JP2004264668A - Projector - Google Patents

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    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/06Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G09G2320/0653Controlling or limiting the speed of brightness adjustment of the illumination source

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  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector whose dark picture does not become hard to see even in a bright room while suppressing black floating and which is free of flickering of a picture due to variation in light quantity of a lamp even when luminance variation of the picture is large. <P>SOLUTION: A luminance adaptation value is calculated by operating the mean luminance of a picture visualized by using a display device 13 with a time constant made to correspond to dark adaptation of an appreciator. When the luminance adaptation value decreases to a given threshold or below, the quantity of light of a light source lamp 15 is decreased to make black floating inconspicuous to the appreciator. Further, an illuminance sensor 2 provided nearby a screen 3 detects illuminance and when the illuminance is equal to or larger than a given value, the black floating is inconspicuous, so light quantity decreasing control is not performed so that the picture does not become hard to see. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源ランプと光学系を用いて映像をスクリーンに投影するプロジェクタに関し、特に、映像の暗部が輝度を持ってしまう黒浮きの解消に関する。
【0002】
【従来の技術】
映像を大きな画面で再生する映像再生装置として、液晶シャッタやMMD(マイクロミラーデバイス)などの映像表示素子で可視化した映像を光源ランプや光学系を用いてスクリーンに投影するプロジェクタが実用化されている。
【0003】
より大きな映像を投影するため、また投影される映像の輝度・コントラストを向上させるためには、ランプの光量を上げる必要がある。しかし、上記映像表示素子の遮光性が完全でないため、ランプの光量を上げると、映像の黒い部分でも若干の光が投影されて薄明るく見えるいわゆる黒浮きが生じてしまうという問題点があった。すなわち、映像表示素子は、図3(A)に示すように、入力される映像信号(色信号)に対してリニアな光出力特性(光透過特性、光反射特性)を有するものが理想であるが、現在実用化されている液晶シャッタの場合、シャッタを完全に閉じてもある程度の光が漏れてしまうため、入力映像信号が0のときでも光出力が0にならずに残留光量が生じてしまう同図(B)のような特性になっている。液晶シャッタの最明部と最暗部とのコントラスト比(ダイナミックレンジ)は、500:1〜1000:1程度であり、映像の暗部がこれだけ(明部の1/500〜1/1000)の輝度を有すると、鑑賞者の目が暗闇に慣れたとき暗部が薄明るく浮き上がって見える黒浮きの映像となってしまっていた。また、マイクロミラーデバイスもマイクロミラーの端部や支点部で乱反射するため、コントラスト比は2000:1程度である。
【0004】
これを解決するため、投影する映像の輝度を検出し、映像が暗いときにはランプの光量を落とすことによって、黒浮きを防止したプロジェクタも提案されている(例えば、特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−346219号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のプロジェクタは、1フレーム(または1フィールド)の平均の輝度を算出し、この結果を用いてランプの光量を制御しているが、これでは輝度が頻繁に変化する動画を映写した場合、ランプの光量制御もこれに同期して頻繁に光量を上下させるため、映像がちらついてしまい、かえって見にくくなってしまうという問題点があった。
【0007】
また、黒浮きが目立つのは映像全体が暗いときであるが、映像が暗い場合でも、映写している場所の照度が高い場合、すなわち明るい部屋で映写している場合には黒浮きは殆ど目立たず、この場合に上記従来のプロジェクタのようにランプの光量を落としてしまうと、暗い映像が益々暗くなってかえって映像が見にくくなってしまうという問題点があった。
【0008】
この発明は、黒浮きを抑えつつ明るい部屋でも暗い映像が見にくくならずかつ映像の輝度変化が激しくてもランプの光量変化により映像がちらつかないプロジェクタを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、信号として入力される映像を可視化する映像表示素子と、前記可視化された映像を光学系を介してスクリーンに投影するための光源ランプと、前記映像の輝度を測定する輝度測定手段と、前記輝度測定手段の測定結果に応じて前記ランプの光量を制御する手段であって、前記映像の輝度を所定の時定数で演算し、この演算結果が所定値以下になったとき前記ランプの光量を低下させるとともに、その後前記映像の輝度が所定値以上に上昇したときは前記ランプの光量を上昇させる光量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
この発明は、前記所定の時定数を、視覚の暗順応の時定数に対応させたことを特徴とする。
この発明は、前記スクリーン付近の照度を測定する照度測定手段を備え、前記光量制御手段が、前記スクリーン付近の照度に応じて前記ランプの光量の低下量を制御することを特徴とする。
【0010】
この発明では、映像の輝度が低下したとき、黒浮きを防止するためランプの光量を低下させるが、この光量ダウン制御を所定の時定数(たとえば人の視覚の暗順応の時定数)で行うようにした。これにより、映像の輝度が頻繁に上下するような映像に対しては光量制御手段は反応せず、ランプの光量変化がばたつくことがない。また、このような映像の場合、鑑賞者の視覚は明るい映像に反応して瞳孔が閉じているため、ランプの光量が高く黒浮きが生じていてもこの黒浮きに気づくことはない。すなわち、暗い映像が所定時間続いて鑑賞者の視覚が暗さに順応してきたとき(瞳孔が開いたとき)にランプの光量制御を行うような時定数を設定することで、ランプの光量のばたつきを抑えつつ、鑑賞者に対して黒浮きがわからないようにすることができる。
【0011】
また、この発明では、映像を投影するスクリーン付近の照度に応じてランプの光量を低下させる程度を制御する。すなわち、スクリーン付近の照度が低い場合には、映像の輝度が低下したときにランプの光量の低下量を大きくし、スクリーン付近の照度が高い場合には映像の輝度が低下した場合でもランプの光量の低下量を少なくする。これにより、映写する部屋が暗い場合には黒浮きを防止することを重視し、映写する部屋が明るい場合には暗い映像でも鑑賞者に見えるようにすることを重視する。
なお、請求項3の「スクリーン付近の照度に応じてランプの光量の低下量を制御する」ことは、スクリーン付近の照度に追従するようにランプ光量の低下量を連続的または段階的に変化させること、および、スクリーン付近の照度が所定値以上であった場合にはランプの光量を低下させる処理を行わないように制御することを含むものとする。
【0012】
【発明の実施の形態】
図面を参照してこの発明の実施形態であるプロジェクタについて説明する。図1はこの発明の実施形態であるプロジェクタ(投影型ディスプレイ装置)の光学系付近のブロック図である。
このプロジェクタは、RGB三原色用に3つの表示デバイス13を備えた3板式のものであり、この3つの表示デバイスで可視化したRGB三原色の映像をミラー群で合成してカラー映像にする。表示デバイスとしては、この実施形態では液晶シャッタを用いているが、マイクロミラーデバイスを用いてもよい。
【0013】
図外の再生部で再生された映像信号は、映像信号処理部10に入力される。この映像信号はNTSCコンポジット信号でもよく、RGB(Y,Cr,Cb)コンポーネント信号でもよい。またDVデジタル映像信号のままでデータストリームとして入力してもよい。この実施形態では、映像信号処理部10をDSPで構成し、入力する映像信号はデジタル映像信号とする。
【0014】
また、映像信号処理部10には、スクリーン3付近に設置されスクリーン3付近の照度を検出する照度センサ2が接続されている。この照度センサ2は、スクリーン3付近の環境の明るさを検出するためのものであり、プロジェクタ1が投影した映像光は入射しない位置に設けられている。この照度センサは、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード、CdSセル(硫化カドミウム光可変抵抗素子)などで構成されており、ケーブルでプロジェクタ本体1(映像信号処理部10)に接続されている。
【0015】
映像信号処理部10は、入力された映像信号をRGB三原色の色信号に分離して表示デバイスドライバ11に入力する。表示デバイスドライバ11は、色信号に基づいて表示デバイスの各セルを開閉することによって映像信号を可視化する。各セルは0〜255の256段階に階調が制御される。
【0016】
また、映像信号処理部10は、入力された映像信号の平均輝度Yaを算出する。この平均輝度Yaは、1フレーム分のY信号を積算してドット数で割ったものである。この平均輝度Yaも0〜255の範囲の値をとる。映像信号処理部10は、この平均輝度Yaの算出を1秒に1回(30フレームに1回)行う。そして、この平均輝度Yaの低い映像が所定の期間続いたときには、黒浮きを防止するため光源ランプ15の光量を低下させる指示を光源ランプドライバ12に出力する。
【0017】
映像信号処理部10は、上記の処理で求めた平均輝度Yaを人の視覚が暗闇に慣れるまでの時間(暗順応時間)に対応する時定数で演算する。この演算は図2の積分回路で等価的に表すことができ、時定数τはCRで定まる。この演算で算出された輝度順応値Ysが所定のしきい値Thdよりも小さくなったとき、鑑賞者に対して黒浮きを目立たなくするため、図3(C)に示すように、光源ランプ15の光量を低下させて映像の輝度を低下させ、実質的なコントラスト比を向上させている。
【0018】
ただし、照度センサ2が検出したスクリーン付近の照度が一定値以上であった場合には、黒浮きが目立たないうえ、映像の暗部が却って見にくくなるため、光源ランプ15の光量を低下させる光量ダウン制御は行わないようにしている。
【0019】
また、光量を低下させているときに、映像の平均輝度Yaが、しきい値Thuよりも上昇したとき、明るくなった映像の明部を鮮やかに投影するために光源ランプ15の光量ダウン制御を解除して光源ランプ15を高光量で発光させる。このように、映像が明るくなったときは、時定数演算の結果がしきい値を超えるのを待たずに、光源ランプの光量を高くするのは、鑑賞者の目が明るさに慣れる明順応は暗順応よりも短時間でよいため、より映像が明るくなってから光源ランプ15の光量を変化させると輝度の振れ幅が大きくなりすぎるため、そして、突然画面が明るくなるという映像効果を高めるためである。
【0020】
図4は上記光量制御の例を示す図である。同図(A),(B),(C)とも2段のグラフからなっているが、その上段が平均輝度Yaおよびこれを時定数演算した輝度順応値Ysの変化を示すグラフ、下段が光源ランプ15の光量制御を示すグラフである。
【0021】
同図(A)において、映画などで明るいシーンから暗いシーンに転換したときは、平均輝度Yaはシーンの転換時に不連続に変化するが輝度順応値Ysはシーンが転換してから徐々に低下してゆく。そして暗いシーンが続いて輝度順応値Ysがしきい値Thd以下になったとき、光源ランプ15の光量をLに制御する。こののち場面が再び明るいシーンに転換したときは、平均輝度Ysがしきい値Thuより大きくなったのをトリガにして光源ランプ15の光量をHに制御する。このとき、輝度順応値Ysを平均輝度Yaに一致させる。
【0022】
なお、明るいシーンに転換したときの平均輝度Yaの上昇タイミングと輝度順応値Ysの上昇タイミングは同時であるが、この図では両方を見ることができるように若干ずらして記載している。
【0023】
同図(B)は、平均輝度Yaが頻繁に変化する映像に対する輝度順応値Ysの変化を示す図である。このような映像はアニメーションやゲームでよく現れるが、平均輝度Yaが高輝度と低輝度を短い周期で不連続に繰り返している。このような映像であっても、輝度順応値Ysは平均輝度Ysの急激な変化には反応せず。緩やかに変化するのみであるため、光源ランプ15の光量がH/Lでばたついたりすることがない。
【0024】
また、同図(C)は、暗いシーンから徐々に明るくなっていく映像に対する制御の例を示している。暗いシーンが続いて輝度順応値Ysはしきい値Thd以下であり、光源ランプ15の光量はLに制御されている。この場合において、徐々に平均輝度Yaが上昇してしきい値Thuを超えたとき、光源ランプ15の光量は、輝度順応値Ysの上昇を待つことなくダウン制御を解除され高輝度Hに設定される。輝度順応値Ysは時定数演算されているためこの変化に追従していないが、このとき「Ys←Ya」の演算によって、強制的に輝度順応値Ysが平均輝度Yaに一致させられ、そこから新たに時定数演算を開始する。このように、平均輝度Yaが上昇してしきい値Thuを超えたとき、輝度順応値Ysを強制的に平均輝度Yaに一致させることにより、明るくなった場合には、それまでの暗いシーンでの輝度変化を引きずらずにランプ制御をリセットすることができる。
【0025】
図5は上記光源ランプ15の光量制御動作の手順を示すフローチャートである。この動作は適当な間隔(たとえば1秒間隔)をおいて繰り返し実行される動作である。まず照度センサ2をチェックしてスクリーン3付近の明るさ(照度)を読みとる(s1)。この照度が所定値以上であれば光源ランプ15の輝度制御はしないほうがいいと判断して光量をHに設定して(通常はHに設定されているので、その場合はそのまま)動作を終了する(s11)。
【0026】
スクリーン3付近の照度が所定値以下の場合には、以下の動作を実行する。まず、映像の平均輝度Yaを算出する(s2)。この平均輝度Yaは映像の1フレーム分の輝度信号を平均して得られる0〜255の範囲の値である。そして、現在の光量設定値がH/Lのいずれであるかを判断する(s3)。
【0027】
現在の光量設定値がHの場合には、今回算出した平均輝度Yaと過去のこの動作で算出して記憶しているYaを用いて時定数演算を行い、輝度順応値Ysを算出する(s4)。この算出した輝度順応値Ysがしきい値Thd以下であるかを判断し(s5)、輝度順応値Ysがしきい値Thd以下になっていれば光源ランプ15の光量設定値をLにダウンさせる制御を行う(s6)。この光量設定値は映像信号処理部10から光源ランプドライバ12に出力され、光源ランプドライバ12によって光源ランプ15の光量が制御される。光源ランプ15の光量制御は電圧制御、位相制御、PWM制御などどのような制御方式でもよい。また、光量設定値のH/Lの具体的な値は、光源ランプ15の全光量や投影する映像の大きさなどに基づいて最適な値に定めればよい。
【0028】
この処理により、暗い(平均輝度の低い)映像が所定の時間続いたことにより輝度順応値Ysが下がってきた場合には、光源ランプ15の輝度をダウンさせる制御をして鑑賞者に対して黒浮きが目立たないようにすることができる。
【0029】
一方、現在の光量設定値がLの場合には、今回算出した平均輝度Yaがしきい値Thuより大きいか否かを判断する(s7)。平均輝度Yaがしきい値Thuよりも大きくなった場合には、明るい映像に対応するため、光源ランプ15の光量を正規の設定値であるHに戻す制御をする(s8)。そして、輝度順応値Ysを今回の平均輝度Yaに書き換え、記憶していた過去の平均輝度Yaをリセットして(s9)、動作を終了する。また、今回算出した平均輝度Yaがしきい値Thu以下の場合にはそのまま動作を終了する。
【0030】
なお、時定数演算が漸化式を用いずに、その都度過去の平均輝度Yaを用いて演算される場合には、このs2で算出される平均輝度Yaを蓄積記憶するようにする。
【0031】
以上の処理により、映像の平均輝度Yaの推移を時定数演算することによって、鑑賞者の視覚の暗順応の程度を推定し、この暗順応の程度を示す輝度順応値Ysに基づいて光源ランプ15の輝度を制御することができる。
また、映像を投影するスクリーン付近の照度が所定値以上の場合に、上記光量制御を行わないようにすることにより、明るい場所で映像を投影したときに暗い映像が不鮮明になることを防止することができる。
【0032】
図6はこの発明の第2の実施形態を示すブロック図である。この実施形態において図1に示した第1の実施形態と異なる点は、光源ランプ15の前面に液晶シャッタ等の光学シャッタ17を設け、光源ランプ15の光量制御をするときに、光源ランプ15の光量そのものを制御するのではなく、光学シャッタ17の開角を制御することによって光学系14への透過光量を制御するようにした点である。
【0033】
光学シャッタ17には光学シャッタドライバ18が接続されている。映像信号処理部10は光源ランプ15の光量を制御する場合には、この光学シャッタドライバ18に対してシャッタの開角制御信号を出力する。光学シャッタドライバ18は、この開角制御信号に基づいて光学シャッタ17に印加する電圧を制御し、光学系14に対して所定の光量が透過するように制御する。
【0034】
この方式であれば光源ランプ15に印加する電力は一定でよいため、光源ランプ15の点灯状態が安定し、ランプの寿命を延ばすことができる。さらに、光学シャッタ17は、光の透過量を多段階または連続的に制御することができるため、光源光量をH/Lの2段階制御でなく、平均輝度Yaまたは輝度順応値Ysに応じた多段階または連続的な制御にすることも可能である。
【0035】
また、上記実施形態では、スクリーン3付近の照度が所定値以上であった場合には光源光量の制御を行わないようにしているが、この多段階・連続的な制御を利用して、スクリーン3付近の照度が高いときにはLレベルの光量を上げるように可変制御することもできる。なお、このLレベルの可変制御は、光源ランプ15が多段階または連続的な光量制御に対応しているときは図1の構成で行うことも可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、輝度の低い映像に対してランプ光量を低下させて鑑賞者に対して黒浮きが目立たないようにすることができるうえ、映像の輝度が頻繁に上下するような映像に対しても光量変化がばたつくことがない。
また、この発明では、映像を投影するスクリーン付近の照度に応じてランプの光量を低下させる程度を制御するようにしたことにより、映写する部屋が暗い場合には黒浮きを防止することができ、映写する部屋が明るい場合には黒浮きが目立たないため暗い映像でも鑑賞者に見えるようにすることを重視した制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態であるプロジェクタのブロック図
【図2】同プロジェクタが行う時定数演算を等価的に表した回路図
【図3】同プロジェクタの映像表示デバイスの光学特性および本発明の光量制御を説明する図
【図4】映像の平均光量Ya、輝度順応値Ysおよびランプ光量の変化を説明する図
【図5】同プロジェクタの動作を示すフローチャート
【図6】この発明の第2の実施形態であるプロジェクタのブロック図
【符号の説明】
1…プロジェクタ(本体)、2…照度センサ、3…スクリーン、
10…映像信号処理部、11…表示デバイスドライバ、12…光源ランプドライバ、13…表示デバイス、14…光学系、15…光源ランプ、16…コンデンサレンズ、17…光学シャッタ、18…光学シャッタドライバ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector for projecting an image on a screen using a light source lamp and an optical system, and more particularly, to eliminating black floating where a dark portion of an image has luminance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an image reproducing apparatus that reproduces an image on a large screen, a projector that projects an image visualized by an image display element such as a liquid crystal shutter or an MMD (micro mirror device) onto a screen using a light source lamp or an optical system has been put to practical use. .
[0003]
In order to project a larger image and to improve the brightness and contrast of the projected image, it is necessary to increase the light amount of the lamp. However, since the light-shielding property of the image display element is not perfect, there is a problem that when the amount of light of the lamp is increased, so-called black floating appears that even a black portion of the image is projected slightly even in a black portion. That is, as shown in FIG. 3A, the image display element ideally has a light output characteristic (light transmission characteristic, light reflection characteristic) that is linear with respect to an input image signal (color signal). However, in the case of a liquid crystal shutter that is currently in practical use, a certain amount of light leaks even when the shutter is completely closed. Therefore, even when the input video signal is 0, the light output does not become 0 and a residual light amount occurs. The characteristic is as shown in FIG. The contrast ratio (dynamic range) between the brightest part and the darkest part of the liquid crystal shutter is about 500: 1 to 1000: 1, and the dark part of the image has only this luminance (1/500 to 1/1000 of the bright part). If it had, the viewer would have a black floating image in which the dark part would appear to be dimly raised when the eyes of the viewer were accustomed to the darkness. Also, the micromirror device reflects irregularly at the ends and fulcrums of the micromirrors, so that the contrast ratio is about 2000: 1.
[0004]
In order to solve this problem, there has been proposed a projector that detects the luminance of an image to be projected and, when the image is dark, reduces the amount of light of a lamp to prevent floating of black (for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-346219 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional projector calculates the average luminance of one frame (or one field) and controls the light amount of the lamp using the result, but this method projects a moving image in which the luminance changes frequently. In this case, since the light amount control of the lamp is frequently increased and decreased in synchronization with this, there is a problem that the image flickers and it becomes rather difficult to see.
[0007]
In addition, black floating is conspicuous when the entire image is dark, but even when the image is dark, the black floating is almost conspicuous when the illuminance at the projection place is high, that is, when projecting in a bright room. In this case, if the light amount of the lamp is reduced as in the above-described conventional projector, there is a problem that a dark image becomes darker and more difficult to see.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a projector in which a dark image is not difficult to see even in a bright room while suppressing the floating of black, and the image does not flicker due to a change in the amount of light of a lamp even when the luminance of the image changes greatly.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an image display element for visualizing an image input as a signal, a light source lamp for projecting the visualized image on a screen via an optical system, and a luminance measuring unit for measuring the luminance of the image. Means for controlling the amount of light of the lamp according to the measurement result of the luminance measuring means, wherein the luminance of the image is calculated by a predetermined time constant, and when the calculation result is equal to or less than a predetermined value, the lamp of the lamp is controlled. Light quantity control means for decreasing the light quantity and increasing the light quantity of the lamp when the luminance of the image subsequently rises above a predetermined value.
The present invention is characterized in that the predetermined time constant is made to correspond to a time constant of visual dark adaptation.
The present invention is characterized in that it comprises illuminance measuring means for measuring the illuminance near the screen, and wherein the light quantity control means controls the amount of decrease in the light quantity of the lamp in accordance with the illuminance near the screen.
[0010]
According to the present invention, when the luminance of the image is reduced, the light amount of the lamp is reduced to prevent the floating of black. This light amount reduction control is performed with a predetermined time constant (for example, a time constant of dark adaptation of human vision). I made it. As a result, the light amount control means does not react to an image in which the luminance of the image fluctuates frequently, and the light amount of the lamp does not fluctuate. In addition, in the case of such an image, the viewer's vision reacts to the bright image and the pupil is closed, so that even if the amount of light of the lamp is high and black floating occurs, the viewer does not notice the black floating. That is, by setting a time constant for controlling the light amount of the lamp when the viewer's vision has adjusted to the darkness (when the pupil is opened) after the dark image has continued for a predetermined time, the light amount of the lamp fluctuates. And the viewer can be prevented from seeing the black float.
[0011]
Further, in the present invention, the degree to which the light amount of the lamp is reduced is controlled according to the illuminance near the screen on which the image is projected. That is, when the illuminance near the screen is low, the amount of decrease in the amount of light of the lamp is increased when the luminance of the image is reduced, and when the illuminance near the screen is high, the amount of light of the lamp is reduced even when the luminance of the image is reduced. To reduce the amount of decrease. Thus, when a room to be projected is dark, emphasis is placed on preventing black floating, and when a room to be projected is bright, emphasis is placed on making a dark image visible to a viewer.
In the third aspect, "controlling the amount of decrease in the amount of light of the lamp in accordance with the illuminance near the screen" means changing the amount of decrease in the amount of lamp light continuously or stepwise so as to follow the illuminance near the screen. In addition, when the illuminance in the vicinity of the screen is equal to or more than a predetermined value, control is performed so as not to perform a process of reducing the light amount of the lamp.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A projector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram around an optical system of a projector (projection display device) according to an embodiment of the present invention.
This projector is a three-panel type including three display devices 13 for three primary colors of RGB, and combines the three primary colors of RGB visualized by the three display devices into a color video by combining mirrors. Although a liquid crystal shutter is used in this embodiment as a display device, a micromirror device may be used.
[0013]
A video signal reproduced by a reproduction unit (not shown) is input to the video signal processing unit 10. This video signal may be an NTSC composite signal or an RGB (Y, Cr, Cb) component signal. Further, it may be inputted as a data stream as it is as a DV digital video signal. In this embodiment, the video signal processing unit 10 is constituted by a DSP, and an input video signal is a digital video signal.
[0014]
Further, an illuminance sensor 2 that is installed near the screen 3 and detects illuminance near the screen 3 is connected to the video signal processing unit 10. The illuminance sensor 2 is for detecting the brightness of the environment near the screen 3 and is provided at a position where the image light projected by the projector 1 does not enter. This illuminance sensor includes, for example, a phototransistor, a photodiode, a CdS cell (a cadmium sulfide light variable resistance element), and the like, and is connected to the projector main body 1 (video signal processing unit 10) by a cable.
[0015]
The video signal processing unit 10 separates the input video signal into color signals of three primary colors of RGB and inputs the signal to the display device driver 11. The display device driver 11 visualizes the video signal by opening and closing each cell of the display device based on the color signal. The gradation of each cell is controlled in 256 steps from 0 to 255.
[0016]
Further, the video signal processing unit 10 calculates the average luminance Ya of the input video signal. This average luminance Ya is obtained by integrating the Y signals for one frame and dividing by the number of dots. This average luminance Ya also takes a value in the range of 0 to 255. The video signal processing unit 10 calculates the average luminance Ya once per second (once every 30 frames). Then, when the image having the low average luminance Ya continues for a predetermined period, an instruction to reduce the light amount of the light source lamp 15 to prevent the floating of black is output to the light source lamp driver 12.
[0017]
The video signal processing unit 10 calculates the average luminance Ya obtained by the above processing using a time constant corresponding to a time (dark adaptation time) until a person becomes used to darkness. This calculation can be equivalently represented by the integration circuit of FIG. 2, and the time constant τ is determined by CR. When the luminance adaptation value Ys calculated by this calculation becomes smaller than a predetermined threshold value Thd, in order to make the floating of black inconspicuous to a viewer, as shown in FIG. , The luminance of the image is reduced, and the substantial contrast ratio is improved.
[0018]
However, when the illuminance near the screen detected by the illuminance sensor 2 is equal to or more than a certain value, the floating of black is inconspicuous, and the dark part of the image becomes rather difficult to see. I try not to do it.
[0019]
When the average luminance Ya of the image rises above the threshold value Thu while the light amount is being reduced, the light amount reduction control of the light source lamp 15 is performed in order to project the bright portion of the brightened image vividly. It is released and the light source lamp 15 emits light with a high light quantity. In this way, when the image becomes brighter, increasing the light amount of the light source lamp without waiting for the result of the time constant calculation to exceed the threshold value is because the viewer's eyes are accustomed to the brightness. Is shorter than the dark adaptation, so that if the light amount of the light source lamp 15 is changed after the image becomes brighter, the amplitude of the luminance becomes too large, and also the image effect that the screen suddenly becomes brighter is enhanced. It is.
[0020]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the light amount control. FIGS. 3A, 3B, and 3C are each composed of a two-stage graph, in which an upper graph shows a change in the average luminance Ya and a luminance adaptation value Ys obtained by calculating a time constant thereof, and a lower graph shows a light source. 6 is a graph showing light amount control of the lamp 15.
[0021]
In FIG. 7A, when a scene is changed from a bright scene to a dark scene in a movie or the like, the average luminance Ya changes discontinuously when the scene is changed, but the luminance adaptation value Ys gradually decreases after the scene is changed. Go on. Then, when the luminance adaptation value Ys becomes equal to or less than the threshold Thd after the dark scene continues, the light amount of the light source lamp 15 is controlled to L. Thereafter, when the scene changes to a bright scene again, the light amount of the light source lamp 15 is controlled to H by using the average luminance Ys having become larger than the threshold value Thu as a trigger. At this time, the luminance adaptation value Ys is made to match the average luminance Ya.
[0022]
Note that, when the scene is changed to a bright scene, the rising timing of the average luminance Ya and the rising timing of the luminance adaptation value Ys are simultaneous, but in this figure, they are slightly shifted so that both can be seen.
[0023]
FIG. 6B is a diagram showing a change in the luminance adaptation value Ys for an image in which the average luminance Ya changes frequently. Such images often appear in animations and games, but the average luminance Ya repeats high luminance and low luminance discontinuously in a short cycle. Even in such an image, the luminance adaptation value Ys does not react to a sudden change in the average luminance Ys. Since it only changes slowly, the light amount of the light source lamp 15 does not fluctuate between H / L.
[0024]
FIG. 3C shows an example of control for a video that gradually becomes brighter from a dark scene. Following the dark scene, the luminance adaptation value Ys is equal to or smaller than the threshold Thd, and the light amount of the light source lamp 15 is controlled to L. In this case, when the average luminance Ya gradually increases and exceeds the threshold value Thu, the down light control of the light amount of the light source lamp 15 is canceled without waiting for the increase of the luminance adaptation value Ys, and the light amount is set to the high luminance H. You. The luminance adaptation value Ys does not follow this change because the time constant is calculated, but at this time, the luminance adaptation value Ys is forcibly made to match the average luminance Ya by the calculation of “Ys ← Ya”. Start a new time constant calculation. As described above, when the average luminance Ya rises and exceeds the threshold value Thu, the luminance adaptation value Ys is forcibly made to match the average luminance Ya. The lamp control can be reset without subtracting the luminance change.
[0025]
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the light amount control operation of the light source lamp 15. This operation is an operation repeatedly executed at appropriate intervals (for example, at one-second intervals). First, the illuminance sensor 2 is checked, and the brightness (illuminance) near the screen 3 is read (s1). If the illuminance is equal to or more than a predetermined value, it is determined that the brightness control of the light source lamp 15 should not be performed, and the light amount is set to H (normally set to H, in which case the operation is terminated). (S11).
[0026]
When the illuminance near the screen 3 is equal to or less than the predetermined value, the following operation is performed. First, the average luminance Ya of the video is calculated (s2). The average luminance Ya is a value in the range of 0 to 255 obtained by averaging the luminance signals for one frame of the video. Then, it is determined whether the current light amount setting value is H / L (s3).
[0027]
When the current light amount setting value is H, a time constant calculation is performed using the average luminance Ya calculated this time and Ya calculated and stored in the past operation to calculate a luminance adaptation value Ys (s4). ). It is determined whether the calculated luminance adaptation value Ys is equal to or smaller than the threshold Thd (s5). If the luminance adaptation value Ys is equal to or smaller than the threshold Thd, the light amount setting value of the light source lamp 15 is reduced to L. Control is performed (s6). The light amount setting value is output from the video signal processing unit 10 to the light source lamp driver 12, and the light amount of the light source lamp 15 is controlled by the light source lamp driver 12. The light amount control of the light source lamp 15 may be performed by any control method such as voltage control, phase control, and PWM control. Further, the specific value of H / L of the light amount setting value may be set to an optimum value based on the total light amount of the light source lamp 15, the size of the image to be projected, and the like.
[0028]
According to this process, when the luminance adaptation value Ys has decreased due to the continuation of a dark (low average luminance) image for a predetermined period of time, the luminance of the light source lamp 15 is controlled to be lower, and the viewer is blacked out. Float can be made inconspicuous.
[0029]
On the other hand, if the current light amount setting value is L, it is determined whether or not the average luminance Ya calculated this time is larger than the threshold value Thu (s7). When the average luminance Ya becomes larger than the threshold value Thu, control is performed to return the light amount of the light source lamp 15 to H, which is a regular set value, in order to correspond to a bright image (s8). Then, the luminance adaptation value Ys is rewritten to the current average luminance Ya, the stored past average luminance Ya is reset (s9), and the operation is terminated. If the average luminance Ya calculated this time is equal to or smaller than the threshold value Thu, the operation is terminated.
[0030]
When the time constant calculation is performed using the past average luminance Ya each time without using the recurrence formula, the average luminance Ya calculated in s2 is accumulated and stored.
[0031]
By the above processing, the degree of dark adaptation of the viewer's vision is estimated by calculating the time constant of the transition of the average luminance Ya of the image, and the light source lamp 15 is determined based on the luminance adaptation value Ys indicating the degree of dark adaptation. Can be controlled.
In addition, when the illuminance near the screen on which the image is projected is equal to or more than a predetermined value, the light amount control is not performed, thereby preventing a dark image from being blurred when projecting an image in a bright place. Can be.
[0032]
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that an optical shutter 17 such as a liquid crystal shutter is provided on the front of the light source lamp 15 to control the light amount of the light source lamp 15. The point is that the amount of light transmitted to the optical system 14 is controlled by controlling the opening angle of the optical shutter 17 instead of controlling the amount of light itself.
[0033]
An optical shutter driver 18 is connected to the optical shutter 17. When controlling the light quantity of the light source lamp 15, the video signal processing unit 10 outputs a shutter opening angle control signal to the optical shutter driver 18. The optical shutter driver 18 controls the voltage applied to the optical shutter 17 based on the opening angle control signal, and controls the optical system 14 to transmit a predetermined amount of light.
[0034]
In this method, since the power applied to the light source lamp 15 may be constant, the lighting state of the light source lamp 15 is stabilized, and the life of the lamp can be extended. Furthermore, since the optical shutter 17 can control the amount of transmitted light in multiple steps or continuously, the light amount of the light source is not controlled in two steps of H / L, but is controlled according to the average luminance Ya or the luminance adaptation value Ys. Step or continuous control is also possible.
[0035]
In the above embodiment, when the illuminance in the vicinity of the screen 3 is equal to or more than the predetermined value, the light source light amount is not controlled. When the illuminance in the vicinity is high, the control can be variably controlled so as to increase the L level light amount. Note that this L-level variable control can also be performed by the configuration of FIG. 1 when the light source lamp 15 supports multi-step or continuous light amount control.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of lamp for an image having a low luminance so that the floating of black is not conspicuous to a viewer, and to increase or decrease the luminance of the image frequently. The light intensity does not fluctuate even for a perfect image.
Further, according to the present invention, by controlling the degree to which the light amount of the lamp is reduced according to the illuminance near the screen that projects the image, it is possible to prevent black floating when the room to be projected is dark, When the room to be projected is bright, the floating of black is inconspicuous, so that it is possible to perform control with an emphasis on making a dark image visible to a viewer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a projector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram equivalently showing a time constant calculation performed by the projector. FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating changes in average light amount Ya, luminance adaptation value Ys, and lamp light amount of an image. FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the projector. FIG. Block diagram of a projector according to an embodiment of the present invention.
1. Projector (body), 2. Illuminance sensor, 3. Screen,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Video signal processing part, 11 ... Display device driver, 12 ... Light source lamp driver, 13 ... Display device, 14 ... Optical system, 15 ... Light source lamp, 16 ... Condenser lens, 17 ... Optical shutter, 18 ... Optical shutter driver

Claims (3)

信号として入力される映像を可視化する映像表示素子と、
前記可視化された映像を光学系を介してスクリーンに投影するための光源ランプと、
前記映像の輝度を測定する輝度測定手段と、
前記輝度測定手段の測定結果に応じて前記ランプの光量を制御する手段であって、前記映像の輝度を所定の時定数で演算し、この演算結果が所定値以下になったとき前記ランプの光量を低下させるとともに、その後前記映像の輝度が所定値以上に上昇したときは前記ランプの光量を上昇させる光量制御手段と、
を備えたプロジェクタ。
A video display element for visualizing a video input as a signal,
A light source lamp for projecting the visualized image onto a screen via an optical system,
Brightness measurement means for measuring the brightness of the image,
Means for controlling the amount of light of the lamp according to the measurement result of the luminance measuring means, wherein the luminance of the image is calculated by a predetermined time constant, and the light amount of the lamp is determined when the calculation result becomes a predetermined value or less. And light amount control means for increasing the light amount of the lamp when the luminance of the image rises above a predetermined value,
Projector equipped with.
前記所定の時定数は、視覚の暗順応の時定数に対応している請求項1に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein the predetermined time constant corresponds to a time constant of visual dark adaptation. 前記スクリーン付近の照度を測定する照度測定手段を備え、
前記光量制御手段は、前記スクリーン付近の照度に応じて、前記ランプの光量の低下量を制御する請求項1または請求項2に記載のプロジェクタ。
An illuminance measurement unit that measures illuminance near the screen,
The projector according to claim 1, wherein the light amount control unit controls a decrease amount of the light amount of the lamp in accordance with illuminance near the screen.
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