(57)【要約】【課題】光源の輝度を映像信号の輝度情報に応じて変化させる期間でも応答速度が最も遅い光源と他の光源の輝度比が常に一定となり、ホワイトバランスが一定の画像投影装置を提供する。【解決手段】輝度検出部１４で検出した光源部１１の応答速度が最も遅い光源１２の輝度と、映像信号制御部１で入力映像信号から算出した映像信号の輝度情報を用いて光源１２の輝度を変化させる。輝度検出部１４で検出した光源部１１の光源１２の輝度と、光源１２より応答速度が速い光源１３の輝度を用いて、光源１２の輝度変化に対して光源１２より応答速度が速い光源１３の輝度が常に一定の輝度比で追随するように変化させる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号をデジタル変換しデジタル映像信号を出力するとともに入力映像信号から算出した映像信号の輝度情報を出力する映像信号制御部と、
複数の照射光と前記映像信号制御部からのデジタル映像信号を合成して投射映像を出力する映像変換部と、
前記映像変換部からの投射映像を表示する映像表示部と、
輝度調節可能で輝度変化の応答速度が異なる複数の光源からなり、
前記映像変換部へ複数の照射光を出力する光源部と、
前記光源部からの複数の光源の輝度をそれぞれの光源に対応した光検出素子によって検出しそれぞれの光源の輝度を出力する輝度検出部と、
前記輝度検出部からのそれぞれの光源の輝度を比較した結果と前記映像信号制御部からの映像信号の輝度情報によって前記光源部の複数光源のそれぞれの輝度を制御する光源制御部を備えた画像投影装置。
【請求項２】
前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源の輝度変化に他の光源の輝度制御を同期させることを特徴とする、請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源は放電ランプであり、他の光源はレーザーであることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源は放電ランプであり、他の光源はＬＥＤであることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記光源部の他の光源は少なくとも赤色、緑色、青色いずれかの単色光を持つことを特徴とする、請求項３もしくは請求項４に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像分野における画像投影装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、画像投影装置に関し、より詳細には、画像投影装置の光源を制御する技術に関する。
【０００３】
本発明は、画像投影装置に係り、特に画像品質改善に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００４】
従来の画像投影装置は、光源からの光を透過型または反射型の液晶パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）などの空間光変調素子により表示すべき映像に応じて変調し、その変調された光を投影光学系によりスクリーン上に拡大投影する。光源としてメタルハライドランプや超高圧水銀灯などの放電ランプを用いると、一般に赤色成分の光強度が低いため、適切な色再現性を実現することが困難になる。
【０００５】
この光源の問題を解決し得るものとして、赤色成分の光強度が低い放電ランプに赤色ＬＥＤ を加え、両方の光源にフォトダイオードからなる光検出素子を設けたハイブリッド型の画像投影装置としている。
【０００６】
放電ランプの照射光に赤色の光のみをフィルタで透過させフォトダイオードで赤色の光の輝度を検出し、放電ランプの輝度を制御している。そして赤色ＬＥＤは別に設けたフォトダイオードで赤色ＬＥＤの輝度を検出し、赤色ＬＥＤを制御している。このようにして適切なスペクトル分布を有する照射光が得られ、色再現性に優れた映像を投影できる画像投影装置を提供している。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００７−１７１６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では一般的に放電ランプをアイリス制御する際、放電ランプの光路上に設けたメカアイリスで放電ランプの輝度を制御するため応答速度が遅い。
【０００８】
アイリス制御とは映像信号の輝度情報から決定した光源の輝度に光源を制御させることであり、暗い画面をより暗くしコントラスト比を改善する効果がある。
【０００９】
赤色ＬＥＤについては、駆動電流と光源の輝度の関係に線形性があるため駆動電流で輝度を制御でき応答速度が速い。
【００１０】
それぞれの光源を別々に制御するため、光源の輝度を映像信号の輝度情報に応じて変化させるアイリス制御をする際光源の種類の違いから、輝度変化時の応答速度が異なり応答速度が最も遅い光源の輝度が他の光源の輝度に追随するまでの間、ホワイトバランスが崩れ画像品質が落ちるという課題を有していた。
【００１１】
従来の応答速度が速い光源の輝度変化は図４ａに示すとおりであり、図３ｂに示す応答速度が最も遅い光源の輝度変化に対して輝度変化時間３１内で輝度比を一定に保てずホワイトバランスが崩れる。
【００１２】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、輝度変化の応答速度が異なる複数の光源を用いる画像投影装置において、アイリス制御などの光源の輝度を映像信号の輝度情報に応じて変化させる期間でも応答速度が最も遅い光源と他の光源の輝度比が常に一定となり、ホワイトバランスが一定の画像投影装置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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、第１の発明に係わる画像投影装置は、入力映像信号をデジタル変換しデジタル映像信号を出力するとともに入力映像信号から算出した映像信号の輝度情報を出力する映像信号制御部と、複数の照射光と前記映像信号制御部からのデジタル映像信号を合成して投射映像を出力する映像変換部と、前記映像変換部からの投射映像を表示する映像表示部と、輝度調節可能で輝度変化の応答速度が異なる複数の光源からなり前記映像変換部へ複数の照射光を出力する光源部と、前記光源部からの複数の光源の輝度をそれぞれの光源に対応した光検出素子によって検出しそれぞれの光源の輝度を出力する輝度検出部と、前記輝度検出部からのそれぞれの光源の輝度を比較した結果と前記映像信号制御部からの映像信号の輝度情報によって前記光源部の複数光源のそれぞれの輝度を制御する光源制御部を備えていることを特徴としたものである。
【００１４】
また、第２の発明に係わる画像投影装置は、第１の発明に係わる画像投影装置であって、前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源の輝度変化に他の光源の輝度制御を同期させることを特徴としたものである。
【００１５】
また、第３の発明に係わる画像投影装置は、第１もしくは第２の発明に係わる画像投影装置であって、前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源は放電ランプであり、他の光源はレーザーであることを特徴としたものである。
【００１６】
また、第４の発明に係わる画像投影装置は、第１もしくは第２の発明に係わる画像投影装置であって、前記光源部の輝度変化の応答速度が最も遅い光源は放電ランプであり、他の光源はＬＥＤであることを特徴としたものである。
【００１７】
また、第５の発明に係わる画像投影装置は、第３もしくは第４の発明に係わる画像投影装置であって、前記光源部の他の光源は少なくとも赤色、緑色、青色いずれかの単色光を持つことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の画像投影装置によれば、アイリス制御などの光源の輝度を映像信号の輝度情報に応じて変化させる期間でも応答速度が最も遅い光源とその他の光源の輝度比が常に一定となり、ホワイトバランスを一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の画像投影装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る画像投影装置の構成と動作について図１、図２を用いて説明すれば以下の通りである。
【００２０】
映像信号制御部１では色差信号や三原色信号などの入力映像信号が入力され、色差信号は三原色信号に変換される。入力映像信号をデジタル信号処理によって輝度情報を算出し、光源制御部１９に映像信号の輝度情報を出力する。輝度情報とは、1フレーム当たりのすべての画素における輝度信号の和を画素数で割った値であり画面全体の画素の平均の輝度を表すＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ：平均画像レベル）や輝度信号のレベル分布を表すヒストグラムや1フレーム当たりのすべての画素における輝度信号で一番高い輝度を表すＭＡＸや1フレーム当たりのすべての画素における輝度信号で一番低い輝度を表すＭＩＮなどである。映像変換部２にはガンマ補正などの画像処理を施し、赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号のデジタル映像信号を出力する。
【００２１】
映像変換部２では、光源部１１から入力された複数の照射光から赤色、緑色、青色に分解された光を、赤色の光を赤色用液晶３に、緑色の光を緑色用液晶４に、青色の光を青色用液晶５に入力する。さらに映像信号制御部１からの赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号のデジタル映像信号より、赤色の光、緑色の光、青色の光の透過率を赤色用液晶３、緑色用液晶４、青色用液晶５によって制御し、１フレームごとの全ての画素に赤色の光、緑色の光、青色の光の強弱をつける。それぞれの液晶の透過率は画像投影装置の起動時に映像変換部２内に設けられたメモリ７から読み込まれた値で設定されホワイトバランスを一定にしている。液晶を透過した赤色の光、緑色の光、青色の光をプリズム６で合成して、投射映像を出力する。
【００２２】
映像表示部８では、映像変換部２からの投射映像を投射レンズ９で拡大してスクリーン１０上に表示する。
【００２３】
光源部１１は、光源制御部１９により輝度調節可能で、輝度変化の応答速度が最も遅い光源１２と応答速度が速い光源１３とで構成される。光源１２は放電ランプ２７と光路上のメカアイリス２８を設けた構成であり、メカアイリス２８はメカアイリス駆動部２９とメカアイリス機構部３０を備え、メカアイリス機構部３０の絞りの開閉によって放電ランプ２７の輝度を制御する。光源１３は赤色レーザーである。
【００２４】
輝度検出部１４では、光源部１１の光源１３の照射光の光路上に設けた反射板１５で光源１３の照射光の一部を反射し、光源部１１の光源１２の照射光の光路上に設けた反射板１６で光源１２の照射光の一部を反射する。
【００２５】
輝度に対応した電流を出力する光検出素子１７に反射板１５で反射した反射光を当て、光検出素子１８には反射板１６で反射した反射光を当て、それぞれの光検出素子１７、１８が光源の輝度に対応した電流をそれぞれ光源制御部１９に出力する。
【００２６】
光源制御部１９では、映像信号制御部１からの映像信号の輝度情報から光源１２の輝度を制御し、光源１２の輝度変化に同期するように光源１３の輝度変化を制御する。その制御の構成と動作について図２、図３ｂ、図３ａを用いて説明する。
【００２７】
初めに、輝度変化の応答速度が最も遅い光源１２の制御について図２、図３ｂを用いて説明する。
【００２８】
映像信号制御部１からの映像信号のＡＰＬ、ヒストグラム、ＭＡＸ、ＭＩＮなどの輝度情報から目標輝度算出部２０で光源１２の目標輝度値３２を決定する。
【００２９】
輝度検出部１４の光検出素子１８で検出した光源１２の輝度に対応した電流値をＩＶ変換器２１で電圧に変換する。
【００３０】
比較器２５の正入力端子にＩＶ変換器２１で電圧に変換された光源１２の輝度を入力し、負入力端子には目標輝度算出部２０で決定した目標輝度値３２を入力し、目標輝度値３２と電圧に変換された光源１２の輝度を比較する。電圧に変換された光源１２の輝度の方が目標輝度値３２よりも大きいとき、比較器２５の出力がメカアイリス機構部３０の絞りが狭まる駆動電圧となりメカアイリス機構部３０の絞りが狭まり光源１２の輝度が減少する。目標輝度値３２の方が電圧に変換された光源１２の輝度よりも大きいとき、比較器２５の出力がメカアイリス機構部３０の絞りが広がる駆動電圧となりメカアイリス機構部３０の絞りが広がり光源１２の輝度が増加する。
【００３１】
図３ｂのように、電圧に変換された光源１２の輝度が目標輝度値３２に収束するように光源１２の輝度が変化する。
【００３２】
また比較器２５の正入力端子と負入力端子への入力を逆にし、比較器２５の出力がメカアイリス機構部３０の絞りが広がる駆動電圧となりメカアイリス機構部３０の絞りが広がり、比較器２５の出力がメカアイリス機構部３０の絞りが狭まる駆動電圧となりメカアイリス機構部３０の絞りが狭まる構成にしてもよい。
【００３３】
次に、輝度変化の応答速度が速い光源１３の制御について図２、図３ａを用いて説明する。
【００３４】
輝度検出部１４の光検出素子１７で検出した光源１３の輝度に対応した電流値をＩＶ変換器２２で電圧に変換する。
【００３５】
電圧に変換された光源１３の輝度が、ＩＶ変換器２２で電圧に変換された光源１２の輝度と比較器２４で比較できるようにするため、ホワイトバランスが一定のときの光源１２の輝度を光源１３の輝度で割った値の増幅率を持つ増幅器２３で電圧に変換した光源１３の輝度を増幅させる。
【００３６】
比較器２４の正入力端子にＩＶ変換器２１で電圧に変換された光源１２の輝度を入力し、負入力端子には増幅器２３で増幅された光源１３の輝度を入力し、電圧に変換された光源１２の輝度と増幅された光源１３の輝度を比較する。電圧に変換された光源１２の輝度の方が増幅された光源１３の輝度よりも大きいとき、比較器２４の出力がトランジスタ２６がターンオンされる電圧となりトランジスタ２６のベース電流が増加し、光源１３への電流供給が増加され、光源１３の輝度が増加する。増幅された光源１３の輝度の方が電圧に変換された光源１２の輝度よりも大きいとき、比較器２４の出力がトランジスタ２６がターンオフされる電圧となりトランジスタ２６の電流が低下し、光源１３への電流供給が減少し、光源１３の輝度が減少する。トランジスタ２６はＰＮＰ型トランジスタまたは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）などを用いる構成でもよい。
【００３７】
よって、光源１３の輝度変化が、光源１２の輝度変化に対して常に一定の比で追随するように変化し、光源１２と光源１３の輝度比が常に一定となり、光源１２の輝度の変化が終了するまでの間に発生するホワイトバランスの崩れを低減することができる。
【００３８】
そして、本発明によってアイリス制御時の光源１２の光源１３に対する輝度変化の遅延によって発生するホワイトバランスの崩れを低減し、画像品質を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる画像投影装置は、アイリス制御などの光源の輝度を映像信号の輝度情報に応じて変化させる期間でも応答速度が最も遅い光源とその他の光源の輝度比が常に一定となり、ホワイトバランスを一定にすることができる効果を有し、画像投影装置の光源を制御する技術等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の画像投影装置の構成図
【図２】本発明の画像投影装置の構成詳細図
【図３ａ】本発明のアイリス制御における応答速度が速い光源の輝度変化を示した図
【図３ｂ】本発明および従来のアイリス制御における応答速度が最も遅い光源の輝度変化を示した図
【図４ａ】従来のアイリス制御における応答速度が速い光源の輝度変化を示した図
【符号の説明】
【００４１】
１  映像信号制御部
２  映像変換部
３  赤色用液晶
４  緑色用液晶
５  青色用液晶
６  プリズム
７  メモリ
８  映像表示部
９  投射レンズ
１０  スクリーン
１１  光源部
１２  光源（応答速度が最も遅い光源）
１３  光源（光源１２より応答速度が速い光源）
１４  輝度検出部
１５  反射板
１６  反射板
１７  光検出素子
１８  光検出素子
１９  光源制御部
２０  目標輝度算出部
２１  ＩＶ変換器
２２  ＩＶ変換器
２３  増幅器
２４  比較器
２５  比較器
２６  トランジスタ
２７  放電ランプ
２８  メカアイリス
２９  メカアイリス駆動部
３０  メカアイリス機構部
３１  輝度変化時間
３２  応答速度が最も遅い光源の目標輝度値
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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