(57)【要約】【課題】低コストで高精度な画像投射装置を提供する。【解決手段】画像を被投射面に投射する画像投射装置であって、光源手段からの光を変調する光変調手段と、光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、画像の領域毎に設定された光量計測手段の計測値に対する補正値を用いて、被投射面に投射する画像の明るさを補正する補正手段とを有する。【選択図】図１
2015018051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を被投射面に投射する画像投射装置であって、
光源手段からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、
前記光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、
前記画像の領域毎に設定された前記光量計測手段の計測値に対する補正値を用いて、前記被投射面に投射する画像の明るさを補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記光源手段または前記画像処理手段に対して、前記補正値を用いて生成された制御信号を出力することにより、前記被投射面に投射する画像の明るさを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記補正値を用いて、前記被投射面に投射される画像の光輝度分布が均一となるように補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記画像の領域毎の情報と前記光量計測手段の前記計測値とを用いて前記補正値を設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記情報は、テストパターンに対応する前記画像の領域毎の画像輝度であることを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記画像の領域毎の情報と前記光量計測手段の前記計測値との相関関係が変化した場合、前記補正値を変更することを特徴とする請求項４または５に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記補正値を変更する場合、
前記画像の領域毎に所定の画像を表示させた状態で、該画像の領域毎に光量計測手段により計測された複数の第１の値を取得し、
黒画像を表示させた状態で、前記光量計測手段により計測された第２の値を取得し、
前記複数の第１の値のそれぞれから前記第２の値を減算して複数の第３の値を算出し、
前記複数の第３の値の総和である第４の値を算出し、
前記複数の第３の値のそれぞれを前記第４の値で除算することにより前記補正値を算出する、ことを特徴とする請求項６に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記画像処理手段は、前記画像の領域毎に色調節可能に構成されており、
前記補正手段は、第２の補正値を用いて前記画像の輝度ムラまたは色度ムラを補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記補正手段は、
前記画像の領域毎に所定の画像を表示させた状態で、該画像の領域毎に画像輝度情報を取得し、
前記画像輝度情報および前記補正値に基づいて、該光量計測手段の計測値の予測値を算出し、
前記光量計測手段の前記計測値と前記予測値とを用いて前記第２の補正値を算出する、ことを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記第２の補正値に基づいて、前記画像の領域毎にγ値を変更することを特徴とする請求項８または９に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、前記画像の投射中に、前記被投射面に投射される該画像の明るさを補正することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、前記画像の領域毎にヒストグラムを算出して前記補正手段に出力し、
前記補正手段は、
前記ヒストグラムを用いて、前記画像の領域毎に前記光量計測手段の前記計測値の増加量を算出し、
前記増加量に基づいて前記光量計測手段の予測値を算出し、
前記光量計測手段の前記計測値と前記予測値とを用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１１に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記補正手段は、前記補正値を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記補正値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に独立して設定されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記光源手段は、供給電力の制御により前記光量を調整可能であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像投射装置
【請求項１６】
前記光源手段は、デューティー比の制御により前記光量を調整可能であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記画像処理手段は、前記補正手段の指令に基づいて、前記画像信号に含まれる階調値に補正係数を乗算することにより、前記画像の明るさを補正することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１８】
前記画像処理手段は、前記補正手段の指令に基づいて、前記画像信号に含まれる階調値をオフセットすることにより、前記画像の明るさを補正することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源手段または光変調手段の制御を行う画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタなどの画像投射装置は、光源手段からの光を光変調手段により変調し、変調された光を被投射面に投射することにより、任意の画像を投射することができる。画像投射装置において、例えば、光源手段としてはランプやＬＥＤが用いられ、光変調手段としては液晶パネルが用いられる。
【０００３】
しかしながら、このような画像投射装置では、光源手段や光変調手段の経年変化による被投射面に投射される画像の明るさの変化が発生する。光源手段が経年変化すると、光源出力が変化し、投射画像の輝度が変化する。また、光変調手段が経年変化すると、光の変調効率が変化し、投射画像の輝度や色度が変化する。このため、任意の明るさの投射画像を投射することができない場合がある。
【０００４】
特許文献１には、光源の温度と輝度分布との関係から光源または空間光変調装置を制御し、色ムラを低減するプロジェクタが開示されている。また特許文献１には、複数の光センサをマトリクス状に配置し、ＲＧＢの光のそれぞれの輝度分布に基づいてそれぞれの輝度分布が同一となるように空間光変調装置を制御し、明るさを一定に保持して色ムラを低減する構成が開示されている。また特許文献２には、遮光シャッタに分散配置された照度／色度センサにより、色度が一様なテスト画像に基づいて各パネルの駆動信号を調節し、経年変化に基づく被投射面に投射される画像の明るさの変化を低減するプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９９０９８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、センサの計測値と投射画像の明るさとの相関関係が変化した場合、高精度に明るさを一定に保持することができず、色ムラを低減することもできない。また、光センサにより計測された輝度分布に基づいて明るさおよび色ムラを補正する場合、複数の光センサをマトリクス状に配置する必要があるため、センサのコストが増加する。
【０００７】
また特許文献２の構成では、照度／色度センサにより投射画像の照度／色度を計測する場合、遮光シャッタを閉じる必要がある。このため、画像投射中に照度／色度を計測することができない。また、遮光シャッタに複数の照度／色度センサを必要とするため、センサのコストが増加する。
【０００８】
そこで本発明は、低コストで高精度に任意の投写光量に調整することが可能な画像投射装置および画像表示システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての画像投射装置は、画像を被投射面に投射する画像投射装置であって、光源手段からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、前記光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、前記画像の領域毎に設定された前記光量計測手段の計測値に対する補正値を用いて、前記被投射面に投射する画像の明るさを補正する補正手段とを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としての画像表示システムは、前記画像投射装置と、前記画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コストで高精度な画像投射装置および画像表示システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における画像投射装置の概略構成図である。
【図２】実施例１におけるメモリに記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。
【図３】実施例１における画像処理エンジンに記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。
【図４】実施例１における被投射面に投射される画像の明るさ補正方法を示したフローチャートである。
【図５】実施例１における光量センサ予測値の取得方法を示すフローチャートである。
【図６】実施例１における補正値の変更方法を示すフローチャートである。
【図７】実施例１における補正値の変更方法の具体例を示す概略図である。
【図８】実施例２における画像投射装置の概略構成図である。
【図９】実施例２におけるテストパターンの例である。
【図１０】実施例２におけるメモリに記憶された輝度／色度ムラ補正に用いられるデータテーブルである。
【図１１】実施例２における画像処理エンジンに記憶された輝度／色度ムラ補正に用いられるデータテーブルである。
【図１２】実施例２における輝度／色度ムラ補正方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施例２における領域毎の色調制御を示すフローチャートである。
【図１４】実施例３における画像投射装置の概略構成図である。
【図１５】実施例３におけるメモリに記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。
【図１６】実施例３における画像補正回路に記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。
【図１７】実施例３における画像投射中における被投射面に投射される画像の明るさ補正方法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】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１における画像投射装置について説明する。図１は、本実施例におけるプロジェクタ１（画像投射装置）の概略構成図である。本実施例のプロジェクタ１によれば、センサのコストを減少し、光量計測手段の計測値と投射画像の明るさの相関が変化した場合でも、所定の精度で投射画像の明るさを調節することができる。
【００１６】
プロジェクタ１（画像投射装置）は、画像をスクリーンなどの被投射面に投射する。プロジェクタ１は、ランプユニット１０（光源手段）、光変調ユニット２０（光変調手段）、画像処理エンジン３０（画像処理手段）、光量センサ４０（光量計測手段）、および、補正回路５０（補正手段）を備えている。本実施例において、プロジェクタ１は反射型液晶プロジェクタであるとして説明するが、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタなどの他の画像投射装置にも適用可能である。
【００１７】
ランプユニット１０は、光源駆動回路１１およびランプ１２（光源）を備えて構成される。光源駆動回路１１は、補正回路５０からの制御信号に従い、ランプ１２に供給する電力を制御する。ランプ１２は、光源駆動回路１１により駆動され、光を供給する。
【００１８】
光変調ユニット２０は、ランプユニット１０（ランプ１２）からの光を変調するように構成され、色分離系２１、液晶パネルユニット２２、および、色合成系２３を備えている。色分離系２１は、ランプユニット１０から出射した光をＲＧＢ各色に分離し、ＲＧＢ各色に分離した光をＲＧＢ各色の液晶パネルユニット２２（Ｒ：２２ａ、Ｇ：２２ｂ、Ｂ：２２ｃ）に導く。液晶パネルユニット２２は、表示画像に応じて光を変調するユニットであり、パネル駆動回路２２１（２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ）および液晶パネル２２２（２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ）を備えている。パネル駆動回路２２１は、画像処理エンジン３０により出力されたＲＧＢ各色の画像信号ＩＳに応じて、液晶パネル２２２に駆動信号を出力する。液晶パネル２２２は、パネル駆動回路２２１により駆動され、色分離系２１により導かれたＲＧＢ各色光を変調して色合成系２３へ導く。色合成系２３は、液晶パネルユニット２２により変調されたＲＧＢ各色光を合成し、合成された光が投射レンズ（不図示）により投射面へ投射される。また、色合成系２３により合成された光の一部は、光量センサ４０へ導かれる。
【００１９】
画像処理エンジン３０は、光変調ユニット２０に入力するための画像信号を生成する。すなわち画像処理エンジン３０は、映像信号ＶＳを補正回路５０からの制御信号と画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて画像信号ＩＳに変換し、変換した画像信号ＩＳをパネル駆動回路２２１へ出力する。映像信号ＶＳとは、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナなどの画像供給装置１００（外部装置）から出力されるＨＤＭＩ（登録商標）信号、ＤＶＩ信号、ＲＧＢ信号、または、コンポーネント信号などの各種映像信号である。また、各種設定値とは、明るさ、コントラスト、γ、または、色調整などの画像の表示状態を変更する値である。なお本実施例において、画像投射装置（プロジェクタ１）、および、プロジェクタ１に画像情報（映像信号ＶＳ）を供給する画像供給装置により、画像表示システムが構成される。
【００２０】
光量センサ４０は、光変調ユニット２０により変調された光の光量を計測するように構成されており、フォトダイオード４１、ＡＤＣ４２（Ａ／Ｄコンバータ）、および、減光部４３を備えている。光量センサ４０の設置位置は、液晶パネル２２２により変調されたランプ１２からの光の計測が可能な位置である。フォトダイオード４１は、色合成系２３により導かれた光に対応する電圧をＡＤＣ４２に出力する。ＡＤＣ４２は、入力された電圧をデジタルの信号に変換し、補正回路５０へ出力する。減光部４３は、色合成系２３とフォトダイオード４１との間に設置され、フォトダイオード４１に入射する光量を減光する。
【００２１】
このような構成により、光量センサ４０は、プロジェクタ１の投射画像の明るさ（光量）に対応する値（電圧）を出力することができる。なお本実施例において、光量センサ４０は、減光部４３を用いてフォトダイオード４１へ入射する光量の調整を行っているが、これに限定されるものではない。光量センサ４０において広ダイナミックレンジのフォトダイオード４１が用いられる場合、減光部４３を設ける必要はない。また、光量センサ４０は、色合成系２３にて合成され投射方向とは別の方向へ向かう光を計測するように配置されているが、これに限定されるものではない。光量センサ４０は、投射方向に配置して光量を計測するように構成してもよく、また、被投射面の光量を計測してもよい。このように、光量センサ４０の設置場所は適宜変更可能である。
【００２２】
補正回路５０は、画像の領域毎に設定された光量センサ４０の計測値（出力値）に対する補正値を用いて、被投射面に投射する画像の明るさを補正（調整）するように構成されている。本実施例において、補正回路５０は、ＣＰＵ５１、メモリ５２（記憶手段）、補正値設定回路５３（設定手段）、および、操作検出回路５４を備えている。ＣＰＵ５１は、後述する方法により、光量センサ４０の出力値およびメモリ５２に記憶されている値（内容）に基づいて被投射面に投射される画像の明るさの補正値を算出する。そしてＣＰＵ５１は、補正値に応じて光源駆動回路１１および画像処理エンジン３０に光量制御信号（制御信号）を出力する。このように補正回路５０は、ランプユニット１０（光源駆動回路１１）または画像処理エンジン３０に対して、補正値を用いて生成された制御信号を出力することにより、被投射面に投射する画像の明るさを補正する。好ましくは、補正回路５０は、その補正値を用いて、被投射面に投射される画像の光輝度分布が均一となるように補正を行う。
【００２３】
またＣＰＵ５１は、好ましくは、表示画像領域毎の光量センサ４０の出力値（光量センサ値）の補正値の補正量が変化した場合、補正値設定回路５３へ補正値変更信号を出力し、データのやり取りを行う。このような構成により、補正回路５０の補正値設定回路５３は、画像の領域毎の情報と光量センサ４０の計測値とを用いて補正値を設定する。好ましくは、補正値設定回路５３は、画像の領域毎の情報と光量センサ４０の計測値との相関関係が変化した場合、補正値を変更する。ここで画像の領域毎の情報とは、例えば、テストパターンに対応する画像の領域毎の画像輝度であり、この詳細については後述する。
【００２４】
メモリ５２は、テストパターンや表示画像の各領域に設定された光量センサ４０の出力値の補正値や、光量センサ４０の予測出力値（予測値）の計算方法などが記憶されており、ＣＰＵ５１とデータのやり取りを行う。補正値設定回路５３は、ＣＰＵ５１からの補正値変更信号に基づいて、メモリ５２に記憶されている表示画像領域毎の光量センサ値の補正値を変更する。操作検出回路５４は、プロジェクタ１の操作パネルの操作やリモコン操作に応じた入力信号をＣＰＵ５１へ出力する。
【００２５】
続いて、補正回路５０による画像の明るさ補正方法について説明する。本実施例では、表示画像を３×３の９領域に分割し、各領域に光量センサ４０の出力値の補正値を設定し、画像の明るさを補正する。ここで、分割された９領域を、それぞれ、Ａ〜Ｉ領域と呼ぶ。ただし本実施例は、表示画像を３×３の９領域に分割する構成に限定されるものではなく、表示画像を他の数の領域に分割してもよい。本実施例における光量制御の開始条件は、例えば、ユーザにより操作パネルが操作され操作検出回路５４がＣＰＵ５１へ光量制御開始信号を出力した場合である。操作パネルによりユーザが光量制御開始を選択すると、ＣＰＵ５１が操作検出回路５４からの光量制御開始信号を判定し、光量制御を開始する。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、メモリ５２に記憶された、画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。図２（ａ）〜（ｄ）に示されるように、メモリ５２には、画像の明るさ補正に用いられる各種のデータテーブルが記憶されている。図２（ａ）は、画像の明るさ補正に使用するテストパターンと領域毎の画像輝度の関係を示している。図２（ａ）中において、ＡＦに使用されるテストパターンとは、プロジェクタ１の投射画面にピントを自動で合わせる機能を使用する際に投射される画像である。また、ＡＫに使用されるテストパターンとは、プロジェクタ１の投射画像に発生する台形歪を補正する機能を使用する際に投射される画像である。また、終了シーケンスに表示される画像とは、プロジェクタ１の終了時に投射される画像である。図２（ａ）中のＢＩＮ（ｎ＝Ａ〜Ｉ）は、分割されたＡ〜Ｉ領域の各画像に対応する領域毎の画像輝度（画像の明るさ）を示している。
【００２７】
図２（ｂ）は、画像輝度ＢＩと光量センサ４０の出力値ＯＶとの関係を示しており、画像輝度ＢＩの画像投射時における光量センサ４０の出力値ＯＶが記憶されている。図２（ｃ）は、分割されたＡ〜Ｉ領域の領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値を示している。図２（ｃ）中のａ１〜ｉ１は、分割されたＡ〜Ｉ領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値ｎ１である。領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値ｎ１は、ランプユニット１０や光変調ユニット２０などの状態により変化する投射画像の明るさ（画像輝度ＢＩ）と光量センサ４０の出力値ＯＶとの相関関係を補正するために用いられる。補正値ｎ１は、後述する方法により変更可能である。図２（ｄ）は、光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶ（予測値）と光量センサ４０の出力値ＳＶ（計測値）とから後述する方法で算出される画像の明るさの補正値Ｂｒｉと、ランプ１２の供給電力変化量との関係を示している。図２（ｄ）中のｃＰｏｗｎは、ｎ＝Ｂｒｉに対応するランプ１２の供給電力変化量である。
【００２８】
図３は、画像処理エンジン３０に記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルである。図３に示されるように、画像処理エンジン３０には、画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルが記憶されている。本実施例では、このデータテーブルとして、画像の明るさの補正値Ｂｒｉとγ値変化量ｃγｎとの関係が記憶されている。図３中のｃγｎは、ｎ＝Ｂｒｉに対応する液晶パネル２２２に設定されるγ値変化量である。
【００２９】
図４は、本実施例において、被投射面に投射される画像の明るさ補正方法を示すフローチャートである。図４中の各ステップは、主にＣＰＵ５１の指令に基づいて実行される。まずステップＳ１０１において、ＣＰＵ５１は、メモリ５２に設定されているテストパターンを表示し、テストパターンに対応する光量センサ４０の予測値ＰＳＶを算出する。ステップＳ１０１の詳細なフローについては後述する。
【００３０】
続いてステップＳ１０２において、光量センサ４０は、ステップＳ１０１にて表示されたテストパターン表示時の光量を計測し、計測して得られた値（出力値）をＣＰＵ５１へ出力する。そしてステップＳ１０３において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０１にて算出された光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶと、ステップＳ１０２にて計測された光量センサ４０の出力値との差に基づいて、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを算出する。
【００３１】
続いてＳ１０４において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０３にて算出された、被投射面に投射される画像の明るさの補正値Ｂｒｉに対して、光源制御が可能であるか否かを判定する。光源制御が可能である場合、ステップＳ１０５に進む。一方、光源制御が不可能である場合、ＣＰＵ５１は画像処理エンジン３０へ画像の明るさの補正値Ｂｒｉを出力し、ステップＳ１０７に進む。ここで、光源制御が不可能であるとは、例えば、ランプ光量を増加させたいときにランプ１２の供給電力が１００％である場合、ランプ光量を減少させたいときにランプ１２の供給電力が下限値に設定されている場合などである。
【００３２】
ステップＳ１０５において、ＣＰＵ５１は、メモリ５２に設定されている、図２（ｄ）に示されるデータテーブルに基づいて、ステップＳ１０３にて算出された画像の明るさ補正値Ｂｒｉに対応するランプ１２の供給電力変化量ｃＰｏｗｎを求める。ランプ１２の供給電力変化量ｃＰｏｗｎは、ランプ１２の駆動電力調整値である。そしてＣＰＵ５１は、現在の電力設定値ｓＰｏｗと供給電力変化量ｃＰｏｗｎを用いて、以下の式（１）に基づいてランプ１２（光源）に供給する電力Ｐｏｗを算出する。
【００３３】
【数１】
2015018051.tif 000003
【００３４】
続いてステップＳ１０６において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０５にて算出したランプ１２に供給する電力Ｐｏｗが予めメモリ５２に設定されている上限値と下限値との間（すなわち、所定の閾値の範囲内）の値であるか否かを判定する。ランプ１２に供給する電力の上限値をＰｏｗｍａｘ、下限値をＰｏｗｍｉｎとした場合、ＣＰＵ５１は、以下の式（２）で表されるように電力Ｐｏｗが上限値と下限値との間にあるか否かを判定する。
【００３５】
【数２】
2015018051.tif 000004
【００３６】
式（２）を満たしている場合、ステップＳ１０５にて算出されたランプ１２に供給する電力Ｐｏｗが上限値Ｐｏｗｍａｘと下限値Ｐｏｗｍｉｎとの間にある。このためステップＳ１０８において、ＣＰＵ５１は、ランプ１２に供給する電力をステップＳ１０５にて算出された電力Ｐｏｗに設定する。一方、式（２）を満たさない場合、ステップＳ１０５にて算出されたランプ１２に供給する電力が上限値と下限値との間にないため、以下の処理を行う。まず、ＣＰＵ５１は、以下の式（３）を用いて、光源光量で補正できなかった画像の明るさの補正値Ｂｒｉを求める。
【００３７】
【数３】
2015018051.tif 000005
【００３８】
そしてＣＰＵ５１は、画像処理エンジン３０へ画像の明るさの補正値Ｂｒｉを出力する。次に、ＣＰＵ５１は、ランプ１２に供給する電力Ｐｏｗを、以下の式（４）で表されるように決定し、ステップＳ１０７に進む。
【００３９】
【数４】
2015018051.tif 000006
【００４０】
ステップＳ１０７において、まず、画像処理エンジン３０は、図３に示されるデータテーブルに基づき、ステップＳ１０４またはＳ１０６にてＣＰＵ５１から入力された補正値Ｂｒｉに対応する液晶パネル２２２に設定する、γ値変化量ｃγｎを算出する。次に、現在のγ設定値ｓγおよびγ値変化量ｃγｎに基づいて、液晶パネル２２２に設定するγ値を決定する。
【００４１】
続いてステップＳ１０８において、まずＣＰＵ５１は、ステップＳ１０６にて決定されたランプ１２に供給する電力Ｐｏｗに対応する光量制御信号を光源駆動回路１１へ出力する。そして光源駆動回路１１は、ランプ１２の光量制御信号に基づいて、ランプユニット１０の供給電力を制御し、被投射面に投射される画像の明るさを調整する。次に、画像処理エンジン３０は、ステップＳ１０７にて決定された液晶パネル２２２に設定するγ値に対応する、液晶パネル２２２の光変調量制御信号をパネル駆動回路２２１へ出力する。そしてパネル駆動回路２２１は、液晶パネル２２２の光変調量制御信号に基づいて、設定されているγ値を変更し、被投射面に投射される画像の明るさを調整する。本実施例において、ランプユニット１０の供給電力変更のタイミングを、液晶パネル２２２の光変調量変更のタイミングに合わせることがより好ましい。
【００４２】
以上のような画像の明るさ補正方法によれば、プロジェクタ１の状態変化に起因する投射画像の明るさの変化を、光源光量および光変調量を制御することにより補正することが可能である。なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８において、光源光量の制御を光変調量の制御より優先させているが、光変調量を優先させてもよい。また、光源光量の制御か光変調量の制御のいずれか一方のみで制御を行ってもよい。更に本実施例は、シャッタやアイリスの制御により光量制御を行うなど、適宜変更可能である。
【００４３】
次に、図５を参照して、図４のステップＳ１０１における光量センサ予測値ＰＳＶの算出方法について詳述する。図５は、光量センサ予測値ＰＳＶの算出方法を示すフローチャートである。図５の各ステップは、主にＣＰＵ５１の指令に基づいて実行される。
【００４４】
まずステップＳ１０１ａにおいて、ＣＰＵ５１は、表示するテストパターンを認識し、図２（ａ）に示されるデータテーブルに基づいて、表示されているテストパターンに対応するテストパターンの領域毎の画像輝度情報ＢＩＮを取得する。続いてステップＳ１０１ｂにおいて、領域毎の画像輝度に対応する光量センサ値、すなわち光量センサ４０の出力値ＯＶＮ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ）を求める。光量センサ４０の出力値ＯＶＮ（光量センサ値）は、ステップＳ１０１ａにて取得したテストパターンの領域毎の画像輝度情報ＢＩＮ、および、図２（ｂ）に示されるデータテーブルに基づいて取得される。
【００４５】
続いてステップＳ１０１ｃにおいて、ステップＳ１０１ｂにて求められた光量センサ４０の出力値ＯＶＮと、図２（ｃ）に示される光量センサ４０の出力値の補正値との積和から、光量センサ４０の予測値ＰＳＶを算出する。以上のステップＳ１０１ａ〜Ｓ１０１ｃを経て算出される光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶは、以下の式（５）のように表される。
【００４６】
【数５】
2015018051.tif 000007
【００４７】
以上のように図４および図５に示されるフローチャートに基づいて、ＣＰＵ５１は、光量センサ４０の予測値ＰＳＶを算出する。なお本実施例において、図２（ａ）〜（ｃ）のデータテーブルに関し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に独立して３つの輝度値に対応するデータ（補正値）をメモリ５２に記憶しておくことがより好ましい。
【００４８】
また本実施例において、光量センサ４０の予測値ＰＳＶは、テストパターンに対応する領域毎の画像輝度から算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、領域毎の平均輝度やヒストグラムから算出してもよい。また、光量センサ４０の予測値ＰＳＶの算出方法は、ステップＳ１０１ａ〜Ｓ１０１ｃの手順で計算を行うことにより求めているが、これに限定されるものではない。例えば、ステップＳ１０１ａ〜Ｓ１０１ｃの計算結果を、図２（ａ）中に示されるデータとして予めメモリ５２に記憶し、ステップＳ１０１にてテストパターンに対応する計算結果を読み出すように構成してもよい。
【００４９】
次に、光量センサ４０の出力値と投射画像の明るさの相関が変化した場合の、被投射面に投射される画像の明るさが一定となる制御方法について説明する。ここで、光量センサ４０の出力値と投射画像の明るさの相関が変化した場合とは、例えば経年劣化などによりプロジェクタ１を構成する素子が変化した場合である。本実施例では、この相関が変化した場合、図２（ｃ）に示される画像領域毎の光量センサ４０の出力値の補正値を変更し、光量センサ４０の出力値と投射画像の明るさの相関を修正（変更）する。
【００５０】
図６および図７を参照して、本実施例における表示画像の領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値の変更方法について説明する。図６は、補正値の変更方法を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、補正回路５０（ＣＰＵ５１）の指令に基づいて実行される。図７（ａ）〜７（ｃ）は、補正値の変更方法の具体例を示す概略図である。図７（ａ）は、図６のステップＳ２０１においてある画像領域のみを表示した画像の表示例と、ステップＳ２０２で計測される光量センサ４０の出力値との対応関係を示す図である。図７（ｂ）は、ステップＳ２０４で表示される全黒画像の表示例と、ステップＳ２０５で計測される光量センサ４０の出力値の対応関係を示す図である。ここで、全黒画像とは、全画素の輝度値が０％の画像を意味する。逆に、全白画像とは、全画素の輝度値が１００％の画像を意味する。図７（ｃ）は、ステップＳ２０６にて算出される各領域に表示される画像のみに起因する光量センサ４０の出力値の算出例を示す図である。
【００５１】
本実施例において、補正値変更の開始条件は、例えば、ユーザにより操作パネルが操作され、操作検出回路５４がＣＰＵ５１へ補正値変更開始信号を出力した場合である。操作パネルによりユーザが補正値変更を選択すると、ＣＰＵ５１が操作検出回路５４からの補正値変更開始信号を判定し、補正値設定回路５３へ補正値変更信号を出力することにより、補正値変更が開始する。
【００５２】
光量センサ４０の出力値の補正値変更が開始されると、まず図６のステップＳ２０１において、図７（ａ）に示される表示画像Ａ〜Ｉを表示する。例えば、表示画像Ａは、表示画像を３×３に分割したＡ領域が全白、選択された領域以外が全黒の画像である。続いてステップＳ２０２において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２０１で領域Ｎに全白画像を表示した画像表示時の光量センサ４０の出力値を計測し、その値（第１の値）をＳＶＮ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ）とする。このように、ＣＰＵ５１は、画像の領域毎に所定の画像を表示させた状態で、画像の領域毎に光量センサ４０により計測された複数の第１の値を取得する。
【００５３】
そしてステップＳ２０３において、ＣＰＵ５１は、表示画像Ａ〜Ｉに対応する光量センサ４０の出力値ＳＶＮ（複数の第１の値）の全てが計測されたか否かを判定する。全ての出力値が計測されていない場合、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３を繰り返す。一方、全ての出力値が計測された場合、ステップＳ２０４に進む。
【００５４】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ５１（画像処理エンジン３０）は、図７（ｂ）に示されるような全黒画像を表示する。続いてステップＳ２０５において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２０４にて表示された全黒画像の光量センサ４０の出力値を計測し、その出力値（第２の値）をＳＶＢＫとする。このようにＣＰＵ５１は、黒画像（全黒画像）を表示させた状態で、光量センサ４０により計測された第２の値を取得する。
【００５５】
続いてステップＳ２０６において、ＣＰＵ５１は、図７（ｃ）に示されるように、各領域に表示される画像のみに起因する光量センサ４０の出力値ＳＶＮ−ＢＫを全領域に対して算出する。ここで、Ｎは分割された各領域Ａ〜Ｉのいずれかを示す。例えば、Ａ領域に表示される画像のみに起因する光量センサ４０の出力値ＳＶＡ−ＢＫ（第３の値）は、以下の式（６）により算出される。
【００５６】
【数６】
2015018051.tif 000008
【００５７】
このようにＣＰＵ５１は、出力値ＳＶＮ（複数の第１の値）のそれぞれから出力値ＳＶＢＫ（第２の値）を減算して、出力値ＳＶＮ−ＢＫ（複数の第３の値）を算出する。
【００５８】
続いてステップＳ２０７において、ＣＰＵ５１は、表示される画像のみに起因する光量センサ４０の出力値ＳＶＡＬＬ（第４の値）を求める。出力値ＳＶＡＬＬは、例えば、以下の式（７）のように求めることができる。
【００５９】
【数７】
2015018051.tif 000009
【００６０】
このようにＣＰＵ５１は、出力値ＳＶＮ−ＢＫ（複数の第３の値）の総和である第４の値を算出する。
【００６１】
続いてステップＳ２０８において、ＣＰＵ５１は、図２（ｃ）に示されるメモリ５２に設定された光量センサ４０の出力値の補正値ｎ１を、以下の式（８）を用いて算出して設定する。
【００６２】
【数８】
2015018051.tif 000010
【００６３】
このようにＣＰＵ５１は、出力値ＳＶＮ−ＢＫ（複数の第３の値）のそれぞれを出力値ＳＶＡＬＬ（第４の値）で除算することにより補正値を算出する。
【００６４】
図６のフローチャートによれば、プロジェクタ１の各素子と被投射面に投射される画像の明るさの相関が変化し、光量センサ４０の出力値と表示画像の領域毎の補正値との相関が変化した場合でも、低コストで表示画像の領域毎の補正値を適切に維持可能である。
【００６５】
なお本実施例において、補正値変更の開始条件は、ユーザにより操作パネルが操作された場合であるが、これに限定されるものではない。例えば、プロジェクタ１を構成する素子が交換され最初に点灯された場合や、一定時間が経過した場合などに補正値を変更するように構成してもよい。また、ステップＳ２０１にて選択された領域に表示する画像は全白を使用しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＲＧＢのベタ画像や光量制御に使用するテストパターンなど、任意の画像を利用することができる。また、各領域に表示される画像にのみ起因する光量センサ４０の出力値を求める際、ステップＳ２０１で表示した領域毎に画像を表示した画像と、ステップＳ２０４で使用した全黒画像との差を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、ステップＳ２０１で表示する画像として複数領域の画像を表示してもよいし、また、ステップＳ２０４で使用する画像として、全白やその他の画像を使用してもよい。
【００６６】
以上のように、表示画像の領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値を変更することで、経年劣化などにより変化した光量センサ４０の出力値と投射画像の明るさの相関を修正し、投射画像の明るさを経時変化前と同様の画像の明るさに保つことができる。このように本実施例によれば、光量センサの出力値と投射画像の明るさの相関が変化した場合でも、センサコストを減少させ、投射画像の明るさを一定に保持することが可能である。このため本実施例によれば、低コストで高精度に任意の投写光量に調整することが可能な画像投射装置および画像表示システムを提供することができる。
【００６７】
なお本実施例において、表示画像の領域分割を３×３の矩形（９領域）としているが、これに限定されるものではない。例えば、４×４の１６領域に分割するなど、任意の数に分割してもよいし、また各領域は面積を均等に分割せずに任意の形状にしてもよい。
【００６８】
また本実施例において、光源光量は、１つのランプユニットに供給する電力を調整して光源光量を制御するように（調整可能に）構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、複数の光源を使用して各光源の光量を制御してもよいし、ＬＥＤやＬＤを使用してデューティー比の制御により光源光量を調整してもよい。また本実施例において、光変調量は、γ値を調整し光変調量を制御するように構成されている。すなわち画像処理エンジン３０は、補正回路５０（ＣＰＵ５１）の指令に基づいて、画像信号ＩＳに含まれる階調値に補正係数を乗算することにより、画像の明るさを補正（調整）する。ただし本実施例は、これに限定されるものではない。例えば、画像処理エンジン３０は、補正回路５０の指令に基づいて、画像信号ＩＳに含まれる階調値をオフセットすることにより、画像の明るさを補正（調整）してもよい。また、これらを併用して制御してもよい。なお、複数のフォトダイオード４１を配置し各々の出力信号を補正回路５０に出力するように構成し、または、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを使用する場合でも、投射画像の明るさを一定に保持することができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、図８乃至図１３を参照して、本発明の実施例２における画像投射装置（プロジェクタ２）について説明する。本実施例によれば、容易な構成で投射画像に輝度／色度ムラが発生した場合でも、輝度／色度ムラを補正することができる。
【００７０】
図８は、本実施例における画像投射装置の概略構成図である。図８において、実施例１（図１）と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例におけるプロジェクタ２の画像処理エンジン１３０（画像処理手段）は、画像の領域毎に色調節可能に構成されている。後述のように、補正回路１５０は、光量センサ４０の計測値および補正値Ｕｅｎ（第２の補正値）に基づいて、画像の輝度ムラまたは色度ムラ（輝度／色度ムラ）を補正することができる。なお、プロジェクタ２とプロジェクタ１とは、画像処理エンジン３０と補正回路５０が、それぞれ、画像処理エンジン１３０と補正回路１５０に置き換わった点で異なり、他の構成は互いに同一である。
【００７１】
画像処理エンジン１３０は、実施例１の画像処理エンジン３０の動作に加えて、画像領域毎にγ値の設定を変更することができる。また、補正回路１５０から出力される信号に基づいて、輝度／色度ムラの補正テストパターンを表示することができる。補正回路１５０は、ＣＰＵ１５１、メモリ１５２、補正値設定回路１５３、および、操作検出回路１５４を備えている。ＣＰＵ１５１は、実施例１のＣＰＵ５１の動作に加えて、画像処理エンジン１３０にテストパターン表示信号およびムラ補正信号を出力する。
【００７２】
続いて、図９を参照して、輝度／色度ムラの補正テストパターンについて説明する。図９は、本実施例におけるテストパターンの例を示す図である。輝度／色度ムラの補正テストパターン（図９（ａ）〜（ｉ）のテストパターンＡ〜Ｉ）は、表示画像を複数領域に分割し、ある分割領域のみに画像を表示した複数の画像である。本実施例では、実施例１と同様に、表示画像を３×３の９領域に分割して補正を行う。また、分割された９領域をそれぞれＡ〜Ｉ領域と呼ぶ。さらに、ある分割領域のみに表示する画像は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のベタ画像である。ただし、本実施例はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
図１０は、本実施例におけるメモリ１５２に記憶された輝度／色度ムラ補正に用いられるデータテーブルである。図１０（ａ）は、輝度／色度ムラ補正に用いられるテストパターンと領域毎の画像輝度の関係を示すデータテーブルである。図１０（ａ）中のテストパターンＮｃは、テストパターンに表示する領域Ｎと表示する色ｃを表し、Ｎ＝Ａ〜Ｉ、ｃ＝Ｒ、Ｇ、Ｂである。図１０（ｂ）は、ＲＧＢ毎に設定された画像輝度と光量センサ４０の出力値の相関関係を記憶したデータテーブルである。図１０（ｃ）は、分割されたＡ〜Ｉ領域の領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値を示すデータテーブルである。図１０（ｃ）中のａ２〜ｉ２は、分割されたＡ〜Ｉ領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値であり、実施例１の補正値変更方法を用いて、補正値設定回路１５３により予め設定されている。
【００７４】
また、画像処理エンジン１３０には、輝度／色度ムラ補正に用いられる各種データテーブルが記憶されている。図１１は、画像処理エンジン１３０に記憶された輝度／色度ムラ補正に用いられるデータテーブルである。
【００７５】
本実施例において、輝度／色度ムラ補正の開始条件は、実施例１の光量制御の開始条件と同様であるが、プロジェクタ２を構成する各素子が交換された場合に開始するなど、適宜変更可能である。また本実施例では、テストパターンの表示方法を、画像処理エンジン１３０がＣＰＵ１５１からテストパターン表示信号を受け取り、パネル駆動回路２２１へテストパターンの画像信号を出力してテストパターンを表示するが、これに限定されるものではない。ＣＰＵ１５１がパネル駆動回路２２１へ画像信号を出力し、テストパターンを表示するなど、適宜変更可能である。
【００７６】
次に、図１２および図１３を参照して、ムラ補正の手順について説明する。図１２は、本実施例における輝度／色度ムラ補正方法を示すフローチャートである。図１２の各ステップは、主に、ＣＰＵ１５１の指令に基づいて実行される。
【００７７】
まずステップＳ３０１において、ＣＰＵ１５１（画像処理エンジン１３０）は、以下の手順でテストパターンを表示する。まずＣＰＵ１５１は、図１０（ａ）のように記憶されているテストパターンＮｃを表示するテストパターン表示信号を、画像処理エンジン１３０へ出力する。画像処理エンジン１３０は、ＣＰＵ１５１からのテストパターン表示信号に応じてパネル駆動回路２２１へ画像信号ＩＳを出力し、テストパターンを表示させる。
【００７８】
続いてステップＳ３０２において、光量センサ４０は、ステップＳ３０１にて表示されたテストパターンに対応する光量センサ４０の出力値を計測する。その計測値をＳＶＮｃ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ、ｃ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ）とする。そしてステップＳ３０３において、ＣＰＵ１５１は、領域Ａ〜Ｉ全ての領域に対応する光量センサ４０の出力値が計測されているかを判定する。全ての領域に対応する光量センサ４０の出力値が計測されていない場合、ステップＳ３０１に戻り、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３を繰り返す。一方、全ての領域に対応する光量センサ４０の出力値が計測されている場合、ステップＳ３０４に進む。
【００７９】
ステップＳ３０４において、ＣＰＵ１５１は、領域に表示する全ての色Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する光量センサ４０の出力値が計測されているか否かを判定する。全ての色に対応する光量センサ４０の出力値が計測されていない場合、ステップＳ３０１に戻る。一方、全ての色に対応する光量センサ４０の出力値が計測されている場合、ステップＳ３０５に進む。続いてステップＳ３０５において、ＣＰＵ１５１は、後述する方法を用いて、領域Ａ〜Ｉの明るさが略同一となるように補正を行う。ここで、略同一とは、厳密に同一となる場合に限定されるものではなく、実質的に同一であると評価される場合も含む。以上のように、図１２のフローチャートに基づいて、輝度／色度ムラ補正が行われる。
【００８０】
続いて、図１３を参照して、各領域（領域Ａ〜Ｉ）の明るさが略同一となるように色調制御を行う方法（図１２のステップＳ３０５）について詳述する。図１３は、領域毎の色調制御を示すフローチャートである。図１３の各ステップは、主に、ＣＰＵ１５１の指令に基づいて実行される。
【００８１】
まずステップＳ３０５ａにおいて、ＣＰＵ１５１は、色調制御を行う領域Ｎと色ｃの初期設定を行う。本実施例において、初期設定値はＮ＝Ａ、ｃ＝Ｒである。続いてステップＳ３０５ｂにおいて、ＣＰＵ１５１は、メモリ１５２に記憶されている図１０（ａ）のデータテーブルに基づき、表示しているテストパターンに対応する領域毎の画像輝度情報ＢＩＮｃを算出する。このとき、記憶されていない領域毎の画像輝度は、ＲＧＢともに０とする。これは、例えばテストパターンＡＲの場合、対応する領域毎の画像輝度情報ＢＩＮｃは、ＢＩＡＲ＝（１００，０，０）、ＢＩＢＲ＝ＢＩＣＲ＝、…、＝ＢＩＩＲ＝（０，０，０）であることを示している。このようにＣＰＵ１５１は、画像の領域毎に所定の画像（例えばテストパターン）を表示させた状態で、画像の領域毎に画像輝度情報ＢＩＮｃを取得する。
【００８２】
続いてＳ３０５ｃにおいて、ＣＰＵ１５１は、各テストパターン表示時の光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶＮｃを算出する。予測出力値ＰＳＶＮｃは、ステップＳ３０５ｂにて取得した領域毎の画像輝度情報ＢＩＮｃ、図１０（ｂ）の光量センサ出力値ＯＶＮｃ、および、図１０（ｃ）の表示画像毎の光量センサ４０の出力値の補正値ｎ２に基づいて算出される。各テストパターン表示時の光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶＮｃは、以下の式（９）のように表される。
【００８３】
【数９】
2015018051.tif 000011
【００８４】
このようにＣＰＵ１５１は、画像輝度情報ＢＩＮｃおよび補正値ｎ２に基づいて、光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶＮｃを算出する。
【００８５】
続いてステップＳ３０５ｄにおいて、ＣＰＵ１５１は、輝度／色度ムラの補正値Ｕｅｎ（第２の補正値）を算出する。補正値Ｕｅｎは、ステップＳ３０５ｃにて算出された各テストパターン表示時の光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶＮｃと、ステップＳ３０２にて計測された光量センサ４０の出力値ＳＶＮｃに基づいて算出される。輝度／色度ムラの補正値Ｕｅｎは、以下の式（１０）のように表される。
【００８６】
【数１０】
2015018051.tif 000012
【００８７】
このようにＣＰＵ１５１は、光量センサ４０の出力値ＳＶＮｃと予測出力値ＰＳＶＮｃとを用いて、輝度／色度ムラを補正する補正値Ｕｅｎ（第２の補正値）を算出する。
【００８８】
続いてステップＳ３０５ｅにおいて、ＣＰＵ１５１は、図１１に示されるデータテーブルに基づき、ステップＳ３０５ｄにて算出した輝度／色度ムラの補正値Ｕｅｎ（第２の補正値）に対応する液晶パネル２２２の各領域、色に設定するγ値変化量ｃγＣｎを求める。また、現在のγ設定値ｓγＮｃとγ値変化量ｃγＣｎに基づいて、液晶パネル２２２に設定するγ値γＮｃを決定する。このようにＣＰＵ１５１は、輝度／色度ムラの補正値Ｕｅｎ（第２の補正値）に基づいて、画像の領域毎にγ値を変更する。
【００８９】
続いてステップＳ３０５ｆにおいて、ＣＰＵ１５１は、全領域の補正が終了したか否かを判定する。全領域の補正が終了していない場合、ステップＳ３０５ｇに進む。一方、全領域の補正が終了している場合、ステップＳ３０５ｈに進む。ステップＳ３０５ｇでは、ＣＰＵ１５１は、補正を行う領域Ｎを次に補正を行う領域に設定し、ステップＳ３０５ｂに戻る。なお本実施例では、補正を行う領域Ｎは、Ａ→Ｂ→Ｃ→、…、→Ｉと変化するものとする。
【００９０】
ステップＳ３０５ｈにおいて、ＣＰＵ１５１は、全色の補正が終了したか否かを判定する。全色の補正が終了していない場合ステップＳ３０５ｉに進む。一方、全色の補正が終了している場合、本フローを終了する。ステップＳ３０５ｉにおいて、ＣＰＵ１５１は、補正を行う領域ＮをＡに設定し、補正を行う色ｃを次に補正を行う色に設定する。そしてステップＳ３０５ｂに戻り、再び全領域の補正を行う。なお本実施例では、補正を行う色ｃは、Ｒ→Ｇ→Ｂの順に変化するものとする。以上のように、本実施例によれば、投射画像に輝度／色度ムラが発生した場合、各領域のγ値を適切な値に設定することができる。
【００９１】
なお本実施例において、領域毎に設定するγ値を変更して輝度／色度ムラ補正を行っているが、これに限定されるものではない。複数の光源を用いて、各領域に対応する光源（ランプ１２）に対する供給電力、または、デューティー比の制御により、光源光量を制御してもよい。また、光源制御および色調制御を併用するなど、適宜変更可能である。また、輝度／色度ムラ補正の実施後に、表示画像領域に設定された光量センサ４０の出力値の補正値を修正し、輝度／色度ムラの発生による補正値の変化を補正するように構成してもよい。
【００９２】
以上のように制御することで、投射画像に輝度／色度ムラが発生した場合でも、容易な構成（低コスト）で高精度に輝度／色度ムラを補正可能な投射画像装置を提供することができる。なお、ステップＳ３０１において１つの領域に表示する画像は、ＲＧＢそれぞれのベタ画像であるが、これに限定されるものではない。領域に表示する画像と光量センサ４０の出力値の相関が取れる画像であれば、適宜変更可能である。また、１つの領域のみに表示せず、複数の領域に画像を表示した場合と光量センサ４０の出力値の相関を用いてもよい。このように本実施例によれば、色分離系２１や液晶パネルユニット２２等が経年変化により劣化し、被投射面に投射される画像にムラが発生した場合でも、補正回路によりムラ補正を行い、ムラのない投射画像を提供できる。
【実施例３】
【００９３】
次に、図１４乃至図１７を参照して、本発明の実施例３における画像投射装置について説明する。本実施例の画像投射装置によれば、容易な構成で、画像の投射中に、被投射面に投射される画像の明るさを補正することができる。
【００９４】
図１４は、本実施例における画像投射装置（プロジェクタ３）の概略構成図である。図１４において、実施例１（図１）と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のプロジェクタ３は、実施例１の画像処理エンジン３０および補正回路５０が、それぞれ、画像処理エンジン２３０および補正回路２５０に置換されている点で、実施例１のプロジェクタ１と異なる。
【００９５】
画像処理エンジン２３０（画像処理手段）は、画像変換回路２３１、画像解析回路２３２、および、画像補正回路２３３を備えている。画像変換回路２３１は、映像信号ＶＳを、明るさ、コントラスト、または、色調整などの画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて画像信号ＩＳに変換する。そして画像変換回路２３１は、画像信号ＩＳを画像解析回路２３２および画像補正回路２３３へ出力する。画像解析回路２３２は、画像変換回路２３１から入力された画像信号ＩＳに対してヒストグラムを算出し、算出したヒストグラムを補正回路２５０のＣＰＵ２５１へ出力する。画像補正回路２３３は、画像変換回路２３１により変換された画像信号ＩＳに対して、補正回路２５０のＣＰＵ２５１から出力される画像の明るさの補正値に応じた画像変換を行い、画像変換後の画像信号ＩＳをパネル駆動回路２２１に出力する。このように画像処理エンジン２３０は、外部からの入力信号ＶＳを液晶パネルユニット２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に表示させる画像信号ＩＳに変換し、パネル駆動回路２２１（２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ）へ出力する。
【００９６】
補正回路２５０は、ＣＰＵ２５１、メモリ２５２、および、補正値設定回路２５３を備えている。ＣＰＵ２５１は、画像解析回路２３２から出力されたヒストグラムと光量センサ４０の出力値とに基づいて、新たに被投射面に投射される画像の明るさの補正値を算出する。そしてＣＰＵ２５１は、補正方法に応じて補正結果を光源駆動回路１１または画像補正回路２３３へ出力する。また、表示画像領域毎の光量センサ値の補正値の補正量が変化した場合、ＣＰＵ２５１は、補正値設定回路５３へ補正値変更信号を出力し、データのやり取りを行う。メモリ２５２は、図１５に示される被投射面に投射される画像の明るさの補正値、および、各種補正値算出のパラメータを記憶しており、ＣＰＵ２５１とデータのやり取りを行う。補正値設定回路２５３は、ＣＰＵ２５１からの補正値変更信号により、メモリ５２に記憶されている表示画像領域毎の光量センサ値の補正値を変更する。
【００９７】
次に、容易な構成で映像投射中に発生する画像の明るさ変化の補正方法について説明する。本実施例は、実施例１と同様に、表示画像を３×３の９領域に分割して補正を行うが、これに限定されるものではない。また、分割された９領域は、それぞれ、Ａ〜Ｉ領域と呼ぶ。
【００９８】
図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、メモリ２５２に記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルについて説明する。図１５（ａ）は、輝度ＰＶの１画素（ｐｉｘｅｌ）あたりの光量センサ４０の出力値の増分を示すデータテーブルであり、領域毎の光量センサ４０の出力値の増分ＥＶＮを求める際に用いられる。図１５（ｂ）は、分割されたＡ〜Ｉ領域の領域毎に設定された光量センサ４０の出力値の補正値ｎ３、および、全黒表示時の光量センサ４０の出力値ＳＶＢＫを記憶したデータテーブルである。図１５（ｂ）のデータテーブルは、領域毎の光量センサ４０の出力値の増分から光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶを求める際に用いられる。図１５（ｃ）は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉとランプ１２の供給電力変化量ｃＰｏｗｎとの関係を示すデータテーブルであり、光源制御により画像の明るさの補正を行う際に用いられる。
【００９９】
図１６は、画像補正回路２３３に記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルであり、画像の明るさの補正値Ｂｒｉとγ値変化量ｃγｎとの関係を示している。図１６のデータテーブルは、色調制御により画像の明るさ補正の用いられるデータテーブルである。
【０１００】
続いて、図１７を参照して、映像投射中に被投射面に投射される画像の明るさの変化を補正する方法について説明する。図１７は、画像投射中における被投射面に投射される画像の明るさ補正方法を示すフローチャートである。図１７の各ステップは、主に、ＣＰＵ２５１の指令に基づいて実行される。なお本実施例では、投射画像の明るさの補正の開始条件を、プロジェクタ３のランプユニット１０が点灯状態の間、常時補正を行うが、これに限定されるものではない。例えば、投射映像の明るさの補正の開始条件は、一定時間毎に行ってもよいなど、適宜変更可能である。
【０１０１】
画像の明るさの補正が開始されると、まずステップＳ４０１において、画像変換回路２３１は、パーソナルコンピュータなどの画像供給装置１００から供給される映像信号ＶＳを、画像信号ＩＳに変換する。この変換は、明るさ、コントラスト、または、色調整などの画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて実行される。そして画像変換回路２３１は、画像信号ＩＳを、画像解析回路２３２および画像補正回路２３３へ出力する。続いて、画像解析回路２３２は、画像変換回路２３１より入力された画像信号に対して、Ａ〜Ｉ領域のそれぞれの（画像の領域毎に）ヒストグラムＨｉｓＮ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ）を算出し、補正回路２５０のＣＰＵ２５１へ出力する。このとき画像補正回路２３３は、画像変換回路２３１により変換された画像信号ＩＳに対して設定されているγ値に応じて、画像の明るさ補正を施した画像信号ＩＳをパネル駆動回路２２１に出力する。パネル駆動回路２２１は、画像信号ＩＳに応じて液晶パネル２２２を駆動し、ランプ１２からの光を変調することにより、被投射面に画像を表示する。
【０１０２】
続いてステップＳ４０２において、ＣＰＵ２５１は、ステップＳ４０１にて算出されたヒストグラムＨｉｓＮとメモリ２５２に設定されている図１５（ａ）のデータテーブルとを用いて、領域毎の光量センサ４０の出力値の増分ＥＶＮ（増加量）を算出する。領域毎の光量センサ４０の出力値の増分ＥＶＮは、以下の式（１１）のように表される。
【０１０３】
【数１１】
2015018051.tif 000013
【０１０４】
式（１１）において、ＨｉｓＮＰＶは、領域Ｎに含まれる輝度ＰＶの画素数、ＩＶＰＶは、１画素（１ｐｉｘｅｌ）の輝度ＰＶにおける光量センサの出力値の増分、Ｇｒａｄは最大輝度値である。このようにＣＰＵ２５１は、ヒストグラムを用いて、画像の領域毎に光量センサ４０の出力値（計測値）の増加量を算出する。
【０１０５】
続いてステップＳ４０３において、ＣＰＵ２５１は、光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶを算出する。光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶは、ステップＳ４０２にて算出した光量センサ４０の出力値の増分ＥＶＮ、図１５（ｂ）のデータテーブルに示される領域Ｎに設定された補正値ｎ３、および、全黒表示時の光量センサ４０の出力値ＳＶＢＫに基づいて算出される。また、光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶは、以下の式（１２）のように表される。
【０１０６】
【数１２】
2015018051.tif 000014
【０１０７】
式（１２）において、ｎ２は領域ｎに設定された補正値、ＳＶＢＫは全黒表示時の光量センサの出力値である。このようにＣＰＵ２５１は、増加量（増分ＥＶＮ）に基づいて光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶを算出する。
【０１０８】
次に、ステップＳ４０４において、光量センサ４０は、ステップＳ４０１にて表示された画像の光量を計測し、その出力値（計測値）である光量センサ値ＳＶをＣＰＵ２５１へ出力する。続いてステップＳ４０５において、ＣＰＵ２５１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを算出する。画像の明るさの補正値Ｂｒｉは、ステップＳ４０３にて算出された光量センサ４０の予測出力値ＰＳＶ、および、ステップＳ４０４にて計測された光量センサ４０の出力値（光量センサ値ＳＶ）に基づいて算出され、以下の式（１３）のように表される。
【０１０９】
【数１３】
2015018051.tif 000015
【０１１０】
このようにＣＰＵ２５１は、光量センサ４０の計測値（光量センサ値ＳＶ）と予測出力値ＰＳＶとを用いて補正値を算出する。
【０１１１】
続いてステップＳ４０６において、ＣＰＵ２５１は、ステップＳ４０５にて算出された画像の明るさの補正値Ｂｒｉに対して、光源制御が可能であるか否かを判定する。光源制御が可能である場合、ステップＳ４０７に進む。一方、光源制御が不可能である場合、ＣＰＵ２５１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを画像補正回路２３３へ出力し、ステップＳ４０８に進む。ここで、光源制御が不可能である場合とは、例えば、ランプ光量を増加させた場合にランプ１２の供給電力が１００％を超える場合、または、ランプ光量を減少させた場合にランプ１２の供給電力が下限値に設定される場合である。
【０１１２】
ステップＳ４０７において、ＣＰＵ２５１は、メモリ２５２に記憶されている図１５（ｃ）のデータテーブルを用いて、ステップＳ４０５にて算出された画像の明るさの補正値Ｂｒｉからランプ１２の供給電力の変化量を算出し、ランプ１２へ供給する電力を求める。そしてＣＰＵ２５１は、ランプ１２へ供給する電力に対応する光量制御信号を、光源駆動回路１１へ出力する。光源駆動回路１１は、ＣＰＵ２５１から出力された光量制御信号に基づいて、ランプ１２へ供給する電力を制御する。
【０１１３】
ステップＳ４０８において、ＣＰＵ２５１は、画像補正回路２３３に記憶されている図１６のデータテーブルを用いて、ステップＳ４０６にてＣＰＵ２５１から出力された画像の明るさの補正値Ｂｒｉからγ値変化量ｃγｎを算出し、γ値を設定する。
【０１１４】
続いてステップＳ４０９において、ＣＰＵ２５１は、投射画像の明るさの補正を終了するか否かを判定する。この補正方法を終了しない場合、ステップＳ４０１に戻る。一方、この補正方法を終了する場合、本フローを終了する。なお本実施例において、投射画像の明るさの補正の終了条件は、プロジェクタ３のランプユニット１０が消灯状態となった場合であるが、これに限定されるものではない。
【０１１５】
以上のような制御により、画像投射中に被投射面の画像の明るさが変化した場合でも、補正回路により被投射面に投射される画像の明るさの調整（補正）を行うことにより、低コストかつ高精度に任意の投写光量に調整することができる。なお本実施例において、被投射面に投射される画像の明るさの補正を光源制御と色調制御の併用により実現しているが、いずれか一方のみで実現してもよいなど、適宜変更可能である。また本実施例において、光量センサ４０の予測出力値を投射画像の領域毎のヒストグラムを用いて算出しているが、これに限定されるものではない。光量センサ４０の予測出力値を領域毎の平均輝度を用いて算出するなど、適宜変更可能である。
【０１１６】
このように本実施例によれば、ランプユニット１０などの構成要素が経年変化により劣化して明るさが変化した場合、画像投射中においても、補正回路により被投射面に投射される画像の明るさの調整を行い任意の投写光量に調整することができる。また、画像投射装置（プロジェクタ）を構成する各素子（各構成要素）が変化し、光量センサ４０の出力値と被投射面に投射される画像の明るさの相関関係が変化した場合、画像領域毎の光量センサ４０の出力値の補正値を変更する。これにより、経年劣化などにより画像投射装置を構成する素子が変化した場合でも、被投射面に投射される画像の明るさを一定に保つことが可能となる。
【０１１７】
すなわち各実施例によれば、センサコストを減少させ、光量計測手段の計測値と投射画像の明るさの相関が変化した場合であっても、所定の精度で投射画像の明るさを調節可能な画像投射装置を提供することができる。また、センサコストを減少させ、投射画像に輝度／色度ムラが発生した場合、輝度／色度ムラが補正可能な画像投射装置を提供することができる。また、映像投射中であっても照度変化の補正が可能な画像投射装置を提供することができる。
【０１１８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１、２、３  プロジェクタ（画像投射装置）
２０  光変調ユニット（光変調手段）
３０、１３０、２３０  画像処理エンジン（画像処理手段）
４０  光量センサ（光量計測手段）
５０、１５０、２５０  補正回路（補正手段）
【図１】
2015018051.tif 000016
【図５】
2015018051.tif 000017
【図８】
2015018051.tif 000018
【図１４】
2015018051.tif 000019
【図２】
2015018051.tif 000020
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
2015018051.tif 000026
【図１１】
2015018051.tif 000027
【図１２】
2015018051.tif 000028
【図１３】
2015018051.tif 000029
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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