(57)【要約】【課題】入力映像信号が黒成分の多いシネマコンテンツの場合、スクリーンに投写される画面サイズが大きくなるほど、その面積効果により明るく感じてしまい、小面積時よりも相対的にコントラストが低く感じられるという、視覚特性を改善できるプロジェクタ等の投写型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】リサイズ・シネマ信号検出回路４０において、Ａ／Ｄコンバータ３０出力を差分検出することでシネマコンテンツかどうかの判別を行なう。また、入力セレクタ２６によりセレクトされた水平／垂直同期信号が入力され、垂直同期信号が２４Ｈｚ±１Ｈｚの場合にも入力映像信号がシネマコンテンツであると判定し、オンスクリーンメニューの中で定義した投写画面サイズにより、スクリーン面での輝度レベルをコントロールする。【選択図】図３
2008301382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号を表示するための表示デバイスと光源と投写レンズからなり、スクリーンに前記表示デバイスに表示された画像を投写する投写型表示装置において、
前記入力画像の垂直同期信号検出手段またはシネマ信号検出手段と、
投写する画面サイズを定義する投写画面サイズ定義手段とを具備し、
前記垂直同期信号検出手段または前記シネマ信号検出手段による検出結果と、前記投写画面サイズ定義手段で定義した投写画面サイズにより、前記スクリーン面での輝度レベルをコントロールすることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
入力画像信号を表示するための表示デバイスと光源と投写レンズからなり、スクリーンに前記表示デバイスに表示された画像を投写する投写型表示装置において、
前記入力画像の垂直同期信号検出手段またはシネマ信号検出手段と、
投写する画面サイズを検出する投写画面サイズ検出手段とを具備し、
前記垂直同期信号検出手段または前記シネマ信号検出手段による検出結果と、前記投写画面サイズ検出手段で検出した投写画面サイズにより、前記スクリーン面での輝度レベルをコントロールすることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
前記投写画面サイズ定義手段が、オンスクリーン表示による設定メニューから投写する画面サイズを定義することを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記投写画面サイズ検出手段が、投写レンズのズーム位置及びフォーカス位置により投写する画面サイズを検出することを特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
【請求項５】
前記垂直同期信号検出手段は２４Ｈｚの周波数検出であり、前記シネマ信号検出手段は２：３プルダウン検出することを特徴とする請求項１または２記載の投写型表示装置。
【請求項６】
前記投写画面サイズ定義手段で定義した投写画面サイズ、または前記投写画面サイズ検出手段で検出した投写画面サイズと、前記シネマ信号検出手段のシネマ信号検出結果に基づき、所定の投写画面サイズより大きくシネマコンテンツを表示させた場合は、前記スクリーン面での輝度レベルを面積に反比例する黒レベルより低くすることを特徴とする請求項１または２記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と、入力画像信号を表示するための液晶パネル等の表示デバイスと、投写レンズとを備え、スクリーンに表示デバイスに表示された画像を拡大投写するプロジェクタ等の投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタ等の投写型表示装置を用いて、ＤＶＤやＢＤ（ブルーレイディスク）の映像コンテンツをスクリーンに拡大投写し、大画面にして表示させることが多い。このような中、映像コンテンツとしての多くはシネマコンテンツであり、シネマコンテンツの場合はそのプロジェクタの色域やガンマ特性、黒の輝度レベルなど性能が非常に高く要求される。      
【０００３】
一方、プロジェクタで映像を投写表示する場合、投写レンズの多くはズームレンズとなっており、４０インチから２００インチ程度まで、僅かな投写距離でスクリーンに投写される画面サイズを容易に変更できるが、投写画面サイズが大きくなるほど画面の輝度が低下する。
【０００４】
そこで、多くのプロジェクタでは、スクリーンに投写される画面サイズに反比例する明るさに対して、明るさを一定に近づけるように、光学的または電気的な補正を行なうことで実現されている。
【０００５】
例えば特許文献１においては、投写画面サイズ検出部と、信号補正回路または光源調光回路を持ち、投写画面サイズが設定より大きくなると、輝度を上げるようにし、投写画面サイズが設定より小さくなると、輝度を下げるようにして、明るさの変化を減らすようにしている。
【０００６】
また、特許文献２においては、投写画面サイズと室内の明るさに応じて映像信号の振幅をコントロールし、コントラスト調整することが開示されている。
【特許文献１】特開平６−１１６８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３００４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、人間の視覚特性として、大画面になればなるほど、その面積効果により明るく感じてしまい、面積（投写画面サイズ）に反比例して感じる明るさよりも、黒側の輝度を明るく感じてしまうことにより、小面積時よりも相対的にコントラストが低く感じられることが多い。
【０００８】
特に、プロジェクタで拡大投写する映像コンテンツにおいて、映画のような画面全体的な平均輝度レベルが低いコンテンツの場合、その視覚特性の影響を受けやすい。
【０００９】
本発明は、上記のこのような課題を考慮し、入力映像信号が黒成分の多いシネマコンテンツの場合に、投写画面サイズが大きくなるほど、その面積効果により明るく感じてしまい、小面積時よりも相対的にコントラストが低く感じられるという視覚特性を改善できるプロジェクタ等の投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために第１の本発明は、入力画像信号を表示するための表示デバイスと光源と投写レンズからなり、スクリーンに前記表示デバイスに表示された画像を投写する投写型表示装置において、前記入力画像の垂直同期信号検出手段または前記シネマ信号検出手段と、投写する画面サイズを定義する投写画面サイズ定義手段とを具備し、前記垂直同期信号検出手段またはシネマ信号検出手段の結果と、前記投写画面サイズ定義手段で定義した投写画面サイズにより、前記スクリーン面での輝度レベルをコントロールすることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、スクリーンに大画面表示時、人間が明るく感じる黒レベルを小画面で見ている時と同じコントラスト感で見ることができるという作用を有する。
【００１２】
第２の本発明は、入力画像信号を表示するための表示デバイスと光源と投写レンズからなり、スクリーンに前記表示デバイスに表示された画像を投写する投写型表示装置において、前記入力画像の垂直同期信号検出手段またはシネマ信号検出手段と、投写する画面サイズを検出する投写画面サイズ検出手段とを具備し、前記垂直同期信号検出手段または前記シネマ信号検出手段による検出結果と、前記投写画面サイズ検出手段で検出した投写画面サイズにより、前記スクリーン面での輝度レベルをコントロールすることを特徴とするものであり、投写画面サイズを人間が定義することなく、自動で検出し、その上で、スクリーンに大画面表示時、人間が明るく感じる黒レベルを小画面で見ている時と同じコントラスト感で見ることができるという作用を有する。
【００１３】
第３の本発明は、請求項１記載の投写型表示装置において、前記投写画面サイズ定義手段が、オンスクリーン表示による、設定メニューから投写する画面サイズを定義することを特徴とするものであり、投写画面サイズを検出するためのセンサなどハードウエアを別途構成する必要がないので、安価にコントラスト感実現の作用を有する。
【００１４】
第４の本発明は、請求項２記載の投写型表示装置において、前記投写画面サイズ検出手段が、投写レンズのズーム位置及びフォーカス位置により検出するものであり、高精度にスクリーンに投写される画面サイズを自動検出できる作用を有する。
【００１５】
第５の本発明は、請求項１または２記載の投写型表示装置において、前記垂直同期信号検出手段は２４Ｈｚの周波数検出であり、前記シネマ信号検出手段は２：３プルダウン検出することを特徴とするものであり、入力された映像信号がシネマコンテンツであることを自動で判断できる作用を有する。
【００１６】
第６の本発明は、請求項１または２記載の投写型表示装置において、前記投写画面サイズ定義手段で定義した投写画面サイズ、または前記投写画面サイズ検出手段で検出した投写画面サイズと、前記シネマ信号検出手段のシネマ信号検出結果に基づき、所定の投写画面サイズより大きくシネマコンテンツを表示させた場合は、前記スクリーン面での輝度レベルを面積に反比例する黒レベルより低くすることを特徴とするものであり、入力映像信号が黒成分の多いシネマコンテンツの場合、スクリーンに投写される画面サイズが大きくなるほど、面積に反比例して感じる明るさよりも、黒レベルを低くするよう輝度レベルをコントロールしコントラストを上げるので、スクリーンに大画面表示時、人間が明るく感じる黒レベルを小画面で見ている時と同じコントラスト感で見ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の投写型表示装置は、入力映像信号が黒成分の多いシネマコンテンツの場合、スクリーンに投写される画面サイズが大きくなるほど、面積に反比例して感じる明るさよりも、黒レベルを低くするよう輝度レベルをコントロールするので、大画面表示時、人間が面積効果により明るく感じる黒レベルを小画面で見ている時と同じコントラスト感で見ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施形態１の投写型表示装置である液晶プロジェクタの光学構成図で、図２は液晶プロジェクタの外観図、図３は内部回路の詳細ブロック図である。
【００２０】
図１において、プロジェクタ１００の投写レンズ１１９から投影される映像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の液晶パネル（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）９１、９２、９３に表示した映像が、光源１１７のランプの光により図示しないスクリーンに拡大投写される。
【００２１】
ランプ点灯回路９４は、マイコン７０により制御され、光源１１７を点灯させる。光源１１７の光は、第１レンズアレイ１１０、第２レンズアレイ１１１により、液晶パネル９１、９２、９３に面均一となるような光とし、次いでダイクロイックミラー１１５でＲ、Ｇ、Ｂに光を分解し、それぞれの液晶パネル９１、９２、９３に入射させる。
【００２２】
赤液晶パネル９１への光は、光路長が他の緑液晶パネル９２、青液晶パネル９３と異なるため、リレーレンズ１１６で倍率調整している。
【００２３】
第１レンズアレイ１１０と第２レンズアレイ１１１との間には光量絞り１１２があり、光量絞り機構１１３により角度調整される。
【００２４】
また、第２レンズアレイ１１１とダイクロイックミラー１１５との間には、黄色及びシアンの波長をカットするための色補正用フィルタ１１４が配置されている。
【００２５】
また、液晶パネル９１、９２、９３を冷却するためのファン１１８が液晶パネル９１、９２、９３の下部に配置されている。
【００２６】
図２において、プロジェクタ１００は入力された映像信号を処理し、ＰＯＷＥＲボタン１５を押すことで、図１に示す内部の光源１１７及び液晶パネル９１、９２、９３を用いて、投写レンズ１１９より拡大投写映像を出力する。
【００２７】
入力としては、ＶＩＤＥＯ端子１１、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子１２と、ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ端子１３を持ち、それぞれ外部の機器を接続する。また、ＵＳＢなどのマウスポートを備え、マウス１６を接続してプロジェクタ１００のセッティング状態や、画面上を移動できるポインタとして動作させる。これは操作ボタン１４でも同一の機能を実現させることができる。
【００２８】
さらに、図３において、ＶＩＤＥＯ端子１１は、ＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号を入力するための端子である。
【００２９】
Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子１２は、Ｓビデオ信号を入力するための端子である。
【００３０】
ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ端子１３は、ＲＧＢ信号またはＹＰｂＰｒ信号を入力するための端子である。
【００３１】
入力セレクタ２１は、ＶＩＤＥＯ端子１１から入力されたコンポジットビデオ信号、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子１２から入力されたＳビデオ信号の内から何れかの信号を選択するためのセレクタである。
【００３２】
Ｙ／Ｃ分離回路２３は、カラーデコーダ２２によって入力されたコンポジットビデオ信号を、Ｙ信号とＣ信号とに分離するための回路である。
【００３３】
カラーデコーダ２２は、Ｙ／Ｃ分離された信号または入力されたＹ／Ｃ信号をＹＰｂＰｒ信号にカラーデコードするためのデコーダである。
【００３４】
マトリクス回路２４は、ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ端子１３から入力されたＹＰｂＰｒ信号をＲＧＢ信号へ変換する際にマトリクス処理を行うための回路である。
【００３５】
入力セレクタ２５は、ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ端子１３から入力されたＲＧＢ信号、マトリクス回路２４によって生成されたＲＧＢ信号の内から何れかの信号を選択するためのセレクタである。
【００３６】
入力セレクタ２６は、カラーデコーダ２２によって生成されたＹＰｂＰｒ信号、入力セレクタ２５によって入力されたＲＧＢ信号の内から何れかのアナログ信号を選択するためのセレクタである。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ３０は、入力セレクタ２６によって選択されたアナログ信号を、８ｂｉｔのデジタル信号へＡ／Ｄコンバートするためのコンバータである。
【００３８】
リサイズ・シネマ信号検出回路４０は、Ａ／Ｄコンバータ３０によってＡ／Ｄコンバートされたデジタル信号から２:３プルダウン検出、もしくは２：２プルダウン検出を行なって入力された映像信号がシネマコンテンツかどうかを判定する。さらに液晶パネル９１〜９３の画素数に応じてリサイズし、オンスクリーンを重畳させるための回路である。
【００３９】
色変換回路５０は、リサイズ・シネマ信号検出回路４０が出力したＲＧＢデータを所定の色へ変換する回路である。
【００４０】
マイコン７０は、電源制御、ファン制御、温度制御、光量絞り機構１１３の角度制御、色補正用フィルタ１１４の挿入制御、入力切り換え制御、ランプ点灯回路９４の電圧制御など、装置全体のあらゆる制御を行うとともに、レンズセンサ１２０の位置情報によりスクリーンに投写される画面サイズを検出する機能を持つ。
【００４１】
デジタル相展開回路８１〜８３は、液晶パネル９１〜９３の駆動ドライバ（図示省略）の動作速度を考慮して、色変換回路５０によって色補正されたデジタル信号を相展開するための回路である。
【００４２】
パネル駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）９０は、液晶パネル９１〜９３を駆動するための回路である。
【００４３】
液晶パネル９１〜９３は、色変換回路５０によって色補正され、デジタル相展開回路８１〜８３によって相展開されたデジタル信号をカラー表示するためのパネルである。
【００４４】
このような構成において、輝度レベルをコントロールする動作について、説明する。
【００４５】
図４はリサイズ・シネマ信号検出回路４０内の回路ブロック図である。
【００４６】
まず、フィールドメモリ４１、４２でＡ／Ｄコンバータ３０出力を格納し、フレーム差分を減算器４３で差分検出し、これをテレシネ変換信号検出部４４にて５フィールドにまたがって差分検出することでシネマコンテンツかどうかの判別を行なう。
【００４７】
入力されたインターレース映像信号はこの検出結果によりスイッチ４５、４６により最適な補間映像信号が生成されてプログレッシブ映像を実現する。
【００４８】
この時、シネマコンテンツでない、と判別された場合には、現フィールド内でラインメモリ４７との間において、２ライン補間部４８にて２ラインの補間処理を行い、順次操作部４９にて現信号と補間信号を交互に出力して、プログレッシブ信号を出力する。
【００４９】
またリサイズ・シネマ信号検出回路４０には入力セレクタ２６によりセレクトされた水平／垂直同期信号が入力される。
【００５０】
この時、垂直同期信号が２４Ｈｚ±１Ｈｚの場合にも入力映像信号がシネマコンテンツを判定する。
【００５１】
垂直同期信号が２４Ｈｚ、２：３プルダウン検出のいずれかがシネマコンテンツと検出した場合は、その判断を活かす。
【００５２】
スクリーンに投写される画面サイズの定義については、リサイズ・シネマ信号検出回路４０で重畳するオンスクリーンメニューに、図５に示すような映像調整メニューを表示させ、その中で投写画面サイズをセレクトする。図の例では、８０インチがセレクトされている。
【００５３】
このような投写画面サイズ定義とシネマ信号検出の判定結果に基づき、投写画面サイズが６０インチより大きくシネマコンテンツを表示させた場合は、面積に反比例する黒レベルより低く表示させる。
【００５４】
具体的には図６に示すように、６０インチの黒レベルのスクリーン輝度が４ｃｄ／ｍ2であった場合、通常だと、例えば１２０インチでは面積が４倍となるため、スクリーン上の輝度レベルは１ｃｄ／ｍ2となるが、それでは、面積効果により１ｃｄ／ｍ2以上の輝度と感じるため、コントラスト感を得ることが出来ない。したがって、この場合０．７ｃｄ／ｍ2となるように、黒レベルを調整して出力することにより、コントラスト感を６０インチと同程度に感じることができるようになる。
【００５５】
黒レベルを調整する方法としては、画面全体の映像信号のヒストグラムにより、平均輝度レベルが低くなった時点で、光量絞り１１２を絞ったり、ランプ点灯回路９４の電圧を下げて、黒レベルをコントロールする。
【００５６】
以上のように、黒レベルのコントロールにおいて、入力画像の垂直同期信号検出またはシネマ信号検出と、投写する画面サイズをオンスクリーン上で定義して、黒成分の多いシネマコンテンツの場合、スクリーンに投写される画面サイズが大きくなるほど、面積に反比例して感じる明るさよりも、黒レベルを低くするよう輝度レベルをコントロールし、コントラストを上げることで、大画面表示時、人間が明るく感じる黒レベルを小画面で見ている時と同じコントラスト感として見ることができる。
【００５７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の投写型表示装置である液晶プロジェクタにおいて、プロジェクタ内部の構成は実施の形態１における図１、図２、図３に示す通りで、基本動作は実施の形態１と同じである。
【００５８】
実施の形態１と異なるところは、スクリーンに投写される画面サイズの定義をオンスクリーンで人間がセレクトしていたが、本実施の形態では、投写レンズ１１９に取り付けられているズーム駆動用モータ、フォーカス調整用モータの回転位置により、自動的にスクリーンに投写される画面サイズを決定させるところにある。
【００５９】
このような構成において、入力映像信号の垂直同期信号が２４Ｈｚ、もしくは、入力されたインターレース信号が２：３プルダウン信号と判定した上で、スクリーンに投写される画面サイズを検出した結果が６０インチより大きい場合は、面積に反比例する黒レベルより低くし、コントラストを上げることで、６０インチで見ている時と同じコントラスト感を得ることができる。
【００６０】
以上、説明した本発明の液晶プロジェクタは、実施の形態１、２において、６０インチを基準として、それより大きい投写画面サイズの場合には面積に反比例する黒レベルより低くするが、基準となる画調を４０インチや８０インチで行なった場合は、そのサイズからの黒レベル設定を行なう必要がある。
【００６１】
また、６０インチを基準と考えて、それ以上のサイズの黒レベルについて、図６に示しているが、６０インチ以下の部分に関しては、逆に黒レベルを上げコントラストを落とした方が好ましいが、通常人間が見る視距離（スクリーン高×２〜３倍）において、面積効果が起こりにくいため、何も処理しなくても構わない。
【００６２】
また、スクリーンに投写される画面サイズを検出する手段は上記に限定されるものではなく、ＣＣＤカメラを装着して検出しても良いし、センサで距離を測定し、ズームレンズのギヤ位置とを組み合わせてスクリーンに投写される画面サイズを求めても良い。
【００６３】
また、各実施の形態において、インターレース信号におけるシネマ信号検出は２：３プルダウン信号によるフレーム差分から検出しているが、ＰＡＬ信号など２：２プルダウンで行なったり、レターボックスの有無で検出することも含んでおり、シネマコンテンツであることを検出する判別信号や信号形態になっていれば、特に限定されるものではない。
【００６４】
また、上記各実施の形態では、投写型表示装置として液晶プロジェクタを例示したが、本発明はこれに限るものではなく、ＤＬＰ方式など他の表示デバイスを用いたものでもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかる投写型表示装置は、スクリーンに大画面表示時、人間が面積効果により明るく感じる黒レベルを、小画面で見ている時と同じコントラスト感で見ることができるという効果を有し、ＤＶＤやＢＤなどのシネマコンテンツ映像信号を表示させるための画像表示の用途に適する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１、２の液晶プロジェクタの光学構成図
【図２】本発明の実施の形態１、２の液晶プロジェクタの外観図
【図３】本発明の実施の形態１、２の液晶プロジェクタの回路ブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の液晶プロジェクタのリサイズ・シネマ信号検出回路内の回路ブロック図
【図５】本発明の実施の形態１の液晶プロジェクタのオンスクリーンメニューを示す図
【図６】本発明の実施の形態１、２の液晶プロジェクタの投写画面サイズに対する黒レベルの輝度を示すグラフ
【符号の説明】
【００６７】
１１  ＶＩＤＥＯ端子
１２  Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子
１３  ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ端子
１４  操作ボタン
１５  ＰＯＷＥＲボタン
１６  マウス
２１  入力セレクタ
２２  カラーデコーダ
２３  Ｙ／Ｃ分離回路
２４  マトリクス回路
２５  入力セレクタ
２６  入力セレクタ
３０  Ａ／Ｄコンバータ
４０  リサイズ・シネマ信号検出回路
５０  色変換回路
７０  マイコン
８１〜８３  デジタル相展開回路
９０  パネル駆動ＩＣ
９１〜９３  液晶パネル
１００  プロジェクタ
１１０  第１レンズアレイ
１１１  第２レンズアレイ
１１２  光量絞り
１１３  光量絞り機構
１１４  色補正用フィルタ
１１５  ダイクロイックミラー
１１６  リレーレンズ
１１７  光源
１１８  ファン
１１９  投写レンズ
【図２】
2008301382.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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