JPH10222131A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、光書き込み型液晶ライトバ
ルブなどを用いた投写型画像表示装置において、高輝度
と高解像度化とともに、均一性や諧調性などの表示性能
を大幅に向上できる光書き込み型液晶ライトバルブなど
の投写型画像表示装置提供することを目的とする。 【解決手段】 空間光変調素子に書き込まれる画像光の
画像情報に応じて発光特性を制御して、入力映像ソース
に適した画像表示を行う。上記したような各種の信号源
に応じて発光特性の制御を行うことにより、動画などの
映像表示時と文字・図形などのコンピュータ表示時に最
適な表示性能（輝度・階調性・鮮鋭度）を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高品位な大画面を
表示する光書き込み型液晶ライトバルブなどを用いた投
写型画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、直視型ディスプレイでは大型化
が困難であるため、ＣＲＴや薄膜トタンジスタ駆動の液
晶パネルなどの液晶表示装置を用いた投写型画像表示装
置が提案されているが、高輝度と高解像度の両立が困難
であるという欠点がある。

【０００３】そこで、光導電層と光変調層とを組み合わ
せた光書き込み型の空間光変調素子を用いた投写型画像
表示装置として特開平４−３３８９２４号公報に記載さ
れたものが知られている。

【０００４】図４１に従来の空間光変調素子の一般的構
造図を示しており、空間光変調素子１０１は、導電性透
明電極１０３、１０３’付きのガラス基板１０２、１０
２’により、光導電層１０４、光反射層１０５、光変調
層１０６を挟んだ構造である。 光反射層１０５の間の
光導電層１０４をエッチングし、光吸収層１０７を形成
している。

【０００５】従来の空間光変調素子１０１では、光導電
層１０４に書き込ま光が入力されると、その２次元光強
度分布に応じて、光変調層１０６に印加される電圧が変
化し、光変調層１０６がスイッチングする。その結果読
み出し光が変調され、光反射層１０５により反射後出力
される。光吸収層１０７は強い読み出し光が光反射層１
０５の間から光導電層１０４に入力されるのを防ぐため
ののもである。

【０００６】次に、この空間光変調素子を用いた従来の
投写型画像表示装置を図４２に示す。画像源１０８とし
ては、ＣＲＴ、ＴＦＴ-ＬＣＤ等が用いられ、この出力
画像を書き込み光として書き込みレンズ１１０により光
導電層１０４に結像させることで空間光変調素子１０１
への画像入力を行う。光源１１１からの読み出し光１１
２は空間光変調素子１０１１の光変調層１０６側から入
射され、光変調層１０６による変調を受け、反射層１０
５により反射された後、再び光変調層１０６を通過し出
力される。出力光１１３は可視化手段１１４を通して可
視化され、投写レンズ１１５によりスクリーン１１６上
に拡大投写される。

【０００７】この空間光変調素子１０１の光導電層１０
４には、ｐ-ｉ-ｐ構造のアモルファスシリコン、光変調
層１０６としてはネマチック型液晶、強誘電性液晶など
の液晶材料が用いられている。可視化手段１１４として
は、偏光ビームスプリッタが、光源としてはメタルハラ
イドランプ、キセノンランプなどが用いられている。

【０００８】このような投写型画像表示装置では、光源
の高輝度化と空間光変調素子への画像入力手段の高解像
度化することにより、高輝度で高解像度な画像表示を行
うことが可能となる。

【０００９】次に従来の空間光変調素子の駆動方法につ
いて説明する。図４３は空間光変調素子の一般的な駆動
電圧波形である。駆動電圧として消去期間と書き込み期
間からなり、入力映像信号の垂直同期信号に同期して空
間光変調素子全面の印加される。空間光変調素子は書き
込み期間に入力された光強度に応じて読み出し光を変調
し光出力される。消去期間では書き込み光の有無のかか
わらず強制的に初期化され出力はゼロとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、明るさや解像度の他のも、均一性や諧調
性、残像の少ない動画表示性能の向上が要求されてい
た。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑み光書き込み型液
晶ライトバルブなどを用いた投写型画像表示装置におい
て、高輝度と高解像度化とともに、均一性や諧調性など
の動画表示性能を大幅に向上できる光書き込み型液晶ラ
イトバルブなどの投写型画像表示装置提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本願発明は、空間光変調素子に書き込まれる画像光の
画像情報に応じて発光特性を制御して、入力映像ソース
に適した画像表示を行うことを備えたものである。

【００１３】また本発明は、空間光変調素子に書き込ま
れる画像光の垂直走査周波数に応じて駆動電圧を発生さ
せて、垂直走査周波数が変化した場合においても常に黒
レベルを原点とした発光特性を実現することを備えたも
のである。

【００１４】また本発明は、入力信号の垂直走査周波数
を特定の走査周波数に走査変換する変換して空間光変調
素子への画像光書き込みを行い、空間光変調素子への駆
動波形を前記画像光の垂直走査周波数に同期した駆動電
圧を印加することを備えたものである。

【００１５】また本発明は、空間光変調素子の画素とＣ
ＲＴの走査線間隔の干渉により発生するモアレを除去す
ることを備えたものである。

【００１６】また本発明は、空間光変調素子へのＣＲＴ
書き込み画像光のガウス分布を制御して、鮮鋭度を向上
することを備えたものである。

【００１７】また本発明は、画像光の垂直走査周波数に
応じてガンマ補正のための変換係数を算出し、この変換
係数で画像光の発光特性を制御することを備えたもので
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、空間光変調素子への書
き込み画像光を発生する画像光発生手段と、前記画像光
の画像情報に応じて空間光変調素子に印加される駆動波
形と画像光を制御して発光特性を制御する発光特性制御
手段を備えたことを特徴とするものであり、入力映像ソ
ースに適した画像表示を行うことにより、高輝度と高解
像度化とともに、均一性や諧調性などの表示性能を大幅
に向上できる投写型画像表示装置を実現できるという作
用を有する。

【００１９】以下、本発明の一実施の形態について、図
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の投写型画像表示装置に
おけるブロック図を示し、図１において、１は発光特性
を制御するための発光特性制御部と、２は空間光変調素
子を駆動するための駆動波形発生部と、画像光源として
の陰極線管１０８（以降ＣＲＴと略す）と、書き込みレ
ンズ１１０と、空間光変調素子１０１と、光源１１１
と、可視化手段１１４と、投写レンズ１１５とで構成さ
れた光書き込み型液晶ライトバルブなどの投写型画像表
示装置である。

【００２０】以上のように構成された本実施例の投写型
画像表示装置について、以下その動作を図２の発光特性
図を用いて説明する。

【００２１】一般に、文字・図形などのコンピュータ表
示時と、動画などの映像表示時では要求される表示性能
が異なるため、その要求性能に応じて発光特性制御部１
と駆動波形発生部２を制御して最適な発光特性を選択し
て、最適な画像表示を行うものである。階調性や色再現
性が要求される映像表示時では図２破線に示すように発
光特性、また鮮鋭度が要求される文字・図形などのコン
ピュータ表示時では図２実線に示す発光特性にして、最
適な画像表示を実現している。

【００２２】次に、液晶ライトバルブなどの投写型画像
表示装置における発光特性(以降γ特性と略す）の制御
の必要性について説明するため、図３の動作特性図を用
いる。

【００２３】（１）液晶のγ特性及びそのムラ （２）時間開口率のムラ （３）書き込みレンズ、ＣＲＴ（書き込み系）の周辺光
量比 （４）投射系の周辺光量比及び投射角度のあおり等によ
るシェーディング といったものが考えられる。以下そのそれぞれについて
説明する。

【００２４】（１）液晶のγ特性及びそのムラ 液晶のγ特性に関して図３を用いて説明する。

【００２５】図３は横軸が図１に示したシステムに入力
される映像信号のレベル、縦軸が均一性補正を全く行わ
なかった場合のシステムの出力、つまりこの場合はスク
リーン上の照度であり、１８０は正常画素のγ特性を示
している。一般的に液晶については、その材料に関わら
ず同様の傾向があるが、ここでは強誘電性液晶につい述
べる。液晶の配向ムラやその他の要因によっておこる反
射率（透過率）の分布に関しては結果的に輝度ムラや色
ムラとして認識されるが、γ特性が空間分布を持ってい
ると解釈することができる。

【００２６】この空間分布の起こる原因としては、液晶
分子の配向ムラや書き込み及びリセット電圧が十分にか
からないこと等があげられるが、ムラとして認識される
画素のγ特性は、大きく分けて図３の１８１及び１８２
のようになる。１８１は図から明らかなように入力信号
方向（横方向）の平行移動及び拡大縮小によって得ら
れ、逆に１８２はスクリーン照度方向（縦方向）の平行
移動及び拡大縮小によって得られる。液晶のムラに関し
ては上記１８１や１８２のような特性を持つ画素が任意
に分布していると解釈できる。

【００２７】（２）時間開口率のムラ 図１に示した表示システムでは、一般的な直視型の液晶
ディスプレイなどとは異なり時間開口率という概念が必
要となる。この時間開口率について図４により説明を行
う。

【００２８】本発明の実施の形態で用いた強誘電液晶の
場合、光によって書き込まれたと同時に液晶が回転し、
白表示を行うが、その液晶の状態は書き込み光が無くな
ってもリセットがかかるまで維持してしまう。この特性
を一般的に強誘電液晶のメモリー効果と呼んでいるが、
この特性のためリセットと書き込みのタイミングの差に
よって時間開口率が空間的に異なり、輝度のムラとなっ
て見えてしまう。また、ＣＲＴの光強度の大きさによっ
て液晶の回転角及び回転のスピードが変化し、階調表現
が可能となる。

【００２９】図４は、その階調表現のシステムについて
説明されたものである。１８５は１フィールド期間に１
回印加されるリセットパルス、１８６はＣＲＴの発光特
性であり、横軸は時間、縦方向は光強度を示し、時間と
ともに指数関数的に減少している。１８７から１８９は
スクリーン上での光強度であり、それぞれＣＲＴの光強
度が弱いとき、中間の時、強いときに対応している。

【００３０】図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞ
れスクリーン上で上部（リセットパルスの直後に書き込
まれるとき）、中部（リセットパルスから書き込まれる
までほぼ１垂直期間の半分であるとき）及び下部（書き
込まれてからすぐにリセットされるとき）に対してのも
のである。画面上部（ａ）について、１９０はリセット
パルス、１９１はＣＲＴの発光特性であり、縦方向は光
強度を示し、時間とともに指数関数的に減少している。
１９２はスクリーン上での光強度であり、リセットパル
スの後すぐにＣＲＴからの光により書き込まれているた
め、ほとんど１フィールド期間光り続けることになる。
この場合、時間開口率はほぼ１００％となる。実際に人
間の目に明るさとしてとらえられるのは、光強度のピー
ク値ではなく、時間平均であり、図５の斜線部分の面積
である。この面積比率を時間開口率と呼ぶこともでき
る。

【００３１】画面中部（ｂ）に関して説明する。１９３
はリセットパルス、１９４はＣＲＴの発光特性、１９５
はスクリーン上の光強度であり、１フィールドのほぼ真
ん中で書き込まれている。この場合、液晶は（ａ）の時
と同様書き込まれたと同時に白表示をするが、リセット
パルスまでの期間は上記（ａ）の時と比較して約半分程
度になる。つまり、時間開口率が減少し、暗くなる訳で
ある。

【００３２】次に画面下部（ｃ）の状態は、ＣＲＴによ
り光書き込みされてからすぐにリセットパルスが印加さ
れている。このような場合、液晶がリセットされてもＣ
ＲＴの残光特性により次のフィールドで書き込まれた状
態になり、液晶が若干回転してしまう。もちろん、ＣＲ
Ｔの光強度によって次フィールドの残光の強度が異なる
ため、スクリーン上の光強度は変化する。

【００３３】上記のような理由により垂直周波数の周期
で時間開口率のムラができ、γ特性が変化する。図６は
その結果生ずるγ特性であり、横軸は入力信号のレベ
ル、縦軸は時間開口率である。。画面の上部から上部１
９９、上部から中部にかけての領域２００、中部２０
１、下部２０２に対してのγ特性である。その結果を見
ると、１９９、２０１、２０２のγ特性はスクリーン照
度方向（縦方向）の平行移動及び拡大縮小によりそれぞ
れを近似できる。一方、画面上部から中部にかけてのγ
特性は、入力信号方向（横方向）の平行移動及び拡大縮
小によりそれぞれを近似できる。

【００３４】（３）書き込みレンズ、ＣＲＴ（書き込み
系）の周辺光量比 一般にレンズやＣＲＴは画面中央と比較して周辺は暗く
なるが、ここで、書き込み系の周辺光量比に起因するγ
特性について考える。図７は画面の中心１１０と周辺１
１１に対するγ特性曲線であり、書き込み系にのみムラ
があり、その他の液晶デバイスや投射光学系にはムラが
ないと仮定した場合のものである。図２５の見方は図２
１と同様であるが、書き込み光の強度自体にムラがある
ため、結果的にスクリーン上の光強度は入力信号方向
（横方向）の拡大縮小によって近似できる。

【００３５】（４）投射系の周辺光量比及び投射角度の
あおり等によるシェーディング 次に、投射光学系のムラやシェーディングに関して考え
る。図８は画面の中心２１２と周辺２１３に対するγ特
性曲線であり、投射系にのみムラがあり、その他の液晶
デバイスや書き込み系にはムラがないと仮定した場合の
ものである。この場合は、先ほどの（３）とは逆に書き
込み光の光強度にはムラがなく、デバイス以降の投射系
のムラであるため、スクリーン照度方向（縦方向）の拡
大縮小によって近似できる。

【００３６】ここで、補足すると、スクリーン上のγ特
性は、これまでに述べてきた液晶自身のγ特性と時間開
口率に起因するγ特性との合成となり、空間的には書き
込み系及び投射系の影響を受けたものとなる。

【００３７】以上のように、発光特性の空間分布及び輝
度ムラがおこる要因について述べてきた。

【００３８】次に、発光特性制御の動作について詳細に
説明するため、図９の発光特性制御部１の回路構成図と
図１０、図１１の動作特性図を用いる。

【００３９】図９にガンマ補正回路の一例を示す。入力
信号レベルが高くなると、ダイオードＤ1〜Ｄ2が順次導
通し、トランジスタの負荷抵抗がＲ1〜Ｒ3順次並列に接
続され、入力レベルに応じて負荷抵抗が減少する。これ
によってガンマ特性の折れ線近似を行っている。また入
力端子３には２次元的なガンマ補正を行うための制御信
号が入力され、各領域毎の発光特性が補正される。この
ときのガンマ補正回路の入出特性を図１０に示すよう
に、同図破線は補正前、同図実線は補正後の特性であ
り、このようにダイナミック的にガンマ特性を制御する
ことにより図１１破線に示す補正前発光特性が同図実線
に示す特性に揃い階調性が大幅に改善できる。

【００４０】よって、図１１破線に示す補正前は図２実
線の文字・図形などのコンピュータ表示時の発光特性、
図１１実線に示す補正後は図２破線の映像表示時の発光
特性となり、ガンマ補正を制御するだけで発光特性が容
易に制御できることになる。

【００４１】また、２次元的空間位置の対応した補正デ
ータをディジタル方式で作成し、この補正データを用い
て折れ線ガンマ補正回路の折れ線設定値を制御してダイ
ナミック的にガンマ特性を変化させることにより、高精
度のガンマ補正が実現できることは言うまでもない。

【００４２】次に、駆動波形の発生方法について説明す
るため、図１２の駆動波形発生部２の詳細なブロック図
と図１３の動作波形図を用いる。

【００４３】偏向回路４には図１３（ａ）（ｄ）に示す
垂直同期信号が供給され、ＣＲＴの偏向ヨークには図１
３（ｂ）（ｅ）に示す垂直同期信号に同期した偏向電流
が流れる。偏向電流に同期した垂直同期信号は書き込み
・消去電圧を設定するための書き込み・消去電圧設定回
路４７に供給された後、増幅回路４８で増幅して各色毎
の空間光変調素子に印加される。そのため、図１３
（ａ）に示す垂直走査周波数時（fv=６０Ｈz）は図３８
（ｃ）に示す駆動波形が、図１３（ｄ）の示す垂直走査
周波数（fv=１２０Ｈｚ）は図１３（ｆ）に示す駆動波
形、すなわち垂直同期信号に同期した駆動波形が空間光
変調素子１１１に印加される。図１３（ｇ）は図１３
（ｆ）の駆動波形の拡大図を示すように、駆動波形はパ
ルス幅、消去電圧、書き込み電圧という３つのパラメー
タがある。パルス幅が広くなる場合、消去電圧が高くな
る場合、書き込み電圧が高くなると場合は輝度は暗くな
る。

【００４４】よって、前記発光特性と共に駆動波形の制
御も行うことにより、特にマルチスキャン対応時により
高精度の発光特性の制御を行うことができる。

【００４５】次に、各種映像ソース時の最適な表示性能
を実現するための方法を詳細に説明するため図１４の発
光特性図を用いる。

【００４６】ハイビジョンや現行ＴＶの動画などの映像
表示時では、コントラスト、解像度、階調性、色再現性
などの忠実な表示性能が要求される。そのため図１４破
線に示すように、空間光変調素子の黒レベルになるよう
に設定して白から黒までの忠実な階調性・色再現性が表
現できる広範囲の発光特性として、●印の実働使用状態
は高時間開口率で使用してコントラストのあるメリハリ
のある映像を表現している。

【００４７】一方、文字・図形などのコンピュータ表示
時では、全画面に渡る文字の鮮鋭度が要求される。その
ため、図１４実線に示すように、ＣＲＴ上の画像光の黒
レベルになるように設定して黒圧縮させて平均輝度を向
上させるように狭範囲の発光特性として、●印の実働使
用状態では低時間開口率で使用して文字の鮮鋭度を大幅
に向上させた映像を表現している。

【００４８】以上のように本実施に形態によれば、空間
光変調素子に書き込まれる画像光の画像情報に応じて発
光特性を制御して、各種の信号源に対応して最適な表示
性能（輝度・階調性・鮮鋭度）を実現できる。

【００４９】（実施の形態２）次に本発明の第２の実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００５０】図１５は第２の実施の形態の投写型画像表
示装置のブロック図である。図１５において第１の実施
の形態と同一部分は同一の符号を付け、詳細な説明は省
略する。

【００５１】図１５において、８は映像回路７と偏向回
路４で構成されＣＲＴ１０８を駆動して画像光を発生す
るＣＲＴ駆動部、９は偏向回路４からの垂直同期信号に
同期して消去期間と書き込み期間を有する駆動電圧を発
生するための駆動波形発生部である。

【００５２】まず、液晶ライトバルブなどの投写型画像
表示装置において、ガンマ特性の変化について説明する
ため、図１６の動作特性図を用いる。

【００５３】図１６は駆動波形発生部９の垂直走査周波
数を変化させた場合のスクリーン上の照度のガンマ特性
を示す。図に示すように、垂直走査周波数に反比例して
照度が低下することが分かる。また垂直走査周波数が高
くなるほどガンマ特性が線形になることが分かる。この
要因は第１の実施形態でも述べたように、均一性を確保
するため長残光特性のＣＲＴ蛍光体を採用したことに起
因するものである。

【００５４】次に、駆動波形の発生方法について説明す
るため、図１７の駆動波形発生部の詳細なブロック図と
図１８の動作波形図を用いる。

【００５５】偏向回路４には図１８（ａ）（ｄ）に示す
垂直同期信号が供給され、ＣＲＴの偏向ヨークには図１
８(b)(e)に示す垂直同期信号に同期した偏向電流が流れ
る。またＣＰＵ１０にも垂直同期信号が入力され、垂直
走査周波数が検出され、この検出信号が１／２分周回路
１１に供給れる。１／２分周回路１１では入力に同期し
た垂直同期信号と、前記ＣＰＵ１０からの検出信号に基
づき空間光変調素子１０１を駆動するための駆動周波数
が決定される。図１８（ａ）に示す垂直走査周波数が６
０Ｈz時は、１／２分周を行わずそのままの周波数が、
図１８（ｄ）の示す垂直走査周波数が１２０Ｈｚ時は、
１／２分周を行った周波数が出力される。１／２分周回
路１１からの信号は書き込み・消去電圧を設定するため
の書き込み・消去電圧設定回路５に供給された後、増幅
回路６で増幅して各色毎の空間光変調素子に印加され
る。そのため、。図１８（ａ）に示す垂直走査周波数が
６０Ｈz時は図１８（ｃ）に示す駆動波形が、図１８
（ｄ）の示す垂直走査周波数が１２０Ｈｚ時は図１８
（ｆ）に示す駆動波形が空間光変調素子１０１に印加さ
れる。

【００５６】以上のような駆動方法を行うことにより、
図１６一点破線の１２０Ｈｚに示す発光特性を見かけ上
同図破線（1/2周期化）に示す発光特性にして、高輝度
の投写型画像表示装置を実現することができる。

【００５７】また、図１６の特性を利用して、階調性や
均一性を重視する場合は垂直走査周波数を高く設定して
空間光変調素子を駆動することにより容易に実現するこ
とになる。

【００５８】次に、垂直走査周波数が変化する場合にお
いても常に黒レベルを原点とした発光特性を実現する方
法について詳細に説明するため、図１７の特性図を用い
る。図１７実線に画像書き込みが６０Ｈｚで空間光変調
素子への駆動波形も６０Ｈｚの場合、同図破線に画像書
き込みが１２０Ｈｚで駆動波形が１／２周期の６０Ｈｚ
の場合の発光特性を示すように、特に黒レベルで１／２
周期化することにより黒浮きが発生することになる。そ
のため図１８(g)に駆動波形の拡大図を示すように、従
来の書き込み電圧ＶW1からＶW2へ変更することにより、
図１９破線の発光特性が実線に示す６０Ｈｚの発光特性
と一致することになる。

【００５９】このように、常に黒レベルを原点として発
光特性を実現することにより、映像信号におけるペデス
タル電位を基準としたガンマや均一性補正が実現できる
ため、色度トラッキングの良好なシステムを容易に実現
することができる。

【００６０】また本発明は、空間光変調素子に書き込ま
れる画像光の垂直走査周波数に応じて駆動電圧を発生さ
せて、垂直走査周波数が変化した場合においても常に黒
レベルを原点とした発光特性を実現することを備えたも
のである。

【００６１】以上のように本実施の形態によれば、空間
光変調素子に印加される駆動波形の周波数を前記画像光
の垂直走査周波数に応じて変化させて駆動電圧を発生さ
せて常に黒レベルを原点とした発光特性とすることによ
り、良好な階調性と色再現性が実現できる。

【００６２】（実施の形態３）次に本発明の第３の実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００６３】図２０は第３の実施の形態の投写型画像表
示装置の画像補正装置のブロック図である。

【００６４】図２０において第１〜第２の実施の形態と
同一部分は同一の符号を付け、詳細な説明は省略する。
図２０において、１２は入力信号の垂直走査周波数を特
定の走査周波数に変換する走査変換部、１９は空間光変
調素子に印加される駆動波形を発生する駆動波形発生
部、１３は短残光のＣＲＴである。

【００６５】次に、走査変換の動作について詳細に説明
するため、図２１の走査変換部１２の詳細なブロック図
と図２２の動作特性図を用いる。

【００６６】入力信号はＡ／Ｄ変換器１４とクロック発
生回路１５に供給され、クロック発生回路１５からのク
ロック信号でＡ／Ｄ変換される。またＣＰＵ１７にも同
期信号が供給され、信号判別を行うともとに走査変換を
行うためのパラメータが記憶されている。前記Ａ／Ｄ変
換器１４からのディジタル信号は走査変換回路１６に供
給され、ＣＰＵ１７からの制御信号に基づき特定に垂直
走査周波数の信号に変換される。走査変換回路１６から
の走査変換された信号はＤ／Ａ変換器１８でＤ／Ａ変換
されてアナログ信号に変換され、ＣＲＴ駆動部８（図２
０）に供給される。

【００６７】図２２にハイビジョン信号（fh=33.75kH
z、fv=60Hz）の入力信号を４０〜１５０Ｈｚの各垂直走
査周波数に変換した場合のガンマ特性を示すように、低
い周波数では高輝度化、高い周波数では均一性の良い画
像表示が容易に実現できることが分かる。

【００６８】従って、文字・図形などのコンピュータ表
示時と動画などの映像表示時では要求される表示性能が
異なるため、その要求性能に応じて垂直走査周波数を選
択するだけで、最適は画像表示を行うことができる。

【００６９】次に、残像を低減させる方法について詳細
に説明するため、図２３のＣＲＴ残光特性図と図２４の
特性図を用いる。第１〜第２の実施の形態では均一性を
確保するために図２３に示す長残光ＣＲＴを採用してい
たが、本発明では走査変換で垂直走査周波数の高い信号
に走査変換することにより、フィールド周期に対して十
分残光の短い短残光ＣＲＴを用いることが可能となり、
残像を低減することが可能となる。図２４は時間開口率
のムラの特性図を示し、縦軸は時間開口率で横軸は垂直
方向の画面上の位置（上〜中心〜下）で、信号ＡＰＬを
変化させた場合の特性である。図２４（ａ）は第１〜第
２の実施形態のように図２３に示す長残光ＣＲＴを用い
た場合、図２４（ｂ）は中残光ＣＲＴを用いた場合、図
２４（ｃ）は短残光ＣＲＴを用いた場合の時間開口率の
ムラであり、従来は諧調性と均一性の点で長残光ＣＲＴ
を採用していた。なお図２４（ａ）〜（ｃ）は垂直走査
周波数が６０Ｈｚの場合である。

【００７０】本願発明では、垂直走査周波数を例えば１
２０Ｈｚの信号に走査変換し、その垂直走査周波数に同
期した駆動波形で空間光変調素子を駆動することによ
り、中〜短残光ＣＲＴを用いた場合においても、図２４
（ｄ）示すように従来の図２４(a)と同等の諧調性が実
現できると共に、図２３の残光特性を示すように、残像
を従来の数十ｍｓから数ｍｓに大幅に低減できる。

【００７１】以上のように本実施の形態によれば、入力
信号の垂直走査周波数を特定の走査周波数に走査変換し
た変換信号で空間光変調素子への書き込み画像光を発生
させ、この画像光の垂直走査周波数に同期した駆動電圧
を空間光変調素子に印加することにより、各種の信号源
に対して均一性の良好な画像表示を実現できる。

【００７２】（実施の形態４）次に本発明の第４の実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００７３】図２５は第４の実施の形態の投写型画像表
示装置のブロック図である。図２５において第１〜第３
の実施の形態と同一部分は同一の符号を付け、詳細な説
明は省略する。図２５において、２３は画素構造を有し
た空間光変調素子、２２はモアレ除去のための信号を発
生するめのモアレ除去信号発生部、２１は前記モアレ除
去発生部２２からのモアレ除去信号を垂直偏向回路に供
給して走査線間隔を制御するための偏向回路、２０は前
記モアレ除去信号発生部２２と偏向回路２１と映像回路
７で構成されたＣＲＴ駆動部である。

【００７４】まず、画素構造を持った空間光変調素子２
３を用いた液晶ライトバルブなどの投写型画像表示装置
において、ＣＲＴの走査線間隔と空間光変調素子の画素
で生じるモアレ除去の動作について説明するため、図２
６の構造図と図２７の走査線様子図を用いる。図２６
（ａ）は例えば水平方向3000画素、垂直方向2000画素で
構成された空間光変調素子の構造を示す拡大図を示し、
図２６（ｂ）はＣＲＴ管面上の走査線で構成される書き
込み画像光の拡大図を示す。このように画素構造を有す
る空間光変調素子２３上に図２７（ａ）に示す等間隔の
走査線で構成された画像光で書き込みを行うと、画素と
走査線間隔の干渉で高次のモアレを発生することにな
る。そこため、図２７（ｂ）に示すようにモアレ除去信
号を垂直偏向回路や垂直コンバーゼンス回路に重畳して
走査線間隔を変化させることにより、特に走査線ピッチ
が広くなる（走査線数の少ない）信号源時のモアレを除
去するのもである。

【００７５】次に、モアレ除去の動作について説明する
ため、図２８のモアレ除去信号発生部２２と偏向回路２
１の詳細なブロック図と図２９の動作波形図と図３０の
動作図を用いる。

【００７６】図２９（ａ）の水平同期信号と図２９
（ｂ）の垂直同期信号はＣＰＵ２５とフリッププロップ
回路（ＦＦ）２４に供給され、ＣＰＵ２５では各同期信
号の走査周波数を検出して信号判別が行われ、ＦＦ２４
では水平走査周期を１／２分周した図２９（ｃ）のデュ
ーティー比５０％の信号が作成される。ＦＦ２４からの
出力は切換回路２６で前記ＣＰＵ２５からの信号判別結
果により切り換えられ、ＯＮ時は図２９（ｃ）、ＯＦＦ
時は図２９（ｄ）に示す波形が出力される。切換回路２
６からの信号は利得制御回路２７に供給され、前記ＣＰ
Ｕ２５からの走査線間隔の検出データより図２９（ｅ）
に示す矢印方向に利得制御され、走査線間隔を制御する
ための変化量が決定される。利得制御回路２７からのモ
アレ除去信号と垂直コンバーゼンス波形作成回路２８か
らのコンバーゼンス補正波形は加算器２９で加算され、
この加算信号は垂直コンバーゼンス出力回路３０を通し
てコンバーゼンスヨーク３１を駆動している。このよう
にモアレ除去を行うことにより、図２９（ｆ）に画面上
の走査線間隔の様子を示すように、モアレ除去前は走査
線間隔がＰ3の等間隔であるのに対し、モアレ除去後は
走査線間隔がＰ1〜Ｐ2が変化して、モアレが除去される
ことになる。

【００７７】図３０に各信号源の走査線数と走査線間隔
の関係とモアレ動作を示すように、特にモアレが目立つ
走査線が少なく走査線間隔が広い信号源のみモアレ除去
動作を動作させ、高次のモアレが最小となる量だけ走査
線間隔をウォブリングさせてモアレ除去を行っている。

【００７８】また、画素構造のため、垂直偏向回路のＳ
／Ｎ劣化などの安定性の点で走査線が動くことにより輝
度変化が発生するが、この垂直偏向電流の変化量を検出
して、この変化量とモアレ除去信号を加算して補正を行
えば、より一層の安定な画像表示が行うことができる。

【００７９】以上のように本実施に形態によれば、画素
構造を有する空間光変調素子をＣＲＴでの光書き込み時
の走査線と画素の干渉により発生するモアレを、走査線
間隔を制御してモアレを除去することにより、画面妨害
を解消して安定な画像表示を実現できる。

【００８０】（実施の形態５）次に本発明の第５の実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００８１】図３１は第５の実施の形態の投写型画像表
示装置のブロック図である。図３１において第１〜第４
の実施の形態と同一部分は同一の符号を付け、詳細な説
明は省略する。図３１において、３３は電子ビームのス
ポット特性の改善可能なＣＲＴ、３２はＣＲＴのスポッ
ト特性を制御するためのスポット特性制御部、３４は前
記スポット特性制御部３５と偏向回路４と映像回路７で
構成されたＣＲＴ駆動部である。

【００８２】まず、スポット特性の制御動作について説
明するため、図３２の発光特性図と図３３のスポット特
性図を用いる。図３３は横軸が入力信号レベル、縦軸は
輝度の空間光変調素子１０１のガンマ特性であり、下に
入力に黒レベルからの中間調スポットと白レベルからの
中間調スポットを入力した場合の出力輝度を左に示す。
図３２に示すようにガンマ特性が高輝度領域で飽和特性
となっているためスポットが細くなるという現象、いわ
ゆる文字表示時の鮮鋭度劣化が生じる。またガンマ特性
が線形時の出力輝度を破線に示すように、著しく劣化す
ることになる。そのためスポット特性制御部３２では、
図３３実線に示すガウス分布のスポット特性を走査速度
変調やアスティグマス補正などで制御して図３３破線に
示すスポット特性にして、鮮鋭度を大幅に向上させるも
のである。

【００８３】次に、スポット特性の制御動作について詳
細に説明するため、図３４のスポット特性制御部３５の
詳細なブロック図と図３５の動作波形図を用いる。

【００８４】図３５（ａ）の映像信号はガウス分布のス
ポット特性を有するＣＲＴ３３に供給され、その時のＣ
ＲＴ管面上のレスポンスを図３５（ｂ）に示すように、
高域成分のレスポンスが低下し、さらの空間光変調素子
１０１を透過させることにより図３５（ｅ）破線に示す
ように鮮鋭度が劣化する。さらに図３５（ａ）の映像信
号は微分回路３５に供給され一次微分処理され図３５
（ｃ）の微分信号が作成され、この信号を増幅回路３６
を通して補助偏向ヨーク３７を駆動して走査線速度を行
うことにより、スポット特性を改善して図３５（ｄ）の
ＣＲＴ管面上のレスポンスとなる。その結果、図３５
（ｅ）破線の従来レスポンスが図３５（ｅ）実線に示す
レスポンスに改善される。また図３６に補正前と補正後
の波形レスポンス特性を示すように、特に文字表示時の
鮮鋭度が大幅に向上されることになる。

【００８５】以上のように本実施に形態によれば、空間
光変調素子をＣＲＴの光書き込み時に生じるガンマの飽
和特性により鮮鋭度の低下を、ＣＲＴのスポット特性を
制御することにより、細かな文字表示時の鮮鋭度を向上
させて高輝度と高解像度の両立が実現できる。

【００８６】（実施の形態６）次に本発明の第６の実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００８７】図３７は第６の実施の形態の投写型画像表
示装置のブロック図である。図３１において第１〜第５
の実施の形態と同一部分は同一の符号を付け、詳細な説
明は省略する。図３７において、３８はスクリーン上の
ガンマ特性を補正するためのガンマ補正部、３９は入力
同期信号より垂直走査周波数毎のガンマ補正のための変
換係数を算出するための変換係数算出部、４０は前記ガ
ンマ補正部３８と変換係数算出部３９と偏向回路４で構
成されたＣＲＴ駆動部である。

【００８８】まず、垂直走査周波数が変化した場合のガ
ンマ補正の動作について説明するため、図３８の発光特
性図を用いる。図３８は垂直走査周波数を４０〜１５０
Ｈｚ変化させた場合の発光特性であり、第３の実施の形
態でも述べたように垂直走査周波数に応じてガンマ特性
が変化する。そのため変換係数算出部３９では垂直走査
周波数を検出し、例えば基準のとなる６０Ｈｚのガンマ
特性になるための変換係数を算出し、この算出された変
換係数がガンマ補正部３８に供給され、垂直走査周波数
が変化しても常に６０Ｈｚのガンマ曲線になるようにガ
ンマ特性を制御して、良好な階調性と色再現性を実現さ
せるものである。

【００８９】次に、変換係数の算出とその補正方法につ
いて説明するため、図３９の変換係数算出部３９の詳細
なブロック図と図４０の特性図を用いる。

【００９０】映像信号はガンマ補正回路３８に供給さ
れ、例えば低輝度近傍と中輝度近傍のガンマ特性が変化
可能な数点折れ線近似のガンマ補正が行われ、この補正
信号はＣＲＴへ印加される。一方、垂直同期信号は垂直
走査周波数検出回路４３に供給され、垂直走査周波数が
検出され、その検出信号は低輝度変換係数算出回路４１
と中輝度変換係数算出回路４２に供給され変換係数が算
出される。図４０は変換係数の特性を示し、横軸は垂直
走査周波数、縦軸は変換係数である。前記垂直走査周波
数検出結果を応じて、例えば図４０（ａ）の低輝度では
線形近似で行い、図４０（ｂ）の中輝度では曲線近似で
の係数で、例えば基準となる６０Ｈｚガンマ補正特性を
変換するにより、垂直走査周波数が変化する場合におい
ても常に一定のガンマ特性を実現することができる。

【００９１】このことは、第１の実施の形態でも述べた
ように、均一性の補正データが共用化できるため、簡単
な回路構成で実現できることになる。

【００９２】なお、空間光変調素子への駆動波形の周波
数は入力垂直同期信号に同期した周波数である。

【００９３】以上のように本実施に形態によれば、垂直
走査周波数を検出してガンマ特性の変換係数を算出し、
この変換係数に応じてガンマ補正をすることにより、良
好な階調性と色再現性能が実現できる。

【００９４】なお、本実施の形態において、理解を容易
にするため光書き込み型液晶ライトバルブなどを用いた
投写型画像表示装置について述べてきたが、それ以外の
投写型表示装置についても有効であることは言うまでも
ない。

【００９５】

【発明の効果】本発明の投写型画像表示装置によれば、
空間光変調素子に書き込まれる画像光の画像情報に応じ
て発光特性を制御して、各種の信号源に対応して最適な
表示性能（輝度・階調性・鮮鋭度）を実現できる。

【００９６】さらに、他の発明の投写型画像表示装置に
よれば、空間光変調素子に印加される駆動波形の周波数
を前記画像光の垂直走査周波数に応じて変化させて駆動
電圧を発生させて常に黒レベルを原点とした発光特性と
することにより、良好な階調性と色再現性が実現でき
る。

【００９７】さらに、他の発明の投写型画像表示装置に
よれば、入力信号の垂直走査周波数を特定の走査周波数
に走査変換した変換信号で空間光変調素子への書き込み
画像光を発生させ、この画像光の垂直走査周波数に同期
した駆動電圧を空間光変調素子に印加することにより、
各種の信号源に対して均一性の良好な画像表示を実現で
きる。

【００９８】さらに、他の発明の投写型画像表示装置に
よれば、画素構造を有する空間光変調素子をＣＲＴでの
光書き込み時の走査線と画素の干渉により発生するモア
レを、走査線間隔を制御してモアレを除去することによ
り、画面妨害を解消して安定な画像表示を実現できる。

【００９９】さらに、他の発明の投写型画像表示装置に
よれば、空間光変調素子をＣＲＴの光書き込み時に生じ
るガンマの飽和特性により鮮鋭度の低下を、ＣＲＴのス
ポット特性を制御することにより、細かな文字表示時の
鮮鋭度を向上させて高輝度と高解像度の両立が実現でき
る。

【０１００】さらに、他の発明の投写型画像表示装置に
よれば、垂直走査周波数を検出してガンマ特性の変換係
数を算出し、この変換係数に応じてガンマ補正をするこ
とにより、良好な階調性と色再現性能が実現できるとと
もに、マルチスキャンへの対応が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による投写型画像表
示装置のブロック図

【図２】第１の実施の形態の発光特性の制御動作を説明
するための特性図

【図３】第１の実施の形態の動作を説明するためのガン
マ特性図

【図４】第１の実施の形態の動作を説明するための時間
開口率を示す図

【図５】第１の実施の形態の動作を説明するためのガン
マ特性の空間分布特性図

【図６】第１の実施の形態の動作を説明するための時間
開口率の差によるガンマ特性の空間分布特性図

【図７】第１の実施の形態の動作を説明するための書き
込み系によるガンマ特性の空間分布特性図

【図８】第１の実施の形態の動作を説明するための投写
系によるガンマ特性の空間分布特性図

【図９】第１の実施の形態のガンマ補正動作を説明する
ためのブロック図

【図１０】第１の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図１１】第１の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図１２】第１の実施の形態の駆動波形発生動作を説明
するためのブロック図

【図１３】第１の実施の形態の動作を説明するための動
作波形図

【図１４】第１の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図１５】本発明の第２の実施の形態による投写型画像
表示装置のブロック図

【図１６】第２の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図１７】第２の実施の形態の駆動波形発生動作を説明
するためのブロック図

【図１８】第２の実施の形態の動作を説明するための動
作波形図

【図１９】第２の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図２０】本発明の第３の実施の形態による投写型画像
表示装置のブロック図

【図２１】第３の実施の形態の走査変換動作を説明する
ためのブロック図

【図２２】第３の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図２３】第３の実施の形態の動作を説明するためのＣ
ＲＴ残光特性図

【図２４】第３の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性の空間分布特性図

【図２５】本発明の第４の実施の形態による投写型画像
表示装置のブロック図

【図２６】第４の実施の形態の動作を説明するための画
素構造と走査線様子を示す図

【図２７】第４の実施の形態の動作を説明するための走
査線様子を示す図

【図２８】第４の実施の形態のモアレ除去信号発生動作
を説明するためのブロック図

【図２９】第４の実施の形態の動作を説明するための動
作波形図と走査線様子を示す図

【図３０】第４の実施の形態の動作を説明するための動
作図

【図３１】本発明の第５の実施の形態による投写型画像
表示装置のブロック図

【図３２】第５の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図と鮮鋭度低下の原理図

【図３３】第５の実施の形態の動作を説明するためのス
ポット特性図

【図３４】第５の実施の形態のスポット特性制御動作を
説明するためのブロック図

【図３５】第５の実施の形態のスポット特性制御動作を
説明するための動作波形図

【図３６】第５の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図と鮮鋭度改善効果の原理図

【図３７】本発明の第６の実施の形態による投写型画像
表示装置のブロック図

【図３８】第６の実施の形態の動作を説明するためのガ
ンマ特性図

【図３９】第６の実施の形態の変換係数算出動作を説明
するためのブロック性図

【図４０】第６の実施の形態の変換係数算出動作を説明
するための特性図

【図４１】従来の空間光変調素子の断面図

【図４２】従来の空間光変調素子を用いて構成した投写
型画像表示装置の構成図

【図４３】従来の空間光変調素子の駆動電圧波形図

【符号の説明】

１ 発光特性制御部 ２、９、１９ 駆動波形発生部 ８ ＣＲＴ駆動部 １２ 走査変換部 １３ ＣＲＴ（短残光） ２１ 偏向回路 ２２ モアレ除去信号発生部 ２３、１０１ 空間光変調素子 ３２ スポット特性制御部 ３８ ガンマ補正部 ３９ 変換係数算出部 １００ 投写型画像表示装置 １０８ ＣＲＴ １１０ 書き込みレンズ １１１ 光源 １１４ 可視化手段 １１５ 投写レンズ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも空間光変調素子と、前記空間
   光変調素子への書き込み画像光を発生する画像光発生手
   段と、前記画像光の画像情報に応じて空間光変調素子に
   印加される駆動波形と画像光を制御して発光特性を制御
   する発光特性制御手段を備え、入力映像ソースに適した
   画像表示を行うことを特徴とする投写型画像表示装置。
2. 【請求項２】 発光特性手段が、画像光と空間光変調素
   子で決定されるガンマ特性において、動画では広範囲、
   また文字などの静止画では狭範囲となるように設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
3. 【請求項３】 発光特性制御手段は、動画では空間光変
   調素子に黒レベルに設定され高時間開口率となるように
   設定し、また文字・図形などの静止画では画像光の黒レ
   ベルに設定され低時間開口率となるように設定すること
   を特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
4. 【請求項４】 少なくとも空間光変調素子と、前記空間
   光変調素子への書き込み画像光を発生する画像光発生手
   段と、前記空間光変調素子に印加される駆動波形を前記
   画像光の垂直走査周波数に応じて駆動電圧を発生する駆
   動波形発生手段を備え、垂直走査周波数が変化した場合
   においても常に黒レベルを原点とした発光特性を実現す
   ることを特徴とする投写型画像表示装置。
5. 【請求項５】 駆動波形発生手段は、画像光の垂直走査
   周波数が特定周波数以上の場合のみ、２分の１の周波数
   に同期して消去期間と書き込み期間を有する駆動電圧を
   発生させて、垂直走査周波数が変化した場合においても
   黒レベルを原点した発光特性にすることを特徴とする請
   求項４記載の投写型画像表示装置。
6. 【請求項６】 少なくとも空間光変調素子と、入力信号
   の垂直走査周波数を特定の走査周波数に走査変換する変
   換手段と、前記変換信号を前記空間光変調素子への書き
   込み画像光を発生する画像光発生手段と、前記空間光変
   調素子に印加される駆動波形を前記画像光の垂直走査周
   波数に同期した駆動電圧を発生する駆動波形発生手段を
   備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
7. 【請求項７】 変換手段は、入力信号の垂直走査周波数
   のｎ倍の走査周波数に変換することをしてを特徴とする
   請求項６記載の投写型画像表示装置。
8. 【請求項８】 画像光発生手段は、光書込手段として残
   光時間の短いＣＲＴを用いて画像発生を行うことを特徴
   とする請求項１０記載の投写型画像表示装置。
9. 【請求項９】 少なくとも画素構造も持った空間光変調
   素子と、前記空間光変調素子への書き込み画像光をＣＲ
   Ｔを用いて発生する画像光発生手段と、前記空間光変調
   素子の画素とＣＲＴの走査線間隔とのモアレを除去する
   除去手段を備えたことを特徴とする投写型画像表示装
   置。
10. 【請求項１０】 除去手段は、走査線間隔が広い信号源
    のみ走査線間隔をウォブリングさせてモアレの除去を行
    うことを特徴とする請求項９記載の投写型画像表示装
    置。
11. 【請求項１１】 少なくとも空間光変調素子と、前記空
    間光変調素子への書き込み画像光をＣＲＴを用いて発生
    する画像光発生手段と、前記画像光のＣＲＴガウス分布
    により決定されるスポット特性を制御するスポット特性
    制御手段を備え、鮮鋭度を向上させることを特徴とする
    投写型画像表示装置。
12. 【請求項１２】 スポット特性制御段は、ＣＲＴの電子
    ビームの走査速度を変調して行うことを特徴とする請求
    項１１記載の投写型画像表示装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも空間光変調素子と、前記空
    間光変調素子への書き込み画像光を発生する画像光発生
    手段と、前記画像光の垂直走査周波数に応じてガンマ補
    正のための変換係数を算出する変換係数算出手段と、前
    記変換係数で画像光の発光特性を制御する発光特性制御
    手段を備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
14. 【請求項１４】 変換係数算出手段は、低輝度を線形近
    似、中輝度を曲線似の変換係数を算出するようにしたこ
    とを特徴とする請求項１３記載の投写型画像表示装置。
15. 【請求項１５】 発光特性制御手段は、低輝度と中輝度
    の近似係数より基本のガンマ特性を制御して発光特性を
    制御するようにしたことを特徴とする請求項１３記載の
    投写型画像表示装置。