JP4715120B2 - 画像表示装置の駆動方法、画像表示装置およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置の駆動方法、画像表示装置およびプロジェクタに関するものである。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚しく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかし、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は１〜１０２［nit］程度の範囲であり、また階調数は８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が１０−２〜１０４［nit］程度あり、また輝度弁別能力は０．２［nit］でこれを階調数に換算すると１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を通じて現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。

また、映画やゲーム等で使用されるＣＧ（Computer Graphics）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を有する画像データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）画像データという。）を用いて、描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。しかし、それを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているために、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。

さらに、次世代ＯＳ（Operating System）においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ・高階調の電子ディスプレイ装置実現への要求が高まると予想される。

ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、ＤＬＰ（Digital Light Processing、ＴＩ社の登録商標）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や迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている。

ダイナミックレンジの拡大を目的とした表示装置として、例えば、特許文献１に開示されている技術がある。この技術では、第１の光変調素子として液晶パネルを備え、第２の光変調素子として複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）や蛍光灯などを整列配置したバックライトを備えている。そして、各画素の画素値データを基に、バックライトによる輝度制御および液晶パネルによる階調制御を行なっている。つまり、２つの光変調素子を直列配置して、表示画像の画素に対応した各光変調素子の画素を個別に制御することで、コントラスト向上と輝度ダイナミックレンジの拡大が可能となっている。
特開２００２−９９２５０号公報

図２１および図２２は、第１光変調素子および第２光変調素子の対応する画素における駆動制御値および表示輝度の時間変化を示すグラフであり、図２１は静止画表示の場合であり、図２２は動画表示の場合である。ここで制御値とは、各光変調素子の当該画素における光透過率を制御するため各光変調素子に入力される値である。
図２１の静止画表示の場合には、図２１（ａ）に示す第１光変調素子および図２１（ｂ）に示す第２光変調素子ともに、駆動制御値が一定となっている。これにより、図２１（ｃ）に示すように、当該画素における表示輝度も一定となって、静止画表示が行われる。

これに対して、図２２の動画表示の場合には、図２２（ａ）に示す第１光変調素子の制御値および図２２（ｂ）に示す第２光変調素子の制御値が更新され、図２２（ｃ）に示すように当該画素における表示輝度が変化して、動画表示が行われている。
しかしながら、第１光変調素子の制御値の更新時期に対して、第２光変調素子の制御値の更新時期が遅れている。そのため、当該画素における表示輝度が一時的に上昇し、その後に所定輝度まで低下している。この表示輝度の一時的な上昇により、表示画面がフラッシュのように光ることになり、画像表示品質を低下させるという問題がある。

なお、複数の光変調素子を光学的に直列配置した表示装置の特徴として、中間階調を実現するための各光変調素子の制御値の組み合わせが複数存在する。そのため、表示輝度が少し違っただけでも、その表示輝度を実現する各光変調素子の制御値が大きく変化する場合がある。この時に、制御値の更新時期が各光変調素子で異なると、図２２（ｃ）に示すように意図しない輝度表示が行われ、画像表示品質を低下させることになる。その結果、コントラストも低下することになり、特に高輝度の表示システムにおいては大きな問題になる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、画像表示品質に優れた画像表示装置の駆動方法、画像表示装置およびプロジェクタの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るひとつの画像表示装置の駆動方法は、光源からの光を変調する第１光変調素子および前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子に制御値を入力して、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と、前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数とが異なり、前記第１光変調素子に対するドットクロック信号の周波数と前記第２光変調素子に対するドットクロック信号の周波数との比率を、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数との比率に一致させて、前記各光変調素子に制御値を入力することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の駆動方法は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、前記第１光変調素子に対する垂直同期信号と、前記第２光変調素子に対する垂直同期信号とを同期させて、前記各光変調素子に制御値を入力することを特徴とする。
この構成によれば、各光変調素子の垂直方向における制御値の入力開始時期を略一致させることができる。なお、各光変調素子の画素数が異なる場合には、各光変調素子の画面全体の描画時間が異なるが、次の描画前に各垂直同期信号を同期させることにより、その時間差を累積させることがない。これにより、各ライトバルブの制御値が略同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

また、本発明の他の画像表示装置の駆動方法は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、前記第１光変調素子に対する制御値の入力開始直前の水平同期信号と、前記第２光変調素子に対する制御値の入力開始直前の水平同期信号とを同期させて、前記各光変調素子に制御値を入力することを特徴とする。
この構成によれば、各光変調素子の水平方向における制御値の入力開始時期を略一致させることができる。なお、各光変調素子の画素数が異なる場合には、各光変調素子の画面全体の描画時間が異なるが、次の描画前に各水平同期信号を同期させることにより、その時間差を累積させることがない。これにより、各ライトバルブの制御値が略同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

また、本発明の他の画像表示装置の駆動方法は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、前記第１光変調素子に対するドットクロック信号の周波数と前記第２光変調素子に対するドットクロック信号の周波数との比率を、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数との比率に略一致させて、前記各光変調素子に制御値を入力することを特徴とする。
この構成によれば、第１光変調素子における画面全体の描画時間と、第２光変調素子における画面全体の描画時間とを、略一致させることができる。これにより、各ライトバルブの制御値が略同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

なお、前記第１光変調素子の垂直方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の垂直方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期と略一致するように、前記第１光変調素子に対する垂直同期信号および前記第２光変調素子に対する垂直同期信号を発生させることが望ましい。
この構成によれば、第１光変調素子および第２光変調素子の垂直方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力時期を略一致させることができるので、画像形成に関与する画素の制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を抑制することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

なお、前記第１光変調素子の水平方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の水平方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期と略一致するように、前記第１光変調素子に対する水平同期信号および前記第２光変調素子に対する水平同期信号を発生させることが望ましい。
この構成によれば、第１光変調素子および第２光変調素子の水平方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力時期を略一致させることができるので、画像形成に関与する画素の制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を抑制することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

一方、本発明の画像表示装置は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置であって、前記第１光変調素子の垂直方向における制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の垂直方向における制御値の入力開始時期と略一致するように、前記第１光変調素子に対する垂直同期信号および前記第２光変調素子に対する垂直同期信号を発生させる駆動制御部を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１光変調素子および第２光変調素子の垂直方向における制御値の入力時期を略一致させることができるので、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を抑制することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

また、本発明の他の画像表示装置は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置であって、前記第１光変調素子の水平方向における制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の水平方向における制御値の入力開始時期と略一致するように、前記第１光変調素子に対する水平同期信号および前記第２光変調素子に対する水平同期信号を発生させる駆動制御部を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１光変調素子および第２光変調素子の水平方向における制御値の入力時期を略一致させることができるので、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を抑制することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

また、本発明の他の画像表示装置は、第１光変調素子および第２光変調素子に制御値を入力して、光源からの光を変調することにより、画像を表示する画像表示装置であって、前記第１光変調素子に対するドットクロック信号の周波数と前記第２光変調素子に対するドットクロック信号の周波数との比率を、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数との比率に略一致させて、前記各ドットクロック信号を発生させる駆動制御部を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１光変調素子における画面全体の描画時間と、第２光変調素子における画面全体の描画時間とを、略一致させることができる。これにより、各ライトバルブの画像形成に関与する画素の制御値が略同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、画像形成に関与する画素の制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

一方、本発明のプロジェクタは、上述した画像表示装置と、投射手段と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、画像表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
［プロジェクタの全体構成］
図１は、本発明の画像表示装置及び本発明のプロジェクタの実施の形態の一例であり、プロジェクタＰＪ１の主たる光学構成を示す図である。
プロジェクタＰＪ１は、図１に示すように、光源１０と、光源１０から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明系２０と、均一照明系２０から入射した光の波長領域のうちのＲＧＢ３原色の輝度をそれぞれ変調する色変調部２５（第１変調手段としての３つの透過型液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒを含む）と、色変調部２５から入射した光をリレーするリレーレンズ９０と、リレーレンズ９０から入射した光の全波長領域の輝度を変調する第２変調手段としての透過型液晶ライトバルブ１００と、液晶ライトバルブ１００から入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ（投射手段）１１０と、を含んで構成されている。

光源１０は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなるランプ１１と、ランプ１１からの射出光を反射・集光するリフレクタ１２とを含んで構成されている。

均一照明系２０は、フライアイレンズ等からなる２つのレンズアレイ２１，２２と、偏光変換素子２３と、集光レンズ２４とを含んで構成されている。そして、光源１０からの光の輝度分布を２つのレンズアレイ２１，２２により均一化し、均一化した光を偏光変換素子２３により色変調部の入射可能偏光方向に偏光し、偏光した光を集光レンズ２４により集光して色変調部２５に射出する。なお、偏光変換素子２３は、例えばＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイおよび１／２波長板で構成されており、ランダム偏光を特定の直線偏光に変換するものである。

色変調部２５は、光分離手段としての２つのダイクロイックミラー３０，３５と、３つのミラー（反射ミラー３６，４５，４６）と、５つのフィールドレンズ（レンズ４１、リレーレンズ４２、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒ）と、３つの液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと、クロスダイクロイックプリズム８０と、を含んで構成されている。

ダイクロイックミラー３０，３５は、光源１０からの光（白色光）を、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）のＲＧＢ３原色光に分離（分光）するものである。ダイクロイックミラー３０は、Ｂ光及びＧ光を反射し、Ｒ光を透過する性質のダイクロイック膜をガラス板等に形成したもので、光源１０からの白色光に含まれるＢ光及びＧ光を反射し、Ｒ光を透過する。ダイクロイックミラー３５は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する性質のダイクロイック膜をガラス板等に形成したもので、ダイクロイックミラー３０を透過したＧ光及びＢ光のうち、Ｇ光を反射して平行化レンズ５０Ｇに伝達し、Ｂ光を透過してレンズ４１に伝達する。

リレーレンズ４２はレンズ４１近傍の光（光強度分布）を平行化レンズ５０Ｂ近傍に伝達するもので、レンズ４１はリレーレンズ４２に光を効率よく入射させる機能を有する。
レンズ４１に入射したＢ光はその強度分布をほぼ保存された状態で、かつ光損失を殆ど伴うことなく空間的に離れた液晶ライトバルブ６０Ｂに伝達される。

平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒは、対応する液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射する各色光を略平行化して入射光の角度分布を狭め、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒの表示特性を向上させる機能を有している。そして、ダイクロイックミラー３０，３５で分光されたＲＧＢ３原色の光は、上述したミラー（反射ミラー３６，４５，４６）及びフィールドレンズ（レンズ４１、リレーレンズ４２、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒ）を介して、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射する。

液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、画素電極及びこれを駆動するための薄膜トランジスタや薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にＴＮ型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。

また、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となるノーマリーホワイトモード、またはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、電極間に与えられた制御値（制御電圧）に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。液晶ライトバルブ６０Ｂは、入射されたＢ光を制御値に基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ６０Ｇは、入射されたＧ光を制御値に基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ６０Ｒは、入射されたＲ光を制御値に基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。

クロスダイクロイックプリズム８０は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、その内部には、Ｂ光を反射する誘電体多層膜（Ｂ光反射ダイクロイック膜８１）及びＲ光を反射する誘電体多層膜（Ｒ光反射ダイクロイック膜８２）が断面Ｘ字状に形成されている。そして、液晶ライトバルブ６０ＧからのＧ光を透過し、液晶ライトバルブ６０ＲからのＲ光と液晶ライトバルブ６０ＢからのＢ光とを折り曲げてこれらの３色の光を合成し、カラー画像を形成する。

リレーレンズ９０は、クロスダイクロイックプリズム８０で合成された液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒからの光学像（光強度分布）を、液晶ライトバルブ１００の表示面上に伝達するものである。リレーレンズ９０は、多数枚のレンズから構成されるので、収差補正がよく、各色変調用の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで形成される輝度分布を正確に液晶ライトバルブ１００に伝達することができる。

液晶ライトバルブ１００は、前述した液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒと同等の構成からなり、入射した光の全波長領域の輝度を制御値に基づいて変調し、最終的な光学像を内包した変調光を投射レンズ１１０に射出する。
また投射レンズ１１０は、液晶ライトバルブ１００の表示面上に形成された光学像を図示しないスクリーン上に投射してカラー画像を表示する。

次に、プロジェクタＰＪ１の全体的な光伝達の流れを説明する。光源１０からの白色光はダイクロイックミラー３０，３５により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３原色光に分光されるとともに、平行化レンズ５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒを含むレンズ及びミラーを介して、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射される。その液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒは、後述するＨＤＲ画像データに基づいて生成された制御値によって駆動され、画素単位で光透過率を変化させうるようになっている。したがって、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに入射した各々の色光は、それぞれの波長領域に応じて色変調され、光学像を内包した変調光として射出される。

液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒからの各変調光は、それぞれクロスダイクロイックプリズム８０に入射し、そこで一つの光に合成され、リレーレンズ９０を介して液晶ライトバルブ１００に入射される。液晶ライトバルブ１００も同様に、後述するＨＤＲ画像データに基づいて生成された制御値によって駆動され、画素単位で光透過率を変化させうるようになっている。したがって、液晶ライトバルブ１００に入射した合成光は、全波長域について輝度変調され、最終的な光学像を内包した変調光として投射レンズ１１０へ射出される。そして、投射レンズ１１０において、液晶ライトバルブ１００からの最終的な合成光を図示しないスクリーン上に投射し所望の画像を表示する。

このように、プロジェクタＰＪ１では、第１光変調素子としての液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで光学像（画像）を形成した変調光を用いて、最終的な表示画像を第２光変調素子としての液晶ライトバルブ１００で形成する形態を採用しており、直列に配置された２つのライトバルブを介して、２段階の画像形成過程によって光源１０からの光を変調する。その結果、プロジェクタＰＪ１は、輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現することができるようになっている。

ここで、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ及び液晶ライトバルブ１００は、いずれも透過光の強度を変調しその変調度合いに応じた光学像を内包する点で一致するが、後者の液晶ライトバルブ１００が全波長域の光（白色光）を変調するのに対して、前者の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒが光分離手段であるダイクロイックミラー３０，３５で分光された特定波長領域の光（Ｒ，Ｇ，Ｂなどの色光）を変調する点で異なっている。したがって、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで行われる光強度変調を色変調、液晶ライトバルブ１００で行われる光強度変調を輝度変調と便宜的に呼称して区別する。また、同様の観点から、以下の説明では液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒを色変調ライトバルブ、液晶ライトバルブ１００を輝度変調ライトバルブと呼称して区別する場合がある。

そして、色変調ライトバルブ及び輝度変調ライトバルブに入力する制御値の内容については、後ほど詳述する。なお、本実施形態では、色変調ライトバルブは輝度変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、よって、色変調ライトバルブが表示解像度（プロジェクタＰＪ１の表示画像を観測者が見たときに観測者が知覚する解像度をいう。）を決定する場合を想定している。勿論、表示解像度の関係はこれに限定されず、同じ解像度の色変調ライトバルブ及び輝度変調ライトバルブを採用することも可能であるし、また輝度変調ライトバルブが色変調ライトバルブよりも高い解像度を有し、輝度変調ライトバルブが表示解像度を決定する構成を採用することも可能である。

［表示制御装置］
図１に示すプロジェクタＰＪ１では、ＨＤＲ画像データから色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）および輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）の制御値を生成し、その制御値を各ライトバルブに入力して光変調および輝度変調を行う。これにより、画像の表示制御を行うようになっている。

図２は、表示制御装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
表示制御装置は、外部装置からのＨＤＲ画像データの入力を媒介するＩ／Ｆ１７８と、Ｉ／Ｆ１７８を介して入力されたＨＤＲ画像データを一時的に保管する入力用フレームメモリ１９２と、ＲＯＭ１７２に格納されたプログラムに従ってＨＤＲ画像データから各ライトバルブの制御値を生成するＣＰＵ１７０と、生成された制御値を保管する出力用フレームメモリ１９４，１９５と、その制御値を用いて輝度変調ライトバルブ１００および色変調ライトバルブ６０を駆動する駆動制御部２１０とを備えており、これらは信号線であるバスによりデータ授受可能に接続されている。

Ｉ／Ｆ１７８には、外部のネットワーク１９９に接続するための信号線と、データ等をファイルとして格納する記憶装置１８２とが接続されている。この記憶装置１８２には、プロジェクタで表示すべきＨＤＲ画像データと、輝度変調ライトバルブ１００及び色変調ライトバルブ６０を駆動するための制御値登録テーブルとが記憶されている。

ＨＤＲ画像データは、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可能な画像データであり、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。本実施形態では、ＨＤＲ画像データとして、１つの画素についてＲＧＢ３原色ごとに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。また、格納する値としては、放射輝度（Radiance）や輝度（Luminance）等の物理的な輝度に関する値を格納しているのも特徴である。放射輝度に人間の視感特性をかけたものが輝度であるため、以後の説明では二つを区別せずに輝度と呼ぶ。

なお、ＨＤＲ画像データの生成方法の詳細については、例えば、「P.E.Debevec，J.Malik，"Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs"，Proceedings of ACM SIGGRAPH97 ，pp.367-378(1997)」に掲載されている。

図３は、輝度変調ライトバルブに入力するための制御値を登録した制御値登録テーブル４００のデータ構造の説明図である。制御値登録テーブル（ルックアップテーブル；LUT）４００の各レコードは、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、各制御値に対応する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３の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００３」がそれぞれ登録されている。これは、輝度変調ライトバルブに対して制御値「０」を入力すると、輝度変調ライトバルブの透過率が０．３％となることを示している。なお、図３には輝度変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には輝度変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。

図４は、色変調ライトバルブに入力するための制御値を登録した制御値登録テーブル４２０Ｒのデータ構造の説明図である。制御値登録テーブル（ルックアップテーブル；LUT）４２０Ｒの各レコードは、図１の色変調ライトバルブ６０Ｒの制御値を登録したフィールドと、色変調ライトバルブ６０Ｒ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の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００４」がそれぞれ登録されている。これは、色変調ライトバルブに対して制御値「０」を入力すると、色変調ライトバルブの透過率が０．４％となることを示している。なお、図４には色変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には色変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。
また、図１の色変調ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇに対応する制御値登録テーブルのデータ構造については特に図示しないが、図４の制御値登録テーブル４２０Ｒと同様のデータ構造を有している。ただし、同一の制御値に対して異なる透過率が登録されている場合もある。

［表示制御方法］
次に、上述したＨＤＲ画像データから各ライトバルブの制御値を生成して、プロジェクタを駆動する方法について説明する。
いま、ＨＤＲ画像データにおける画素ｐの輝度レベルをＲｐ、プロジェクタ全体における画素ｐに対応する領域の光変調率をＴｐ，輝度変調ライトバルブにおける画素ｐに対応する領域の透過率をＴ１、色変調ライトバルブにおける画素ｐに対応する領域の透過率をＴ２とすると、下式（１），（２）が成立する。
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。
例えば、画素ｐの輝度レベルＲｐ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（1.2，5.4，2.3）、光源の輝度Ｒｓ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（10000，10000，10000）であるとすると、画素ｐの光変調率Ｔｐは、（1.2，5.4，2.3）／（10000，10000，10000）＝（0.00012，0.00054，0.00023）となる。

図５は、制御値の生成方法のフローチャートである。
まず、ステップＳ１００では、図２の記憶装置１８２からＩ／Ｆ１７８を介して入力用フレームメモリ１９２にＨＤＲ画像データを入力し、そのＨＤＲ画像データをＣＰＵ１７０が読み出す。

次いで、図５のステップＳ１０２に移行して、読み出したＨＤＲ画像データを解析し、画素値のヒストグラムや、輝度レベルの最大値、最小値及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。

次いで、ステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２の解析結果に基づいて、ＨＤＲ画像データの輝度レベルを、プロジェクタの輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングする。
図６は、トーンマッピング処理の説明図である。ＨＤＲ画像データを解析した結果、ＨＤＲ画像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、プロジェクタ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画像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。

なお、トーンマッピングの詳細については、例えば、「F.Drago, K.Myszkowski，T.Annen，N.Chiba，"Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Scenes"， Eurographics 2003，(2003）」に記載されている。

次いで、図５のステップＳ１０６に移行して、色変調ライトバルブの解像度（画素数）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Ｓ１０８に移行して、リサイズ画像の各画素の輝度レベルＲｐ及び光源１０の輝度Ｒｓに基づいて、上式（１）により、リサイズ画像の各画素につき光変調率Ｔｐを算出する。

次いで、ステップＳ１１０に移行して、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２として、初期値（例えば、０．２）を仮決定する。

次いで、ステップＳ１１２に移行して、色変調ライトバルブの各画素に対応する輝度変調ライトバルブの領域につき透過率Ｔ１’を算出する。具体的には、ステップＳ１０８で算出した光変調率Ｔｐ、ステップＳ１１０で仮決定した透過率Ｔ２、及びゲインＧに基づいて、上式（２）により、当該領域の透過率Ｔ１’を算出する。ここで、色変調ライトバルブが３枚の液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで構成されていることから、同一の領域につきＲＧＢ３原色ごとに透過率Ｔ１’を算出する。そして、輝度変調ライトバルブが１枚の液晶ライトバルブ１００で構成されていることから、ＲＧＢ３原色ごとに算出した透過率の平均値等をその領域の透過率Ｔ１’とする。

次いで、ステップＳ１１４に移行して、輝度変調ライトバルブの各画素につき透過率Ｔ１を算出する。具体的には、ステップＳ１１２で算出した輝度変調ライトバルブの各領域の透過率Ｔ１’のうち、輝度変調ライトバルブの画素と重なり合う領域の透過率Ｔ１’の重み付け平均値を算出して、当該画素における透過率Ｔ１を求める。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。

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につき、算出した透過率Ｔ１に対応する制御値を、図３の制御値登録テーブル４００から読み出す。制御値の読出しでは、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の中から選出し、選出した透過率に対応する制御値を読み出す。この選出は、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。

次いで、図５のステップＳ１１８に移行して、色変調ライトバルブの各画素につき透過率Ｔ２を算出する。具体的には、ステップＳ１１４で算出した輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１のうち、色変調ライトバルブの画素と光路上で重なり合う画素の透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。その上で、算出した透過率Ｔ１の平均値、ステップＳ１０８で算出した光変調率Ｔｐ及びゲインＧに基づいて、上式（２）により、当該画素の透過率Ｔ２を算出する。

次いで、ステップＳ１２０に移行して、色変調ライトバルブの各画素につき、算出した透過率Ｔ２に対応する制御値を、図４の制御値登録テーブル４２０Ｒから読み出す。制御値の読出しでは、算出した透過率Ｔ２に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４２０Ｒの中から選出し、選出した透過率に対応する制御値を読み出す。この選出は、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。

次いで、図５のステップＳ１２２に移行して、ステップＳ１１６，Ｓ１２０で決定した制御値を出力用フレームメモリに格納する。その後、駆動制御部が格納された制御値を読み出し、各ライトバルブに出力してこれらを駆動する。その駆動制御部の構成および駆動処理については後述する。

［制御値の生成方法］
次に、色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）及び輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）に入力する制御値の生成過程を、図５〜図１０に基づいて説明する。
以下では、色変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）は、横１８画素×縦１２画素の解像度及び４ビットの階調数を有し、輝度変調ライトバルブ（液晶ライトバルブ１００）は、横１５画素×縦１０画素の解像度及び４ビットの階調数を有する場合を例にとって説明を行う。また、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの図はいずれも光源１０の側から見たものである。

図７は、色変調ライトバルブの透過率Ｔ２を仮決定する過程の説明図である。
ステップＳ１１０（図５参照、以下同じ）では、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〜ｐ２４の透過率Ｔ２には、図７に示すように、初期値Ｔ２０が与えられる。

図８は、色変調ライトバルブの各画素に対応する輝度変調ライトバルブの領域について、透過率Ｔ１’を算出する過程の説明図である。
ステップＳ１１２では、色変調ライトバルブの各画素に対応する輝度変調ライトバルブの領域について透過率Ｔ１’が算出される。色変調ライトバルブの画素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領域における透過率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」とすれば、下式（３）〜（６）により算出することができる。
Ｔ１１ ＝ Ｔｐ１／Ｔ２０ （３）
Ｔ１２ ＝ Ｔｐ２／Ｔ２０ （４）
Ｔ１３ ＝ Ｔｐ３／Ｔ２０ （５）
Ｔ１４ ＝ Ｔｐ４／Ｔ２０ （６）

例えば、Ｔｐ１＝0.00012、Ｔｐ２＝0.05、Ｔｐ３＝0.02、Ｔｐ４＝0.01、Ｔ２０＝0.1である場合には、上式（３）〜（６）により、Ｔ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.1となる。

図９は、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する過程の説明図である。
ステップＳ１１４では、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が決定される。輝度変調ライトバルブと色変調ライトバルブとは、リレーレンズ９０によって互いに倒立結像する関係にあるので、色変調パネルの左上４区画の画素は輝度変調ライトバルブの右下部に結像される。そこで、図９（ａ）に示すように、輝度変調ライトバルブの右下４区画の画素をｐ１１（右下）、ｐ１２（左下）、ｐ１３（右上）、ｐ１４（左上）とする。ここで、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブとは解像度が異なることから、画素ｐ１１は画素ｐ２１〜画素ｐ２４（図８参照）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、各ライトバルブの画素数の最小公倍数に基づいて、図９（ｂ）に示すように画素ｐ１１は６×６の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ１１が画素ｐ２１〜ｐ２４とそれぞれ重なり合う面積比は、２５：５：５：１となる。したがって、画素ｐ１１の透過率Ｔ１５は、下式（７）により算出することができる。
Ｔ１５＝（Ｔ１１×２５＋Ｔ１２×５＋Ｔ１３×５＋Ｔ１４×１）／３６ （７）

例えば、Ｔ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.002である場合は、上式（７）により、Ｔ１５＝0.1008となる。
図９（ｃ）に示す画素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Ｓ１１６では、輝度変調ライトバルブの画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ１に対応する制御値が制御値登録テーブル４００から読み出される。例えば、Ｔ１５＝0.1008であるので、制御値登録テーブル４００を参照すると、先の図３に示すように、0.09が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４００からは、画素ｐ１１の制御値として「８」が読み出される。

図１０は、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定する過程の説明図である。
ステップＳ１１８では、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が決定される。上述したように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブとは解像度が異なることから、図１０（ａ）に示すように、画素ｐ２４は画素ｐ１１〜画素ｐ１４（図９参照）と光路上で重なり合う。また、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、輝度変調ライトバルブの画素数の最小公倍数に基づいて、図１０（ｂ）に示すように画素ｐ２４は５×５の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ２４が画素ｐ１１〜ｐ１４とそれぞれ重なり合う面積比は、１：４：４：１６となる。したがって、画素ｐ２４に対応する輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１９は、画素ｐ１１〜ｐ１４の透過率の重み付け平均値として、下式（８）により算出することができる。
Ｔ１９＝（Ｔ１５×１＋Ｔ１６×４＋Ｔ１７×４＋Ｔ１８×１６）／２５ （８）
そして、画素ｐ２４の透過率Ｔ２４は、ゲインＧを「１」として、下式（９）により算出することができる。
Ｔ２４＝Ｔｐ４／Ｔ１９ （９）

例えば、Ｔ１５＝0.09、Ｔ１６＝0.33、Ｔ１７＝0.15、Ｔ１８＝0.06、Ｔｐ４＝0.01である場合は、上式（８），（９）により、Ｔ１９＝0.1188、Ｔ２４＝0.0842となる。
図１０（ｃ）に示す画素ｐ２１〜ｐ２３の透過率Ｔ２１〜Ｔ２３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。

次いで、ステップＳ１２０では、色変調ライトバルブの画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ２に対応する制御値が制御値登録テーブルから読み出される。例えば、液晶ライトバルブ６０Ｒの画素ｐ２４についてＴ２４＝0.0842である場合、制御値登録テーブル４２０Ｒを参照すると、先の図４に示すように、0.07が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４２０Ｒからは、画素ｐ２４の制御値として「７」が読み出される。

そして、ステップＳ１２２において、ステップＳ１１６，Ｓ１２０で決定された制御値を出力用フレームメモリに格納する。その後、格納された制御値を出力用フレームメモリから読み出し、駆動制御部がその制御値を各ライトバルブに入力して、光変調および輝度変調を行うことによりプロジェクタを駆動する。

［駆動制御部］
次に、駆動制御部の構成について説明する。
図１１は、駆動制御部のハードウエア構成を示すブロック図である。駆動制御部２１０は、各ライトバルブの駆動信号を生成するとともに、その駆動信号に従って各ライトバルブに制御値を入力するものである。

まず、駆動信号である垂直同期信号、水平同期信号、およびドットクロック信号について説明する。画像表示装置の画面を描画する際に、垂直方向のタイミングを計るための信号が垂直同期信号であり、水平方向のタイミングを計るための信号が水平同期信号である。一般に、画像表示装置の画面を描画するには、画面左上から右上に向かって水平に描画し、右端に到達すると一段下がって、また左から右に向かって描画する。そして、画面の右下に到達したら、左上に戻って同様の走査を繰り返す。ここで、画面の右下から左上に移動するタイミングを決定するのが垂直同期信号である。また、上段の右端から下段の左端に移動するタイミングを決定するのが水平同期信号である。さらに、各画素に対する制御値の入力タイミングを決定するがドットクロック信号である。なお、垂直同期信号は水平同期信号を元に生成され、水平同期信号はドットクロック信号を元に生成される。

駆動制御部２１０は、上述した垂直同期信号および水平同期信号の生成部２１４，２１６と、ドットクロック信号の生成部２１２と、各信号生成部のタイミングを制御する全体制御部２２０とを備えている。一方、駆動制御部２１０は、出力用フレームメモリ１９４，１９５（図２参照）に格納されている各ライトバルブの制御値を読み出すためのアドレスを発生させるアドレス制御部２２２と、読み出した制御値を一時的に格納するデータバッファ２２４，２２６とを備えている。また、その制御値を駆動信号に合わせて各ライトバルブに入力するデータ転送部２３０を備えている。

［制御値の入力方法］
次に、駆動信号の生成方法およびその駆動信号に合わせて画像データを各ライトバルブに入力する方法について説明する。
図１２および図１３は、第１実施形態で生成する駆動信号の説明図である。第１実施形態では、各ライトバルブに対する垂直同期信号を同期して発生させる。なお、垂直同期信号および水平同期信号は、一般にローレベルがアクティブ（トリガ）となる。また、垂直同期信号および水平同期信号がアクティブになってから制御値が入力されるまでには、初期化のため所定のタイムラグ（初期化時間）が存在する。

図１２は、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの画素数が等しい場合である。なお、図１２（ａ）が色変調ライトバルブに対する駆動信号等であり、図１２（ｂ）が輝度変調ライトバルブに対する駆動信号等である。
図１２では、色変調ライトバルブに対する垂直同期信号１と、輝度変調ライトバルブに対する垂直同期信号２とが、同期して発生している。そして、各垂直同期信号がアクティブとなってから所定のタイムラグをおいて、各ライトバルブに対する制御値の入力が同時期に開始されている。これにより、各ライトバルブの制御値が同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

図１３は、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの画素数が異なる場合である。図１３では、色変調ライトバルブに対する垂直同期信号１と、輝度変調ライトバルブに対する垂直同期信号２とが、同期して発生している。そして、色変調ライトバルブに対する制御値１と、輝度変調ライトバルブに対する制御値２とが、略同時期にそれぞれのライトバルブに入力されている。なお、各ライトバルブの画素数の違いに起因して、各ライトバルブの初期化時間が異なるが、これに伴う制御値の入力開始時期の差は大きくない。また、各ライトバルブの画素数の違いに起因して、各ライトバルブの画面全体の描画時間が異なるが、次の描画前に各垂直同期信号を同期させることにより、その時間差を累積させることがない。これにより、各ライトバルブの制御値が略同時期に更新されるので、画像表示品質の低下を最小限にとどめることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る画像表示装置の駆動方法について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
図１４および図１５は、第２実施形態で生成する駆動信号の説明図である。第２実施形態では、各ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号を同じタイミングで発生させる。

図１４は、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの画素数が等しい場合である。なお、図１４（ａ）が色変調ライトバルブに対する駆動信号等であり、図１４（ｂ）が輝度変調ライトバルブに対する駆動信号等である。
図１４では、色変調ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号１と、輝度変調ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号２とが、同期して発生している。なお各ライトバルブの画素数が等しいので、各ライトバルブに対する垂直同期信号を同期して発生させれば、結果として各ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号を同期して発生させることができる。そして、各水平同期信号がアクティブとなってから所定のタイムラグをおいて、各ライトバルブに対する制御値の入力が同時期に開始されている。これにより、各ライトバルブの制御値が同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度の一時的な上昇を防止することができる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

図１５は、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの画素数が異なる場合である。図１５でも、色変調ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号１と、輝度変調ライトバルブに対する制御値の入力開始直前の水平同期信号２とが、同期して発生している。そして、色変調ライトバルブに対する制御値１と、輝度変調ライトバルブに対する制御値２とが、略同時期にそれぞれのライトバルブに入力されている。なお、各ライトバルブの初期化時間の相違は軽微であって問題にならない。また、各ライトバルブの画面全体の描画時間が異なるが、次の描画前に各水平同期信号を同期させることにより、その時間差を累積させることがない。これにより、各ライトバルブに対する制御値がほとんど同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度の一時的な上昇を防止することが可能になる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る画像表示装置の駆動方法について説明する。第３実施形態では、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの画素数が異なる場合を前提として、異なるドットクロック周波数を発生させて各ライトバルブを駆動する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。

図１６は、各ライトバルブの画素数の説明図である。一般に、ライトバルブの各画素に対する制御値の入力は、ドットクロック信号単位で行われる。そこで、各ライトバルブを駆動するドットクロック信号の周波数の比率を、各ライトバルブの画素数の比率に略一致させることにより、各ライトバルブにおける画面全体の描画時間を略一致させることができる。図１６では、理解を容易にするため、色変調ライトバルブの画素数を４×４の１６画素、輝度変調ライトバルブの画素数を３×３の９画素と仮定している。このとき、色変調ライトバルブを駆動するドットクロック周波数と輝度変調ライトバルブを駆動するドットクロック周波数との比率を、１６：９にすればよい。

図１７は、第３実施形態で生成する駆動信号の説明図である。なお、図１７（ａ）が色変調ライトバルブに対する駆動信号等であり、図１７（ｂ）が輝度変調ライトバルブに対する駆動信号等である。
図１７では、色変調ライトバルブに対してドットクロック信号１の１カウントごとに制御値１が入力され、またドットクロック信号１の４カウントごとに水平同期信号１がアクティブとなって、４×４の１６画素からなる色変調ライトバルブの１画面が描画されるようになっている。一方、輝度変調ライトバルブに対してドットクロック信号２の１カウントごとに制御値２が入力され、ドットクロック信号２の３カウントごとに水平同期信号２がアクティブとなって、３×３の９画素からなる輝度変調ライトバルブの１画面が描画されるようになっている。

上述したように、色変調ライトバルブを駆動するドットクロック信号１の周波数と、輝度変調ライトバルブを駆動するドットクロック信号２の周波数との比率が、１６：９に設定されている。そのため、図１７では、色変調ライトバルブにおける画面全体の描画時間と、輝度変調ライトバルブにおける画面全体の描画時間とが、略一致している。これにより、光路上で重なり合う各ライトバルブの画素に対する制御値を、略同時期に更新することが可能になる。したがって、動画表示を行う場合でも、制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することが可能になり、画像表示品質を低下させることがない。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る画像表示装置の駆動方法について説明する。第４実施形態では、一方のライトバルブにおける画面の一部のみに画像を描画する場合に、他方のライトバルブと描画開始時期を略一致させて描画する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
一般に、同じ画素数の色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブを採用すると、両ライトバルブのブラックストライプの干渉により、モアレが発生する場合がある。このモアレを解消するには、一方のライトバルブにおける画面の一部のみに画像を描画すればよいことが確認されている。すなわち、同じ画素数のライトバルブを採用した場合でも、一方のライトバルブにおける画面の一部のみに画像を描画することにより、異なる画素数のライトバルブとして使用するのである。

図１８は、各ライトバルブの描画領域の説明図である。本実施形態では、輝度変調ライトバルブにおける画面の一部（中央部）のみに画像を描画する。図１８では、理解を容易にするため、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブとの画素比を４：３とし、色変調ライトバルブにおいて４×４画素で構成された領域６個分を、輝度変調ライトバルブにおいて３×３画素で構成された領域６個分に対応させる。そして、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブに対して、略同時に描画を開始する。具体的には、色変調ライトバルブの描画領域の左上に位置するＡ画素と、輝度変調ライトバルブの描画領域の左上に位置するＢ画素とに対して、略同時に制御値を入力する。ここで、Ｂ画素の上側には描画されない（画像形成に関与しない）画素列が１列存在し、Ｂ画素の左側には描画されない画素が２個存在することに注目されたい。

図１９は、水平方向の描画タイミングをとるため第４実施形態で生成する駆動信号の説明図である。なお、図１９（ａ）が色変調ライトバルブに対する駆動信号等であり、図１９（ｂ）が輝度変調ライトバルブに対する駆動信号等である。本実施形態では、異なる画素数のライトバルブを使用する第３実施形態と同様に、各ライトバルブを駆動するドットクロック信号の周波数の比率を、各ライトバルブの描画領域の画素数（すなわち、制御値の入力により画像形成に関与する画素数）の比率に略一致させる。すなわち、色変調ライトバルブを駆動するドットクロック信号１の周波数と、輝度変調ライトバルブを駆動するドットクロック信号２の周波数との比率を、１６：９にする。

上述したように、輝度変調ライトバルブのＢ画素の左側には、描画されない画素が２個存在する。なお第３実施形態で述べたように、各画素に対する制御値の入力（描画）は、ドットクロック信号のカウントごとに行われる。そこで、輝度変調ライトバルブに対する水平同期信号２を、色変調ライトバルブに対する水平同期信号１より、ドットクロック信号の２カウント（ＤＣＬＫ）分だけ早く発生させる。これにより、色変調ライトバルブの画像形成に関与する制御値入力画素に対して、輝度変調ライトバルブの画像形成に関与する制御値入力画素を、２画素分進めることが可能になる。したがって、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの水平方向における描画開始時期を略一致させることができる。

図２０は、垂直方向の描画タイミングをとるため第４実施形態で生成する駆動信号の説明図である。上述したように、輝度変調ライトバルブのＢ画素の上側には、描画されない画素列が１列存在する。そこで、輝度変調ライトバルブの垂直同期信号２を、色変調ライトバルブの垂直同期信号１より、水平同期信号２の１Ｈ分だけ早く発生させる。これにより、色変調ライトバルブの画像形成に関与する制御値入力画素列に対して、輝度変調ライトバルブの画像形成に関与する制御値入力画素列を、１列分進めることが可能になる。したがって、色変調ライトバルブおよび輝度変調ライトバルブの垂直方向における描画開始時期を略一致させることができる。

そして、図１９および図２０に示す駆動信号を共に生成することにより、輝度変調ライトバルブにおける画面の一部のみに画像を描画する場合でも、色変調ライトバルブのＡ画素と輝度変調ライトバルブのＢ画素とに対して略同時に制御値を入力することができる。そして、各ライトバルブのドットクロック周波数の比率を、各ライトバルブの描画領域の画素数の比率に略一致させているので、色変調ライトバルブの描画領域と輝度変調ライトバルブの描画領域との描画タイミングを、水平方向および垂直方向に略一致させることができる。これにより、各ライトバルブの対応する画素において画像形成に関与する制御値が略同時期に更新されるので、動画表示を行う場合でも、画像形成に関与する制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を防止することが可能になる。したがって、画像表示品質を低下させることがない。

なお、図１９または図２０に示す駆動信号のいずれか一方のみを生成して、各ライトバルブを駆動してもよい。この場合でも、色変調ライトバルブの描画領域と輝度変調ライトバルブの描画領域との描画タイミングが水平方向または垂直方向に概ね一致するので、画像形成に関与する制御値の更新時期のずれに起因する輝度表示の一時的な上昇を抑制することが可能になるからである。

［その他の変形例］
上記実施形態では、３板式のプロジェクタを例にして説明したが、単板式のプロジェクタに本発明を適用することも可能である。この単板式のプロジェクタは、光源、均一照明系、第１光変調素子、リレーレンズ、第２光変調素子および投射レンズを主として構成され、光源として白色光源を採用した場合には、第１光変調素子または第２光変調素子としての液晶ライトバルブにカラーフィルタが配設される。

また、上記実施形態では、投射型表示装置を例にして説明したが、直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。この直視型表示装置では、第２変調素子上で変調された画像光を直接見ることとなる。直視型表示装置は、明るい場所での鑑賞に適するという利点がある。

また、上記実施形態では、色変調ライトバルブで色変調された光に対し、輝度変調ライトバルブにて輝度変調を行うように構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブで輝度変調された光に対し、色変調ライトバルブにて色変調を行うように構成することもできる。また、輝度変調ライトバルブ及び色変調ライトバルブを用いて光の輝度を２段階に変調するように構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブを２セット用いて光の輝度を２段階に変調するように構成することもできる。

また、上記実施形態では、光源１０として白色光を射出する単体の光源を用い、この白色光をＲＧＢの３原色の光に分光するようにしているが、これに限らず、ＲＧＢの３原色にそれぞれ対応した、赤色の光を射出する光源、青色の光を射出する光源及び緑色の光を射出する光源の３つの光源を用い、白色光を分光する手段を取り除いた構成としても良い。

また、上記実施形態では、液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ、１００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６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ、１００としてパッシブマトリックス型の液晶表示素子及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及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、上記実施形態では、輝度変調ライトバルブまたは色変調ライトバルブを透過型の光変調素子である液晶パネルによって構成したが、これに限らず、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型の光変調素子で構成することもできる。

また、リレーレンズと輝度変調ライトバルブとの間に、光の偏光状態を補償する偏光補償光学系を配設してもよい。偏光補償光学系としては、偏光補償機能を有する誘電体膜や、レクチファイアを用いた構成を採用することができる。

また、上記各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、図２のＲＯＭ１７２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ＲＡＭ１７４に読み込んで実行するようにしてもよい。

ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係る画像表示装置（プロジェクタ）の主たる光学構成図である。 表示制御装置のハードウエア構成を示すブロック図である。 輝度変調ライトバルブの制御値登録テーブルのデータ構造図である。 色変調ライトバルブの制御値登録テーブルのデータ構造図である。 制御値の生成方法のフローチャートである。 トーンマッピング処理の説明図である。 色変調ライトバルブの透過率を仮決定する場合の説明図である。 色変調ライトバルブの各画素に対応する輝度変調ライトバルブの各領域の透過率を算出する場合の説明図である。 輝度変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する場合の説明図である。 色変調ライトバルブの各画素の透過率を決定する場合の説明図である。 駆動制御部のハードウエア構成を示すブロック図である。 第１実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 第１実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 第２実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 第２実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 各ライトバルブの画素数の説明図である。 第３実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 各ライトバルブの描画領域の説明図である。 第４実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 第４実施形態で生成する駆動信号の説明図である。 各ライトバルブの制御値および表示輝度の時間変化を示すグラフである。 各ライトバルブの制御値および表示輝度の時間変化を示すグラフである。

符号の説明

ＶＳＹＮＣ１‥垂直同期信号 ＶＳＹＮＣ２‥垂直同期信号

Claims (5)

1. 光源からの光を変調する第１光変調素子および前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子に制御値を入力して、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、
   前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と、前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数とが異なり、
   前記第１光変調素子に対するドットクロック信号の周波数と前記第２光変調素子に対するドットクロック信号の周波数との比率を、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数との比率に一致させて、前記各光変調素子に制御値を入力することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
2. 前記第１光変調素子の垂直方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の垂直方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期と一致するように、前記第１光変調素子に対する垂直同期信号および前記第２光変調素子に対する垂直同期信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の駆動方法。
3. 前記第１光変調素子の水平方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期が、前記第２光変調素子の水平方向における画像形成に関与する画素に対する制御値の入力開始時期と一致するように、前記第１光変調素子に対する水平同期信号および前記第２光変調素子に対する水平同期信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の駆動方法。
4. 光源からの光を変調する第１光変調素子および前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子に制御値を入力して、画像を表示する画像表示装置であって、
   前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と、前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数とが異なり、
   前記第１光変調素子に対するドットクロック信号の周波数と前記第２光変調素子に対するドットクロック信号の周波数との比率を、前記第１光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数と前記第２光変調素子において制御値の入力により画像形成に関与する画素数との比率に一致させて、前記各ドットクロック信号を発生させる駆動制御部を有することを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項４に記載の画像表示装置と、
   投射手段と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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