(57)【要約】【課題】投影画像の色の変化を抑えながら効果的に消費電力を低減させること。【解決手段】異なる色の照明光を発生する複数のＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを有する光源ユニット２と、入力される映像信号に基づいて、光源ユニット２から射出された照明光を変調する透過型液晶表示パネル４と、光源ユニット２の各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを駆動制御する制御装置１０とを備え、制御装置１０が、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードと、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流のデューティ比を可変制御する第２制御モードとを有し、一または複数のフレームに対応する映像信号から表示画像の特徴量を検出し、該特徴量に基づいて第１制御モード及び第２制御モードのいずれか一方、または、両方を選択し、選択した制御モードにてＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動制御を行う画像投影装置を提供する。【選択図】図１
2008102442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の照明光を発生する複数の光源を有する光源ユニットと、
入力される映像信号に基づいて、前記光源ユニットから射出された照明光を変調する光変調手段と、
前記光源ユニットの各前記光源を駆動制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段が、
前記光源の駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードと、
前記光源の駆動電流のデューティ比を可変制御する第２制御モードと
を有し、一または複数のフレームに対応する前記映像信号から表示画像の特徴量を検出し、該特徴量に基づいて前記第１制御モード及び前記第２制御モードのいずれか一方、または、両方を選択し、選択した制御モードにて前記光源の駆動制御を行う画像投影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記照明光の色毎に前記特徴量を検出し、前記照明光の色毎に制御モードの選択を行う請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記表示画像の特徴量として輝度を検出し、該輝度が所定の値以上である場合に前記第２制御モードを選択し、該輝度が所定の値未満である場合に前記第１制御モードを選択する請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記照明光の色毎に前記画像の輝度を検出し、該輝度が所定の値以上である場合に、当該色に対応する前記光源を前記第２制御モードで駆動制御し、該輝度が所定の値未満である場合に、当該色に対応する前記光源を前記第１制御モードで駆動制御する請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記表示画像の特徴量として色成分の偏りを検出し、該色成分の偏りに応じて、制御モードの選択を行う請求項１または請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記表示画像の色成分として、駆動電流の増減による色調変化が所定の値よりも大きい照明光の色を他の照明光の色または所定の値よりも多く含む場合に、少なくとも当該色に対応する前記光源を前記第２制御モードで駆動制御する請求項５に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記表示画像における色数を検出し、該色数に応じて、制御モードの選択を行う請求項１または請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記表示画像における色数が所定数より少ない場合は、全ての前記光源を第１制御モードで駆動制御する請求項７に記載の画像投影装置。
【請求項９】
異なる色の照明光を発生する複数の光源を有する光源ユニットと、
入力される映像信号に基づいて、前記光源ユニットから射出された照明光を変調する光変調手段と、
前記光源ユニットの各前記光源を駆動制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段が、
各前記光源に印加する駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードと、
各前記光源に印加する駆動電流のデューティ比を可変制御する第２制御モードと
を有し、駆動電流の大きさの変化による色の変化が所定値よりも大きい前記光源を前記第２制御モードで駆動制御し、該色の変化が所定値以下である前記光源を前記第１制御モードで駆動制御する画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタなどの画像投影装置において、投影画像の明るさを調整する方法として、光源に印加する駆動電流の大きさを制御する方法と、光源にパルス状の駆動電流を印加し、そのデューティ比を制御する方法とが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−７０４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する場合、ＬＥＤの駆動電流を増減させることで光量を調整しようとすると、発光色の色味が変わってしまい、投影画像の色合いが変化するという不都合があった。
また、光源に印加する駆動電流のデューティ比を制御することにより光量を調整する場合には、駆動電流を増減させる方法に比べて、消費電力を効果的に低減できないという不都合があった。
【０００４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、投影画像の色の変化を抑えながら効果的に消費電力を低減させることのできる画像投影装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、異なる色の照明光を発生する複数の光源を有する光源ユニットと、入力される映像信号に基づいて、前記光源ユニットから射出された照明光を変調する光変調手段と、前記光源ユニットの各前記光源を駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記光源の駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードと、前記光源の駆動電流のデューティ比を可変制御する第２制御モードとを有し、一または複数のフレームに対応する前記映像信号から表示画像の特徴量を検出し、該特徴量に基づいて前記第１制御モード及び前記第２制御モードのいずれか一方、または、両方を選択し、選択した制御モードにて前記光源の駆動制御を行う画像投影装置を提供する。
【０００６】
このような構成によれば、光源ユニットから射出された異なる色の照明光は、光変調手段に導かれ、映像信号に基づく光変調がされることにより、表示画像が重畳される。この場合において、光源ユニットの各光源は、映像信号の特徴量に応じた制御モード、具体的には、光源の駆動電流の大きさを可変制御することで光量調整を行う第１制御モード、及び、光源の駆動電流のデューティ比を可変制御することで光量調整を行う第２制御モードのいずれか一方、或いは、両方を組み合わせた制御モードによって駆動制御されることとなる。したがって、表示画像の特徴量に応じた適切な制御モードにより、各光源の光量を調整することが可能となる。
【０００７】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記照明光の色毎に前記特徴量を検出し、前記照明光の色毎に制御モードの選択を行うこととしてもよい。
【０００８】
このような構成によれば、色毎に表示画像の特徴量が検出され、この特徴量に応じて各色の光源が該特徴量に応じて選択された制御モードにて駆動制御されるので、色毎に適切な制御モードに従って光量を調整することができる。
【０００９】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記表示画像の特徴量として輝度を検出し、該輝度が所定の値以上である場合に前記第２制御モードを選択し、該輝度が所定の値未満である場合に前記第１制御モードを選択することとしてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、表示画像の輝度が明るく、色調の変化がわかりやすい場合には、駆動電流の大きさを可変させない第２制御モードを選択するので、色調の変化を回避することができる。また、表示画像の輝度が暗く、色調の変化がわかりにくい場合には、第２制御モードを選択することにより、多少の色調変化を許容しながら消費電力の低減を図ることができる。
【００１１】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記照明光の色毎に前記画像の輝度を検出し、該輝度が所定の値以上である場合に、当該色に対応する前記光源を第２制御モードで駆動制御し、該輝度が所定の値未満である場合に、当該色に対応する前記光源を第１制御モードで駆動制御することとしてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、色毎に表示画像の輝度を検出し、この輝度が所定の値以上か否かによって各色に対応する光源の制御モードを選択するので、より細やかな光源の駆動制御を行うことができる。
【００１３】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記画像の特徴量として色成分の偏りを検出し、該色成分の偏りに応じて、制御モードの選択を行うこととしてもよい。
【００１４】
このように、画像の特徴量として色成分の偏りを検出し、この色成分の偏りに応じて制御モードの選択を行うので、光源の駆動制御に色成分の偏りを反映させることができる。例えば、色調変化が顕著に出てしまうような色成分の偏りをもつ画像を表示する場合には、各光源を第２制御モードで駆動制御することにより、消費電力の低減よりも色調を重視する。一方、色調変化があまり顕著に生じないような色成分の偏りをもつ画像を表示する場合には、各光源を第１制御モードで駆動制御することにより、多少の色調変化を許容しながら消費電力を効果的に低減させる。
【００１５】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記表示画像の色成分として、駆動電流の増減による色調変化が所定の値よりも大きい照明光の色を他の照明光の色または所定の値よりも多く含む場合に、少なくとも当該色に対応する前記光源を前記第２制御モードで駆動制御することとしてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、駆動電流の増減による色調変化が所定の値よりも大きい照明光の色を他の色または所定の値よりも多く含む画像を表示させる場合には、少なくともこの色に対応する光源については、駆動電流の増減を伴わない第２制御モードを選択することにより、色調の変化を防止することができる。また、この場合において、上記他の色に対応する光源については、第１制御モードを選択することにより、消費電力の低減を図ることができる。
また、駆動電流の増減による色調変化が所定の値よりも大きい照明光の色を他の色または所定の値よりも少なく含む画像を表示させる場合には、全ての光源を第１制御モードで駆動制御することとしてもよい。これにより、多少の色調変化を許容しながら消費電力を効果的に低減させることができる。
【００１７】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記画像における色数を検出し、該色数に応じて、制御モードの選択を行うこととしてもよい。
【００１８】
このように、画像の特徴量として色数を検出し、この色数に応じて制御モードの選択を行うので、光源の駆動制御に色数を反映させることができる。例えば、色調変化が顕著に出てしまうような色数の画像を表示する場合には、各光源を第２制御モードで駆動制御することにより、消費電力の低減よりも色調を重視する。一方、色調変化があまり顕著に生じないような色数の画像を表示する場合には、各光源を第１制御モードで駆動制御することにより、多少の色調変化を許容しながら消費電力の更なる低減を図ることができる。
【００１９】
上記画像投影装置において、前記制御手段は、前記画像における色数が所定数より少ない場合は、全ての前記光源を第１制御モードで駆動制御することとしてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、例えば、プレゼンテーション用の画像のように、表示画像における色数が所定数よりも少ない場合には、色の変化による視覚的な影響が少ないことから、第１制御モードを採用することにより、消費電力を効果的に低減させることができる。
【００２１】
本発明は、異なる色の照明光を発生する複数の光源を有する光源ユニットと、入力される映像信号に基づいて、前記光源ユニットから射出された照明光を変調する光変調手段と、前記光源ユニットの各前記光源を駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、各前記光源に印加する駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードと、各前記光源に印加する駆動電流のデューティ比を可変制御する第２制御モードとを有し、駆動電流の大きさの変化による色の変化が所定値よりも大きい前記光源を前記第２制御モードで駆動制御し、該色の変化が所定値以下である前記光源を前記第１制御モードで駆動制御する画像投影装置を提供する。
【００２２】
駆動電流の増減による色調変化が大きい色に対応する光源については、駆動電流を増減させる第１制御モードを採用してしまうと、色調に変化が生じてしまう。従って、このような光源については、第２制御モードにより駆動制御することにより、光量調整を行う。これにより、駆動電流の増減に伴う色調変化を抑制することができる。これに対し、駆動電流の増減による色調変化が小さい色に対応する光源については、第１制御モードにより駆動制御を行うことで、光量調整を行う。これにより、色の変化を抑えながら、消費電力を低下させることが可能となる。
例えば、上記光源としてＬＥＤを採用した場合には、赤色の照明光を射出するＬＥＤ、青色の照明光を射出するＬＥＤについては、駆動電流の増減による色調変化が所定の値よりも小さいため、第１制御モードにより光量の調整を行う。また、緑色の照明光を射出するＬＥＤについては、駆動電流の増減による色調変化が上記他の光源に比べて大きいため、第２制御モードにより光量の調整を行う。
また、上述した態様は、可能な範囲で組み合わせて利用することができるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る画像投影装置によれば、投影画像の色の変化を抑えながら効果的に消費電力を低減させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態に係る画像投影装置について、図を参照して説明する。
本実施形態に係る画像投影装置１は、図１に示されるように、光源ユニット２と、光源ユニット２から射出された照明光を導く導光ユニット３と、導光ユニット３により導かれた照明光を変調する透過型液晶表示パネル（光変調手段）４と、該透過型液晶表示パネル４により変調された照明光をスクリーンＳに対して投影する投影光学ユニット５とを備えている。なお、説明の簡略のため、偏光板等は図示を省略している。
【００２５】
光源ユニット２は、異なる色の照明光を射出する複数の光源及び各光源から射出された照明光を共通の光路に導く色合成素子６を有している。
本実施形態では、上記光源として、赤色の照明光を射出するＬＥＤ２ａ、緑色の照明光を射出するＬＥＤ２ｂ、及び青色の照明光を射出するＬＥＤ２ｃを備えている。
導光ユニット３は、平行度等を適切に調整するテーパロッド等の各種光学系を有している。
【００２６】
このような構成を備える画像投影装置においては、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃは、時分割で順次点灯され、その照明光は色合成素子６により共通する導光ユニット３に導かれ、この導光ユニット３により透過型液晶表示パネル４に導かれる。透過型液晶表示パネル４を透過することにより表示画像が重畳された照明光は、投影光学ユニット５によって拡大されてスクリーンＳに投影される。これにより、スクリーンＳには、表示画像が投影される。
【００２７】
この場合において、透過型液晶表示パネル４は、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの点灯タイミングと同期して、駆動制御される。具体的には、ＬＥＤ２ａが発光している期間においては、赤色の映像信号に基づいて、また、ＬＥＤ２ｂが発光している期間においては緑色の映像信号に基づいて、ＬＥＤ２ｃが発光している期間においては、青色の映像信号に基づいて透過型液晶表示パネル４が駆動制御される。各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの発光周期は非常に短く設定されていることから、観察者には白色の照明光が照射されているのと略同様の視覚的効果を与えることができる。
【００２８】
上記ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃ及び透過型液晶表示パネル４は、制御装置（制御手段）１０により制御される。
制御装置１０は、画像処理回路１１、パネル駆動回路１２、ＣＰＵ１３、及び光源駆動回路１４を主な構成要素として備えている。
【００２９】
画像処理回路１１には、映像信号が入力されるようになっている。画像処理回路１１は、入力された映像信号に対して、補間処理、階調補正処理等の公知の画像処理を行うとともに、１フレームに対応する映像信号に基づいて表示画像の特徴量を検出する。
例えば、画像処理回路１１は、図２に示すように、γ補正回路１５、特徴量検出回路１６、及びゲイン調整回路１７を主な構成要素として備えている。γ補正回路１５は、映像信号に対してγ補正を行うことにより、リニアな映像信号を生成する。特徴量検出回路１６は、γ補正回路１５から入力される１フレームに対応する映像信号に基づいて表示画像の特徴量を検出し、検出した特徴量をＣＰＵ１３に出力するとともに、ゲイン調整回路１７に該特徴量及び映像信号を出力する。
例えば、特徴量検出回路１６は、１フレームに対応する映像信号から各色の輝度に関する特徴量、具体的には、最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘを検出し、これら最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，ＢｍａｘをＣＰＵ１３に出力するとともに、これら最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘと映像信号とをゲイン調整回路１７に出力する。
【００３０】
ゲイン調整回路１７は、赤色、緑色、青色の各光量のレベル調整を行い、調整後の映像信号をパネル駆動回路１２に出力し、調整状態をＣＰＵ１３に出力する。具体的には、ゲイン調整回路１７は、特徴量検出回路１６から表示画像における各色の最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘが入力されると、この最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘが画像投影装置の最大表示階調値（例えば、２５５）となるように映像信号の各画素の階調値を補正し、この補正後の映像信号をパネル駆動回路１２に出力する。例えば、画像投影装置の最大表示階調値が２５５であった場合、ゲイン調整回路１７は、図３に示すように、映像信号の各画素の階調値に２５５／Ｒｍａｘをかけることにより、パネル透過率に関する映像信号を補正し、補正後の映像信号をパネル駆動回路１２に出力する。
【００３１】
また、ゲイン調整回路１７は、パネル駆動回路１２に出力する映像信号の階調値を高めに補正した値をＣＰＵ１３に出力する。具体的には、上述のように、各画素の階調値に２５５／Ｒｍａｘをかけた場合には、この係数２５５／ＲｍａｘをＣＰＵ１３に出力する。ＣＰＵ１３は、この係数の逆数Ｒｍａｘ／２５５を各色の光量に乗ずることにより光量を補正する。
このように、透過型液晶表示パネル４の透過率を増加させる一方で、この増加に対応する分、光量を低下させるので、最終的にスクリーンに表示される投影画像の輝度を変えることなく、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの発光量を効果的に低減させることが可能となる。これにより、消費電力を低減させることができる。なお、上述は赤色に関して一例を挙げて説明したが、緑色、青色についても同様である。
【００３２】
図１に戻り、パネル駆動回路１２は、画像処理回路１１からの映像信号の階調値に基づいて透過型液晶表示パネル４の透過率を画素毎に変化させる。これにより、透過型液晶パネル４の各画素の透過率は映像信号に応じて調整され、この結果、上述のように、透過型液晶表示パネル４に入射された照明光には、映像信号に基づく表示画像が重畳されることとなる。
【００３３】
また、ＣＰＵ１３は、画像処理回路１１からの特徴量並びに映像信号に基づいて、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを駆動制御するための制御信号をそれぞれ生成し、生成した制御信号を光源駆動回路１４に出力する。具体的には、ＣＰＵ１３は、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流の大きさをそれぞれ可変制御することにより、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから射出される光量を調整する第１制御モードと、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流のデューティ比をそれぞれ制御することにより、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから射出される光量を調整する第２制御モードとを備えている。
そして、ＣＰＵ１３は、特徴量に応じて上記第１制御モード及び第２制御モードのいずれか一方、または、両方を選択し、選択した制御モードに基づいて各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに対する制御信号をそれぞれ生成し、これらを光源駆動回路１４に出力する。
【００３４】
光源駆動回路１４は、ＣＰＵ１３からの各制御信号に基づいて駆動電流を各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに対して印加する。これにより、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの発光量が映像信号に基づいて制御される。
【００３５】
また、ＣＰＵ１３には、ユーザＩ／Ｆ１８からのモード指示信号、電源回路１９からの電源信号が入力されるようになっている。ユーザＩ／Ｆ１８は、ユーザによりモード指定がされた場合に、指定されたモードに対応する信号をモード指示信号としてＣＰＵ１３に出力する。電源回路１９は、ＡＣアダプタ（図示略）から電力が供給されている状態であるか、または、バッテリ（図示略）から電力が供給されている状態であるかを判別し、この判別結果を電源信号としてＣＰＵ１３に出力する。
【００３６】
次に、上記第１制御モード及び第２制御モードについて詳しく説明する。
第１制御モードは、図５に示すように、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流の大きさを増減させることにより、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの光量を調整する制御モードである。図５において、最大電流Ｉｍａｘは、例えば、通常時において各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに印加可能な最大値に設定されている。なお、この最大電流Ｉｍａｘは、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに対して個別に設定可能な値である。
このように、第１制御モードでは、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに印加する駆動電流の大きさを変化させることで、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから射出される光量を調整する。
【００３７】
第２制御モードは、図６に示すように、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流のデューティ比を可変制御することにより、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの光量を調整する制御モードである。図６に示すように、第２制御モードでは、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに印加する駆動電流の大きさは変えずに、例えば、最大電流Ｉｍａｘで一定とし、電流印加時間を調整することで、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから射出される光量を調整する。
【００３８】
ここで、図７に、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流に対する光量及び消費電力の一般的な特性を示す。
図７において、横軸は相対的な駆動電流、縦軸は、相対的な光量または消費電力をそれぞれ示している。
図７に示されるように、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの光量は駆動電流がある程度大きくなると飽和する傾向にある。また、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの消費電力は、駆動電流の増加に伴い増加するが、その増加幅ΔＰは印加電流が増加するほど徐々に大きくなる（図７において、ΔＰ１＜ΔＰ２）。これは、駆動電流の増加に伴いＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの順方向効果電圧がわずかに増加するためである。
【００３９】
このような特性を有することから、例えば、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの光量を低下させる場合には、デューティ比を変えるのではなく、駆動電流の大きさを減少させると、消費電力が効果的に低減できることがわかる。例えば、図７において、ＬＥＤ２ｂを例に挙げて説明すると、光量を相対値４から２へ低減させる場合、駆動電流を約９から約２．７に低下することとなり、また、このときの消費電力は約２０から約４まで低下することとなる。このことから、光量を５０％低下させる場合、駆動電流にして約７０％減少、消費電力にして約８３％低下させることが可能となる。これに対し、パルス駆動においてデューティ比を１／２に低減させても、消費電力は５０％にしかならない。
このことから、第１制御モードは、第２制御モードに比べて、消費電力を効果的に低減させることができる。
【００４０】
次に、図８は、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃからの赤、緑、青の光による色表現域をｘｙ色調図上に示した図である。各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流が小さいときは、図中破線で示されるように広い色表現域を有するが、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流が大きくなると、赤、緑、青の色調がそれぞれ図中実線で示されるように変化し、色表現域が狭くなる傾向にある。また、この図からわかるように、特に、緑色の照明光を射出するＬＥＤ２ｂにおいては、駆動電流の増減によって照明光の色調が大きく変化することがわかる。これに対し、赤色の照明光を射出するＬＥＤ２ａ、青色の照明光を射出するＬＥＤ２ｃに関しては、駆動電流の増減による色調変化は小さく、駆動電流による影響をほとんど受けていない。
【００４１】
このことから、図５に示したように、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動電流の大きさを可変制御する第１制御モードは、消費電力の低減効果は高いが、その一方で、図８に示すように、緑色の照明光の色調が変化するという特性を有する。
【００４２】
従って、本実施形態に係る画像投影装置では、上記点に着眼して、色変化を抑制しながら、消費電力を効果的に低減させるべく、以下のような光源制御を行うこととしている。
【００４３】
まず、制御装置１０の画像処理回路１１に映像信号が入力されると、図２に示したγ補正回路１５により映像信号にγ補正が行われ、続いて、特徴量検出回路１６による特徴量の検出処理が行われる。具体的には、特徴量検出回路１６は、１フレームに対応する映像信号から表示画像の明るさに関する特徴量、例えば、各色の最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘを検出し、これら最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，ＢｍａｘをＣＰＵ１３に出力するとともに、これら最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘと映像信号とをゲイン調整回路１７に出力する。
【００４４】
ゲイン調整回路１７は、最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘに基づいて各色の映像信号のレベル調整を行うことにより、パネル透過率に関する映像信号と光量に関する映像信号とを生成し、パネル透過率に関する映像信号をパネル駆動回路１２に出力するとともに、光量に関する映像信号をＣＰＵ１３に出力する。
【００４５】
ＣＰＵ１３は、最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘ及び光量を補正する値が入力されると、最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘが予め設定されている閾値以上であるか否かを判定し、最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘが閾値以上であると判断した色に対応するＬＥＤに関しては、第２制御モードによる制御を選択し、また、最大階調値が閾値未満であると判断した色に対応するＬＥＤに関しては第１制御モードを選択する。
【００４６】
例えば、赤色の最大階調値Ｒｍａｘが最大値（例えば、２５５）であった場合には、図９のａに示すように、ＣＰＵ１３は、ＬＥＤ２ａに対して１フレームの期間、最大電流Ｉｒｍａｘを印加するような制御信号を生成し、これを光源駆動回路１４に出力する。
【００４７】
また、赤色の最大階調値Ｒｍａｘが最大値未満かつ閾値以上であった場合には、図９のｂに示すように、ＣＰＵ１３は、ＬＥＤ２ａに対して、最大階調値Ｒｍａｘに応じたデューティ比をもつパルス状の制御信号を生成し、これを光源駆動回路１４に出力する。ここで、最大階調値Ｒｍａｘが大きいほど、電流印加時間は長く設定される。なお、パルス駆動周期は、設計事項により最適な値を選択することが可能である。
【００４８】
また、赤色の最大階調値Ｒｍａｘが閾値未満であった場合には、ＣＰＵ１３は、図９のｃに示すように、ＣＰＵ１３は、ＬＥＤ２ａに対して、所定のデューティ比であり、かつ、最大階調値Ｒｍａｘに応じた電流のパルス状の制御信号を生成し、これを光源駆動回路１４に出力する。ここで、所定のデューティ比は、最大階調値Ｒｍａｘが閾値と一致したときのデューティ比を採用している。
なお、ＣＰＵ１３は、図９のｃに示したように、パルス状の波形において電流値を増減させるのではなく、図５に示したように、最大階調値Ｒｍａｘに対応する電流を１フレーム期間にわたって連続して印加するような制御信号を生成することとしてもよい。
ＣＰＵ１３は、ＬＥＤ２ｂ，２ｃに関しても同様に制御信号を生成し、これを光源駆動回路１４に出力する。
【００４９】
光源駆動回路１４は、このようにして生成された制御信号を受け付けると、各制御信号に基づく駆動電流を各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃに印加する。
これにより、各色のＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃが最大階調値Ｒｍａｘ，Ｇｍａｘ，Ｂｍａｘに応じた光量にて順次発光し、各照明光は色合成部６、導光ユニット７を介して透過型液晶表示パネル４に導かれ、映像信号に基づく光変調が施された後、投影光学ユニット５によりスクリーンＳに投影されることとなる。これにより、スクリーンＳ上に投影画像が表示される。
【００５０】
以上説明してきたように、本実施形態に係る画像投影装置によれば、１フレームに対応する映像信号から表示画像の輝度に関する特徴量を検出し、この検出結果に基づいて制御モードを選択するので、表示画像の明るさに応じた最適な制御モードにて各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ駆動制御することが可能となる。
具体的には、表示画像の輝度が明るく、色調の変化が顕著に現れる場合には、駆動電流の大きさを可変させない第２制御モードを選択することにより、消費電力の低減よりも色調を重視する。
また、表示画像の輝度が暗く、色調の変化がわかりにくい場合には、第１制御モードを選択することにより、色調の変化よりも消費電力の低減を重視する。
これにより、各フレーム画像の特徴に応じた光量調整が可能となり、色調の変化を抑制しながら効果的に消費電力を低減させることができる。
また、本実施形態に係る画像投影装置によれば、色毎に表示画像の輝度を検出し、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ輝度に応じた制御モードで駆動制御するので、全てのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを同じ制御モードにて駆動制御する場合に比べて、細やかな駆動制御を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施形態において、ＣＰＵ１３が用いる上記閾値は、色毎に個別に設定されていることが好ましい。例えば、図８に示したように、赤色及び青色に関しては、駆動電流の増減による色調変化が小さいため、上記閾値を高めに設定することにより、消費電力を効果的に低減させることのできる第１制御モードを積極的に採用することとし、また、緑色に関しては、駆動電流の増減による色調変化が他の色に比べて大きいため、上記閾値を他の色に比べて低めに設定することにより、色調の変化と消費電力の低下とのバランスの調整を行う。これにより、消費電力を更に効果的に低減させることができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、１フレームに対応する映像信号から最大階調値を検出し、１フレーム周期で制御モードの切替が可能な構成としていたが、これに代えて、複数フレームに対応する映像信号から最大階調値を検出することにより、複数フレームの周期で制御モードの切り替えが可能な構成としてもよい。
【００５３】
また、本実施形態においては、映像信号に基づいて形成される表示画像の各色の最大階調値を検出し、この最大階調値が閾値以上であるか否かによって採用する制御モードを決めていたが、これに代えて、表示画像における平均階調値を色毎に求め、この平均階調値が閾値以上である場合に第２制御モード（図６参照）を採用し、平均階調値が閾値未満である場合に第１制御モード（図５参照）、或いは、第２制御モードと第１制御モードとの組み合わせによる制御モード（図９のｃ参照）を採用することとしてもよい。
【００５４】
また、上記表示画像が明るいか否かを判断する場合、上記方法に代えて、表示画像において階調値が閾値以上の画素を色毎に検出し、検出した画素の数が予め設定されている基準画素数以上である場合に、第２制御モード（図６参照）を採用し、該画素の数が基準画素数未満である場合に、第１制御モード（図５参照）、或いは、第２制御モードと第１制御モードとの組み合わせによる制御モード（図９のｃ参照）を採用することとしてもよい。
【００５５】
また、表示画像が明るいか暗いかを判定するための方法については、上述した方法に限られない。要は、表示画像が明るいか否かを判断するための判断基準を適宜設定し、この判断基準に基づいて表示画像が明るいと判断した場合には、色調の変化を伴わない第２制御モードを採用し、表示画像が暗いと判断した場合には、色調の変化を伴うが消費電力の低減効果の高い第１制御モード、または、第２制御モードと第１制御モードとの組み合わせによる制御モードを採用すればよい。
【００５６】
また、本実施形態においては、色毎に最大輝度値を検出し、この最大輝度値に基づいて各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの制御モードを選択することとしたが、これに代えて、赤、緑、青を含めた表示画像の全体の明るさに応じて全てのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを同じ制御モードで制御することとしてもよい。
表示画像が明るいか否かの判断方法については、任意に決定することが可能であるが、例えば、１フレームにおける映像信号から所定値以上の階調値を持つ画素を抽出し、この画素数が予め設定されている基準画素数以上であった場合には、表示画像が明るいと判断して全てのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを第２制御モードで駆動制御し、また、上記画素数が基準画素数未満であった場合には、表示画像が暗いと判断して全てのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを第１制御モードで駆動制御することとしてもよい。また、１フレームにおける平均階調値を求め、この平均階調値が閾値以上であるか否かにより表示画像が明るいか否かを判断することとしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態において、ＣＰＵ１３がユーザＩ／Ｆ１８からモード指定信号を受け付けた場合には、ユーザにより指定された制御モードを優先して採用することとしてもよい。例えば、ＣＰＵ１３が、第１制御モードを指定する旨の信号をユーザＩ／Ｆ１８から受け付けた場合には、第１制御モードによって各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを駆動制御する。このように、ユーザが所望する制御モードを優先的に採用することにより、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動制御にユーザの意思を反映させることができる。
また、上記ユーザによる制御モードの選択は、色毎に可能な構成としてもよい。これにより、ユーザの意思をより詳細に反映させることができる。また、制御モードだけでなく、例えば、表示画面が明るいか暗いかを判断するときの判断基準、例えば、上記閾値や基準画素数についてもユーザが設定可能な構成としてもよい。
【００５８】
また、本実施形態において、ＣＰＵ１３は、電源回路１９からの電源信号に基づいて制御モードを切り替えることとしてもよい。例えば、ＡＣアダプタから電力が供給されている状態を示す電源信号が入力されている期間においては、消費可能な電力に制限がないため、ＣＰＵ１３は、第２制御モードを採用することにより、消費電力よりも色調を重視する。一方、バッテリから電力が供給されている状態を示す電源信号が入力されている期間においては、使用可能な電力が制限されているため、ＣＰＵ１３は、第１制御モード、或いは、上述した第１制御モードと第２制御モードの組合せからなる制御モードを採用することにより、色調変化を許容しながら消費電力の低減効果を高める。このように、電源の供給状態に応じて、制御モードを切り替えることとしてもよい。また、バッテリから電力が供給されている場合において、バッテリの残容量に応じて制御モードを切り替えることとしてもよい。
なお、上述した各態様は、可能な範囲で組み合わせて適用することが可能である。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置について説明する。
本実施形態に係る画像投影装置においては、駆動電流の増減による色調変化が小さい色、即ち、赤色及び青色に関しては、第１制御モードを採用し、駆動電流の増減による色調変化が大きい色、即ち、緑色に関しては、第２制御モードを採用する。
このように、本実施形態における画像投影装置によれば、色毎に制御モードを使い分けるので、画像処理回路１１及びＣＰＵ１３における処理負担を大幅に低減させることができる。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置について説明する。
本実施形態に係る画像投影装置は、映像信号に基づいて形成される表示画像の色成分の偏りに応じて制御モードの選択を行う点で、上述した第１の実施形態に係る画像投影装置と異なる。
以下、本実施形態に係る画像投影装置について、第１の実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６１】
図１０及び図１１は、映像信号に基づいて形成される表示画像の各画素の色調をｓＲＧＢの３原色を基準として、ｘｙ空間にプロットした図であり、図１０は、花の画像の例であり、図１１は夕日の画像の一例である。
図１０は、ＲＧＢの３原色で囲まれる三角形の色表現範囲に画素の色調プロットが広がっていることから、この表示画像には様々な色成分が含まれていることがわかる。これに対し、図１１では、ＲＧＢの３原色で囲まれる三角形の色表現範囲に画素の色調プロットがＲの原色に近い範囲に偏っていることから、この表示画像にはＧ（緑）やＢ（青）の原色に近い成分がほとんど含まれていないことがわかる。
【００６２】
本実施形態に係る画像投影装置の制御装置１０は、特徴量抽出回路１６において１フレームに対応する映像信号から表示画像の色調の偏りを検出し、この検出結果に基づいてＣＰＵ１３が採用する制御モードを決定する。ここで、各画素の色調は、公知の手法によって、例えば、映像信号における各画素のＲＧＢ信号レベルと、ＲＧＢ原色の各３刺激値ＸＹＺのマトリクスとを用いてマトリクス演算処理を行うことで容易に求めることができる。
ＣＰＵ１３は、色調の偏りがない場合には、第２制御モードを採用することにより、駆動電流の大きさの変化による色の変化を抑える。また、ＣＰＵ１３は、色調の偏りがある場合には、多く含まれている色（例えば、図１１に示される表示画像では、赤色）について第２制御モードを採用することにより駆動電流の大きさの変化による色の変化を抑え、一方、ほとんど含まれていない色（例えば、図１１においては、緑色、青色）については、第１制御モードを採用することにより、消費電力を効果的に低減させる。
【００６３】
以上説明してきたように、本実施形態に係る画像投影装置によれば、映像信号に基づいて形成される表示画像の色の偏りに基づいて制御モードを選択するので、投影画像の色調変化を許容範囲に抑えながら効果的に消費電力を低減させることができる。
なお、本実施形態において、電流の大きさにより色の影響を受けない赤色、青色については、上記色調の偏りにかかわらず常に第１制御モードを採用し、電流の大きさの変化によって色が変化しやすい緑色に関してのみ、上記色調の偏りに応じて制御モードを選択することとしてもよい。このように、ＬＥＤ２ａ，２ｃについては、常に第１制御モードを採用することにより、消費電力を更に低減させることができる。
【００６４】
また、本実施形態において、図１２に示すように、色調図上のプロットが直線的に並んでいる場合には、色調の変化に気づきにくいため、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを第１制御モードで制御することとしてもよい。例えば、プレゼンテーション画像のように、同じ色で表された画素が多い画像の場合には、映像信号に基づいて形成される表示画像の各画素の色調をｓＲＧＢの３原色を基準としてｘｙ空間にプロットすると、図１２に示すように、プロットが直線的に表れる傾向が強く、図１０、図１１に示した自然画に比べて、色調を表す点の数（色数）が少ない。このような場合には、色調の変化が気にならないと判断して、消費電力を効果的に低減できる第１制御モードを採用するとよい。
【００６５】
〔第１の変形例〕
なお、上記各実施形態においては、光源ユニット２が、互いに異なる色の照明光を射出する３つのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを有していたが、これに代えて、図１３に示すように、同色の照明光を射出する複数のＬＥＤを同一面上にアレイ状に配置したＬＥＤ群２ａ´，２ｂ´，２ｃ´を用いることとしてもよい。この場合において、各ＬＥＤの光量制御方法は、上述と同様である。
【００６６】
〔第２の変形例〕
また、上記各実施形態に係る光源ユニット２に代えて、図１４乃至図１６に示すような光源ユニット２´としてもよい。図１４は光源ユニット２´を照明光の射出端側からみたときの平面図、図１５は光源ユニット２´の縦断面図、図１６は光源ユニット２´が備える回転ロッド２０の回転状態及び光の伝達効率を説明するための図である。
図１４及び図１５に示すように、光源ユニット２´において、複数のＬＥＤ２ａ、複数のＬＥＤ２ｂ、複数のＬＥＤ２ｃが同一円周上に配置されている。この配列の中心には、当該配列中心軸周りに回転可能な回転ロッド２０が設けられている。
この回転ロッド２０の自由端には、各ＬＥＤから射出された照明光を取り込むための入射端２０ａが設けられており、同一円周上に配列された各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの点灯タイミングに同期して、回転ロッド２０が配列中心軸回りに回転させられることにより、回転ロッド２０の入射端２０ａに対向するＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから発せられた照明光が入射端２０ａから回転ロッド２０内に取り込まれ、この回転ロッド２０を介して固定ロッド２３の入射端に導かれるようになっている。
【００６７】
このような光源ユニット２´においては、全てのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃを点灯したときの照明光の合成光が所望の色（例えば、白色）になるように各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの最大駆動電流を決定する。例えば、図１７に示すように、ＬＥＤ２ａの最大駆動電流Ｉｒｍａｘ，ＬＥＤ２ｂの最大駆動電流Ｉｇｍａｘ，ＬＥＤ２ｃの最大駆動電流Ｉｂｍａｘは、以下のように設定される。
Ｉｂｍａｘ＜Ｉｒｍａｘ＜Ｉｇｍａｘ
そして、駆動電流の増減による色調変化が大きい緑色に関しては、図１８に示されるように、第２制御モードが採用され、駆動電流の増減による色調変化が小さい赤色、青色に関しては、第１制御モードを採用することにより、消費電力低減の向上を図る。
【００６８】
なお、表示画像の緑色にかかる輝度が、予め設定されている閾値（例えば、一のＬＥＤ２ｂを完全に消灯状態としたときのＬＥＤ２ｂ全体で得られる光量に対応する輝度）以下であった場合には、図１９に示すように、一のＬＥＤ２ｂを完全に消灯状態とし、他のＬＥＤ２ｂを輝度に応じたデューティ比で制御することとしてもよい。
【００６９】
なお、上記光源ユニット２´において、回転ロッド２０をＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃの配列中心軸周りに回転させる場合、図１６に示すように、回転ロッド２０の回転角θが変化すると、回転ロッド２０の射出端２０ｂと、該射出端２０ｂに対向配置された固定ロッド２３の入射端２３ａとの結合状態が変化し、光の伝達効率が変動する。回転ロッド２０の射出端２０ｂと固定ロッド２３の入射端２３ａとは同一形状であり、例えば、四角に形成されている。ここで、両者の四辺が一致する状態のときの回転ロッド２０の回転角を０°とした場合、図２０に示すように、光の伝達効率は、回転角０°と９０°のときに最大値をとり、回転角４５°及び１３５°の時に最小値をとる正弦波として表される。このように、光の伝達効率は回転角θによる周期的な変化を示すので、光量を低減させる場合には、光の伝達効率の低い位置に配置されたＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから優先的に光量を低減させることが好ましい。このように、光量調整を行うことにより、同じ明るさを得る場合でも、消費電力を効率的に低減させることができる。
【００７０】
〔第３の変形例〕
また、上述した各実施形態においては、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから射出された照明光を共通する導光ユニット３を介して共通する透過型液晶表示パネル４に導いていたが、これに変えて、図２１に示すように、ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに対して、導光ユニット３ａ，３ｂ，３ｃ、及び透過型液晶表示パネル４ａ，４ｂ，４ｃを設けることとしてもよい。この場合、透過型液晶表示パネル４ａ，４ｂ，４ｃを透過した各照明光は、同一の光合成素子８に導かれ、ここで合成された後、投影光学ユニット５に導かれるようになっている。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した各実施形態において、透過型液晶表示パネル４に代えて、反射型液晶表示パネル、或いは、ＤＭＤ（Digital Micro Mirror）を採用することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像投影装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１に示した画像処理装置の内部概略構成を示したブロック図である。
【図３】図２に示したゲイン調整回路の作用を説明するための図である。
【図４】図２に示したゲイン調整回路の作用を説明するための図である。
【図５】第１制御モードの説明をするための図である。
【図６】第２制御モードの説明をするための図である。
【図７】ＬＥＤの駆動電流−光量特性及び駆動電流−消費電力特性を示した図である。
【図８】駆動電流を増減させたときの色調の変化を示した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像投影装置の光量制御を説明するための図である。
【図１０】映像信号に基づいて形成される表示画像の各画素の色調をｓＲＧＢの３原色を基準として、ｘｙ空間にプロットした図であり、花の画像の例を示した図である。
【図１１】映像信号に基づいて形成される表示画像の各画素の色調をｓＲＧＢの３原色を基準として、ｘｙ空間にプロットした図であり、夕日の画像の一例を示した図である。
【図１２】映像信号に基づいて形成される表示画像の各画素の色調をｓＲＧＢの３原色を基準として、ｘｙ空間にプロットした図であり、プレゼンテーションの画像の一例を示した図である。
【図１３】図１に示した光源ユニットの第１の変形例を示した図である。
【図１４】図１に示した光源ユニットの第２の変形例を示した図であり、光源ユニットを照明光の射出端側からみたときの平面図である。
【図１５】図１４に示した光源ユニットの縦断面図である。
【図１６】図１４に示した光源ユニットが備える回転ロッドの回転状態及び光の伝達効率を説明するための図である。
【図１７】第２の変形例に係る光源ユニットが備える各色のＬＥＤの駆動電流の最大電流値の大小関係を示した図である。
【図１８】第２の変形例に係る光源ユニットが備える各色のＬＥＤの光量制御の一例を示した図である。
【図１９】第２の変形例に係る光源ユニットが備える各色のＬＥＤの光量制御の一例を示した図である。
【図２０】第２の変形例に係る回転ロッドの角度と光の伝達効率との関係を示した図である。
【図２１】第３の変形例に係る画像投影装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  画像投影装置
２  光源ユニット
２ａ，２ｂ，２ｃ  ＬＥＤ
３  導光ユニット
４  透過型液晶表示パネル
６  光合成素子
１０  制御装置
１１  画像処理回路
１２  パネル駆動回路
１３  ＣＰＵ
１４  光源駆動回路
１８  ユーザＩ／Ｆ
１９  電源回路
Ｓ  スクリーン
【図１】
2008102442.tif 000003
【図２】
2008102442.tif 000004
【図３】
2008102442.tif 000005
【図４】
2008102442.tif 000006
【図５】
2008102442.tif 000007
【図６】
2008102442.tif 000008
【図７】
2008102442.tif 000009
【図８】
2008102442.tif 000010
【図９】
2008102442.tif 000011
【図１０】
2008102442.tif 000012
【図１１】
2008102442.tif 000013
【図１２】
2008102442.tif 000014
【図１３】
2008102442.tif 000015
【図１４】
2008102442.tif 000016
【図１５】
2008102442.tif 000017
【図１６】
2008102442.tif 000018
【図１７】
2008102442.tif 000019
【図１８】
2008102442.tif 000020
【図１９】
2008102442.tif 000021
【図２０】
2008102442.tif 000022
【図２１】
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