JPH0756545A

JPH0756545A - 投写型液晶ディスプレイの階調性補正方法及び階調性補正装置

Info

Publication number: JPH0756545A
Application number: JP20762693A
Authority: JP
Inventors: 恵一 ▲くず▼本; Keiichi Kuzumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1993-08-23
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】階調性及び白バランスのとれた投写画像を得
る階調性補正方法及び階調性補正装置を提供する。【構成】輝度特性測定データ格納回路１０７に格納さ
れた輝度特性測定データと、色度測定データ格納回路１
０８に格納された色度測定データと、白バランス目標色
度設定回路１０９で設定された白バランス目標色度と、
補正係数設定回路１１０で設定された補正後の輝度特性
を決定する補正係数とをルックアップテーブル算出回路
１０６に入力し、ルックアップテーブルを作成する。作
成されたルックアップテーブルは、ルックアップテーブ
ルメモリ１０４に転送され、ルックアップテーブルメモ
リ１０４に入力される映像信号は、該ルックアップテー
ブルにより所定の信号に変換される。変換された信号は
ソース駆動回路１１２に入力され、液晶パネル１１１に
印加される。これにより階調性及び白バランスのとれた
画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
型液晶パネル上の画像をレンズによりスクリーンに拡大
投写し、その画像を表示する投写型液晶ディスプレイ装
置のスクリーン上の階調性を補正する方法及び装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶パネル上の
画像をレンズによりスクリーン上に拡大投写し、その画
像の階調性を補正する従来の投写型液晶ディスプレイの
階調性補正方法の一例としては、例えばエス・アイ・デ
ィー91(1991年)・ダイジェスト第４１９頁〜第４２２頁
(SID 91 DIGEST PP419-422)に発表されている。

【０００３】以下、従来の投写型液晶ディスプレイ装置
の階調性補正方法について図面を参考にしながら、説明
する。

【０００４】図８は従来の階調性補正方法を適用した投
写型液晶ディスプレイの要部構成図である。図８におい
て、８０１は映像信号を入力する映像信号入力端子、８
０２は映像信号入力端子８０１より入力されたコンポジ
ット信号を赤（以下、Ｒと示す）、緑（以下、Ｇと示
す）、青（以下、Ｂと示す）各色の原色信号に変換処理
する映像信号変換回路、８０３はアナログ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、８０４はディジタル
映像信号を所定の信号に変換するルックアップテーブル
メモリ、８０５はルックアップテーブルメモリ８０４に
送出するルックアップテーブルデータを算出するルック
アップテーブル算出回路、８０６はディジタル信号をア
ナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、８０７は液晶パネ
ル、８０８は映像信号を１水平走査期間毎に駆動するソ
ース駆動回路、８０９は線順次駆動するため１垂直走査
期間にゲートバスラインに１水平走査期間のパルス幅の
信号を順次出力するゲート駆動回路、８１０は液晶パネ
ル８０７の光の透過量（Ｔ）を測定するセンサ、８１１
は映像信号変換回路８０２から出力される映像信号電圧
（Ｖ）に応じて変化する、液晶パネル８０７の光の透過
量（Ｔ）をセンサ８１０を通じて測定するＶ−Ｔ特性測
定器である。

【０００５】以上のように構成された従来の投写型液晶
ディスプレイの階調性補正方法について、その補正操作
手順を説明する。

【０００６】図８において、映像信号入力端子８０１よ
り入力されたコンポジット信号は、映像信号変換回路８
０２により、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの原色信号に分離処理
される。映像信号変換回路８０２により分離処理された
各色の原色信号の信号電圧ごとに、液晶パネル８０７で
の透過量をセンサ８１０を通じてＶ−Ｔ特性測定器８１
１により測定する。このＶ−Ｔ特性測定器８１１から得
られるＶ−Ｔ特性曲線をもとにルックアップテーブル算
出回路８０５においてルックアップテーブルデータを作
成する。

【０００７】この作成方法について以下に説明する。Ｖ
−Ｔ特性測定器８１１より得られるＶ−Ｔ特性曲線を、
図９に示すように、映像信号電圧Ｖの変化量に対して透
過量Ｔの変化量が一定ではなく、Ｖ−Ｔ特性曲線が下に
凸の放物線を描く領域（非線形部１）、映像信号電圧Ｖ
の変化量に対して透過量Ｔの変化量が略一定で、Ｖ−Ｔ
特性曲線が略直線を描く領域（線形部）、映像信号電圧
Ｖの変化量に対して透過量Ｔの変化量が一定でなく、Ｖ
−Ｔ特性曲線が上に凸の放物線を描く領域（非線形部
２）の合計３つの領域に分割して考える。以上のように
分割された３つの領域について（数１）の近似式をたて
る。

【０００８】

【数１】

【０００９】ただし、ａ1、ａ2、ａ3、ｂ1、ｂ2、ｃは
定数Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＶ−Ｔ特性測定データをもとに、
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれについて（数１）の近似式の係数を
算出する。続いて、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの近似式の逆関
数をそれぞれの領域ごとに求める。この逆関数に、各映
像信号電圧Ｖを代入し、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれについてル
ックアップテーブルデータを作成する。ルックアップテ
ーブル算出回路８０５により算出されたＲ、Ｇ、Ｂそれ
ぞれのルックアップテーブルデータは、ルックアップテ
ーブルメモリ８０４に送出される。このルックアップテ
ーブルにより、ルックアップテーブルメモリ８０４に入
力される、Ａ／Ｄ変換器８０３から出力されるディジタ
ル映像信号は、所定の液晶パネル印加電圧に変換され
る。ルックアップテーブルメモリ８０４から出力された
映像信号は、Ｄ／Ａ変換器８０６によりディジタル信号
からアナログ信号に変換された後、ソース駆動回路８０
８に入力される。これらの手順をふまえることにより、
画面上での階調性の改善がなされ、見かけ上のＶ−Ｔ特
性が線形特性となり、良質な画像が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶パ
ネルの透過率は、光の波長、液晶セルのギャップ長、液
晶の複屈折率によって変化するため、液晶パネルのＶ−
Ｔ特性を常に一定の特性に保つためには、これら３つの
パラメータを常に一定にする必要がある。光の波長を常
に一定にするには、ランプの分光特性を一定にし、ラン
プから発せられる白色光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の光
に分解するダイクロイックミラーの特性も一定にする必
要があり、困難となる。また、液晶セルのギャップ長や
液晶の複屈折率を一定にするには、液晶パネルの製造が
微細加工を要することから、困難を要することになる。
従って、以上３つのパラメータを常に一定にし、液晶パ
ネルのＶ−Ｔ特性を一定の特性に保つのは極めて難し
い。

【００１１】また、上述したように液晶パネルの透過率
は、光の波長によって変化するため、波長の異なるＲ
光、Ｇ光、Ｂ光それぞれに対応するＶ−Ｔ特性は、それ
ぞれ異なったものとなる。投写型液晶ディスプレイ装置
では、白色光発光にランプを用いていることから、ラン
プが発する白色の色温度によって画面上の白色の色度は
決定してしまう。従来の投写型液晶ディスプレイ装置の
階調性補正方法においては、ランプや液晶パネルなどの
デバイスの特性に画質が左右され、特に、明るさの変化
によって白バランスが損なわれるといった問題が生じ
る。また、ランプの発光状態は、常に一定ではなく、時
間とともに変化する。それによりＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの
色度及びＶ−Ｔ特性も時間とともに変化し、時間ととも
に白バランスが損なわれるといった問題も生じる。

【００１２】本発明はこのような問題点に鑑み、ランプ
や液晶パネル等のデバイスの特性が一定の特性を示さな
くとも、線形特性のとれた、また、明るさの変化によっ
て白バランスが損なわれず、また、時間変化によっても
白バランスが損なわれない良質の画像を生成する投写型
液晶ディスプレイ装置の階調性補正方法及び補正装置を
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正方
法は、所定の液晶パネル印加電圧における赤、緑、青の
投写画像の色度を測定した色度測定データと、液晶パネ
ル印加電圧に対する赤、緑、青の投写画像の輝度を測定
した輝度特性測定データとを格納し、所定の白バランス
目標色度と前記色度測定データとから白表示における
赤、緑、青の合成輝度比を算出し、前記輝度特性測定デ
ータから算出した赤、緑、青各色の最大輝度及び最小輝
度と前記合成輝度比とから赤、緑、青各色の白表示にお
ける輝度と黒表示における輝度とを算出し、前記白表示
における輝度および前記黒表示における輝度と所定の補
正係数とを用いて入力映像信号を所定の液晶パネル印加
電圧に変換する変換データを赤、緑、青それぞれについ
て作成し、前記変換データを用いて、入力映像信号の諧
調性補正を行なうことを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の投写型液晶ディスプレイの
階調性補正装置は、所定の液晶パネル印加電圧における
赤、緑、青の投写画像の色度を測定した色度測定データ
を格納する色度測定データ格納手段と、液晶パネル印加
電圧に対する赤、緑、青の投写画像の輝度を測定した輝
度特性測定データを格納する輝度特性測定データ格納手
段と、画面上の白バランス調整を行うための目標白色度
を自由に設定することが可能な白バランス目標色度設定
手段と、補正係数を自由に設定することが可能な補正係
数設定手段と、入力されたアナログ映像信号をディジタ
ル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換
器から出力される映像信号を所定の信号に変換するため
のルックアップテーブルを算出するルックアップテーブ
ル算出手段と、前記ルックアップテーブルを格納するル
ックアップテーブル格納手段と、前記ルックアップテー
ブル格納手段から出力されるディジタル信号をアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換器とを具備し、前記ルックア
ップテーブル算出手段は、前記白バランス目標色度設定
手段からの所定の白バランス目標色度と前記色度測定デ
ータとから白表示における赤、緑、青の合成輝度比を算
出し、前記輝度特性測定データから算出した赤、緑、青
各色の最大輝度及び最小輝度と前記合成輝度比とから
赤、緑、青各色の白表示における輝度と黒表示における
輝度とを算出し、前記白表示における輝度および前記黒
表示における輝度と、前記補正係数設定手段から出力さ
れる所定の補正係数とを用いて、入力映像信号を所定の
液晶パネル印加電圧に変換する変換データを赤、緑、青
それぞれについて作成し、前記変換データを用いて、入
力映像信号の諧調性補正を行なうことを特徴とするもの
である。

【００１５】さらに、本発明の投写型液晶ディスプレイ
の階調性補正装置は、光源と、前記光源から放射される
白色光を赤、緑、青の光に分解する色分解光学装置と、
前記色分解光学装置により分解された赤、緑、青の光を
変調する液晶パネルと、前記液晶パネルを透過した光を
スクリーン上に拡大投写する投写レンズと、映像信号電
圧を自由に可変することが可能な映像信号発生手段と、
光量を輝度値に変換して輝度を測定する光センサと、前
記映像信号発生手段から発生される映像信号電圧に対す
る輝度を前記光センサにより測定する輝度特性測定手段
と、赤、緑、青各色の色度を測定する色度測定手段と、
テレビジョン信号を入力する映像信号入力端子と、前記
映像信号発生手段より発生される映像信号と前記映像信
号入力端子に入力されるテレビジョン信号との切り換え
を行う映像信号切り換え器と、前記映像信号切り換え器
の切り換えの制御を行う切り換えスイッチと、白バラン
ス目標色度設定手段と、補正係数設定手段と、前記切り
換えスイッチからのアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力され
るディジタル信号を所定の信号に変換するためのルック
アップテーブルを算出するルックアップテーブル算出手
段と、前記ルックアップテーブルを格納するルックアッ
プテーブル格納手段と、前記ルックアップテーブル格納
手段から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換器とを具備し、前記ルックアップテー
ブル算出手段は、前記白バランス目標色度設定手段から
の所定の白バランス目標色度と前記色度測定手段からの
色度測定データとから白表示における赤、緑、青の合成
輝度比を算出し、前記輝度特性測定手段からの輝度特性
測定データから算出した赤、緑、青各色の最大輝度及び
最小輝度と前記合成輝度比とから赤、緑、青各色の白表
示における輝度と黒表示における輝度とを算出し、前記
白表示における輝度および前記黒表示における輝度と、
前記補正係数設定手段から出力される所定の補正係数と
を用いて、入力映像信号を所定の液晶パネル印加電圧に
変換する変換データを赤、緑、青それぞれについて作成
し、前記変換データを用いて、入力映像信号の諧調性補
正を行なうことを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明は、上記のように、所定の液晶パネル印
加電圧における赤、緑、青の投写画像の色度を測定した
色度測定データと、所定の白バランス目標色度とから白
表示における赤、緑、青の合成輝度比を算出し、液晶パ
ネル印加電圧に対する赤、緑、青の投写画像の輝度を測
定した輝度特性測定データから算出した赤、緑、青各色
の最大輝度及び最小輝度と上記合成輝度比とから、赤、
緑、青各色の白表示における輝度と黒表示における輝度
とを算出し、白表示における輝度と、黒表示における輝
度と、所定の補正係数とから算出した赤、緑、青それぞ
れの入力映像信号をルックアップテーブルにより所定の
液晶パネル印加電圧に変換することにより、赤、緑、青
の投写画像の輝度を所望する輝度に設定することができ
るため、画面上には、階調性がとれ、また、明るさの変
化によっても白バランスが損なわれない高品質の画像が
得られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の階調性補正方法の実施例を、
図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１に本発明の、投写型液晶ディスプレイ
の階調性補正方法を適用しうる装置の要部構成図を、図
２にルックアップテーブルデータを、図３に補正前の映
像信号電圧に対する輝度を測定した輝度特性を、図４に
補正後の輝度特性を示す。

【００１９】図１において、１０１はコンポジットの映
像信号の入力端子、１０２はコンポジット信号をＲ、
Ｇ、Ｂの原色信号に変換する映像信号変換回路、１０３
はアナログ映像信号を８ビットのディジタル映像信号に
変換するＡ／Ｄ変換器、１０４は映像信号を所定の信号
に変換する、入力８ビット、出力９ビットのルックアッ
プテーブルメモリ、１０５は９ビットのディジタル信号
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、１０６はルッ
クアップテーブルメモリ１０４に送出するルックアップ
テーブルデータを算出するルックアップテーブル算出回
路、１０７はＲ、Ｇ、Ｂ各色ごとに映像信号電圧に対す
る画面上の輝度を測定したデータが格納された輝度特性
測定データ格納回路、１０８は所定の映像信号電圧に対
するＲ、Ｇ、Ｂ各色の画面上の色度が測定された色度デ
ータが格納された色度測定データ格納回路、１０９は画
面上の白バランス調整を行うための目標白色度を自由に
設定する白バランス目標色度設定回路、１１０は階調性
補正のための補正係数を自由に設定する補正係数設定回
路、１１１は液晶パネル、１１２はソース駆動回路、１
１３はゲート駆動回路を示す。

【００２０】映像信号入力端子１０１より入力されたコ
ンポジット信号は、映像信号変換回路１０２によりＲ、
Ｇ、Ｂの原色信号に変換される。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの
原色信号は、Ａ／Ｄ変換器１０２によりアナログ信号か
ら８ビットのディジタル信号に変換される。以後の説明
では、簡略化のため、Ｒ信号のみにおいて説明する。

【００２１】Ａ／Ｄ変換器１０２により８ビットのディ
ジタル信号に変換されたＲ信号は、ルックアップテーブ
ルメモリ１０４を介して、以下に述べる補正信号に変換
される。

【００２２】ルックアップテーブルメモリ１０４に格納
されているルックアップテーブルデータは、輝度特性測
定データ格納回路１０７に格納されている輝度特性測定
データと、色度測定データ格納回路１０８に格納されて
いる色度測定データと、白バランス目標色度設定回路１
０９から得られる所定の白バランス目標色度と、補正係
数設定回路１１０から得られる所定の補正係数とを用い
て、ルックアップテーブル算出回路１０６により算出さ
れ、ルックアップテーブルメモリ１０４に記憶される。
このルックアップテーブルデータを用いることにより、
ルックアップテーブルメモリ１０４で、所定の補正信号
に変換された９ビットのＲ信号は、Ｄ／Ａ変換器１０５
によりアナログ信号に変換され、ソース駆動回路１１２
に入力される。本説明ではＲ信号のみについて説明を行
ったが、他のＧ、Ｂ信号についても同様の処理が行なわ
れる。

【００２３】ルックアップテーブル算出回路１０６で行
われる処理内容を図５のフローチャートに示す。

【００２４】以下、その処理内容について図５を参照し
ながら説明する。色度測定データ格納回路１０８より得
られるＲ、Ｇ、Ｂの色度測定データと、白バランス目標
色度設定回路１０９において設定された白バランス目標
色度とにより、白表示におけるＲ、Ｇ、Ｂの合成輝度比
Ｒratio、Ｇratio、Ｂratioを（数２）を用いて算出す
る。

【００２５】

【数２】

【００２６】ただし、Ｙr：赤の輝度Ｙg：緑の輝度Ｙb：青の輝度Ｗx：白のｘ色度座標値Ｗy：白のｙ色度座標値Ｒx：赤のｘ色度座標値Ｒy：赤のｙ色度座標値Ｇx：緑のｘ色度座標値Ｇy：緑のｙ色度座標値Ｂx：青のｘ色度座標値Ｂy：青のｙ色度座標値Ｐr：赤の合成輝度比に対する最大輝度の割合Ｐg：緑の合成輝度比に対する最大輝度の割合Ｐb：青の合成輝度比に対する最大輝度の割合Ｐ'r：赤の合成輝度比に対する最小輝度の割合Ｐ'g：緑の合成輝度比に対する最小輝度の割合Ｐ'b：青の合成輝度比に対する最小輝度の割合Ｙr_min：赤の最小輝度値Ｙg_min：緑の最小輝度値Ｙb_min：青の最小輝度値このＲ、Ｇ、Ｂの合成輝度比Ｒratio、Ｇratio、Ｂrati
oと、輝度特性測定データ格納回路１０７に格納されて
いる輝度特性測定データから得られるＲ、Ｇ、Ｂそれぞ
れの最大輝度Ｙr_max、Ｙg_max、Ｙb_maxとから、（数
３）に示されている、各色の合成輝度比に対する最大輝
度の割合Ｐr、Ｐg、Ｐbを算出する。

【００２７】

【数３】

【００２８】Ｐr、Ｐg、Ｐbを比較して、その中でその
値が、最小となる色の最大輝度をその色の白表示におけ
る輝度に設定する。他の２色の白表示における輝度を、
１つの色の輝度が決定したことから、合成輝度比を用い
て算出する。続いて、黒表示における輝度を算出するた
めに、Ｒ、Ｇ、Ｂの合成輝度比Ｒratio、Ｇratio、Ｂra
tioと輝度特性測定データから得られるＲ、Ｇ、Ｂそれ
ぞれの最小輝度Ｙr_min、Ｙg_min、Ｙb_minとから（数
４）に示されている、各色の合成輝度比に対する最小輝
度の割合Ｐ'r、Ｐ'g、Ｐ'bを算出する。

【００２９】

【数４】

【００３０】Ｐ'r、Ｐ'g、Ｐ'bを比較して、その中でそ
の値が、最大となる色の最小輝度をその色の黒表示にお
ける輝度に設定する。他の２色の黒表示の輝度を、１つ
の色の輝度値が決定したことから、合成輝度比を用いて
算出する。ルックアップテーブルメモリ１０４から出力
される映像信号は、９ビットのディジタル信号であるか
ら、（数５）において黒表示は、映像信号Ｖ＝Ｖb＝
０、白表示は、映像信号Ｖ＝Ｖw＝５１１である。黒表
示における映像信号Ｖbと輝度Ｙb、白表示における映像
信号Ｖwと輝度Ｙw、補正係数設定回路１１０において設
定された補正係数γを（数５）に代入し、係数α、βを
算出する。ここでは、説明簡単化のため、補正係数γを
１として以下説明を行う。

【００３１】

【数５】

【００３２】これにより、所定の入力映像信号における
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの所望する輝度を算出することがで
きる。本実施例では、コントラスト及び階調性の向上の
ために、図３に示す輝度特性の領域１及び領域３の非線
形部（曲線部）での輝度も表現することができるよう
に、ルックアップテーブルメモリ１０４の入力ビット数
を８ビット、出力のビット数を９ビットとしている。ル
ックアップテーブルメモリ１０４に入力するディジタル
映像信号のビット数は８ビットであるから、輝度特性測
定データの映像信号Ｖiの範囲は０〜２５５となるが、
ルックアップテーブルメモリ１０４から出力される映像
信号のビット数は９ビットであるから、出力映像信号Ｖ
oの範囲は０〜５１１となる。このように、ルックアッ
プテーブルメモリ１０４から出力される映像信号のビッ
ト数が９ビットであることから、ルックアップテーブル
データも９ビットデータとする。

【００３３】よって、（数５）にて表わされる映像信号
Ｖの範囲は、ルックアップテーブルメモリ１０４から出
力される映像信号Ｖoと同じく０〜５１１となる。これ
らのことをふまえて、（数５）と輝度特性測定データと
からルックアップテーブルを作成する。その作成方法に
ついて以下に説明する。

【００３４】（数５）を用いて各映像信号Ｖoに対する
輝度Ｙoを算出する。算出された輝度Ｙoが、輝度特性測
定データ中に存在するかどうかの判断を行い、このと
き、算出された輝度Ｙoが輝度特性測定データ中に存在
すれば、その輝度Ｙoに対応した輝度特性測定データ中
の映像信号Ｖiをルックアップテーブルデータとし、存
在しなければ、その輝度Ｙo近傍の輝度特性測定データ
間での補間によって、その輝度Ｙoに対応した映像信号
Ｖiを算出し、補間によって算出された映像信号Ｖiをル
ックアップテーブルデータとする。

【００３５】ここで算出されたルックアップテーブルデ
ータは、小数を含んだ０〜２５５の範囲の数である。ル
ックアップテーブルメモリ１０４に格納するルックアッ
プテーブルデータは、９ビットデータであるから、算出
されたルックアップテーブルデータに５１１／２５５を
乗算して、小数点以下を四捨五入して、９ビットデータ
に変換する。このように作成されたルックアップテーブ
ルデータを図２に示す。

【００３６】図２に示したルックアップテーブルデータ
により、ルックアップテーブルメモリ１０４に入力され
る映像信号を所定の映像信号に変換することにより、図
３の輝度特性は図４のように補正され、画面上には、階
調性が得られた画像が生成される。また、Ｒ、Ｇ、Ｂそ
れぞれについて、合成輝度比を用いて白表示における輝
度及び黒表示における輝度を算出することにより、明る
さの変化によって白バランスが左右されることのない良
質の画像を得ることができる。

【００３７】なお、本実施例では、黒表示における輝度
を合成輝度比を用いて算出を行ったが、コントラストを
さらに上げるため、輝度特性測定データからＲ、Ｇ、Ｂ
それぞれについて最小輝度Ｙr_min、Ｙg_min、Ｙb_min
の算出を行い、算出された最小輝度を黒表示における輝
度に設定し、本方法を用いてルックアップテーブルを作
成したとしても画面上には階調性が得られ、明るさが中
間レベルまでは白バランスのとれた画像が生成される。
また、本実施例では、ルックアップテーブルメモリ１０
４の出力のビット数を９ビットとして説明を行ったが、
出力のビット数を入力のビット数８ビットより大きくし
て１０ビット、１１ビットとしても同様の効果が得られ
る。

【００３８】次に、本発明の階調性補正装置の実施例
を、図面を参照しながら説明する。図６に、上述した階
調性補正方法を用いた階調性補正装置の要部構成図を、
図７に投写型液晶画像表示装置の内部構成図を示す。図
６において、６０１は光源、６０２は色分解光学系、６
０３はコンポジット映像信号の入力端子、６０４は映像
信号の信号電圧を自由に可変することができる映像信号
発生装置、６０５はコンポジット映像信号をＲ、Ｇ、Ｂ
の原色信号に変換する映像信号変換回路、６０６は映像
信号発生装置６０４からの映像信号と、映像信号変換回
路６０５からの映像信号との切り換えを行う映像信号切
り換え器、６０７は映像信号切り換え器６０６の切り換
えの制御を行う切り換えスイッチ、６０８はアナログ映
像信号をディジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
６０９は、入力された映像信号を補正された映像信号に
変換するルックアップテーブルが格納されているルック
アップテーブルメモリ、６１０はディジタル信号をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、６１１はルックアッ
プテーブルメモリ６０９に送出するルックアップテーブ
ルデータを算出するルックアップテーブル算出回路であ
る。

【００３９】６１２は画面上の白バランス調整を行うた
めの目標白色度を自由に設定する白バランス目標色度設
定回路、６１３は階調性補正のための補正係数を設定す
る補正係数設定回路、６１４は光量を輝度値に変換して
輝度を測定する光センサ、６１５はＲ、Ｇ、Ｂ各色ごと
に、映像信号電圧に対する輝度を光センサ６１４を通し
て測定する輝度特性測定回路、６１６は色度測定位置を
表す色度測定点、６１７は色度測定点６１６における所
定の映像信号電圧に対するＲ、Ｇ、Ｂ各色ごとに色度を
測定する色度測定回路、６１８は液晶パネル、６１９は
色合成光学系、６２０は投写レンズ、６２１はスクリー
ンを示す。

【００４０】また、図７において、７０１は白色光を発
光するメタルハライドランプ、７０２はコールドミラ
ー、７０３は赤外線，紫外線をカットするＵＶ−ＩＲカ
ットフィルタ、７０４はダイクロイックミラー、７０５
は反射ミラー、７０６はフィールドレンズ、７０７は液
晶パネル、７０８は投写レンズを示す。

【００４１】図６では、投写型液晶ディスプレイについ
ては概略図で示したが、その内部の構成は図７のように
なっている。図６の光源６０１は、図７のメタルハライ
ドランプ７０１に相当し、色分解光学系６０２は、コー
ルドミラー７０２、ダイクロイックミラー７０４、反射
ミラー７０５のミラー類とＵＶ−ＩＲカットフィルタに
相当し、色合成光学系６１８は、ダイクロイックミラー
７０４、反射ミラー７０５に相当する。

【００４２】以上のような構成要素からなる階調性補正
装置について、その動作について説明する。

【００４３】光源６０１により放射された白色光は、色
分解光学系６０２によりＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの光に分解
され、それぞれの光に対応した液晶パネル６１８に照射
される。切り換えスイッチ６０７は最初、Ｈレベルの状
態に設定する。これにより映像信号切り換え器６０６は
Ｈレベル状態となり、映像信号としては映像信号発生装
置６０４からの信号が選択される。映像信号発生装置６
０４より発生されたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの原色信号は、
Ａ／Ｄ変換器６０８によりアナログ信号からディジタル
信号に変換される。ディジタル信号に変換されたＲ、
Ｇ、Ｂ信号は、ルックアップテーブルメモリ６０９に入
力される。

【００４４】まず、ルックアップテーブルメモリ６０９
からは、入力された映像信号と同一のデータが出力され
る。出力されたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのディジタル映像信
号は、Ｄ／Ａ変換器６１０によりアナログ信号に変換さ
れ、それぞれの色に対応した液晶パネル６１８に入力さ
れる。この映像信号に応じて光量が制御され、液晶パネ
ル６１８上に透過率の変化によって光学像が形成され
る。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの液晶パネル６１８で形成され
たそれぞれの光学像は色合成光学系６１９で合成され、
投写レンズ６２０によりスクリーン６２１に拡大投写さ
れる。このとき、映像信号発生装置６０４により、Ｒ、
Ｇ、Ｂそれぞれの映像信号の信号電圧を変化させ、それ
ぞれの信号電圧におけるスクリーン６２１上での輝度
を、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光について光センサ６１４を
通して輝度特性測定回路６１５により測定する。色度に
ついては、所定の映像信号電圧に対するスクリーン６２
１上の色度測定点６１６における色度を１点もしくは数
点、色度測定回路６１７により測定する。輝度特性測定
回路６１５により、上記測定した輝度特性測定データ
と、色度測定回路６１７により、上記測定した色度測定
データを、ルックアップテーブル算出回路６１１に入力
する。

【００４５】ルックアップテーブル算出回路６１１に入
力された色度測定データは、ルックアップテーブル算出
回路６１１により代表色度値を決定される。その代表色
度値決定方法については、測定点が１点であれば、その
色度測定データを色度代表値とし、測定点が数点であれ
ば、測定データ間での平均をとるデータ処理を行い、そ
のデータ処理された値を色度代表値とする。このように
して算出された色度代表値と、輝度特性測定データと、
白バランス目標色度設定回路６１２により設定した白バ
ランス目標色度である白色の色度値と、補正係数設定回
路６１３により設定した補正係数値とから、上記実施例
で述べた階調性補正方法を用いることによりルックアッ
プテーブルデータを作成する。作成されたルックアップ
テーブルデータは、ルックアップテーブルメモリ６０９
に送出される。

【００４６】このとき、切り換えスイッチ６０７をＬレ
ベルの状態に設定する。これにより映像信号切り換え器
６０６はＬレベル状態となり、映像信号としては映像信
号端子６０３より入力される映像信号が選択される。映
像信号入力端子６０３から入力されたコンポジット映像
信号は、映像信号変換回路６０５によりＲ、Ｇ、Ｂそれ
ぞれの原色信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器６０８により
アナログ信号から８ビットのディジタル信号に変換さ
れ、ルックアップテーブルメモリ６０９に入力される。
ルックアップテーブルメモリ６０９に入力された映像信
号は、ルックアップテーブル算出回路６１１により算出
されたルックアップテーブルデータにより所定の映像信
号に変換され、Ｄ／Ａ変換器６１０によりディジタル信
号からアナログ信号に変換された後、液晶パネル６１８
に入力される。

【００４７】以下、投写型液晶ディスプレイについて、
全体の動作について説明する。メタルハライドランプ７
０１から発せられた白色光は、ダイクロイックミラー７
０４により光の３原色であるＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分解さ
れる。分解されたそれぞれの光は、それぞれの光に対応
した液晶パネル７０７に照射される。液晶パネル７０７
に照射されたそれぞれの光は、それぞれの液晶パネル７
０７に印加されるそれぞれのルックアップテーブルメモ
リ６０９により変換された映像信号に応じて透過量が制
御される。それぞれの液晶パネル７０７を透過して入射
したそれぞれの光は、ダイクロイックミラー７０４や反
射ミラー７０５により再び合成され、投写レンズ７０８
により拡大投写される。

【００４８】投写型液晶ディスプレイでは、白色光の発
光用にメタルハライドランプ、光量制御機能を持つライ
トバルブとしては液晶パネルを用いているため、メタル
ハライドランプの分光特性や液晶パネルのＶ−Ｔ特性
（輝度特性）、波長依存性などのデバイスの性能により
画質が大きく左右される。メタルハライドランプの分光
特性により白バランス欠陥が生じ、液晶パネルのＶ−Ｔ
特性により階調性欠陥が生じる。投写型液晶ディスプレ
イの白色は、メタルハライドランプから発せられる白色
光に大きく依存する。よって、投写型液晶ディスプレイ
の白色は、白バランス調整を行わなければ、メタルハラ
イドランプの性能により一意的に決まってしまう。ま
た、投写型液晶ディスプレイの階調性は、液晶パネルを
ライトバルブとして用いることから液晶パネルに印加さ
れる電圧（Ｖ）に対する透過率（Ｔ）の関係を表すＶ−
Ｔ特性に大きく依存する。

【００４９】液晶パネルのＶ−Ｔ特性は、映像信号電圧
に対する画面上の輝度との関係を表す輝度特性と等価と
なるから、液晶パネルのＶ−Ｔ特性は、図２のようにな
る。図２において、輝度特性は、領域１及び領域３にお
いては映像信号電圧の増加に対して輝度の増加は、それ
程大きくない。しかし、領域２においては映像信号電圧
の増加に対して輝度が急激に増加する。そのため、スク
リーン上に投写された映像は、階調性の損なわれたもの
となる。しかるに、画面上の色度及び輝度特性を測定
し、上記実施例で述べた階調性補正方法を用いることに
より、スクリーン６２１に映し出される画像は、白バラ
ンス調整のなされた、階調性のとれた高品質の画像とな
る。さらに、白バランス目標色度設定回路６１２により
白色の色度を自由に設定することが可能であるため、デ
バイスの性能に依存しない白バランス調整のなされた画
像となる。

【００５０】また、メタルハライドランプの発光状態
は、時間とともに変化するため、メタルハライドランプ
の分光特性、液晶パネルのＶ−Ｔ特性も時間とともに変
化する。そのため、最初に測定した色度測定データ及び
輝度特性測定データと、ある程度時間が経過した時に測
定した色度測定データ及び輝度特性測定データとは異な
ったものとなり、時間経過とともに徐々に白バランスも
損なわれたものとなる。しかるに、映像信号発生装置６
０４からの映像信号と映像信号入力端子６０３に入力さ
れる映像信号との切り換えが、切り換えスイッチ６０７
により切り換え可能であるため、ある程度時間が経過し
た時に切り換えスイッチ６０７の切り換えを行い、映像
信号として映像信号発生装置６０４からの映像信号を選
択し、再度色度及び輝度特性の測定を行い、上記実施例
で述べた階調性補正方法を用いることにより、メタルハ
ライドランプの各種特性の経時変化に左右されずに階調
性がとれ、かつ白バランス調整がなされた高品質の画像
が、スクリーン上の生成される。

【００５１】なお、本実施例では輝度及び色度の測定を
スクリーン上の投写レンズのフォーカスの合った点（フ
ォーカス部）において行ったが、輝度及び色度測定を投
写レンズのフォーカスの合っていない点（デフォーカス
部）において行っても良い。また、輝度及び色度測定を
液晶パネルを透過した光に対して行っても良く、さらに
反射型の液晶パネルを用いる場合には、輝度及び色度測
定を液晶パネルを反射した光に対して行っても良い。ま
た、色度測定は、色分解光学系によって分離処理された
後のＲ光、Ｇ光、Ｂ光について行ってもかまわない。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明の投写型液晶ディ
スプレイの階調性補正方法および補正装置によれば、デ
ィスプレイ画面上には、階調性がとれ、明るさが変化し
ても白色の色度の変化量の小さい白バランスのとれた高
品質の画像を得ることができる。

【００５３】また、本発明の階調性補正方法を用いて投
写型液晶ディスプレイの階調性補正装置を構成し、映像
信号発生装置からの映像信号とテレビジョン信号との切
り換えを行う切り換え器をその階調性補正装置に付加す
れば、スクリーン上には、階調性がとれ、明るさの変化
及びランプの特性の時間変化に対しても白色の色度の変
化量の小さい白バランスのとれた高品質の画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法を適用しうる装置の要部構成図

【図２】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法に適用されるルックアップテーブルデータの一例を
示した特性図

【図３】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法にて階調補正する前の輝度特性図

【図４】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法にて階調補正した後の輝度特性図

【図５】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法において、階調性補正方法の手順を示したフローチ
ャート

【図６】本発明の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
方法を適用しうる装置の第２の実施例における要部構成
図

【図７】本発明の投写型液晶ディスプレイの内部構成図

【図８】従来の投写型液晶ディスプレイの階調性補正方
法を適用した装置の要部構成図

【図９】従来の投写型液晶ディスプレイの階調性補正方
法を説明するための、映像信号電圧に対する液晶パネル
の透過量の関係を示したＶ−Ｔ特性図

【符号の説明】

１０１、６０３、８０１映像信号入力端子１０２、６０５、８０２映像信号変換回路１０３、６０８、８０３Ａ／Ｄ変換器１０４、６０９、８０４ルックアップテーブルメモリ１０５、６１０、８０６Ｄ／Ａ変換器１０６、６１１、８０５ルックアップテーブル算出回
路１０７輝度特性測定データ格納回路１０８色度測定データ格納回路１０９、６１２白バランス目標色度設定回路１１０、６１３補正係数設定回路１１１、６１８、７０７、８０７液晶パネル１１２、８０８ソース駆動回路１１３、８０９ゲート駆動回路６０１光源６０２色分解光学系６０４映像信号発生装置６０６映像信号切り換え器６０７切り換えスイッチ６１４光センサ６１５輝度特性測定回路６１６色度測定点６１７色度測定回路６１９色合成光学系６２０、７０８投写レンズ６２１スクリーン７０１メタルハライドランプ７０２コールドミラー７０３ＵＶ−ＩＲカットフィルタ７０４ダイクロイックミラー７０５反射ミラー７０６フィールドレンズ８１０センサ８１１Ｖ−Ｔ特性測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投写型液晶ディスプレイにおいて、所定の
液晶パネル印加電圧における赤、緑、青の投写画像の色
度を測定した色度測定データと、液晶パネル印加電圧に
対する赤、緑、青の投写画像の輝度を測定した輝度特性
測定データとを格納し、所定の白バランス目標色度と前
記色度測定データとから白表示における赤、緑、青の合
成輝度比を算出し、前記輝度特性測定データから算出し
た赤、緑、青各色の最大輝度及び最小輝度と前記合成輝
度比とから赤、緑、青各色の白表示における輝度と黒表
示における輝度とを算出し、前記白表示における輝度お
よび前記黒表示における輝度と所定の補正係数とを用い
て入力映像信号を所定の液晶パネル印加電圧に変換する
変換データを赤、緑、青それぞれについて作成し、前記
変換データを用いて、入力映像信号の諧調性補正を行な
うことを特徴とする、投写型液晶ディスプレイの階調性
補正方法。
【請求項２】白表示における輝度は、赤、緑、青それぞ
れの合成輝度比に対する最大輝度の割合のうち最小の割
合となる色を算出し、算出された色の最大輝度をその色
の白表示における輝度に設定し、他の２色の白表示にお
ける輝度は、前記算出された色の最大輝度と前記合成輝
度比とから算出することを特徴とする請求項１記載の投
写型液晶ディスプレイの階調性補正方法。
【請求項３】黒表示における輝度は、赤、緑、青それぞ
れの合成輝度比に対する最小輝度の割合のうち最大の割
合となる色を算出し、算出された色の最小輝度をその色
の黒表示における輝度に設定し、他の２色の黒表示にお
ける輝度は、前記算出された色の最小輝度と前記合成輝
度比とから算出することを特徴とする請求項１記載の投
写型液晶ディスプレイの階調性補正方法。
【請求項４】黒表示における輝度は、赤、緑、青それぞ
れの最小輝度であることを特徴とする請求項１記載の投
写型液晶ディスプレイの階調性補正方法。
【請求項５】投写型液晶ディスプレイの諧調性補正装置
であって、所定の液晶パネル印加電圧における赤、緑、
青の投写画像の色度を測定した色度測定データを格納す
る色度測定データ格納手段と、液晶パネル印加電圧に対
する赤、緑、青の投写画像の輝度を測定した輝度特性測
定データを格納する輝度特性測定データ格納手段と、画
面上の白バランス調整を行うための目標白色度を自由に
設定することが可能な白バランス目標色度設定手段と、
補正係数を自由に設定することが可能な補正係数設定手
段と、入力されたアナログ映像信号をディジタル映像信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出
力される映像信号を所定の信号に変換するためのルック
アップテーブルを算出するルックアップテーブル算出手
段と、前記ルックアップテーブルを格納するルックアッ
プテーブル格納手段と、前記ルックアップテーブル格納
手段から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換器とを具備し、前記ルックアップテーブル算出手段は、前記白バランス
目標色度設定手段からの所定の白バランス目標色度と前
記色度測定データとから白表示における赤、緑、青の合
成輝度比を算出し、前記輝度特性測定データから算出し
た赤、緑、青各色の最大輝度及び最小輝度と前記合成輝
度比とから赤、緑、青各色の白表示における輝度と黒表
示における輝度とを算出し、前記白表示における輝度お
よび前記黒表示における輝度と、前記補正係数設定手段
から出力される所定の補正係数とを用いて、入力映像信
号を所定の液晶パネル印加電圧に変換する変換データを
赤、緑、青それぞれについて作成し、前記変換データを
用いて、入力映像信号の諧調性補正を行なうことを特徴
とする、投写型液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項６】ルックアップテーブル格納手段としてルッ
クアップテーブルメモリを用いたことを特徴とする請求
項５記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項７】ルックアップテーブルメモリとしてランダ
ム・アクセス・メモリを用いることを特徴とする請求項
６記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項８】ルックアップテーブルメモリは、入力信号
のビット数に対して出力信号のビット数の方が大きいこ
とを特徴とする請求項６記載の投写型液晶ディスプレイ
の階調性補正装置。
【請求項９】光源と、前記光源から放射される白色光を
赤、緑、青の光に分解する色分解光学装置と、前記色分
解光学装置により分解された赤、緑、青の光を変調する
液晶パネルと、前記液晶パネルを透過した光をスクリー
ン上に拡大投写する投写レンズと、映像信号電圧を自由
に可変することが可能な映像信号発生手段と、光量を輝
度値に変換して輝度を測定する光センサと、前記映像信
号発生手段から発生される映像信号電圧に対する輝度を
前記光センサにより測定する輝度特性測定手段と、赤、
緑、青各色の色度を測定する色度測定手段と、テレビジ
ョン信号を入力する映像信号入力端子と、前記映像信号
発生手段より発生される映像信号と前記映像信号入力端
子に入力されるテレビジョン信号との切り換えを行う映
像信号切り換え器と、前記映像信号切り換え器の切り換
えの制御を行う切り換えスイッチと、白バランス目標色
度設定手段と、補正係数設定手段と、前記切り換えスイ
ッチからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるディジ
タル信号を所定の信号に変換するためのルックアップテ
ーブルを算出するルックアップテーブル算出手段と、前
記ルックアップテーブルを格納するルックアップテーブ
ル格納手段と、前記ルックアップテーブル格納手段から
出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ
／Ａ変換器とを具備し、前記ルックアップテーブル算出手段は、前記白バランス
目標色度設定手段からの所定の白バランス目標色度と前
記色度測定手段からの色度測定データとから白表示にお
ける赤、緑、青の合成輝度比を算出し、前記輝度特性測
定手段からの輝度特性測定データから算出した赤、緑、
青各色の最大輝度及び最小輝度と前記合成輝度比とから
赤、緑、青各色の白表示における輝度と黒表示における
輝度とを算出し、前記白表示における輝度および前記黒
表示における輝度と、前記補正係数設定手段から出力さ
れる所定の補正係数とを用いて、入力映像信号を所定の
液晶パネル印加電圧に変換する変換データを赤、緑、青
それぞれについて作成し、前記変換データを用いて、入
力映像信号の諧調性補正を行なうことを特徴とする、投
写型液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項１０】光センサはフォトダイオードであること
を特徴とする請求項９記載の投写型液晶ディスプレイの
階調性補正装置。
【請求項１１】輝度測定はスクリーン上に投写された光
に対して行うことを特徴とする請求項９記載の投写型液
晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項１２】輝度測定は、液晶パネルに照射され、前
記液晶パネルを透過した光に対して行うことを特徴とす
る請求項９記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
装置。
【請求項１３】輝度測定は、液晶パネルに照射され、前
記液晶パネルを反射した光に対して行うことを特徴とす
る請求項９記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
装置。
【請求項１４】色度測定は、スクリーン上に投写された
光に対して行うことを特徴とする請求項９記載の投写型
液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項１５】色度測定は、液晶パネルに照射され、前
記液晶パネルを透過した光に対して行うことを特徴とす
る請求項９記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
装置。
【請求項１６】色度測定は、液晶パネルに照射され、前
記液晶パネルを反射した光に対して行うことを特徴とす
る請求項９記載の投写型液晶ディスプレイの階調性補正
装置。
【請求項１７】色度測定は、液晶パネルに照射される前
の光に対して行うことを特徴とする請求項９記載の投写
型液晶ディスプレイの階調性補正装置。
【請求項１８】映像信号発生手段は白ラスタ信号を発生
することを特徴とする請求項９記載の投写型液晶ディス
プレイの階調性補正装置。