JP3767709B2 - カラー画像表示装置の色調整方法 - Google Patents
カラー画像表示装置の色調整方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3767709B2 JP3767709B2 JP32436996A JP32436996A JP3767709B2 JP 3767709 B2 JP3767709 B2 JP 3767709B2 JP 32436996 A JP32436996 A JP 32436996A JP 32436996 A JP32436996 A JP 32436996A JP 3767709 B2 JP3767709 B2 JP 3767709B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color
- light
- pixel
- display device
- image display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタを用いず単板の画素表示部を用いて構成したカラー画像表示装置の色調整方法に係り、特に、単一基板上に形成された各色表示用の画素の組ごとにマイクロレンズ等の集光部材を対向配置すると共に、同一光路上に配置された複数のダイクロイックミラーにより白色光を色分解して得た各色光を集光部材に互いに異なる角度で入射させ、集光部材からの各色ごとの出射光を各色表示用の画素に分配入射させることで高輝度化を図ったカラー画像表示装置の色調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルを光スイッチング素子として利用し、液晶パネル上の画像を投射光学系によってスクリーン上に拡大投影するようにした液晶プロジェクタや液晶プロジェクションＴＶ等の開発が盛んに行われている。これらの装置は、薄型で軽量、鮮鋭な画像、地磁気の影響を受けないこと、レジ調整不要等の優れた性能を有している。
【０００３】
このような液晶表示装置には、Ｂ（青），Ｒ（赤），Ｇ（緑）の３色のカラーフィルタを備えた液晶パネルを１枚用いて構成した単板方式と、モノクロ液晶パネルをＢ，Ｒ，Ｇの各光路ごとに設けて構成した３板方式とがある。このうち、単板方式は構造が簡単で小型化・軽量化および低価格化が容易であるが、その一方、カラーフィルタによる光吸収が多いため、高輝度化に難点があると共に、冷却の点でも不利である。
【０００４】
このような問題に対処すべく、例えば特開平４−６０５３８号公報あるいは「ＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ ’９５，ｐ８８７」には、液晶画素を駆動する３個の画素ごとに１個の集光用マイクロレンズを対向配置し、このマイクロレンズの各々にそれぞれ異なる方向からＢ，Ｒ，Ｇの３色を入射させて集光し、その出射光をＢ，Ｒ，Ｇの３色に対応した画素にそれぞれ入射させるようにした単板方式のカラー液晶表示装置が開示されている。このカラー液晶表示装置では、画素と画素との間の領域（画素駆動用のスイッチング素子であるＴＦＴが形成されたブラックマトリクス部分）に入射した光をも有効利用することができ、実質的な開口率が高くなるので、高輝度化が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなカラー液晶表示装置では、各マイクロレンズにそれぞれ異なる方向から入射するＢ，Ｒ，Ｇの各色光の入射角は、同一光路上に配設した３枚のダイクロイックミラーの角度をそれぞれ調整することで設定されるが、その調整如何によっては、マイクロレンズから出射する各色光は、それぞれ対応する色用の画素のみならず、隣接する他色用の画素にも入射してしまうことがある。この場合には表示画像の色純度が低下し、画品位を著しく損なうおそれがある。
【０００６】
しかしながら、従来は、上記のような構成のカラー液晶表示装置におけるダイクロイックミラーの有効な調整方法がなく、特に、高精細化、高画質化、および高輝度化等の要求が強いカラー液晶プロジェクタ等においては、ダイクロイックミラーの調整方法が製造上の大きな課題となっていた。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高精細な（画素ピッチの小さい）単板方式のカラー画像表示装置においても色純度が低下しないようにダイクロイックミラーの角度調整を最適化することができるカラー画像表示装置の色調整方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカラー画像表示装置の色調整方法は、色表示の基本となる複数色の各々に対応して設けられると共に自らを透過する色光をその色用の画像信号に応じて変調する画素と、複数画素ごとに共通に配設された集光部材と、白色光を前記色表示の基本となる複数色光に色分解するための複数のダイクロイックミラーとを備え、前記ダイクロイックミラーにより色分解された各色光を前記共通の集光部材に互いに異なる角度で入射させ、集光部材からの各色ごとの出射光を各色用の画素に分配入射させるようにしたカラー画像表示装置において、一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和を測定し、その測定結果を基に、白色光を当該一の色光に色分解するためのダイクロイックミラーの角度調整を行うように構成したものである。
【０００９】
より具体的には、ダイクロイックミラーの角度調整は、当該一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和が最小になるように行う。この場合、当該一の色光の光量の総和は、当該一の色光のみを透過する色分離フィルタを用いて行い、必要に応じて積分球または拡散板を用いる。色表示の基本となる複数色としては、例えば赤、緑、および青の３原色を採用することができる。
【００１０】
このカラー画像表示装置の色調整方法では、一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和が求められ、その光量の総和を基に、白色光を当該一の色光用のダイクロイックミラーの角度調整が行われる。すなわち、調整対象である色用の画素ではなく、これと補色関係にある隣接画素を透過した当該調整対象の色光を洩れ光として測定し、その洩れ光のレベルに基づいて当該色用のダイクロイックミラーの調整が行われる。各ダイクロイックミラーの角度調整は、色表示の基本となる複数色分解用のすべてのダイクロイックミラーをカラー画像表示装置に組み込んだのちに行うようにすることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、画像表示装置の一例として、カラーフィルタ（ＣＦ）を用いない単板の液晶パネルで構成したカラー液晶プロジェクタ（以下、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタという。）における色調整方法を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの色調整方法を説明するための装置配置構成および装置構造を表すものである。ここではまず、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ自体の構成および作用を簡単に説明する。
【００１３】
〔単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの構成および作用〕
この単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ１００は、筐体１と、白色光源２と、インテグレータ３と、リレーレンズ４と、コリメータレンズ５と、同一光路上に設けられたダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇと、ＬＣＤパネル８を駆動制御するＬＣＤ駆動装置７と、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇで色分解されたＢ，Ｒ，Ｇの各色光をカラー画像信号に応じて強度変調する液晶（ＬＣＤ）パネル８と、ＬＣＤパネル８からの出射光を集光してスクリーン（本図では図示せず）上に色合成する投影レンズ９とを備えている。
【００１４】
白色光源２としては、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。インテグレータ３は、白色光源２から出射した白色光を拡散させ、液晶パネル８における面内照度分布が均一になるようにするためのものである。ＬＣＤ駆動装置７は、Ｂ，Ｒ，Ｇのうちのある色について調整を行う場合に、その色と補色関係にある色のみをラスタ表示することができるという補色表示機能を備えている。この機能は、具体的には、例えばＲ色の調整を行う場合にＬＣＤパネル８上のＢ画素およびＧ画素のみをシャッタ開状態にして入射光を透過させ、Ｒ画素はシャッタ閉状態にして光を透過させないという機能である。この場合の補色表示は、最大限のコントラストで行うことができること（具体的には、Ｂ画素およびＧ画素の光透過率が１００％、Ｒ画素の光透過率は０％となること）が望ましい。
【００１５】
ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは互いに微小角をなすように配置されており、コリメータレンズ５から出射した白色平行光を略４５°の角度で選択的に反射してＢ，Ｒ，Ｇの３色に色分解し、それぞれをＬＣＤパネル８に異なる角度で入射させる機能を有している。この例では、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは、図１および図２に示したように、Ｒ光がＬＣＤパネル８に垂直に入射し、Ｂ光およびＧ光がＲ光に対してそれぞれ〔＋θ〕，〔−θ〕の角度をもってＬＣＤパネル８に入射するように配置されている。但し、ＬＣＤパネル８に垂直入射する光がＢ光（またはＧ光）であり、垂直方向に対して〔＋θ〕，〔−θ〕の角度で入射する光がＲ光／Ｇ光（またはＲ光／Ｂ光）であるように配置してもよい。ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの配置角度は、図１における紙面と平行な方向（振れ角方向）、および紙面と垂直な方向（あおり角方向）の２方向に微調整可能であり、これにより入射角〔＋θ〕，〔−θ〕の微調整ができるようになっている。この微調整機構は、例えばマイクロメータ等を治具として取り付けて構成することができる。
【００１６】
なお、ＬＣＤパネル８の前後にはそれぞれ偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。
【００１７】
図２は図１におけるＬＣＤパネル８の断面構造を拡大して表すものである。この図に示したように、ＬＣＤパネル８は、画素電極が多数形成された画素基板８１と、対向電極およびマイクロレンズ（本図では共に図示せず）が形成された対向基板８２と、画素基板８１と対向基板８２とによって挟まれた液晶層８３とを備えている。画素基板８１は、ガラス基板８１ａと、ガラス基板８１ａの片面側（図の光入射側）に図の下方から上方に向かって規則的に（周期的に）配置されたＢ光，Ｒ光，Ｇ光用の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇと、これらの各画素電極に対して画像信号に応じた電圧を印加するためのスイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示せず）等からなるブラックマトリクス部８１ｂとを備えている。各ＴＦＴは例えばポリシリコンからなるゲート電極、ドレイン電極およびソース電極（いずれも図示せず）を備えている。このうち、ゲート電極は、図の紙面方向に上下に走るアドレス配線（図示せず）に接続され、ソース電極は図の紙面に垂直な方向に走るＢ，Ｒ，Ｇのデータ配線（図示せず）に接続され、ドレイン電極は各画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇに接続されている。そして、アドレス配線とデータ配線とによって選択された画素電極にＢ，Ｒ，Ｇの画像信号電圧が選択的に印加されることによって、その画素電極と対向電極８２ｄとの間の液晶層８３中の液晶分子の配向が変化し、ここを通過する光の偏光方向を変化させるようになっている。ブラックマトリクス部８１ｂは、図示しないアルミニウム等の金属膜で遮光され、光照射によってＴＦＴが誤動作することがないようになっている。
【００１８】
一方、対向基板８２はガラス基板８２ａと、ガラス基板８２ａの一方の面側（（光出射側）に形成された集光用のマイクロレンズ８２ｂと、マイクロレンズ８２ｂの上に密着配置されたカバーガラス８２ｃとを備えている。
【００１９】
対向電極８２ｄは、カバーガラス８２ｃの全面あるいは必要な領域（すなわち、少なくとも画素基板８１の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇと対向する領域）に形成された透明電極であり、一定の電位に固定されている。
【００２０】
マイクロレンズ８２ｂは、例えば基板をレンズ状にエッチングして透明樹脂を埋め込む方法や選択的イオン拡散法による屈折率分布型レンズとして形成されるが、その他の任意の方法で形成されたものであってもよい。また、マイクロレンズ８２ｂは、通常は図の紙面と垂直方向に軸を有する蒲鉾型レンズとして形成されるが、そのほか、一般の球面状またはそれに近い曲面のレンズであってもよい。
【００２１】
マイクロレンズ８２ｂは、画素基板８１の３つの画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇに対して１個ずつ形成配置されている。そして、異なる３つの方向から各マイクロレンズに入射したＢ，Ｒ，Ｇの光束はそれぞれ集光され、液晶層８３を経て画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇにそれぞれ入射するようになっている。ここで、例えば垂直入射のＲ光に着目すると、マイクロレンズ８２ｂの焦点は、通常は画素電極８１Ｒ上もしくはその近傍に設定するが、必要に応じてガラス基板８１ａの内部の深い所に設定するようにしてもよい。他の光（Ｂ光およびＧ光）についても同様である。
【００２２】
次に、このような構成の単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの作用を説明する。
【００２３】
図１に示したように、白色光源２から出た白色光は、インテグレータ３で光拡散を受けたのち、リレーレンズ４を経てコリメータレンズ５によって平行光となり、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇに入射する。この平行白色光は、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６ＧによってＢ，Ｒ，Ｇの３色に色分解されたのち、図示しない前側偏光板を経て直線偏光にされ、ＬＣＤパネル８のマイクロレンズ８２ｂにそれぞれ異なる方向から入射する。ＬＣＤパネル８は、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光をカラー画像信号に応じて強度変調して出射する。
【００２４】
ここで、マイクロレンズ８２ｂのうちの１つのマイクロレンズＭＬに入射する光について考える。Ｒ光はガラス基板８２ａに垂直に入射するので、マイクロレンズＭＬの光軸が通る画素電極８１Ｒ上またはその近傍に焦点を結ぶ。また、Ｂ光はガラス基板８２ａに入射角θで入射し、屈折角ψで屈折したのち、これと同じ入射角ψでマイクロレンズＭＬに入射し、マイクロレンズＭＬの光軸と角ψをなす直線が通り画素電極８１Ｒと隣り合っている画素電極８１Ｂ上またはその近傍に焦点を結ぶ。同様に、Ｇ光はガラス基板８２ａに入射角〔−θ〕で入射し、屈折角ψで屈折したのち、これと同じ入射角ψでマイクロレンズＭＬに入射し、マイクロレンズＭＬの光軸と角〔−ψ〕をなす直線が通り画素電極８１Ｒと隣り合っている画素電極８１Ｇ上またはその近傍に焦点を結ぶ。
【００２５】
このとき、与えられた画素信号に応じて画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇへの印加電圧が変化し、これに応じて液晶層８３中を通過するＢ，Ｒ，Ｇの各色光の偏光方向が変調を受ける。
【００２６】
画素基板８１の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇ上またはその近傍にそれぞれ焦点を結んだＢ，Ｒ，Ｇの各色光は、再びそれぞれ拡がってガラス基板８１ａから出射し、図示しない後側偏光板を選択的に透過したのち、投影レンズ３０によって集光されてスクリーン４０上に色合成される。
【００２７】
次に、上記のような構成の単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの色調整方法を説明する。
【００２８】
〔ダイクロイックミラーの角度調整方法の説明〕
本調整方法では、図１に示したように、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ１００の光出射側に色分離フィルタ１０を配置すると共に、この色分離フィルタ１０の光出射側に積分球１１を配置する。そして、色分離フィルタ１０を通った光を積分球１１に入射させてその平均照度を測定しながら、その測定値が後述する所定の条件を満たすようにダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの角度調整を行う。積分球１１は光センサ１２を備え、この光センサ１２によって光電変換された検出電圧が平均照度として照度計１３に表示されるようになっている。色分離フィルタ１０は、Ｂ，Ｒ，Ｇのうちいずれか一色のみを透過させるという機能を有するものである。その材質等は特に問わないが、色純度特性、すなわち分光透過特性が十分良いものを使用するのが望ましい。なお、色分離フィルタ１０としては、Ｂ透過用、Ｒ透過用およびＧ透過用の３種類が必要であるが、これらをターレット式に組み込み、回転またはスライド操作によってワンタッチでフィルタを交換できるようにすると作業性が良く、好適である。
【００２９】
次に、図１〜図３を参照して、本発明に係るカラー画像表示装置の色調整方法を具体的に説明する。ここでは、簡単のため、ダイクロイックミラー６Ｂの角度調整は図１の紙面内での回転方向にのみ行うものとして説明する。但し、紙面と垂直方向（あおり方向）に調整する場合にも適用できるのはもちろんである。
【００３０】
まず、例えばＲ色の調整を行う場合の手順を説明する。Ｒ色の調整はダイクロイックミラー６Ｒの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＲ透過用フィルタ１０Ｒを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＲ色と補色関係にあるＧ／Ｂ表示とする。この場合、ＬＣＤ駆動装置７は、図２の画素基板８１上の各ＴＦＴを選択的に駆動制御することにより、Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB のみをシャッタ開状態とし、Ｒ画素ＰR はシャッタ閉状態とする。この状態でダイクロイックミラー６Ｒの角度を微調整すると、Ｒ光の焦点位置が図２の上下方向に振れる。理想的には焦点は文字通り「点」であるが、実際にはマイクロレンズ８２ｂの収差や回折等の影響によって焦点がぼやけてしまう。その結果、Ｒ光束の一部が目標であるＲ画素ＰR からはみ出し、隣接するブラックマトリクス部８１ｂ、さらには隣り合う画素（Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB ）にも差しかかることとなる。これらの隣接画素ＰG ，ＰB には、マイクロレンズ８２ｂから互いに異なる角度で出射するＧ光およびＢ光もそれぞれ入射している。この結果、Ｇ画素ＰG を通る光は、Ｒ光の一部（以下、Ｒ洩れ光という。）およびＧ光となり、Ｂ画素ＰB を通る光は、Ｒ洩れ光およびＢ光となる。したがって、最終的にＬＣＤパネル８から出射する光は、Ｇ光、Ｂ光、並びにＧ画素ＰG およびＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光の混合したものとなる。
【００３１】
これらの混合光が色分離フィルタ１０Ｒに入射すると、このうちＧ光およびＢ光がカットされて、Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光のみが通過し、積分球１１に入射する。積分球１１の光センサ１２は、積分球１１の内面での乱反射の結果得られる照度の積分値（平均照度）を検出し、照度計１３にその値を表示する。このようにして得られた値は、ダイクロイックミラー６Ｒによって分離生成後マイクロレンズ８２ｂで集光されたＲ光のうち、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＲ画素ＰR 以外の画素ＰG ，ＰB を通過したＲ洩れ光の総和を表している。
【００３２】
ここで、本調整方法では、上記したＲ洩れ光のレベルが最小となる点をベスト位置としてダイクロイックミラー６Ｒの調整を行う。これにより、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光の強度をほぼ等しくすることが可能となる。これは次のような理由による。
【００３３】
図４は、Ｒ洩れ光の総和が、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光との強度比とどのような関係にあるかを表すものである。この図で、横軸はＧ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光との強度比を表し、縦軸はＲ洩れ光の総和を表す。なお、各軸とも単位は任意としている。この図に示したように、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光とは、Ｒ洩れ光の総和が最小となるときに略等しくなっている。この点を踏まえて、本調整方法では、ＬＣＤパネル８から出射するＲ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｒの角度調整を行うことにより、Ｒ画素ＰR に隣接するＧ画素ＰG およびＢ画素ＰB をそれぞれ通過したＲ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができる。しかも、実際上、Ｒ洩れ光は混色成分として存在することから、上記のような調整を行うことにより、ＧおよびＢ色についての色純度を最適化することもできる。
【００３４】
次に、Ｇ色の調整を行う場合の手順を説明する。Ｇ色の調整はダイクロイックミラー６Ｇの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＧ透過用フィルタ１０Ｇを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＧ色と補色関係にあるＲ／Ｂ表示とする。この場合、ＬＣＤ駆動装置７は、図２の画素基板８１上の各ＴＦＴを選択的に駆動制御し、Ｒ画素ＰR およびＢ画素ＰB のみをシャッタ開状態とし、Ｇ画素ＰG はシャッタ閉状態とする。この場合、Ｒ画素ＰR を通る光は、Ｇ光の一部（以下、Ｇ洩れ光という。）およびＲ光となり、Ｂ画素ＰB を通る光は、Ｇ洩れ光およびＢ光となる。したがって、最終的にＬＣＤパネル８から出射する光は、Ｒ光、Ｂ光、並びにＲ画素ＰR およびＢ画素ＰB を通過したＧ洩れ光の混合したものとなる。この混合光が色分離フィルタ１０Ｇに入射すると、このうちＲ光およびＢ光がカットされて、Ｒ画素ＰR およびＢ画素ＰB を通過したＧ洩れ光のみが通過し、積分球１１に入射する。これにより、照度計１３に平均照度が表示される。こうして得られた値は、ダイクロイックミラー６Ｇによって分離生成後マイクロレンズ８２ｂで集光されたＧ光のうち、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＧ画素ＰG 以外の画素ＰR ，ＰB を通過したＧ洩れ光の総和を表している。そして、このＧ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｇを調整する。これにより、Ｇ画素ＰG に隣接するＲ画素ＰR およびＢ画素ＰB をそれぞれ通過したＧ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができ、しかも、ＲおよびＢ色についての色純度を最適化することができる。
【００３５】
Ｂ色の調整も上記と同様の原理に基づき、ダイクロイックミラー６Ｂの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＢ透過用フィルタ１０Ｂを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＢ色と補色関係にあるＲ／Ｇ表示とする。そして、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＢ画素ＰB 以外の画素ＰR ，ＰG を通過したＢ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｂを調整することにより、Ｂ画素ＰB に隣接するＲ画素ＰR およびＧ画素ＰG をそれぞれ通過したＢ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができ、しかも、ＧおよびＲ色についての色純度を最適化することができる。
【００３６】
次に、本実施の形態における色調整方法の効果について、考え得る他の色調整方法と対比しながら説明する。
【００３７】
〔本実施の形態における色調整方法の効果〕
図１に示したような単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタにおいては、原理的に、上記した方法の他に次の２つの方法が考えられる。
【００３８】
（１）Ｂ，Ｒ，Ｇのダイクロイックミラーを１枚だけ装置本体（単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ）に組み込み、そのダイクロイックミラー以外のある色の単色ラスタ表示（例えば、ダイクロイックミラー６Ｇを調整するときはＢラスタ表示）状態にした上で、そのラスタ表示をしている色の画素（ここではＢ画素）を通過した調整対象の色光（ここではＧ光）の光量を測定する。次に、他の一色の単色ラスタ表示（ここではＲラスタ表示）状態にした上で、そのラスタ表示をしている色の画素（ここではＲ画素）を通過した調整対象の色光（ここではＧ光）の光量を測定する。そして、各測定値が最小となり、かつ両測定値が等しくなるようにダイクロイックミラー６Ｇを調整する。そして、このような調整を各ダイクロイックミラーについて順次行う。
【００３９】
（２）３枚のダイクロイックミラーを装置本体に組み込んだ上で、調整対象である色（例えばＧ）の単色ラスタ表示（Ｇラスタ表示）を行い、この状態で調整対象のダイクロイックミラー６Ｇを調整する。そして、ＬＣＤパネルから出射するＧ光の光量が最大となるように調整する。この調整を各ダイクロイックミラーについて順次行う。
【００４０】
しかしながら、上記の２つの方法には、それぞれ次のような欠点がある。
すなわち、まず（１）の方法では、ＬＣＤパネルの画素を駆動する信号（単色ラスタ表示のための駆動信号）の切り換えを各ダイクロイックミラーごとに行わなければならず、しかも、ダイクロイックミラーの交換に時間を要する。このため、作業性が極端に悪く、量産性に乏しい。
【００４１】
また、（２）の方法で調整を行った場合、ＬＣＤパネルには斜め方向から光が入射するようになることから、調整対象画素を通過する光量が最大となるときのダイクロイックミラー位置と、調整対象画素の両側隣接画素における洩れ光の光量が等しくなるときのダイクロイックミラー位置とは必ずしも一致しない。このため、そのような調整をしたとしても、色純度は著しく低下してしまう。
【００４２】
これに対し、本実施の形態に係る色調整方法では、３枚のダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇをすべて組み込んだ状態で各ダイクロイックミラーについての調整が可能であり、また、それぞれのダイクロイックミラーの調整中においてはラスタ表示駆動信号を切り換える必要がない。このため、作業性が極めてよく、量産性に適している。また、本実施の形態に係る色調整方法では、調整対象画素の両側隣接画素における洩れ光の光量の総和が最小となるようにダイクロイックミラーを調整すれば、当該両側隣接画素における洩れ光の光量が互いに等しくなるようにすることができるので、色再現範囲および色純度を十分に確保するような調整が可能となり、画品位を高めることができる。
【００４３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その均等の範囲で種々変形可能である。例えば、上記の各実施の形態では、画素電極駆動用のＴＦＴを画素基板の側に配置したＬＣＤパネルを例にとって説明したが、このＴＦＴを対向基板側に配置するようにしたＬＣＤパネルについても本発明の調整方法を適用できる。さらに、集光機能を有するものであればマイクロレンズ以外のものを集光部材として使用したＬＣＤパネルについても本発明の調整方法を適用することは可能である。
【００４４】
また、本実施の形態では、積分球を用いて平均照度を得るようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、拡散板を用いて行うようにしてもよい。この場合には、積分球の場合に比べて調整に要するスペースを小さくできる点で有利である。さらに、積分球や拡散板を使用せず、投影スクリーン上の何箇所か（中央部や四隅部等）に照度計を直接配置して測定するようにしてもよい。但し、この場合には、ダイクロイックミラーの回転調整によって表示画面の輝度むら（ホットスポット）が変動するので測定誤差が生ずる可能性がある。これに対し、積分球や拡散板を用いた場合には全光束の平均照度を得ることができるので、表示画面のホットスポットの変動を相殺でき、表示領域全域における調整が可能となる点で有利である。
【００４５】
また、本実施の形態では、色表示の基本となる複数色を赤、緑、および青の３原色として説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色を基本色として採用してもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光を強度変調する手段が液晶パネルである場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他のタイプの素子を用いたカラー画像表示装置にも同様に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項６記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、調整対象である色用の画素ではなくこれと補色関係にある両側隣接画素を透過した当該調整対象の色光を洩れ光として測定し、その洩れ光のレベルに基づいて当該色用のダイクロイックミラーを調整するようにしたので、複数のダイクロイックミラーをすべて組み込んでから各色光ごとの調整を行うことが可能となると共に、それぞれのダイクロイックミラーの調整中においてはラスタ表示の設定は１種類のみで足り、ラスタ表示駆動信号を切り換える必要がない。このため、量産時における色調整作業を簡略化して製造工数を削減することができるという効果がある。
【００４８】
特に、請求項２記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、光量の総和が最小になるようにダイクロイックミラーを調整するようにしたので、調整の目標ポイントが明確であり、調整作業が容易である。しかも、この光量の総和が最小となるときに、調整対象画素と補色関係にある画素（両側隣接画素）に洩れる洩れ光レベルが略等しくなることから、色再現範囲および色純度を十分に確保するような調整が可能となり、画品位を向上できるという効果がある。
【００４９】
また、請求項５または請求項６記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、積分球または拡散板を用いて光量の総和を測定するようにしたので、表示画面におけるホットスポットの変動を相殺した表示領域全域における調整が可能となる。特に、拡散板を用いた場合には、作業スペースを低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカラー画像表示装置の色調整方法を説明するための装置配置図である。
【図２】図１におけるＬＣＤパネルの構造および作用を表す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るカラー画像表示装置の色調整方法を説明するための図である。
【図４】Ｒ洩れ光の総和が、Ｇ画素を通過したＲ洩れ光とＢ画素を通過したＲ洩れ光との強度比とどのような関係にあるかを表す図である。
【符号の説明】
２…白色光源、３…インテグレータ、４…リレーレンズ、５…コリメータレンズ、６Ｂ，６Ｒ，６Ｇ…ダイクロイックミラー、７…ＬＣＤ駆動装置、８…ＬＣＤパネル、９…投影レンズ、１０…色分離フィルタ、１１…積分球、１２…光センサ、１３…照度計、８１…画素基板、８１ａ…ガラス基板、８１ｂ…ブラックマトリクス部、８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇ，…画素電極、８２…対向基板、８２ａ…ガラス基板、８２ｂ…マイクロレンズ（集光部材）、８２ｃ…カバーガラス、８２ｄ…対向電極、１００…単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタを用いず単板の画素表示部を用いて構成したカラー画像表示装置の色調整方法に係り、特に、単一基板上に形成された各色表示用の画素の組ごとにマイクロレンズ等の集光部材を対向配置すると共に、同一光路上に配置された複数のダイクロイックミラーにより白色光を色分解して得た各色光を集光部材に互いに異なる角度で入射させ、集光部材からの各色ごとの出射光を各色表示用の画素に分配入射させることで高輝度化を図ったカラー画像表示装置の色調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルを光スイッチング素子として利用し、液晶パネル上の画像を投射光学系によってスクリーン上に拡大投影するようにした液晶プロジェクタや液晶プロジェクションＴＶ等の開発が盛んに行われている。これらの装置は、薄型で軽量、鮮鋭な画像、地磁気の影響を受けないこと、レジ調整不要等の優れた性能を有している。
【０００３】
このような液晶表示装置には、Ｂ（青），Ｒ（赤），Ｇ（緑）の３色のカラーフィルタを備えた液晶パネルを１枚用いて構成した単板方式と、モノクロ液晶パネルをＢ，Ｒ，Ｇの各光路ごとに設けて構成した３板方式とがある。このうち、単板方式は構造が簡単で小型化・軽量化および低価格化が容易であるが、その一方、カラーフィルタによる光吸収が多いため、高輝度化に難点があると共に、冷却の点でも不利である。
【０００４】
このような問題に対処すべく、例えば特開平４−６０５３８号公報あるいは「ＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ ’９５，ｐ８８７」には、液晶画素を駆動する３個の画素ごとに１個の集光用マイクロレンズを対向配置し、このマイクロレンズの各々にそれぞれ異なる方向からＢ，Ｒ，Ｇの３色を入射させて集光し、その出射光をＢ，Ｒ，Ｇの３色に対応した画素にそれぞれ入射させるようにした単板方式のカラー液晶表示装置が開示されている。このカラー液晶表示装置では、画素と画素との間の領域（画素駆動用のスイッチング素子であるＴＦＴが形成されたブラックマトリクス部分）に入射した光をも有効利用することができ、実質的な開口率が高くなるので、高輝度化が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなカラー液晶表示装置では、各マイクロレンズにそれぞれ異なる方向から入射するＢ，Ｒ，Ｇの各色光の入射角は、同一光路上に配設した３枚のダイクロイックミラーの角度をそれぞれ調整することで設定されるが、その調整如何によっては、マイクロレンズから出射する各色光は、それぞれ対応する色用の画素のみならず、隣接する他色用の画素にも入射してしまうことがある。この場合には表示画像の色純度が低下し、画品位を著しく損なうおそれがある。
【０００６】
しかしながら、従来は、上記のような構成のカラー液晶表示装置におけるダイクロイックミラーの有効な調整方法がなく、特に、高精細化、高画質化、および高輝度化等の要求が強いカラー液晶プロジェクタ等においては、ダイクロイックミラーの調整方法が製造上の大きな課題となっていた。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高精細な（画素ピッチの小さい）単板方式のカラー画像表示装置においても色純度が低下しないようにダイクロイックミラーの角度調整を最適化することができるカラー画像表示装置の色調整方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカラー画像表示装置の色調整方法は、色表示の基本となる複数色の各々に対応して設けられると共に自らを透過する色光をその色用の画像信号に応じて変調する画素と、複数画素ごとに共通に配設された集光部材と、白色光を前記色表示の基本となる複数色光に色分解するための複数のダイクロイックミラーとを備え、前記ダイクロイックミラーにより色分解された各色光を前記共通の集光部材に互いに異なる角度で入射させ、集光部材からの各色ごとの出射光を各色用の画素に分配入射させるようにしたカラー画像表示装置において、一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和を測定し、その測定結果を基に、白色光を当該一の色光に色分解するためのダイクロイックミラーの角度調整を行うように構成したものである。
【０００９】
より具体的には、ダイクロイックミラーの角度調整は、当該一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和が最小になるように行う。この場合、当該一の色光の光量の総和は、当該一の色光のみを透過する色分離フィルタを用いて行い、必要に応じて積分球または拡散板を用いる。色表示の基本となる複数色としては、例えば赤、緑、および青の３原色を採用することができる。
【００１０】
このカラー画像表示装置の色調整方法では、一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した当該一の色光の光量の総和が求められ、その光量の総和を基に、白色光を当該一の色光用のダイクロイックミラーの角度調整が行われる。すなわち、調整対象である色用の画素ではなく、これと補色関係にある隣接画素を透過した当該調整対象の色光を洩れ光として測定し、その洩れ光のレベルに基づいて当該色用のダイクロイックミラーの調整が行われる。各ダイクロイックミラーの角度調整は、色表示の基本となる複数色分解用のすべてのダイクロイックミラーをカラー画像表示装置に組み込んだのちに行うようにすることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、画像表示装置の一例として、カラーフィルタ（ＣＦ）を用いない単板の液晶パネルで構成したカラー液晶プロジェクタ（以下、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタという。）における色調整方法を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの色調整方法を説明するための装置配置構成および装置構造を表すものである。ここではまず、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ自体の構成および作用を簡単に説明する。
【００１３】
〔単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの構成および作用〕
この単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ１００は、筐体１と、白色光源２と、インテグレータ３と、リレーレンズ４と、コリメータレンズ５と、同一光路上に設けられたダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇと、ＬＣＤパネル８を駆動制御するＬＣＤ駆動装置７と、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇで色分解されたＢ，Ｒ，Ｇの各色光をカラー画像信号に応じて強度変調する液晶（ＬＣＤ）パネル８と、ＬＣＤパネル８からの出射光を集光してスクリーン（本図では図示せず）上に色合成する投影レンズ９とを備えている。
【００１４】
白色光源２としては、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。インテグレータ３は、白色光源２から出射した白色光を拡散させ、液晶パネル８における面内照度分布が均一になるようにするためのものである。ＬＣＤ駆動装置７は、Ｂ，Ｒ，Ｇのうちのある色について調整を行う場合に、その色と補色関係にある色のみをラスタ表示することができるという補色表示機能を備えている。この機能は、具体的には、例えばＲ色の調整を行う場合にＬＣＤパネル８上のＢ画素およびＧ画素のみをシャッタ開状態にして入射光を透過させ、Ｒ画素はシャッタ閉状態にして光を透過させないという機能である。この場合の補色表示は、最大限のコントラストで行うことができること（具体的には、Ｂ画素およびＧ画素の光透過率が１００％、Ｒ画素の光透過率は０％となること）が望ましい。
【００１５】
ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは互いに微小角をなすように配置されており、コリメータレンズ５から出射した白色平行光を略４５°の角度で選択的に反射してＢ，Ｒ，Ｇの３色に色分解し、それぞれをＬＣＤパネル８に異なる角度で入射させる機能を有している。この例では、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは、図１および図２に示したように、Ｒ光がＬＣＤパネル８に垂直に入射し、Ｂ光およびＧ光がＲ光に対してそれぞれ〔＋θ〕，〔−θ〕の角度をもってＬＣＤパネル８に入射するように配置されている。但し、ＬＣＤパネル８に垂直入射する光がＢ光（またはＧ光）であり、垂直方向に対して〔＋θ〕，〔−θ〕の角度で入射する光がＲ光／Ｇ光（またはＲ光／Ｂ光）であるように配置してもよい。ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの配置角度は、図１における紙面と平行な方向（振れ角方向）、および紙面と垂直な方向（あおり角方向）の２方向に微調整可能であり、これにより入射角〔＋θ〕，〔−θ〕の微調整ができるようになっている。この微調整機構は、例えばマイクロメータ等を治具として取り付けて構成することができる。
【００１６】
なお、ＬＣＤパネル８の前後にはそれぞれ偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。
【００１７】
図２は図１におけるＬＣＤパネル８の断面構造を拡大して表すものである。この図に示したように、ＬＣＤパネル８は、画素電極が多数形成された画素基板８１と、対向電極およびマイクロレンズ（本図では共に図示せず）が形成された対向基板８２と、画素基板８１と対向基板８２とによって挟まれた液晶層８３とを備えている。画素基板８１は、ガラス基板８１ａと、ガラス基板８１ａの片面側（図の光入射側）に図の下方から上方に向かって規則的に（周期的に）配置されたＢ光，Ｒ光，Ｇ光用の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇと、これらの各画素電極に対して画像信号に応じた電圧を印加するためのスイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示せず）等からなるブラックマトリクス部８１ｂとを備えている。各ＴＦＴは例えばポリシリコンからなるゲート電極、ドレイン電極およびソース電極（いずれも図示せず）を備えている。このうち、ゲート電極は、図の紙面方向に上下に走るアドレス配線（図示せず）に接続され、ソース電極は図の紙面に垂直な方向に走るＢ，Ｒ，Ｇのデータ配線（図示せず）に接続され、ドレイン電極は各画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇに接続されている。そして、アドレス配線とデータ配線とによって選択された画素電極にＢ，Ｒ，Ｇの画像信号電圧が選択的に印加されることによって、その画素電極と対向電極８２ｄとの間の液晶層８３中の液晶分子の配向が変化し、ここを通過する光の偏光方向を変化させるようになっている。ブラックマトリクス部８１ｂは、図示しないアルミニウム等の金属膜で遮光され、光照射によってＴＦＴが誤動作することがないようになっている。
【００１８】
一方、対向基板８２はガラス基板８２ａと、ガラス基板８２ａの一方の面側（（光出射側）に形成された集光用のマイクロレンズ８２ｂと、マイクロレンズ８２ｂの上に密着配置されたカバーガラス８２ｃとを備えている。
【００１９】
対向電極８２ｄは、カバーガラス８２ｃの全面あるいは必要な領域（すなわち、少なくとも画素基板８１の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇと対向する領域）に形成された透明電極であり、一定の電位に固定されている。
【００２０】
マイクロレンズ８２ｂは、例えば基板をレンズ状にエッチングして透明樹脂を埋め込む方法や選択的イオン拡散法による屈折率分布型レンズとして形成されるが、その他の任意の方法で形成されたものであってもよい。また、マイクロレンズ８２ｂは、通常は図の紙面と垂直方向に軸を有する蒲鉾型レンズとして形成されるが、そのほか、一般の球面状またはそれに近い曲面のレンズであってもよい。
【００２１】
マイクロレンズ８２ｂは、画素基板８１の３つの画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇに対して１個ずつ形成配置されている。そして、異なる３つの方向から各マイクロレンズに入射したＢ，Ｒ，Ｇの光束はそれぞれ集光され、液晶層８３を経て画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇにそれぞれ入射するようになっている。ここで、例えば垂直入射のＲ光に着目すると、マイクロレンズ８２ｂの焦点は、通常は画素電極８１Ｒ上もしくはその近傍に設定するが、必要に応じてガラス基板８１ａの内部の深い所に設定するようにしてもよい。他の光（Ｂ光およびＧ光）についても同様である。
【００２２】
次に、このような構成の単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの作用を説明する。
【００２３】
図１に示したように、白色光源２から出た白色光は、インテグレータ３で光拡散を受けたのち、リレーレンズ４を経てコリメータレンズ５によって平行光となり、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇに入射する。この平行白色光は、ダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６ＧによってＢ，Ｒ，Ｇの３色に色分解されたのち、図示しない前側偏光板を経て直線偏光にされ、ＬＣＤパネル８のマイクロレンズ８２ｂにそれぞれ異なる方向から入射する。ＬＣＤパネル８は、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光をカラー画像信号に応じて強度変調して出射する。
【００２４】
ここで、マイクロレンズ８２ｂのうちの１つのマイクロレンズＭＬに入射する光について考える。Ｒ光はガラス基板８２ａに垂直に入射するので、マイクロレンズＭＬの光軸が通る画素電極８１Ｒ上またはその近傍に焦点を結ぶ。また、Ｂ光はガラス基板８２ａに入射角θで入射し、屈折角ψで屈折したのち、これと同じ入射角ψでマイクロレンズＭＬに入射し、マイクロレンズＭＬの光軸と角ψをなす直線が通り画素電極８１Ｒと隣り合っている画素電極８１Ｂ上またはその近傍に焦点を結ぶ。同様に、Ｇ光はガラス基板８２ａに入射角〔−θ〕で入射し、屈折角ψで屈折したのち、これと同じ入射角ψでマイクロレンズＭＬに入射し、マイクロレンズＭＬの光軸と角〔−ψ〕をなす直線が通り画素電極８１Ｒと隣り合っている画素電極８１Ｇ上またはその近傍に焦点を結ぶ。
【００２５】
このとき、与えられた画素信号に応じて画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇへの印加電圧が変化し、これに応じて液晶層８３中を通過するＢ，Ｒ，Ｇの各色光の偏光方向が変調を受ける。
【００２６】
画素基板８１の画素電極８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇ上またはその近傍にそれぞれ焦点を結んだＢ，Ｒ，Ｇの各色光は、再びそれぞれ拡がってガラス基板８１ａから出射し、図示しない後側偏光板を選択的に透過したのち、投影レンズ３０によって集光されてスクリーン４０上に色合成される。
【００２７】
次に、上記のような構成の単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタの色調整方法を説明する。
【００２８】
〔ダイクロイックミラーの角度調整方法の説明〕
本調整方法では、図１に示したように、単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ１００の光出射側に色分離フィルタ１０を配置すると共に、この色分離フィルタ１０の光出射側に積分球１１を配置する。そして、色分離フィルタ１０を通った光を積分球１１に入射させてその平均照度を測定しながら、その測定値が後述する所定の条件を満たすようにダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの角度調整を行う。積分球１１は光センサ１２を備え、この光センサ１２によって光電変換された検出電圧が平均照度として照度計１３に表示されるようになっている。色分離フィルタ１０は、Ｂ，Ｒ，Ｇのうちいずれか一色のみを透過させるという機能を有するものである。その材質等は特に問わないが、色純度特性、すなわち分光透過特性が十分良いものを使用するのが望ましい。なお、色分離フィルタ１０としては、Ｂ透過用、Ｒ透過用およびＧ透過用の３種類が必要であるが、これらをターレット式に組み込み、回転またはスライド操作によってワンタッチでフィルタを交換できるようにすると作業性が良く、好適である。
【００２９】
次に、図１〜図３を参照して、本発明に係るカラー画像表示装置の色調整方法を具体的に説明する。ここでは、簡単のため、ダイクロイックミラー６Ｂの角度調整は図１の紙面内での回転方向にのみ行うものとして説明する。但し、紙面と垂直方向（あおり方向）に調整する場合にも適用できるのはもちろんである。
【００３０】
まず、例えばＲ色の調整を行う場合の手順を説明する。Ｒ色の調整はダイクロイックミラー６Ｒの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＲ透過用フィルタ１０Ｒを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＲ色と補色関係にあるＧ／Ｂ表示とする。この場合、ＬＣＤ駆動装置７は、図２の画素基板８１上の各ＴＦＴを選択的に駆動制御することにより、Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB のみをシャッタ開状態とし、Ｒ画素ＰR はシャッタ閉状態とする。この状態でダイクロイックミラー６Ｒの角度を微調整すると、Ｒ光の焦点位置が図２の上下方向に振れる。理想的には焦点は文字通り「点」であるが、実際にはマイクロレンズ８２ｂの収差や回折等の影響によって焦点がぼやけてしまう。その結果、Ｒ光束の一部が目標であるＲ画素ＰR からはみ出し、隣接するブラックマトリクス部８１ｂ、さらには隣り合う画素（Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB ）にも差しかかることとなる。これらの隣接画素ＰG ，ＰB には、マイクロレンズ８２ｂから互いに異なる角度で出射するＧ光およびＢ光もそれぞれ入射している。この結果、Ｇ画素ＰG を通る光は、Ｒ光の一部（以下、Ｒ洩れ光という。）およびＧ光となり、Ｂ画素ＰB を通る光は、Ｒ洩れ光およびＢ光となる。したがって、最終的にＬＣＤパネル８から出射する光は、Ｇ光、Ｂ光、並びにＧ画素ＰG およびＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光の混合したものとなる。
【００３１】
これらの混合光が色分離フィルタ１０Ｒに入射すると、このうちＧ光およびＢ光がカットされて、Ｇ画素ＰG およびＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光のみが通過し、積分球１１に入射する。積分球１１の光センサ１２は、積分球１１の内面での乱反射の結果得られる照度の積分値（平均照度）を検出し、照度計１３にその値を表示する。このようにして得られた値は、ダイクロイックミラー６Ｒによって分離生成後マイクロレンズ８２ｂで集光されたＲ光のうち、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＲ画素ＰR 以外の画素ＰG ，ＰB を通過したＲ洩れ光の総和を表している。
【００３２】
ここで、本調整方法では、上記したＲ洩れ光のレベルが最小となる点をベスト位置としてダイクロイックミラー６Ｒの調整を行う。これにより、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光の強度をほぼ等しくすることが可能となる。これは次のような理由による。
【００３３】
図４は、Ｒ洩れ光の総和が、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光との強度比とどのような関係にあるかを表すものである。この図で、横軸はＧ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光との強度比を表し、縦軸はＲ洩れ光の総和を表す。なお、各軸とも単位は任意としている。この図に示したように、Ｇ画素ＰG を通過したＲ洩れ光とＢ画素ＰB を通過したＲ洩れ光とは、Ｒ洩れ光の総和が最小となるときに略等しくなっている。この点を踏まえて、本調整方法では、ＬＣＤパネル８から出射するＲ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｒの角度調整を行うことにより、Ｒ画素ＰR に隣接するＧ画素ＰG およびＢ画素ＰB をそれぞれ通過したＲ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができる。しかも、実際上、Ｒ洩れ光は混色成分として存在することから、上記のような調整を行うことにより、ＧおよびＢ色についての色純度を最適化することもできる。
【００３４】
次に、Ｇ色の調整を行う場合の手順を説明する。Ｇ色の調整はダイクロイックミラー６Ｇの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＧ透過用フィルタ１０Ｇを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＧ色と補色関係にあるＲ／Ｂ表示とする。この場合、ＬＣＤ駆動装置７は、図２の画素基板８１上の各ＴＦＴを選択的に駆動制御し、Ｒ画素ＰR およびＢ画素ＰB のみをシャッタ開状態とし、Ｇ画素ＰG はシャッタ閉状態とする。この場合、Ｒ画素ＰR を通る光は、Ｇ光の一部（以下、Ｇ洩れ光という。）およびＲ光となり、Ｂ画素ＰB を通る光は、Ｇ洩れ光およびＢ光となる。したがって、最終的にＬＣＤパネル８から出射する光は、Ｒ光、Ｂ光、並びにＲ画素ＰR およびＢ画素ＰB を通過したＧ洩れ光の混合したものとなる。この混合光が色分離フィルタ１０Ｇに入射すると、このうちＲ光およびＢ光がカットされて、Ｒ画素ＰR およびＢ画素ＰB を通過したＧ洩れ光のみが通過し、積分球１１に入射する。これにより、照度計１３に平均照度が表示される。こうして得られた値は、ダイクロイックミラー６Ｇによって分離生成後マイクロレンズ８２ｂで集光されたＧ光のうち、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＧ画素ＰG 以外の画素ＰR ，ＰB を通過したＧ洩れ光の総和を表している。そして、このＧ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｇを調整する。これにより、Ｇ画素ＰG に隣接するＲ画素ＰR およびＢ画素ＰB をそれぞれ通過したＧ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができ、しかも、ＲおよびＢ色についての色純度を最適化することができる。
【００３５】
Ｂ色の調整も上記と同様の原理に基づき、ダイクロイックミラー６Ｂの角度調整により行う。この場合、色分離フィルタ１０としてはＢ透過用フィルタ１０Ｂを用い、ＬＣＤパネル８のラスタ表示は、調整対象のＢ色と補色関係にあるＲ／Ｇ表示とする。そして、ＬＣＤパネル８の画素基板８１におけるＢ画素ＰB 以外の画素ＰR ，ＰG を通過したＢ洩れ光の総和が最小となるようにダイクロイックミラー６Ｂを調整することにより、Ｂ画素ＰB に隣接するＲ画素ＰR およびＧ画素ＰG をそれぞれ通過したＢ洩れ光のレベルを等しくし、色バランスを良好にすることができ、しかも、ＧおよびＲ色についての色純度を最適化することができる。
【００３６】
次に、本実施の形態における色調整方法の効果について、考え得る他の色調整方法と対比しながら説明する。
【００３７】
〔本実施の形態における色調整方法の効果〕
図１に示したような単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタにおいては、原理的に、上記した方法の他に次の２つの方法が考えられる。
【００３８】
（１）Ｂ，Ｒ，Ｇのダイクロイックミラーを１枚だけ装置本体（単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ）に組み込み、そのダイクロイックミラー以外のある色の単色ラスタ表示（例えば、ダイクロイックミラー６Ｇを調整するときはＢラスタ表示）状態にした上で、そのラスタ表示をしている色の画素（ここではＢ画素）を通過した調整対象の色光（ここではＧ光）の光量を測定する。次に、他の一色の単色ラスタ表示（ここではＲラスタ表示）状態にした上で、そのラスタ表示をしている色の画素（ここではＲ画素）を通過した調整対象の色光（ここではＧ光）の光量を測定する。そして、各測定値が最小となり、かつ両測定値が等しくなるようにダイクロイックミラー６Ｇを調整する。そして、このような調整を各ダイクロイックミラーについて順次行う。
【００３９】
（２）３枚のダイクロイックミラーを装置本体に組み込んだ上で、調整対象である色（例えばＧ）の単色ラスタ表示（Ｇラスタ表示）を行い、この状態で調整対象のダイクロイックミラー６Ｇを調整する。そして、ＬＣＤパネルから出射するＧ光の光量が最大となるように調整する。この調整を各ダイクロイックミラーについて順次行う。
【００４０】
しかしながら、上記の２つの方法には、それぞれ次のような欠点がある。
すなわち、まず（１）の方法では、ＬＣＤパネルの画素を駆動する信号（単色ラスタ表示のための駆動信号）の切り換えを各ダイクロイックミラーごとに行わなければならず、しかも、ダイクロイックミラーの交換に時間を要する。このため、作業性が極端に悪く、量産性に乏しい。
【００４１】
また、（２）の方法で調整を行った場合、ＬＣＤパネルには斜め方向から光が入射するようになることから、調整対象画素を通過する光量が最大となるときのダイクロイックミラー位置と、調整対象画素の両側隣接画素における洩れ光の光量が等しくなるときのダイクロイックミラー位置とは必ずしも一致しない。このため、そのような調整をしたとしても、色純度は著しく低下してしまう。
【００４２】
これに対し、本実施の形態に係る色調整方法では、３枚のダイクロイックミラー６Ｂ，６Ｒ，６Ｇをすべて組み込んだ状態で各ダイクロイックミラーについての調整が可能であり、また、それぞれのダイクロイックミラーの調整中においてはラスタ表示駆動信号を切り換える必要がない。このため、作業性が極めてよく、量産性に適している。また、本実施の形態に係る色調整方法では、調整対象画素の両側隣接画素における洩れ光の光量の総和が最小となるようにダイクロイックミラーを調整すれば、当該両側隣接画素における洩れ光の光量が互いに等しくなるようにすることができるので、色再現範囲および色純度を十分に確保するような調整が可能となり、画品位を高めることができる。
【００４３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その均等の範囲で種々変形可能である。例えば、上記の各実施の形態では、画素電極駆動用のＴＦＴを画素基板の側に配置したＬＣＤパネルを例にとって説明したが、このＴＦＴを対向基板側に配置するようにしたＬＣＤパネルについても本発明の調整方法を適用できる。さらに、集光機能を有するものであればマイクロレンズ以外のものを集光部材として使用したＬＣＤパネルについても本発明の調整方法を適用することは可能である。
【００４４】
また、本実施の形態では、積分球を用いて平均照度を得るようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、拡散板を用いて行うようにしてもよい。この場合には、積分球の場合に比べて調整に要するスペースを小さくできる点で有利である。さらに、積分球や拡散板を使用せず、投影スクリーン上の何箇所か（中央部や四隅部等）に照度計を直接配置して測定するようにしてもよい。但し、この場合には、ダイクロイックミラーの回転調整によって表示画面の輝度むら（ホットスポット）が変動するので測定誤差が生ずる可能性がある。これに対し、積分球や拡散板を用いた場合には全光束の平均照度を得ることができるので、表示画面のホットスポットの変動を相殺でき、表示領域全域における調整が可能となる点で有利である。
【００４５】
また、本実施の形態では、色表示の基本となる複数色を赤、緑、および青の３原色として説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色を基本色として採用してもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光を強度変調する手段が液晶パネルである場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他のタイプの素子を用いたカラー画像表示装置にも同様に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項６記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、調整対象である色用の画素ではなくこれと補色関係にある両側隣接画素を透過した当該調整対象の色光を洩れ光として測定し、その洩れ光のレベルに基づいて当該色用のダイクロイックミラーを調整するようにしたので、複数のダイクロイックミラーをすべて組み込んでから各色光ごとの調整を行うことが可能となると共に、それぞれのダイクロイックミラーの調整中においてはラスタ表示の設定は１種類のみで足り、ラスタ表示駆動信号を切り換える必要がない。このため、量産時における色調整作業を簡略化して製造工数を削減することができるという効果がある。
【００４８】
特に、請求項２記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、光量の総和が最小になるようにダイクロイックミラーを調整するようにしたので、調整の目標ポイントが明確であり、調整作業が容易である。しかも、この光量の総和が最小となるときに、調整対象画素と補色関係にある画素（両側隣接画素）に洩れる洩れ光レベルが略等しくなることから、色再現範囲および色純度を十分に確保するような調整が可能となり、画品位を向上できるという効果がある。
【００４９】
また、請求項５または請求項６記載のカラー画像表示装置の色調整方法によれば、積分球または拡散板を用いて光量の総和を測定するようにしたので、表示画面におけるホットスポットの変動を相殺した表示領域全域における調整が可能となる。特に、拡散板を用いた場合には、作業スペースを低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカラー画像表示装置の色調整方法を説明するための装置配置図である。
【図２】図１におけるＬＣＤパネルの構造および作用を表す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るカラー画像表示装置の色調整方法を説明するための図である。
【図４】Ｒ洩れ光の総和が、Ｇ画素を通過したＲ洩れ光とＢ画素を通過したＲ洩れ光との強度比とどのような関係にあるかを表す図である。
【符号の説明】
２…白色光源、３…インテグレータ、４…リレーレンズ、５…コリメータレンズ、６Ｂ，６Ｒ，６Ｇ…ダイクロイックミラー、７…ＬＣＤ駆動装置、８…ＬＣＤパネル、９…投影レンズ、１０…色分離フィルタ、１１…積分球、１２…光センサ、１３…照度計、８１…画素基板、８１ａ…ガラス基板、８１ｂ…ブラックマトリクス部、８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇ，…画素電極、８２…対向基板、８２ａ…ガラス基板、８２ｂ…マイクロレンズ（集光部材）、８２ｃ…カバーガラス、８２ｄ…対向電極、１００…単板ＣＦレス方式カラー液晶プロジェクタ
Claims (6)
- 色表示の基本となる複数色の各々に対応して設けられると共に自らを透過する色光をその色用の画像信号に応じて変調する画素と、複数画素ごとに共通に配設された集光部材と、白色光を前記色表示の基本となる複数色光に色分解するための複数のダイクロイックミラーとを備え、前記ダイクロイックミラーにより色分解された各色光を前記共通の集光部材に互いに異なる角度で入射させ、集光部材からの各色ごとの出射光を各色用の画素に分配入射させるようにしたカラー画像表示装置において、
一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過した前記一の色光の光量の総和を測定し、
その測定結果を基に、白色光を前記一の色光に色分解するためのダイクロイックミラーの角度調整を行うことを特徴とするカラー画像表示装置の色調整方法。 - 前記光量の総和が最小になるように、前記一の色光を色分解するダイクロイックミラーの角度調整を行うことを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置の色調整方法。
- 前記一の色光と補色関係にある色用の画素のみを通過したすべての色の光から前記一の色光のみを色分離フィルタによって分離し、この分離した一の色光の光量を測定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置の色調整方法。
- 前記色表示の基本となる複数色が、赤、緑、および青の３原色であることを特徴とする請求項２記載のカラー画像表示装置の色調整方法。
- 前記光量の総和の測定は、積分球を用いて行うことを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置の色調整方法。
- 前記光量の総和の測定は、拡散板を用いて行うことを特徴とする請求項１記載のカラー画像表示装置の色調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32436996A JP3767709B2 (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | カラー画像表示装置の色調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32436996A JP3767709B2 (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | カラー画像表示装置の色調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10161121A JPH10161121A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3767709B2 true JP3767709B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=18165026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32436996A Expired - Fee Related JP3767709B2 (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | カラー画像表示装置の色調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3767709B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010011566A (ko) * | 1999-07-29 | 2001-02-15 | 윤종용 | Ｌｃｄ프로젝션시스템의 색순도자동조정장치 |
| DE60132662T2 (de) * | 2001-07-03 | 2009-02-05 | Barco N.V. | Verfahren und Einrichtung zur Echtzeitkorrektur eines Bildes |
-
1996
- 1996-12-04 JP JP32436996A patent/JP3767709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10161121A (ja) | 1998-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5633737A (en) | Projection-type color liquid crystal display having two micro-lens arrays | |
| US6330112B1 (en) | Optical modulator and image projection display apparatus | |
| US6939008B2 (en) | Projection type display device | |
| KR19990030327A (ko) | 투사형 액정표시장치 | |
| US6680762B2 (en) | Projection liquid crystal display apparatus wherein overall focal point of the lens is shifted to increase effective aperture ratio | |
| KR100473089B1 (ko) | 액정패널 및 이것을 사용한 투사형 표시장치 | |
| US8237891B2 (en) | Liquid crystal display, and projection type display using liquid crystal display layer | |
| US6104458A (en) | Liquid crystal modulation element and projection-type liquid crystal display apparatus having intercepting filters and microlenses | |
| US6195143B1 (en) | Liquid crystal panel structure with micro-lens array and projector using the micro-lens array | |
| TW449763B (en) | Apparatus and method for limiting light divergence angle and projection image display apparatus | |
| JP3767709B2 (ja) | カラー画像表示装置の色調整方法 | |
| US6398365B1 (en) | Image projection display apparatus | |
| US5902031A (en) | Projection color image display apparatus | |
| JP4152811B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH08227103A (ja) | 投射型表示装置 | |
| WO2012056895A1 (ja) | 投射型表示装置 | |
| JP3633361B2 (ja) | 投写型液晶表示装置 | |
| JP2002148617A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH10221681A (ja) | 反射型単板式カラー画像表示素子およびそれを用いた投射型画像表示装置 | |
| JP2004138670A (ja) | 光学ユニット及び表示装置 | |
| JPH1164871A (ja) | カラー画像表示装置 | |
| JP2004077934A (ja) | 液晶表示素子及び液晶表示装置 | |
| JPH095725A (ja) | 透過型表示装置 | |
| JPH0764017A (ja) | 投写レンズ | |
| JP2006171051A (ja) | レンズ設計方法、並びに光学装置および投射型の表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060112 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060125 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |