(57)【要約】【課題】画像形成用および光量調節用の液晶素子を用いて画像を表示する場合に、インパルス型表示を行うことなく、動画視認性（液晶応答性）向上させ、明るい画像を表示する。【解決手段】画像表示装置１０００は、光源５２７からの光が入射し、透過／反射率が可変である第１の液晶素子１００と、該第１の液晶素子からの光が入射し、透過／反射率が可変である第２の液晶素子７００と、第２の液晶素子からの光により形成される表示画像において目標階調が得られるように第１および第２の液晶素子のそれぞれの透過／反射率を制御する制御手段５０１，６０１とを有する。制御手段は、表示画像のフレームごとに、第１の液晶素子の透過／反射率が第２の液晶素子の透過／反射率よりも高い第１の状態と、第１の液晶素子の透過／反射率が第２の液晶素子の透過／反射率よりも低い第２の状態とを切り替える。【選択図】図１
2014021142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を透過または反射する液晶素子の透過率または反射率を透過／反射率というとき、
光源からの光が入射し、前記透過／反射率が可変である第１の液晶素子と、
該第１の液晶素子からの光が入射し、前記透過／反射率が可変である第２の液晶素子と、
前記第２の液晶素子からの光により形成される表示画像において目標階調が得られるように前記第１および第２の液晶素子のそれぞれの前記透過／反射率を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画像のフレームごとに、前記第１の液晶素子の前記透過／反射率が前記第２の液晶素子の前記透過／反射率よりも高い第１の状態と、前記第１の液晶素子の前記透過／反射率が前記第２の液晶素子の前記透過／反射率よりも低い第２の状態とを切り替えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記目標階調に対応する前記透過／反射率を目標透過／反射率とするとき、前記第１および第２の状態において、前記第１および第２の液晶素子の前記透過／反射率をともに前記目標透過／反射率よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記フレームごとに、前記第１および第２の液晶素子の駆動電圧の高低を反転させて前記第１および第２の状態を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記フレームごとの前記目標階調の変化にかかわらず、前記フレームごとに前記第１および第２の状態を切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記目標階調が所定値より低い場合に限り、前記フレームごとに前記第１および第２の状態を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずかれ１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタや直視型ディスプレイ等の画像表示装置に関し、特に液晶パネルを表示素子として用いる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような画像表示装置では、光源から光が入射する透過型液晶パネルや反射型液晶パネルの各画素の透過率や反射率（以下、これらをまとめて透過／反射率という）を制御することで表示画像の画素ごとに目標階調が得られる。
【０００３】
特許文献１には、光量調節用の液晶パネルと画像形成用の液晶パネルとを２つ重ねで用い、これら２つの液晶パネルの対応画素ごとに目標階調が得られるように透過／反射率を制御できるようにした画像表示装置が開示されている。この画像表示装置では、光量調節用液晶パネルをその液晶応答波形が鋸歯状になるように駆動して、画像形成用液晶パネルに入射する光量をコントロールすることで、表示画像の画素が点滅するインパルス型表示を行い、動画視認性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０１５２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にて開示された画像表示装置では、インパルス型表示を行うことで、実質的な表示画像の明るさを低下させてしまっているという問題がある。
【０００６】
本発明は、画像形成用および光量調節用の液晶素子を用いて画像を表示する場合において、インパルス型表示を行うことなく、動画視認性（液晶応答性）向上させつつ、明るい画像を表示できるようにした画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての画像表示装置は、入射した光を透過または反射する液晶素子の透過率または反射率を透過／反射率というとき、光源からの光が入射し、透過／反射率が可変である第１の液晶素子と、該第１の液晶素子からの光が入射し、透過／反射率が可変である第２の液晶素子と、第２の液晶素子からの光により形成される表示画像において目標階調が得られるように第１および第２の液晶素子のそれぞれの透過／反射率を制御する制御手段とを有する。そして、制御手段は、表示画像のフレームごとに、第１の液晶素子の透過／反射率が第２の液晶素子の透過／反射率よりも高い第１の状態と、第１の液晶素子の透過／反射率が第２の液晶素子の透過／反射率よりも低い第２の状態とを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、表示画像において目標階調が得られるように設定される第１および第２の液晶素子の透過／反射率の高低の関係を表示画像のフレームごとに切り替える。これにより、本発明によれば、第１および第２の液晶素子の液晶応答性を向上させて動画視認性を向上させることができる。しかも、インパルス型表示を行わないので、明るい画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例である液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。
【図２】実施例の液晶プロジェクタにおける画像ＤＡ変換部を示す図。
【図３】上記画像ＤＡ変換部の動作タイミングを示すタイミングチャート。
【図４】実施例の液晶プロジェクタにおける液晶パネルの構成を示すブロック図。
【図５】上記液晶パネルの動作タイミングを示すタイミングチャート。
【図６】上記液晶パネルの回路を示す図。
【図７】実施例の液晶プロジェクタの動作を示すフローチャート。
【図８】実施例の液晶プロジェクタの光学系の構成を示す図。
【図９】実施例の液晶プロジェクタにおける画像形成パネルとコントラスト調節パネルの駆動電圧の設定例を示す図。
【図１０】実施例の液晶プロジェクタにおける液晶駆動部の構成を示すブロック図。
【図１１】実施例における液晶応答性を示すグラフ。
【図１２】実施例における液晶駆動条件を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１には、本発明の実施例である画像表示装置としての液晶プロジェクタの構成を示す。図１において、１０００はプロジェクタである。５０１は制御部であり、記憶部５１０から読み出した各種設定値等のデータに基づいて各種演算や後述する各部の制御を行ったり、通信部５５２を介して他の装置との通信を行ったりする。
【００１２】
２０１は測距部であり、不図示の測距センサを用いて、プロジェクタ１０００から不図示のスクリーンや壁面等の被投射面までの距離を検出する。検出された距離を示す信号（距離信号）は制御部５０１に入力される。制御部５０１は、該距離信号に基づいてレンズ駆動部５４１を制御して、投影光学部５２９に含まれるＡＦレンズ５４２を該投影光学部５２９を通じて被投射面にピントが合った投射画像（表示画像）が投射される位置に移動させる。また、レンズ駆動部５４１は、投影光学部５２９に含まれるズームレンズ５４３を移動させ、投射画像の投影倍率を変更する。
【００１３】
２０２は画像検出部であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサにより被投射面上の投射画像を撮像し、撮像信号を画像入力処理部２０３を介して制御部５０１に入力する。２０４はフリッカー検出部であり、投射画像のフリッカーを検出して、その結果を制御部５０１に入力する。
【００１４】
５４４はレンズシフト部であり、投影光学部５２９を上下左右にシフトさせて、投射画像を被投射面上で上下左右にシフトさせる。
【００１５】
１００は画像形成用液晶パネル（第１の液晶素子：以下、画像形成パネルという）である。画像形成用液晶パネル１００は、液晶駆動部６０１から画像ＤＡ変換部５３１を介して入力される画像形成液晶駆動信号（液晶駆動データ）に応じて画素ごとの透過／反射率を変化させて、後述する光源５２７から入射した光に画像（画像光）を形成させる。
【００１６】
ここにいう「透過／反射率」は、入射した光を透過または反射する液晶素子（画像形成パネル１００および後述するコントラスト調節パネル７００）の該光に対する透過率または反射率を示す。なお、後述するように本実施例では、画像形成パネル１００およびコントラスト調節パネル７００として反射型液晶パネルを用いるので、以下の説明では、「透過／反射率」を反射率という。
【００１７】
コントラスト調節パネル（光量調節用液晶素子）７００は、画像形成パネル１００と同様に、画素ごとの反射率が可変である液晶素子（第２の液晶素子）である。コントラスト調節パネル７００の各画素の反射率は、液晶駆動部６０１からコントラストＤＡ変換部５３２を介して入力されるコントラスト調節液晶駆動信号（液晶駆動データ）に応じて変化する。これにより、画像形成パネル１００の各画素からコントラスト調節パネル７００の各画素に入射した光の光量が調節される。つまり、画像形成パネル１００の各画素の反射率と、その画素に対応するコントラスト調節パネル７００の画素の反射率とを乗じて得られる合成反射率によって、投射画像の画素ごとの階調（明るさ）が決まる。
【００１８】
５５１は映像入力端子であり、外部映像ソース源からの映像信号（アナログ信号またはデジタル信号）が入力される。制御部５０１は、入力部５３０にて使用者によって設定された表示モードやズーム設定等の設定情報に応じて、画像入力部５２２に制御信号を送信する。画像入力部５２２は、該制御信号に応じて、映像入力端子５５１から入力された映像信号に対してＡ／Ｄ変換処理やデコード処理等の入力処理を行う。画像処理部５２３は、画像入力部５２２から出力された入力処理後の映像信号に対して、ノイズ除去、輪郭強調、スケーリングおよび台形補正等の画像処理を行い、該画像処理により生成された画像データを液晶駆動部６０１に出力する。
【００１９】
液晶駆動部６０１は、画像データ保持機能を有するメモリ５２４を用いて、画像データに倍速駆動タイミングの同期信号を付加したりガンマ変換等の処理を行ったりする。そして、これらの処理後の画像データから、画像形成パネル１００およびコントラスト調節パネル７００の各画素を駆動するための画像形成およびコントラスト調節液晶駆動信号を生成して出力する。制御部５０１および液晶駆動部６０１により、制御手段が構成される。
【００２０】
画像形成液晶駆動信号は、画像ＤＡ変換部５３１によってアナログ信号に変換された後、画像形成パネル１００に入力される。また、コントラスト調節液晶駆動信号は、コントラストＤＡ変換部５３２によってアナログ信号に変換された後、コントラスト調節パネル７００に入力される。
【００２１】
本実施例では、画像形成パネル１００として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）用の３つが設けられている。各画像形成パネル１００は、倍速駆動タイミングの同期信号と画素ＤＡ変換部５３１によりアナログ信号に変換された画像形成液晶駆動信号を受けて、各画素の反射率が画像形成液晶駆動信号に応じた値となるように駆動される。同様に、コントラスト調節パネル７００も、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）用の３つが設けられている。各コントラスト調節パネル７００は、倍速駆動タイミングの同期信号とコントラストＤＡ変換部５３２によりアナログ信号に変換されたコントラスト調節液晶駆動信号を受けて、各画素の反射率がコントラスト調節液晶駆動信号に応じた値となるように駆動される。
【００２２】
制御部５０１から駆動信号を受けた光源駆動部５２６は、光源５２７としての放電ランプまたはＬＥＤを点灯させる。光学系Ａ８００は、光源５２７からの白色光かつ無偏光光を特定の偏光方向を有する偏光光に変換するとともに、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に分離してこれらをＲ、ＧおよびＢ用の画像形成パネル１００に導く。Ｒ、ＧおよびＢ用の画像形成パネル１００はそれぞれ、画素ごとに制御された反射率でＲ光、Ｇ光およびＢ光を反射してＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光を形成する。さらに、光学系Ｂ９００は、Ｒ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光をＲ、ＧおよびＢ用のコントラスト調節パネル７００に導く。Ｒ、ＧおよびＢ用のコントラスト調節パネル７００はそれぞれ、画像ごとに制御された反射率でＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光を反射してそれらの光量を調節する。そして、光学系Ｂ９００は、Ｒ、ＧおよびＢ用のコントラスト調節パネル７００からのＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光を合成して投影光学部５２９に導く。投影光学部５２９は、被投射面に投射画像を拡大投射する。
【００２３】
基準電圧ＤＡ変換部５２０は、制御部５０１からの通信信号を受けて画像形成パネル１００の画素電極に対して対向している共通電極の電圧であるＶｃｏｍ電圧と、画像ＤＡ変換部５３１およびコントラストＤＡ変換部５３２の駆動電圧を発生させる。
【００２４】
図２には、画像ＤＡ変換部５３１を示している。画像ＤＡ変換部５３１は、図１に示した液晶駆動部６０１からの入力信号であるＣＬＫ（クロック）信号、ＤＡＴＡ（画像データ）、Ｌａｔｃｈ信号およびＩＮＶ信号を受けて、画像形成液晶駆動信号（Ｖｉｄｅｏ信号）であるＶｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７を生成する。図３（Ａ）〜（Ｃ）には、画像ＤＡ変換部５３１に対するＣＬＫ信号、ＤＡＴＡおよびＬａｔｃｈ信号の入力タイミングと、Ｖｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７の出力タイミングを示している。画像ＤＡ変換部５３１は、ＣＬＫ信号の立ち上りで画像ＤＡ変換部５３１内の不図示のレジスタにＶｉｄｅｏ出力分のＤＡＴＡを転送する。また、画像ＤＡ変換部５３１は、ＩＮＶ信号として、ＤＡＴＡに応じたアナログ電圧であるＶｉｄｅｏ出力の＋／−を所定中心電圧に対して反転させて出力する。本実施例では、Ｖｉｄｅｏ出力が８チャンネルあるので、画像ＤＡ変換部５３１は、８クロック分のＤＡＴＡが転送された後にＬａｔｃｈ信号の立ち上りでＤＡＴＡをＬａｔｃｈする。
【００２５】
画像ＤＡ変換部５３１は、Ｌａｔｃｈ信号の立ち下り後のＣＬＫ信号の立ち上がりでＶｉｄｅｏ信号を、Ｌａｔｃｈ信号が立ち上がる前までのＤＡＴＡに対応するＶｉｄｅｏ信号に更新する。画像ＤＡ変換部５３１は、この繰り返しによって画像形成液晶駆動信号を生成する。
【００２６】
図４には、画像形成パネル１００の構成を示している。画像形成パネル１００は、Ｈ（水平）シフトレジスタ１１０と、Ｖ（垂直）シフトレジスタ１２０と、複数の画素が配列された画素部１３０とにより構成されている。Ｈシフトレジスタ１１０は、液晶駆動部６０１から入力されるＨＳ信号およびＨＣＬＫ信号に応じて、図５に示すＨ方向での走査（Ｈ走査）を行う。
【００２７】
具体的には、Ｈシフトレジスタ１１０は、ＨＳ信号を水平リセット信号および水平スタート信号として、Ｖｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７をＨＣＬＫ信号の１クロック毎に更新しながら、垂直方向における８つのＨライン（水平画素列）の信号線をＯＮさせる。ＨＣＬＫ信号と、図３（Ａ）に示すＬａｔｃｈ信号とは同じ周波数の信号である。画像形成パネル１００の解像度がＸＧＡ（Ｈ：１０２４×Ｖ：７６８）である場合、ＨＣＬＫ信号の１２８クロックで画素部１３０のＨ走査が行われる。そして、Ｈシフトレジスタ１１０は、次のＨＳ信号を水平リセット信号および水平スタート信号として、次の垂直８ラインのＨ走査を行う。実際には、Ｈ走査に必要なＨＣＬＫ信号の１２８クロックに対して、任意の数クロックだけブランキングを加えたクロック数でＨ走査を行われる。
【００２８】
また、Ｖシフトレジスタ１２０は、液晶駆動部６０１から入力されるＶＳ信号およびＶＣＬＫ信号に応じて、図５に示すＶ方向での走査（Ｖ走査）を行う。具体的には、Ｖシフトレジスタ１２０は、ＶＳ信号を垂直リセット信号および垂直スタート信号として、ＶＣＬＫ信号の１クロック毎にＨラインを１ラインだけシフトさせる。上述したように画像形成パネル１００の解像度がＸＧＡ（Ｈ：１０２４×Ｖ：７６８）である場合、ＶＣＬＫ信号の７６８クロックで画素部１３０のＶ走査が行われる。実際には、Ｈ走査と同様に、Ｖ走査に必要なＶＣＬＫ信号の７６８クロックに対して、任意の数クロックだけブランキングを加えたクロック数でＶ走査が行われる。
【００２９】
そして、Ｈシフトレジスタ１１０およびＶシフトレジスタ１２０は、Ｈ走査信号（ＨＬＯＮ）とＶ走査信号（ＶＬＯＮ）のそれぞれに応じて、画素部１３０の各画素に画像形成液晶駆動信号を印加する。これにより、画素部１３０の各画素の反射率が、Ｖｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７に応じた値に制御される。
【００３０】
なお、画素部１３０のうちＨ：１０２４×Ｖ：７６８の表示用画素の上下左右には、画素電極にＶｃｏｍ電圧と同じ電圧が印加される黒領域画素が８画素ずつ設けられており、これら黒領域画素にはブランキングクロックに応じて液晶駆動信号が印加される。これら黒領域画素は、後述する、画像形成パネル１００ｒ，１００ｇ，１００ｂおよびコントラスト調節パネル７００ｒ，７００ｇ，７００ｂの取り付け位置のずれが発生した場合に表示用画素として用いられて、投射画像にずれできないようにする。
【００３１】
画素部１３０は、図６のように構成されている。Ｈ走査線１４６とビデオ線（データ線）１４７とが交差する箇所には、画素スイッチング素子としての画素トランジスタ１４１、画素コンデンサ１４２および液晶（ＬＣ）１４３が設けられている。これら画素トランジスタ１４１、画素コンデンサ１４２および液晶（ＬＣ）１４３により１つの画素が構成される。
【００３２】
Ｈシフトレジスタ１１０は、前述したようにＨＣＬＫ信号に応じてＨシフトレジスタ出力１４８により転送ＳＷ１４５をＯＮして、画像ＤＡ変換部５３１からのＶｉｄｅｏ信号１４９の電圧（Ｖｉｄｅｏ信号電圧）を信号線１４７に印加させる。そして、Ｖシフトレジスタ１２０のシフトレジスタ出力１４６は、画素トランジスタ１４１のゲートを駆動して、画素コンデンサ１４２にＶｉｄｅｏ信号電圧を蓄積する。液晶１４３は、画素コンデンサ１４２に蓄積されたＶｉｄｅｏ信号電圧に応じて、反射率を変化させる。
【００３３】
コントラスト調節パネル７００も画像形成パネル１００と同様に構成されており、コントラスト調節パネル７００の各画素も、コントラスト調節液晶駆動信号によって、画像形成パネル１００の各画素と同様に駆動される。なお、コントラスト調節パネル７００の画素数は、画像形成パネル１００の画素数と同じであることが好ましいが、画像形成パネル１００の画素数よりも少なくてもよい。
【００３４】
図８には、図１に示したプロジェクタ１０００における光源５２７、光学系Ａ８００、画像形成パネル１００、光学系Ｂ９００、コントラスト調節パネル７００および投影光学部５２９を含む光学系全系の具体的構成例を示している。光源５２７からの白色発散光、かつ無偏光光は、光学系Ａ８００に入射する。光学系Ａ８００において、インテグレータは２つのフライアイレンズ８０１，８０２により構成されており、フライアイレンズ８０１により光源５２７からの光束を複数の光束に分割してフライアイレンズ８０２の近傍に複数の光源像を形成する。
【００３５】
偏光変換素子８０３は、インテグレータからの無偏光光を特定の偏光方向を有する直線偏光光（本実施例では、後述する第１〜第３の偏光ビームスプリッタ８１３ａ，８１３ｂ，８１３ｃに対してＳ偏光となる偏光光）に変換する。偏光光としての複数の光束は、コンデンサーレンズ８０４により後述する３つの画像形成パネル１００ｒ，１００ｇ，１００ｂ上にて互いに重なり合うように集光されるとともに、フィールドレンズ８０６によりテレセントリックな光とされる。
【００３６】
フィールドレンズ８０６から射出した白色光は、ダイクロイックミラー８０８により、これを透過するＧ光と、これにより反射されるＲ光およびＢ光に分離される。第１〜第３の偏光ビームスプリッタ８１３ａ，８１３ｂ，８１３ｃはそれぞれ、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過させる特性を有する偏光分離膜８１４ａ，８１４ｂ，８１４ｃを備えている。ダイクロイックミラー８０８から第１の偏光ビームスプリッタ８１３ａに入射し、Ｓ偏光として偏光分離膜８１４ａで反射したＧ光は、１／４位相差板８１０ｇおよび複屈折フィルタ８１１ｇを透過して、Ｇ用の画像形成パネル１００ｇに入射する。
【００３７】
また、ダイクロイックミラー８０８からのＲ光およびＢ光は、色選択性位相差板８０９ａに入射する。色選択性位相差板８０９ａは、Ｂ光の偏光方向のみを９０°回転させて該Ｂ光をＰ偏光とする。色選択性位相差板８０９ａから射出したＳ偏光のままのＲ光は、第２の偏光ビームスプリッタ８１３ｂの偏光分離膜８１４ｂで反射し、１／４位相差板８１０ｒおよび複屈折フィルタ８１１ｒを透過して、Ｒ用の画像形成パネル１００ｒに入射する。一方、色選択性位相差板８０９ａから射出したＰ偏光としてのＢ光は、第２の偏光ビームスプリッタ８１３ｂの偏光分離膜８１４ｂを透過して、１／４位相差板８１０ｂおよび複屈折フィルタ８１１ｂを透過して、Ｂ用の画像形成パネル１００ｂに入射する。
【００３８】
なお、１／４位相差板８１０ｒ，８１０ｇ，８１０ｂは、直線偏光光を円偏光光に、円偏光光を直線偏光光に変換する。また、複屈折フィルタ８１１ｒ，８１１ｇ，８１１ｂは、各画像形成画素液晶パネルが黒表示状態のときに発生する位相差を補正する複屈折性位相差補償素子としての一軸性のフィルタである。
【００３９】
画像形成パネル１００ｒ，１００ｇ，１００ｂは、前述したように反射型液晶パネルであり、入射した光を、前述した入力映像信号（Ｖｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７）に応じた反射率で反射し、かつ変調する。Ｇ用の画像形成パネル１００ｇからのＧ光は、複屈折フィルタ８１１ｇおよび１／４位相差板８１０ｇを再び透過して、第１の偏光ビームスプリッタ８１３ａの偏光分離膜８１４ａを透過する。そして、第３の偏光ビームスプリッタ８１３ｃに入射し、その偏光分離膜８１４ｃを透過して光学系Ｂ９００に進む。
【００４０】
また、Ｒ用の画像形成パネル１００ｒからのＲ光は、複屈折フィルタ８１１ｒおよび１／４位相差板８１０ｒを再び透過し、第２の偏光ビームスプリッタ８１３ｂの偏光分離膜８１４ｂを透過する。そして、第３の偏光ビームスプリッタ８１３ｃに入射し、その偏光分離膜８１４ｃで反射して光学系Ｂ９００に進む。さらに、Ｂ用の画像形成パネル１００ｂからのＢ光は、複屈折フィルタ８１１ｂおよび１／４位相差板８１０ｂを再び透過し、第２の偏光ビームスプリッタ８１３ｂの偏光分離膜８１４ｂで反射する。そして、第３の偏光ビームスプリッタ８１３ｃに入射し、その偏光分離膜８１４ｃで反射して光学系Ｂ９００に進む。
【００４１】
光学系Ａ８００から光学系Ｂ９００に入射したＲ光，Ｇ光およびＢ光は、ミラー９０１ａで反射された後、ダイクロイックミラー９０１ｂによって、これを透過するＧ光と、これにより反射されるＲ光およびＢ光に分離される。第４〜第６の偏光ビームスプリッタ９０６ａ，９０６ｂ，９０６ｃはそれぞれ、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過させる特性を有する偏光分離膜９０７ａ，９０７ｂ，９０７ｃを備えている。ダイクロイックミラー９０１ｂから第４の偏光ビームスプリッタ９０６ａに入射し、Ｓ偏光として偏光分離膜９０７ａで反射したＧ光は、１／４位相差板９０３ｇおよび複屈折フィルタ９０４ｇを透過して、Ｇ用のコントラスト調節パネル７００ｇに入射する。
【００４２】
また、ダイクロイックミラー９０１ｂからのＲ光およびＢ光は、色選択性位相差板９０２ａに入射する。色選択性位相差板９０２ａは、Ｂ光の偏光方向のみを９０°回転させて該Ｂ光をＰ偏光とする。色選択性位相差板９０２ａから射出したＳ偏光のままのＲ光は、第５の偏光ビームスプリッタ９０６ｂの偏光分離膜９０７ｂで反射し、１／４位相差板９０３ｒおよび複屈折フィルタ９０４ｒを透過して、Ｒ用のコントラスト調節パネル７００ｒに入射する。一方、色選択性位相差板９０２ａから射出したＰ偏光としてのＢ光は、第５の偏光ビームスプリッタ９０６ｂの偏光分離膜９０７ｂを透過し、１／４位相差板９０３ｂおよび複屈折フィルタ９０４ｂを透過して、Ｂ用のコントラスト調節パネル７００ｂに入射する。
【００４３】
コントラスト調節パネル７００ｒ，７００ｇ，７００ｂも、前述したように反射型液晶パネルであり、入射した光を、画像形成パネル１００ｒ，１００ｇ，１００ｂと同様に、入力映像信号（Ｖｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７）に応じた反射率で反射する。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像光が生成される。
【００４４】
Ｇ用のコントラスト調節パネル７００ｇからのＧ画像光は、複屈折フィルタ９０４ｇおよび１／４位相差板９０３ｇを再び透過して、第４の偏光ビームスプリッタ９０６ａの偏光分離膜９０７ａを透過する。そして、第６の偏光ビームスプリッタ９０６ｃに入射し、その偏光分離膜９０７ｃで反射して投影光学部５２９に進む。
【００４５】
また、Ｒ用のコントラスト調節パネル７００ｒからのＲ画像光は、複屈折フィルタ９０４ｒおよび１／４位相差板９０３ｒを再び透過し、第５の偏光ビームスプリッタ９０６ｂの偏光分離膜９０７ｂを透過する。そして、第６の偏光ビームスプリッタ９０６ｃに入射し、その偏光分離膜９０７ｃを透過して投影光学部５２９に進む。
【００４６】
さらに、Ｂ用のコントラスト調節パネル７００ｂからのＢ画像光は、複屈折フィルタ９０４ｂおよび１／４位相差板９０３ｂを再び透過し、第５の偏光ビームスプリッタ９０６ｂの偏光分離膜９０７ｂで透過する。そして、第６の偏光ビームスプリッタ９０６ｃに入射し、その偏光分離膜９０７ｃを透過して投影光学部５２９に進む。こうして、Ｇ画像光、Ｒ画像光およびＢ画像光が合成されて、投影光学部５２９により被投射面に拡大投射される。
【００４７】
以上のように構成されたプロジェクタ１０００の動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。この動作は、制御部５０１が、コンピュータプログラムに従って行う。まず、ステップＳ１０１において、制御部５０１は、入力部５３０に設けられた電源ＳＷがオンされているか否かを判断する。電源ＳＷがオンされている場合は、制御部５０１は、ステップＳ１０３に進み、初期設定を行う。具体的には、制御部５０１は、記憶部５１０から初期設定値を読み出し、各部に通信を行う。また、制御部５０１は、ステップＳ１０５にて画像入力部５２２の初期設定を、ステップＳ１０７にて画像処理部５２３の初期設定を、ステップＳ１０９にて液晶駆動部６０１の初期設定をそれぞれ行う。液晶駆動部６０１の初期設定については後に詳述する。
【００４８】
次に、制御部５０１は、ステップＳ１１０にて、画像形成パネル１００、画像ＤＡ変換部５３１、コントラスト液晶パネル７００およびコントラストＤＡ変換部５３２への各電圧を出力する基準ＤＡ変換部５２０の初期設定を行う。
【００４９】
また、ステップＳ１０１にて電源ＳＷがオンされていた場合、上述した液晶駆動に関する初期設定処理に並行して、制御部５０１は、投影光学部５２９に関する初期設定処理を行う。すなわち、まずステップＳ１１１で投影光学部５２９におけるレンズリセットを行う。このレンズリセットでは、制御部５０１は、記憶部５１０に記憶されている初期位置データに基づいて、レンズ駆動部５４１を介して、ＡＦレンズ５４２およびズームレンズ５４３を所定の初期レンズ位置に移動させる。また、レンズシフト部５４４を介して、投影光学部５２９のシフト位置を所定の初期シフト位置に移動させる。
【００５０】
レンズリセットが終了すると、制御部５０１は、ステップＳ１１３にて画像形成パネル１００に所定の初期画像を表示させるための駆動を行う。そして、光源５２７を点灯させて被投射面に該初期画像を投射する。
【００５１】
次に、制御部５０１は、ステップＳ１１５にて測距部２０１に位相差方式でプロジェクタ１０００から被投射面までの距離を検出させ、ステップＳ１１６にてレンズ駆動部５４１を通じてＡＦレンズ５４２を移動させ、ピント合わせを行う。
【００５２】
以上の電源ＯＮ時の設定処理（ステップＳ１０３〜Ｓ１１６）が終了すると、制御部５０１は、ステップＳ１１７にてこれら電源ＯＮ時の設定処理が終了したことを確認した上で、ステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、制御部５０１は、映像入力端子５５１から入力され、画像入力部５２２および画像処理部５２３を経た映像信号（画像データ）を液晶駆動部６０１に入力する。液晶駆動部６０１は、画像およびコントラストＤＡ変換部５３１，５３２を介して画像形成およびコントラスト調節液晶駆動信号を画像形成パネル１００およびコントラスト調節パネル７００に印加し、これらの駆動を開始する。これにより、画像形成パネル１００にて形成された画像に対応する投射画像が被投射面上に表示される。
【００５３】
次に、液晶駆動部６０１の詳しい構成について、図１０を用いて説明する。図１０において、液晶駆動部６０１は、画像処理部５２３からの映像入力（画像データ）を受けて、倍速変換回路６１１によりメモリ５２４に映像入力のうち１フレーム分の画像データを書き込む。そして、液晶駆動部６０１は、その１フレーム分の画像データを２回読み出すことにより、６０Ｈｚの液晶駆動を２回行う倍速駆動（つまはり１２０Ｈｚでの駆動）を行うためのデータ信号を作成する。倍速変換回路６１１から出力されたデータ信号は、色相／輝度振り分け回路６１４によって、画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００に対するデータ信号（液晶駆動データ）として振り分けられる。
【００５４】
ガンマ回路Ａ６１５ａは、画像形成パネル１００のガンマ特性に合わせた色相／輝度振り分け回路６１４からのデータ信号の補正を行う。出力処理回路Ａ６１６ａは、ガンマ回路Ａ６１５ａから出力されたデータ信号において画像形成パネル１００の走査方向である左右方向と上下方向でのデータの並び替えを行い、該データをセレクタ回路Ａ６１７ａを介して画像ＤＡ変換部５３１に出力する。画像ＤＡ変換部５３１は、セレクタ回路Ａ６１７ａからのデータに基づいて画像形成液晶駆動信号としての電圧を出力して画像形成パネル１００を駆動する。また、ＴＧ回路Ａ６１８ａは、画像ＤＡ変換部５３１から出力された画像形成液晶駆動信号による画像形成パネル１００の駆動タイミング（ＨおよびＶシフトレジスタの動作タイミング）を示すタイミング信号を出力する。ＰＬＬ回路６１２は、逓倍速により各回路のクロック／データの位相を最適化する。
【００５５】
また、ガンマ回路Ｂ６１５ｂは、コントラスト調節パネル７００のガンマ特性に合わせた色相／輝度振り分け回路６１４からのデータ信号の補正を行う。出力処理回路Ｂ６１６ｂは、ガンマ回路Ｂ６１５ｂから出力されたデータ信号においてコントラスト調節パネル７００の走査方向である左右方向と上下方向でのデータの並び替えを行う。そして、該データをセレクタ回路Ｂ６１７ｂを介してコントラストＤＡ変換部５３２に出力する。コントラストＤＡ変換部５３２は、セレクタ回路Ｂ６１７ｂからのデータに基づいてコントラスト調節液晶駆動信号としての電圧を出力してコントラスト調節パネル７００を駆動する。また、ＴＧ回路Ｂ６１８ｂは、コントラストＤＡ変換部５３２から出力されたコントラスト調節液晶駆動信号によるコントラスト調節パネル７００の駆動タイミング（ＨおよびＶシフトレジスタの動作タイミング）を示すタイミング信号を出力する。レジスタ回路６１３は、各回路の設定および調整値の書き込みを行う。
【００５６】
次に、液晶駆動部６０１による画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００の駆動について、図１１および図１２を用いて説明する。まず図１１（Ａ），（Ｂ）には、一般的な液晶の応答性、すなわち透過／反射率の変化とその変化が得られる速度を示す応答時間との関係を示している。横軸は透過／反射率を示し、縦軸は応答時間（応答速度）を示している。
【００５７】
図１１（Ａ）に示すように、透過／反射率が低から高に変化する場合であって０→１０％に変化する場合の応答時間は約２３ｍｓである。これに対して、０→１００％に変化する場合の応答時間は約４．５ｍｓであり、０→１０％に変化する場合の約１／５の時間である。このように、輝度が高い画像では液晶の応答性は良好であるが、輝度の低い画像では応答性の遅さが目立つ。一方、図１１（Ｂ）に示すように、透過／反射率が高から低に変化する場合であって１０→０％に変化する場合の応答時間は約３ｍｓである。これに対して、１００→０％に変化する場合の応答時間は約２ｍｓであり、１０→０％に変化する場合に比べてほとんど差がない。このことから、液晶応答性を向上させるには、できるだけ透過／反射率が高い状態で駆動すればよいと言える。しかし、これでは諧調を表現できない。
【００５８】
そこで本実施例では、画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００を、図１２に示す２つの条件を満足するように駆動する。すなわち、第１の条件として、画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００を、それらの個々の反射率の合成値（積）である合成反射率（合成透過／反射率）が投射画像における目標階調に対応する値である目標反射率（目標透過／反射率）となるように駆動する。また、第２の条件として、投射画像のフレームごとに、画像形成パネル１００の反射率がコントラスト調節パネル７００の反射率よりも高い第１の状態と、画像形成パネル１００の反射率がコントラスト調節パネル７００の反射率よりも低い第２の状態とを切り替える。投射画像のフレームを、以下、画像フレームという。
【００５９】
さらに、上記第１および第２の状態において、画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００の反射率をともに目標反射率よりも高くすることが望ましい。ただし、目標反射率がある程度高い場合はこの限りではない。
図１２において、目標反射率である合成反射率が所定値（例えば、５５％）より低い領域における（Ａ）が画像形成パネル１００およびコントラスト調節パネル７００の反射率のうち低い方の反射率を示し、（Ｂ）が高い方の反射率を示している。
【００６０】
具体例を説明すると、目標反射率が１０％である場合には、画像形成パネル１００の反射率とコントラスト調節パネル７００の反射率を、１３％（Ａ）と７５％（Ｂ）との間で画像フレームごとに交互に切り替える。１３％×７５％によりほぼ１０％の合成反射率が得られる。また、目標反射率が３０％である場合には、画像形成パネル１００の反射率とコントラスト調節パネル７００の反射率を、４０％（Ａ）と７５％（Ｂ）との間で画像フレームごとに交互に切り替える。４０％×７５％により３０％の合成反射率が得られる。
【００６１】
なお、上述した第２の条件は、目標反射率（つまりは目標階調）が所定値より低い場合に行い、目標反射率が該所定値より高い場合は画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００の反射率を同じに設定する（ただし、互いに異ならせてもよい）。
【００６２】
また、図１２には、目標反射率が上記所定値より低い場合における高い方の反射率（Ｂ）を７５％に固定した場合を示しているが、高い方の反射率を７５％以外の反射率としてもよいし、高い方の反射率を目標反射率に応じて変化させてもよい。
【００６３】
図９には、画像形成パネル１００とコントラスト調節パネル７００における対応画素（以下、画像形成画素およびコントラスト調節画素という）での画像フレームごとの液晶駆動の例を示している。図９（Ａ）に示すように、画像形成画素およびコントラスト調節画素に対応する投射画像上の画素の目標階調に対応する合成反射率（目標反射率）が画像フレーム（丸囲みの１〜４で示す）ごとに変化している。これら画像フレームごとの目標反射率を得るために、画像形成画素の反射率を図９（Ｂ）に示すように変化させ、コントラスト調節画素の反射率を図９（Ｃ）に示すように変化させる。なお、本実施例では、画像形成パネル１００およびコントラスト調節パネル７００のそれぞれに印加する液晶駆動信号としての電圧の極性（正負）を１画像フレーム内で１回反転させる反転駆動を行っている。
【００６４】
以下の説明では、画像形成画素（画像形成パネル１００）の反射率がコントラスト調節画素（コントラスト調節パネル７００）の反射率よりも高い状態を第１の状態という。また、画像形成画素の反射率がコントラスト調節画素の反射率よりも低い状態を第２の状態という。
【００６５】
例えば、最初のフレーム１での目標反射率が１２．５％であると、画像形成画素の反射率を７５％とし、コントラスト調節画素の反射率を１６．７％とする（第１の状態）。次にフレーム２での目標反射率が５０％であると、画素形成画素の反射率を６６．７％とし、コントラスト調節画素の反射率を７５％とする（第２の状態）。また、次のフレーム３での目標反射率が２５％であると、画像形成画素の反射率を７５％とし、コントラスト調節画素の反射率を３３．３％とする（第１の状態）。さらに、次のフレーム４での目標反射率が１２．５％であると、画像形成画素の反射率を１６．７％とし、コントラスト調節画素の反射率を７５％とする（第２の状態）。
【００６６】
このように、本実施例では、連続する画像フレームにおいて目標階調が変化する場合でも（つまりは、目標階調の変化にかかわらず）、その目標階調に対応する合成反射率が得られるように上述した第１の状態と第２の状態とを画像フレームごとに切り替える。言い換えれば、第１の状態と第２の状態とを画像フレームごとに切り替えるように画像形成パネル１００とコントラスト調整パネル７００の液晶駆動データを生成する。第１の状態と第２の状態とを切り替えるとは、言い換えれば、液晶駆動電圧の高低を反転させることと同義である。
【００６７】
これにより、画像形成パネル１００とコントラスト調整パネル７００のそれぞれを（少なくとも一方を）、画像フレームごとに反射率が大きく変化するように、つまり高い応答性が得られるように駆動することができる。具体的には、例えば、画像形成パネル１００とコントラスト調整パネル７００のそれぞれを１０ｍＳ程度の応答速度で駆動することができるように、液晶駆動データを色相輝度振り分け回路６１４にて生成する。
【００６８】
例えば、色相輝度振り分け回路６１４は、図１２に示したグラフに相当するテーブルデータをＲＯＭに格納して持つ。そして、色相輝度振り分け回路６１４は、画像形成パネル１００とコントラスト調整パネル７００の反射率として、図１２中の（Ａ）と（Ｂ）に示した反射率を画像フレームごとに相互に切り替えるように液晶駆動データを生成する。
【００６９】
以上説明したように、本実施例では、投射画像において目標階調が得られるように設定される画像形成パネル１００とコントラスト調整パネル７００の反射率の高低の関係を画像フレームごとに切り替える。これにより、両液晶パネルの液晶応答性を向上させて動画視認性を向上させることができる。しかも、インパルス型表示を行わないので、明るい画像を投射することができる。
【００７０】
なお本実施例では、画像形成パネルおよびコントラスト調節パネルとして反射型液晶パネルを用いる場合について説明したが、透過型液晶パネルを用いてもよい。この場合、上記実施例における画像形成パネルおよびコントラスト調節パネルの反射率を「透過率」と読み替え、上記実施例における合成反射率を「合成透過率」と読み替えればよい。
【００７１】
また、画像形成パネルおよびコントラスト調節パネルのうち一方として反射型液晶パネルを用い、他方として透過型液晶パネルを用いてもよい。
【００７２】
さらに本実施例では、液晶プロジェクタ（画像投射装置）について説明したが、本発明の他の実施例として、いわゆる直視型ディスプレイ（液晶モニタ）等の画像表示装置を含む。
【００７３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
動画視認性が良く、明るい画像を表示できる液晶プロジェクタや液晶モニタ等の画像表示装置を提供できる。
【符号の説明】
【００７５】
１００（１００ｒ，１００ｇ，１００ｂ）  画像形成パネル
５０１  制御部
６０１  液晶駆動部
７００（７００ｒ，７００ｇ，７００ｂ）  コントラスト調節パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014021142.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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