JP2011248077A - 投影表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
光源起因フリッカと液晶起因フリッカを適切に抑制する。
【解決手段】
フリッカセンサ（１２４）は、液晶部（１０４，１０５）の液晶表示素子により空間変調された画像光の光強度を検出する。フリッカセンサ（１２６）は、光源（１０６）の出力光の光強度を検出する。フリッカ解析部（１１８）は、フリッカセンサ（１２４，１２６）の出力を解析して、光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別する。光源起因フリッカに対して、光源制御部（１０８）が、光源（１０６）の出力光強度を制御する。液晶起因フリッカに対し、液晶駆動部（１１４）が、これを相殺するように液晶部（１０５）を駆動する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、投影表示装置及びその制御方法に関する。

特開２００５−０３７４５５号公報 特開２００２−０９１３９１号公報

従来、投影表示装置として、液晶表示素子により生成された画像をスクリーンに投影する装置が知られている。この種の投影表示装置は、一般的に光源と液晶表示素子を有しているが、それぞれにおいてちらつき又はフリッカを発生する。

例えば、光源は、温度、電極の形状変化又は光源に印加する電圧の変動により、投影映像に継続的なちらつきを生じさせる。これに対し、特許文献１には、光源の光量変動が検出されたときは、光源電力を段階的に上げ、光量変動が検出されなくなった後は、光源電力を初期の光源電力値に向けて段階的に下げる技術が記載されている。他に、光量の絞り調整する方法も知られている。

液晶表示素子に起因するフリッカを抑制する手段として、画素電極に対向する共通電極に印加する対向電極電圧Ｖｃｏｍを製造工程の最終段階等で調整する方法が知られている。しかし、実動作中に、液晶表示素子起動初期の対向電極電圧Ｖｃｏｍの不安定性や、液晶表示素子内の信号波形のなまりによる画素電位中心のズレなどでも、フリッカは発生する（例えば特許文献２）。

他に、輝度変調液晶表示素子での光量を制御することでフリッカを抑制することが知られている。

従来の方法は、光源起因のフリッカを液晶表示素子フリッカ抑制手段で抑制をしたり、液晶表示素子起因のフリッカを光源駆動部でのフリッカ抑制手段で抑制しようとするものである。

輝度変調液晶表示素子でフリッカを抑制しようとすると、コントラストを削減する方向でのフリッカ抑制となり、光源起因フリッカに対する抑制効果はない。また、液晶の対向電極電圧Ｖｃｏｍの調整によるフリッカ抑制も、光源起因フリッカに対して抑制効果がない。

光源から出力された光束を絞りで調整したり、光源駆動電力を調整する光源起因フリッカ抑制方法では、複数の液晶表示素子で非同期に発生するフリッカに対して対応できない。さらに光源の問題ではないにも関わらず、輝度を低下させる方法で調整が行われるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、原因に応じたフリッカ抑制を行うことによって、無駄に特性劣化を起こさず、適切にフリッカ抑制を行うことができる投影表示装置及びその制御方法を提示することを目的とする。

本発明に係る投影表示装置は、光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、前記画像光を投影する投影光学系と、前記光源の出力する光の強度を検出する第１のフリッカセンサと、前記画像光に含まれる強度を検出する第２のフリッカセンサと、前記第１及び第２のフリッカセンサの出力により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析手段と、前記フリッカ解析手段により判別される要因に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る投影表示装置は、光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、当該画像光を投影する投影光学系と、前記画像光を構成する複数の色の光強度を検出するフリッカセンサと、前記フリッカセンサの出力により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析手段と、前記フリッカ解析手段の解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段の何れかを制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る投影表示装置の制御方法は、光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを有する投影表示装置を制御する方法であって、前記光源の出力する光の強度を検出するステップと、前記画像光に含まれる強度を検出するステップと、前記光源の出力する光の強度及び前記画像光に含まれる強度により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析ステップと、前記フリッカ解析ステップの解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源を制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御ステップとを具備することを特徴とする。

本発明に係る投影表示装置の制御方法は、光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを有する投影表示装置を制御する方法であって、前記画像光を構成する複数の色の光強度を検出するステップと、前記画像光を構成する複数の色の光強度により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析ステップと、前記フリッカ解析ステップの解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段の何れかを制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御ステップとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、フリッカ要因を解析した上で、原因に応じたフリッカ抑制を行うので、無駄に特性劣化を起こさず、適切にフリッカを抑制できる。

本発明の実施例１の光学系の構成図である。 実施例１の概略構成ブロック図である。 実施例１のフリッカセンサ及びフリッカ解析部の概略構成ブロック図である。 実施例１のフリッカ抑制動作のフローチャートである。 本発明の実施例２の光学系の構成図である。 実施例２の概略構成ブロック図である。 実施例２のフリッカセンサ及びフリッカ解析部の概略構成ブロック図である。 実施例２のフリッカ抑制動作のフローチャートである。 実施例３の光学系の構成図である。 実施例３の概略構成ブロック図である。 実施例３のフリッカ抑制動作のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の第１実施例である反射型投影表示装置を説明する。本実施例では、光源用フリッカセンサと液晶表示素子フリッカセンサを用いてフリッカ種類を判別する。

図１は、本発明の第１実施例である反射型投影表示装置の光学系の概略構成図を示す。図１において、１は高圧水銀光源などからなる光源である。２は光源１から光を所定の方向に放射するためのリフレクタである。１７は光源１のフリッカを検出するために、光源１からの光を受光するフリッカセンサである。３は均一な光源強度を有する光源領域を形成するためのインテグレータであり、フライアイレンズ３ａ、３ｂから構成されている。４は無偏光な光を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子であり、偏光分離膜４ａ、１／２位相差板４ｂ及び反射板４ｃで構成されている。

５は光源光を集光するコンデンサーレンズであり、６はミラーである。７は光源光をテレセントリックな光にするフィールドレンズである。８は緑の波長領域光を透過するダイクロイックミラーである。

９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ偏光分離膜９ａ１，９ｂ１，９ｃ１を有する偏光ビームスプリッタである。偏光分離膜９ａ１，９ｂ１，９ｃ１は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる特性をもつ。

１０ａ，１０ｂはそれぞれ、所定波長領域の光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性位相差板である。１１ｒ，１１ｇ，１１ｂはそれぞれ、入射した光源光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する反射型液晶表示素子である。１２ｒ，１２ｇ，１２ｂはそれぞれ１／４位相差板である。１３ｒ，１３ｇ，１３ｂはそれぞれ、反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂが黒表示のときに発生する位相差を補正する複屈折性位相差補償素子としての一軸性の複屈折フィルタである。１６は投影レンズである。

１４ｒ，１４ｇ，１４ｂは、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子であり、具体的には、透過型液晶からなる。

図１に示す光学系の光学的な作用を説明する。光源１から出射した光はリフレクタ２によりフライアイレンズ３ａの方向に集光される。この光束は、フライアイレンズ３ａにより複数の光束に分割される。その複数の光束は、フライアイレンズ３ｂ、コンデンサーレンズ５及びフィールドレンズ７の作用によって、各反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に重ね合わされる。均一な光源強度の光源領域が、各反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に形成される。

また、フライアイレンズ３ｂから出射した多数の光束は、それぞれの光束に対応した偏光分離膜４ａでＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は１／２位相差板４ｂによりＳ偏光と同方向の偏光成分に変換され、Ｓ偏光は反射板４ｃにより反射される。これにより、フライアイレンズ３ｂから出射した多数の光束は、所定の偏光方向を有する光として同一方向に出射される。

偏光変換素子４によりほぼＳ偏光にそろえられた光は、緑の波長領域光を透過するダイクロイックミラー８に入射する。ダイクロイックミラー８は、緑の波長領域光は透過し、赤と青の波長領域光は反射する。ダイクロイックミラー８を透過した緑領域光は、偏光ビームスプリッタ９ａの偏光分離膜９ａ１において反射して、１／４位相差板１２ｇを透過する。更に、複屈折フィルタ１３ｇを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子１４ｇを通って、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する。フリッカセンサ１５ｇは、緑色画像光の光量変動を検知するために緑色の光を受光する。

ダイクロイックミラー８を反射した赤と青の波長領域光は、色選択性位相差板１０ａによって青の波長領域光のみが偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、赤の波長領域光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッタ９ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ９ｂの偏光分離膜９ｂ１は、Ｐ偏光である青の波長領域光を透過し、Ｓ偏光である赤の波長領域光を反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤と青の波長領域光に分離される。

偏光ビームスプリッタ９ｂを反射した赤の波長領域光は、１／４位相差板１２ｒを透過する。更に複屈折フィルタ１３ｒを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子１４ｒを通って、反射型液晶表示素子１１ｒに入射する。フリッカセンサ１５ｒは、赤色画像光の光量変動を検知するために、赤色の光を受光する。

偏光ビームスプリッタ９ｂを透過した青の波長領域光は、１／４位相差板１２ｂを透過し、更に複屈折フィルタ１３ｂを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子１４ｂを通って、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する。フリッカセンサ１５ｂは、青色画像光の光量変動を検知するために、青色の光を受光する。

反射型液晶表示素子１１ｇによって変調され反射した緑の波長領域光は、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子１４ｇ、複屈折フィルタ１３ｇ及び１／４位相差板１２ｇを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ９ａ，９ｃを透過する。

反射型液晶表示素子１１ｒによって変調され反射した赤の波長領域光は、複屈折フィルタ１３ｒ及び１／４位相差板１２ｒを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ９ｂを透過し、色選択性位相差板１０ｂに入射する。

反射型液晶表示素子１１ｂによって変調され反射した青の波長領域光は、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子１４ｂ及び複屈折フィルタ１３ｂを透過し、１／４位相差板１２ｂによりＳ偏光に変換される。Ｓ偏光の青波長領域光は、偏光ビームスプリッタ９ｂで反射され、色選択性位相差板１０ｂに入射する。

色選択性位相差板１０ｂには赤の波長領域光と青の波長領域光が入射するが、色選択性位相差板１０ｂは、赤の波長領域光の偏光方向を９０°変換してＳ偏光とし、青の波長領域光はＳ偏光のままで透過する。偏光ビームスプリッタ９ｃは、色選択性位相差板１０ｂからの共にＳ偏光の赤の波長領域光と青の波長領域光を反射する。

偏光ビームスプリッタ９ｃは、赤、緑及び青の全波長領域の光を合成し、合成光を投影レンズ１６に供給する。投影レンズ１６が、合成光を不図示のスクリーン等に投影する。

図２は、本実施例の電気系の概略構成ブロック図を示す。１００は、本発明に係る投影表示装置の一実施例である投影画像表示装置である。１０１は、投影画像表示装置１００の各ブロックを制御する制御部である。１０２は、ユーザからの操作を受け付ける操作部である。１０３は、投影画像表示装置１００の各ブロックへの電源供給を制御する電源部である。１０４は色相信号を表示する液晶部であり、１０５は輝度信号を表示する液晶部である。液晶部１０４，１０５はそれぞれ、３枚の反射型液晶表示素子等で構成されており、この反射型液晶表示素子に画像を形成する。

１０６は液晶部１０４に光を供給する光源である。１０７は、光源１０６から発せられた光を液晶部１０４，１０５に供給することにより得られた光学像を不図示のスクリーンに投影する投影光学系である。投影光学系１０７は、図１に示す投影レンズ１６に対応する。１０８は、光源１０６を含む光束の光量等を制御する光源制御部である。１０９は、投影光学系１０７のズームレンズ及びフォーカスレンズ等を制御し、ズーム倍率及び焦点を調整する光学系制御部である。

１１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＶＤ再生装置又はテレビチューナ等からのアナログ映像信号を受け付けるアナログ入力部であり、ＲＧＢ端子、Ｓ端子等からなる。１１１は、アナログ入力部１１０により得られたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部である。ＡＤ変換部１１１でデジタル信号化された映像信号は、画像処理部１１７に供給される。１１２は、ＰＣ又はＤＶＤ再生装置等からのデジタル映像信号を受け付けるデジタル入力部であり、ＨＤＭＩ端子等からなる。ＨＤＭＩ端子の場合には、外部から制御信号も同時に送信されてくる場合があり、これにより、映像の制御等が行われることもある。

画像処理部１１７は、これらのアナログ入力部１１０及びデジタル入力部１１２に入力される映像信号並びに制御部１０１からの映像信号等に色補正及び画質補正等の処理を行い、ＲＧＢ映像信号を生成する。色相信号変換部１１５は、画像処理部１１７で生成されるＲＧＢ映像信号から色相信号を生成する。輝度信号変換部１１６は、画像処理部１１７で生成されるＲＧＢ映像信号から輝度信号を生成する。

液晶駆動部１１３，１１４はそれぞれ、色相信号変換部１１５及び輝度信号変換部１１６からの画像信号に従い、液晶部１０４，１０５の反射型液晶表示素子を駆動して画像を形成させる。

１１９は、投影画像表示装置１００の動作時間及び各ブロックの動作時間等を検出するタイマである。１２０は、投影画像表示装置１００の光源１０６の温度、液晶部１０４，１０５の温度及び外気温等を計測する温度計である。１２１は、投影画像表示装置１００に付属するリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部１０１に送信する赤外線受信部である。赤外線受信部１２１は例えば、投影画像表示装置１００の前後方向等の複数箇所に設置されていてもよい。

１２２は、光源１０６から出力された光をＲＧＢの３色に分離する分離光学部である。分離光学部１２２で分離された各色光は、液晶部１０４，１０５を通り、色合成部１２３で合成され、投影光学系１０７から投影される。１２４は、色別になっている光束の光量を計測するフリッカセンサであり、フリッカセンサ１５ｇ，１５ｂ，１５ｒからなる。フリッカセンサ１２４は、光拡散板等を含み、測定場所の光束の光量の平均化を光学的に検出する。

１２６は、光源１０６から発せられる光の光量を計測するフリッカセンサである。フリッカセンサ１２６は、光源１０６自体の光量を計測する。計測された光量は、光源１０６に起因するフリッカを検知するのに使用される。フリッカセンサ１２６は、フリッカセンサ１７からなる。

フリッカセンサ１２６は請求項1における第１のフリッカセンサに対応し、フリッカセンサ１２４は第２のフリッカセンサに対応する。

フリッカ解析部１１８は、フリッカセンサ１２４，１２６の出力信号を解析することで、光源起因のフリッカが発生しているか、液晶表示素子起因のフリッカが発生しているかを判別する。例えば、フリッカセンサ１２６でフリッカ現象を検知できず、フリッカセンサ１２４でフリッカ現象を検知すれば、液晶表示素子起因のフリッカであると判断できる。また、フリッカセンサ１２６でフリッカ現象を検知すれば、光源でフリッカが発生していると判断できる。

反射型液晶表示素子起因のフリッカは、通常の画像を投影している場合には、投影画像データ自体の変動をキャンセルした上で、フリッカ成分を抽出する必要がある。そのため、フリッカ解析部１１８は、画像処理部１１７から画像データを取り込み、平均化させた状態で画像データ自身の変動成分を抽出する。そして、フリッカセンサ１２４で取り込んだ光量から、投影画像自身の変動成分を抽出する。別の方法として、フリッカ測定モードとして、時間的に変化の無い一定階調をもった特定の画像パターンを表示させてもよい。その状態で、フリッカセンサ１２４が光量を検知し、フリッカ解析部１１８がフリッカ成分を抽出する。

１２７は、投影画像表示装置１００に配置され、投影画像表示装置１００の状態及び警告等を表示する表示部である。１２８は、表示部１２７を制御する表示制御部である。１３０は、外部からの交流電力を受け入れ、所定の電圧に整流して電源部１０３に供給する電源入力部である。１３１は、投影画像表示装置１００内の熱を外部に放出するなどして冷却する冷却部であり、例えば、ヒートシンクとファンにより構成されている。

図３は、フリッカセンサ１２４，１２６とフリッカ解析部１１８の概略構成ブロック図を示す。フリッカセンサ１２４，１２６は、フォトダイオード１４０、アンプ１４２及びＡ／Ｄ変換器１４４からなり、フォトダイオード１４０で受光した光信号を増幅しデジタル化して、フリッカ解析部１１８に供給する。フリッカ解析部１１８では、レベル判定回路１４６が、フリッカセンサ１２４，１２６の出力信号が所定強度レベル以上の振幅の変動成分を有するか否かを判定する。所定以上の振幅が認められた場合、フリッカ解析部１１８は、フリッカ検知とその量を示す信号を制御部１０１に供給する。

投影画像表示装置１００の通常の動作を説明する。制御部１０１は、操作部１０２による電源オンの指示に応じて、電源部１０３に各ブロックに電源を供給するように指示を出し、各ブロックを待機状態にする。電源が投入された後、制御部１０１は、光源制御部１０８に光源１０６からの発光を開始するように指示する。

制御部１０１は、操作部１０２から入力された指示等の情報から、投影光学系１０７を調整するように光学系制御部１０９に指示する。光学系制御部１０９は、投影光学系１０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。この時点で、投影の準備が整う。

デジタル入力部１１２に入力された映像信号は、画像処理部１１７により液晶部１０４、１０５に適した解像度に変換され、また、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加えられる。そして、画像処理部１１７により補正を加えられた映像信号の輝度成分が、輝度信号変換部１１６を介して液晶駆動部１１４に供給され、色相信号が色相信号変換部１１５を介して液晶駆動部１１３に供給される。液晶駆動部１１３，１１４は、それぞれの入力信号に従い液晶部１０４，１０５を駆動し、画像を形成させる。

光源１０６から発せられた光は、液晶部１０４，１０５の反射型液晶表示素子に形成された画像により空間的に強度変調され、投影光学系１０７により不図示のスクリーンに投影される。

フリッカセンサ１２４，１２６は、投影中、光量を測定しつづけ、フリッカ解析部１１８はフリッカの要因、有無及び程度を解析する。フリッカ要因が光源１０６にある場合、制御部１０１は、光源起因フリッカが低減するように光源制御部１０８に光源１０６への供給電力を制御させる。光源１０６の出力段に絞りを設け、この絞りの開度をフリッカと逆位相で制御しても良い。

フリッカ要因が液晶部にある場合、フリッカ解析部１１８は、液晶部１０５の液晶表示素子を制御することで、液晶起因フリッカを低減する。具体的には、フリッカ解析部１１８は、フリッカセンサ１２４からの色毎の光量信号を液晶駆動部１１４に供給する。液晶駆動部１１４は、フリッカ解析部１１８からの光量信号に連動する形で、フリッカによる光量の変動と逆位相で液晶部１０５の液晶表示素子を駆動する。逆位相の駆動を加えることで、液晶起因のフリッカが抑制される。別の方法として、液晶駆動部１１４は、フリッカによる光量の変動に連動して、輝度変調液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御してもよい。

投影中、制御部１０１は、光源１０６等の温度を温度計１２０により検出し、例えば、光源１０６の温度が一定の温度以上になったとき等には、冷却部１３１を動作させて冷却する。

操作部１０２により電源オフの指示がなされると、制御部１０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。終了の準備が整うと、電源部１０３は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部１３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置１００を冷却する。

ここでは、デジタル入力部１１２から入力された映像信号を表示する場合を説明したが、アナログ入力部１１０からの入力映像を表示する場合も、同様である。

図４は、本実施例の特徴的な動作のフローチャートを示す。図４を参照して、本実施例におけるフリッカ抑制動作を説明する。

ステップＳ１で電源オンになる。

ステップＳ２で、制御部１０１は、操作部１０２により電源オンの指示がなされたことにより、電源部１０３に各ブロックに電源を供給するように指示をだし、各ブロックを待機状態にする。

ステップＳ３で、電源が投入された後、制御部１０１は、光源制御部１０８に光源１０６からの発光を開始するように指示をだす。

ステップＳ４で、制御部１０１は、操作部１０２から入力された指示等の情報から、投影光学系１０７を調整するよう光学系制御部１０９に指示をだす。光学系制御部１０９は、投影光学系１０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。このようにして、投影の準備が整う。

ステップＳ５で、デジタル入力部１１２又はアナログ入力部１１０に映像信号が入力される。

ステップＳ６で、画像処理部１１７は、入力映像信号を液晶部１０４，１０５に適した解像度に変換し、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加える。そして、画像処理部１１７により補正を加えられた映像信号は、色相信号変換部１１５と輝度信号変換部１１６に入力され処理され、液晶駆動部１１３、１１４にそれぞれ送られる。

ステップＳ７で、液晶駆動部１１３、１１４は液晶部１０４，１０５に画像を形成させる。

ステップＳ８で、液晶部１０４，１０５に形成された画像は、光源１０６から発せられた光により投影光学系１０７に導かれ、投影光学系１０７は不図示のスクリーンに画像を投影する。

ステップＳ９で、フリッカセンサ１２４，１２６によるフリッカ測定が開始される。

ステップＳ１０で、フリッカ解析部１１８は、フリッカセンサ１２６の出力信号から光源起因のフリッカが発生しているかを判断する。フリッカ解析部１１８の解析結果により、光源起因のフリッカが発生している場合はステップＳ１１に移行し、発生していない場合はステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１１で、制御部１０１は、フリッカ解析部１１８の解析結果に従い、光源制御部１０８に光源光量が一定になるように光源１０６の出力光量を制御させる。すなわち、光源起因フリッカを抑制する。

ステップＳ１２で、液晶起因フリッカの発生の有無を判断する。光源起因フリッカが認められず、液晶部でのフリッカが認められる場合、液晶起因のフリッカが存在することになり、ステップＳ１３に移行する。液晶起因フリッカがあるとは認められない場合、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１３では、液晶起因フリッカを抑制するために、フリッカ解析部１１８は、フリッカセンサ１２４の色毎の光量信号を液晶駆動部１１４に送信する。液晶駆動部１１４は、色毎の光量信号に連動する形で、その光量変動と逆位相で液晶部１０５の各液晶表示素子を駆動する。これにより、液晶起因フリッカが抑制される。別の方法として、液晶駆動部１１４は、フリッカによる光量の変動に連動して、液晶部１０５の液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御してもよい。

ステップＳ１４で、電源オフの指示を待つ。操作部１０２により電源オフの指示がなされた場合、制御部１０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。そして、終了の準備が整うと、電源部１０３は、各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部１３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置１００を冷却する。

本実施例では、フリッカ原因が光源か液晶表示素子かを判別し、その原因に応じたフリッカ抑制を行うので、反射型液晶表示素子における表示コントラスト等の表示特性を損なうことなくフリッカを抑制できる。

本発明の第２実施例を説明する。本実施例では、液晶表示素子フリッカセンサを用いてフリッカ種類を判別する。

図５は、本発明の第２実施例の光学系の概略構成図を示す。図５に示す光学系では、図１に示す光学系のフリッカセンサ１７が削除されている。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

図６は、第２実施例の電気系の概略構成ブロック図を示す。２００は、投影画像表示装置である。２０１は、投影画像表示装置２００の各ブロックを制御する制御部である。２０２は、ユーザからの操作を受け付ける操作部である。２０３は、投影画像表示装置２００の各ブロックへの電源供給を制御する電源部である。２０４は色相信号を表示する液晶部であり、２０５は輝度信号を表示する液晶部である。液晶部２０４，２０５はそれぞれ、３枚の反射型液晶表示素子等で構成されており、この反射型液晶表示素子に画像を形成する。

２０６は液晶部２０４に光を供給する光源である。２０７は、光源２０６から発せられた光を液晶部２０４，２０５に供給することにより得られた光学像を不図示のスクリーンに投影する投影光学系である。２０８は、光源２０６を含む光束の光量等を制御する光源制御部である。２０９は、投影光学系２０７のズームレンズ及びフォーカスレンズ等を制御し、ズーム倍率及び焦点を調整する光学系制御部である。

２１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＶＤ再生装置又はテレビチューナ等からのアナログ映像信号を受け付けるアナログ入力部であり、ＲＧＢ端子、Ｓ端子等からなる。２１１は、アナログ入力部２１０により得られたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部である。ＡＤ変換部２１１でデジタル信号化された映像信号は、画像処理部２１７に供給される。２１２は、ＰＣ又はＤＶＤ再生装置等からのデジタル映像信号を受け付けるデジタル入力部であり、ＨＤＭＩ端子等からなる。ＨＤＭＩ端子の場合には、外部から制御信号も同時に送信されてくる場合があり、これにより、映像の制御等が行われることもある。

画像処理部２１７は、アナログ入力部２１０及びデジタル入力部２１２に入力される映像信号並びに制御部２０１からの映像信号等に色補正及び画質補正等の処理を行い、ＲＧＢ映像信号を生成する。色相信号変換部２１５は、画像処理部２１７で生成されるＲＧＢ映像信号から色相信号を生成する。輝度信号変換部２１６は、画像処理部２１７で生成されるＲＧＢ映像信号から輝度信号を生成する。

液晶駆動部２１３，２１４はそれぞれ、色相信号変換部２１５及び輝度信号変換部２１６からの画像信号に従い、液晶部２０４，２０５の反射型液晶表示素子を駆動して画像を形成させる。

２１９は、投影画像表示装置２００の動作時間及び各ブロックの動作時間等を検出するタイマである。２２０は、投影画像表示装置２００の光源２０６の温度、液晶部２０４，２０５の温度及び外気温等を計測する温度計である。２２１は、投影画像表示装置２００に付属するリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部２０１に送信する赤外線受信部である。赤外線受信部２２１は例えば、投影画像表示装置２００の前後方向等の複数箇所に設置されていてもよい。

２２２は、光源２０６から出力された光をＲＧＢの３色に分離する分離光学部である。分離光学部２２２で分離された各色光は、液晶部２０４，２０５を通り、色合成部２２３で合成され、投影光学系２０７から投影される。２２４は、色別になっている光束の光量を計測するフリッカセンサであり、フリッカセンサ１５ｇ，１５ｂ，１５ｒからなる。フリッカセンサ２２４は、光拡散板等を含み、測定場所の光束の光量の平均化を光学的に検出する。

フリッカ解析部２１８は、フリッカセンサ２２４の出力信号を解析することで、光源起因のフリッカが発生しているか、液晶表示素子起因のフリッカが発生しているかを判別する。

２２７は、投影画像表示装置２００に配置され、投影画像表示装置２００の状態及び警告等を表示する表示部である。２２８は、表示部２２７を制御する表示制御部である。２３０は、外部からの交流電力を受け入れ、所定の電圧に整流して電源部２０３に供給する電源入力部である。２３１は、投影画像表示装置２００内の熱を外部に放出するなどして冷却する冷却部であり、例えば、ヒートシンクとファンにより構成されている。

図７は、フリッカセンサ２２４とフリッカ解析部２１８の概略構成ブロック図を示す。フリッカセンサ２２４は、フォトダイオード２４０、アンプ２４２及びＡ／Ｄ変換器２４４からなり、フォトダイオード２４０で受光した光信号を増幅しデジタル化して、フリッカ解析部２１８に供給する。フリッカ解析部２１８では、フリッカ解析部２１８は、強度データ記憶部２４６、離散フーリエ変換回路（ＤＦＴ回路）２４８及び周波数比較部２５０を具備する。強度データ記憶部２４６は、フリッカセンサ２２４からの光強度値を記憶する。ＤＦＴ部２４８は、強度データ記憶部２４６に記憶される光強度値をＤＦＴ変換し、周波数成分を抽出する。周波数比較部２５０は、画像処理部２１７から通知される液晶駆動周波数の値とＤＦＴ部２４８で検知されたフリッカ周波数とを比較し、比較結果を制御部２０１に通知する。液晶駆動周波数の値とフリッカ周波数が同じ場合、液晶起因フリッカであると判定でき、異なる場合、光源起因フリッカと判定できる。液晶起因フリッカと光源起因フリッカが競合している場合でも、液晶駆動周波数に連動するフリッカ抑制を先に実行し、残るフリッカに対して光源起因フリッカ低減対策を実行すれば良い。

投影画像表示装置２００の通常の動作を説明する。制御部２０１は、操作部２０２による電源オンの指示に応じて、電源部２０３に各ブロックに電源を供給するように指示し、各ブロックを待機状態にする。電源が投入された後、制御部２０１は、光源制御部２０８に光源２０６からの発光を開始するように指示する。

制御部２０１は、操作部２０２から入力された指示等の情報から、投影光学系２０７を調整するように光学系制御部２０９に指示する。光学系制御部２０９は、投影光学系２０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。この時点で、投影の準備が整う。

デジタル入力部２１２に入力された映像信号は、画像処理部２１７により液晶部２０４，２０５に適した解像度に変換され、また、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加えられる。そして、画像処理部２１７により補正を加えられた映像信号の輝度成分が、輝度信号変換部２１６を介して液晶駆動部２１４に供給され、色相信号が色相信号変換部２１５を介して液晶駆動部２１３に供給される。液晶駆動部２１３，２１４は、それぞれの入力信号に従い液晶部２０４，２０５を駆動し、画像を形成させる。

光源２０６から発せられた光は、液晶部２０４，２０５の反射型液晶表示素子に形成された画像により空間的に強度変調され、投影光学系２０７により不図示のスクリーンに投影される。

フリッカセンサ２２４は、投影中、光量を測定しつづけ、フリッカ解析部２１８はフリッカの要因、有無及び程度を解析する。反射型液晶表示素子のフリッカは、フレーム更新周波数又は駆動周波数に依存する。従って、フリッカセンサ２２４の出力信号から抽出される変動成分を周波数解析することで、液晶起因フリッカを特定できる。また、通常の画像投影をしている状況では、投影画像データ自体の変動をキャンセルした上で、フリッカ成分を抽出する必要がある。そこで、画像処理部２１７から画像データを取り込み、平均化させた状態で画像データ自身の変動成分を抽出する。フリッカセンサ２２４で取り込んだ光量から、画像データ自身の変動成分をキャンセルする。

あるいは、フリッカ判別のために、時間的に変化の無い一定階調をもった画像パターンを出力させるフリッカ測定モードを設けても良い。フリッカセンサ２２４が一定階調の画像に対して光量の変動を検知し、フリッカ解析部２１８が、そのフリッカ成分を抽出する。

分離光学部２２２で分離された後の光量を測光するので、どの色の反射型液晶表示素子でフリッカが発生しているかも特定できる。

本実施例によるフリッカ抑制動作を説明する。ここでは、液晶部２０４，２０５の更新駆動周波数が１２０Ｈｚであるとする。フリッカセンサ１５ｂのみでフリッカの存在が認められる場合で、その周波数が１２０Ｈｚだったときには、青の反射型液晶表示素子においてフリッカが発生していると推定できる。しかし、その周波数が液晶表示素子の駆動周波数でなく、しかもフリッカセンサ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂの全てで共通のフリッカ成分が認められるときには、光源に起因するフリッカであると推定できる。また、同じ駆動周波数でも位相関係がずれている場合、液晶駆動要因のフリッカではないと推測できる。

フリッカ要因が光源にある場合、制御部２０１は、光源起因フリッカが低減するように、光源制御部２０８により光源２０６の光量を制御させる。フリッカ要因が液晶表示素子にある場合、フリッカ解析部２１８は、液晶駆動部２１４を介して液晶部２０５を制御して、液晶起因フリッカを低減させる。具体的には、フリッカ解析部２１８は、フリッカセンサからの色毎の光量信号を液晶駆動部２１４に供給する。液晶駆動部２１４は、フリッカ解析部２１８からの光量信号に連動する形で、フリッカによる光量の変動と逆位相で液晶部２０５の液晶表示素子を駆動する。逆位相の駆動を加えることで、液晶起因のフリッカが抑制される。別の方法として、液晶駆動部２１４は、フリッカによる光量の変動に連動して、液晶部２０５の液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御してもよい。

投影中、制御部２０１は、光源２０６等の温度を温度計２２０により検出し、例えば、光源２０６の温度が一定の温度以上になったとき等には、冷却部２３１を動作させて冷却する。

操作部２０２により電源オフの指示がなされると、制御部２０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。終了の準備が整うと、電源部２０３は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部２３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置２００を冷却する。

ここでは、デジタル入力部２１２から入力された映像信号を表示する場合を説明したが、アナログ入力部２１０からの入力映像を表示する場合も、同様である。

図８は、本実施例の特徴的な動作のフローチャートを示す。図８を参照して、本実施例におけるフリッカ抑制動作を説明する。

ステップＳ２１で電源オンになる。

ステップＳ２２で、制御部２０１は、操作部２０２により電源オンの指示がなされたことにより、電源部２０３に各ブロックに電源を供給するように指示をだし、各ブロックを待機状態にする。

ステップＳ２３で、電源が投入された後、制御部２０１は、光源制御部２０８に光源２０６からの発光を開始するように指示をだす。

ステップＳ２４で、制御部２０１は、操作部２０２から入力された指示等の情報から、投影光学系２０７を調整するよう光学系制御部２０９に指示をだす。光学系制御部２０９は、投影光学系２０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。このようにして、投影の準備が整う。

ステップＳ２５で、デジタル入力部２１２又はアナログ入力部２１０に映像信号が入力される。

ステップＳ２６で、画像処理部２１７は、入力映像信号を液晶部２０４，２０５に適した解像度に変換し、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加える。そして、画像処理部２１７により補正を加えられた映像信号は、色相信号変換部２１５と輝度信号変換部２１６に入力され処理され、液晶駆動部２１３，２１４にそれぞれ送られる。

ステップＳ２７で、液晶駆動部２１３，２１４は液晶部２０４，２０５に画像を形成させる。

ステップＳ２８で、液晶部２０４，２０５に形成された画像は、光源２０６から発せられた光により投影光学系２０７に導かれ、投影光学系２０７は不図示のスクリーンに画像を投影する。

ステップＳ２９で、フリッカセンサ２２４によるフリッカ測定が開始される。

ステップＳ３０で、フリッカ解析部２１８は、画像処理部２１７から表示中の画像データを取り込み、輝度を画面内で平均化することで画像データの時間的な変動成分を抽出する。フリッカ解析部２１８は更に、フリッカセンサ２２４で取り込んだ光量の変動から画像データの変動成分をキャンセルして、フリッカ成分を抽出する。

ステップＳ３１で、フリッカ解析部２１８は、フリッカセンサ２２４の出力信号からフリッカ成分が認められるか否かを判定する。フリッカが存在する場合はステップＳ３２に移行し、フリッカ成分が無い場合はステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３２で、フリッカ解析部２１８はフリッカ周波数を解析する。そのフリッカ周波数が反射型液晶表示素子の駆動周波数に同期している場合、ステップＳ３４に移行し、同期していない場合は、ステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３で、光源起因フリッカか否かを識別するために、全部の反射型液晶表示素子で同期して同じフリッカ揺らぎか否か判断する。全反射型液晶表示素子で同じ揺らぎが検出される場合、光源起因フリッカと判断できる。その場合、ステップＳ３７に移行し、そうでない場合、ステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３４では、液晶起因フリッカを抑制するために、フリッカ解析部２１８は、フリッカセンサ２２４の色毎の光量信号を液晶駆動部２１４に送信する。液晶駆動部２１４は、色毎の光量信号に連動する形で、その光量変動と逆位相で液晶部２０５の反射型液晶表示素子を駆動する。これにより、液晶起因フリッカが抑制される。別の方法として、液晶駆動部２１４は、フリッカによる光量の変動に連動して、液晶部２０５の液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御してもよい。

ステップＳ３５で、電源オフの指示がなければ、ステップＳ３０に移行する。操作部２０２により電源オフの指示がなされた場合、ステップＳ３６で、制御部２０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。そして、終了の準備が整うと、電源部２０３は、各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部２３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置２００を冷却する。

ステップＳ３７では、制御部２０１は光源制御部２０８に、光源光量が一定になるように、光源２０６の出力光量を制御させる。すなわち、光源起因フリッカを抑制する。この後、ステップＳ３５に移行する。

以上のように、本実施例では、液晶表示素子を透過した光の光量からフリッカ原因を判別し、光源用にフリッカセンサを使用しないので、構成を簡易化できる。もちろん、フリッカ原因に応じたフリッカ抑制を行うので、反射型液晶表示素子における表示コントラスト等の表示特性を損なうことなくフリッカを抑制できる。

本発明の第３実施例を説明する。本実施例では、投影される光学像を受光するフリッカセンサのみを用いて、フリッカ種類を判別する。

図９は、第３実施例である反射型投影表示装置の光学系の概略構成図を示す。図９において、３０１は高圧水銀光源などからなる光源である。３０２は光源３０１から光を所定の方向に放射するためのリフレクタである。３０３は均一な光源強度を有する光源領域を形成するためのインテグレータであり、フライアイレンズ３０３ａ，３０３ｂから構成されている。３０４は無偏光な光を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子であり、偏光分離膜３０４ａ、１／２位相差板３０４ｂ及び反射板３０４ｃで構成されている。

３０５は光源光を集光するコンデンサーレンズであり、３０６はミラーである。３０７は光源光をテレセントリックな光にするフィールドレンズである。３０８は緑の波長領域光を透過するダイクロイックミラーである。

３０９ａ，３０９ｂ，３０９ｃはそれぞれ偏光分離膜３０９ａ１，３０９ｂ１，３０９ｃ１を有する偏光ビームスプリッタである。偏光分離膜３０９ａ１，３０９ｂ１，３０９ｃ１は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる特性をもつ。

３１０ａ，３１０ｂはそれぞれ、所定波長領域の光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性位相差板である。３１１ｒ，３１１ｇ，３１１ｂはそれぞれ、入射した光源光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する反射型液晶表示素子である。３１２ｒ，３１２ｇ，３１２ｂはそれぞれ１／４位相差板である。３１３ｒ，３１３ｇ，３１３ｂはそれぞれ、反射型液晶表示素子３１１ｒ，３１１ｇ，３１１ｂが黒表示のときに発生する位相差を補正する複屈折性位相差補償素子としての一軸性の複屈折フィルタである。３１６は投影レンズである。

３１４ｒ，３１４ｇ，３１４ｂは、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子であり、具体的には、透過型液晶からなる。

３１４は、偏光ビームスプリッタ３０９ｃにより合成された、投影されるべき光学像を受光するフリッカセンサである。

図９に示す光学系の光学的な作用を説明する。光源３０１から出射した光はリフレクタ３０２によりフライアイレンズ３０３ａの方向に集光される。この光束は、フライアイレンズ３０３ａにより複数の光束に分割される。その複数の光束は、フライアイレンズ３０３ｂ、コンデンサーレンズ３０５及びフィールドレンズ３０７の作用によって、各反射型液晶表示素子３１１ｒ，３１１ｇ，３１１ｂ上に重ね合わされる。均一な光源強度の光源領域が、各反射型液晶表示素子３１１ｒ，３１１ｇ，３１１ｂ上に形成される。

また、フライアイレンズ３０３ｂから出射した多数の光束は、それぞれの光束に対応した偏光分離膜３０４ａでＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は１／２位相差板３０４ｂによりＳ偏光と同方向の偏光成分に変換され、Ｓ偏光は反射板３０４ｃにより反射される。これにより、フライアイレンズ３０３ｂから出射した多数の光束は、所定の偏光方向を有する光として同一方向に出射される

偏光変換素子３０４によりほぼＳ偏光にそろえられた光は、緑の波長領域光を透過するダイクロイックミラー３０８に入射する。ダイクロイックミラー３０８は、緑の波長領域光は透過し、赤と青の波長領域光は反射する。ダイクロイックミラー３０８を透過した緑領域光は、偏光ビームスプリッタ３０９ａの偏光分離膜３０９ａ１において反射して、１／４位相差板３１２ｇを透過する。更に、複屈折フィルタ３１３ｇを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子３１４ｇを通って、反射型液晶表示素子３１１ｇに入射する。

ダイクロイックミラー３０８を反射した赤と青の波長領域光は、色選択性位相差板３１０ａによって青の波長領域光のみが偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、赤の波長領域光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッタ３０９ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ３０９ｂの偏光分離膜３０９ｂ１は、Ｐ偏光である青の波長領域光を透過し、Ｓ偏光である赤の波長領域光を反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤と青の波長領域光に分離される。

偏光ビームスプリッタ３０９ｂを反射した赤の波長領域光は、１／４位相差板３１２ｒを透過する。更に複屈折フィルタ３１３ｒを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子３１４ｒを通って、反射型液晶表示素子３１１ｒに入射する。偏光ビームスプリッタ３０９ｂを透過した青の波長領域光は、１／４位相差板３１２ｂを透過し、更に複屈折フィルタ３１３ｂを透過し、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子３１４ｂを通って、反射型液晶表示素子３１１ｂに入射する。

反射型液晶表示素子３１１ｇによって変調され反射した緑の波長領域光は、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子３１４ｇ、複屈折フィルタ３１３ｇ及び１／４位相差板３１２ｇを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ３０９ａ，３０９ｃを透過する。

反射型液晶表示素子３１１ｒによって変調され反射した赤の波長領域光は、複屈折フィルタ３１３ｒ及び１／４位相差板３１２ｒを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ３０９ｂを透過し、色選択性位相差板３１０ｂに入射する。

反射型液晶表示素子３１１ｂによって変調され反射した青の波長領域光は、色毎の輝度を制御する輝度変調液晶表示素子３１４ｂ及び複屈折フィルタ３１３ｂを透過し、１／４位相差板３１２ｂによりＳ偏光に変換される。Ｓ偏光の青波長領域光は、偏光ビームスプリッタ３０９ｂで反射され、色選択性位相差板３１０ｂに入射する。

色選択性位相差板３１０ｂには赤の波長領域光と青の波長領域光が入射するが、色選択性位相差板３１０ｂは、赤の波長領域光の偏光方向を９０°変換してＳ偏光とし、青の波長領域光はＳ偏光のままで透過する。偏光ビームスプリッタ３０９ｃは、色選択性位相差板３１０ｂからの共にＳ偏光の赤の波長領域光と青の波長領域光を反射する。

偏光ビームスプリッタ３０９ｃは、赤、緑及び青の全波長領域の光を合成し、合成光を投影レンズ３１６に供給する。投影レンズ３１６が、合成光を不図示のスクリーン等に投影する。

偏光ビームスプリッタ３０９ｃの出力側に配置されたフリッカセンサ３１４が、偏光ビームスプリッタ３０９ｃで合成された光学像を受光する。フリッカセンサ３１４は、液晶起因フリッカと光源起因フリッカを含む投影光学像の光量を検出し、その光量に応じた強度信号を発生する。

図１０は、本実施例の電気系の概略構成ブロック図を示す。４００は、本実施例の投影画像表示装置である。４０１は、投影画像表示装置４００の各ブロックを制御する制御部である。４０２は、ユーザからの操作を受け付ける操作部である。４０３は、投影画像表示装置４００の各ブロックへの電源供給を制御する電源部である。４０４は色相信号を表示する液晶部であり、４０５は輝度信号を表示する液晶部である。液晶部４０４，４０５はそれぞれ、３枚の反射型液晶表示素子等で構成されており、この反射型液晶表示素子に画像を形成する。

４０６は液晶部１０４に光を供給する光源である。４０７は、光源４０６から発せられた光を液晶部４０４，４０５に供給することにより得られた光学像を不図示のスクリーンに投影する投影光学系である。投影光学系４０７は、図９に示す投影レンズ３１６に対応する。４０８は、光源４０６を含む光束の光量等を制御する光源制御部である。４０９は、投影光学系４０７のズームレンズ及びフォーカスレンズ等を制御し、ズーム倍率及び焦点を調整する光学系制御部である。

４１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＶＤ再生装置又はテレビチューナ等からのアナログ映像信号を受け付けるアナログ入力部であり、ＲＧＢ端子、Ｓ端子等からなる。４１１は、アナログ入力部４１０により得られたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部である。ＡＤ変換部４１１でデジタル信号化された映像信号は、画像処理部４１７に供給される。４１２は、ＰＣ又はＤＶＤ再生装置等からのデジタル映像信号を受け付けるデジタル入力部であり、ＨＤＭＩ端子等からなる。ＨＤＭＩ端子の場合には、外部から制御信号も同時に送信されてくる場合があり、これにより、映像の制御等が行われることもある。

画像処理部４１７は、これらのアナログ入力部４１０及びデジタル入力部４１２に入力される映像信号並びに制御部４０１からの映像信号等に色補正及び画質補正等の処理を行い、ＲＧＢ映像信号を生成する。色相信号変換部４１５は、画像処理部４１７で生成されるＲＧＢ映像信号から色相信号を生成する。輝度信号変換部４１６は、画像処理部４１７で生成されるＲＧＢ映像信号から輝度信号を生成する。

液晶駆動部４１３，４１４はそれぞれ、色相信号変換部４１５及び輝度信号変換部４１６からの画像信号に従い、液晶部４０４，４０５の液晶表示素子を駆動して画像を形成させる。

４１９は、投影画像表示装置４００の動作時間及び各ブロックの動作時間等を検出するタイマである。４２０は、投影画像表示装置４００の光源４０６の温度、液晶部４０４，４０５の温度及び外気温等を計測する温度計である。４２１は、投影画像表示装置４００に付属するリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部４０１に送信する赤外線受信部である。赤外線受信部４２１は例えば、投影画像表示装置４００の前後方向等の複数箇所に設置されていてもよい。

４２２は、光源４０６から出力された光をＲＧＢの３色に分離する分離光学部である。分離光学部４２２で分離された各色光は、液晶部４０４，４０５を通り、色合成部４２３で合成され、投影光学系４０７から投影される。４２４は、色合成部４２３で色合成された後の光束の光量を計測するフリッカセンサであり、フリッカセンサ３１４に対応する。フリッカセンサ４２４は、光拡散板等を含み、測定場所の光束の光量の平均化を光学的に検出する。

フリッカ解析部４１８は、フリッカセンサ４２４の出力信号を解析することで、光源起因フリッカ及び液晶起因フリッカを識別し、発生の有無を判別する。

液晶表示素子起因のフリッカは、通常の画像を投影している場合には、投影画像データ自体の変動をキャンセルした上で、フリッカ成分を抽出する必要がある。そのため、フリッカ解析部４１８は、画像処理部４１７から画像データを取り込み、平均化させた状態で画像データ自身の変動成分を抽出する。そして、フリッカセンサ４２４で取り込んだ光量から、投影画像自身の変動成分を抽出する。別の方法として、フリッカ測定モードとして、３色全てについて時間的に変化の無い一定階調をもった特定の画像パターンを表示させてもよい。その状態で、フリッカ解析部４１８が、フリッカセンサ４２４が光量の変動を検知し、フリッカ成分を抽出する。

４２７は、投影画像表示装置４００に配置され、投影画像表示装置４００の状態及び警告等を表示する表示部である。４２８は、表示部４２７を制御する表示制御部である。４３０は、外部からの交流電力を受け入れ、所定の電圧に整流して電源部４０３に供給する電源入力部である。４３１は、投影画像表示装置１００内の熱を外部に放出するなどして冷却する冷却部であり、例えば、ヒートシンクとファンにより構成されている。

フリッカセンサ４２４及びフリッカ解析部４１８の構成は、例えば、図７に示す構成からなる。なお、フリッカセンサ４２４からの光量信号のうち、投影画像の変動をキャンセルした後の光量変動の周波数が、液晶表示素子の更新駆動周波数に等しい場合、液晶表示素子においてフリッカが発生していると推定できる。また、投影画像の変動をキャンセルした後の光量変動が更新駆動周波数に同期している場合も同様に、液晶表示素子においてフリッカが発生していると推定できる。

投影画像表示装置４００の通常の動作を説明する。制御部４０１は、操作部４０２による電源オンの指示に応じて、電源部４０３に各ブロックに電源を供給するように指示を出し、各ブロックを待機状態にする。電源が投入された後、制御部４０１は、光源制御部４０８に光源４０６からの発光を開始するように指示する。

制御部４０１は、操作部４０２から入力された指示等の情報から、投影光学系４０７を調整するように光学系制御部４０９に指示する。光学系制御部４０９は、投影光学系４０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。この時点で、投影の準備が整う。

デジタル入力部４１２に入力された映像信号は、画像処理部４１７により液晶部４０４，４０５に適した解像度に変換され、また、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加えられる。そして、画像処理部４１７により補正を加えられた映像信号の輝度成分が、輝度信号変換部４１６を介して液晶駆動部４１４に供給され、色相信号が色相信号変換部４１５を介して液晶駆動部４１３に供給される。液晶駆動部４１３，４１４は、それぞれの入力信号に従い液晶部４０４，４０５を駆動し、画像を形成させる。

光源４０６から発せられた光は、液晶部４０４，４０５の液晶表示素子に形成された画像により空間的に強度変調され、投影光学系４０７により不図示のスクリーンに投影される。

フリッカセンサ４２４は、投影中、光量を測定しつづけ、フリッカ解析部４１８はフリッカの要因、有無及び程度を解析する。フリッカ要因が光源４０６にある場合、制御部４０１は、光源起因フリッカが低減するように光源制御部４０８に光源４０６への供給電力を制御させる。光源４０６の出力段に絞りを設け、この絞りの開度をフリッカと逆位相で制御しても良い。光源起因フリッカの抑制法として、全ての液晶表示素子をフリッカと同期して逆位相で駆動し、フリッカを打ち消す様にその強度を制御しても良い。

フリッカ要因が液晶表示素子である場合、フリッカ解析部４１８は、液晶部４０５を制御することで、液晶起因フリッカを低減する。具体的には、フリッカ解析部４１８は、フリッカセンサ４２４からの光量信号を液晶駆動部４１４に供給する。液晶駆動部４１４は、フリッカ解析部４１８からの光量信号に連動する形で、フリッカによる光量の変動と逆位相で液晶部４０５の液晶表示素子を駆動する。逆位相の駆動を加えることで、液晶起因のフリッカが抑制される。別の方法として、液晶駆動部４１４は、フリッカによる光量の変動に連動して、液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御してもよい。

投影中、制御部４０１は、光源４０６等の温度を温度計４２０により検出し、例えば、光源４０６の温度が一定の温度以上になったとき等には、冷却部４３１を動作させて冷却する。

操作部４０２により電源オフの指示がなされると、制御部４０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。終了の準備が整うと、電源部４０３は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部４３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置４００を冷却する。

ここでは、デジタル入力部４１２から入力された映像信号を表示する場合を説明したが、アナログ入力部４１０からの入力映像を表示する場合も、同様である。

図１１は、本実施例の特徴的な動作のフローチャートを示す。図１１を参照して、本実施例におけるフリッカ抑制動作を説明する。

ステップＳ４１で電源オンになる。

ステップＳ４２で、制御部４０１は、操作部４０２により電源オンの指示がなされたことにより、電源部４０３に各ブロックに電源を供給するように指示をだし、各ブロックを待機状態にする。

ステップＳ４３で、電源が投入された後、制御部４０１は、光源制御部４０８に光源４０６からの発光を開始するように指示をだす。

ステップＳ４４で、制御部４０１は、操作部４０２から入力された指示等の情報から、投影光学系４０７を調整するよう光学系制御部４０９に指示をだす。光学系制御部４０９は、投影光学系４０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを動作させてスクリーン画面上に投影光が結像するよう制御する。このようにして、投影の準備が整う。

ステップＳ４５で、デジタル入力部４１２又はアナログ入力部４１０に映像信号が入力される。

ステップＳ４６で、画像処理部４１７は、入力映像信号を液晶部４０４，４０５に適した解像度に変換し、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加える。そして、画像処理部４１７により補正を加えられた映像信号は、色相信号変換部４１５と輝度信号変換部４１６に入力され処理され、液晶駆動部４１３，４１４にそれぞれ送られる。

ステップＳ４７で、液晶駆動部４１３，４１４は液晶部４０４，４０５に画像を形成させる。

ステップＳ４８で、液晶部４０４，４０５に形成された画像は、光源４０６から発せられた光により投影光学系４０７に導かれ、投影光学系４０７は不図示のスクリーンに画像を投影する。

ステップＳ４９で、フリッカセンサ４２４によるフリッカ測定が開始される。

ステップＳ５０で、フリッカセンサ４２４で動作中、光量測定を行い、フリッカ解析部４１８は、画像処理部２１７から表示中の画像データを取り込み、輝度を画面内で平均化することで画像データの時間的な変動成分を抽出する。フリッカ解析部４１８は更に、フリッカセンサ４２４で取り込んだ光量の変動から画像データの変動成分をキャンセルして、光量変動の周波数成分を抽出する。

ステップＳ５１で、フリッカ解析部４１８は、フリッカセンサ４２４の出力信号にフリッカ成分が認められるか否かを判定する。フリッカが存在する場合はステップＳ５２に移行し、フリッカ成分が無い場合はステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５２で、フリッカ解析部４１８はフリッカ周波数を解析する。そのフリッカ周波数が反射型液晶表示素子の駆動周波数に一致しているか、同期している場合、ステップＳ５４に移行し、そうでない場合は、ステップＳ５３に移行する。ステップＳ５４で、液晶表示素子によってフリッカの制御か可能かどうかを判断する。

本実施例では、色合成後の光量を測定しているので、確率は低いものの、液晶表示素子の駆動に同期した光源起因フリッカを誤検知する可能性もある。これに鑑みて、まずフリッカ周波数による振り分けを行い、さらに液晶表示素子で抑制が可能か否かを念のために確認している。すなわち、光源起因フリッカであっても、液晶表示素子の駆動に起因するなどの何らかの理由で同期することも念頭においている。

ステップＳ５４で、液晶表示素子でのフリッカ抑制が可能と判断された場合には、ステップＳ５５に移行し、そうでない場合には、光源起因フリッカであると判定し、ステップＳ５３に移行する。

ステップＳ５３では、制御部４０１は光源制御部４０８に、光源光量が一定になるように、光源４０６の出力光量を制御させる。すなわち、光源起因フリッカを抑制する。この後、ステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５５では、液晶起因フリッカを抑制するために、フリッカ解析部４１８は、フリッカセンサ４２４により受光される光量の変動を示す信号を液晶駆動部４１４に送信する。液晶駆動部４１４は、フリッカ解析部４１８からの信号の示す光量変動に連動して、液晶部４０５の液晶表示素子の対向電極電圧Ｖｃｏｍを動的に制御する。

ステップＳ５６で、電源オフの指示がなければ、ステップＳ５０に移行する。操作部４０２により電源オフの指示がなされた場合、ステップＳ５７で、制御部４０１は、各ブロックに終了処理を行うよう指示する。そして、終了の準備が整うと、電源部４０３は、各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部４３１は、電源オフの後、暫く動作し、投影画像表示装置４００を冷却する。

以上のように、本実施例では、投影すべき画像光の光量を計測するフリッカセンサのみでフリッカの原因を判別するので、構成を簡易化できる。もちろん、フリッカ原因に応じたフリッカ抑制を行うので、液晶表示素子における表示コントラスト等の表示特性を損なうことなくフリッカを抑制できる。

本発明の目的は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を装置に供給することによっても、達成される。このとき、供給された装置の制御部を含むコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）は、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、上述のプログラムコードの指示に基づき、装置上で稼動しているＯＳ（基本システムやオペレーティングシステム）などが処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、装置に挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれ、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。このとき、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行う。

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、
   前記画像光を投影する投影光学系と、
   前記光源の出力する光の強度を検出する第１のフリッカセンサと、
   前記画像光に含まれる強度を検出する第２のフリッカセンサと、
   前記第１及び第２のフリッカセンサの出力により、前記画像光に含まれるフリッカの要因を判別するフリッカ解析手段と、
   前記フリッカ解析手段により判別される要因に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段を制御する制御手段
   とを具備することを特徴とする投影表示装置。
2. 前記液晶表示手段が、色毎の液晶表示素子を有すること特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
3. 前記第２のフリッカセンサは、前記画像光を構成する複数の色の光強度を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影表示装置。
4. 光源と、
   前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、
   当該画像光を投影する投影光学系と、
   前記画像光を構成する複数の色の光強度を検出するフリッカセンサと、
   前記フリッカセンサの出力により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析手段と、
   前記フリッカ解析手段の解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段の何れかを制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御手段
   とを具備することを特徴とする投影表示装置。
5. 前記フリッカ解析手段は、前記フリッカセンサの出力から光量変動の周波数を解析し、前記周波数により光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別することを特徴とする請求項４に記載の投影表示装置。
6. 光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを有する投影表示装置を制御する方法であって、
   前記光源の出力する光の強度を検出するステップと、
   前記画像光に含まれる強度を検出するステップと、
   前記光源の出力する光の強度及び前記画像光に含まれる強度により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析ステップと、
   前記フリッカ解析ステップの解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源を制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御ステップ
   とを具備することを特徴とする投影表示装置の制御方法。
7. 光源と、前記光源から出力された光を空間的に変調し、画像光を出力する液晶表示手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを有する投影表示装置を制御する方法であって、
   前記画像光を構成する複数の色の光強度を検出するステップと、
   前記画像光を構成する複数の色の光強度により、前記画像光に含まれるフリッカの光源起因フリッカと液晶起因フリッカを判別するフリッカ解析ステップと、
   前記フリッカ解析ステップの解析結果に従い、前記光源起因フリッカが低減するように前記光源及び前記液晶表示手段の何れかを制御し、前記液晶起因フリッカが低減するように前記液晶表示手段を制御する制御ステップ
   とを具備することを特徴とする投影表示装置の制御方法。

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