(57)【要約】【課題】動画視認性を向上することができ、かつ投射画像の明るさも確保できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタの制御手段６は、入力される前記画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する画像信号解析部６５、６６と、画像信号解析部６５、６６の解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における第１光学装置２及び第２光学装置３のそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する画像表示率設定部６７、６８と、画像表示率設定部６７、６８で設定された、第１光学装置２及び第２光学装置３のそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて、第１光学装置２及び前記第２光学装置３による画像表示を制御する表示制御部７１とを備えている。【選択図】図２
2009222960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタであって、
異なる光路が設定され、それぞれが有する光変調装置で前記光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成する第１光学装置及び第２光学装置と、
各光学装置で形成された光学像を合成する合成光学装置と、
前記合成光学装置で合成された光学像を投射する投射光学装置と、
前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの光変調装置、並びに前記光源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
入力される前記画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する画像信号解析部と、
前記画像信号解析部の解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する画像表示率設定部と、
前記画像表示率設定部で設定された、前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１光学装置及び前記第２光学装置による画像表示を制御する表示制御部とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記画像信号解析部は、前記画像信号のフレーム単位の画像データの階調値を解析し、
前記画像表示率設定部は、前記画像データの最大の階調値を、該画像データが取り得る最大の階調値で除して画像表示率を設定することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源の調光制御を行うとともに、調光率に従う減光により前記光変調装置で変調された光束に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を補正するに際し、
補正前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、
補正前の画像データに基づき前記光変調装置で変調された光に生じる明るさと、
補正後の画像データに基づき前記光変調装置で変調された光に生じる明るさとの比率が所定の比率となる限界調光率が設定され、
前記画像表示率設定部は、前記限界調光率を画像表示率として設定することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記制御手段は、前記画像信号に含まれる連続する２つの画像データを補間する補間画像データを生成する補間画像データ生成部を備え、
前記表示制御部は、前記第１光学装置及び前記第２光学装置の画像表示率を加えた値が１以下の場合、フレーム更新周期内で前記第１光学装置及び前記第２光学装置を交互に画像表示させるように制御し、前記第１光学装置及び前記第２光学装置のいずれか一方に前記画像信号の画像データを表示させ、他の一方に前記補間画像データを表示させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射し、かつ各々の投射領域を重ね合わせて投射画像を表示する第１プロジェクタ及び第２プロジェクタと、各プロジェクタの投射画像の表示制御を行う表示制御装置とを備えたプロジェクションシステムであって、
前記表示制御装置は、
入力される画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する画像信号解析部と、
前記画像信号解析部の解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する画像表示率設定部と、
前記画像表示率設定部で設定された、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタによる画像表示を制御する表示制御部とを備えていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項６】
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射し、かつ各々の投射領域を重ね合わせて投射画像を表示する第１プロジェクタ及び第２プロジェクタの画像表示制御を行う表示制御装置上で実施される画像表示制御方法であって、
前記表示制御装置が、
入力される前記画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する手順と、
解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する手順と、
前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定する手順と、
判定結果に基づいて、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタによる画像表示を制御する手順とを実施することを特徴とする画像表示制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示制御方法を、コンピュータに実施させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタ、プロジェクションシステム、画像表示制御方法、画像表示制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から射出された光束を、入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタが知られている。
このプロジェクタとしては、近年、投射画像の高解像度化、高輝度化を狙って、６つの光変調装置を用いて光学像を形成するプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この６板式のプロジェクタは、１つの筐体内に前述した色分離光学装置、光変調装置、色合成光学装置からなる光学装置を２組収納し、光源から射出された光束を、偏光ビームスプリッタにより、２種類の直線偏光光束に分離し、各光学系でそれぞれの直線偏光光束による光学像を形成し、最後に偏光ビームスプリッタにより各光学装置で形成された光学像を合成し、１つの投射光学装置から投射面上に投射するものである。
【０００３】
このような６板式のプロジェクタでは、それぞれの光学系の光変調装置の画素位置を１／２画素ずらして投射画像を合成することにより、投射画像の高解像度化を実現することができる。また、偏光ビームスプリッタにより分離された２種類の直線偏光光束毎に光学像を形成しているため、各光学像を合成することにより、液晶パネル等の光変調装置で吸収される光の量を削減して、光の利用率を高めて高輝度化を実現することができる。
さらに、それぞれの光学系に別々の光源からの光束を供給することにより、投射画像の高輝度化を一層図ることができる。
【０００４】
また、このような６板式のプロジェクタではなく、２つのプロジェクタを投射領域が重ねあわせて１つの投射画像を表示するようにしておき、この２つのプロジェクタの投射画像の表示制御をコンピュータ等の表示制御装置で行うマルチプロジェクションシステムも知られており、このようなマルチプロジェクションシステムにおいても、６板式のプロジェクタと同様の作用効果を奏することができる。
【０００５】
ところで、このような２つの光学装置を備えたプロジェクタや、マルチプロジェクションシステムでは、各光学装置からの投射画像、各プロジェクタからの投射画像を交互に表示させることが可能であり、画像信号に含まれる連続するフレーム単位の画像データをそれぞれの光学装置やプロジェクタで交互に表示させると、フレームレートが２倍になるため、動画表示での滑らかな表示を実現して、動画視認性を向上させることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１２６６７８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、投射画像を交互に表示させた動画の表示方法では、それぞれの光学装置、プロジェクタの表示時間をフレーム更新周期の５０％に制限する必要があるため、その分、加算的に投射画像の輝度を向上させることはできず、明るさも５０％になってしまうという問題がある。
また、投射画像の輝度を向上させるために、フレーム更新周期内で２つの投射画像を重ね合わせる期間を設けると、双方の投射画像が重なりあう期間が生じてしまうため、像が二重となってしまい、却って動画視認性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、２つの光学装置を有するプロジェクタや、２つのプロジェクタで構成されるマルチプロジェクションシステムにおいて、動画視認性を向上することができ、かつ投射画像の明るさも確保できるプロジェクタ、プロジェクションシステム、画像表示制御方法、及びこの画像制御方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るプロジェクタは、
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタであって、
異なる光路が設定され、それぞれが有する光変調装置で前記光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成する第１光学装置及び第２光学装置と、
各光学装置で形成された光学像を合成する合成光学装置と、
前記合成光学装置で合成された光学像を投射する投射光学装置と、
前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの光変調装置、並びに前記光源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
入力される前記画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する画像信号解析部と、
前記画像信号解析部の解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する画像表示率設定部と、
前記画像表示率設定部で設定された、前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１光学装置及び前記第２光学装置による画像表示を制御する表示制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、表示制御部による第１光学装置及び第２光学装置の画像表示の制御は、それぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かで次のように行うことができる。
例えば、画像表示率を加えた値が１以下の場合、フレーム更新周期内で２つの光学装置の画像表示が重なることがないので、第１光学装置及び第２光学装置の画像表示を交互に行うことにより、動画視認性を向上させることができる。また、１フレーム当たりの表示時間を短くすることで、ホールド型の表示方式に起因する動画ぼやけを減少することができる。
【００１１】
一方、画像表示率を加えた値が１を超える場合、フレームレートを２倍にすることはできないが、２つの光学装置による画像表示を同期させ、同じ画像を表示させることにより、高輝度な投射画像の表示を実現できる。
また、前述と同様に表示率が１よりも小さくなるので、ホールド型の表示方式に起因する動画ぼやけを減少することができる。
以上のように、本発明によれば、画像表示率という概念を採用して、それぞれの光学装置での画像表示を制御することにより、動画視認性を向上させることができ、かつ投射画像の明るさも確保できる。
【００１２】
本発明では、前記画像信号解析部は、前記画像信号のフレーム単位の画像データの階調値を解析し、
前記画像表示率設定部は、前記画像データの最大の階調値を、該画像データが取り得る最大の階調値で除して画像表示率を設定することが考えられる。
この発明によれば、画像データの階調値に応じて画像表示率が設定されるため、例えば、高い階調値の画像データでは、画像表示期間が長く設定され、低い階調値の画像データでは、画像表示期間が短く設定されるので、観察者は画像表示期間の長さに応じた明るさで表示画像を視認できる。
【００１３】
本発明では、
前記光源の調光制御を行うとともに、調光率に従う減光により前記光変調装置で変調された光束に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を補正するに際し、
補正前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、
補正前の画像データに基づき前記光変調装置で変調された光に生じる明るさと、
補正後の画像データに基づき前記光変調装置で変調された光に生じる明るさとの比率が所定の比率となる限界調光率が設定され、
前記画像表示率設定部は、前記限界調光率を画像表示率として設定することが考えられる。
【００１４】
プロジェクタの光源の光量を調光する場合、特開２００６−３０８６３１号公報に開示されるように、設定された調光率により投射画像に生じる階調値の変化を減少させるように、光変調装置に与える画像データに対して明るさ補正を行うが、明るさ補正を行った場合、高い階調値におけるコントラストが低くなってしまうことがあり、このような場合には、調光率を制限する限界調光率を設定し、コントラストが低くならないようにしている。
この発明によれば、この限界調光率を画像表示率として採用しているので、数値的には最大の明るさ、コントラスト等は低下するものの、人間の主観的な明るさ、コントラストを変化させることがなく、画像表示率を小さくすることができるため、一層動画視認性を向上させることができる。
【００１５】
本発明では、前記制御手段は、前記画像信号に含まれる連続する２つの画像データを補間する補間画像データを生成する補間画像データ生成部を備え、
前記表示制御部は、前記第１光学装置及び前記第２光学装置の画像表示率を加えた値が１以下の場合、フレーム更新周期内で前記第１光学装置及び前記第２光学装置を交互に画像表示させるように制御し、前記第１光学装置及び前記第２光学装置のいずれか一方に前記画像信号の画像データを表示させ、他の一方に前記補間画像データを表示させるのが好ましい。
この発明によれば、例えば、フレームレートが６０Ｈzの画像信号であっても、連続する画像データの間に補間画像データが挿入されるため、倍の１２０Ｈzでフレームを更新させることができる。しかも、補間画像データが画像信号に含まれる連続する２つの画像データから生成されるので、画像データ間の中間的な状態を生成することができ、滑らかな動きを実現することができる。
【００１６】
本発明は、前述したプロジェクタだけでなく、プロジェクションシステムとしても構成することができる。
すなわち、本発明に係るプロジェクションシステムは、
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射し、かつ各々の投射領域を重ね合わせて投射画像を表示する第１プロジェクタ及び第２プロジェクタと、各プロジェクタの投射画像の表示制御を行う表示制御装置とを備えたプロジェクションシステムであって、
前記表示制御装置は、
入力される画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する画像信号解析部と、
前記画像信号解析部の解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する画像表示率設定部と、
前記画像表示率設定部で設定された、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタによる画像表示を制御する表示制御部とを備えていることを特徴とする。
この発明によっても、前述した作用及び効果を同様に享受できる。
【００１７】
さらに、本発明は、画像表示制御方法及びこの画像表示制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとしても成立し、前述と同様の作用効果を享受することができる。
本発明に係る画像表示制御方法は、
光源から射出された光束を、入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成して投射し、かつ各々の投射領域を重ね合わせて投射画像を表示する第１プロジェクタ及び第２プロジェクタの画像表示制御を行う表示制御装置上で実施される画像表示制御方法であって、
前記表示制御装置が、
入力される前記画像信号をフレーム単位の画像データ毎に解析する手順と、
解析結果に基づいて、フレーム更新周期内における前記第１光学装置及び前記第２光学装置のそれぞれの画像表示期間の割合としての画像表示率を設定する手順と、
前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのそれぞれの画像表示率を加えた値が１を超えるか否かを判定する手順と、
判定結果に基づいて、前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタによる画像表示を制御する手順とを実施することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
●１．光学系の構造
図１には、本実施形態に係るプロジェクタ１が示されており、このプロジェクタ１は、第１光学装置２と、第２光学装置３と、合成光学装置４と、投射光学装置５とを備え、図示を略したが、これらの光学素子は、１つの筐体に収納されている。このプロジェクタ１は、第１光学装置２、第２光学装置３のそれぞれで入力される画像信号に応じて変調して光学像を形成し、合成光学装置４にて各光学装置２、３で形成された光学像を合成し、投射光学装置５により合成された光学像を投射するものである。
【００１９】
第１光学装置２は、照明光学装置２１、色分離光学装置２２、リレー光学装置２３、光変調装置２４、及び色合成光学装置２５を備え、照明光学装置２１から射出された光束を、光変調装置２４によって画像情報に応じて変調して光学像を形成する部分である。
照明光学装置２１は、光源装置２１１、第１レンズアレイ２１２、第２レンズアレイ２１３、偏光変換素子２１４、及び重畳レンズ２１５を備える。
光源装置２１１は、光源としての光源ランプ及びリフレクタを備え、光源ランプから射出された放射光をリフレクタによって一定方向に揃えて射出する。
【００２０】
第１レンズアレイ２１２及び第２レンズアレイ２１３は、それぞれ対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有し、第１レンズアレイ２１２は、光源装置２１１から入射した光束を複数の部分光束に分割して、第２レンズアレイ２１３近傍に結像させる。
第２レンズアレイ２１３は、光路後段に位置する重畳レンズ２１５とともに、第１レンズアレイ２１２の各小レンズから射出された像を、後述する第１光学装置２を構成する液晶パネルの画像形成領域に第１レンズアレイ２１２で分割された複数の部分光束を重畳させる。
偏光変換素子２１４は、第２レンズアレイ２１２から射出された光束を、略１種類の直線偏光光束に変換する光学素子である。
この偏光変換素子２１４は、一方の対角が４５deg、他方の対角が略１３５degとされた断面平行四辺形状の複数のプリズムを、斜面同士を接合して形成された板状体であり、接合される界面には、偏光分離膜と全反射ミラーが交互に蒸着形成されている。
また、偏光変換素子２１４の光束射出面には、所定のピッチで複数の１／２波長位相差板が設けられている。
【００２１】
色分離光学装置２２は、入射したＳ偏光光束を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の三色光に分離する機能を有し、ダイクロイックミラー２２１、２２２、及び反射ミラー２２３、２２４、２２５を備える。
ダイクロイックミラー２２１、２２２は、光源装置２１１から射出された光束の光路中心軸に対して略４５deg傾斜して配置され、ＢＫ７、石英ガラス等の透明基板上に誘電体多層膜を形成した光学素子であり、特定の波長域の光束を反射し、それ以外の光束を透過して、複数の色光に分離する機能を有する。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２２１は、青色光（Ｂ）を反射し、それ以外の赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）を透過し、一方、光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２２は、緑色光（Ｇ）を反射し、赤色光（Ｒ）を透過する。
この色分離光学装置２２で分離された青色光（Ｂ）の光路中には、リレー光学装置２３が設けられ、リレー光学装置２３は、光路中に配置される２つの集光レンズ２３１、２３２により構成され、青色光（Ｂ）を青色光側の液晶パネル２４Ｂまで導く機能を有する。
【００２２】
光変調装置２４は、３つの液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと、各液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光路前段に配置される３つの入射側偏光板２４１Ｒ、２４１Ｇ、２４１Ｂと、各液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光路後段に配置される３つの射出側偏光板２４２Ｒ、２４２Ｇ、２４２Ｂとを備える。
３つの入射側偏光板２４１Ｒ、２４１Ｇ、２４１Ｂは、ＢＫ７、石英ガラス等の透明基板上に偏光膜を形成して構成され、光路途中のダイクロイックミラー２２１、２２２等で位相が偏光された光束を吸収する。
【００２３】
液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、入力される画像情報に応じて液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板２４１Ｒ、２４１Ｇ、２４１Ｂから射出された偏光光の偏光方向を変調する。
３つの射出側偏光板２４２Ｒ、２４２Ｇ、２４２Ｂは、液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを介して射出された光束のうち、Ｐ偏光光束のみを透過し、その他の光束を吸収する。
【００２４】
色合成光学装置２５は、各射出側偏光板２４２Ｒ、２４２Ｇ、２４２Ｂから射出された変調光束を合成してカラー画像を形成する機能を有し、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されたクロスダイクロイックプリズムとして構成される。２つの誘電体多層膜は、一方が赤色光（Ｒ）を反射し、緑色光（Ｇ）を透過する性質を有し、他方が青色光（Ｂ）を反射し、緑色光（Ｇ）を透過する性質を有し、これら誘電体多層膜によって赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）が合成されてカラー画像が形成される。
【００２５】
第２光学装置３は、基本的には第１光学装置２と同様に、照明光学装置３１、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３、光変調装置３４、及び色合成光学装置３５を備え、各装置３１、３２、３３の構成、機能、及び作用も第１光学装置２と同様である。但し、第１光学装置２において、光源装置２１１から射出された光束は、偏光変換素子２１４において、すべてＳ偏光光束に変換されるが、第２光学装置３では、光源装置から射出された光束は、すべてＰ偏光光束に変換される。
【００２６】
合成光学装置４は、第１光学装置２及び第２光学装置３で形成された光学像を合成するものであり、２つの三角形状のプリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。この誘電体多層膜は、Ｐ偏光光束を透過し、Ｓ偏光光束を反射する偏光分離膜とされ、第１光学装置２で形成された光学像を透過し、第２光学装置で形成された光学像を反射することにより、画像を合成する。
投射光学装置５は、図１では図示を略したが、鏡筒内に複数のレンズが光軸を合わせて配列された組レンズから構成され、合成光学装置４で合成された光学像をスクリーンＳＣ上に投射する。
【００２７】
●２．制御手段６の構造
前述した構造のプロジェクタ１の第１光学装置２及び第２光学装置３は、図２に示されるような制御手段６によって制御される。制御手段６は、画像信号記憶部６１、６２、６３と、補間画像データ生成部６４と、画像信号解析部６５、６６と、画像表示率設定部６７、６８と、画像信号補正部６９、７０と、表示制御部７１とを備える。尚、本実施形態では、画像信号解析部６５、画像表示率設定部６７、画像信号補正部６９の流れは、第１光学装置２の処理を行う部分であり、画像信号解析部６６、画像表示率設定部６８、画像信号補正部７０の流れは、第２光学装置３の処理を行う部分として設定されている。
【００２８】
画像信号記憶部６１、６２は、図示しない信号入力端子から入力された画像信号を、フレーム単位の画像データとして書き込んで記憶する部分であり、まず画像信号記憶部６１に書き込まれた画像データは、次いで画像信号記憶部６２に出力され、画像信号記憶部６１には、次の画像データが書き込まれる。つまり、制御手段６は、常に連続する２フレームの画像データを保持している。
補間画像データ生成部６４は、画像信号記憶部６１及び画像信号記憶部６２に記憶された画像データからその中間的な画像データとなる補間画像データを生成する。例えば、図３に示されるように、画像信号記憶部６２にｎフレームの画像データが記憶されており、画像信号記憶部６１に（ｎ＋１）フレーム目の画像データが記憶されており、ｎフレーム目の上部の黒丸の画像が（ｎ＋１）フレーム目では、斜め下に移動するような場合、補間画像データ生成部６４は、図４に示されるように、黒丸の画像がｎフレーム目と（ｎ＋１）フレーム目とにおける位置の中間的な位置となるような、補間画像データを生成する。
【００２９】
画像信号解析部６５、６６は、画像信号記憶部６２に記憶されたフレーム単位の画像データを解析する部分であり、画像データの特徴量、例えば、輝度の階調値を算出する。具体的には、画像データの各画素に与える輝度の階調値の最大値を算出して、画像データの特徴量とする。本実施形態では、画像データの階調値の最大値は、以下の式（１）によって算出している。
（画像データ最大値）＝ｍａｘ（（ｍａｘ（全Ｒ），ｍａｘ（全Ｇ），ｍａｘ（全Ｂ））
・・・（１）
ここで、ｍａｘ（）は、引数のうち最大の値を意味し、全Ｒ、全Ｇ、全Ｂは、すべての画素の赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの輝度の階調値を意味する。
【００３０】
画像表示率設定部６７、６８は、画像信号解析部６５、６６の解析結果に基づいて、画像表示率を算出する部分である。画像表示率は、フレーム更新周期の間で画像表示を行う期間をいい、（１−画像表示率）の期間は、画像を表示せずに黒表示を行う。この画像表示率は、本実施形態では、具体的には、以下の式（２）によって算出している。
（画像表示率）＝（画像データ最大値）／（信号最大値）・・・（２）
ここで、信号最大値は、画像データで設定し得る最大の階調値を意味し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの各色光の信号が８ビットで構成されていれば、信号は０〜２５５の間の値をとり、２５５が信号最大値とされる。
【００３１】
画像信号補正部６９、７０は、画像表示率設定部６７、６８で設定された画像表示率に基づいて、画像信号記憶部６２に記憶されたｎフレーム目の画像データに対して、補正処理を行う。通常の表示では、フレーム更新周期の間ｎフレーム目の画像データを表示するのであるが、本実施形態の場合、画像データは、画像表示率の割合の時間しかされない。
そこで、画像信号補正部６９、７０は、画像の元の明るさを維持できるように画像データを補正する。具体的には、画像信号補正部６９、７０は、以下の式（３）〜式（５）に示されるように、画像表示率の分だけ、輝度の階調値をアップさせる補正を行う。
補正階調値（Ｒ）＝元の階調値（Ｒ）／（画像表示率）・・・（３）
補正階調値（Ｇ）＝元の階調値（Ｇ）／（画像表示率）・・・（４）
補正階調値（Ｂ）＝元の階調値（Ｂ）／（画像表示率）・・・（５）
【００３２】
表示制御部７１は、第１光学装置２及び第２光学装置３のそれぞれについて算出された画像表示率に基づいて、第１光学装置２及び第２光学装置３による画像表示を制御する部分である。
表示制御部７１は、第１光学装置２の画像表示率と、第２光学装置３の画像表示率とを加えた値に基づいて、画像表示制御を切り替えている。
（第１光学装置２の画像表示率）＋（第２光学装置３の画像表示率）≦１の場合、図５に示されるように、表示制御部７１は、第１光学装置２に対して、ｎフレーム目の画像データをフレーム更新周期より短い、画像表示率で割がけした期間画像データの表示を行うように表示制御する。
【００３３】
一方、表示制御部７１は、補間画像データ生成部６４に補間画像データの生成を促す。生成された補間画像データは、画像信号記憶部６３に書き込まれ、表示制御部７１は、この画像信号記憶部６３に記憶された補間画像データを、第２光学装置３で第１光学装置２の表示終了後、黒色画像となった期間で表示を行うように表示制御する。
これに対して、
（第１光学装置２の画像表示率）＋（第２光学装置３の画像表示率）＞１の場合、上記のように第１光学装置２及び第２光学装置３の画像を交互に表示すると、図６に示されるように、第１光学装置２の画像表示と第２光学装置３の画像表示が重なる期間が生じる。
具体的には、この画像表示の重なりは、下記表１に示されるように４つの状態に区分けされる。
【００３４】
【表１】
2009222960.tif 000003
【００３５】
この場合、区間Ｃにおいては、第１光学装置２から投射された画像と、第２光学装置３から投射された画像が重なることとなり、画面全体の輝度が略２倍になるとともに、図７に示されるように、ｎフレーム目の画像データと、補間画像データとが重なり、黒丸部分の画像が２箇所に表示されることとなり、却って動画視認性が劣化してしまう。
そこで、このような場合、表示制御部７１は、図８に示されるように、第１光学装置２から投射される画像と、第２光学装置３から投射される画像との同期を取って全く同じｎフレーム目の画像データで画像表示を行うような表示制御を行う。
【００３６】
●３．実施形態の作用及び効果
次に、前述した構造の制御手段６の作用を、図９に示されるフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御手段６に画像信号が入力されると、フレーム単位の画像データは、画像信号記憶部６１及び画像信号記憶部６２に書き込まれる（手順Ｓ１）。
画像信号解析部６５、６６は、書き込まれたフレーム単位の画像データの解析を行い、画像データ中のに含まれる輝度の階調値の最大値を算出する（手順Ｓ２）。
輝度の階調値の最大値が算出されたら、画像表示率設定部６７、６８は、画像データの輝度の最大値に基づいて、第１光学装置２及び第２光学装置３のそれぞれの画像表示率を算出する（手順Ｓ３）。
【００３７】
表示制御部７１は、画像表示率設定部６７、６８のそれぞれで算出された画像表示率を加算し（手順Ｓ４）、加算値が１を超えるか否かを判定する（手順Ｓ５）。
加算値が１以下の場合、表示制御部７１は、補間画像データ生成部６４に連続する画像データの補間画像データを生成させるとともに、画像信号補正部６９、７０は、画像信号の補正を行うを行う（手順Ｓ６）。
画像信号の補正の後、表示制御部７１は、第１光学装置２及び第２光学装置３の投射画像を交互に表示させるように制御する（手順Ｓ７）。
一方、加算値が１を超える場合、画像信号補正部６９、７０は、画像信号記憶部６１、６２に書き込まれたフレーム単位の画像データの補正を行い（手順Ｓ８）、表示制御部７１は、第１光学装置２及び第２光学装置３の投射画像を同期させて表示するように制御する（手順Ｓ９）。
【００３８】
本実施形態によれば、第１光学装置２及び第２光学装置３のそれぞれの画像表示率の加算値が１以下の場合には、第１光学装置２及び第３光学装置３の画像表示を交互に行うように、表示制御部７１が制御しているので、フレームレートを倍にした投射画像を表示することができ、動画視認性を向上することができる。
一方、画像表示率の加算値１が１を超える場合、第１光学装置２及び第２光学装置３の投射画像の表示を同期させて表示することができるため、高輝度で視認性の良好な投射画像を表示することができる。
また、第１光学装置２及び第２光学装置３の投射画像を交互に表示する際、補間画像データ生成部６４が連続するフレーム単位の画像データの中間的な画像データとなる補間画像データを生成しているため、滑らかな動画とすることができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
前述した第１実施形態では、第１光学装置２及び第２光学装置３を備えたプロジェクタ１において、第１光学装置２及び第２光学装置３による画像表示率の設定を行い、これに基づいて、表示制御部７１が第１光学装置２及び第２光学装置３の表示制御を行っていた。
これに対して、第２実施形態では、図１０に示されるように、２つのプロジェクタ８、９と、これらのプロジェクタ８、９の表示制御を行う表示制御装置１０とを備えたマルチプロジェクションシステムとして構成されている点が相違する。
【００４０】
また、前述した第１実施形態では、画像信号に含まれるフレーム単位の画像データの最大値を、設定し得る最大の階調値となる信号最大値で除して画像表示率の設定を行っていた。
これに対して、第２実施形態では、表示制御装置１０でプロジェクタ８、９の調光制御を行うに際して、調光に伴う高輝度側におけるコントラストの低下を一定の水準に抑えるために設定される限界調光率αlimによって画像表示率を設定している点が相違する。
以下、本実施形態について詳述する。
【００４１】
図１０に示されるように、マルチプロジェクションシステムは、プロジェクタ８、９、及び表示制御装置１０を備えて構成される。
プロジェクタ８、９は、光源と、この光源から射出された光束を入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、光変調装置で形成された光学像を投射する投射光学装置とを備えて構成され、光変調装置として液晶パネル等を用いた三板式のものを採用することができる。
表示制御装置１０は、プロジェクタ８、９の画像表示制御を行う装置であり、汎用のコンピュータとして構成され、ＬＡＮケーブルやＵＳＢケーブル等でプロジェクタ８、９と接続されている。
この表示制御装置１０は、第１実施形態の場合と同様に、３つの画像信号記憶部、補間画像データ生成部、画像信号解析部、画像表示率設定部、画像信号補正部、及び表示制御部を備えて構成され、基本的な構造及び処理の手順は第１実施形態と同様であるが、画像表示率の設定方法が第１実施形態とは異なる。
【００４２】
プロジェクタ８、９の光源が発する光量の制御、すなわち調光制御を行い、コントラストを高めるレベル補正、及び調光により、光変調装置に表示する画像に生じる明るさの変化を、減少するように明るさ補正を行う場合、レベル補正による輝度値の変化に加えて、調光により表示する画像に生じる輝度の変化を減少するために明るさ補正を行う。明るさ補正した輝度値Ｚとすると、補正式を式（６）のように定義する。
Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ２＋Ｙ・・・（６）
ここで、Ｇ２は所定の輝度値における明るさ補正の補正量であり、Ｆ（Ｙ）は補正量Ｇ ２を基準として、各輝度値Ｙにおいて補正すべき値の比率を示す補正係数である。
補正量Ｇ２は、明るさ補正した輝度値Ｚの平均値と調光率αとの積と輝度値Ｘの平均値とを等しくするように決定する。すなわち、式（７）が成り立つ補正量Ｇ２を算出する。なお、式（７）は、調光しないときに画像データの輝度値Ｘに基づく画像を表示する明るさとしての輝度と、調光したときに輝度値Ｚに基づく画像を表示する輝度とが視覚上等しいことを意味している。
α×Ｚave＝Ｘave・・・（７）
【００４３】
以上に説明したように明るさ補正を行うと、高い輝度領域に対応するコントラストが低くなってしまうことがある。図１１は、輝度値を大きくするように補正したとき、すなわち補正量Ｇ２が正の値となる場合の明るさ補正の補正曲線ＨＣ２を示した図である。図１１では、横軸に輝度値Ｙ、縦軸に輝度値Ｙおよび輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値α×Ｚを示し、明るさ補正した補正曲線をＨＣ２、レベル補正した補正直線をＨＬで示している。
図１１に示すように、平均輝度Ｙaveより高い輝度側に対応する明るさ補正しないときの補正直線ＨＬの階調範囲は、“ｚ１（＝Ｙave）〜２５５”である。補正量Ｇ２（＞０）を用いて上に凸状の補正曲線ＨＣ２による明るさ補正を行うと、輝度値Ｙの平均値Ｙaveより高い輝度値Ｙの領域“Ｙave〜２５５”に対応する輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値の範囲は、補正曲線ＨＣ２によれば“ｚ２（＝α×Ｚ（Ｙave））〜２５５×α”となる。
すなわち、平均値Ｙave以上の輝度値Ｙに対応する“ｚ２〜２５５×α”の輝度範囲が元の“ｚ１〜２５５”の輝度範囲より小さくなっている。これは、輝度値の高低を表現できる範囲が小さくなっているので、コントラストが低下していることになる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、調光に伴う高輝度側におけるコントラストの低下を一定の水準に抑えるために、調光率αの値に制限を加える。
以下、調光率αに制限を加えるときの処理について説明する。制限を加えるために、まず、調光しない場合のＹの平均輝度値Ｙaveより高輝度側の輝度値Ｙの階調差Ｌ１を式（８）のように、調光を行う場合の実効輝度値α×Ｚの高輝度側の階調差Ｌ２を次の式（９）のように求める。
Ｌ１＝２５５−Ｙave・・・（８）
Ｌ２＝α×２５５−α×Ｚ（Ｙave）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙave）×Ｇ２＋Ｙave））・・・（９）
【００４５】
調光の有無による、階調差の比率をコントラスト維持率とすると、高輝度側のコントラスト維持率Ｒを次式で定めることができる。
Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１
＝α（２５５−（Ｆ（Ｙave）×Ｇ２＋Ｙave））／（２５５−Ｙave）
・・・（１０）
式（１０）により求めるコントラスト維持率Ｒを、所定の比率Ｒlimより低下させないために、コントラスト維持率をＲlimとしたときの調光率αおよび補正量Ｇ２を求める。このときの調光率を限界調光率αlim、補正量を限界補正量Ｇ２limとすると、式（１０）より次式を得ることができる。
Ｒlim＝αlim（２５５−（Ｆ（Ｙave）×Ｇ２lim＋Ｙave））
／（２５５−Ｙave）・・・（１１）
【００４６】
一方、式（６）より、
Ｚave＝（ΣＦ（Ｙ（Ｘi））×Ｇ２lim＋Ｙ）／Ｎ・・・（１２）
式（１２）および式（７）より、制限を加えたときの限界調光率αlimは次式で表すことができる。
αlim＝ＮＸave／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ２lim＋ΣＹ）
＝ΣＸ／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ２lim＋ΣＹ）・・・（１３）
式（１１）および式（１３）より、次式のように限界補正量Ｇ２limを求めることができる。また、限界補正量Ｇ２limが定まると式（１３）より限界調光率αlimが求まる。
Ｇlim＝（ΣＸ−ＲlimΣＹ）×（２５５−Ｙave）
／（Ｆ（Ｙave）ΣＸ＋Ｒlim（２５５−Ｙave）ΣＦ（Ｙ）
・・・（１４）
【００４７】
表示制御装置１０の画像表示率設定部は、式（１３）に基づいて、プロジェクタ８、９の画像表示率の設定を行う。
表示制御装置１０の表示制御部は、算出されたプロジェクタ８、９の画像表示率を加算して１を超えるか否かを判定し、加算値が１以下の場合には、第１実施形態と同様に、プロジェクタ８、９の投射画像を交互に表示させるように制御する。
一方、加算値が１を超える場合には、プロジェクタ８、９の投射画像を同期させるように制御する。
本実施形態によれば、数値的には最大の明るさ、コントラスト等は低下するものの、人間の主観的な明るさ、コントラストを変化させることがなく、第１実施形態の場合よりも画像表示率を小さくすることができるため、一層動画視認性を向上させることができる。
【００４８】
［実施形態の変形］
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記第１実施形態では、光変調装置２４として複数の液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、単板式のプロジェクタに本発明を適用してもよく、さらには、マイクロミラーを用いたデバイスに本発明を適用してもよい。
なお、第２実施形態では、調光制御を行うに際して、調光に伴う高輝度側におけるコントラストの低下を一定の水準に抑えるために設定される限界調光率αlimによって画像表示率を設定しているが、この構成を第１実施形態のプロジェクタに適用しても良い。また、第１実施形態の構成をマルチプロジェクションシステムで実現しても良い。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。
【図２】前記実施形態における制御手段の構造を表すブロック図。
【図３】前記実施形態における画像信号に含まれる画像データを表す模式図。
【図４】前記実施形態における補間画像データを表す模式図。
【図５】前記実施形態における表示制御部による第１光学装置及び第２光学装置の画像表示の制御を説明するための模式図。
【図６】前記実施形態における表示制御部による第１光学装置及び第２光学装置の画像表示の制御を説明するための模式図。
【図７】前記実施形態における第１光学装置及び第２光学装置の画像表示状態を表す模式図。
【図８】前記実施形態における表示制御部による第１光学装置及び第２光学装置の画像表示の制御を説明するための模式図。
【図９】前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るマルチプロジェクションシステムを表す模式図。
【図１１】前記実施形態における明るさ補正に伴い、高い輝度領域に対応するコントラストが低くなってしまうことを説明するためのグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
１…プロジェクタ、２…第１光学装置、３…第２光学装置、４…合成光学装置、５…投射光学装置、６…制御手段、８、９…プロジェクタ、１０…表示制御装置、２１…照明光学装置、２２…色分離光学装置、２３…リレー光学装置、２４…光変調装置、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ…液晶パネル、２５…色合成光学装置、３１…照明光学装置、３２…色分離光学装置、３３…リレー光学装置、３４…光変調装置、３５…色合成光学装置、６１、６２、６３…画像信号記憶部、６４…補間画像データ生成部、６５、６６…画像信号解析部、６７、６８…画像表示率設定部、６９、７０…画像信号補正部、７１…表示制御部、２１１…光源装置、２１２…第１レンズアレイ、２１３…第２レンズアレイ、２１４…偏光変換素子、２１５…重畳レンズ、２２１、２２２…ダイクロイックミラー、２２３、２２４、２２５…反射ミラー、２３１、２３２…集光レンズ、２４１Ｒ、２４１Ｇ、２４１Ｂ…入射側偏光板、２４２Ｒ、２４２Ｇ、２４２Ｂ…射出側偏光板、Ｒ…赤色光、Ｇ…緑色光、Ｂ…青色光、ＳＣ…スクリーン
【図１】
2009222960.tif 000004
【図２】
2009222960.tif 000005
【図３】
2009222960.tif 000006
【図４】
2009222960.tif 000007
【図５】
2009222960.tif 000008
【図６】
2009222960.tif 000009
【図７】
2009222960.tif 000010
【図８】
2009222960.tif 000011
【図９】
2009222960.tif 000012
【図１０】
2009222960.tif 000013
【図１１】
2009222960.tif 000014