(57)【要約】【課題】面順次画像表示装置において、色割れ低減、および階調連続性、白色色度トラッキングの改善を目的とする。【解決手段】輝度・色度計測部７により面順次で表示されるＲＧＢ単色および白色の所定駆動時間の表示輝度・色度を計測して演算部１０へ入力、白色の所定駆動時間の駆動による表示をＲＧＢ表示期間の駆動により置き換えるための換算式を求める。ＲＧＢ信号処理部９はＲＧＢ入力信号から無彩色成分を検出し、求めた換算式に従ってＲＧＢ信号から無彩色成分を差し引く。表示素子駆動制御部８は無彩色成分を差し引いたＲＧＢ信号、および無彩色信号を表示素子４へ面順次表示する。  表示画像の輝度および色度の計測結果を利用して演算する構成としているので、カラーフィルタの透過率・色度特性の公差の影響を受けることなく、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが確保される。【選択図】図１
2006337715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単色光、及び白色光を面順次に発生する面順次照明光発生手段、面順次照明光を入射する表示手段、前記面順次照明光に同期した表示制御によりカラー映像を得る表示制御手段を有し、前記表示制御手段はＲＧＢ信号から無彩色信号を検出する検出手段、ＲＧＢ信号から無彩色信号を差し引く演算手段、表示画像の輝度および色度を計測する計測手段、輝度および色度測定値よりＲＧＢ信号より差し引く無彩色信号成分量を演算する演算手段により構成する面順次画像表示装置。
【請求項２】
複数の単色光の色は赤、緑、青である請求項１記載の面順次画像表示装置。
【請求項３】
面順次照明光発生手段は、光源、光源出力光の集光手段、回転カラーホイールにより構成し、前記回転カラーホイールは、複数の単色カラーフィルタおよびカラーフィルタのない透明部で分割し、光源光を集光して回転するカラーホイールへ入射し、カラーホイールの透過光を利用するものである請求項１記載の面順次画像表示装置。
【請求項４】
面順次照明光発生手段は、複数の光源、および白色光源、各光源出力光の集光手段、および合成手段により構成し、各光源を順次時分割発光させて面順次光を得るものである請求項１記載の面順次画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数色の映像を面順次に表示しカラー映像を得る面順次画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的小規模な構成で高効率の表示光量を得る方法として面順次方式の画像表示装置が実用化されている。
【０００３】
以下に従来の面順次画像表示装置について説明する。
【０００４】
従来、面順次画像表示装置は例えばＵＳＰ６，５３６，９０４（特許文献１）に記載されたものが知られている。その面順次画像表示装置を図４に示す。図４は従来の面順次画像表示装置の構成図を示すものである。図４において１０１は光源、１０２はレンズであり、光源光を集光する。１０３は回転カラーホイールであり、赤のカラーフィルタ１０３Ｒ、緑のカラーフィルタ１０３Ｇ、青のカラーフィルタ１０３Ｂ、及び透明部分（以下、白セグメント）１０３Ｗにより角度分割する構成である。回転カラーホイール１０３はモータ１０４により回転駆動される。集光された光源光は回転カラーホイール１０３を透過しリレーレンズ１０５により集光され、表示素子１０６へ入射される。回転カラーホイール１０３を透過した光は面順次に色が変化する。１０７は表示素子駆動回路であり、表示素子１０６をＰＷＭ方式により駆動する。また表示素子駆動回路１０７は表示素子１０６へ面順次に入射する光に同期して面順次に赤、緑、青、（以下Ｒ，Ｇ，Ｂと表記）及び白セグメントのＰＷＭ駆動を行う。１０８は投写レンズであり、表示素子１０６の出力光をスクリーン１０９へ拡大投写する。
【０００５】
次に表示素子駆動回路１０７での処理を、図５を用いて説明する。１１０は無彩色成分検出部であり図６（ａ）に示すようにＲＧＢ信号から最も振幅の小さい信号を検出する（図５内  Ｙ信号）。１１１はリミッタ回路であり、Ｙ信号が回転カラーホイール１０３の透明部分１０３Ｗで駆動可能なレベルを超える場合に振幅制限を行うものである。図６（ａ）はリミッタ回路１１１の入力（Ｙ信号）と出力（ＹＡ信号）は等しいものとして説明している。リミッタ回路１１１の出力ＹＡ信号は無彩色信号出力Ｗｏｕｔとして出力される。１１２、１１３、１１４は乗算回路であり、リミッタ回路１１１の出力ＹＡ信号にファクターＣＣＦＲ、ＣＣＦＧ、ＣＣＦＢを乗算し、減算回路１１５、１１６、１１７へ入力されＲＧＢ信号から減算される。
【０００６】
以上の演算処理によりＲＧＢ信号出力Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ、及び無彩色信号出力Ｗｏｕｔは以下の数式で表される。
【０００７】
【数１】
2006337715.tif 000003
【０００８】
【数２】
2006337715.tif 000004
【０００９】
【数３】
2006337715.tif 000005
【００１０】
【数４】
2006337715.tif 000006
【００１１】
以上説明した演算処理の目的は面順次表示装置の画質課題である色割れ現象の対策にある。色割れ現象とは赤、緑、青の画像が面順次に切り替わることにより、視線を速く動かす場合や映像の境界部分が動く場合に映像の境界部分にカラーの縞模様が見える不具合である。従来の面順次画像表示装置においては、数式２、数式３、及び数式４の演算によりＲＧＢ信号から無彩色信号成分が差し引かれる。その結果、図６（ｂ）に図式的に示すように、赤、緑、青の表示カラーについて視感度が下がり、色割れ現象が低減される効果を有する。
【００１２】
なおファクターＣＣＦＲ、ＣＣＦＧ、ＣＣＦＢを乗算するのは以下の理由による。回転カラーフィルタ１０３の赤、緑、青カラーフィルタの透過光を合成して得られる白色色度（図７の１３０）、及び光強度は、白セグメントを透過して得られる白色色度（図７の１３１）、及び光強度とは必ずしも一致せず、赤、緑、青カラーフィルタの分光透過率特性に依存する。減算回路１１５、１１６、１１７において差し引く無彩色信号をＲＧＢ信号同一とすると、上記の白色色度、光強度差の影響を補正することができず、全階調にわたる一様なホワイトバランス、階調リニアリティが得られない。そこでＲＧＢ信号から差し引く無彩色信号の量をＲＧＢ毎に個別設定とし、白色の色度、光量差を補正する。
【特許文献１】米国特許第６，５３６，９０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＲＧＢカラーフィルタには透過光量・色度の公差が存在し、無彩色成分をＲＧＢ信号より差し引く演算を行う際に誤差が重畳される。この誤差により表示画像上には階調不連続が発生する。従来技術ではカラーフィルタ透過光量・色度の公差については考慮されておらず、本発明により解決を行うものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の面順次画像表示装置は、複数の単色光、及び白色光を面順次に発生する面順次照明光発生手段、面順次照明光を入射する表示手段、面順次照明光に同期した表示制御によりカラー映像を得る表示制御手段を有し、表示制御手段はＲＧＢ信号から無彩色信号を検出する検出手段、ＲＧＢ信号から無彩色信号を差し引く演算手段、表示画像の輝度および色度を計測する計測手段、輝度および色度測定値よりＲＧＢ信号より差し引く無彩色信号成分量を演算する演算手段により構成するものであり、演算手段によりＲＧＢ信号から無彩色信号を差し引く量を表示画像の輝度および色度の計測結果を利用して演算する構成としているので、カラーフィルタの透過率・色度特性の公差の影響を受けることなく、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが確保される。
【００１５】
なお、複数の単色光の色は赤、緑、青である。また面順次照明光発生手段は光源、光源出力光の集光手段、回転カラーホイールにより構成し、カラーホイールは複数の単色カラーフィルタおよびカラーフィルタのない透明部で分割し、光源光を集光して回転するカラーホイールへ入射し、カラーホイールの透過光を利用する方法、または複数の光源、および白色光源、各光源出力光の集光手段および合成手段により構成し、各光源を順次時分割発光させて面順次光を得る方法、いずれにおいても同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
カラーフィルタ透過光量・色度の公差を補正するよう表示素子の駆動ＰＷＭは最適化され、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが改善されると共に、色割れも改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図１から図３を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の面順次画像表示装置の構成図である。図１において、１は光源、２は回転カラーホイールであり赤、緑、青３原色のカラーフィルタ部とカラーフィルタをつけない白セグメント部に分割されている。３は反射ミラー、４は表示素子、５は投写レンズ、６はスクリーンであり、光源１の出力光は集光されて回転カラーホイール２を透過し、反射ミラー３で反射されて表示素子４へ入力し、表示素子４の出力光を投写レンズ５で拡大しスクリーン６へ表示する構成としている。なお、回転カラーホイール２には回転駆動用のモータが必要であるが図面では省略している。また、８は表示素子駆動制御部、９はＲＧＢ信号処理部、７は輝度・色度計測部、１０は演算部である。ＲＧＢ信号処理部９の構成を図２に示す。１１は無彩色信号検出部であり、ＲＧＢ入力信号（Ｒｉｎ，Ｇｉｎ，Ｂｉｎ）の無彩色信号成分を出力する（Ｗｏｕｔ）。１２は乗算回路であり、無彩色信号成分ＷｏｕｔにファクターＦｒ、Ｆｇ、Ｆｂ を乗算し、減算回路１３へ入力されＲＧＢ信号から減算される。減算回路１３の出力Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔ、及び無彩色信号成分出力Ｗｏｕｔは表示素子駆動制御部８へ出力し、表示素子４へ面順次に入力するＲＧＢ及び白色光に同期して面順次に表示素子４をＰＷＭ駆動する。
【００１９】
また乗算ファクターＦｒ、Ｆｇ、Ｆｂは輝度・色度計測部７の測定結果を元に演算部１０において生成され、ＲＧＢ信号処理部９へ入力される。乗算ファクターＦｒ、Ｆｇ、Ｆｂ を求めるための具体的な演算処理について、以下図１及び図３を用いて詳細に説明する。
【００２０】
まず、表示素子駆動制御部８より表示素子４へ回転カラーホイール２のＲカラーフィルタ期間に所定時間幅ＴのＰＷＭ駆動パターンを入力し（図３（ａ））、輝度・色度計測部７により表示画像輝度Ｌｒ、色度（ｘｒ、ｙｒ）を測定し演算部１０へ入力する。次に表示素子駆動制御部８より表示素子４へ回転カラーホイール２のＧカラーフィルタ期間に所定時間幅ＴのＰＷＭ駆動パターンを入力し（図３（ｂ））、輝度・色度計測部７により表示画像輝度Ｌｇ、色度（ｘｇ、ｙｇ）を測定し演算部１０へ入力する。同様に表示素子駆動制御部８より表示素子４へ回転カラーホイール２のＢカラーフィルタ期間に所定時間幅ＴのＰＷＭ駆動パターンを入力し（図３（ｃ））、輝度・色度計測部７により表示画像輝度Ｌｂ、色度（ｘｂ、ｙｂ）を測定し演算部１０へ入力する。さらに表示素子駆動制御部８より表示素子４へ回転カラーホイール２の白セグメント期間に所定時間幅ＴのＰＷＭ駆動パターンを入力し（図３（ｄ））、輝度・色度計測部７により表示画像輝度Ｌｗ、色度（ｘｗ、ｙｗ）を測定し演算部１０へ入力する。以上の各測定値を定数とし無彩色部の単位時間ＰＷＭ駆動ビットをＲＧＢ各色の単位時間ＰＷＭ駆動ビット表示の和により表す。
【００２１】
【数５】
2006337715.tif 000007
【００２２】
数式５における赤、緑、青の表示輝度を、  
【００２３】
【数６】
2006337715.tif 000008
【００２４】
と置き、３刺激値の和をＳｒ、Ｓｇ、Ｓｂとすると、赤、緑、青３色合成により生成される白色の色度が白セグメントの色度ｘｗ，ｙｗと等しくなるためには、
【００２５】
【数７】
2006337715.tif 000009
【００２６】
【数８】
2006337715.tif 000010
【００２７】
の関係式を満たす必要がある。また、
【００２８】
【数９】
2006337715.tif 000011
【００２９】
数式７から数式９をＹｒ／Ｙｇ、Ｙｂ／Ｙｇについて解くことにより、
【００３０】
【数１０】
2006337715.tif 000012
【００３１】
【数１１】
2006337715.tif 000013
【００３２】
が求まる。数式１０及び数式１１から明らかなように、Ｙｒ／Ｙｇ、およびＹｂ／ＹｇはＲＧＢ及び白セグメントの色度測定値により表される定数であるので、
【００３３】
【数１２】
2006337715.tif 000014
【００３４】
とおいて以後の演算を行う。数式５、数式６、及び数式１２を係数Ａ，Ｂ，Ｃについて解くことにより、
【００３５】
【数１３】
2006337715.tif 000015
【００３６】
【数１４】
2006337715.tif 000016
【００３７】
【数１５】
2006337715.tif 000017
【００３８】
が求まる。各数式より明らかなように、Ａ，Ｂ，ＣはＲＧＢ及び白セグメントの輝度、および色度測定値によりあらわされる定数となる。
【００３９】
演算部１０はＲＧＢ信号処理部９の乗算ファクターＦｒ，Ｆｇ，Ｆｂとして、
【００４０】
【数１６】
2006337715.tif 000018
【００４１】
を出力する。ＲＧＢ信号処理部９は数式１６のファクターにより演算を行い、表示素子駆動制御に反映させる。
【００４２】
以上説明を行った演算処理により、回転カラーホイール２のＲＧＢカラーフィルタ部表示ビットを白セグメント部の表示ビットへ置き換えても輝度、色度の変動は発生せず、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが維持される。また、スクリーン上の無彩色部とＲＧＢ表示部の表示光量・色度を計測して利用する構成としているので、カラーフィルタの透過率・色度特性の公差の影響を受けることなく、表示画像の階調連続性、および白色色度トラッキングが確保される。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態の範囲内に限定するものではなく、本発明の趣旨に基づき様々に変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。具体的には、実施の形態１、図１において光源１は複数光源光の出力を合成する構成としてよいこと、回転カラーホイール２はＲＧＢカラーフィルタ及び透明部の４分割に限定せず黄色など他の色のフィルタ・４分割以外の分割数としてよいこと、反射ミラー３は必須ではなくリレーレンズなど他の光学部品としてよいこと、表示素子４は反射型のみならず透過型でもよいこと、スクリーン６は装置に内蔵・非内蔵どちらでもよいこと、回転カラーフィルタを使用する面順次方式に限定せずカラー光源と白色光源を順次発光する方式でも同様の処理が可能であること、などである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる画像表示装置は面順次表示方式において白色・ＲＧＢ光強度比公差を駆動制御により補正し良好な階調連続性を得る効果を有し、液晶・ＤＬＰ方式プロジェクタへの応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における面順次画像表示装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＲＧＢ信号処理部の構成図
【図３】本発明の実施の形態１における信号処理説明図
【図４】従来の面順次画像表示装置の構成図
【図５】従来の面順次画像表示装置の表示素子駆動回路構成図
【図６】従来の面順次画像表示装置の動作説明図
【図７】従来の面順次画像表示装置の白色色度図
【符号の説明】
【００４６】
１  光源
２  回転カラーホイール
３  反射ミラー
４  表示素子
５  投写レンズ
６  スクリーン
７  輝度・色度計測部
８  駆動制御部
９  ＲＧＢ信号処理部
１０  演算部
１１  無彩色信号検出部
１２  乗算回路
１３  減算回路
【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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