(57)【要約】【課題】映像投射中に光量センサの計測値と光量補正量の相関が変化した場合であっても、テストパターンを表示させず、投射画像の明るさを一定に保つ画像投射装置を提供すること。【解決手段】画像を投射面に投射する画像投射装置であって、光源手段と、前記光源手段からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、前記光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、前記光源手段からの光が光変調手段を経て前記光量計測手段に到達する度合である寄与度を記憶する寄与度記憶手段と、寄与度記憶手段に記憶されている寄与度を更新する更新手段と、前記寄与度を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2017204799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投射面に投射する画像投射装置であって
光源手段と、
前記光源手段からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、
前記光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、
前記光源手段からの光が光変調手段を経て前記光量計測手段に到達する度合である寄与度を記憶する寄与度記憶手段と、
寄与度記憶手段に記憶されている寄与度を更新する更新手段と、
前記寄与度を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、画像情報を取得する画像解析手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記画像解析手段の取得する画像情報は画像輝度分布であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記画像解析手段は、入力画像の画像形成領域を複数に区分し、各領域の画像情報を取得することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記寄与度記憶手段は、表示画像を複数に分割した領域単位で前記寄与度を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記各領域の画像情報と前記寄与度と前記光量計測手段の計測値である光量計測値を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記更新手段は、前記入力画像の各領域の画像情報と前記入力画像表示時に計測される前記光量計測値を記憶する寄与度更新情報記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記画像投射装置は、前記寄与度の変化を判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記更新手段は、判定手段に従い前記寄与度の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記寄与度の更新が必要かつ前記寄与度更新情報記憶手段に独立性の高い各領域の画像情報の組が揃った場合に前記更新手段へ前記寄与度の更新開始を通知することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記光源手段または前記画像処理手段に対して、前記寄与度を用いて生成された制御信号を出力することにより、前記被投射面に投射する画像の明るさを補正することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記寄与度記憶手段は、光学系による寄与率の影響を考慮した寄与度を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記寄与度記憶手段は、キーストーン補正による寄与率の影響を考慮した寄与度を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記画像投射装置は、画像投射装置外部の光量を計測する外部光量計測手段を有し、
前記制御手段は、前記各領域の画像情報と前記寄与度と前記光量計測手段の計測値である光量計測値と、前記外部光量計測手段の計測値である外部光量計測値を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記画像投射装置は、輝度調整値を記憶する輝度調整記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記輝度調整記憶手段に記憶された値を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、投射面に投射する画像の明るさ制御の有効／無効を切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記光源手段は、複数の光源手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１８】
前記寄与度記憶手段は、前記複数の光源手段からの光が光変調手段を経て前記光量計測手段に到達する度合である寄与度を記憶する寄与度記憶手段を記憶することを特徴とする請求項１７に記載の画像投射装置。
【請求項１９】
前記光量計測手段は、複数の光量計測手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１８の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２０】
前記寄与度記憶手段は、前記光源手段からの光が光変調手段を経て前記複数の光量計測手段に到達する度合である複数の光量計測手段の寄与度をそれぞれに記憶する寄与度記憶手段を記憶することを特徴とする請求項１９に記載の画像投射装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記各領域の画像情報と前記複数の光量計測手段の寄与度と前記複数の光量計測手段の計測値である複数の光量計測値を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御することを特徴とする請求項２０に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源手段または光変調手段の制御を行う画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタなどの画像投射装置は、光源からの光を光変調素子により変調し、任意の画像を投射面に投射することができる。また、画像投射装置に用いられる光源にはランプやＬＥＤがあり、光変調素子には液晶パネルがある。
【０００３】
しかしながら、このような画像投射装置では、光源や光変調素子の経時変化により投射画像の明るさが変化することが知られている。従って、投射画像の明るさを一定に保つために投射画像の明るさを検出し、明るさを一定に保つ制御を行う必要がある。
【０００４】
特許文献１には、固体光源毎に記憶されたセンサ寄与度に基づいて固体光源毎に基準光量を補正し、固体光源単位で点灯制御を行い各固体光源が発する光量のばらつきを抑制することが可能な投写型映像表示装置が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、画像データのダイナミックレンジと平均輝度をから規定される複数の輝度分布パターンに対応付けられた調光量および補正パターンを用いて調光制御することで画像の表示むらを低減するプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５０７５４５２号公報
【特許文献２】特許４３５３１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では各固体光源のセンサ寄与度を取得する場合各固体光源を順次点灯させるため、映像投射中にセンサ寄与度を取得することが出来ない。そのため映像投射中にセンサ寄与度の変化が発生した場合、正しく各固体光源が発する光量のばらつきを抑制することが出来ない。さらに、各固体光源を順次点灯させるためユーザビリティが低下する。
【０００８】
また特許文献２に開示された従来技術では、画像データのパターンの組み合わせと調光量および補正パターンの相関が変化した場合正しく補正できない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、映像投射中に光量センサの計測値と光量補正量の相関が変化した場合であっても、テストパターンを表示させず、投射画像の明るさを一定に保つことを可能にした画像投射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像投射装置は、
画像を投射面に投射する画像投射装置であって
光源手段と、前記光源手段からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段に入力するための画像信号を生成する画像処理手段と、前記光変調手段により変調された光の光量を計測する光量計測手段と、前記光源手段からの光が光変調手段を経て前記光量計測手段に到達する度合である寄与度を記憶する寄与度記憶手段と、寄与度記憶手段に記憶されている寄与度を更新する更新手段と、前記寄与度を用いて、投射面に投射する画像の明るさを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、映像投射中に光量センサの計測値と光量補正量の相関が変化した場合であっても投射画像の明るさを一定に保つことを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の構成を示す概略図
【図２】実施例１の表示画像領域と寄与度を示した図
【図３】実施例１の表示画像領域と寄与度を示した図
【図４】実施例１の投写画像の明るさ制御方法を示したフローチャート
【図５】実施例１の明るさ補正方法を示したフローチャート
【図６】実施例２の構成を示す概略図
【図７】実施例２の光源ユニットの構成を示す概略図
【図８】実施例３の構成を示す概略図
【図９】光量センサ群の構成を示す概略図
【図１０】実施例３の表示画像領域と寄与度を示した図
【図１１】実施例３の明るさ補正方法を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
［実施例１］
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例１における画像投射装置について説明する。
【００１５】
図１は本実施例におけるプロジェクタ１の構成を示す概略図である。
【００１６】
本実施例のプロジェクタ１によれば、映像投射中に光量センサの計測値と光量補正量の相関が変化した場合であっても投射画像の明るさを一定に保つことを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【００１７】
図１に示すようにプロジェクタ１（画像投射装置）は、画像をスクリーンなどの投射面に投射する。プロジェクタ１は、ランプユニット１０（光源手段）、照明光学系２０、液晶パネルユニット３０（光変調手段）、画像処理エンジン４０（画像処理手段）、光量センサ５０（光量計測手段）、ＥＥＰＲＯＭ６０（記憶手段）、制御回路７０（制御手段）を備えている。本実施例において、プロジェクタ１は反射型液晶プロジェクタであるとして説明するが、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタなどの他の画像投射装置にも適用可能である。
【００１８】
ランプユニット１０は、光源駆動回路１１およびランプ１２（光源）を備えて構成される。光源駆動回路１１は、制御回路７０からの制御信号に従い、ランプ１２に供給する電力を制御する。ランプ１２は、光源駆動回路１１により駆動され、光を供給する。
【００１９】
照明光学系２０は、色分離光学系２１と色合成光学系２２を備えて構成される。色分離光学系は、ランプユニット１０（ランプ１２）からの光を波長によりＲＧＢに分離し、各色に分離した光をＲＧＢ各色の液晶パネルユニット３０（Ｒ：３０ａ、Ｇ：３０ｂ、Ｂ：３０ｃ）に導く。色合成光学系２２は、液晶パネルユニット３０により変調されたＲＧＢ各色光を合成し、投射光学系（不図示）へ導く。また、色合成光学系２２により合成された光の一部は、光量センサ５０へ導かれる。投射光学系に導かれた光は投射光学系により結像位置、投射倍率等を変更され、投射面へ投射される。
【００２０】
液晶パネルユニット３０は、パネル駆動回路３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）および液晶パネル３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）を備え、表示画像に応じて光を変調する。パネル駆動回路３１は、画像処理エンジン４０により出力されたＲＧＢ各色の画像信号ＩＳに応じて、液晶パネル３２に駆動信号を出力する。液晶パネル３２は、パネル駆動回路３１により駆動され、色分離光学系２１により導かれたＲＧＢ各色光を変調して色合成光学系２２へ導く。
【００２１】
画像処理エンジン４０（画像処理手段）は、画像変換部４１、画像解析部４２、および、画像補正部４３を備えている。画像変換部４１は、映像信号ＶＳを、明るさ、コントラスト、または、色調整などの画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて画像信号ＩＳに変換する。映像信号ＶＳとは、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナなどの画像供給装置１００（外部装置）から出力されるＨＤＭＩ（登録商標）信号、ＤＶＩ信号、ＲＧＢ信号、または、コンポーネント信号などの各種映像信号である。
【００２２】
また、各種設定値とは、明るさ、コントラスト、γ、または、色調整などの画像の表示状態を変更する値である。そして画像変換部４１は、画像信号ＩＳを画像解析部４２および画像補正部４３へ出力する。画像解析部４２は、画像変換部４１から入力された画像信号ＩＳに対して画像を複数の領域に分割し、各領域のヒストグラムから画像の輝度分布を解析する。そして各領域の輝度分布解析結果を制御回路７０の補正部７１へ出力する。画像補正部４３は、画像変換部４１により変換された画像信号ＩＳに対して、制御回路７０の補正部７１から出力される画像の明るさの補正値に応じた画像変換を行い、画像変換後の画像信号ＩＳをパネル駆動回路３１に出力する。
【００２３】
このように画像処理エンジン４０は、外部からの入力信号ＶＳを液晶パネルユニット３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）に表示させる画像信号ＩＳに変換し、パネル駆動回路３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）へ出力する。
【００２４】
光量センサ５０は、光変調ユニット２０により変調された光の光量を計測するように構成されており、フォトダイオード５１、ＡＤＣ５２（Ａ／Ｄコンバータ）、および、減光部５３を備えている。光量センサ５０の設置位置は、液晶パネル３２により変調されたランプ１２からの光の計測が可能な位置である。フォトダイオード５１は、色合成光学系２２により導かれた光に対応する電圧をＡＤＣ５２に出力する。ＡＤＣ５２は、入力された電圧をデジタルの信号に変換し、制御回路７０へ出力する。減光部５３は、色合成光学系２２とフォトダイオード５１との間に設置され、フォトダイオード５１に入射する光量を減光する。
【００２５】
このような構成により、光量センサ５０は、プロジェクタ１の投射画像の明るさ（光量）に対応する値（電圧）を出力することができる。なお本実施例において、光量センサ５０は、減光部５３を用いてフォトダイオード５１へ入射する光量の調整を行っているが、これに限定されるものではない。光量センサ５０において広ダイナミックレンジのフォトダイオード５１が用いられる場合、減光部５３を設ける必要はない。
【００２６】
また、光量センサ５０は、色合成光学系２２にて合成され投射方向とは別の方向へ向かう光を計測するように配置されているが、これに限定されるものではない。光量センサ５０は、投射方向に配置して光量を計測するように構成してもよく、また、被投射面の光量を計測してもよい。このように、光量センサ５０の設置場所は適宜変更可能である。
【００２７】
ＥＥＰＲＯＭ６０は、制御情報記憶部６１と、寄与度記憶部６２と、寄与度更新情報記憶部６３を備えており、制御回路７０からの命令に従いデータの入出力を行う。制御情報記憶部６１は、制御部７１で行われる投射画像の明るさを一定に保つ制御で利用される情報が記憶されている。寄与度記憶部６２は、画像解析部４２で分割された表示画像の各領域と光量センサ５０の計測値の寄与度を記憶する。また寄与度更新情報記憶部６３は、画像解析部４２から出力される分割された表示画像の各領域の輝度分布解析結果と光量センサ５０の計測値の組を記憶する。
【００２８】
制御回路７０は、補正部７１と判定部７２と更新部７３とを備え、投射画像の明るさを一定に保つ制御を行う。補正部７１は、画像解析部４２から出力された表示画像の各領域の輝度分布解析結果と、寄与度記憶部６２に記憶された寄与度と、光量センサ５０の計測値から投射画像の明るさが一定となるように光源駆動回路１１やパネル駆動回路３１へ制御信号を出力する。判定部７２は、現在の寄与度と寄与度記憶部６２に記憶された寄与度の変化と、寄与度更新情報記憶部６３に更新に必要な情報が揃ったことを判定し、更新部７３へ更新開始信号を出力する。
【００２９】
更新部７３は判定部７２からの更新開始信号を検知すると、寄与度更新情報記憶部６３に記憶されている情報から寄与度記憶部６２に記憶されている寄与度を更新する。よって補正部７１は寄与度が変化した場合であっても、更新された寄与度を使用することで、投射画像の明るさを一定に制御することが可能である。
【００３０】
次に本実施例に係る画像投射装置の投射画像の明るさ制御方法について説明する。
【００３１】
本実施例では図２に示すように、表示画像を３×３の９領域に分割し、各領域をそれぞれ、Ａ〜Ｉ領域と呼び、各領域に対応する寄与度をａ〜ｉとする。また、表示画像以外の要因による光量センサ５０への寄与度をｊとする。なお、表示画像領域の分割数や形状はこれに限定されるものではない。
【００３２】
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、ＥＥＰＲＯＭ６０に記憶された画像の明るさ補正に用いられるデータテーブルについて説明する。
【００３３】
図３（ａ）は１画素（ｐｉｘｅｌ）の輝度ＰＢが与える光量センサ５０の出力値の増分を示すデータテーブルであり、領域毎の光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＮを求める際に用いられる。
【００３４】
図３（ｂ）は表示画像の分割されたＡ〜Ｉ各領域を通過した光が光量センサ５０へ到達する度合である寄与度ｎおよび、全黒表示時の光量センサ５０の計測値ｊを記憶したデータテーブルである。
【００３５】
図３（ｃ）は画像の明るさの補正値Ｂｒｉとランプ１２の供給電力変化量ｃＰｏｗｎとの関係を示すデータテーブルであり、光源制御により画像の明るさの補正を行う際に用いられる。
【００３６】
図３（ｄ）は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉと液晶パネル３２へ設定されるγ値変化量ｃγｎとの関係を示すデータテーブルであり、色調制御により画像の明るさの補正を行う際に用いられる。
【００３７】
続いて、図４を参照して、画像の明るさの変化を補正する方法について説明する。
【００３８】
図４は本実施例における画像の明るさ補正方法を示すフローチャートである。
図４の各ステップは、主に、制御回路７０の補正部７１の指令に基づいて実行される。補正の開始条件は、プロジェクタ１のランプユニット１０が点灯状態の間常時補正を行うものとするが、これに限定されるものではない。
【００３９】
制御が開始されると、まずステップＳ１０１において、光量センサ５０の計測値を取得し、計測値と制御情報記憶部６１に記憶されている基準値との差が、制御情報記憶部６１に記憶されている閾値を上回っているかを判定する。閾値を上回っている場合、明るさの変化が生じたと判定しステップＳ１０２へ進む。閾値を上回っていなければ明るさの変化が生じていないと判定し、制御を終了する。
【００４０】
次にステップＳ１０２では、画像解析部４２により取得される表示画像各領域の輝度分布と光量センサ５０の計測値と制御情報記憶部６１と寄与度記憶部６２に記憶されている情報を用いて投射画像の明るさを一定に保つ制御を行う。Ｓ１０２で行われる制御の詳細は後述する。
【００４１】
Ｓ１０３では、再び光量センサ５０の計測値を取得し、計測値と制御情報記憶部６１に記憶されている基準値との差が、閾値を上回っているかを判定する。閾値を上回っている場合、Ｓ１０２の制御が失敗したと判定しＳ１０４へ進む。閾値を上回っていなければＳ１０２の制御が成功したと判定し、制御を終了する。
【００４２】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３の判定結果の連続失敗数が閾値を上回っているかを判定する。閾値を上回っている場合、現在のプロジェクタ１の寄与度が寄与度記憶部６２に記憶されている寄与度から変化したと判定し、Ｓ１０５へ進む。閾値を上回っていなければ寄与度が変化していないと判定しＳ１０２へ進む。
【００４３】
Ｓ１０５では、判定部７２により寄与度更新情報記憶部６３に寄与度更新に必要な情報が揃ったかを判定する。寄与度更新に必要な情報が揃っていると判定された場合は、Ｓ１０６へ進む。寄与度更新に必要な情報が揃っていないと判定された場合は、揃うまで待機する。寄与度更新に必要な情報が揃う条件は、独立性の高い各領域の画像情報の組が分割領域数＋１以上となるときとする。
【００４４】
Ｓ１０６では、寄与度更新情報記憶部６３に記憶されている情報を基に寄与度の更新を行う。Ｓ１０６で行われる制御の詳細は後述する。
【００４５】
このようにＳ１０１〜Ｓ１０６の制御を行うことにより、映像投射中に光量センサの計測値と光量補正量の相関が変化した場合であっても投射画像の明るさを一定に保つことが可能となる。
【００４６】
次に、図５を参照してＳ１０２で行われる投射画像の明るさを一定に保つ制御を説明する。図５の各ステップは、主に、補正部７１の指令に基づいて実行される。
【００４７】
画像の明るさの補正が開始されると、まずステップＳ１０２ａにおいて、画像変換部４１は図示しないパーソナルコンピュータなどの画像供給装置から供給される映像信号ＶＳを、画像信号ＩＳに変換する。この変換は、明るさ、コントラスト、または、色調整などの画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて実行される。そして画像変換部４１は、画像信号ＩＳを、画像解析部４２および画像補正部４３へ出力する。
【００４８】
続いて、画像解析部４２は、画像変換部４１より入力された画像信号に対して、Ａ〜Ｉ領域のそれぞれの（画像の領域毎に）ヒストグラムＨｉｓＮ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ）を算出し、制御回路７０の補正部７１へ出力する。このとき画像補正部４３は、画像変換部４１により変換された画像信号ＩＳに対して設定されているγ値に応じて、画像の明るさ補正を施した画像信号ＩＳをパネル駆動回路３１に出力する。パネル駆動回路３１は、画像信号ＩＳに応じて液晶パネル３２を駆動し、ランプ１２からの光を変調することにより、被投射面に画像を表示する。
【００４９】
続いてステップＳ１０２ｂにおいて、ＣＰＵ２５１は、ステップＳ１０２ａにて算出されたヒストグラムＨｉｓＮと制御情報記憶部６１に設定されている図３（ａ）のデータテーブルを用いて、領域毎の光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＮ（増減量）を算出する。領域毎の光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＮは、以下の式（１）のように表される。
【００５０】
【数１】
2017204799.tif 000003
【００５１】
式（１）において、ＨｉｓＮＰＢは、領域Ｎに含まれる輝度ＰＢの画素数、ＩＶＰＢは、１画素（１ｐｉｘｅｌ）の輝度ＰＢにおける光量センサの出力値の増分、Ｇｒａｄは最大輝度値である。このようにＣＰＵ２５１は、ヒストグラムを用いて、画像の領域毎に光量センサ５０の出力値（計測値）の増減量を算出する。
【００５２】
続いてステップＳ１０２ｃにおいて、補正部７１は、光量センサ５０の予測出力値ＰＳＶを算出する。光量センサ５０の予測出力値ＰＳＶは、ステップＳ１０２ｂにて算出した光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＮ、図３（ｂ）のデータテーブルに示される領域Ｎに設定された寄与度ａ〜ｉ、および、全黒表示時の光量センサ５０の出力値ｊに基づいて算出される。また、光量センサ５０の予測出力値ＰＳＶは、以下の式（２）のように表される。
【００５３】
【数２】
2017204799.tif 000004
【００５４】
式（２）において、ａ〜ｉは領域Ａ〜Ｉに設定された寄与度、ｊは全黒表示時の光量センサの出力値である。このように制御部７１は、増減量（増減ＥＶＮ）に基づいて光量センサ５０の予測出力値ＰＳＶを算出する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０２ｄにおいて、光量センサ５０は、ステップＳ１０２ａにて表示された画像の光量を計測し、その出力値（計測値）である光量センサ値ＳＶを制御部７１へ出力する。続いてステップＳ１０２ｅにおいて、制御部７１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを算出する。画像の明るさの補正値Ｂｒｉは、ステップＳ１０２ｃにて算出された光量センサ５０の予測出力値ＰＳＶ、および、ステップＳ４０４にて計測された光量センサ５０の出力値（光量センサ値ＳＶ）に基づいて算出され、以下の式（３）のように表される。
【００５６】
【数３】
2017204799.tif 000005
【００５７】
このように制御部７１は、光量センサ５０の計測値（光量センサ値ＳＶ）と予測出力値ＰＳＶとを用いて補正値を算出する。
【００５８】
続いてステップＳ１０２ｆにおいて、制御部７１は、ステップＳ１０２ｅにて算出された画像の明るさの補正値Ｂｒｉに対して、光源制御が可能であるか否かを判定する。光源制御が可能である場合、ステップＳ１０２ｇに進む。一方、光源制御が不可能である場合、制御部７１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを画像補正回路２３３へ出力し、ステップＳ１０２ｈに進む。ここで、光源制御が不可能である場合とは、例えば、ランプ光量を増加させた場合にランプ１２の供給電力が１００％を超える場合、または、ランプ光量を減少させた場合にランプ１２の供給電力が下限値に設定される場合である。
【００５９】
ステップＳ１０２ｇにおいて、制御部７１は、制御情報記憶部６１に記憶されている図３（ｃ）のデータテーブルを用いて、ステップＳ１０２ｅにて算出された画像の明るさの補正値Ｂｒｉからランプ１２の供給電力の変化量を算出する。そして、ランプ１２へ供給する電力を求める。そして制御部７１は、ランプ１２へ供給する電力に対応する光量制御信号を、光源駆動回路１１へ出力する。光源駆動回路１１は、制御部７１から出力された光量制御信号に基づいて、ランプ１２へ供給する電力を制御する。
【００６０】
ステップＳ１０２ｈにおいて、制御部７１は、画像補正部４３に記憶されている図４のデータテーブルを用いて、ステップＳ１０２ｆにて制御部７１から出力された画像の明るさの補正値Ｂｒｉからγ値変化量ｃγｎを算出し、γ値を設定する。
【００６１】
以上のような制御により、投射面に投射される画像の明るさの調整（補正）を行う。なお本実施例において、被投射面に投射される画像の明るさの補正を光源制御と色調制御の併用により実現しているが、いずれか一方のみで実現してもよいなど、適宜変更可能である。また本実施例において、光量センサ４０の予測出力値を投射画像の領域毎のヒストグラムを用いて算出しているが、これに限定されるものではない。光量センサ４０の予測出力値を領域毎の平均輝度を用いて算出するなど、適宜変更可能である。また、本実施例で示した数式は制御の一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。
【００６２】
次に、Ｓ１０６で行われる寄与度更新方法を説明する。寄与度の更新は、複数（分割領域数＋１以上）表示画像Ｌの「領域毎の光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＬＮ」と「光量センサ５０の出力値ＳＶＬ」の組を用いて式（４）〜（６）のように求められる。
【００６３】
【数４】
2017204799.tif 000006
【００６４】
式（４）において、ＳＶ１〜ＳＶｌは画像Ｌ表示時の光量センサ４０の計測値である。また、ＥＶＬＮは表示画像情報と式１から求められる領域毎の光量センサ５０の出力値の増分である。そして、ａ１〜ｊ１は更新後の寄与度である。式（４）を行列の形に変換した式を式（５）に示す。
【００６５】
【数５】
2017204799.tif 000007
【００６６】
ｙは画像Ｌ表示時の光量センサ４０の計測値、Ａは領域毎の光量センサ５０の出力値の増分なので既知の値となる。ここで、求めたい未知の値は更新後の寄与度ｘであり式（５）の方程式を解くことにより算出される。
【００６７】
さらにｙ、Ａの計測値に誤差があることを考慮して最小二乗法を用いると式（６）を用いることで、更新後の寄与度ｘを求めることが出来る。
【００６８】
【数６】
2017204799.tif 000008
【００６９】
ここでＡTは行列Ａの転置行列を表し、Ａ-1は行列Ａの逆行列を表す。このように、複数表示画像の「領域毎の光量センサ５０の出力値の増分ＥＶＬＮ」と「光量センサ５０の出力値ＳＶＬ」の組を用いることにより、映像投射中であっても寄与度の更新を行える。
【００７０】
このようにプロジェクタ１によれば、ランプ１２光量や液晶パネル３２の変調量を制御することにより、映像投射中に投射画像の明るさが変化した場合であっても投射画像の明るさを一定に保つことが可能となる。また、入力画像情報と光量センサ５０の出力値を用いて寄与度の更新を行うことで、プロジェクタ１を構成する各素子の変化による投射画像の明るさの変化を抑制することが可能となる。
【００７１】
［実施例２］
以下、図６乃至図７を参照して、本発明の第２の実施例による、画像投射装置について説明する。
本実施例のプロジェクタ２によれば、複数光源を使用した場合であっても、映像投射中に発生する光量センサの計測値と光量補正量の相関の変化を補正し、投射画像の明るさを一定に保つことを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【００７２】
図６は本実施例におけるプロジェクタ２の構成を示す概略図である。
図６において実施例１と同一の部分には合一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、プロジェクタ２とプロジェクタ１では、ランプユニット１０が光源ユニット２１０に置き換わった点で異なり、他の構成は互いに同一である。
【００７３】
図７を用いて光源ユニット２１０の構成について説明する。
光源ユニット２１０は、光源駆動回路２１１とＬＥＤユニット２１２とＬＥＤ２１３とダイクロイックミラー２１４を備える。光源制御回路２１１は、制御回路７０からの制御信号からに従い、各ＬＥＤ２１３に供給する電力を制御する。このとき、供給する電力は複数のＬＥＤ２１３をまとめたブロック毎に制御してもよい。ＬＥＤユニット２１２はＲＧＢ毎に複数のＬＥＤ２１３を保持する。ＬＥＤ２１３は、光源駆動回路２１１から供給される電力に基づき個別に発光量を行う。
【００７４】
ＬＥＤ２１３により発せられた光は、色毎に以下の光路を通り照明光学系２０へ導かれる。Ｒ光はダイクロイックミラー２１４ａを透過し、ダイクロイックミラー２１４ｂにより反射され、図７の右方向にある照明光学系２０へ導かれる。Ｇ光はダイクロイックミラー２１４ａ、２１４ｂ共に透過し、図７の右方向にある照明光学系２０へ導かれる。Ｂ光はダイクロイックミラー２１４ａにより反射、ダイクロイックミラー２１４ｂを透過し、図７の右方向にある照明光学系２０へ導かれる。照明光学系２０へ導かれた光は以後実施例１と同様の光路を辿る。なお、本実施例の光源ユニット２１０に示す光学系は一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。
【００７５】
続いて、本実施例における複数光源を使用した場合であっても、映像投射中に発生する光量センサの計測値と光量補正量の相関の変化を補正する制御について説明する。
【００７６】
まず、表示画像領域を各ＬＥＤ２１３が液晶パネル３１を照明するエリア毎に分割する。次に、分割された各領域の寄与度を寄与度記憶部６２へ記憶する。後は、明るさ補正手順と寄与度補正手順を実施例1で示した方法と同様に行うことで明るさ制御・寄与度の更新を行うことが出来る。
【００７７】
このようにプロジェクタ２によれば、表示画像領域を各ＬＥＤ２１３が液晶パネル３１を照明するエリア毎に分割することで、複数光源を使用した場合であっても、映像投射中に発生する投射画像の明るさを一定に保つことが可能となる。また、プロジェクタ２を構成する各素子の変化による投射画像の明るさの変化を抑制することが可能となる。
【００７８】
［実施例３］
以下、図８乃至図１１を参照して、本発明の第３の実施例による、画像投射装置について説明する。
本実施例のプロジェクタ３によれば、複数の光量センサを使用し、映像投射中に発生する光量センサの計測値と光量補正量の相関の変化を補正し、投射画像の明るさを一定に保つことを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【００７９】
図８は本実施例におけるプロジェクタ３の構成を示す概略図である。
図８において実施例２と同一の部分には合一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、プロジェクタ３とプロジェクタ２では、光量センサ５０とＥＥＰＲＯＭ６０が光量センサ群３５０とＥＥＰＲＯＭ３６０に置き換わった点で異なり、他の構成は互いに同一である。
【００８０】
図９を用いて、光量センサ群３５０の構成について説明する。光量センサ群３５０はフォトダイオードユニット３５１と、ＡＤＣ３５２と、減光部３５３を備える。フォトダイオードユニットは、複数のフォトダイオード３５１ａと、フォトダイオード保持部３５１ｂにより構成され、色合成光学系２２によりそれぞれのフォトダイオード３５１ａに導かれた光に対応する電圧をＡＤＣ２５２に出力する。ＡＤＣ２５２は、複数のフォトダイオード３５１ａから入力された電圧をデジタルの信号に変換し、制御回路７０へ出力する。
【００８１】
減光部３５３は、色合成光学系２２とフォトダイオードユニット３５１との間に設置され、フォトダイオード３５１ユニットに入射する光量を減光する。このような構成により、光量センサ３５０は、プロジェクタ３の投射画像の明るさ（光量）に対応する値（電圧）を出力することができる。
【００８２】
なお、複数の光量センサで構成されるフォトダイオードユニット３５１は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等に置き換えて使用してもよい。
【００８３】
次に、ＥＥＰＲＯＭ３６０の構成について説明する。ＥＥＰＲＯＭ３６０は、制御情報記憶部３６１と、寄与度記憶部３６２と、寄与度更新情報記憶部３６３を備えており、制御回路７０からの命令に従いデータの入出力を行う。制御情報記憶部３６１は、制御部７１で行われる投射画像の明るさを一定に保つ制御で利用される情報が記憶されている。寄与度記憶部３６２は、画像解析部４２で分割された表示画像の各領域と各フォトダイオード３５１ａ（３５１ａ１〜ａｍ）の計測値の寄与度を記憶する。また寄与度更新情報記憶部３６３は、画像解析部４２から出力される分割された表示画像の各領域の輝度分布解析結果と各フォトダイオード３５１ａ（３５１ａ１〜ａｍ）の計測値の組を記憶する。
【００８４】
ＥＥＰＲＯＭ３６０の寄与度記憶部３６２に記憶された表示画像領域毎の各フォトダイオード３５１の寄与率を図１０に示す。表示画像領域毎の各フォトダイオードの寄与率は、表示画像の分割されたＡ〜Ｉ各領域を通過した光が各フォトダイオードユニット３５１ａｍへ到達する度合である寄与度ａｍ〜ｉｍおよび、全黒表示時の光量センサ５０の計測値ｊｍを記憶したデータテーブルである。なお、ＥＥＰＲＯＭ３６０の制御情報記憶部３６１に記憶されている情報は実施例１で説明したものと同様のものが記憶されている。
【００８５】
次に、明るさ制御方法について説明する。
画像の明るさ補正方法は、図５のＳ１０２とＳ１０６に示される処理が図１１に示されるＳ３１０２と後述する式（７）〜（１２）に置き換わった点で異なり、他の処理は図４に示される制御方法と同様である。
【００８６】
図１１を参照してＳ３１０２で行われる投射画像の明るさを一定に保つ制御を説明する。
図１１の各ステップは、主に、補正部７１の指令に基づいて実行される。画像の明るさの補正が開始されると、まずステップＳ３１０２ａにおいて、画像変換部４１は図示しないパーソナルコンピュータなどの画像供給装置から供給される映像信号ＶＳを、画像信号ＩＳに変換する。この変換は、明るさ、コントラスト、または、色調整などの画像の表示状態を変更する各種設定値に応じて実行される。そして画像変換部４１は、画像信号ＩＳを、画像解析部４２および画像補正部４３へ出力する。
【００８７】
続いて、画像解析部４２は、画像変換部４１より入力された画像信号に対して、Ａ〜Ｉ領域のそれぞれの（画像の領域毎に）ヒストグラムＨｉｓＮ（Ｎ＝Ａ〜Ｉ）を算出し、制御回路７０の補正部７１へ出力する。このとき画像補正部４３は、画像変換部４１により変換された画像信号ＩＳに対して設定されているγ値に応じて、画像の明るさ補正を施した画像信号ＩＳをパネル駆動回路３１に出力する。パネル駆動回路３１は、画像信号ＩＳに応じて液晶パネル３２を駆動し、ランプ１２からの光を変調することにより、被投射面に画像を表示する。
【００８８】
続いてステップＳ３１０２ｂについて説明する。Ｓ３１０２ｂでは、ＣＰＵ２５１が、ステップＳ３１０２ａにて算出されたヒストグラムＨｉｓＮと制御情報記憶部３６１に設定されている図３（ａ）のデータテーブルを用いて、領域毎のフォトダイオードユニット３５１の出力値の増減量ＥＶＮを算出する。領域毎のフォトダイオードユニット３５１の出力値の増減量ＥＶＮは、以下の式（７）のように表される。
【００８９】
【数７】
2017204799.tif 000009
【００９０】
式（７）において、ＨｉｓＮＰＢは、領域Ｎに含まれる輝度ＰＢの画素数、ＩＶＰＢは、１画素（１ｐｉｘｅｌ）の輝度ＰＢにおける光量センサの出力値の増分、Ｇｒａｄは最大輝度値である。このようにＣＰＵ２５１は、ヒストグラムを用いて、画像の領域毎にフォトダイオードユニット３５１の出力値（計測値）の増減量を算出する。
【００９１】
続いてステップＳ３１０２ｃにおいて、補正部７１は、フォトダイオードユニット３５１ａＭ（Ｍはフォトダイオードユニット番号１〜ｍ）の予測出力値ＰＳＶＭを算出する。フォトダイオードユニット３５１ａＭの予測出力値ＰＳＶＭは、フォトダイオードユニット３５１の出力値の増分ＥＶＮ、領域Ｎに設定された寄与度ａＭ〜ｉＭ、および、全黒表示時のフォトダイオードユニット３５１の出力値ｊＭに基づいて算出される。また、フォトダイオードユニット３５１ａＭの予測出力値ＰＳＶＭは、以下の式（８）のように表される。
【００９２】
【数８】
2017204799.tif 000010
【００９３】
式（８）において、ａＭ〜ｉＭはフォトダイオード３５１ａＭの領域Ａ〜Ｉに設定された寄与度、ｊＭは全黒表示時のフォトダイオード３５１Ｍの出力値である。このように制御部７１は、増減量（増減ＥＶＮ）に基づいてフォトダイオードユニット３５１の予測出力値ＰＳＶＭを算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ３１０２ｄにおいて、フォトダイオードユニット３５１は、ステップＳ３１０２ａにて表示された画像の光量を計測し、その出力値（計測値）である光量センサ値ＳＶＭを制御部７１へ出力する。
【００９５】
続いてステップＳ３１０２ｅにおいて、制御部７１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを算出する。画像の明るさの補正値Ｂｒｉは、フォトダイオードユニット３５１ａＭの予測出力値ＰＳＶＭ、および、フォトダイオードユニット３５１Ｍの出力値（光量センサ値ＳＶＭ）に基づいて算出され、以下の式（９）のように表される。
【００９６】
【数９】
2017204799.tif 000011
【００９７】
このように制御部７１は、フォトダイオードユニット３５１の計測値（光量センサ値ＳＶＭ）と予測出力値ＰＳＶＭとを用いて補正値を算出する。
【００９８】
なお、式（９）では全てのフォトダイオードユニット３５１Ｍの画像の明るさの補正値Ｂｒｉへの寄与度を同等とみなしたが、フォトダイオードユニット３５１Ｍ毎に重みを付けて求める等Ｂｒｉの算出方法は適宜変更可能である。
【００９９】
続いてステップＳ３１０２ｆにおいて、制御部７１は、ステップＳ３１０２ｅにて算出された画像の明るさの補正値Ｂｒｉに対して、光源制御が可能であるか否かを判定する。光源制御が可能である場合、ステップＳ３１０２ｇに進む。一方、光源制御が不可能である場合、制御部７１は、画像の明るさの補正値Ｂｒｉを画像補正回路２３３へ出力し、ステップＳ３１０２ｈ３進む。ここで、光源制御が不可能である場合とは、例えば、ランプ光量を増加させた場合にランプ１２の供給電力が１００％を超える場合、または、ランプ光量を減少させた場合にランプ１２の供給電力が下限値に設定される場合である。
【０１００】
ステップＳ３１０２ｇにおいて、制御部７１は、制御情報記憶部３６１に記憶されている図３（ｃ）のデータテーブルを用いて、画像の明るさの補正値Ｂｒｉからランプ１２の供給電力の変化量を算出し、ランプ１２へ供給する電力を求める。そして制御部７１は、ランプ１２へ供給する電力に対応する光量制御信号を、光源駆動回路１１へ出力する。光源駆動回路１１は、制御部７１から出力された光量制御信号に基づいて、ランプ１２へ供給する電力を制御する。
【０１０１】
ステップＳ３１０２ｈにおいて、制御部７１は、画像補正部４３に記憶されている図３（ｄ）のデータテーブルを用いて、ステップＳ３１０２ｆにて制御部７１から出力された画像の明るさの補正値Ｂｒｉからγ値変化量ｃγｎを算出し、γ値を設定する。
【０１０２】
以上のような制御により、投射面に投射される画像の明るさの調整（補正）を行う。なお本実施例において、被投射面に投射される画像の明るさの補正を光源制御と色調制御の併用により実現しているが、いずれか一方のみで実現してもよいなど、適宜変更可能である。また、本実施例では光源にランプを使用しているが、ＬＤやＬＥＤ等を使用し、実施例２に示した方法を併用してもよい。なお、本実施例で示した数式は制御の一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。
【０１０３】
次に、Ｓ１０６で行われる寄与度更新方法を説明する。寄与度の更新は、複数（分割領域数＋１以上）表示画像Ｌ（Ｌ＝１〜ｌ）の「領域毎のフォトダイオードユニット３５１の出力値の増分ＥＶＬＮ」と「フォトダイオードユニット３５１ａＭの出力値ＳＶＬＭ」の組を用いて式（１０）〜（１２）のように求められる。
【０１０４】
【数１０】
2017204799.tif 000012
【０１０５】
式（１０）において、ＳＶＬＭは画像Ｌ表示時のフォトダイオードユニット３５１ａＭの計測値である。また、ＥＶＬＮは表示画像情報と式１から求められる表示画像Ｌ表示時の領域毎Ｎのフォトダイオードユニット３５１の出力値の増分である。そして、ａＭ〜ｊＭ（Ｍは１〜ｍ）は更新後のフォトダイオードユニット３５１ａＭの寄与度である。式（１０）を行列の形に変換した式を式（１１）に示す。
【０１０６】
【数１１】
2017204799.tif 000013
【０１０７】
ｙは画像Ｌ表示時の光量センサＭの計測値、Ａは画像Ｌ表示時の領域Ｎのヒストグラムから算出されるフォトダイオードユニット３５１の出力値の増分なので既知の値となる。ここで、求めたい未知の値は更新後のフォトダイオードユニット３５１ａＭの寄与度ｘであり式（１１）の方程式を解くことにより算出される。さらにｙ、Ａの計測値に誤差があることを考慮して最小二乗法を用いると式（１２）を用いることで、更新後の寄与度ｘを求めることが出来る。
【０１０８】
【数１２】
2017204799.tif 000014
【０１０９】
ここでＡTは行列Ａの転置行列を表し、Ａ-1は行列Ａの逆行列を表す。このように、「複数表示画像Ｌ表示時の領域毎のフォトダイオードユニット３５１ａの出力値の増分ＥＶＬＮ」と「複数表示画像Ｌ表示時の各フォトダイオードユニット３５１の出力値ＳＶＬＭ」の組を用いることにより、映像投射中であっても寄与度の更新を行える。
【０１１０】
このようにプロジェクタ１によれば、ランプ１２光量や液晶パネル３２の変調量を制御することにより、映像投射中に投射画像の明るさが変化した場合であっても投射画像の明るさを一定に保つことが可能となる。また、入力画像情報とフォトダイオードユニット３５１の出力値を用いて寄与度の更新を行うことで、プロジェクタ１を構成する各素子の変化による投射画像の明るさの変化を抑制することが可能となる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１，２，３  筐体、１０，２１０  ランプユニット（光源手段）、
１１  光源駆動回路、１２  ランプ、２１２  ＬＥＤユニット、２１３  ＬＥＤ、
２１４  ダイクロイックミラー、２０  照明光学系、２１  色分離光学系、
２２  色合成光学系、３０  液晶パネルユニット（光変調手段）、
３１  パネル駆動回路、３２  液晶パネル、４０  画像処理エンジン（画像処理手段）、
４１  画像変換部、４２  画像解析部、４３  画像補正部、
５０  光量センサ（光量計測手段）、３５０  光量センサ群、５１  フォトダイオード、
３５１  フォトダイオードユニット、５２，３５２  ＡＤＣ、５３，３５３  減光部、
６０，３６０  ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）、６１  制御情報記憶部、
６２  寄与度記憶部、６３  寄与度更新情報記憶部、７０  制御回路（制御手段）、
７１  補正部、７２  判定部、７３  更新部
【図１】
2017204799.tif 000015
【図２】
2017204799.tif 000016
【図３】
2017204799.tif 000017
【図４】
2017204799.tif 000018
【図５】
2017204799.tif 000019
【図６】
2017204799.tif 000020
【図７】
2017204799.tif 000021
【図８】
2017204799.tif 000022
【図９】
2017204799.tif 000023
【図１０】
2017204799.tif 000024
【図１１】
2017204799.tif 000025