(57)【要約】【課題】光源から表示パネルに至る光路途中で多くの熱損失が生じないように光源の輝度を上げることを可能とすることによりスクリーン上に映し出される画像の輝度を上げることができ、光源の輝度が高い場合でも画像の黒浮きを抑制してコントラスト比を向上させる。【解決手段】光源１３の光を、画像が表示された表示パネル１７を透過させてスクリーン２７に画像を投射するプロジェクタ装置に、光源１３からの光を表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２又は表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ反射する光反射素子１５を備える。輝度検出部２１で、表示パネル１７に画像を表示する際の映像制御信号中の輝度信号から画像の輝度値を検出する。光反射制御部２３で、その輝度値が大きい程に光路Ｙ２へ多くの光が反射され、小さい程に光路Ｙ２へ少ない光が反射されるように光反射素子１５を制御する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光を、画像が表示された表示パネルを透過させてスクリーンに画像を投射するプロジェクタ装置であって、
前記光源から入射された光を、前記表示パネル又は前記表示パネル以外の方向へ自在に反射する光反射手段と、
前記表示パネルに画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から前記画像の輝度値を検出する検出手段と、
前記検出された輝度値に応じて、前記光反射手段で前記表示パネル又は前記表示パネル以外の方向へ反射される光の量を変化させる制御手段と
を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記検出手段で検出される前記輝度値は、前記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号の合計値であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記検出手段で検出される前記輝度値は、前記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号の平均値であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記検出手段で検出される前記輝度値は、前記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号を任意時間積分して得られる値の合計値であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
前記検出手段で検出される前記輝度値は、前記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号を任意時間積分して得られる値の平均値であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記輝度値が大きい程に前記表示パネルの方向へ多くの光が反射され、前記輝度値が小さい程に前記表示パネルへ少ない光が反射されるように前記光反射手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記表示パネルに表示される画像が全体的に黒色で、この一カ所乃至は複数箇所に予め定められた輝度以上の輝度領域が存在する画像の輝度値が入力された場合、前記表示パネルの方向へ全ての光が反射されるように前記光反射手段を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
前記光反射手段は、光の反射面の背面が冷却構造となっていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記輝度信号に代え、前記映像制御信号に含まれる赤・緑・青の輝度を示すＲＧＢ信号から輝度信号を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項１０】
利用者により任意に輝度値の設定が行われ、この設定輝度値を前記検出手段で検出された輝度値に代えて前記制御手段へ出力する設定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ランプ等の光源を用いてスクリーン上に画像を映し出す高輝度のプロジェクタ装置に係り、詳しくは、スクリーン上の画像に生じる黒色の浮き（黒浮き）を抑制することによりコントラスト比の向上を図ったプロジェクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ装置においては、ランプ等の光源の光を、画像が表示されるＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示パネルに入射し、これによって表示パネルを透過する光をスクリーンに投射することで、スクリーン上に画像を映し出している。近年、そのスクリーン上の画像の輝度やコントラスト比を向上させることが要求されている。画像の輝度を上げる方法の１つとして、光源の輝度を上げる方法が一般的に適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のプロジェクタ装置において、光源の輝度を上げた場合、表示パネルには構造上漏れ光があるため、特にスクリーン上に黒を表示する際に黒の輝度が増加し、これにより黒浮きが発生し、コントラスト比が低下してしまうという問題がある。この理由は、基本的に光源を用いたプロジェクタ装置の動作原理として、光源からの光を表示パネルにて遮光変調又は光反射方向変調を行っているので、表示パネルの光透過素子の透過率を完全に０％にできないことや、表示パネルの物理的な乱反射によって、黒を映し出す際に若干の黒浮きが発生してしまうからである。
【０００４】
そこで、特開２００１−３４６２１９号公報や特開２００１−２６４７２８号公報では、カラースイッチや光シャッター等の光透過素子を、光源と表示パネル間の光路に置き、光透過素子で光の透過率を制御することにより、黒浮きを抑制してコントラスト比の改善を図ることを提案している。
【０００５】
しかし、上記各公報のように光の透過率を制御する場合、光の透過率が良い光透過素子でも７０％位なので、多くの光源光が光透過素子によって減衰し、スクリーン上の画像の輝度が低下するという問題がある。これを補うために光源の輝度を上げる方法も考えられるが、この場合、光透過素子を透過せずに熱損失として生じる熱が多くなり、この熱が光透過素子並びに他の構成要素に悪影響を及ぼすので光源の輝度をあまり高く上げることはできない。つまり、実質上光源の輝度を上げる上限が決まってしまうので、光源の輝度を上げる方法は、高輝度のプロジェクタ装置にはで採用できなかった。
【０００６】
また、特開２００１−２２２００２号公報では、表示パネルであるＬＣＤ特有の問題点である青色の黒浮き問題に特化した解決手法を提案しているが、この手法においても基本的に上記の光透過素子による減衰が生じるので、スクリーン上の画像の輝度が低下するという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、光源から表示パネルに至る光路途中で多くの熱損失が生じないように光源の輝度を上げることを可能とすることによりスクリーン上に映し出される画像の輝度を上げることができ、光源の輝度が高い場合でも画像の黒浮きを抑制してコントラスト比を向上させることができるプロジェクタ装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光源の光を、画像が表示された表示パネルを透過させてスクリーンに画像を投射するプロジェクタ装置に係り、上記光源から入射された光を、上記表示パネル又は上記表示パネル以外の方向へ自在に反射する光反射手段と、上記表示パネルに画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から上記画像の輝度値を検出する検出手段と、上記検出された輝度値に応じて、上記光反射手段で上記表示パネル又は上記表示パネル以外の方向へ反射される光の量を変化させる制御手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、上記検出手段で検出される上記輝度値は、上記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号の合計値であることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、上記検出手段で検出される上記輝度値は、上記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号の平均値であることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、上記検出手段で検出される上記輝度値は、上記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号を任意時間積分して得られる値の合計値であることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、上記検出手段で検出される上記輝度値は、上記表示パネルに表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号を任意時間積分して得られる値の平均値であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のプロジェクタ装置に係り、上記制御手段は、上記輝度値が大きい程に上記表示パネルの方向へ多くの光が反射され、上記輝度値が小さい程に上記表示パネルへ少ない光が反射されるように上記光反射手段を制御することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載のプロジェクタ装置に係り、上記制御手段は、上記表示パネルに表示される画像が全体的に黒色で、この一カ所乃至は複数箇所に予め定められた輝度以上の輝度領域が存在する画像の輝度値が入力された場合、上記表示パネルの方向へ全ての光が反射されるように上記光反射手段を制御することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、上記光反射手段は、光の反射面の背面が冷却構造となっていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のプロジェクタ装置に係り、上記検出手段は、上記輝度信号に代え、上記映像制御信号に含まれる赤・緑・青の輝度を示すＲＧＢ信号から輝度信号を検出することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置に係り、利用者により任意に輝度値の設定が行われ、この設定輝度値を上記検出手段で検出された輝度値に代えて上記制御手段へ出力する設定手段を設けたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
この図１に示すプロジェクタ装置１１は、ランプ等の光源１３と、光反射素子１５と、ＬＣＤ等の表示パネル１７と、レンズ１９と、輝度検出部２１と、光反射制御部２３とを備えて構成されており、投射によってスクリーン２７に画像を映し出すものである。
【００１９】
光反射素子１５は、光源１３から光路Ｙ１を介して入射される光を、表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２、又は表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ各々任意量反射するものである。つまり、光反射素子１５は、光の反射方向が可変可能な素子であり、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏ　ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）素子が適用される。ＤＭＤ素子とは、シリコンベースの素子の上に微小な鏡が多数配列され、個々の鏡の向きを調節することにより光の反射方向を変えるものである。従って、任意の方向へ向かう光の量を調整することが可能となっている。また、ＤＭＤ素子は、光反射効率が９５％以上であり、殆どの光を反射することができ、更に、反射面の背面が冷却構造となっている。
【００２０】
表示パネル１７は、図示せぬ映像制御回路が組み込まれており、その回路の映像制御に応じて動画及び静止画の各画像を表示するものである。レンズ１９は、光反射素子１５で反射され、表示パネル１７を透過した光源１３の光を集光してスクリーン２７へ投射することによって、表示パネル１７に表示された画像をスクリーン２７に映し出すものである。
【００２１】
輝度検出部２１は、表示パネル１７に画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から画像の輝度値を検出するものである。ここで検出される輝度値は、例えばテレビ画像であれば１画像を表示する３０枚の画像の内、１枚の画像における多数ドット各々の輝度信号の合計値又は平均値である。この他に、多数ドット各々の輝度信号を任意時間積分して得られる値の合計値又は平均値としてもよい。
【００２２】
光反射制御部２３は、輝度検出部２１で検出された輝度値に応じて、光反射素子１５の多数の鏡で個々に反射される光源１３光の反射方向を変えることにより、任意の反射方向への光反射量を変えるものである。これは、表示パネル１７に表示された画像の輝度値が大きい程に表示パネル１７へ多くの光を反射し、輝度値が小さい程に表示パネル１７へ少ない光を反射するように、光反射素子１５を制御するものである。
【００２３】
この光反射方向の制御をより詳細に説明する。黒色が存在しない明るい画像の輝度値である場合は、光源１３から光路Ｙ１を介して光反射素子１５に入射される光の全てが、表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２へ反射されるように制御する。黒色が僅かに存在するが全体として明るい画像の輝度値である場合は、光反射素子１５に入射される光源１３の光の一部が表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ反射され、残りの殆ど全てが光路Ｙ２へ反射されるように制御する。
【００２４】
黒色が多い暗い画像の輝度値である場合は、光反射素子１５に入射される光源１３の光の殆ど全てが光路Ｙ３へ反射され、残り一部の光が光路Ｙ２へ反射されるように制御する。全てが黒色の画像の輝度値である場合は、光反射素子１５に入射される光源１３の光の全てが光路Ｙ３へ反射されるように制御する。また、全体的に黒色で、この一カ所又は複数箇所に予め定められた輝度以上の高い輝度領域が点在する画像の輝度値である場合は、光反射素子１５に入射される光の全てが、表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２へ反射されるように制御する。
【００２５】
このような構成のプロジェクタ装置１１の動作を説明する。表示パネル１７に画像が表示されると、この画像の輝度信号が輝度検出部２１へ入力され、この検出部２１で、その画像の輝度値が検出される。検出された輝度値は、光反射制御部２３へ出力され、この制御部２３でその輝度値に応じて、光源１３から出射された光の反射方向の制御が行われる。
【００２６】
例えば輝度値が、黒色が存在しない明るい画像のものである場合、光反射素子１５に入射された光源１３の光の全てが、表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２へ反射されるように制御される。この制御によって反射された多量の光が、画像の表示された表示パネル１７を透過した後、レンズ１９で集光されてスクリーン２７に投射されるので、スクリーン２７には高輝度状態で画像が映し出される。
【００２７】
また、輝度値が、黒色が僅かに存在するが全体として明るい画像のものである場合、光反射素子１５に入射された光源１３の光の一部が表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ反射され、残り殆ど全ての光が光路Ｙ２へ反射されるように制御される。この制御でも、反射された多量の光が、画像の表示された表示パネル１７を透過するので、スクリーン２７には高輝度状態で画像が映し出される。
【００２８】
また、輝度値が、黒色が多い暗い画像のものである場合、光反射素子１５に入射された光源１３の光の殆ど全てが光路Ｙ３へ反射され、残り一部の光が光路Ｙ２へ反射されるように制御される。この制御では、少量の光が、画像の表示された表示パネル１７を透過するので、スクリーン２７には低輝度状態で画像が映し出される。この際、画像には多くの黒色部分が存在するが、少量の光で投射されたものなので黒の輝度が低下し、これにより黒浮きが抑制若しくは無くなる。
【００２９】
また、輝度値が、全て黒色の画像のものである場合、光反射素子１５に入射された光源１３の光の全てが光路Ｙ３へ反射されるように制御される。この制御では、画像の表示された表示パネル１７を光が透過しないので、スクリーン２７は全体が黒色となる。この黒色は、黒を透過したものではないので黒浮きは生じない。
【００３０】
また、輝度値が、全体的に黒色で、この一カ所又は複数箇所に予め定められた輝度以上の高い輝度領域が点在する画像のものである場合、光の全てが光路Ｙ２へ反射されるように制御される。この制御では、画像の表示された表示パネル１７を多量の光が透過するので、スクリーン２７には黒色の中に一カ所又は複数箇所、高輝度の領域が点在して映し出される。
【００３１】
このように、この例の構成によれば、光源１３の光を、画像が表示された表示パネル１７を透過させてスクリーン２７に画像を投射するプロジェクタ装置にあって、光源１３から入射された光を表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２又は表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ反射する光反射素子１５を備えると共に、輝度検出部２１及び光反射制御部２３を備えた。そして、輝度検出部２１で、表示パネル１７に画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から画像の輝度値を検出し、光反射制御部２３で、その検出された輝度値に応じて光反射素子１５で上記の光路Ｙ２又はＹ３の方向へ反射される光の量を変化させる制御を行う。この制御を行う場合、輝度値が大きい程に表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２へ多くの光が反射され、輝度値が小さい程に光路Ｙ２へ少ない光が反射されるように光反射素子１５を制御するようにした。
【００３２】
これによって、例えば表示パネル１７に黒色が多い暗い画像が表示されている場合、輝度値は小さいので、光反射素子１５では少ない光が反射されることになる。この場合、少量の光が画像表示中の表示パネル１７を透過するので、スクリーン２７には低輝度状態で画像が映し出される。この際、画像には多くの黒色部分が存在するが、少量の光で投射されたものなので黒の輝度が低下し、これにより黒浮きが抑制若しくは無くなるので、コントラスト比が向上する。
【００３３】
また、この例の構成によれば、光反射素子１５は、従来の光透過素子と異なり、光源１３からの光を殆ど反射するので、熱損失が殆ど生じないように光を反射することができ、また、反射面の背面が冷却構造となっているので、素子自体が加熱することが無くなる。このことから、光源１３が高輝度のものであっても、従来のように表示パネル１７に至る途中で熱損失による発熱が生じることがない。従って、高輝度の光源１３の光を用いてスクリーン２７に画像を投射することができるので、表示パネル１７に表示中の画像が明るい場合などに、高輝度の投射画像を得ることができ、コントラスト比を向上させることができる。
【００３４】
また、この例の構成によれば、光反射制御で用いられる輝度値を、表示パネル１７に表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号の合計値又は平均値としたので、画像全体の適正な輝度を検出することができ、これによって表示パネル１７を透過させる光の量を適正に制御することができる。
【００３５】
さらに、光反射制御で用いられる輝度値を、表示パネル１７に表示される１画像を構成する各ドットの輝度信号を任意時間積分して得られる値の合計値又は平均値とした。この場合は、画像全体のより適正な輝度を検出することができ、これによって表示パネル１７を透過させる光の量を、より適正に制御することができる。
【００３６】
また、この例の構成によれば、光反射制御部２３は、表示パネル１７に表示される画像が全体的に黒色で、この一カ所乃至は複数箇所に予め定められた輝度以上の輝度領域が存在する画像の輝度値（ピーク状の輝度値）が入力された場合、表示パネル１７へ向かう光路Ｙ２へ全ての光が反射されるように光反射素子１５を制御するようにした。この制御では、表示パネル１７を多量の光が透過することにより、スクリーン２７には黒色の中に一カ所又は複数箇所、高輝度の領域が存在して映し出されるので、コントラスト比を向上させることができる。
【００３７】
◇第２実施例
図２は、この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
この図２に示すプロジェクタ装置３１が、図１に示したプロジェクタ装置１１と異なる点は、輝度値設定部３３を設けたことにある。輝度値設定部３３は、利用者により任意に輝度値の設定が行われ、この設定された輝度値（設定輝度値）を光反射制御部２３へ出力するものである。また、輝度値設定部３３には、オン／オフスイッチが設けられており、スイッチをオンの状態で輝度値の設定を行うことができ、設定輝度値が光反射制御部２３へ出力されるようになっている。また、そのスイッチがオンの時は、輝度検出部２１での検出輝度値は光反射制御部２３に入力されない、又は輝度検出部２１が輝度値の検出動作を停止するようになっている。
【００３８】
設定輝度値に応じて光反射制御部２３が光反射制御を行う場合も、前述のプロジェクタ装置１１と同様な制御が行われる。利用者が、輝度値を設定する場合のケースとして、例えばスクリーン２７に全て黒の画像を表示する場合がある。この場合、利用者が輝度値０を設定することにより、光反射素子１５で全ての光が表示パネル１７以外へ向かう光路Ｙ３へ反射されるので、表示パネル１７には光が入射されない。従って、スクリーン２７上は全て黒色となる。
【００３９】
このように、この例の構成によれば、利用者により任意に輝度値の設定が行われ、この設定輝度値を輝度検出部２１での検出輝度値に代えて、光反射制御部２３へ出力する輝度値設定部３３を設けたので、利用者がスクリーン２７の投射画像の輝度を自由に設定することができる。
【００４０】
以上、この発明の実施例を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例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述の実施例においては、この発明を、輝度検出部２１で検出される輝度値が、表示パネル１７に画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から検出されるものであるとした。しかし、これに限定されず、この発明は、輝度信号に代え、映像制御信号に含まれる赤・緑・青の輝度を示すＲＧＢ信号から輝度値を検出するようにしても良い。その場合、上述の実施例と略同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、光源の光を、画像が表示された表示パネルを透過させてスクリーンに画像を投射するプロジェクタ装置において、光源から入射された光を、表示パネル又は表示パネル以外の方向へ自在に反射する光反射手段と、表示パネルに画像を表示する際の映像制御信号に含まれる輝度信号から画像の輝度値を検出する検出手段と、検出された輝度値に応じて、光反射手段で表示パネル又は表示パネル以外の方向へ反射される光の量を変化させる制御手段とを有した。これにより、例えば表示パネルに黒色が多い暗い画像が表示されている場合、輝度値は小さいので、光反射手段では少量の光が反射されるようにすれば、少量の光が表示パネルを透過するので、スクリーンには低輝度状態で画像が映し出される。この際、画像には多くの黒色部分が存在するが、少量の光で投射されたものなので黒の輝度が低下し、これにより黒浮きが抑制若しくは無くなるので、コントラスト比を向上させることができる。
【００４２】
また、光反射手段は、光源からの光を殆ど反射するので、熱損失が殆ど生じないように光を反射することができ、更に、反射面の背面を冷却構造としたので、光反射手段自体が加熱することが無くなる。従って、高輝度の光源の光を用いてスクリーンに画像を投射することができるので、表示パネルに表示中の画像が明るい場合などに、高輝度の投射画像を得ることができ、コントラスト比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，３１　プロジェクタ装置
１３　光源
１５　光反射素子
１７　表示パネル
２１　輝度検出部
２３　光反射制御部
２７　スクリーン
３３　輝度値設定部
【図１】
2004029075.tif 000003
【図２】
2004029075.tif 000004