JP2022182040A - 投射型表示装置 - Google Patents
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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
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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JP2021089334A JP2022182040A (ja) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 投射型表示装置 |
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---|---|---|---|
JP2021089334A JP2022182040A (ja) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 投射型表示装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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