显示装置及其驱动方法
专利名称：显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及显示装置及其驱动方法，所述显示装置用于根据例如 视频信号来显示图像，例如液晶投影机。
背景技术：
液晶投影机是使用包括液晶材料的空间光调制器(以下称为液晶 板)的投影装置。液晶投影机的液晶板本身不发光。因此，在液晶投影机中，与光源相结合地使用所述液晶板来发光， 由此照亮所述板。然后，将视频信号施加到液晶板。通过投影透镜将由液晶板形成 的图像投影到屏幕上。如上所述配置的液晶投影机可以提供紧凑和高效的投影机装置。顺便提及， 一些液晶材料具有按照所施加的电场而改变入射光束 的偏振的属性(偏振测定属性)。许多液晶板使用这个属性来执行光 调制。因此，需要在液晶板的入射侧上提供起偏振片，以便单向线性 偏振(p或者s偏振)入射在所述板上。光束在按照被施加到所述板 的视频信号而经历了其偏振方向的旋转后从液晶板发出。可以通过使束。因此，起偏振片作为检偏振器被提供在液晶板的出射侧上以用于 光调制'另一方面，已经提出了一种投影机，其具有光圏接通/关断 (on/off)模式转换功能，以便按照安装屏幕的环境条件来提供容易 看到的显示屏幕。而且，已经提出了一种投影机，其自动控制光圏开 口直径(例如参见日本公开专利申请2006-133750)。发明内容但是，具有所述光圏接通/关断模式转换功能的投影机在性能上受限。而且，在自动模式中，孔径光阑(aperture stop )器件(可变光 阑(iris))的光圏开口变化的速度是固定的。而且，与所述孔径光 阑器件相关联的电子校正电路的变化速度参数设置也是固定的。因 此，用户没有选择的自由。亮暗适应(adaptation )在个体之间不同。亮适应是人眼对于从 暗向亮图像的改变进行调整所需要的时间。与亮适应相反的暗适应是 人眼对于从亮向暗图像的改变进行调整所需要的时间。因此， 一种被 推荐的设置单独还不足以适应在个体之间的这样的差别。本发明期望提供一种显示装置及其驱动方法，其能够降低人眼对 于在视频亮度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视 觉效果的影响，以便提供对于所有观看者都看起来自然的给人深刻印 象的图像。按照本发明的第一实施例的一种显示装置包括可变孔径光阑器 件；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径 比来控制光圏的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光围打开 和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来 控制光围的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从 亮向暗级改变时对于光围打开和关闭的响应不同。按照本发明的第二实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件， 用于通过打开和关闭光围来调整透镜开口的大小；控制电路，用于根 据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光團的打开 和关闭；用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间；以及，
信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益。闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于 光圏打开和关闭的响应不同。而且，所述控制电路使用信号校正单元 按照光圏打开和关闭控制来校正所述增益。按照本发明的第三实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件和 亮度检测单元，可用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X，所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率。所述显示装置还包括信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图 像的信号的增益；以及，控制电路，其可用于根据由所述亮度检测单 元检测的点X的孔径比而控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用 信号校正单元根据点X的数据而校正增益。控制电路根据预设时间来 控制光圏的打开和关闭，使得对于光團的打开和关闭的响应在当信号 从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时之间不同。而且，所述 控制电路使用所述信号校正单元按照光圏打开和关闭控制来校正增 益。按照本发明的第四实施例的显示装置包括光调制单元，可用于根 据输入图像信号来调制入射光束，并且发出调制的光束；可变孔径光 阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方式来 打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射的光 束量。所述显示装置还包括控制电路，可用于根据用于构成屏幕的输 入信号的亮度分布的孔径比来控制光围的打开和关闭；以及，用户界 面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经 由用户界面设置的时间来控制光團的打开和关闭，使得当信号从暗向 亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圉打开和关闭的响 应不同。按照本发明的第五实施例的显示装置包括光调制单元，可用于 根据输入图像信号来调制入射的光束，并且发出调制的光束；可变孔 径光阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方 式来打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射 的光束量。所述显示装置还包括控制电路，可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光團的打开和关闭；以及，用 户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间。所述显示装置还 包括信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光團的打开和 关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对 于光圏打开和关闭的响应不同。而且，所述控制电路使用所述信号校 正单元按照光團打开和关闭控制来校正增益。按照本发明的第六实施例的显示装置包括光调制单元，可用于 根据输入图像信号来调制入射光束，并且发出调制的光束；可变孔径 光阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方式 来打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射的 光束量。所述显示装置还包括亮度检测单元，可用于在多个点采样输 入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面 积的亮度级的点作为点X，所述亮度分布的面积占由全部像素计数占 用的面积的预定比率。所述显示装置还包括信号校正单元，其能够 校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益；以及，控制电路，其可 用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比而控制光團的打 开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据点X的数据而校正增 益。控制电路根据预设时间来控制光围的打开和关闭，使得当信号从 暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光圏的打开和关闭 的响应不同。而且，所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打 开和关闭控制来校正增益。本发明的第七实施例是具有可变孔径光阑器件的显示装置的驱 动方法。所述驱动方法包括步骤经由用户界面而设置光團打开和关 闭所需要的时间，并且获得构成屏幕的输入信号的亮度分布。所述驱 动方法还包括步骤根据经由用户界面而设置的时间来控制光團的打
开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光團打开和关闭的响应不同。所述驱动方法还包括步骤按照 光圏打开和关闭控制来校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益。 按照本实施例，例如，所述控制电路根据经由用户界面设置的时 间而控制光團的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗 级从亮向暗级改变时对于光團打开和关闭的响应不同。与此并行地，益。按照本实施例，有可能降低人眼对于在视频亮度随着时间的改变 的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影响，因此提供对于所 有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。
图1是图解按照本发明的一个实施例的显示装置的信号处理系 统的一个实施例的方框配置图；图2是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的前视图；图3是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的透视图；图4是图解当光圏关断(off)(完全打开(fully open ):不阻 挡任何光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图5是图解当光團接通(on)(固定模式(fixed mode ):阻挡 50%的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图6是图解当光圏接通(完全关闭(fully closed ):阻挡80%的 光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图7A和7B是图解按照本实施例的在亮度分布检测、伽马级校 正和光围控制之间的关系的视图；图8是图解在自动1、自动2和手动模式中在孔径光阑器件(可 变光阑)的光團调整范围和可变光阑光围直径的可移动范围之间的关
系的视图；图9是描述亮度分布检测、伽马级校正和光團控制的操作的视图；图io是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校正曲线和 光圏目标值到达时间对伽马曲线和光團开口直径的可变范围，图解在亮适应中的可变光阑响应的效果的视图；图11是通过使用不同的可变光闹响应参数示出伽马校正曲线和 光團目标值到达时间对伽马曲线和光團开口直径的可变范围，图解在 暗适应中的可变光阑响应的效果的视图；图12是图解用于在亮和暗适应中将可变光阑光團直径从关闭端 向打开端改变所需要的时间的一个应用示例的视图；图13是图解使用按照本发明的一个实施例的显示装置的液晶投 影机(投影显示装置)的一个实施例的工作原理的视图；并且图14是图解使用按照本发明的所述实施例的显示装置而实现的 液晶投影机(投影显示装置)的视图。
具体实施方式
下面参见附图来描述本发明的优选实施例。图1是图解按照本发明的一个实施例的显示装置的信号处理系 统的一个实施例的方框配置图。按照本实施例的显示装置100例如被应用到液晶投影机。显示装 置100具有孔径光阑(aperture stop )器件(可变光阑(iris))接通 /关断转换功能和光围(aperture)自动调整功能，以便按照安装屏幕 的环境条件来使得更容易看到显示图像。如图1中所示，显示装置100具有输入信号处理单元101、亮度 分布检测单元102、信号校正单元103、组合单元104、驱动单元105 和诸如液晶显示板(LCD)的显示板106。所述显示装置100还具有 光闺控制单元107、孔径光阑器件108、用户界面(以下称为UI)控 制单元109、由UI控制单元109访问的存储器110、作为控制电路的
CPU 111、由CPU 111访问的ROM 112和RAM 113。在按照本实施例的显示装置100中，如果应用光團自动调整功 能，则适合于驱动光圏打开和显示板16的信号电平(增益)受到控 制。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样，例如将亮度分布 朝向暗区域偏置，则光围开口 (aperture opening )被减小以限制光输 出，使得黑色变得更不显著。另一方面，适合于驱动显示板16的信 号电平被逆提高以提高对比度。这使得可以以预设的灰度级显示图 像。通过执行上迷控制，显示板106可以使用更宽的可显示动态范 围，因此甚至在暗画面中也提供灰度的良好表示。另一方面，如果显 示板16是液晶板，则减小光團开口减小了在液晶板上入射的光通量 的角度，因此提供了改善的入射角特性(视角相关性)，并且保证增 强的对比度。显示装置100的CPU 111实质上控制光團的打开和关闭以便对 于光圏的打开和关闭的响应在当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级 从亮向暗级改变时之间不同。而且，CPU lll使用信号校正单元103 按照光團打开和关闭控制来校正增益。为了完成这一点，CPU 111向 光團控制单元107发出指令以控制孔径光阑器件108，使得对于光團 的打开和关闭的响应速度当信号从暗向亮级改变时比当亮暗级从亮 向暗级改变时更快。而且，CPU111向信号校正单元103发出指令以 按照光團打开和关闭控制而校正适合于驱动显示板16的信号电平(增 益)。本实施例的显示装置100被配置成使得在孔径光阑器件(可变光 阑)自动调整模式中，用户可以经由UI(用户界面)而选择改变孔径 光阑器件(可变光阑)108的透镜光闺直径的速度和信号校正单元103 (其是与孔径光阑器件相关联的电子校正电路)的变化速度参数。这 降低人眼对于祝频亮度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不 同对于视觉效果的影响，因此使得所有观看者可以通过先进的可变光
阑效应而欣赏给人深刻印象的图像。输入信号处理单元101将各种类型的输入信号SIN转换为预定 格式(例如RGB信号)，并且将其作为信号S101a输出到亮度分布 检测单元102。输入信号SIN包括由DVD播放器或者其他设备再现 的视频信号、由电视调谐器解码的信号、视频分量信号、复合视频信 号和RGB信号。另一方面，输入信号处理单元101具有解码功能。同一单元IOI 从输入视频信号的节目信息提取输入视频信号的细节(例如用于指示 体育节目或者电影的信息)和诸如输入频率的内容信息，并且向cpu111输出作为信号101b的所提取信息。在从输入信号处理单元101接收到视频信号S101a后，亮度分布 检测单元102从亮度信息检测亮度分布。从所检测的分布，同一单元 102检测点X，在点X,由亮度分布占用的面积超过预定值(例如95% )。 然后，同一单元102向cpu 111输出作为信号S102的检测结果。在输入视频信号的垂直同步信号VSYNC的定时，以至少每10V (垂直信号周期) 一次的间隔来执行由亮度分布检测单元102处理的 检测过程。而且，同一单元102从输入信号处理单元101向信号校正单元 103输出作为信号S102a的视频信号S101a。信号校正单元103执行来自亮度分布检测单元102的输出信号 S102的调整(图像处理)，包括颜色转换、伽马调整和清晰度调整。 然后，同一单元103向组合单元104输出作为信号S103的结果信号。信号校正单元103被CPU 111提供作为控制信号CTL1的增益 (对比度)控制值。同 一单元102使用来自控制信号CTL1的增益值 来校正(调整)信号电平，并且向组合单元104输出结果信号。下面说明由亮度分布检测单元102处理的检测过程、由cpu 111 的信号校正单元103处理的过程和孔径光阑器件108的控制.组合单元104向驱动单元105输出来自信号校正单元103的信号 S103。而且，当例如由UI控制单元109提供UI显示图像数据时，组
合单元104将来自信号校正单元103的信号S103与所述UI显示图像 数据相组合，并且向驱动单元105提供结果信号。驱动单元105根据来自组合单元104的输出信号而产生用于驱动 显示板106所需要的信号。同一单元105也执行其他处理，包括适应 显示板106的变化(variation)。驱动单元105按照显示板106器件 而在配置上改变。在由驱动单元105驱动时，显示板106根据的输入视频信号显示 图像。作为替代方式，显示板106根据输入视频信号与图像一起显示 UI显示图像。光圏控制单元107按照来自CPU 111的控制信号CTL2而控制 孔径光阑器件108的打开和关闭。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样，按照基于视频信 号的亮度分布信息的来自CPU111的控制信号CTL2，朝向例如暗区 域偏置亮度分布，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108缩小光 圏开口 (孔径比(aperture ratio))。这限制了光输出，使得黑色变 得更不显著。另一方面，如果像在标准或亮的屏幕的视频信号输入的情况下那 样，按照基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号 CTL2,不朝向例如暗区域偏置亮度分布，则光團控制单元107控制 孔径光阑器件108放大光围开口 (孔径比)。如上所述，光圏控制单元107控制孔径光阑器件108的打开和关 闭以连续地改变光圏开口直径，以便获得最佳的直径。光團控制单元 107控制孔径光阑器件108,使得在黑色照度F数是最大的。而且， 同一单元107控制孔径光阑器件108，使得在白色照度F数是最小的， 并且孔径比是100%。光圏控制单元107具有数模转换器(DAC )和模数转换器(ADC )。 同一单元107通过控制来自DAC的输出电压(O到Vcc士0.3V)VCTL 来以无级的方式改变光團开口直径。而且，光围控制单元107能够通过经由ADC接收霍尔器件输出HOUT而获取光團位置信息。所述霍尔器件输出HOUT是孔径光阑 器件108中的检流计(galvanometer)的霍尔器件的输出电压。如下所述，孔径光阑器件108被布置在液晶投影机的照明光学器 件的第一和第二微透镜阵列(MLA)之间的大致中间位置。孔径光阑 器件108响应于来自CPU111的控制信号CTL2根据从光围控制单元 107接收的控制电压VCTL而以同心的方式打开和关闭。孔径光阑器件108被构造成使得孔径比不降低到0%。孔径光阑器件108具有6个或者更多的相同形状的光圏叶片 (aperture blade)。这些光圏叶片同步地打开和关闭。所述叶片在表 面上具有光亮的涂层和突出物，以实现叶片彼此重叠的点接触。孔径光阑器件108被构造来允许以热绝缘的方式装配驱动致动 器(driving actuator)和叶片打开位置检测传感器，所述驱动致动器 可用于驱动叶片以便打开和关闭叶片。所述驱动致动器被布置在相对 于光源单元的出射侧上。而且，孔径光阑器件108被配置为不使用致动器的冲程极限(机 械终端位置)。而且，孔径光阑器件108被布置在光源近处。由于这个原因，同 一器件108被构造为不仅强制冷却驱动致动器，而且强制冷却孔径光 阑器件的被照射的叶片和它们的外围部分。图2是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的前 视图。图3是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的透 视图。孔径光阑器件108具有形成在其中央部分的开口部分201，其适 合于以圆形的方式打开。同一器件108还具有由PPS或者其他耐热树 脂形成的主体部分200和多个光围叶片(在本实施例中是6个叶片) 301-306,所述光團叶片的一端可旋转地被装配到主体部分200的一侧 (在附图中的前侧，其是照射光束L的入射侧)上的外圆周部分。同 一器件108还具有检流计400，其被装配到在主体部分200的照射光 出射侧上的装配部分(fitting portion) 202。装配部分202在附图中 的主体部分200的右侧的大致中央部分延伸。检流计400是驱动致动 器，并且具有被装配到其旋转轴的第一摆动臂(swing arm) 401。同 一器件108还具有第二摆动臂500。第二摆动臂500的一端通过限制 部分203在主体部分200的照射光L入射侧上被装配到第一摆动臂 401。限制部分203是在主体部分200的装配部分202上形成的圆弧 的形式的孔。而且，螺钉紧固件204和205在附图中的主体部分200的大致中 央部分的前侧(照射光L的入射侧)上延伸。螺钉紧固件204和205 在孔径光阑器件108插入预定位置时与要装配的机壳接触，因此使得 可以在那个位置进行螺钉紧固。而且，当仅仅使得紧固件204和205 与要装配的机壳接触时，孔径光阑器件108的光轴和下述的光学器件 的光轴彼此大致对准。光團叶片301-306的另一端部分(可以被定位在开口部分201内 的端部分)附近具有彼此重叠的区域。在这些区域中，形成突出部分 301a-306a以便实现在相邻的光團叶片之间的点接触。上述布置保证 了在叶片的打开和关闭期间降低摩擦阻力，因此使得可以平滑地打开 和关闭叶片。而且，在光團叶片301-306的一端(旋转轴的接近侧)上形成受 引导轴(guided shaft) 301b-306b。第二摆动臂500具有线性装配部分501，其一个端部分被装配到 第一摆动臂401。第二摆动臂500在装配部分501的另一端上还具有 圆形部分502，其以圆形形成。通过例如金属片加工而形成第二摆动 臂500。在第二摆动臂500的圆形部分502中，形成圆形开口部分503, 其在直径上比主体部分200的开口部分201略大。第二摆动臂500以 下述方式被装配到主体部分200中使得开口部分503大致与主体部 分200的开口部分201对准，并且第二摆动臂500在图2中的预定范 围中可水平移动。在这种情况下，圓形开口部分503的直径被设置使 得当臂500水平地移动时第二摆动臂500不阻挡主体部分200的开口
部分201。在圆形部分502中，在圆周方向上形成多个长圆孔(在本实施例 中为6个孔)504-509。受引导轴301b-306b被锁定到长圆孔504-509 中。受引导轴301b-306b被形成在光團叶片301-306的预定位置上， 更具体而言被形成在适合于长圆孔504-509的位置的位置上，并且第 二摆动臂500被装配到主体部分200中。结果，当驱动检流计400时， 第一摆动臂401在预定范围内旋转。当第一摆动臂401移动时，第二 摆动臂500在附图中的预定范围内水平移动。这使得光圏叶片301-306 的受引导轴301b-306b分别在第二摆动臂500的长圆孔504到509中 被引导，因此使得光圏叶片301-306打开和关闭。孔径光阑器件108被设计和制造成使得其外径的中心与光團叶 片301-306的开口中心对准。孔径光阑器件108被安装和紧固在第一和第二MLA之间，以便 照射光源单元的光轴与孔径光阑器件108的中心轴对准。照射光学单元的孔径光阑器件外壳单元被构造成使得当孔径光 阑器件108的外径被容纳在其中作为引导部分时，照射光源单元的光 轴的中心与孔径光阑器件108的开口的中心对准，而不用任何定位。第一摆动臂401被紧固到检流计400的输出轴。当检流计轴旋转 时，第一摆动臂401摆动。驱动销被紧固到第一摆动臂401的尖端部分。所述销被锁定到第 二摆动臂500的滑动导槽(限制部分203)中。沿着在主体部分200中形成的旋转方向引导部分(长圆孔 504-509)经由第一摆动臂401来引导第二摆动臂500，从而可绕照射 光轴的中心旋转。锁定销在圆周方向上被布置和紧固到第二摆动臂500，以同步地 打开和关闭孔径光阑器件的叶片，检流计400的输出轴机械地连接到光團叶片。当向检流计400 施加控制电压以获得预定的光團开口时，从检流计的输出轴经由所述 第一和第二摆动臂向光團叶片传送位移。这按照来自光團控制单元107的控制电压电平而提供光围开口的期望尺寸。本实施例的孔径光阑器件108即使当完全关闭时也阻挡大约 80%到70%的光，而不是100%。假定目标容差内的均一性和由叶片表面的过量温度上升导致的包括烟雾和火焰的系统问题，确定最小的光團开口直径。当光團开口 直径减小时，集成光学器件的所谓重叠效应减弱，导致更可能在液晶 板中的单元透镜(cell lens)之间产生不均勻的光强度分布。 接着说明光围开口直径。图4是图解当光團关断(完全打开不阻挡任何光)时按照本实 施例的孔径光阑器件的视图。图5是当光圏接通(固定模式阻挡50% 的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图。图6是当光團接通(完 全关闭阻挡80%的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图。在使用遥控器(在上述的任何附图中未示出)从用户接收指令以 设置孔径光阑器件(可变光阑)的响应特性时，UI控制单元109对于 在存储器110中存储的UI显示图像数据执行各种处理。这样的处理 包括像素计数转换和增加GUI的图形指令区域(OSD),像素计数 转换将信号转换以适应显示板106的大小。然后，UI控制单元109 向组合单元104输出结果信号。在例如从遥控器接收到指令以设置响应特性时，UI控制单元109 将其通知给CPU 111。而且，当设置可变光阑响应特性并且结束所述设置时，UI控制 单元109将其通知给CPU 111。响应于来自亮度分布检测单元102的检测信号S102b， CPU 111 控制光圏的打开和关闭，以便在当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级 从亮向暗级改变时之间，对于光围的打开和关闭的响应不同。而且， CPU 111使用信号校正单元103按照光團打开和关闭控制来校正增 益。为了完成这一点，CPUlll向光闺控制单元107发出指令以控制 孔径光阑器件108，以便对于光围的打开和关闭的响应速度当信号从 暗向亮级改变时比当亮暗级从亮向暗级改变时更快。而且，CPU 111 向信号校正单元103发出指令以按照光團打开和关闭控制而校正适合 于驱动显示板16的信号电平(增益)。CPU 111根据适合于在ROM 112中存储的信息的时间或者例如 经由UI控制单元109设置的可变光阑响应特性设置来控制光围的打 开和关闭。在从亮度分布检测单元102接收到检测信号S102b时，CPU 111 从由检测信号S102b指示的检测值计算孔径比。CPU 111向光團控制 单元107输出控制信号CTL2以根据这个孔径比控制孔径光阑器件 108的打开和关闭。而且，CPU lll通过取所获得的孔径比的倒数而 从用于在ROM112中存储的伽马(Y)校正曲线的增益曲线表选择适 当的增益级。然后，CPU111向信号校正单元103输出这个增益级作 为控制信号CTL1。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样朝向例如暗区域 偏置亮度分布，则CPU 111向光團控制单元107输出控制信号CTL2， 以便控制孔径光阑器件108以减小光團开口 (孔径比)。这限制了光 学输出，因此使得黑色变得更不显著。如果像在标准或亮屏幕的视频信号输入的情况下那样不朝向例 如暗区域偏置亮度分布，则CPU 111向光圏控制单元107输出控制信 号CTL2，以便控制孔径光阑器件108以放大光團开口(提高孔径比)。图7A和7B是图解按照本实施例的在亮度分布检测、伽马级校 正和光圏控制之间的关系的视图。如图7A中所示，亮度分布检测单元102在作为辨别点的32个 点采样每个像素的亮度，所述辨别点适合于识别例如亮度(灰度)级， 以找到所有像素的亮度分布。然后，当假定总的像素计数为100%时， 亮度分布检测单元102将在亮度分布中占用从暗级起例如95%的面积 (像素计数)的亮度级上的点确定为点X。ROM 112存储适合于在图7B中图解的可变光阑伽马校正曲线 的增益曲线表。根据由亮度分布检测单元102给出的点X值，CPU 111
选择表数据X，其中，将伽马校正曲线的斜率设置为1-32中的任何一 个的增益，其中l为最小。增益1的特征曲线Cl的表数据被设置为XI。类似地，最大增 益的特征曲线C32的表格数据被设置为X32。在这两个数据之间，对 于特征曲线C2-C31设置表格数据X2-X31。增益1是最小增益级。这个级假定孔径光阑器件108的孔径比在 打开端是l。即，孔径光阑器件108完全打开。伽马校正曲线是C1， 并且表数据是XI。如果当孔径光阑器件108在打开端的孔径比是1时孔径光阑器件 108在关闭端的孔径比被假定为Y，则最大增益Gmax如下公式1Gmax = 1/Y如在图7B中所示，具有最大增益的校正曲线C32线性地改变到 在关闭端CL和打开端OP之间的中间点CNT。从所述中间点CNT 到打开端OP，曲线C32转换为二次曲线C321。点X的曲线Ci (l<i<32 )线性地改变到交点PT，并且曲线C32 具有最大增益。从所述交点PT到打开端OP，曲线C32类似地变换 为二次曲线。当确定点X时，CPU 111按照上述过程来确定伽马校正曲线Ci 以及可变光阑的透镜孔径比。直到达到这些目标值，光團开口的位移 按照由通过UI设置的可变光阑响应参数规定的速率发生。在描述亮度分布检测、伽玛级校正和光團控制之间的关系后，后 面将更具体地描述UI。而且，CPU 111允许将三个调整模式i殳置为孔径光阑器件108 的自动光圏调整功能，即自动l(Autol)、自动2 ( Auto2 )和手动 模式。图8是图解在自动1、自动2和手动模式中在孔径光阑器件(可 变光阑)的光團调整范围和可变光阑光围直径的可移动范围之间的关 系的视图。在自动1 (Autol)模式中，可移动范围是所有模式中最大的， 从关闭端CL跨越到打开端OP。这种模式响应于场景改变而提供动 态的对比度控制。在这种情况下，孔径比在关闭端CL是大约32%， 并且在打开端OP是100%。在自动2 (Auto2)模式中，所述可移动范围比自动l (Autol) 模式中的小，因此响应于场景改变而提供了看起来更自然的对比度控 制。另一方面，在手动模式中，可以将可变光阑直径固定在从在关闭 端CL和打开端OP之间的中间点到打开端OP的期望位置。在这种 情况下，CPU 111不通过亮度分布检测执行孔径光阑器件108的光團 控制或者伽马校正曲线。在此，将参见图9来说明亮度分布检测、伽马级校正和光圏控制的操作。<步骤ST1>来自输入信号处理单元101的视频信号被馈送到亮度分布检测 单元102，在此检测亮度分布(ST1)。如图7A中所示，通过像素计数对亮度来表达亮度分布。检测点 X，在该点X，由亮度分布占用的面积(从O到给定点X的亮度分布 的积分)超过预定百分比(例如95%)。在垂直同步信号输入的定时 以每10V (垂直信号周期)至少一次的间隔来执行检测过程。<步骤ST2>CPU lll按照点X值而进行控制。CPU lll根据点X值而计算 孔径比，并且向光圏控制单元107输出控制信号CTL2，以按照这个 孔径比而控制打开和关闭。CPU 111通过取所获得的孔径比的倒数而 从例如在ROM 112中存储的伽马(Y)校正曲线的增益曲线表选择适 当的增益级。然后，CPU111向信号校正单元103输出这个增益级来 作为控制信号CTL1。〈步骤ST3和ST4,如果基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号
CTL2指示像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样亮度分布朝向暗 区域偏置，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108缩小光團开口 (孔径比)。这限制了光学输出，因此使得黑色变得更不显著。如果基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号 CTL2指示像在标准或者亮屏幕的视频信号输入的情况下那样亮度分 布不朝向暗区域偏置，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108放 大光團开口(提高孔径比)。<步骤ST5>CPU 111向信号校正单元103提供作为控制信号CTL1的增益 (对比度)控制值。同一单元103使用来自控制信号CTL1的增益值 来电校正(调整)信号的伽马级。在图9的示例中，亮度分布朝向暗区域偏移。因此，亮度被标准 化为0到1。例如，如果点X是0.8，则可变光阑孔径比在步骤ST3 和ST4中执行的处理中是0.8。此时，设置按照在步骤ST5中的处理的伽马校正曲线表，以便 所述增益是1/0.8 - 1.25。定性地，如果在步骤ST1的处理中发现亮度分布朝向暗区域偏 置，则光圏控制单元107在步骤ST3和ST4中缩小可变光阑开口以 减小亮度，以便黑色变得更不显著。另一方面，由CPU111在步骤ST2执行的控制在步骤ST5的处 理中改变伽马校正曲线，使得对比度提高。接着说明本实施例的UI。如果例如用户使用在任何附图中未示出的遥控器来发出设置孔 径光阑器件(可变光阑)的响应特性的指令，则UI控制单元109对 于在存储器110中存储的UI显示图像数据信号执行各种处理。这样 的处理包括像素计数转换和GUI的图形指令区域(OSD)的相加， 像素计数转换将信号转换以适应显示板106的大小。然后，UI控制单 元109向组合单元104输出结果产生的信号。然后，在显示板106上出现作为先进的可变光阑功能选择菜单的
列表选择弹出菜单。所述菜单使得可以选择下面的四个选项之一 Off:关断(turn off)光圏功能。 Autol:自动光圏功能(以对比度能力为重要) Auto2:自动光團功能(以光圏看起来自然的改变为重要) 手动固定光圏功能即，除了与图8相关联地描述的三种模式，即自动l、自动2和 手动模式之外，还可以选择光圏关断模式。自动1模式提供了可以通过加宽光團范围而改善对比度性能的 优点。因此，当以对比度性能为重要时，选择自动l模式。例如当像 在体育节目中那样动态地改变对比度时，选择这种模式。自动2模式的特征在于可以通过使得光團范围变窄而使得光團 改变看起来更自然，换句话说，与自动l模式相比较，对比度改变更 少。因此，当以看起来自然的屏幕改变(看起来自然的光围改变)为 重要时，选择自动2模式。这种模式被选择来例如用于观看电影，其 中，与体育节目相比较对比度改变较小。在本实施例中，孔径光阑器件(可变光阑)108的自动调整模式 被分类为自动1和自动2这两组。因此，用户在以对比度为优先的模 式(自动1)和以看起来自然的屏幕改变为优先的另一个模式之间进 行自由选择。如果选择了自动1或者自动2，则另一个列表选择弹出菜单作为 可变光阑响应菜单而出现。所述菜单允许选择下面三个选项之一 正常(推荐)正常可变光阑响应 快速快速可变光阑响应 慢速慢速可变光阑响应当观看像在体育中那样的大大地改变亮度的画面时，应当选择"快速，，o另一方面，当观看像在电影中那样具有緩慢改变的亮度的画面 时，应当选择"慢速"。与经由UI设置的可变光阑响应特性相关的设置信息被从UI控 制单元109提供到CPU 111。图IO是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校正曲线和 光圏目标值到达时间对伽马曲线和光圏开口直径的可变范围，图解在 亮适应中的可变光阑响应的效果的视图。类似地，图11是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校 正曲线和光圏目标值到达时间对伽马曲线和光围开口直径的可变范 围，图解在暗适应中的可变光阑响应的效果的视图。通过改变可变光阑响应而成对地控制为了改善对比度的改变光 團直径的速度和伽马校正曲线的改变速率。在垂直同步信号的定时以每IV的间隔来进行控制。图12是图解用于在亮和暗适应中将可变光阑光團直径从关闭端 向打开端改变所需要的时间的一个应用示例的视图。对于人眼，作为适应从亮向暗场景改变所需要的时间的暗适应时 间通常大于作为适应从暗向亮场景改变所需要的时间的亮适应时间。此外，暗和亮适应时间在个体之间不同。在适应时间上的这种个 体差别被从所述菜单可以选择的三个选项即正常(推荐)、快速和慢 速适应(accommodate)。可以在自动l和自动2模式中独立地选择可变光阑响应。而且， 在两种模式中独立地存储所述选择。这提供了可变光阑变化和适应时 间之间的关系的更大的选择自由度。结合图10和11而参见图12，当选择"正常，，(推荐)时，在图 10中的亮适应时间Tr是0.5秒，并且在图11中的暗适应时间Tr是 1.5秒。类似地，当选择"快速"时，在图10中的亮适应时间Tf是0.3秒， 并且在图11中的暗适应时间Tf是1.0秒。当选择"慢速，，时，在图10中的亮适应时间Ts是1.0秒，并且在 图11中的暗适应时间Ts是3.5秒。如上所述，在所有的上述情况下，作为适应从亮向暗场景改变所 需要的时间的暗适应时间通常大于作为适应从暗向亮场景改变所需 要的时间的亮适应时间。在本实施例中，在ROM 112中存储如图12中所示的设置。CPU lll按照由UI控制单元109通知的用户选择模式和按照在ROM 112 中存储的亮和暗适应时间来校正伽马级，并且控制光圏。应当注意，在从输入信号处理单元101接收到信号S101b时， CPU 111可以按照输入视频信号(表示体育节目和电影的信息)和诸 如输入频率的内容信息的细节来被动地选择自动1和2模式。如上所述，按照本实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件108 和亮度分布检测单元102，其可用于在多个点采样输入信号的所有像 素的亮度分布，并且检测作为点X的、占用亮度分布的占由全部像素 计数占用的面积的预定比率的面积的亮度级的点。所述显示装置还包 括UI控制单元109;信号校正单元103，其能够校正适合于驱动要 显示的图像的信号的增益；以及控制电路lll，可用于根据由亮度分 布检测单元102检测的点X的孔径比来控制光圏的打开和关闭，并且 也可用于使用信号校正单元103根据点X的数据而校正增益。控制电 路lll根据经由UI控制单元109设置的时间而控制光團的打开和关 闭，以便在当信号从暗向亮级改变时和当所述亮暗级从亮向暗级改变 时之间对于光圏的打开和关闭的响应不同。控制电路lll还使用信号 校正单元103按照光圏打开和关闭控制而校正增益。因此，可以实现 下面的效果。即，所述显示装置允许适合于人眼的亮暗适应的控制和适合于光 團的打开和关闭的控制。这降低了人眼对于视频亮度随着时间的改变 的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影响，因此提供对于所 有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。换句话说，在可变光阑自动调整模式中，使得用户可以经由用户 界面而选择改变可变光阑的透镜光團直径的速度和与孔径光阑器件 相关联的电校正电路的变化速度参数。这降低了人眼对于视频亮度随 着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的彩响，因 此使得所有的观看者可以通过先进的可变光阑效果而欣赏给人深刻 印象的图像。具有上述特性的显示装置100例如可适用于液晶投影机。 图13是图解使用按照本发明的一个实施例的显示装置的液晶投 影机(投影显示装置)的一个实施例的工作原理的视图。图14是图影显示装i)的视图。
'、'' '、 ''如图13和14中所示，液晶投影机600包括光源单元601、准直 透镜602、滤光器603、第一微透镜阵列(MLA) 604、孔径光阑器件 605和第二MLA 606。液晶投影机600还包括偏振变换器件607、聚 光透镜608、分色镜(dichroic mirror) 610R和610G、反射镜611、 612和613、聚光透镜620R、 620G和620B、起偏振片621R、 621G 和621B、液晶板622R、 622G和622B、起偏振片623R、 623G和623B、 分色棱镜(dichroic prism) 624、投影光学器件625和中继透镜630 和631。照射光学器件609包括光源单元601、准直透镜602、滤光器 603、第一MLA 604、孔径光阑器件605、第二MLA 606、偏振变换 器件607和聚光透镜608。作为本发明的特征的孔径光阑器件605被以与如上所述的显示 装置100的孔径光阑器件108类似的方式配置。孔径光阑器件605沿 着在第一和第二MLA 604和606之间的光路被布置在半途，更具体 而言，被大致布置在第一和第二MLA 604和606之间的中央部分。 同一器件605是可变的照射孔径光阑器件，可用于以相对于光轴(实 线，被示出为照射光束L)同心的方式打开和关闭。 如上所述配置的孔径光阑器件605的特征如下。 孔径光阑器件605被大致布置在照射光学器件609的笫 一和第二 MLA604和606之间的中间位置。为了保证孔径开口接近圆形，光围 叶片具有相同的形状。当孔径最小时，光圏开口形成最接近真圆的形 状。在本实施例中，6被选择为光團叶片301-306的最佳数量. <光 團叶片的最佳数量6>
更少数量的叶片将使得光團非圆形，因此影响了在液晶板上的照 射光强度分布的均匀性。需要选择可以随着开口直径的改变使得光團开口形状最接近真 圆的叶片的数量。七个或者更多的叶片将导致适合于补偿在驱动期间 增加的摩擦阻力的系统成本增加和复杂性提高。6个叶片在提高被收集到液晶板上的光束的F数方面有效。这个 数保证减少在液晶板的每个单元上的入射光束的角度分量，因此改善了偏振效率，由此增强了对比度。孔径光阑器件605未被布置为接近第一 MLA 604的表面。其原 因是第一MLA 604与液晶板具有大致共轭的关系。因此，如果已经 通过接近光圏叶片301-306的光團开口的边缘的边界的单元的、来自 光源的光束的照射强度在所述单元的表面上不均匀，则当光束在液晶 板上形成图像时将降低均匀性。孔径光阑器件605未被布置为接近第二 MLA 606的表面。已经 通过第一MLA 604的每个单元透镜的、来自光源的光束被聚集在第 二MLA的表面上的适当单元透镜上。结果，在第二MLA606的表面 上，照射强度是不连续的。在孔径光阑器件具有中心在灯光源单元601 上的单个开口的情况下，在开口直径和通过光圏的光强度之间的关系 显示锯齿形式的分布，因此产生更差的线性。根据以上，与孔径光阑器件605的安装位置相关联地进行测试。 发现当孔径光阑器件605被大致安装在与笫一和笫二 MLA 604和606 等距时获得光强度的最佳的均匀性和线性变化。光源的灯总是点亮。因此，当阻挡100%的光时，已经通过第一 MLA604的来自灯光源的光能全部到达光團叶片301-306。这导致作 为热吸收的结果而使得叶片表面的温度大大提高。即使孔径光阑器件 的强制冷却在系统故障时停止，来自光源的光束(即照射光束L)的 一部分也通过所述孔径光阑器件。这防止了叶片变得过热。而且，孔径光阑器件605使用检流计而不是步进电机来作为驱动
下面说明液晶投影机600的部件和功能。光源单元601包括放电灯601a和反射聚光镜601b。来自放电灯 601a的光束被反射聚光镜601b聚集。然后，同一反射聚光镜601b 向准直透镜602发出所述光束。准直透镜602将来自光源单元601的照射光束L转换为平行流， 并且将其向滤光器603发出。滤光器603从自光源单元601经由准直透镜602发出的照射光束 中去除在红外线和紫外线区域中的那些不希望有的光束。第一 MLA 604将来自光源单元601的照射光束L分离为多个光 束，并且在第二MLA606的入射侧附近布置其光学图像。更具体而言，第一 MLA 604具有以阵列形式排列的多个透镜。 第一MLA 604将照射光束L分离为多个图像，并且收集被分离的图 像。然后，同一MLA604将分离的图像的光束点布置在预定位置(在 第二MLA606附近)。孔径光阑器件605被大致布置在照射光学器件609的第一和第二 MLA 604和606之间并且与其等距的中间位置。孔径光阑器件605 以相对于光轴同心的方式打开和关闭。孔径光阑器件605被控制来根据视频信号的平均亮度级而改变 孔径比，以便当亮度级高时孔径比大，并且当亮度级低时孔径比小。孔径光阑器件605被控制成使得黑色的照度F数最大。而且，孔径光阑器件605被控制使得在白色的照度F数最小， 并且孔径比是100%孔径光阑器件605被构造成使得孔径比不下降到0%。孔径光阑器件605具有相同形状的6个或者更多的光團叶片.所 述叶片在表面上具有光亮的涂层和突出物，以实现叶片彼此重叠的点 接触。而且，孔径光阑器件605被构造成允许以热绝缘的方式装配驱动 致动器和叶片打开位置检测传感器。所述驱动致动器被布置在相对于 光源单元601的出射侧上。
而且，孔径光阑器件605被构造为强制冷却所述孔径光阑器件的 所述驱动致动器以及被照射的叶片和它们的外围部分。而且，孔径光阑器件605被配置为不使用致动器的冲程极限(机 械终端位置)。第二 ML A 606使得来自第一 ML A 604的被分离的光源图像进入 偏振变换器件607，以便所述图像可以作为照射光束而进入液晶板 622R、 622G和622B。第二 MLA 606具有对于由第一 MLA 604收集的多个光束点布置 的多个透镜。这些透镜叠加和组合来自第一MLA604的分离的图像， 并且发出所组合的图像。偏振变换器件607包括例如以带的形式排列的偏振分束器和对 于偏振分束器间歇地提供的相差板。同一器件607将入射的照射光束 L的p偏振分量转换为s偏振分量。因此，同一器件607输出整体包 括多个s偏振分量并且在偏振方向上彼此对准的照射光束。聚光透镜608收集已经通过偏振变换器件607的照射光束L，以 便所述光束在液晶板622R、 622G和622B上彼此重叠。分色镜610R相对于已经通过聚光透镜608并且在偏振方向上对 准的照射光束L的光轴倾斜45度。在照射光束L中，分色镜610R 仅仅向反射镜611反射在红色波长范围中的光束LR，并且允许在其 他波长范围中的光束LGB通过。反射镜611相对于由分色镜610R反射的光束LR的光轴倾斜45 度。反射镜611向聚光透镜620R反射光束LR。分色镜610G相对于已经通过分色镜610R的光束LGB的光轴倾 斜45度。在已经通过分色镜610R的光束LGB中，分色镜610G仅 仅向聚光透镜620G反射在绿色波长范围中的光束LG，并且允许在 其他波长范围(蓝色波长范围)中的光束LB通过。中继(relay)透镜630和631被提供来在沿着光束LB的光路的 半途校正在蓝色波长范围中的光束LB的图像.其原因是其光路较长， 从分色镜610G延伸到液晶板622B。 在通过分色镜610G后，蓝色光束LB通过中继透镜630和631。 然后，反射镜613将所述蓝色光束向聚光透镜620G反射。分别在相对于三次(cubic)分色棱镜624的三个表面的预定位 置提供了聚光透镜620R、 620G和620B与液晶板622RE、 622G和 622B。而且，在液晶板622R、 622G和622B的入射和出射侧上提供了 作为偏振器(polarizer)的起偏振片621R、 621G、 621B，和作为检 偏振器(analyzer)的起偏振片623R、 623G和623B。这些起偏振片 被分别与液晶板平行地布置。起偏振片621R、 621G和621B分别被紧固在聚光透镜620R、 620G、 620B的出射侧上。起偏振片623R、 623G和623B被紧固到分 色棱镜624的三个入射表面上。液晶板622R、 622G和622B根据与三基色相关联的、被施加的 视频信号来调制经由聚光透镜620R、 620G、 620B而进入所述板的入 射红色、绿色和蓝色光束LR、 LG和LB的强度。即，在通过起偏振片621R、 621G和621B后，在预定偏振方向 上的彩色光束LR、 LG和LB根据被施加到液晶板622R、622G和622B 的视频信号而经历它们的偏振面的旋转。具有旋转的偏振面的光束的偏振分量在通过起偏振片623R、 623G和623B后进入分色棱镜624。分色棱镜624包括例如结合在一起的多个玻璃棱镜。每个玻璃棱 镜具有在其接合面上形成的干涉滤光镜624a和624b。干涉滤光镜624a反射蓝色光束LB，并且允许红色和绿色光束 LR和LG通过。干涉滤光镜624b反射红色光束LR，并且允许蓝色 和绿色光束LB和LG通过。因此，由液晶板622R、 622G和622B 调制的相应的彩色光束LR、 LG和LB被组合和进入投影光学器件 625。投影光学器件625将来自分色棱镜624的视频束投影到诸如屏幕 的投影表面上。在屏幕上出现彩色画面。
在如上所述的液晶投影机中，也可以执行适合于人眼的亮和暗适 应并且也适合于光團的打开和关闭的控制。这降低了人眼对于视频亮 度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影 响，因此提供对于所有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。而且，当被安装在预定位置时，根据本实施例的照射孔径光阑器 件大大改善被投影到屏幕上的画面的对比率，而不用改变普通照射光 学器件的光学设计。从本孔径光阑器件的安装产生的、由照射光学器件占用的体积的 增加仅仅发生在安装所述器件的位置周围的区域。这保证了大大改善性能，而不损害可销售性。而且，通过控制孔径光阑器件使得照度F 数在黑色最大，可以预期更高的对比率。应当注意，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，当应用光 團自动调整功能时，根据视频信号的亮度分布信息而控制适合于驱动 光圏打开和显示板106的信号电平。但是，当根据视频信号的亮度分 布而仅仅控制光圏开口时，本发明也适用。在这种情况下，虽然在暗 场景中整体输出降低，但是可以获得高对比率。在亮场景中，亮度保 持不变。而且，可以避免产生不舒适的感觉(作为在从亮向暗场景过 渡期间的亮度上的突变的结果，会产生不舒适的感觉)，因此提供了 给人深刻印象的图像。而且，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，孔径光阑器件 108被布置在液晶投影机的照射光学器件的第一和第二微透镜阵列 (MLA)之间。但是，孔径光阑器件108可以被布置在投影光学器件 625内部。而且，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，从可变光阑响 应菜单中的列表选择用于亮和暗适应的预设光團操作时间。但是，可 以通过从菜单输入所述操作时间的数据来设置用于亮和暗适应的期 望光團操作时间。而且，在本实施例中，描述了一种情况，其中，用户根据要观看 的内容来选择光團调整模式和光圏响应特性，但是，CPU111可以根
据诸如节目类型信息的内容识别信息来选择光围调整模式和光團响 应特性。本领域内的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其他因素 (只要它们在所附的权利要求或者其等同物的范围内)来进行各种修 改、组合、子组合和改变。
权利要求
1.一种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光圈来调整透镜开口的大小；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圈的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光圈打开和关闭所需要的时间，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圈的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圈打开和关闭的响应不同。
2. 根据权利要求l的显示装置，包括 具有光圏的不同可变范围的多个模式，其中 用户界面允许选择所述多个模式之一。
3. 按照权利要求2的显示装置，其中所述用户界面允许在所选择的模式中设置对于光團的打开和关 闭的响应速度。
4. 按照权利要求l的显示装置，包括亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X, 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率，其中所述控制电路根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比来 控制所述光围的打开和关闭。
5. 按照权利要求4的显示装置，其中所述控制电路控制所述孔径光阑器件，使得对于光團的打开和关 闭的响应速度当所述信号从暗向亮级改变时比当所述亮暗级从亮向 暗级改变时更快。
6. —种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光圏而调整透镜开口大小；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圏的打开和关闭；用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间；以及， 信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光團的打开 和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时 对于光圏打开和关闭的响应不同，并且其中，所述控制电路使用信号校正单元按照光團打开和关闭控制来校 正所述增益。
7. 按照权利要求6的显示装置，包括 具有光團的不同可变范围的多个模式，其中 用户界面允许选择所述多个模式之一。
8. 按照权利要求7的显示装置，其中所述用户界面允许在所选择的模式中设置对于光團的打开和关 闭的响应速度。
9. 按照权利要求6的显示装置，包括亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X, 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率，其中所述控制电路根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比来 控制所述光團的打开和关闭，并且，其中所述控制电路使用所述信号校正单元根据点X的数据而校正增益。
10. 按照权利要求8的显示装置，其中点X的数据是从在按照在最小和最大增益之间设置的亮度检测 单元的采样点的数量而设置的增益的特性曲线中的、点X的特性曲线 获得的数据。
11. 按照权利要求10的显示装置，其中所述控制电路控制所述孔径光阑器件，使得对于光團的打开和关 闭的响应速度当所述信号从暗向亮级改变时比当所述亮暗级从亮向 暗级改变时更快。
12. —种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光围而调整透镜开口大小；亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X， 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率；信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益；以及，控制电路，其用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径 比而控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据点 X的数据而校正增益，其中所述控制电路根据预设时间来控制光圏的打开和关闭，使得当信 号从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光圏的打开和 关闭的响应不同，其中所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打开和关闭控制 来校正增益。
13. 按照权利要求ll的显示装置，其中点X的数据是从在按照在最小和最大增益之间设置的亮度检测 单元的采样点的数量而设置的增益的特性曲线中的、点X的特性曲线 获得的数据。
14. 一种显示装置，包括光调制单元，用于才艮据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量；控制电路，用于根据构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圏的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间，其中， 所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圏的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圏打开和关闭的响应不同。
15. —种显示装置，包括光调制单元，用于根据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量；控制电路，用于根据构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来 控制光團的打开和关闭；以及用户界面，其允许设置光圏打开和关闭所需要的时间；以及信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光围的打开 和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时 对于光團打开和关闭的响应不同，并且其中，所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打开和关闭控制 来校正增益。
16. —种显示装置，包括光调制单元，用于根据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量； 亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X， 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率；信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益；以及，控制电路，其可用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔 径比来控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据 点X的数据来校正增益，其中所述控制电路根据预设时间来控制光團的打开和关闭，使得当信 号从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光團的打开和 关闭的响应不同，并且其中所述控制电路使用所述信号校正单元按照光圏打开和关闭控制 来校正增益。
17. —种具有可变孔径光阑器件的显示装置的驱动方法，所述驱 动方法包括步骤经由用户界面设置光圏打开和关闭所需要的时间； 获得构成屏幕的输入信号的亮度分布；根据经由用户界面设置的时间来控制光围的打开和关闭，使得当 信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光團打开 和关闭的响应不同；以及按照光團打开和关闭控制来校正适合于驱动要显示的图像的信 号的增益。
全文摘要
一种显示装置包括可变孔径光阑器件，控制电路和用户界面。所述可变孔径光阑器件可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圈的打开和关闭，所述控制电路可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比而控制光圈的打开和关闭。用户界面允许设置光圈打开和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圈的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圈打开和关闭的响应不同。
文档编号G09G3/36GK101131530SQ200710141698
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月21日
发明者大沼秀树, 木户克浩 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及显示装置及其驱动方法，所述显示装置用于根据例如 视频信号来显示图像，例如液晶投影机。
背景技术：
液晶投影机是使用包括液晶材料的空间光调制器(以下称为液晶 板)的投影装置。液晶投影机的液晶板本身不发光。因此，在液晶投影机中，与光源相结合地使用所述液晶板来发光， 由此照亮所述板。然后，将视频信号施加到液晶板。通过投影透镜将由液晶板形成 的图像投影到屏幕上。如上所述配置的液晶投影机可以提供紧凑和高效的投影机装置。顺便提及， 一些液晶材料具有按照所施加的电场而改变入射光束 的偏振的属性(偏振测定属性)。许多液晶板使用这个属性来执行光 调制。因此，需要在液晶板的入射侧上提供起偏振片，以便单向线性 偏振(p或者s偏振)入射在所述板上。光束在按照被施加到所述板 的视频信号而经历了其偏振方向的旋转后从液晶板发出。可以通过使束。因此，起偏振片作为检偏振器被提供在液晶板的出射侧上以用于 光调制'另一方面，已经提出了一种投影机，其具有光圏接通/关断 (on/off)模式转换功能，以便按照安装屏幕的环境条件来提供容易 看到的显示屏幕。而且，已经提出了一种投影机，其自动控制光圏开 口直径(例如参见日本公开专利申请2006-133750)。发明内容但是，具有所述光圏接通/关断模式转换功能的投影机在性能上受限。而且，在自动模式中，孔径光阑(aperture stop )器件(可变光 阑(iris))的光圏开口变化的速度是固定的。而且，与所述孔径光 阑器件相关联的电子校正电路的变化速度参数设置也是固定的。因 此，用户没有选择的自由。亮暗适应(adaptation )在个体之间不同。亮适应是人眼对于从 暗向亮图像的改变进行调整所需要的时间。与亮适应相反的暗适应是 人眼对于从亮向暗图像的改变进行调整所需要的时间。因此， 一种被 推荐的设置单独还不足以适应在个体之间的这样的差别。本发明期望提供一种显示装置及其驱动方法，其能够降低人眼对 于在视频亮度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视 觉效果的影响，以便提供对于所有观看者都看起来自然的给人深刻印 象的图像。按照本发明的第一实施例的一种显示装置包括可变孔径光阑器 件；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径 比来控制光圏的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光围打开 和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来 控制光围的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从 亮向暗级改变时对于光围打开和关闭的响应不同。按照本发明的第二实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件， 用于通过打开和关闭光围来调整透镜开口的大小；控制电路，用于根 据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光團的打开 和关闭；用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间；以及，
信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益。闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于 光圏打开和关闭的响应不同。而且，所述控制电路使用信号校正单元 按照光圏打开和关闭控制来校正所述增益。按照本发明的第三实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件和 亮度检测单元，可用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X，所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率。所述显示装置还包括信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图 像的信号的增益；以及，控制电路，其可用于根据由所述亮度检测单 元检测的点X的孔径比而控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用 信号校正单元根据点X的数据而校正增益。控制电路根据预设时间来 控制光圏的打开和关闭，使得对于光團的打开和关闭的响应在当信号 从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时之间不同。而且，所述 控制电路使用所述信号校正单元按照光圏打开和关闭控制来校正增 益。按照本发明的第四实施例的显示装置包括光调制单元，可用于根 据输入图像信号来调制入射光束，并且发出调制的光束；可变孔径光 阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方式来 打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射的光 束量。所述显示装置还包括控制电路，可用于根据用于构成屏幕的输 入信号的亮度分布的孔径比来控制光围的打开和关闭；以及，用户界 面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经 由用户界面设置的时间来控制光團的打开和关闭，使得当信号从暗向 亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圉打开和关闭的响 应不同。按照本发明的第五实施例的显示装置包括光调制单元，可用于 根据输入图像信号来调制入射的光束，并且发出调制的光束；可变孔 径光阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方 式来打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射 的光束量。所述显示装置还包括控制电路，可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光團的打开和关闭；以及，用 户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间。所述显示装置还 包括信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光團的打开和 关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对 于光圏打开和关闭的响应不同。而且，所述控制电路使用所述信号校 正单元按照光團打开和关闭控制来校正增益。按照本发明的第六实施例的显示装置包括光调制单元，可用于 根据输入图像信号来调制入射光束，并且发出调制的光束；可变孔径 光阑器件，可用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴同心的方式 来打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上的入射的 光束量。所述显示装置还包括亮度检测单元，可用于在多个点采样输 入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面 积的亮度级的点作为点X，所述亮度分布的面积占由全部像素计数占 用的面积的预定比率。所述显示装置还包括信号校正单元，其能够 校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益；以及，控制电路，其可 用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比而控制光團的打 开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据点X的数据而校正增 益。控制电路根据预设时间来控制光围的打开和关闭，使得当信号从 暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光圏的打开和关闭 的响应不同。而且，所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打 开和关闭控制来校正增益。本发明的第七实施例是具有可变孔径光阑器件的显示装置的驱 动方法。所述驱动方法包括步骤经由用户界面而设置光團打开和关 闭所需要的时间，并且获得构成屏幕的输入信号的亮度分布。所述驱 动方法还包括步骤根据经由用户界面而设置的时间来控制光團的打
开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光團打开和关闭的响应不同。所述驱动方法还包括步骤按照 光圏打开和关闭控制来校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益。 按照本实施例，例如，所述控制电路根据经由用户界面设置的时 间而控制光團的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗 级从亮向暗级改变时对于光團打开和关闭的响应不同。与此并行地，益。按照本实施例，有可能降低人眼对于在视频亮度随着时间的改变 的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影响，因此提供对于所 有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。
图1是图解按照本发明的一个实施例的显示装置的信号处理系 统的一个实施例的方框配置图；图2是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的前视图；图3是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的透视图；图4是图解当光圏关断(off)(完全打开(fully open ):不阻 挡任何光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图5是图解当光團接通(on)(固定模式(fixed mode ):阻挡 50%的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图6是图解当光圏接通(完全关闭(fully closed ):阻挡80%的 光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图；图7A和7B是图解按照本实施例的在亮度分布检测、伽马级校 正和光围控制之间的关系的视图；图8是图解在自动1、自动2和手动模式中在孔径光阑器件(可 变光阑)的光團调整范围和可变光阑光围直径的可移动范围之间的关
系的视图；图9是描述亮度分布检测、伽马级校正和光團控制的操作的视图；图io是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校正曲线和 光圏目标值到达时间对伽马曲线和光團开口直径的可变范围，图解在亮适应中的可变光阑响应的效果的视图；图11是通过使用不同的可变光闹响应参数示出伽马校正曲线和 光團目标值到达时间对伽马曲线和光團开口直径的可变范围，图解在 暗适应中的可变光阑响应的效果的视图；图12是图解用于在亮和暗适应中将可变光阑光團直径从关闭端 向打开端改变所需要的时间的一个应用示例的视图；图13是图解使用按照本发明的一个实施例的显示装置的液晶投 影机(投影显示装置)的一个实施例的工作原理的视图；并且图14是图解使用按照本发明的所述实施例的显示装置而实现的 液晶投影机(投影显示装置)的视图。
具体实施方式
下面参见附图来描述本发明的优选实施例。图1是图解按照本发明的一个实施例的显示装置的信号处理系 统的一个实施例的方框配置图。按照本实施例的显示装置100例如被应用到液晶投影机。显示装 置100具有孔径光阑(aperture stop )器件(可变光阑(iris))接通 /关断转换功能和光围(aperture)自动调整功能，以便按照安装屏幕 的环境条件来使得更容易看到显示图像。如图1中所示，显示装置100具有输入信号处理单元101、亮度 分布检测单元102、信号校正单元103、组合单元104、驱动单元105 和诸如液晶显示板(LCD)的显示板106。所述显示装置100还具有 光闺控制单元107、孔径光阑器件108、用户界面(以下称为UI)控 制单元109、由UI控制单元109访问的存储器110、作为控制电路的
CPU 111、由CPU 111访问的ROM 112和RAM 113。在按照本实施例的显示装置100中，如果应用光團自动调整功 能，则适合于驱动光圏打开和显示板16的信号电平(增益)受到控 制。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样，例如将亮度分布 朝向暗区域偏置，则光围开口 (aperture opening )被减小以限制光输 出，使得黑色变得更不显著。另一方面，适合于驱动显示板16的信 号电平被逆提高以提高对比度。这使得可以以预设的灰度级显示图 像。通过执行上迷控制，显示板106可以使用更宽的可显示动态范 围，因此甚至在暗画面中也提供灰度的良好表示。另一方面，如果显 示板16是液晶板，则减小光團开口减小了在液晶板上入射的光通量 的角度，因此提供了改善的入射角特性(视角相关性)，并且保证增 强的对比度。显示装置100的CPU 111实质上控制光團的打开和关闭以便对 于光圏的打开和关闭的响应在当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级 从亮向暗级改变时之间不同。而且，CPU lll使用信号校正单元103 按照光團打开和关闭控制来校正增益。为了完成这一点，CPU 111向 光團控制单元107发出指令以控制孔径光阑器件108，使得对于光團 的打开和关闭的响应速度当信号从暗向亮级改变时比当亮暗级从亮 向暗级改变时更快。而且，CPU111向信号校正单元103发出指令以 按照光團打开和关闭控制而校正适合于驱动显示板16的信号电平(增 益)。本实施例的显示装置100被配置成使得在孔径光阑器件(可变光 阑)自动调整模式中，用户可以经由UI(用户界面)而选择改变孔径 光阑器件(可变光阑)108的透镜光闺直径的速度和信号校正单元103 (其是与孔径光阑器件相关联的电子校正电路)的变化速度参数。这 降低人眼对于祝频亮度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不 同对于视觉效果的影响，因此使得所有观看者可以通过先进的可变光
阑效应而欣赏给人深刻印象的图像。输入信号处理单元101将各种类型的输入信号SIN转换为预定 格式(例如RGB信号)，并且将其作为信号S101a输出到亮度分布 检测单元102。输入信号SIN包括由DVD播放器或者其他设备再现 的视频信号、由电视调谐器解码的信号、视频分量信号、复合视频信 号和RGB信号。另一方面，输入信号处理单元101具有解码功能。同一单元IOI 从输入视频信号的节目信息提取输入视频信号的细节(例如用于指示 体育节目或者电影的信息)和诸如输入频率的内容信息，并且向cpu111输出作为信号101b的所提取信息。在从输入信号处理单元101接收到视频信号S101a后，亮度分布 检测单元102从亮度信息检测亮度分布。从所检测的分布，同一单元 102检测点X，在点X,由亮度分布占用的面积超过预定值(例如95% )。 然后，同一单元102向cpu 111输出作为信号S102的检测结果。在输入视频信号的垂直同步信号VSYNC的定时，以至少每10V (垂直信号周期) 一次的间隔来执行由亮度分布检测单元102处理的 检测过程。而且，同一单元102从输入信号处理单元101向信号校正单元 103输出作为信号S102a的视频信号S101a。信号校正单元103执行来自亮度分布检测单元102的输出信号 S102的调整(图像处理)，包括颜色转换、伽马调整和清晰度调整。 然后，同一单元103向组合单元104输出作为信号S103的结果信号。信号校正单元103被CPU 111提供作为控制信号CTL1的增益 (对比度)控制值。同 一单元102使用来自控制信号CTL1的增益值 来校正(调整)信号电平，并且向组合单元104输出结果信号。下面说明由亮度分布检测单元102处理的检测过程、由cpu 111 的信号校正单元103处理的过程和孔径光阑器件108的控制.组合单元104向驱动单元105输出来自信号校正单元103的信号 S103。而且，当例如由UI控制单元109提供UI显示图像数据时，组
合单元104将来自信号校正单元103的信号S103与所述UI显示图像 数据相组合，并且向驱动单元105提供结果信号。驱动单元105根据来自组合单元104的输出信号而产生用于驱动 显示板106所需要的信号。同一单元105也执行其他处理，包括适应 显示板106的变化(variation)。驱动单元105按照显示板106器件 而在配置上改变。在由驱动单元105驱动时，显示板106根据的输入视频信号显示 图像。作为替代方式，显示板106根据输入视频信号与图像一起显示 UI显示图像。光圏控制单元107按照来自CPU 111的控制信号CTL2而控制 孔径光阑器件108的打开和关闭。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样，按照基于视频信 号的亮度分布信息的来自CPU111的控制信号CTL2，朝向例如暗区 域偏置亮度分布，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108缩小光 圏开口 (孔径比(aperture ratio))。这限制了光输出，使得黑色变 得更不显著。另一方面，如果像在标准或亮的屏幕的视频信号输入的情况下那 样，按照基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号 CTL2,不朝向例如暗区域偏置亮度分布，则光團控制单元107控制 孔径光阑器件108放大光围开口 (孔径比)。如上所述，光圏控制单元107控制孔径光阑器件108的打开和关 闭以连续地改变光圏开口直径，以便获得最佳的直径。光團控制单元 107控制孔径光阑器件108,使得在黑色照度F数是最大的。而且， 同一单元107控制孔径光阑器件108，使得在白色照度F数是最小的， 并且孔径比是100%。光圏控制单元107具有数模转换器(DAC )和模数转换器(ADC )。 同一单元107通过控制来自DAC的输出电压(O到Vcc士0.3V)VCTL 来以无级的方式改变光團开口直径。而且，光围控制单元107能够通过经由ADC接收霍尔器件输出HOUT而获取光團位置信息。所述霍尔器件输出HOUT是孔径光阑 器件108中的检流计(galvanometer)的霍尔器件的输出电压。如下所述，孔径光阑器件108被布置在液晶投影机的照明光学器 件的第一和第二微透镜阵列(MLA)之间的大致中间位置。孔径光阑 器件108响应于来自CPU111的控制信号CTL2根据从光围控制单元 107接收的控制电压VCTL而以同心的方式打开和关闭。孔径光阑器件108被构造成使得孔径比不降低到0%。孔径光阑器件108具有6个或者更多的相同形状的光圏叶片 (aperture blade)。这些光圏叶片同步地打开和关闭。所述叶片在表 面上具有光亮的涂层和突出物，以实现叶片彼此重叠的点接触。孔径光阑器件108被构造来允许以热绝缘的方式装配驱动致动 器(driving actuator)和叶片打开位置检测传感器，所述驱动致动器 可用于驱动叶片以便打开和关闭叶片。所述驱动致动器被布置在相对 于光源单元的出射侧上。而且，孔径光阑器件108被配置为不使用致动器的冲程极限(机 械终端位置)。而且，孔径光阑器件108被布置在光源近处。由于这个原因，同 一器件108被构造为不仅强制冷却驱动致动器，而且强制冷却孔径光 阑器件的被照射的叶片和它们的外围部分。图2是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的前 视图。图3是图解按照本实施例的孔径光阑器件的一个配置示例的透 视图。孔径光阑器件108具有形成在其中央部分的开口部分201，其适 合于以圆形的方式打开。同一器件108还具有由PPS或者其他耐热树 脂形成的主体部分200和多个光围叶片(在本实施例中是6个叶片) 301-306,所述光團叶片的一端可旋转地被装配到主体部分200的一侧 (在附图中的前侧，其是照射光束L的入射侧)上的外圆周部分。同 一器件108还具有检流计400，其被装配到在主体部分200的照射光 出射侧上的装配部分(fitting portion) 202。装配部分202在附图中 的主体部分200的右侧的大致中央部分延伸。检流计400是驱动致动 器，并且具有被装配到其旋转轴的第一摆动臂(swing arm) 401。同 一器件108还具有第二摆动臂500。第二摆动臂500的一端通过限制 部分203在主体部分200的照射光L入射侧上被装配到第一摆动臂 401。限制部分203是在主体部分200的装配部分202上形成的圆弧 的形式的孔。而且，螺钉紧固件204和205在附图中的主体部分200的大致中 央部分的前侧(照射光L的入射侧)上延伸。螺钉紧固件204和205 在孔径光阑器件108插入预定位置时与要装配的机壳接触，因此使得 可以在那个位置进行螺钉紧固。而且，当仅仅使得紧固件204和205 与要装配的机壳接触时，孔径光阑器件108的光轴和下述的光学器件 的光轴彼此大致对准。光團叶片301-306的另一端部分(可以被定位在开口部分201内 的端部分)附近具有彼此重叠的区域。在这些区域中，形成突出部分 301a-306a以便实现在相邻的光團叶片之间的点接触。上述布置保证 了在叶片的打开和关闭期间降低摩擦阻力，因此使得可以平滑地打开 和关闭叶片。而且，在光團叶片301-306的一端(旋转轴的接近侧)上形成受 引导轴(guided shaft) 301b-306b。第二摆动臂500具有线性装配部分501，其一个端部分被装配到 第一摆动臂401。第二摆动臂500在装配部分501的另一端上还具有 圆形部分502，其以圆形形成。通过例如金属片加工而形成第二摆动 臂500。在第二摆动臂500的圆形部分502中，形成圆形开口部分503, 其在直径上比主体部分200的开口部分201略大。第二摆动臂500以 下述方式被装配到主体部分200中使得开口部分503大致与主体部 分200的开口部分201对准，并且第二摆动臂500在图2中的预定范 围中可水平移动。在这种情况下，圓形开口部分503的直径被设置使 得当臂500水平地移动时第二摆动臂500不阻挡主体部分200的开口
部分201。在圆形部分502中，在圆周方向上形成多个长圆孔(在本实施例 中为6个孔)504-509。受引导轴301b-306b被锁定到长圆孔504-509 中。受引导轴301b-306b被形成在光團叶片301-306的预定位置上， 更具体而言被形成在适合于长圆孔504-509的位置的位置上，并且第 二摆动臂500被装配到主体部分200中。结果，当驱动检流计400时， 第一摆动臂401在预定范围内旋转。当第一摆动臂401移动时，第二 摆动臂500在附图中的预定范围内水平移动。这使得光圏叶片301-306 的受引导轴301b-306b分别在第二摆动臂500的长圆孔504到509中 被引导，因此使得光圏叶片301-306打开和关闭。孔径光阑器件108被设计和制造成使得其外径的中心与光團叶 片301-306的开口中心对准。孔径光阑器件108被安装和紧固在第一和第二MLA之间，以便 照射光源单元的光轴与孔径光阑器件108的中心轴对准。照射光学单元的孔径光阑器件外壳单元被构造成使得当孔径光 阑器件108的外径被容纳在其中作为引导部分时，照射光源单元的光 轴的中心与孔径光阑器件108的开口的中心对准，而不用任何定位。第一摆动臂401被紧固到检流计400的输出轴。当检流计轴旋转 时，第一摆动臂401摆动。驱动销被紧固到第一摆动臂401的尖端部分。所述销被锁定到第 二摆动臂500的滑动导槽(限制部分203)中。沿着在主体部分200中形成的旋转方向引导部分(长圆孔 504-509)经由第一摆动臂401来引导第二摆动臂500，从而可绕照射 光轴的中心旋转。锁定销在圆周方向上被布置和紧固到第二摆动臂500，以同步地 打开和关闭孔径光阑器件的叶片，检流计400的输出轴机械地连接到光團叶片。当向检流计400 施加控制电压以获得预定的光團开口时，从检流计的输出轴经由所述 第一和第二摆动臂向光團叶片传送位移。这按照来自光團控制单元107的控制电压电平而提供光围开口的期望尺寸。本实施例的孔径光阑器件108即使当完全关闭时也阻挡大约 80%到70%的光，而不是100%。假定目标容差内的均一性和由叶片表面的过量温度上升导致的包括烟雾和火焰的系统问题，确定最小的光團开口直径。当光團开口 直径减小时，集成光学器件的所谓重叠效应减弱，导致更可能在液晶 板中的单元透镜(cell lens)之间产生不均勻的光强度分布。 接着说明光围开口直径。图4是图解当光團关断(完全打开不阻挡任何光)时按照本实 施例的孔径光阑器件的视图。图5是当光圏接通(固定模式阻挡50% 的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图。图6是当光團接通(完 全关闭阻挡80%的光)时按照本实施例的孔径光阑器件的视图。在使用遥控器(在上述的任何附图中未示出)从用户接收指令以 设置孔径光阑器件(可变光阑)的响应特性时，UI控制单元109对于 在存储器110中存储的UI显示图像数据执行各种处理。这样的处理 包括像素计数转换和增加GUI的图形指令区域(OSD),像素计数 转换将信号转换以适应显示板106的大小。然后，UI控制单元109 向组合单元104输出结果信号。在例如从遥控器接收到指令以设置响应特性时，UI控制单元109 将其通知给CPU 111。而且，当设置可变光阑响应特性并且结束所述设置时，UI控制 单元109将其通知给CPU 111。响应于来自亮度分布检测单元102的检测信号S102b， CPU 111 控制光圏的打开和关闭，以便在当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级 从亮向暗级改变时之间，对于光围的打开和关闭的响应不同。而且， CPU 111使用信号校正单元103按照光團打开和关闭控制来校正增 益。为了完成这一点，CPUlll向光闺控制单元107发出指令以控制 孔径光阑器件108，以便对于光围的打开和关闭的响应速度当信号从 暗向亮级改变时比当亮暗级从亮向暗级改变时更快。而且，CPU 111 向信号校正单元103发出指令以按照光團打开和关闭控制而校正适合 于驱动显示板16的信号电平(增益)。CPU 111根据适合于在ROM 112中存储的信息的时间或者例如 经由UI控制单元109设置的可变光阑响应特性设置来控制光围的打 开和关闭。在从亮度分布检测单元102接收到检测信号S102b时，CPU 111 从由检测信号S102b指示的检测值计算孔径比。CPU 111向光團控制 单元107输出控制信号CTL2以根据这个孔径比控制孔径光阑器件 108的打开和关闭。而且，CPU lll通过取所获得的孔径比的倒数而 从用于在ROM112中存储的伽马(Y)校正曲线的增益曲线表选择适 当的增益级。然后，CPU111向信号校正单元103输出这个增益级作 为控制信号CTL1。如果像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样朝向例如暗区域 偏置亮度分布，则CPU 111向光團控制单元107输出控制信号CTL2， 以便控制孔径光阑器件108以减小光團开口 (孔径比)。这限制了光 学输出，因此使得黑色变得更不显著。如果像在标准或亮屏幕的视频信号输入的情况下那样不朝向例 如暗区域偏置亮度分布，则CPU 111向光圏控制单元107输出控制信 号CTL2，以便控制孔径光阑器件108以放大光團开口(提高孔径比)。图7A和7B是图解按照本实施例的在亮度分布检测、伽马级校 正和光圏控制之间的关系的视图。如图7A中所示，亮度分布检测单元102在作为辨别点的32个 点采样每个像素的亮度，所述辨别点适合于识别例如亮度(灰度)级， 以找到所有像素的亮度分布。然后，当假定总的像素计数为100%时， 亮度分布检测单元102将在亮度分布中占用从暗级起例如95%的面积 (像素计数)的亮度级上的点确定为点X。ROM 112存储适合于在图7B中图解的可变光阑伽马校正曲线 的增益曲线表。根据由亮度分布检测单元102给出的点X值，CPU 111
选择表数据X，其中，将伽马校正曲线的斜率设置为1-32中的任何一 个的增益，其中l为最小。增益1的特征曲线Cl的表数据被设置为XI。类似地，最大增 益的特征曲线C32的表格数据被设置为X32。在这两个数据之间，对 于特征曲线C2-C31设置表格数据X2-X31。增益1是最小增益级。这个级假定孔径光阑器件108的孔径比在 打开端是l。即，孔径光阑器件108完全打开。伽马校正曲线是C1， 并且表数据是XI。如果当孔径光阑器件108在打开端的孔径比是1时孔径光阑器件 108在关闭端的孔径比被假定为Y，则最大增益Gmax如下公式1Gmax = 1/Y如在图7B中所示，具有最大增益的校正曲线C32线性地改变到 在关闭端CL和打开端OP之间的中间点CNT。从所述中间点CNT 到打开端OP，曲线C32转换为二次曲线C321。点X的曲线Ci (l<i<32 )线性地改变到交点PT，并且曲线C32 具有最大增益。从所述交点PT到打开端OP，曲线C32类似地变换 为二次曲线。当确定点X时，CPU 111按照上述过程来确定伽马校正曲线Ci 以及可变光阑的透镜孔径比。直到达到这些目标值，光團开口的位移 按照由通过UI设置的可变光阑响应参数规定的速率发生。在描述亮度分布检测、伽玛级校正和光團控制之间的关系后，后 面将更具体地描述UI。而且，CPU 111允许将三个调整模式i殳置为孔径光阑器件108 的自动光圏调整功能，即自动l(Autol)、自动2 ( Auto2 )和手动 模式。图8是图解在自动1、自动2和手动模式中在孔径光阑器件(可 变光阑)的光團调整范围和可变光阑光围直径的可移动范围之间的关 系的视图。在自动1 (Autol)模式中，可移动范围是所有模式中最大的， 从关闭端CL跨越到打开端OP。这种模式响应于场景改变而提供动 态的对比度控制。在这种情况下，孔径比在关闭端CL是大约32%， 并且在打开端OP是100%。在自动2 (Auto2)模式中，所述可移动范围比自动l (Autol) 模式中的小，因此响应于场景改变而提供了看起来更自然的对比度控 制。另一方面，在手动模式中，可以将可变光阑直径固定在从在关闭 端CL和打开端OP之间的中间点到打开端OP的期望位置。在这种 情况下，CPU 111不通过亮度分布检测执行孔径光阑器件108的光團 控制或者伽马校正曲线。在此，将参见图9来说明亮度分布检测、伽马级校正和光圏控制的操作。<步骤ST1>来自输入信号处理单元101的视频信号被馈送到亮度分布检测 单元102，在此检测亮度分布(ST1)。如图7A中所示，通过像素计数对亮度来表达亮度分布。检测点 X，在该点X，由亮度分布占用的面积(从O到给定点X的亮度分布 的积分)超过预定百分比(例如95%)。在垂直同步信号输入的定时 以每10V (垂直信号周期)至少一次的间隔来执行检测过程。<步骤ST2>CPU lll按照点X值而进行控制。CPU lll根据点X值而计算 孔径比，并且向光圏控制单元107输出控制信号CTL2，以按照这个 孔径比而控制打开和关闭。CPU 111通过取所获得的孔径比的倒数而 从例如在ROM 112中存储的伽马(Y)校正曲线的增益曲线表选择适 当的增益级。然后，CPU111向信号校正单元103输出这个增益级来 作为控制信号CTL1。〈步骤ST3和ST4,如果基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号
CTL2指示像在暗屏幕的视频信号输入的情况下那样亮度分布朝向暗 区域偏置，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108缩小光團开口 (孔径比)。这限制了光学输出，因此使得黑色变得更不显著。如果基于视频信号的亮度分布信息的来自CPU 111的控制信号 CTL2指示像在标准或者亮屏幕的视频信号输入的情况下那样亮度分 布不朝向暗区域偏置，则光圏控制单元107控制孔径光阑器件108放 大光團开口(提高孔径比)。<步骤ST5>CPU 111向信号校正单元103提供作为控制信号CTL1的增益 (对比度)控制值。同一单元103使用来自控制信号CTL1的增益值 来电校正(调整)信号的伽马级。在图9的示例中，亮度分布朝向暗区域偏移。因此，亮度被标准 化为0到1。例如，如果点X是0.8，则可变光阑孔径比在步骤ST3 和ST4中执行的处理中是0.8。此时，设置按照在步骤ST5中的处理的伽马校正曲线表，以便 所述增益是1/0.8 - 1.25。定性地，如果在步骤ST1的处理中发现亮度分布朝向暗区域偏 置，则光圏控制单元107在步骤ST3和ST4中缩小可变光阑开口以 减小亮度，以便黑色变得更不显著。另一方面，由CPU111在步骤ST2执行的控制在步骤ST5的处 理中改变伽马校正曲线，使得对比度提高。接着说明本实施例的UI。如果例如用户使用在任何附图中未示出的遥控器来发出设置孔 径光阑器件(可变光阑)的响应特性的指令，则UI控制单元109对 于在存储器110中存储的UI显示图像数据信号执行各种处理。这样 的处理包括像素计数转换和GUI的图形指令区域(OSD)的相加， 像素计数转换将信号转换以适应显示板106的大小。然后，UI控制单 元109向组合单元104输出结果产生的信号。然后，在显示板106上出现作为先进的可变光阑功能选择菜单的
列表选择弹出菜单。所述菜单使得可以选择下面的四个选项之一 Off:关断(turn off)光圏功能。 Autol:自动光圏功能(以对比度能力为重要) Auto2:自动光團功能(以光圏看起来自然的改变为重要) 手动固定光圏功能即，除了与图8相关联地描述的三种模式，即自动l、自动2和 手动模式之外，还可以选择光圏关断模式。自动1模式提供了可以通过加宽光團范围而改善对比度性能的 优点。因此，当以对比度性能为重要时，选择自动l模式。例如当像 在体育节目中那样动态地改变对比度时，选择这种模式。自动2模式的特征在于可以通过使得光團范围变窄而使得光團 改变看起来更自然，换句话说，与自动l模式相比较，对比度改变更 少。因此，当以看起来自然的屏幕改变(看起来自然的光围改变)为 重要时，选择自动2模式。这种模式被选择来例如用于观看电影，其 中，与体育节目相比较对比度改变较小。在本实施例中，孔径光阑器件(可变光阑)108的自动调整模式 被分类为自动1和自动2这两组。因此，用户在以对比度为优先的模 式(自动1)和以看起来自然的屏幕改变为优先的另一个模式之间进 行自由选择。如果选择了自动1或者自动2，则另一个列表选择弹出菜单作为 可变光阑响应菜单而出现。所述菜单允许选择下面三个选项之一 正常(推荐)正常可变光阑响应 快速快速可变光阑响应 慢速慢速可变光阑响应当观看像在体育中那样的大大地改变亮度的画面时，应当选择"快速，，o另一方面，当观看像在电影中那样具有緩慢改变的亮度的画面 时，应当选择"慢速"。与经由UI设置的可变光阑响应特性相关的设置信息被从UI控 制单元109提供到CPU 111。图IO是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校正曲线和 光圏目标值到达时间对伽马曲线和光圏开口直径的可变范围，图解在 亮适应中的可变光阑响应的效果的视图。类似地，图11是通过使用不同的可变光阑响应参数示出伽马校 正曲线和光圏目标值到达时间对伽马曲线和光围开口直径的可变范 围，图解在暗适应中的可变光阑响应的效果的视图。通过改变可变光阑响应而成对地控制为了改善对比度的改变光 團直径的速度和伽马校正曲线的改变速率。在垂直同步信号的定时以每IV的间隔来进行控制。图12是图解用于在亮和暗适应中将可变光阑光團直径从关闭端 向打开端改变所需要的时间的一个应用示例的视图。对于人眼，作为适应从亮向暗场景改变所需要的时间的暗适应时 间通常大于作为适应从暗向亮场景改变所需要的时间的亮适应时间。此外，暗和亮适应时间在个体之间不同。在适应时间上的这种个 体差别被从所述菜单可以选择的三个选项即正常(推荐)、快速和慢 速适应(accommodate)。可以在自动l和自动2模式中独立地选择可变光阑响应。而且， 在两种模式中独立地存储所述选择。这提供了可变光阑变化和适应时 间之间的关系的更大的选择自由度。结合图10和11而参见图12，当选择"正常，，(推荐)时，在图 10中的亮适应时间Tr是0.5秒，并且在图11中的暗适应时间Tr是 1.5秒。类似地，当选择"快速"时，在图10中的亮适应时间Tf是0.3秒， 并且在图11中的暗适应时间Tf是1.0秒。当选择"慢速，，时，在图10中的亮适应时间Ts是1.0秒，并且在 图11中的暗适应时间Ts是3.5秒。如上所述，在所有的上述情况下，作为适应从亮向暗场景改变所 需要的时间的暗适应时间通常大于作为适应从暗向亮场景改变所需 要的时间的亮适应时间。在本实施例中，在ROM 112中存储如图12中所示的设置。CPU lll按照由UI控制单元109通知的用户选择模式和按照在ROM 112 中存储的亮和暗适应时间来校正伽马级，并且控制光圏。应当注意，在从输入信号处理单元101接收到信号S101b时， CPU 111可以按照输入视频信号(表示体育节目和电影的信息)和诸 如输入频率的内容信息的细节来被动地选择自动1和2模式。如上所述，按照本实施例的显示装置包括可变孔径光阑器件108 和亮度分布检测单元102，其可用于在多个点采样输入信号的所有像 素的亮度分布，并且检测作为点X的、占用亮度分布的占由全部像素 计数占用的面积的预定比率的面积的亮度级的点。所述显示装置还包 括UI控制单元109;信号校正单元103，其能够校正适合于驱动要 显示的图像的信号的增益；以及控制电路lll，可用于根据由亮度分 布检测单元102检测的点X的孔径比来控制光圏的打开和关闭，并且 也可用于使用信号校正单元103根据点X的数据而校正增益。控制电 路lll根据经由UI控制单元109设置的时间而控制光團的打开和关 闭，以便在当信号从暗向亮级改变时和当所述亮暗级从亮向暗级改变 时之间对于光圏的打开和关闭的响应不同。控制电路lll还使用信号 校正单元103按照光圏打开和关闭控制而校正增益。因此，可以实现 下面的效果。即，所述显示装置允许适合于人眼的亮暗适应的控制和适合于光 團的打开和关闭的控制。这降低了人眼对于视频亮度随着时间的改变 的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影响，因此提供对于所 有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。换句话说，在可变光阑自动调整模式中，使得用户可以经由用户 界面而选择改变可变光阑的透镜光團直径的速度和与孔径光阑器件 相关联的电校正电路的变化速度参数。这降低了人眼对于视频亮度随 着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的彩响，因 此使得所有的观看者可以通过先进的可变光阑效果而欣赏给人深刻 印象的图像。具有上述特性的显示装置100例如可适用于液晶投影机。 图13是图解使用按照本发明的一个实施例的显示装置的液晶投 影机(投影显示装置)的一个实施例的工作原理的视图。图14是图影显示装i)的视图。
'、'' '、 ''如图13和14中所示，液晶投影机600包括光源单元601、准直 透镜602、滤光器603、第一微透镜阵列(MLA) 604、孔径光阑器件 605和第二MLA 606。液晶投影机600还包括偏振变换器件607、聚 光透镜608、分色镜(dichroic mirror) 610R和610G、反射镜611、 612和613、聚光透镜620R、 620G和620B、起偏振片621R、 621G 和621B、液晶板622R、 622G和622B、起偏振片623R、 623G和623B、 分色棱镜(dichroic prism) 624、投影光学器件625和中继透镜630 和631。照射光学器件609包括光源单元601、准直透镜602、滤光器 603、第一MLA 604、孔径光阑器件605、第二MLA 606、偏振变换 器件607和聚光透镜608。作为本发明的特征的孔径光阑器件605被以与如上所述的显示 装置100的孔径光阑器件108类似的方式配置。孔径光阑器件605沿 着在第一和第二MLA 604和606之间的光路被布置在半途，更具体 而言，被大致布置在第一和第二MLA 604和606之间的中央部分。 同一器件605是可变的照射孔径光阑器件，可用于以相对于光轴(实 线，被示出为照射光束L)同心的方式打开和关闭。 如上所述配置的孔径光阑器件605的特征如下。 孔径光阑器件605被大致布置在照射光学器件609的笫 一和第二 MLA604和606之间的中间位置。为了保证孔径开口接近圆形，光围 叶片具有相同的形状。当孔径最小时，光圏开口形成最接近真圆的形 状。在本实施例中，6被选择为光團叶片301-306的最佳数量. <光 團叶片的最佳数量6>
更少数量的叶片将使得光團非圆形，因此影响了在液晶板上的照 射光强度分布的均匀性。需要选择可以随着开口直径的改变使得光團开口形状最接近真 圆的叶片的数量。七个或者更多的叶片将导致适合于补偿在驱动期间 增加的摩擦阻力的系统成本增加和复杂性提高。6个叶片在提高被收集到液晶板上的光束的F数方面有效。这个 数保证减少在液晶板的每个单元上的入射光束的角度分量，因此改善了偏振效率，由此增强了对比度。孔径光阑器件605未被布置为接近第一 MLA 604的表面。其原 因是第一MLA 604与液晶板具有大致共轭的关系。因此，如果已经 通过接近光圏叶片301-306的光團开口的边缘的边界的单元的、来自 光源的光束的照射强度在所述单元的表面上不均匀，则当光束在液晶 板上形成图像时将降低均匀性。孔径光阑器件605未被布置为接近第二 MLA 606的表面。已经 通过第一MLA 604的每个单元透镜的、来自光源的光束被聚集在第 二MLA的表面上的适当单元透镜上。结果，在第二MLA606的表面 上，照射强度是不连续的。在孔径光阑器件具有中心在灯光源单元601 上的单个开口的情况下，在开口直径和通过光圏的光强度之间的关系 显示锯齿形式的分布，因此产生更差的线性。根据以上，与孔径光阑器件605的安装位置相关联地进行测试。 发现当孔径光阑器件605被大致安装在与笫一和笫二 MLA 604和606 等距时获得光强度的最佳的均匀性和线性变化。光源的灯总是点亮。因此，当阻挡100%的光时，已经通过第一 MLA604的来自灯光源的光能全部到达光團叶片301-306。这导致作 为热吸收的结果而使得叶片表面的温度大大提高。即使孔径光阑器件 的强制冷却在系统故障时停止，来自光源的光束(即照射光束L)的 一部分也通过所述孔径光阑器件。这防止了叶片变得过热。而且，孔径光阑器件605使用检流计而不是步进电机来作为驱动
下面说明液晶投影机600的部件和功能。光源单元601包括放电灯601a和反射聚光镜601b。来自放电灯 601a的光束被反射聚光镜601b聚集。然后，同一反射聚光镜601b 向准直透镜602发出所述光束。准直透镜602将来自光源单元601的照射光束L转换为平行流， 并且将其向滤光器603发出。滤光器603从自光源单元601经由准直透镜602发出的照射光束 中去除在红外线和紫外线区域中的那些不希望有的光束。第一 MLA 604将来自光源单元601的照射光束L分离为多个光 束，并且在第二MLA606的入射侧附近布置其光学图像。更具体而言，第一 MLA 604具有以阵列形式排列的多个透镜。 第一MLA 604将照射光束L分离为多个图像，并且收集被分离的图 像。然后，同一MLA604将分离的图像的光束点布置在预定位置(在 第二MLA606附近)。孔径光阑器件605被大致布置在照射光学器件609的第一和第二 MLA 604和606之间并且与其等距的中间位置。孔径光阑器件605 以相对于光轴同心的方式打开和关闭。孔径光阑器件605被控制来根据视频信号的平均亮度级而改变 孔径比，以便当亮度级高时孔径比大，并且当亮度级低时孔径比小。孔径光阑器件605被控制成使得黑色的照度F数最大。而且，孔径光阑器件605被控制使得在白色的照度F数最小， 并且孔径比是100%孔径光阑器件605被构造成使得孔径比不下降到0%。孔径光阑器件605具有相同形状的6个或者更多的光團叶片.所 述叶片在表面上具有光亮的涂层和突出物，以实现叶片彼此重叠的点 接触。而且，孔径光阑器件605被构造成允许以热绝缘的方式装配驱动 致动器和叶片打开位置检测传感器。所述驱动致动器被布置在相对于 光源单元601的出射侧上。
而且，孔径光阑器件605被构造为强制冷却所述孔径光阑器件的 所述驱动致动器以及被照射的叶片和它们的外围部分。而且，孔径光阑器件605被配置为不使用致动器的冲程极限(机 械终端位置)。第二 ML A 606使得来自第一 ML A 604的被分离的光源图像进入 偏振变换器件607，以便所述图像可以作为照射光束而进入液晶板 622R、 622G和622B。第二 MLA 606具有对于由第一 MLA 604收集的多个光束点布置 的多个透镜。这些透镜叠加和组合来自第一MLA604的分离的图像， 并且发出所组合的图像。偏振变换器件607包括例如以带的形式排列的偏振分束器和对 于偏振分束器间歇地提供的相差板。同一器件607将入射的照射光束 L的p偏振分量转换为s偏振分量。因此，同一器件607输出整体包 括多个s偏振分量并且在偏振方向上彼此对准的照射光束。聚光透镜608收集已经通过偏振变换器件607的照射光束L，以 便所述光束在液晶板622R、 622G和622B上彼此重叠。分色镜610R相对于已经通过聚光透镜608并且在偏振方向上对 准的照射光束L的光轴倾斜45度。在照射光束L中，分色镜610R 仅仅向反射镜611反射在红色波长范围中的光束LR，并且允许在其 他波长范围中的光束LGB通过。反射镜611相对于由分色镜610R反射的光束LR的光轴倾斜45 度。反射镜611向聚光透镜620R反射光束LR。分色镜610G相对于已经通过分色镜610R的光束LGB的光轴倾 斜45度。在已经通过分色镜610R的光束LGB中，分色镜610G仅 仅向聚光透镜620G反射在绿色波长范围中的光束LG，并且允许在 其他波长范围(蓝色波长范围)中的光束LB通过。中继(relay)透镜630和631被提供来在沿着光束LB的光路的 半途校正在蓝色波长范围中的光束LB的图像.其原因是其光路较长， 从分色镜610G延伸到液晶板622B。 在通过分色镜610G后，蓝色光束LB通过中继透镜630和631。 然后，反射镜613将所述蓝色光束向聚光透镜620G反射。分别在相对于三次(cubic)分色棱镜624的三个表面的预定位 置提供了聚光透镜620R、 620G和620B与液晶板622RE、 622G和 622B。而且，在液晶板622R、 622G和622B的入射和出射侧上提供了 作为偏振器(polarizer)的起偏振片621R、 621G、 621B，和作为检 偏振器(analyzer)的起偏振片623R、 623G和623B。这些起偏振片 被分别与液晶板平行地布置。起偏振片621R、 621G和621B分别被紧固在聚光透镜620R、 620G、 620B的出射侧上。起偏振片623R、 623G和623B被紧固到分 色棱镜624的三个入射表面上。液晶板622R、 622G和622B根据与三基色相关联的、被施加的 视频信号来调制经由聚光透镜620R、 620G、 620B而进入所述板的入 射红色、绿色和蓝色光束LR、 LG和LB的强度。即，在通过起偏振片621R、 621G和621B后，在预定偏振方向 上的彩色光束LR、 LG和LB根据被施加到液晶板622R、622G和622B 的视频信号而经历它们的偏振面的旋转。具有旋转的偏振面的光束的偏振分量在通过起偏振片623R、 623G和623B后进入分色棱镜624。分色棱镜624包括例如结合在一起的多个玻璃棱镜。每个玻璃棱 镜具有在其接合面上形成的干涉滤光镜624a和624b。干涉滤光镜624a反射蓝色光束LB，并且允许红色和绿色光束 LR和LG通过。干涉滤光镜624b反射红色光束LR，并且允许蓝色 和绿色光束LB和LG通过。因此，由液晶板622R、 622G和622B 调制的相应的彩色光束LR、 LG和LB被组合和进入投影光学器件 625。投影光学器件625将来自分色棱镜624的视频束投影到诸如屏幕 的投影表面上。在屏幕上出现彩色画面。
在如上所述的液晶投影机中，也可以执行适合于人眼的亮和暗适 应并且也适合于光團的打开和关闭的控制。这降低了人眼对于视频亮 度随着时间的改变的适应时间在个体之间的不同对于视觉效果的影 响，因此提供对于所有观看者都看起来自然的给人深刻印象的图像。而且，当被安装在预定位置时，根据本实施例的照射孔径光阑器 件大大改善被投影到屏幕上的画面的对比率，而不用改变普通照射光 学器件的光学设计。从本孔径光阑器件的安装产生的、由照射光学器件占用的体积的 增加仅仅发生在安装所述器件的位置周围的区域。这保证了大大改善性能，而不损害可销售性。而且，通过控制孔径光阑器件使得照度F 数在黑色最大，可以预期更高的对比率。应当注意，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，当应用光 團自动调整功能时，根据视频信号的亮度分布信息而控制适合于驱动 光圏打开和显示板106的信号电平。但是，当根据视频信号的亮度分 布而仅仅控制光圏开口时，本发明也适用。在这种情况下，虽然在暗 场景中整体输出降低，但是可以获得高对比率。在亮场景中，亮度保 持不变。而且，可以避免产生不舒适的感觉(作为在从亮向暗场景过 渡期间的亮度上的突变的结果，会产生不舒适的感觉)，因此提供了 给人深刻印象的图像。而且，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，孔径光阑器件 108被布置在液晶投影机的照射光学器件的第一和第二微透镜阵列 (MLA)之间。但是，孔径光阑器件108可以被布置在投影光学器件 625内部。而且，在上述实施例中，描述了一种情况，其中，从可变光阑响 应菜单中的列表选择用于亮和暗适应的预设光團操作时间。但是，可 以通过从菜单输入所述操作时间的数据来设置用于亮和暗适应的期 望光團操作时间。而且，在本实施例中，描述了一种情况，其中，用户根据要观看 的内容来选择光團调整模式和光圏响应特性，但是，CPU111可以根
据诸如节目类型信息的内容识别信息来选择光围调整模式和光團响 应特性。本领域内的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其他因素 (只要它们在所附的权利要求或者其等同物的范围内)来进行各种修 改、组合、子组合和改变。
权利要求
1.一种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光圈来调整透镜开口的大小；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圈的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光圈打开和关闭所需要的时间，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圈的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圈打开和关闭的响应不同。
2. 根据权利要求l的显示装置，包括 具有光圏的不同可变范围的多个模式，其中 用户界面允许选择所述多个模式之一。
3. 按照权利要求2的显示装置，其中所述用户界面允许在所选择的模式中设置对于光團的打开和关 闭的响应速度。
4. 按照权利要求l的显示装置，包括亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X, 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率，其中所述控制电路根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比来 控制所述光围的打开和关闭。
5. 按照权利要求4的显示装置，其中所述控制电路控制所述孔径光阑器件，使得对于光團的打开和关 闭的响应速度当所述信号从暗向亮级改变时比当所述亮暗级从亮向 暗级改变时更快。
6. —种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光圏而调整透镜开口大小；控制电路，用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圏的打开和关闭；用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间；以及， 信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增益，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光團的打开 和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时 对于光圏打开和关闭的响应不同，并且其中，所述控制电路使用信号校正单元按照光團打开和关闭控制来校 正所述增益。
7. 按照权利要求6的显示装置，包括 具有光團的不同可变范围的多个模式，其中 用户界面允许选择所述多个模式之一。
8. 按照权利要求7的显示装置，其中所述用户界面允许在所选择的模式中设置对于光團的打开和关 闭的响应速度。
9. 按照权利要求6的显示装置，包括亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X, 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率，其中所述控制电路根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径比来 控制所述光團的打开和关闭，并且，其中所述控制电路使用所述信号校正单元根据点X的数据而校正增益。
10. 按照权利要求8的显示装置，其中点X的数据是从在按照在最小和最大增益之间设置的亮度检测 单元的采样点的数量而设置的增益的特性曲线中的、点X的特性曲线 获得的数据。
11. 按照权利要求10的显示装置，其中所述控制电路控制所述孔径光阑器件，使得对于光團的打开和关 闭的响应速度当所述信号从暗向亮级改变时比当所述亮暗级从亮向 暗级改变时更快。
12. —种显示装置，包括可变孔径光阑器件，用于通过打开和关闭光围而调整透镜开口大小；亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分 布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X， 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率；信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益；以及，控制电路，其用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔径 比而控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据点 X的数据而校正增益，其中所述控制电路根据预设时间来控制光圏的打开和关闭，使得当信 号从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光圏的打开和 关闭的响应不同，其中所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打开和关闭控制 来校正增益。
13. 按照权利要求ll的显示装置，其中点X的数据是从在按照在最小和最大增益之间设置的亮度检测 单元的采样点的数量而设置的增益的特性曲线中的、点X的特性曲线 获得的数据。
14. 一种显示装置，包括光调制单元，用于才艮据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量；控制电路，用于根据构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圏的打开和关闭；以及，用户界面，其允许设置光團打开和关闭所需要的时间，其中， 所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圏的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圏打开和关闭的响应不同。
15. —种显示装置，包括光调制单元，用于根据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量；控制电路，用于根据构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来 控制光團的打开和关闭；以及用户界面，其允许设置光圏打开和关闭所需要的时间；以及信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益，其中所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光围的打开 和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时 对于光團打开和关闭的响应不同，并且其中，所述控制电路使用所述信号校正单元按照光围打开和关闭控制 来校正增益。
16. —种显示装置，包括光调制单元，用于根据输入图像信号来调制入射照射光束，并且 发出调制的光束；可变孔径光阑器件，用于以相对于来自光调制单元的光束的光轴 同心的方式打开和关闭，以便根据控制信号调整在所述光调制单元上 的入射照射光束的量； 亮度检测单元，用于在多个点采样输入信号的所有像素的亮度分布，并且检测占用所述亮度分布的下述面积的亮度级的点作为点X， 所述亮度分布的面积占由全部像素计数占用的面积的预定比率；信号校正单元，其能够校正适合于驱动要显示的图像的信号的增 益；以及，控制电路，其可用于根据由所述亮度检测单元检测的点X的孔 径比来控制光圏的打开和关闭，并且也可用于使用信号校正单元根据 点X的数据来校正增益，其中所述控制电路根据预设时间来控制光團的打开和关闭，使得当信 号从暗向亮级改变时和当信号从亮向暗级改变时对于光團的打开和 关闭的响应不同，并且其中所述控制电路使用所述信号校正单元按照光圏打开和关闭控制 来校正增益。
17. —种具有可变孔径光阑器件的显示装置的驱动方法，所述驱 动方法包括步骤经由用户界面设置光圏打开和关闭所需要的时间； 获得构成屏幕的输入信号的亮度分布；根据经由用户界面设置的时间来控制光围的打开和关闭，使得当 信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光團打开 和关闭的响应不同；以及按照光團打开和关闭控制来校正适合于驱动要显示的图像的信 号的增益。
全文摘要
一种显示装置包括可变孔径光阑器件，控制电路和用户界面。所述可变孔径光阑器件可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比来控制光圈的打开和关闭，所述控制电路可用于根据用于构成屏幕的输入信号的亮度分布的孔径比而控制光圈的打开和关闭。用户界面允许设置光圈打开和关闭所需要的时间。所述控制电路根据经由用户界面设置的时间来控制光圈的打开和关闭，使得当信号从暗向亮级改变时和当亮暗级从亮向暗级改变时对于光圈打开和关闭的响应不同。
文档编号G09G3/36GK101131530SQ200710141698
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月21日
发明者大沼秀树, 木户克浩 申请人:索尼株式会社
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