(57)【要約】【課題】  簡易な機構で液晶ライトバルブ本来のコントラスト比よりも高いコントラスト比を比較的簡易に達成することができるプロジェクタを提供すること。【解決手段】  各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃで変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された後、液晶ライトバルブ２８ａによって適当な画素で適当量だけ減光されて投射レンズ２９に入射する。投射レンズ２９に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。この際、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃによって形成された像光の輝度を液晶ライトバルブ２８ａによって適当な画素部分で適宜減衰させるので、累積的に輝度調節によって各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ単独で実現されるコントラスト比を遙かに上回るコントラスト比で像光を投射することができる。【選択図】  図１
2005215475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有するとともに当該光源を利用して照明光を形成する照明装置と、
前記照明装置からの照明光によって照明されるとともに当該照明光を変調して像光を形成する主光変調装置と、
前記主光変調装置によって形成された像光の輝度を変調によって減衰させる副光変調装置と、
前記主光変調装置及び前記副光変調装置によって形成された像光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記主光変調装置及び前記副光変調装置が調和して動作することによって投射される像光のコントラスト比を高めるような前記主光変調装置及び前記副光変調装置の駆動信号を、入力された画像信号から生成する信号処理回路と
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記照明装置は、異なる３色の照明光を発生し、前記主光変調装置は、３色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに各色の照明光を個別に変調する３つの色光変調装置と、前記３つの色光変調装置からの各色の像光を合成して射出する光合成部材とを有することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記副光変調装置は、前記光合成部材と前記投射光学系との間に配置されることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記３つの色光変調装置と前記副光変調装置とは、それぞれ同一構造を有する液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記信号処理回路では、前記主光変調装置及び前記副光変調装置の駆動信号を前記入力された画像信号における各色の信号に所定の演算を行って求めることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記信号処理回路では、前記副光変調装置の駆動信号を前記入力された画像信号における各色の信号のうち最大値を基準として求めることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記信号処理回路では、前記主光変調装置の駆動信号として前記入力された画像信号における各色の信号をそのまま用い、前記副光変調装置の駆動信号を前記入力された画像信号における各色の信号に所定の演算を行って求めることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記副光変調装置は、前記主光変調装置についての少なくとも１つ以上の画素単位で像光の輝度を変調することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブその他の光変調装置を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタとして、例えば３つの液晶ライトバルブをＲＧＢの３色の照明光によって照明することによって個別に形成した各色の画像を特殊なプリズムで合成してカラー画像を形成するものが存在する（特許文献１参照）。このようなプロジェクタで達成されるコントラスト比は、１０００：１程度が現在上限である。
【０００３】
一方、ＣＲＴやフィルムでは、視聴環境にもよるが３０００：１以上のコントラスト比が得られている。なお、映画監督や映画評論家によれば、映像分野におけるコントラスト比に関する製品最終目標値は、当面５０００：１必要であり、フィルムのオーバーシュート（ピーク）を考慮すると、将来的には６０００：１程度必要であるといわれている。
【０００４】
以上のようなプロジェクタにおいて、黒側で明るさを抑えるため、光源であるランプの光量を印加電圧の調整によって下げることも考えられるが、ランプの特性上、通常８０％程度までしか光量を下げることができない。
【０００５】
また、投射画像のダイナミックレンジを向上させる別の方法として、光源と液晶ライトバルブとの間に照明光量調整手段を配置することが提案されている（特許文献２参照）。ここで、照明光量調整手段は、例えば回転方向によって所望の照明光量を達成する偏光板と、その回転方向を調節する超音波モータとを備える。
【特許文献１】特開２００２−３６５７２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１００６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光源と液晶ライトバルブとの間に照明光量調整手段を配置したプロジェクタでは、機械機構等によって照明光量調整手段が大型化し易く、動作の制御も容易でない。特に、機械機構等の応答特性の限界から、照明光量を高速で調節することができない。さらに、画素単位で個別に照明光量を調節することができないので、一画面内における輝度差であるコントラスト比を高めることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、簡易な機構によって液晶ライトバルブ本来のコントラスト比よりも高いコントラスト比を簡易に達成することができるプロジェクタ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】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源を有するとともに当該光源を利用して照明光を形成する照明装置と、（ｂ）照明装置からの照明光によって照明されるとともに当該照明光を変調して像光を形成する主光変調装置と、（ｃ）主光変調装置によって形成された像光の輝度を変調によって減衰させる副光変調装置と、（ｄ）主光変調装置及び副光変調装置によって形成された像光をスクリーンに投射する投射光学系と、（ｅ）主光変調装置及び副光変調装置が調和して動作することによって投射される像光のコントラスト比を高めるような主光変調装置及び副光変調装置の駆動信号を、入力された画像信号から生成する信号処理回路とを備える。ここで、「コントラスト比」とは、原則として画面内の各画素において表現することのできる最大輝度比を意味するものとするが、一画面内における各画素間の最大輝度比や連続する複数の画面間の最大輝度比を含めるものとする。
【０００９】
上記プロジェクタでは、副光変調装置が主光変調装置によって形成された像光の輝度を変調によって減衰させるので、主光変調装置及び副光変調装置によって累積的に輝度調節を行うことができる。この際、信号処理回路によって、主光変調装置及び副光変調装置が調和して動作し、主光変調装置単独で実現されるコントラスト比を遙かに上回るコントラスト比で像光を投射することができる。
【００１０】
本発明の具体的態様では、上記プロジェクタにおいて、照明装置が、異なる３色の照明光を発生し、主光変調装置が、３色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに各色の照明光を個別に変調する３つの色光変調装置と、３つの色光変調装置からの各色の像光を合成して射出する光合成部材とを有する。この場合、３色の照明光を個別に変調して合成することができ、高輝度のカラー画像を投射することができる。
【００１１】
本発明の別の具体的態様では、副光変調装置が、光合成部材と投射光学系との間に配置される。この場合、各色の色光変調装置ごとに減衰用の副光変調装置を設けず、単一の液晶ライトバルブ等の副光変調装置によって主光変調装置を経た像光の輝度を減衰させるので、副光変調装置延いてはプロジェクタを安価なものとすることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の具体的態様では、３つの色光変調装置と副光変調装置とは、それぞれ同一構造を有する液晶ライトバルブである。この場合、副光変調装置を色光変調装置にマッチした簡単な構造とすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の具体的態様では、信号処理回路が、主光変調装置及び副光変調装置の駆動信号を入力された画像信号における各色の信号に所定の演算を行って求める。この場合、各色の画像信号の演算処理によって所望のコントラストを達成することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の具体的態様では、信号処理回路が、副光変調装置の駆動信号を入力された画像信号における各色の信号のうち最大値を基準として求める。この場合、主光変調装置によって各色の階調を高精度に表現しつつ、副光変調装置によって所望の減光を達成することができ、高いコントラスト及び画質の画像を投射することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の具体的態様では、信号処理回路が、主光変調装置の駆動信号として入力された画像信号における各色の信号をそのまま用い、副光変調装置の駆動信号を入力された画像信号における各色の信号に所定の演算を行って求める。この場合、各色の画像信号の演算処理によって所望のコントラストを達成することができるだけでなく、副光変調装置についてのみ演算処理を行うだけで足りるので、画像処理の負担軽減を図ることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の具体的態様では、副光変調装置が、主光変調装置についての少なくとも１つ以上の画素単位で像光の輝度を変調する。この場合、主光変調装置の画素単位で副光変調装置による輝度変調を行うことができ、或いは主光変調装置の複数画素単位でまとめて副光変調装置による輝度変調を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。このプロジェクタ１０は、光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光をＲＧＢの３色に分割する光分割光学系２３と、光分割光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される主光変調部２５と、主光変調部２５からの各色の像光を合成する光合成光学系２７と、光合成光学系２７の射出側に配置されて像光に対して２次元的強度変調を行う副光変調部２８と、副光変調部２８を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射レンズ２９とを備える。さらに、プロジェクタ１０は、外部から入力された画像信号に基づいて主光変調部２５に組み込まれている各色の光変調装置等を動作させる信号処理回路４０と、上述の光源装置２１、光変調部２５，２８、信号処理回路４０等をそれぞれ適宜動作させることによりプロジェクタ１０全体の動作を統括的に制御する制御装置５０とを備える。
【００１８】
光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、一対のフライアイ光学系２１ｂ，２１ｃと、偏光変換部材２１ｄと、重畳レンズ２１ｅとを備える。ここで、光源ランプ２１ａは、例えば高圧水銀ランプからなり、光源光をコリメートするための凹面鏡を備える。また、一対のフライアイ光学系２１ｂ，２１ｃは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源ランプ２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｄは、フライアイ光学系２１ｃから射出した光源光を特定の偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｅは、偏光変換部材２１ｄを経た照明光を全体として適宜収束させて、各色ごとに設けた各空間光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系２１ｂ，２１ｃと重畳レンズ２１ｅとを経た照明光は、以下に詳述する光分割光学系２３を経て、主光変調部２５に設けられた各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを均一に重畳照明する。
【００１９】
光分割光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｉ，２３ｊ，２３ｋとを備え、光源装置２１とともに照明装置を構成する。第１ダイクロイックミラー２３ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この光分割光学系２３において、第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されたＲ光は、反射ミラー２３ｉを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａを通過して第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光はフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過したＢ光は、光路差を補償するためのリレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｊ，２３ｋを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。
【００２０】
主光変調部２５は、主光変調装置として、それぞれが色光変調装置である３つの液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃと、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ〜２５ｇとを備える。第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されたＲ光は、フィールドレンズ２３ｆを介して液晶ライトバルブ２５ａに入射してこれを均一に照明する。第１ダイクロイックミラー２３ａを透過して第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光は、フィールドレンズ２３ｇを介して液晶ライトバルブ２５ｂに入射してこれを均一に照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂの双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ２３ｈを介して液晶ライトバルブ２５ｃに入射してこれを均一に照明する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的若しくは二次元的強度分布を変調する非発光型の表示素子であり、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ２５ｅ〜２５ｇによって、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。
【００２１】
クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、Ｒ光反射用の誘電体多層膜２７ａとＢ光反射用の誘電体多層膜２７ｂとを直交させた状態で内蔵する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶ライトバルブ２５ａからのＲ光を誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ２５ｂからのＧ光を誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２５ｃからのＢ光を誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。
【００２２】
副光変調部２８は、副光変調装置として、光変調用の液晶ライトバルブ２８ａと、液晶ライトバルブ２８ａを挟むように配置される一対の偏光フィルタ２８ｈとを備える。前者の液晶ライトバルブ２８ａは、主光変調部２５に設けた各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃと同様の構造を有し、後者の一対の偏光フィルタ２８ｈは、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを挟むように配置される一対の偏光フィルタ２５ｅ〜２５ｇと同様の構造を有する。この副光変調部２８により、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された合成光の像光を画素単位で特に低輝度側で減衰させて、投射像のコントラストを補助的に増加させることができる。このため、液晶ライトバルブ２８ａには、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに入力される駆動信号等に応じて適宜生成された特殊な駆動信号が入力される。
【００２３】
投射レンズ２９は、投射光学系として、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの像をスクリーン上に投射するとともに、コントラスト調整用の２次元フィルタである液晶ライトバルブ２８ａの像を同スクリーン上に投射する。このため、投射レンズ２９は、後側焦点位置の焦点深度が深くなっている。なお、図２に示すように、光合成用のクロスダイクロイックプリズム２７とコントラスト調整用の液晶ライトバルブ２８ａとの間に、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの像を液晶ライトバルブ２８ａ上に結ばせる再結像レンズ１６０を配置することもできる。以上において、液晶ライトバルブ２８ａ側の結像を若干デフォーカスすることにより、液晶ライトバルブ２８ａ側のブラックマトリックスが見えにくくなるという利点が生じる。
【００２４】
信号処理回路４０は、外部から入力された画像信号に対して適当な信号処理を施して例えばデジタル方式の画像データ信号を得る画像処理回路４１と、この画像処理回路４１から出力される画像データ信号に基づいて主光変調部２５に設けた液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ等を動作させるための駆動信号を発生させる液晶駆動回路４３とを備える。画像処理回路４１には、外部に接続したビデオ再生装置からのビデオ画像信号等が画像信号として入力される。画像処理回路４１では、ビデオ画像信号等の入力信号に基づいて、主光変調部２５中の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを動作させるための基本となる画像データ信号が生成されるとともに、副光変調部２８中の液晶ライトバルブ２８ａを動作させるための補助信号が生成される。液晶駆動回路４３は、画像処理回路４１で生成された画像データ信号等に基づいて各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ，２８ａを動作させるための駆動信号を発生し、これら液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ，２８ａに出力する。
【００２５】
制御装置５０は、信号処理回路４０に制御信号を出力して各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ，２８ａの動作状態を間接的に制御する。信号処理回路４０では、外部から入力された画像信号と制御装置５０からの指示信号とに基づいて、上述の画像データ信号や補助信号を生成する。具体的には、例えば、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを対象とするカラー表示用の主画像データ信号と、液晶ライトバルブ２８ａを対象とするコントラスト増加用の副画像データ信号とが準備される。
【００２６】
以下、制御装置５０及び信号処理回路４０における画像データ信号等の算出処理方法について説明する。
【００２７】
第１の方法では、信号処理回路４０にて、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを駆動するための主画像データ信号として、画像信号についてこれを上限輝度まで強調する修正処理を施したものを準備する。さらに、信号処理回路４０にて、液晶ライトバルブ２８ａを駆動するための副画像データ信号として、主画像データ信号における修正を補償して全体をもとの輝度に戻す信号を準備する。
【００２８】
具体的に説明するため、ある一コマの画像フレームのうち特定画素について考える。入力されたＲＧＢの各画像信号をデジタル化したものをＳＲ，ＳＧ，ＳＢとし、これらのうち最大値をＰＭＡＸとする。ここで、例えば最大値ＰＭＡＸが画像データ信号ＳＲに対応するものである場合、ＳＲ＝ＰＭＡＸであり、最も強いＲ光の画像データ信号を上限値に設定する修正を施す。つまり、主画像データ信号のうちＲ光に対応するＲ光信号をＳＲ’として、このＲ光信号ＳＲ’を上限値
ＳＲ’＝１００（％）  …  （１）
に変更する。これに対応させて副画像データ信号を調節することにより、液晶ライトバルブ２８ａの対応画素での透過率を低減する。つまり、副画像データ信号に対応する減光信号をＳＹとして、
ＳＹ＝ＳＲ  …  （２）
とする。つまり、減光信号ＳＹはＲ光の当初の画像信号に相当するものとなっている。また、主画像データ信号のうちＧ光に対応するＧ光信号をＳＧ’として、液晶ライトバルブ２８ａの対応画素での透過率低下を補償してカラーバランスを保つべく、
ＳＧ’＝ＳＧ／ＳＲ  …  （３）
とする。同様に、主画像データ信号のうちＢ光に対応するＢ光信号をＳＢ’として、
ＳＢ’＝ＳＢ／ＳＲ  …  （４）
とする。
【００２９】
以上のようなデータ変換を具体的な数値で例示したものを以下の表１にまとめた。
【表１】
2005215475.tif 000003
以上の表１において、減光前後のＲ光輝度ＬＲ０，ＬＲ１は、規格化した任意単位としている。表からも明らかなように、各色信号ＳＲ’，ＳＧ’，ＳＢ’は、強度比を保っており、かつ、減光信号ＳＹによって各色信号ＳＲ’，ＳＧ’，ＳＢ’によって生じる全体的な輝度増加が相殺されている。つまり、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ及び液晶ライトバルブ２８ａを経た像光は、全体として元の輝度及び階調の画像となっているが、最も暗い黒信号レベルで、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃによる最大の減光度と、液晶ライトバルブ２８ａによる最大の減光度とを積算したものとなっている。具体的な例で説明すると、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ，２８ａの動作に際してのコントラスト比（減光度）がともに仕様の最大値である６００：１であるとした場合、得られる最大のコントラスト比は、３６００００：１となる。なお、液晶ライトバルブ２８ａの特性を仕様の最大値ではなく１０：１程度のコントラスト比が得られるようにして、得られる最大のコントラスト比を６０００：１程度にしてもよい。この場合は、液晶ライトバルブ２８ａの駆動電圧範囲を調整したり、或いは液晶ライトバルブ２８ａの射出側等に配置される偏光フィルタ２８ｈの特性や角度方向を調節したりする。
【００３０】
第２の方法では、信号処理回路４０にて、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを駆動するための主画像データ信号として、入力された画像信号をそのまま利用するが、液晶ライトバルブ２８ａを駆動するための副画像データ信号として、主画像データ信号における低輝度画素の輝度をその程度に応じてさらに低輝度化した信号を準備する。
【００３１】
具体的に説明するため、ある一コマの画像フレームの全画素について考える。ここで、例えば各画素の輝度信号ＳＹ０のうち上限値（透過率１００％に相当）がＴＭＡＸであるとした場合、上限値ＴＭＡＸに対応する画素が存在すればこの画像データ信号については減光を行わず、かかる最大値ＴＭＡＸを基準に他の画素に対し液晶ライトバルブ２８ａを介して輝度低減のフィルタ処理を施す。或いは、輝度信号ＳＹ０のうち最大値を基準に、液晶ライトバルブ２８ａを介して輝度低減のフィルタ処理を施すこともできる。つまり、暗い画素については、その暗さをさらに増すようなフィルタをかけることにより、輝度下端側を拡大してコントラスト比を増大させる。なお、ここで輝度信号ＳＹ０はＲ，Ｇ，Ｂの各色信号の階調値ＳＲ，ＳＧ，ＳＢから演算して求められた値（具体的には一般的な色信号と輝度信号との関係である、ＳＹ０=０．３ＳＲ＋０．６ＳＧ＋０．１ＳＢ）を使用することができる。
【００３２】
以下では、前者の上限値を利用する場合を想定して具体的な演算処理方法を説明する。初段の各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの最大輝度調節範囲をａ０とし、その下限値での輝度をｂ０とし、初段の各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５と次段の液晶ライトバルブ２８ａとを合わせた最大輝度調節範囲をａ１とし、その下限値での輝度をｂ１とする。また、特定画素の輝度データがＳＹ０（百分率）とする。さらに、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを総合したコントラスト比をＣ０とし、液晶ライトバルブ２８ａのコントラスト比をＣ１とする。この場合、
ａ０＋ｂ０＝ａ１＋ｂ１  …  （５）
Ｃ０＝（ａ０＋ｂ０）／ｂ０  …  （６）
Ｃ１＝ｂ０／ｂ１  …  （７）
なる関係が満たされる。参考のため、図３のグラフに、上記の各式で用いられている各記号ａ０，ｂ０，ａ１，ｂ１の意味を視覚的にまとめて示した。このグラフにおいて、縦軸は液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ等に入射する照明光或いは像光の輝度を示す。以上の式（５）〜（７）より、輝度範囲の拡大率ＲＥ＝ａ１／ａ０は、
ＲＥ＝（Ｃ０−１／Ｃ１）÷（Ｃ０−１）  …  （８）
となる。ここで、初段の各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５を通過した後の輝度（減光前輝度）Ｌ０は、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに与えられる輝度データＳＹ０に応じて
Ｌ０＝（ａ０／１００）ＳＹ０＋ｂ０
＝（ａ０／１００）ＳＹ０＋ａ１−ａ０＋ｂ１  …  （９）
となる。液晶ライトバルブ２８ａでは、このＬ０に減光処理を施して、輝度調節範囲ａ１内で階調の関係が保たれた最終的な輝度（減光後輝度）Ｌ１を得る。このＬ１は
Ｌ１＝（ａ１／１００）ＳＹ０＋ｂ１  …  （１０）
となる。これらから、液晶ライトバルブ２８ａによる変換の比率Ｆ＝Ｌ１／Ｌ０を求めると（但し、液晶ライトバルブ２８ａにおいて入力信号に応じて透過率が線形的に変化するとの前提で、液晶ライトバルブ２８ａを透過させても残る最低のベースラインである輝度ｂ１は除いて便宜的に計算する）、
Ｆ＝ＲＥ×ＳＹ０÷｛ＳＹ０＋１００×（ＲＥ−１）｝  …  （１１）
であり、これを百分率に変換して、液晶ライトバルブ２８ａの透過率ＴＲ（百分率）を計算すると、
ＴＲ＝１００Ｆ
＝１００Ｒ×ＳＹ０÷｛ＳＹ０＋１００×（Ｒ−１）｝  …  （１２）
となるから、特定画素の輝度データＳＹ０から液晶ライトバルブ２８ａの輝度データＳＹ１を透過率ＴＲ（百分率）に対応するものとして簡単に算出することができる。なお、液晶ライトバルブ２８ａを実際に透過する光によって観察される輝度は、液晶ライトバルブ２８ａを照明する輝度に透過率ＴＲをかけるとともに輝度ｂ１を加算したものとなっている。
【００３３】
以上のようなデータ変換を具体的な数値で例示したものを以下の表２にまとめた。
【表２】
2005215475.tif 000004
以上の表２において、減光前後の輝度Ｌ０，Ｌ１は、規格化した任意単位としている。表からも明らかなように、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃについての画像データ信号に関する輝度データから、減光用の液晶ライトバルブ２８ａの輝度データＳＹ１を算出することができる。つまり、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ及び液晶ライトバルブ２８ａを経た像光は、全体として元の階調が維持された画像となっているが、暗い画素ほど黒みが増す高いコントラスト比の画像となっている。換言すれば、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃによる最大の減光度と、液晶ライトバルブ２８ａによる最大の減光度とを積算したコントラスト比を達成することができる。具体的な例で説明すると、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの動作に際してのコントラスト比（減光度）が仕様の最大値である６００：１であり、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの動作に際してのコントラスト比が１０：１である場合、得られる最大のコントラスト比は、６０００：１となる。
【００３４】
なお、液晶ライトバルブ２８ａが他と同様に６００：１のコントラスト比の仕様である場合、液晶ライトバルブ２８ａの駆動電圧範囲を調整して１０：１のコントラスト比が得られるようにすることができる。或いは、液晶ライトバルブ２８ａの射出側等に配置される偏光フィルタ２８ｈの特性や角度方向を調節することによっても同様の効果が得られる。
【００３５】
信号処理回路４０等における画像データ信号の算出処理方法は、上記のものに限られない。例えば、各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃを動作させるための信号である輝度データ信号ＳＲ’，ＳＧ’，ＳＢ’や輝度データ信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢに対しては、明暗差等を強調するための適当な非線形補正を施すことができる。同様に、減光用の液晶ライトバルブ２８ａを動作させるための輝度データ信号ＳＹ０，ＳＹ１に対しても、明暗差等を強調するための適当な非線形補正を施すことができる。
【００３６】
また、以上の計算処理において、輝度データ信号ＳＹ１等は、リアルタイムで算出する必要はなく、一定の階調範囲に対応して適当な輝度データ信号を割り当てる変換テーブルを予め準備しておき、輝度データ信号ＳＹ０の現在の読込み値に基づいて変換テーブルを参照して輝度データ信号ＳＹ１を決定することもできる。
【００３７】
以下、本実施形態に係るプロジェクタ１０の全体的な動作について説明する。光源装置２１からの光源光は、光分割光学系２３に設けた第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂによって色分割され、対応する液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに照明光としてそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、照明光を空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃで変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された後、液晶ライトバルブ２８ａによって適当な画素で適当量だけ減光されて投射レンズ２９に入射する。投射レンズ２９に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。この際、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃによって形成された像光の輝度を、後段の液晶ライトバルブ２８ａによって適当な画素部分に関して適宜減衰させるので、累積的に輝度調節によって、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ単独で実現されるコントラスト比を遙かに上回るコントラスト比を有する像光を投射できる。
【００３８】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをＲＧＢの各色で個別に照明しているが、単一の液晶ライトバルブであって各画素にＲＧＢのフィルタを配列したカラー表示パネルを白色光源で照明するタイプのプロジェクタにおいても、図１に示す液晶ライトバルブ２８ａのフィルタによって画像の局所的輝度調節を行うことができ、高いコントラスト比で像光を投射することができる。
【００３９】
また、以上の説明では、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの画素と液晶ライトバルブ２８ａの画素とを１対１で対応させることにより、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの各画素の明るさ調整を行っているが、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの近接する複数画素を組み合わせた区域（例えば４画素）単位で明るさ調整を行うこともできる。この場合、液晶ライトバルブ２８ａの画素は、液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃの区域単位からなるものとすることができる。なお、区域単位で調光を行う場合、区域内の最高輝度画素を基準として減光量を決定したり、区域内の平均を基準として減光量を決定することができる。
【００４０】
また、以上の説明では、液晶ライトバルブ２８ａの透過率を例えば画素単位で局所的に調整しているが、液晶ライトバルブ２８ａ全体で透過率を調節して全体的減光を達成することができる。この場合、画面内の最大輝度画素を基準として全体の減光量を決定することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明するブロック図である。
【図２】図１に示すプロジェクタの変形例を説明する図である。
【図３】図１に示すプロジェクタによるコントラスト比の増加を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…プロジェクタ、  ２１…光源装置、  ２３…光分割光学系、  ２３ａ…第１ダイクロイックミラー、  ２３ｂ…第２ダイクロイックミラー、  ２５…主光変調部、  ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、  ２７…クロスダイクロイックプリズム、  ２７…光合成光学系、  ２８…副光変調部、  ２８ａ…液晶ライトバルブ、  ２９…投射レンズ、  ４０…信号処理回路、  ４１…画像処理回路、  ４３…液晶駆動回路、  ５０…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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