JPH0553533A - 色再現性補正回路及び投写型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送像側の信号に対して忠実な色再現を行なう
ための信号に変換するとともに、表示装置においては光
学部品のばらつきを吸収し、機差をなくす。 【構成】 独立した原色信号をある一定の割合で加算す
る３つの加算器３からなる色再現性補正回路により送像
側の信号を変調し、出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色信号再生回路により
再生された原色信号あるいは色差信号を補正する色再現
性補正回路に関する。また画像形成のための液晶ライト
バルブを複数枚用い、投写して画像表示を行う投写型液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来テレビジョン信号の規格としてＮＴ
ＳＣの規格があり、三原色の色度値や、白色の色度値、
さらには輝度の割合を示す輝度方程式等が定められてい
た。また今後普及されていくハイビジョンの規格として
ＢＴＡ規格があり、同様に色度値及び輝度方程式が定め
られている。この規格のうち後者はＣＲＴを考慮した規
格であるため、ＣＲＴの発光体の色度で決まっている。
色信号再生回路においてマトリクス回路は忠実に送像側
の色信号を再生し、原色信号または色差信号として出力
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の技術で
は、ＣＲＴはＮＴＳＣ規格に対して色度値が規格値と異
なるため、忠実な色再現はあるポイントの色（例えば肌
色）のみで、他は正確ではない。またＢＴＡ規格に対し
ては、どのＣＲＴをとっても色度についてはわずかの機
差はあるものの規格にほぼ一致し、後は強度変調により
白色や他の色を表示できる。液晶ディスプレイとりわけ
投写型液晶表示装置においては、どちらの規格をも満足
することのできる大きな色再現性を有するが、色分離や
色合成の光学部品や光源のスペクトルのばらつきによ
り、各三原色の色度点がばらつくと同時に規格値に一致
させることは困難である。さらに白色やその他の中間色
も表示したい色度値からずれてしまい、間違った色再現
をしてしまう。

【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、送像側の信号に合
わせた忠実な色再現を行なうこと、また光学部品等のば
らつきによる特性のばらつきを減らし機差を減少させる
こと、さらには映像に応じて色再現性の大きな画像を提
供するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の色再現性補正回
路は、独立した原色信号をある割合で加算して出力する
３つの加算器からなることを特徴とする。

【０００６】本発明の色再現性補正回路は、独立した色
差信号をある割合で減算する少なくとも一つの減算器
と、それを含む３つの加・減算器からなることを特徴と
する。本発明の投写型液晶表示装置は画像形成のための
複数の液晶ライトバルブと、光の色分離を行う手段と、
カラー画像合成のための手段と、光源及び投写レンズか
らなる投写型液晶表示装置において、前記液晶ライトバ
ルブに印加する各色ごとの信号を変換するために、請求
項１または請求項２の色再現性補正回路を設けたことを
特徴とする。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。

【０００８】図１は本発明の実施例を示すブロック図で
ある。入力端子にはＲ，Ｇ，Ｂの原色信号が入力されて
いる。この原色信号はそれぞれの表示色の強度のみを変
調する信号であり、一般にはこのまま各色を制御する。

【０００９】各信号はまずスイッチ１により、本発明の
色再現性補正回路とバイパス回路との切り替えが行なわ
れる。バイパス回路は、特にＣＧ（コンピュータグラフ
ィックス）等において、忠実な色再現を必要とせず、広
い色再現性を必要とするために非常に効果的である。

【００１０】スイッチ１により本発明の色再現性補正回
路が選択された場合、各信号はそれぞれが３つの反転ア
ンプ２に入力する。この反転アンプ２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの
信号強度を増幅あるいは減衰を可能とするものである。
次に各信号は３つに分離され、それぞれ３つの加算器３
に入力し、Ｒ，Ｇ，Ｂの信号がある割合で加算され、そ
れぞれＲ’，Ｇ’，Ｂ’の信号として出力される。

【００１１】図２は加算器３の回路例である。一般的な
加算器３の例で、３つの入力に対して可変抵抗Ｒ４、可
変抵抗Ｇ５、可変抵抗Ｂ６、抵抗７及びオペアンプ８か
ら構成されている。この可変抵抗Ｒ４、可変抵抗Ｇ５、
可変抵抗Ｂ６、抵抗７の比によって加算の割合が決定さ
れる。

【００１２】例として、ある表示装置の色度（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）と、合わせたい規格値であるＢＴＡの規格値
（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ’）が表１の数値であった場合
について述べる。

【００１３】

【表１】

【００１４】図３はＣ．Ｉ．Ｅの色度図で、Ｒ，Ｇ，Ｂ
は○、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗ’は□で示した。この色度
図上において、３つの色から加法混色で作られる色の色
度には、（１）式及び（２）式の関係がある。

【００１５】

【数１】

【００１６】

【数２】

【００１７】ｘはｘ座標、ｙはｙ座標、Ｙは輝度を示
し、わかりやすくＲ，Ｇ，Ｂの３点についての関係式と
した。

【００１８】（１）式及び（２）式は３点の色度値と輝
度値がわかれば合成した色の色度値が算出できることを
示している。３色の色度点と所望の色度点が決まってい
るので、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度割合が定まる。表１の数値を
用いると、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの比として、 Ｒ’（１ ：０．０６４１：０．００５９） Ｇ’（０．０２５２：１ ：０．００８８） Ｂ’（０．１１００：０．１２０６：１ ） が求まる。

【００１９】この割合で加算器３で加算するためには
Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度比の逆数の抵抗比にすればよい。
Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’の順に可変抵抗Ｒ４、可変抵抗Ｇ５、
可変抵抗Ｂ６の抵抗値の比は以下のようになる。 Ｒ’（１ ：１／０．０６４１：１／０．００５９） Ｇ’（１／０．０２５２：１ ：１／０．００８８） Ｂ’（１／０．１１００：１／０．１２０６：１） ここで合わせるＢＴＡの規格値Ｗ’の輝度方程式は、

【００２０】

【数３】

【００２１】で表わされるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度比は
表２の最下段の数値でなければいけない。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２からわかるように、元の表示装置の
Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度比が （０．２２２４：０．７１１７：０．０６５９） でなければならない。そこで反転アンプ２のゲインを
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ （０．２２２４／０．２１２５）倍 （０．７１１７／０．７１５４）倍 （０．０６５９／０．０７２１）倍 とすればよい。

【００２４】こうして最終的には（４）式で表わされる
色再現性補正回路となる。

【００２５】

【数４】

【００２６】図１及び図２の回路構成は、一例であって
簡易な構成であるが、これに限定されるものではない。
他にもデジタル的に処理することも可能で、例えば可変
抵抗の代わりにデータとしてＲＯＭに書き込んでおいた
り、好みの色にわざと色度値をずらしたデータをいくつ
か書き込んでおいてスイッチ１つで切り換えるという方
法もある。

【００２７】この色再現性補正回路を信号源側の原色信
号の出力端子と、表示装置の入力端子の間に挿入するこ
とで、簡単に忠実な色再現が可能となる。また表示装置
に組み込んでも良い。

【００２８】（実施例２）図４は本発明の第２の発明の
実施例を示す回路図である。入力端子にはＹ，ＰB，ＰR
の色差信号が入力されている。この色差信号は輝度信号
と、ＧとＢ、ＧとＲの色差信号であり、一般には色再現
性補正回路を介して原色信号に変換される。

【００２９】ＢＴＡの規格ではＹ，ＰB，ＰRの輝度信号
と色差信号の、原色信号との関係は（５）式で表わされ
る関係である。

【００３０】

【数５】

【００３１】このＲ，Ｇ，Ｂの原色信号を用いて実施例
１の変換回路を通すことで所望の原色信号を得ることが
できる。つまり（４）式と（５）式の処理を続けて行う
ことにより、Ｙ，ＰB，ＰRの色差信号から所望のＲ’，
Ｇ’，Ｂ’の原色信号が得られる。これを表わしたのが
（６）式である。

【００３２】

【数６】

【００３３】なお（５）式においてＧは負の係数がつい
ているため、（６）式を展開した場合にＧ’にも負の係
数が残る場合がある。そのため図４では図１の加算器２
を減算器９としている。いずれにしても表示装置の元の
色度値により若干変わるものである。

【００３４】スイッチ１は前述の実施例と同様に忠実な
色再現性と広い色再現性を切り替えるものである。やは
り同様に信号源と表示装置の間に設置するか、表示装置
に組み込めばよい。

【００３５】（実施例３）図５は、本発明の投写型液晶
表示装置の平面図である。

【００３６】ハロゲンランプ・キセノンランプ・メタル
ハライドランプ等の光源１１より出射される白色光は、
パラボラリフレクター１２により集光され、赤外及び紫
外線カットフィルター１３に入射し、ほぼ平行な可視光
のみが取り出される。ここで集光手段として楕円ミラー
や球面ミラーと集光レンズとの組合せを用いて集光して
もよい。

【００３７】こうして、集光された光は色分離を行なう
手段であるダイクロイックミラー系に入射する。このダ
イクロイックミラー系は、青緑色反射ダイクロイックミ
ラー１４、緑色反射ダイクロイックミラー１５及び反射
ミラー１６から構成されている。

【００３８】まず青緑色反射ダイクロイックミラー１４
に入射した白色光のうち赤色光（概ね５９０±２０[nm]
以上の波長領域）は透過し、青緑色光（概ね５９０±２
０[nm]以下の波長領域）は反射する。透過した赤色光は
反射ミラー１６によって方向を変える。反射した青緑色
光は緑色反射ダイクロイックミラー１５に入射し、緑色
光（概ね５００±２０から５９０±２０[nm]の波長領
域）は反射し、青色光（概ね５００±２０[nm]以下の波
長領域）は透過する。なお緑色反射ダイクロイックミラ
ー１５の赤領域の特性は自由となる。以後波長を数値で
表す場合は、入射角は４５度で透過率５０％の数値とす
る。

【００３９】こうして色分離された各色光は、それぞれ
各色変調用の液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ
に入射する。ここで各色光はほぼ平行光なので投写レン
ズの主光線の傾きに応じて集光レンズ１７を液晶ライト
バルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの光の入射側に設置し
て、明るさの向上と照度ムラの減少を達成する。

【００４０】各色変調用の液晶ライトバルブ１８Ｒ，１
８Ｇ，１８Ｂはアクティブマトリクス液晶パネルを用
い、各色用の信号電圧を印加し、電圧の大きさによって
各色ごとに透過率を制御し画像を形成する。ここで液晶
ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、入射光の透過
率の制御を行うシャッターの機能を果たすため、アクテ
ィブマトリクス液晶パネルや時分割駆動液晶パネルのみ
ならず、信号電圧により透過率を可変する液晶パネルで
あればよい。またモードについてもノーマリー白、ノー
マリー黒等どのモードでもかまわない。さらには機械
式、電磁式等により透過率の制御可能なバルブで置き換
えることも可能である。

【００４１】液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ
により変調された各色光は、カラー画像合成のための手
段である色合成系に入射し、合成され、投写レンズ２２
によりスクリーンに拡大投写され、カラー画像表示が行
われる。

【００４２】色合成系は、赤色光を透過し緑色光を反射
する緑色反射ダイクロイックプリズム１９（５９３［ｎ
ｍ］）と、赤色光及び緑色光を透過し青色光を反射する
青色反射ダイクロイックプリズム２０（５０７［ｎ
ｍ］）、反射プリズム２１から構成されている。

【００４３】ダイクロイックプリズム及び前述のダイク
ロイックミラーは真空蒸着により作成されるが、一般に
量産時には公差が±１０［ｎｍ］と非常に大きく、これ
が装置により異なると色の違いとなり、機差となる。こ
の機差の原因としては光源１１のスペクトルの違いも大
きく影響している。

【００４４】変調された各色光はそれぞれプリズムを透
過あるいは反射して投写レンズ２２に達する。これらの
プリズムの光の入射面及び出射面には無反射コートが施
され、明るさを高めている。

【００４５】投写レンズ２２はＦ値の小さなレンズを用
いることで明るい画像表示が行える。また屈折率１．５
程度のダイクロイックプリズムが光路内に含まれるた
め、バックフォーカスが短くできるので小型・軽量で低
価格化が図れるし、非点収差については光軸に対して回
転対称となるためほとんど生じない。そのためプリズム
を用いたがミラーであってもかまわない。

【００４６】なお駆動回路（図示せず）には、前述の色
再現性補正回路が組み込まれていて、原色信号並びに色
差信号を忠実な色再現を行なうための原色信号に変換す
る。まず初めに色再現性補正回路をバイパスの状態にし
て、スクリーンに表示をし、各色の色度及び輝度を測定
し、前述の計算をし、所望の規格値に合わせるように抵
抗値を可変させる。この時色度図上でＢＴＡ規格の色度
の三角形よりも、投写型液晶表示装置の方の色度の三角
形が大きくなくてはならない。そのためには、ピークを
持つ光源であるメタルハライドランプを使用したり、ダ
イクロイックミラーの波長を変えたりフィルターを挿入
して、各色光の帯域を狭めて色純度を高めることが必要
である。

【００４７】このように本発明の投写型液晶表示装置は
各色の色度値を規格値に合わせることはもとより、投写
光源のスペクトルのばらつきや、ダイクロイックミラー
のばらつきを吸収して、どの装置でも同じ色度にするこ
とが可能となり、機差もなくなる。

【００４８】本発明は、白色光を複数の色に分離し、そ
れぞれ変調し、合成、投写する投写型液晶表示装置全て
に有効であって、色の選択波長を変えても、色分離の順
番を変えても、また液晶パネルのモードが変わっても
（反射型も含む）、本発明を用いれば忠実な色再現が可
能であるのは言うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、原色
信号あるいは色差信号をある割合で加算もしくは減算し
出力することにより、どのような表示装置においても忠
実な色再現を行なうための信号に変調することができる
という効果を有する。

【００５０】また本発明の色再現性補正回路を具備した
表示装置は、上述の変調された原色信号を用いること
で、忠実な色再現性をそなえた画像表示が可能となる上
に、光学部品の公差を吸収し機差をなくすことができる
という効果を有する。

【００５１】さらにはコンピュータグラフィックス等に
おいては、広い色再現性を確保した画像表示、一般の映
像信号においては忠実な色再現が可能な画像表示、とな
るよう切り替えることにより、観視者の満足のいく画像
表示が行えるという効果を有する。

【００５２】なお本発明の色再現性補正回路は、色再現
性の大きな投写型液晶表示装置には特に有効で、とりわ
けＢＴＡの規格であるハイビジョン放送には顕著な効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の発明の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２】 本発明の第一の発明の加算機の一例を示す回
路図である。

【図３】 Ｃ．Ｉ．Ｅの色度図である。

【図４】 本発明の第二の発明の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図５】 本発明の第三の発明の一実施例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ スイッチ ２ 反転アンプ ３ 加算器 ４ 可変抵抗Ｒ ５ 可変抵抗Ｇ ６ 可変抵抗Ｂ ７ 抵抗 ８ オペアンプ ９ 減算器 １１ 光源 １２ パラボラリフレクター １３ 赤外及び紫外線カットフィルター １４ 青緑色反射ダイクロイックミラー １５ 緑色反射ダイクロイックミラー １６ 反射ミラー １７ 集光レンズ １８Ｒ 赤色変調液晶ライトバルブ １８Ｇ 緑色変調液晶ライトバルブ １８Ｂ 青色変調液晶ライトバルブ １９ 緑色反射ダイクロイックプリズム ２０ 青色反射ダイクロイックプリズム ２１ 反射プリズム ２２ 投写レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立した原色信号をある割合で加算して
   出力する３つの加算器からなる色再現性補正回路。
2. 【請求項２】 独立した色差信号をある割合で減算する
   少なくとも一つの減算器と、それを含む３つの加・減算
   器からなる色再現性補正回路。
3. 【請求項３】 画像形成のための複数の液晶ライトバル
   ブと、光の色分離を行う手段と、カラー画像合成のため
   の手段と、光源及び投写レンズからなる投写型液晶表示
   装置において、前記液晶ライトバルブに印加する各色ご
   との信号を変換するために、請求項１または請求項２記
   載の色再現性補正回路を設けたことを特徴とする投写型
   液晶表示装置。