JPH08294138A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度用液晶パネルとカラー用液晶パネルを用
いた液晶プロジェクタにおいて輝度信号と色信号によ
り、オリジナルな画像を再生するとともに光利用効率の
向上した液晶プロジェクタを得る。 【構成】 信号処理回路５０において、負の符号を持つ
色信号を除去して色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを出力する。色信号
に対する補正と逆の補正を輝度信号に加え、輝度信号
Ｙ’を出力する。輝度信号と色信号に対する補正は、偏
光ビームスプリッタ９により、画像が合成される場合に
相殺され、オリジナルな画像が生成される。また、ブー
スタ回路により信号を増幅して出力することにより、高
輝度な画像を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー用液晶パネル
と、輝度用液晶パネルを用いた液晶プロジェクタに関す
るものである。特に、色信号と輝度信号が互いに保管し
あうことにより、オリジナルな画像を正確に再現できる
と共に、光利用効率を向上した液晶プロジェクタに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】画像処理における色の重要性に関する研
究はテレビのモノクロ放送からカラーへの変革期にあた
る１９４０年代に発達し１９４９年に最初のレポートと
して“Ｔｈｅ ａｐｐａａｒｅｎｔ ｃｏｌｏｒｓ ｏ
ｆ ｓｍａｌｌ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ”が、Ｍｉｄｄ
ｅｉｅｔｏｎとＨｏｌｍｅｓに依って報告された。その
後、これらの研究を基にカラー放送の基本ともなるＮＴ
ＳＣの規格が制定された。この規格の制定に際して考慮
しなければならなかった第一の点として、モノクロ放送
との互換性がある。つまり、モノクロと同じ放送信号帯
域で、しかもモノクロ放送の受信機に対して何ら影響を
与えない放送方式の開発が必要であった。そのために、
当時の研究者達は、人間の視覚特性の研究から始め、特
に狭い面積の色に対する識別能力に注目した。その結果
として、色に対する信号帯域がモノクロに対する信号帯
域の約１／３あれば充分であるという結論を得、すべて
の放送方式にこの特性が採用されている。この互換性を
持つことが動機となった研究が、モノクロ信号に無理に
カラー信号を詰め込んだという結果にならず、その信号
方式がカラー映像信号として非常に合理的の信号方式と
なった。そして、我々は、約半世紀にわたりこの発明の
恩恵を受けてきている。

【０００３】一方、デジタル化の流れは、画像信号の領
域にも普及しつつあり、デジタル信号方式においても、
人間の色に対する視覚特性は継承され、Ｙ：Ｕ：Ｖに対
して４：２：２及び４：１：１のコンポーネント信号が
多くの機器で採用されている。これらの事実から、カラ
ー映像信号では、縦、横共にカラー信号は、１／２〜１
／４が合理的でしかも、人間の視覚特性に対しては充分
な帯域であることが推測できる。この輝度とカラーの帯
域比は、信号方式だけに留める必要はなく、ディスプレ
イに対しても応用することが可能なはずである。即ち、
シャドウマスク方式のカラーＣＲＴでは特定の色または
輝度だけの解像度を違う値にすることはできなかった
が、プロジェクタ等の様な映像信号を独立した系統の発
光装置または光スイッチを用いて光変調信号に変換後に
それぞれの光変調信号を合成する装置においては、輝度
（モノクロ）だけを分離したり、特定の色だけを違う解
像度にすることが可能である。このことにより放送方式
で用いられている信号及び人間の視覚特性に合致した合
理的な表示装置を実現することが可能となる。

【０００４】図１４は、特開平３−２９６０３０号公報
に示された従来の液晶プロジェクタを示す図である。以
下、特開平３−２９６０３０号公報に示された記述を用
いて、図１４に示す従来の液晶プロジェクタを説明す
る。

【０００５】図には、液晶パネルを４枚用いた４板式の
例が示されている。この図に示される構成において、色
温度の高い光源としてのメタルハライドランプ１からの
光が、偏光ビームスプリッタ２にて、Ｐ波とＳ波とに分
けられる。偏光ビームスプリッタ２にて反射され、Ｓ波
と分離されたＰ波は、ミラー３にて反射され、液晶パネ
ル４に供給される。この液晶パネル４は、アクティブマ
トリックス駆動のＴＦＴ液晶パネルである。また、この
液晶パネル４は、画像信号から抽出され端子５を介して
供給される輝度信号Ｙによって駆動されている。尚、こ
の液晶パネル４は、他の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、Ｇ−
Ｙで駆動される液晶パネル６〜８に比して、より高解像
度のものが用いられており、また、液晶パネル６〜８と
は独立的に設けられている。上述のＰ波は、この液晶パ
ネル４に於いて、輝度信号Ｙによって変調されて輝度成
分光ＬＹとされる。この輝度成分光ＬＹは、出力側に設
けられている偏光ビームスプリッタ９に供給される。

【０００６】偏光ビームスプリッタ２を透過し、上述の
Ｐ波と分離されたＳ波は、ダイクロイックミラー１０に
よって原色Ｒの成分のみを有する光ＳＲが反射される。
この光ＳＲはミラー１１にて反射され、液晶パネル６に
供給される。この液晶パネル６は、アクティブマトリッ
クス駆動のＴＦＴ液晶パネルである。また、この液晶パ
ネル６は、画像信号から抽出され端子１２を介して供給
される色差信号Ｒ−Ｙによって駆動されているもので、
上述の液晶パネル４に比して、低解像度のものが用いら
れている。上述の光ＳＲは、この液晶パネル６に於い
て、色差信号Ｒ−Ｙによって変調されて、赤の原色成分
光ＬＲが形成される。この原色成分光ＬＲは、ダイクロ
イックミラー１３を透過した後、赤と緑の原色成分光を
反射するダイクロイックミラー１４によって反射され、
出力側の偏光ビームスプリッタ９に供給される。

【０００７】偏光ビームスプリッタ２を透過したＳ波
は、ダイクロイックミラー１５によって原色Ｇの成分の
みを有する光ＳＧが反射される。この光ＳＧは液晶パネ
ル７に供給される。この液晶パネル７は、アクティブマ
トリックス駆動のＴＦＴ液晶パネルである。また、この
液晶パネル７は、画像信号から抽出され端子１６を介し
て供給される色差信号Ｇ−Ｙによって駆動されているも
ので、前述の液晶パネル４に比して、低解像度のものが
用いられている。上述の光ＳＧは、この液晶パネル７に
於いて、色差信号Ｇ−Ｙによって変調されて、緑の原色
成分光ＬＧが形成される。原色成分光ＬＧは、ダイクロ
イックミラー１３、１４によって反射され、出力側の偏
光ビームスプリッタ９に供給される。上述のダイクロイ
ックミラー１３は、原色成分光ＬＧのみを反射するもの
である。

【０００８】ダイクロイックミラー１０、１５を透過し
たＳ波は、原色Ｂの成分のみを有する光ＳＢとなり、こ
の光ＳＢは、液晶パネル８に供給される。この液晶パネ
ル８は、アクティブマトリックス駆動のＴＦＴ液晶パネ
ルである。また、この液晶パネル８は、画像信号から抽
出され端子１７を介して供給される色差信号Ｂ−Ｙによ
って駆動されているもので、前述の液晶パネル４に比し
て、低解像度のものが用いられている。上述の光ＳＢ
は、この液晶パネル８に於いて、色差信号Ｂ−Ｙによっ
て変調されて、青の原色成分光ＬＢが形成される。この
原色成分光ＬＢは、ミラー１８にて反射され、ダイクロ
イックミラー１４を透過した後、出力側の偏光ビームス
プリッタ９に供給される。

【０００９】出力側の偏光ビームスプリッタ９では、上
述の輝度成分光ＬＹが透過すると共に、３原色Ｒ、Ｇ、
Ｂの各原色成分光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが反射されることに
よって、合成される。輝度成分光ＬＹと、各原色成分光
ＬＲ、ＬＧ、ＬＢとが合成された光は、投写レンズ１９
を介して、図示せぬスクリーン上に投写され、これによ
って、カラー画像が再現される。この例によれば、輝度
成分光ＬＹに対応する液晶パネル４の解像度が、各原色
成分光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢに対応する液晶パネル６、７、
８の解像度に比して、高いので、高解像度のカラー画像
が得られ、そして、カラー画像を明るくすることができ
る。また、液晶パネル４は高解像度のものが用いられ、
他の液晶パネル６、７、８は、上述の液晶パネル４に比
して低解像度のものでよいため、全体的なコストアップ
が防止される。

【００１０】以上が、特開平３−２９６０３０号公報に
記述された従来の液晶プロジェクタの説明である。

【００１１】また、特開平４−４４４９０号公報におい
ても、３つのカラー用液晶パネルと１つの輝度用液晶パ
ネルからの出射光を合成して、画像を生成する液晶プロ
ジェクタが開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶プロジェク
タは、カラー用液晶パネルに対して輝度用液晶パネルを
別個に設け、カラー用液晶パネルからの出力光と輝度用
液晶パネルからの出力光を合成するものであるが、これ
らのカラー液晶パネルと輝度用液晶パネルに対して入力
する色信号と輝度信号に対しては、何ら特別な配慮をし
ていなかった。輝度信号Ｙ及び２つの色差信号ＵとＶと
いうコンポーネント信号から色差信号Ｗを生成すると、
色差信号ＵとＶとＷのいずれかには、負の符号を持つ信
号が含まれる。この負の符号を含む信号をそのまま液晶
パネルに入力することはできない。なぜならば、負の信
号を液晶パネルを通過する光ではあらわせないからであ
る。このように、液晶パネルに入力される信号は正の符
号を持つ信号でなければならず、何らかの処理を行い、
色差信号に含まれる負の符号を持つ信号を除去しなけれ
ばならないという課題があった。また、色差信号に含ま
れる負の符号を持つ信号を除去する場合に、その影響を
最小限におさえ、できるだけオリジナルな画像と同じ画
像を再現したいという課題があった。

【００１３】また、従来の液晶プロジェクタは、液晶パ
ネルを用いているので、合成された画像が暗くなってし
まうという問題点があった。図１５は、偏光膜方式によ
る液晶パネルを用いた従来の液晶プロジェクタの光利用
効率を説明する図である。光源からの光の強度を１００
％とすると、偏光膜によりＰ波かＳ波のいずれかの偏光
光が吸収されてしまい、偏光膜を通過した光の強度は５
０％になる。液晶パネルの変調度を１００％とした場合
でも、結果的に光利用効率は５０％になってしまう。

【００１４】また、図１６は、偏光ビームスプリッタを
用いた従来の液晶プロジェクタの光利用効率を説明する
図である。偏光ビームスプリッタは、Ｐ波を通過させ、
Ｓ波を反射する。Ｐ波は、カラー用液晶パネルに用いら
れ、Ｓ波は輝度用液晶パネルに用いられる。この場合、
Ｓ波とＰ波の両方の偏光光を用いているにもかかわら
ず、画像信号がカラー用液晶パネルと輝度用液晶パネル
のそれぞれに分散されることになり、結果的には、カラ
ー用液晶パネルと輝度用液晶パネルの開度がそれぞれ平
均的には５０％となる。このようにして、カラー用液晶
パネルからの光の出力強度は、５０％×５０％＝２５％
となる。また、輝度用液晶パネルからの光の出力強度は
５０％×５０％＝２５％となる。最終的には両者が偏光
ビームスプリッタにより加算されるため、光利用効率は
５０％となる。結果として、図１５に示した偏光膜方式
を用いた液晶パネルの場合の光利用効率と図１６に示し
た偏光ビームスプリッタを用いた場合の光利用効率は共
に５０％となり、同じ光利用効率となる。以上のよう
に、従来の液晶プロジェクタに於いては、光源からの光
利用効率が平均的には５０％となり、合成された画像が
暗いものになってしまう。

【００１５】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたものであり、液晶パネルに対して、負
の符号を含まない駆動信号を供給する液晶プロジェクタ
を得ることを目的とする。

【００１６】また、この発明は、前述したように、駆動
信号を補正する場合においても、オリジナルな画像をで
きるだけ忠実に再現することができる液晶プロジェクタ
を得ることを目的とする。

【００１７】また、この発明は、光利用効率を向上さ
せ、高輝度の画像を生成する液晶プロジェクタを得るこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶プロ
ジェクタは、以下の要素を有することを特徴とする。 （ａ）輝度信号と第１と第２の色差信号を入力して、第
３の色差信号を生成し、輝度信号を出力するとともに、
第１〜第３の色差信号から補正信号を生成し、補正信号
により、上記第１〜第３の色差信号をそれぞれ補正し
て、色信号ＲとＧとＢを生成する信号処理回路、（ｂ）
上記色信号ＲとＧとＢを駆動信号として入力し、光を変
調するカラー用液晶パネル、（ｃ）上記輝度信号を駆動
信号として入力し光を変調する輝度用液晶パネル、
（ｄ）上記カラー用液晶パネルと輝度用液晶パネルによ
り変調された光を合成する合成部。

【００１９】上記信号処理部回路は、輝度信号と第１と
第２の色差信号を入力して第３の色差信号を生成するマ
トリックス演算回路と、上記第１〜第３の色差信号を入
力し、その中から最小の値を示す色差信号を補正信号と
して出力する最小値検出回路と、上記第１〜第３の色差
信号と補正信号を入力し、第１〜第３の色差信号から補
正信号を減算して色信号ＲとＧとＢを生成する変換演算
回路を備えたことを特徴とする。

【００２０】上記信号処理回路は、上記補正信号により
輝度信号を補正して、補正した輝度信号を出力すること
を特徴とする。

【００２１】上記変換演算回路は、輝度信号と補正信号
を加算して、補正した輝度信号を生成することを特徴と
する。

【００２２】この発明に係る液晶プロジェクタは、以下
の要素を有することを特徴とする。 （ａ）輝度信号と色差信号を入力し、色信号ＲとＧとＢ
を生成する信号処理回路、（ｂ）輝度信号と色信号Ｒと
ＧとＢの少なくともいずれかの信号を増幅するブースタ
回路、（ｃ）上記ブースタ回路から出力された色信号Ｒ
とＧとＢを駆動信号として入力し、光を変調するカラー
用液晶パネル、（ｄ）上記ブースタ回路から出力された
輝度信号を駆動信号として入力し光を変調する輝度用液
晶パネル、（ｅ）上記カラー用液晶パネルと輝度用液晶
パネルにより変調された光を合成する合成部。

【００２３】上記ブースタ回路は、輝度信号Ｙと色信号
ＲとＧとＢをそれぞれ増幅して増幅された輝度信号ＹＸ
と増幅された色信号ＲＸとＧＸとＢＸを出力するブース
タ増幅器と、上記輝度信号ＹＸを入力し、輝度信号ＹＸ
を、所定のレベルを越えた輝度信号ＹＯとに分離して出
力する輝度信号用のクリップ回路と、上記色信号ＲＸと
ＧＸとＢＸに、上記輝度信号ＹＯをそれぞれ加算する輝
度信号加算部とを備えたことを特徴とする。

【００２４】上記ブースタ回路は、さらに、上記色信号
ＲＸとＧＸとＢＸを入力し、色信号ＲＸとＧＸとＢＸ
を、所定のレベル以下の色信号ＲＣとＧＣとＢＣと、所
定のレベルを越えた色信号ＲＯとＧＯとＢＯとにそれぞ
れ分離して出力する色信号用のクリップ回路と、上記色
信号ＲＯとＧＯとＢＯを、上記輝度信号ＹＣに加算する
色信号加算部とを備えたことを特徴とする。

【００２５】上記色信号加算部は、上記色信号ＲＯとＧ
ＯとＢＯにそれぞれ所定の係数を乗算する乗算器を備え
たことを特徴とする。

【００２６】

【作用】この発明においては、信号処理回路が、色差信
号ＵとＶとＷの中から負の符号を持つ信号を検出して補
正信号Ｓとし、補正信号Ｓにより色差信号ＵとＶとＷを
それぞれ補正するので、カラー用液晶パネルを駆動する
色信号ＲとＧとＢは、負の符号を含まない信号になる。

【００２７】また、この発明においては、最小値検出回
路が、色差信号ＵとＶとＷの中から最小の値を示す信号
（負の符号を示す信号）を補正信号Ｓとして検出し、変
換演算回路が、色差信号ＵとＶとＷに対して補正信号Ｓ
を減算することにより負の符号を持つ信号を除去する。

【００２８】また、この発明においては、信号処理回路
が、輝度信号Ｙを補正信号Ｓにより補正する。この輝度
信号Ｙの補正は、色信号の補正を補償するために行うも
のであり、合成部によりカラー用液晶パネルと輝度用液
晶パネルの光の合成の際に色信号の補正と輝度信号の補
正が相殺される。

【００２９】また、この発明においては、輝度信号Ｙと
補正信号Ｓを加算することにより色信号を補償する信号
を生成する。即ち、色信号からは補正信号Ｓが減算さ
れ、輝度信号には補正信号Ｓが加算され、補正された色
信号と輝度信号がカラー用液晶パネルと輝度用液晶パネ
ルにより光に変換された後、合成部により光が加算合成
されることにより補正信号が消去される。

【００３０】また、この発明においては、液晶プロジェ
クタがブースタ回路を備えているので、色信号が増幅さ
れ、カラー用液晶パネルにおける光利用効率が向上し、
高輝度な画像を生成する。

【００３１】また、この発明においては、輝度信号用の
クリップ回路が、増幅の結果所定のレベルを越えた輝度
信号をオーバーフローした輝度信号として分離し、輝度
信号加算部が、オーバーフローした輝度信号を色信号に
加算することにより、輝度用液晶パネルでの白色信号の
不足分をカラー用液晶パネルにより補う。

【００３２】また、この発明においては、色信号用のク
リップ回路が、増幅の結果所定のレベルを越えた色信号
をオーバーフローした色信号として分離し、色信号加算
部が、オーバーフローした色信号を輝度信号に加算する
ので、カラー用液晶パネルでの色度の不足分を輝度用液
晶パネルにより補うことができる。

【００３３】また、この発明においては、色信号加算部
が乗算器を備えており、乗算器がオーバーフローした色
信号の持つ輝度成分の割合いを各オーバーフローした色
信号に乗算することにより、オーバーフローした色信号
に相当する輝度信号を輝度信号に加算する。

【００３４】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明にかかる液晶プロジェクタ
の構成を示す図である。図において、１はランプと主反
射鏡からなる光源、２は光源からの光をＰ波とＳ波に分
離する偏光ビームスプリッタ、２０はＰ波を入力してＲ
とＧとＢの光を分離するクロスダイクロイックミラー、
４は輝度用液晶パネル、６，７，８はＲ，Ｇ，Ｂのカラ
ー用液晶パネル、４１〜４６は光を反射するミラー、２
１はカラー用液晶パネルからの出力光を合成するクロス
ダイクロイックミラー、９はＳ波とＰ波を合成する偏光
ビームスプリッタ、１９は投写レンズである。輝度用液
晶パネルはカラー液晶パネルに比べて同等又は高解像度
のパネルである。

【００３５】光源１からの光は、偏光ビームスプリッタ
２によりそれぞれＰ波及びＳ波に分離される。Ｐ波はク
ロスダイクロイックミラー２０により波長により分離さ
れ、Ｒ，Ｇ，Ｂの光になる。これらに光はミラー４１か
ら４４によって反射されて、カラー用液晶パネル６，
７，８に入力される。カラー用液晶パネル６，７，８に
より変調された光はクロスダイクロイックミラー２１に
より合成される。

【００３６】一方、偏光ビームスプリッタ２により分離
されたＳ波は、ミラー４５により輝度用液晶パネル４に
入力される。輝度用液晶パネル４により変調された光
は、ミラー４６により偏光ビームスプリッタ９に入力さ
れる。偏光ビームスプリッタ９は、輝度用液晶パネル及
びカラー用液晶パネルからの出力光を合成する。投写レ
ンズ１９は、合成した画像を図示していないスクリーン
に投写する。

【００３７】また、図１において、信号処理回路５０
は、輝度信号Ｙと色差信号ＵとＶを入力し、輝度信号
Ｙ’と色信号ＢとＧとＲを出力する。輝度信号Ｙ’は、
輝度用液晶パネル４に駆動信号として出力される。色信
号ＢとＧとＲは、カラー用液晶パネル６，７，８に対し
て駆動信号として出力される。

【００３８】この実施例における特徴は、信号処理回路
５０が負の符号を含まない信号を駆動信号として各液晶
パネルに出力する点にある。以下、図２を用いて信号処
理回路５０について説明する。図２において、５１はマ
トリックス演算回路、５２は最小値検出回路、５３は変
換演算回路である。変換演算回路５３には、加算器６１
〜６４が備えられている。

【００３９】マトリックス演算回路５１は、コンポーネ
ント信号である輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ，Ｖを入力す
る。この実施例においても、Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：２：２あ
るいは４：１：１のコンポーネント信号を入力する。輝
度信号Ｙ及び色差信号ＵとＶを入力したマトリックス演
算回路５１は、色差信号Ｗを演算して出力する。輝度信
号Ｙと色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗの関係は以下のような式で示
される。 Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ （１） Ｕ＝Ｒ−Ｙ （２） Ｖ＝Ｂ−Ｙ （３） Ｗ＝Ｇ−Ｙ （４）

【００４０】マトリックス演算回路５１は、上記（１）
〜（４）の式に基づいて色差信号Ｗを生成する。なお、
この実施例においては、輝度信号Ｙと色差信号Ｕ，Ｖか
ら色差信号Ｗを生成する場合を示しているが、輝度信号
と、色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれか２つの色差信号か
ら、残りの他の１つの色差信号を演算することができ、
マトリックス演算回路５１が色差信号Ｗを生成する場合
に限らず、色差信号Ｕあるいは色差信号Ｖを生成するよ
うな場合であってもかまわない。

【００４１】このようにして、マトリックス演算回路５
１から出力された色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれかには、
負の符号を持つ信号が一つ含まれている。負の符号を持
つ信号は、光で表すことはできないため、この負の符号
を持つ信号をそのまま駆動信号として、液晶パネルに入
力することはできない。そこで、負の符号を含まない信
号に変換する必要がある。

【００４２】最小値検出回路５２は、色差信号Ｕ，Ｖ，
Ｗの中で負の符号を持つ信号を検出する回路である。最
小値検出回路は単に三つの色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗを比較し
最小値を補正信号Ｓとして出力する。あるいは最小値検
出回路は、三つの色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗの中で負の符号を
持つ信号を検出しその信号を補正信号Ｓとして出力す
る。即ち、補正信号Ｓは、以下の式で示される。 Ｓ＝Ｍｉｎ〔Ｕ，Ｖ，Ｗ〕 （５）

【００４３】変換演算回路５３は、輝度信号Ｙと色差信
号Ｕ，Ｖ，Ｗと補正信号Ｓを入力する。加算器６２〜６
４は、色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗから補正信号Ｓを減算する。
一方、加算器６１は、輝度信号に対して補正信号Ｓを加
算する。加算器６１〜６４の動作は、以下の式で表され
る。 Ｙ’＝Ｙ＋Ｓ （６） Ｒ＝Ｕ−Ｓ （７） Ｂ＝Ｖ−Ｓ （８） Ｇ＝Ｗ−Ｓ （９）

【００４４】輝度信号Ｙに補正信号Ｓを加算した新たな
輝度信号Ｙ’は、輝度用液晶パネルの駆動信号として出
力される。また、色差信号Ｕ，Ｖ，Ｗから補正信号Ｓを
減算した信号を色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとし、この色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂがカラー用液晶パネル６，７，８の駆動信号とし
て出力される。

【００４５】変換演算回路の演算により、負の符号を持
つ信号は存在しなくなる。例えば、一例として色差信号
Ｕが、色差信号ＵとＶとＷの中で最初の値を持つ信号、
即ち、負の符号を持つ信号である場合、補正信号Ｓは色
差信号Ｕとなる。即ち、Ｓ＝Ｕとなる。上記（７）式に
より色信号Ｒ＝Ｕ−Ｕ＝０となる。また、（８）式及び
（９）式によりＢ＝Ｖ−Ｓ＝Ｖ−Ｕ＞０及びＧ＝Ｗ−Ｓ
＝Ｗ−Ｕ＞０となり、色信号ＢとＧは、正の符号を持つ
信号となる。また、輝度信号Ｙに関しては、Ｙは正の符
号を持つ信号であり、Ｙ＞＝絶対値Ｓという関係を持つ
ため、Ｙ’＝Ｙ＋Ｓ＞０となり、輝度信号Ｙ’も正の符
号を持つ信号となる。

【００４６】このように信号処理回路５０は、色信号に
対して補正信号Ｓを加算することにより、色信号の中に
ある負の符号を持つ信号を除去している。一方、輝度信
号に対して補正信号Ｓを減算することにより輝度信号を
補正している。前述したように、これらの信号は液晶パ
ネルを駆動するために用いられる。液晶パネルは、駆動
信号によって入力した光を変調して出力する。変調され
た光は、偏光ビームスプリッタ９により合成される。こ
の偏光ビームスプリッタ９による光の加算合成により、
色信号の補正に用いた補正信号Ｓと輝度信号の補正に用
いた補正信号Ｓが相殺されることになる。即ち、偏光ビ
ームスプリッタ９により、画像が合成された時点で、補
正信号Ｓの影響を除去し、元のコンポーネント信号から
作られる画像と同等の画像を生成することになる。

【００４７】図３は、図１に示した信号処理回路の他の
構成を示す図である。図３に示した信号処理回路は、図
２に示した信号処理回路から加算器６１を除去したもの
である。加算器６１を除去してあるため、輝度信号の補
正は行われていない。このように輝度信号の補正が行わ
れていないため、前述したように偏光ビームスプリッタ
９における画像合成の際に、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが持って
いる補正信号Ｓの信号を除去することはできない。しか
し、図３に示すような信号処理回路を用いることによ
り、少なくとも液晶パネルを駆動する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
は、全て負の符号を含まない信号にすることができる。

【００４８】この実施例では、カラー用液晶パネルとし
て３板のパネルを用いる場合を示したが１板のパネルを
用いる場合でもよい。

【００４９】実施例２．この実施例においては、光利用
効率を向上させるためにブースタ回路を追加する場合に
ついて説明する。図４は、ブースタ回路７０を追加した
液晶プロジェクタの構成を示す図である。ブースタ回路
７０は、信号処理回路５０から出力された輝度信号Ｙ’
と色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを増幅する回路である。図４に示す
ように、輝度用液晶パネルとカラー用液晶パネルを用い
る場合には、輝度用液晶パネルとカラー用液晶パネルの
平均的な変調信号は、輝度用液晶パネルとカラー用液晶
パネルに分散されてしまうため、５０％以下になる。例
え、片方が５０％を超したとしても、合計で１００％を
超えることはない。この特性を利用することにより、ブ
ースタ回路を追加し、輝度信号及び色信号を増幅するこ
とができる。

【００５０】図５は、ブースタ回路７０の構成を示す図
である。図において、８１〜８４は輝度信号及び色信号
を１００％〜２００％に増幅するブースタ増幅器、９１
は輝度信号用のクリップ回路、９２〜９４は色信号用の
クリップ回路、１０１〜１０３は乗算器、１１１〜１１
４は加算器である。

【００５１】輝度信号Ｙ’は、ブースタ増幅器８１に入
力され、そこで１００％〜２００％に増幅される。増幅
された輝度信号ＹＸは、クリップ回路９１に入力され
る。クリップ回路９１では、最大ドライブ電圧をクリッ
プレベルとして、入力した輝度信号ＹＸがクリップレベ
ルを超えているかどうかを判断する。クリップレベルを
超えていない場合には、入力した輝度信号ＹＸを、その
まま輝度信号ＹＣとして、クリップ端子Ｃへ出力する。
一方、入力した輝度信号ＹＸがクリップレベルを超えて
いる場合には、クリップレベル、即ち、最大ドライブ電
圧までの信号を輝度信号ＹＣとして、クリップ端子Ｃへ
出力する。そして、クリップレベルを超えた分を輝度信
号ＹＯとして、オーバーフロー端子ＯＦに出力する。ク
リップ端子Ｃから出力された輝度信号ＹＣは、加算器１
１１に入力される。一方、オーバーフロー端子ＯＦから
出力されたクリップレベルを超えた分の輝度信号ＹＯ
は、加算器１１２〜１１４に出力される。オーバーフロ
ーした輝度信号ＹＯは、輝度用液晶パネルには、利用さ
れない信号であり、この分だけ白色信号の不足分が生ず
ることになる。この白色信号の不足分をカラー用液晶パ
ネルで補うために、輝度信号ＹＯを加算器１１２〜１１
４に入力している。

【００５２】色信号ＲとＧとＢに対しても、輝度信号と
同様な増幅処理及びクリップ処理が行われる。即ち、ブ
ースタ増幅器８２〜８４において、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
は、１００％〜２００％に増幅される。クリップ回路９
２〜９４において、カラー用液晶パネルをドライブする
最大ドライブ電圧をクリップレベルとし、クリップレベ
ル以下の信号を色信号ＲＣ，ＧＣ，ＢＣとして、加算器
１１２〜１１４へそれぞれ出力する。加算器１１２〜１
１４においては、オーバーフローした輝度信号ＹＯが入
力されており、両者が加算されることにより、最終的な
色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが出力される。クリップ回路９２〜９
４において、クリップレベルを超えた分として取り出さ
れた信号は、オーバーフロー端子ＯＦから、色信号Ｒ
Ｏ，ＧＯ，ＢＯとして、乗算器１０１〜１０３に出力さ
れる。乗算器１０１の係数は、０．３であり、乗算器１
０２の係数は、０．１１であり、乗算器１０３の係数
は、０．５９である。これは、前述した（１）式の係数
と同じである。即ち、オーバーフローした色信号に対し
て（１）式の計算を行うことにより、オーバーフローし
た色信号の輝度を求めていることになる。乗算器１０１
〜１０３で係数を掛けられた色信号は、加算器１１１に
出力される。加算器１１１においては、輝度信号ＹＣ
と、係数を掛けれた色信号、即ち、オーバーフローした
色の輝度信号が加算され、最終的な輝度信号Ｙ’として
出力される。

【００５３】図６は、クリップ回路の動作を示す図であ
る。ここでは、輝度信号をクリップする輝度信号用のク
リップ回路９１の場合を例にして説明する。また、ブー
スタ増幅器８１が、輝度信号を１００％に増幅する場合
と、２００％に増幅する場合について説明する。また、
図６に示すように、液晶パネルを駆動する駆動信号の最
大ドライブ電圧が６ボルトの場合について説明する。即
ち、クリップレベル＝６ボルトである。

【００５４】ブースタ増幅器が１００％増幅に設定され
ている場合、即ち、増幅度が１倍である場合には、輝度
信号Ｙ’は増幅されることなく、そのままブースタ増幅
器を通過する。図６においては、ブースタ増幅器が１０
０％増幅に設定されている場合、Ｙ’で示されている。
即ち、入力信号と出力信号の値は、同じである。但し、
クリップレベルが６ボルトに設定されているので、輝度
信号Ｙ’の値が６ボルトを超えた場合でも、クリップ回
路は、クリップ端子Ｃから６ボルト以上の輝度信号を出
力しない。

【００５５】次に、ブースタ増幅器が２００％増幅に設
定されてる場合、即ち、入力信号を２倍にして出力する
場合について説明する。図６においては、ブースタ増幅
器が２倍増幅を行うため、輝度信号Ｙ’の値に対して、
出力される輝度信号ＹＸは、２倍の値を持っている。例
えば、入力した輝度信号Ｙ’が２ボルトの場合には、ブ
ースタ増幅器から出力された輝度信号ＹＸは、４ボルト
となる。また、入力した輝度信号Ｙ’が４ボルトの場合
には、出力された輝度信号ＹＸは、８ボルトになる。ク
リップ回路９１は、６ボルトまでの信号をクリップ端子
から輝度信号ＹＣとして出力する。従って、輝度信号Ｙ
Ｘが０ボルト〜６ボルトまでの場合までは、そのままク
リップ端子Ｃから入力した輝度信号ＹＸを、輝度信号Ｙ
Ｃとして出力する。入力した輝度信号ＹＸが６ボルト以
上の場合であっても、クリップ端子Ｃからは、６ボルト
の輝度信号ＹＣが出力され続ける。一方、入力した輝度
信号ＹＸが６ボルト以上の場合は、オーバーフロー端子
ＯＦからオーバーフローした輝度信号ＹＯが出力され
る。図６においては、斜線で示す部分がオーバーフロー
した輝度信号ＹＯを示す部分である。例えば、輝度信号
ＹＸが８ボルトの場合には、オーバーフローした輝度信
号は、２ボルトとなり、オーバーフロー端子ＯＦから２
ボルトの輝度信号ＹＯが出力される。この２ボルトの輝
度信号ＹＯは、加算器１１２〜１１４により、色信号に
加算されることになる。

【００５６】図６に示す場合は、輝度信号の場合を例に
して説明しているが、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂについても同様
の動作が行われる。

【００５７】図７は、ブースタ増幅器が１５０％の増幅
をする場合を示しいる。前述した図６と異なる点は、ク
リップ回路に入力される輝度信号ＹＸの傾きが図６の場
合に比べて、緩やかになっている点である。図７の場合
は、輝度信号Ｙ’が４ボルト以上になると、ブースタ増
幅器により１５０％に増幅された輝度信号ＹＸが６ボル
ト以上になり、オーバーフローした輝度信号ＹＯが発生
する。

【００５８】次に、図８〜図１０を用いてこの実施例に
おけるブースタ回路を用いた場合の輝度と飽和度の関係
について説明する。図８は、ブースタ増幅器が１００％
の増幅を行う場合の輝度と飽和度の関係を示している。
図９は、ブースタ増幅器が２００％の増幅を行う場合の
輝度と飽和度の関係を示している。図１０は、ブースタ
増幅器が１５０％の増幅を行う場合の輝度と飽和度の関
係を示している。ここで、飽和度とは、色度の表示結果
を示すものであり、飽和度１００％の場合は、色度の劣
化が生じない場合をいう。図８に示す場合は、信号の増
幅を行わない場合を示している。この場合は、飽和度
は、１００％まで満足させることができる。即ち、色度
の劣化を生じないで画像を再生表示させることができ
る。但し、前述したように光利用効率は、たかだか５０
％程度であり、充分な明るさを持った画像を提供するこ
とができない。

【００５９】図９に示す場合は、ブースタ増幅器が２０
０％の増幅を行う場合である。この場合は、信号が２０
０％に増幅されたおかげで、輝度が２倍になる。しか
し、前述したように、信号が２００％に増幅されたおか
げで、オーバーフローを起こす場合が生ずる。このオー
バーフローを起こした場合の色信号は、輝度に加算され
ることになるが、色度の劣化、即ち、飽和度の減少を生
ずる。例えば、赤色について説明すると、図９に示すよ
うに、２００％増幅して輝度が０％〜５０％の領域にな
る場合には、赤色の飽和度は１００％であるが、輝度が
５０％〜１００％に増幅された領域においては、１００
％から７７％に飽和度が次第に減少する。即ち、図９に
示す縦線部の領域内で赤色を表示することができる。同
様に、緑色に関しても増幅された５０％〜１００％の領
域において、１００％から６２．８％に次第に減少す
る。即ち、図９に示す横線部の領域内で緑色を表示する
ことができる。青色に関しては、１００％から９０％に
次第に減少する。即ち、図９に示す斜線部の領域内で青
色を表示することができる。これらの飽和度の減少の傾
きは、（１）式の係数、即ち、図５に示した乗算器１０
１〜１０３の係数に依存している。また、飽和度の減少
が生ずるのは、輝度が５０％〜１００％の範囲内であ
る。これは、図６に示したように、入力した色信号が０
ボルト〜３ボルトの場合には、２倍に増幅された場合で
も、そのまま液晶パネルを駆動する駆動信号として利用
することができるが、入力した信号が３ボルト以上を超
えた場合には、２倍にすることにより、オーバーフロー
してしまう信号が生ずるからである。

【００６０】図１０に示す場合は、ブースタ増幅器が１
５０％の増幅を行う場合を示している。１５０％の増幅
を行う場合でも、飽和度の減少が生ずる。例えば、輝度
が１００％になると、赤色で表示できる最大の飽和度
は、８７％になる。同様に、緑色は、７７％になる。ま
た、青色は、９４．８％になる。また、飽和度が劣化し
始める位置は、図９とは異なり、５０％と１００％の間
になる。これは、図７に示したように、オーバーフロー
する信号が生じ始めるのは、入力した色信号が４ボルト
を超えた部分からであるためである。入力した色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂが０ボルト〜４ボルトまでの範囲において
は、それらの色信号が１００％カラー液晶パネルを駆動
するために用いられるのに対し、入力した色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂが４ボルト以上の場合には、クリップ回路により
オーバーフローした分がカットされてしまうため、飽和
度の減少を生ずることになる。図１０に示す場合は、１
５０％の増幅をしている場合であるため、図９に示す場
合に比べて、飽和度の減少する範囲が少なくなる。

【００６１】このように、図９及び図１０は、輝度が非
常に高く、かつ、色度の高いところでは、色度が多少劣
化してしまうという不具合があることを示している。こ
の増幅による飽和度の劣化とは、白色光による輝度の補
償により色度が低下し、色度の高いところでは、本来の
色よりいくらか白く見える現象である。もし、輝度が非
常に高く、色度の高いところでの色度の多少の劣化を妥
協するとすれば、このブースタ回路を用いることによ
り、光利用効率を大幅に向上させることができる。図９
及び図１０からも分かるように、ブーストを掛けても表
示できなくなる領域は、そう大きくなく、また、自然画
において、図９及び図１０に示すような表示できなくな
る領域が使用される頻度は、かなり低いものと思われ
る。そこで、この妥協は、実用上然程問題でなく、それ
以上に明るい輝度が得られる方が利点として大きいと思
われる。しかし、使用者の趣向もあるので、標準的に
は、ブースタ増幅器を１００％増幅に設定しておいて、
好みに応じて上げることができる機能にすることが望ま
しい。このように、ブースタ増幅器の増幅度は、好みに
応じて使用者が自由に調節できるようにすることが望ま
しい。また、ブースタ増幅器８１〜８４は、連動して同
じ増幅率を設定できるようにしても構わないし、或い
は、別々な増幅率を設定できるようにしても構わない。

【００６２】この実施例のブースタ回路を備えることに
より、図１１に示すように、輝度用液晶パネル及びカラ
ー用液晶パネルの合計変調率が、従来は、１００％まで
に抑えられていたのが、２００％まで持ち上げられ、Ｐ
波，Ｓ波それぞれの偏光光を最大１００％透すことにな
り、パネルの開口率等の効率を無視すれば、Ｐ波，Ｓ波
それぞれの最大透過率が１００％となり、光利用効率と
しても１００％となり、従来の偏硬膜方式の２倍とな
る。

【００６３】前述したように、輝度用液晶パネルとカラ
ー用液晶パネルの平均的な変調信号は、経路が輝度用と
カラー用に２分されているので、５０％以下である。こ
のような特性を利用することにより、ブースタ回路を設
け、信号を増幅させることにより、液晶パネルの開度を
増大させることにより、結果として光利用効率を上げた
液晶プロジェクタを得ることができる。

【００６４】図１２は、ブースタ回路の他の例を示す図
である。図１２に示すブースタ回路においては、色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂのオーバーフローを取り扱わない場合を示し
ている。図１２に示すブースタ回路においては、輝度信
号のオーバーフローが生じた場合だけ、色信号Ｒ，Ｇ，
Ｂに対してその不足分を補うようにした例を示してい
る。

【００６５】図１３は、ブースタ回路の他の例を示す図
である。図１３に示すブースタ回路は、輝度信号のオー
バーフローを取り扱わない場合を示している。図１３に
示すブースタ回路は、色信号において、オーバーフロー
が生じた場合のみ、輝度信号にその不足分を補う場合を
示している。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、負の
符号を含まない駆動信号により液晶パネルを駆動するこ
とができる。

【００６７】また、この発明によれば、最小値検出回路
により負の符号を持つ信号を検出し、変換演算回路によ
る減算処理という簡単な処理により負の符号を持つ信号
をなくすことができる。

【００６８】また、この発明によれば、輝度信号を補正
することにより色信号の補正を相殺することができる。

【００６９】また、この発明によれば、輝度信号の補正
を加算処理という簡単な処理により行うことができる。

【００７０】また、この発明によれば、液晶パネルを駆
動する駆動信号を増幅するので、光利用効率が向上した
液晶プロジェクタを得ることができる。

【００７１】また、この発明によれば、輝度信号の過増
幅により利用されない輝度信号を色信号に加算するので
輝度信号の増幅を無駄にすることがない。

【００７２】また、この発明によれば、色信号の過増幅
により利用されない色信号を輝度信号に加算するので色
信号の増幅結果を無駄にしない。

【００７３】また、この発明によれば、乗算器により各
色信号の輝度成分の割合を乗算するのでオーバーフロー
した色信号から輝度信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の液晶プロジェクタの構成を示す図
である。

【図２】 この発明の信号処理回路の構成を示す図であ
る。

【図３】 この発明の信号処理回路の他の構成を示す図
である。

【図４】 この発明のブースタ回路を備えた液晶プロジ
ェクタの構成を示す図である。

【図５】 この発明のブースタ回路の構成を示す図であ
る。

【図６】 この発明のブースタ回路の増幅率が２００％
の場合の動作を示す図である。

【図７】 この発明のブースタ回路の増幅率が１５０％
の場合の動作を示す図である。

【図８】 この発明のブースタ回路のカラー飽和度を説
明する図である。

【図９】 この発明のブースタ回路のカラー飽和度を説
明する図である。

【図１０】 この発明のブースタ回路のカラー飽和度を
説明する図である。

【図１１】 この発明のブースタ回路を持つ液晶プロジ
ェクタの光利用効率を説明する図である。

【図１２】 この発明のブースタ回路の他の構成を示す
図である。

【図１３】 この発明のブースタ回路の他の構成を示す
図である。

【図１４】 従来の液晶プロジェクタの構成を示す図で
ある。

【図１５】 従来の偏光膜方式の液晶プロジェクタの光
利用効率を説明する図である。

【図１６】 従来のブースタ回路を備えていない液晶プ
ロジェクタの光利用効率を説明する図である。

【符号の説明】

１ 光源、２ 偏光ビームスプリッタ、４ 輝度用液晶
パネル、６，７，８カラー用液晶パネル、９ 偏光ビー
ムスプリッタ、２０，２１ クロスダイクロイックミラ
ー、５０ 信号処理回路、５１ マトリックス演算回
路、５２ 最小値検出回路、５３ 変換演算回路、６
１，６２，６３，６４ 加算器、７０ ブースタ回路、
８１〜８３ ブースタ増幅器、９１ 輝度信号用のクリ
ップ回路、９２〜９４ カラー信号用のクリップ回路、
１０１〜１０３ 乗算器、１１１〜１１４ 加算器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要素を有する液晶プロジェクタ （ａ）輝度信号と第１と第２の色差信号を入力して、第
   ３の色差信号を生成し、輝度信号を出力するとともに、
   第１〜第３の色差信号から補正信号を生成し、補正信号
   により、上記第１〜第３の色差信号をそれぞれ補正し
   て、色信号ＲとＧとＢを生成する信号処理回路、 （ｂ）上記色信号ＲとＧとＢを駆動信号として入力し、
   光を変調するカラー用液晶パネル、 （ｃ）上記輝度信号を駆動信号として入力し光を変調す
   る輝度用液晶パネル、 （ｄ）上記カラー用液晶パネルと輝度用液晶パネルによ
   り変調された光を合成する合成部。
2. 【請求項２】 上記信号処理部回路は、輝度信号と第１
   と第２の色差信号を入力して第３の色差信号を生成する
   マトリックス演算回路と、上記第１〜第３の色差信号を
   入力し、その中から最小の値を示す色差信号を補正信号
   として出力する最小値検出回路と、上記第１〜第３の色
   差信号と補正信号を入力し、第１〜第３の色差信号から
   補正信号を減算して色信号ＲとＧとＢを生成する変換演
   算回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶プ
   ロジェクタ。
3. 【請求項３】 上記信号処理回路は、上記補正信号によ
   り輝度信号を補正して、補正した輝度信号を出力するこ
   とを特徴とする請求項２記載の液晶プロジェクタ。
4. 【請求項４】 上記変換演算回路は、輝度信号と補正信
   号を加算して、補正した輝度信号を生成することを特徴
   とする請求項３記載の液晶プロジェクタ。
5. 【請求項５】 以下の要素を有する液晶プロジェクタ （ａ）輝度信号と色差信号を入力し、色信号ＲとＧとＢ
   を生成する信号処理回路、 （ｂ）輝度信号と色信号ＲとＧとＢの少なくともいずれ
   かの信号を増幅するブースタ回路、 （ｃ）上記ブースタ回路から出力された色信号ＲとＧと
   Ｂを駆動信号として入力し、光を変調するカラー用液晶
   パネル、 （ｄ）上記ブースタ回路から出力された輝度信号を駆動
   信号として入力し光を変調する輝度用液晶パネル、 （ｅ）上記カラー用液晶パネルと輝度用液晶パネルによ
   り変調された光を合成する合成部。
6. 【請求項６】 上記ブースタ回路は、輝度信号Ｙと色信
   号ＲとＧとＢをそれぞれ増幅して増幅された輝度信号Ｙ
   Ｘと増幅された色信号ＲＸとＧＸとＢＸを出力するブー
   スタ増幅器と、 上記輝度信号ＹＸを入力し、輝度信号ＹＸを、所定のレ
   ベルを越えた輝度信号ＹＯとに分離して出力する輝度信
   号用のクリップ回路と、 上記色信号ＲＸとＧＸとＢＸに、上記輝度信号ＹＯをそ
   れぞれ加算する輝度信号加算部とを備えたことを特徴と
   する請求項５記載の液晶プロジェクタ。
7. 【請求項７】 上記ブースタ回路は、さらに、 上記色信号ＲＸとＧＸとＢＸを入力し、色信号ＲＸとＧ
   ＸとＢＸを、所定のレベル以下の色信号ＲＣとＧＣとＢ
   Ｃと、所定のレベルを越えた色信号ＲＯとＧＯとＢＯと
   にそれぞれ分離して出力する色信号用のクリップ回路
   と、 上記色信号ＲＯとＧＯとＢＯを、上記輝度信号ＹＣに加
   算する色信号加算部とを備えたことを特徴とする請求項
   ６記載の液晶プロジェクタ。
8. 【請求項８】 上記色信号加算部は、上記色信号ＲＯと
   ＧＯとＢＯにそれぞれ所定の係数を乗算する乗算器を備
   えたことを特徴とする請求項７記載の液晶プロジェク
   タ。