JP2005099546A

JP2005099546A - 投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP2005099546A
Application number: JP2003334650A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ebisu; 直紀蝦子
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】色純度変換フィルタとガンマテーブルの補正により、各映像ソースに最適な色再現性を得ることができる投写型画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源から出射された光を、光分離手段（ダイクロイックミラー）6,10を用いて赤、緑、青の３つの色光に分離し、それぞれ液晶パネル9,11,17 に入射して光変調し、変調された色光を光合成手段（ダイクロイックプリズム）18で１つの画像に合成し、投写レンズ19で画像をスクリーンに投写してなる投写型画像装置において、前記光源と投写レンズ間の複数の光路中の少なくとも１光路中に、波長特性の異なる複数の色純度変換フィルタ20を切替え可能に配設し、同フィルタを映像ソースの内容に相応する特性に切替えてなる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は投写型画像表示装置に係り、より詳しくは、色純度変換フィルタとガンマテーブルの補正により、各映像ソースに最適な色再現性を得る技術に関する。

従来の液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micro Mirror Device) 素子を用いた投写型画像表示装置（プロジェクタ）では、各種映像ソース、例えばハイビジョンなどのディジタル放送やＤＶＤなどの映画に対して主にガンマテーブルの変換によって色温度や輝度階調を変えていたが、この方法では色再現範囲もかえられなければ各赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色純度の変化もできないものであった。このことが、各種映像ソースに対して色再現性を大きく変えられない要因であった。

例えば、補正フィルタ等を使用した例として、液晶ライトバルブ（液晶パネル）を透過する光路中に、面内色純度を補正する色純度補正フィルタを設け、色ムラを補正し、輝度分布を均一にするものが知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１の場合、面内色純度を改善し、輝度分布を均一とすることができるが、色温度や輝度階調を変えることができず、映像ソースの内容に応じた色再現範囲を変えることはできない。

特開平１０−１３３３０３号公報

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、色純度変換フィルタとガンマテーブルの補正により、映像ソースの内容に応じた最適な色再現性を得ることができる投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、光源と、同光源によって照明される照明光を、表示画像に応じて光変調して透過または反射させる光変調素子と、この光変調素子の画像を投写面上に投写させる投写レンズとを備えた投写型画像表示装置であって、
前記光源から前記投写レンズにいたる光路上に、波長特性の異なる複数の色純度変換フィルタを切替え可能に配設してなる構成となっている。

また、前記光変調素子に映像ソースの内容に相応する特性に選択可能な複数のガンマ補正手段を具備してなる構成となっている。

また、前記色純度変換フィルタを、矩形板に波長特性の異なる複数のフィルタを左右方向に形成してなる構成となっている。

また、前記色純度変換フィルタを、円板に波長特性の異なる複数のフィルタを放射状に形成してなる構成となっている。

本発明による投写型画像表示装置によれば、液晶プロジェクタの場合は、光源と投写レンズ間の複数の光路中の少なくとも１光路中に、ＤＭＤを用いたプロジェクタの場合には、光源と投写レンズ間の光路中に、波長特性の異なる複数の色純度変換フィルタを配設し、同フィルタを映像ソースの内容に相応する特性に切替えるとともに、映像ソースの内容に相応するガンマテーブルの変換を行う構成とすることにより、各種映像ソースに対して最適な色再現性が得られ、高画質化が図れるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による液晶パネルを用いた投写型画像表示装置（液晶プロジェクタ）の実施例１の要部構成図である。図において、１は白色光を出射する高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の光源ランプ1aと、出射された光線を一方向に照射するリフレクタ1bとからなる光源、２および３はインテグレータレンズ（集光レンズ）、４、８、12、14および16はレンズ、５、７、13および15はミラー、６は赤光線を反射し緑および青光線を透過する光分離手段としてのダイクロイックミラー、９は赤用の液晶パネル、10は緑光線を反射し青光線を透過する光分離手段としてのダイクロイックミラー、11は緑用の液晶パネル、17は青用の液晶パネル、18は光合成手段としてのダイクロイックプリズム、19は投写レンズ、20は前記光源１の出射側と前記投写レンズ１９の間の複数の光路中の少なくとも１光路中（図１の実施例ではミラー５とダイクロイックミラー６の間）に配設され、波長特性の異なる複数のフィルタを備えた色純度変換フィルタで、同色純度変換フィルタ20を、例えばディジタル放送やＤＶＤの映画のような各種映像ソースに相応する波長特性にそれぞれ切替える構成となっている。
尚、色純度変換フィルタ20を１枚で構成する場合、図１の破線で示すようにダイクロイックプリズム18と投写レンズ１９の間に入れてもよい。

光源１からの白色光線はインテグレータレンズ２および３で集光され、レンズ４を経てミラー５で反射され、赤光線はダイクロイックミラー６およびミラー15で反射され、レンズ８を介して赤色用の液晶パネル９に入射する。
ダイクロイックミラー６を透過し緑光線および青光線のうち緑光線は、ダイクロイックミラー10で反射され、緑色用の液晶パネル11に入射し、ダイクロイックミラー10を透過した青光線はレンズ12で集光され、ミラー７で反射され、レンズ14を経てミラー15で反射され、レンズ16を介して青色用液晶パネル17に入射する。
三枚の液晶パネル９、11および17で光変調された光線はダイクロイックプリズム18で１つの画像に合成され、投写レンズ19で画像をスクリーンに拡大投写する。

前記色純度変換フィルタ20は、例えば図２（Ａ）で示すように、矩形板にａ，ｂ，ｃのいくつかの波長特性の異なるダイクロイックフィルタを形成し、これを左右方向にスライドすることによって切替える。また、前記色純度変換フィルタ20を、図２（Ｂ）で示すように、円板にａ，ｂ，ｃ波長特性の異なる複数のフィルタを放射状に形成し、これを回転することによって切替えてもよい。
このフィルタの特性は、例えば２つの波長特性を一枚で変換するのであれば、図３（Ａ）と（Ｂ）の波長特性のダイクロイックフィルタをガラスの両面に成膜し形成する。このフィルタを挿入することによって、図４に示すような色純度の分光特性となる。即ち、細線で示す変換前の特性に対し、変換後は太線で示す特性となり、ＲＧＢ各色の色純度の変換を行うことができる。また、このフィルタ特性は、図３（Ａ）または（Ｂ）のどちらか一方でもよい。

図６は本発明の色純度変換による色再現範囲を説明すために示した色度図である。図中の数字は光の波長を表わし、中心点Ｃ（白）を原点とし波長の変化する方向で色相を表わし、また中心点からある色に対する放射線の長さで飽和度を表わす。色相と飽和度を合わせて色度と呼ぶ。図中のＲＧＢ座標の３点を結ぶ三角形の範囲がＮＴＳＣ方式の色再現範囲である。また図示しないが中心点Ｃ（白）の位置で色温度（°Ｋ）を表わし、この値が大きいほど青く、小さいほど赤いことを示す。

前記色純度変換フィルタ20の組合せにより、例えば図４に示すような色純度の分光特性に変えることで、図６のＲＧＢ座標の三角形の範囲を変えることで色再現範囲や色温度をを選択でき、またガンマテーブルを図５（Ａ）の均等階調や図５（Ｂ）の低階調から中間階調までの階調を伸張した特性のものと組合せ、色再現性を大きく変えることができる。

上記のようにして色純度の変換を行い、映像ソースが、例えば、ハイビジョンなどのディジタル放送の場合は、放送の色再現仕様に準じ、色純度を上げガンマテーブルは図５（Ａ）のように、均等に階調表現できるようにし、色温度は放送仕様に近い値に設定する。
また、ＤＶＤなどの映画の場合は、彩度を抑えた設計とし、ＲＧＢの色純度を抑え、ガンマテーブルも図５（Ｂ）のように変更することにより、低階調から中間階調までの階調を伸張し、色温度は放送仕様より低めに設定して映画向けの画像となるようにしている。
また、通常のアナログ放送の場合は、ハイビジョン放送よりも色再現範囲を広げ、色温度は放送仕様より高めに設定する。
以上のように、映像ソースに合わせた色純度変換フィルタ20とガンマテーブルを組合せることにより、最適な色再現性と高画質が得られる。
尚、上記色純度変換フィルタ20とガンマテーブルの変換は手動で行ってもよいが、入力映像信号の判別により、自動で行うとより便利である。

図７は本発明による液晶パネルを用いた投写型画像表示装置の実施例２の要部構成図である。前記ダイクロイックミラー10で分離した青の光路に色純度変換フィルタ21を、ダイクロイックミラー６で分離した赤の光路に色純度変換フィルタ22をそれぞれ２つに分けて配設した構成となっている。
前記青の光路の色純度変換フィルタ21を図３（Ａ）の波長特性とし、赤の光路の色純度変換フィルタ22を図３（Ｂ）の波長特性とすることにより、上記実施例１と同様に、図４に示すような色純度の分光特性が得られ、ＲＧＢ各色の色純度を向上することができる。
また、図示しないが、この２つに分けた色純度変換フィルタを、前記ダイクロイックミラー６、10で分離した緑と赤の光路にそれぞれ配設してもよい。

図８は本発明による反射パネル（ＤＭＤ素子）を用いた投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例３の要部構成図である。図において、31はメタルハライドランプ等により白色光を発光する光源、32はロッドレンズ、33はＲＧＢなどの色フィルタを有し、モータにより回転駆動されるカラーホイール、34はコンデンサレンズ、35はＤＭＤ素子、36は投写レンズ、37はスクリーン、38は前記コンデンサレンズ34と前記ＤＭＤ素子35との間の光路に配設され、波長特性の異なる複数のフィルタを備えた色純度変換フィルタで、同色純度変換フィルタ38を、各種映像ソースに相応する波長特性にそれぞれ切替える構成となっている。

上記構成において、光源31から出射された光を、棒状のロッドレンズ32の入射面に収束し、ロッドレンズ32の出射面の前面に配置され、映像信号の１フィールド期間に同一色選択特性の色フィルタが複数回通過するカラーホイール33で色選択して透過させ、透過した色光をコンデンサレンズ34で反射パネル（ＤＭＤ）35上に投影して映像信号で光変調され、ＤＭＤ素子でスイッチングされたＲＧＢそれぞれの光変調された反射光（画像）を順次投写レンズ36でスクリーン37に投写し、スクリーン37上の画像を人の網膜で合成することで画像を認識するものである。

前記色純度変換フィルタ38を投写レンズ36の前面に配設し、例えばディジタル放送やＤＶＤの映画のような各種映像ソースに相応する波長特性にそれぞれ切替えるとともに、各種映像ソースに相応する複数のガンマテーブルを具備してなる構成とすることにより、上記実施例１と同様に、各映像ソースに最適な色再現性が得られるようになる。

図９は本発明による反射パネル（ＤＭＤ素子）を用いた投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例４の要部構成図である。この実施例４は上記実施例３の色純度変換フィルタ38を、前記ロッドレンズ32の入射側に配設してなる構成としたもので、上記実施例１と同様の効果が得られる。

図10は本発明による反射パネル（ＤＭＤ素子）を用いた投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例５の要部構成図である。この実施例５は上記実施例３の色純度変換フィルタ38を、前記ロッドレンズ32の出射側に配設してなる構成としたもので、上記実施例１と同様の効果が得られる。

以上に説明したように、液晶プロジェクタの場合は、３つの液晶パネルを透過する光路中の少なくとも１光路中に、ＤＭＤを用いたプロジェクタの場合には、反射パネルに投射する光路中に、波長特性の異なる複数の色純度変換フィルタを配設し、同フィルタを各種映像ソースに相応する特性にそれぞれ切替えるとともに、各種映像ソースに相応するガンマテーブルの変換を行う構成とすることにより、各映像ソースに最適な色再現性が得られ、高画質化が図れるようになる。

本発明による投写型画像表示装置（液晶プロジェクタ）の実施例１の要部構成図である。本発明による色純度変換フィルタの模式図で、（Ａ）は矩形状のもの、（Ｂ）は円板状のものである。本発明による色純度変換フィルタの波長特性図で、（Ａ）は第一の特性、（Ｂ）は第一の特性である。本発明による色純度の分光特性を示すスペクトル図である。本発明によるガンマテーブルを示す特性図で、（Ａ）は第一の特性、（Ｂ）は第一の特性である。本発明による色再現性を説明するための国際照明委員会（ＣＩＥ）の色度図である。本発明による投写型画像表示装置（液晶プロジェクタ）の実施例２の要部構成図である。本発明による投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例３の要部構成図である。本発明による投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例４の要部構成図である。本発明による投写型画像表示装置（ＤＭＤを用いたプロジェクタ）の実施例５の要部構成図である。

符号の説明

１光源
１ａ高圧水銀ランプ
１ｂリフレクタ
２、３インテグレータレンズ（集光レンズ）
３ａ偏光変換素子
４、８、12、14、16 レンズ
５、７、13、15 ミラー
６、10 ダイクロイックミラー
９、11、17 液晶パネル
18 ダイクロイックプリズム
19 投写レンズ
20、21、22 色純度変換フィルタ
31 光源
32 ロッドレンズ
33 カラーホイール
34 コンデンサレンズ
35 反射パネル（ＤＭＤ素子）
36 投写レンズ
37 スクリーン

Claims

光源と、同光源によって照明される照明光を、表示画像に応じて光変調して透過または反射させる光変調素子と、この光変調素子の画像を投写面上に投写させる投写レンズとを備えた投写型画像表示装置であって、
前記光源から前記投写レンズにいたる光路上に、波長特性の異なる複数の色純度変換フィルタを切替え可能に配設してなることを特徴とする投写型画像表示装置。
前記光変調素子に映像ソースの内容に相応する特性に選択可能な複数のガンマ補正手段を具備してな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。
前記色純度変換フィルタを、矩形板に波長特性の異なる複数のフィルタを左右方向に形成してな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。
前記色純度変換フィルタを、円板に波長特性の異なる複数のフィルタを放射状に形成してな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。