JP4501503B2

JP4501503B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4501503B2
Application number: JP2004109597A
Authority: JP
Inventors: 智生小堀; 敏大内; 庸之野澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: CN100397153C; US20050231650A1; CN1677173A; JP2005295347A; US7336322B2

Description

本発明は、光源側からの光束を、透過型もしくは反射型の液晶パネルまたは微小な反射ミラーを備えたパネル等の表示デバイスに照射して画像形成を行う画像表示技術に関し、特に色順次に光量変調することでカラー画像を再現するフロントタイプやリアタイプの投射型ディスプレイ装置や、テレビジョン装置に関する。

従来の、光源側からの光束を透過型もしくは反射型の液晶パネルで入力画像データの階調レベルに応じて透過量・反射量を制御することで、表示画像を形成するようにした投写型ディスプレイ装置や、反射型パネルとして微小な反射ミラーを画素数分用意し、コントラスト、光の利用率の向上を図ったものが提案されている。例えば、下記特許文献１、２に記載の微小反射ミラーを用いる反射型表示デバイスを用いた投射型ディスプレイ装置がある。

これは、画素毎に２次元的に配列した微小ミラーの傾きを制御（オン／オフ）し、投射レンズに光を反射する（オン）又は否（オフ）かにより画像再現を行うものであり、画像の表示単位であるフレーム期間内（例えば60Hz時、約16.7ｍsec）に、該微小ミラーのオン／オフ時間割合と、視覚応答の積分効果とを利用した階調表現を実現している。

この場合、該微小ミラーの制御速度により、再現可能な階調数が定まる。また、１個の微小反射ミラーを時分割で切り替えて赤（Ｒ），緑（Ｇ）、青（Ｂ）を再現する等、用途に応じて構成を定めている。さらに、誤差拡散法・ディザ法等により、面積階調を取り入れ、再現階調数の向上を図っている。さらに、微小反射ミラーを時間軸で有効活用することで白輝度を増幅する手法が提案されている。

下記特許文献３に記載の様に、ランプ光源とＬＥＤから成る複数の光源を切り替え、かつ画像表示デバイスの透過率を適応的に変えることで、コンストラストを調整し画像再現性能を向上する様にした表示装置等も提案されている。

一方、かかる表示デバイスを用いる投射型ディスプレイ装置の場合、光源には、集光性の観点から点光源であることや、スペクトル分光に優れていることや、高効率発光特性であることや、高寿命であることや、何よりも発光ムラの少ない均一な光強度が得られること等が望まれ、実際にはキセノンランプや、メタルハライドランプ等が用いられる。

また近年、発色性・高輝度化・高寿命化等のＬＥＤ性能が向上しており、各種表示装置のバックライト用途、交通信号機用途、等の適用事例が拡大している。

（微小反射ミラー方式）特開平１０−７８５５０号公報（第６頁、第１図）（微小反射ミラー方式）特開２０００−２５９１２７号公報（第１２頁、第１図）（ＬＥＤ方式）特開平８−１０１３８７号公報（第４頁、第２図）

上記特許文献１は、微小反射ミラーの時間軸方向の有効活用により白輝度を強調する技術である。また、特許文献２は、画像品質向上を実現する階調再現技術である。一方、特許文献３は、複数の光源を交互に切り替える等、画面・局所領域単位でのコンストラスト調整が主である。

本発明の目的は、上記従来技術をさらに改善し、投射型ディスプレイ装置にて再現階調数の向上を安価かつ省電力で実現する方式並びに装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、少なくとも，原色(ＲＧＢ)数分の異なる領域別に，書き込み並びに表示するように構成した単一の表示デバイスと，第１光源からの光束を短冊状（光帯状）に集光する第1集光部と、各原色(ＲＧＢ)成分別に分光し、形成したＲ/Ｇ/Ｂ光束をそれぞれ同時に，表示デバイスの領域を異ならしめて等分割或いは，固定或いは任意不等分割して照射し，且つ，１映像表示フレーム期間内に少なくとも１回表示デバイスを上下或いは左右に偏向制御する分光偏向部と、Ｒ/Ｇ/Ｂの各偏向位置と速度に応じて画像信号の生成並びに表示デバイスを駆動する画像処理部とにより，光束の偏向速度並びにライン位相と，表示デバイスの画像信号のライン走査速度とを一致させる画像表示装置であって、さらに、上記第１の光源の一部或いは別に用意した第２光源の光束を線状に集光する第２集光部を有し、上記分光偏向部により、上記第１集光部による光束の照射領域と異ならしめて上記表示デバイスの領域に線状に照射する。また、上記画像処理部により、上記表示デバイスの線状に照射する領域でかつ対象となる画素を表示画像データに応じてオン・オフ制御する。

ここで、（１）表示画素のオン・オフ時間量と、（２）線状に集光した光束量の大小、（３）或いは発光期間の調整、並びに（４）表示デバイスの表示領域を1映像フレーム期間内に上下或いは左右に偏向させる回数との関係により、有効表示階調数の拡張を図り、再生画質の高画質化を実現する画像表示装置を提案する。

さらに、第２光源に換え、所望の原色毎に発光するそれぞれ第３，４，５光源（例えばＲ/Ｇ/Ｂ）と、入力画像に応じる表示画像データに基づき原色毎に上記（２）（３）を成すように第３，４，５光源の発光量・発光期間を制御するようにした第２ランプ駆動部を用意し、有効表示階調数の拡張を原色毎に細かく制御することで、再生画質の高画質化を実現する画像表示装置を提案する。
さらに、第２光源として所望する光束量は、低階調域を表現するに足らしめ、かつ第２集光部にて線状に集光することから、第１光源より小さくて済むことから、安価で消費電力量の低減を実現する画像表示装置を提案する。
また、第２，或いは３，４，５光源を間欠発光させることで、発熱量の低減、部品性能の長寿命化を実現する画像表示装置を提案する。

本発明により、高階調表示の画像表示が可能となる。

以下，本発明を添付の図面に従い説明する。

図１は本発明の第１の実施形態による投射型ディスプレイ装置における画像表示部を示すブロック図である。図２は本発明による表示デバイスの構成の一例を示すブロック図である。図３，４は各処理部での動作タイミングを示す波形図である。

ここで、本実施例で示す表示デバイスとして、２次元的に配列した微小ミラーの傾きを制御（オン／オフ）し、投射レンズに光を反射する（オン）又は否（オフ）かにより画像再現を行うものであり、画像の表示単位であるフレーム期間内（例えば60Hz時、約16.7ｍsec）に、該微小ミラーのオン／オフ時間割合と、視覚応答の積分効果とを利用することで階調表現を実現する場合で説明する。もちろん、透過型或いは反射型の液晶構造の画像表示デバイスで構成する場合であっても、光路の差こそあれ同様に実現できる。

また、本実施例では、一枚の表示デバイスを色順次で用い、且つ、視覚残像効果を用いてカラー動画像認識するようにした投射型ディスプレイ装置について示すものである。

更に、画像のフレーム周波数Fvとして例えば60Hz（T1=約16.67msec）（フレーム番号f0,f1,f2,f3…）で、且つ２倍のサブフレーム周波数sf（T2=2x60Hz=120Hz=約8.33msec）（サブフレーム番号sf01st, sf02nd, sf11st, sf12nd…）で動作させる場合について示す。この場合、１サブフレーム内を色順次で区分することから、単色発光割当時間はT3(=2.78msec)である。フレーム周波数Fvとサブフレーム周波数sfとの比率はこれに限ることなく、動画表示に最適な比率で有れば何れであっても良いことは言うまでも無い。

また、本実施例では説明を簡単にするために、ライン順次に表示データの更新を行うようにした表示デバイスとして説明するが、表示領域単位で更新するようにした表示デバイスを用いても何ら問題ない。

また、本実施例では、画面垂直方向で且つ上下にライン走査する場合について示すが、これに限らず、垂直方向で下から上、或いは水平方向の左から右、水平方向の右から左、等いずれであっても本発明を何ら逸脱するものではない。また、本実施例では構成を限定して示すが、これに限らず、構成要素の増減、構成順を換え、同様な動作を成すようにしても良い。

図１で、１，２，３はそれぞれｎビットで表されるRGB画像情報信号Video_r/g/bの入力端子、４は垂直同期信号Vsync、５は水平同期信号Hsyncの入力端子、９はそれぞれ入力画像信号を少なくとも２フレーム分の記憶保持容量を有する記憶部、１０は書込・読出領域の指定並びにタイミングを制御する記憶制御部、１１はｎビットで表される入力画像情報を各種画像処理を行い、その結果として、k+sビット(n<k+s、k>s)に変換する階調変換部（本実施例ではn=8,k=8,s=2の場合として説明する）、６，７，８はそれぞれR/G/B処理用に対応する９〜１１で構成する画像処理部、１２，１３は第１，２選択部、１４はタイミング生成部、１５はシーケンス制御部、１６はランプ駆動部、１７は高輝度な第１光源、１８は低輝度な第２光源、１９，２０は第１，２集光部、２１は偏向制御部、２２は分光偏向部、２３は検出部、２４は画像表示デバイス、２５は投射レンズ、２６はスクリーンである。また、図２で、１００，１１７は水平方向の書込画素を選択指示するカラムスキャン部、１０１，１０２，１０３、１１４，１１５，１１６はサンプル・ホールド部、１０４，１０５，１０６、１１１，１１２，１１３は書込ラインを選択指示する垂直走査部、１０７，１０８，１０９はそれぞれ複数の画素（微小ミラー）で構成する表示部、１１０は表示部の初期化ラインを指示するリセット走査部である。

次に、図３，４の波形図を用い、個々の動作について詳細を説明する。シーケンス制御部１５では、図示しない外部のシステム制御部（μCOM）から、各種動作条件としてサブフレーム周波数の倍速条件15a、表示フレーム開始基準タイミングに対するサブフレーム開始タイミングの位相差量の指定15b、並びに、RGB表示ラインの位相差情報15c、並びに各種画像表示モード情報15d等を生成出力する。

タイミング生成部14では、まず、倍速条件15aに従い垂直同期信号Vsyncと水平同期信号Hsyncから、画像情報信号video_r/g/bのフレーム開始タイミング14aと、サブフレーム開始タイミング14bと、階調変換部１１で用いるサブフレーム毎に定める階調変換条件を指示するモード信号14cを生成する。ここで、階調変換条件は、各種画像処理時に確保する演算精度を指定するもので有る。また、画像表示デバイス２４上への投射光として、後述する短冊状の光束と、線状の光束それぞれの光強度変化情報23a,bをフィードバック情報とする分光偏向部２２の偏向状態と、位相差情報15cにより、RGBそれぞれの偏向位置に合わせた画像読出開始基準信号である第１，２選択部１２，１３におけるセグメント選択信号14d,eを生成する。従って、サブフレーム開始タイミング14bに対する画像読出開始基準信号14d,eの位相差(td0,td1,td2…)は，必ずしも一定では無く、常に偏向状態に対応するものである。

タイミング生成部１４では更に、光強度変化情報23aをフィードバック情報として、光強度変化をサブフレーム周期・位相に略一致させるRGB各光束の偏向開始基準制御信号14gと後述のランプ駆動タイミング信号14fとを生成する。また、画像表示デバイス24に対し、各セグメント107(T:Top), 108(M:Middle), 109(B:Bottom)で且つ短冊状領域／線状領域用にそれぞれ垂直スキャン選択信号s0/s1/s2_vdとl_s0/l_s1/l_s2_vd、黒表示ライン位置を指示する黒化ライン選択信号bk_ln、垂直スキャン用クロックVshf、水平スキャン選択信号Hsel、水平スキャン用クロックHshfをそれぞれ出力する。

ここで、垂直スキャン選択信号s0/s1/s2_vdは、画像読出開始基準信号15dに位相差tsで同期するものである。図示しないが、同様に垂直スキャン選択信号l_s0/l_s1/l_s2_vdは、画像読出開始基準信号15dに位相差ts’（ts’≠ts）で同期するものである。

また、黒化ライン選択信号bk_lnは、各種画像表示モード情報15dにより、各セグメント１０７〜１０９毎に垂直スキャン選択信号s0/s1/s2_vdに対する位相差trk,tgk,tbkを指定するものである。

画像処理部６，７，８は、それぞれR/G/B画像信号別に処理を行うものであり、上記に同一な動作である。

ランプ駆動部１６は、ランプ駆動タイミング信号14fにより、後述するように第１光源１７と、第２光源１８の発光時間並びに発光量を制御・駆動する。

第１，２集光部１９，２０は、出射口の形状を短冊状並びに線状に成形した光学レンズであり、アレイ状或いはパイプ状或いは一体成形レンズ状に配置するものであり、それぞれ光束を取り込み短冊状光束並びに線状光束に集光して出射するものである。

偏向制御部２１と分光偏向部２２は、本発明ではなんら言及するものでは無いが、上記短冊状光束・線状光束のR/G/B光への分光と、RGB各光束の偏向開始基準制御信号14gに従い、画像表示デバイス２４上を上下に偏向（スクロール）するように構成・制御するものである。例えば、ダイクロイックミラーによるR/G/B成分に分光した光束をポリゴンミラーで反射させることで偏向動作を実現するものである。

本実施例で示すカラーシーケンシャル動作は、画像表示デバイスを１枚用い、表示部の領域をR/G/B光束用に分け、それぞれの光束を上下偏向するように照射するものである。また、照射された光束の色成分に対応する画像情報で画像表示デバイス２４を駆動し、光束の反射回数制御により階調レベルを表現する場合として説明する。

記憶制御部１０は、記憶部９の領域を２分割（B0/B1）し、フレーム開始信号14a毎に書込対象領域を交互に選択するよう書込制御信号10aを出力する。

図３に示すように、フレーム番号をf0，f1，f2，f3…とした場合、記憶部９のB0にはf1，f3を，B1にはf0，f2のフレームデータを記憶制御するものである。

一方、サブフレーム開始タイミング14bを基準に読出制御信号10aを生成し、上記書込対象に無い領域（B0/B1）の画像情報を読み出す。この場合、サブフレーム周波数がフレーム周波数の関係から、同一画素の画像情報はフレーム毎に２回読み出す。この場合、表示領域を３分割（T:Top, M:Middle, B:Bottom）することから、画像処理部６，７，８では、それぞれ異なる表示領域の画像情報信号9a(r),(g),(b)を読み出す。

階調変換部１１では、サブフレーム毎に、各種画像表示モード情報15dとモード信号14cで定める画像処理の演算精度を確保する表現階調数をk+sビットに拡張(k=n=8,s=2)し、k,sビットの画像情報信号11a,11bをそれぞれ出力する。ここで、表現階調数を短冊状領域にkビット、線状領域にｓビット割り当てるものである。さらに表現階調配分をサブフレーム毎に分配することで、１フレーム単位で表現階調数をk+sビットとするものである。ここでは示さないが、サブフレーム数の増減と表現階調数の関係は同様に定められることは言うまでもない。

選択部１２は、選択信号14dに従い、kビットの画像情報信号6a(r_dt)，7a(g_dt)，8a(b_dt)を対応するセグメント0/1/2に切り替えて書込画像信号seg0/1/2を出力する。同様に、選択部１３は、選択信号14eに従い、sビットの画像情報信号6b(r_dt)，7b(g_dt)，8b(b_dt)を対応するセグメント0/1/2に切り替えて階調拡張分に相当する書込画像信号l_seg0/1/2を出力する。この場合、同一出力時間でseg0/1/2と、l_seg0/1/2とで画素が一致する必要は無く、画像画像表示デバイス24のそれぞれの書き込み画素位置に対応する様に、出力タイミングを調整する様にしても良い。

第１光源１７は、UHPランプ，メタルハライドランプ等の白色光を得られる高輝度ランプであり、DC・AC駆動タイプ何れであっても良く、制御信号14fに従いランプ駆動部１６によりDC駆動タイプで有れば発光輝度、AC駆動タイプで有れば、ランプ駆動方向切り替えと発光輝度を制御する。さらに、第１光源１７に対し低輝度な第２光源１８（例えば白色LED）をも駆動する。さらに、サブフレーム単位で第１，２光源１７，１８の発光量をそれぞれ制御するようにしても良い。例えば、発光量を半減することで、階調単位の明るさを１／２化でき、より細かな階調表現が可能になる。

前述の偏向制御部２１と分光偏向部２２により、短冊状・線状のR/G/B光束をそれぞれ同時に、表示デバイス２４の領域を異ならしめて等分割或いは、固定或いは任意不等分割して均一に照射し、且つ、サブフレーム期間内に表示デバイスを上下に1回偏向する。また、検出部２３によるR/G/Bの各偏向位置と速度の結果に応じて画像信号の生成並びに表示デバイス２４を駆動する６，７，８とにより、光束の偏向速度並びにライン位相と、表示デバイス２４のライン走査速度とを一致させ、対象画素を画像信号seg0/1/2で階調駆動する。動作詳細は後述する。

更に、第２光源１８の光束（白色光）を、第２集光部２０により線状に集光する。上記同様に分光偏向部２２により各原色(RGB)成分別に分光し、形成した線状のR’/G’/B’光束をそれぞれ同時に、表示デバイス２４でかつ上記照射領域と異ならしめて照射し、上記偏向と連動動作させる。

一方、画像処理部６，７，８により、表示デバイス２４の線状に照射する領域でかつ対象となる画素を表示画像データl_seg0/1/2に応じてオン（白）・オフ（黒）制御する。ここで、（1）表示画素のオン・オフ時間量（パネル制御）、（2）線状に集光した光束量の大小（ランプ制御）、（3）或いは発光期間の調整（第1/2集光部の構造調整）、並びに（4）表示デバイス２４の表示領域を１映像フレーム期間内に上下或いは左右に偏向させる回数（サブフレーム数制御）との関係を組み合わせて表示階調数を制御するようにしても良い。これにより、自由度の高い階調表現を実現するものである。
図３，４に示す特定のt0、t1時間における画像表示デバイス２４への偏向状態を図５に示す。RGB光束の結像される境界では、黒、並びに線状のR/G/B光束が照射される。偏向動作は、後述する表示部の書込ラインに同期して偏向位置を移動するものである。

検出部２３は、RGB光のそれぞれの光強度変化情報23aを検出する。例えば、表示部１０７〜１０９の偏向開始位置直近に配置した場合、図４に示す出力23aの波形(概念図)を得るものである。ここで、白色光源の種類によっては、波長成分間での発光成分が不均一である場合には、各色成分間で輝度バラツキが発生するため、光強度変化情報23aは各色成分間（波高の差）で異なる。ここで、特定波長成分として、例えばG成分のみ抽出して光強度情報23aを生成する事で、隣接間の漏れ光成分による検出精度劣化を低減する様にしても良い。更に、表示デバイス上に、フォトセンサ素子を形成することで、周辺部材の低減、高精度且つ、設置位置調整不要化なシステムを構築する様にしても良い。

画像表示デバイス２４は、kビットの画像情報信号の表す階調数に応じて、光の反射量を制御するライトバルブ機能を有する素子を配列した構成である。本実施例では、TN型の液晶デバイスを用いた場合を示すものであり、図２を用い、画像表示デバイス２４の動作を示す。

カラムスキャン部１００では、水平スキャン選択信号Hselを水平スキャン用クロックHshfによりシフトし、ライン方向の書込対象画素を指定する。

同様にセグメント０〜２に対する垂直走査部１０４〜１０６では、垂直スキャン選択信号s0/s1/s2_vdを垂直スキャン用クロックVshfによりシフトし、垂直方向の書込ラインを指定するものである。

更に、リセット走査部１１０では、黒化ライン選択信号bk_lnを垂直スキャン用クロックVshfによりシフトし、黒表示ライン位置を指示するものである。

一方、kビットの表示画像情報信号seg0/1/2はそれぞれのセグメント用のサンプル・ホールド部１０１〜１０３でサンプル・ホールド並びに上記動作により指定した表示部１０７〜１０９書込対象の画素を駆動する。また、同時に黒表示ライン選択時は画素の保持値を消去する。これにより、表示部１０７〜１０９に照射された光束の反射量を保持値で制御する。

同様にsビットの表示画像情報信号l_seg0/1/2は、l_s0/l_s1/l_s2_vdにより、カラムスキャン部１１７、垂直走査部１１１〜１１３により、サンプル・ホールド部１１４〜１１６でサンプル・ホールド並びに表示部１０７〜１０９書込対象の画素をオン・オフ駆動する。また、同時に黒表示ライン選択時は画素の保持値を消去する。

上記により反射した光束は、投射レンズ２５により光束を拡大し、スクリーン２６上に投射することで画像を再現するものである。

図２に示した画像表示デバイス２４上の特定の画素A、B、Cでの上記動作の一例を図３，４に示す。本実施例では、サブフレーム内でのRGB色発生の割当時間は等分T3で、色遷移時の黒表示時間をそれぞれtrk、tgk、tbkとした場合を示す。

また、各セグメントでの黒表示時間関係として、図５にタイプ１の、trk=tgk=tbkとして、kビットで表現する表示画像情報信号の表示領域(表示期間)を略同一とする場合を示す。また、図６にタイプ２の、trk≠tgk≠tbkとすることにより、kビットで表現する表示画像情報信号の表示領域(表示期間)を異ならせる場合を示す。更に、画像表示デバイス２４として、図９に示すように単一セグメントで構成し、複数の領域をR/G/B、R'/G'/B'別に同時アドレシング可能するように119〜124の垂直操作部を構成するものである。また、図４と同様に、図１０に画素A、B、C位置での動作タイミング図を示す。この構成の画像表示デバイス２４を用いて、図７にタイプ３のtrk=tgk=tbkとして、且つ、kビットで表現する表示画像情報信号の表示領域(表示期間)を異ならせる場合を示す。尚、この構成の画像表示デバイス２４を用いることにより、タイプ３に限らず、kビットで表現する表示画像情報信号の表示領域(表示期間)を任意に設定することができる。

各画素に照射される光強度21a，b，cの変化に合わせて上記手順で画像表示信号を設定する。偏向光束成分の遷移期間では、画像表示デバイス２４を黒表示することで混色を避ける。また、タイプ１のtrk=tgk=tbkによる等間隔、或いはタイプ２のtrk≠tgk≠tbkによる不等間隔を実現する。これにより、画像表示デバイス２４上に照射される光束の輝度が一定である場合、黒表示間隔を調整することで画像再現に利用する光束量の調整を実現するものである。さらに、上記黒領域上に線状のR’/G’/B’光束を照射するものである。

以上示した本発明に基づく本実施例によれば、（1）表示画素のオン・オフ時間量と、（2）線状に集光した光束量の大小、（3）或いは発光期間の調整、並びに（4）表示デバイスの表示領域を１映像フレーム期間内に上下或いは左右に偏向させる回数との関係により、有効表示階調数の拡張を図ることが可能であり、再生画質の高画質化を実現できる。

更に、第２光源として所望する光束量は、低階調域を表現するに足らしめ、かつ第２集光部にて線状に集光することから、第１光源より小さくて済むことから、安価で消費電力量の低減が可能であり、環境に優しい画像表示装置の提供を実現できる。

例えば、画像表示デバイス２４が偏向方向に７２０ラインを有し、各原色成分に２４０ライン割り当て、かつ、ｗライン幅（線状ライン）、bkライン幅（黒ライン）に集光する様にした場合、第１光源と第２光源の発光量の概略比率は、第１光源：第２光源＝(240-w-bk)：w、の関係になる。この場合、W=１時ならば、第２光源の発光量は1/(240-bk)で十分になる。
もちろん、分光偏向部２２にて隣接光束間で光成分漏れを無くする様に構成することで、BK駆動領域を無くす構成としても何ら問題ない。

以上説明した本実施例で、画像表示デバイス２４として、微小反射ミラーデバイスを用いた構成で実現するようにしても良く、微小反射ミラーデバイスの光束応答性能を利用して、線状R/G/B光束の利用効率の向上を図ることが可能であり、第２光源に必要な輝度の低減を実現できる。

また、第１光源１７と、第２光源１８の発光特性（波長成分）を異ならしめて、再現階調数の拡張に加え、色再現範囲の拡張を図るようにしても良い。

また、本実施例では、色成分の分光部と偏向部を同時に行う様な場合で示しているが、もちろん分光部でと偏向部をそれぞれ独立に構成し、分光した光束をそれぞれ偏向、或いは偏向した光束を分光する様にした構成としても良い。また、その他の光学構成にて同様の光束を実現するようにした場合でも良い。

第１と第２集光部それぞれを、第１光源１７の出射側に並べて配置することにより、第１光源の一部を第２集光部により分割して第２光源１８に換えても良く、また、第２光源１８として、第１光源１７の漏れ光を再利用する構成、或いは、R/G/B発光ＬＥＤを組み合わせる等、何れであっても良い。また、ＬＥＤの配置方法、集光方法は、上記集光光が得られる構成であれば、特に言及するものでは無い。

また、使用する原色数を増やすことで、色再現範囲を広げるようにした場合であっても、同様な処理により同様な効果が得られることは言うまでもない。

サブフレーム単位でLEDの輝度を変化させても良い。これにより、単位時間当たりの階調レベルを可変しｓビット数で表現可能階調数以上を表現することが可能である。

次に、図８を用いて本発明の第２の実施形態による投射型ディスプレイ装置における画像表示部を説明する。また、第１の実施形態で説明した同一符号の部位については、ほぼ同様な機能であることから、説明の重複は避ける。図８において、２７，２８，２９はそれぞれR／G／B発色するようにした第３，４，５光源である。３０は第３，４，５光源２７，２８，２９の発光駆動する第２ランプ駆動部である。

第２ランプ駆動部３０はさらに、第２選択部１３により出力するｓビットで表される階調数拡張用の画像信号l_seg0/1/2と、タイミング生成部１４による前記スキャン選択信号l_s0/l_s1/l_s2_vd、垂直スキャン用クロックVshf、水平スキャン選択信号Hsel、水平スキャン用クロックHshfを得て、画像表示デバイス２４の線状に照射する対象ライン位置並びにサブフレーム位置に応じて、第３，４，５光源２７，２８，２９の発光量と発光間隔（点滅）を制御・駆動する。この場合、線状に照射する対象画素のデータの状態に応じて、第３，４，５光源２７，２８，２９の発光輝度或いは発光期間を個別に制御する様にしても良い。例えば、発光輝度を上げたパルス発光により、短時間で所望の表示階調を得るようにして、分光偏向部２２の偏向動作精度のばらつきや、構造の製造精度のばらつきを吸収することが可能となる。さらに、再現する画像データがRのみのラインの場合には、G/Bの発光を停止する等、を行うようにしても良い。

以上説明した第２の実施形態によれば、原色毎に細かく第３，４，５光源を独立に制御でき、有効表示階調数の拡張か容易となり、再生画質のさらなる高画質化が可能となる。

第３，４，５光源を間欠発光させることで、消費電力・発熱量の低減、部品性能の長寿命化が実現でき、環境に優しい画像表示機器の提供が可能となる。

また、以上の実施の形態では、nビットの入力画像信号を種々の信号処理演算によりk＋s（＞n）ビットに表示階調ビット数が増加する場合を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、入力画像信号を種々の信号処理演算した結果、表示階調ビット数がkと等しい、或いはkよりも小な場合には、各色のsビットの線状の表示を不要とする。すなわち、入力画像信号の表示階調ビット数に基づいて、短冊状以外の線状の表示のオン、オフを切り替え制御するように構成しても良い。

本発明による第１の実施形態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。本発明による第１の実施形態に用いる画像表示デバイス示す構成図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する波形図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する波形図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する状態図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する状態図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する状態図である。本発明による第２の実施形態による画像表示装置を示す構成図である。本発明による第１の実施形態に用いる画像表示デバイス示す構成図である。本発明による第１，２の実施形態を補足する波形図である。

符号の説明

１，２，３，４，５…入力端子、９…記憶部、１０…記憶制御部、１１…階調変換部、６，７，８…原色毎に９〜１１で構成する画像処理部、１２，１３…第１，２選択部、１４…タイミング生成部、１５…シーケンス制御部、１６…ランプ駆動部、１７，１８…第１，２光源、１９，２０…集光部、２１…偏向制御部、２２…分光偏向部、２３…検出部、２４…画像表示デバイス、２５…投射レンズ、２６…スクリーン、３０…第２ランプ駆動部、２７，２８，２９…第３，４，５光源、１００，１１７…カラムスキャン部、１０１，１０２，１０３，１１４，１１５，１１６…サンプル・ホールド部、１０４，１０５，１０６，１１１，１１２，１１３，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３，１２４…垂直走査部、１０７，１０８，１０９，１１８…表示部。

Claims

画像信号に対応した光を表示デバイスから表示部に投射して画像表示を行うライトバルブ方式による画像表示装置であって、
光源からの光束を、異なる光束量の主光束と副光束に分割して集光させる集光手段と、
該集光手段により集光した主光束と副光束の各々を複数の色光に分光する分光手段と、
該分光手段により分光された主光束と副光束の各々の色光を上記表示デバイスの異なる領域に照射させると共に、照射方向を所定方向に順次移動させる偏向手段と、を有し、
前記画像信号の表示階調ビット数のうちの上位側の複数のビットに基づいて、前記主光束が照射される領域の前記表示デバイスを駆動し、前記表示階調ビット数から前記上位側の複数のビットを除いたビットに基づいて、前記副光束が照射される領域の前記表示デバイスを駆動するように構成するとともに、
前記画像信号の１フレームの表示期間を複数個のサブフレームに分割し、該サブフレームの期間毎に、前記各々の色光の上記表示デバイスへの照射が一巡するように構成したことを特徴とする画像表示装置。
前記光源は、主光束用の第１の光源と、副光束用の第２の光源により構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記サブフレーム毎に前記第１及び第２の光源の発光量を制御するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
前記主光束の各々の色光が照射される前記表示デバイス上の領域は、面積が各々異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記第２の光源はＬＥＤにより構成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の画像表示装置。
画像信号に対応した光を表示デバイスから表示部に投射して画像表示を行うライトバルブ方式による画像表示装置であって、
所望の色成分を有する光束を出射する光源と、
該光源の発光量を制御駆動するランプ駆動手段と、
該光源から発する光束を主光束と副光束に分割し、異なる形状に集光する集光手段と、
該集光手段により集光した２個の光束の照射方向をそれぞれ所定方向に移動させると共に、複数の原色成分毎に分光し前記表示デバイスに領域を異ならしめて照射させる分光偏向手段と、
該分光偏向手段による前記表示デバイスへの偏向動作状態に基づいて、前記表示デバイスを駆動するための表示対象画像データを生成する画像処理手段とを備え、
ｎビットの入力画像情報を該画像処理手段によりｋ＋ｓビット（ｋ＋ｓ＞ｎ、ｋ＞ｓ）精度で画像処理演算を行い、該ｋ＋ｓビットの前記画像処理手段の出力のうちの上位側のｋビットを前記主光束に、下位側のｓビットを前記副光束に分配して表示デバイスに供給し駆動するように構成するとともに、
前記画像信号の１フレームの表示期間を複数個のサブフレームに分割し、該サブフレームの期間毎に、前記各々の色光の上記表示デバイスへの照射が一巡するように構成したことを特徴とする画像表示装置。
前記表示デバイスは、少なくとも所望の色成分数の異なる領域に、それぞれ異なる画像データを同時に供給して駆動し、少なくとも所望の色成分数の異なる領域をそれぞれ同時に初期化する構成であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
前記分光偏向手段は、それぞれの光束を表示デバイス上に照射するものであって、ライン走査方向に偏向するように構成したことを特徴とする請求項６乃至請求項７の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記副光束の幅は少なくとも画素ライン単位幅を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記表示デバイスは液晶素子で構成する画素であり、前記副光束側の全オン・全オフ画素駆動を成すように構成することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記表示デバイスは、強誘電型液晶素子で構成する画素からなることを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記表示デバイスは、機械的に可動な反射板からなることを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記所定方向は、前記表示デバイスでのライン走査方向に対して垂直方向であることを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の画像表示装置。
前記所定方向は、前記表示デバイスでのライン走査方向に対して水平方向であることを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載の画像表示装置。