(57)【要約】【課題】光源を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる投射型表示装置を提供する。【解決手段】アイリス制御部３０２は、最小映像レベルが０を超えるとき、最小映像レベルに対応する表示映像の最小の明るさを検出する。アイリス制御部３０２は、最小の明るさを表現することができる第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求める。アイリス駆動部２２は、表示映像のコントラスト比を第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を設定する。光源制御部３０１は、表示映像の白ピークの明るさを、アイリス駆動部２２に第１のアイリス設定値が設定されていて照明光が第１の明るさであるときの表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、照明光が第１の明るさよりも暗い第２の明るさとなるよう光源駆動部２１を制御する。【選択図】図１
2018010062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する光源と、
前記光源を駆動する光源駆動部と、
前記照明光が照射され、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して変調光を射出する表示素子と、
前記照明光または前記変調光の光量を調節するアイリスと、
アイリス設定値に応じて前記アイリスを駆動するアイリス駆動部と、
入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出する映像解析部と、
前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることを検出したとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御するアイリス制御部と、
前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する光源制御部と、
を備え、
前記アイリス制御部は、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることを検出したとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出し、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求めて、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御し、
前記光源制御部は、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光が第１の明るさよりも暗い第２の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記第２のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第２のガンマ特性を前記第１のガンマ特性と等しくするよう、前記入力映像信号の映像レベルを変換する映像レベル変換部をさらに備え、
前記表示素子は、前記映像レベル変換部によって映像レベルが変換された映像信号に応じて前記照明光を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記アイリスより射出された前記照明光または前記変調光の明るさを検出する光センサをさらに備え、
前記光源制御部は、前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているときに前記光センサによって検出された明るさの検出値を、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているときに前記光センサによって検出された明るさの検出値と等しくするよう前記光源駆動部を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記アイリス制御部は、前記第２のコントラスト比として、前記最小の明るさを表現することができる最小のコントラスト比を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
光源より射出された照明光を表示素子に照射し、
前記表示素子によって、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して映像を表示するための変調光とし、
前記照明光または前記変調光の光量をアイリスによって調節し、
入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出し、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることが検出されたとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を、前記アイリスを駆動するアイリス駆動部に設定し、
前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源を制御し、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出して、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求め、
前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定し、
前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光を前記第１の明るさよりも暗い第２の明るさとするように前記光源を制御する
ことを特徴とする投射型表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置は、光源から発せられた照明光を表示素子に照射し、表示素子が照明光を映像信号に応じて変調し、変調光をスクリーンに投射することによってスクリーンに映像を表示させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３６０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投射型表示装置は、光源を高寿命化することが求められている。また、投射型表示装置は、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することが求められることがある。
【０００５】
本発明は、光源を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、照明光を射出する光源と、前記光源を駆動する光源駆動部と、前記照明光が照射され、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して変調光を射出する表示素子と、前記照明光または前記変調光の光量を調節するアイリスと、アイリス設定値に応じて前記アイリスを駆動するアイリス駆動部と、入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出する映像解析部と、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることを検出したとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御するアイリス制御部と、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御する光源制御部とを備え、前記アイリス制御部は、前記映像解析部が前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることを検出したとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出し、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求めて、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定するよう制御し、前記光源制御部は、前記アイリス制御部が前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定するよう制御しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光が第１の明るさよりも暗い第２の明るさとなるよう前記光源駆動部を制御することを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、光源より射出された照明光を表示素子に照射し、前記表示素子によって、照射された前記照明光を映像信号に応じて変調して映像を表示するための変調光とし、前記照明光または前記変調光の光量をアイリスによって調節し、入力映像信号を所定の時間ごとに解析して、前記所定の時間ごとの最小映像レベルを検出し、前記所定の時間内における最小映像レベルが０であることが検出されたとき、前記変調光によって表示される表示映像のコントラスト比を第１のコントラスト比とする第１のアイリス設定値を、前記アイリスを駆動するアイリス駆動部に設定し、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値を設定しているとき、前記照明光が第１の明るさとなるよう前記光源を制御し、前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記第１のコントラスト比を有する前記表示映像の映像レベルと明るさとがなす第１のガンマ特性に基づき、前記最小映像レベルに対応する最小の明るさを検出して、前記最小の明るさを表現することができる前記第１のコントラスト比より小さい第２のコントラスト比を求め、前記所定の時間内における最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、前記表示映像のコントラスト比を前記第２のコントラスト比とする第２のアイリス設定値を前記アイリス駆動部に設定し、前記アイリス駆動部に前記第２のアイリス設定値を設定しているとき、前記表示映像の白ピークの明るさを、前記アイリス駆動部に前記第１のアイリス設定値が設定されていて前記照明光が前記第１の明るさであるときの前記表示映像の白ピークの明るさと等しくするよう、前記照明光を前記第１の明るさよりも暗い第２の明るさとするように前記光源を制御することを特徴とする投射型表示装置の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、光源を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の投射型表示装置を示すブロック図である。
【図２】アイリス設定値と照明光の明るさ及び表示映像のコントラスト比との関係を示す特性図である。
【図３】光源の供給電流値と照明光の明るさとの関係を示す特性図である。
【図４】コントラスト比が10,000：１のときの映像レベルと表示映像の明るさとの関係を示す特性図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】コントラスト比が10,000：１と5,000：１と2,000：１のときの像レベルと表示映像の明るさとの関係を示す特性の部分拡大図である。
【図７】第１実施形態の投射型表示装置の動作及び第１実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を示すフローチャートである。
【図８】図１における映像レベル変換部３２０の動作を説明するための特性図である。
【図９】コントラスト比の変更前のガンマ特性と、コントラスト比を変更し、映像レベル変換部３２０によって映像レベルを変換した後のガンマ特性を示す特性図である。
【図１０】第１及び第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第１及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を示す図である。
【図１１】第２実施形態の投射型表示装置を示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１において、光源１１は照明光を射出し、アイリス１２は照明光の光量を調節して表示素子１３に照射する。光源１１は、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、レーザ光源等であり、出力（明るさ）可変の任意の光源でよい。
【００１２】
表示素子１３は、照明光を後述する映像信号に応じて変調する。表示素子１３としては、例えば、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）と称される反射型液晶表示素子、または、透過型液晶表示素子を用いることができる。投射レンズ１４は、表示素子１３より射出された変調光をスクリーン１５に投射し、スクリーン１５に映像信号に応じた映像を表示させる。
【００１３】
投射型表示装置がカラーの映像をスクリーン１５に投射する場合、投射型表示装置は、赤、緑、青用の３つの表示素子１３と、３つの表示素子１３より射出された変調光を合成する合成光学系とを備える構成とされる。
【００１４】
図１においては、光源１１と表示素子１３との間に照明光の光量を調節するアイリス１２を設けているが、表示素子１３と投射レンズ１４との間に変調光を調節するアイリスを設けてもよい。
【００１５】
光源駆動部２１は、照明光が所定の明るさとなるよう光源１１を駆動する。制御部３０の光源制御部３０１は、光源１１が射出する照明光が所定の明るさとなるよう光源駆動部２１を制御する。
【００１６】
アイリス駆動部２２は、後述するアイリス設定値に応じて、アイリス１２を開放する方向または閉塞する方向にアイリス１２を駆動する。制御部３０のアイリス制御部３０２は、アイリス１２の絞りの程度を決める所定のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。表示素子駆動部２３は、後述する映像信号処理部３２より出力された映像信号に応じて照明光を変調するよう、表示素子１３を駆動する。
【００１７】
映像解析部３１及び映像信号処理部３２には、映像信号が入力される。映像解析部３１は、入力映像信号の映像レベルを、例えば１または複数フレームである所定の時間ごとに解析する。以降、所定の時間を検出単位と称する。映像レベルとは、入力映像信号の個々の画素の輝度レベル（画素レベル）である。映像解析部３１は、検出単位ごとに入力映像信号の映像レベルの分布を示すヒストグラムを解析するヒストグラム解析部であってもよい。
【００１８】
映像解析部３１は、入力映像信号の解析によって、検出単位ごとの最小映像レベルを検出する。映像解析部３１は、最小映像レベルの検出値を制御部３０に供給する。
【００１９】
上記のように、制御部３０は、光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２を有する。制御部３０は、マイクロプロセッサで構成することができる。光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２はソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成されていてもよい。映像信号処理部３２は、映像レベル変換部３２０を有する。
【００２０】
制御部３０には、記憶部３３が接続されている。制御部３０及び記憶部３３は、マイクロコンピュータで構成されていてもよい。映像解析部３１が制御部３０に内蔵されていてもよい。映像解析部３１は、ソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成されていてもよい。制御部３０と映像解析部３１と記憶部３３との全体がマイクロコンピュータで構成されていてもよい。
【００２１】
光源制御部３０１は、最小映像レベルの検出値に応じて、光源駆動部２１を制御する。アイリス制御部３０２は、最小映像レベルの検出値に応じて、アイリス駆動部２２を制御する。制御部３０は、投射レンズ１４よって投射されたスクリーン１５上の表示映像のコントラスト比に応じて、映像レベル変換部３２０を制御することがある。
【００２２】
記憶部３３は、光源制御部３０１が光源駆動部２１を制御するのに必要なデータ、アイリス制御部３０２がアイリス駆動部２２を制御するのに必要なデータを記憶している。光源制御部３０１及びアイリス制御部３０２は、記憶部３３に記憶されているデータを用いて、それぞれ、光源駆動部２１及びアイリス駆動部２２を制御する。
【００２３】
次に、光源１１を高寿命化し、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現するための具体的な制御方法を説明する。
【００２４】
図２は、アイリス駆動部２２に設定するアイリス設定値を変化させると、照明光（または変調光）の明るさ、及び、投射型表示装置による表示映像のコントラスト比がどのように変化するかを示している。図２の縦軸の明るさ及びコントラスト比はそれぞれの最大値を１００％としたときの相対値を示している。横軸のアイリス設定値は、数値が大きくなるほどアイリス１２の絞りの程度を大きくすることを意味し、アイリス設定値０はアイリス１２を開放した状態、アイリス設定値１５はアイリス１２を最大に絞った状態を意味する。
【００２５】
図２に示すように、アイリス１２を閉じるほど、照明光の明るさは実線で示すように減少し、逆に、投射型表示装置で表現できるコントラスト比は破線で示すように増大する。記憶部３３は、図２に示すアイリス設定値と照明光の明るさとの関係を示す特性データと、アイリス設定値とコントラスト比との関係を示す特性データとを記憶している。
【００２６】
図３は、光源１１をレーザ光源としたとき、光源１１に供給する電流と光源１１より射出される照明光の明るさとの関係を示している。光源１１に供給する電流を増加させれば、照明光の明るさが増大し、電流を減少させれば照明光の明るさが低下する。記憶部３３は、図３に示す光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係を示す特性データを記憶している。
【００２７】
図４は、映像信号のビット数を８ビット、ガンマ特性をいわゆるガンマ２．２とし、映像レベルが２５５であるときの映像の明るさを１００％としたときの、映像レベルと表示映像の明るさとの関係を示している。投射型表示装置においては、映像レベルが０（黒）であったとしても、厳密には、表示映像の明るさは０％とはならない。
【００２８】
図５は、図４に示す特性の映像レベル０〜１０の部分の拡大図である。投射型表示装置で表現できる最大のコントラスト比を10,000：１とすると、図５に示すように、映像レベルが０のときの表示映像の明るさは０．０１％となる。即ち、投射型表示装置のコントラスト比が10,000：１であれば、明るさ０．０１％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０１〜１００％の範囲で表現される。
【００２９】
投射型表示装置で表現できる最大のコントラスト比を、基準のコントラスト比とすることができる。投射型表示装置で表現できるコントラスト比は、10,000：１に限定されない。
【００３０】
図６は、コントラスト比10,000：１に加えて、コントラスト比5,000：１と2,000：１の特性を示している。図５と同様、図６は映像レベル０〜１０の部分の拡大図である。
【００３１】
コントラスト比が5,000：１であれば、表示映像の明るさ０．０２％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０２〜１００％の範囲で表現される。コントラスト比が2000：１あれば、表示映像の明るさ０．０５％以上が表示可能範囲となり、映像レベル０〜２５５の映像信号は、表示映像の明るさが０．０５〜１００％の範囲で表現される。
【００３２】
図６に示すように、投射型表示装置は、例えば、映像レベルが８以上の映像信号であれば、コントラスト比2,000：１であっても、コントラスト比10,000：１と同じ明るさの映像を表示することができる。また、投射型表示装置は、例えば、映像レベルが４以上の映像信号であれば、コントラスト比5,000：１であっても、コントラスト比10,000：１と同じ明るさの映像を表示することができる。
【００３３】
即ち、投射型表示装置は、入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、コントラスト比10,000：１よりも小さいコントラスト比で、コントラスト比10,000：１で表示した場合と同じ明るさの映像を表示することができる。入力映像信号の最小映像レベルが１以上であれば、基準のコントラスト比よりも小さいコントラスト比で基準のコントラスト比で表示した場合と同じ明るさで入力映像信号を表示することができる。
【００３４】
図６より分かるように、最小映像レベルが８のとき、コントラスト比5,000：１とコントラスト比2,000：１とのいずれでも、コントラスト比10,000：１で表示した場合と同じ明るさで入力映像信号を表示することができる。最小映像レベルを表現できる最小のコントラスト比を選択することが好ましい。最小映像レベルを表現できる最小のコントラスト比は最小映像レベルに応じて決まる。
【００３５】
表示可能な最大の明るさ（映像レベルが２５５のときの明るさ）を１、表示可能な最小の明るさ（映像レベルが０のときの明るさ）をＢ０とすると、Ｂ０は式（１）で表される。式（１）におけるＲはコントラスト比における白の明るさを黒の明るさで除算した値であり、コントラスト比が10,000：１であれば10,000、コントラスト比が5,000：１であれば5,000、コントラスト比が2,000：１であれば2,000である。
【００３６】
【数１】
2018010062.tif 000003
【００３７】
入力映像信号の映像レベルをＬｉｎ、最大映像レベルをＬｍａｘ、γをガンマ特性のガンマ値とすると、任意の映像レベルの明るさＢは式（２）で表される。最大映像レベルＬｍａｘは映像信号が８ビットであれば２５５である。ガンマ値γは、ガンマ特性がガンマ２．２であれば２．２である。
【００３８】
【数２】
2018010062.tif 000004
【００３９】
式（２）に式（１）を代入すると、任意の映像レベルの明るさＢは式（３）で表される。
【００４０】
【数３】
2018010062.tif 000005
【００４１】
コントラスト比が10,000：１で、入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、最小映像レベルの明るさＢは式（３）より算出できる。このときの明るさＢを表現できる最小のコントラスト比も式（３）より算出できる。記憶部３３は、制御部３０（アイリス制御部３０２）が式（３）に示す計算式に基づいて明るさＢ及び最小のコントラスト比を算出するために必要なパラメータを記憶している。
【００４２】
制御部３０が式（３）を用いて最小のコントラスト比を算出する代わりに、記憶部３３に変換テーブルを記憶しておき、制御部３０が変換テーブルに基づいて入力映像信号の最小映像レベルに応じた最小のコントラスト比を求めるように構成してもよい。
【００４３】
以上を踏まえて、図７に示すフローチャートを用いて、第１実施形態の投射型表示装置の動作及び第１実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を説明する。
【００４４】
映像解析部３１に映像信号が入力されたら、映像解析部３１は、ステップＳ１にて、検出単位ごとに入力映像信号を解析して最小映像レベルを検出する。例えば、映像解析部３１が５フレームを検出単位として入力映像信号を解析する場合、５フレーム分の全画素のうちの最も小さい画素レベルを最小映像レベルとすればよい。
【００４５】
制御部３０は、ステップＳ２にて、最小映像レベルが０であるか否かを判定する。最小映像レベルが０であれば（YES）、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ３にて、基準のコントラスト比（第１のコントラスト比）に対応する第１のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。
【００４６】
制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ４にて、光源１１より射出される照明光の明るさが基準のコントラスト比に対応する明るさ（第１の明るさ）となるよう光源駆動部２１を制御する。
【００４７】
ステップＳ２にて最小映像レベルが０でなければ（NO）、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ５にて、式（３）に基づいて、入力映像信号の最小映像レベルを表現できる最小コントラスト比（第２のコントラスト比）を算出する。図６を用いて説明したように、最小映像レベルが例えば８であるとき、制御部３０は、コントラスト比2,000：１が最小映像レベル８を表現できる最小コントラスト比であると算出する。
【００４８】
制御部３０（アイリス制御部３０２）は、ステップＳ６にて、図２に示すアイリス設定値とコントラスト比との関係を示す特性データに基づき、最小コントラスト比に対応するアイリス設定値を算出して、アイリス駆動部２２に設定する。最小映像レベルが例えば８であるとき、制御部３０（アイリス制御部３０２）は、コントラスト比2,000：１に対応する第２のアイリス設定値をアイリス駆動部２２に設定する。
【００４９】
これによって、アイリス駆動部２２が、最小映像レベルに基づくコントラスト比になるようにアイリス１２を制御して駆動させることで、アイリス１２は通過する光量を調整できる。
【００５０】
例えば、１検出単位前における入力映像信号の解析結果が８よりも小さな値だった場合は、アイリス駆動部２２はアイリス１２を開放する方向に駆動させ、アイリス１２を通過する光量を増加させる。
【００５１】
アイリス１２が開放する方向に駆動されると、照明光の光量の増加によって映像信号の白ピークの明るさが増大してしまう。そこで、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ７にて、白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるよう、図３に示す光源１１の供給電流値と明るさとの関係を示す特性データに基づき、光源１１より射出される照明光の明るさを低減させるよう光源駆動部２１を制御する。
【００５２】
また、例えば、１検出単位前における入力映像信号の解析結果が８よりも大きな値だった場合は、アイリス駆動部２２はアイリス１２を閉塞する方向に駆動させ、アイリス１２を通過する光量を減少させる。
【００５３】
アイリス１２が閉塞する方向に駆動されると、照明光の光量の減少によって映像信号の白ピークの明るさが減少してしまう。そこで、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ７にて、白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるよう、図３に示す光源１１の供給電流値と明るさとの関係を示す特性データに基づき、光源１１より射出される照明光の明るさを増加させるよう光源駆動部２１を制御する。
【００５４】
以上のように、検出単位ごとに入力映像信号の最小映像レベルを検出して、検出単位で入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、アイリス１２は、入力映像信号の最小映像レベルを表現できる最小コントラスト比に対応するアイリス設定値に応じて開放する方向に調整される。アイリス１２が開放する方向に調整されることにより、光源１１への供給電流値が減少して、光源１１より射出される照明光は第１の明るさよりも暗い最小コントラスト比に対応する第２の明るさとされる。
【００５５】
従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、検出単位で入力映像信号の最小映像レベルが０を超えるとき、光源１１への供給電流値が減少することにより光源１１を高寿命化することができる。また、光源１１への供給電流値が減少することにより、消費電力を低減させることができる。
【００５６】
ステップＳ７にて白ピークの明るさがアイリス１２の調整がされない場合の明るさと等しくなるように照明光の明るさを低減させると、映像信号の明部の明るさはほぼ等しくなる。従って、アイリス１２を調整してコントラスト比を変更しても、入力映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。
【００５７】
厳密には、最小映像レベルが０を超えるとコントラスト比を低下させているため、暗部の明るさがわずかに浮き、暗部で明るさにずれが生じる。入力映像信号が示す映像の明るさをさらに忠実に再現するために、次のように構成することが好ましい。
【００５８】
制御部３０は、ステップＳ８にて、コントラスト比変更後のガンマ特性（第２のガンマ特性）がコントラスト比変更前のガンマ特性（第１のガンマ特性）と等しくなるよう、映像レベル変換部３２０が入力映像信号の映像レベルを変換するよう映像レベル変換部３２０を制御する。
【００５９】
映像レベル変換部３２０が、入力映像信号のレベルをどのように変換するかについて具体的に説明する。映像レベル変換部３２０によって映像レベルを変換する前の映像レベルをＬ１、映像レベルを変換した後の映像レベルをＬ２、変更前のコントラスト比のＲをＲ１、変更後のコントラスト比のＲをＲ２、映像レベルを変換する前の映像レベルの明るさをＢ１、映像レベルを変換した後の映像レベルの明るさをＢ２とする。明るさをＢ１及びＢ２は、式（３）より、式（４）及び（５）で表される。
【００６０】
【数４】
2018010062.tif 000006
【００６１】
【数５】
2018010062.tif 000007
【００６２】
コントラスト比変更前のガンマ特性とコントラスト比変更後のガンマ特性とを等しくするには、式（４）の明るさをＢ１と式（５）の明るさをＢ２とを等しくすればよい。そこで、映像レベルを変換した後の映像レベルＬ２は式（６）で表すことができる。映像レベル変換部３２０は、式（６）に基づき、入力映像信号の映像レベルＬ１を映像レベルＬ２に変換する。
【００６３】
【数６】
2018010062.tif 000008
【００６４】
最小映像レベルが８であり、コントラスト比10,000：１をコントラスト比2,000：１に変更した場合を例とする。映像レベル変換部３２０が式（６）に基づき映像レベルＬ１を映像レベルＬ２に変換すると、映像レベルＬ１と映像レベルＬ２との関係は、図８に示すとおりとなる。図８において、（ｂ）は（ａ）の破線で示す円で囲んだ部分の拡大図である。
【００６５】
図９は、コントラスト比を10,000：１として照明光の明るさを低減させる前（実線にて図示）と、コントラスト比を2,000：１に変更して照明光の明るさを低減させ、式（６）に基づき映像レベルを変換した後（破線にて図示）との、映像レベルと表示映像の明るさとがなすガンマ特性を示している。図９において、（ｂ）は（ａ）の破線で示す円で囲んだ部分の拡大図である。なお、図９においては、実線と破線とはほぼ重なるが、両者を認識しやすいようにわずかにずらした状態で図示している。
【００６６】
図９に示すように、映像レベル変換部３２０が入力映像信号の映像レベルを変換することにより、コントラスト比の変更の前後で、ガンマ特性をほぼ一致させることができ、暗部から明部までの全体で表示映像の明るさにずれはほとんど生じない。
【００６７】
第１実施形態の投射型表示装置の動作及び第１実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理をまとめると、図１０に示すようになる。映像解析部３１は、例えば５フレームを検出単位として、入力映像信号の最小映像レベルを検出する。図１０の（ａ）に示すように、最小映像レベルは５フレームごとに０、４、８…と変化したとする。入力映像信号の白ピークは例えば２５５で一定であるとする。
【００６８】
図１０の（ｂ）に示すように、アイリス駆動部２２は、制御部３０による制御によって、最小映像レベルが０、４、８…と変化するのに合わせてアイリス１２を調整して、コントラスト比を10,000：１、5,000：１、2,000：１…と変化させる。
【００６９】
制御部３０は、アイリス１２の調整に合わせて、白ピークの明るさを変化させないように光源駆動部２１を制御する。図１０の（ｃ）に示すように、光源駆動部２１は光源１１への供給電流値を低減させる。従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、光源１１を高寿命化することができ、消費電力を低減させることができる。
【００７０】
図１０の（ｄ）に示すように、コントラスト比を10,000：１、5,000：１、2,000：１…と変化させても、白ピークは変化せず、ダイナミックレンジの黒側の値が最小映像レベルに応じて変化するのみである。従って、第１実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができる。
【００７１】
比較例として、映像レベルの平均値（ＡＰＬ）に応じて、ダイナミックレンジを黒側または白側に動的に変化させる制御方法がある。比較例によれば、暗い映像と明るい映像それぞれに適した状態の映像とすることができるものの、黒レベル及び白レベルが変化するので、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することはできない。
【００７２】
ところで、通常、アイリス１２は、絞りの程度を１フレーム単位で変更することが難しく、数フレームの時間を要する。映像解析部３１が入力映像信号を解析する検出単位の時間範囲は、アイリス１２が絞りの程度を変更するのに要する時間に合わせて設定すればよい。
【００７３】
図１において、ある時間を時間の検出単位として、映像解析部３１によって最小映像レベルが０を超えることが検出されたとき、その時間の検出単位に含まれるフレームにおいて光源１１とアイリス１２と映像レベル変換部３２０とが制御されるよう、図示していない遅延器によってタイミングが調整されている。
【００７４】
＜第２実施形態＞
図１１に示す第２実施形態の投射型表示装置において、図１に示す第１実施形態の投射型表示装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
図１１に示すように、第２実施形態の投射型表示装置は、アイリス１２より射出された照明光の明るさを検出する光センサ１６を備える。光センサ１６は漏れ光を検出することによって、照明光の明るさを検出することができる。光センサ１６によって検出された明るさの検出値は、制御部３０に供給される。
【００７６】
図１２に示すフローチャートを用いて、第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理を説明する。図１２において、図７と同一ステップには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
制御部３０は、ステップＳ６に続けて、ステップＳ９にて、光センサ１６による照明光の明るさの検出値を取り込む。制御部３０は、ステップＳ１０にて、照明光の明るさはアイリス１２の調整前と同じであるか否かを判定する。同じでなければ（NO）、制御部３０（光源制御部３０１）は、ステップＳ１１にて、光源駆動部２１を制御して、光源１１への供給電流値を調整することにより出力を調整する。
【００７８】
制御部３０は、照明光の明るさがアイリス１２の調整前と同じ明るさとなるまでステップＳ９〜Ｓ１１を繰り返す。制御部３０は、照明光の明るさがアイリス１２の調整前と同じであれば（YES）、処理をステップＳ８に移行させる。
【００７９】
第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理においては、図７のステップＳ７の代わりに図１２に示すステップＳ９〜Ｓ１１を設けている。これにより、第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、アイリス駆動部２２に第２のアイリス設定値を設定しているときの表示映像の白ピークの明るさを、アイリス駆動部２２に第１のアイリス設定値を設定しているときの表示映像の白ピークの明るさと等しくすることができる。
【００８０】
第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法においては、図２に実線にて示すアイリス設定値と照明光の明るさとの関係を示す特性データと、図３に示す光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係を示す特性データが不要となる。
【００８１】
第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、経時変化により光源１１の供給電流値と照明光の明るさとの関係の特性が変化しても、アイリス１２の調整前後で表示映像の白ピークの明るさを一定とすることができる。
【００８２】
第１実施形態と第２実施形態とは表示映像の白ピークの明るさを一定とするための方法が異なるのみであり、第２実施形態の投射型表示装置の動作及び第２実施形態の投射型表示装置の制御方法による処理は図１０と同様である。
【００８３】
第１及び第２実施形態の投射型表示装置及び投射型表示装置の制御方法によれば、映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することができるので、第１及び第２実施形態は映像信号が示す映像の明るさを忠実に再現することが求められるシミュレータ等に用いることができる。
【００８４】
本発明は以上説明した第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１１  光源
１２  アイリス
１３  表示素子
１４  投射レンズ
１５  スクリーン
１６  光センサ
２１  光源駆動部
２２  アイリス駆動部
２３  表示素子駆動部
３０  制御部
３１  映像解析部
３２  映像信号処理部
３３  記憶部
３０１  光源制御部
３０２  アイリス制御部
３２０  映像レベル変換部
【図１】
2018010062.tif 000009
【図２】
2018010062.tif 000010
【図３】
2018010062.tif 000011
【図４】
2018010062.tif 000012
【図５】
2018010062.tif 000013
【図６】
2018010062.tif 000014
【図７】
2018010062.tif 000015
【図８】
2018010062.tif 000016
【図９】
2018010062.tif 000017
【図１０】
2018010062.tif 000018
【図１１】
2018010062.tif 000019
【図１２】
2018010062.tif 000020