JP4341398B2 - 光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法 - Google Patents
光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法 Download PDFInfo
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Description
光学表示装置のなかでも、液晶プロジェクタ、DLPプロジェクタといった投射型表示装置は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティさや迫力を再現する上で効果的な装置である。この分野では、上記の課題を解決するために、次のような提案がなされている。
非特許文献1および特許文献2記載の発明とも、第1光変調素子としてLCDを、第2光変調素子としてLEDまたは蛍光灯等の変調可能な照明を用いている。
Helge Seetzen, Lorne A. Whitehead, Greg Ward, "A High Dynamic Range Display Using Low and High Resolution Modulators", SID Symposium 2003, pp.1450-1453 (2003)
Rp = Tp×Rs …(1)
Tp = T1×T2×G …(2)
ただし、上式(1),(2)において、Rsは光源の輝度、Gはゲインであり、いずれも定数である。また、Tpは、光変調率である。
非特許文献1記載の発明にあっては、2つの光変調素子を用いた場合に高い輝度ダイナミックレンジを実現できることを概念的に説明するにとどまり、HDR表示データに基づいて第1光変調素子および第2光変調素子の各画素の制御値(すなわち、T1およびT2)をどのように決定するかについてまでは開示されていない。したがって、T1およびT2の決定の仕方によっては画質が劣化するという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大を実現し、画質を向上するとともにテーブルのサイズおよび生成時間を低減するのに好適な光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法を提供することを目的としている。
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される装置であって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定手段とを備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
これにより、第1光変調素子および第2光変調素子を介して光源からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができるという効果が得られる。また、ガンマ特性式により第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を求めるので、輝度ムラや色ムラが少ない画質が得られ、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果も得られる。さらに、ガンマ特性式は演算が比較的簡素なので、第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を比較的高速に求めることができるという効果も得られる。さらに、階調数に相当する数の階調テーブルを保持しなくてもすむので、階調数を増加させても、従来に比して、階調テーブルのサイズおよび生成時間がさほど増大することがないという効果も得られる。
また、光源は、光を発生する媒体であればどのようなものを利用することもでき、例えば、ランプのような光学系に内蔵の光源であってもよいし、太陽や室内灯のような外界の光源であってもよい。以下、発明11の光伝搬特性制御プログラム、および発明21の光伝搬特性制御方法において同じである。
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子とを備え、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定手段と、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第1光変調素子の各画素の制御値を決定する第1制御値決定手段と、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第2光伝搬特性決定手段と、前記第2光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第2光変調素子の各画素の制御値を決定する第2制御値決定手段とを備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記表示データにおける画素pの輝度レベルをRp、前記表示データにおける輝度レベルの最大値をRmax、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の輝度レベルをn、前記第2光変調素子の階調数に応じた係数をm、ガンマ係数をγとして、次のガンマ特性式により前記輝度レベルnを算出し、
Rp = Rmax×(n/m)γ
算出した輝度レベルnに基づいて、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
これにより、輝度ムラや色ムラがより少ない画質が得られるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。また、1回の演算で比較的適切な輝度レベルnが求められるので、フィードバック処理が不要となり、動画処理に適しているという効果も得られる。
前記係数mを、前記第2光変調素子の階調数に1よりも大きい乗数を乗じて得られた値に設定したことを特徴とする。
このような構成であれば、係数mを第2光変調素子の階調数に設定する場合に比して、第2光変調素子が形成する画像の暗部の輝度レベルを細かく再現することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
前記ガンマ係数γを4以上に設定したことを特徴とする。
このような構成であれば、ガンマ係数γを4未満に設定する場合に比して、第2光変調素子が形成する画像の暗部の輝度レベルを細かく再現することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
前記ガンマ係数γを0以上かつ1/4以下に設定したことを特徴とする。
このような構成であれば、ガンマ係数γを負の値または1/4よりも大きい値に設定する場合に比して、第2光変調素子が形成する画像の明部の輝度レベルを細かく再現することができるという効果が得られる。
第1光変調素子および第2光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合、第1光変調素子の1つの画素p1について画素p1が第2光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合い、また逆に、第2光変調素子の1つの画素p2について画素p2が第1光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合うことがある。ここで、第1光変調素子の画素p1について透過率T1を算出する場合、第2光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率T2が決定されていれば、それら透過率T2の平均値等を算出し、算出した平均値等を第2光変調素子の画素p1に対応する画素の透過率T2と見立てて、上式(1),(2)により透過率T1を算出することが考えられる。しかしながら、あくまで平均値等を第2光変調素子の透過率T2と見立てているので、そこにはどうしても誤差が生じる。この誤差は、第1光変調素子の透過率T1の方を先に決定する場合でも、第2光変調素子の透過率T2の方を先に決定する場合でも、決定順序にかかわらず発生するが、第1光変調素子および第2光変調素子のうち表示解像度を決定するものについては、視覚的な影響力が大きいので誤差を極力小さくした方がよい。
以上のことから、画質を向上する観点からは、第1光変調素子および第2光変調素子のうち表示解像度を決定するものの透過率の方を後に決定する方が誤差の影響が少なくてよいという結論が得られる。
前記第2光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であることを特徴とする。
このような構成であれば、表示解像度を決定する第2光変調素子の光伝搬特性の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果も得られる。
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
これにより、従来の光学表示装置に光変調素子を1つだけ追加すればよいので、本発明に係る光学表示装置を比較的容易に構成することができるという効果が得られる。
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
これにより、光の各特定波長領域の輝度を独立に2段階で変調することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
〔発明10〕 さらに、発明10の光学表示装置は、発明2ないし9のいずれかの光学表示装置において、
前記第2光変調素子は、前記第1光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
〔発明11〕 一方、上記目的を達成するために、発明11の光伝搬特性制御プログラムは、
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用されるプログラムであって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段、並びに前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
〔発明12〕 一方、上記目的を達成するために、発明12の光学表示装置制御プログラムは、
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子とを備え、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御するプログラムであって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定手段、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第1光変調素子の各画素の制御値を決定する第1制御値決定手段、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第2光伝搬特性決定手段、並びに前記第2光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第2光変調素子の各画素の制御値を決定する第2制御値決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
〔発明13〕 さらに、発明13の光学表示装置制御プログラムは、発明12の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記表示データにおける画素pの輝度レベルをRp、前記表示データにおける輝度レベルの最大値をRmax、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の輝度レベルをn、前記第2光変調素子の階調数に応じた係数をm、ガンマ係数をγとして、次のガンマ特性式により前記輝度レベルnを算出し、
Rp = Rmax×(n/m)γ
算出した輝度レベルnに基づいて、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の光伝搬特性を仮決定するようになっていることを特徴とする。
〔発明14〕 さらに、発明14の光学表示装置制御プログラムは、発明13の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記係数mを、前記第2光変調素子の階調数に1よりも大きい乗数を乗じて得られた値に設定したことを特徴とする。
〔発明15〕 さらに、発明15の光学表示装置制御プログラムは、発明13および14のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記ガンマ係数γを4以上に設定したことを特徴とする。
〔発明16〕 さらに、発明16の光学表示装置制御プログラムは、発明13および14のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記ガンマ係数γを0以上かつ1/4以下に設定したことを特徴とする。
〔発明17〕 さらに、発明17の光学表示装置制御プログラムは、発明12ないし16のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第2光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であることを特徴とする。
〔発明18〕 さらに、発明18の光学表示装置制御プログラムは、発明12ないし17のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
〔発明19〕 さらに、発明19の光学表示装置制御プログラムは、発明12ないし17のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
〔発明20〕 さらに、発明20の光学表示装置制御プログラムは、発明12ないし19のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第2光変調素子は、前記第1光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
〔発明21〕 一方、上記目的を達成するために、発明21の光伝搬特性制御方法は、
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される方法であって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定ステップとを含み、
前記光伝搬特性仮決定ステップは、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定することを特徴とする。
〔発明22〕 一方、上記目的を達成するために、発明22の光学表示装置制御方法は、
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第1光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第2光変調素子とを備え、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御する方法であって、
表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第1光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第1光伝搬特性決定ステップと、前記第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第1光変調素子の各画素の制御値を決定する第1制御値決定ステップと、前記第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第2光伝搬特性決定ステップと、前記第2光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第2光変調素子の各画素の制御値を決定する第2制御値決定ステップとを含み、
前記光伝搬特性仮決定ステップは、前記第1光変調素子および前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルを、前記第2光変調素子を介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定することを特徴とする。
ここで、第2光伝搬特性決定ステップは、第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および表示データに基づいて第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定すればどのような方法であってもよく、第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性そのものに限らず、第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定してもよい。例えば、第1制御値決定ステップで決定した制御値は、第1光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて決定されるので、第2光伝搬特性決定ステップは、第1制御値決定ステップで決定した制御値および表示データに基づいて第2光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定することができる。
前記光伝搬特性仮決定ステップは、前記表示データにおける画素pの輝度レベルをRp、前記表示データにおける輝度レベルの最大値をRmax、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の輝度レベルをn、前記第2光変調素子の階調数に応じた係数をm、ガンマ係数をγとして、次のガンマ特性式により前記輝度レベルnを算出し、
Rp = Rmax×(n/m)γ
算出した輝度レベルnに基づいて、前記第2光変調素子の画素pに対応する画素の光伝搬特性を仮決定することを特徴とする。
〔発明24〕 さらに、発明24の光学表示装置制御方法は、発明23の光学表示装置制御方法において、
前記係数mを、前記第2光変調素子の階調数に1よりも大きい乗数を乗じて得られた値に設定したことを特徴とする。
〔発明25〕 さらに、発明25の光学表示装置制御方法は、発明23および24のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記ガンマ係数γを4以上に設定したことを特徴とする。
これにより、発明5の光学表示装置と同等の効果が得られる。
前記ガンマ係数γを0以上かつ1/4以下に設定したことを特徴とする。
これにより、発明6の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明27〕 さらに、発明27の光学表示装置制御方法は、発明22ないし26のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第2光変調素子は、表示解像度を決定する光変調素子であることを特徴とする。
〔発明28〕 さらに、発明28の光学表示装置制御方法は、発明22ないし27のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
〔発明29〕 さらに、発明29の光学表示装置制御方法は、発明22ないし27のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第1光変調素子および前記第2光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
〔発明30〕 さらに、発明30の光学表示装置制御方法は、発明22ないし29のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第2光変調素子は、前記第1光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
本実施の形態は、本発明に係る光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法を、図1に示すように、投射型表示装置100に適用したものである。
図1は、投射型表示装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。
投射型表示装置100は、図1に示すように、光源10と、光源10から入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調部12と、輝度変調部12から入射した光の波長領域のうちRGB3原色の輝度をそれぞれ変調する色変調部14と、色変調部14から入射した光をスクリーン(不図示)に投射する投射部16とで構成されている。
色変調部14は、透過率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列しかつ液晶ライトバルブ30よりも高い解像度を有する3枚の液晶ライトバルブ40R,40G,40Bと、5枚のフィールドレンズ42R,42G,42B1〜42B3と、2枚のダイクロイックミラー44a,44bと、3枚のミラー46a,46b,46cと、ダイクロイックプリズム48とで構成されている。まず、輝度変調部12からの光をダイクロイックミラー44a,44bにより赤色、緑色および青色のRGB3原色に分光するとともに、フィールドレンズ42R,42G,42B1〜42B3およびミラー46a〜46cを介して液晶ライトバルブ40R〜40Bに入射する。そして、分光したRGB3原色の光の輝度を液晶ライトバルブ40R〜40Bによりそれぞれ変調し、変調したRGB3原色の光をダイクロイックプリズム48により集光して投射部16に出射する。
図2は、表示制御装置200のハードウェア構成を示すブロック図である。
表示制御装置200は、図2に示すように、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するCPU70と、所定領域にあらかじめCPU70の制御プログラム等を格納しているROM72と、ROM72等から読み出したデータやCPU70の演算過程で必要な演算結果を格納するためのRAM74と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するI/F78とで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス79で相互にかつデータ授受可能に接続されている。
記憶装置82は、HDR表示データを記憶している。
HDR表示データは、従来のsRGB等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。現在は、特にCGの世界において、CGオブジェクトを実際の風景に合成するために用いられている。画像形式としては様々なものが存在するが、従来のsRGB等の画像フォーマットよりも高い輝度ダイナミックレンジを実現するために浮動小数点形式で画素値を格納する形式が多い。また、格納する値としては、人間の視覚特性を考慮しない物理的な放射輝度(Radiance=W/(sr・m2))や、人間の視覚特性を考慮した輝度(luminance=cd/m2)に関する値であるという点も特徴である。本実施の形態では、HDR表示データとして、1つの画素についてRGB3原色ごとに放射輝度レベルを示す画素値を浮動小数点値として格納した形式を用いる。例えば、1つの画素の画素値として(1.2,5.4,2.3)という値が格納されている。
図3は、制御値登録テーブル400のデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル400には、図3に示すように、輝度変調ライトバルブの各制御値ごとに1つのレコードが登録されている。各レコードは、輝度変調ライトバルブの制御値を登録したフィールドと、輝度変調ライトバルブの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
図4は、制御値登録テーブル420Rのデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル420Rには、図4に示すように、液晶ライトバルブ40Rの各制御値ごとに1つのレコードが登録されている。各レコードは、液晶ライトバルブ40Rの制御値を登録したフィールドと、液晶ライトバルブ40Rの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
次に、CPU70の構成およびCPU70で実行される処理を説明する。
CPU70は、マイクロプロセッシングユニット(MPU)等からなり、ROM72の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図5のフローチャートに示す表示制御処理を実行するようになっている。
表示制御処理は、HDR表示データに基づいて輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブの制御値をそれぞれ決定し、決定した制御値に基づいて輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを駆動する処理であって、CPU70において実行されると、図5に示すように、まず、ステップS100に移行するようになっている。
次いで、ステップS102に移行して、読み出したHDR表示データを解析し、画素値のヒストグラムや、ホワイト点を考慮して各色成分の輝度レベルの最大値Rmax、最小値および平均値等を算出する。この解析結果は、暗めのシーンを明るくしたり、明るすぎるシーンを暗くしたり、中間部コントラストを協調するなどの自動画像補正に使用したり、トーンマッピングに使用したりするためである。
図6は、トーンマッピング処理を説明するための図である。
HDR表示データを解析した結果、HDR表示データに含まれる輝度レベルの最小値がSminで、最大値がSmaxであるとする。また、投射型表示装置100の輝度ダイナミックレンジの最小値がDminで、最大値がDmaxであるとする。図6の例では、SminがDminよりも小さく、SmaxがDmaxよりも大きいので、このままでは、HDR表示データを適切に表示することができない。そこで、Smin〜SmaxのヒストグラムがDmin〜Dmaxのレンジに収まるように正規化する。
次いで、ステップS106に移行して、色変調ライトバルブの解像度に合わせてHDR画像をリサイズ(拡大または縮小)する。このとき、HDR画像のアスペクト比を保持したままHDR画像をリサイズする。リサイズ方法としては、例えば、平均値法、中間値法、ニアレストネイバー法(最近傍法)が挙げられる。
次いで、ステップS110に移行して、リサイズ画像の画素pの輝度レベルをRp、最大輝度レベルRmax、色変調ライトバルブの画素pの輝度レベルをn、色変調ライトバルブの階調数に応じた係数をm、ガンマ係数をγとして、下式(3),(4)により輝度レベルnを算出する。これを色変調ライトバルブのすべての画素についてRGB3原色ごとに行う。
Rp = Rmax×(n/m)γ …(3)
n = exp((log(Rp)−log(Rmax))/γ+log(m)) …(4)
そして、算出した輝度レベルnに基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率T2を仮決定する。輝度レベルnは、色変調ライトバルブの制御値に相当するので、輝度レベルnに対応する透過率を制御値登録テーブル420R〜420Bから読み出せばよい。
次いで、ステップS116に移行して、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出した透過率T1に対応する制御値を制御値登録テーブル400から読み出し、読み出した制御値をその画素の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した透過率T1に最も近似する透過率を制御値登録テーブル400のなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、2分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。
次に、本実施の形態の動作を図7ないし図17を参照しながら説明する。
以下では、色変調ライトバルブはいずれも、横18画素×縦12画素の解像度および8ビットの階調数を有し、輝度変調ライトバルブは、横15画素×縦10画素の解像度および8ビットの階調数を有する場合を例にとって説明を行う。
次いで、ステップS110を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2が仮決定される。色変調ライトバルブの左上4区画の画素をp21(左上)、p22(右上)、p23(左下)、p24(右下)とした場合、画素p21の輝度レベルnは、リサイズ画像における画素p21に対応する画素の輝度レベルをRpとして、上式(3),(4)により算出される。そして、算出された輝度レベルnに対応する透過率が制御値登録テーブル420R〜420Bから読み出され、画素p21の透過率T21には、図7に示すように、読み出された透過率が与えられる。画素p22〜p24の透過率T22〜T24についても、画素p21と同様に、上式(3),(4)により輝度レベルnを算出することにより求めることができる。
次いで、ステップS112を経て、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率T1’が算出される。画素p21〜p24に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率T11〜T14は、図8に示すように、画素p21〜p24の光変調率をTp1〜Tp4、ゲインGを「1」とすると、下式(5)〜(8)により算出することができる。
T11 = Tp1/T21 …(5)
T12 = Tp2/T22 …(6)
T13 = Tp3/T23 …(7)
T14 = Tp4/T24 …(8)
図9は、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1を決定する場合を示す図である。
T15=(T11×25+T12×5+T13×5+T14×1)/36 …(9)
画素p12〜p14の透過率T16〜T18についても、画素p11と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
次いで、ステップS118を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2が決定される。画素p24は、図10(a)に示すように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブの解像度が異なることから、画素p11〜画素p14と光路上で重なり合う。色変調ライトバルブの解像度が18×12で、輝度変調ライトバルブの解像度が15×10であるので、画素p24は、その最小公倍数から5×5の矩形領域に区分することができる。そして、画素p24と画素p11〜p14との重なり合う面積比は、図10(b)に示すように、1:4:4:16となる。したがって、画素p24に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率T19は、下式(10)により算出することができる。そして、画素p24の透過率T28は、ゲインGを「1」とすると、図10(c)に示すように、下式(11)により算出することができる。
T19=(T15×1+T16×4+T17×4+T18×16)/25 …(10)
T28=Tp4/T19 …(11)
画素p21〜p23の透過率T25〜T27についても、画素p24と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
次に、ガンマ係数γ=2.2、m=256に設定した場合の実施例を説明する。
図11は、リサイズ画像における輝度分布を示す図である。
さらに、本実施の形態では、係数mを色変調ライトバルブの階調数の4倍に設定した。
これにより、係数mを色変調ライトバルブの階調数に設定する場合に比して、色変調ライトバルブが形成する画像の暗部の輝度レベルを細かく再現することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
これにより、ガンマ係数γを4未満に設定する場合に比して、色変調ライトバルブが形成する画像の暗部の輝度レベルを細かく再現することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブは、表示解像度を決定する光変調素子である。
さらに、本実施の形態では、仮決定した透過率T2およびHDR表示データに基づいて、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率T1’を算出し、算出した透過率T1’に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1を算出するようになっている。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率T2に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1をさらに簡単に算出することができる。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率T2に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T1をさらに簡単に算出することができる。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素の透過率T1に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2を比較的簡単に算出することができる。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素の透過率T1に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率T2をさらに簡単に算出することができる。
これにより、従来の投射型表示装置に光変調素子を1つだけ追加すればよいので、投射型表示装置100を比較的容易に構成することができる。
上記実施の形態において、輝度変調ライトバルブは、発明1、2、8、10ないし12、18、20ないし22、28若しくは30の第1光変調素子、または発明8、18若しくは28の全波長領域輝度変調素子に対応し、色変調ライトバルブは、発明1ないし4、7、8、10ないし14、17、18、20ないし24、27、28若しくは30の第2光変調素子、または発明8、18若しくは28の特定波長領域輝度変調素子に対応している。また、ステップS110は、発明1ないし3、11ないし13の光伝搬特性仮決定手段、または発明21ないし23の光伝搬特性仮決定ステップに対応し、ステップS112,S114は、発明1、2、11若しくは12の第1光伝搬特性決定手段、または発明21若しくは22の第1光伝搬特性決定ステップに対応している。
ガンマ係数γ=1/4、m=256に設定した場合の実施例を説明する。
図18は、リサイズ画像における輝度分布を示す図である。
図18のリサイズ画像において、太陽の輝度レベルRpが「20000」、空の輝度レベルRpがそれぞれ「18300」(左側)、「19000」(中央上)、「19500」(中央下)、「18400」(右側)、雲の輝度レベルRpが「17000」、海の輝度レベルRpがそれぞれ「18400」(左側)、「19700」(中央)、「18500」(右側)、陸地の輝度レベルRpが「18800」、雪だるまの輝度レベルRpが「3000」となっている。したがって、最大輝度レベルRmaxは「20000」となる。
図20は、色変調ライトバルブが形成する画像の輝度分布を示す図である。
図18のリサイズ画像の各部について、図19のガンマ特性式により、色変調ライトバルブの対応する画素の輝度レベルnを算出すると、まず、太陽の輝度レベルnは「256」となるが、この値は、色変調ライトバルブの階調数「255」を超えているので、図20に示すように、最大値「255」に設定される。また、空の輝度レベルnがそれぞれ「179」(左側)、「209」(中央上)、「231」(中央下)、「183」(右側)、雲の輝度レベルnが「134」、海の輝度レベルnがそれぞれ「183」(左側)、「241」(中央)、「187」(右側)、陸地の輝度レベルnが「200」、雪だるまの輝度レベルnが「0」となる。
また、上記実施の形態においては、輝度変調ライトバルブが1枚の液晶ライトバルブ30から構成されていることから、1つの制御値登録テーブル400を用意し、制御値登録テーブル400に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成したが、これに限らず、RGB3原色ごとに制御値登録テーブル400R,400G,400Bを用意し、制御値登録テーブル400R〜400Bに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成することもできる。輝度変調ライトバルブは、光の全波長領域の輝度を変調するため、制御値登録テーブル400には、代表的な波長の光の透過率が登録されている。しかしながら、RGB3原色のそれぞれの波長については、必ずしも登録されている透過率とはならない。
また、上記実施の形態においては、色変調ライトバルブを、表示解像度を決定する光変調素子として構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブを、表示解像度を決定する光変調素子として構成することもできる。この場合、色変調ライトバルブの各画素の透過率T1(先に決定される光変調素子の透過率をT1とする。)を決定してから、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率T2(後に決定される光変調素子の透過率をT2とする。)を決定する。また、上記と同様に、RGB3原色ごとに制御値登録テーブル400R〜400Bを用意し、制御値登録テーブル400R〜400Bに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成することもできる。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、輝度変調ライトバルブを1枚の液晶ライトバルブ30から構成したが、これに限らず、図21に示すように、液晶ライトバルブ40R〜40Bの入射側にそれぞれ液晶ライトバルブ30R,30G,30Bを設けて構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、液晶ライトバルブ30R〜30Bおよび液晶ライトバルブ40R〜40Bのいずれであってもよい。
これにより、RGB3原色ごとの輝度を独立に2段階で変調することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
この場合において、液晶ライトバルブ30R〜30B,40R〜40Bは、発明9、19若しくは29の第1光変調素子、発明9、19若しくは29の第2光変調素子、または発明9、19若しくは29の特定波長領域輝度変調素子に対応している。
これにより、輝度変調ライトバルブの画像を精度よく色変調ライトバルブに写像することができるので、結像精度を向上することができる。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、輝度変調部12の出射側に色変調部14を設けて構成したが、これに限らず、図23に示すように、色変調部14の出射側に輝度変調部12を設けて構成することもできる。この場合、結像精度を向上させるため、色変調部14および輝度変調部12の間にリレーレンズ50を設けるのが好ましい。また、表示解像度を決定する光変調部は、色変調部14および輝度変調部12のいずれであってもよい。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、色変調部14を3板式(3つの液晶ライトバルブ40R〜40Bにより色変調を行う方式)として構成したが、これに限らず、図24に示すように、色変調部14を単板式(1つの液晶ライトバルブ40により色変調を行う方式)として構成することもできる。単板式の色変調ライトバルブは、例えば、液晶ライトバルブにカラーフィルターを設けることにより構成することができる。この場合、結像精度を向上させるため、輝度変調部12および色変調部14の間にリレーレンズ50を設けるのが好ましい。また、表示解像度を決定する光変調部は、輝度変調部12および色変調部14のいずれであってもよい。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、輝度変調部12および色変調部14を内蔵して構成したが、これに限らず、図25に示すように、光の全波長領域の輝度を変調する単板式投射型表示装置310と、単板式投射型表示装置310からの投影光を受ける投光性のフレネルレンズ312と、フレネルレンズ312の出射側に設けかつRGB3原色ごとに光の輝度を変調する色変調パネル314とからなる投射型表示システム300として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、単板式投射型表示装置310および色変調パネル314のいずれであってもよい。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、輝度変調部12および色変調部14を内蔵して構成したが、これに限らず、図26に示すように、RGB3原色ごとに光の輝度を変調する3板式投射型表示装置320と、3板式投射型表示装置320からの投影光を受ける投光性のフレネルレンズ312と、フレネルレンズ312の出射側に設けかつ光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調パネル324とからなる投射型表示システム300として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、3板式投射型表示装置320および輝度変調パネル324のいずれであってもよい。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置100は、輝度変調部12および色変調部14を内蔵して構成したが、これに限らず、図27に示すように、バックライト410と、バックライト410の出射側に設けかつ光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調パネル412と、輝度変調パネル412の出射側に設けかつRGB3原色ごとに光の輝度を変調する色変調パネル414とからなるディスプレイ400として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、輝度変調パネル412および色変調パネル414のいずれであってもよい。
このように、第1光変調素子および第2光変調素子の構成としては様々なバリエーションが考えられる。図1、図21ないし図27の構成も含め、第1光変調素子および第2光変調素子の構成のバリエーションをまとめると次の通りである。なお、第2光変調素子が表示解像度を決定しかつ高解像度であるものとする。
(2)単板式の輝度変調ライトバルブを第1光変調素子とし、3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。(図1、図22、図25および図27の構成)これにより、(1)の構成に比して、画質を向上することができる。
(3)3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。(図23および図26の構成)これにより、(4)の構成に比して、画質を向上することができる。
(5)3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子とし、3板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。(図21の構成)これにより、(2)、(3)の構成に比して、画質を向上することができる。
(6)3板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子とし、3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。(図21の構成)これにより、(2)、(3)の構成に比して、画質を向上することができる。
(7)単板式の輝度変調ライトバルブを第2光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。(図24の構成)これにより、(8)の構成に比して、製造コストを低減することができる。
(9)単板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(10)の構成に比して、画質を向上することができる。
(10)単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(9)の構成に比して、製造コストを低減することができる。
(12)単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子とし、3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(11)の構成に比して、画質を向上することができる。
(13)3板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(14)の構成に比して、画質を向上することができる。
(15)単板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子として用い、第2光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(9)の構成に比して、画質を向上することができる。
(16)単板式の色変調ライトバルブを第1光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(9)の構成に比して、画質を向上することができる。
(18)単板式の輝度変調ライトバルブを第1光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第2光変調素子として用い、第1光変調素子を光源10側に設ける。これにより、(10)の構成に比して、製造コストを低減することができる。
そのために、図28の入力値登録テーブル440を用いれば、通常のRGB画像の0〜255という入力値から物理的な透過率Tpへの変換を行うことができ、かつ、このテーブルの透過率Tpの設定の仕方によって簡単に通常のRGB画像に対する表示の見た目(階調特性)を変更することが可能となる。このテーブルにおける透過率Tpは、上式(2)におけるTpであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率T1,T2が決定され表示が行える。
図29の入力値登録テーブル460は、透過率Tpの代わりに輝度Rpを用いたものである。このテーブルにおける輝度Rpは、上式(1)におけるRpであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率T1,T2が決定され表示が行える。
また、上記実施の形態においては、液晶ライトバルブ30,40R〜40Bとしてアクティブマトリックス型の液晶表示素子を用いて構成したが、これに限らず、液晶ライトバルブ30,40R〜40Bとしてパッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子を用いて構成することもできる。アクティブマトリックス型の液晶表示は、精密な階調表示ができるという利点があり、パッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子は、安価に製造できるという利点を有する。
また、上記実施の形態においては、説明を簡単にするため、画素数および階調数が小さい光変調素子を用いているが、画素数および階調数が大きい光変調素子を用いる場合においても上記実施の形態と同様に処理することができる。
また、上記実施の形態において、図5のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ROM72にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをRAM74に読み込んで実行するようにしてもよい。
Claims (5)
- 光源と、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する輝度変調ライトバルブと、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する色変調ライトバルブとを備え、前記輝度変調ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した透過率および前記表示データに基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第1光伝搬特性決定手段と、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した透過率に基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第1制御値決定手段と、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した透過率および前記表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第2光伝搬特性決定手段と、前記第2光伝搬特性決定手段で決定した透過率に基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第2制御値決定手段とを備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記輝度変調ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルを、前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記色変調ライトバルブの各画素の透過率T2を仮決定するようになっており、
前記色変調ライトバルブは、前記輝度変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、
前記第1光伝搬特性決定手段は、Rp=Tp×Rs(式1)により算出した光変調率Tp(Rp:前記第2光変調素子の解像度に合わせて前記表示データを拡大または縮小した画像の各画素の輝度レベル、Rs:前記光源の輝度)および、前記仮決定した透過率T2およびゲインGに基づいて、Tp=T1×T2×G(式2)により、前記輝度変調ライトバルブの画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率T1’を算出し、さらに、前記輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記色変調ライトバルブの画素単位で算出した透過率T1’の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を、当該画素の透過率T1として算出し、
前記第2光伝搬特性決定手段は、前記色変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率T1の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を算出し、当該重み付け平均値を前記式2の中のT1として適用するとともに、前記光変調率Tpおよび前記ゲインGを前記式2に適用して、当該画素の透過率T2を算出することを特徴とする光学表示装置。 - 請求項1において、
前記色変調ライトバルブは、表示解像度を決定する光変調素子であることを特徴とする光学表示装置。 - 請求項1において、
前記色変調ライトバルブは、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記輝度変調ライトバルブは、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする光学表示装置。 - 光源と、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する輝度変調ライトバルブと、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する色変調ライトバルブとを備え、前記輝度ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御するプログラムであって、
表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を仮決定する光伝搬特性仮決定手段、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した透過率および前記表示データに基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第1光伝搬特性決定手段、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した透過率に基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第1制御値決定手段、前記第1光伝搬特性決定手段で決定した透過率および前記表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第2光伝搬特性決定手段、並びに前記第2光伝搬特性決定手段で決定した透過率に基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第2制御値決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記輝度変調ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルを、前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記色変調ライトバルブの各画素の透過率T2を仮決定するようになっており、
前記色変調ライトバルブは、前記輝度変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、
前記第1光伝搬特性決定手段は、Rp=Tp×Rs(式1)により算出した光変調率Tp(Rp:前記第2光変調素子の解像度に合わせて前記表示データを拡大または縮小した画像の各画素の輝度レベル、Rs:前記光源の輝度)および、前記仮決定した透過率T2およびゲインGに基づいて、Tp=T1×T2×G(式2)により、前記輝度変調ライトバルブの画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率T1’を算出し、さらに、前記輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記色変調ライトバルブの画素単位で算出した透過率T1’の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を、当該画素の透過率T1として算出し、
前記第2光伝搬特性決定手段は、前記色変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率T1の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を算出し、当該重み付け平均値を前記式2の中のT1として適用するとともに、前記光変調率Tpおよび前記ゲインGを前記式2に適用して、当該画素の透過率T2を算出することを特徴とする光学表示装置制御プログラム。 - 光源と、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する輝度変調ライトバルブと、透過率を独立に制御可能な複数の画素を有する色変調ライトバルブとを備え、前記輝度変調ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御する方法であって、
表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した透過率および前記表示データに基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第1光伝搬特性決定ステップと、前記第1光伝搬特性決定ステップで決定した透過率に基づいて前記輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第1制御値決定ステップと、前記第1光伝搬特性決定ステップで決定した透過率および前記表示データに基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する第2光伝搬特性決定ステップと、前記第2光伝搬特性決定ステップで決定した透過率に基づいて前記色変調ライトバルブの各画素の透過率を制御する制御値を決定する第2制御値決定ステップとを含み、
前記光伝搬特性仮決定ステップは、前記輝度変調ライトバルブおよび前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルを、前記色変調ライトバルブを介して変調される光の輝度レベルおよびガンマ係数に基づいて算出するガンマ特性式により、前記色変調ライトバルブの各画素の透過率T2を仮決定し、
前記色変調ライトバルブは、前記輝度変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、
前記第1光伝搬特性決定ステップは、Rp=Tp×Rs(式1)により算出した光変調率Tp(Rp:前記第2光変調素子の解像度に合わせて前記表示データを拡大または縮小した画像の各画素の輝度レベル、Rs:前記光源の輝度)および、前記仮決定した透過率T2およびゲインGに基づいて、Tp=T1×T2×G(式2)により、前記輝度変調ライトバルブの画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率T1’を算出し、さらに、前記輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記色変調ライトバルブの画素単位で算出した透過率T1’の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を、当該画素の透過率T1として算出し、
前記第2光伝搬特性決定ステップは、前記色変調ライトバルブの各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率T1の重なり合う画素の面積比による重み付け平均値を算出し、当該重み付け平均値を前記式2の中のT1として適用するとともに、前記光変調率Tpおよび前記ゲインGを前記式2に適用して、当該画素の透過率T2を算出することを特徴とする光学表示装置制御方法。
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