JP2018010062A - Projection type display device and projection type display device control method - Google Patents
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Description
本発明は、投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a projection display device and a control method for the projection display device.
投射型表示装置は、光源から発せられた照明光を表示素子に照射し、表示素子が照明光を映像信号に応じて変調し、変調光をスクリーンに投射することによってスクリーンに映像を表示させる。 The projection display device irradiates a display element with illumination light emitted from a light source, the display element modulates the illumination light according to a video signal, and projects the modulated light onto a screen to display an image on the screen.
投射型表示装置は、光源を高寿命化することが求められている。また、投射型表示装置は、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することが求められることがある。 Projection-type display devices are required to have a long light source life. In addition, the projection display device may be required to faithfully reproduce the brightness of the video indicated by the video signal.
本発明は、光源を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a projection display device and a control method for the projection display device that can extend the life of a light source and faithfully reproduce the brightness of an image indicated by a video signal.
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、照明光を射出する光源と、前記光源を駆動する光源駆動部と、前記照明光が照射され、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して変調光を射出する表示素子と、前記照明光または前記変調光の光量を調節するアイリスと、アイリス設定値に応じて前記アイリスを駆動するアイリス駆動部と、入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出する映像解析部と、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることを検出したとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御するアイリス制御部と、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する光源制御部とを備え、前記アイリス制御部は、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることを検出したとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出し、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求めて、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御し、前記光源制御部は、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光が第１の明るさよりも暗い第２の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御することを特徴とする投射型表示装置を提供する。 In order to solve the above-described problems of the related art, the present invention provides a light source that emits illumination light, a light source driving unit that drives the light source, and the illumination light that is irradiated with the illumination light. A display element that modulates and emits modulated light in accordance with the iris, an iris that adjusts the amount of illumination light or the modulated light, an iris drive unit that drives the iris in accordance with an iris setting value, and an input video signal A video analysis unit that analyzes every predetermined time and detects a minimum video level for each predetermined time; and when the video analysis unit detects that the minimum video level in the predetermined time is 0, An iris control unit configured to control the iris drive unit to set a first iris setting value having a contrast ratio of a display image displayed by the modulated light as a first contrast ratio; A light source control unit that controls the light source drive unit so that the illumination light has a first brightness when the squirrel control unit controls the iris drive unit to set the first iris setting value. The iris control unit, when the video analysis unit detects that the minimum video level in the predetermined time exceeds 0, the video level and brightness of the display video having the first contrast ratio are formed. Based on a first gamma characteristic, a minimum brightness corresponding to the minimum video level is detected, and a second contrast ratio smaller than the first contrast ratio capable of expressing the minimum brightness is obtained. , Controlling the iris drive unit to set a second iris setting value having the contrast ratio of the display image as the second contrast ratio, and the light source control unit includes: When the iris control unit controls the iris driving unit to set the second iris setting value, the brightness of the white peak of the display image is set to the iris driving unit to the first iris setting value. Is set so that the illumination light has a second brightness that is darker than the first brightness so as to be equal to the brightness of the white peak of the display image when the illumination light has the first brightness. Provided is a projection display device that controls the light source driving unit.
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、光源より射出された照明光を表示素子に照射し、前記表示素子によって、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して映像を表示するための変調光とし、前記照明光または前記変調光の光量をアイリスによって調節し、入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出し、前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることが検出されたとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を、前記アイリスを駆動するアイリス駆動部に設定し、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源を制御し、前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出して、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求め、前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定し、前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光を前記第１の明るさよりも暗い第２の明るさとするように前記光源を制御することを特徴とする投射型表示装置の制御方法を提供する。 In order to solve the above-described problems of the related art, the present invention irradiates a display element with illumination light emitted from a light source, and modulates the emitted illumination light according to a video signal by the display element. The modulated light for displaying an image is used, the illumination light or the amount of the modulated light is adjusted by an iris, the input video signal is analyzed every predetermined time, and the minimum video level is detected every predetermined time. When the minimum video level within the predetermined time is detected to be 0, the first iris setting value having the first contrast ratio as the contrast ratio of the display video displayed by the modulated light is When the iris driving unit that drives the iris is set and the first iris setting value is set in the iris driving unit, the light source is controlled so that the illumination light has the first brightness. And when it is detected that the minimum video level in the predetermined time exceeds 0, based on the first gamma characteristic formed by the video level and the brightness of the display video having the first contrast ratio, A minimum brightness corresponding to the minimum video level is detected, a second contrast ratio smaller than the first contrast ratio capable of expressing the minimum brightness is obtained, and the minimum video within the predetermined time is obtained. When it is detected that the level exceeds 0, a second iris setting value having the contrast ratio of the display image as the second contrast ratio is set in the iris driving unit, and the second driving value is set in the iris driving unit. When the iris setting value is set, the brightness of the white peak of the display image is set and the first iris setting value is set in the iris driving unit. The light source is set so that the illumination light has a second brightness that is darker than the first brightness so as to be equal to the brightness of the white peak of the display image when the illumination light has the first brightness. Provided is a control method of a projection display device characterized by controlling.
本発明の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、光源を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。 According to the projection display device and the control method of the projection display device of the present invention, the life of the light source can be extended and the brightness of the image indicated by the image signal can be faithfully reproduced.
以下、各実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, a projection display device and a control method for the projection display device of each embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
＜第１実施形態＞
図１において、光源１１は照明光を射出し、アイリス１２は照明光の光量を調節して表示素子１３に照射する。光源１１は、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、レーザ光源等であり、出力（明るさ）可変の任意の光源でよい。
<First Embodiment>
In FIG. 1, a
表示素子１３は、照明光を後述する映像信号に応じて変調する。表示素子１３としては、例えば、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）と称される反射型液晶表示素子、または、透過型液晶表示素子を用いることができる。投射レンズ１４は、表示素子１３より射出された変調光をスクリーン１５に投射し、スクリーン１５に映像信号に応じた映像を表示させる。
The
投射型表示装置がカラーの映像をスクリーン１５に投射する場合、投射型表示装置は、赤、緑、青用の３つの表示素子１３と、３つの表示素子１３より射出された変調光を合成する合成光学系とを備える構成とされる。
When the projection display device projects a color image on the
図１においては、光源１１と表示素子１３との間に照明光の光量を調節するアイリス１２を設けているが、表示素子１３と投射レンズ１４との間に変調光を調節するアイリスを設けてもよい。
In FIG. 1, an
光源駆動部２１は、照明光が所定の明るさとなるよう光源１１を駆動する。制御部３０の光源制御部３０１は、光源１１が射出する照明光が所定の明るさとなるよう光源駆動部２１を制御する。
The light
アイリス駆動部２２は、後述するアイリス設定値に応じて、アイリス１２を開放する方向または閉塞する方向にアイリス１２を駆動する。制御部３０のアイリス制御部３０２は、アイリス１２の絞りの程度を決める所定のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。表示素子駆動部２３は、後述する映像信号処理部３２より出力された映像信号に応じて照明光を変調するよう、表示素子１３を駆動する。
The
映像解析部３１及び映像信号処理部３２には、映像信号が入力される。映像解析部３１は、入力映像信号の映像レベルを、例えば１または複数フレームである所定の時間ごとに解析する。以降、所定の時間を検出単位と称する。映像レベルとは、入力映像信号の個々の画素の輝度レベル（画素レベル）である。映像解析部３１は、検出単位ごとに入力映像信号の映像レベルの分布を示すヒストグラムを解析するヒストグラム解析部であってもよい。
A video signal is input to the
映像解析部３１は、入力映像信号の解析によって、検出単位ごとの最小映像レベルを検出する。映像解析部３１は、最小映像レベルの検出値を制御部３０に供給する。
The
上記のように、制御部３０は、光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２を有する。制御部３０は、マイクロプロセッサで構成することができる。光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２はソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成されていてもよい。映像信号処理部３２は、映像レベル変換部３２０を有する。
As described above, the
制御部３０には、記憶部３３が接続されている。制御部３０及び記憶部３３は、マイクロコンピュータで構成されていてもよい。映像解析部３１が制御部３０に内蔵されていてもよい。映像解析部３１は、ソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成されていてもよい。制御部３０と映像解析部３１と記憶部３３との全体がマイクロコンピュータで構成されていてもよい。
A
光源制御部３０１は、最小映像レベルの検出値に応じて、光源駆動部２１を制御する。アイリス制御部３０２は、最小映像レベルの検出値に応じて、アイリス駆動部２２を制御する。制御部３０は、投射レンズ１４よって投射されたスクリーン１５上の表示映像のコントラスト比に応じて、映像レベル変換部３２０を制御することがある。
The light
記憶部３３は、光源制御部３０１が光源駆動部２１を制御するのに必要なデータ、アイリス制御部３０２がアイリス駆動部２２を制御するのに必要なデータを記憶している。光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２は、記憶部３３に記憶されているデータを用いて、それぞれ、光源駆動部２１及びアイリス駆動部２２を制御する。
The
次に、光源１１を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現するための具体的な制御方法を説明する。
Next, a specific control method for extending the life of the
図２は、アイリス駆動部２２に設定するアイリス設定値を変化させると、照明光（または変調光）の明るさ、及び、投射型表示装置による表示映像のコントラスト比がどのように変化するかを示している。図２の縦軸の明るさ及びコントラスト比はそれぞれの最大値を１００％としたときの相対値を示している。横軸のアイリス設定値は、数値が大きくなるほどアイリス１２の絞りの程度を大きくすることを意味し、アイリス設定値０はアイリス１２を開放した状態、アイリス設定値１５はアイリス１２を最大に絞った状態を意味する。
FIG. 2 shows how the brightness of the illumination light (or modulated light) and the contrast ratio of the display image by the projection display device change when the iris setting value set in the
図２に示すように、アイリス１２を閉じるほど、照明光の明るさは実線で示すように減少し、逆に、投射型表示装置で表現できるコントラスト比は破線で示すように増大する。記憶部３３は、図２に示すアイリス設定値と照明光の明るさとの関係を示す特性データと、アイリス設定値とコントラスト比との関係を示す特性データとを記憶している。
As shown in FIG. 2, as the
図３は、光源１１をレーザ光源としたとき、光源１１に供給する電流と光源１１より射出される照明光の明るさとの関係を示している。光源１１に供給する電流を増加させれば、照明光の明るさが増大し、電流を減少させれば照明光の明るさが低下する。記憶部３３は、図３に示す光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係を示す特性データを記憶している。
FIG. 3 shows the relationship between the current supplied to the
図４は、映像信号のビット数を８ビット、ガンマ特性をいわゆるガンマ２．２とし、映像レベルが２５５であるときの映像の明るさを１００％としたときの、映像レベルと表示映像の明るさとの関係を示している。投射型表示装置においては、映像レベルが０（黒）であったとしても、厳密には、表示映像の明るさは０％とはならない。 FIG. 4 shows the video level and the brightness of the display video when the bit number of the video signal is 8 bits, the gamma characteristic is so-called gamma 2.2, and the video brightness when the video level is 255 is 100%. Shows the relationship. In the projection display device, even if the video level is 0 (black), strictly speaking, the brightness of the display video is not 0%.
図５は、図４に示す特性の映像レベル０〜１０の部分の拡大図である。投射型表示装置で表現できる最大のコントラスト比を10,000：１とすると、図５に示すように、映像レベルが０のときの表示映像の明るさは０．０１％となる。即ち、投射型表示装置のコントラスト比が10,000：１であれば、明るさ０．０１％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０１〜１００％の範囲で表現される。
FIG. 5 is an enlarged view of a portion of
投射型表示装置で表現できる最大のコントラスト比を、基準のコントラスト比とすることができる。投射型表示装置で表現できるコントラスト比は、10,000：１に限定されない。 The maximum contrast ratio that can be expressed by the projection display device can be set as the reference contrast ratio. The contrast ratio that can be expressed by the projection display device is not limited to 10,000: 1.
図６は、コントラスト比10,000：１に加えて、コントラスト比5,000：１と2,000：１の特性を示している。図５と同様、図６は映像レベル０〜１０の部分の拡大図である。
FIG. 6 shows characteristics of contrast ratios 5,000: 1 and 2,000: 1 in addition to contrast ratio 10,000: 1. Similar to FIG. 5, FIG. 6 is an enlarged view of portions of
コントラスト比が5,000：１であれば、表示映像の明るさ０．０２％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０２〜１００％の範囲で表現される。コントラスト比が2000：１あれば、表示映像の明るさ０．０５％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０５〜１００％の範囲で表現される。
If the contrast ratio is 5,000: 1, the display video brightness of 0.02% or more is the displayable range, and the video signal of
図６に示すように、投射型表示装置は、例えば、映像レベルが８以上の映像信号であれば、コントラスト比2,000：１であっても、コントラスト比10,000：１と同じ明るさの映像を表示することができる。また、投射型表示装置は、例えば、映像レベルが４以上の映像信号であれば、コントラスト比5,000：１であっても、コントラスト比10,000：１と同じ明るさの映像を表示することができる。 As shown in FIG. 6, for example, if the video signal has a video level of 8 or more, the projection display device displays an image having the same brightness as the contrast ratio of 10,000: 1 even if the contrast ratio is 2,000: 1. can do. For example, if the video signal has a video level of 4 or more, the projection display device can display an image with the same brightness as the contrast ratio of 10,000: 1 even if the contrast ratio is 5,000: 1.
即ち、投射型表示装置は、入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、コントラスト比10,000：１よりも小さいコントラスト比で、コントラスト比10,000：１で表示した場合と同じ明るさの映像を表示することができる。入力映像信号の最小映像レベルが１以上であれば、基準のコントラスト比よりも小さいコントラスト比で基準のコントラスト比で表示した場合と同じ明るさで入力映像信号を表示することができる。 That is, when the minimum video level of the input video signal exceeds 0, the projection display device displays an image having the same brightness as that displayed at a contrast ratio of 10,000: 1 with a contrast ratio smaller than 10,000: 1. can do. If the minimum video level of the input video signal is 1 or more, the input video signal can be displayed with the same brightness as when the reference contrast ratio is smaller than the reference contrast ratio.
図６より分かるように、最小映像レベルが８のとき、コントラスト比5,000：１とコントラスト比2,000：１とのいずれでも、コントラスト比10,000：１で表示した場合と同じ明るさで入力映像信号を表示することができる。最小映像レベルを表現できる最小のコントラスト比を選択することが好ましい。最小映像レベルを表現できる最小のコントラスト比は最小映像レベルに応じて決まる。 As can be seen from FIG. 6, when the minimum video level is 8, the input video signal is displayed with the same brightness as when the contrast ratio is 5,000: 1 and the contrast ratio is 2,000: 1. can do. It is preferable to select the minimum contrast ratio that can represent the minimum video level. The minimum contrast ratio that can represent the minimum video level is determined according to the minimum video level.
表示可能な最大の明るさ（映像レベルが２５５のときの明るさ）を１、表示可能な最小の明るさ（映像レベルが０のときの明るさ）をＢ０とすると、Ｂ０は式（１）で表される。式（１）におけるＲはコントラスト比における白の明るさを黒の明るさで除算した値であり、コントラスト比が10,000：１であれば10,000、コントラスト比が5,000：１であれば5,000、コントラスト比が2,000：１であれば2,000である。 Assuming that the maximum displayable brightness (brightness when the video level is 255) is 1 and the minimum displayable brightness (brightness when the video level is 0) is B0, B0 is the formula (1). It is represented by R in the formula (1) is a value obtained by dividing the brightness of white in the contrast ratio by the brightness of black, 10,000 if the contrast ratio is 10,000: 1, 5,000 if the contrast ratio is 5,000: 1, and the contrast ratio. If 2,000: 1, it is 2,000.
入力映像信号の映像レベルをＬｉｎ、最大映像レベルをＬｍａｘ、γをガンマ特性のガンマ値とすると、任意の映像レベルの明るさＢは式（２）で表される。最大映像レベルＬｍａｘは映像信号が８ビットであれば２５５である。ガンマ値γは、ガンマ特性がガンマ２．２であれば２．２である。 When the video level of the input video signal is Lin, the maximum video level is Lmax, and γ is the gamma value of the gamma characteristic, the brightness B of an arbitrary video level is expressed by Expression (2). The maximum video level Lmax is 255 if the video signal is 8 bits. The gamma value γ is 2.2 if the gamma characteristic is gamma 2.2.
式（２）に式（１）を代入すると、任意の映像レベルの明るさＢは式（３）で表される。 When Expression (1) is substituted into Expression (2), brightness B at an arbitrary video level is expressed by Expression (3).
コントラスト比が10,000：１で、入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、最小映像レベルの明るさＢは式（３）より算出できる。このときの明るさＢを表現できる最小のコントラスト比も式（３）より算出できる。記憶部３３は、制御部３０（アイリス制御部３０２）が式（３）に示す計算式に基づいて明るさＢ及び最小のコントラスト比を算出するために必要なパラメータを記憶している。
When the contrast ratio is 10,000: 1 and the minimum video level of the input video signal exceeds 0, the brightness B of the minimum video level can be calculated from Equation (3). The minimum contrast ratio that can express the brightness B at this time can also be calculated from Equation (3). The
制御部３０が式（３）を用いて最小のコントラスト比を算出する代わりに、記憶部３３に変換テーブルを記憶しておき、制御部３０が変換テーブルに基づいて入力映像信号の最小映像レベルに応じた最小のコントラスト比を求めるように構成してもよい。
Instead of the
以上を踏まえて、図７に示すフローチャートを用いて、第１実施形態の投射型表示装置の動作及び第１実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を説明する。 Based on the above, the operation of the projection display apparatus according to the first embodiment and the processing by the control method of the projection display apparatus according to the first embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.
映像解析部３１に映像信号が入力されたら、映像解析部３１は、ステップＳ１にて、検出単位ごとに入力映像信号を解析して最小映像レベルを検出する。例えば、映像解析部３１が５フレームを検出単位として入力映像信号を解析する場合、５フレーム分の全画素のうちの最も小さい画素レベルを最小映像レベルとすればよい。
When the video signal is input to the
制御部３０は、ステップＳ２にて、最小映像レベルが０であるか否かを判定する。最小映像レベルが０であれば（YES）、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ３にて、基準のコントラスト比（第１のコントラスト比）に対応する第１のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。
In step S2, the
制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ４にて、光源１１より射出される照明光の明るさが基準のコントラスト比に対応する明るさ（第１の明るさ）となるよう光源駆動部２１を制御する。
In step S4, the control unit 30 (light source control unit 301) causes the light source driving unit so that the brightness of the illumination light emitted from the
ステップＳ２にて最小映像レベルが０でなければ（NO）、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ５にて、式（３）に基づいて、入力映像信号の最小映像レベルを表現できる最小コントラスト比（第２のコントラスト比）を算出する。図６を用いて説明したように、最小映像レベルが例えば８であるとき、制御部３０は、コントラスト比2,000：１が最小映像レベル８を表現できる最小コントラスト比であると算出する。
If the minimum video level is not 0 in step S2 (NO), the control unit 30 (iris control unit 302) can express the minimum video level of the input video signal based on equation (3) in step S5. A minimum contrast ratio (second contrast ratio) is calculated. As described with reference to FIG. 6, when the minimum video level is 8, for example, the
制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ６にて、図２に示すアイリス設定値とコントラスト比との関係を示す特性データに基づき、最小コントラスト比に対応するアイリス設定値を算出して、アイリス駆動部２２に設定する。最小映像レベルが例えば８であるとき、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、コントラスト比2,000：１に対応する第２のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。
In step S6, the control unit 30 (iris control unit 302) calculates an iris setting value corresponding to the minimum contrast ratio based on the characteristic data indicating the relationship between the iris setting value and the contrast ratio shown in FIG. Set to the
これによって、アイリス駆動部２２が、最小映像レベルに基づくコントラスト比になるようにアイリス１２を制御して駆動させることで、アイリス１２は通過する光量を調整できる。
Thus, the
例えば、１検出単位前における入力映像信号の解析結果が８よりも小さな値だった場合は、アイリス駆動部２２はアイリス１２を開放する方向に駆動させ、アイリス１２を通過する光量を増加させる。
For example, when the analysis result of the input video signal before one detection unit is a value smaller than 8, the
アイリス１２が開放する方向に駆動されると、照明光の光量の増加によって映像信号の白ピークの明るさが増大してしまう。そこで、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ７にて、白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるよう、図３に示す光源１１の供給電流値と明るさとの関係を示す特性データに基づき、光源１１より射出される照明光の明るさを低減させるよう光源駆動部２１を制御する。
When the
また、例えば、１検出単位前における入力映像信号の解析結果が８よりも大きな値だった場合は、アイリス駆動部２２はアイリス１２を閉塞する方向に駆動させ、アイリス１２を通過する光量を減少させる。
Further, for example, when the analysis result of the input video signal before one detection unit is a value greater than 8, the
アイリス１２が閉塞する方向に駆動されると、照明光の光量の減少によって映像信号の白ピークの明るさが減少してしまう。そこで、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ７にて、白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるよう、図３に示す光源１１の供給電流値と明るさとの関係を示す特性データに基づき、光源１１より射出される照明光の明るさを増加させるよう光源駆動部２１を制御する。
When the
以上のように、検出単位ごとに入力映像信号の最小映像レベルを検出して、検出単位で入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、アイリス１２は、入力映像信号の最小映像レベルを表現できる最小コントラスト比に対応するアイリス設定値に応じて開放する方向に調整される。アイリス１２が開放する方向に調整されることにより、光源１１への供給電流値が減少して、光源１１より射出される照明光は第１の明るさよりも暗い最小コントラスト比に対応する第２の明るさとされる。
As described above, when the minimum video level of the input video signal is detected for each detection unit and the minimum video level of the input video signal exceeds 0 in the detection unit, the
従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、検出単位で入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、光源１１への供給電流値が減少することにより光源１１を高寿命化することができる。また、光源１１への供給電流値が減少することにより、消費電力を低減させることができる。
Therefore, according to the projection type display device and the control method of the projection type display device of the first embodiment, when the minimum video level of the input video signal exceeds 0 in the detection unit, the supply current value to the
ステップＳ７にて白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるように照明光の明るさを低減させると、映像信号の明部の明るさはほぼ等しくなる。従って、アイリス１２を調整してコントラスト比を変更しても、入力映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。
If the brightness of the illumination light is reduced so that the brightness of the white peak is equal to the brightness when the
厳密には、最小映像レベルが０を超えるとコントラスト比を低下させているため、暗部の明るさがわずかに浮き、暗部で明るさにずれが生じる。入力映像信号が示す映像の明るさをさらに忠実に再現するために、次のように構成することが好ましい。 Strictly speaking, when the minimum video level exceeds 0, the contrast ratio is lowered, so that the brightness of the dark part slightly floats and the brightness is shifted in the dark part. In order to more faithfully reproduce the brightness of the video indicated by the input video signal, the following configuration is preferable.
制御部３０は、ステップＳ８にて、コントラスト比変更後のガンマ特性（第２のガンマ特性）がコントラスト比変更前のガンマ特性（第１のガンマ特性）と等しくなるよう、映像レベル変換部３２０が入力映像信号の映像レベルを変換するよう映像レベル変換部３２０を制御する。
In step S8, the
映像レベル変換部３２０が、入力映像信号のレベルをどのように変換するかについて具体的に説明する。映像レベル変換部３２０によって映像レベルを変換する前の映像レベルをＬ１、映像レベルを変換した後の映像レベルをＬ２、変更前のコントラスト比のＲをＲ１、変更後のコントラスト比のＲをＲ２、映像レベルを変換する前の映像レベルの明るさをＢ１、映像レベルを変換した後の映像レベルの明るさをＢ２とする。明るさをＢ１及びＢ２は、式（３）より、式（４）及び（５）で表される。
A specific description will be given of how the video
コントラスト比変更前のガンマ特性とコントラスト比変更後のガンマ特性とを等しくするには、式（４）の明るさをＢ１と式（５）の明るさをＢ２とを等しくすればよい。そこで、映像レベルを変換した後の映像レベルＬ２は式（６）で表すことができる。映像レベル変換部３２０は、式（６）に基づき、入力映像信号の映像レベルＬ１を映像レベルＬ２に変換する。
In order to make the gamma characteristic before the change of the contrast ratio equal to the gamma characteristic after the change of the contrast ratio, the brightness of Expression (4) should be equal to B1 and the brightness of Expression (5) should be equal to B2. Therefore, the video level L2 after the video level is converted can be expressed by Expression (6). The video
最小映像レベルが８であり、コントラスト比10,000：１をコントラスト比2,000：１に変更した場合を例とする。映像レベル変換部３２０が式（６）に基づき映像レベルＬ１を映像レベルＬ２に変換すると、映像レベルＬ１と映像レベルＬ２との関係は、図８に示すとおりとなる。図８において、（ｂ）は（ａ）の破線で示す円で囲んだ部分の拡大図である。
As an example, the minimum video level is 8 and the contrast ratio 10,000: 1 is changed to the contrast ratio 2,000: 1. When the video
図９は、コントラスト比を10,000：１として照明光の明るさを低減させる前（実線にて図示）と、コントラスト比を2,000：１に変更して照明光の明るさを低減させ、式（６）に基づき映像レベルを変換した後（破線にて図示）との、映像レベルと表示映像の明るさとがなすガンマ特性を示している。図９において、（ｂ）は（ａ）の破線で示す円で囲んだ部分の拡大図である。なお、図９においては、実線と破線とはほぼ重なるが、両者を認識しやすいようにわずかにずらした状態で図示している。 FIG. 9 shows that before the brightness of the illumination light is reduced by setting the contrast ratio to 10,000: 1 (shown by a solid line), and the brightness of the illumination light is reduced by changing the contrast ratio to 2,000: 1. ) Shows the gamma characteristic formed by the video level and the brightness of the display video after the video level is converted based on (). In FIG. 9, (b) is an enlarged view of a portion surrounded by a circle indicated by a broken line in (a). In FIG. 9, the solid line and the broken line almost overlap, but are shown in a slightly shifted state so that they can be easily recognized.
図９に示すように、映像レベル変換部３２０が入力映像信号の映像レベルを変換することにより、コントラスト比の変更の前後で、ガンマ特性をほぼ一致させることができ、暗部から明部までの全体で表示映像の明るさにずれはほとんど生じない。
As shown in FIG. 9, the video
第１実施形態の投射型表示装置の動作及び第１実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理をまとめると、図１０に示すようになる。映像解析部３１は、例えば５フレームを検出単位として、入力映像信号の最小映像レベルを検出する。図１０の（ａ）に示すように、最小映像レベルは５フレームごとに０、４、８…と変化したとする。入力映像信号の白ピークは例えば２５５で一定であるとする。
The operations of the projection display device according to the first embodiment and the processing by the control method of the projection display device according to the first embodiment are summarized as shown in FIG. The
図１０の（ｂ）に示すように、アイリス駆動部２２は、制御部３０による制御によって、最小映像レベルが０、４、８…と変化するのに合わせてアイリス１２を調整して、コントラスト比を10,000：１、5,000：１、2,000：１…と変化させる。
As shown in FIG. 10B, the
制御部３０は、アイリス１２の調整に合わせて、白ピークの明るさを変化させないように光源駆動部２１を制御する。図１０の（ｃ）に示すように、光源駆動部２１は光源１１への供給電流値を低減させる。従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、光源１１を高寿命化することができ、消費電力を低減させることができる。
The
図１０の（ｄ）に示すように、コントラスト比を10,000：１、5,000：１、2,000：１…と変化させても、白ピークは変化せず、ダイナミックレンジの黒側の値が最小映像レベルに応じて変化するのみである。従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。 As shown in FIG. 10D, even if the contrast ratio is changed to 10,000: 1, 5,000: 1, 2,000: 1, etc., the white peak does not change, and the value on the black side of the dynamic range is the minimum video level. It only changes depending on Therefore, according to the projection display device and the control method of the projection display device of the first embodiment, it is possible to faithfully reproduce the brightness of the video indicated by the video signal.
比較例として、映像レベルの平均値（ＡＰＬ）に応じて、ダイナミックレンジを黒側または白側に動的に変化させる制御方法がある。比較例によれば、暗い映像と明るい映像それぞれに適した状態の映像とすることができるものの、黒レベル及び白レベルが変化するので、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することはできない。 As a comparative example, there is a control method for dynamically changing the dynamic range to the black side or the white side according to the average value (APL) of the video level. According to the comparative example, it is possible to obtain an image in a state suitable for each of a dark image and a bright image, but since the black level and the white level change, it is possible to faithfully reproduce the image brightness indicated by the image signal. Can not.
ところで、通常、アイリス１２は、絞りの程度を１フレーム単位で変更することが難しく、数フレームの時間を要する。映像解析部３１が入力映像信号を解析する検出単位の時間範囲は、アイリス１２が絞りの程度を変更するのに要する時間に合わせて設定すればよい。
By the way, normally, it is difficult for the
図１において、ある時間を時間の検出単位として、映像解析部３１によって最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、その時間の検出単位に含まれるフレームにおいて光源１１とアイリス１２と映像レベル変換部３２０とが制御されるよう、図示していない遅延器によってタイミングが調整されている。
In FIG. 1, when the
＜第２実施形態＞
図１１に示す第２実施形態の投射型表示装置において、図１に示す第１実施形態の投射型表示装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
In the projection display device of the second embodiment shown in FIG. 11, the same parts as those of the projection display device of the first embodiment shown in FIG.
図１１に示すように、第２実施形態の投射型表示装置は、アイリス１２より射出された照明光の明るさを検出する光センサ１６を備える。光センサ１６は漏れ光を検出することによって、照明光の明るさを検出することができる。光センサ１６によって検出された明るさの検出値は、制御部３０に供給される。
As shown in FIG. 11, the projection display device of the second embodiment includes an
図１２に示すフローチャートを用いて、第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を説明する。図１２において、図７と同一ステップには同一符号を付し、その説明を省略する。 The operation of the projection display apparatus according to the second embodiment and the process according to the control method for the projection display apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 12, the same steps as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
制御部３０は、ステップＳ６に続けて、ステップＳ９にて、光センサ１６による照明光の明るさの検出値を取り込む。制御部３０は、ステップＳ１０にて、照明光の明るさはアイリス１２の調整前と同じであるか否かを判定する。同じでなければ（NO）、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ１１にて、光源駆動部２１を制御して、光源１１への供給電流値を調整することにより出力を調整する。
制御部３０は、照明光の明るさがアイリス１２の調整前と同じ明るさとなるまでステップＳ９〜Ｓ１１を繰り返す。制御部３０は、照明光の明るさがアイリス１２の調整前と同じであれば（YES）、処理をステップＳ８に移行させる。
The
第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理においては、図７のステップＳ７の代わりに図１２に示すステップＳ９〜Ｓ１１を設けている。これにより、第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、アイリス駆動部２２に第２のアイリス設定値を設定しているときの表示映像の白ピークの明るさを、アイリス駆動部２２に第１のアイリス設定値を設定しているときの表示映像の白ピークの明るさと等しくすることができる。
In the operation of the projection display device according to the second embodiment and the processing by the control method of the projection display device according to the second embodiment, steps S9 to S11 shown in FIG. 12 are provided instead of step S7 in FIG. Thereby, according to the projection type display apparatus and the control method of the projection type display apparatus of the second embodiment, the brightness of the white peak of the display image when the second iris setting value is set in the
第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法においては、図２に実線にて示すアイリス設定値と照明光の明るさとの関係を示す特性データと、図３に示す光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係を示す特性データが不要となる。
In the projection type display device and the control method for the projection type display device of the second embodiment, the characteristic data indicating the relationship between the iris setting value indicated by the solid line in FIG. 2 and the brightness of the illumination light, and the
第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、経時変化により光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係の特性が変化しても、アイリス１２の調整前後で表示映像の白ピークの明るさを一定とすることができる。
According to the projection display device and the control method of the projection display device of the second embodiment, the
第１実施形態と第２実施形態とは表示映像の白ピークの明るさを一定とするための方法が異なるのみであり、第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理は図１０と同様である。 The first embodiment differs from the second embodiment only in the method for making the brightness of the white peak of the display image constant, and the operation of the projection display device of the second embodiment and the projection of the second embodiment The processing by the control method of the mold display device is the same as in FIG.
第１及び第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができるので、第１及び第２実施形態は映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することが求められるシミュレータ等に用いることができる。 According to the projection type display device and the control method of the projection type display device of the first and second embodiments, it is possible to faithfully reproduce the brightness of the video indicated by the video signal, so the first and second embodiments are The present invention can be used in a simulator or the like that is required to faithfully reproduce the brightness of the video indicated by the video signal.
本発明は以上説明した第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１１ 光源
１２ アイリス
１３ 表示素子
１４ 投射レンズ
１５ スクリーン
１６ 光センサ
２１ 光源駆動部
２２ アイリス駆動部
２３ 表示素子駆動部
３０ 制御部
３１ 映像解析部
３２ 映像信号処理部
３３ 記憶部
３０１ 光源制御部
３０２ アイリス制御部
３２０ 映像レベル変換部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光源を駆動する光源駆動部と、
前記照明光が照射され、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して変調光を射出する表示素子と、
前記照明光または前記変調光の光量を調節するアイリスと、
アイリス設定値に応じて前記アイリスを駆動するアイリス駆動部と、
入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出する映像解析部と、
前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることを検出したとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御するアイリス制御部と、
前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する光源制御部と、
を備え、
前記アイリス制御部は、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることを検出したとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出し、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求めて、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御し、
前記光源制御部は、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光が第１の明るさよりも暗い第２の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する
ことを特徴とする投射型表示装置。 A light source that emits illumination light;
A light source driving unit for driving the light source;
A display element that is irradiated with the illumination light, modulates the illuminated illumination light according to a video signal, and emits modulated light;
An iris for adjusting the amount of the illumination light or the modulated light; and
An iris driving unit that drives the iris according to an iris setting value;
Analyzing the input video signal every predetermined time, and detecting a minimum video level for each predetermined time;
When the video analysis unit detects that the minimum video level within the predetermined time is 0, a first iris setting value having a contrast ratio of a display video displayed by the modulated light as a first contrast ratio An iris control unit that controls to set the iris drive unit,
A light source control unit that controls the light source drive unit so that the illumination light has a first brightness when the iris control unit controls the iris drive unit to set the first iris setting value;
With
When the video analysis unit detects that the minimum video level in the predetermined time exceeds 0, the iris control unit is configured such that a video level of the display video having the first contrast ratio and brightness are formed. Based on the gamma characteristic of 1, the minimum brightness corresponding to the minimum video level is detected, and a second contrast ratio smaller than the first contrast ratio capable of expressing the minimum brightness is obtained. Controlling the iris drive unit to set a second iris setting value having the contrast ratio of the display image as the second contrast ratio;
The light source control unit controls the brightness of the white peak of the display image to the iris driving unit when the iris control unit controls the iris driving unit to set the second iris setting value. The illumination light is darker than the first brightness so as to be equal to the brightness of the white peak of the display image when the first iris setting value is set and the illumination light has the first brightness. The projection type display device, wherein the light source driving unit is controlled to have a brightness of 2.
前記表示素子は、前記映像レベル変換部によって映像レベルが変換された映像信号に応じて前記照明光を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。 A video level conversion unit that converts the video level of the input video signal so that a second gamma characteristic formed by the video level and brightness of the display video having the second contrast ratio is equal to the first gamma characteristic. Further comprising
The projection display device according to claim 1, wherein the display element modulates the illumination light in accordance with a video signal whose video level has been converted by the video level conversion unit.
前記光源制御部は、前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているときに前記光センサによって検出された明るさの検出値を、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているときに前記光センサによって検出された明るさの検出値と等しくするよう前記光源駆動部を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。 A light sensor for detecting brightness of the illumination light or the modulated light emitted from the iris;
The light source control unit detects the brightness detection value detected by the optical sensor when the second iris setting value is set in the iris driving unit, and the iris setting unit sets the first iris setting value in the iris driving unit. The projection display device according to claim 1, wherein the light source driving unit is controlled to be equal to a detected value of brightness detected by the optical sensor when a value is set.
前記表示素子によって、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して映像を表示するための変調光とし、
前記照明光または前記変調光の光量をアイリスによって調節し、
入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出し、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることが検出されたとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を、前記アイリスを駆動するアイリス駆動部に設定し、
前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源を制御し、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出して、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求め、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定し、
前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光を前記第１の明るさよりも暗い第２の明るさとするように前記光源を制御する
ことを特徴とする投射型表示装置の制御方法。 Illuminate the display element with illumination light emitted from the light source,
Modulated light for displaying an image by modulating the illumination light irradiated by the display element according to a video signal,
Adjusting the amount of illumination light or modulated light with an iris,
Analyzing the input video signal every predetermined time, and detecting the minimum video level every predetermined time,
When it is detected that the minimum video level within the predetermined time is 0, a first iris setting value having a first contrast ratio as a contrast ratio of a display image displayed by the modulated light is set to the iris. Set to the iris drive unit that drives
Controlling the light source so that the illumination light has a first brightness when the first iris setting value is set in the iris driving unit;
When it is detected that the minimum video level in the predetermined time exceeds 0, the minimum video is based on the first gamma characteristic formed by the video level and brightness of the display video having the first contrast ratio. Detecting a minimum brightness corresponding to the level to obtain a second contrast ratio smaller than the first contrast ratio capable of expressing the minimum brightness;
When it is detected that the minimum video level within the predetermined time exceeds 0, a second iris setting value having the contrast ratio of the display video as the second contrast ratio is set in the iris driving unit,
When the second iris setting value is set in the iris driving unit, the brightness of the white peak of the display image is set, and the first iris setting value is set in the iris driving unit and the illumination light is set. Controlling the light source so that the illumination light has a second brightness that is darker than the first brightness so as to be equal to the brightness of the white peak of the display image when is the first brightness. A control method for a projection type display device.
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