JPH11155116A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光書き込み型液晶ライトバルブ等を用いた投
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、鮮鋭度をも向上させて文字，図形等の静止画表示性
能を大幅に向上できる投写型画像表示装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 空間光変調素子１０１に書き込まれる画
像光の画像情報に応じて黒近傍の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、動画等の映像表示時と文字，図形等のコンピュータ
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、光書き込み型液晶
ライトバルブ等の光変調素子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
晶パネル等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２２は、従来の空間光変調素子の断面構
造図であり、空間光変調素子１０１は、内部表面に導電
性透明電極１０３，１０３’を形成したガラス基板１０
２，１０２’の間に、順次積層した光導電層１０４，光
反射層１０５，光変調層１０６を挟んだ構造である。ま
た、隣接する光反射層１０５の隙間の下方の光導電層１
０４をエッチングし、そのエッチングしたところを光吸
収層１０７で埋めている。

【０００５】従来の空間光変調素子１０１では、ガラス
基板１０２側から光導電層１０４に書き込み光が入力さ
れると、その２次元光強度分布に応じて、光変調層１０
６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、ガラス基板１０２’側から入力
された読み出し光が変調され、光反射層１０５により反
射され、ガラス基板１０２’側から出力される。光吸収
層１０７は、強い読み出し光がガラス基板１０２’側か
ら入力された場合、光反射層１０５の隙間から光導電層
１０４に入力されるのを防ぐためのものである。

【０００６】図２３は、前記図２２に示す空間光変調素
子を用いた従来の投写型画像表示装置のシステム構成図
であり、画像源１０８としては、ＣＲＴ，ＴＦＴ−ＬＣ
Ｄ等が用いられ、この出力画像光を書き込み光１０９と
して書き込みレンズ１１０を介して空間光変調素子１０
１の光導電層１０４に結像させ、画像入力を行う。光源
１１１からの読み出し光１１２は、空間光変調素子１０
１のガラス基板１０２’側から入力され、光変調層１０
６による変調を受け、光反射層１０５により反射された
後、再び光変調層１０６を通過し、出力光１１３として
可視化手段１１４を通過して可視化され、投写レンズ１
１５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１
０４にはｐ−ｉ−ｐ構造のアモルファスシリコンが、光
変調層１０６としてはネマチック型液晶，強誘電性液晶
等の液晶材料が、可視化手段１１４としては偏光ビーム
スプリッタが、光源１１１としてはメタルハライドラン
プ，キセノンランプ等がそれぞれ用いられている。

【０００８】このような投写型画像表示装置では、光源
１１１の高輝度化と、空間光変調素子１０１への画像入
力手段である画像源１０８の高解像度化をすることによ
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１０１の駆動
方法について説明する。図２４は空間光変調素子の一般
的な駆動電圧波形図である。駆動電圧は消去期間と書き
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１０１の全面に印加される。空間光
変調素子１０１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
き込み光の有無に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
来の投写型画像表示装置の構成では、明るさや解像度の
他にも鮮鋭度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
液晶ライトバルブ等の空間光変調素子を用いた投写型画
像表示装置において、高輝度と高解像度化とともに、鮮
鋭度をも向上させて文字，図形等の静止画表示性能を大
幅に向上できる光書き込み型液晶ライトバルブ等の空間
光変調素子を用いた投写型画像表示装置を提供すること
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
像情報に応じて黒近傍の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
まれる画像光の画像情報に応じて画像光の空間周波数を
制御して解像度特性を制御して、入力映像ソースに応じ
て鮮鋭度を向上させることを備えたものである。

【００１４】また、本発明は、空間光変調素子に印加さ
れる駆動波形を制御して、空間光変調素子の各種の経時
変化の低減と復帰時間を早めることを備えたものであ
る。

【００１５】また、本発明は、空間光変調素子から読み
出された画像光の黒レベルを検出して書き込み画像光の
黒レベルを制御して、黒レベルの安定化を図ることを備
えたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、空間光変調素子と、前記空間光変調素子への書き込
み光としての画像光を発生する画像源と、前記画像光の
画像情報に応じて黒近傍の画像光を制御して発光特性を
制御する発光特性制御部を備えたことを特徴とする投写
型画像表示装置であり、発光特性制御部で画像光を制御
して発光特性を制御することにより入力映像ソースに適
した画像表示を行うという作用を有する。

【００１７】請求項２に記載の発明は、発光特性制御部
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、動画では線形特性に、静止画では飽和特性にな
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
型画像表示装置であり、ガンマ特性を、動画では線形特
性に、静止画では飽和特性にすることにより、入力映像
ソースに適した画像表示を行うという作用を有する。

【００１８】請求項３に記載の発明は、発光特性制御部
が、動画では忠実な黒レベルに設定され高時間開口率と
なるように設定し、文字，図形等の静止画では黒圧縮の
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で
あり、動画では高時間開口率に、静止画では低時間開口
率になるように設定することにより、入力映像ソースに
適した画像表示を行うという作用を有する。

【００１９】請求項４に記載の発明は、発光特性制御部
が、時間開口率を変化させた場合においても画面上での
コントラストが一定となるように、画像光の黒近傍の発
光特性を制御することを特徴とする請求項１記載の投写
型画像表示装置であり、画像光の発光特性を制御するこ
とにより、時間開口率を変化させた場合においても画面
上でのコントラストが一定となるという作用を有する。

【００２０】請求項５に記載の発明は、空間光変調素子
と、前記空間光変調素子への書き込み光である画像光を
発生する画像源と、前記画像光の画像情報に応じて画像
光の空間周波数を制御して解像度特性を制御する空間周
波数特性制御部を備えたことを特徴とする投写型画像表
示装置であり、空間周波数特性制御部で画像情報に応じ
て画像光の空間周波数を制御して解像度特性を制御する
ことにより入力映像ソースに適して鮮鋭度を向上させる
という作用を有する。

【００２１】請求項６に記載の発明は、空間周波数特性
制御部が、動画では空間周波数特性を広帯域に設定し、
静止画では空間周波数特性を狭帯域に設定することを特
徴とする請求項５記載の投写型画像表示装置であり、動
画，静止画に応じて空間周波数特性を設定することによ
り入力映像ソースに適して鮮鋭度を向上させるという作
用を有する。

【００２２】請求項７に記載の発明は、空間光変調素子
と、前記空間光変調素子への書き込み光である画像光を
発生する画像源と、前記空間光変調素子に印加される駆
動波形を制御する駆動波形制御部を備え、空間光変調素
子に印加される駆動波形を制御することを特徴とする投
写型画像表示装置であり、駆動波形制御部で空間光変調
素子に印加される駆動波形を制御することにより空間光
変調素子の経時変化の低減と復帰時間を早めるという作
用を有する。

【００２３】請求項８に記載の発明は、駆動波形制御部
が、通常動作時では画像光の垂直走査周波数に同期して
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、特別動作時では周波数や駆動電圧を制御することを
特徴とする請求項７記載の投写型画像表示装置であり、
駆動波形制御部で周波数や駆動電圧を制御することによ
り空間光変調素子の経時変化の低減と復帰時間を早める
という作用を有する。

【００２４】請求項９に記載の発明は、空間光変調素子
と、前記空間光変調素子への書き込み光である画像光を
発生する画像源と、前記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と、前記空間光変調素
子に書き込まれた画像光を読み出す読出手段と、前記読
み出された画像光の黒レベルを検出して前記画像源の黒
レベルを制御する黒レベル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であり、空間光変調素子から
読み出された画像光の黒レベルを検出して書き込み画像
光の黒レベルを制御して、黒レベルの安定化を図ること
により、安定な画像表示が実現できるという作用を有す
る。

【００２５】請求項１０に記載の発明は、黒レベル制御
手段が、書き込まれた画像光に重畳された基準光を検出
して、画像光のレベルを制御する帰還制御ループで構成
されたことを特徴とする請求項９記載の投写型画像表示
装置であり、黒レベルの安定化を図ることにより、安定
な画像表示が実現できるという作用を有する。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、黒レベル制御
手段が、映像信号に基準信号を重畳して画像源から書き
込まれた画像光と、読み出された画像光の基準信号を検
出して黒レベルを制御する帰還制御ループで構成された
ことを特徴とする請求項９記載の投写型画像表示装置で
あり、黒レベルの安定化を図ることにより、安定な画像
表示が実現できるという作用を有する。

【００２７】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る投写型画像表示装置のシステム構成図であり、従来の
投写型画像表示装置のシステム構成図を示す図２３と同
じ部分には同じ符号を付して説明すると、画像源１０８
からの画像光を書き込み光１０９として書き込みレンズ
１１０を介して空間光変調素子１０１の光導電層に結像
させ、画像入力を行う。光源１１１からの読み出し光１
１２は、可視化手段１１４を介して空間光変調素子１０
１に入力され、光変調層による変調を受け、光反射層に
より反射された後、再び光変調層を通過し、出力光１１
３として可視化手段１１４を通過して可視化され、投写
レンズ１１５によりスクリーン上に拡大投写される。こ
こまでの構成は、従来の投写型画像表示装置のシステム
構成図を示す図２３と同じであるが、実施の形態１にお
ける投写型画像表示装置のシステム構成図である図１が
図２３と異なるところは、入力信号端と画像源１０８と
の間に、入力信号、即ち画像情報に応じて陰極線管（以
降ＣＲＴと略す）よりなる画像源１０８の発光特性を制
御するための発光特性制御部１を挿入した点と、入力信
号端と空間光変調素子１０１との間に、入力信号に応じ
て空間光変調素子１０１を駆動するための駆動波形発生
部２を挿入した点である。

【００２８】以上のように構成された本実施の形態１に
おける投写型画像表示装置について、以下、その動作
を、入力信号レベル対スクリーン上照度の関係を示す図
２の発光特性図を用いて説明する。

【００２９】まず、一般に、静止画である文字，図形等
のコンピュータ表示時と、動画等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の発光特性図における破
線に示すような線形特性の発光特性にし、また、鮮鋭度
が要求される文字，図形等のコンピュータ表示時では、
図２の実線に示す飽和特性の発光特性にして最適な画像
表示を実現している。

【００３０】また、図１のシステム構成図に示した投写
型画像表示装置の表示システムでは、一般的な直視型の
液晶ディスプレイ等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３の時間開口
率説明図により説明を行う。

【００３１】本実施の形態１の空間光変調素子１０１に
おける光変調層が強誘電性液晶の場合、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な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性液
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。

【００３２】図３の時間開口率説明図は、その階調表現
のシステムについて説明されたものであり、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であ
り、横軸は時間、縦軸は電圧を示し、１８６は画像源１
０８であるＣＲＴの発光特性であり、横軸は時間、縦軸
はＣＲＴの発光強度を示し、時間とともに指数関数的に
減少している。１８７から１８９は投写レンズ１１５に
よりスクリーン上に拡大投写される出力光１１３の光強
度を示し、それぞれＣＲＴの光強度が弱い時、中間の
時、強い時に対応し、横軸は時間、縦軸はスクリーン上
の光強度を示している。

【００３３】図４の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、図３
の時間開口率説明図をそれぞれスクリーン上で上部、即
ち、リセットパルスの直後に書き込まれた時、中部、即
ち、リセットパルスから書き込まれるまでほぼ１垂直期
間の半分である時、及び、下部、即ち、書き込まれてか
らすぐにリセットされる時に対応して示したガンマ特性
の空間分布特性図である。

【００３４】画面上部で書き込まれた図４の（ａ）にお
いて、１９０はリセットパルス、１９１はＣＲＴの発光
特性であり、ＣＲＴの発光強度は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１０
０％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４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。

【００３５】画面中部で書き込まれた図４の（ｂ）にお
いて、１９３はリセットパルス、１９４はＣＲＴの発光
特性であり、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、液晶は図４の（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図
４の（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。

【００３６】次に、画面下部で書き込まれた図４の
（ｃ）の状態は、ＣＲＴにより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。１９６はリセット
パルス、１９７はＣＲＴの発光特性であり、１９８はス
クリーン上の光強度である。このような場合、液晶がリ
セットされてもＣＲＴ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、ＣＲＴ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。

【００３７】以上のように、時間開口率が変化して階調
表現が実現できる。次に、図１における発光特性制御部
１の動作について詳細に説明する。図５はガンマ補正動
作を説明するための発光特性制御部１の回路構成図、図
６と図７はガンマ特性図である。

【００３８】図５の回路構成図において、３はガンマ入
力端子、４はガンマ出力端子、５はベースがガンマ入力
端子３に、エミッタが抵抗を介してＶｃｃ端子に、コレ
クタが抵抗を介してアースにそれぞれ接続したトランジ
スタ、６はベースがトランジスタ５のコレクタに、エミ
ッタがガンマ出力端子４に、コレクタがＶｃｃ端子にそ
れぞれ接続したトランジスタ、７は制御信号端子８とア
ース間に接続された直列抵抗であり、トランジスタ５の
コレクタ及びトランジスタ６のベースと直列抵抗７との
間に、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の直列回路、ダイオー
ドＤ２と抵抗Ｒ２の直列回路、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ
３の直列回路が並列に挿入接続されている。

【００３９】上記構成の回路において、ガンマ入力端子
３の信号レベルが高くなると、ダイオードＤ１〜ダイオ
ードＤ３が順次導通し、トランジスタ５の負荷抵抗が抵
抗Ｒ１〜抵抗Ｒ３と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、制御信号端子８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。この時、ガンマ補正
を行う図５の入出特性は、図７のガンマ特性図に示すよ
うに、破線は補正前、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、画面上のガンマ特性は図６のガンマ特性図に示すよ
うに、破線に示す補正前発光特性が、実線，一点波線に
示す補正後発光特性となり階調性が大幅に改善できる。

【００４０】よって、図６の一点破線に示す補正後発光
特性は、図２において示す実線の文字，図形等のコンピ
ュータ表示時の発光特性に、また、図６の実線に示す補
正後発光特性は、図２において示す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、黒近傍のガンマ特性とコントラスト
の関係について説明する。図８は、図６の黒近傍の発光
特性を拡大したガンマ特性図であり、図８の実線は映像
表示時の発光特性、図８の一点波線は文字，図形等のコ
ンピュータ表示時の発光特性である。図８から分かるよ
うに、黒近傍のガンマ特性はコンピュータ表示時では黒
信号は圧縮されている。図９は、図８に示す２種類の発
光特性を有した場合のコントラスト特性図であり、横軸
が時間開口率、縦軸は白地に黒窓信号を映出した場合の
コントラストである。高時間開口率までコントラストが
維持でき、文字の鮮鋭度が向上される。但し、黒近傍の
階調性が劣化するがコンピュータ表示時ではさほど悪影
響されない。

【００４３】以上のように、ハイビジョンや現行ＴＶの
動画等の映像表示時では、コントラスト，解像度，階調
性，色再現性等の忠実な表示性能が要求される。そのた
め、図６の実線に示すように、白から黒までの忠実な階
調性，色再現性が表現できる発光特性として、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。

【００４４】一方、文字，図形等のコンピュータ表示時
では、全画面にわたる文字の鮮鋭度が要求される。その
ため、図６の一点波線に示すように、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
を向上させるような発光特性として、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。

【００４５】次に、コンピュータ表示時の白地に黒文字
を表示した場合の文字鮮鋭度劣化の原理について説明す
る。図１０は鮮鋭度劣化動作を説明するため、空間光変
調素子１０１の入出力（ガンマ）特性を示すガンマ特性
図であり、下図に書き込み系のスポット特性を、左図に
読み出し系のスポット特性をそれぞれ示す。波線に示す
ように黒地に白文字表示時は読み出し画像として劣化は
ないが、反対に実線に示す白地に黒文字表示時の読み出
し画像としてはレスポンス低下と文字が細り、鮮鋭度が
著しく劣化する。そのため、本実施の形態１では、映像
表示時とコンピュータ表示時の最適な画質となるように
駆動している。

【００４６】以上のように、本実施の形態１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。

【００４７】（実施の形態２）図１１は、本発明の実施
の形態２における投写型画像表示装置のシステム構成図
であり、実施の形態１における投写型画像表示装置のシ
ステム構成図である図１と同じ部分には同じ符号を付し
て説明は省略する。図１１が図１と異なるところは、図
１における発光特性制御部１の代わりに、ＣＲＴ等の画
像源１０８に印加される映像帯域幅を制御して空間周波
数特性を制御するための空間周波数特性制御部９を挿入
した点である。

【００４８】以上のように構成された本実施の形態２の
投写型画像表示装置について、以下その動作を図１２の
空間周波数特性図を用いて説明する。

【００４９】一般に、文字，図形等のコンピュータ表示
時と、動画等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画像源に対する発光特
性制御部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。比較的信号ＡＰＬが低く高
時間開口率で駆動する映像表示時では、図１２の実線に
示すように広帯域の空間周波数特性に設定して高解像度
表示を行う。反対に比較的信号ＡＰＬが高い（白地に黒
文字表示時）コンピュータ表示時では、図１２の波線に
示すように狭帯域の空間周波数特性に設定して、黒文字
の鮮鋭度を改善して最適な画像表示を実現している。

【００５０】次に、空間周波数特性の制御を詳細に説明
するため、図１１における空間周波数特性制御部９の詳
細なブロック図である図１３と、空間周波数特性図であ
る図１４の（ａ）と動作波形図である図１４の（ｂ），
（ｃ）を用いる。

【００５１】入力端子１０からの映像信号は低域通過フ
ィルタ（以降ＬＰＦと略す）１１，１２に供給され、図
１２に示すように２種類の帯域幅が設定される。入力端
子１３からの同期信号は信号判別回路１４に供給され、
走査周波数から映像表示（ＮＴＳＣ，ＨＤＴＶ）かコン
ピュータ表示かの判別が行われる。信号判別回路１４か
らの判別信号はＬＰＦ１１とＬＰＦ１２からの信号を切
り換えるための切換回路１５に供給され、判別信号に基
づいて切り換えられる。切換回路１５からの映像信号は
映像増幅回路１６を通して画像源１０８に印加される。
図１４の（ａ）に投写型画像表示装置の各要素毎の空間
周波数特性を示し、実線に読み出し系、一点波線に空間
光変調素子、波線に書き込み系の空間周波数を示す。図
１４の（ａ）から分かるように、光書き込み手段である
画像源１０８としてＣＲＴを用いた場合は、スポット特
性のガウス分布に起因して空間周波数が急激な下降特性
を有していることになる。従って、コンピュータ等の１
ドット単位での信号では、前記の図１０のガンマ特性図
で述べたように白地に黒文字信号を表示した場合に文字
鮮鋭度が著しく劣化するため、図１４の（ｂ）に示す空
間周波数ｆ１に相当する文字信号を、帯域制限すること
により見かけ上に空間周波数ｆ２に相当する周波数軸上
に変換して図１４の（ｃ）に変換することにより、文字
信号の振幅低下と文字細りを改善している。

【００５２】次に、この文字表示時の鮮鋭度改善効果に
ついて詳細に説明するため、図１５のガンマ特性図を用
いる。図１５に図１０と同様に空間光変調素子１０１の
入出力（ガンマ）特性を示し、下図に書き込み系のスポ
ット特性、左図に読み出し系のスポット特性を示す。図
１５の一点波線には従来の帯域制限を行わない場合の書
き込み系と読み出し系のスポット特性を示す。その場
合、文字信号のレスポンス低下と文字が細り、鮮鋭度が
著しく劣化する。そのため、図１５の実線に示すよう
に、帯域制限を行って、空間周波数軸上で低い領域に変
換して、レスポンスが高く文字幅が広くなるように設定
して、白地に黒文字表示の鮮鋭度が改善でき、コンピュ
ータ表示時の最適な画質となるように駆動している。

【００５３】以上のように本実施の形態２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
画像光の空間周波数を制御して解像度特性を制御して、
入力映像ソースに応じて鮮鋭度の向上が実現できる。

【００５４】（実施の形態３）図１６は、本発明の実施
の形態３における投写型画像表示装置のシステム構成図
であり、実施の形態１における投写型画像表示装置のシ
ステム構成図である図１と同じ部分には同じ符号を付し
て説明は省略する。図１６が図１と異なるところは、図
１における発光特性制御部１の代わりに、ＣＲＴ等の画
像源１０８を駆動するためのＣＲＴ駆動部１７を挿入し
た点と、駆動波形発生部２の代わりに、空間光変調素子
１０１を駆動するための駆動波形制御部１８を挿入した
点である。

【００５５】以上のように構成された本実施の形態３に
おける投写型画像表示装置について、以下その動作を図
１７の駆動波形図と駆動条件を示す下記の表１を用いて
説明する。

【００５６】

【表１】

【００５７】一般に、空間光変調素子１０１は、各種の
経時変化により画質劣化が生じるため、表１に示す通常
動作時の駆動条件とは別に、特別な駆動条件を設けて、
画質への影響を少なくしている。このように駆動条件を
切り換えることにより、空間光変調素子１０１の経時変
化を低減させ、さらに、復帰時間を早めて、画質の安定
化を図っている。図１７の駆動波形図に示すように、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場合は輝度
は暗くなる。

【００５８】特別動作時では、駆動周波数は高い方向
（２００Ｈｚ）、書き込み電圧は高い方向（０Ｖ）、消
去電圧は高い方向（１５Ｖ）、パルス幅は広い方向に制
御して、空間光変調素子１０１の発光特性を変化させ
て、特に焼き付きや黒レベル、さらに効率の変動を抑え
ている。

【００５９】空間光変調素子１０１の経時変化は、液晶
の温度特性やリセット不良や遮光性等によって発生する
ため、この発生要因に応じて、各駆動条件のパラメータ
を変更させることにより低減させている。目立ちにくい
制御方法としては、書き込み電圧とパルス幅を順次変化
させる方法である。周波数は明るさの点に、消去電圧は
素子の信頼性の点に課題があるが、４つのパラメータを
順次制御することにより、効率的な経時変化の低減が行
える。

【００６０】さらに、効率的な空間光変調素子１０１の
経時変化の低減を実現するには前記駆動波形制御部１８
による制御とともに、ＣＲＴ駆動部１７によるＣＲＴ駆
動条件として、例えば全領域に白信号を書き込む等の制
御も行うことにより、より一層の改善を行うことができ
る。通常動作と特別動作の切り換えは、変化が目立ちに
くい場面や制御方法で行っている。

【００６１】以上のように本実施の形態３によれば、空
間光変調素子１０１に印加される駆動波形を制御して、
空間光変調素子１０１の各種の経時変化の低減と復帰時
間を早めることができるため、安定な画像表示が実現で
きる。

【００６２】（実施の形態４）図１８は、本発明の実施
の形態４における投写型画像表示装置のシステム構成図
であり、実施の形態１における投写型画像表示装置のシ
ステム構成図である図１と同じ部分には同じ符号を付し
て説明は省略する。図１８が図１と異なるところは、図
１における可視化手段１１４に読み出し画像光の黒レベ
ル光を検出するための検出部１９を設けた点と、図１に
おける発光特性制御部１の代わりに、前記検出部１９か
らの検出信号に基づいて、ＣＲＴ等の画像源１０８に印
加される映像信号のカットオフを制御するためのカット
オフ制御部２０を設けた点である。

【００６３】以上のように構成された本実施の形態４の
投写型画像表示装置について、以下その動作を図１９の
発光特性図を用いて説明する。

【００６４】一般に、空間光変調素子は液晶等で構成さ
れているため、図１９に示すように温度特性により発光
特性が変化する。そのため、空間光変調素子１０１から
読み出された画像光で、かつ結像面上の黒レベル光をフ
ォトダイオード等で構成された検出部１９で拡大検出さ
れる。この検出部１９からの検出信号は、ＣＲＴ等の画
像源１０８の駆動電圧の直流電位を制御してカットオフ
制御を行うカットオフ制御部２０に供給される。カット
オフ制御部２０では逐次検出された検出信号に基づいて
制御が行われ、図１９に示すように、空間光変調素子１
０１の発光特性が実線，波線のように変化した場合にお
いても自動的に補償され、安定な画像表示が行える。

【００６５】次に、この自動カットオフの制御を詳細に
説明するため、図１８における検出部１９とカットオフ
制御部２０を詳細に示した図２０のブロック図と、図２
１の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す動作波形図と図２１
の（ｄ）に示す特性図を用いる。なお、カットオフ制御
は、ＣＲＴ等の画像源１０８に印加される電圧と、空間
光変調素子１０１に印加される駆動電圧を制御して行う
方法があるが、ここでは分かりやすくするため、ＣＲＴ
等の画像源１０８に印加される信号を制御する場合につ
いて述べる。

【００６６】図２０において、映像信号はカットオフ制
御部２０内の加算回路２１で検出基準信号が重畳され、
映像増幅回路２２と電流検出回路２３を通して、図２１
の（ａ）に示す映像信号はＣＲＴ等の画像源１０８のカ
ソード電極に印加される。電流検出回路２３の検出基準
信号のカソード電流検出信号は切換回路２４を通してク
ランプ回路２５に供給され、制御信号に基づいてＢＬＫ
（帰線消去）がクランプされ図２１の（ｂ）における波
線に示すカットオフ制御信号ＶＧ１がＣＲＴ等の画像源
１０８のグリッド電極に印加される。この帰還制御ルー
プは従来のオートカットオフシステムと同様である。そ
の後、図１９に示す空間光変調素子１０１の発光特性が
実線から波線に変化した場合、フォトダイオード２６で
検出される検出信号は図２１の（ｃ）に示す波線から実
線に変化する。この検出信号はピーク検出回路２７に供
給され、ピーク値が検出され、通常のＶＳ１からＶＳ２
に増加する。この情報を切換回路２４に供給して、帰還
制御を行うことにより、グリッド電極に印加されるカッ
トオフ制御信号は図２１の（ｂ）に示す実線のようにな
り、図１９の波線に示す発光特性が補償されて実線とな
り、安定な画像表示が実現できる。図２１の（ｄ）の特
性図に電源投入後からのカットオフ制御電圧の変化の様
子を示すように、電源投入直後はＣＲＴ等の画像源１０
８による経時変化が大きく、その後は特に空間光変調素
子１０１による経時変化が主要因であるため、電源投入
直後の数分間は従来の書き込み系（ＣＲＴカソード電流
検出）のオートカットオフシステムで動作させ、ＣＲＴ
等の画像源１０８の安定後は読み出し系（画像光検出）
のオートカットオフシステムに切り換えることにより、
効率の良い安定化を図っている。このような構成とする
ことにより、ＣＲＴ等の画像源１０８と空間光変調素子
１０１の両方の経時変化の補償を行うことができる。

【００６７】以上のように本実施の形態４によれば、空
間光変調素子１０１から読み出された画像光の黒レベル
を検出して書き込み画像光の黒レベルを制御して、黒レ
ベルの安定化を図ることにより、安定な画像表示が実現
できる。

【００６８】なお、本実施の形態４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等を用いた
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。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、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
画像情報に応じて黒近傍の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。

【００７０】さらに、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画像光の空間周波数を制御して
解像度特性を制御することにより、各種の信号源に対応
して最適な鮮鋭度を実現できる。

【００７１】さらに、空間光変調素子に印加される駆動
波形を制御して、空間光変調素子の各種の経時変化の低
減と復帰時間を早めることにより、安定な画像表示が実
現できる。

【００７２】さらに、空間光変調素子から読み出された
画像光の黒レベルを検出して書き込み画像光の黒レベル
を制御して、黒レベルの安定化を図ることにより、安定
な画像表示が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置のシステム構成図

【図２】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の発光特性の制御動作を説明するための発光特性図

【図３】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の動作を説明するための時間開口率説明図

【図４】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置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５】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置のガンマ補正動作を説明するための発光特性制御部
の回路構成図

【図６】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の動作を説明するためのガンマ特性図

【図７】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の動作を説明するためのガンマ特性図

【図８】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の動作を説明するための黒近傍の発光特性を拡大し
たガンマ特性図

【図９】本発明の実施の形態１における投写型画像表示
装置の動作を説明するためのコントラスト特性図

【図１０】本発明の実施の形態１における投写型画像表
示装置の鮮鋭度劣化動作を説明するため、空間光変調素
子の入出力（ガンマ）特性を示すガンマ特性図

【図１１】本発明の実施の形態２における投写型画像表
示装置のシステム構成図

【図１２】本発明の実施の形態２における投写型画像表
示装置の動作を説明するための空間周波数特性図

【図１３】本発明の実施の形態２における投写型画像表
示装置の空間周波数特性の制御動作を説明するための空
間周波数制御部の詳細なブロック図

【図１４】（ａ）本発明の実施の形態２における投写型
画像表示装置の動作を説明するための空間周波数特性図 （ｂ），（ｃ）本発明の実施の形態２における投写型画
像表示装置の動作を説明するための動作波形図

【図１５】本発明の実施の形態２における投写型画像表
示装置の動作を説明するための空間光変調素子の入出力
（ガンマ）特性を示すガンマ特性図

【図１６】本発明の実施の形態３における投写型画像表
示装置のシステム構成図

【図１７】本発明の実施の形態３における投写型画像表
示装置の駆動波形制御動作を説明するための駆動波形図

【図１８】本発明の実施の形態４における投写型画像表
示装置のシステム構成図

【図１９】本発明の実施の形態４における投写型画像表
示装置の動作を説明するための発光特性図

【図２０】本発明の実施の形態４における投写型画像表
示装置の検出部とカットオフ制御部を詳細に示したブロ
ック図

【図２１】（ａ），（ｂ），（ｃ）本発明の実施の形態
４における投写型画像表示装置の動作を説明するための
動作波形図 （ｄ）本発明の実施の形態４における投写型画像表示装
置の動作を説明するための特性図

【図２２】従来の投写型画像表示装置に使用された空間
光変調素子の断面構成図

【図２３】従来の投写型画像表示装置のシステム構成図

【図２４】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 駆動波形発生部 ３ ガンマ入力端子 ４ ガンマ出力端子 ５，６ トランジスタ ７ 直列抵抗 ８ 制御信号端子 ９ 空間周波数特性制御部 １０，１３ 入力端子 １１，１２ ＬＰＦ １４ 信号判別回路 １５，２４ 切換回路 １６ 映像増幅回路 １７ ＣＲＴ駆動部 １８ 駆動波形制御部 １９ 検出部 ２０ カットオフ制御部 ２１ 加算回路 ２２ 映像増幅回路 ２３ 電流検出回路 ２５ クランプ回路 ２６ フォトダイオード ２７ ピーク検出回路 １０１ 空間光変調素子 １０２，１０２’ ガラス基板 １０３，１０３’ 導電性透明電極 １０４ 光導電層 １０５ 光反射層 １０６ 光変調層 １０７ 光吸収層 １０８ 画像源 １０９ 書き込み光 １１０ 書き込みレンズ １１１ 光源 １１２ 読み出し光 １１３ 出力光 １１４ 可視化手段 １１５ 投写レンズ １１６ スクリーン

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間光変調素子と、前記空間光変調素子
   への書き込み光としての画像光を発生する画像源と、前
   記画像光の画像情報に応じて黒近傍の画像光を制御して
   発光特性を制御する発光特性制御部を備えたことを特徴
   とする投写型画像表示装置。
2. 【請求項２】 発光特性制御部が、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、動画では線形特
   性に、静止画では飽和特性に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】 発光特性制御部が、動画では忠実な黒レ
   ベルに設定され高時間開口率となるように設定し、文
   字，図形等の静止画では黒圧縮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】 発光特性制御部が、時間開口率を変化さ
   せた場合においても画面上でのコントラストが一定とな
   るように、画像光の黒近傍の発光特性を制御することを
   特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
5. 【請求項５】 空間光変調素子と、前記空間光変調素子
   への書き込み光である画像光を発生する画像源と、前記
   画像光の画像情報に応じて画像光の空間周波数を制御し
   て解像度特性を制御する空間周波数特性制御部を備えた
   ことを特徴とする投写型画像表示装置。
6. 【請求項６】 空間周波数特性制御部が、動画では空間
   周波数特性を広帯域に設定し、静止画では空間周波数特
   性を狭帯域に設定することを特徴とする請求項５記載の
   投写型画像表示装置。
7. 【請求項７】 空間光変調素子と、前記空間光変調素子
   への書き込み光である画像光を発生する画像源と、前記
   空間光変調素子に印加される駆動波形を制御する駆動波
   形制御部を備え、空間光変調素子に印加される駆動波形
   を制御することを特徴とする投写型画像表示装置。
8. 【請求項８】 駆動波形制御部が、通常動作時では画像
   光の垂直走査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、特別動作時では周波数
   や駆動電圧を制御することを特徴とする請求項７記載の
   投写型画像表示装置。
9. 【請求項９】 空間光変調素子と、前記空間光変調素子
   への書き込み光である画像光を発生する画像源と、前記
   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
   形発生部と、前記空間光変調素子に書き込まれた画像光
   を読み出す読出手段と、前記読み出された画像光の黒レ
   ベルを検出して前記画像源の黒レベルを制御する黒レベ
   ル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。
10. 【請求項１０】 黒レベル制御手段が、書き込まれた画
    像光に重畳された基準光を検出して、画像光のレベルを
    制御する帰還制御ループで構成されたことを特徴とする
    請求項９記載の投写型画像表示装置。
11. 【請求項１１】 黒レベル制御手段が、映像信号に基準
    信号を重畳して画像源から書き込まれた画像光と、読み
    出された画像光の基準信号を検出して黒レベルを制御す
    る帰還制御ループで構成されたことを特徴とする請求項
    ９記載の投写型画像表示装置。