JPH07294866A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間の視覚特性に合致した輝度信号光変調手
段と色信号光変調手段及び画像合成手段を用い、かつ各
光変調手段に入力される新たな輝度信号Ｙ₁ と色信号Ｃ
₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃の組合わせを用いて簡単な光学系で良好
な投写画像を再生するプロジェクタ装置。 【構成】 白色光を出す光源１、その白色光を集光する
集光手段１１と、輝度信号及び色信号で前記集光手段１
１の光束を各々独立に光変調する輝度信号光変調手段と
色信号光変調手段と、その各光変調手段の表示画面上の
画像を拡大投写する投写手段と、各投写手段に所定のあ
おり角度、θを持たせて各投写手段からの出射光をスク
リーン６０上で合成する画像合成手段とを用いて、投写
画像を再生することを特徴とするプロジェクタ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光変調手段を用いた
ビデオプロジェクタ（ＶＰ）に関するものである。特徴
点を概括すると、人間の視覚特性は輝度（明暗）に対し
て解像度が高く、色に対して解像度が低いというこの原
理を利用したプロジェクタ装置である。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の３原色の赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の３枚の液晶パネルを光変調手段とし
て用いた従来の液晶プロジェクタ装置の光学系の構成図
である。図５において、１０はランプ、１１は反射鏡、
１はランプ１０と反射鏡１１からなる光源、２は光の分
光及び反射のミラー群、２１はランプ１０の白色光の
内、赤色成分を反射する第１のダイクロイックミラー、
２２は第１のダイクロイックミラー２１を通過した緑
色，青色の光の内、緑色成分のみを反射し、かつ緑色用
液晶パネル３１にその光を供給する第２のダイクロイッ
クミラーであり、２４，及び２３と２５はランプ１０の
白色光を前記第１及び第２のダイクロイックミラーで赤
色，青色に分光した各色の光を、結果として赤色，及び
青色用液晶パネル３０，３２に供給するための反射ミラ
ー、４０は赤色，青色，緑色用の各液晶パネル３０，３
１，３２を通過した光を合成する十字に組合わされた第
３のダイクロイックミラー、５０は第３のダイクロイッ
クミラー４０で合成された画像をスクリーン６０に拡大
投写する投写レンズである。

【０００３】次に、動作について説明する。光源１はラ
ンプ１０と反射鏡１１で構成されていて、おおむね平行
な白色の出射光１００を出射する。ランプ１０として
は、例えばメタルハライドランプ，キセノンランプ，ハ
ロゲンランプ等のいわゆる白色光源が用いられる。又反
射鏡１１の反射面は集光手段であって、放物面が基本で
あり、放物面の概略焦点位置にランプ１０の発光中心を
配置することにより概略平行である出射光１００が得ら
れる。

【０００４】出射光１００は赤色光を反射し、緑色光及
び青色光を透過する第１のダイクロイックミラー２１，
及び緑色光を反射し青色を通過する第２のダイクロイッ
クミラー２２によって赤，緑，青の三つの単色光１００
Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに分光される。その赤色の単色
光１００Ｒと青色の単色光１００Ｂは各々反射ミラー２
４及び，２３と２５によって光路を変えられ又緑色の単
色光１００Ｇは第２のダイクロイックミラー２２によっ
て光路を変えられて、各原色に対応する液晶パネル３
０，３２及び３１に入射する。

【０００５】そして各液晶パネル３０，３１，３２に入
射された赤色，緑色，青色の各単色光は、映像信号の内
の色信号からデコードされた各単色の映像信号、つまり
Ｒ信号，Ｇ信号及びＢ信号に対応するモノクロ画像を表
示する液晶パネル３０，３１，３２を通過することによ
り、光の強弱の制御、つまり光変調をうける。そしてこ
の光変調をうけた光は、各単色光を合成する合成手段の
第３のダイクロイックミラー４０により再び一本の光束
に合成される。その光束は投写レンズ５０に入射され、
所定の拡大倍率で拡大されてスクリンーン６０上に投写
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の液晶プロジェクタ装置では、以下のような
第１から第７の課題があった。まず第１の課題として、
従来の液晶プロジェクタ装置では、人間の視覚特性を充
分利用した信号処理と光変調手段及び画像合成手段では
ない。そのために画質を上げるには従来方式では液晶パ
ネルの画素サイズの微細化、白色光源のパワーアップが
必要となる。つまり人間の視覚特性（輝度に対しては解
像度が高く、色に対しては解像度が輝度に比較して低
い）に適応した信号の分担及び演算処理と、その信号に
適した液晶パネルの画素サイズの適正化及びより単純な
画像合成手段が望まれていた。

【０００７】次に第２の課題として、光学部品の多さと
光学構造の複雑さにある。つまり光源の白色光を第１及
び第２のダイクロイックミラーと複数の反射ミラーを用
いて、赤色，緑色，青色の３原色に分光して、この分光
した各単色光を各３原色の赤色，緑色，青色の液晶パネ
ルたる光変調手段で各単色光の強弱をつけた上で、再び
第３のダイクロイックミラーで色合成するために、専用
光路とそれにともなう光学系を構成する光学部品とが多
くなり、しかも構造が複雑となる。

【０００８】第３の課題として、光学系の体積が大きく
なる。これは上記第２の課題に起因するものである。

【０００９】第４の課題として、３原色の色ずれを防止
するために赤色，緑色，青色の３つの各液晶パネルの相
互の画素単位の精密な位置合わせ（コンバーゼンス）が
必要である。つまり製造工程の調整時間も多くを必要と
することにもなる。

【００１０】第５の課題として、液晶パネルと投写手段
の投写レンズ間に、光変調をうけた３つの単色光を光の
レベルで合成する画像合成手段の第３のダイクロイック
ミラーが介在するために、液晶パネルと投写レンズ間の
距離が長くなり、結果として投写距離が長くなる。つま
り投写画面サイズは大きくなるが薄暗い投写画像となり
やすい。

【００１１】第６の課題として、スクリーンの全面に渡
って、赤色，緑色，青色の各投写画像を画素単位で合わ
せる必要があり、投写レンズには完全な色収差補正が要
求される。

【００１２】第７の課題として、光源のランプ１０から
赤色，緑色，青色の画像合成手段に至るまでの光路長差
に起因する投写画像の中央部のホワイトバランスのくず
れと、それを補正すると逆に投写画像の階調性の低下を
まねくことが発生しやすい。以下説明する。例えば、ダ
イクロイックミラー２１，２２及び反射ミラー２３が等
間隔であるとすると、分光された赤色光１００Ｒと緑色
光１００Ｇとが第３のダイクロイックミラー４０の中央
部に至る光路長はほぼ等しいが、分光された青色光１０
０Ｂが同じく第３のダイクロイックミラー４０の中央部
に至る光路長は概略第１のダイクロイックミラー２１と
反射ミラー２３の間隔寸法だけ長い。

【００１３】このために青色の液晶パネル３２面上の照
度分布が異なる。その理由は、ランプ１０のアーク長の
存在等により、たとえ集光手段１１を用いても完全な平
行光ではないために光源１からの距離が長くなればなる
程中心が明るく、周辺が暗いという照度分布の差が最長
の光路をたどる青色の液晶パネル３２に発生しやすいた
めである。これを補正するためには、公知の映像信号補
正回路（図示せず）から映像信号回路に対してホワイト
バランス補正信号を与える必要があった。しかも補正量
を多く施すと、本来持合わせている階調表示能力を制限
することとなる。つまり、結果として光路長の差に起因
したホワイトバランスのくずれとそれを補正すると今度
は新たに投写画像の階調性の低下という問題が発生しや
すい。

【００１４】この発明は上記のような複数の課題点を解
消するためになされたもので、構成部品が少なく、コン
パクトでしかも人間の視覚特性に合わせた構成で、高精
細な投写画像、例えば高精細なカラー投写画像を実現す
ることができるプロジェクタ装置を得ることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
るプロジェクタ装置は、プロジェクタ装置に入力された
映像信号に応じて白色光を出射する集光手段からの出射
光の光変調を行なう映像信号光変調手段が、入力される
映像信号の輝度信号に応じて集光手段からの出射光を光
変調する輝度信号光変調手段と、同じく入力される映像
信号の色信号に応じて集光手段の出射光を光変調する色
信号光変調手段とから構成されて、かつ輝度信号光変調
手段と色信号光変調手段とから各々出射された出射光を
スクリーン上で合成する画像合成手段を用いてカラー投
写画像を再生するように構成したものである。

【００１６】本発明の請求項２に係わるプロジェクタ装
置は、入力された映像信号に応じて白色光を出射する集
光手段からの出射光の光変調を行なう映像信号光変調手
段が、一つの輝度信号光変調手段と一つの色信号光変調
手段の合計２つと限定された個数の光変調手段から構成
されて、かつ一つの輝度信号光変調手段と一つの色信号
光変調手段とから各々出射された出射光を例えばスクリ
ーン上で合成する画像合成手段を用いてカラー投写画像
を再生するように構成したものである。

【００１７】本発明の請求項３に係わるプロジェクタ装
置は、入力された映像信号に応じて白色光を出射する集
光手段からの出射光の光変調を行なう映像信号光変調手
段が、入力される映像信号の輝度信号に応じて集光手段
からの出射光を光変調する輝度信号光変調手段と、同じ
く入力される映像信号の色信号に応じて集光手段の出射
光を光変調する色信号光変調手段とから構成されて、か
つ輝度信号光変調手段と色信号光変調手段とから各々出
射された出射光を例えばスクリーン上で加法混色方式で
合成する画像合成手段を用いてカラー投写画像を再生す
るように構成したものである。

【００１８】本発明の請求項４及び請求項９に係わるプ
ロジェクタ装置は、全体の概要構成が請求項１に記載さ
れた内容のプロジェクタ装置であって、各構成手段にお
いては映像信号光変調手段が各々一つづつの輝度信号光
変調手段と色信号光変調手段とを有する請求項２記載の
構成であり、又画像合成手段は請求項３に記載の加法混
色手段を用いる。

【００１９】更にその画像合成手段の加法混色手段に適
応した輝度信号光変調手段と色信号光変調手段とに各々
入力される入力映像信号に関しては、このプロジェクタ
装置に入力される入力映像信号の方式によって定まる輝
度信号Ｙと、同じくその信号の色信号を構成する第１，
第２及び第３のコンポーネント信号のうちの最小値のコ
ンポーネント信号に等しいレベルの第１から第３のコン
ポーネント信号の組合わせから生成される色信号成分に
含まれる明暗成分に相当する最小値信号、Ｍｉｎ，を抽
出し、その輝度信号Ｙと最小値信号、Ｍｉｎ，から新た
な輝度信号，Ｙ₁ と色信号Ｃ₁ 、とを各々演算処理する
第１の演算処理手段と第２の演算処理手段を備え、その
各々はそれぞれ前記輝度信号光変調手段と色信号光変調
手段とに対して輝度信号Ｙ₁ 及び色信号Ｃ₁ を出力す
る。輝度信号光変調手段と色信号光変調手段からの輝度
及び色信号により白色光が光変調された各々の出射光
が、投写手段と画像合成手段により例えばスクリーン上
にカラー画像を再生するように構成したものである。尚
上記Ｃ₁ は詳しくは、色信号光変調手段の赤色，緑色及
び青色の各画素の駆動信号として入力される色信号
Ｃ₁₁，Ｃ₁₂及びＣ₁₃の総称とする。式で表わせばＣ₁ ＝
Ｃ₁₁＋Ｃ₁₂＋Ｃ₁₃となる。

【００２０】本発明の請求項５に係わるプロジェクタ装
置は、請求項１に記載のプロジェクタにあって、プロジ
ェクタ装置に入力される映像信号の色信号に応じて集光
手段の出射光に対して色信号光変調を行なう色信号光変
調手段の画素数は、同じく入力される映像信号の輝度信
号に応じて集光手段の出射光に対して輝度信号光変調を
行なう輝度信号変調手段の画素数より少ない構成からな
るものである。これは人間の視覚特性は、輝度すなわち
明暗に対しては解像度が高く色に対しては解像度が低い
という特有な物理特性に適応したことを具体的に二つの
光変調手段に用いたものである。

【００２１】本発明の請求項６に係わるプロジェクタ装
置は、請求項１に記載したプロジェクタにあって、入力
される映像信号の色信号に応じて集光手段の出射光に対
して色信号光変調を行なう色信号変調手段の画素数は、
同じく入力される映像信号の輝度信号に応じて集光手段
の出射光に対して輝度信号変調を行なう輝度信号変調手
段の画素数の1/3 である構成からなるものである。これ
は前記の欄で記載の人間の視覚特性を利用するものであ
るとともに、実際のテレビジョン映像信号のＮＴＳＣ方
式又はハイビジョン方式の受信機端末での信号におい
て、輝度信号は約4.2 ＭＨｚ又は２０ＭＨｚの周波数帯
域であり、色信号（ＮＴＳＣ方式）又は色差信号（ハイ
ビジョン方式）では、約1.5 ＭＨｚ又は７ＭＨｚであ
り、まさに輝度信号の伝送周波数帯域の約1/3 の伝送周
波数帯域が色信号（又は色差信号）の伝送周波数帯域で
あることに適応した光変調手段の画素サイズ比にしたも
のである。

【００２２】本発明の請求項７に係わるプロジェクタ装
置は、色信号光変調手段と輝度信号光変調手段の各光変
調手段の画素の面の形が又は、前記画素の組合わせから
構成された光変調手段の全体の外形が、台形で構成され
たものである。

【００２３】本発明の請求項８に係わるプロジェクタ装
置は、前記色信号光変調手段の表示画面上の画像を拡大
投写する投写手段のフォーカスをベストフォーカスから
外すものである。又、必要に応じて場合によっては前記
輝度信号光変調手段の表示画面上の画像を拡大投写する
投写手段のフォーカスを例えばベストフォーカスに設定
するようにしたものである。

【００２４】

【作用】

(1) 上記のように構成されたプロジェクタ装置は、請求
項１から請求項４及び請求項９によれば、まず第１に人
間の視覚特性に適合した信号処理と画像合成を可能とす
るものである。つまり人間の視覚特性において、輝度
（明暗）に対しては、より微細な画素サイズから構成さ
れた輝度信号光変調手段を用い、色については輝度信号
光変調手段の画素サイズより大きい画素サイズから構成
された色信号光変調手段を用いて、あたかも精密に下書
きされた微細な明暗画像の上に正確に色塗りをするよう
に画像合成する。

【００２５】(2) また、請求項１から請求項４及び請求
項９によれば、輝度信号と色信号に対して画像合成手段
に適応した演算処理をした結果得られる新たな輝度信号
Ｙ₁，色信号Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃で各々の光変調手段を駆
動するので、投写画像には、色信号に含まれる色の明暗
成分に起因する投写画像のにごり感が軽減される。

【００２６】つまり、輝度信号光変調手段と色信号光変
調手段との各々に与える入力映像信号は、表示デバイス
がブラウン管を前提とした従来の輝度信号Ｙ、色差信号
に代えて、それらの信号を演算処理した新たな輝度信号
Ｙ₁ と色信号Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃に置きかわる。すなわ
ち、それらの新たな演算処理信号Ｙ₁ とＣ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ
₁₃は、プロジェクタ装置に入力される従来の映像信号の
方式によって定まる輝度信号、（例えばＮＴＳＣ方式で
はＹ＝0.3R＋0.59G ＋0.11B ）Ｙあるいは色差信号（Ｒ
−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）そのものでなく、むしろそれら
の信号を使用する画像合成手段に適応した信号に予め演
算処理を施した信号であって、例えば色信号の３つのコ
ンポーネント信号として色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を考えた場合においては以下の様にし
て演算する。

【００２７】すなわちそれらの３つのコンポーネント信
号のうちの最小値のコンポーネント信号レベルに等しい
レベルの３つの（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）の
色差信号の組合わせから生成される色信号成分に含まれ
る色の明暗成分、つまり色濃度に相当する最小値信号、
Min 〔（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ）〕分だけを
映像信号の方式によって定まる輝度信号Ｙに加算演算
し、それを新たな輝度信号Ｙ₁ とし、一方各色信号のコ
ンポーネント信号からは各々上記色の明暗成分に相当す
る最小値信号、Min 〔（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ），（Ｇ−
Ｙ）〕分だけを減算演算し、それを新たな色信号Ｃ₁₁，
Ｃ₁₂，Ｃ₁₃とするものである。結論として、これら新た
に演算して抽出した輝度信号Ｙ₁ と色信号Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，
Ｃ₁₃を用いて各光変調手段を駆動すると、光源の白色光
をにごり感の少ない、つまり従来に比較して階調性のよ
い光変調出力を出射する信号を各光変調手段に与えるこ
とになる。

【００２８】(3) また、請求項５と請求項６によれば、
人間の視覚特性に合わせた画素サイズで、輝度信号光変
調手段と、色信号光変調手段とを構成することになり、
結果としてその構造がより複雑である色信号光変調手段
の画素サイズが輝度信号光変調手段の画素サイズより大
きくても対応できることになり、色信号光変調手段の開
口率低下をおさえるとともにより彩度の高い色信号光変
調出力光を出射させることが可能となる。

【００２９】(4) 請求項７によれば、所定のあおり角度
θ（図１参照）をもって両サイドから配置された輝度信
号用の投写手段と色信号用の投写手段の投写レンズ５１
及び５２の中心部からスクリーン面の両サイドに至る光
路長差に起因する投写画像の台形歪を、逆補正する前記
台形歪の台形を裏がえしたような台形の光変調手段を搭
載することが可能となり光学系のみによる台形歪の補正
の負荷を軽くする。

【００３０】(5) 請求項８によれば、例えば赤色，緑
色，青色の３種類のカラーフィルタが順に規則正しく配
列されてなる色信号光変調手段において、例えば100 ％
の飽和度の信号で色信号光変調手段を駆動した時に、赤
色以外の互に隣接し合う緑色，青色のカラーフィルタの
画素が黒として表示されて、この黒の部分が人間の視覚
特性から目につきやすく目障りとなる。この目障り感が
ほぼなくなる。又プロジェクタ装置に入力される映像信
号の絵柄、たとえば規則正しい細かい格子状の絵柄によ
る信号のパターンピッチと、光変調手段を構成する画素
ピッチとの相互干渉に起因するモアレ現象をも軽減す
る。

【００３１】(6) そして全体として、光学構成の単純化
とともに、光学部品の減少、光学系の体積の減少をうな
がす。これは映像信号光変調手段が２組のみとなること
がその要因である。特にカラー投写画の再生に対しては
専用の３原色の色信号光変調手段を用いるので色ずれを
発生させる要因を原理的になくしている。又投写手段と
光変調手段との間に介在するもの（例えば従来の第３の
ダイクロイックミラー４０）がないので、短焦点レンズ
等を用いた投写距離を短縮したより明るい投写画像を再
生する装置にすることも可能とする。

【００３２】

【実施例】

実施例１．以下の実施例の全てにおいて、輝度信号光変
調手段と色信号光変調手段として液晶パネルを用いた例
として説明する。図１は本発明における実施例１の液晶
プロジェクタ装置の構成図である。入力映像信号として
ＮＴＳＣ映像信号方式の輝度信号と色信号と同期信号を
含む複合映像信号が入力端子ＩＮに入力される。入力さ
れたこの複合映像信号はＹ／Ｃ分離回路７に入力され
て、ＮＴＳＣ方式で定まる輝度信号Ｙと色信号Ｃに分離
される。

【００３３】色信号Ｃは、色信号デコーダ７０に供給さ
れ、そのデコーダー７０から３つの色差信号、例えば
（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）を出力する。輝
度信号演算回路７１には、色信号デコーダ７０の出力信
号の前記色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）及び（Ｇ−
Ｙ）とＹ／Ｃ分離回路７からの輝度信号Ｙとが供給さ
れ、第１の演算処理が施される。そして、次の(1) 式で
示される新たな輝度信号Ｙ₁ を駆動回路−１，７１１に
出力し、輝度信号光変調手段たる輝度信号液晶パネル８
１を駆動する。 Ｙ₁ ＝Ｙ＋Min 〔（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）〕………… (1)式 ここでMin 〔（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ〕は、
最小値信号であって、詳しくは、液晶プロジェクタ装置
に入力される入力映像信号に含まれる色信号を構成する
第１，第２及び第３の各色信号コンポーネント信号の各
々（Ｒ−Ｙ），（Ｇ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のうち、最小値
のコンポーネント信号レベルに等しいレベルの３つの第
１，第２及び第３の色信号コンポーネント信号の組合わ
せから生成される色信号成分に含まれる色の明暗成分、
つまり色濃度に相当する信号である。

【００３４】又色信号演算回路７２には、色信号デコー
ダ７０の出力信号が供給され、第２の演算処理が施され
る。そして次の(2) 式で示される新たな３種類の色信号
Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃を駆動回路−２，７２２に出力し、色
信号用液晶パネル８２３、すなわち液晶パネル８２とこ
れに接合された赤色，緑色，青色のカラーフィルタ８３
より構成される、を駆動する。 Ｃ₁₁＝（第１の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） Ｃ₁₂＝（第２の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） Ｃ₁₃＝（第３の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） …… (2)式

【００３５】輝度信号光変調手段の輝度信号液晶パネル
８１と集光手段１１との関係は、以下のようになる。ま
ず前記輝度信号Ｙ₁ に応じて、集光手段１１の出射光
は、輝度信号光変調手段の輝度信号液晶パネル８１の表
示画面の明暗画像により輝度光変調を受け、投写レンズ
５１を介してスクリーン６０に拡大された明暗画像を投
写する。つまり子供の色塗りの下絵に相当する輪郭と明
暗画像を、スクリーン上にまずは、描いたことになる。

【００３６】又色信号光変調手段の色信号液晶パネル８
２３と、もう一つの色信号光変調用の集光手段１１との
関係は次のようになる。前記色信号Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃に
応じて、集光手段１１の出射光は、色信号光変調手段の
色信号液晶パネル８２３の赤色，緑色，青色の３種類の
カラーフィルタ８３の入射光側の液晶パネル８２により
明暗変調を受け、出射側に接合された赤色，緑色，青色
の３種類のカラーフィルタ８３を通過する光の量が変調
される。結果として３種類の色をともなった光束が、投
写レンズ５２を介してスクリーン６０に拡大された色画
像を投写する。そして画像合成手段を用いると次のよう
になる。つまり、先の子供の色塗りの下絵に相当する輪
郭と明暗画像の上に色づれなく色を塗り合わせることに
なる。

【００３７】図１に示すように、明暗画像と色画像の各
投写手段１１をスクリーン６０の法線に対して所定の角
度、θ（あおり角）だけ垂直方向からずらすと、上記拡
大された明暗画像と色画像とはスクリーン６０上で合成
される。本実施例では、従来のＣＲＴを用いた赤色，緑
色，青色の３本のインライン型の投写手段（不図示）
や、図５に示す従来の液晶プロジェクタ装置に比較して
投写手段の光路が２組だけでかつ、投写手段の中心部か
らスクリーン中心部に至る両光路の長さは同一である。

【００３８】上記２つの投写手段と、それを単に所定の
あおり角θを持たせて、光路長を同一に保持した単純な
画像合成手段により、輝度信号の表示画像（白黒画像、
明暗画像）の上に色を重ね合わすことになり、結果とし
て輝度と色を合わせ持つ投写画像をスクリーン６０上に
再生することが可能となる。尚、色信号光変調手段の赤
色，緑色及び青色のカラーフィルタに存在する墨成分に
相当する明暗成分、Ｋをも更に考慮して前記最小値信号
に（１＋Ｋ）を乗じたものを新たな最小値信号としても
よい。但しＫの値は、０≦Ｋ≪１。これにより色信号液
晶パネル８２３内のカラーフィルタ８３の墨成分をも考
慮した輝度信号Ｙ₁ と色信号Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃となるこ
とは明らかである。

【００３９】実施例２．図２は、本願発明における実施
例２の、輝度信号光変調手段の輝度信号液晶パネル８１
と色信号光変調手段の色信号液晶パネル８２３との画素
構成の一例を示す。本実施例２では、人間の視覚特性が
輝度（明暗）に対しては解像度が高く、色に対しては解
像度が低いことを、単に信号の周波数帯域幅にのみに適
応するのではなくて、それに合わせて表示デバイスのも
ととなる白色光を変調する液晶パネルの単位画素サイズ
にも具体的に適応した例である。

【００４０】つまり色信号液晶パネル８２３の１つの色
信号のコンポーネント（例えばＲ信号）の表示をつかさ
どる単位画素のサイズが、輝度信号液晶パネル８１の単
位画素サイズの３倍であることが図２で示されている。
このことは人間の視覚特性に合致していることにとどま
らず次のようなメリットももたらす。つまり色信号液晶
パネルの画素単位の開口率（＝単位画素の全体の面積に
対する有効素子面積の割合）が約３倍となる。これは次
の理由のためである。

【００４１】液晶パネルの各画素においてその画素電極
以外の部分の液晶は制御できない。そこでこの制御でき
ない部分からの光のもれを防ぐために通常は、対極に設
けたブラックマトリクスにより遮光している。この遮光
部の面積が、輝度信号液晶パネル８１と色信号液晶パネ
ル８２３との単位画素当たり同一とすると、単位画素の
全体の面積が大きい程、単位画素全体の面積に対する有
効表示面積（＝単位画素の全体の面積−遮光部の面積）
の割合、つまり開口率が高くなることは自明である。

【００４２】この開口率が色信号液晶パネル８２３に関
して高くなることは重要な意味を持つ。すなわち、もと
もと色信号液晶パネル８２３には、カラーフィルタが前
記ブラックマトリクスのある面側にあるので、輝度信号
液晶パネル８１に比較して光の明るさが少し劣るもので
ある。つまりこの場合は色の明るさが劣る。しかしなが
ら、本発明のように色信号液晶パネル８２３の開口率が
輝度信号液晶パネル８１の開口率の約３倍になること
は、色信号光変調手段たる色信号液晶パネル８２３から
の色画像の明るさが増大し、輝度信号光変調手段たる輝
度信号液晶パネル８１からの明暗画像の明るさに近づ
き、明るさのバランスをとることが可能となる重要な効
果を持たらすものである。つまり従来の液晶プロジェク
タ装置に比較して明るくかつ階調性のよい投写画像を可
能とするためには、基本的に好ましい素性を有するもの
である。先に記載した従来の第５の課題である薄暗い投
写画像を解決する有力な手段のうちの一つともなる。

【００４３】実施例３．図４は本発明における実施例３
の、特に色信号光変調手段の色信号液晶パネル８２３の
表示画面上の画像を拡大投写する投写手段たる投写レン
ズ５２のフォーカスをベストフォーカスから外すいわゆ
るデフォーカス気味にしてスクリーン６０に投射したも
のを示す。デフォーカス気味とは、例えば電子銃を備え
たブラウン管（ＣＲＴ）において、ビーム電流を大きめ
にして結果として蛍光面上でのビームスポットが太り気
味となり画像が少しまろやかになる、いわゆるブルーミ
ング（ＢＬＯＯＭＩＮＧ）に相当するものであって、本
願発明の場合は電子ビームに代えて、色信号液晶パネル
８２３に入射する白色光が、色信号液晶パネル８２３の
表示画面上においてベストフォーカスから少し離し、同
様な作用をおこさせるものである。

【００４４】次に何故上記デフォーカスが必要であるか
を説明する。例えば、色信号光変調手段の色信号液晶パ
ネル８２３の表示画面上の画像を投写する投写手段たる
投写レンズ５２のフォーカスをベストフォーカスにして
かつ赤色１００％の飽和度の信号で、駆動回路−２，７
２２を用いて色信号液晶パネル８２３を駆動し、その色
信号光変調された出射光をスクリーン６０上に投射した
場合の様子が図３である。この図は、例えば色信号が赤
色の１００％飽和度であると赤色の画素間にある緑色及
び青色の画素は液晶がシャッターの役目を果し光を透過
しない様になるので、ほぼ黒く暗くなることを示してい
る。（図３でＧ，Ｂ画素部が斜線で示された部分）

【００４５】これが投写手段の投写レンズ５２によりス
クリーン６０上に投写されると、明暗に対して解像度の
高い人間の目には前記の黒い部分が目障りとなる。これ
を解決するために先に説明したデフォーカスを行なう
と、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の画素とをはさんだ隣なり
合う赤色（Ｒ）の投写画像がスクリーン６０上で、その
画素を中心に図４の点線で示すように、あたかも通常の
ブラウン管をブルーミングしたごとく拡大された領域で
投写されるために、緑色の画素又は青色の画素の領域に
まで赤色の投写光が投写され、結果として前記のベスト
フォーカス時に目障り感を与える黒い部分がかなり軽減
される。尚この黒い部分は、ベストフォーカス時には上
記の説明の赤色のみにとどまらず緑色のみ、青色のみの
飽和度に近い映像信号を入力した時に同様な原理で目障
り感の程度の差があるにしても発生することは明らかで
ある。

【００４６】しかし本願発明で、例えば輝度信号光変調
手段たる輝度信号液晶パネル８１がベストフォーカスに
近い状態で設定されていると、通常の入力映像信号を投
写している場合では、色信号のまろやかな解像度の甘さ
が、人間の視覚特性で解像度の高い輝度信号光変調手段
の輝度信号液晶パネル８１の出射光の画像で打消されて
しまう。つまり実施例３では、色信号光変調手段の色信
号液晶パネル８２３が、赤色のみ、緑色のみ、青色のみ
の映像信号で駆動されている時に、人間の目に目障り感
を与える黒い部分が軽減されるとともに解像度のボケ感
もないことになる。

【００４７】又この実施例３において、他の効果、つま
りモアレを軽減する働きがある。以下説明する。入力さ
れる映像信号の絵柄、たとえば規則正し細かい格子状の
絵柄による信号のパターンピッチと、輝度信号又は色信
号液晶パネルを構成する画素ピッチとの相互干渉により
モアレが発生する。これもＡＶファンにとって目障りで
ある。モアレは丁度二枚の網戸を重ねてわずかに動かす
と光の相互干渉が生じて画面全体に、本来存在していな
い縞模様が見える現象に近いものである。

【００４８】この実施例３によるとデフォーカスされた
色信号液晶パネル８２３の色画像は、図４に示すごとく
１画素以上に広く拡大表示されることになり結果とし
て、あたかも拡大された画素ピッチとなる。しかも拡大
された最外周を示す点線部の先鋭度及び外形は本来の画
素の外形とは異なるために、モアレを発生させやすいシ
ャープな信号のパターンピッチはデフォーカスにより信
号にあたかもローパスフィルターを通したようになるた
めに、モアレ現象が投写画面に現れる度合が軽減され
る。尚、輝度信号液晶パネル８１にもこのデフォーカス
技術思想をわずかにでも導入すると輝度の映像信号と輝
度信号液晶パネル８１との相互干渉をも軽減できること
は明らかである。

【００４９】実施例４．図６は、本発明における実施例
４の、特に１つの輝度信号光変調手段の輝度信号液晶パ
ネル８１と１つの色信号光変調手段の色信号液晶パネル
８２３の各々の台形歪を逆補正する台形画素から構成さ
れた各々の液晶パネルを用いた例を示す。

【００５０】何故投写形プロジェクタにおいて台形歪が
発生するかを先の図１と図６の図６−１及び図６−２を
用いて説明した上で、その台形歪を逆補正する各液晶パ
ネル８１，８２３の実施例を示す図６−３，図６−４を
説明する。例えば図６−２に示す所定のアスペクト比を
有する矩形の輝度信号と色信号の光変調手段たる液晶パ
ネル８１と８２３を、図１に示す各液晶パネル８１，８
２３のように集光手段１１の光束に直角に配置させて投
写手段たる投写レンズ５１及び５２を通して所定のあお
り角度θを持たせてスクリーン６０上に合成する。

【００５１】図１に示すように各投写手段の投写レンズ
５１及び５２の中心部からスクリーン６０の面の左右両
サイドに至る光路長差に起因して、図６−１に示すよう
にスクリーン６０上には台形歪を有した投写画像が投写
される。（但し少し誇張して記載）これを逆補正する手
段として、例えば外形が図６−４に示す台形、つまり図
６−１の台形歪と逆の台形をして、かつ図６−１に示す
ような台形歪を逆補正する、図６−５のような各Ｒ，
Ｇ，Ｂ，の画素から構成された各液晶パネル８１−ａ，
８２３−ａを、図６−２の液晶パネル８１，８２３の代
わりに用いると、図６−３に示すように台形歪のない所
定アスペクト比の輝度及び色信号投写画像がスクリーン
６０上に投写される。但し説明を簡単にするために、図
６においては投写手段の入射部と出射部の画像の反転は
生じない構成として説明してある。投写手段の入射部と
出射部の画像の反転がある場合は図６−４の８１−ａと
８２３−ａの台形の形は逆となる、つまり互に置きかわ
ることは当然である。

【００５２】

【発明の効果】上記のように構成されたプロジェクタ装
置は、請求項１から請求項４及び請求項９によれば次の
各項の効果がある。 (1) 輝度（明暗）に対し解像度が高く、色に対し解像度
が低いという人間の視覚特性に合致した信号演算処理を
しているので、人間の視覚特性に合ったカラー投写画像
を再生することが可能となる。 (2) 必要に応じて色信号光変調手段の入力をＯＦＦにす
れば、輝度信号光変調手段のみによる精細なモノクロ多
階調画像を再生することが可能となるとともに、その信
号の投写手段のスクリーンに対するフォーカス調整がき
わめて簡単になる。ＡＶマニアにとってこのましい附加
機能を与える。 (3) また、色信号に含まれる色の明暗成分によって発生
する最小値信号を各色信号から差し引いているので、投
写画像のにごり感が軽減されるので結果としてよりリア
ルな色が再生される。特に請求項９においては色の明暗
成分のみならず色信号光変調手段の色信号液晶パネル８
２３のカラーフィルタ８３に含まれる墨成分の定数ｋを
も考慮しているので、アミューズメント映像信号のよう
により原色に近い入力映像信号の時に、この定数ｋを演
算回路に附加すれば従来に比較してよりリアルな原色を
再生することが可能となる。

【００５３】(4) また、入力映像信号を光変調する手段
が２組のみとなるので、装置全体がコンパクト化する。
又投写手段の投写レンズ５１，５２と光源との間の光路
が単純かつ短距離であり、輝度及び色信号の光路長も同
一となるので、集光手段１１が従来の１つから２つにな
るマイナス要因があるにしても全体のシステムの調整が
簡単になる。当然集光手段１１が２つあることになる
の、逆に投写画像の全体のダイナッミックレンジととも
に、明るさを増加させる効果があることはいうまでもな
い。つまり前記マイナス要因を充分に覆えすものであ
る。

【００５４】(5) また、請求項５及び請求項６によれ
ば、人間の視覚特性に合わせた画素サイズで、輝度信号
光変調手段たる輝度信号液晶パネル８１と、色信号変調
手段たる色信号液晶パネル８２３とが構成されることと
なり、伝送周波数帯域の広い輝度信号演算回路７１と伝
送周波数帯域の狭い色信号演算回路７２の出力信号を各
々うけた各々の駆動回路−１，７１１と駆動回路−２，
７２２で各々の液晶パネルが相性よく駆動される。色信
号液晶パネル８２３は開口率が高くなるので、カラーフ
ィルタ８３の存在の分だけカラーの出射光の色の濃度が
物理的に暗くなることが、軽減される方向となり、結果
として階調のよい色の画像を投写することとなる。つま
り色信号液晶パネル８２３の出射光の色の明るさと階調
が、輝度液晶パネル８１の出射光の輝度の明るさ及び階
調に関してバランスがとれる方向になるため、従来に比
較して良質な投写画像をスクリーン６０上に表示可能と
なる。特にハイビジョン対応の場合は、むやみに色信号
液晶パネル８２３の画素サイズを小さくすることが求め
られないので、コスト的にも有利に展開できる。

【００５５】(6) また、請求項７によれば、比較的簡単
な光学的台形歪逆補正手段、たとえば図１において集光
手段１１からの光束と各液晶パネルの面の直角度をプラ
ス，マイナス±に微調する手段、等でスクリーン６０上
の台形歪を正しく補正することが可能となる。これは台
形歪みが発生することを予め見透した上で、先に各液晶
パネルの画素のみ、又は画素とその全体の外形をスクリ
ーン６０上の台形歪を逆補正する台形にしたためであ
る。つまり台形歪を低コストで補正することが可能とな
る。

【００５６】(7) また、請求項８によれば、前記の詳細
な説明からモアレ現象が軽減されるとともに、この装置
に飽和度の高い赤色，緑色，青色の単色のカラーの映像
信号が入力されても各々の単色の画素間にある他の色の
画素が黒として表示される目障り感が大きく軽減され
る。つまり、表示デバイスの構成による特有な画質を悪
くする障害が軽減される。

【００５７】(8) 全体として、光学構成が単純化されて
かつ２つの投写手段からスクリーンに至る光路長が同一
であり、投写レンズと各液晶パネルの間に介在する光学
構成もないため投写距離を短縮することが可能であり、
従来の装置に比較して製造も調整もしやすく、コンパク
トな液晶プロジェクタを提供することが、安価にて可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロジェクタ装置の構成図である。

【図２】本発明のプロジェクタ装置の輝度信号光変調手
段の輝度信号液晶パネル８１と色信号光変調手段の色信
号液晶パネル８２３の画素構成の一例を示す図である。

【図３】本発明において色信号液晶パネル上の表示画像
を投写する投写手段の投写レンズ５２のフォーカスをベ
ストフォーカスにして、例えば赤色１００％の飽和度の
信号で、駆動回路−２，７２２を用いて駆動し、その色
信号光変調手段の出射光をスクリーン６０上に投写した
場合の様子を示す図である。

【図４】図３と同じ信号で色信号光変調手段の出射光を
デフォーカスの状態でスクリーン６０上に投写した場合
の様子を示す図である。

【図５】従来の３つの液晶パネルを用いたプロジェクタ
の構成を示す図である。

【図６】本発明において、輝度信号光変調手段の輝度信
号液晶パネル８１と色信号光変調手段の色信号液晶パネ
ル８２３の各々の台形歪を生じる様子と、その台形歪を
逆補正する台形画素から構成された両液晶パネルの形状
の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源（１０と１１の組合わせ） １０ ランプ １１ 反射鏡 １００ 出射光 １００Ｒ 出射光１００から分光された赤の単色光 １００Ｇ 出射光１００から分光された緑の単色光 １００Ｂ 出射光１００から分光された青の単色光 ２ 光の分光及反射のミラー群 ２１ 第１のダイクロイックミラー、ＤＭ１ ２２ 第２のダイクロイックミラー、ＤＭ２ ２３ 反射ミラー（青色用）Ｍ１ ２４ 反射ミラー（赤色用） ２５ 反射ミラー（青色用）Ｍ２ ３０ 赤色用液晶パネル、Ｒ−ＬＣＤ ３１ 緑色用液晶パネル、Ｇ−ＬＣＤ ３２ 青色用液晶パネル、Ｂ−ＬＣＤ ４０ 第３のダイクロイックミラー、ＤＭ３ ５０，５１，５２ 投写レンズ ６０ スクリーン ７ Ｙ／Ｃ分離回路 ７０ 色信号デコーダ ７１ 輝度信号演算回路 ７２ 色信号演算回路 ７１１ 駆動回路−１ ７２２ 駆動回路−２ ８１ 輝度信号光変調手段の輝度信号液晶パネル ８２３ 色信号光変調手段の色信号液晶パネル ８２ 色信号液晶パネル８２３を構成する液晶パネル ８３ 色信号液晶パネル８２３の出射側にあるカラーフ
ィルタ Ｃ 色信号 Ｙ 輝度信号 Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃ 演算処理された色信号 Ｙ₁ 演算処理された輝度信号 θ あおり角度

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白色光を出射する光源手段と、前記光源
   手段の出射光を集光する集光手段と、入力された映像信
   号に応じて前記集光手段の出射光の光変調を行なう映像
   信号光変調手段と、前記映像信号光変調手段の表示画面
   上の画像を拡大投写する投写手段とを少なくとも備えた
   プロジェクタ装置において、前記映像信号光変調手段
   が、入力される映像信号の輝度信号に応じて前記集光手
   段の出射光を光変調する輝度信号光変調手段と、入力さ
   れる映像信号の色信号に応じて前記集光手段の出射光を
   光変調する色信号光変調手段とから構成されていて、前
   記輝度信号光変調手段と前記色信号光変調手段からの各
   々の出射光を合成する画像合成手段とを用いて投写画像
   を再生することを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 前記映像信号光変調手段が、一つの前記
   輝度信号変調手段と、一つの前記色信号光変調手段の合
   計２つの光変調手段とから構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載のプロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 前記輝度信号光変調手段からの映像輝度
   信号画像の明暗光と、前記色信号光変調手段からの映像
   色信号画像の色光とを別々に再現し、光の状態で前記輝
   度光と前記色光とを、投写表示面上で、加法混色する加
   法混色手段を用いて投写画像を再生することを特徴とす
   る請求項１に記載のプロジェクタ装置。
4. 【請求項４】 白色光を出射する光源手段と、前記光源
   手段の出射光を集光する集光手段と、入力された映像信
   号に応じて前記集光手段の出射光の光変調を行なう映像
   信号光変調手段と、前記映像信号光変調手段の表示画面
   上の画像を拡大投写する投写手段とを少なくとも備えた
   プロジェクタ装置において、前記映像信号光変調手段
   が、入力される映像信号の輝度信号に応じて前記集光手
   段の出射光を光変調する輝度信号光変調手段と、入力さ
   れる映像信号の色信号に応じて前記集光手段の出射光を
   光変調する色信号光変調手段とから構成されていて、前
   記輝度信号光変調手段と前記色信号光変調手段は、各々
   下記(1) 式及び(2) 式の輝度信号Ｙ₁ と色信号Ｃ₁₁，Ｃ
   ₁₂，Ｃ₁₃とにもとずいて駆動され、前記輝度信号光変調
   手段と前記色信号光変調手段からの光変調された出射光
   を合成する画像合成手段とを用いて投写画像を再生する
   ことを特徴とするプロジェクタ装置。 Ｙ₁ ＝Ｙ＋Min 〔（第１の色信号コンポーネント），（第２の色信号コンポー ネント），（第３の色信号コンポーネント）〕 …… (1)式 ここで、Min 〔（第１の色信号コンポーネント），（第
   ２の色信号コンポーネント），（第３の色信号コンポー
   ネント）〕は、色信号成分に含まれる色の明暗成分に相
   当する最小値信号。Ｙは、入力映像信号の方式によって
   定まる輝度信号。 Ｃ₁₁＝（第１の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） Ｃ₁₂＝（第２の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） Ｃ₁₃＝（第３の色信号コンポーネント信号）−（最小値信号） …… (2)式
5. 【請求項５】 前記色信号光変調手段の画素数は前記輝
   度信号光変調手段の画素数より少ないことを特徴とする
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタ
   装置。
6. 【請求項６】 前記色信号光変調手段の画素数は、前記
   輝度信号光変調手段の画素数の1/3 であることを特徴と
   する請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェ
   クタ装置。
7. 【請求項７】 前記色信号光変調手段と前記輝度信号光
   変調手段の各光変調手段の画素の面の形が少なくとも台
   形であることを特徴とする請求項１から請求項６のいず
   れかに記載のプロジェクタ装置。
8. 【請求項８】 前記色信号光変調手段もしくは輝度信号
   変調手段の表示画面上の画像を拡大投写する投写手段の
   フォーカスをベストフォーカスから外すことを特徴とす
   る請求項１から請求項７のいずれかに記載のプロジェク
   タ装置。
9. 【請求項９】 請求項４において、前記最小値信号か
   ら、色信号光変調手段の赤色，緑色及び青色のカラーフ
   ィルタに存在する墨成分に相当する明暗成分定数ｋ，０
   ≦Ｋ≪１を考慮した新たな最小値信号、つまり（１＋
   ｋ）・Min 〔（第１の色信号コンポーネント），（第２
   の色信号コンポーネント），（第３の色信号コンポーネ
   ント）〕を前記(1) 式及び(2) 式の最小値信号に置きか
   えたことを特徴とするプロジェクタ装置。