(57)【要約】【課題】表示素子を１枚だけ用いてカラー画像を表示する投写型画像表示装置で、回転色フィルターに白色を加えて明るさを出す構成の装置では、赤、緑、青と白の光量比のアンバランスより投写画像の色再現性があまり良くないという課題があった。【解決手段】色成分信号検出回路１１と色レベル検出回路１５で各表示画素毎の原色成分レベルと補色成分レベルを検出する。白色面積検出回路１３と白色レベル検出回路１４で表示画面１画面あたりの白色成分面積と白色成分レベルを検出する。補色成分に対する原色成分の割合と、表示画面１画面あたりの白色成分の面積と白色成分のレベルによって変調量演算回路１６で変調信号を演算し、映像信号レベル変調回路１７で補色成分に対する原色映像信号を変調する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー映像信号に基づき駆動される表示素子に光を照射することによって得られる透過光または反射光によって当該カラー映像信号の表すカラー画像をスクリーン上に投写する画像表示装置であって、
カラー映像信号の原色信号である赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号より表示画素１画素毎の色成分を検出する色成分検出手段と、
前記色成分検出手段によって検出された各々赤色成分、緑色成分、青色成分の補色成分の色レベルを検出する色レベル検出手段と、
同じく前記色成分検出手段によって検出された白色成分について表示画面１画面あたりの白色成分レベルを検出する白色成分レベル検出手段と、
表示画面１画面あたりの白色成分面積を検出する白色成分面積検出手段と、
前記白色レベル検出手段と白色面積検出手段と色レベル検出手段の出力より映像信号の変調量を制御する制御信号を発生する変調量演算手段と、
赤色、緑色、青色の各原色映像信号レベルを変調する映像信号レベル変調手段を具備し、
前記白色成分レベル検出手段と前記白色成分面積検出手段と前記色レベル検出手段の出力信号に応じて各補色成分に対する原色映像信号レベルを変調することを特徴とする投写型画像表示装置の信号処理回路。
【請求項２】
各補色成分レベルに対する各原色信号レベルの変調量が表示画素１画素ごとの補色成分レベルに対する原色信号レベルの比率の関数であって、
補色成分レベルに対する原色信号レベルが０から増加するにつれて原色信号の変調量を増加させ、かつ、補色成分レベルに対する原色信号レベルが一定比率以上の領域で原色信号の変調量を減少させるように制御することを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置の信号処理回路。
【請求項３】
各補色成分レベルに対する各原色信号レベルの変調は表示画面１画面あたりの白色成分面積が一定値以上で、かつ、白色成分レベルが一定値以上の時より原色信号の変調を開始し、
表示画面１画面あたりの白色成分面積と白色成分レベルの関係によって各原色信号の変調量を制御することを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置の信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子を１枚だけ用いてカラー画像を表示する投写型画像表示装置の映像信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオディスクプレーヤーやパーソナルコンピューターの普及に伴い、大画面で迫力のあるプレゼンテーションや広告を行うことができる大画面画像表示装置への需要が高まってきている。
【０００３】
投写型画像表示装置でカラー画像を表示するためには、一般的には色の３原色である赤色、緑色、青色の原色光を用い、各原色による投写画像をスクリーン上で合成してカラー画像を表示する。各原色光の投写画像を表示するために３枚の表示素子を備えた形式の投写型画像表示装置があるが、装置の小型化のために表示素子を１枚だけ用い、各原色光の投写画像を時間分割で表示させてカラー画像を表示する形式の投写型画像表示装置もある。
【０００４】
従来の表示素子を１枚だけ用いた投写型画像表示装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。図６は、表示素子を１枚だけ用いた従来の投写型画像表示装置の一例の構成を示した構成図である。
【０００５】
図６において、１０１は光源であるランプ、１０２と１０３はランプ１からの光を集光するための第１および第２の集光レンズ、１０４はランプ１０１からの光を時間分割で赤色、緑色、青色に分光するための回転色フィルター、１０５は回転色フィルターを駆動するためのモーター、１０６は画像を表示する表示素子、１０７は入力映像信号に応じて表示素子１０６とモーター１０５を制御するための表示制御回路、１０８は表示素子からの光を投写するための投写レンズ、１０９はスクリーンである。
【０００６】
以上のように構成された従来の投写型画像表示装置の一例について、以下にその動作を説明する。
【０００７】
ランプ１０１から放射された光は、第１の集光レンズ１０２によって回転色フィルター１０４上に集光される。回転色フィルター１０４はランプ１０１からの光を赤色、緑色、青色に分光するための色フィルターを組み合わせて構成されており、これをモーター１０５で回転させることによってランプ１０１からの光を赤色、緑色、青色の光に時間分割する。回転色フィルター１０４で分光された光は第２の集光レンズ１０３によって表示素子１０６上に照射される。表示素子１０６には表示制御回路１０７によって映像が表示されており、表示された映像は投写レンズ１０８によってスクリーン１０９に拡大投写される。ここで、表示制御回路１０７は、表示素子１０６が回転色フィルター１０４によって各々赤色、緑色、青色の光で照射されるタイミングと同期をとって、表示素子１０６に入力映像信号の赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号を表示させるように表示素子１０６の表示状態を制御するので、スクリーン１０９上には各々赤色の映像、緑色の映像、青色の映像が時間的に順番に表示されることになり、これらの画像を見たとき頭の中で合成されてカラー画像として認識される。
【０００８】
しかしながら上記したような構成の表示素子を１枚だけ用いた投写型画像表示装置では、カラー画像を表示するための回転色フィルター１０４のようなフィルターを用いてランプ１０１からの光を時間的に赤色、緑色、青色に分割して表示素子１０６に照射していた。そのため、表示素子を１枚だけ用いた投写型表示装置は、表示素子を３枚用いた投写型画像表示装置に比べてランプから照射される光の利用効率が悪くなり、スクリーン上に投写される画像の明るさが劣っていた。
【０００９】
この課題に対応するために、回転色フィルターに赤色、緑色、青色のフィルター部に加えて白色光を通過させるフィルター部を加えた回転色フィルターを用いた装置も提案されている。
【００１０】
図７は白色光を通過させるフィルター部を備えた回転色フィルターの構成の一例を示した構成図である。
【００１１】
図７において、回転色フィルター１０４は、赤色フィルター部１０４ｒ、緑色フィルター部１０４ｇ、青色フィルター部１０４ｂに加えて、白色光通過フィルター部１０４ｗの各フィルター部より構成されている。
【００１２】
そして、スクリーンに赤色映像、緑色映像、青色映像に加えて、白色映像を投写することで画像の明るさを高めている。
【特許文献１】特開平１１−２３９３５９号公報  （第３ページ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら上記したような従来の構成の表示素子を１枚だけ用いた投写型画像表示装置で回転色フィルターに白色光通過フィルター部を備えた投写型画像表示装置では、本来の赤色光、緑色光、青色光で作られるカラー画像に対して、白色光の部分を重畳しているため、白色光が重畳されている画像部分と、重畳されていない画像部分の輝度差が不自然になり、表示される画像の色が入力した画像の色と異なって見える、という課題があった。
【００１４】
図８はこの課題を説明するための概念図である。カラー画像を表示する場合の緑色光、赤色光、青色光の強度比が一般的な６：３：１である場合について説明する。図８（１）は回転色フィルターの緑色フィルター部、赤色フィルター部、青色フィルター部を透過した光で白色を表示した場合について示しており、（１）−（ａ）が白色の明るさ、（１）−（ｂ）が各原色光成分の明るさを示している。白色は、緑色光：赤色光：青色光の強度比が６：３：１であるので、明るさは６＋３＋１＝１０とする。図８（２）は同様に黄色を表示した場合について示している。黄色は緑色光と赤色光で構成されるので、明るさは６＋３＝９とする。図８（３）は回転色フィルターの白色光透過フィルター部による白色光を加えて白色を表示させた場合を示しており、白色光透過フィルター部による白色光の明るさが例えば２であるとすると、構成した白色の明るさは６＋３＋１＋２＝１２となる。
【００１５】
本来、緑色光、赤色光、青色光だけでカラー画像を表示する場合の黄色部の白色部に対する明るさ比は、９／１０＝０．９であるのに対して、白色光透過フィルター部による白色光を加えた場合の白色部に対する明るさ比は９／１２＝０．７５になり、両者の差は１．２倍になる。このように、表示する黄色部に対する白色部の明るさ比が変化すると、黄色部の明るさは同じであっても違った黄色に見えてしまう、という現象がある。
【００１６】
そして、この現象は特に白色との輝度差が小さい黄色、シアン色といった画像部分に顕著に見られるという課題があった。
【００１７】
本発明は上記した従来の問題点を解決するためのもので、表示素子を１枚だけ用いた投写型画像表示装置において、投写画像の明るさを確保しながら、良好な色再現性を得ることができる投写型画像表示装置の映像信号処理回路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】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の発明は、カラー映像信号に基づき駆動される表示素子に光を照射することによって得られる透過光または反射光によって、当該カラー映像信号の表すカラー画像をスクリーン上に投写する画像表示装置であって、カラー映像信号の原色信号である赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号より表示画素１画素毎の色成分を検出する色成分検出手段と、前記色成分検出手段によって検出された各々赤色成分、緑色成分、青色成分の補色成分の色レベルを検出する色レベル検出手段と、同じく前記色成分検出手段によって検出された白色成分について表示画面１画面あたりの白色成分レベルを検出する白色成分レベル検出手段と、表示画面１画面あたりの白色成分面積を検出する白色成分面積検出手段と、前記白色レベル検出手段と白色面積検出手段と色レベル検出手段の出力より映像信号の変調量を制御する制御信号を発生する変調量演算手段と、赤色、緑色、青色の各原色映像信号レベルを変調する映像信号レベル変調手段を具備し、前記白色成分レベル検出手段と前記白色成分面積検出手段と前記色レベル検出手段の出力信号に応じて各補色成分に対する原色映像信号レベルを変調することを特徴としたものであり、表示画面１画面あたりの各特徴情報を検出して、補色となる原色信号レベルを変調することによって色再現性を改善することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、各補色成分レベルに対する各原色信号レベルの変調量が表示画素１画素ごとの補色成分レベルに対する原色信号レベルの比率の関数であって、補色成分レベルに対する原色信号レベルが０から増加するにつれて原色信号の変調量を増加させ、かつ、補色成分レベルに対する原色信号レベルが一定比率以上の領域で原色信号の変調量を減少させるように制御することを特徴としたものであり、補色となる原色信号レベルを変調する程度を制御することによって表示画像が過補正となることを回避することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、各補色成分レベルに対する各原色信号レベルの変調は表示画面１画面あたりの白色成分面積が一定値以上で、かつ、白色成分レベルが一定値以上の時より原色信号の変調を開始し、表示画面１画面あたりの白色成分面積と白色成分レベルの関係によって各原色信号の変調量を制御することを特徴としたものであり、同様に補色となる原色信号レベルを変調する程度を制御することによって表示画像が過補正となることを回避することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明の投写型画像表示装置の映像信号処理回路によれば、表示素子を１枚だけ用い、白色通過フィルター部を有する回転色フィルターを備えた投写型画像表示装置において、投写画像の明るさを確保しながら、良好な色再現性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図１から図４を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態に係る投写型画像表示装置の構成の一例を示した構成図である。図１において図６で示した従来の投写型画像表示装置の構成と同じ構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１において、１０１はランプ、１０２と１０３は第１および第２の集光レンズ、１０４は回転色フィルター、１０５は回転色フィルターを駆動するためのモーター、１０６は画像を表示する表示素子、１０７は表示素子１０６とモーター１０５を制御するための表示制御回路、１０８は投写レンズ、１０９はスクリーン、１０は映像信号を処理するための映像信号処理回路である。
【００２５】
図２は図１における映像信号処理回路１０の構成を示したブロック図である。
【００２６】
図２において、１１は映像信号を色成分に分離する色成分信号検出回路、１２は白色成分についてヒストグラムを作成するヒストグラム作成回路、１３は表示画面１画面あたりの白色成分の面積を検出する白色面積検出回路、１４は表示画面１画面あたりの白色成分のレベルを検出する白色レベル検出回路、１５は表示画素毎に色成分のレベルを検出する色レベル検出回路、１６は映像信号の変調量を求める変調量演算回路、１７は映像信号を変調する映像信号レベル変調回路である。
【００２７】
以上のように構成された投写型画像表示装置の映像信号処理回路について図１と図２を用いてその動作を説明する。
【００２８】
映像信号処理回路１０に入力された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の映像信号を分岐して色成分信号検出回路１１に入力する。色成分信号検出回路１１では、表示画素１画素毎にＲ、Ｇ、Ｂの各映像信号のレベルを分析して、当該表示画素の表示色について、赤色成分、緑色成分、青色成分に加えて、白色成分、黄色成分、シアン色成分を分離する。
【００２９】
色成分を分離する方法は、例えば、白色成分であれば赤色、緑色、青色の各映像信号の最も低い信号レベルを検出することで白色成分を得ることができる。同様にして黄色成分、シアン色成分についても得ることができる。
【００３０】
色成分信号検出回路１１で作成された色信号成分信号の黄色成分信号とシアン色成分信号は、色レベル検出回路１５に入力され、各々表示画素１画素毎の強度レベルを求める。
【００３１】
同時に色成分信号検出回路１１で作成された色信号成分のうち白色成分はヒストグラム作成回路１２に入力され、表示画面１画面毎に白色成分の強度レベルに応じてヒストグラムを作成する。
【００３２】
白色面積検出回路１３は、ヒストグラム作成回路１２で作成された表示画面１画面あたりの白色成分のヒストグラムを用いて、白色成分の強度レベル毎に１画面あたりに占める面積を検出して、対応した信号を作成する。
【００３３】
白色レベル検出回路１４は、同様に色成分信号変換回路１１で作成された白色成分信号より表示画面１画面あたりの白色成分の平均強度レベルを求める。
【００３４】
そして、白色面積検出回路１３、白色レベル検出回路１４、色レベル検出回路１５で作成された各検出信号を基に変調量演算回路１６で補正信号を作成し、映像信号レベル変調回路１７で映像信号を変調して色再現性を改善する。
【００３５】
続いて変調量演算回路１６と映像信号レベル変調回路１７の動作について、黄色成分の補正を具体例として説明していく。
【００３６】
黄色成分は、赤色成分と緑色成分より構成されるが、赤色成分と緑色成分だけで構成された色が純黄色であり、これに青色成分が入った色がいわゆるパステル色である。そして、青色成分の量が黄色成分と同じになった色が白色である。
【００３７】
白色透過フィルター部を有する回転色フィルターを用いた投写型画像表示装置で黄色を表示する場合、画面内に白色成分があると白色と黄色との輝度比の差によって、特に、パステル色の黄色が変わって見えてしまう。そこで、表示色の黄色成分に対する補色の青色成分の輝度レベルを少し低くなるように変調することで、黄色の明るさは原信号よりは若干暗くなるものの、黄色の色の濃さを高めることで色が変わって見えることを軽減することができる。
【００３８】
図３は映像信号処理回路１０における黄色成分の補正の概要を示した関係図である。
【００３９】
図３は映像信号の黄色成分と青色成分の割合と表示される色の関係を示しており、図３（ａ）が入力映像信号における両者の関係である。図３（ｂ）は入力映像信号の黄色成分における青色成分の割合によって一定割合で青色成分を減らすように変調した場合の関係図である。この場合は白色付近の変調が大きくなってしまい表示される色が元の色から大きく異なってしまう、という問題がある。図３（ｃ）は本発明の映像信号処理回路における変調の関係を示した関係図で、青色成分が多くて白色に近い黄色の場合や、反対に青色成分が少なく純黄色に近い黄色の場合は、青色成分を低くする変調量を少なくして原信号の色が表現できるような変調を行うようにしている。
【００４０】
変調演算回路１６は、色レベル検出回路１５で検出された黄色成分のレベルと色成分信号検出回路１１で検出された黄色の補色である青色成分のレベルに基づいて演算し、映像信号レベル変調回路１７で青色映像信号を図３に示したように変調するための変調制御信号を発生する。
【００４１】
変調制御信号の作成方法についてはいくつかの方法が考えられるが、例えば、入力信号に応じて変調制御信号を出力する変換テーブルを用いて作成することができる。
【００４２】
映像信号に上記したような変調を行うことで黄色の色再現性を改善することができるが、表示画像がどのような状態においても一律に上記のような変調を行ってしまうと、例えば全面が黄色の場合の時などは、逆に表示色がおかしくなって見えることがある。
【００４３】
そこで、本発明の映像信号処理回路では表示画面１画面中の白色成分の面積とレベルを検出して変調量を制御することで変調による副作用が出にくくなるようにしている。
【００４４】
変調量演算回路１６では、上記した黄色成分に対する青色成分の割合より作成する変調制御信号に白色面積検出回路１３からの白色成分面積信号と白色レベル検出回路１４からの白色成分レベル信号を演算して求めた変調量係数信号を加えた演算をして、映像信号の変調量を制御する変調制御信号を発生する。
【００４５】
変調量係数信号の作成方法についてはいくつかの方法が考えられるが、変換テーブルを用いる方式や加減乗除演算を用いる方法などより作成することができる。
【００４６】
図４は白色成分面積と白色成分レベルと変調量係数信号の関係の概略を示した関係図である。
【００４７】
図４で示すように、映像信号の変調量は、表示画面１画面あたりの白色成分の面積と白色成分のレベルとの関数として求められ、白色成分の面積が大きく、かつ、白色成分のレベルが大きいときに変調量係数が大きくなり、逆の面積が小さく、かつ、レベルが小さいときには変調を行わないような変調量係数になるように設定してある。
【００４８】
また、図５は変調量係数による黄色成分補正の関係の概要を示した関係図である。
【００４９】
このように青色信号の変調量を黄色成分に占める青色成分の割合だけでなく、表示画面１画面中の白色成分の面積とレベルから更に調整することで、黄色成分が多い画面などにおいて変調量が少なくなり、原信号から外れた色を表示させること無く、黄色成分の色再現性を改善することができる。
【００５０】
上記では黄色成分の変調について具体的に説明したが、シアン色成分の変調についても、変調する原色信号が赤色信号になるだけで、後は黄色成分の変調と同様にして行うことができる。
【００５１】
以上のように本実施の形態によれば、各表示画素毎の黄色成分レベルと青色成分レベルと、表示画面１画面あたりの白色成分レベルと、表示画面１画面あたりの白色成分面積を検出し、補色成分に対する黄色成分の割合と、表示画面１画面あたりの白色成分の面積とレベルによって補色成分に対する原色映像信号を変調することによって白色通過フィルター部を持つ回転色フィルターを用いた投写型画像表示装置において良好な黄色の色再現性を得ることができる。
【００５２】
なお、本発明の投写型画像表示装置の映像信号処理回路では、表示色の変化量が大きい黄色成分とシアン成分を変調するような回路構成について説明したが、これに限られるわけでなく、黄色成分だけを変調する場合であったり、同様な手法を用いて他の緑色成分、マゼンタ色成分、赤色成分、青色成分について変調を行うような構成にしても良いことは明らかである。
【００５３】
更に、本発明の投写型画像表示装置の映像信号処理回路は、投写型画像表示装置に適用することを中心に説明したが、投写型画像表示装置だけでなく１枚の表示素子の中に赤色表示部、緑色表示部、青色表示部と白色表示を備えた直視型画像表示装置への適用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる投写型画像表示装置の映像信号処理回路は、画像表示装置の表示画面の明るさを確保しつつ、色再現性を改善することができるので、画像表示装置の映像信号処理回路の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態における投写型画像表示装置の構成の一例を示した構成図
【図２】同実施の形態１における映像信号処理回路の構成を示したブロック図
【図３】同実施の形態１における映像信号処理回路での黄色成分の補正の概要を示した関係図
【図４】同実施の形態１における映像信号処理回路での白色成分面積と白色成分レベルと変調量の関係の概略を示した関係図
【図５】同実施の形態１における変調量係数による黄色成分補正の関係の概要を示した関係図
【図６】従来の投写型画像表示装置の構成の一例を示した構成図
【図７】回転色フィルターの構成の一例を示した構成図
【図８】従来の投写型画像表示装置の課題を説明するための概念図
【符号の説明】
【００５６】
１０  映像信号処理回路
１１  色成分信号検出回路
１２  ヒストグラム作成回路
１３  白色面積検出回路
１４  白色レベル検出回路
１５  色レベル検出回路
１６  変調量演算回路
１７  映像信号レベル変調回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005303429.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005303429.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005303429.tif 000009
【図８】
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