投射式显示装置的制作方法

专利名称：投射式显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将来自光源的光进行调制并投射到被投射面上的投射式显示装置。
背景技术：
投射式显示装置(以下称为“投影器”)，用光调制元件将来自光源的光进行调制， 并将被调制的光(以下称为“影像光”)投射到被投射面上。在相关的投影器中，为了提高对比度感，能够采用根据被投射面上所投射的图像的亮度来调整光调制元件上所照射的光量的构成。例如，在从光源到光调制元件为止的光路中，配置了改变开口之大小(以下称为“开口量”)的光阑装置。从输入的影像信号求得画面平均亮度(APL :averag印icture level，平均画面等级)，并且APL变得越小，光阑装置的开口量就越小(例如，参考专利文献1)。专利文献1 日本特开2008-158012号公报。如上述，在设为通过光阑装置缩小来自光源的光量的构成的情况下，由于光的一部分被光阑装置遮挡，因此在光调制元件上所照射的光量中容易产生不均勻。由此，在被投射面上所投射的图像中容易产生颜色不均勻。在图像为运动图像的情况下，由于在图像中具有运动(图像频繁地移动变化)，因此颜色不均难以明显。此外，在运动图像的情况下，诸如电影或者TV广播等，图像由各种颜色构成的情况很多，在这种情况下，颜色不均也难以明显。因此，实用上，颜色不均难以成为问题。另一方面，在图像为静止图像的情况下，由于在图像中没有运动(图像的移动变化非常地缓慢)，因此颜色不均容易明显。而且，在为静止图像的情况下，诸如用于演示的资料图面等，图像用少的颜色来构成的情况也很多，在这种情况下，颜色不均也容易明显。而且，图像越明亮，颜色不均越容易明显。因此，虽然与图像是静止图像还是运动图像无关，在设为遍及图像从暗的状态到明亮的状态而调整光量那样的构成的情况下，能够得到高的对比度感，但是，在图像是静止图像且处于明亮的状态时，存在颜色不均显著地明显的可能性。与此相对，如果设为图像限于暗的状态而调整光量那样的构成，即使图像是静止图像，颜色不均也变得不明显。但是，当设为这样的构成时，在图像是运动图像的情况下，也会变为不需要损害对比度感。

发明内容
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的是提供一种能够有效地提高对比度感的投射式显示装置。本发明涉及一种将图像投射到被投射面上的投射式显示装置。本发明的投射式显示装置包括光阑部，其缩小向着所述光调制元件的光；控制部，其控制所述光阑部；检测
3部，其检测所述图像的明度；以及判别部，其判别所述图像是静止图像或者运动图像的哪一个。在这里，所述控制部，在所述检测部检测的图像的明度比预定的暗度还要暗时，使所述光阑部动作，以使缩小所述光，并且所述检测部检测的图像的明度比所述预定的黑暗越变暗时，越使所述光阑部动作以使更加缩小所述光。而且，所述图像是所述静止图像时与所述图像是所述运动图像时相比，所述控制部使所述光阑部动作的所述预定的暗度更暗。根据本发明的投射式显示装置，在投射的图像是运动图像时，不会不需要地损害对比度感，在投射的图像是静止图像时，能够使颜色不均不明显。在本发明的投射式显示装置中，所述判别部能够被构成为使得基于所述影像信号的水平同步频率，判别所述图像是静止图像或者运动图像的哪一个。例如，对于判别部，如果检测的水平同步频率与SD (标准清晰度)信号或者HD (高清晰度)信号的水平同步频率一致，则判别是运动图像，如果与这些信号的水平同步频率不一致，则判别是静止图像。根据这样的构成，能够通过简易的方法来判别运动图像和静止图像。在本发明的投射式显示装置中，所述检测部能够被构成为使得根据所述影像信号中所包含的亮度信号而求得所述图像的平均亮度，基于该平均亮度而检测所述图像的明度。本发明的投射式显示装置，所述控制部能够被构成为使得在判别了所述图像是运动图像时，在比所述光阑部能够动作的开闭范围更小的开闭范围中，使所述光阑部变化。根据这样的构成，由于光阑部的开闭范围变小，因此即使开闭速度缓慢，也使在图像上难以出现颜色不均进行变化的样子。因此，抑制了在运动图像中基于颜色不均的状态的变化导致的颜色不均的明显。发明效果如上述，根据本发明，能够提供一种能够有效地提高对比度感的投射式显示装置。本发明的效果到意义，通过以下所示的实施方式的说明，能够变得更加清楚。但是，以下的实施方式仅仅是实施本发明时的一个例示，本发明不被限制于以下实施方式所记载的内容。


图1是表示实施方式的投影器的结构的示意图。图2是表示实施方式的光学引擎的结构的示意图。图3是表示实施方式的投影器的电路系统的结构的示意图。图4是表示实施方式的在被投射的图像是静止图像时以及是运动图像时的APL与可变光阑的开口量之间的关系的示意图。图5是表示实施方式的与可变光阑的控制相关的处理动作的流程图。图6是用于对运动图像用的光阑控制的变更例进行说明的示意图。附图符号说明201光源灯(光源)212、214、217液晶面板(光调制元件)205可变光阑(光阑部)403影像信号处理电路
403a亮度检测电路(检测部)403b图像判别电路(判别部)407CPU (控制部)
具体实施例方式下面，参考附图，说明实施方式的投影器。图1是表示投影器的结构的示意图。参考该图，投影器包括外壳10，其具有横向长的大致长方体形状。对于外壳10，在前面左侧形成了投射窗口 101，在前面右侧和右侧面上分别形成了用于从外壳10内部进行排气的排气口 102，103。此外，在外壳10的上面，设置了操作部104。对于操作部104，配置了多个操作键。在外壳10的内部，配置了光学引擎(engine) 20和投射透镜30。光学引擎20生成基于影像信号而被调制的影像光。对于光学引擎20，装有投射透镜30，投射透镜30的前端部从投射窗口 101露出到前方。投射透镜30将由光学引擎20生成的影像光放大投射到在投影器的前方所配置的屏幕面上。图2是表示光学引擎20的构成的示意图。光源灯201包括发出白色光的发光体和用于对从发光体发出的光进行反射的反射器。作为发光体，例如，使用超高压水银灯、氙灯等。从光源灯201发出的白色光，通过复眼积分器(fly eye integrator) 202, PBS阵列203、聚光透镜204。复眼积分器202由一对透镜2(^a，202b构成，各个透镜20加，202匕由以苍蝇的眼状排列的多个小透镜构成。通过这些小透镜，入射的光被分割。被分割的各个光通过聚光透镜204被重叠到液晶面板(后述)。由此，液晶面板上所照射的光的光量分布被均勻化。此外，由复眼积分器202被分割的各个光，通过PBS阵列203，其偏振光方向在一个方向上一致。在复眼积分器202的透镜20 和透镜20 之间，配置了可变光阑205。可变光阑 205包括一对开闭门20 和将这些开闭门20 分别能够转动地进行支撑的轴部20 。在轴部20 上，经由没有图示的传动机构，连接了后述的驱动电动机205c (参考图幻。当驱动电动机205c动作时，如图中的箭头那样，两个开闭门20 联动而开闭。来自光源的光量根据开闭门20 的开口量被缩小。当一对开闭门20 被完全开放时，几乎全部的光都通过可变光阑205，当一对开闭门20 被完全锁闭时，几乎全部的光都被可变光阑205遮蔽。通过了聚光透镜204的光入射到分色镜(dichroic mirror) 206。分色镜206将入射的光当中的红色频带的光(以下称为“R光”)和绿色频带的光(以下称为“G光”)透过，将蓝色频带的光(以下称为“B光”)反射。透过了分色镜206的R光和G光入射到分色镜207。分色镜207透过R光，反射G光。透过了分色镜207的R光通过中继透镜(relay lens) 208和反射镜209、210导入到聚光透镜211，并且通过聚光透镜211照射到液晶面板212。液晶面板212按照红色用的影像信号而被驱动，并且按照其驱动状态而对R光进行调制。而且，在液晶面板212的入射侧，配置了没有图示的入射侧偏振光板，经由入射侧偏振光板，R光被照射到液晶面板212 上。此外，在液晶面板212的出射侧，配置了没有图示的出射侧偏振光板，从液晶面板212出射的R光被入射到出射侧偏振光板。由分色镜207反射的G光通过聚光透镜213被照射到液晶面板214。液晶面板214 按照绿色用的影像信号而被驱动，并且按照其驱动状态而对G光进行调制。而且，在液晶面板214的入射侧，配置了没有图示的入射侧偏振光板，经由入射侧偏振光板，G光被照射到液晶面板214上。此外，在液晶面板214的出射侧，配置了没有图示的出射侧偏振光板，从液晶面板214出射的G光被入射到出射侧偏振光板。由分色镜206反射的B光通过反射镜215导入到聚光透镜216，并且通过聚光透镜 216照射到液晶面板217。液晶面板217按照蓝色用的影像信号而被驱动，并且按照其驱动状态而对B光进行调制。而且，在液晶面板217的入射侧，配置了没有图示的入射侧偏振光板，经由入射侧偏振光板，B光被照射到液晶面板217上。此外，在液晶面板217的出射侧， 配置了没有图示的出射侧偏振光板，从液晶面板217出射的B光被入射到出射侧偏振光板。由液晶面板212，214，217调制并且从出射侧偏振光板出射的R光、G光、B光入射到分色棱镜218。分色棱镜218对R光、G光和B光当中的R光和B光进行反射，同时透过 G光，由此，对B光、G光和R光进行颜色合成。这样，被颜色合成的影像光从分色棱镜218 向着投射透镜30而出射。而且，作为构成光学引擎20的光调制元件，除了上述透过型的液晶面板212，214， 217之外，还能够使用反射型的液晶面板或者MEMS设备。此外，光学引擎20不仅是如上述那样包括3个光调制元件的3板式的光学系统，例如，还能够通过使用一个光调制元件和色轮(color wheel)的单板式的光学系统来构成。图3是表示投影器的电路系统的构成的示意图。输入切换电路401从多个输入端子中切换连接的输入端子。通过输入切换电路 401，从连接的输入端子输入影像信号。在输入的影像信号是模拟信号的情况下，通过A/D 转换器402变换成数字信号，并输入到影像信号处理电路403。而且，在影像信号是数字信号的情况下，不通过A/D转换器402而输入到影像信号处理电路403。影像信号处理电路403进行诸如缩放(scaling)校正(像素数的校正)、灰度系数 (gamma)校正等各种校正处理。此外，影像信号处理电路403，在输入的影像信号是RGB信号以外的形式例如是亮度信号和色差信号的形式的情况下，将被校正处理的影像信号进一步变换成RGB的信号而输出到面板驱动部404。面板驱动部404按照输入的RGB信号来驱动液晶面板212，214，217。影像信号处理电路403包含图像判别电路403a和亮度检测电路40 。图像判别电路403a检测输入的影像信号的水平同步频率，基于检测的水平同步频率，判定是否与SD信号或者HD信号的水平同步频率一致。SD信号是显示标准(分辨率) 是SD (标准清晰度)的影像信号，HD信号是显示标准(分辨率)是HD (高清晰度)的影像信号。在影像信号是SD信号或者HD信号的情况下，作为运动图像的可能性高。另一方面，在影像信号不是SD信号或者HD信号例如是XGA、VGA等显示标准(分辨率)的信号的情况下，作为来自计算机的输出的情况多，作为静止图像的可能性高。因此，对于图像判别电路403a，如果检测的水平同步频率与SD信号或者HD信号的水平同步频率一致，则将表示是运动图像的判别信号输出到CPU407。另一方面，对于图像判
6别电路403a，如果检测的水平同步频率与SD信号或者HD信号的水平同步频率不一致，则将表示是静止图像的判别信号输出到CPU407。亮度检测电路40北，使用影像信号中所包含的亮度信号来求得1帧图像的画面平均亮度(APL:平均画面等级)，将求得的APL设为检测信号而输出到CPU407。而且，在输入的影像信号是RGB信号的情况下，通过预定的运算来从RGB信号中算出亮度，根据所算出的亮度求得APL。键输入电路405将与操作部104的键操作相对应的输入信号输出到CPU407。存储器406包括RAM、R0M。在存储器406中存储了用于将控制功能赋予CPU407的控制程序。此外，在存储器406中存储了可变光阑205的控制所使用的2个控制表(运动图像用表406a和静止图像用表406b)。运动图像用表406a在投射的图像是运动图像时使用。静止图像用表406b在投射的图像是静止图像时使用。在运动图像用表406a中，按照APL和可变光阑205的开口量之间的关系变成图 4(a)所示那样的关系的方式，与APL对应关联而设定了驱动电动机205c的控制量(例如， 从原点开始的步数)。在投射的图像是运动图像时，如图4(a)所示，在APL是50%到0%的范围中，APL变得越小，可变光阑205的开口量就越小。可变光阑205在APL为50%时设为全开状态，在APL为0 %时设为全闭状态。此外，在APL是50 %到100 %的范围中，可变光阑 205被设为全开状态。而且，在图像整体为漆黑的情况下，APL变为0%，在图像整体为雪白的情况下，APL变为100%。另一方面，在静止图像用表40 中，按照APL和可变光阑205的开口量之间的关系变成图4(b)所示那样的关系的方式，与APL对应关联而设定了驱动电动机205c的控制量(例如，从原点开始的步数)。在投射的图像是静止图像时，如图4(b)所示，在APL是5% 到0%的范围中，APL变得越小，可变光阑205的开口量就越小。可变光阑205在APL为5 % 时设为全开状态，在APL为0 %时设为全闭状态。此外，在APL是5%到100%的范围中，可变光阑205被设为全开状态。如图4(a)、(b)所示，在投射的图像是静止图像的情况下，与是运动图像的情况相比，通过可变光阑205进行缩小动作的APL的范围窄。CPU407，按照存储器406中所存储的控制程序，控制影像信号处理电路403。此外， CPU 407，按照控制程序，通过将控制信号输出到灯驱动电路408和电动机驱动电路409，控制光源灯201和驱动电动机205c。灯驱动电路408，按照来自CPU407的控制信号，驱动光源灯201。电动机驱动电路409，按照来自CPU407的控制信号，对驱动电动机205c进行驱动。 对于驱动电动机205c，例如使用步进电动机。在该情况下，脉冲功率从电动机驱动电路409 供给到驱动电动机205c，并且驱动电动机205c仅仅转动与脉冲数相应的量。图5是表示与可变光阑205的控制相关的处理动作的流程图。在投影器起动并且影像信号从外部输入时，CPU407从图像判别电路403a取得判别信号(Si)。然后，CPU407基于取得的判别信号，判定投射的图像是运动图像还是静止图像(S2)。CPU407在判定投射的图像是运动图像时(S2 是)，进行运动图像用的光阑控制 (S3)。另一方面，CPU407在判定投射的图像是静止图像时(S2:否)，进行静止图像用的光阑控制(S4)。下面，具体地说明光阑控制。在这里，光阑控制中的开口量的调整，通过考虑由可变光阑205实现的开闭动作的随动性，而以多个帧单位(以下将该单位称为“块(block) ”) 来进行。CPU407在从亮度检测电路40 中取得APL时，通过得到各个帧的APL的平均，算出1个块中的APL。接着，CPU407，在运动图像用的光阑控制时从运动图像用表406a中，在静止图像用的光阑控制时从静止图像用表406b中，取得与算出的APL对应的步数。在存储器406中，存储了当前位置的步数。CPU407从存储器406中取得当前位置的步数，求得与APL对应的步数和当前时刻的步数之间的差，即用于实际使驱动电动机205c 旋转的步数。然后，CPU407将与求得的步数对应的控制信号(以下称为“步信号”)输出到电动机驱动电路409。由此，从电动机驱动电路409供给与步信号对应的脉冲功率，使驱动电动机205c旋转，可变光阑205的开口量被设定为与算出的APL对应的开口量。—个块的影像信号与从影像信号处理电路403输出的定时(timing)同步，与该块对应的步信号从CPU407被输出到电动机驱动电路409。由此，在基于该块的影像信号来驱动液晶面板212，214，217的期间，可变光阑205变成与该块的APL相对应的开口量，与开口量相对应的光量被照射到液晶面板212，214，217。这样，在输入影像信号的期间，执行步骤S3的运动图像用的光阑控制或者步骤S4 的静止图像用的光阑控制，并且针对每个块根据APL来调整可变光阑205的开口量。在执行运动图像用的光阑控制的情况下，如图4(a)所示，在APL从0%到50%的范围中，使可变光阑205动作，使得APL变得越小，开口量就变得越小。另一方面，在执行静止图像用的光阑控制的情况下，如图4 (b)所示，在APL从0 %到5 %的范围中，使可变光阑 205动作，使得APL变得越小，开口量就变得越小。当影像信号的输入停止时，相关的处理结束。其后，在输入了新的影像信号的情况下，从最初开始执行相关的处理。即，基于判别信号，判定投射的图像是运动图像还是静止图像(Si，S2)，并且执行运动图像用的光阑控制或者静止图像用的光阑控制(S3，S4)。还有，如本实施方式那样，在设为通过可变光阑205缩小来自光源灯201的光量的构成的情况下，由于通过开闭门20 的开闭动作，可变光阑205的开闭门20 遮挡了一部分光，因此在照射到液晶面板212，214，217的光量中容易产生不均。因此，在投射到被投射面上的图像中容易产生颜色不均。这种颜色不均，在投射的图像是运动图像的情况下，由于图像的运动快速，因此难以明显，但是，在投射的图像是静止图像的情况下，由于图像几乎没有运动，因此容易明显。 在投射的图像明亮的情况下，颜色不均容易明显，但是，在投射的图像黑暗的情况下，颜色不均变得难以明显。根据本实施方式，判别投射的图像是运动图像还是静止图像，在是静止图像的情况下，与是运动图像的情况相比，通过可变光阑205进行光阑动作的APL的范围变窄。因此，在投射的图像是运动图像的情况下，到图像从黑暗的状态到明亮的状态为止，由于在整个较宽的范围由可变光阑205进行光量调整，因此在明亮的图像和黑暗的图像之间能够产生充分的亮度之差，能够充分地提高对比度感。另一方面，在投射的图像是静止图像的情况下，由于在图像为明亮的状态下不存在可变光阑205进行动作的情况，因此能够使颜色不均难以显著。而且，根据本实施方式，由于基于影像信号的水平同步频率，通过判别影像信号的显示标准(分辨率)，从而判别投射的图像是静止图像还是运动图像，因此，能够由简易的方法来判别是静止图像还是运动图像。<变更例>图6是对于运动图像用的光阑控制的变更例进行说明的示意图。在上述实施方式中，在投射的图像是运动图像的情况下，如图4(a)所示，在从全开状态到全闭状态期间使可变光阑205动作。与此相对，在本变更例中，在投射的图像是运动图像的情况下，如图6所示，使得限制可变光阑205的动作范围。即，与在投射的图像是静止图像的情况相比，使得可变光阑 205的动作范围变小了。因此，在本变更例中，在存储器406中存储了与上述实施方式不同的运动图像用表406a。在本变更例的运动图像用表406a中，按照APL和可变光阑205的开口量之间的关系变成如图6所示那样的关系的方式，与APL对应关联而设定了驱动电动机205c的控制量 (例如，从原点开始的步数)。如图6所示，在APL是50 %到0 %的范围中，APL变得越小，可变光阑205的开口量就越小。可变光阑205在APL为50%时设为全开状态，在APL为0% 时设为预定的开口量。在APL是50%到100%的范围中，可变光阑205被设为全开状态。根据这种构成，由于可变光阑205的开闭范围能够变小，因此即使开闭门20 的开闭速度缓慢，在图像上也难以出现颜色不均进行变化的样子。因此，抑制了在运动图像中基于颜色不均的状态的变化导致的颜色不均的明显。而且，本变更例在使用开闭速度缓慢的廉价的可变光阑时是特别有用的。为了抑制明显的颜色不均并得到合适的对比度感，通过预先实验等决定APL是 0%时的开口量。< 其他 >本发明的实施方式除了上述之外还能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，图像判别电路403a被构成为使得检测输入的影像信号的水平同步频率，基于检测的水平同步频率，判别投射的图像是运动图像还是静止图像。但是，不局限于此，例如，图像判别电路403a还可以构成为使得在预先确定的期间(帧数)的时间，通过检测在全部1帧的亮度信号上是否存在变化，来判别运动图像和静止图像。在该情况下，如果在全部1帧的亮度信号上没有变化，则判定为静止图像。另一方面，如果在任何一个的亮度信号上出现变化，则判定为运动图像。此外，在上述实施方式中，亮度检测电路40 被构成为使得使用影像信号中所包含的亮度信号来求得1帧图像的APL，并且将求得的APL输出作为检测信号。S卩，APL是将构成图像的各个像素的亮度进行平均后的值。但是，不局限于此，例如，亮度检测电路40 还可以被构成为使得对构成图像的各个像素的亮度进行合计，将合计的亮度输出作为检测信号。而且，在上述实施方式中，可变光阑205被构成为使得通过转动的2个开闭门20 来改变开口量。但是，对于可变光阑205，如果是改变开口量的构成，则也可以设为任何样式的构成。
除此之外，对于本发明的实施方式，在专利保护范围所示的技术思想的范围内，还能够合适地进行各种变更。
权利要求
1.一种投射式显示装置，将图像投射到被投射面上，其特征在于，包括 光源；光调制元件，其基于影像信号对来自所述光源的光进行调制；光阑部，其缩小向着所述光调制元件的光；控制部，其控制所述光阑部；检测部，其检测所述图像的明度；以及判别部，其判别所述图像是静止图像或者运动图像的哪一个，所述控制部，在所述检测部检测出的图像的明度与预定的暗度相比为暗时，使所述光阑部动作以使缩小所述光，并且所述检测部检测出的图像的明度比所述预定的暗度越变暗时，越使所述光阑部动作以使更加缩小所述光，所述图像是所述静止图像时与所述图像是所述运动图像时相比，使所述光阑部动作的所述预定的暗度更暗。
2.根据权利要求1所述的投射式显示装置，其特征在于，所述判别部，基于所述影像信号的水平同步频率，判别所述图像是静止图像或者运动图像的哪一个。
3.根据权利要求1或者2所述的投射式显示装置，其特征在于，所述检测部，根据所述影像信号中所包含的亮度信息而求得所述图像的平均亮度，基于该平均亮度而检测所述图像的明度。
4.根据权利要求1到3的任意一项所述的投射式显示装置，其特征在于，在判别了所述图像是运动图像时，所述控制部使所述光阑部在比所述光阑部能够动作的开闭范围更小的开闭范围内变化。
全文摘要
本发明提供一种能够有效地提高对比度感的投射式显示装置。投影器包括光源灯(201)；基于影像信号对来自光源灯(201)的光进行调制的液晶面板(212，214，217)将向着液晶面板(212，214，217)的光进行缩小的可变光阑(205)对可变光阑(205)进行控制的CPU(407)；求得投射的图像的画面平均亮度(APL平均画面等级)并将其输出到CPU(407)的亮度检测电路(403b)；以及对投射的图像是静止图像或者是运动图像的哪一个进行判别的图像判别电路(403a)。CPU(407)在APL比预定的值更小时使可变光阑(205)动作，并且，APL越小，越使可变光阑(205)动作，使得光更加缩小。此外，图像是静止图像时与图像是运动图像时相比，减小使可变光阑(205)动作的所述预定的值。
文档编号G03B21/14GK102445822SQ20111030337
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月8日
发明者内山正裕, 山下孝雄, 连昭雄 申请人:三洋电机株式会社