(57)【要約】【課題】この発明は、白フィルタを用いることによる白成分の強調を、投影映像に応じて適応的に抑制することにより、簡易な構成でユーザの要求する映像品質を容易に得ることができるようにした映像投影装置及び映像投影方法を提供することを目的としている。【解決手段】カラーホイル２９の色フィルタ２９ｂ〜２９ｄ及び無着色光透過部２９ｅを選択的に透過した光を、複数のマイクロミラーを有する反射デバイス２６で反射させ、レンズ３０を介してスクリーン２３に投射させるカラープロジェクタ１１において、入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得し、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、無着色光透過部２９ｅを透過した光の利用率を制御する制御手段２４を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの出射光が色フィルタと無着色光透過部とを選択的に透過するように回転されるカラーホイルと、
前記カラーホイルの色フィルタ及び無着色光透過部を選択的に透過した光を、入力信号に基づいて駆動される複数のマイクロミラーで反射させる反射デバイスと、
前記反射デバイスの複数のマイクロミラーを、前記カラーホイルの色フィルタを透過した光が入射されたとき入力映像信号に基づいて駆動させ、前記カラーホイルの無着色光透過部を透過した光が入射されたとき予め設定された駆動信号に基づいて駆動させる駆動手段と、
前記反射デバイスの複数のマイクロミラーで反射された光を投射するためのレンズと、
前記入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得し、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、前記無着色光透過部を透過した光の利用率を制御する制御手段とを具備することを特徴とする映像投影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、前記入力映像信号の輝度が高いと判断した場合、前記無着色光透過部を透過した光の利用率を低下させるように制御することを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、前記入力映像信号の輝度が高いと判断した場合、前記無着色光透過部を透過した光の前記レンズへの供給時間を短くするように制御することを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、前記入力映像信号の輝度が高いと判断した場合、前記無着色光透過部を透過した光の前記レンズへの供給時間を短くするように、前記駆動手段から出力される駆動信号を制御することを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、予め設定されたレベルよりも輝度レベルが高く、かつ、予め設定された数よりも画素数が多い領域に含まれる画素数が、所定数よりも多いことを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記無着色光透過部を透過した光の前記レンズへの供給時間を短くするように、前記駆動手段から出力される駆動信号を制御する駆動信号制御手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の映像投影装置。
【請求項６】
光源からの出射光を回転するカラーホイルの色フィルタと無着色光透過部とに選択的に透過させる第１の工程と、
前記第１の工程により前記カラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーを入力映像信号に基づいて駆動させることにより反射させ、前記第１の工程により前記カラーホイルの無着色光透過部を透過した光を、前記複数のマイクロミラーを予め設定された駆動信号に基づいて駆動させる第２の工程と、
前記第２の工程により複数のマイクロミラーで反射された光をレンズで投射する第３の工程と、
前記入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得し、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、前記無着色光透過部を透過した光の利用率を制御する第４の工程とを具備することを特徴とする映像投影方法。
【請求項７】
前記第４の工程は、
前記入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得する工程と、
取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、予め設定されたレベルよりも輝度レベルが高く、かつ、予め設定された数よりも画素数が多い領域に含まれる画素数が、所定数よりも多いことを検出する工程と、
検出結果に基づいて、前記無着色光透過部を透過した光の前記レンズへの供給時間を短くするように、前記第２の工程での駆動信号を制御する工程とを具備することを特徴とする請求項６記載の映像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特にＤＬＰ（digital light processing）方式のカラープロジェクタ等に使用して好適する映像投影装置及び映像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＤＬＰ方式のカラープロジェクタは、白色光源から出射された光を、回転するカラーホイルに設けられた赤（Ｒ：red）、緑（Ｇ：green）、青（Ｂ：blue）の各色フィルタを順次透過させて、ＤＭＤ（digital micromirror device）のパネル面に照射している。
【０００３】
ＤＭＤでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタを透過してパネル面に順次照射される光に同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂ光に対応する光学像を多数のマイクロミラーの反射により形成する。そして、ＤＭＤで形成されたＲ，Ｇ，Ｂ光に対応する各光学像が、投射レンズにより拡大されてスクリーンに投影され、ここに、カラー映像表示が行なわれることになる。
【０００４】
ここで、上記のようなＤＬＰ方式のカラープロジェクタにあっては、現在、投影する映像の明るさを向上させるために、カラーホイルとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタの他に、無着色の透明な光透過部である白（Ｗ：white）フィルタを加えたものが採用されてきている。
【０００５】
このような白フィルタが付加されたカラーホイルを用いることにより、ＤＭＤのパネル面には、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ光が時分割で順次照射されることになる。そして、Ｗ光の照射時に、その光をＤＭＤの全マイクロミラーで投射レンズに反射させることにより、輝度を高めることができる。
【０００６】
ところで、カラーホイルに白フィルタを付加した場合、上述したように投影映像の輝度を向上させることができるが、その反面、各色フィルタの面積の削減によるＲ，Ｇ，Ｂ光の減少と白フィルタによる光学的な白成分の強調とによって、色純度の悪化や、色の彩度の悪化を避けることができなくなるという問題が生じている。
【０００７】
この問題は、色の薄い高輝度の部分の輝度が光学的に向上することから、白を背景としたシーンでは、着色された被写体の色が背景の白色と強く対比して認識されるため、人間の目の性質から、白部分が黒ずんで見えてしまう（感じられる）ことによる。つまり、白色の視覚的な影響のため、色の鮮やかさが逆に失われて感じられるからである。
【０００８】
要するに、投影映像の明るさと色味とは互いに相反する性質を持っているため、カラーホイルとして、投影映像の明るさを優先させた特性のものを使用するか、色味を優先させた特性のものを使用するか、いずれか一方に決定せざるを得ないのが現状であり、映像品質に対するユーザの多様化する要求に十分に対処するには至っていないものである。
【０００９】
特許文献１には、画像における所定の輝度区分毎に輝度ヒストグラムを生成し、度数が所定値以上の輝度区分数がしきい値を超えるか否かを判定し、しきい値以下のときに白黒伸張処理を行ない、しきい値を超えると白黒伸張処理を行なわないようにする構成が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、画面内における特定の色成分の分布状態を検出することによって、特定の色成分、例えば中間色に対して補正を加えることができるようにすることにより、白用カラーフィルタによる高輝度化時の中間色の明るさ及び視覚特性による色相の変化を改善するようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０１５５２
【特許文献２】特開２００４−２８６８６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、白フィルタを用いることによる白成分の強調を、投影映像に応じて適応的に抑制することにより、簡易な構成でユーザの要求する映像品質を容易に得ることができるようにした映像投影装置及び映像投影方法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】
【００１２】
この発明に係る映像投影装置は、光源からの出射光が色フィルタと無着色光透過部とを選択的に透過するように回転されるカラーホイルと、カラーホイルの色フィルタ及び無着色光透過部を選択的に透過した光を、入力信号に基づいて駆動される複数のマイクロミラーで反射させる反射デバイスと、反射デバイスの複数のマイクロミラーを、カラーホイルの色フィルタを透過した光が入射されたとき入力映像信号に基づいて駆動させ、カラーホイルの無着色光透過部を透過した光が入射されたとき予め設定された駆動信号に基づいて駆動させる駆動手段と、反射デバイスの複数のマイクロミラーで反射された光を投射するためのレンズと、入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得し、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、無着色光透過部を透過した光の利用率を制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
また、この発明に係る映像投影方法は、光源からの出射光を回転するカラーホイルの色フィルタと無着色光透過部とに選択的に透過させる第１の工程と、第１の工程によりカラーホイルの色フィルタを透過した光を、複数のマイクロミラーを入力映像信号に基づいて駆動させることにより反射させ、第１の工程によりカラーホイルの無着色光透過部を透過した光を、複数のマイクロミラーを予め設定された駆動信号に基づいて駆動させる第２の工程と、第２の工程により複数のマイクロミラーで反射された光をレンズで投射する第３の工程と、入力映像信号の１フレーム分について、その各輝度レベルのヒストグラムデータを取得し、取得した各輝度レベルのヒストグラムデータに基づいて、無着色光透過部を透過した光の利用率を制御する第４の工程とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記した発明によれば、１フレーム分の輝度ヒストグラムデータに基づいて、無着色光透過部を透過した光の利用率を制御する、つまり、無着色光透過部を用いることによる白成分の強調を、投影映像の輝度に応じて適応的に抑制するようにしたので、簡易な構成でユーザの要求する映像品質を容易に得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するＤＬＰ方式のカラープロジェクタ１１を示している。図１において、符号１２は入力端子で、カラープロジェクタ１１の外部からアナログＲＧＢ信号を入力することができる。
【００１６】
この入力端子１２に入力されたアナログＲＧＢ信号は、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部１３に供給されてＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応する３種類のデジタル映像信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に変換される。そして、これらデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号は、マトリクス変換部１４に供給されて輝度信号Ｙと色信号Ｃｂ／Ｃｒとに変換される。
【００１７】
一方、図１において、符号１５は入力端子で、カラープロジェクタ１１の外部からアナログビデオ信号を入力することができる。この入力端子１５に入力されたアナログビデオ信号は、ビデオデコーダ１６に供給されてデジタルの輝度信号Ｙと色信号Ｃｂ／Ｃｒとに変換される。
【００１８】
そして、上記マトリクス変換部１４から出力されるデジタルの輝度信号Ｙ及び色信号Ｃｂ／Ｃｒと、ビデオデコーダ１６から出力されるデジタルの輝度信号Ｙ及び色信号Ｃｂ／Ｃｒとは、マルチプレクサ１７に供給されて、例えばユーザの切り替え操作に基づいて選択的に導出される。
【００１９】
このようにして、上記マルチプレクサ１７から出力されるデジタルの輝度信号Ｙは、輝度補正部１８に供給されて補正処理が施される。また、上記マルチプレクサ１７から出力されるデジタルの色信号Ｃｂ／Ｃｒは、遅延部１９に供給されて輝度補正部１８での輝度信号Ｙに対する補正処理に要した時間分、遅延される。
【００２０】
上記輝度補正部１８から出力された輝度信号Ｙと、遅延部１９から出力された色信号Ｃｂ／Ｃｒとは、マトリクス変換部２０に供給されてデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号に再変換される。そして、マトリクス変換部２０から出力されるデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号は、スケーラ２１に供給されて所定のスケーリング処理が施される。
【００２１】
その後、上記スケーラ２１から出力されるデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号は、それぞれ、ＤＬＰ方式の光学エンジン２２に供給される。この光学エンジン２２は、入力されたデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号を光学像に変換してスクリーン２３に投射することにより、スクリーン２３上にカラー映像を表示させるものである。
【００２２】
また、上記マルチプレクサ１７から出力されるデジタルの輝度信号Ｙは、輝度計測部２４に供給される。この輝度計測部２４は、詳細は後述するが、入力された１フレーム分の輝度信号Ｙから輝度レベルのヒストグラム分布を計測し、その計測結果に応じて光学エンジン２２における白フィルタの利用率を制御している。
【００２３】
図２は、上記光学エンジン２２の具体例を示している。すなわち、上記スケーラ２１から出力されるデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号は、光学エンジン２２を構成するＤＭＤ制御回路２５に供給される。このＤＭＤ制御回路２５は、ＤＭＤ２６のパネル面に設けられた多数のマイクロミラーの反射角度を制御するものである。
【００２４】
すなわち、ＤＭＤ制御回路２５は、入力されたデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号以外に、自らＤＭＤ２６のマイクロミラーの反射角度を制御するための駆動信号となるデジタルＷ信号を生成し、これらＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ信号を予め設定された順序とタイミングとに基づいてＤＭＤ２６に時分割で供給している。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ信号にそれぞれ対応して、ＤＭＤ２６の多数のマイクロミラーの反射角度が制御される。
【００２５】
一方、図２において、符号２７は光源ランプである。この光源ランプ２７から出射された白色光は、同期回転モータ２８によって回転駆動されるカラーホイル２９を透過して、ＤＭＤ２６のパネル面に照射される。このカラーホイル２９は、回転軸２９ａの軸心の周りに沿ってＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗに対応した４つのフィルタ２９ｂ〜２９ｅを備えている。
【００２６】
そして、このカラーホイル２９は、ＤＭＤ２６の各マイクロミラーがＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ信号に対応して駆動されるのに同期して、その各Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗフィルタ２９ｂ〜２９ｅを透過した光がＤＭＤ２６のパネル面に時分割で照射されるように、同期回転モータ２８によって回転速度が制御されている。
【００２７】
これにより、ＤＭＤ２６では、入力されるＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ信号に応じてマイクロミラーの反射方向が時分割で切り換えられ、カラーホイル２９を透過してパネル面に照射されるＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの光を投射レンズ３０に反射させる。そして、この投射レンズ３０から出射された光学像がスクリーン２３に投影されて映像表示が行なわれる。
【００２８】
ここで、上記ＤＭＤ制御回路２５から出力されるデジタルＷ信号は、ＤＭＤ２６への供給状態で、カラーホイル２９のＷフィルタ２９ｅを透過した光源２７からの光が投射レンズ３０に供給されるように、ＤＭＤ２６の全てのマイクロミラーの反射角度を制御するように機能する。
【００２９】
また、上記ＤＭＤ制御回路２５から出力されるデジタルＷ信号は、ＤＭＤ２６への供給を停止した状態では、カラーホイル２９のＷフィルタ２９ｅを透過した光源２７からの光が投射レンズ３０に供給されないように、ＤＭＤ２６の全てのマイクロミラーの反射角度を制御するように機能する。
【００３０】
このため、ＤＭＤ制御回路２５からデジタルＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ信号をＤＭＤ２６に時分割で供給する際に、デジタルＷ信号に割り当てられる供給時間の中で、上記輝度計測部２４からの輝度ヒストグラム分布の計測結果に基づいて、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間を制御することにより、Ｗフィルタ２９ｅを透過した光がスクリーン２３に照射される割り合い、つまり、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を制御することが可能となる。
【００３１】
ここにおいて、上記輝度計測部２４は、図３に示すように、入力された１フレーム分の輝度信号Ｙに対して、各輝度レベルのヒストグラムデータ（画素数）を取得している。この場合、予め設定された分解能に対応する複数の各輝度レベルに対して、それぞれ対応している画素の数が取得されている。このため、各輝度レベルにおける画素数を全て加算した合計は、入力輝度信号が持つ１フレーム分の画素数と同じになる。
【００３２】
そして、この輝度計測部２４では、予め設定された輝度レベルａよりも輝度レベルが高く、かつ、予め設定された画素数よりも画素数が多い領域（図３では記号Ａで示す領域）に含まれる（データ量）画素数に基づいて、上記したＷフィルタ２９ｅの利用率を制御している。
【００３３】
すなわち、上記領域Ａに含まれる画素数が少ない標準輝度の映像の場合は、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間が、予め設定された標準時間に設定される。このとき、入力輝度信号レベルに対する、Ｗフィルタ２９ｅを透過してスクリーン２３に照射される光出力の割り合いは、図４に実線で示すように標準特性となっている。
【００３４】
これに対し、上記領域Ａに含まれる画素数が多い場合は、輝度の高い映像であるから、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間を短くして、Ｗフィルタ２９ｅを透過してスクリーン２３に照射される光出力の割り合いを、図４に点線で示すように低くし、つまり、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を低くして輝度の高い領域の輝度成分を抑制している。
【００３５】
図５は、上記した輝度に応じてＷフィルタ２９ｅの利用率を制御する動作をまとめたフローチャートを示している。すなわち、動作が開始（ステップＳ１）されると、輝度計測部２４は、ステップＳ２で、入力された１フレーム分の輝度信号Ｙに対して、各輝度レベルのヒストグラムデータ（画素数）を取得する。
【００３６】
その後、輝度計測部２４は、ステップＳ３で、領域Ａに含まれる画素数が予め設定された所定数以上あるか否かを判別する。そして、領域Ａに含まれる画素数が予め設定された所定数以上あると判断された場合（ＹＥＳ）、輝度計測部２４は、ステップＳ４で、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間を標準よりも短くして、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を標準よりも低くするように設定し、動作を終了（ステップＳ６）する。
【００３７】
また、上記ステップＳ３で領域Ａに含まれる画素数が予め設定された所定数未満であると判断された場合（ＮＯ）、輝度計測部２４は、ステップＳ５で、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間を標準として、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を標準に設定し、動作を終了（ステップＳ６）する。
【００３８】
上記した実施の形態によれば、１フレーム分の輝度ヒストグラムデータから輝度の高い映像であるか否かを判別し、輝度の高い映像である場合、デジタルＷ信号のＤＭＤ２６への供給時間を短くして、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を標準よりも低くするように設定している。すなわち、Ｗフィルタ２９ｅを用いることによる白成分の強調を、投影映像の輝度に応じて適応的に抑制するようにしたので、簡易な構成でユーザの要求する映像品質を容易に得ることができるようになる。
【００３９】
図６は、上記した実施の形態の変形例を示している。図６において、図１と同一部分には同一符号を付して説明すると、輝度計測部２４における輝度ヒストグラム分布の計測結果を輝度補正部１８にも供給し、Ｗフィルタ２９ｅの利用率を制御するだけでなく、輝度補正部１８による電気的処理も併用して、輝度の高い領域の輝度成分を抑制するようにしたものである。
【００４０】
輝度補正部１８では、図７に示すように、入力輝度信号レベルに対して出力輝度信号レベルを線形に変換するコントラスト調整による輝度補正と、図８に示すように、入力輝度信号レベルに対して出力輝度信号レベルを非線形に変換するガンマ補正による輝度補正とが考えられる。
【００４１】
このうち、コントラスト調整による輝度補正では、輝度計測部２４における輝度ヒストグラム分布の計測の結果、明るい白のデータ量が多い場合には、その量に応じて、図７の符号ａに示す標準の特性から、符号ｂに示す方向に向かって特性を可変し、映像の輝度の高い領域の輝度成分を抑制するようにコントラスト調整が行なわれる。
【００４２】
また、ガンマ補正による輝度補正では、輝度計測部２４における輝度ヒストグラム分布の計測結果から、その白のデータ量に応じて、図８の符号ａに示す標準の特性から、符号ｂに示す方向に向かって特性を可変し、映像の輝度の高い領域の輝度成分を抑制するようにガンマ補正が行なわれる。
【００４３】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、ＤＬＰ方式のカラープロジェクタを説明するために示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態におけるカラープロジェクタの光学エンジンの具体例を説明するために示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態におけるカラープロジェクタの輝度計測部が取得する１フレーム分の輝度ヒストグラムデータを説明するために示す図。
【図４】同実施の形態におけるＷフィルタを透過した光の標準の利用率と低下させたときの利用率との関係を説明するために示す図。
【図５】同実施の形態におけるＷフィルタの利用率を制御する動作を説明するために示すフローチャート。
【図６】同実施の形態におけるカラープロジェクタの変形例を説明するために示すブロック構成図。
【図７】同変形例におけるコントラスト調整による標準の輝度補正と輝度抑制したときの輝度補正との関係を説明するために示す図。
【図８】同変形例におけるガンマ補正による標準の輝度補正と輝度抑制したときの輝度補正との関係を説明するために示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１１…カラープロジェクタ、１２…入力端子、１３…Ａ／Ｄ変換部、１４…マトリクス変換部、１５…入力端子、１６…ビデオデコーダ、１７…マルチプレクサ、１８…輝度補正部、１９…遅延部、２０…マトリクス変換部、２１…スケーラ、２２…光学エンジン、２３…スクリーン、２４…輝度計測部、２５…ＤＭＤ制御回路、２６…ＤＭＤ、２７…光源ランプ、２８…同期回転モータ、２９…カラーホイル、３０…投射レンズ。
【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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