(57)【要約】【課題】投影状況に関わらず、常に実際に投影される画像の輝度分布を均一化する。【解決手段】リフレクタ28及び光源ランプ29からなる光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影エンコーダ24、マイクロミラー素子27、投影レンズ12を含む投影系と、投影された画像を撮影する撮影レンズ13、ＣＣＤ39、プロセス回路36を含む撮影系と、撮影画像から輝度分布を検出し、検出した輝度分布に従ってマイクロミラー素子27で形成する光像の輝度分布を補正させる制御部35とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
この光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影手段と、
この投影手段によって投影された画像の輝度分布を検出する検出手段と、
この検出手段で得た輝度分布に従って上記投影手段で形成する光像の輝度分布を補正する補正手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
複数の発光素子をアレイ配列して構成される面光源と、
この面光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影手段と、
この投影手段によって投影された画像の輝度分布を検出する検出手段と、
この検出手段で得た輝度分布に従って上記面光源での発光輝度分布を補正する補正手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項３】
上記検出手段は、
上記投影手段によって投影された画像を撮影する撮影手段を有し、
この撮影手段で得た画像データ中の輝度信号成分から輝度分布を検出する
ことを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
【請求項４】
上記補正手段は、上記検出手段で得た輝度分布により投影対象面上での台形歪みの方向と度合いの状態を併せて検出し、検出した台形歪みの状態を上記投影手段で形成する光像の形状と、上記輝度分布の補正とに反映させることを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
【請求項５】
上記補正手段は、上記面光源の周辺部に比して中央部の発光輝度を低くすることを特徴とする請求項２記載の投影装置。
【請求項６】
上記面光源は、複数の色成分毎に夫々複数の発光ダイオードを分散して配列して構成し、
上記投影手段は、上記面光源が色成分毎に時分割で点灯駆動されるのに同期して、対応する色成分の光像を時分割で形成する
ことを特徴とする請求項２記載の投影装置。
【請求項７】
光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影工程と、
この投影工程で投影された画像の輝度分布を検出する検出工程と、
この検出工程で得た輝度分布に従って上記投影工程で形成する光像の輝度分布を補正する補正工程と
を有したことを特徴とする投影制御方法。
【請求項８】
複数の発光素子をアレイ配列して構成される面光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影工程と、
この投影工程で投影された画像の輝度分布を検出する検出工程と、
この検出工程で得た輝度分布に従って上記面光源での発光輝度分布を補正する補正工程と
を有したことを特徴とする投影制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置等に好適な投影装置及び投影制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照度分布の均一性を向上するべく、互いに同じ色光を有する複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を略正三角形格子状の各格子点上に位置して基板にそれぞれ配置してＬＥＤアレイを構成し、照度分布を均一化したＬＥＤアレイからの照明光を、透過型ＬＣＤ（液晶表示パネル）を介して変調させ、該ＬＣＤで変調した色光を投射レンズ光学系でスクリーン上に投射することで、照度分布の均一性を向上した投射像を得ることができるようにしたプロジェクタ装置の技術が考えられていた。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００４−２７９８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献の技術は、光源であるＬＥＤアレイから出射した時点でその照度分布が均一であったとしても、実際にスクリーン上に投影される画像の照度分布が必ずしも均一であるとは限らない。
【０００４】
これは、例えばスクリーンの平面が投影光軸に対して垂直ではなく大きく斜めに配置されており、台形補正を施す場合など、投影部位によって投影装置からの距離が大きく異なる場合、及び台形補正に伴い画像密度が変化する場合等に顕著であり、光源では均一な照度分布としながらも、結果として投影画像の表示品質を著しく損ねてしまうことになる。
【０００５】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、投影状況に関わらず、常に実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能な投影装置及び投影制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影手段と、この投影手段によって投影された画像の輝度分布を検出する検出手段と、この検出手段で得た輝度分布に従って上記投影手段で形成する光像の輝度分布を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、複数の発光素子をアレイ配列して構成される面光源と、この面光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影手段と、この投影手段によって投影された画像の輝度分布を検出する検出手段と、この検出手段で得た輝度分布に従って上記面光源での発光輝度分布を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記検出手段は、上記投影手段によって投影された画像を撮影する撮影手段を有し、この撮影手段で得た画像データ中の輝度信号成分から輝度分布を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記補正手段は、上記検出手段で得た輝度分布により投影対象面上での台形歪みの方向と度合いの状態を併せて検出し、検出した台形歪みの状態を上記投影手段で形成する光像の形状と、上記輝度分布の補正とに反映させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記補正手段は、上記面光源の周辺部に比して中央部の発光輝度を低くすることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記面光源は、複数の色成分毎に夫々複数の発光ダイオードを分散して配列して構成し、上記投影手段は、上記面光源が色成分毎に時分割で点灯駆動されるのに同期して、対応する色成分の光像を時分割で形成することを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影工程と、この投影工程で投影された画像の輝度分布を検出する検出工程と、この検出工程で得た輝度分布に従って上記投影工程で形成する光像の輝度分布を補正する補正工程とを有したことを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明は、複数の発光素子をアレイ配列して構成される面光源からの光を用い、入力される画像信号に基づいた光像を形成して投影する投影工程と、この投影工程で投影された画像の輝度分布を検出する検出工程と、この検出工程で得た輝度分布に従って上記面光源での発光輝度分布を補正する補正工程とを有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、例えば高圧水銀灯などそれ自体の発光輝度分布が均一ではない点光源を用いる装置で投影対象側の環境等も統括し、マイクロミラー素子等で光像を形成する際に投影状態に対応した輝度補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、複数の発光素子からなる面光源を用いる装置であっても、個々の発光素子の個体差や主に配列位置に応じた動作環境等、及び投影対象側の環境等を統括し、マイクロミラー素子等で光像を形成する際に投影状態に対応した輝度補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の効果に加えて、投影動作を一時的にでも停止せずに継続しながら、投影画像を撮影することできわめて正確且つ詳細に投影画像の輝度分布を検出するため、結果として実際に投影される画像の輝度分布をより精緻に均一化することが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の発明の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の効果に加えて、検出した輝度分布から自動台形補正の処理も併せて実行することができ、より使い勝手を向上させることができる。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、同一の密度でアレイ配列されるために、すべての発光素子を同一輝度で駆動した場合に周辺部から中央部に至るに従って発光輝度が高くなってしまう点を勘案し、個々の発光素子をその配置部位に応じて予め発光輝度を調整することで、面光源からの発光輝度分布を略均等化し、後の輝度分布補正の処理行程の負担を軽減できる。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、光源からの光を適宜着色するカラーホイール等の構成を簡略化しながら、カラー画像の投影に対応することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、例えば高圧水銀灯などそれ自体の発光輝度分布が均一ではない点光源を用いる装置で投影対象側の環境等も統括し、マイクロミラー素子等で光像を形成する際に投影状態に対応した輝度補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、複数の発光素子からなる面光源を用いる装置であっても、個々の発光素子の個体差や主に配列位置に応じた動作環境等、及び投影対象側の環境等を統括し、マイクロミラー素子等で光像を形成する際に投影状態に対応した輝度補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）  
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の外観構成を示すもので、主として筐体前面及び上面の構成を示す。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面の一部、向かって右側に投影レンズ１２と撮影レンズ１３とが近接して埋設される。また、本体ケーシング１１の前面、左端側にはＩｒ受信部１４が配設される。
【００２４】
投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像をスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。
【００２５】
撮影レンズ１３は、上記投影レンズ１２により投影表示される画像を撮影するためのものであり、この撮影レンズ１３も合焦位置及びズーム位置を可変可能で、特にズーム位置は上記投影レンズ１２のズーム位置に連動して制御され、常に投影レンズ１２より投影される画像の大きさに対応した撮影範囲となるように制御されるものとする。
【００２６】
Ｉｒ受信部１４は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。
【００２７】
また、本体ケーシング１１の上面には、キースイッチ部１５、及びスピーカ１６が配設
される。  
キースイッチ部１５は、装置の電源のオン／オフ、入力切換、自動合焦、自動台形補正、モード選択、輝度分布補正等を指示する各種キースイッチより構成される。
【００２８】
スピーカ１６は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。
【００２９】
さらに本体ケーシング１１の左側面には、上述した投影レンズ１２のズーム位置を手動で操作するためのズームリング１７、及び合焦位置手動で操作するためのフォーカスリング１８の各一部が露出している。
【００３０】
また、図示はしないが本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部、上記Ｉｒ受信部１４と同様のＩｒ受信部、及びＡＣアダプタ接続部が配設される。  
入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のＲＧＢミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。  
ＡＣアダプタ接続部は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。
【００３１】
次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。  
図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ２４へ送られる。
【００３２】
投影エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部２６に出力する。
【００３３】
この投影駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）である例えばマイクロミラー素子２７を表示駆動する。
【００３４】
このマイクロミラー素子２７に対して、リフレクタ２８内に配置された超高圧水銀灯等でなる光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール３０を介して適宜原色に着色し、インテグレータ３１、ミラー３２を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。
【００３５】
しかるに、光源ランプ２９の点灯駆動と、カラーホイール３０を回転駆動するモータ（Ｍ）３３はいずれも投影光処理部３４からの供給電圧値に基づいて動作する。
【００３６】
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３５である。この制御部３５は、ＣＰＵと、装置の電源状態に拘わらず現在時刻を含む計時動作を実行し続けるＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）、後述する輝度分布補正を含む各種投影動作を該ＣＰＵで実行するための動作プログラムを記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。
【００３７】
この制御部３５にはまた、システムバスＳＢを介してプロセス回路３６、画像記録部３７、及び音声処理部３８が接続される。
【００３８】
プロセス回路３６は、上記撮影レンズ１３の撮影光軸後方にあって撮影レンズ１３で結像される光像を光電変換する、撮像素子としてのＣＣＤ３９の出力を受け、このＣＣＤ３９からのアナログ値の画像信号をデジタル化し、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を実施した上でデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを生成し、システムバスＳＢを介して上記画像変換部２３に出力する。
【００３９】
画像変換部２３は、輝度及び色差信号をＡＤＣＴ、ハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮し、得た画像データを、このプロジェクタ装置１０の記録媒体として装着される画像記録部３７に書込む。画像記録部３７は、例えばフラッシュメモリ等でなり、撮影により得た画像データを記憶する。
【００４０】
音声処理部３８は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１６を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。
【００４１】
なお、上記キースイッチ部１５における各キー操作信号が直接制御部３５に入力されると共に、Ｉｒ受信部４０からの信号も直接入力される。このＩｒ受信部４０は、上記Ｉｒ受信部１４及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部を含み、その赤外光受信信号をコード信号化して制御部３５に送出する。
【００４２】
図３は、上記プロジェクタ装置１０の本体ケーシング１１内に設けられた投影系の構造を示す横断平面図である。
【００４３】
リフレクタ２８は、中空の楕円球体をその長軸に対して垂直に切断した開口形状を有する耐熱ガラス製本体の内面全体に紫外線透過性反射膜を設けた構成となっており、その内部に超高圧水銀灯等のショートアークランプでなる光源ランプ２９が配置される。
【００４４】
光源ランプ２９で発せられた光の大部分はリフレクタ２８で内面で反射され、光源ランプ２９からの直接光と共に、図中に示す光軸ＡＯに沿ってカラーホイール３０に入射される。
【００４５】
このカラーホイール３０は、扇状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタが周方向に並べて設けられた回転板からなっており、その中心がモータ３３の回転軸に固定され、ホイール周方向の一部を上記リフレクタ２８及び光源ランプ２９からの出射光の光路に介在させて配置されている。
【００４６】
モータ３３によりカラーホイール３０が高速回転駆動されることで、上記３色のカラーフィルタが上記リフレクタ２８及び光源ランプ２９からの出射光の光路を順次横切って着色し、インテグレータ３１へ導出する。
【００４７】
インテグレータ３１は、上記マイクロミラー素子２７の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアの外形と相似な断面形状を有し、内周面全体に反射膜が設けられた角筒状体からなり、このインテグレータ３１を出射して輝度分布が均一化された光がミラー３２で全反射された後にマイクロミラー素子２７に入射される。
【００４８】
マイクロミラー素子２７は、その構成は図示しないが、１つ１つの画素をそれぞれ、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子によって一方の傾き方向と他方の傾き方向とに傾動されるアレイ状に配列されたマイクロミラーにより形成したものであり、これらのマイクロミラーは、縦横の幅が１０［μｍ］〜２０［μｍ］の極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなっている。
【００４９】
このマイクロミラー素子２７は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光を、上記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより上記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射し、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示する。
【００５０】
なお、上記明表示の明るさは、上記マイクロミラーを上記一方の傾き方向（入射光を正面方向に反射させる傾き方向）に傾けておく時間幅を制御することによって任意に変化させることができ、したがって、上記マイクロミラー素子２７により、明るさに階調をもたせた画像を表示させることができる。
【００５１】
このマイクロミラー素子２７で形成された光像が、投影レンズ１２を構成する複数のレンズ光学系を介して投影対象となるスクリーン等へ出射される。ここで投影レンズ１２は、図示しないモータにより電動駆動されてズーム位置及び合焦位置を可変するものであるが、上述した如くユーザの手動操作にも対応するものとし、上記本体ケーシング１１左側面のズームリング１７及びフォーカスリング１８を手動により回転させてレンズ軸方向に上記レンズ光学系中の図示しないズームレンズ、フォーカスレンズを移動させることができる。
【００５２】
また、本体ケーシング１１の前面には投影レンズ１２と隣接して撮影レンズ１３が設けられるもので、この撮影レンズ１３の撮影光軸後方、結像位置にＣＣＤ３９が配設されて、上記投影レンズ１２で投影した光像を撮影レンズ１３を用いて撮影する。
【００５３】
次に上記実施の形態の動作について説明する。  
図４は、プロジェクタ装置１０に接続した外部機器、例えばパソコンによりプレゼンテーション等でドキュメントファイルを構成する個々の画像を投影する動作の過程で、任意に設定可能な輝度補正周期、例えば１０分が経過した場合、及び上記キースイッチ部１５の輝度分布補正キーが操作された場合に実行する輝度分布補正の処理内容を示すもので、その処理動作はすべて制御部３５が内部のＣＰＵにより同制御部３５内の不揮発性メモリに記憶されている動作プログラムに基づいて実行させるものである。
【００５４】
その処理当初には、上記制御部３５内のＲＴＣが計時する輝度補正周期となったか否か、あるいはキースイッチ部１５の輝度分布補正キーが操作されたか否かにより、輝度分布補正を行なうタイミングとなったか否かを判断する（ステップＳ０１）。
【００５５】
ここで、当該タイミングとはなっていないと判断した場合には、その時点ですでに設定されている輝度補正値によりマイクロミラー素子２７で表示する画像の輝度を補正するように投影駆動部２６を制御して投影動作を実行した後に（ステップＳ０２）、再び上記ステップＳ０１に戻る、という処理を繰返し続行することで、当該タイミングとなるのを待機する。
【００５６】
しかるに、上述した輝度分布補正を行なうタイミングとなった場合にステップＳ０１でこれを判断し、その時点で投影している画像を撮影レンズ１３及びＣＣＤ３９により撮影させ、プロセス回路３６で適宜カラープロセス処理を実行して、撮影画像を構成する画素単位での輝度情報を検出する（ステップＳ０３，Ｓ０４）。
【００５７】
次いで制御部３５は、その時点でマイクロミラー素子２７で表示している元の画像の輝度分布と上記撮影画像の輝度情報とを画素単位で比較することにより（ステップＳ０５）、投影すべき画像全体の輝度補正値を算出する（ステップＳ０６）。
【００５８】
こうして得た画像全体の輝度補正値をあらたに設定した上で（ステップＳ０７）、上記ステップＳ０２に進んで、設定した輝度補正値によりマイクロミラー素子２７で表示する画像の輝度を補正するように投影駆動部２６を制御して投影動作を実行する。
【００５９】
図５（Ａ）は、輝度分布補正を行なう前の状態を例示するもので、ここでは説明を容易にするために投影すべき画像が前面白一色であるものとするが、実際には入出力コネクタ部２１より入力される画像データに基づく画像を投影している状態でその輝度分布補正を行なう。
【００６０】
この図５（Ａ）では、マイクロミラー素子２７で表示している画像の輝度階調が元の画像データの輝度階調と各画像単位で等しく、全体で均一な輝度分布、換言すれば元の画像に忠実な輝度分布となっているにもかかわらず、投影環境によりスクリーン投影面ＳＣ上ではその左上側及び右下側が暗部Ｄとなって、輝度むらを生じている状態を例示している。
【００６１】
したがって、上記図４で説明したような輝度分布補正の処理を実行することで、上記暗部Ｄ中の最も暗い画素部分を基準として各画素単位でそれより明るい画素ほどマイナスの度合いが大きくなるような輝度補正値を算出し、マイクロミラー素子２７で表示する画像の各画素の輝度を補正する。
【００６２】
この補正後には、図５（Ｂ）に示すようにマイクロミラー素子２７で上記図５（Ａ）のスクリーン投影面ＳＣでの輝度分布とは逆のパターンで輝度むらを生じた状態、具体的には左上側及び右下側を残し、本来は明るく投影表示されていた中央部分ほど、その度合いに応じて図中に暗部Ｄで示すように輝度値を低くするように表示階調が補正される。
【００６３】
その結果、スクリーン投影面ＳＣ上では上記図５（Ａ）で生じていた輝度むらが相殺され、図５（Ｂ）で示すように輝度分布が全体に均一化されて、高い画質で投影表示することができるようになる。
【００６４】
このように、例えば超高圧水銀灯などそれ自体の発光輝度分布が均一ではない点光源を用いる装置において、さらに設置状態など投影対象側の環境等も含めて統括制御し、マイクロミラー素子２７等で光像を形成する際に最終的に投影される状態に対応した輝度分布補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【００６５】
加えて、投影画像の輝度分布を検出する方法としては、例えば一時的に全面白色の画像を投影表示させてその画像中の複数の点位置の輝度を検出する方法等も考えられるが、本実施の形態では投影画像を撮影してその撮影画像を元の投影画像と画素単位で比較するようにしたため、投影動作を一時的にでも停止せずに継続しながら、きわめて正確且つ詳細に投影画像の輝度分布を検出して、補正後に投影される画像の輝度分布をより精緻に均一化することが可能となる。
【００６６】
また、上記実施の形態によれば、マイクロミラー素子２７の画素単位での反射率のばらつきについてもこれに対応して補正することができるため、マイクロミラー素子２７の歩留まりを向上して製造コストを低減させることができる。
【００６７】
（第１の実施の形態の変形例）  
次に、本実施の形態の変形例として、自動台形補正の実行時に合わせて輝度分布補正を行なう場合についても説明する。
【００６８】
なお、このプロジェクタ装置１０の外観構成については上記図１と、電子回路の機能構成については上記図２と、さらに投影系の構造については上記図３とそれぞれ基本的に同様であるものとし、同一部分には同一符号を用いてその図示及び説明は省略する。
【００６９】
次に上記変形例の動作について説明する。  
まず、自動台形補正と輝度分布補正を施していない場合での投影状態を考えてみる。  
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）はいずれもマイクロミラー素子２７で均一な輝度分布での表示を行なって投影表示した場合の、スクリーン投影面ＳＣ上での輝度分布を例示するものであり、スクリーン投影面ＳＣ中の「Ａ」〜「Ｄ」は当該位置における輝度を明るい順に簡易な表現で示している。
【００７０】
図６（Ａ）は、スクリーン投影面ＳＣに対し、投影レンズ１２の投影光軸がその中心に上下左右各方向共に垂直に位置している状態を示すものである。当該中心位置の輝度「Ａ」に比して、スクリーン投影面ＳＣの四隅は該中心からの距離が離れている分だけ、投影光路も長くなっており、いずれもその輝度が「Ａ」より若干低い「Ｂ」となっている。
【００７１】
図６（Ｂ）は、スクリーン投影面ＳＣに対し、投影レンズ１２の投影光軸が上下方向では垂直に位置しているものの、左右方向においては垂直に位置していない状態、例えば鉛直に張架されたスクリーン投影面ＳＣの中心と同じ高さでややスクリーンに向かって右方向側から投影している状態を示すものである。
【００７２】
投影画像の中心位置の輝度が「Ａ」、その上下端の輝度が夫々若干低い「Ｂ」となっているのに比して、該投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が小さい（近い）右辺ではその中心位置の輝度が「Ａ」よりも高い値（図では「（Ａ）」と称する）、その上下端の輝度が夫々若干低い「Ｂ」となっている。
【００７３】
一方で、スクリーン投影面ＳＣ上の投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が大きい（遠い）左辺ではその中心位置の輝度が「Ａ」よりも低い「Ｂ」、その上下端の輝度がさらに夫々低い「Ｃ」となっている。
【００７４】
図６（Ｃ）は、スクリーン投影面ＳＣに対し、投影レンズ１２の投影光軸が左右方向では垂直に位置しているものの、上下方向においては垂直に位置していない状態、例えば鉛直に張架されたスクリーン投影面ＳＣの中心の正面でややスクリーン下側から投影している状態を示すものである。
【００７５】
投影画像の中心位置の輝度が「Ａ」、その左右端の輝度が夫々若干低い「Ｂ」となっているのに比して、該投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が小さい（近い）下辺ではその中心位置の輝度が「Ａ」よりも高い値（図では「（Ａ）」と称する）、その左右端の輝度が夫々若干低い「Ｂ」となっている。
【００７６】
一方で、スクリーン投影面ＳＣ上の投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が大きい（遠い）上辺ではその中心位置の輝度が「Ａ」よりも低い「Ｂ」、その左右端の輝度がさらに夫々低い「Ｃ」となっている。
【００７７】
図６（Ｄ）は、スクリーン投影面ＳＣに対し、投影レンズ１２の投影光軸が上下方向、左右方向共に垂直に位置していない状態、例えば鉛直に張架されたスクリーン投影面ＳＣの中心に向かって右下側から投影している状態を示すものである。
【００７８】
投影画像の中心位置の輝度が「Ａ」、その下端の輝度が若干低い「Ｂ」、同上端の輝度がそれよりさらに低い「Ｃ」となっているのに比して、該投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が小さい（近い）右辺下端では輝度が「Ａ」よりも高い値（図では「（Ａ）」と称する）、同右辺中央の輝度が「Ｂ」、同右辺上端の輝度が「Ｃ」となっている。
【００７９】
一方で、全体にスクリーン投影面ＳＣ上の投影中心よりも撮影レンズ１３からの距離が大きい（遠い）左辺ではその中心位置及び下端の各輝度が「Ｃ」、最も距離が大きい同左辺上端の輝度が「Ｄ」となっている。
【００８０】
投影レンズ１２と撮影レンズ１３は、上記図１、図３でも説明したように隣接は位置されるために、投影レンズ１２よりスクリーン投影面ＳＣに向けて投影表示される画像を撮影レンズ１３を介して撮影したとしても、その撮影画像中の投影画像の形状自体から台形歪みがどの方向にどの程度生じているのかを判断することはできない。
【００８１】
しかしながら、上記図６（Ａ）〜図６（Ｄ）でも説明した如く、台形歪みの方向や度合いによって輝度分布は確実にそれらの内容が反映された状態で検出することができるので、その検出した結果から正確に台形補正を実行することができる。
【００８２】
図７は、プロジェクタ装置１０に接続した外部機器、例えばパソコンによりプレゼンテーション等でドキュメントファイルを構成する個々の画像を投影する動作の過程で、キースイッチ部１５の自動台形補正キーの操作の有無に応じて実行する自動台形補正と輝度分布補正の処理内容を示すもので、その処理動作はすべて制御部３５が内部のＣＰＵにより同制御部３５内の不揮発性メモリに記憶されている動作プログラムに基づいて実行させるものである。
【００８３】
その処理当初には、キースイッチ部１５の自動台形補正キーが操作されたか否かを判断し（ステップＳ２１）、操作されなかった場合には、その時点ですでに設定されている自動台形補正に係る表示範囲と輝度補正値によりマイクロミラー素子２７で表示する画像を補正するように投影駆動部２６を制御して投影動作を実行し（ステップＳ２２）、その後に再び上記ステップＳ２１に戻る、という処理を繰返し続行することで、自動台形補正キーが操作されるのを待機する。
【００８４】
しかるに、上述した自動台形補正キーが操作された場合にステップＳ２１でこれを判断し、その時点で投影している画像を撮影レンズ１３及びＣＣＤ３９により撮影させ、プロセス回路３６で適宜カラープロセス処理を実行して、撮影画像を構成する画素単位での輝度情報を検出する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【００８５】
次いで制御部３５は、検出した画像単位での輝度情報とその時点でマイクロミラー素子２７で表示している元の画像の輝度分布とを画素単位で比較することにより、スクリーン投影面ＳＣ上での画像全体の輝度分布の誤差を取得する（ステップＳ２５）。
【００８６】
こうして取得した輝度分布の誤差のパターンから上記図６で示したように台形歪みを生じているか否か、また生じているとすればその方向と度合い（角度）を算出する（ステップＳ２６）。
【００８７】
その後、上記ステップＳ２５で取得した画像全体の輝度分布の誤差を上記台形歪みの方向と度合いに応じて補正し（ステップＳ２７）、さらに台形補正を施すことでマイクロミラー素子２７で形成する光像を適宜圧縮した状態での輝度補正値を算出する（ステップＳ２８）。
【００８８】
そして、この台形補正に基づいて算出した輝度補正値をあらたに設定した上で（ステップＳ２９）、上記ステップＳ２２に進んで、設定した台形補正範囲の輝度補正値によりマイクロミラー素子２７で表示する画像の範囲と輝度を補正するように投影駆動部２６を制御して投影動作を実行する。
【００８９】
このように、輝度分布補正と併せて自動台形補正の処理も同時に行なうことができ、プロジェクタ装置としてきわめて使い勝手がよく、投影する画質の向上に大きく寄与することができる。
【００９０】
（第２の実施の形態）  
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００９１】
なお、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０′の外観構成については、横方向の寸法（幅）が小さい点を除いて基本的に上記図１に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を用いるものとしてその図示及び説明は省略する。
【００９２】
図８は、プロジェクタ装置１０′の本体ケーシング１１内の特に投影系の実装構造を示すものである。この図８においても、光像を形成するマイクロミラー素子２７以降の構成は上記図３に示したものと同様であるので、それらについては同一部分に同一符号を複数ものとしてその説明を省略する。
【００９３】
しかるに、図中、５１は詳細を後述する面光源、５２はこの面光源５１の冷却装置５２であり、面光源５１から時分割で各原色成分に着色された光源光は、輝度分布の均一化等の処理を経ることなく集光レンズ５３で集光されて上記ミラー３２に導かれ、このミラー３２で全反射された後にマイクロミラー素子２７に入射され、投影すべき光像が形成される。
【００９４】
ここで面光源５１は、例えば図９（Ａ），図９（Ｂ）に示すように発光する先端部分がドーム形状のレンズとなった複数のＬＥＤ（発光ダイオード）６１ａ，６１ａ，‥‥をアレイ配列したＬＥＤアレイ６１により構成される。
【００９５】
このＬＥＤアレイ６１においては、例えば１組３個のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各ＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥がそれぞれ３角形状に組み合わされて規則配置されるもので、プロジェクタ装置１０′にてカラー画像を投影表示する際には、ＬＥＤアレイ６１を構成するＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥が各原色成分毎に時分割点灯駆動され、それに同期してマイクロミラー素子２７では各原色成分に対応した画像が表示駆動されることで、その光像が形成される。
【００９６】
一方で、プロジェクタ装置１０′にてモノクロ画像を投影表示する際には、ＬＥＤアレイ６１を構成するＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥が一様に同時点灯駆動されることで、混色による白色光がマイクロミラー素子２７に照射されることとなる。
【００９７】
また、上記図９（Ａ）、図９（Ｂ）では先端部分がドーム形状のレンズとなった複数のＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥を面光源５１として用いるものとしたが、これに代えて図９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示すように矩形のチップ形状のＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥をアレイ状に配列したＬＥＤアレイ６２を面光源５１として用いるものとしてもよい。
【００９８】
この場合、各ＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥間の間隙をより小さくし、ＬＥＤアレイ６１全体でより多数のＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥を効率的に配列して、面光源５１としての発光量をより大きなものとすることができる。
【００９９】
なお、上述した光源部の構成を除いて、電子回路の機能構成自体は上記図２に示したものと基本的に同様であるので、同一部分には同一符号を用いてその図示と説明は省略する。
【０１００】
次に上記実施の形態の動作について説明する。
【０１０１】
図１０は、プロジェクタ装置１０に接続した外部機器、例えばパソコンによりプレゼンテーション等でドキュメントファイルを構成する個々の画像を投影する動作の過程で、任意に設定可能な輝度補正周期、例えば１０分が経過した場合、及び上記キースイッチ部１５の輝度分布補正キーが操作された場合に実行する輝度分布補正の処理内容を示すもので、その処理動作はすべて制御部３５が内部のＣＰＵにより同制御部３５内の不揮発性メモリに記憶されている動作プログラムに基づいて実行させるものである。
【０１０２】
その処理当初には、上記制御部３５内のＲＴＣが計時する輝度補正周期となったか否か、あるいはキースイッチ部１５の輝度分布補正キーが操作されたか否かにより、輝度分布補正を行なうタイミングとなったか否かを判断する（ステップＳ４１）。
【０１０３】
ここで、当該タイミングとはなっていないと判断した場合には、その時点ですでに設定されている輝度補正値により面光源５１の発光輝度分布を補正しながら、マイクロミラー素子２７で入力画像に対応した表示動作を実行させて投影動作を実行した後に（ステップＳ４２）、再び上記ステップＳ４１に戻る、という処理を繰返し続行することで、当該タイミングとなるのを待機する。
【０１０４】
しかるに、上述した輝度分布補正を行なうタイミングとなった場合にステップＳ４１でこれを判断し、その時点で投影している画像を撮影レンズ１３及びＣＣＤ３９により撮影させ、プロセス回路３６で適宜カラープロセス処理を実行して、撮影画像を構成する画素単位での輝度情報を検出する（ステップＳ４３，Ｓ４４）。
【０１０５】
次いで制御部３５は、その時点でマイクロミラー素子２７で表示している元の画像の輝度分布と上記撮影画像の輝度情報とを画素単位で比較することにより（ステップＳ４５）、投影すべき画像全体の輝度補正値を算出する（ステップＳ４６）。
【０１０６】
こうして得た画像全体の輝度補正値を面光源５１の発行機と分布に反映させるべくあらたに設定した上で（ステップＳ４７）、上記ステップＳ２２に進んで、設定した発光輝度補正値により面光源５１の発光輝度分布を補正、具体的には面光源５１を構成する個々のＬＥＤ（６１ａ，６１ａ，‥‥（６２ａ，６２ａ，‥‥））の駆動電流値を制御しながら、マイクロミラー素子２７で入力画像に対応した表示動作を実行させて投影動作を実行する。
【０１０７】
図１１（Ａ）は、輝度分布補正を行なう前の状態を例示するもので、ここでは説明を容易にするために投影すべき画像が前面白一色であるものとするが、実際には入出力コネクタ部２１より入力される画像データに基づく画像を投影している状態でその輝度分布補正を行なう。
【０１０８】
この図１１（Ａ）では、面光源５１の発光輝度分布が全面均一となっており、したがってマイクロミラー素子２７で表示している画像の輝度階調が元の画像データの輝度階調と各画像単位で等しく、元の画像に忠実な輝度分布となっているにもかかわらず、投影環境によりスクリーン投影面ＳＣ上ではその左上側及び右下側が暗部Ｄとなって、輝度むらを生じている状態を例示している。
【０１０９】
したがって、上記図１０で説明したような輝度分布補正の処理を実行することで、暗部Ｄとはなっていない部分を基準として、上記暗部Ｄとなっていた部分の輝度をより上昇させるような輝度補正値を算出し、面光源５１での面発光を部分的に補正する。
【０１１０】
図１１（Ｂ）はこの補正後の投影状態を示すもので、面光源５１では従前までの輝度で発光している部分をハッチングで示すように、上記暗部Ｄに該当する左上側及び右下側をより高い輝度で点灯発光するように駆動電流値を上げて駆動する。
【０１１１】
したがって、この光源光によりマイクロミラー素子２７で光像を形成すると、上記図１１（Ａ）のスクリーン投影面ＳＣでの輝度分布とは逆のパターンで輝度むらを生じた状態、具体的には左上側及び右下側がより明るくなった光像が形成されて投影表示されるため、結果としてスクリーン投影面ＳＣ上では、上記図１１（Ａ）で生じていた輝度むらが相殺され、図１１（Ｂ）で示すように輝度分布が全体に均一化されて、高い画質で投影表示することができるようになる。
【０１１２】
一例として、上記図９（Ａ）、図９（Ｂ）で示した、先端がドーム状となったＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥をアレイ配列したＬＥＤアレイ６２にて、発光輝度分割部を補正している状態を図１２（Ａ）に示す。
【０１１３】
同図（Ａ）では、ＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥がより高い輝度で発光している状態をハッチングを密にして、反対に、より低い輝度で発光している状態をハッチングを粗にしてそれぞれ表現している。
【０１１４】
図示する如くＬＥＤアレイ６１の中央に位置するＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥ほど輝度が低く、中央から離れるにしたがって高い輝度でＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥を発光させるものとしたことで、スクリーン投影面ＳＣ上の周辺部の光量低下を防いで全体で輝度分布を均一貸している状態を示す。
【０１１５】
同様に、上記図９（Ｃ）、図９（Ｃ）で示した、矩形チップ状のＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥をアレイ配列したＬＥＤアレイ６２にて、発光輝度分割部を補正している状態を図１２（Ｂ）に示す。
【０１１６】
同図（Ｂ）においても、ＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥がより高い輝度で発光している状態をハッチングを密にして、反対に、より低い輝度で発光している状態をハッチングを粗にしてそれぞれ表現している。
【０１１７】
図示する如くＬＥＤアレイ６２の中央に位置するＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥ほど輝度が低く、中央から離れるにしたがって高い輝度でＬＥＤ６２ａ，６２ａ，‥‥を発光させるものとしたことで、スクリーン投影面ＳＣ上の周辺部の光量低下を防いで全体で輝度分布を均一化している状態を示す。
【０１１８】
上記図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示した輝度分布補正は、ＬＥＤアレイ６１（６２）が複数のＬＥＤ６１ａ，６１ａ，‥‥（６２ａ，６２ａ，‥‥）を同一の密度でアレイ配列されるために、すべての発光素子を同一輝度で駆動した場合に周辺部から中央部に至るに従って発光輝度が高くなってしまう点を勘案し、個々の発光素子をその配置部位に応じて予め発光輝度を調整することで、面光源からの発光輝度分布を略均等化し、後の輝度分布補正の処理行程の負担を軽減できる、という点でも有効であり、いずれにしても通常の投影動作途中でユーザに無用な手間をかけることなく自動的に輝度分布補正を行なうことが可能となる。
【０１１９】
このように、ＬＥＤ等の発光素子を複数配列してなる面光源を用いる場合であっても、個々の発光素子の個体差や主に配列位置に応じた動作環境等、及び投影対象側の環境等を統括して認識し、光源側で対応した輝度補正を施すことで、実際に投影される画像の輝度分布を均一化することが可能となる。
【０１２０】
さらに、上記のような面光源を用いることで、光源からの光を適宜着色するカラーホイール等の構成を簡略化しながら、カラー画像の投影に対応することができる。
【０１２１】
なお、上記第１及び第２の実施の形態はいずれも、光源光と表示動作により光像を形成する空間的光変調素子（ＳＯＭ）としてマイクロミラー素子２７を用いたプロジェクタ装置に関して説明したものであるが、本発明はこれに限らず、透過型の液晶表示パネル等を用いるプロジェクタ装置であっても同様に適用し得る。
【０１２２】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【０１２３】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投影装置の外観構成を示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係る電子回路の概念構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態に係る投影系の実装構成を示す図。
【図４】同実施の形態に係る輝度分布補正の制御処理内容を示すフローチャート。
【図５】同実施の形態に係る輝度分布補正前後の投影状態を例示する図。
【図６】同実施の形態の変形例に係る台形歪みと輝度分布の関係を例示する図。
【図７】同実施の形態に係る自動台形補正及び輝度分布補正の制御処理内容を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る投影系の実装構成を示す図。
【図９】同実施の形態に係る光源部の具体構成を例示する図。
【図１０】同実施の形態に係る輝度分布補正の制御処理内容を示すフローチャート。
【図１１】同実施の形態に係る輝度分布補正前後の投影状態を例示する図。
【図１２】同実施の形態に係る面光源での発光輝度分布補正の状態を例示する図。
【符号の説明】
【０１２５】
１０，１０′…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…撮影レンズ、１４…Ｉｒ受信部、１５…キースイッチ部、１６…スピーカ、１７…ズームリング、１８…フォーカスリング、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…投影エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…投影駆動部、２７…マイクロミラー素子、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、３０…カラーホイール、３１…インテグレータ、３２…ミラー、３３…モータ（Ｍ）、３４…投影光処理部、３５…制御部、３６…プロセス回路、３７…画像記録部、３８…音声処理部、３９…ＣＣＤ、４０…Ｉｒ受信部、５１…面光源、６１…ＬＥＤアレイ、６１ａ…ＬＥＤ、６２…ＬＥＤアレイ、６２ａ…ＬＥＤ、ＡＯ…光軸、ＳＢ…システムバス、ＳＣ…スクリーン投影面。
【図１】
2007060118.tif 000003
【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】
2007060118.tif 000010
【図９】
2007060118.tif 000011
【図１０】
2007060118.tif 000012
【図１１】
2007060118.tif 000013
【図１２】
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