大調光データ、ＲＤＭ…縮小調光データ、Ｒ１…リレー光学系、Ｐ１…表示画素、Ｐ２…調光画素、ＳＡ…照明領域、ＬＢ…青色光、ＳＣ…スクリーン、ＬＧ…緑色光、ＬＲ…赤色光

Claims (4)

1. 入射光を変調する複数の光変調要素で構成された第１の照明領域を備え、画像データが表す画像を形成するための光変調部と、
   複数の調光要素で構成され、前記第１の照明領域に対応する第２の照明領域を備える調光部を有し、前記調光部により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記第１の照明領域を仮想的に区分して得られる複数の小照明領域であって、それぞれ複数の前記光変調要素を含む複数の小照明領域に、前記複数の調光要素の各々が１対１で対応させて配置された照明部と、
   前記複数の調光要素をそれぞれ制御するための第１の調光データを、入力される第１の画像データに基づいて生成する調光データ生成部と、
   前記第１の調光データの解像度を増大させて前記第１の画像データの解像度と一致させると共に平滑化処理を行う解像度変換処理を前記第１の調光データに対して施すことによって、第２の調光データを生成する調光データ解像度変換部と、
   前記第２の調光データに基づいて、前記第１の画像データに対してゲイン補正を施すことによって、第２の画像データを生成するゲイン補正部と、
   前記第２の画像データに基づいて、前記光変調部を制御する光変調部制御部と、
   前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データに基づいて、前記調光部を制御する調光部制御部と、
   を備える、画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、さらに、
   前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データのフレーム周波数を、前記光変調部および前記調光部を駆動するフレーム周波数に変換するフレーム周波数変換部と、
   を備える、画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置であって、さらに、
   前記第１の調光データのデータ量を縮小する縮小処理を行うことによって縮小調光データを生成する調光データ縮小部と、
   フレーム周波数変換後の前記縮小調光データに対して前記縮小処理の逆変換である拡大処理を行うことによって第３の調光データを生成する調光データ拡大部と、
   を備え、
   前記調光部制御部は、前記第３の調光データに基づいて、前記調光部を制御する、
   画像表示装置。
4. 画像データに基づいて画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   前記画像表示装置は、
   入射光を変調する複数の光変調要素で構成された第１の照明領域を備え、画像データが表す画像を形成するための光変調部と、
   複数の調光要素で構成され、前記第１の照明領域に対応する第２の照明領域を備える調光部を有し、前記調光部により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記第１の照明領域を仮想的に区分して得られる複数の小照明領域であって、それぞれ複数の前記光変調要素を含む複数の小照明領域に、前記複数の調光要素の各々が１対１で対応させて配置された照明部と、
   を備え、
   前記制御方法は、
   (ａ)前記複数の調光要素をそれぞれ制御するための第１の調光データを、第１の画像データに基づいて生成する工程と、
   (ｂ)前記第１の調光データの解像度を増大させて前記第１の画像データの解像度と一致させると共に平滑化処理を行う解像度変換処理を前記第１の調光データに対して施すことによって、第２の調光データを生成する工程と、
   （ｃ）前記第２の調光データに基づいて、前記第１の画像データに対してゲイン補正を施すことによって、第２の画像データを生成する工程と、
   （ｄ）前記第２の画像データに基づいて、前記光変調部を制御する工程と、
   （ｅ）前記第１の調光データ、または前記第１の調光データと等価な他の調光データに基づいて、前記調光部を制御する工程と、
   を備える、画像表示装置の制御方法。

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