(57)【要約】【課題】黒信号や輝度の低い画像の場合でも色再現の良好な投写像を得ることができるプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源部１０１からの光を、２方向に選択的に反射させる調光部１０３と、画像信号の輝度分布と画像平均輝度との少なくとも一方に基づいて、調光部１０３を制御する調光処理部１６０と、調光部１０３が調光するときに画像信号の所定レベルに対応して液晶型空間光変調装置１１０Ｒ等が射出する光の輝度と、調光部１０３が調光しないときに画像信号の前記所定レベルに対応して液晶型空間光変調装置１１０Ｒ等が射出する光の輝度とが略一致するような画像信号を供給する調光処理部１６０とを有し、調光部１０３は、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ等へ入射させる光量を低下させることで、画像信号が黒表示又は輝度が低い場合の色再現を行う。【選択図】図１
2012109989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を画像信号に応じて変調して射出する液晶型空間光変調装置と、
前記液晶型空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、
前記光源部からの光を、前記液晶型空間光変調装置に入射させる第１の状態と、前記液晶型空間光変調装置に入射させる状態とは異なる第２の状態とを択一的に選択する調光部と、
前記画像信号の輝度分布と画像平均輝度との少なくとも一方に基づいて、前記調光部を制御するための調光処理部と、
前記調光部が調光するときに前記画像信号の所定レベルに対応して前記液晶型空間光変調装置が射出する光の輝度と、前記調光部が調光しないときに前記画像信号の前記所定レベルに対応して前記液晶型空間光変調装置が射出する光の輝度と、が略一致するように前記液晶型空間光変調装置へ前記画像信号を供給する画像信号調整部と、
前記画像信号の輝度分布と画像平均輝度との少なくとも一方に基づいて、前記調光部を制御するための調光処理部とを有し、
前記調光部は、前記液晶型空間光変調装置へ入射させる光量を低下させることで、前記画像信号が黒表示又は輝度が低い場合の色再現を行うことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記液晶型空間光変調装置を略均一に照明するためのロッドインテグレータをさらに有し、
前記調光部は、前記ロッドインテグレータの射出側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記調光部は、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な複数の可動ミラー素子を有するティルトミラーデバイスであり、
前記可動ミラー素子は、前記第１の反射位置のときに前記光源部からの光を前記液晶型空間光変調装置に入射させる前記第１の方向へ反射し、前記第２の反射位置のときに前記光源部からの光を前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射し、
前記調光部は、画像信号に応じて前記複数の可動ミラー素子が前記第１の反射位置の状態にある時間又は前記第２の反射位置の状態にある時間を制御することで、前記液晶型空間光変調装置へ入射する光の光量を制御することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記調光部により、前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射された光を、前記投写レンズにより投写する光の輝度を増加させる補助光とするための補助光用素子と、
前記補助光用素子からの前記補助光と、前記液晶型空間光変調装置からの変調された光とを合成するための合成部とをさらに有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記補助光用素子は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記調光部により前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射された光を電気エネルギーに変換して蓄える光蓄電池と、
前記光蓄電池による電気エネルギーを前記プロジェクタの電源として使用する電源回路とをさらに有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記液晶型空間光変調装置の黒表示又は輝度が低い領域で色再現を行うことができる領域に対応する画像信号のレベルの範囲が、前記入力画像信号のレベルの範囲に対応するように、前記液晶型空間光変調装置に入射する光量を低下させ、前記画像信号調整部が前記液晶型空間光変調装置に前記画像信号を供給することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記画像信号に基づいてシーンの変化を検出するシーン検出回路をさらに有し、
前記調光部は、検出されたシーンの期間とは異なる期間において、前記空間光変調装置に入射される光の光量が所定値となるように調光することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記調光部による光量の制御に応じて、前記画像信号のダイナミックレンジを伸張処理することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記調光部は、前記光源部の点灯時間又は前記光源部に固有の発光特性に応じて調光制御を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関し、液晶型空間光変調装置として液晶表示装置を用いるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、コンピュータ等の画像供給装置から供給された画像信号に応じて画像を表す光（投写光）を投写することにより、画像を表示する画像表示装置である。プロジェクタの空間光変調装置としては、例えば液晶表示装置が使用されている。液晶表示装置は、液晶分子の異方性を利用して透過率又は反射率を変化させることにより、液晶表示装置からの光量を制御する。液晶表示装置は、パネル内部の液晶分子に電圧を印加して、液晶分子を変位させる。液晶分子の変位量に応じて入射光に対する透過率又は反射率を制御する。例えば、高い輝度の投写像を得るためには、液晶表示装置の透過率を大きくするために、印加電圧を大きくする。これに対して、黒表示又は低い輝度の投写像を得るためには、液晶表示装置の透過率を小さくするために、印加電圧を小さくする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、印加電圧がゼロから所定値までの電圧が小さい領域では、印加した電圧に対して液晶分子の変位量を正確に制御することが困難である。このため、投写像の黒表示又は輝度の低い領域では、液晶表示装置の透過率又は反射率を所望の値に制御することが難しい。この結果、投写像の投写像の黒表示又は輝度の低い領域では、正確に色再現を行うことが困難であるという問題を生ずる。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、黒信号や輝度の低い画像の場合でも色再現の良好な投写像を得ることができるプロジェクタ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】
【０００５】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光を供給する光源部と、前記光源部からの光を画像信号に応じて変調して射出する液晶型空間光変調装置と、前記液晶型空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、前記光源部からの光を、前記液晶型空間光変調装置に入射させる第１の状態と、前記液晶型空間光変調装置に入射させる状態とは異なる第２の状態とを択一的に選択する調光部と、前記調光部が調光するときに前記画像信号の所定レベルに対応して前記液晶型空間光変調装置が射出する光の輝度と、前記調光部が調光しないときに前記画像信号の前記所定レベルに対応して前記液晶型空間光変調装置が射出する光の輝度と、が略一致するように前記液晶型空間光変調装置へ前記画像信号を供給する画像信号調整部と、前記画像信号の輝度分布と画像平均輝度との少なくとも一方に基づいて、前記調光部を制御するための調光処理部とを有し、前記調光部は、前記液晶型空間光変調装置へ入射させる光量を低下させることで、前記画像信号が黒表示又は輝度が低い場合の色再現を行うことを特徴とするプロジェクタを提供する。本プロジェクタでは、黒信号や輝度の低い画像の場合、液晶型空間光変調装置へ入射する光量を低減する。これにより、液晶型空間光変調装置の透過光又は反射光を所定の輝度にするための、液晶型空間光変調装置を駆動する階調表現値が、減光しない場合に比較して大きくなる。この結果、階調表現値を制御することができる領域を使用するため、黒信号や輝度の低い画像の場合でも、色再現の良好な投写像を得ることができる。また、調光部は入射光を反射させることで光量の制御を行うため、光量損失を低減することができる。
【０００６】
前記光源部からの光で前記液晶型空間光変調装置を略均一に照明するためのロッドインテグレータをさらに有し、前記調光部は、前記ロッドインテグレータの射出側に設けられていることが望ましい。これにより、均一化された照明光を調光できる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調光部は、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な複数の可動ミラー素子を有するティルトミラーデバイスであり、前記可動ミラー素子は、前記第１の反射位置のときに前記光源部からの光を前記液晶型空間光変調装置に入射させる前記第１の方向へ反射し、前記第２の反射位置のときに前記光源部からの光を前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射し、前記調光部は、画像信号に応じて前記複数の可動ミラー素子が前記第１の反射位置の状態にある時間又は前記第２の反射位置の状態にある時間を制御することで、前記液晶型空間光変調装置へ入射する光の光量を制御することが望ましい。これにより、調光部を小型化でき、低コストで製造できる。また、ティルトミラーデバイスによるため、高い信頼性で、耐久性（長い寿命）を有し、騒音が少なく、応答性の良い駆動を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調光部により、前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射された光を、前記投写レンズにより投写する光の輝度を増加させる補助光とするための補助光用素子と、前記補助光用素子からの前記補助光と、前記液晶型空間光変調装置からの変調された光とを合成するための合成部とをさらに有することが望ましい。これにより、調光部により減光され、全体的に輝度レベルが低下した画像において、低階調側は暗くても高コントラスで、かつ高階調側は明るい投写像を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補助光用素子は、液晶表示素子であることが望ましい。液晶表示素子は、空間光変調装置のような画素単位の解像度は不要であり、所定の領域ごとの領域単位の解像度で十分である。これにより、液晶表示素子は低解像度のパネルで良いため、低コストで製造することができる。さらに、液晶表示素子の駆動回路の規模も小さくできるので、低コストで製造できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調光部により前記液晶型空間光変調装置に入射させる方向とは異なる前記第２の方向へ反射された光を電気エネルギーに変換して蓄える光蓄電池と、前記光蓄電池による電気エネルギーを前記プロジェクタの電源として使用する電源回路とをさらに有することが望ましい。これにより、蓄積した電気エネルギーを、例えばプロジェクタのスタンバイ状態のときの消費電力として使用できる。この結果、低消費電力化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記液晶型空間光変調装置の黒表示又は輝度が低い領域で色再現を行うことができる領域に対応する画像信号のレベルの範囲が、前記入力画像信号のレベルの範囲に対応するように、前記液晶型空間光変調装置に入射する光量を低下させ、前記画像信号調整部が前記液晶型空間光変調装置に前記画像信号を供給することが望ましい。これにより、正確な色再現を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記画像信号に基づいてシーンの変化を検出するシーン検出回路をさらに有し、前記調光部は、検出されたシーンの期間とは異なる期間において、前記空間光変調装置に入射される光の光量が所定値となるように調光することが望ましい。これにより、急激な画像変化が生じても、フリッカーとして認識することを防止できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調光部による光量の制御に応じて、前記画像信号のダイナミックレンジを伸張処理することが望ましい。これにより、画像のダイナミックレンジを常に最も効果的に利用することができる。この結果、高いコントラストの画像を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調光部は、前記光源部の点灯時間又は前記光源部に固有の発光特性に応じて調光制御を行うことが望ましい。これにより、光源部としてランプを使用する場合、ランプの点灯時間による発光特性の経時変化、又はランプを交換した時にランプ固有の発光特性の相違、に対応して調光条件を制御できる。発光特性とは、例えば、発光光量がある。この結果、さらに正確に光源部に応じた調光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態における調光部の概略構成を示す図。
【図３】第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図４】第３実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図５】調光のタイミングを示す図。
【図６】入力階調と輝度、コントラスト等とを示す図。
【図７】入力階調と輝度、目標色温度誤差率とを示す図。
【図８】ＡＰＬによる調光量の手順を示す図。
【図９】白黒伸張処理の手順を示す図。
【図１０】調光量決定の手順を示す図。
【図１１】調光条件と輝度分布ヒストグラムとの関係を示す図。
【図１２】シーン検出、ダイナミックレンジ検出と調光の手順を示す図。
【図１３】輝度加算する場合の手順を示す図。
【図１４】輝度加算する場合の映像の領域と輝度分布ヒストグラムを示す図。
【図１５】高階調領域や彩度を検出して輝度加算する場合の手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１００の概略構成図である。光源部１０１は、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）と、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）と、青色光（以下、「Ｂ光」という。）とを含む光を供給する。光源部１０１としては超高圧水銀ランプを用いることができる。光源部１０１からの光は、焦点ｆに集光する。ロッドインテグレータ１０２は、焦点ｆとその入射側端面１０２ａとが略一致する位置に設けられている。ロッドインテグレータ１０２内へ入射した光は、反射を繰り返しながら進行し、射出側端面１０２ｂから射出する。ロッドインテグレータ１０２は、複数の２次光源像を形成することで、後述する液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを略均一に照明する。そして、ロッドインテグレータ１０２を射出した光は、調光部１０３に入射する。
【００１７】
調光部１０３は、ロッドインテグレータ１０２の射出側に設けられ、光源部１０１からの光を、後述する液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる第１の状態である第１の方向Ｄ１と、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる方向とは異なる第２の状態である第２の方向Ｄ２とを択一的に選択して反射させる。調光部１０３の詳細については、後述する。まず、調光部１０３により、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる第１の方向に反射された光について説明する。
【００１８】
調光部１０３で第１の方向Ｄ１に反射された光は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｒを透過したＲ光は、反射ミラーＭ１に入射する。反射ミラーＭ１は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光を画像信号に応じて変調するＲ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒに入射する。Ｒ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１２０に入射する。
【００１９】
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｂに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｂは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｂで反射されたＧ光は、Ｇ光を画像信号に応じて変調するＧ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｇに入射する。Ｇ光用の液晶型空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１２０に入射する。
【００２０】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｂを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０５と、２枚の反射ミラーＭ２、Ｍ３とを経由して、Ｂ光を画像信号に応じて変調するＢ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｂに入射する。Ｂ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００２１】
なお、Ｂ光をリレーレンズ１０５を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０５を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０４Ｂを透過したＢ光を、そのままＢ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。Ｂ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１２０に入射する。
【００２２】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１２０は、２つのダイクロイック膜１２０ａ、１２０ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１２０ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１２０ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１２０は、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０で合成された光をスクリーン１４０に投写する。
【００２３】
次に、調光部１０３について説明する。調光部１０３としては、例えばティルトミラーデバイスを用いることができる。従来のティルトミラーデバイスの例の一つは、テキサスインスツルメンツ社のＤＭＤである。ＤＭＤはテキサスインスツルメンツ社の商標である。ティルトミラーデバイスは、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な複数の可動ミラー素子を有する。可動ミラー素子は、第１の反射位置のときに光源部１０１からの光を液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる第１の方向Ｄ１へ反射し、第２の反射位置のときに光源部１０１からの光を液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる方向とは異なる第２の方向Ｄ２へ反射する。そして、調光部１０３は、画像信号に応じて複数の可動ミラー素子が第１の反射位置の状態にある時間又は前記第２の反射位置の状態にある時間を制御することで、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する光の光量を制御する。この構成により、スクリーン１４０に黒表示や輝度の低い画像の投写を行う場合、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する光量を低減する。この結果、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの照明光量が減るので、表示の明るさを低減でき、黒信号や輝度の低い画像の場合でも絶対輝度値を低く抑えることができる為、高いコントラスト感のある画像を投射することができる。
【００２４】
調光部１０３であるＤＭＤは、図２（ａ）に示すように複数の可動ミラー素子２００を有する。本実施形態では、２０個の可動ミラー素子２００が４行×５列の行列状に配列されている。調光部１０３の反射領域の縦横比は３：４（例えば、縦＝１５ｍｍ、横＝２０ｍｍ）である。図２から明らかなように、画像表示用のＤＭＤに比較して、各可動ミラー素子２００のサイズは大きく、かつその数も少なくて良い。
【００２５】
また、可動ミラー素子２００の位置状態を択一的に選択する場合は、すべての可動ミラー素子２００を同一の状態にする。例えば、図２（ａ）は可動ミラー素子２００が第１の反射位置の状態にある場合を示す。この場合、調光部１０３は、光源部１０１からの光を液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する第１の方向Ｄ１へ反射する。また、可動ミラー素子２００を第２の反射位置の状態にする場合は、図２（ｂ）に斜線を付して示すように、全ての可動ミラー素子２００を第２の反射位置の状態にする。この場合、調光部１０３は、光源部１０１からの光を液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射させる方向とは異なる第２の方向Ｄ２へ反射させる。
【００２６】
このように、調光部１０３は、入射光を第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とへ選択的に反射させる。また、可動ミラー素子の位置状態を部分的に変化させるのではなく、全体的な位置状態を変化させている。換言すると、調光部１０３は、光源部１０１からの光を調光して減光させる場合に、部分遮蔽ではなく面遮蔽を行う機能を有する。従って、ロッドインテグレータ１０２により形成される２次光源像の位置及びその大きさに関わり無く調光部１０３を設計することができる。このため、調光部１０３のティルトミラーデバイスの設計及び配置の自由度が大きくなる。
【００２７】
また、調光部１０３はティルトミラーデバイスに限られず、グレーティング・ライトバルブ、又はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）により構成することもできる。上述のように、可動ミラー素子を面順次駆動するために、調光部１０３の形状は２次光源像の形状に合わせて最適化する必要がない。また、調光部１０３の駆動される単位要素も特に限定されることはない。
【００２８】
次に、図１に戻って、調光部１０３の動作について説明する。映像信号入力回路１５０は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の画像信号を調光処理部１６０へ出力する。また、調光処理部１６０にはフレームメモリ１５１が接続されている。調光処理部１６０は、調光制御回路１６１と、ローパスフィルタ・ラベリング回路１６２と、シーン検出回路１６３と、画像平均輝度（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ、以下「ＡＰＬ」という。）検出回路１６４と、ヒストグラム検出回路１６５とを有する。これら回路の信号処理手順は後述する。調光処理部１６０からの画像信号は、映像信号変調回路１７０へ送られる。映像信号変調回路１７０は、シャープネス処理、カラー処理、白黒伸張処理を行う。また、調光処理部１６０は、調光部１０３が調光するときに画像信号の所定レベルに対応して液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１００Ｇ、１１０Ｂが射出する各色光の輝度と、調光部１６０が調光しないときに画像信号の所定レベルに対応して液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが射出する各色光の輝度と、が略一致するように液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ画像信号を供給する画像信号調整部の機能を兼用する。
【００２９】
そして、映像信号変調回路１７０からの画像信号は、液晶型空間光変調装置駆動回路１７１へ送られる。液晶型空間光変調装置駆動回路１７１は、各色光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを画像信号に応じて駆動する。なお、図１では、簡略のために、液晶型空間光変調装置駆動回路１７１とＲ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒとの接続を示し、Ｇ光用、Ｂ光用の液晶型空間光変調装置１１０Ｇ、１１０Ｂとの接続は省略する。
【００３０】
次に、図５に基づいて調光部１０３の基本的な動作について説明する。なお、調光部１０３により、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する光量を増減させることを以下、「調光」という。上述したように、調光部１０３は、可動ミラー素子が第１の反射位置の状態にある時間又は前記第２の反射位置の状態にある時間を制御する、いわゆる時分割駆動を行うことで、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する光の光量を制御する。調光処理部１６０は、可動ミラー素子制御回路１８１へ調光部１０３を駆動するための信号を送る。また、可動ミラー素子制御回路１８１は、可動ミラー素子駆動回路１８２へ調光部１０３の可動ミラー素子を駆動するための信号を送る。さらに、調光処理部１６０は、ＣＰＵ１８０により制御されている。
【００３１】
映像の１フレーム内の光量を８階調（３ビット）で調光する場合を考える。３ビットで調光する場合、図５（ｆ）で示すような３ビット階調表示のそれぞれのビットに対応した重み付けを有する３つのサブフレームパルスＰ０（＝２0）、Ｐ１（＝２1）、Ｐ２（＝２2）を用いる。図５（ａ）で示す１フレームの表示期間内で映像信号Ａが表示される場合、調光部１０３は全てのサブフレームパルスの時に可動ミラー素子が第１の反射位置状態にある。この場合、光源部１０１からの光は、全て液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射する。また、映像信号Ｂが表示される場合は、可動ミラー素子はサブフレームパルスＰ１の時に第１の反射位置状態にあり、その他のサブフレームパルスＰ０、Ｐ２の時に第２の反射位置状態にある。これにより、図５（ｃ）に示すように、映像信号Ｂの液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する光の光量は、映像信号Ａに比較すると、約３０パーセントにまで減光される。映像信号Ａ、Ｂの輝度分布ヒストグラムをそれぞれ図５（ｄ）、（ｅ）に示す。輝度分布ヒストグラムは、入力階調レベル（横軸）と分布度数（縦軸）との関係を示すグラフである。
【００３２】
従来技術のような、例えばシャッタ羽根による部分的な遮光による調光では、光源部の２次光源像を部分的に遮光することになる。このため、従来技術による遮光では、インテグレータ上に形成された二次光源像のうち、シャッタ羽根で遮光された二次光源像からの光は遮光される。これにより、シャッタ羽根で遮光されなかった二次光源像の一部の光のみ液晶型空間光変調装置に照射される。この結果、液晶型空間光変調装置の上・下、又は左・右で入射される光の量が部分的に異なってしまう。液晶型空間光変調装置において入射光量が異なる領域の分布は、シャッタ羽根の構造、即ち遮光する領域の方向、大きさ等に依存する。この結果、輝度ムラが発生する。さらに、Ｒ光、Ｂ光の偏光方向と、Ｇ光の偏光方向とを異ならせる構成の場合は、輝度むらが生じている部分の光エネルギーが各色光間で１：１：１で無くなる。このため、同様に色むらが発生する。これに対して、本実施形態では、調光部１０３は上述のように可動ミラー素子をサブフレーム駆動することで調光している。このため、映像信号に急激な輝度変化が生じた場合でも、投写像がフリッカー的に変化することを防止できる。
【００３３】
液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの入力階調ｎとコントラスト（実線）、輝度（一点鎖線）、目標色温度誤差率（点線）との関係を図６に示す。所望値の色再現がされている状態を目標色温度誤差率が０％とする。そして、色再現が所望値からシフトするに従って目標色温度誤差率が大きくなる。図６から明らかなように、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの入力階調が小さい領域、例えば３２階調よりも小さい領域では、目標色温度誤差率が大きくなり、色再現を正確に行うことが困難である。本実施形態では、従来色再現を正確に行うことが困難な輝度の低い領域においても、調光部１０３で減光することで良好に色再現を行うことができる。減光することで良好に色再現できる理由を図７に基づいて説明する。
【００３４】
図７（ａ）は、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂからの射出光の輝度（縦軸）と、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの入力階調ｎ（横軸）との関係を示す。調光部１０３により光源部１０１からの光が全て空間光変調装置１０１Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂへ入射する場合の輝度曲線Ｌａと、調光部１０３により減光した場合の輝度曲線Ｌｂとを並べて示す。輝度曲線Ｌａの場合、図７（ｂ）に示すように、例えば入力階調ｎが３２階調以下の場合に色再現の制御が困難であるとする。また、減光なしの場合に所定の輝度Ｉ０を得るためには、入力階調ｎが３２階調であるとする。次に、調光部１０３により減光すると輝度が低下し、輝度曲線Ｌｂの状態となる。この場合、所定の輝度Ｉ０を得るためには、入力階調ｎが６４階調へと大きくなる。このように、減光することにより、同一の輝度Ｉ０を得るための入力階調ｎが３２階調から６４階調へ変化する。図７（ｂ）で述べたように、３２階調よりも小さい領域では色再現を正確に行うことが困難である。これに対して、入力階調ｎが６４階調程度の領域では、図７（ｂ）において目標色温度誤差率が略ゼロであることから、色再現を正確に行うことができる。この結果、調光部１０３により減光することで、黒表示又は輝度の低い暗い画像の場合に、色再現を行うことができる。この結果、減光した場合は、図７（ｃ）に示すように、目標色温度誤差率は略全ての階調にわたって略ゼロとなる。ただし、図７（ａ）に示すように、減光した場合の画像信号のダイナミックレンジＤＲ３は、減光する前の色再現制御可能なダイナミックレンジＤＲ２（ダイナミックレンジＤＲ１は、調光前のフル・ダイナミックレンジ）に比較すると小さくなる。
【００３５】
次に、ＡＰＬを用いて調光部１０３の調光量を決定する手順を図８に基づいて説明する。ステップＳ８００において、ローパスフィルタ・ラベリング回路１６２は、ローパスフィルタリング（ＬＰＦ）処理を行うことで映像信号から高周波ノイズを除去する。ステップＳ８０１において、ＡＰＬ検出回路１６４は、１フレームの映像信号のＡＰＬ値を算出する。ＡＰＬ値が大きい場合は、ステップＳ８０２において、調光処理部１６０は調光しないように制御する。この場合、調光部１０３で反射した光は全て液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに導かれる。ＡＰＬ値が中間の場合は、ステップＳ８０３において、調光処理部１６０は調光される光量を少ない量から中間の量までの間に制御する。さらに、ＡＰＬ値が小さい場合、つまり黒信号や輝度の低い信号の場合、ステップＳ８０４において、調光処理部１６０は調光される光量が大きくなるように制御する。ステップＳ８０５において、映像信号に対して白黒伸張処理などが行われる。また、ステップＳ８０６において、可動ミラー素子制御回路１８１からの制御信号に応じて可動ミラー素子駆動回路１８２が調光部１０３の可動ミラー素子を駆動して調光量を制御する。なお、ステップＳ８０５、Ｓ８０６の詳細については後述する。ステップＳ８０７において、液晶型空間光変調装置（図中では「ＬＣＤ」と略す）１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが駆動される。また、ステップＳ８０８において、調光部１０３が上述のサブフレーム駆動される。サブフレーム駆動では、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）しているので、ステップＳ８０８で、「ＰＷＭ駆動」と略して示す。
【００３６】
図９は、図８内のステップＳ８０５の白黒伸張処理の手順をさらに詳しく説明するフローチャートである。ステップＳ９００において、ヒストグラム検出回路１６５は、映像信号の輝度の最小値Ｍｉｎ（Ｊ）、最大値Ｍａｘ（Ｋ）、コントラストＣＲを算出する。なお、輝度の最大値、最小値に限られず、例えば、最大値の０．９倍の値、最小値の０．９倍の値、又は輝度分布の度数が１００００以上となるような領域としても良い。ステップＳ９０１において、コントラスト条件を一定にしつつダイナミックレンジＤＲを最大化する。ステップＳ９０２において、黒表示又は輝度の小さい暗い領域で色再現を正確に行うことが困難な領域（図では「黒色温度不制御領域」と略す。）のデータが存在するか否かを判定する。ステップＳ９０２の判定結果が真の場合、ステップＳ９０３において、輝度の最小値（Ｍｉｎ値）を、黒表示又は輝度の小さい暗い領域で色再現を正確に行うことができる領域（図では、「黒制御領域」と略す。）の最下限値Ｎへ設定する。ステップＳ９０４において、ダイナミックレンジを再度、最大化する。また、ステップＳＳ９０４の後、又はステップＳ９０２の判定結果が偽の場合、ステップＳ９０５へ進む。ステップＳ９０５において、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ及び調光部１０３に対して、上記処理の結果を行うように制御する。
【００３７】
次に、図１０に基づいて、調光量を決定する処理手順を説明する。ステップＳ１０００において、上述の白黒伸張処理の輝度の最小値Ｍｉｎ値を算出する。ステップＳ１００１において、元の画像（輝度を低下させる前の画像）の階調表現値の最小値Ｍｉｎ（Ｊ）での輝度値Ｐをルックアップテーブル（ＬＵＴ）から算出する。このＬＵＴには、階調表現値と輝度との関係がテーブル形式で記録されている。ステップＳ１００２において、伸縮処理した画像の階調表元値の最小値Ｍｉｎ（Ｎ）での輝度値ＱをＬＵＴから算出する。ステップＳ１００３において、輝度値Ｑ＝Ｐとなる調光量をＬＵＴから算出する。ステップＳ１００４において、調光処理部１６０は調光量を決定する。ステップＳ１００５において、調光制御条件を算出する。ステップＳ１００６において、決定された調光量となるように調光部１０３を駆動する。
【００３８】
次に、図１１に基づいて、調光する光量と輝度分布ヒストグラムとの関係について説明する。図１１（ａ）は、黒表示又は輝度が低い暗い領域において色再現が困難な領域（黒色不制御領域）が存在し、中間の輝度領域が無い場合である。この場合、図１１（ｅ）に示すように、調光部１０３により、例えば９７％減光する。そして、輝度の明るい領域側の白伸張を行う。これにより、黒色不制御領域を避けて、目標色温度達成率Ｔを１００％に、見かけのコントラストＣＲの変化率を１３４％にできる。
【００３９】
図１１（ｂ）は、黒表示又は輝度が低い暗い領域において色再現が困難な領域（黒色不制御領域）が存在し、中間の輝度領域が有る場合である。この場合、図１１（ｆ）に示すように、調光部１０３により、例えば３０％減光する。そして、輝度の明るい領域側の白伸張を行う。これにより、黒色不制御領域を半分程度避けて、目標色温度達成率Ｔを１３４％に、見かけのコントラストＣＲの変化率を１００％にできる。
【００４０】
図１１（ｃ）は、黒表示又は輝度が低い暗い領域において色再現が困難な領域（黒色不制御領域）が存在しない場合である。この場合、図１１（ｇ）に示すように、調光部１０３により調光を行わない（調光量＝０％）。そして、輝度の暗い領域側の黒伸張を行う。これにより、目標色温度達成率Ｔを１００％に、見かけのコントラストＣＲの変化率を２００％にできる。
【００４１】
図１１（ｄ）は、黒表示又は輝度が低い暗い領域において色再現が困難な領域（黒色不制御領域）が存在しない場合である。この場合、図１１（ｈ）に示すように、調光部１０３により３３％減光する。そして、輝度の暗い領域側の黒伸張と、輝度の明るい領域側の白伸張との両者を行う。これにより、目標色温度達成率Ｔを１００％に、見かけのコントラストＣＲの変化率を２５０％にできる。
【００４２】
次に、図１０で説明した調光手順に加えてシーン検出やダイナミックレンジ検出を加えた調光量決定手順について図１２に基づいて説明する。ステップＳ１２００において、ローパスフィルタ・ラベリング回路１６２は、ローパスフィルタリング（ＬＰＦ）処理を行うことで映像信号から高周波ノイズを除去する。ステップＳ１２０１において、ＡＰＬ検出回路１６４は、１フレームの映像信号のＡＰＬ値を算出する。ＡＰＬ値が大きい場合は、ステップＳ１２０２において、調光処理部１６０は調光しないように制御する。この場合、調光部１０３で反射した光は全て液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに導かれる。ステップＳ１２０２の後、ステップＳ１２０７において、図９で説明した白黒伸張処理が行われる。そして、ステップＳ１２０８において、図１０で説明した調光量決定処理が行われる。また、ＡＰＬ値が中間の場合は、ステップＳ１２０３において、ヒストグラム検出回路１６５は輝度分布ヒストグラムに基づいて映像信号のダイナミックレンジを算出する。ダイナミックレンジが広い場合は上述のステップＳ１２０７へ進む。
【００４３】
ステップＳ１２０３において、ダイナミックレンジが中間の値である場合は、ステップＳ１２０５へ進む。ステップＳ１２０５において、調光処理部１６０は調光される光量を少ない量から中間の量までの間に制御する。ステップＳ１２０５は、コントラストを重視する処理である。特に、輝度の高い明るい映像信号を圧縮するようにすることが好ましい。そして、ステップＳ１２０７の白黒伸張処理が行われる。さらに、ステップＳ１２０３でダイナミックレンジが狭い場合は、ステップＳ１２０６に進む。ステップＳ１２０６において、調光部１０３は調光による減光量を中間量から大きい量までにする。ステップＳ１２０６は、黒色温度の再現を重視する処理である。そして、ステップＳ１２０７、Ｓ１２０８の処理が行われる。
【００４４】
ステップＳ１２０１において、ＡＰＬ値が低い場合はステップＳ１２０４へ進む。ステップＳ１２０４において、ヒストグラム検出回路１６５は輝度分布ヒストグラムに基づいて映像信号のダイナミックレンジを算出する。ダイナミックレンジが広い場合は、ステップＳ１２０５に進む。ダイナミックレンジが中間又は狭い場合は、ステップＳ１２０６に進む。そして、ステップＳ１２０７、Ｓ１２０８の処理が行われる。最後に、ステップＳ１２０９及びＳ１２１０の処理が行われるが、これらの処理内容は、上述のステップＳ８０７及びＳ８０８と同一なので重複する説明は省略する。
【００４５】
さらに、シーン検出を考慮した調光手順について説明する。ステップＳ１２２０において、ＡＰＬ値が一定値以上に変化したかについて判定する。判定結果が真の場合、ステップＳ１２２１においてシーンの変化が有ると判断される。また、判定結果が偽の場合、ステップＳ１２２２においてシーンの変化が無いと判断される。ステップＳ１２２１において、シーン変化があるとした場合は、ステップＳ１２２３に進む。ステップＳ１２２３において、調光して減光する量又は時差量を決定する。そして、ステップＳ１２２３の後、又はステップＳ１２２２でシーン変化無しとした後に、そして、上述のステップＳ１２０９、Ｓ１２１０の処理が行われる。ここで、画像信号に基づいてシーンの変化が検出されたときに、調光部１０３は、検出されたシーンの期間とは異なる期間、例えば少なくとも数フレームの期間において、空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ，１００Ｂに入射される光の光量が所定値となるように調光することが望ましい。これにより、急激な画像変化が生じても、フリッカーとして認識することを防止できる。
【００４６】
また、調光部１０３は、光源部１０１の点灯時間又は光源部１０１に固有の発光特性に応じて調光制御を行うことが望ましい。これにより、光源部１０１として例えば超高圧水銀ランプを使用する場合、超高圧水銀ランプの点灯時間（寿命）による発光特性の経時変化、又は超高圧水銀ランプを交換した時に超高圧水銀ランプ固有の発光特性の相違、に対応して調光条件を制御できる。発光特性とは、例えば、発光光量がある。この結果、さらに正確に光源部に応じた調光を行うことができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタ３００の概略構成を示す。本実施形態は、光源部１０１からの光のうち調光部１０３により第２の方向Ｄ２へ反射された光を再利用して投写レンズ１３０へ入射させる点が上記第１実施形態と異なる。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
ロッドインテグレータ１０２を射出した光は、偏光変換部３０１に入射する。偏光変換部３０１は、光源部１０１からの光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換して射出する。ｓ偏光光に変換された光は、調光部１０３に入射する。調光部１０３は、入射光を第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２へ反射する。
【００４９】
第１の方向Ｄ１へ反射された光は、上記第１実施形態で説明したものと同様の光路を進行し、各色用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射する。各色用の液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂは、入射光を画像信号に応じてｐ偏光光に変調して射出する。変調された光は、クロスダイクロイックプリズム１２０で合成して射出される。クロスダイクロイックプリズム１２０で合成された変調光は、偏光ビームスプリッタ３０４に入射する。偏光ビームスプリッタ３０４の偏光膜は、ｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光を反射する。このため、変調光は、偏光ビームスプリッタ３０４を透過して、投写レンズ１３０側に射出される。投写レンズ１３０は、変調光をスクリーン１４０に投写する。
【００５０】
次に、調光部１０３で第２の方向Ｄ２へ反射された光について説明する。上記第１実施形態においては、調光部１０３で第２の方向Ｄ２へ反射された光は、スクリーン１４０に投写されることなく、廃棄される。これに対して、本実施形態では、調光部１０３により第２の方向Ｄ２に反射された光を、スクリーン１４０に投写される画像の輝度を増加させるための光（以下、「補助光」という。）として再利用する点が上記第１実施形態と異なる。
【００５１】
調光部１０３により第２の方向Ｄ２へ反射された光は、反射ミラーＭ４、Ｍ５で反射され光路を折り曲げられる。光路を折り曲げられた光は、１／２波長位相差板３０２に入射する。ｓ偏光光は、１／２波長位相差板３０２を透過することによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光は、補助光用素子である輝度用液晶パネル３０３に入射する。輝度用液晶パネル３０３は、後述する手順で透過率を制御することで、入射したｐ偏光光をｓ偏光光として射出する。輝度用液晶パネル３０３で光強度を制御された補助光は、合成部である偏光ビームスプリッタ３０４へ入射する。偏光ビームスプリッタ３０４の偏光膜は、ｓ偏光光である補助光を反射して、投写レンズ１３０側へ射出する。これにより、偏光ビームスプリッタ３０４は、補助光用素子である輝度用液晶パネル３０３からの補助光と、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂからの変調された光とを合成する。投写レンズ１３０は、補助光をスクリーン１４０に投写する。この結果、調光部１０３により減光され、全体的に輝度レベルが低下した画像において、低階調側は暗くても高コントラスで、かつ高階調側は明るい投写像を得ることができる。
【００５２】
次に、輝度用液晶パネル３０３による補助光の供給手順について図１３に基づいて説明する。ステップＳ１３００において、ローパスフィルタ・ラベリング回路１６２は、ローパスフィルタリング（ＬＰＦ）処理を行うことで映像信号から高周波ノイズを除去する。ステップＳ１３０１において、ＡＰＬ検出回路１６４は、１フレームの映像信号のＡＰＬ値を算出する。ＡＰＬ値が大きい場合は、ステップＳ１３０２において、調光処理部１６０は調光しないように制御する。この場合、調光部１０３で反射した光は全て空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに導かれる。ＡＰＬ値が中間又は低い場合は、ステップＳ１３０３において、ヒストグラム検出回路１６５は輝度分布ヒストグラムに基づいて高階調の映像信号データが存在するかを判定する。判定結果が真の場合、ステップＳ１３０５において、調光部１０３は調光により減光量を少ない量から中間程度にし、かつ補助光による輝度（Ｙ）の増加が行われる。補助光による輝度の増加についてはさらに後述する。調光部１０３により第２の方向Ｄ２へ反射された光は、輝度用液晶パネル３０３へ導かれる。そして、ステップＳ１３０６において、輝度用液晶パネル３０３の透過領域及び透過光量が決定される。ステップＳ１３０７において、輝度用液晶パネル３０３の駆動が行われる。
【００５３】
ステップＳ１３０３の判定結果が偽の場合は、ステップＳ１３０４において、調光部１０３は調光による減光量を多くする。また、ステップＳ１３０８において、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの映像信号に対して伸張処理などを行う。さらに、ステップＳ１３０９において、調光部１０３の制御処理が行われる。
【００５４】
図１４（ａ）は、投写像を模式的に示す図である。投写像は、例えば輝度の高い明るい領域ＢＲと、輝度が中間程度の領域ＭＤと、輝度の低い領域ＢＫとを有している。図１４（ａ）に示す投写像の輝度分布ヒストグラムを図１４（ｂ）に示す。輝度の高い領域ＢＲに輝度分布Ｙｈが対応する。
【００５５】
輝度用液晶パネル３０３は、高輝度な領域ＢＲのみ補助光を透過させる。このとき、略領域ＢＲを照明できればよいため、輝度用液晶パネル３０３は低解像度のパネルで良い。また、輝度用液晶パネル３０３の表示階調数は映像表示する時に比較して少ない階調数で良い。このため、輝度用液晶パネル３０３は低コストで製造することができる。また、輝度用液晶パネル３０３の駆動回路の規模も小さくできる。
【００５６】
さらに、スクリーン１４０上の投写像の観察者は、投写像の中心近傍を注視する傾向がある。このため、投写像の中心近傍に輝度の高い映像が分布している場合に上述の輝度の増加を行うとさらに効果的である。また、高輝度な領域への補助光による輝度増加に限られず、無彩色や淡有彩色の領域へ補助光を照射しても良い。この場合、投写像の色褪せを低減できるという効果を奏する。また、調光量を制御する場合は、図１４（ｃ）に示すように、目標とする調光量を一度に達成するのではなく、調光量をａ％、ｂ％と段階的に増加させて目標調光量に達することが望ましい。これにより、急激な光量変化を低減することができる。
【００５７】
次に、図１５を用いて、輝度を増加させる場合に高階調領域及び色の彩度を検出して加味する手順を説明する。図１５において、ステップＳ１１００、Ｓ１１０２〜Ｓ１１０８までの手順は、図１３におけるステップＳ１３００〜Ｓ１３０９と同一であるため重複する説明は省略する。まず、ステップＳ１１０１において、ＭＥＰＧ４規格におけるデータの１つのかたまり、いわゆるオブジェクトを算出して、ラベリングを行う。ステップＳ１１１０において、ラベリング毎にヒストグラムを算出する。ステップＳ１１１１において、輝度の最大値ｍａｘが所定値Ｑよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１１１１の判定結果が真の場合、ステップＳ１１１３において輝度（Ｙ）の加算を行うと決定する。ステップＳ１１１１の判定結果が偽の場合、ステップＳ１１１２に進む。ステップＳ１１１２において、輝度が最大値ｍａｘのＲ％（Ｒは１００以下）〜ｍａｘまでの範囲にある画素の総数（画素の固まり）が所定画素数Ｓよりも大きいか否かを判定する。本ステップ以降の処理は、一定階調以上の輝度領域が存在する場合には、調光による減光で元（画像処理前）の映像信号の輝度の高い明るい領域の階調が減少しないようにするためのものである。ステップＳ１１１２の判定結果が真の場合は、ステップＳ１１１３に進む。ステップＳ１１１２の判定結果が偽の場合は、ステップＳ１１１４において、輝度（Ｙ）の加算を行わないと決定する。
【００５８】
次に、ステップＳ１１０１においてオブジェクトのラベリングをした後に、ステップＳ１１２０へ進む手順について説明する。ステップＳ１１２０において、ラベリング毎の有彩色、無彩色を判別する。ステップＳ１１２１において、無彩色か否かを判定する。ステップＳ１１２１の判定結果が真の場合は、ステップＳ１１２３において、輝度（Ｙ）の加算を行うと決定する。ステップＳ１１２１の判定結果が偽の場合、ステップＳ１１２２において淡い有彩色か否かを判定する。ステップＳ１１２２の判定結果が真の場合、ステップＳ１１２３へ進む。ステップＳ１１２２の判定結果が偽の場合、ステップＳ１１２４において、輝度（Ｙ）の加算を行わないと決定する。
【００５９】
ステップＳ１１２５において、ステップＳ１１１３、１１１４、１１２３、１１２４でそれぞれ輝度（Ｙ）の加算の有無が決定された内容に基づいて、輝度の加算を行う場合はステップＳ１１２６において、輝度用液晶パネル３０３の透過領域及び透過光量を決定する。そして、ステップＳ１１２７において輝度用液晶パネル３０３が駆動される。また、ステップＳ１１２５で輝度の加算を行わない場合は、通常の調光処理であるステップＳ１１０６などへ進む。これにより、無彩色又は淡い有彩色の領域も、輝度の暗い領域のコントラストを高く維持しつつ、輝度を増加させることができる。また、有彩色データの固まり（オブジェクト）が所定値以下の画素の集合体の領域も輝度を増加させることができる。さらに、液晶型空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂにより変調された光に、単に後から輝度（Ｙ）成分を加算して合成すると、投写像が色あせる場合がある。このため、補助光により輝度（Ｙ）を加算する場合は、色あせが顕著にならないような画像データに対してのみ加算することが望ましい。
【００６０】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタ４００の概略構成を示す。本実施形態は、光源部１０１からの光のうち調光部１０３により第２の方向Ｄ２へ反射された光を再利用して光蓄電池４０１へ導く点が上記第１実施形態と異なる。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６１】
ロッドインテグレータ１０２を射出した光は、調光部１０３に入射する。調光部１０３は、入射光を第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２へ反射する。第１の方向Ｄ１へ反射された光は、上記第１実施形態で説明したものと同様の光路を進行してスクリーン１４０に投写される。
【００６２】
次に、調光部１０３で第２の方向Ｄ２へ反射された光について説明する。上記第１実施形態においては調光部１０３で第２の方向Ｄ２へ反射された光は、スクリーン１４０に投写されることなく廃棄されている。これに対して、本実施形態では、調光部１０３により第２の方向Ｄ２に反射された光を利用して光蓄電池４０１に電気エネルギーを蓄える点が上記第１実施形態と異なる。
【００６３】
調光部１０３により第２の方向Ｄ２へ反射された光は、光蓄電池４０１へ入射する。光蓄電池４０１は、第２の方向Ｄ２へ反射された光を電気エネルギーに変換して蓄える。光蓄電池４０１は、光電効果を利用して光のエネルギーを電気のエネルギーに変換する部分と、電気エネルギーを蓄える部分とから構成される。光エネルギーを電気エネルギーに変換する部分は、例えば、セレン光電池、亜酸化銅光電池、ゲルマニウム、ケイ素等の単結晶を用いたｐｎ接合型光電池である。電源回路４０２は、光蓄電池４０１による電気エネルギーをプロジェクタ４００の電源として使用する。例えば、プロジェクタ４００がスタンバイ状態の時は、リモコンを受信できる程度に機能しているにすぎない。このため、プロジェクタ４００がスタンバイ状態にあるときの消費電力は投写状態の消費電力に比較して小さい。このため、光蓄電池４０１に蓄えられた電気エネルギーをプロジェクタ４００のスタンバイ状態の時に使用することで、プロジェクタ４００をパワーオフしているのと同等の低消費電力化が可能である。
【００６４】
以上説明したように、上記各実施形態においては、ロッドインテグレータ１０２の射出側に調光部１０３を設けているので、調光部１０３の小型化、低コスト化を図ることができる。また、調光部１０３としてティルトミラーデバイスを用いて調光しているため、光利用効率は略１００％で損失が少ない。さらに、調光部１０３の応答速度も速く、寿命が長く、信頼性（色むらや耐光性に対する劣化）も高い。加えて、映像信号の高画質処理にも容易に対応できる。また、調光部１０３を半導体プロセスにより容易に製造することができる。さらに、偏光板や位相差板などの有機系素材を全く使用していない点でも耐久性、寿命の観点から有利である。さらに、調光に際して、光源部１０１自体の制御を行わないため、光源部１０１であるランプに負荷がかからず、光源部１０１の長寿命化を図ることができる。また、上述したように、調光部１０３はティルトミラーデバイスに限られず、ＧＬＶ、ＭＥＭＳ、シャッタ機構を用いても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…光源部、１０２…ロッドインテグレータ、１０３…調光部、１０４Ｒ，１０４Ｂ…ダイクロイックミラー、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…反射ミラー、１０５…リレーレンズ、１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ…液晶型空間光変調装置、１３０…投写レンズ、１４０…スクリーン、１２０…クロスダイクロイックプリズム、１２０ａ…ダイクロイック膜、１５０…映像信号入力回路、１６０…調光処理部、１６１…調光制御回路、１６２…ローパスフィルタ・ラベリング回路、１６３…シーン検出回路、１６４…ＡＰＬ検出回路、１６５…ヒストグラム検出回路、１７０…映像信号変調回路、１７１…液晶型空間光変調装置駆動回路、１８１…可動ミラー素子制御回路、１８２…可動ミラー素子駆動回路、２００…可動ミラー素子、３００…プロジェクタ、３０１…偏光変換部、３０２…１／２波長位相差板、３０３…輝度用液晶パネル、３０４…偏光ビームスプリッタ、４００…プロジェクタ、４０１…光蓄電池、４０２…電源回路。
【図１】
2012109989.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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月11日(2012.1.11)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、
前記光源部から前記空間光変調装置に入射する光の光量を制御する調光部と、
前記画像信号の輝度分布及び画像平均輝度に基づいて、前記調光部を制御するための調光処理部と、
前記画像信号に対して白黒伸張処理を行う画像信号調整部とを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記空間光変調装置を略均一に照明するためのロッドインテグレータをさらに有し、
前記調光部は、前記ロッドインテグレータの射出側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記調光部は、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な複数の可動ミラー素子を有するティルトミラーデバイスであり、
前記可動ミラー素子は、前記第１の反射位置のときに前記光源部からの光を前記空間光変調装置に入射させる第１の方向へ反射し、前記第２の反射位置のときに前記光源部からの光を前記空間光変調装置に入射させる方向とは異なる第２の方向へ反射し、
前記調光部は、画像信号に応じて前記複数の可動ミラー素子が前記第１の反射位置の状態にある時間又は前記第２の反射位置の状態にある時間を制御することで、前記空間光変調装置へ入射する光の光量を制御することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記調光部により、前記空間光変調装置に入射させる方向とは異なる第２の方向へ反射された光を、前記投写レンズにより投写する光の輝度を増加させる補助光とするための補助光用素子と、
前記補助光用素子からの前記補助光と、前記空間光変調装置からの変調された光とを合成するための合成部とをさらに有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記補助光用素子は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記調光部により前記空間光変調装置に入射させる方向とは異なる第２の方向へ反射された光を電気エネルギーに変換して蓄える光蓄電池と、
前記光蓄電池による電気エネルギーを前記プロジェクタの電源として使用する電源回路とをさらに有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記空間光変調装置の黒表示又は輝度が低い領域で色再現を行うことができる領域に対応する画像信号のレベルの範囲が、前記入力画像信号のレベルの範囲に対応するように、前記空間光変調装置に入射する光量を低下させ、前記画像信号調整部が前記空間光変調装置に前記画像信号を供給することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記画像信号に基づいてシーンの変化を検出するシーン検出回路をさらに有し、
前記調光部は、検出されたシーンの期間とは異なる期間において、前記空間光変調装置に入射される光の光量が所定値となるように調光することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記調光部による光量の制御に応じて、前記画像信号のダイナミックレンジを伸張処理することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記調光部は、前記光源部の点灯時間又は前記光源部に固有の発光特性に応じて調光制御を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
光を供給する光源部、及び前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有するプロジェクタの制御方法であって、
前記光源部によって光を供給し、
前記空間光変調装置によって、前記光源部からの光を画像信号に応じて変調し、
投写レンズによって、前記空間光変調装置により変調された光を投写し、
調光部によって、前記光源部から前記空間光変調装置に入射する光の光量を制御し、
調光処理部によって、前記画像信号の輝度分布及び画像平均輝度に基づいて前記調光部を制御し、
画像信号調整部によって、前記画像信号に対して白黒伸張処理を行うことを特徴とするプロジェクタの制御方法。