(57)【要約】【課題】  輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大を実現し、画質を向上するとともにテーブルのサイズおよび生成時間を低減するのに好適な光伝搬特性制御装置を提供する。【解決手段】  投射型表示装置１００は、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を仮決定し、仮決定した透過率Ｔ２およびＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定し、決定した透過率Ｔ１に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定する。そして、決定した透過率Ｔ１およびＨＤＲ表示データに基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定し、決定した透過率Ｔ２に基づいて色変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するようになっている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される装置であって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段とを備えることを特徴とする光伝搬特性制御装置。
【請求項２】
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段と、前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備えることを特徴とする光学表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記第２光変調素子の画素単位で前記第１光変調素子の光伝搬特性を算出し、算出した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を、当該画素の光伝搬特性として算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかにおいて、
前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第１制御値決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第１光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を算出し、その算出値に基づいて当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項９】
請求項２ないし８のいずれかにおいて、
前記第１光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２制御値決定手段は、前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第２光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする光学表示装置。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれかにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする光学表示装置。
【請求項１１】
請求項２ないし９のいずれかにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする光学表示装置。
【請求項１２】
請求項２ないし１１のいずれかにおいて、
前記第２光変調素子は、前記第１光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする光学表示装置。
【請求項１３】
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用されるプログラムであって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段、並びに前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする光伝搬特性制御プログラム。
【請求項１４】
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御するプログラムであって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段、並びに前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする光学表示装置制御プログラム。
【請求項１５】
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される方法であって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定ステップとを含むことを特徴とする光伝搬特性制御方法。
【請求項１６】
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御する方法であって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定ステップと、前記第２光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定ステップとを含むことを特徴とする光学表示装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系の光伝搬特性を制御する装置およびプログラム、並びに方法に係り、特に、輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大を実現し、画質を向上するとともにテーブルのサイズおよび生成時間を低減するのに好適な光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ等の光学表示装置における画質改善は目覚しく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は、たかだか１〜１０2［nit］程度にとどまり、また、階調数は、８ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジが１０-2〜１０4［nit］程度であり、また、輝度弁別能力は、０．２[nit]程度で、これを階調数に換算すると、１２ビット相当といわれている。このような視覚特性を通じて現在の光学表示装置の表示画像をみると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため表示画像のリアリティさや迫力に対して物足りなさを感じることになる。
【０００３】
また、映画やゲーム等で使用されるコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧと略記する。）では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調数を表示データ（以下、ＨＤＲ（High Dynamic Range）表示データという。）に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。しかしながら、それを表示する光学表示装置の性能が不足しているため、ＣＧコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮することができないという課題がある。
【０００４】
さらに、次期ＯＳ（Operating System）においては、１６ビット色空間の採用が予定されており、現在の８ビット色空間と比較して輝度ダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、１６ビット色空間を生かすことができる光学表示装置の実現が望まれる。
光学表示装置のなかでも、液晶プロジェクタ、ＤＬＰプロジェクタといった投射型表示装置は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティさや迫力を再現する上で効果的な装置である。この分野では、上記の課題を解決するために、次のような提案がなされている。
【０００５】
高ダイナミックレンジの投射型表示装置としては、例えば、特許文献１に開示されている技術があり、光源と、光の全波長領域の輝度を変調する第１光変調素子と、光の波長領域のうちＲＧＢ３原色の各波長領域についてその波長領域の輝度を変調する第２光変調素子とを備え、光源からの光を第１光変調素子で変調して所望の輝度分布を形成し、その光学像を第２光変調素子の画素面に結像して色変調し、２次変調した光を投射するというものがある。第１光変調素子および第２光変調素子の各画素は、ＨＤＲ表示データから決定される第１制御値および第２制御値に基づいてそれぞれ別個に制御される。光変調素子としては、透過率が独立に制御可能な画素構造またはセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過率変調素子が用いられる。その代表例としては、液晶ライトバルブが挙げられる。また、透過率変調素子の代わりに反射率変調素子を用いてもよく、その代表例としては、ＤＭＤ素子が挙げられる。
【０００６】
いま、暗表示の透過率が０．２％、明表示の透過率が６０％の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子単体では、輝度ダイナミックレンジは、６０／０．２＝３００となる。上記従来の投射型表示装置は、輝度ダイナミックレンジが３００の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、３００×３００＝９００００の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、８ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより、８ビットを超える階調数を得ることができる。
【０００７】
またその他に、高い輝度ダイナミックレンジを実現する投射型表示装置としては、例えば、非特許文献１に開示されている投射型表示装置、および特許文献２に開示されている表示装置が知られている。
非特許文献１および特許文献２記載の発明とも、第１光変調素子としてＬＣＤを、第２光変調素子としてＬＥＤまたは蛍光灯等の変調可能な照明を用いている。
【非特許文献１】Helge Seetzen, Lorne A. Whitehead, Greg Ward, "A High Dynamic Range Display Using Low and High Resolution Modulators", SID Symposium 2003, pp.1450-1453 (2003)
【特許文献１】特開２００１−１００６８９号公報
【特許文献２】特開２００２−９９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＨＤＲ表示データは、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。ＨＤＲ表示データにおける画素ｐの輝度レベルをＲｐ、第１光変調素子の画素ｐに対応する画素の透過率をＴ１、第２光変調素子の画素ｐに対応する画素の透過率をＴ２とすると、下式（１），（２）が成立する。
Ｒｐ  ＝  Ｔｐ×Ｒｓ                                                  …（１）
Ｔｐ  ＝  Ｔ１×Ｔ２×Ｇ                                              …（２）
ただし、上式（１），（２）において、Ｒｓは光源の輝度、Ｇはゲインであり、いずれも定数である。また、Ｔｐは、光変調率である。
【０００９】
上式（１），（２）から、画素ｐについてＴ１およびＴ２の組み合わせが無数に存在することが分かる。しかしながら、Ｔ１およびＴ２を任意に決定してよいわけではない。決定の仕方によっては画質が劣化することがあるので、Ｔ１およびＴ２は、画質を考慮して適切に決定する必要がある。
非特許文献１記載の発明にあっては、２つの光変調素子を用いた場合に高い輝度ダイナミックレンジを実現できることを概念的に説明するにとどまり、ＨＤＲ表示データに基づいて第１光変調素子および第２光変調素子の各画素の制御値（すなわち、Ｔ１およびＴ２）をどのように決定するかについてまでは開示されていない。したがって、Ｔ１およびＴ２の決定の仕方によっては画質が劣化するという問題があった。
【００１０】
一方、特許文献２記載の発明にあっては、バックライトの階調数に相当する数の階調テーブルを保持しているため、バックライトの階調数を増加させようとすると、それに伴って階調テーブルのサイズおよび階調テーブルの生成に要する時間が増大するという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、輝度ダイナミックレンジおよび階調数の拡大を実現し、画質を向上するとともにテーブルのサイズおよび生成時間を低減するのに好適な光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、Ｔ１およびＴ２の決定の仕方によって画質が劣化するのは、次のような要因が影響していることを見出した。
第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合、第１光変調素子の１つの画素ｐ１について画素ｐ１が第２光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合い、また逆に、第２光変調素子の１つの画素ｐ２について画素ｐ２が第１光変調素子の複数の画素と光路上で重なり合うことがある。ここで、第１光変調素子の画素ｐ１について透過率Ｔ１を算出する場合、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率Ｔ２が決定されていれば、それら透過率Ｔ２の平均値等を算出し、算出した平均値等を第２光変調素子の画素ｐ１に対応する画素の透過率Ｔ２と見立てて、上式（１），（２）により透過率Ｔ１を算出することが考えられる。しかしながら、あくまで平均値等を第２光変調素子の透過率Ｔ２と見立てているので、そこにはどうしても誤差が生じる。この誤差は、第１光変調素子の透過率Ｔ１の方を先に決定する場合でも、第２光変調素子の透過率Ｔ２の方を先に決定する場合でも、決定順序にかかわらず発生するが、第１光変調素子および第２光変調素子のうち表示解像度を決定するものについては、視覚的な影響力が大きいので誤差を極力小さくした方がよい。
【００１２】
そこで、決定順序の違いで誤差の大きさがどのように変化するかを検討してみる。まず、第２光変調素子の透過率Ｔ２の方を先に決定することを考える。第１光変調素子の画素ｐ１の透過率Ｔ１は、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率Ｔ２の平均値等を算出し、算出した平均値等およびＨＤＲ表示データに基づいて上式（１），（２）により算出することができる。その結果、第１光変調素子の画素ｐ１からみれば、その透過率Ｔ１は、第２光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率Ｔ２に対して誤差が生じるものの、誤差の度合いは、平均値等の統計的演算により生じる誤差程度である。これに対し、第２光変調素子の画素ｐ２からみれば、その透過率Ｔ２は、第１光変調素子の重なり合う複数の画素の透過率Ｔ１の平均値等を算出しても、その平均値等に対して上式（１），（２）を満たさないほど大きな誤差が生じることがある。これは、画素ｐ１を基準として第２光変調素子の重なり合う複数の画素との関係（上式（１），（２）を満たす関係）を規定しても、その逆の関係が必ずしも成立しないことに起因するものと考えられる。したがって、第２光変調素子の透過率Ｔ２の誤差の方が大きくなる可能性が高い。
【００１３】
逆の場合も同様であり、第１光変調素子の透過率Ｔ１の方を先に決定する場合は、第１光変調素子の透過率Ｔ１の誤差の方が大きくなる可能性が高い。
以上のことから、画質を向上する観点からは、第１光変調素子および第２光変調素子のうち表示解像度を決定するものの透過率の方を後に決定する方が誤差の影響が少なくてよいという結論が得られる。
【００１４】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の光伝搬特性制御装置は、
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される装置であって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このような構成であれば、第１光伝搬特性決定手段により、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定され、第２光伝搬特性決定手段により、決定された光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定される。
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子を介して光源からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができるという効果が得られる。また、表示解像度を決定する第２光変調素子の光伝搬特性の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果も得られる。さらに、階調数に相当する数の階調テーブルを保持しなくてもすむので、階調数を増加させても、従来に比して、階調テーブルのサイズおよび生成時間がさほど増大することがないという効果も得られる。
【００１６】
ここで、光伝搬特性とは、光の伝搬に影響を与える特性をいい、例えば、光の透過率、反射率、屈折率その他の伝搬特性が含まれる。以下、発明２の光学表示装置、発明１３の光伝搬特性制御プログラム、発明１４の光学表示装置制御プログラム、発明２５の光伝搬特性制御方法、および発明２６の光学表示装置制御方法において同じである。
また、光源は、光を発生する媒体であればどのようなものを利用することもでき、例えば、ランプのような光学系に内蔵の光源であってもよいし、太陽や室内灯のような外界の光源であってもよい。以下、発明１３の光伝搬特性制御プログラム、および発明２５の光伝搬特性制御方法において同じである。
【００１７】
〔発明２〕  一方、上記目的を達成するために、発明２の光学表示装置は、
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段と、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段と、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段と、前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成であれば、光伝搬特性仮決定手段により、第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が仮決定される。次いで、第１光伝搬特性決定手段により、仮決定された第２光変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定され、第１制御値決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性に基づいて第１光変調素子の各画素の制御値が決定される。そして、第２光伝搬特性決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定され、第２制御値決定手段により、決定された第２光変調素子の光伝搬特性に基づいて第２光変調素子の各画素の制御値が決定される。
【００１９】
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子を介して光源からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができるという効果が得られる。また、表示解像度を決定する第２光変調素子の光伝搬特性の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができるという効果も得られる。さらに、階調数に相当する数の階調テーブルを保持しなくてもすむので、階調数を増加させても、従来に比して、階調テーブルのサイズおよび生成時間がさほど増大することがないという効果も得られる。
【００２０】
ここで、第２光伝搬特性決定手段は、第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定するようになっていればどのような構成であってもよく、第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性そのものに限らず、第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定するようになっていてもよい。例えば、第１制御値決定手段で決定した制御値は、第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて決定されるので、第２光伝搬特性決定手段は、第１制御値決定手段で決定した制御値および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定することができる。以下、発明１４の光学表示装置制御プログラムにおいて同じである。
【００２１】
〔発明３〕  さらに、発明３の光学表示装置は、発明２の光学表示装置において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記第２光変調素子の画素単位で前記第１光変調素子の光伝搬特性を算出し、算出した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００２２】
このような構成であれば、第１光伝搬特性決定手段により、仮決定された第２光変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて、第２光変調素子の画素単位で第１光変調素子の光伝搬特性が算出され、算出された光伝搬特性に基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が算出される。
第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合は、仮決定された第２光変調素子の光伝搬特性に基づいて第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を直接算出するよりも、一旦、仮決定された第２光変調素子の光伝搬特性に基づいて第２光変調素子の画素単位で第１光変調素子の光伝搬特性を算出してから、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を算出した方が処理が簡単になる。したがって、第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を比較的簡単に算出することができるという効果が得られる。
【００２３】
〔発明４〕  さらに、発明４の光学表示装置は、発明３の光学表示装置において、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
このような構成であれば、第１光伝搬特性決定手段により、第１光変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う第２光変調素子の画素について算出された光伝搬特性に基づいて、その画素の光伝搬特性が算出される。
【００２４】
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が、その画素と光路上で重なり合う第２光変調素子の画素の光伝搬特性に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。また、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性をさらに簡単に算出することができるという効果も得られる。
【００２５】
〔発明５〕  さらに、発明５の光学表示装置は、発明４の光学表示装置において、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を、当該画素の光伝搬特性として算出するようになっていることを特徴とする。
【００２６】
このような構成であれば、第１光伝搬特性決定手段により、第１光変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う第２光変調素子の画素について算出された光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値が、その画素の光伝搬特性として算出される。
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が、その画素と光路上で重なり合う第２光変調素子の画素の光伝搬特性に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。また、第１光変調素子の各画素の光伝搬特性をさらに簡単に算出することができるという効果も得られる。
【００２７】
〔発明６〕  さらに、発明６の光学表示装置は、発明２ないし５のいずれかの光学表示装置において、
前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第１制御値決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第１光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする。
【００２８】
このような構成であれば、光伝搬特性仮決定手段により、各特定波長領域ごとに特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性が仮決定され、第１光伝搬特性決定手段により、仮決定された光伝搬特性および表示データに基づいて、各特定波長領域ごとに第１光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定される。そして、第１制御値決定手段により、決定された第１光変調素子の光伝搬特性に基づいて、各特定波長領域ごとに、その特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値が読み出され、第１光変調素子の同一の画素について読み出された制御値に基づいてその画素の制御値が算出される。
【００２９】
これにより、第１光変調素子の各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う特定波長領域輝度変調素子の画素の各特定波長領域ごとの光伝搬特性に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
ここで、特定波長領域輝度変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域についてその特定波長領域の輝度を変調するようになってればどのような構成であってもよく、単一の特定波長領域輝度変調素子で構成してもよいし、複数の特定波長領域輝度変調素子で構成してもよい。前者の場合、その代表例としては、液晶ライトバルブにＲＧＢ３原色のカラーフィルタを設けた構成が挙げられる。また、後者の場合は、各特定特定波長領域ごとに、その特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子を設ければよい。その代表例としては、ＲＧＢ３原色ごとの液晶ライトバルブからなる構成が挙げられる。以下、発明９ないし１１の光学表示装置、発明１８、２１ないし２３の光学表示装置制御プログラム、並びに発明３０、３３ないし３５の光学表示装置制御方法において同じである。
【００３０】
また、特定波長領域は、ＲＧＢ３原色ごとに設定するに限らず、必要に応じて任意に設定することができる。ただし、ＲＧＢ３原色ごとに設定すれば、既存の液晶ライトバルブ等をそのまま利用することができ、コスト面で有利である。以下、発明９ないし１１の光学表示装置、発明１８、２１ないし２３の光学表示装置制御プログラム、並びに発明３０、３３ないし３５の光学表示装置制御方法において同じである。
【００３１】
また、輝度は、人間の視覚特性を考慮しない物理的な放射輝度（Radiance＝Ｗ／（ｓｒ・ｍ2））を指標としてもよいし、人間の視覚特性を考慮した輝度（luminance＝ｃｄ／ｍ2）を指標としてもよい。以下、発明９ないし１１の光学表示装置、発明１８、２１ないし２３の光学表示装置制御プログラム、並びに発明３０、３３ないし３５の光学表示装置制御方法において同じである。
【００３２】
〔発明７〕  さらに、発明７の光学表示装置は、発明２ないし６のいずれかの光学表示装置において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００３３】
このような構成であれば、第２光伝搬特性決定手段により、第２光変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う第１光変調素子の画素について決定された光伝搬特性に基づいて、その画素の光伝搬特性が算出される。
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が、その画素と光路上で重なり合う第１光変調素子の画素の光伝搬特性に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。また、第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を比較的簡単に算出することができるという効果も得られる。
【００３４】
〔発明８〕  さらに、発明８の光学表示装置は、発明７の光学表示装置において、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を算出し、その算出値に基づいて当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００３５】
このような構成であれば、第２光伝搬特性決定手段により、第２光変調素子の各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う第１光変調素子の画素について決定された光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値が算出され、その算出値に基づいてその画素の光伝搬特性が算出される。
これにより、第１光変調素子および第２光変調素子がそれぞれ異なる解像度を有する場合に、第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が、その画素と光路上で重なり合う第１光変調素子の画素の光伝搬特性に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。また、第２光変調素子の各画素の光伝搬特性をさらに簡単に算出することができるという効果も得られる。
【００３６】
〔発明９〕  さらに、発明９の光学表示装置は、発明２ないし８のいずれかの光学表示装置において、
前記第１光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２制御値決定手段は、前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第２光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする。
【００３７】
このような構成であれば、第１光伝搬特性決定手段により、仮決定された光伝搬特性および表示データに基づいて、各特定波長領域ごとに特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性が決定される。そして、第２光伝搬特性決定手段により、決定された特定波長領域輝度変調素子の光伝搬特性および表示データに基づいて、各特定波長領域ごとに第２光変調素子の各画素の光伝搬特性が決定される。そして、第２制御値決定手段により、決定された第２光変調素子の光伝搬特性に基づいて、各特定波長領域ごとに、その特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値が読み出され、第２光変調素子の同一の画素について読み出された制御値に基づいてその画素の制御値が算出される。
【００３８】
これにより、第２光変調素子の各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う特定波長領域輝度変調素子の画素の各特定波長領域ごとの光伝搬特性に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
〔発明１０〕  さらに、発明１０の光学表示装置は、発明２ないし９のいずれかの光学表示装置において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００３９】
このような構成であれば、第１光変調素子および第２光変調素子の一方により、光の各特定波長領域の輝度が変調され、第１光変調素子および第２光変調素子の他方により、光の全波長領域の輝度が変調される。
これにより、従来の光学表示装置に光変調素子を１つだけ追加すればよいので、本発明に係る光学表示装置を比較的容易に構成することができるという効果が得られる。
【００４０】
〔発明１１〕  さらに、発明１１の光学表示装置は、発明２ないし９のいずれかの光学表示装置において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００４１】
このような構成であれば、第１光変調素子および第２光変調素子により、光の各特定波長領域の輝度が２段階で変調される。
これにより、光の各特定波長領域の輝度を独立に２段階で変調することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
〔発明１２〕  さらに、発明１２の光学表示装置は、発明２ないし１１のいずれかの光学表示装置において、
前記第２光変調素子は、前記第１光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
【００４２】
このような構成であれば、第２光変調素子の視覚的な影響力がより大きくなるので、誤差の影響をさらに抑制することができ、画質が劣化する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
〔発明１３〕  一方、上記目的を達成するために、発明１３の光伝搬特性制御プログラムは、
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用されるプログラムであって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段、並びに前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００４３】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１の光伝搬特性制御装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１４〕  一方、上記目的を達成するために、発明１４の光学表示装置制御プログラムは、
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御するプログラムであって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定手段、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定手段、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定手段、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定手段、並びに前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定手段として実現される処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００４４】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明２の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１５〕  さらに、発明１５の光学表示装置制御プログラムは、発明１４の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記第２光変調素子の画素単位で前記第１光変調素子の光伝搬特性を算出し、算出した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００４５】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明３の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１６〕  さらに、発明１６の光学表示装置制御プログラムは、発明１５の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００４６】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明４の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１７〕  さらに、発明１７の光学表示装置制御プログラムは、発明１６の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を、当該画素の光伝搬特性として算出するようになっていることを特徴とする。
【００４７】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明５の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１８〕  さらに、発明１８の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし１７のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記光学表示装置は、さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記光伝搬特性仮決定手段は、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定し、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第１制御値決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第１光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする。
【００４８】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明６の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明１９〕  さらに、発明１９の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし１８のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００４９】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明７の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２０〕  さらに、発明２０の光学表示装置制御プログラムは、発明１９の光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を算出し、その算出値に基づいて当該画素の光伝搬特性を算出するようになっていることを特徴とする。
【００５０】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明８の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２１〕  さらに、発明２１の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし２０のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記光学表示装置は、さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記第１光伝搬特性決定手段は、前記光伝搬特性仮決定手段で仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２光伝搬特性決定手段は、前記第１光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２制御値決定手段は、前記第２光伝搬特性決定手段で決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第２光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出するようになっていることを特徴とする。
【００５１】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明９の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２２〕  さらに、発明２２の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし２１のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００５２】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１０の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２３〕  さらに、発明２３の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし２１のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００５３】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１１の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２４〕  さらに、発明２４の光学表示装置制御プログラムは、発明１４ないし２３のいずれかの光学表示装置制御プログラムにおいて、
前記第２光変調素子は、前記第１光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
【００５４】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１２の光学表示装置と同等の作用および効果が得られる。
〔発明２５〕  一方、上記目的を達成するために、発明２５の光伝搬特性制御方法は、
光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子、および光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子を介して光源からの光を変調する光学系に適用される方法であって、
前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定ステップとを含むことを特徴とする。
【００５５】
これにより、発明１の光伝搬特性制御装置と同等の効果が得られる。
〔発明２６〕  一方、上記目的を達成するために、発明２６の光学表示装置制御方法は、
光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有する第１光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有しかつ表示解像度を決定する第２光変調素子とを備え、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する光学表示装置を制御する方法であって、
前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定する光伝搬特性仮決定ステップと、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第１光伝搬特性決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の制御値を決定する第１制御値決定ステップと、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定する第２光伝搬特性決定ステップと、前記第２光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて前記第２光変調素子の各画素の制御値を決定する第２制御値決定ステップとを含むことを特徴とする。
【００５６】
これにより、発明２の光学表示装置と同等の効果が得られる。
ここで、第２光伝搬特性決定ステップは、第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定すればどのような方法であってもよく、第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性そのものに限らず、第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて演算または変換を行い、その演算結果または変換結果に基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定してもよい。例えば、第１制御値決定ステップで決定した制御値は、第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて決定されるので、第２光伝搬特性決定ステップは、第１制御値決定ステップで決定した制御値および表示データに基づいて第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定することができる。
【００５７】
〔発明２７〕  さらに、発明２７の光学表示装置制御方法は、発明２６の光学表示装置制御方法において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第１光伝搬特性決定ステップは、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記第２光変調素子の画素単位で前記第１光変調素子の光伝搬特性を算出し、算出した光伝搬特性に基づいて前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を算出することを特徴とする。
【００５８】
これにより、発明３の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明２８〕  さらに、発明２８の光学表示装置制御方法は、発明２７の光学表示装置制御方法において、
前記第１光伝搬特性決定ステップは、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出することを特徴とする。
【００５９】
これにより、発明４の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明２９〕  さらに、発明２９の光学表示装置制御方法は、発明２８の光学表示装置制御方法において、
前記第１光伝搬特性決定ステップは、前記第１光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第２光変調素子の画素について算出した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を、当該画素の光伝搬特性として算出することを特徴とする。
【００６０】
これにより、発明５の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３０〕  さらに、発明３０の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし２９のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記光学表示装置は、さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記光伝搬特性仮決定ステップは、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を仮決定し、
前記第１光伝搬特性決定ステップは、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第１光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第１制御値決定ステップは、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第１光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出することを特徴とする。
【００６１】
これにより、発明６の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３１〕  さらに、発明３１の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし３０のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、それぞれ異なる解像度を有し、
前記第２光伝搬特性決定ステップは、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて、当該画素の光伝搬特性を算出することを特徴とする。
【００６２】
これにより、発明７の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３２〕  さらに、発明３２の光学表示装置制御方法は、発明３１の光学表示装置制御方法において、
前記第２光伝搬特性決定ステップは、前記第２光変調素子の各画素ごとに、当該画素と光路上で重なり合う前記第１光変調素子の画素について前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性の最大値、最小値、平均値または重なり合う面積比による重み付け平均値を算出し、その算出値に基づいて当該画素の光伝搬特性を算出することを特徴とする。
【００６３】
これにより、発明８の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３３〕  さらに、発明３３の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし３２のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第１光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記光学表示装置は、さらに、前記制御値を光伝搬特性と対応付けて登録した制御値登録テーブルを前記各特定波長領域ごとに備え、
前記第１光伝搬特性決定ステップは、前記光伝搬特性仮決定ステップで仮決定した光伝搬特性および表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記特定波長領域輝度変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２光伝搬特性決定ステップは、前記第１光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性および前記表示データに基づいて、前記各特定波長領域ごとに前記第２光変調素子の各画素の光伝搬特性を決定し、
前記第２制御値決定ステップは、前記第２光伝搬特性決定ステップで決定した光伝搬特性に基づいて、前記各特定波長領域ごとに、当該特定波長領域に対応する制御値登録テーブルから該当の制御値を読み出し、前記第２光変調素子の同一の画素について読み出した制御値に基づいて当該画素の制御値を算出することを特徴とする。
【００６４】
これにより、発明９の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３４〕  さらに、発明３４の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし３３のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の一方は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であり、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の他方は、光の全波長領域の輝度を変調する全波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００６５】
これにより、発明１０の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３５〕  さらに、発明３５の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし３３のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第１光変調素子および前記第２光変調素子は、光の波長領域のうち異なる複数の特定波長領域について当該特定波長領域の輝度を変調する特定波長領域輝度変調素子であることを特徴とする。
【００６６】
これにより、発明１１の光学表示装置と同等の効果が得られる。
〔発明３６〕  さらに、発明３６の光学表示装置制御方法は、発明２６ないし３５のいずれかの光学表示装置制御方法において、
前記第２光変調素子は、前記第１光変調素子よりも高い解像度を有することを特徴とする。
【００６７】
これにより、発明１２の光学表示装置と同等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図１０は、本発明に係る光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法を、図１に示すように、投射型表示装置１００に適用したものである。
【００６９】
まず、投射型表示装置１００の構成を図１を参照しながら説明する。
図１は、投射型表示装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
投射型表示装置１００は、図１に示すように、光源１０と、光源１０から入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調部１２と、輝度変調部１２から入射した光の波長領域のうちＲＧＢ３原色の輝度をそれぞれ変調する色変調部１４と、色変調部１４から入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射部１６とで構成されている。
【００７０】
輝度変調部１２は、透過率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列した液晶ライトバルブ３０と、２枚のフライアイレンズ３２ａ，３２ｂとで構成されている。そして、光源１０からの光の全波長領域の輝度を液晶ライトバルブ３０により変調し、変調した光をフライアイレンズ３２ａ，３２ｂを介して色変調部１４に出射する。
色変調部１４は、透過率を独立に制御可能な複数の画素をマトリクス状に配列しかつ液晶ライトバルブ３０よりも高い解像度を有する３枚の液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、５枚のフィールドレンズ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ1〜４２Ｂ3と、２枚のダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂと、３枚のミラー４６ａ，４６ｂ，４６ｃと、ダイクロイックプリズム４８とで構成されている。まず、輝度変調部１２からの光をダイクロイックミラー４４ａ，４４ｂにより赤色、緑色および青色のＲＧＢ３原色に分光するとともに、フィールドレンズ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ1〜４２Ｂ3およびミラー４６ａ〜４６ｃを介して液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂに入射する。そして、分光したＲＧＢ３原色の光の輝度を液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂによりそれぞれ変調し、変調したＲＧＢ３原色の光をダイクロイックプリズム４８により集光して投射部１６に出射する。
【００７１】
液晶ライトバルブ３０，４０Ｒ〜４０Ｂは、画素電極およびこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子や薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にＴＮ型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリックス型の液晶表示素子である。液晶ライトバルブ３０，４０Ｒ〜４０Ｂは、ノーマリーホワイトモードで動作する。すなわち、電圧非印加状態で白／明（透過）状態、電圧印加状態で黒／暗（非透過）状態となり、与えられた制御値に応じてその間の階調がアナログ制御される。
【００７２】
また、投射型表示装置１００は、液晶ライトバルブ３０および液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂを制御する表示制御装置２００（不図示）を有している。以下、液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂを色変調ライトバルブと総称し、色変調ライトバルブと区別するため、液晶ライトバルブ３０を輝度変調ライトバルブという。また、本実施の形態では、色変調ライトバルブが表示解像度（投射型表示装置１００の表示画像を観測者が見たときに観測者が知覚する解像度をいう。）を決定する。
【００７３】
次に、表示制御装置２００の構成を図２ないし図６を参照しながら詳細に説明する。
図２は、表示制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。
表示制御装置２００は、図２に示すように、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するＣＰＵ７０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ７０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ７２と、ＲＯＭ７２等から読み出したデータやＣＰＵ７０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ７４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ７８とで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス７９で相互にかつデータ授受可能に接続されている。
【００７４】
Ｉ／Ｆ７８には、外部装置として、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを駆動するライトバルブ駆動装置８０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置８２と、外部のネットワーク１９９に接続するための信号線とが接続されている。
記憶装置８２は、ＨＤＲ表示データを記憶している。
ＨＤＲ表示データは、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットでは実現できない高い輝度ダイナミックレンジを実現することができる画像データであり、画素の輝度レベルを示す画素値を画像の全画素について格納している。現在は、特にＣＧの世界において、ＣＧオブジェクトを実際の風景に合成するために用いられている。画像形式としては様々なものが存在するが、従来のｓＲＧＢ等の画像フォーマットよりも高い輝度ダイナミックレンジを実現するために浮動小数点形式で画素値を格納する形式が多い。また、格納する値としては、人間の視覚特性を考慮しない物理的な放射輝度（Radiance＝Ｗ／（ｓｒ・ｍ2））や、人間の視覚特性を考慮した輝度（luminance＝ｃｄ／ｍ2）に関する値であるという点も特徴である。本実施の形態では、ＨＤＲ表示データとして、１つの画素についてＲＧＢ３原色ごとに放射輝度レベルを示す画素値を浮動小数点値として格納した形式を用いる。例えば、１つの画素の画素値として（１．２，５．４，２．３）という値が格納されている。
【００７５】
ＨＤＲ表示データは、高い輝度ダイナミックレンジのＨＤＲ画像を撮影し、撮影したＨＤＲ画像に基づいて生成する。しかしながら、現在のフィルムカメラおよびデジタルスチルカメラでは、自然界における高い輝度ダイナミックレンジのＨＤＲ画像を一度に撮影することはできない。そこで、何らかの方法で露出を変化させた複数の撮影画像から１枚のＨＤＲ画像を生成する。なお、ＨＤＲ表示データの生成方法の詳細については、例えば、公知文献１「P.E.Debevec, J.Malik, "Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs", Proceedings of ACM SIGGRAPH97 , pp.367-378 (1997)」に掲載されている。
【００７６】
また、記憶装置８２は、輝度変調ライトバルブの制御値を登録した制御値登録テーブル４００を記憶している。
図３は、制御値登録テーブル４００のデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル４００には、図３に示すように、輝度変調ライトバルブの各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、輝度変調ライトバルブの制御値を登録したフィールドと、輝度変調ライトバルブの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
【００７７】
図３の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００３」がそれぞれ登録されている。これは、輝度変調ライトバルブに対して制御値「０」を出力すると、輝度変調ライトバルブの透過率が０．３％となることを示している。なお、図３は、輝度変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、輝度変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。
【００７８】
また、記憶装置８２は、各色変調ライトバルブごとに、その色変調ライトバルブの制御値を登録した制御値登録テーブル４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを記憶している。
図４は、制御値登録テーブル４２０Ｒのデータ構造を示す図である。
制御値登録テーブル４２０Ｒには、図４に示すように、液晶ライトバルブ４０Ｒの各制御値ごとに１つのレコードが登録されている。各レコードは、液晶ライトバルブ４０Ｒの制御値を登録したフィールドと、液晶ライトバルブ４０Ｒの透過率を登録したフィールドとを含んで構成されている。
【００７９】
図４の例では、第１段目のレコードには、制御値として「０」が、透過率として「０．００４」がそれぞれ登録されている。これは、液晶ライトバルブ４０Ｒに対して制御値「０」を出力すると、液晶ライトバルブ４０Ｒの透過率が０．４％となることを示している。なお、図４は、色変調ライトバルブの階調数が４ビット（０〜１５値）である場合の例を示したが、実際には、色変調ライトバルブの階調数に相当するレコードが登録される。例えば、階調数が８ビットである場合は、２５６個のレコードが登録される。
【００８０】
また、制御値登録テーブル４２０Ｇ，４２０Ｂのデータ構造については特に図示しないが、制御値登録テーブル４２０Ｒと同様のデータ構造を有している。ただし、制御値登録テーブル４２０Ｒと異なるのは、同一の制御値に対応する透過率が異なる点である。
次に、ＣＰＵ７０の構成およびＣＰＵ７０で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ７０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）等からなり、ＲＯＭ７２の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図５のフローチャートに示す表示制御処理を実行するようになっている。
【００８１】
図５は、表示制御処理を示すフローチャートである。
表示制御処理は、ＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブの制御値をそれぞれ決定し、決定した制御値に基づいて輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを駆動する処理であって、ＣＰＵ７０において実行されると、図５に示すように、まず、ステップＳ１００に移行するようになっている。
【００８２】
ステップＳ１００では、ＨＤＲ表示データを記憶装置８２から読み出す。
次いで、ステップＳ１０２に移行して、読み出したＨＤＲ表示データを解析し、画素値のヒストグラムや、輝度レベルの最大値、最小値および平均値等を算出する。この解析結果は、暗めのシーンを明るくしたり、明るすぎるシーンを暗くしたり、中間部コントラストを協調するなどの自動画像補正に使用したり、トーンマッピングに使用したりするためである。
【００８３】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２の解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルを投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングする。
図６は、トーンマッピング処理を説明するための図である。
ＨＤＲ表示データを解析した結果、ＨＤＲ表示データに含まれる輝度レベルの最小値がＳｍｉｎで、最大値がＳｍａｘであるとする。また、投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジの最小値がＤｍｉｎで、最大値がＤｍａｘであるとする。図６の例では、ＳｍｉｎがＤｍｉｎよりも小さく、ＳｍａｘがＤｍａｘよりも大きいので、このままでは、ＨＤＲ表示データを適切に表示することができない。そこで、Ｓｍｉｎ〜ＳｍａｘのヒストグラムがＤｍｉｎ〜Ｄｍａｘのレンジに収まるように正規化する。
【００８４】
なお、トーンマッピングの詳細については、例えば、公知文献２「F.Drago, K.Myszkowski, T.Annen, N.Chiba, "Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Scenes", Eurographics 2003, (2003)」に掲載されている。
次いで、ステップＳ１０６に移行して、色変調ライトバルブの解像度に合わせてＨＤＲ画像をリサイズ（拡大または縮小）する。このとき、ＨＤＲ画像のアスペクト比を保持したままＨＤＲ画像をリサイズする。リサイズ方法としては、例えば、平均値法、中間値法、ニアレストネイバー法（最近傍法）が挙げられる。
【００８５】
次いで、ステップＳ１０８に移行して、リサイズ画像の各画素の輝度レベルＲｐおよび光源１０の輝度Ｒｓに基づいて、上式（１）により、リサイズ画像の各画素ごとに光変調率Ｔｐを算出する。
次いで、ステップＳ１１０に移行して、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２として初期値（例えば、０．２）を与え、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を仮決定する。
【００８６】
次いで、ステップＳ１１２に移行して、算出した光変調率Ｔｐ、仮決定した透過率Ｔ２およびゲインＧに基づいて、上式（２）により、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する。ここで、色変調ライトバルブが３枚の液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂから構成されていることから、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに透過率Ｔ１’が算出される。これに対し、輝度変調ライトバルブが１枚の液晶ライトバルブ３０から構成されていることから、それらの平均値等をその画素のＴ１’として算出する。
【００８７】
次いで、ステップＳ１１４に移行して、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について算出した透過率Ｔ１’の重み付け平均値をその画素の透過率Ｔ１として算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。
次いで、ステップＳ１１６に移行して、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出した透過率Ｔ１に対応する制御値を制御値登録テーブル４００から読み出し、読み出した制御値をその画素の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した透過率Ｔ１に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４００のなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。
【００８８】
次いで、ステップＳ１１８に移行して、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、算出した平均値、ステップＳ１０８で算出した光変調率ＴｐおよびゲインＧに基づいて、上式（２）により、その画素の透過率Ｔ２を算出する。重み付けは、重なり合う画素の面積比により行う。
【００８９】
次いで、ステップＳ１２０に移行して、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出した透過率Ｔ２に対応する制御値を制御値登録テーブル４２０Ｒ〜４２０Ｂから読み出し、読み出した制御値をその画素の制御値として決定する。制御値の読出では、算出した透過率Ｔ２に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４２０Ｒ〜４２０Ｂのなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。この検索は、例えば、２分探索法を用いて行うことにより高速な検索を実現する。
【００９０】
次いで、ステップＳ１２２に移行して、ステップＳ１１６，Ｓ１２０で決定した制御値をライトバルブ駆動装置８０に出力し、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブをそれぞれ駆動して表示画像を投影し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
次に、本実施の形態の動作を図７ないし図１０を参照しながら説明する。
以下では、色変調ライトバルブはいずれも、横１８画素×縦１２画素の解像度および４ビットの階調数を有し、輝度変調ライトバルブは、横１５画素×縦１０画素の解像度および４ビットの階調数を有する場合を例にとって説明を行う。
【００９１】
表示制御装置２００では、ステップＳ１００〜Ｓ１０４を経て、ＨＤＲ表示データが読み出され、読み出されたＨＤＲ表示データが解析され、その解析結果に基づいて、ＨＤＲ表示データの輝度レベルが投射型表示装置１００の輝度ダイナミックレンジにトーンマッピングされる。次いで、ステップＳ１０６を経て、色変調ライトバルブの解像度に合わせてＨＤＲ画像がリサイズされる。
【００９２】
次いで、ステップＳ１０８を経て、リサイズ画像の各画素ごとに光変調率Ｔｐが算出される。例えば、リサイズ画像における画素ｐの光変調率Ｔｐは、画素ｐの輝度レベルＲｐ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（１．２，５．４，２．３）、光源１０の輝度Ｒｓ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（10000，10000，10000）であるとすると、（１．２，５．４，２．３）／（10000，10000，10000）＝（0.00012，0.00054，0.00023）となる。
【００９３】
図７は、色変調ライトバルブの透過率Ｔ２を仮決定する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１０を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が仮決定される。色変調ライトバルブの左上４区画の画素をｐ２１（左上）、ｐ２２（右上）、ｐ２３（左下）、ｐ２４（右下）とした場合、画素ｐ２１〜ｐ２４の透過率Ｔ２には、図７に示すように、初期値Ｔ２０が与えられる。
【００９４】
図８は、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１２を経て、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’が算出される。画素ｐ２１〜ｐ２４に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１１〜Ｔ１４は、図８に示すように、画素ｐ２１〜ｐ２４の光変調率をＴｐ１〜Ｔｐ４、ゲインＧを「１」とすると、下式（３）〜（６）により算出することができる。
【００９５】
実際に数値を用いて計算する。Ｔｐ１＝0.00012、Ｔｐ２＝0.05、Ｔｐ３＝0.02、Ｔｐ４＝0.01、Ｔ２０＝0.1である場合は、下式（３）〜（６）によりＴ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.1となる。
Ｔ１１  ＝  Ｔｐ１／Ｔ２０                                            …（３）
Ｔ１２  ＝  Ｔｐ２／Ｔ２０                                            …（４）
Ｔ１３  ＝  Ｔｐ３／Ｔ２０                                            …（５）
Ｔ１４  ＝  Ｔｐ４／Ｔ２０                                            …（６）
図９は、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する場合を示す図である。
【００９６】
次いで、ステップＳ１１４を経て、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が決定される。輝度変調ライトバルブの左上４区画の画素をｐ１１（左上）、ｐ１２（右上）、ｐ１３（左下）、ｐ１４（右下）とした場合、画素ｐ１１は、図９（ａ）に示すように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブの解像度が異なることから、画素ｐ２１〜画素ｐ２４と光路上で重なり合う。色変調ライトバルブの解像度が１８×１２で、輝度変調ライトバルブの解像度が１５×１０であるので、画素ｐ１１は、その最小公倍数から６×６の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ１１と画素ｐ２１〜ｐ２４との重なり合う面積比は、図９（ｂ）に示すように、２５：５：５：１となる。したがって、画素ｐ１１の透過率Ｔ１５は、図９（ｃ）に示すように、下式（７）により算出することができる。
【００９７】
実際に数値を用いて計算する。Ｔ１１＝0.0012、Ｔ１２＝0.5、Ｔ１３＝0.2、Ｔ１４＝0.002である場合は、下式（７）によりＴ１５＝0.1008となる。
Ｔ１５＝（Ｔ１１×２５＋Ｔ１２×５＋Ｔ１３×５＋Ｔ１４×１）／３６  …（７）
画素ｐ１２〜ｐ１４の透過率Ｔ１６〜Ｔ１８についても、画素ｐ１１と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
【００９８】
次いで、ステップＳ１１６を経て、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ１に対応する制御値が制御値登録テーブル４００から読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、Ｔ１５＝0.1008であるので、制御値登録テーブル４００を参照すると、図３に示すように、0.09が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４００からは、画素ｐ１１の制御値として「８」が読み出される。
【００９９】
図１０は、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定する場合を示す図である。
次いで、ステップＳ１１８を経て、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が決定される。画素ｐ２４は、図１０（ａ）に示すように、色変調ライトバルブと輝度変調ライトバルブの解像度が異なることから、画素ｐ１１〜画素ｐ１４と光路上で重なり合う。色変調ライトバルブの解像度が１８×１２で、輝度変調ライトバルブの解像度が１５×１０であるので、画素ｐ２４は、その最小公倍数から５×５の矩形領域に区分することができる。そして、画素ｐ２４と画素ｐ１１〜ｐ１４との重なり合う面積比は、図１０（ｂ）に示すように、１：４：４：１６となる。したがって、画素ｐ２４に着目した場合、これに対応する輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１９は、下式（８）により算出することができる。そして、画素ｐ２４の透過率Ｔ２４は、ゲインＧを「１」とすると、図１０（ｃ）に示すように、下式（９）により算出することができる。
【０１００】
実際に数値を用いて計算する。Ｔ１５＝0.09、Ｔ１６＝0.33、Ｔ１７＝0.15、Ｔ１８＝0.06、Ｔｐ４＝0.01である場合は、下式（８），（９）によりＴ１９＝0.1188、Ｔ２４＝0.0842となる。
Ｔ１９＝（Ｔ１５×１＋Ｔ１６×４＋Ｔ１７×４＋Ｔ１８×１６）／２５    …（８）
Ｔ２４＝Ｔｐ４／Ｔ１９                                                …（９）
画素ｐ２１〜ｐ２３の透過率Ｔ２１〜Ｔ２３についても、画素ｐ２４と同様に、面積比による重み付け平均値を算出することにより求めることができる。
【０１０１】
次いで、ステップＳ１２０を経て、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素について算出された透過率Ｔ２に対応する制御値が制御値登録テーブル４２０Ｒ〜４２０Ｂから読み出され、読み出された制御値がその画素の制御値として決定される。例えば、液晶ライトバルブ４０Ｒの画素ｐ２４についてＴ２４＝0.0842である場合、制御値登録テーブル４２０Ｒを参照すると、図４に示すように、0.07が最も近似した値となる。したがって、制御値登録テーブル４２０Ｒからは、画素ｐ２４の制御値として「７」が読み出される。
【０１０２】
そして、ステップＳ１２２を経て、決定された制御値がライトバルブ駆動装置８０に出力される。これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ駆動して表示画像が投影される。
このようにして、本実施の形態では、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を仮決定し、仮決定した透過率Ｔ２およびＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定し、決定した透過率Ｔ１に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定し、決定した透過率Ｔ１およびＨＤＲ表示データに基づいて色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定し、決定した透過率Ｔ２に基づいて色変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するようになっている。
【０１０３】
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを介して光源１０からの光を変調するので、比較的高い輝度ダイナミックレンジおよび階調数を実現することができる。また、表示解像度を決定する色変調ライトバルブの透過率Ｔ２の方を後に決定するので、誤差の影響を抑制することができ、従来に比して、画質が劣化する可能性を低減することができる。さらに、階調数に相当する数の階調テーブルを保持しなくてもすむので、階調数を増加させても、従来に比して、階調テーブルのサイズおよび生成時間がさほど増大することがない。
【０１０４】
さらに、本実施の形態では、仮決定した透過率Ｔ２およびＨＤＲ表示データに基づいて、色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出し、算出した透過率Ｔ１’に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を算出するようになっている。
輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合は、仮決定された透過率Ｔ２に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を直接算出するよりも、一旦、仮決定された透過率Ｔ２に基づいて色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出してから、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を算出した方が処理が簡単になる。したがって、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を比較的簡単に算出することができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態では、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について算出した透過率Ｔ１’に基づいて、その画素の透過率Ｔ１を算出するようになっている。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ２に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１をさらに簡単に算出することができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態では、輝度変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素について算出した透過率Ｔ１’の重み付け平均値を、その画素の透過率Ｔ１として算出するようになっている。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ２に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１をさらに簡単に算出することができる。
【０１０７】
さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１に基づいて、その画素の透過率Ｔ２を算出するようになっている。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ１に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を比較的簡単に算出することができる。
【０１０８】
さらに、本実施の形態では、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の透過率Ｔ２を算出するようになっている。
これにより、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブがそれぞれ異なる解像度を有する場合に、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２が、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素の透過率Ｔ１に対してさらに適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。また、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２をさらに簡単に算出することができる。
【０１０９】
さらに、本実施の形態では、１段目の光変調素子として輝度変調ライトバルブを、２段目の光変調素子として色変調ライトバルブをそれぞれ利用するようになっている。
これにより、従来の投射型表示装置に光変調素子を１つだけ追加すればよいので、投射型表示装置１００を比較的容易に構成することができる。
上記実施の形態において、輝度変調ライトバルブは、発明１ないし５、７、８、１０、１２ないし１７、１９、２０、２２、２４ないし２９、３１、３２、３４若しくは３６の第１光変調素子、または発明１０、２２若しくは３４の全波長領域輝度変調素子に対応している。また、色変調ライトバルブは、発明１ないし５、７、８、１０、１２ないし１７、１９、２０、２２、２４ないし２９、３１、３２、３４若しくは３６の第２光変調素子、または発明１０、２２若しくは３４の特定波長領域輝度変調素子に対応している。
【０１１０】
また、上記実施の形態において、ステップＳ１１０は、発明２、３、１４若しくは１５の光伝搬特性仮決定手段、または発明２６若しくは２７の光伝搬特性仮決定ステップに対応し、ステップＳ１１２，Ｓ１１４は、発明１ないし５、７、８、１３ないし１７、１９若しくは２０の第１光伝搬特性決定手段、または発明２５ないし２９、３１若しくは３２の第１光伝搬特性決定ステップに対応している。また、ステップＳ１１６は、発明２若しくは１４の第１制御値決定手段、または発明２６の第１制御値決定ステップに対応し、ステップＳ１１８は、発明１、２、７、８、１３、１４、１９若しくは２０の第２光伝搬特性決定手段、または発明２５、２６、３１若しくは３２の第２光伝搬特性決定ステップに対応している。
【０１１１】
また、上記実施の形態において、ステップＳ１２０は、発明２若しくは１４の第２制御値決定手段、または発明２６の第２制御値決定ステップに対応している。
なお、上記実施の形態においては、輝度変調ライトバルブが１枚の液晶ライトバルブ３０から構成されていることから、１つの制御値登録テーブル４００を用意し、制御値登録テーブル４００に基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成したが、これに限らず、ＲＧＢ３原色ごとに制御値登録テーブル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用意し、制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成することもできる。輝度変調ライトバルブは、光の全波長領域の輝度を変調するため、制御値登録テーブル４００には、代表的な波長の光の透過率が登録されている。しかしながら、ＲＧＢ３原色のそれぞれの波長については、必ずしも登録されている透過率とはならない。
【０１１２】
そこで、輝度変調ライトバルブについては、厳密に、ＲＧＢ３原色ごとに制御値に対応する透過率を測定し、制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂを構成する。次いで、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１をＲＧＢ３原色ごとに決定し、Ｒについて算出した透過率Ｔ１に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４００Ｒのなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。同様に、Ｇについて算出した透過率Ｔ１およびＢについて算出した透過率Ｔ１に基づいて制御値登録テーブル４００Ｇ，４００Ｂから該当の制御値を読み出す。そして、輝度変調ライトバルブの同一の画素について読み出した制御値の平均値等をその画素の制御値として算出する。
【０１１３】
これにより、輝度変調ライトバルブの各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素のＲＧＢ３原色ごとの透過率に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
この場合において、輝度変調ライトバルブは、発明６、１８または３０の第１光変調素子に対応し、色変調ライトバルブは、発明６、１８若しくは３０の第２光変調素子、または発明６、１８若しくは３０の特定波長領域輝度変調素子に対応している。
【０１１４】
また、上記実施の形態においては、色変調ライトバルブを、表示解像度を決定する光変調素子として構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブを、表示解像度を決定する光変調素子として構成することもできる。この場合、色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１（先に決定される光変調素子の透過率をＴ１とする。）を決定してから、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２（後に決定される光変調素子の透過率をＴ２とする。）を決定する。また、上記と同様に、ＲＧＢ３原色ごとに制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂを用意し、制御値登録テーブル４００Ｒ〜４００Ｂに基づいて輝度変調ライトバルブの各画素の制御値を決定するように構成することもできる。
【０１１５】
具体的には、輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２をＲＧＢ３原色ごとに決定し、Ｒについて算出した透過率Ｔ２に最も近似する透過率を制御値登録テーブル４００Ｒのなかから検索し、検索により索出した透過率に対応する制御値を読み出す。同様に、Ｇについて算出した透過率Ｔ２およびＢについて算出した透過率Ｔ２に基づいて制御値登録テーブル４００Ｇ，４００Ｂから該当の制御値を読み出す。そして、輝度変調ライトバルブの同一の画素について読み出した制御値の平均値等をその画素の制御値として算出する。
【０１１６】
これにより、輝度変調ライトバルブの各画素の制御値が、その画素と光路上で重なり合う色変調ライトバルブの画素のＲＧＢ３原色ごとの透過率に対して比較的適切な値となるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
この場合において、色変調ライトバルブは、発明９、２１若しくは３３の第１光変調素子、または発明９、２１若しくは３３の特定波長領域輝度変調素子に対応し、輝度変調ライトバルブは、発明９、２１または３３の第２光変調素子に対応している。
【０１１７】
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調ライトバルブを１枚の液晶ライトバルブ３０から構成したが、これに限らず、図１１に示すように、液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂの入射側にそれぞれ液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを設けて構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、液晶ライトバルブ３０Ｒ〜３０Ｂおよび液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂのいずれであってもよい。
【０１１８】
図１１は、ＲＧＢ各３原色ごとに輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
これにより、ＲＧＢ３原色ごとの輝度を独立に２段階で変調することができるので、画質が劣化する可能性をさらに低減することができる。
この場合において、液晶ライトバルブ３０Ｒ〜３０Ｂ，４０Ｒ〜４０Ｂは、発明１１、２３若しくは３５の第１光変調素子、発明１１、２３若しくは３５の第２光変調素子、または発明１１、２３若しくは３５の特定波長領域輝度変調素子に対応している。
【０１１９】
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調部１２および色変調部１４を光学的に直接接続して構成したが、これに限らず、図１２に示すように、輝度変調部１２および色変調部１４の間にリレーレンズ５０を設けて構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、輝度変調部１２および色変調部１４のいずれであってもよい。
【０１２０】
図１２は、輝度変調部１２および色変調部１４の間にリレーレンズ５０を設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
これにより、輝度変調ライトバルブの画像を精度よく色変調ライトバルブに写像することができるので、結像精度を向上することができる。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調部１２の出射側に色変調部１４を設けて構成したが、これに限らず、図１３に示すように、色変調部１４の出射側に輝度変調部１２を設けて構成することもできる。この場合、結像精度を向上させるため、色変調部１４および輝度変調部１２の間にリレーレンズ５０を設けるのが好ましい。また、表示解像度を決定する光変調部は、色変調部１４および輝度変調部１２のいずれであってもよい。
【０１２１】
図１３は、色変調部１４の出射側に輝度変調部１２を設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、色変調部１４を３板式（３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ〜４０Ｂにより色変調を行う方式）として構成したが、これに限らず、図１４に示すように、色変調部１４を単板式（１つの液晶ライトバルブ４０により色変調を行う方式）として構成することもできる。単板式の色変調ライトバルブは、例えば、液晶ライトバルブにカラーフィルターを設けることにより構成することができる。この場合、結像精度を向上させるため、輝度変調部１２および色変調部１４の間にリレーレンズ５０を設けるのが好ましい。また、表示解像度を決定する光変調部は、輝度変調部１２および色変調部１４のいずれであってもよい。
【０１２２】
図１４は、単板式として投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調部１２および色変調部１４を内蔵して構成したが、これに限らず、図１５に示すように、光の全波長領域の輝度を変調する単板式投射型表示装置３１０と、単板式投射型表示装置３１０からの投影光を受ける投光性のフレネルレンズ３１２と、フレネルレンズ３１２の出射側に設けかつＲＧＢ３原色ごとに光の輝度を変調する色変調パネル３１４とからなる投射型表示システム３００として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、単板式投射型表示装置３１０および色変調パネル３１４のいずれであってもよい。
【０１２３】
図１５は、投射型表示システム３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調部１２および色変調部１４を内蔵して構成したが、これに限らず、図１６に示すように、ＲＧＢ３原色ごとに光の輝度を変調する３板式投射型表示装置３２０と、３板式投射型表示装置３２０からの投影光を受ける投光性のフレネルレンズ３１２と、フレネルレンズ３１２の出射側に設けかつ光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調パネル３２４とからなる投射型表示システム３００として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、３板式投射型表示装置３２０および輝度変調パネル３２４のいずれであってもよい。
【０１２４】
図１６は、投射型表示システム３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、輝度変調部１２および色変調部１４を内蔵して構成したが、これに限らず、図１７に示すように、バックライト４１０と、バックライト４１０の出射側に設けかつ光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調パネル４１２と、輝度変調パネル４１２の出射側に設けかつＲＧＢ３原色ごとに光の輝度を変調する色変調パネル４１４とからなるディスプレイ４００として構成することもできる。この場合、表示解像度を決定する光変調部は、輝度変調パネル４１２および色変調パネル４１４のいずれであってもよい。
【０１２５】
図１７は、ディスプレイ４００のハードウェア構成を示すブロック図である。
このように、第１光変調素子および第２光変調素子の構成としては様々なバリエーションが考えられる。図１、図１１ないし図１７の構成も含め、第１光変調素子および第２光変調素子の構成のバリエーションをまとめると次の通りである。なお、第２光変調素子が表示解像度を決定しかつ高解像度であるものとする。
【０１２６】
（１）単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。（図１、図１２、図１５および図１７の構成）これにより、（２）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（２）単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。（図１、図１２、図１５および図１７の構成）これにより、（１）の構成に比して、画質を向上することができる。
【０１２７】
（３）３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。（図１３および図１６の構成）これにより、（４）の構成に比して、画質を向上することができる。
（４）３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。（図１３および図１６の構成）これにより、（３）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（５）３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。（図１１の構成）これにより、（２）、（３）の構成に比して、画質を向上することができる。
【０１２８】
（６）３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。（図１１の構成）これにより、（２）、（３）の構成に比して、画質を向上することができる。
（７）単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。（図１４の構成）これにより、（８）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（８）単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。（図１４の構成）これにより、（７）の構成に比して、画質を向上することができる。
【０１２９】
（９）単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（10）の構成に比して、画質を向上することができる。
（10）単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（９）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
【０１３０】
（11）単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（12）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（12）単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（11）の構成に比して、画質を向上することができる。
（13）３板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、
（14）の構成に比して、画質を向上することができる。
【０１３１】
（14）３板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（13）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（15）単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（９）の構成に比して、画質を向上することができる。
（16）単板式の色変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の色変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、
（９）の構成に比して、画質を向上することができる。
【０１３２】
（17）単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子として用い、第２光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（10）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
（18）単板式の輝度変調ライトバルブを第１光変調素子とし、単板式の輝度変調ライトバルブを第２光変調素子として用い、第１光変調素子を光源１０側に設ける。これにより、（10）の構成に比して、製造コストを低減することができる。
【０１３３】
また、上記実施の形態においては、ＨＤＲ表示データに基づいて輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブの制御値を決定するように構成したが、通常の各色８ビットＲＧＢ画像データを利用する場合、通常のＲＧＢ画像データの０〜２５５という値は、輝度の物理量ではなくあくまで相対的な０〜２５５という値である。そのため、通常のＲＧＢ画像データに基づいて本発明の表示装置の表示を行うためには、通常のＲＧＢ画像から、表示すべき物理的な輝度Ｒｐまたは表示装置全体の透過率Ｔｐを決めなければいけない。
【０１３４】
図１８は、入力値登録テーブル４４０のデータ構造を示す図である。
そのために、図１８の入力値登録テーブル４４０を用いれば、通常のＲＧＢ画像の０〜２５５という入力値から物理的な透過率Ｔｐへの変換を行うことができ、かつ、このテーブルの透過率Ｔｐの設定の仕方によって簡単に通常のＲＧＢ画像に対する表示の見た目（階調特性）を変更することが可能となる。このテーブルにおける透過率Ｔｐは、上式（２）におけるＴｐであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率Ｔ１，Ｔ２が決定され表示が行える。
【０１３５】
図１９は、入力値登録テーブル４６０のデータ構造を示す図である。
図１９の入力値登録テーブル４６０は、透過率Ｔｐの代わりに輝度Ｒｐを用いたものである。このテーブルにおける輝度Ｒｐは、上式（１）におけるＲｐであるため、この値が決定されれば後は、上記実施の形態と同様の処理を行うことにより、複数の光変調素子の透過率Ｔ１，Ｔ２が決定され表示が行える。
【０１３６】
また、上記実施の形態においては、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の透過率Ｔ２を算出するように構成したが、これに限らず、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した制御値をもとに、その制御値に対応する透過率Ｔ１tableを制御値登録テーブル４００から読み出し、読み出した透過率Ｔ１tableの重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の透過率Ｔ２を算出するように構成することもできる。
【０１３７】
また、上記実施の形態においては、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに算出した透過率Ｔ１’の平均値等をその画素のＴ１’として算出するように構成したが、これに限らず、透過率Ｔ１’はそのままＲＧＢ３原色ごとに算出し、ステップＳ１１４において、同一の画素についてＲＧＢ３原色ごとに算出した透過率Ｔ１の平均値等をその画素のＴ１として算出するように構成することもできる。
【０１３８】
また、上記実施の形態においては、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の重み付け平均値を算出し、その平均値に基づいてその画素の透過率Ｔ２を算出するように構成したが、これに限らず、色変調ライトバルブの各画素ごとに、その画素と光路上で重なり合う輝度変調ライトバルブの画素について決定した透過率Ｔ１の最大値、最小値または平均値を算出し、その算出値に基づいてその画素の透過率Ｔ２を算出するように構成することもできる。
【０１３９】
また、上記実施の形態においては、輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを用いて光の輝度を２段階に変調するように構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブを２セット用いて光の輝度を２段階に変調するように構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、液晶ライトバルブ３０，４０Ｒ〜４０Ｂとしてアクティブマトリックス型の液晶表示素子を用いて構成したが、これに限らず、液晶ライトバルブ３０，４０Ｒ〜４０Ｂとしてパッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子を用いて構成することもできる。アクティブマトリックス型の液晶表示は、精密な階調表示ができるという利点があり、パッシブマトリックス型の液晶表示素子およびセグメント型の液晶表示素子は、安価に製造できるという利点を有する。
【０１４０】
また、上記実施の形態において、投射型表示装置１００は、透過型の光変調素子を設けて構成したが、これに限らず、輝度変調ライトバルブまたは色変調ライトバルブをＤＭＤ（Dynamic Mirror Device）等の反射型の光変調素子で構成することもできる。この場合、ＨＤＲ表示データに基づいて反射率を決定する。
また、上記実施の形態においては、説明を簡単にするため、画素数および階調数が小さい光変調素子を用いているが、画素数および階調数が大きい光変調素子を用いる場合においても上記実施の形態と同様に処理することができる。
【０１４１】
また、上記実施の形態においては、説明を簡単にするため、ゲインＧ＝１．０と設定したが、ハードウェア構成によっては、ゲインＧ＝１．０ではなくなる。また、実際の計算コストを考えたときには、ゲインＧの影響を含んだかたちで制御値および透過率を制御値登録テーブルに登録しておく方とよい。
また、上記実施の形態において、図５のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ＲＯＭ７２にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ７４に読み込んで実行するようにしてもよい。
【０１４２】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【０１４３】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る光伝搬特性制御装置、光学表示装置、光伝搬特性制御プログラムおよび光学表示装置制御プログラム、並びに光伝搬特性制御方法および光学表示装置制御方法を、図１に示すように、投射型表示装置１００に適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】投射型表示装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】表示制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】制御値登録テーブル４００のデータ構造を示す図である。
【図４】制御値登録テーブル４２０Ｒのデータ構造を示す図である。
【図５】表示制御処理を示すフローチャートである。
【図６】トーンマッピング処理を説明するための図である。
【図７】色変調ライトバルブの透過率Ｔ２を仮決定する場合を示す図である。
【図８】色変調ライトバルブの画素単位で輝度変調ライトバルブの透過率Ｔ１’を算出する場合を示す図である。
【図９】輝度変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ１を決定する場合を示す図である。
【図１０】色変調ライトバルブの各画素の透過率Ｔ２を決定する場合を示す図である。
【図１１】ＲＧＢ各３原色ごとに輝度変調ライトバルブおよび色変調ライトバルブを設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】輝度変調部１２および色変調部１４の間にリレーレンズ５０を設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１３】色変調部１４の出射側に輝度変調部１２を設けて投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１４】単板式として投射型表示装置１００を構成した場合のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１５】投射型表示システム３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１６】投射型表示システム３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１７】ディスプレイ４００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１８】入力値登録テーブル４４０のデータ構造を示す図である。
【図１９】入力値登録テーブル４６０のデータ構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１００…投射型表示装置，  １０…光源，  １２…輝度変調部，  ３０…液晶ライトバルブ，  ３２ａ，３２ｂ…フライアイレンズ，  １４…色変調部，  ４０，４０Ｒ〜４０Ｂ…液晶ライトバルブ，  ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ1〜４２Ｂ3…フィールドレンズ，  ４４ａ，４４ｂ…ダイクロイックミラー，  ４６ａ〜４６ｃ…ミラー，  ４８…ダイクロイックプリズム，  １６…投射部，  ７０…ＣＰＵ，  ７２…ＲＯＭ，  ７４…ＲＡＭ，  ７８…Ｉ／Ｆ，  ７９…バス，  ８０…ライトバルブ駆動装置，  ８２…記憶装置，  １９９…ネットワーク，  ４００，４００Ｒ〜４００Ｇ，４２０Ｒ〜４２０Ｇ…制御値登録テーブル，  ４４０，４６０…入力値登録テーブル，  ３０Ｒ〜３０Ｂ…液晶ライトバルブ，  ５０…リレーレンズ，  ３００…投射型表示システム，  ３１０…単板式投射型表示装置，  ３１２…フレネルレンズ，  ３１４…色変調パネル，  ３２０…３板式投射型表示装置，  ３２４…輝度変調パネル，  ４００…ディスプレイ，  ４１０…バックライト，  ４１２…輝度変調パネル，  ４１４…色変調パネル
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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