專利名稱：照明裝置、投影型顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置、具有該照明裝置的投影型顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，特別是涉及圖像表現(xiàn)力優(yōu)秀的投影型顯示裝置及用于該投影型顯示裝置的照明裝置。
背景技術(shù)：
近年，信息設(shè)備的進(jìn)步日新月異，對(duì)分辨率高、電力消耗低且薄型的顯示裝置的要求提高，研究開發(fā)在不斷地進(jìn)行。其中液晶顯示裝置可以電控制液晶分子排列從而改變光學(xué)特性，作為與上述需要對(duì)應(yīng)的顯示裝置而被期待。作為這樣的液晶顯示裝置的一種，已知有使從采用液晶光閥的光學(xué)系統(tǒng)射出的圖像通過投影透鏡在屏幕上放大投影的投影型顯示裝置(液晶投影機(jī))。
投影型顯示裝置采用液晶光閥作為光調(diào)制裝置，但是在投影型顯示裝置中除液晶光閥外，還有將數(shù)字鏡裝置(Digital Mirror Device，以下簡(jiǎn)稱DMD)作為光調(diào)制裝置而進(jìn)行實(shí)用化的。但是，這種以往的投影型顯示裝置存在以下問題。
(1)由于由構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的種種光學(xué)元件產(chǎn)生的漏光及迷光，不能得到充分的對(duì)比度。所以，可以顯示的灰度范圍(Dynamic Range，動(dòng)態(tài)范圍)窄，與采用陰極射線管(Cathode Ray Tube，以下簡(jiǎn)稱CRT)的現(xiàn)有的電視接受機(jī)相比，在圖像的質(zhì)量或逼真度上遜色。
(2)即使通過各種的圖像信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)提高圖像的品質(zhì)，由于動(dòng)態(tài)范圍被固定，所以不能充分地發(fā)揮效果。
作為對(duì)于該種投影型顯示裝置問題點(diǎn)的消除方法，即擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的方法，可以考慮根據(jù)圖像信息使入射到光調(diào)制裝置(光閥)的光的量變化。作為這樣的裝置，以往，有在光源的前面設(shè)置光量調(diào)節(jié)裝置(調(diào)光裝置)的結(jié)構(gòu)的提案(例如專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平5-66501號(hào)公報(bào)如上所述根據(jù)顯示圖像的內(nèi)容(例如亮度)使照明光量及顯示圖像的亮度變化的適應(yīng)型的調(diào)光控制在對(duì)比度的提高或灰度再現(xiàn)性上有效果，但是另一方面，容易產(chǎn)生高亮部的灰度失調(diào)或輝度不足。因此，象電影一樣基本上暗的圖像多時(shí)有效，但是象體育比賽現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播的明亮的圖像多時(shí)效果不理想，由于閃亮的發(fā)生反而起到負(fù)作用。
另外，在明亮的環(huán)境下視聽投影圖像的情況下，陰影部的顯示特性的提高不明顯，由于輝度不足反而會(huì)感到對(duì)比度下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問題，其目的在于提供根據(jù)圖像的種類或周圍的亮度等可以適當(dāng)調(diào)光的投影型顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)方法和用于該投影型顯示裝置的照明裝置。
如上所述，適應(yīng)型的調(diào)光控制在提高圖像表現(xiàn)力上非常有效，另一方面，由于不考慮裝置的利用狀況而一直以同樣的條件進(jìn)行調(diào)光，所以有些情況下照明光量被過度調(diào)節(jié)，有時(shí)會(huì)給視聽者不快感。于是，本發(fā)明的發(fā)明者為了緩和這樣的調(diào)光的不適，想到了采用有關(guān)利用狀況的信息(利用信息)作為調(diào)光控制的參數(shù)，根據(jù)該利用信息控制光源的光量的構(gòu)思。
即，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的照明裝置是為投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置照明用的照明裝置，其特征在于具有光源、和根據(jù)圖像信息與利用信息調(diào)節(jié)上述光源的光量的調(diào)光裝置。
在此，作為利用信息可以舉出例如有關(guān)圖像的種類、視聽環(huán)境的亮度、屏幕增益、使用者的嗜好等的信息。另外，本說明書中光源的光量是指用于顯示的最大的光量為100％時(shí)，根據(jù)該最大光量的輸出光量的比率。同樣，減光量是指根據(jù)最大光量的減光比率。
這樣，通過根據(jù)利用信息進(jìn)行調(diào)光控制，使更適合實(shí)際情況的靈活的調(diào)光控制成為可能。例如，在利用信息是關(guān)于視聽環(huán)境的亮度的信息的情況下，通過在周圍明亮?xí)r減小光源的減光量，相反地周圍暗時(shí)增加減光量，可以消除由于過度調(diào)光而產(chǎn)生的輝度不足的問題。
作為具體的實(shí)施方式，可以采用根據(jù)利用信息積極地增減減光量的方式，作為使控制簡(jiǎn)單化的方式，也可以采用根據(jù)上述利用信息限制允許減光的范圍的方式。即，可以采用這樣的構(gòu)成上述調(diào)光裝置具有根據(jù)圖像信息設(shè)定上述光源的光量的光量設(shè)定裝置、和根據(jù)利用信息設(shè)定允許減光的減光范圍的減光范圍設(shè)定裝置，上述調(diào)光裝置在根據(jù)設(shè)定的光量調(diào)節(jié)上述光源的光量的同時(shí)，禁止超過上述減光范圍的減光(即調(diào)光裝置在上述減光范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其光量)。
在本構(gòu)成中，通過根據(jù)圖像信息適當(dāng)調(diào)整照明光量，一方面有利于投影圖像的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大，另一方面通過根據(jù)圖像的種類或視聽環(huán)境等將光量的減光范圍限制在一定的范圍內(nèi)，可以做到盡量不損失圖像表現(xiàn)力而消除輝度不足的問題。例如，在視聽環(huán)境明亮，或圖像本身明亮調(diào)光反而會(huì)起負(fù)作用等的情況下，通過使減光范圍變得比通常窄(即，減小允許的最大減光量)可以消除上述輝度不足的問題。
還有，在設(shè)定的光量的減光量超過上述減光范圍的情況下，可以采用停止光量控制，或根據(jù)成為減光范圍內(nèi)的減光量調(diào)節(jié)光源的光量的方法中的任意一種。
但是，作為上述利用信息的輸入方式，可以采用使用者可以通過手動(dòng)來指定的方式、或通過設(shè)置于裝置自身的傳感器自動(dòng)檢測(cè)的方式中的任意一種。
作為自動(dòng)檢測(cè)利用信息的一例，可以舉出裝置具有以下構(gòu)成的例子具有檢測(cè)投影圖像的視聽環(huán)境的亮度(例如、裝置周圍的亮度或屏幕周圍的亮度)的亮度檢測(cè)裝置，上述調(diào)光范圍設(shè)定裝置根據(jù)試聽環(huán)境的亮度設(shè)定上述范圍。本構(gòu)成通過例如視聽環(huán)境越變亮越使減光范圍變窄(即減小允許的最大的減光量)，可以在周圍亮的情況下比通常更明亮地顯示圖像整體。因此，即使在明亮的室內(nèi)也不會(huì)感到輝度不足可以欣賞高質(zhì)量的投影圖像。
還有，作為其他例子可以舉出裝置具有以下構(gòu)成具有檢測(cè)顯示投影圖像的屏幕的增益的增益檢測(cè)裝置，上述調(diào)光范圍設(shè)定裝置根據(jù)上述增益設(shè)定調(diào)光范圍。投射圖像的對(duì)比度越變大通過調(diào)光的灰度再現(xiàn)效果越明顯。這樣的圖像的對(duì)比度不僅因?yàn)轱@示裝置自身的性能，也因?yàn)橥渡鋱D像的屏幕而變化，例如屏幕增益大則圖像的對(duì)比度變大，相反地增益小則對(duì)比度變小。因此，如本構(gòu)成通過根據(jù)屏幕增益調(diào)節(jié)調(diào)光量，可以不因屏幕的異同一直得到同樣質(zhì)量的投影圖像。
另外，本發(fā)明的投影型顯示裝置的特征在于其具有上述的照明裝置、調(diào)制從上述照明裝置射出的光形成圖像光的光調(diào)制裝置、和投影上述圖像光的投影裝置。此構(gòu)成通過根據(jù)利用狀況適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)光，可以一直對(duì)使用者提供高質(zhì)量的圖像。
作為該投影型顯示裝置的驅(qū)動(dòng)裝置，優(yōu)選具有根據(jù)上述光源的減光量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)的圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置。由該構(gòu)成，首先，減光范圍設(shè)定裝置根據(jù)利用信息設(shè)定允許減光的減光范圍。而且，根據(jù)單位時(shí)間的圖像信號(hào)，上述光源的光量在此減光范圍內(nèi)被調(diào)節(jié)，另一方面上述圖像信號(hào)根據(jù)上述光源的減光量被延長(zhǎng)。通過該延長(zhǎng)的圖像信號(hào)被供給上述光調(diào)制裝置從而形成圖像。由此，可以擴(kuò)大投影型顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍，可以實(shí)現(xiàn)圖像表現(xiàn)力或?qū)κ褂铆h(huán)境的適應(yīng)性優(yōu)異的投影型顯示裝置。
這種情況下，上述圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量?jī)?yōu)選由上述光量設(shè)定裝置設(shè)定的光量中的減光量包含在上述減光范圍內(nèi)的情況下，以成為上述光量的倒數(shù)的延長(zhǎng)量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)，在上述設(shè)定的光量中的減光量在上述減光范圍之外的情況下，以比上述倒數(shù)還要大的延長(zhǎng)量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)。
減光量不受限制的以往的調(diào)光控制中，光源的光量一直以設(shè)定的減光量被調(diào)節(jié)。因此，為了使延長(zhǎng)的圖像信號(hào)變?yōu)榭梢燥@示的最大灰度以下，有必要將延長(zhǎng)量和光量的積設(shè)定為1以下。與此相比，本發(fā)明的減光被限制于一定以下，根據(jù)該被限制的減光量即使進(jìn)行以往的延長(zhǎng)處理(即，使延長(zhǎng)量與光量的積為1以下的處理)，圖像信號(hào)中灰度最大的也不會(huì)被延長(zhǎng)到可以顯示的最大灰度。即，設(shè)定的減光量在減光范圍之外的情況下，即使以延長(zhǎng)量與光量的積為1的條件進(jìn)行延長(zhǎng)處理，也會(huì)在高灰度區(qū)域產(chǎn)生灰度的剩余，不能得到充分的灰度再現(xiàn)性。因此，如本構(gòu)成中在通過減光被限制的狀態(tài)下使延長(zhǎng)量與光量的積大于1，可以防止灰度再現(xiàn)性的下降。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的大致構(gòu)成的圖。
圖2是表示同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
圖3是表示同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的要部的構(gòu)成的框圖。
圖4是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置中由圖像信號(hào)決定光源控制信號(hào)的第一種方法的圖。
圖5是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置中由圖像信號(hào)決定光源控制信號(hào)的第二種方法的圖。
圖6是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置中由圖像信號(hào)決定光源控制信號(hào)的第三種方法的圖。
圖7說明在同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置中由光源控制信號(hào)決定圖像控制信號(hào)的方法的圖。
圖8是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的決定圖像控制信號(hào)的方法的圖。
圖9是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的決定圖像控制信號(hào)的方法的圖。
圖10是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
圖11是表示同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的要部構(gòu)成的框圖。
圖12是說明同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置中由環(huán)境光量信號(hào)決定最大減光量的方法的圖。
圖13表示本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
圖14是表示的同一實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置的要部構(gòu)成的框圖。
標(biāo)號(hào)說明10R、10G、10B光源20R、20G、20B液晶光閥(光調(diào)制裝置)40 投影裝置61 圖像解析部(調(diào)光裝置)61b、71b、81b頻率分布曲線解析部(光量設(shè)定裝置)61c、減光范圍設(shè)定裝置62、72、82 圖像處理部(圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置)71c 亮度檢測(cè)裝置(減光范圍設(shè)定裝置)81c 增益檢測(cè)裝置(減光范圍設(shè)定裝置)102、103、104利用信息輸入裝置P0、Pm、P’ 延長(zhǎng)量
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)以下，參照?qǐng)D1-圖8說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的投影型顯示裝置。
本實(shí)施方式的投影顯示裝置是每一個(gè)R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的不同色具有透過型液晶光閥的3板式的投影型彩色液晶顯示裝置。
圖1是表示該投影型顯示裝置的大致構(gòu)成圖。圖中標(biāo)號(hào)10R、10G、10B表示構(gòu)成本發(fā)明的照明裝置的3個(gè)光源；20R、20G、20B表示液晶光閥(光調(diào)制裝置)；30表示十字分色棱鏡；40表示投影透鏡(投影裝置)；41表示屏幕。
光源10R、10G、10B分別是由可以射出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的色光源；各光源10(10R、10G、10B)由發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)電致發(fā)光元件(有機(jī)EL元件)、無機(jī)電致發(fā)光元件(無機(jī)EL元件)等的發(fā)光體11；反射該發(fā)光體11的輸出光的反射器12構(gòu)成。另外，光閥20R、20G、20B分別與光源10R、10G、10B相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，使之可以對(duì)每個(gè)光源進(jìn)行光調(diào)制。
十字分色棱鏡30具有4個(gè)直角棱鏡貼合的結(jié)構(gòu)，其貼合面30a、30b上十字狀形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的光反射膜(省略圖示)。具體地說，貼合面30a上設(shè)有反射由光調(diào)制裝置20R形成的紅色的圖像光且分別使由光調(diào)制裝置20G、20B形成的綠色及藍(lán)色的圖像光透射的光反射膜。另一方面，貼合面30b上設(shè)有反射由光調(diào)制裝置20B形成的藍(lán)色的圖像光且分別使由光調(diào)制裝置20R、20G形成的紅色及綠色的圖像光透射的光反射膜。而且，由這些光反射膜合成由各液晶光閥20R-20B形成的各色的圖像光形成顯示彩色圖像的光。合成的光由投影光學(xué)系統(tǒng)即投影透鏡40投影到屏幕41上，圖像被放大顯示。
下面說明本實(shí)施方式的投影型顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法。
圖2是表示本實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置60的構(gòu)成的框圖。本實(shí)施方式可以根據(jù)圖像信息及有關(guān)裝置的利用狀況的信息(利用信息)的雙方調(diào)節(jié)光源的光量。因此，本實(shí)施方式的投影顯示裝置除作為外部輸入裝置設(shè)有輸入圖像信號(hào)用的信號(hào)輸入裝置101之外，還設(shè)有根據(jù)視聽圖像的種類、周圍的亮度、使用者的嗜好等設(shè)定光源的減光范圍用的控制器102(利用信息輸入裝置)。
控制器102根據(jù)例如允許的最大的減光量(最大減光量)Rm指定減光范圍。作為該指定方法，可以構(gòu)成為使用者由數(shù)值直接輸入上述最大減光量Rm，或構(gòu)成為使用者從菜單畫面上顯示的幾個(gè)減光范圍中選擇的任意一種。作為后者的例子，比如可以構(gòu)成為菜單是“普通”、“動(dòng)態(tài)”、“體育”、“不調(diào)光”，最大減光量分別是50％、75％、25％、0％。而且，如果最大減光量Rm被指定，則減光范圍被設(shè)定為減光量是該最大減光量Rm以下的范圍(即減光量為0-Rm的范圍)。有關(guān)該減光范圍的信息作為使用者控制信號(hào)被輸入到控制裝置60。
控制裝置60具有根據(jù)圖像信號(hào)及使用者控制信號(hào)設(shè)定各光源10R-10B的光量T及各色的圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0的圖像解析部(調(diào)光裝置)61；根據(jù)由該圖像解析部61設(shè)定的光量T驅(qū)動(dòng)光源10R-10B的光源控制驅(qū)動(dòng)器64；根據(jù)設(shè)定的延長(zhǎng)量P0延長(zhǎng)各色的圖像信號(hào)的圖像處理部(圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置)62；將該延長(zhǎng)的各色的圖像信號(hào)分別供給給紅色光用的液晶光閥20R(圖5中的R板)、綠色光用的液晶光閥20G(同一圖中的G板)、藍(lán)色光用的液晶光閥20B(同一圖中的B板)的板驅(qū)動(dòng)器63。
如圖3所示，圖像解析部61具有頻率分布曲線作成部61a、頻率分布曲線解析部61b、減光范圍設(shè)定部61c、及光量設(shè)定部61d。
圖像解析部61在圖像信號(hào)從信號(hào)輸入部101被輸入后，由頻率分布曲線作成部61a作成單位時(shí)間內(nèi)(一幀期間)內(nèi)的信號(hào)中所含的象素?cái)?shù)據(jù)的每一灰度值的出現(xiàn)頻數(shù)分布(頻率分布曲線)。頻率分布曲線解析部61b根據(jù)該頻率分布曲線檢測(cè)圖像的亮度，設(shè)定各光源10R-10B的光量。即，頻率分布曲線解析部61b作為本發(fā)明的光量設(shè)定裝置發(fā)揮功能。
在此，說明利用頻率分布曲線的亮度檢測(cè)方法。該方法例如可以有以下的三種。
(a)將注視的幀中所含的象素?cái)?shù)據(jù)中亮度最大的灰度值作為上述圖像的亮度的方法。
例如假定含有0-255的256階的灰度值的圖像信號(hào)。在注視著構(gòu)成連續(xù)圖像的任意一幀的情況下，假定該幀中所包含的象素?cái)?shù)據(jù)的每一灰度值的出現(xiàn)次數(shù)分布(頻率分布曲線)如圖4所示。在該圖的情況下，由于頻率分布曲線中所包含的最亮的灰度值為190，所以將該灰度值190作為上述圖像的亮度。該方法對(duì)于輸入的圖像信號(hào)是最忠實(shí)的顯示亮度的方法。
(b)根據(jù)將注視的幀中所包含的每一灰度值的出現(xiàn)次數(shù)分布(頻率分布曲線)，將最大的亮度中出現(xiàn)次數(shù)成為一定的比例(例如10％)的灰度值作為上述圖像的亮度的方法。
例如在圖像信號(hào)的出現(xiàn)次數(shù)分布如圖5所示的情況下，取從頻率分布曲線明亮的一側(cè)開始的10％的區(qū)域。假設(shè)相當(dāng)于10％的部分的灰度值為230，將該灰度值230作為調(diào)光控制信號(hào)。如圖5所示的頻率分布曲線，在灰度值255的附近有突然出現(xiàn)的峰值的情況下，如果采用上述(a)的方法，則灰度值255成為調(diào)光控制信號(hào)。但是，該突然出現(xiàn)的峰值的部分作為畫面整體的信息沒有太大的意義。與此相比，可以說將灰度值230作為上述圖像的亮度的本方法是根據(jù)畫面整體中作為信息具有意義的區(qū)域判定的方法。還有，也可以使上述比例在2-50％左右的范圍內(nèi)變化。
(c)將畫面分割為多個(gè)區(qū)域，求出每個(gè)區(qū)域所包含的象素的灰度值的平均值，將其最大的值作為上述圖像的亮度的方法。
例如如圖6所示，將畫面分割為m×n個(gè)區(qū)域，計(jì)算每一個(gè)區(qū)域A11、……、Amn的亮度(灰度值)的平均值，將其中最大的灰度值作為上述圖像的亮度。還有，畫面的分割數(shù)優(yōu)選6-200左右。該方法是可以不有損于畫面整體的氣氛而控制亮度的方法。
上述(a)-(c)的方法，除對(duì)于顯示區(qū)域整體實(shí)施圖像的亮度的判定之外，也可以只對(duì)例如顯示區(qū)域的中央部分等特定的部分適用。在這種場(chǎng)合下，由視聽者注視的部分決定亮度的控制的方法成為可能。
而且，這樣，例如在灰度值190作為圖像的亮度被檢測(cè)出的情況下，最大亮度(例如灰度值255)的光量(最大光量)為100％，則將灰度系數(shù)特性為1.0的情況下的190/255＝75％暫時(shí)設(shè)定為光源的光量T0。
另一方面，減光范圍設(shè)定部(減光范圍設(shè)定裝置)61c根據(jù)使用者控制信號(hào)設(shè)定允許減光的范圍(減光范圍)。
而且，設(shè)定的光量T0及減光范圍被輸入到光量設(shè)定部61d，在此決定用于實(shí)際的光源控制的光量T。具體地說，光量設(shè)定部61d在暫時(shí)設(shè)定的光量T0的減光量被包含于減光范圍內(nèi)(即在最大減光量Rm以下)的情況下，將該暫時(shí)設(shè)定的減光量T0作為實(shí)際的光量T使用。另一方面，在上述暫時(shí)設(shè)定的光量T0的減光量在減光范圍之外(即比最大減光量Rm大)的情況下，將實(shí)際的光量T設(shè)定為由最大光量只減光了成為減光范圍內(nèi)的減光量(0以上Rm以下的減光量)的光量。本實(shí)施方式將例如由最大光量只減光了最大減光量Rm的光量作為實(shí)際的光量T。而且，如此設(shè)定的光量T作為光源控制信號(hào)輸出給光源控制驅(qū)動(dòng)器64，光源控制驅(qū)動(dòng)器64通過根據(jù)該光源控制信號(hào)控制光源10R-10B的發(fā)光量或發(fā)光時(shí)間以調(diào)整其光量。
另外，光量設(shè)定部61d根據(jù)該實(shí)際的光量T設(shè)定圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0。具體地說，在暫時(shí)設(shè)定的光量T0的減光量被包含于減光范圍內(nèi)的情況下，以該光量T的倒數(shù)(1/T)為延長(zhǎng)量P0。另一方面，在暫時(shí)設(shè)定的光量T0的減光量在減光范圍之外的情況下，以比該光量T的倒數(shù)(1/T)大的值為延長(zhǎng)量P0。而且，如此設(shè)定的延長(zhǎng)量P0作為圖像控制信號(hào)輸出給圖像處理部62。
圖7、圖8表示將最大減光量Rm設(shè)定為25％(即減光范圍為減光量是0-25％的范圍)，將圖像的亮度作為包含于頻率分布曲線中的最亮的灰度值而求的情況下的延長(zhǎng)處理的例子。還有，圖7、圖8中分別以Tm、Pm表示在光源以最大減光量Rm減光的情況下的光量及延長(zhǎng)量。
例如，假定每一個(gè)包含于一幀期間的象素?cái)?shù)據(jù)的灰度值的頻率分布曲線為圖7(a)，由于包含于頻率分布曲線的最亮的灰度值為217，所以圖像的亮度為該灰度值217。在此情況下，暫時(shí)設(shè)定的光量T0的值為217/255＝85％。由于該光量T0的減光量被包含于減光范圍內(nèi)，所以該光量T0用于作為光源控制信號(hào)而輸出的光量T。另外，延長(zhǎng)量P0用該光量T0設(shè)定為1/T0＝1.18。而且，通過圖像處理部62的延長(zhǎng)處理，灰度值0-217的圖像信號(hào)被延長(zhǎng)為灰度值為0-255的輝度參照?qǐng)D7(b)。
另一方面，假定頻率分布曲線為圖8(a)，由于包含于頻率分布曲線的最亮的灰度值為128，所以圖像的亮度為灰度值128。在這種情況下，暫時(shí)設(shè)定的光量T0的值為128/255＝50％。
由于該光量T0的減光量在減光范圍之外，所以作為光源控制信號(hào)輸出的光量T為由最大光量減光了最大減光量Rm的光量。另外，延長(zhǎng)量P0用例如最大減光量Rm被設(shè)定為1/(1-Rm)＝Pm＝1.33。而且，通過圖像處理部62的延長(zhǎng)處理，灰度值0-128的圖像信號(hào)被延長(zhǎng)為灰度值為0-1參照?qǐng)D8(b)。
但是，如果如此設(shè)定延長(zhǎng)量，即使是信號(hào)圖像中的灰度值為最大的象素?cái)?shù)據(jù)，延長(zhǎng)后的灰度值也會(huì)比可能顯示的最大灰度(255灰度)小。即，由于以該設(shè)定方法在高灰度區(qū)域產(chǎn)生灰度的剩余，所以不能得到充分的灰度再現(xiàn)性。為消除此問題，如圖9(a)所示，可以將延長(zhǎng)量P’設(shè)定為比Pm大且比P0小的值。圖9(a)表示以維持光量T的狀態(tài)將延長(zhǎng)量P’設(shè)定為1.66的例子。在此情況下，由于通過圖像處理部62的延長(zhǎng)處理灰度值0-128的圖像信號(hào)被延長(zhǎng)為灰度值為0-213，所以緩解了灰度剩余的問題參照?qǐng)D9(b)。另外在此情況下，由于減光量Rm不變，所以作為結(jié)果圖像整體變明亮，成為更適合利用狀況的顯示。
這樣，本實(shí)施方式由于調(diào)光控制采用了有關(guān)裝置的利用狀況的信息，所以可以根據(jù)圖像的種類或視聽環(huán)境的亮度最適當(dāng)?shù)卣{(diào)整光源的減光量，使更適合實(shí)際情況的靈活的調(diào)光控制成為可能。例如，本實(shí)施方式由于根據(jù)利用信息限制光源的減光量，所以通過根據(jù)圖像信息適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)照明光量，一方面有利于投影圖像的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大，另一方面通過根據(jù)圖像的種類或視聽環(huán)境等將光量的減光范圍限制在一定的范圍內(nèi)，可以做到盡量不損失圖像表現(xiàn)力而消除輝度不足等的問題。
還有，作為考慮到裝置的利用情況的調(diào)光控制，除本實(shí)施方式的方法以外，還可以是根據(jù)利用信息積極地增減光源的減光量的方法。
但是，由于裝置的利用狀況不會(huì)在顯示圖像過程中變化很大，所以如本實(shí)施方式采用根據(jù)利用信息限制光源的減光量的靜態(tài)控制手法也可以充分地得到上述的效果。可以說控制變得容易，相應(yīng)地有利于降低成本。
(第二實(shí)施方式)下面，參照?qǐng)D10、圖11說明本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的投影型顯示裝置。還有，本實(shí)施方式對(duì)與上述第一實(shí)施方式同樣的部位賦予同樣的標(biāo)號(hào)且省略其說明。
圖10是表示本實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置70的構(gòu)成的框圖。本實(shí)施方式檢測(cè)作為利用信息的周圍亮度，根據(jù)該亮度自動(dòng)設(shè)定減光范圍。即，本實(shí)施方式作為外部輸入裝置，除了輸入圖像信號(hào)用的信號(hào)輸入裝置101之外，還設(shè)有檢測(cè)視聽環(huán)境的亮度的光傳感器(利用信息輸入裝置)103。作為光傳感器103檢測(cè)出的環(huán)境的亮度，可以是投影型顯示裝置附近的亮度、屏幕附近的亮度中的任意一個(gè)。有關(guān)該視聽環(huán)境的亮度的信息作為環(huán)境光量信號(hào)輸入到控制裝置70。
控制裝置70具有根據(jù)圖像信號(hào)及環(huán)境光量信號(hào)設(shè)定各光源10R-10B的光量T及各色的圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0的圖像解析部(調(diào)光裝置)71；根據(jù)由該圖像解析部71設(shè)定的光量調(diào)節(jié)量驅(qū)動(dòng)光源10R-10B的光源驅(qū)動(dòng)器74；根據(jù)設(shè)定的延長(zhǎng)量P0延長(zhǎng)各色的圖像信號(hào)的圖像處理部(圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置)72；將該延長(zhǎng)的各色的圖像信號(hào)分別供給給紅色光用的液晶光閥20R(圖5中的R板)、綠色光用的液晶光閥20G(同一圖中的G板)、藍(lán)色光用的液晶光閥20B(同一圖中的B板)的板驅(qū)動(dòng)器73。
如圖11所示，圖像解析部71具有頻率分布曲線作成部71a、頻率分布曲線解析部71b、亮度檢測(cè)部71c、光量設(shè)定部71d。
圖像解析部71a在圖像信號(hào)從信號(hào)輸入部101被輸入后，由頻率分布曲線作成部71a作成單位時(shí)間內(nèi)(一幀期間)內(nèi)的信號(hào)中所含的象素?cái)?shù)據(jù)的每一灰度值的出現(xiàn)頻數(shù)分布(頻率分布曲線)。頻率分布曲線解析部71b根據(jù)該頻率分布曲線檢測(cè)圖像的亮度，設(shè)定各光源10R-10B的光量。即，頻率分布曲線解析部71b作為本發(fā)明的光量設(shè)定裝置發(fā)揮功能。還有，利用頻率分布曲線的亮度檢測(cè)方法及頻率分布曲線解析部71b的光量T0的設(shè)定方法可以采用與上述第一種實(shí)施方式相同的方法。
另一方面，亮度檢測(cè)部71c參照LUT(Lookup Table)且根據(jù)環(huán)境光亮信號(hào)設(shè)定允許減光的范圍(減光范圍)。LUT是規(guī)定視聽環(huán)境的亮度(環(huán)境光量)及允許的最大的減光量(最大減光量)Rm之間的關(guān)系的控制表，減光范圍作為減光量成為該最大減光量Rm以下的范圍而被設(shè)定。根據(jù)該LUT例如如圖12所示，環(huán)境光量越變大將最大減光量Rm規(guī)定得越小，視聽環(huán)境明亮?xí)r減光范圍變窄。即，亮度檢測(cè)裝置71c作為本發(fā)明的亮度檢測(cè)裝置及減光范圍設(shè)定裝置發(fā)揮功能。
而且，設(shè)定的光量T0及減光范圍被輸入到光量設(shè)定部71d，在此決定用于實(shí)際的光源控制的光量T及圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0。還有，光量T及延長(zhǎng)量P0的設(shè)定方法可以采用與上述第一實(shí)施方式相同的方法。
因此，本實(shí)施方式在環(huán)境光量大的情況下圖像整體比通常更明亮地被顯示，即使在明亮的室內(nèi)也不會(huì)感到灰度不足可以欣賞高質(zhì)量的投影圖像。
(第3種實(shí)施方式)下面，參照?qǐng)D13、圖14說明本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的投影型顯示裝置。還有，本實(shí)施方式對(duì)上述第一實(shí)施方式的同樣的部位賦予同樣的標(biāo)號(hào)且省略其說明。
圖13是表示本實(shí)施方式的投影型顯示裝置的控制裝置80的構(gòu)成的框圖。本實(shí)施方式檢測(cè)作為環(huán)境光量的屏幕增益，根據(jù)該增益自動(dòng)設(shè)定減光范圍。即，本實(shí)施方式作為外部輸入裝置除了設(shè)有輸入圖像信號(hào)用的信號(hào)輸入裝置101，還設(shè)有檢測(cè)從屏幕來的反射光量用的光傳感器(利用信息輸入裝置)104。而且，進(jìn)行圖像顯示前，在屏幕顯示例如滿屏白色的圖像，通過光傳感器104，測(cè)定該圖像的反射光量。由光傳感器104檢測(cè)的有關(guān)從屏幕來的反射光量的信息作為反射光量信號(hào)輸入給控制裝置80。
控制裝置80具有根據(jù)圖像信號(hào)及反射光量信號(hào)設(shè)定各光源10R-10B的光量T及各色的圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0的圖像解析部(調(diào)光裝置)81；根據(jù)由該圖像解析部81設(shè)定的光量調(diào)節(jié)量驅(qū)動(dòng)光源10R-10B的光源控制驅(qū)動(dòng)器84；根據(jù)設(shè)定的延長(zhǎng)量P0延長(zhǎng)各色的圖像信號(hào)的圖像處理部(圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置)82；將該延長(zhǎng)的各色的圖像信號(hào)分別供給給紅色光用的液晶光閥20R(圖5中的R板)、綠色光用的液晶光閥20G(同一圖中的G板)、藍(lán)色光用的液晶光閥20B(同一圖中的B板)的板驅(qū)動(dòng)器83。
如圖14所示，圖像解析部81具有頻率分布曲線作成部81a、頻率分布曲線解析部81b、增益檢測(cè)部81c、及光量設(shè)定部81d。
圖像解析部81a在圖像信號(hào)從信號(hào)輸入部101被輸入后，由頻率分布曲線作成部81a作成單位時(shí)間內(nèi)(一幀期間)內(nèi)的信號(hào)中所含的象素?cái)?shù)據(jù)的每一灰度值的出現(xiàn)頻數(shù)分布(頻率分布曲線)。頻率分布曲線解析部81b根據(jù)該頻率分布曲線檢測(cè)圖像的亮度，設(shè)定各光源10R-10B的光量。即，頻率分布曲線解析部81b作為本發(fā)明的光量設(shè)定裝置發(fā)揮作用。還有，利用頻率分布曲線的亮度檢測(cè)方法及頻率分布曲線解析部81b的光量T0的設(shè)定方法可以采用與上述第一種實(shí)施方式相同的方法。
另一方面，增益檢測(cè)部81c根據(jù)反射光量信號(hào)檢測(cè)出屏幕增益。而且，參照LUT(Lookup Table)且根據(jù)屏幕增益設(shè)定允許減光的范圍(減光范圍)。LUT是規(guī)定屏幕增益及允許的最大的減光量(最大減光量)Rm之間的關(guān)系的控制表。根據(jù)該LUT，屏幕增益越變大則最大減光量Rm被規(guī)定得越大，在對(duì)比度低的顯示狀態(tài)下減光范圍變窄。而且，減光范圍作為減光量成為該最大減光范圍Rm以下的范圍而被設(shè)定。即，增益檢測(cè)部81c作為本發(fā)明的增益檢測(cè)裝置及減光范圍設(shè)定裝置發(fā)揮功能。
而且，設(shè)定的光量T0及減光范圍被輸入到光量設(shè)定部81d，在此決定用于實(shí)際的光源控制的光量T及圖像信號(hào)的延長(zhǎng)量P0。還有，光量T及延長(zhǎng)量P0的設(shè)定方法可以采用與上述第一實(shí)施方式相同的方法。
因此，由于本實(shí)施方式屏幕增益越大則越增加減光量，所以可以防止由于屏幕的不同而造成的圖像質(zhì)量的下降。
即，投影圖像的對(duì)比度越變大則通過調(diào)光的灰度再現(xiàn)效果變得越明顯。這樣的圖像的對(duì)比度不僅因?yàn)轱@示裝置自身的性能，而且也因?yàn)橥队霸搱D像的屏幕而變化，例如，屏幕增益大則圖像的對(duì)比度變大，相反地增益小則對(duì)比度變小。因此，如本構(gòu)成通過根據(jù)屏幕增益調(diào)節(jié)調(diào)光量，可以不因屏幕的異同一直得到同樣質(zhì)量的投影圖像。
還有，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以施加種種的變更。
例如，本實(shí)施方式采用了由LED等構(gòu)成的三個(gè)色光源，通過控制各自的發(fā)光量或發(fā)光時(shí)間調(diào)節(jié)光量，可以不采用此方式，而采用從光源射出的光的光軸上設(shè)置由遮光板或液晶裝置等構(gòu)成的調(diào)光裝置，通過由該調(diào)光裝置集中從光源來的射出光的光量調(diào)節(jié)光量。具體地說，通過調(diào)節(jié)液晶裝置的光透過率、調(diào)節(jié)液晶裝置的光透過時(shí)間、調(diào)節(jié)遮光板的移動(dòng)量、調(diào)節(jié)遮光板的移動(dòng)時(shí)間等的方法，可以調(diào)節(jié)射出光量。
另外，圖1所示的投影型顯示裝置的構(gòu)成只是一例，也可以采用除此之外的構(gòu)成。具體地說，可以將投影型顯示裝置構(gòu)成為具有光源；將從該光源射出的光分離為多個(gè)色光的色分離裝置；與分離的各色相對(duì)應(yīng)而設(shè)的光調(diào)制裝置；合成由各光調(diào)制裝置調(diào)制的色光的色合成裝置；投影由色合成裝置合成的光的投影裝置。在此種情況下，直接控制光源進(jìn)行光量調(diào)節(jié)，或在光源及光調(diào)制裝置之間或在光調(diào)制裝置的射出側(cè)設(shè)置調(diào)光裝置進(jìn)行光量調(diào)節(jié)。
進(jìn)而，上述實(shí)施方式舉例說明了采用液晶光閥作為光調(diào)制裝置的投影型顯示裝置，也可以在本發(fā)明中適用采用DMD作為光調(diào)制裝置的投影型顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，是為投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置照明用的照明裝置，其特征在于具有光源、和根據(jù)圖像信息與利用信息調(diào)節(jié)上述光源的光量的調(diào)光裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述調(diào)光裝置具有根據(jù)圖像信息設(shè)定上述光源的光量的光量設(shè)定裝置、和根據(jù)利用信息設(shè)定允許減光的減光范圍的減光范圍設(shè)定裝置，上述調(diào)光裝置在根據(jù)設(shè)定的光量調(diào)節(jié)上述光源的光量的同時(shí)，禁止超過上述減光范圍的減光。
3.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于在上述設(shè)定的光量的減光量超過上述減光范圍的情況下，光源根據(jù)成為上述減光范圍內(nèi)的減光量調(diào)節(jié)其光量。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于上述利用信息可以以手動(dòng)指定。
5.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于具有檢測(cè)投影圖像的視聽環(huán)境的亮度的亮度檢測(cè)裝置，上述減光范圍設(shè)定裝置根據(jù)試聽環(huán)境的亮度設(shè)定上述減光范圍。
6.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于具有檢測(cè)顯示投影圖像的屏幕增益的增益檢測(cè)裝置，上述減光范圍設(shè)定裝置根據(jù)上述增益設(shè)定上述減光范圍。
7.一種投影型顯示裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的照明裝置、調(diào)制從上述照明裝置射出的光形成圖像光的光調(diào)制裝置、和投影上述圖像光的投影裝置。
8.如權(quán)利要求7中所述的投影型顯示裝置，其特征在于根據(jù)上述光源的減光量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)的圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置。
9.如權(quán)利要求8中所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述圖像信號(hào)延長(zhǎng)裝置在由上述光量設(shè)定裝置設(shè)定的光量中的減光量包含在上述減光范圍內(nèi)的情況下，以成為上述光量的倒數(shù)的延長(zhǎng)量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)，在上述設(shè)定的光量中的減光量在上述減光范圍之外的情況下，以比上述倒數(shù)還要大的延長(zhǎng)量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)。
10.一種投影型顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，是權(quán)利要求8或9中所述的投影型顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于根據(jù)利用信息設(shè)定允許減光的減光范圍，在根據(jù)單位時(shí)間的圖像信號(hào)在上述范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光源的光量的同時(shí)，根據(jù)上述光源的減光量延長(zhǎng)上述圖像信號(hào)，將該延長(zhǎng)的圖像信號(hào)供給上述光調(diào)制裝置從而形成圖像。
全文摘要
提供根據(jù)圖像的種類或周圍的亮度等可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)光的投影型顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)方法和用于該投影型顯示裝置的照明裝置。在根據(jù)圖像信息調(diào)節(jié)照明光量的同時(shí)，根據(jù)視聽的圖像的種類、視聽環(huán)境的亮度、屏幕增益等的信息(利用信息)最適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該光量調(diào)節(jié)的允許范圍(減光范圍)。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1573422SQ200410042920
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者吉田昇平 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社