(57)【要約】【課題】画像信号のうちプロジェクタの光源では再現できない鮮やかな色を、従来の光源を用いたプロジェクタにおいても、視聴者が体感できるプロジェクションシステムを提供する。【解決手段】画像信号を投射するプロジェクタと、前記プロジェクタのＲＧＢ光源を選択的に反射するスクリーンと、前記ＲＧＢ光源とは周波数の異なるＲ’Ｇ’Ｂ’を光源とする照明装置とを備えたプロジェクションシステムにおいて、前記画像信号からプロジェクタの光源で再現できない色信号を検出し、前記色信号に対して補色方向に前記照明装置を制御する信号処理手段を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を投射するプロジェクタと、
前記プロジェクタのＲＧＢ光源を選択的に反射するスクリーンと、
前記ＲＧＢ光源とは周波数の異なるＲ’Ｇ’Ｂ’を光源とする照明装置とを備えたプロジェクションシステムにおいて、
前記画像信号からプロジェクタの光源で再現できない色信号を検出し、前記色信号に対して補色方向に前記照明装置を制御する信号処理手段を備えていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクションシステムの信号処理手段を備えたプロジェクタであって、
前記プロジェクタの信号処理手段は、画像信号からプロジェクタの光源で再現できない色信号を検出する高彩度信号検出部と、
前記検出した色信号に対して補色方向の白色点を計算し、照明装置が前記白色点に一致した照明となるように、前記照明装置を制御する信号を生成する照明制御信号生成部とを備えていることを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクションシステムの信号処理手段として用いられる照明制御装置であって、
前記照明制御装置は、画像信号の入力信号処理部と、
プロジェクタの光源の色を設定する光源色設定部と、
前記画像信号からプロジェクタの光源で再現できない色信号を検出する高彩度信号検出部と、
前記検出した色信号に対して補色方向の白色点を計算し、照明装置が前記白色点に一致した照明となるように、前記照明装置を制御する信号を生成する照明制御信号生成部とを備えていることを特徴とする、照明制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明制御装置を備えていることを特徴とする、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号をスクリーンに投射するプロジェクションシステム、プロジェクタ、照明制御装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管に代わって液晶やプラズマといった大画面の表示装置が普及してきた。特に投射型プロジェクション方式を用いれば、非常に簡単に大画面表示が実現できる。しかし、従来のプロジェクション方式では、明るい部屋ではコントラストがとれないという欠点があり改善が要望されている。
【０００３】
この１つの解決策として、特許文献１に開示されたプロジェクションシステムがある。このプロジェクションシステムは、画像信号を投射するプロジェクタと、前記プロジェクタのＲＧＢ光源を選択的に反射するスクリーンと、前記ＲＧＢ光源とは周波数の異なるＲ’Ｇ’Ｂ’を光源とする照明装置とを備えている。すなわち、プロジェクタ光源とは周波数の異なる光源を照明に用い、かつスクリーンをプロジェクタの投射光のみを選択的に反射し、前記光源の照明は吸収する構成としている。
【０００４】
また特許文献２には、画像信号から取り出した色度や輝度に合致する光色可変型照明が開示されている。画像信号に応じてリアルタイムに照明を制御しようとするものである。但し、具体的に照明がどのような色に制御されるかについては、言及していない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４４９５１号公報
【特許文献２】特開平２−１５８０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、プロジェクションシステムにおける色の再現範囲について説明する。
【０００７】
図９に色度図を示す。ｘｙ２軸の交点により１つの色相が表現され、図示しないもう１つの軸でその色の明るさが表現される。図中、三角形の頂点が光源のＲＧＢを示しており、この三角形の内部の色が再現できる。Ｃ点が白色点を示し、Ｃ点から放射状に離れるほど彩度の高い色になる。図中の２つの三角形は、それぞれ撮像側と表示側の色再現範囲に対応しており、撮像側の三角形の方が大きく、表示側では撮像した色を全て表示できないのが一般的である。
【０００８】
近年、表示側での色再現範囲を拡大する動きがあるが、高価な装置を使用する撮像側（画像信号の出力源、例えばビデオカメラ等）に比べると、表示側（プロジェクタ）はなかなか追いつかないのが現状である。例えば、撮像側から伝送された図中Ａ点の色を表示しようとしても、表示側ではＡ’点の色になってしまう。図１０に示すように、所定以上の彩度の高い入力（横軸）があっても限界値以上は表示できない。
【０００９】
上述した特許文献１、２の技術も、上述した課題を解決していない。
【００１０】
したがって本発明は、画像信号のうちプロジェクタの光源では再現できない鮮やかな色を、従来の光源を用いたプロジェクタにおいても、視聴者が体感できるプロジェクションシステム、プロジェクタ、照明制御装置及び照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
画像信号を投射するプロジェクタと、
前記プロジェクタのＲＧＢ光源を選択的に反射するスクリーンと、
前記ＲＧＢ光源とは周波数の異なるＲ’Ｇ’Ｂ’を光源とする照明装置とを備えたプロジェクションシステムにおいて、
前記画像信号からプロジェクタの光源で再現できない色信号を検出し、前記色信号に対して補色方向に前記照明装置を制御する信号処理手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るプロジェクションシステム、プロジェクタ、照明制御装置及び照明装置を用いると、画像信号のうちプロジェクタの光源では再現できない鮮やかな色を、従来の光源を用いたプロジェクタにおいても、視聴者が体感できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る第１の実施形態について図を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すプロジェクションシステムは、例えばビデオカメラ等の出力源から入力された画像信号４を投射するプロジェクタ１と、前記プロジェクタ１のＲＧＢ光源を選択的に反射するスクリーン２とを備えている。さらに前記ＲＧＢ光源とは周波数の異なるＲ’Ｇ’Ｂ’を光源とする照明装置３を有する。
【００１５】
プロジェクタ１は、ＲＧＢ３色を発する光源と、前記光源より発せられた光束を画像信号４に応じてＲＧＢ３色毎に強度変調するライトバルブ（例えば液晶パネル）とを備えている。このライトバルブによって強度変調されたＲＧＢ３色光をスクリーン２上に重ねて結像させる投影レンズを備えている。本発明による効果をより顕著とするため、各光源の帯域巾はできるだけ狭いことが望ましく、たとえばＬＥＤあるいはレーザー光源などを使用する。
【００１６】
スクリーン２は、プロジェクタ１のＲＧＢ光源を選択的に反射、つまりＲＧＢの波長近辺でのみ反射率が高く、他の波長の光は吸収する特性を持っている。具体的には、光を吸収する黒いベース材の上に、Ｒ反射層、Ｇ反射層、Ｂ反射層の３枚の特殊な層を積層させており、各層が反射する波長は前記プロジェクタ光源のＲ，Ｇ，Ｂ波長にほぼ一致している。また各層は、他のすべての波長を透過する性質を持っているため、スクリーン全体としては、プロジェクタの光源であるＲＧＢの３波長のみが反射され、それ以外の外光などは、ベース材まで到達して吸収され、反射されない。
【００１７】
照明装置３は、点灯色の変更が可能な構成とされており、例えば、ＲＧＢ各色が点灯するＬＥＤを多数個（各色Ｎ個）備え、後述する照明制御信号に応じて各色の点灯ＬＥＤの個数を増減するように構成される。各色の点灯個数の比率によって、同じ白色でも赤みがかった白色、青みがかった白色を生成できる。本発明による効果をより顕著とするため、各ＬＥＤの光源は、プロジェクタ１の光源と波長が異なるようにされており、以後はＲ’Ｇ’Ｂ’と表現する。
【００１８】
プロジェクタ１に入力された画像信号４は、ＲＧＢ３色の光信号に変換されてスクリーン２に投射された後、反射して視聴者の目で認識される。一方、照明装置３から放射されたＲ’Ｇ’Ｂ’３色の光も、スクリーン２で反射して視聴者の目に入るはずであるが、上述したようにスクリーン２はＲＧＢの波長近辺でのみ反射率が高く、他の波長の光は透過する特性を持っている。そのため、視聴者の目に届くＲ’Ｇ’Ｂ’はごく僅かとなる。
【００１９】
ＲＧＢとＲ’Ｇ’Ｂ’の波長の関係は例えば図２に示すようになっている。人間の目は光の波長に対して急峻な選択特性を持たない、すなわち３色の光が合成されて１つの色に見える。そのため、図２のようにプロジェクタ１のＲＧＢとは異なる波長のＲ’Ｇ’Ｂ’を用いても、照明装置３の照明光の色をスクリーン２上の白色に一致させることができる。色度図で言えば、図３に示すように頂点が異なる三角形となるが、Ｒ’Ｇ’Ｂ’のバランスを調整することで、白色点（図中Ｃ点）を一致させることができる。
【００２０】
図１に戻ると、スクリーン２から照明光Ｒ’Ｇ’Ｂ’の反射がないので、照明装置３が点灯した場合でも、投射した画像のコントラストが落ちない。また、照明装置３からの直接光あるいは図示しない部屋の壁などからの反射光が、やはり視聴者の目に入るが、視聴者の視線がスクリーン２の方向を向いていることもあり、これらの光はスクリーン枠外の周辺色として認識される。
【００２１】
もし、スクリーン２の周辺が白い壁でプロジェクタ１の投射をＯＦＦにした場合を考えると、周辺は照明光と同じ白色でスクリーン２は、照明光を反射しないため黒っぽく見えることになる。このような特殊なスクリーン２を使用することにより、プロジェクション方式でありながら、照明装置３を点灯して部屋を明るくしても、スクリーンのコントラスト低下が少なく快適な鑑賞が可能になる。
【００２２】
しかし、画像信号４に含まれるプロジェクタ１の光源では再現できない鮮やかな色については、以上の構成をもってしても、視聴者が体感できる構成とは成らない。
【００２３】
そこで、本実施形態のプロジェクタ１は、本発明の特徴とする信号処理手段を備えている。信号処理手段は、図４に示すように、画像信号４からプロジェクタ１の光源で再現できない色信号を検出する高彩度信号検出部４４を備えている。さらに前記検出した色信号に対して補色方向の白色点を計算し、照明装置３が前記白色点に一致した照明となるように、前記照明装置３を制御する信号を生成する照明制御信号生成部４５を備えている。
【００２４】
具体的に、図４及び図５を用いてプロジェクタ１に入力された画像信号４が信号処理手段でどのように処理されるかを説明する。ちなみに、図５のフローチャートに示す画像信号４は１画面分の信号である。
【００２５】
画像信号４は、先ず入力信号処理部４１でＲＧＢ信号に変換される（Ｓ１）。一般に、撮像された画像信号はＲＧＢ形式でなく、ＹＵＶといった輝度、色差形式に変換されて符号化、伝送されるためである。ＲＧＢ信号は表示信号処理部４２でガンマ補正などプロジェクタ１の特性に合わせた表示のための信号補正が行なわれ、ドライバ４３を介してスクリーン２へ供給されて投射される。
【００２６】
一方、ＲＧＢ信号は高彩度信号検出部４４にも供給され、ここで画像信号４に含まれるプロジェクタ１の光源では再現できない高彩度の信号を検出する（Ｓ２）。図９に示した色度図において、実線の三角形領域が撮像（伝送）された画像信号４の色範囲であり、点線の三角形領域がプロジェクタ１の表示範囲に対応している。高彩度信号検出部４４では、画像信号４の中で点線で示す三角形領域の外側の信号を取り出す。このとき、画像信号４がＲＧＢ信号のままでは判定できないので、＜数１＞に示した変換式を用いて画像信号４を色度図上にプロットして計算を行なう。ちなみに、高彩度信号検出部４４には、予めプロジェクタ１の光源で再現できる色範囲、すなわちプロジェクタ１の色再現範囲を示す情報が入力されており、前記情報と前記画像信号４とが比較され、再現できない高彩度の信号が検出される。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
上記のように、Ｓ２において数式的に取り出されたプロジェクタ１の光源で表示できない色信号から、さらに鮮やかに表示したい色信号領域を絞り込む（Ｓ３、Ｓ４）。Ｓ３で信号強度が所定値より大きい色信号を取り出し、Ｓ４では画面上で所定以上の面積の領域となるかを判定する。信号強度が大きくても面積の小さい領域や面積が大きくても信号強度が小さい領域は排除され、Ｓ７に飛んで照明装置３の照明制御信号５を０（Ｃ’点＝Ｃ点のまま）とする。
【００２９】
一方、条件を満たし抽出された色信号の情報は照明制御信号生成部４５に渡される。照明制御信号生成部４５では、与えられた色信号に対して照明光の色がちょうど補色の方向に変化するように照明制御信号５を生成する。
【００３０】
図９の色度図を使って説明する。検出された表示不可の色信号をＡ点とすると、Ａ点から白色点Ｃ点を結ぶ直線上でＡ点とは反対側のＣ’点を求め、照明光の色がこのＣ’点となるような照明制御信号５を生成する。具体的には、Ｓ５において、抽出した色信号のｘｙそれぞれの平均値あるいは、信号強度の重みをつけた加重平均を行なう。Ｓ６では、この平均値を元の白色点Ｃ点に対し対称（補色）の位置に換算し、ｋ倍（ｋ＜１）してＣ’点を求める。図上では、ＡＣの長さを１とした時に、ＣＣ’の長さがｋということになる。
【００３１】
これにより画像信号４に連動して照明装置３の照明光はＣ点からＣ’点へ移動することになる。本来であれば、画像信号４に含まれるＡ点の色は、このプロジェクタ１の光源では再現できずＡ’点として表示されるので、彩度が低く鮮やかさが不足する。しかし、同時に照明装置３の照明光が補色方向のＣ’点となるので、ユーザーはＡ点方向により近づいた鮮やかな色を体感できる。
【００３２】
これは錯覚によるもので、図６にその一例を示す。両者は黄色いレモンの絵であるが、左側の背景が白であるのに対し、右側は黄色の補色の青を背景にしている。このとき、右のレモンの黄色がより鮮やかに見える。照明の場合は、あまり極端に色を変えても違和感があるので、白熱電球と蛍光灯の違いのように色温度が異なる白色というレベルでの制御が望ましい。つまり、あらかじめ設定しておく上記ｋの値はＣ点が移動しても白色といえる範囲に収まるように、小さい値（例えば０．１）としておく。
【００３３】
以上で求めたＣ’点に照明光を制御することで、プロジェクタ１の光源では再現できない鮮やかな色を視聴者が体感することができる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る第２の実施形態について図を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態の狙いは、第１の実施形態においてプロジェクタ１と照明装置３の組み合わせが専用のペアとなって自由度が低い点を改善するものである。例えば、本実施形態によれば、照明装置３はそのままで、光源あるいは色再現範囲の異なる別のプロジェクタに置き換えることができる。
【００３６】
図７は本実施形態に係るプロジェクションシステムを示した構成図である。図１と共通な部分については説明を省略する。図１に対して、照明制御装置６が追加されている。
【００３７】
照明制御装置６は、図８に示すように、画像信号４（ＹＵＶ）からＲＧＢへの変換を行なう入力信号処理部と、プロジェクタ１の光源の色を設定する光源色設定部とを備えている。さらに前記画像信号４からプロジェクタ１の光源で再現できない色信号を検出する高彩度信号検出部を備えている。前記検出した色信号に対して補色方向の白色点を計算し、前記照明装置３が前記白色点に一致した照明となるように、前記照明装置３を制御する信号を生成する照明制御信号生成部を備えている。つまり、図４において照明制御信号５を生成する部分を取り出した形になっている。
【００３８】
特徴的なのは、プロジェクタ情報が入力されている光源色設定部が追加されている点である。プロジェクタ情報とは、プロジェクタ１の色再現範囲を示す情報であり、使用している光源のＲＧＢ位置（のｘｙ値）に相当する。第１の実施形態においては、プロジェクタに内蔵されていたため、光源のＲＧＢ位置は固定であった。これを使用するプロジェクタ１に合わせて可変とするため、キー入力等で入力する手段を設けてもよいし、プロジェクタ１の機種ごとの設定値を図示しないメモリに保持し、それを選択するようにしてもよい。プロジェクタの機種ごとの色再現範囲を入力することにより、プロジェクタ１を変更した場合でも、本発明による効果が得られる。プロジェクタ１の色再現範囲を示す情報は、図７においては符号７で示している。
【００３９】
なお、照明制御装置６を照明装置３の内部に備えた形態も可能である。この場合も、高彩度信号検出部にプロジェクタの機種ごとの色再現範囲を入力しておくと、プロジェクタ１の変更に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態のプロジェクションシステムの構成図である。
【図２】プロジェクタの光源と照明装置の光源の関係を示す図である。
【図３】異なるＲＧＢで同じ白色点を表現した色度図である。
【図４】プロジェクタに備えられた信号処理手段のブロック図である。
【図５】第１の実施形態の照明制御信号の生成フローチャートである。
【図６】補色の効果の説明図である。
【図７】第２の実施形態のプロジェクションシステムの構成図である。
【図８】照明制御装置のブロック図である。
【図９】生成する照明制御信号を説明するための色度図である。
【図１０】入力色信号の飽和を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  プロジェクタ
２  スクリーン
３  照明装置
４  画像信号
５  照明制御信号
６  照明制御装置
７  プロジェクタの色再現範囲を示す情報
４１  入力信号処理部
４２  表示信号処理部
４３  ドライバ
４４  高彩度信号検出部
４５  照明制御信号生成部
【図１】
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【図２】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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