JP2007121841A - 光学表示装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変調された各々の原色光が合成された信号光の輝度を変調する液晶ライトバルブに対して、使用する液晶ライトバルブの色毎及び階調毎の特性を考慮し、液晶ライトバルブの制御値を求め、所望の画質の表示結果が得られる光学表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の光学表示装置は、輝度変調素子，色変調素子を異なる変調素子で構成した表示装置の制御装置であり、輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値の制御値−輝度値特性に基づき作成した、色の値と輝度制御値との対応関係を示す変換テーブルと、これを参照して、所望の輝度値に対応した輝度制御値を求める輝度制御値決定手段と、輝度制御値毎に色の値に基づき色変調素子の色制御値を求める色制御値決定手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、２変調系を用いたＨＤＲ（High Dynamic Range）ディスプレイにおいて所望の色を再現するためのカラーマネージメント処理等に用いて好適な光学表示装置及び方法に関する。

従来の２変調系のディスプレイ装置の場合、輝度特性を向上させるため、３原色の輝度を各々変調する液晶ライトバルブと、変調された各々の原色光が合成された変調光の輝度を変調する液晶ライトバルブとが設けられている。
上記２変調系のディスプレイ装置は、通常の１変調系に対して、光学的に直列にもう一つの変調系を縦続させるため、１変調系におけるようなカラーマネージメント処理では対応できない。

特許文献１に記載されている従来例は、上述した２変調系であり、１つの変調系として、上記変調光を変調する液晶ライトバルブの制御値Ｍを以下の制御式を用いて行っている。
Ｙ＝０．３×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂ
Ｍt＝√Ｙ
Ｒt＝Ｒ／Ｍt
Ｇt＝Ｇ／Ｍt
Ｂt＝Ｂ／Ｍt
Ｍtt＝max（Ｒt，Ｇt，Ｂt）

すなわち、ＲＧＢ表色系において、入力される入力信号Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）から輝度Ｙを求め、その平方根を係数Ｍtとする。そして、各原色情報を上記係数で除算し、第２の原色情報Ｒt，Ｇt，Ｂtを算出して、これらの最大値を求める。
そして、上記最大値に基づいて仮の係数Ｍttを求め、Ｍtt＞１である場合にＭ＝１とし、Ｍtt≦１である場合にＭ＝Ｍttとして、制御値Ｍの算出を行う。
特開２００４−２４２１３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示す光学表示装置にあっては、制御値Ｍを算出する方法として、以下に示す２つの問題がある。
問題点１．視感度であるＲＧＢ信号から算出された輝度Ｙに基づき、制御値Ｍを算出しており、各原色毎の輝度の特性を考慮していない。
すなわち、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂ各々単独の数値及びグレー（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）の数値（横軸）と、制御値Ｍ（縦軸）との対応を示す図９から判るように、輝度Ｙを求める式における入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂ各々の係数の大きさから、色毎の制御値の変化が大きく異なってしまう。各入力信号の数値は、最も高い階調度で、各色の階調度を規格化した数値である。

このため、例えば、入力信号Ｒに注目すると、入力信号Ｒが０．２以下の領域において制御値Ｍが最大値となり、入力信号Ｒの数値が１に近づく明るい側において、ほとんど透過する状態に制御されることとなる。
したがって、輝度を制御する液晶ライトバルブの階調性が大幅に劣化することとなり、色域および解像感の点で画質が劣化してしまう。

問題点２．制御値Ｍを輝度Ｙのみから求める単純な方法であるため、液晶ライトバルブの特性を考慮した計算を行っていない。
すなわち、液晶ライトバルブの特性は、色毎、階調毎に各デバイスや各個体に依存した特性と有しており、その特性を考慮しない特許文献１における計算を行うと、計算結果と実際に表示される結果とが異なり、２変調系の特性を有効に活用することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、変調された各々の原色光が合成された変調光の輝度を変調する液晶ライトバルブに対して、使用する液晶ライトバルブの色毎及び階調毎の特性を考慮し、液晶ライトバルブの制御値を求め、所望の画質の表示結果が得られる光学表示装置及びその方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、輝度変調素子（液晶輝度パネル５０）と色変調素子（液晶色パネル３１〜３３）とを有する表示装置の制御のための光学表示装置であって、輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値の制御値−輝度値特性に基づき作成した、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係を示す変換テーブルと、該変換テーブルを参照して、所望の輝度値に対応した輝度制御値を求める輝度制御値決定手段と、上記輝度制御値ごとに目標となる色の値に基づいて色変調素子の色制御値を求める色制御値決定手段とを備えることを特徴とする。
本発明は、前記輝度制御値ごとに目標となる色の値と色変調素子の色制御値との関係を記述した複数の色変換マトリクスを選択し、この選択された色変換マトリクスを参照し、入力された目標となる色の値に対応する前記色制御値を求めることを特徴とする。

本発明は、前記変換テーブルが、色毎に、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係に対応して設けられていることを特徴とする。これによれば、入力される目標となる色の値（入力信号でありＲＧＢ信号または３刺激値ＸＹＺ）に対し、輝度変調素子と色変調素子とを、各素子の制御値−輝度値の特性に対応した制御が行え、画質を向上させて所望の表示結果を得ることが可能となる。

本発明は、各色毎に求められた制御値の最大値を、輝度制御値として出力する最大値選択部を有することを特徴とする。これによれば、輝度変調素子の輝度値（透過率または反射率）を最大値が選択されるため、色域を制限しない制御値が容易に求めることができる。

本発明は、前記変換テーブルが各色の透過率特性に基づき、目標となる色の値と輝度制御値との１種類の対応関係から作成されていることを特徴とする。これによれば、各色の透過率または反射率の特性を検討して、いずれか１つの色に注目して、１種類の制御値−輝度値の対応関係を測定して、これに基づいて１種類の変換テーブルを作成すればよいため、変換テーブルの作成の処理を容易とすることができる。

本発明は、前記１種類の制御値−輝度値の対応関係が、各色毎の目標となる色の値と輝度制御値との対応関係において、同一の輝度値で最大の制御値からなる曲線であることを特徴とする。これによれば、同一の輝度値とするために、透過率または反射率の特性の悪い、すなわち同一の輝度値を得るために、最も高い値の制御値が必要な色に対応するため、全ての色の色域が制限されることはない。

本発明は、前記目標となる色の値と輝度制御値との１種類の対応関係が、原色Ｒの対応関係であることを特徴とする。これによれば、作成コストを低下させるとともに、力信号がＲＧＢである場合、輝度制御値に対する原色Ｒの透過率（または反射率）特性が最も低いため、原色Ｒの色域を制限することがなく、全ての色に対して表示特性を満足させることができる。

本発明は、入力される目標となる色の値から最大値を求めて、該最大値により変換テーブルを参照して輝度制御値を求めることを特徴とする。これによれば、変換テーブルを１つ設けるだけでよく、メモリ量を削減でき、かつ変換テーブルを作成する工程も減少し、画質を維持したままで、低コスト化を実現できる。

本発明は、輝度変調素子と色変調素子とを異なる変調素子で構成した表示装置の制御のための光学表示方法であって、輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値の制御値−輝度値特性に基づき作成した、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係を示す変換テーブルを参照し、所望の輝度値に対応した輝度制御値を求める輝度制御値決定過程と、上記輝度制御値ごとに目標となる色の値に基づいて色変調素子の色制御値を求める色制御値決定過程とを有することを特徴とする。

本発明は、上述した光学表示装置のいずれかを有するプロジェクタである。

以下、本発明の一実施形態による光学表示装置（例えば、プロジェクタ）を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態は、色変調素子（液晶色パネル）と輝度変調素子（輝度パネル）とを別系統で備えた２変調系の表示装置用の光学表示を行うための構成であって、例えばマイクロプロセッサシステムとして構成することができる。ただし、その一部または全部を汎用のコンピュータと本発明の処理を記述したプログラムとから構成することも可能である。図１は本発明による光学表示装置の一実施の形態を表す処理ブロックである。図２は本実施の形態で使用するＨＤＲディスプレイの構成例を示している。

逆γ補正部１０６〜１０８各々は、それぞれ入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの逆γ補正を行い、入力リニア信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を求めて出力する。
すなわち、入力される入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂ（目標となる色の値）は、ｓＲＧＢ（standard ＲＧＢ）信号であり、例えば８ビットの信号である。上記ｓＲＧＢ信号は、出力側のγ値に合わせて、逆γがかかった信号となっている。そのため、逆γ補正部１０６〜１０８各々は、それぞれ入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対し、所定のγ値を乗算することにより、逆γ補正（線形化）を行い、階調に対してリニアな輝度値を有する入力リニア信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を求める。

液晶パネル（液晶ライトバルブ）には、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの階調により色度を変化させる特性が知られており、本実施形態においても、液晶色パネル３１〜３３各々の階調による色度シフトと、単板液晶輝度パネル５０の階調による色度シフトとが組み合わさった色度シフトが発生する。
そのため、本実施形態において、変換マトリクステーブル部１０２は、単板液晶輝度パネル５０の輝度を制御する制御値である制御値Ｔ（例えば、０〜２５５の数値を示す８ビットのデータとして表記）毎に、対応する変換マトリクステーブル（Ｔ＝０〜２５５に対応した２５６個の変換テーブル）を有している。この変換マトリクステーブルは、絶対ＲＧＢである入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、上記色度シフトの特性に対応した出力リニア信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''に変換するテーブルである。変換マトリクステーブル部１０２は、制御値Ｔにより選択された変換マトリクステーブルを参照して、入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、上記特性に対応した出力リニア信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''を求めて出力する。

上述したような変換マトリクステーブルの構成とすることにより、原色ＲＧＢ各々の階調と、制御値Ｔ（輝度制御値）という四次元のパラメータを有するＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅレンジ）ディスプレイにおいて、非常に少ないデータを準備するだけで精度の高いカラーマネージメントを行うことが可能となる。
また、カラーマネージメントの別の方法として、ＲＧＢＴをパラメータとして、様々なな値を実測してテーブルとして準備しておくＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）法もある。しかしながら、ＲＧＢＴのデータ形式の場合、測定点が非常に多くなってしまい実用性は非常に小さい。

一方、本実施形態において、必要な制御値Ｔごとの変換マトリクステーブルを準備するためには、あるＴの値におけるＲＧＢの各成分の最大値Ｒmax（２５５，０，０）、Ｇmax（０，２５５，０）、Ｂmax（０，０，２５５）の絶対ＲＧＢ値を測定するだけで良く。最大でも３×２５６（Ｔ値０〜２５５）の７６８パターンを測定すれば良い。
ただし、液晶パネルの場合には黒Ｋ（０，０，０）が完全には黒にはならないためそのＫ値も制御値Ｔごとに測定する必要が有り、結局最大で４×２５６の１０２４パターンを測定すれば良い。

また、本実施形態においては、２変調の長所を最大限に有効とする、単板液晶輝度パネル５０（輝度変調素子）の制御値Ｔを求める方法として、液晶色パネル３１〜３３（色変調素子）各々における入力リニア信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’それぞれを最大値にした場合、最終的な表示面に対し、所望の輝度が表示できるよう、単板液晶輝度パネル５０側の透過率を決定する方式を用いている。
このため、上記単板液晶輝度パネル５０がほぼ表示画像の輝度値を制御することとなり、液晶色パネル３１〜３３は最大限の色、すなわち彩度が高い設定（Ｒ：Ｇ：Ｂの比が大きくなる設定）とすることができ、単板液晶輝度パネル５０及び液晶色パネル３１〜３３を用いる変調の長所を最大限に生かす制御を行うことができる。
一方、通常のプロジェクタなどでは、液晶色パネルで輝度と色との両方の制御を行う必要があり、光漏れにより、暗部での色域（色再現可能範囲）の減少が顕著となる。

上記単板液晶輝度パネル５０や液晶色パネル３１〜３３等の液晶ライトバルブは、ノーマリーブラックの場合、図３に示すような電圧−透過率（輝度値）特性（Ｖ−Ｔ特性）を有している。すなわち、輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値の制御値−輝度値特性に対応して、入力信号と制御値との対応を示すＶＴ−ＬＵＴを作成する必要がある。このため、一般的に、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して所望の表示結果（輝度値；透過率または反射率）が得られるために、ＶＴ−ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、入力信号と制御値Ｔ（例えば駆動電圧）との対応付けを行っている。

ここで、特に、単板液晶輝度パネル５０に対応する上記ＶＴ−ＬＵＴは、入力される入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値と、単板液晶輝度パネル５０を制御する制御値Ｔとの対応が示されている。すなわち、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３における変換テーブルは、例えば、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対し、制御される輝度値とが線形の関係となるように補正した、入力信号と制御値との対応関係が示されている。

すなわち、図３に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶ライトバルブに対しては、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂ各々の値を入力し、この値に対して期待する輝度値となる制御値を測定して制御値Ｔとし、この入力信号と制御値Ｔとの対応関係を記述したＶＴ−ＬＵＴを使用すればよいことになる。

したがって、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３各々は、それぞれ設けられている変換テーブルに設定されている、測定結果から得られた図４に示す入力信号と制御値Ｔとの対応関係を参照して、それぞれ入力される入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、対応する輝度値とする制御値Ｔへの変換処理を行い（すなわち、対応する制御値Ｔの読み出しを行い）、入力信号Ｒ，Ｇ、Ｂ各々に対応した制御値ＴR，ＴG，ＴBを出力する。図４において、横軸が入力信号の値（最大値で除算して規格化された数値）であり、縦軸が制御値Ｔ（すなわち輝度値に対応した値であり、最大値で除算して規格化された数値）である。
ここで、図４に示されている補正の曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、入力信号に対して出力輝度がそれぞれγ２．２，線形，γ０．４５の関係になるために輝度パネルへ与えるべき制御値Ｔとの関係を示した曲線となっている。

例えば、図３に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶ライトバルブを用い、入力信号に対して、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３各々に、図４の曲線Ａ、すなわち、γ２．２のγ補正が行われた入力信号と制御値Ｔとの対応関係を記述した変換テーブルを設定しておく。
すなわち、上記変換テーブルは、単板液晶輝度パネル５０に対する制御値Ｔと、この制御値Ｔにより単板液晶輝度パネル５０が出射する光の輝度値との制御値−輝度値の対応関係に基づいて作成した、すなわち、入力信号に対応した輝度信号となる制御値Ｔを個体毎に測定して、入力信号の値と制御値Ｔとの対応関係が記述されている。

これにより、各テーブル部は、内部のテーブルを参照して、入力信号（ＲＧＢ信号であれば階調データ）に対応した制御値Ｔを出力することとなり、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対応して、制御値ＴR，ＴG，ＴBとして出力する。
したがって、本実施形態の光学表示装置は、γ０．４５のγ補正をされた入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂが入力されると、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してγ２．２、つまり実質的に、リニアな入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’に対して、線形に輝度値が変化する制御を、単板液晶輝度パネル５０に対して行えることとなる。

最大値選択部１２４は、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３の各テーブルから出力される上記各ＴR，ＴG，ＴBの値のうち最大値を選択し、選択された値を、制御値Ｔとして決定して出力する。
これによって、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂが色再現範囲内に入っている制御値Ｔを高速に決定することが可能となる。もちろん、制御値Ｔの決定方法はこの方法に限定されるわけではない。
Ｄ／Ａコンバータ２０４は、入力されるデジタル信号である制御値Ｔを、Ｄ／Ａ変換して、アナログ信号の制御値Ｔ’とし、この制御値Ｔ’を単板液晶輝度パネル５０へ出力する。

また、上記テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３の各変換テーブルは、制御値Ｔごとの変換マトリクスである変換マトリクス群１０２を作成するときに計測した、液晶ライトバルブから透過または反射して出射される光の輝度値（色毎に測定）に対応して設定されている。この理由として、液晶ライトバルブは、図５に示すように色（光の波長）毎に透過率特性（または反射率特性）が異なっており、色毎の変換テーブルを作成するため、透過率特性（または反射率特性）の違いを考慮する必要があるためである。

上記図５は縦軸が表示輝度値であり、横軸が入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値であり、軸に記載されている両方の数値ともに、各々の最大値にて規格化されている。
図５の各曲線は白色に対してほぼγ２．２となるＶＴ−ＬＵＴを用いた単板液晶輝度パネル５０に対し、ビデオ信号に相当する入力信号を与えて、この入力信号に基づく制御値Ｔにより、透過率を変化させ、液晶色パネル３１〜３３に対し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各々を最大の階調（例えば、２５５階調）に設定して表示した場合の輝度値を示している。
図５の各曲線が離間していることから判るように、色毎に、すなわちＲ，Ｇ，Ｂ各々の輝度（透過率）特性が異なっており、同一の階調において原色Ｒが最も透過率が低く、原色Ｂが最も透過率が高く、原色Ｇが中間の透過率となる透過率特性を有している。

これにより、各色の透過率特性を考慮した制御を行わないと、液晶色パネル３１〜３３にて、階調を最大値にて制御したとしても、単板液晶輝度パネル５０の透過率を所望の輝度値となるように制御できず、特に原色Ｒのように透過率が低いと、色域が制限され画質が低下する場合がある。
このため、原色Ｒ，Ｇ，Ｂの色毎に、入力信号に対して輝度値を測定して、所望の輝度値となる制御値Ｔが得られる変換テーブルを作成して用いることにより、各色の色域を制限させずに精度の高い表示画質を得ることができる。

すなわち、図６は縦軸が制御値Ｔであり、横軸が入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値であり、各軸の数値は各々の最大値にて規格化されている。この図６は、図４に示す透過率と制御値との対応を示すテーブルを、図５に示す原色Ｒ，Ｇ，Ｂ各々に対する液晶ライトバルブの透過率特性の違いを補正した曲線を示している。このため、上述したように各色毎に測定することにより、図６のテーブルに示す各色の透過率特性を考慮した変換テーブルを作成し、入力信号から制御値を参照することにより、各色の透過率特性に対応した液晶ライトバルブの開口率を制御する制御値を求めることができ、透過率の低い色が、透過率の高い色に対して色域が制限されるということを防止できる。

したがって、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３各々の変換に用いる変換テーブルを、Ｒ，Ｇ，Ｂ（またはＸ，Ｙ，Ｚ等の扱う色空間）毎に、単板液晶輝度パネル５０の透過率特性に合わせて作成し、得られた制御値ＴR，ＴG，ＴBから最大値を選択することにより、単板液晶輝度パネル５０が所望の輝度値を再現できない透過率（または反射率）に制御されることを防止する。
すなわち、テーブル部Ｒ−ＴＲ−１ＤＬＵＴ２０１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−１ＤＬＵＴ２０２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−１ＤＬＵＴ２０３各々は、図６に示す変換テーブルを参照して、各色に対応した制御値を求めて、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値に対応して、所望の輝度値とする制御を単板液晶輝度パネル５０に対して行う。

一方、図６において、原色Ｒに相当するＶＴ−ＬＵＴを代表的なルックアップテーブルとして、この原色Ｒの１種類のみ使用しても良い。原色Ｒを代表として採用する理由は、同一の制御値に対して原色Ｒの透過率がＲ，Ｇ，Ｂにおいて最も低いため、この最も低い透過率特性に対応して、制御値ＴRが最も高く設定されているためである。
これにより、単板液晶輝度パネル５０の透過率が所望の輝度値を再現できないような透過率に設定されてしまうことを防止し、かつ原色Ｒに対するＶＴ−ＬＵＴのみを作成すれば良いため、表示される画像の画質向上と、製品のコスト削減とを満足させることができる。

図１に戻り、変換マトリクステーブル部１０２は、入力される制御値Ｔに対応した変換マトリクステーブルが選択され、この選択された変換マトリクステーブルから、入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’に対応した入力信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''を出力する。
このとき、テーブル部Ｒ−ＴＲ−ＬＵＴ２１１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−ＬＵＴ２１２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−ＬＵＴ２１３各々には、図３に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶色パネル３１〜３３を用いた場合、線形な入力信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''が入力されると、これらに対し、出力信号をγ０．４５（入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して線形）に変化させるＶＴ−ＬＵＴ（図４のＣ、すなわちγ０．４５の特性を有する）が用いられることとなる。
Ｄ／Ａコンバータ２１４，２１５及び２１６は、テーブル部Ｒ−ＴＲ−ＬＵＴ２１１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−ＬＵＴ２１２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−ＬＵＴ２１３各々から出力されるデジタルデータの制御値（色制御値）をアナログデータに変換して、それぞれ液晶色パネル３１〜３３の制御信号（透過率または反射率を制御する）として出力する。

上述したように、入力信号と、制御値Ｔ（すなわち輝度値）との対応が記述されたルックアップテーブル（変換テーブル及び変換マトリクス）の組み合わせにより、入力されるＣＲＴ用にγ補正がされたｓＲＧＢ信号を、２系統の液晶ライトバルブを利用した表示装置に対応させることができ、表示画像の階調性が高く、色域を拡張することが可能なプロジェクタを実現させることができる。
また、上記説明において、色制御値を求める方法として、ルックアップテーブルにおける変換マトリクステーブル（色変換マトリクス）を用いて決定する方法を挙げているが、この方法に限定されず、式（実験値から求められる）を使用する等の他の方法を用いても良い。

次に、本発明の実施の形態の光学表示装置の処理ブロックについて図１を用いて説明する。
なお、本実施の形態で使用するＨＤＲディスプレイの構成は、図２のように、前段の３板式液晶色パネル３１、３２、３３と後段の単板式液晶輝度パネル５０をリレーレンズ４０を用いて光学的に直列につなげたものとなっている。前段後段の関係が逆になってもまったく同様に処理が可能である。液晶パネルへの入力としては色パネル３１〜３３へはＲＧＢそれぞれ８ビットの計２４ビットの信号、輝度パネル５０へは８ビットの輝度信号を与える。

図２は、投射型表示装置、すなわちプロジェクタの構成例を示すものであり、投射型表示装置１は、光源１０と、光源１０から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明手段２０と、均一照明手段２０から入射される入射光のうちの３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の輝度をそれぞれ変調する色変調部３０と、色変調部３０から入射した光をリレーするリレーレンズ４０と、リレーレンズ４０から入射した光の全波長領域の輝度を変調する液晶輝度パネル５０と、液晶輝度パネル５０からから入射した光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ６０とで構成されている。

光源１０は、高圧水銀ランプ等のランプ１１と、ランプ１１からの出射光を反射するリフレクタ１２とで構成されている。光源１０から出射した光束は第１フライアイレンズ２１、第２フライアイレンズ２２等が順次設置された均一照明手段２０で均一化される。

均一照明手段２０を出射した偏光が揃った光は色変調部３０に入射し、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分離され、それぞれの色成分を、Ｄ／Ａコンバータ２１４，２１５及び２１６から入力される制御信号により変調する液晶色パネル３１、３２、３３によって変調を受けて出射される。
変調された３原色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）はクロスダイクロイックプリズム３４によって合成されリレーレンズ４０に出射する。ここで、液晶色パネル３１はＲ成分用、液晶色パネル３２はＧ成分用、液晶色パネル３３はＢ成分用の光変調素子をそれぞれ形成し、ダイクロイックミラー３５はＲ成分の光を透過させ、ダイクロイックミラー３６はＢ成分の光を透過させる。また、液晶色パネル３１に対しては反射ミラー３７が設けられ、液晶色パネル３３に対しては、リレーレンズ３８と２個の反射ミラー３９ａおよび３９ｂが設けられている。

リレーレンズ４０を出射された変調光はもう一方の液晶輝度パネル５０に入射し、第二の変調を受けて出射される。液晶輝度パネル５０では、入射した光の全波長領域の輝度を制御値Ｔ’により変調し、その変調光は投射レンズ６０へ出射され、投射レンズ６０によって図示しないスクリーンに投影される。
この様に投影画像は光学的に直列に配置されたそれぞれの光変調素子（液晶輝度パネル５０および液晶色パネル３１、３２、３３）が画素単位で変調を行うことで形成される。

次に、図７のフローチャートを用いて、本実施形態における光学表示の処理の流れを説明する。図７は入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂから単板液晶輝度パネル５０に対する制御値Ｔ（透過率または反射率を調整する開口率の制御を行う）を決定し、制御値Ｔを用いて、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂから色パネル３１〜３３の制御信号（透過率または反射率を調整する開口率の制御を行う）を求める処理を示すフローチャートである。
入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂを外部機器から入力し（ステップＳ１）、テーブル部Ｒ−ＴＲ−ＬＵＴ２１１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−ＬＵＴ２１２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−ＬＵＴ２１３各々が、内部の変換テーブルにより、入力される入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの階調に対応して、それぞれ制御値ＴR，ＴG，ＴB（輝度値に対応）を出力する（ステップＳ２）。

次に、最大値選択部２２０は、入力される制御値ＴR，ＴG，ＴBのなかから最大値を選択し、選択された制御値を、単板液晶輝度パネル５０の制御値Ｔとして出力する（ステップＳ３）。逆γ補正部１０６〜１０８各々は、それぞれ入力される入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、逆γ補正し、階調と輝度値とが線形の関係とした、入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を出力する（ステップＳ４）。
このステップＳ４において、例えば、逆γ補正部１０６〜１０８各々は、ＣＲＴ用にγ０．４５がかけられているｓＲＧＢの場合、γ２．２を乗じて入力と出力との関係を線形とする逆γ補正を行う。

次に、変換マトリクステーブル部１０２は、入力される制御値Ｔに対応して、複数種類設けられているテーブル、すなわちＴ＝０〜２５５各々に対応した変換マトリクステーブルから、制御値Ｔに対応する変換マトリクステーブルが選択され（ステップＳ５）、この選択された変換マトリクステーブルに基づき、上記入力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’各々に対応して、液晶色パネル３１、３２、３３各々の色度シフトに対応した出力信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''を出力する（ステップＳ６）。
これにより、テーブル部Ｒ−ＴＲ−ＬＵＴ２１１，テーブル部Ｇ−ＴＧ−ＬＵＴ２１２，テーブル部Ｂ−ＴＢ−ＬＵＴ２１３各々は、それぞれ入力される出力信号Ｒ''，Ｇ''，Ｂ''を、液晶パネル３１、３２，３３を透過した後に線形になるよう、すなわち液晶パネル３１，３２，３３各々の色度シフト特性に対応して、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値（階調度）を制御値（電圧；Ｖ）に変換し、液晶パネル３１，３２，３３の透過率を制御する制御信号として出力する。

また、上述した実施形態においては、原色Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに対する制御値ＴR，ＴG，ＴBを、それぞれのルックアップテーブルから求め、最大値選択部２２０により、制御値ＴR，ＴG，ＴBの最も高い値を、制御値Ｔとして求めている。
しかしながら、図８に示すブロック図におけるように、最大値選択部２２１により、入力信号Ｒ、Ｇ，Ｂから最も階調の高いＭＡＸＲＧＢを選択し、このＭＡＸＲＧＢにより、テーブル部ＭＡＸＲＧＢ−Ｔ−１ＤＵＴ２３０が制御値Ｔを求めるように構成しても良い。 ここで、テーブル部ＭＡＸＲＧＢ−Ｔ−１ＤＵＴ２３０は、すでに述べたように、原色Ｒに対応するＴＲ−ＴＲ−ＬＵＴ２１１と同様なテーブルを用いる。この構成とすることにより、さらに構成及び処理が簡易となる。

また、上述した実施形態の説明において、透過型の液晶ライトバルブを用いて説明したが、上記実施形態は、透過型の輝度変調素子，色変調素子だけでなく、透過率を反射率として各変換テーブル及び変換マトリクスの数値を測定して設定することにより、反射型の輝度変調素子，色変調素子を用いた光学表示装置における輝度値の制御にも適用することができる。
なお、本発明の実施形態は上述したものに限定されず、例えば、各処理ブロックを分割あるいは統合したり、入力ビット数、出力ビット数や演算時のビット数などを変更したりする変更が適宜可能である。また、上述の実施の形態の形態では、変調素子として透過型液晶パネルを用いた形態を示したが、その他変調素子として、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス），ＧＬＶ（グレーティング・ライト・バルブ），ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon），変調光源（ＬＥＤ，ＯＬＥＤ，レーザー光源など）を用いても良い。

なお、図１における画層表示装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより光学表示の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の一実施形態による光学表示装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の光学表示装置を用いたプロジェクタの構成例を示すブロック図である。 制御値の電圧と、液晶ライトバルブの透過率との対応関係を示すグラフである。 入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値と、制御信号Ｔの値との対応関係を示すグラフである。 白表示の際の輝度目標γ２．２の場合における、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂと、表示輝度値との対応関係を示すグラフである。 入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値と、制御信号Ｔの値との対応関係を示すグラフである。 図１の光学表示装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による光学表示装置の構成例を示すブロック図である。 入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの値と、制御信号Ｍの値との対応関係を示すグラフである。

符号の説明

３１，３２，３３…液晶色パネル、 ５０…液晶輝度パネル １０２…変換マトリクステーブル部、 １０６，１０７，１０８…逆ガンマ補正部、 ２０１…テーブル部Ｒ−ＴＲ−ＬＵＴ、 ２０２…テーブル部Ｇ−ＴＧ−ＬＵＴ、 ２０３…テーブル部Ｂ−ＴＢ−ＬＵＴ２１３、 ２０４，２１４，２１５，２１６…Ｄ／Ａコンバータ、 ２１１…テーブル部Ｒ−ＶＴ−ＬＵＴ、 ２１２…テーブル部Ｇ−ＶＴ−ＬＵＴ、 ２１３…Ｂ−ＶＴ−ＬＵＴ、 ２２０，２２１…最大値選択部、 ２３０…テーブル部ＭＡＸＲＧＢ−Ｔ−１ＤＵＴ

Claims (10)

1. 輝度変調素子と色変調素子とを有する表示装置の制御のための装置であって、
   輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値の制御値−輝度値特性に基づき作成した、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係を示す変換テーブルと、
   該変換テーブルを参照して、所望の輝度値に対応した輝度制御値を求める輝度制御値決定手段と、
   前記輝度制御値ごとに目標となる色の値に基づいて色変調素子の色制御値を求める色制御値決定手段と
   を備えることを特徴とする光学表示装置。
   
2. 前記色制御値決定手段が、前記輝度制御値ごとに目標となる色の値と色変調素子の色制御値との関係を記述した複数の色変換マトリクスを選択し、この選択された色変換マトリクスを参照し、入力された目標となる色の値に対応する前記色制御値を求めることを特徴とする請求項１記載の光学表示素子。
   
3. 前記変換テーブルが、色毎に、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係に対応して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学表示装置。
4. 各色毎に求められた制御値の最大値を、輝度制御値として出力する最大値選択部を有することを特徴とする請求項３記載の光学表示装置。
5. 前記変換テーブルが各色の透過率特性に基づき、目標となる色の値と輝度制御値との１種類の対応関係から作成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学表示装置。
6. 前記１種類の制御値−輝度値の対応関係が、各色毎の目標となる色の値と輝度制御値との対応関係において、同一の輝度値で最大の制御値からなる曲線であることを特徴とする請求項５に記載の光学表示装置。
7. 前記目標となる色の値と輝度制御値との１種類の対応関係が、原色Ｒの対応関係であることを特徴とする請求項６記載の光学表示装置。
8. 入力される目標となる色の値から最大値を求めて、該最大値により変換テーブルを参照して輝度制御値を求めることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の光学表示装置。
9. 輝度変調素子と色変調素子とを有する表示装置の制御のための方法であって、
   輝度制御値に対し、輝度変調素子が出射する光の輝度値との制御値−輝度値特性に基づき作成した、目標となる色の値と輝度制御値との対応関係を示す変換テーブルを参照し、所望の輝度値に対応した輝度制御値を求める輝度制御値決定過程と、
   上記輝度制御値ごとに目標となる色の値に基づいて色変調素子の色制御値を求める色制御値決定過程と
   を有することを特徴とする光学表示方法。
10. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の光学表示装置を有するプロジェクタ。
    

Images