(57)【要約】【課題】  ダイナミックレンジを拡大することができる表示装置を提供する。【解決手段】  本発明に係わる表示装置は、光源と、画像信号Ａを受信してゲイン値を発生し、ゲイン値と画像信号Ａに基づきゲイン画像信号Ａ’を発生する、ゲイン画像処理モジュールと、光源とゲイン画像処理モジュールにそれぞれ電気的に接続され、ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の１／ゲイン値になるように制御する制御信号を発生する、調整モジュールと、ゲイン画像処理モジュールに電気的に接続され、ゲイン画像信号Ａ’を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する、画像表示ユニットと、を備える。【選択図】  図２
2005346085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
画像信号を受信してゲイン値を発生し、前記ゲイン値と前記画像信号に基づきゲイン画像信号を発生する、ゲイン画像処理モジュールと、
前記光源と前記ゲイン画像処理モジュールにそれぞれ電気的に接続され、前記ゲイン値に基づき、前記光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の１／ゲイン値になるように制御する制御信号を発生する、調整モジュールと、
前記ゲイン画像処理モジュールに電気的に接続され、前記ゲイン画像信号を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する、画像表示ユニットと、
を備える、ことを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記ゲイン画像処理モジュールは、前記画像信号によって前記ゲイン値を発生する、画像ゲインモジュールと、前記画像ゲインモジュールに電気的に接続され、前記ゲイン値と前記画像信号に基づき、ゲイン画像信号を発生する、画像処理モジュールと、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光源は、発光ダイオード、ランプ、レーザー光及び有機発光ダイオードのうちの何れか一つである、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記調整モジュールは、デジタル調整モジュールまたはアナログ調整モジュールである、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記画像信号に前記ゲイン値を掛けると、前記ゲイン画像信号になる、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ゲイン画像処理モジュールは、前記画像信号の最大階調レベルを判別してから、前記画像表示ユニットの最大階調レベルを前記画像信号の最大階調レベルで割って、前記ゲイン値を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記ゲイン画像処理モジュールは、前記画像信号の最大強度を判別してから、前記画像表示ユニットの最大強度を前記画像信号の最大強度で割って、前記ゲイン値を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記ゲイン画像処理モジュールは、階調で表示する前記画像信号を強度で表示する前記画像信号に変換する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記ゲイン画像処理モジュールは、強度で表示する前記画像信号を階調で表示する前記画像信号に変換する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記ゲイン画像処理モジュールは、階調で表示する前記ゲイン画像信号を強度で表示する前記ゲイン画像信号に変換する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記ゲイン画像処理モジュールは、強度で表示する前記ゲイン画像信号を階調で表示する前記ゲイン画像信号に変換する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
階調で表示する前記画像信号を強度で表示する前記画像信号に変換する、階調処理モジュールと、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
強度で表示する前記画像信号を階調で表示する前記画像信号に変換する、階調処理モジュールと、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１４】
階調で表示する前記ゲイン画像信号を強度で表示する前記ゲイン画像信号に変換する、階調処理モジュールと、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１５】
強度で表示する前記ゲイン画像信号を階調で表示する前記ゲイン画像信号に変換する、階調処理モジュールと、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記画像表示ユニットは、前記ゲイン画像信号を受信するとともに、前記調整後の光源によって、前記入力した画像信号に実質的に等しい前記画像を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特にダイナミックレンジを拡大することができる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代とともに、表示装置の適用領域が拡大し、その形態も多樣化している。例えば、ブラウン管表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネセンス表示装置や投影表示装置等がある。
【０００３】
投影システムでは、ＣＲＴ投影装置、液晶投影装置またはデジタル光学処理投影装置(DLP)等に分けられ、そのうち、液晶投影装置とデジタル光学処理投影装置が比較的に高い輝度と画質を有するため、次世代の表示装置の代表となっている。
【０００４】
しかし、液晶投影装置とデジタル光学処理投影装置のダイナミックレンジが広くはない。例えば、液晶投影装置は、実際のダイナミックレンジが約３００~４００：１で、デジタル光学処理投影装置は、実際のダイナミックレンジが約５００~６００：１である。(ここで、比較的に広いダイナミックレンジとは、表示した画像が高いコントラスト比と豊かなカラーレベルを有することである)。表示装置のダイナミックレンジが広くないと、比較的に暗い画面(例えば、夜の画像)を表示する際に、ユーザが画像を明確に判別できず、使用する際に不便である。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１には、光学調整器(optical modulator)に入射した光量を調整するための光量調整器(illumination-light amount modulating means)が設けられた投影表示システム３が開示されている。図１に示すように、光源３１から発した光線が、反射器３２の反射によって、平行光ビームを形成し、この平行光ビームが光統合器３３を通じて、偏光コンバータ(PS converter)３４に入ることにより、非偏光光ビームを直線偏光光ビーム(linearly-polarized light beam)に変換する。続いて、直線偏光光ビームは、回転する偏光板を有する光学装置３５に入る。その後、複数の反射層３６とプリズム３７により、光ビームを液晶パネル３８に入射させる。最後に、液晶パネル３８は、光ビームを制御することにより画像を形成する。偏光板は、モータ(図示せず)によって連動され、偏光板が持続的に回転するため、液晶パネル３８に入った光量もに従って変更する。ここで、画像信号を入力することにより液晶パネル３８に射出する光量を決定し、この光量に基づき、偏光板の回転角度を計算して、この計算した角度までモータを駆動する。
【特許文献１】米国特許第６,６８３,６５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記投影表示システムは、光量調整器を付加する必要があるため、装置全体の体積が大きくなり、重量も重くなり、電子装置の軽型化、薄型化、小型化のトレンドに違反する。また、偏光板は、モータによって角度を調整するため、このような機械調整では、その精度にも制限がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ダイナミックレンジを拡大することができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係わる表示装置は、光源と、画像信号Aを受信してゲイン値を発生し、前記ゲイン値と前記画像信号Ａに基づきゲイン画像信号Ａ’を発生するゲイン画像処理モジュールと、前記光源と前記ゲイン画像処理モジュールにそれぞれ電気的に接続され、前記ゲイン値に基づき、前記光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の１／Ｇ（ゲイン値＝Ｇ）になるように制御する制御信号を発生する調整モジュールと、前記ゲイン画像処理モジュールに電気的に接続され、前記ゲイン画像信号Ａ’を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する画像表示ユニットと、を備える。
【０００９】
また、本発明に係る表示装置は、光源と、画像信号Ａを受信してゲイン値を発生する、画像ゲインモジュールと、前記光源と前記画像ゲインモジュールにそれぞれ電気的に接続され、前記ゲイン値に基づき、前記光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値になるように制御する制御信号を発生する調整モジュールと、前記画像ゲインモジュールに電気的に接続され、前記ゲイン値と前記画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’を発生する画像処理モジュールと、前記画像処理モジュールに電気的に接続され、前記ゲイン画像信号Ａ’を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する画像表示ユニットと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明に係る表示装置は、外部から信号を入力することによりゲイン値を求めてから、入力した信号にゲイン値を掛けるとともに、光源の輝度を元の輝度の１／ゲイン値に調整することにより、表示装置のダイナミックレンジを拡大する。従来技術と比べて、本発明は、偏光コンバータ、偏光板やモータ等のデバイスを付加する必要がないため、余計なデバイスのコストを低減できるのみならず、装置の体積と重さも変更する必要がない。また、本発明は、電子方式によりダイナミックレンジを拡大するため、その精度も従来技術の機械方式より高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態における表示装置について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図２に示すように、本発明の実施例１における表示装置１は、光源１１と、画像ゲインモジュール１２と、調整モジュール１３と、画像処理モジュール１４と、画像表示ユニット１５と、を備える。画像ゲインモジュール１２は、画像信号Ａを受信し、ゲイン値Ｇ(Gain value) を発生する。調整モジュール１３は、光源１１と画像ゲインモジュール１２にそれぞれ電気的に接続され、ゲイン値Ｇに基づき、光源１１が発した光線の輝度Ｂ’を元の光線の輝度Bの１／ゲイン値(１／Ｇ)になるように制御する制御信号Ｃを発生する。画像処理モジュール１４は、画像ゲインモジュール１２に電気的に接続され、ゲイン値Ｇと画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’を発生する。画像表示ユニット１５は、画像処理モジュール１４に電気的に接続され、ゲイン画像信号Ａ’を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する。
【００１３】
本実施例において、光源１１は、画像を表示するための光線を発する。ここで、光源１１は、デジタル制御光源またはアナログ制御光源である。具体的には、光源１１は、例えば、発光ダイオード(LED)、ランプ、レーザー光(例えば、半導体レーザー)、有機発光ダイオード、超高圧水銀ランプ(ultrahigh-press mercury lamp)、金属ハロゲン化合物ランプ(metal halide lamp)、キセノンランプ(xenon lamp)やハロゲンランプ(halogen lamp)である。
【００１４】
さらに、画像ゲインモジュール１２は、外部から入力された画像信号Ａによってゲイン値Gを発生する。入力画像信号Ａは、画像源(図示せず)から提供される。ここで、画像源は、例えば、コンピューターの入力端、NTSCの入力端、LVDSの入力端、TMDSの入力端やＤ−３２入力端等である。なお、本実施例の画像源は、デジタル画像源でもよく、アナログ画像源でもよい。ただし、画像源がアナログ画像源である場合、表示装置１は、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ/デジタルコンバータと、をさらに備える。
【００１５】
本実施例において、画像ゲインモジュール１２は、画像信号Ａの最大階調レベル(Gray level)を判別してから、画像表示ユニット１５の最大階調レベルを画像信号Ａの最大階調レベルで割って、ゲイン値Gを得る。もちろん、画像ゲインモジュール１２は、画像信号Ａの最大強度(Intensity)を判別してから、画像表示ユニット１５の最大強度を画像信号Ａの最大強度で割って、ゲイン値Gを得ることもできる。
【００１６】
画像信号Ａは、強度または階調で表示できるため、以下、強度で表示する画像信号は、強度画像信号ＡＩと称し、階調で表示する画像信号は、階調画像信号ＡＧと称する。
【００１７】
図３に示すように、画像ゲインモジュール１２は、階調画像信号ＡGを強度画像信号ＡIに変換した後、強度画像信号ＡＩの最大強度を判別してから、画像表示ユニット１５の最大強度を強度画像信号ＡＩの最大強度で割って、ゲイン値Gを得ることもできる。
【００１８】
階調画像信号ＡGは、下記式(１)により強度画像信号ＡIに変換する。
ＡＩ＝ＩＯ×（ＡＧ）γ          式(１)
ここで、ＩＯは強度値を、ＡＧは階調画像信号を、ＡＩは強度画像信号を、γは任意数(ＣＲＴを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００１９】
もちろん、画像ゲインモジュール１２は、強度画像信号ＡIを階調画像信号ＡGに変換した後、階調画像信号ＡGの最大階調レベルを判別してから、画像表示ユニット１５の最大階調レベルを階調画像信号ＡGの最大階調レベルで割って、ゲイン値Gを得ることもできる。強度画像信号ＡIは、下記式(２)により階調画像信号ＡGに変換する。
ＡＧ＝（ＡＩ／ＩＯ）１／γ      式(２)
ここで、ＩＯは強度値を、ＡＧは階調画像信号を、ＡＩは強度画像信号を、γは任意数(CRTを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２０】
もちろん、図４に示すように、本実施例の表示装置１は、階調処理モジュール１６をさらに備える。階調処理モジュール１６は、階調画像信号ＡＧを強度画像信号ＡＩに変換し、または強度画像信号ＡＩを階調画像信号ＡＧに変換する。ここで、階調処理モジュール１６も上記式(１)と式(２)によって変換を行う。
【００２１】
また、図２に示すように、調整モジュール１３は、光源１１と画像ゲインモジュール１２にそれぞれ電気的に接続され、ゲイン値Gに基づき、光源１１が発した光線の輝度B’を元の光線の輝度Ｂの１／ゲイン値(１／G)になるように制御する制御信号Cを発生する（即ち、Ｂ’＝Ｂ／）。例えば、元の光線の輝度がＢＯである場合、調整した後の光線の輝度は、ＢＯ／Ｇになる。なお、調整モジュール１３は、デジタル調整モジュールでもよく、アナログ調整モジュールでもよい。
【００２２】
また、調整モジュール１３は、光源１１のオン/オフの時間を制御することにより、光源１１が発する光線の輝度Ｂ’を元の光線の輝度Ｂの１／ゲイン値(１／Ｇ)になることもできる。
【００２３】
さらに、図２に示すように、画像処理モジュール１４は、画像ゲインモジュール１２に電気的に接続され、ゲイン値Ｇと画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’を発生する。言い換えれば、画像信号Ａにゲイン値Ｇを掛けると、ゲイン画像信号Ａ’になる（即ち、Ａ’＝Ａ×G）。
【００２４】
ここで、画像信号Ａが階調画像信号ＡＧである場合、ゲイン値Ｇを掛けると、ゲイン画像信号Ａ’は、階調で表示するゲイン画像信号、即ち、階調ゲイン画像信号ＡＧ’である。一方、画像信号Ａが強度画像信号ＡＩである場合、ゲイン値Ｇを掛けると、ゲイン画像信号Ａ’は、強度で表示するゲイン画像信号、即ち、強度ゲイン画像信号ＡＩ’ である。
【００２５】
図３を参照して、本実施例のゲイン値とゲイン画像信号Ａ’を求める方法について具体的に説明する。まず、階調画像信号ＡＧを強度画像信号ＡIに変換する。次に、画像ゲインモジュール１２は、強度画像信号ＡIの最大強度、即ち０.０２９０ＩＯを判別する。続いて、画像表示ユニット１５の最大強度(即ちＩＯ)を強度画像信号ＡＩの最大強度(０.０２９０ＩＯ)で割って、ゲイン値Ｇ(＝３４.４９)を得る。その後、画像処理モジュール１４は、ゲイン値Ｇ(＝３４.４９)と強度画像信号ＡＩに基づき強度ゲイン画像信号ＡＩ’を発生する。最後に、強度ゲイン画像信号ＡＩ’を階調ゲイン画像信号ＡＧ’に変換する。 
【００２６】
図３を参照すると、本実施例において、画像ゲインモジュール１２は、下記式(３)により、強度ゲイン画像信号ＡI’を階調ゲイン画像信号ＡG’に変換する。
ＡＧ’＝（ＡＩ’／ＩＯ）１／γ      式(３)
ここで、Ｉ０は強度値を、ＡG’は階調ゲイン画像信号を、ＡＩ’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数(CRTを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２７】
もちろん、画像処理モジュール１４は、階調ゲイン画像信号ＡG’を発生する場合、画像ゲインモジュール１２も下記式(４)により再び階調ゲイン画像信号ＡＧ’を強度ゲイン画像信号ＡＩ’に変換することができる。
ＡＩ’＝ＩＯ×（ＡＧ’）γ          式(４)
ここで、ＩＯは強度値を、ＡG’は階調ゲイン画像信号を、ＡＩ’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数(CRTを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２８】
また、階調処理モジュール１６も上記式(３)により強度ゲイン画像信号ＡＩ’を階調ゲイン画像信号ＡＧ’に変換し、または、上記式(４)により、再び階調ゲイン画像信号ＡＧ’を強度ゲイン画像信号ＡＩ’に変換することができる。
【００２９】
続いて、図２を参照すると、画像表示ユニット１５は、画像処理モジュール１４に電気的に接続され、ゲイン画像信号Ａ’(Ａ’は、ＡＧ’またはＡＩ’である)を受信するとともに、調整後の光源１１(光線の輝度B’は、元の光線の輝度Bの１／ゲイン値である)によって、画像を形成する。この画像は、入力した画像信号に実質的に等しい。
【００３０】
本実施例において、表示装置１は、例えばデジタル光学処理投影装置(Digital Light Processing、DLP)、透過式液晶投影装置、反射式液晶投影装置や液晶表示装置であるが、これらの装置に制限されていない。
【００３１】
本実施例において、表示装置１が投影型表示装置である場合、画像表示ユニット１５は、表示幕を有する。図５に示すように、表示装置１がデジタル光学処理投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micro-mirror Device)をさらに有する。また、表示装置１が透過式液晶投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、液晶光バルブをさらに有する。また、表示装置１が反射式液晶投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、液晶反射板をさらに有する。図６に示すように、表示装置１は液晶表示装置であってもよく、この場合、画像表示ユニット１５は、液晶パネルである。
【００３２】
また、図５に示すように、本実施例における表示装置１は、光源１１が発した光線を焦点合わせするための焦点合わせユニット１７をさらに含む。ここで、焦点合わせユニット１７は、光線の経路に位置し、例えば、焦点合わせユニット１７が光源１１と画像表示ユニット１５との間に位置する。
【００３３】
また、図５に示すように、本実施例における表示装置１は、光源１１が発した光線を均一化ための導光ユニット１８をさらに含む。導光ユニット１８は、光線の経路に位置する。もちろん、導光ユニット１８も光を導き、または光の光路方向を変更する機能を有し、例えば、導光ユニット１８は、光導管(light tunnel)である。図５を参照すると、導光ユニット１８は、色分解ユニット(カラーホイール、color wheel)１９の両側に位置する。
【実施例２】
【００３４】
図７に示すように、本発明の実施例２における表示装置２は、光源２１と、ゲイン画像処理モジュール２２と、調整モジュール２３と、画像表示ユニット２４と、を備える。ゲイン画像処理モジュール２２は、画像信号Ａを受信してゲイン値Gを発生するとともに、ゲイン値Gと画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’を発生する。調整モジュール２３は、光源２１とゲイン画像処理モジュール２２にそれぞれ電気的に接続され、ゲイン値Ｇに基づき、光源２１が発した光線の輝度B’を元の光線の輝度Bの１／ゲイン値(１／Ｇ)になるように制御する制御信号Cを発生する。画像表示ユニット２４は、ゲイン画像処理モジュール２２に電気的に接続され、ゲイン画像信号Ａ’ を受信するとともに、調整後の光源２１によって画像を形成する。
【００３５】
本実施例において、ゲイン画像処理モジュール２２は、外部から入力された画像信号Ａによりゲイン値Gを発生する、画像ゲインモジュール２２１と、画像ゲインモジュール２２１に電気的に接続され、ゲイン値Gと画像信号Ａに基づきゲイン画像信号Ａ’を発生する、画像処理モジュール２２２と、を有する。本実施例の表示装置２は、階調処理モジュール２５をさらに備える。
【００３６】
なお、本実施例２における光源２１、画像ゲインモジュール２２１、画像処理モジュール２２２、調整モジュール２３、画像表示ユニット２４及び階調処理モジュール２５は、その特徴と機能が実施例１における同様なデバイスと同様なので、その説明を省略する。
【００３７】
以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の投影表示システムを示す図である。
【図２】実施例１における表示装置のシステムを示す図である。
【図３】実施例１における画像信号ＡGと画像信号ＡG’との演算例を示す図である。
【図４】実施例１における表示装置の他のシステムを示す図である。
【図５】実施例１におけるデジタル光学処理投影装置を示す図である。
【図６】実施例１における液晶表示装置の分解状態を示す図である。
【図７】実施例２における表示装置のシステムを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  表示装置
１１ 光源
１２ 画像ゲインモジュール
１３ 調整モジュール
１４ 画像処理モジュール
１５ 画像表示ユニット
１６ 階調処理モジュール
１７ 焦点合わせユニット
１８ 導光ユニット
１９ 色分解ユニット
２      表示装置
２１ 光源
２２ ゲイン画像処理モジュール
２２１ 画像ゲインモジュール
２２２ 画像処理モジュール
２３ 調整モジュール
２４ 画像表示ユニット
２５ 階調処理モジュール
３ 投影表示システム
３１ 光源
３２ 反射器
３３ 光統合器
３４ 偏光コンバータ
３５ 光学装置
３６ 反射層
３７ プリズム
３８ 液晶パネル
Ａ、ＡＧ、ＡＩ      画像信号
Ａ’、ＡＧ’、ＡＩ’  ゲイン画像信号
Ｂ、Ｂ’    光線の輝度
Ｃ      制御信号
Ｇ      ゲイン値
【図１】
2005346085.tif 000003
【図２】
2005346085.tif 000004
【図３】
2005346085.tif 000005
【図４】
2005346085.tif 000006
【図５】
2005346085.tif 000007
【図６】
2005346085.tif 000008
【図７】
2005346085.tif 000009