(57)【要約】【課題】スクリーン上において、輝度むらや外光などが原因で生まれる目への不快感を取り除く。【解決手段】投射型映像表示装置（プロジェクタ）において、内部に設けたＣＣＤカメラ等の２次元センサにより投射画像情報を取得し、その情報をフィードバックすることで輝度制御を行い、投射距離・サイズ・角度及び表示デバイスの光学特性に起因した、投射画像の輝度むらを抑制する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンへ投射された画像の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
前記輝度情報取得手段にて取得した前記輝度情報から得られる輝度分布を一様にする信号処理手段とを有することを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
画像補正を行う手段と、
映像信号情報をメモリに保持する手段と、
前記輝度情報をメモリに保持する手段と、
前記輝度情報から基準値を選び、前記輝度分布を前記基準値に合わせる輝度改善手段とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記輝度改善手段は、
前記輝度情報から輝度最低値を抽出する手段と、
前記輝度情報の輝度値と前記輝度最低値との減算を行う第１の減算手段と、
前記第１の減算手段の結果をメモリに保持する手段と、
前記映像信号の輝度値と前記第１の減算手段の結果との減算を行う第２の減算手段と、
前記映像信号の輝度値を前記第２の減算手段の結果に置き換える手段とを更に有することを特徴とする請求項２に記載の投射型映像表示装置。
【請求項４】
映像信号をメモリに格納する映像信号格納工程と、
スクリーンへの投射画像の輝度情報を取得する輝度情報取得工程と、
前記輝度情報をメモリに格納する輝度情報格納工程と、
前記輝度情報から基準値を選ぶ基準値決定工程と、
前記輝度情報の輝度値と前記基準値との減算を行う第１の減算工程と、
前記第１の減算工程の結果をメモリに格納する減算結果格納工程と、
前記映像信号の輝度値と前記第１の減算工程の結果との減算を行う第２の減算工程と、
前記映像信号の輝度値を前記第２の減算工程の結果に置き換える輝度補正工程とを有することを特徴とする輝度制御方法。
【請求項５】
前記基準値決定工程は基準値として前記輝度情報の最低輝度値を選択することを特徴とする請求項４に記載の輝度制御方法。
【請求項６】
映像信号をメモリに格納する映像信号格納処理と、
スクリーンへの投射画像の輝度情報を取得する輝度情報取得処理と、
前記輝度情報をメモリに格納する輝度情報格納処理と、
前記輝度情報から基準値を選ぶ基準値決定処理と、
前記輝度情報の輝度値と前記基準値との減算を行う第１の減算処理と、
前記第１の減算工程の結果をメモリに格納する減算結果格納処理と、
前記映像信号の輝度値と前記第１の減算工程の結果との減算を行う第２の減算処理と、
前記映像信号の輝度値を前記第２の減算処理で得られた輝度値に置き換える輝度補正処理とを有することを特徴とする輝度制御プログラム。
【請求項７】
前記基準値決定処理は基準値として前記輝度情報の最低輝度値を選択することを特徴とする請求項６に記載の輝度制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射画像情報を取得し、その情報から画像の輝度むらを抑制する投射型映像表示装置、輝度制御方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型映像表示装置（プロジェクタ）に用いられる映像デバイスには、ＣＲＴ、液晶及びＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）がある。ＣＲＴを用いた方式では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３本のＣＲＴで表示した画像を別々に投射し、スクリーン上で重ね合わせて表示する。
液晶を利用したプロジェクタには背後から光を透過させる方式と、前面で光を反射させる方式とがある。また使用する液晶デバイスの枚数で分類すると、１枚の単板方式と３枚の３板方式に分けられる。ＤＭＤは反射型で、これを利用したプロジェクタはＤＬＰプロジェクタと呼ばれている。
【０００３】
プロジェクタにおける歪みの補正方法には、投射像の歪みを補正するもの（特許文献１）や輝度、コンバージェンス及び幾何学歪みを調整するもの（特許文献２）などがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２７１８５２号公報
【特許文献２】
特開平１０−９３９８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタ業界において一番重要視されるのが“明るさ”であり、各メーカとも競って明るい機種を開発しているのが現状である。しかし、実際のユーザの使用環境によっては、その明るさがネックとなり、見た目のぎらぎら感、輝度むら、外光などが原因で、不快感を与えてしまうことがある。
本発明は、これらを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明であるプロジェクタは、スクリーンへ投射された画像の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、上記輝度情報取得手段にて取得した上記輝度情報から得られる輝度分布を一様にする信号処理手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタであって、上記信号処理手段は、画像補正を行う手段と、映像信号情報をメモリに保持する手段と、上記輝度情報をメモリに保持する手段と、上記輝度情報から基準値を選び、上記輝度分布を上記基準値に合わせる輝度改善手段とを更に有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプロジェクタであって、上記輝度改善手段は、上記輝度情報から輝度最低値を抽出する手段と、上記輝度情報の輝度値と上記輝度最低値との減算を行う第１の減算手段と、上記第１の減算手段の結果をメモリに保持する手段と、上記映像信号の輝度値と上記第１の減算手段の結果との減算を行う第２の減算手段と、上記映像信号の輝度値を上記第２の減算手段の結果に置き換える手段とを更に有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明である輝度制御方法は、映像信号をメモリに格納する映像信号格納工程と、スクリーンへの投射画像の輝度情報を取得する輝度情報取得工程と、上記輝度情報をメモリに格納する輝度情報格納工程と、上記輝度情報から基準値を選ぶ基準値決定工程と、上記輝度情報の輝度値と上記基準値との減算を行う第１の減算工程と、上記第１の減算工程の結果をメモリに格納する減算結果格納工程と、上記映像信号の輝度値と上記第１の減算工程の結果との減算を行う第２の減算工程と、上記映像信号の輝度値を上記第２の減算工程の結果に置き換える輝度補正工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の輝度制御方法であって、上記基準値決定工程は基準値として上記輝度情報の最低輝度値を選択することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明である輝度制御プログラムは、映像信号をメモリに格納する映像信号格納処理と、スクリーンへの投射画像の輝度情報を取得する輝度情報取得処理と、上記輝度情報をメモリに格納する輝度情報格納処理と、上記輝度情報から基準値を選ぶ基準値決定処理と、上記輝度情報の輝度値と上記基準値との減算を行う第１の減算処理と、上記第１の減算工程の結果をメモリに格納する減算結果格納処理と、上記映像信号の輝度値と上記第１の減算工程の結果との減算を行う第２の減算処理と、上記映像信号の輝度値を上記第２の減算処理で得られた輝度値に置き換える輝度補正処理とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の輝度制御プログラムであって、上記基準値決定処理は基準値として上記輝度情報の最低輝度値を選択することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１に第１の実施形態の構成図を示す。
図１は一般的な投射型表示装置の構成で、基本構成はランプ１０２・表示デバイス１０３・投射レンズ１０４・信号処理回路１０５となる。ここでは表示デバイス１０３は液晶デバイスとする。入力された映像信号はＡ／Ｄ変換された後、信号処理回路１０５にて入力解像度から液晶デバイスと同等の表示解像度への変換をし、γ補正、Ｄ／Ａ変換を経て表示デバイス１０３へ出力される。
本発明では、内部にＣＣＤカメラ等の２次元センサ１０６を設け、投射画像情報（座標／輝度）を取得できる構成とする。２次元センサ１０６は視聴者の方向に一致する方向に設置する。その他の位置に設置する場合、測定された輝度に補正を施す。
【００１４】
センサにて取得した輝度情報は、一般的に図２のように投射画面の位置により輝度むらのある画像となっている。
図２のＸは画像の水平座標、Ｙは垂直座標、Ｚは輝度を表す。
本発明は、図２のＺ値が一定、つまり図２において全座標でａ−ｂ≒０となるように、信号処理回路にて輝度を制御することで輝度むらを制御するものである。
【００１５】
図３に信号処理回路１０５のブロック図を示す。
信号処理回路１０５は、Ａ／Ｄ変換器３０１、信号処理部３０２、ＣＰＵ３０３、フレームメモリ３０４、ＬＵＴ３０５、フレームメモリ３０６及び制御回路３０７を有する。
【００１６】
入力映像信号は１００％白、つまり表示装置が投射しえるＭＡＸ輝度の信号とする。これは最適なテスト信号であり、テスト信号はこれに限定されずともよい。
【００１７】
映像信号はＡ／Ｄ変換器３０１から信号処理部３０２へ渡され、液晶デバイスと同じ表示解像度に変換される。フレームメモリ３０４には表示解像度に変換されたデータが、フレームメモリ３０６には２次元センサにて取り込んだデータがメモリされ、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ  ）３０５には輝度制御に必要な差分データがメモリされる。
２次元センサの動作のタイミングは制御回路３０７で制御されている。
【００１８】
この時３つのメモリに保存されるデータは、表示解像度と同等のものにする。まず２次元センサにて取得した１フレーム分のデータをフレームメモリ２に保存する。次にフレームメモリに保存されたデータ中のＭＡＸ値（これをＺｍａｘとする）、ＭＩＮ値（これをＺｍｉｎとする）を取得し、ＬＵＴに（１）にて算出された差分データαｘｙを順次メモリする。なお、ｘｙは座標を表している（例えば表示解像度がＸＧＡ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ  ）の場合、ｘ＝１０２４、ｙ＝７６８となる）。
【００１９】
αｘｙ＝（フレームメモリ２内のデータ）Ｚｘｙ―Ｚｍｉｎ  ・・・（１）
【００２０】
最後に信号処理回路を介して（２）にて算出されたデータを表示デバイスに出力する。
【００２１】
（フレームメモリ１に保存されたデータ）βｘｙ−αｘｙ  ・・・（２）
【００２２】
これにより理論上  Ｚｍａｘ＝Ｚｍｉｎ  となり、プロジェクタの投射距離、サイズ、角度に依存することなく、目視の輝度分布を一定に保つことができる。
表現を変えれば、これによりスクリーン上の輝度分布はＺｍｉｎに集中することになる。
【００２３】
これにより、輝度制御機能を有する安価で小型のプロジェクタを実現できる。
【００２４】
上記実施例と併用して、ランプ出力制御を行う場合を考える。
センサにて取り込んだ最小輝度値と最適ランプ電圧の関係をＬＵＴで保存しておくことで、自動的に最適な明るさを保つことが可能となる。
これにより、製品の省電力化及びランプの長寿命化を実現できる。
【００２５】
＜第２の実施例＞
図４に本発明を採用した３板方式の構造を示す。
本実施形態と第１の実施形態との相違は光学系である。光学系はインテグレータ４０１、集光レンズ４０２〜４０４、液晶デバイス４０５〜４０７、ダイクロイックミラー４０８及び４０９、ミラー４１０〜４１３、ダイクロイックプリズム４１４を有する。液晶デバイスは第１の実施形態で用いた表示デバイス１０３と同一でもよい。
【００２６】
ランプ１０２を発した光はインテグレータ４０１を通ってダイクロイックミラー４０８、４０９でＢＧＲに分解される。ＢＲＧ各光は集光レンズ４０２〜４０４から液晶デバイス４０５〜４０７へ入射し、ダイクロイックプリズム４１４で合成される。
プロジェクタはスクリーン１０７の輝度情報を２次元センサ１０６で取得し、信号処理回路１０５で第１の実施形態と同様の処理を行い、３つの液晶デバイス４０５〜４０７へ補正情報を伝達する。
【００２７】
これにより、１枚のパネルに３色の液晶セル（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を作り込む単板方式と比べ、精細化が容易なプロジェクタを実現できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を使用することにより、投射型表示装置の使用環境によらず、安定した画像を提供することが可能となり、高水準の品質を保つことができる。
また、ランプ出力が制御可能であるとすれば、消費電力を軽減でき、ランプの長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】投射画像の輝度分布の一例を示す図である。
【図３】信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図４】
第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  プロジェクタ
１０３  表示デバイス
１０５  信号処理回路
１０６  ２次元センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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