JP2022182040A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、その映像信号のアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、映像領域の光のみをスクリーンへ投影させる。【解決手段】光源部、光源部からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部、分光処理部により分光された光を映像信号に応じて光変調させる光変調処理部、光変調処理部により光変調された光を集光する集光処理部、集光処理部で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部を備えた投射型表示装置において、分光処理部から投射レンズ処理部までの間の任意の位置に設けられた遮光装置と、当該遮光装置の遮光度合いを制御する遮光制御部とをさらに備える。遮光制御部は、光のアスペクト比と映像信号のアスペクト比とに基づいて、遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、投影される映像の表示アスペクト比を可変にする投射型表示装置に関する。

従来、テレビの放送波経由で、制作された番組を視聴者へ届けるためには、制作されたコンテンツの縦横比であるアスペクト比を必ず１６：９（＝１．７８：１）に合うように変換する必要があった。

例えば、映画のアスペクト比はＤＣＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｉｎｅｍａ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ）で規格化されており、１．９：１のアスペクト比で構成された画素数の垂直成分を犠牲にすることで、テレビ番組よりも横長なビスタサイズと呼ばれる１．８５：１のアスペクト比、スコープサイズと呼ばれる２．３５：１、または２．３９：１のアスペクト比で一般的に制作されている。また、一部の映画では、それらとは異なる１．９：１または２：１のようなアスペクト比で制作されている例もある。

そして、それらのアスペクト比の映画をテレビで放送するためには、主に２通りの変換処理のいずれかを行う必要があった。１つは、映像の上下に黒い帯を追加し、テレビで規定される画素数と一致するように縮小処理を行うレターボックス化と呼ばれる処理である。また、もう１つは、１．７８：１のアスペクト比と一致するように映像領域の両サイドをトリミングするパンアンドスキャン化と呼ばれる処理である。

しかし、レターボックス化の処理を行う場合には、黒帯が付加されることにより、番組コンテンツの画面サイズが、表示装置の映像領域のサイズに比べて小さくなってしまう、という問題があった。また、パンアンドスキャン化の処理を行う場合には、トリミングされることにより、コンテンツ制作時に意図された情景の情報が失われてしまう、という問題があった。

これらの問題は、ネット配信を用いることにより解決することができる。ネット配信を用いてテレビ番組または映画のコンテンツを視聴者へ届けるＯＴＴ（Ｏｖｅｒ Ｔｈｅ Ｔｏｐ）サービスの台頭により、視聴者の多くが、レターボックス化されたコンテンツなどをネット経由で視聴している。一部の映画コンテンツに関しては、制作時のアスペクト比のまま配信されており、視聴者がアスペクト比が１．７８：１よりも横長な表示装置で視聴している場合には、アスペクト比が１．７８：１で固定されている表示装置で視聴するよりも大きな画面サイズでコンテンツを視聴することができる。

このように、ネット配信により、１．７８：１とは異なるアスペクト比のコンテンツが視聴者へ届くようになってきているのに対し、コンテンツに応じてアスペクト比を可変することが可能な表示装置は開発されていない。

一方、コンテンツに応じてアスペクト比を可変することはできないが、アスペクト比を可変することができる直視型表示装置の例として、ローラブルディスプレイが開発されつつある（例えば特許文献１，２，３を参照）。しかし、投射型表示装置では、液晶素子およびデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：以下「ＤＭＤ」と呼ぶ。）のアスペクト比が１．７８：１で固定されているときに、投影するコンテンツのアスペクト比が１．７８：１とは異なる場合、コンテンツの映像領域以外の部分は黒またはそれに近い階調で表現され、また、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比が１．７８：１ではないときにも、デバイスのアスペクト比と投影するコンテンツのアスペクト比が異なる場合には、やはりコンテンツの映像領域以外の部分は黒またはそれに近い階調で表現され、完全には遮光されていない。

これに対し、アスペクト比に応じた表示に関する先行技術が開示されている（例えば特許文献４を参照）。この技術は、入力信号とともに補助信号として入力されたアスペクト比の情報に応じて、光源の前に設置されたビスタスコープのアスペクト比と同一のアスペクト比を有する複数のマイクロレンズからなるインテグレータと、一辺がマイクロレンズと同一で他辺がインテグレータの幅よりも長い棒状に一次元配列されたマイクロレンズからなるシリンドリカルレンズで構成された光学系を調整することで、アスペクト比の異なる映像の表示を可能にするものである

特許第６２５１７９９号公報 特許第６３６４５１２号公報 特許第６８３２０６３号公報 特開２００７－１７５７１号公報

しかしながら、例えば特許文献４の投射型表示装置では、プロジェクター装置の手前の光源のところで距離を調整しているものであり、また、ビスタサイズとスコープサイズとは異なるアスペクト比の表示には対応しておらず、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された際には、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光（映像領域外の光）がスクリーンへ投影されてしまい、視聴者にとって、自然な明るさと大きさの映像を視聴することができない、という課題があった。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、その映像信号のアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、映像領域の光のみをスクリーンへ投影させる投射型表示装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１の投射型表示装置は、光源部、前記光源部からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部、前記分光処理部により分光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部、前記光変調処理部により光変調された光を集光する集光処理部、および、前記集光処理部で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部を備えた投射型表示装置において、前記投射型表示装置の内部であって、前記分光処理部から前記投射レンズ処理部までの間の任意の位置に設けられた遮光装置と、前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する遮光制御部と、をさらに備え、前記遮光制御部は、前記投射型表示装置から出射される光のアスペクト比と、前記映像信号のアスペクト比とに基づいて、前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御することを特徴とする。

また、請求項２の投射型表示装置は、請求項１に記載の投射型表示装置において、前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記分光処理部と前記光変調処理部との間に設けた、ことを特徴とする。

また、請求項３の投射型表示装置は、請求項１に記載の投射型表示装置において、前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記光変調処理部と前記集光処理部との間に設けた、ことを特徴とする。

また、請求項４の投射型表示装置は、請求項１に記載の投射型表示装置において、前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記集光処理部と前記投射レンズ処理部との間に設けた、ことを特徴とする。

また、請求項５の投射型表示装置は、請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の投射型表示装置において、前記遮光装置が、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置であって、前記遮光制御部が、前記垂直方向の開口度および前記水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて、前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御することを特徴とする。

本発明によれば、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、その映像信号のアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、映像領域（映像信号のアスペクト比に応じた領域）の光のみをスクリーンへ投影させることができる。これにより、視聴者は自然な明るさと大きさの映像を視聴することができる。

一般的な投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。 一般的な透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 一般的な反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 一般的なＤＭＤ方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 一般的な投射型表示装置による映像領域の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態１における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態１における投射型表示装置の遮光制御部における処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における投射型表示装置による映像領域の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における投射型表示装置による映像領域の別の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態２における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態２における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態３における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態３における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態３における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。 本発明の実施の形態３におけるＤＭＤ方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。

本発明は、投射型表示装置内に設置された遮光装置が、アスペクト比に関する補助データ信号に応じて遮光領域を可変することにより、投影される映像の表示アスペクト比を可変にする投射型表示装置に関するものである。

投射型表示装置の代表的な方式としては、透過型液晶方式、反射型液晶方式、ＤＭＤ方式の３つがある。図１は、一般的な投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。また、図２は、一般的な透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図３は、一般的な反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図４は、一般的なＤＭＤ方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。

図１に示すように、一般的な投射型表示装置１は、光源部１０、光源部１０からの光をＲ（Ｒｅｄ、赤）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ、緑）およびＢ（Ｂｌｕｅ、青）のそれぞれの色の光に分光する分光処理部２０、分光処理部２０により分光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部３０、光変調処理部３０により光変調された光を集光する集光処理部４０、および、集光処理部４０で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部５０を備えている。

なお、投射型表示装置１における光源部１０、分光処理部２０、光変調処理部３０、集光処理部４０、投射レンズ処理部５０については、公知の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略するが、図２～図４に示すように、光源部１０は、光源１１と光源用レンズ１２を備えている。ここで、光源部１０からの光のアスペクト比は固定であり、液晶素子（透過型液晶素子、反射型液晶素子）およびＤＭＤのアスペクト比と同じになるように、光源部１０から平行光が放射される。

また、図２に示すように、透過型液晶方式の投射型表示装置１Ａにおいては、分光処理部２０は、ダイクロイックミラー２１およびミラー２２を備えており、光変調処理部３０は、透過型液晶素子３１を備えており、集光処理部４０は、クロスダイクロイックプリズム４１を備えており、投射レンズ処理部５０は、投射レンズ５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。

また、図３に示すように、反射型液晶方式の投射型表示装置１Ｂにおいては、分光処理部２０は、ダイクロイックミラー２１、ミラー２２および偏向ビームスプリッター２３を備えており、光変調処理部３０は、反射型液晶素子３２を備えており、集光処理部４０は、クロスダイクロイックプリズム４１を備えており、投射レンズ処理部５０は、投射レンズ５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。

また、図４に示すように、ＤＭＤ方式の投射型表示装置１Ｃにおいては、分光処理部２０は、カラーフィルター２４を備えており、光変調処理部３０および集光処理部４０は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３３および光吸収板３４を備えており、投射レンズ処理部５０は、投射レンズ５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。

このような一般的な投射型表示装置１においては、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比が１．７８：１で固定されているときに、投影するコンテンツのアスペクト比が１．７８：１とは異なる場合、コンテンツの映像領域以外の部分は黒またはそれに近い階調で表現され、また、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比が１．７８：１ではないときにも、デバイスのアスペクト比と投影するコンテンツのアスペクト比が異なる場合には、やはりコンテンツの映像領域以外の部分は黒またはそれに近い階調で表現され、完全には遮光されていない、という問題があった。

これに対し、例えば特許文献４には、入力信号とともに補助信号として入力されたアスペクト比の情報に応じて、光源の前に設置されたビスタスコープのアスペクト比と同一のアスペクト比を有する複数のマイクロレンズからなるインテグレータと、一辺がマイクロレンズと同一で他辺がインテグレータの幅よりも長い棒状に一次元配列されたマイクロレンズからなるシリンドリカルレンズで構成された光学系を調整することで、アスペクト比の異なる映像の表示を可能にする技術が開示されている。

より具体的には、入力信号とともに補助信号として入力されたアスペクト比の情報に応じて、光源よりも手前に設置されたレンズアレイ（マイクロレンズ）からなるインテグレータを、光源に対して前後に動かすことによって、光源からの光をアスペクト比の形状に合わせる、という技術である。しかし、この技術には、マイクロレンズアレイと光学デバイスの制約を受けるという問題、および、使われるアスペクト比として、映画で使われるビスタサイズと呼ばれるものとスコープサイズと呼ばれるものの２種類にのみ対応しており、複数の他のサイズのものには対応していないという問題もある。

図５は、一般的な投射型表示装置１による映像領域の一例を示す説明図であり、スクリーン２に、映像領域３が表示されている状態を示している。

前述のように、例えば特許文献４に示す従来の投射型表示装置では、ビスタサイズとスコープサイズとは異なるアスペクト比の表示には対応しておらず、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された際には、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光（映像領域外の光）がスクリーンへ投影されてしまう、という課題があった。

映像領域外の光がスクリーンに投影されてしまう場合、例えば、映像を映画のように感じさせる映像表現として、映像領域の上下に黒帯を付ける手法がＣＭまたはアニメーションの分野で多用されている。しかし、そのように映像自体に既に黒帯が付いている１．７８：１のアスペクト比の映像を、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比が１．７８：１よりも横長である投射型表示装置１で表示する場合、一般的には図５（ａ）に示すような表示になる。この場合、黒い額縁があるために、その黒い額縁の中に小さく映像が表示されているような印象を与えてしまう、というデメリットがある。このような映像は、図５（ｂ）のように表示する必要があり、これが正しい表示ということになる。

しかし、このように正しく表示した場合にも、上下の黒い帯は残ってしまう。従来では、このような黒い帯が出ている状態でも、視聴者の見る環境を映画館のように暗くするとか、テレビ画面（モニター）の場合にはその画面（モニター）の周囲を黒くすることにより、視聴者に黒い帯を気にさせないようにしているものが多かった。

一方、近年ではプロジェクターおよび映像技術の開発が進み、明るい環境でも映像を表示させることができるようになってきたので、明るい状態でスクリーンにプロジェクターから投影する場合など、どうしても黒い帯が明るい環境では見えてしまい、結局のところ、スクリーン自体は大きいのに、上下（または左右）いずれかに黒い帯があって、映像はその中に小さく横長（または縦長）に映し出されるため、視聴者にとっては映像が小さく映っているような見た目の印象になってしまい、自然な明るさと大きさの映像を視聴することができない、という課題があった。

本発明の実施の形態は、上記のような課題を解決するために、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にすることにより、映像領域外の光をスクリーンに投影しないようにして、映像領域の光のみがスクリーンへ投影されるようにする。

本発明の実施の形態は、図１～図４に示すような代表的な投射型表示装置１において、光学系内部に電子制御可能な遮光装置を設けるとともに、映像信号とともに伝送されてきた補助データ信号の中からアスペクト比の情報を抽出し、その情報に応じて遮光装置の開口部における遮光度合いを制御することにより、アスペクト比を可変にするものである。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施の形態１］
図６は、本発明の実施の形態１における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。また、図７は、本発明の実施の形態１における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図８は、本発明の実施の形態１における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。

図６に示すように、本発明の実施の形態１における投射型表示装置１００は、光源部１１０、光源部１１０からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部１２０、分光処理部１２０により分光された光を垂直方向または水平方向に遮光する遮光装置１６０、その遮光装置１６０の開口部における遮光度合いを外部から入力された補助データ信号に応じて制御する遮光制御部１７０、遮光装置１６０により遮光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部１３０、光変調処理部１３０により光変調された光を集光する集光処理部１４０、集光処理部１４０で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部１５０を備えている。

なお、投射型表示装置１００における光源部１１０、分光処理部１２０、光変調処理部１３０、集光処理部１４０、投射レンズ処理部１５０については、公知の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略するが、図７～図８に示すように、光源部１１０は、光源１１１と光源用レンズ１１２を備えている。ここで、光源部１１０からの光のアスペクト比は固定であり、液晶素子（透過型液晶素子１３１または反射型液晶素子１３２）のアスペクト比と同じになるように、光源部１１０から平行光が放射される。

また、図７に示すように、透過型液晶方式の投射型表示装置１００Ａにおいては、分光処理部１２０は、ダイクロイックミラー１２１およびミラー１２２を備えており、光変調処理部１３０は、透過型液晶素子１３１を備えており、集光処理部１４０は、クロスダイクロイックプリズム１４１を備えており、投射レンズ処理部１５０は、投射レンズ１５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。そして、図７では、分光処理部１２０におけるミラー１２２と光変調処理部１３０における透過型液晶素子１３１の間に遮光装置１６０が設置されている。

また、図８に示すように、反射型液晶方式の投射型表示装置１００Ｂにおいては、分光処理部１２０は、ダイクロイックミラー１２１、ミラー１２２および偏向ビームスプリッター１２３を備えており、光変調処理部１３０は、反射型液晶素子１３２を備えており、集光処理部１４０は、クロスダイクロイックプリズム１４１を備えており、投射レンズ処理部１５０は、投射レンズ１５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。

また、図８では、分光処理部１２０における偏向ビームスプリッター１２３と光変調処理部１３０における反射型液晶素子１３２の間に遮光装置１６０が設置されている。なお、図８では、偏向ビームスプリッター１２３と反射型液晶素子１３２の間に遮光装置１６０を設けているが、光源１１１の光が偏向ビームスプリッター１２３へ入射する位置で遮光するようにしてもよい。

そして、図６～図８において、遮光装置１６０は、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置である。また、遮光制御部１７０は、遮光装置１６０の垂直方向の開口度および水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて、遮光装置１６０の開口部における遮光度合いを制御するものである。

図９は、本発明の実施の形態１における投射型表示装置の遮光制御部における処理の一例を示すフローチャートである。

まず初めに、遮光制御部１７０は、この投射型表示装置１００から投射される光のアスペクト比を取得する（ステップＳＴ１）。これは、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比と同じであるので、あらかじめ遮光制御部１７０に記憶させておくようにしてもよい。また、この投射型表示装置１００に外部から入力された映像信号から補助データ信号として、映像信号のアスペクト比を取得する（ステップＳＴ２）。

次に、ステップＳＴ１で取得した光のアスペクト比と、ステップＳＴ２で取得した映像信号のアスペクト比とに基づいて、遮光装置１６０の開口部における垂直方向の開口度および水平方向の開口度を算出する（ステップＳＴ３）。より具体的には、遮光装置１６０から出射される光のアスペクト比が、映像信号のアスペクト比と一致するように、遮光装置１６０の開口部における垂直方向の開口度および水平方向の開口度（それぞれの開閉度合い）を算出する。そして、ステップＳＴ３で算出されたそれぞれの開口度に応じて、遮光装置１６０の開口部における遮光度合いを制御する（ステップＳＴ４）。

ここで、遮光装置１６０の開口部における遮光度合いの制御について、もう少し詳細に説明する。この遮光装置１６０としては、電子シャッターを用いるものとして説明するが、電子的に光の透過率を変化させることができる調光ミラーデバイスなど（例えば特許第５１６６３４７号公報を参照）を用いてもよいし、物理的に遮光するメカシャッターを用いてもよいが、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置１６０であるものとする。なお、遮光装置１６０の遮光度合いを制御する具体的な方式についても、例えば電子シャッターの場合には、電流に応じてシャッターの開閉度合いを制御するなど公知の方法を用いればよいし、調光素子がマトリックス状に配置されている場合には、遮光したい領域に配置された調光素子はオフに、光を投射したい領域に配置された調光素子はオンにするなど、公知の方法を用いればよい。また、機械的にモーターなどを用いて制御するようにしてもよい。

そして、遮光制御部１７０は、遮光装置１６０の垂直方向の開口度および水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて、遮光装置１６０の開口部における遮光度合いを遮光装置１６０に出力して制御するものである。

例えば、ステップＳＴ１で取得した光のアスペクト比が１．７８：１である場合に、ステップＳＴ２で取得した映像信号のアスペクト比が２：１であった場合、すなわち、映像信号の縦のアスペクト比を１とした場合の横のアスペクト比が１．７８より大きい場合、映像信号の方が横長であるため、投影される画像を垂直方向に縮める必要がある。この場合、垂直方向をどれだけの割合の長さにすればよいか、という開口度をｘとすると、２：１．７８＝１：ｘなので、２ｘ＝１．７８、よって、ｘ＝０．８９と算出される。

すなわち、ステップＳＴ３において、垂直方向の開口度は８９．０％、水平方向の開口度はそのまま（１００％）と算出される。つまり、垂直方向の遮光度合いは、１００－８９．０＝１１．０％であるので、ステップＳＴ４において、遮光制御部１７０は、遮光装置１６０に対して、垂直方向の開口部を１１．０％閉じ、水平方向の開口部はそのまま（１００％開いたまま遮光せず）としておくよう、指示を行う。

この場合、投射型表示装置１００により、スクリーンに投影された映像領域がどのように表示されるかについて、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における投射型表示装置による映像領域の一例を示す説明図であり、スクリーン１０２に、映像領域１０３が表示されている状態を示している。前述のように、光のアスペクト比が１．７８：１で、映像信号のアスペクト比が２：１であったとすると、図１～図４に示すような一般的な投射型表示装置１の場合には、図１０（ａ）に示すように、上下に黒帯が付された状態で表示されるが、本発明の実施の形態１における投射型表示装置１００の場合には、垂直方向の開口部を１１．０％閉じることにより、図１０（ａ）の黒帯の部分が遮光されるため、図１０（ｂ）に示すように黒帯が付されない映像領域１０３が表示される。

また、ステップＳＴ１で取得した光のアスペクト比が１．７８：１である場合に、ステップＳＴ２で取得した映像信号のアスペクト比が１．６：１であった場合、すなわち、映像信号の縦のアスペクト比を１とした場合の横のアスペクト比が１．７８より小さい場合、映像信号の方が縦長であるため、投影される画像を水平方向に縮める必要がある。この場合、水平方向をどれだけの割合の長さにすればよいか、という開口度をｙとすると、１．６：１．７８＝ｙ：１なので、１．７８ｙ＝１．６、よって、ｙ＝０．８９９と算出される。

すなわち、ステップＳＴ３において、垂直方向の開口度はそのまま（１００％）、水平方向の開口度は８９．９％と算出される。つまり、水平方向の遮光度合いは、１００－８９．９＝１０．１％であるので、ステップＳＴ４において、遮光制御部１７０は、遮光装置１６０に対して、垂直方向の開口部はそのまま（１００％開いたまま遮光せず）とし、水平方向の開口部を１０．１％閉じるよう、指示を行う。

この場合、投射型表示装置１００により、スクリーンに投影された映像領域がどのように表示されるかについて、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態１における投射型表示装置による映像領域の別の一例を示す説明図であり、スクリーン１０２に、映像領域１０３が表示されている状態を示している。前述のように、光のアスペクト比が１．７８：１で、映像信号のアスペクト比が１．６：１であったとすると、図１～図４に示すような一般的な投射型表示装置１の場合には、図１１（ａ）に示すように、左右に黒帯が付された状態で表示されるが、本発明の実施の形態１における投射型表示装置１００の場合には、水平方向の開口部を１０．１％閉じることにより、図１１（ａ）の黒帯の部分が遮光されるため、図１１（ｂ）に示すように黒帯が付されない映像領域１０３が表示される。

このように、この投射型表示装置１００では、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にするために、分光処理部１２０と光変調処理部１３０との間に遮光装置１６０を設置して、遮光制御部１７０により遮光装置１６０の開口部における遮光度合いを制御するようにしたものであり、光源１１１から投射レンズ１５１を介してスクリーンへ出力される光のアスペクト比を変化させて、スクリーンには映像信号のアスペクト比に応じた領域のみの光（黒帯が付されていない映像）を投影することができる、という効果がある。

また、この実施の形態１における投射型表示装置１００は、光変調処理部１３０の直前で遮光することにより、遮光装置１６０の設置位置は光変調処理部１３０に合わせるだけでよいので、投影される映像領域のみに光源１１１からの光を照射することができる、というメリットがある。また、光源１１１からの光を遮光するため、光変調処理部１３０から投射レンズ処理部１５０までの間に遮光装置１６０を設置すると、遮光された光が迷光として拡散する可能性があるが、光変調処理部１３０の直前で遮光することにより、その迷光の発生を防ぐことができる、というメリットもある。

以上のように、本発明の実施の形態１における投射型表示装置１００によれば、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にすることにより、映像領域外の光をスクリーンに投影しないようにして、映像領域（映像信号のアスペクト比に応じた領域）の光のみがスクリーンへ投影されるので、視聴者は自然な明るさと大きさの映像を視聴することができる。

［実施の形態２］
図１２は、本発明の実施の形態２における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。また、図１３は、本発明の実施の形態２における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図１４は、本発明の実施の形態２における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。

図１２に示すように、本発明の実施の形態２における投射型表示装置２００は、光源部２１０、光源部２１０からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部２２０、分光処理部２２０により分光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部２３０、光変調処理部２３０により光変調された光を垂直方向または水平方向に遮光する遮光装置２６０とその遮光装置２６０の開口部における遮光度合いを外部から入力された補助データ信号に応じて制御する遮光制御部２７０、遮光装置２６０により遮光された光を集光する集光処理部２４０、集光処理部２４０で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部２５０を備えている。

なお、実施の形態１における投射型表示装置１００と同様に、投射型表示装置２００における光源部２１０、分光処理部２２０、光変調処理部２３０、集光処理部２４０、投射レンズ処理部２５０については、公知の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略するが、図１３～図１４に示すように、光源部２１０は、光源２１１と光源用レンズ２１２を備えている。ここで、光源部２１０からの光のアスペクト比は固定であり、液晶素子（透過型液晶素子２３１または反射型液晶素子２３２）のアスペクト比と同じになるように、光源部２１０から平行光が放射される。

また、図１３に示すように、透過型液晶方式の投射型表示装置２００Ａにおいては、分光処理部２２０は、ダイクロイックミラー２２１およびミラー２２２を備えており、光変調処理部２３０は、透過型液晶素子２３１を備えており、集光処理部２４０は、クロスダイクロイックプリズム２４１を備えており、投射レンズ処理部２５０は、投射レンズ２５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。そして、図１３では、光変調処理部２３０における透過型液晶素子２３１と集光処理部２４０におけるクロスダイクロイックプリズム２４１の間に遮光装置２６０が設置されている。

また、図１４に示すように、反射型液晶方式の投射型表示装置２００Ｂにおいては、分光処理部２２０は、ダイクロイックミラー２２１、ミラー２２２および偏向ビームスプリッター２２３を備えており、光変調処理部２３０は、反射型液晶素子２３２を備えており、集光処理部２４０は、クロスダイクロイックプリズム２４１を備えており、投射レンズ処理部２５０は、投射レンズ２５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。

そして、図１４では、偏向ビームスプリッター２２３の後段を介しているものの、光変調処理部２３０における反射型液晶素子２３２と集光処理部２４０におけるクロスダイクロイックプリズム２４１の間に遮光装置２６０が設置されている。

本発明の実施の形態２における投射型表示装置の遮光制御部における処理の一例を示すフローチャートは、実施の形態１における図９と同じであるため、ここでは図示および説明を省略する。なお、遮光装置２６０としては、遮光装置１６０と同様に、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置であるものとする。そして、遮光制御部２７０は、遮光装置２６０の垂直方向の開口度および水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて、遮光装置２６０の開口部における遮光度合いを制御するものである。

また、投射型表示装置２００により、スクリーンに投影された映像領域がどのように表示されるかについても、実施の形態１における図１０、図１１と同じであるため、図示および説明を省略するが、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、この投射型表示装置２００では、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にするために、光変調処理部２３０と集光処理部２４０との間に遮光装置２６０を設置して、遮光制御部２７０により遮光装置２６０の開口部における遮光度合いを制御するようにしたものであり、光源２１１から投射レンズ２５１を介してスクリーンへ出力される光のアスペクト比を変化させて、スクリーンには映像信号のアスペクト比に応じた領域のみの光（黒帯が付されていない映像）を投影することができる、という効果がある。

また、この実施の形態２における投射型表示装置２００は、光変調処理部２３０の直後で遮光することにより、遮光装置２６０の設置位置は光変調処理部２３０に合わせるだけでよいので、投影される映像領域のみに光源２１１からの光を照射することができる、というメリットがある。また、図１４における投射型表示装置２００Ｂの場合には、偏向ビームスプリッター２２３の後段の光路間に遮光装置２６０を設置することになるため、機器実装が容易となる、というメリットもある。

以上のように、本発明の実施の形態２における投射型表示装置２００によれば、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にすることにより、映像領域外の光をスクリーンに投影しないようにして、映像領域（映像信号のアスペクト比に応じた領域）の光のみがスクリーンへ投影されるので、視聴者は自然な明るさと大きさの映像を視聴することができる。

［実施の形態３］
図１５は、本発明の実施の形態３における投射型表示装置の信号処理回路の一例を示す構成図である。また、図１６は、本発明の実施の形態３における透過型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図１７は、本発明の実施の形態３における反射型液晶方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図、図１８は、本発明の実施の形態３におけるＤＭＤ方式の投射型表示装置の構成の一例を示す概略光学ブロック図である。

図１５に示すように、本発明の実施の形態３における投射型表示装置３００は、光源部３１０、光源部３１０からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部３２０、分光処理部３２０により分光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部３３０、光変調処理部３３０により光変調された光を集光する集光処理部３４０、集光処理部３４０で集光された光を垂直方向または水平方向に遮光する遮光装置３６０とその遮光装置３６０の開口部における遮光度合いを外部から入力された補助データ信号に応じて制御する遮光制御部３７０、遮光装置３６０により遮光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部３５０を備えている。

なお、実施の形態１，２における投射型表示装置１００，２００と同様に、投射型表示装置３００における光源部３１０、分光処理部３２０、光変調処理部３３０、集光処理部３４０、投射レンズ処理部３５０については、公知の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。また、図１６～図１７に示すように、透過型液晶方式または反射型液晶方式の投射型表示装置３００Ａ，３００Ｂにおける光源部３１０は、光源３１１と光源用レンズ３１２を備えており、ＤＭＤ方式の投射型表示装置３００Ｃにおける光源部３１０は、光源３１１を備えている。ここで、光源部３１０からの光のアスペクト比は固定であり、液晶素子（透過型液晶素子３３１または反射型液晶素子３３２）およびＤＭＤ３３３のアスペクト比と同じになるように、光源部３１０から平行光が放射される。

また、図１６に示すように、透過型液晶方式の投射型表示装置３００Ａにおいては、分光処理部３２０は、ダイクロイックミラー３２１およびミラー３２２を備えており、光変調処理部３３０は、透過型液晶素子３３１を備えており、集光処理部３４０は、クロスダイクロイックプリズム３４１を備えており、投射レンズ処理部３５０は、投射レンズ３５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。そして、図１６では、集光処理部３４０におけるクロスダイクロイックプリズム３４１と投射レンズ処理部３５０における投射レンズ３５１の間に遮光装置３６０が設置されている。

また、図１７に示すように、反射型液晶方式の投射型表示装置３００Ｂにおいては、分光処理部３２０は、ダイクロイックミラー３２１、ミラー３２２および偏向ビームスプリッター３２３を備えており、光変調処理部３３０は、反射型液晶素子３３２を備えており、集光処理部３４０は、クロスダイクロイックプリズム３４１を備えており、投射レンズ処理部３５０は、投射レンズ３５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。そして、図１７では、集光処理部３４０におけるクロスダイクロイックプリズム３４１と投射レンズ処理部３５０における投射レンズ３５１の間に遮光装置３６０が設置されている。

また、図１８に示すように、ＤＭＤ方式の投射型表示装置３００Ｃにおいては、分光処理部３２０は、カラーフィルター３２４を備えており、光変調処理部３３０および集光処理部３４０は、ＤＭＤ３３３および光吸収板３３４を備えており、投射レンズ処理部３５０は、投射レンズ３５１を備えている。なお、この図の構成は概略であり、細かい構成要素および配線についての図示および説明は省略するとともに、それぞれの構成要素についても公知であるため、詳細な説明は省略する。そして、図１８では、集光処理部３４０におけるＤＭＤ３３３と投射レンズ処理部３５０における投射レンズ３５１の間に遮光装置３６０が設置されている。

また、この実施の形態３では、図１６～図１８に示すように、遮光装置３６０を、投射レンズ処理部３５０（投射光学系）の前段に設置してもよいし、投射レンズ処理部３５０（投射光学系）がレンズの間に遮光装置３６０を設置することができるタイプの投射レンズ処理部３５０である場合には、投射レンズ処理部３５０の内部に設置してもよい。なお、図１８に示すＤＭＤ方式の投射型表示装置３００Ｃの場合、図１６、図１７に示す概略光学ブロック図とは異なり、ＲＧＢ成分が時分割で表示されるという違いがあるが、投射レンズ３５１へ向かう同一光路において遮光装置３６０を設置すればよい。

本発明の実施の形態３における投射型表示装置の遮光制御部における処理の一例を示すフローチャートは、実施の形態１における図９と同じであるため、ここでは図示および説明を省略する。なお、遮光装置３６０としては、実施の形態１，２における遮光装置１６０，２６０と同様に、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置であるものとする。そして、遮光制御部３７０は、遮光装置３６０の垂直方向の開口度および水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて、遮光装置３６０の開口部における遮光度合いを制御するものである。

また、投射型表示装置３００により、スクリーンに投影された映像領域がどのように表示されるかについても、実施の形態１における図１０、図１１と同じであるため、図示および説明を省略するが、この実施の形態３においても、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。すなわち、この投射型表示装置３００では、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にするために、集光処理部３４０と投射レンズ処理部３５０との間に遮光装置３６０を設置して、遮光制御部３７０により遮光装置３６０の開口部における遮光度合いを制御するようにしたものであり、光源３１１から投射レンズ３５１を介してスクリーンへ出力される光のアスペクト比を変化させて、スクリーンには映像信号のアスペクト比に応じた領域のみの光（黒帯が付されていない映像）を投影することができる、という効果がある。

また、この実施の形態３における投射型表示装置３００は、遮光装置３６０の設置位置をＲＧＢ成分それぞれで高精度に合わせる必要がなく、ＲＧＢ成分の光が集光された後の光路間に遮光装置３６０を設置していることにより、遮光装置３６０を制御する数を減らすことができ、機器実装が容易となる、というメリットがある。

以上のように、本発明の実施の形態３における投射型表示装置３００によれば、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にすることにより、映像領域外の光をスクリーンに投影しないようにして、映像領域（映像信号のアスペクト比に応じた領域）の光のみがスクリーンへ投影されるので、視聴者は自然な明るさと大きさの映像を視聴することができる。

このように、本発明の実施の形態１～３の投射型表示装置は、図１に示すような一般的な投射型表示装置の内部であって、分光処理部から投射レンズ処理部までの間の任意の位置に遮光装置を設け、投射型表示装置から出射される光のアスペクト比と外部から入力された映像信号のアスペクト比とに基づいて（投射型表示装置から出射される光のアスペクト比と外部から入力された映像信号のアスペクト比とが一致するように）、遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する遮光制御部を備えたものであり、液晶素子およびＤＭＤのアスペクト比とは異なるアスペクト比の映像信号が入力された場合であっても、そのコンテンツのアスペクト比で使用されない領域の光がスクリーンへ投影されることがないように、投影される映像の表示アスペクト比を可変にすることにより、映像領域外の光をスクリーンに投影しないようにして、映像領域（映像信号のアスペクト比に応じた領域）の光のみがスクリーンへ投影されるので、視聴者は自然な明るさと大きさの映像を視聴することができるものである。なお、実施の形態３においては、投射レンズ処理部の内部に遮光装置を設けてもよい旨を記載したが、実施の形態１においても、分光処理部の内部（分光処理部の前段）に遮光装置を設けるようにしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１，１００，２００，３００ 投射型表示装置
１Ａ，１００Ａ，２００Ａ，３００Ａ 透過型液晶方式の投射型表示装置
１Ｂ，１００Ｂ，２００Ｂ，３００Ｂ 反射型液晶方式の投射型表示装置
１Ｃ，３００Ｃ デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）方式の投射型表示装置
２，１０２ スクリーン
３，１０３ 映像領域
１０，１１０，２１０，３１０ 光源部
１１，１１１，２１１，３１１ 光源
１２，１１２，２１２，３１２ 光源用レンズ
２０，１２０，２２０，３２０ 分光処理部
２１，１２１，２２１，３２１ ダイクロイックミラー
２２，１２２，２２２，３２２ ミラー
２３，１２３，２２３，３２３ 偏向ビームスプリッター
２４，３２４ カラーフィルター
３０，１３０，２３０，３３０ 光変調処理部
３１，１３１，２３１，３３１ 透過型液晶素子
３２，１３２，２３２，３３２ 反射型液晶素子
３３，３３３ デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）
３４，３３４ 光吸収板
４０，１４０，２４０，３４０ 集光処理部
４１，１４１，２４１，３４１ クロスダイクロイックプリズム
５０，１５０，２５０，３５０ 投射レンズ処理部
５１，１５１，２５１，３５１ 投射レンズ
１６０，２６０，３６０ 遮光装置
１７０，２７０，３７０ 遮光制御部

Claims (5)

1. 光源部、前記光源部からの光をＲＧＢのそれぞれの色の光に分光する分光処理部、前記分光処理部により分光された光を外部から入力された映像信号に応じて光変調させる光変調処理部、前記光変調処理部により光変調された光を集光する集光処理部、および、前記集光処理部で集光された光をスクリーンに投射する投射レンズ処理部を備えた投射型表示装置において、
   前記投射型表示装置の内部であって、前記分光処理部から前記投射レンズ処理部までの間の任意の位置に設けられた遮光装置と、
   前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する遮光制御部と、をさらに備え、
   前記遮光制御部は、
   前記投射型表示装置から出射される光のアスペクト比と、前記映像信号のアスペクト比とに基づいて、前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する、ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記分光処理部と前記光変調処理部との間に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記光変調処理部と前記集光処理部との間に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
4. 前記投射型表示装置の内部に設けられる前記遮光装置を、前記集光処理部と前記投射レンズ処理部との間に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
5. 前記遮光装置は、垂直方向および水平方向それぞれに開口する遮光装置であって、前記遮光制御部は、前記垂直方向の開口度および前記水平方向の開口度を算出し、算出されたそれぞれの開口度に応じて前記遮光装置の開口部における遮光度合いを制御する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の投射型表示装置。

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