JP4060162B2

JP4060162B2 - 映像投影装置

Info

Publication number: JP4060162B2
Application number: JP2002302084A
Authority: JP
Inventors: 茂昭鈴木
Original assignee: アストロデザイン株式会社
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: JP2004138732A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像投影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー映像をスクリーンに投影する従来の映像投影装置としては、光源と、ダイクロイックミラーと、ミラーと、液晶パネルと、ダイクロイックプリズムと、レンズとを備えて構成されるものが知られている。このような構成の映像投影装置では、光源から発光される光が、ダイクロイックミラーによって、ＲＧＢ各色の光に分離される。これらＲＧＢ各色の光は、ミラーを介するなどして、ＲＧＢ各色ごとに設けられた液晶パネルに入射する。ＲＧＢ各色毎に設けられた液晶パネルに含まれる各液晶素子にはＲＧＢそれぞれの映像信号が与えられて、各液晶素子それぞれは入射する光を変調する。このように変調されたＲＧＢ各色毎の光は、ダイクロイックプリズムによって合成される。合成された光は、レンズを介してスクリーンに投影される。このようにして従来の映像投影装置はスクリーンに映像を投影している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２２３２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶パネルに含まれる液晶素子は、黒色をスクリーンに再現する場合に、０レベルの映像信号が与えられても、光の漏れ等を生じるため、完全な黒色を再現できないという黒浮き現象が生じる等、ダイナミックレンジが狭いという問題点を有していた。また、液晶素子は映像信号が与えられた場合のレスポンスが遅いため、特に急激な輝度変化が生じる動画を再生した場合に、画質が低くなるという問題点を有している。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早い映像投影装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の映像投影装置は、カラー映像をスクリーンに投影する映像投影装置であって、入力カラー映像信号から輝度信号を画素数分抽出する輝度信号生成手段と、上記入力カラー映像信号からＲＧＢ各色相の色相成分を含む色相信号を上記画素数分抽出する色相信号生成手段と、上記輝度信号生成手段によって抽出される上記画素数分の上記輝度信号の各々に応じた輝度の光を出力する光出力手段と、上記光出力手段によって出力される上記光を、上記色相の数と同数のパスに分配する光分配手段と、上記ＲＧＢ各色相毎に設けられ、上記光分配手段によって分配された上記光を、上記色相信号生成手段によって上記画素数分抽出された上記色相信号の各々に応じて色相変調する上記画素数分の液晶素子を含む色相変調手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、輝度信号生成手段が、入力カラー映像信号から投影するカラー映像の画素数分の輝度信号を抽出する。また、色相信号生成手段が、入力カラー映像信号からＲＧＢ各色相の色相成分を含む色相信号を画素数分抽出する。光出力手段は、輝度信号生成手段によって与えられる各々の輝度信号に応じた輝度の光を、画素数分出力する。これらの光は、光分配手段によって、ＲＧＢ各色相毎に設けられた色相変調手段へと分配される。ＲＧＢ各色毎の色相変調手段は、色相信号生成手段によって与えられる色相信号に基づいて、光分配手段によって分配された光を変調する。これらの変調された光に基づいて、スクリーンにカラー映像が投影される。このように、ダイナミックレンジが狭く、レスポンスの遅い液晶素子には、カラー映像信号の色相成分に基づく色相変調を行わせ、輝度成分は別途の光出力手段によって変調することができるので、安価な液晶素子を利用しつつ、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスの早い映像投影装置を提供可能である。
【０００８】
また、本発明の映像投影装置においては、上記光出力手段は、光源と、上記光源によって発せられる光を、上記輝度信号生成手段によって上記画素数分抽出される各々の上記輝度信号に応じて輝度変調する輝度変調器とを含むことを特徴とすることができる。特に、この輝度変調器としては、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いることが好ましい。
【０００９】
近年、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早いことから、変調器としてデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」と呼ぶ。）を用いた動画再生用の映像投影装置が普及しつつある。しかし、ＤＭＤをＲＧＢ３色分それぞれ画素数分設けた映像投影装置は、ＤＭＤの高価な素子コストに起因して、装置コストが高価なものとなる。これらの発明によれば、ＤＭＤを輝度変調器として用い、ＤＭＤによって輝度変調した光を、ＲＧＢの各色毎に設けた画素数分の液晶素子を含む色相変調手段によって色相変調する。すなわち、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早いというＤＭＤを輝度変調器として用いることによって、少ない素子数のＤＭＤによって輝度変調を達成すると共に、ＤＭＤによって輝度変調された光を、安価な液晶パネルを色数分設けて色相変調する。したがって、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早く、更に安価な映像投影装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の映像投影装置においては、上記光出力手段は、上記輝度信号生成手段によって抽出される各々の上記輝度信号に応じて発光強度が調整される上記画素数分の上記光を発光する光源を含むことを特徴としても良い。
【００１１】
この発明によれば、前記輝度信号生成手段によって抽出される各々の前記輝度信号に応じて発光強度を調整可能な光源を画素数分用い、これらの光源によって発光される光を、色相変調手段によって色相変調する。したがって、ダイナミックレンジが狭く、レスポンスの低い液晶素子には、カラー映像信号の色相成分による変調を行わせ、輝度成分の変調は光源によって達成することができるので、安価な液晶素子を利用しつつ、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスの早いカラー映像装置を提供可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる映像投影装置１について添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態に関する説明においては、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかる映像投影装置１について説明する。図１は、映像投影装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、映像投影装置１は、ドライバ（輝度信号生成手段、色相信号生成手段）１０と、光源２０と、ＤＭＤ（輝度変調器）３０と、分配器（光分配手段）４０と、ＲＧＢ各色毎に設けられた液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、ＲＧＢ各色毎に設けられたフィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０とを備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１４】
ドライバ１０は、信号線１５を介して入力される入力映像信号から、カラー映像の各画素毎に輝度成分からなる輝度信号を抽出する。そして、ドライバ１０は抽出した各画素毎の輝度信号をＤＭＤ３０に与える。また、ドライバ１０はカラー映像の各画素毎にＲＧＢ各色相の色相成分からなる色相信号を抽出する。そして、ＲＧＢ各色毎に設けられた液晶パネル５０〜５１に、上記の色相信号を与える。なお、ドライバ１０は、映像投影装置１にＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ等の物理的な構成要素を備え、また、これらの物理的な構成要素上で実行される上述した機能を実現するソフトウェアを備えることによって構成することができる。また、上述した機能を実現する専用のドライブ回路を備えても良い。
【００１５】
光源２０は、ＤＭＤ３０に向けて光を発する。光源２０には、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。
【００１６】
ＤＭＤ３０は、複数のマイクロミラー素子によって構成される。ＤＭＤ３０においては、ドライバ１０によって与えられる各画素毎の輝度信号に応じて、対応するマイクロミラー素子が光源２０によって発せられる光を輝度変調する。このように輝度変調された光は分配器４０へと向かうように構成されている。
【００１７】
分配器４０は、ハーフミラーやミラー等によって構成され、ＤＭＤ３０によって輝度変調された各画素の光を、液晶パネル５０〜５２へ向かう３つのパスに分配する。
【００１８】
液晶パネル５０〜５２は、それぞれ複数の液晶素子を備える。液晶パネル５０にはＲ（赤）の色相の色相信号が、液晶パネル５１にはＧ（緑）の色相の色相信号が、液晶パネル５２にはＢ（青）の色相の色相信号が、ドライバ１０によってそれぞれ各画素毎に与えられる。液晶パネル５０〜５２が備える液晶素子はそれぞれ、ＤＭＤ３０によって各画素毎に輝度変調され、分配器４０によって分配される光を、ドライバ１０によって与えられる色相信号に応じて各画素毎に色相変調する。
【００１９】
フィルタ６０〜６２はそれぞれ、液晶パネル５０〜５２に対応して設けられる。フィルタ６０は液晶パネル５０によって色相変調された光のうちＲ成分のスペクトルの光を、フィルタ６１は液晶パネル５１によって色相変調された光のうちＧ成分のスペクトルの光を、フィルタ６２は液晶パネル５２によって色相変調された光のうちＢ成分のスペクトルの光を、それぞれ透過する。なお、フィルタ６０〜６２はそれぞれ、光源２０からスクリーン９０に至るパスにおいて、液晶パネル５０〜５２それぞれより、光源２０側に配置されても良い。
【００２０】
合成器７０は、フィルタ６０〜６２をそれぞれ透過した光を合成する。合成器７０には、例えばダイクロイックプリズム等を用いることができる。このように合成器７０によって合成された光は、レンズ８０を介してスクリーン９０に投影され、スクリーン９０にカラー映像が再現される。
【００２１】
以下、本実施形態にかかる映像投影装置１の動作について説明する。ドライバ１０は、信号線１５を介して入力される映像信号から、カラー映像の各画素毎の輝度成分からなる輝度信号を抽出し、また、各画素毎のＲＧＢ各色相の色相成分からなる色相信号を抽出する。次に、ドライバ１０は、ＤＭＤ３０に上記の各画素毎の輝度信号を与える。そして、ＤＭＤ３０は、光源２０から発せられる光を、ドライバ１０によって与えられた輝度信号に応じて、各画素毎に輝度変調する。次に、分配器４０は、ＤＭＤ３０によって輝度変調された光を液晶パネル５０〜５２にそれぞれ分配する。そして、液晶パネル５０〜５２はそれぞれ、ドライバ１０によって与えられる色相信号に応じて、分配器４０によって分配された各画素毎の光を色相変調する。次に、フィルタ６０〜６２は、それぞれ対応する液晶パネル５０〜５２を透過して色相変調された光のうち、それぞれのフィルタ特性に応じたスペクトルの光を透過する。フィルタ６０〜６２を透過した光は合成器７０によって合成され、レンズ８０を介して、カラー映像としてスクリーン９０に投影される。
【００２２】
以下、本実施形態にかかる映像投影装置１の作用及び効果を説明する。映像投影装置１では、ドライバ１０が、入力カラー映像信号から投影するカラー映像の画素数分の輝度信号を抽出する。また、色相信号生成手段が、入力カラー映像信号からＲＧＢ各色相の色相成分を含む色相信号を画素数分抽出する。光源２０から発せられる光は、ＤＭＤ３０によって、ドライバ１０から与えられる画素毎の輝度信号に応じて輝度変調され、更に、液晶パネル５０〜５２によって、ドライバ１０から与えられるＲＧＢ各色相の色相信号に応じて色相変調される。このように変調された光は、フィルタ６０〜６２、レンズ８０を介して、カラー映像としてスクリーン９０に投影される。以上のように、映像投影装置１では、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早いＤＭＤ３０によって、光源２０から発光される光を輝度変調する。そして、ダイナミックレンジが狭く、レスポンスの遅い液晶素子によって構成される液晶パネル５０〜５２には、ＤＭＤ３０によって輝度変調された光の色相変調を行わせる。したがって、映像投影装置１は、安価な液晶素子を利用しても、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスの早い映像投影装置とされる。また、映像投影装置１では、ＤＭＤ３０を輝度変調のみに用いる為、ＤＭＤを構成する素子はカラー映像の画素数分で足り、ＲＧＢ各色の色相変調は素子コストの低い液晶素子を画素数分それぞれ備える３枚の液晶パネルによって実現することができる。したがって、映像投影装置１は、ＤＭＤをＲＧＢ各色分備える映像投影装置に比べ、安価な映像投影装置とすることができる。
【００２３】
以上、第１実施形態にかかる映像投影装置１について説明したが、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。図２は、変形態様にかかる映像投影装置２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、映像投影装置２は、ドライバ（輝度信号生成手段、色相信号生成手段）１０と、光源２０と、変調器（輝度変調器）３２と、分配器（光分配手段）４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０とを備えて構成される。ここで、映像投影装置２に備えられるドライバ１０と、光源２０と、分配器４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０とはそれぞれ、上記実施形態の映像投影装置１に備えられるドライバ１０と、光源２０と、分配器４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０と同様の構成を有する。変調器３２は、ドライバ１０によって与えられる各画素毎の映像信号に応じて、光源２０によって発せられる光を輝度変調する複数の輝度変調素子によって構成される。このように、本発明にかかる映像投影装置には、第１実施形態の映像投影装置１に備えられるＤＭＤ３０以外にも、輝度変調可能な変調素子によって構成される変調器を適用することができる。
【００２４】
また、第１の実施形態においては、光源２０から発せられる光の輝度変調をＤＭＤ３０によって実現し、色相変調を液晶パネル５０〜５２によって実現しているが、ＤＭＤ３０に与える輝度信号に含まれる輝度成分のうち所定の割合を、液晶パネル５０〜５２に与える色相信号に含ませて、液晶パネル５０〜５２にも所定の割合の輝度変調を行わせても良い。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる映像投影装置３について説明する。図３は、映像投影装置３の構成を示すブロック図である。図３に示すように、映像投影装置３は、ドライバ（輝度信号生成手段、色相信号生成手段）１２と、可変調光源（光出力手段）２２と、分配器（光分配手段）４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０とを備えて構成される。ここで、映像投影装置３に備えられる分配器４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０とは、それぞれ第１実施形態の映像投影装置１に備えられる分配器４０と、液晶パネル５０〜５２（色相変調手段）と、フィルタ６０〜６２と、合成器７０と、レンズ８０と、スクリーン９０と同様の機能を有するので、これらの説明は省略する。以下、ドライバ１２と、可変調光源２２について説明する。
【００２６】
ドライバ１２は、信号線１５を介して入力される入力映像信号から、カラー映像の各画素毎に輝度成分からなる輝度信号を抽出する。そして、ドライバ１０は抽出した各画素毎の輝度信号を可変調光源２２に与える。その他の機能及び構成は、第１実施形態の映像投影装置１に備えられるドライバ１０と同様である。
【００２７】
可変調光源２２は、ドライバ１２によって与えられる各画素毎の輝度信号に応じた輝度の光を画素数分発光する。可変調光源２２によって、このように発光される光は、分配器４０へ向かう。可変調光源２２は、例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの発光素子を画素数分備えることによって構成することができる。
【００２８】
以下、本実施形態にかかる映像投影装置３の動作について説明する。映像投影装置３においては、ドライバ１２が、信号線１５を介して入力される映像信号から、カラー映像の各画素毎の輝度成分からなる輝度信号を抽出し、また、各画素毎のＲＧＢ各色相の色相成分からなる色相信号を抽出する。次に、ドライバ１２は、可変調光源２２に上記の各画素毎の輝度信号を与える。そして、可変調光源２２は、ドライバ１２によって与えられた各画素毎の輝度信号に応じた輝度の光を画素数分発光する。次に、分配器４０は、可変調光源２２によって発光された光を液晶パネル５０〜５２にそれぞれ分配する。そして、液晶パネル５０〜５２はそれぞれ、ドライバ１２によって与えられる色相信号に応じて、分配器４０によって分配された各画素毎の光を色相変調する。次に、フィルタ６０〜６２は、それぞれ対応する液晶パネル５０〜５２を透過して色相変調された光のうち、それぞれのフィルタ特性に応じたスペクトルの光を透過する。フィルタ６０〜６２をそれぞれ透過した光は合成器７０によって合成され、レンズ８０を介して、カラー映像としてスクリーン９０に投影される。
【００２９】
以下、本実施形態にかかる映像投影装置３の作用及び効果を説明する。映像投影装置３では、ドライバ１２が、入力カラー映像信号から投影するカラー映像の画素数分の輝度信号を抽出する。また、色相信号生成手段が、入力カラー映像信号からＲＧＢ各色相の色相成分を含む色相信号を画素数分抽出する。可変調光源２２は、ドライバ１２から与えられる画素毎の輝度信号に応じた輝度の画素数分の光を発光し、更に、可変調光源２２から発光された光は、液晶パネル５０〜５２によって、ドライバ１２から与えられるＲＧＢ各色相の色相信号に応じて色相変調される。このように変調された光は、フィルタ６０〜６２、レンズ８０を介して、カラー映像としてスクリーン９０に投影される。以上のように、映像投影装置３では、可変調光源２２によって予め輝度が調整された画素数分の光を、液晶パネル５０〜５２によって色相変調する。このように、映像投影装置３は、安価な液晶素子が用いられても、ダイナミックレンジが広く、レスポンスの早い映像投影装置とされる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイナミックレンジが狭く、レスポンスの遅い液晶素子を含む色調変調手段によって、カラー映像信号の色相成分に基づく色相変調を実現し、カラー映像信号の輝度成分に基づく輝度変調を別途の光出力手段によって実現するので、安価な液晶素子を利用しつつ、ダイナミックレンジが広く、映像信号に応じたレスポンスが早い映像投影装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる映像投影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態の変形態様にかかる映像投影装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、第２実施形態にかかる映像投影装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，２，３…映像投影装置、１０，１２…ドライバ、２０…光源、２２…可変調光源、３０…ＤＭＤ、３２…変調器、４０…分配器、５０〜５２…液晶パネル、６０〜６２…フィルタ、７０…合成器、８０…レンズ、９０…スクリーン

Claims

カラー映像をスクリーンに投影する映像投影装置であって、
入力カラー映像信号から輝度信号を画素数分抽出する輝度信号生成手段と、
前記入力カラー映像信号からＲＧＢ各色相の色相成分を含む色相信号を前記画素数分抽出する色相信号生成手段と、
前記輝度信号生成手段によって抽出される前記画素数分の前記輝度信号の各々に応じた輝度の光を出力する光出力手段と、
前記光出力手段によって出力される前記光を、前記色相の数と同数のパスに分配する光分配手段と、
前記ＲＧＢ各色相毎に設けられ、前記光分配手段によって分配された前記光を、前記色相信号生成手段によって前記画素数分抽出された前記色相信号の各々に応じて色相変調する前記画素数分の液晶素子を含む色相変調手段と
を備えることを特徴とする映像投影装置。
前記光出力手段は、
光源と、
前記光源によって発せられる光を、前記輝度信号生成手段によって前記画素数分抽出される各々の前記輝度信号に応じて輝度変調する輝度変調器と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
前記輝度変調器は、デジタル・マイクロミラー・デバイスであることを特徴とする請求項２に記載の映像投影装置。
前記光出力手段は、前記輝度信号生成手段によって前記画素数分抽出される各々の前記輝度信号に応じた輝度の前記画素数分の光を発光する光源を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。