(57)【要約】【課題】表示の高品位化を図る。【解決手段】ミラーデバイス３０は、輝度信号に基づいて光源１０２からの光を変調して反射像を出射する。ミラーデバイス３０による反射像は、ＲＧＢのそれぞれの色成分に分解されて、それぞれ液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに入射する。ＲＧＢに対応する液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、それぞれの色信号に基づいてミラーデバイス３０における各色成分の光を変調する。ダイクロイックプリズム１３０は、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの透過像を合成して、この合成像を投射レンズ群１４０がスクリーンに投射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を輝度信号に基づいて変調して出射する輝度変調器と、
互いに異なる原色に対応し、前記輝度変調器による出射光をそれぞれの色信号に基づい
て変調する第１乃至第３光変調器と、
前記第１乃至第３光変調器によってそれぞれ変調された光の合成像を生成する合成手段
と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
表示すべき画像に対応した輝度信号から、当該画像における輝度の平均値を算出する輝
度平均値算出回路と、
算出された平均値にしたがって前記光源の輝度を制御する光源制御回路と、
表示すべき画像に対応した輝度信号で示される輝度を変換処理して前記輝度変調器に供
給する輝度処理回路と、
をさらに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】
前記第１乃至第３光変調器は、それぞれ赤色、緑色、青色に対応する液晶パネルである
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記合成手段による合成像を拡大投射する投射手段を、
さらに有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、高い品位の表示を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の透過率（または反射率）を画素毎に変化させる表示パネルに光源から光を照
射して縮小画像を形成し、この縮小画像を光学系によって拡大投射する表示装置が普及し
つつある。このような表示装置において、表示される画像のコントラスト比を見掛け上で
高くするために、画面全体の平均的な明るさに応じて光源の輝度を変化させる技術が提案
されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５４７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記技術において、コントラスト比は、表示パネルにおける透過率（ま
たは反射率）の範囲と光源輝度の範囲とで組み合わせで決まるが、光源は比較的狭い範囲
でしか制御できないので、コントラスト比を大きく拡大することができなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、高いコント
ラスト比の表示が可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、光源からの光を輝度信号に基づ
いて変調して出射する輝度変調器と、互いに異なる原色に対応し、前記輝度変調器による
出射光をそれぞれの色信号に基づいて変調する第１乃至第３光変調器と、前記第１乃至第
３光変調器によってそれぞれ変調された光の合成像を生成する合成手段と、を具備するこ
とを特徴とする。本発明によれば、合成像による明るさは、輝度変調器によって変調され
た光の輝度と、第１、第２または第３光変調器によって変調された光の輝度との積で表さ
れるので、高いコントラスト比を確保することが可能となる。
【０００５】
ここで、表示すべき画像に対応した輝度信号から、当該画像における輝度の平均値を算
出する輝度平均値算出回路と、算出された平均値にしたがって前記光源の輝度を制御する
光源制御回路と、表示すべき画像に対応した輝度信号で示される輝度を変換処理して前記
輝度変調器に供給する輝度処理回路と、をさらに有する構成としても良い。この構成によ
れば、表示すべき画像の輝度の平均値にしたがって光源の輝度が制御されるとともに、輝
度変調器によって変調される光の輝度が制御されるので、画面の局所的な明るさ制御が可
能となる。
なお、本発明において、前記第１乃至第３光変調器は、それぞれ赤色、緑色、青色に対
応する液晶パネルである構成としても良い。また、本発明において、前記合成手段による
合成像を拡大投射する投射手段を、さらに有する構成としても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置であって、スクリーンに表示画像を拡大
投射するプロジェクタ１００の光学的な構成を示す図である。
この図に示されるように、プロジェクタ１００は、ダイクロイックプリズム１３０を中
心にしてみたときに、１２時、３時、６時の方向にそれぞれ液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、
１０Ｂが配置した構成となっている。
【０００７】
また、光源１０２は、ハロゲンランプや放物反射板などを含み、ほぼ平行の白色光を射
出する。
ミラーデバイス３０は、複数の画素に対応したミラー素子を有し、各ミラー素子は、オ
ン（Ｏn）状態であれば、光源１０２から入射した光を図において９時の方向に反射させ
る一方、オフ（Ｏff）状態であればほぼ８時の方向に反射させる。
なお、ミラーデバイス３０は、後述するように画素毎に輝度信号に基づいてＰＷＭ駆動
されるので、オン状態の方向への反射像は、１垂直走査期間を基準としてみたときに画素
毎に明暗を有することになる。このため、ミラーデバイス３０が輝度変調器として機能す
ることになる。
また、ミラーデバイス３０からみて、８時の方向には、ライトアブソーバ３２が設けら
れ、オフ状態のミラー素子によって反射された光を吸収する構成となっている。
【０００８】
ダイクロイックミラー１０４は、白色光のうち、Ｇ（緑）およびＢ（青）の光を６時の
方向に反射させ、他の色の光を９時の方向に透過させる。
ミラー１０６は、ダイクロイックミラー１０４を透過した光、すなわち、Ｒ（赤）の光
を６時の方向に反射させて、液晶パネル１０Ｒに導く。ダイクロイックミラー１０８は、
ダイクロイックミラー１０４によって反射されたＧおよびＢの光のうち、Ｇの光を９時の
方向に反射させて、液晶パネル１０Ｇに導き、他の色成分の光を６時の方向に透過させる
。
【０００９】
リレーレンズ系１２０は、入射レンズ１２１、リレーレンズ１２２、出射レンズ１２３
および２枚のミラー１２６、１２７を有し、ダイクロイックミラー１０８を透過した光、
すなわちＢの光を、液晶パネル１０Ｂに導く。
なお、Ｂの光だけリレーレンズ系１２０が設けられている理由は、他のＲやＧと比較す
ると、液晶パネル１０ＢまでのＢの光路が長いので、その損失を防ぐためである。
【００１０】
液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇおよび１０Ｂは、それぞれミラーデバイス３０と同配列の画
素に対応した透過型の液晶素子を有し、それぞれ入射光を画素毎に変調する光変調器とし
て機能する。なお、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇおよび１０Ｂは、後述するようにＲ、Ｇお
よびＢの色信号に基づいて駆動される。このため、液晶パネル１０Ｒの透過像はＲ成分の
画像を示すことになり、同様に、液晶パネル１０Ｇ、１０Ｂの透過像は、それぞれＧ成分
、Ｂ成分の画像を示すことになる。
【００１１】
ダイクロイックプリズム１３０は、互いに直交するダイクロイック面１３Ｒ、１３Ｂを
有する。このうち、ダイクロイック面１３Ｒは、１２時の方向から入射したＲの光を反射
して９時の方向に出射し、他の色の光を透過する。ダイクロイック面１３Ｂは、６時の方
向から入射したＢの光を反射して９時の方向に出射し、他の色の光を透過する。このため
、３時の方向から入射したＧの光は、ダイクロイック面１３Ｒ、１３Ｂを透過し、そのま
ま９時の方向に出射する。
したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の各画像は、ダイクロイックプリズム１３０によって合成
されてカラー画像となり、３時方向に出射することになる。
投射レンズ群１４０は、ダイクロイックプリズム１３０によって合成されたカラー画像
をスクリーン１５０に拡大投射する光学系である。
【００１２】
次に、プロジェクタ１００の電気的な構成について図２を参照して説明する。
分離回路５２は、上位装置（図示省略）から供給されたコンポジット映像信号を、輝度
信号、ＲＧＢの色信号および同期信号に分離する。
輝度平均値算出回路５４は、分離回路５２によって分離された輝度信号および同期信号
に基づいて表示すべき画像の明るさの平均値Ａvgを１垂直走査期間毎に算出する。
光源制御回路５６は、輝度平均値算出回路５４によって算出された平均値Ａvgに応じて
光源１０２の輝度が例えば図３に示されるような特性となるように制御する。詳細には、
光源制御回路５６は、第１に、平均値Ａvgが第１閾値以上第２閾値以下である場合には、
輝度がＮで一定とし、第２に、平均値Ａvgが第１閾値よりも低い場合には、平均値Ａvgが
第１閾値よりも低くなるにつれて、Ｎよりも低くなるように制御し、第３に、平均値Ａvg
が第２閾値よりも高い場合には、平均値Ａvgが第２閾値よりも高くなるにつれて、Ｎより
も高くなるように制御する。
【００１３】
輝度処理回路５８は、分離回路５２によって分離された輝度信号を、輝度平均値算出回
路５４によって算出された平均値Ａvgに応じて変換処理するものである。詳細には、輝度
処理回路５８は、第１に、平均値Ａvgが第１閾値以上第２閾値以下である場合、輝度信号
で示される輝度を、光源１０２による輝度Ｎに対応した一定値ｎに変換し、第２に、平均
値Ａvgが第１閾値よりも低い場合に、輝度信号で示される輝度が所定値より高いものにつ
いては、当該輝度が高くなるにつれて、上記一定値ｎよりも徐々に高くなるように変換し
、第３に、平均値Ａvgが第２閾値よりも高い場合に、輝度信号で示される輝度が所定値よ
り低いものについては、当該輝度が低くなるにつれて、上記一定値ｎよりも徐々に低くな
るように変換する。
【００１４】
なお、実際には、少なくとも１垂直走査期間を経過しないと、輝度平均値算出回路５４
が当該垂直走査期間に供給される輝度信号で示される輝度の平均値Ａvgを算出することが
できない。このため、供給される輝度信号を、算出された平均値Ａvgに基づいて変換処理
すると、垂直走査期間がズレた関係にあるが、通常の動画であってもその差は無視できる
と考えられる。無視できない場合には、算出される平均値Ａvgに、輝度信号の供給タイミ
ングを合わせるための遅延回路を設ければ良い。
【００１５】
デバイス制御回路６０は、輝度処理回路５８によって変換処理された輝度信号および分
離回路５２によって分離された同期信号にしたがってミラーデバイス３０を駆動制御する
ものである。詳細には、デバイス制御回路６０は、ミラーデバイス３０における各ミラー
素子がそれぞれ１垂直走査期間（１Ｖ）のうち、変換処理された輝度信号で示される輝度
に応じた期間だけオン状態となるようにＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。
【００１６】
一方、パネル制御回路６２は、分離回路５２によって分離されたＲＧＢの色信号および
同期信号に基づいて液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂをそれぞれ駆動制御するものであ
る。詳細には、パネル制御回路６２は、液晶パネル１０Ｒにおける各液晶容量に対して、
Ｒの色信号で示される階調に応じた電圧が同期信号にしたがって順番に書き込まれるよう
に制御し、同様に液晶パネル１０Ｇ、１０Ｂにおける各液晶容量に対して、Ｇ、Ｂの色信
号で示される階調に応じた電圧が同期信号にしたがって順番に書き込まれるように、それ
ぞれ制御する。
【００１７】
本実施形態によれば、ダイクロイックプリズム１３０による合成像における各画素の明
るさは、単純には、光源１０２の輝度と、ミラーデバイス３０によるオン状態方向への反
射光の明るさと、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの透過像の明るさとの積で表すこと
ができる。
輝度平均値算出回路５４によって算出された平均値Ａvgが第１閾値以上第２閾値以下で
ある場合、光源１０２の輝度はＮであり、ミラーデバイス３０によるオン状態方向への反
射光の明るさは全画素について一定値ｎに応じた値となるから、合成像における各画素の
明るさは、ＲＧＢの色信号だけで決まることになる。
【００１８】
さらに、本実施形態では、表示すべき画像における明るさの平均値Ａvgに応じて光源１
０２の輝度を制御するとともに、ミラーデバイス３０における反射光を画素毎に局所的に
制御している。
詳細には、表示すべき画像の輝度の平均値Ａvgが第１閾値よりも低い場合であって、当
該画像の一部に明るいハイライト部分が存在する場合、光源１０２の輝度が低くなるので
、暗い部分は、より暗くなる一方、ハイライト部分についてはミラーデバイス３０におい
て相対的明るくなるように制御されるので、スクリーン１５０に投射される画像のハイラ
イト部分が暗くなってしまう現象が回避される。
反対に、表示すべき画像の輝度の平均値Ａvgが第２閾値よりも高い場合であって、当該
画像の一部に暗いシャドウ部分が存在する場合、光源１０２の輝度が高くなるので、明る
い部分は、より明るくなる一方、シャドウ部分についてはミラーデバイス３０において相
対的暗くなるように制御されるので、スクリーン１５０に投射される画像のシャドウ部分
が明るくなってしまう現象（黒浮き）を回避することが可能となる。
【００１９】
なお、実施形態では、平均値Ａvgに応じて光源１０２を輝度制御するとともに、分離さ
れた輝度信号によって示される輝度を平均値Ａvgに応じて変換処理したが、光源１０２の
輝度を一定とするとともに、分離された輝度信号によって示される輝度を変換処理しない
で（または適宜圧縮して）ミラーデバイス３０を駆動制御する構成としても良い。
ここで、ミラーデバイス３０の各画素で表現される明るさの最高値をｗd、最低値をＢd
とし、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの各画素で表現される明るさの最高値をＷp、
最低値をＢpで表記してみると、ダイクロイックプリズム１３０による合成像でみたとき
に、各画素の明るさは、光源１０２が輝度一定であれば、単純には、ミラーデバイス３０
によるオン状態方向への反射光の明るさと、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの透過像
の明るさとの積で表すことができる。
コントラスト比は、明るさの最高値と最低値との比で表されるので、従来のように液晶
パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのみが設けられる構成ではＷp／Ｂpである。これに対して
、本実施形態では、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに加えて前段にミラーデバイス３
０が設けられるので、コントラスト比は、（Ｗd・Ｗp）／（Ｂd・Ｂp）となる。
このため、光源の輝度を変化させない場合であっても、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１
０Ｂのみの従来構成よりも高いコントラスト比が可能となる。
【００２０】
また、実施形態では、輝度変調器としてミラーデバイス３０を例示したが、画素毎に輝
度（明暗）を変化させるものであれば良いので、例えば透過型や反射型の液晶パネルも適
用可能である。また、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂについては透過型に限られず、
反射型でも適用可能である。
実施形態では、プロジェクタを例に挙げて説明したが、リアプロジェクション型のテレ
ビジョンなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す平面図である。
【図２】同表示装置における電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】同表示装置における光源制御を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ…液晶パネル、３０…ミラーデバイス、５２…分離回路、５４…
輝度平均値算出回路、５６…光源制御回路、５８…輝度処理回路、６０…デバイス制御回
路、１００…表示装置、１３０…ダイクロイックプリズム、１４０…投射レンズ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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