JP2006106691A

JP2006106691A - プロジェクタ

Info

Publication number: JP2006106691A
Application number: JP2005213794A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kohata; 武志降幡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2025-07-25
Also published as: JP4353151B2; US20060055894A1; US7530695B2

Abstract

【課題】画像を表示させる際の光変調素子に対する正確な階調制御を可能としつつ、画像の表示むらを低減し得るプロジェクタを提供する。
【解決手段】光源部２と、光源部２からの光を画像データに基づいて変調する液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂと、液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂに入射する光の光量を調整する調光機構３２と、液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂおよび調光機構３２を制御する制御部とを備え、制御部は、液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂに入射させる光の光量を画像データの輝度分布パターンに応じて調整させる調光制御を調光機構３２に対して実行すると共に、光量の調整に基づく画像データの表示むらを補正させる補正制御を液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂに対して実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源部からの光を変調する光変調素子と、光源部から光変調素子に入射する光の光量を調整する調光部とを備えたプロジェクタに関するものである。

光変調素子としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を用いたプロジェクタが従来から知られている。この場合、ＬＣＤでは、内部の液晶分子に印加される電圧を制御することによって液晶分子が変位し、この変位量に応じてＬＣＤの階調が変化して、その投射光がスクリーンに投射されて画像が表示される。例えば、暗色系の画像を表示させるときには、低電圧領域で印加電圧の制御が行われる。しかしながら、一般的に、低電圧領域において液晶分子の変位量を正確に制御するのが困難なため、例えば暗色領域を含む高ダイナミックレンジで画像を表示させる際にＬＣＤの階調制御を正確に行うことが困難であるという問題点がこの種のプロジェクタには存在する。この問題点を解決可能な技術として、特開２００１−１００６９９号公報に開示された投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置は、光源と液晶表示パネル等の光変調器との間に配設された絞り等の照明光量変調手段を備え、この照明光量変調手段を制御することによって表示される画像の輝度に応じて液晶表示パネルに入射させる光の光量を調整可能に構成されている。このため、例えば、暗色系の画像を表示させる際には、液晶表示パネルに入射させる光の光量を減少させることで、高ダイナミックレンジで画像を表示するのが可能となっている。
特開２００１−１００６９９号公報（第８頁、第１０図）

ところが、従来の投射型表示装置には、以下の問題点がある。すなわち、この投射型表示装置では、例えば絞りで構成された照明光量変調手段で液晶表示パネルに入射させる光の光量を調整している。しかしながら、この方法で光量を調整したときには、液晶表示パネルに入射する光の光量が不均一となることに起因して、表示された画像に輝度むら（シェーディング）や色むら（以下、両者を合わせて「表示むら」ともいう）が発生するという問題点が存在する。

ここで、従来の投射型表示装置において、上記照明光量変調手段に代えて光源輝度を直接調節する光源駆動回路を設けることも考えられるが、光源輝度を直接調節した場合、光源の動作が安定しなくなる場合があり、通常光源輝度の調節範囲は狭くなってしまうので、暗色系の画像を表示させるときに輝度制御が不安定になり、明るさが変化してしまう場合が生じえる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、画像が表示される際の光変調素子に対する正確な階調制御を可能としつつ、画像の表示むらを低減し得るプロジェクタを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく本発明に係るプロジェクタは、光源部と、当該光源部からの光を画像データに基づいて変調する光変調素子と、前記光源部から前記光変調素子に入射する光の光量を調整する調光部と、前記光変調素子および前記調光部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光量を前記画像データの輝度分布パターンに応じて調整させる調光制御を前記調光部に対して実行すると共に、前記光量の調整に基づく前記画像データの表示むらを補正させる補正制御を前記光変調素子に対して実行する。

このプロジェクタによれば、調光部に対して調光制御を実行することにより、適正な階調領域での階調制御が可能となるため、光変調素子に対する階調制御を正確に行うことができる。また、光変調素子に対して補正制御を実行することにより、光変調素子に入射する光の光量にむらが生じたとしても、そのむらを相殺させることができるため、画像の表示むらを確実に低減することができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、複数の前記画像データの前記輝度分布パターンにそれぞれ対応付けられた前記光量の調光量、および当該各調光量にそれぞれ対応付けられた前記補正制御用の補正内容を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、表示されるべき前記画像データの前記輝度分布パターンに対応付けられた前記調光量を前記記憶部から読み出して前記調光制御を実行すると共に、当該調光量に対応付けられた前記補正内容を前記記憶部から読み出して前記補正制御を実行する。

このプロジェクタによれば、表示される画像データ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内容を記憶部から読み出して調光制御および補正制御を実行することにより、調光制御および補正制御を高速に実行することができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記光源部および前記光変調素子の間に配設された一対のレンズアレイを備え、前記調光部は、遮光板と当該遮光板を移動させる移動部とを備えて構成され、前記制御部は、前記一対のレンズアレイの間に前記移動部によって前記遮光板を移動させて当該レンズアレイからの光を遮光することによって前記調光制御を実行する。

このプロジェクタによれば、一対のレンズアレイの間に遮光板を移動させて光を遮光することで光量を調整することにより、簡易な構成でありながら光量の調整を確実に行うことができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記レンズアレイは複数の光学素子を備えて構成され、前記制御部は、前記各光学素子の単位で前記遮光板を移動させる。特に、複数の光学素子が所定の配列ピッチで周期的に配置される場合、前記制御部は、前記配列ピッチ単位で前記遮光板を移動させる。

このプロジェクタによれば、レンズアレイにおける光学素子の配列ピッチ単位で遮光板を移動させることにより、光量の調整によって生じる光の入射光量のむらの程度を遮光板の移動量に応じて予め特定することができる。このため、遮光板の各移動量に対応付けられてパターン化された補正内容で補正制御を実行するだけで画像の表示むらを確実に補正することができる。更には、補正テーブルの記憶容量を最小化できる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記制御部は、前記各光学素子の配列ピッチの１／ｎ（ｎは２以上の整数）の長さ単位で前記遮光板を移動させる。

このプロジェクタによれば、光学素子の配列ピッチの１／ｎの長さ単位で遮光板を移動させることにより、表示させるべき画像の輝度分布パターンに応じて一層きめ細やかな調光制御を行うことができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記光源部および前記光変調素子の間に配設された一対のレンズアレイを備え、前記調光部は、前記一対のレンズアレイの間に配設された液晶素子を備えて構成され、前記制御部は、前記液晶素子を制御して光透過率を変更させることによって前記調光制御を実行する。

このプロジェクタによれば、一対のレンズアレイの間に配設された液晶素子を制御して光透過率を変更することによって光量を調整させることにより、光を部分的には遮光しないため、光変調素子に比較的均一に光を入射させることができる結果、表示むらを十分に抑制することができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記制御部は、前記光変調素子に対する前記補正制御の実行時に前記液晶素子による前記光量の調整に基づく前記画像の表示むらを補正させる補正制御を当該液晶素子に対して実行する。

このプロジェクタによれば、光変調素子に対する補正制御の実行時に液晶素子に対して補正制御を実行することにより、例えば、製造時のラビングむらによって液晶素子に透過率のむら等が生じていたとしても、この透過率のむらを相殺するように階調を補正する補正制御を液晶素子に対して実行すると共に、この補正制御だけでは光変調素子へ入射する光の光量を均一に制御しきれないときに、光変調素子に対して補正制御を実行することで表示むらをほぼ完全に補正することができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、画像データの輝度分布パターンが、画像の輝度分布のダイナミックレンジと平均輝度とによって規定される。これにより、画像データの特徴に応じた高いダイナミックレンジの表示を実現することができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、光量の調整に基づく画像データの表示むらが、遮光板の空間的配置に起因して生じる光変調素子の空間的に非一様な照明に対応する。この場合、遮光板のの形状や配置の自由度が高まり、調光の調節範囲も比較的大きくとることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るプロジェクタの最良の形態について説明する。図１に示すプロジェクタ１は、本発明に係るプロジェクタの一例であって、光源部２、光学系３、制御部４およびメモリ５を備えて構成されている。光源部２は、一例として、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の高輝度ランプを備え、制御部４の制御下で点灯して、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを含む光Ｌｗ（以下、これらの各光を区別しないときには「光Ｌ」ともいう）を射出する。

光学系３は、図２に示すように、一対のレンズアレイ３１ａ，３１ｂ、重畳レンズ４２、調光機構３２、液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂ（以下、区別しないときには「液晶ライトバルブ３３」ともいう）、ダイクロイックミラー３４ｒ，３４ｂ、反射ミラー３５ａ〜３５ｄ、リレーレンズ３６，３６、プリズム３７および投射レンズ３８を備えている。レンズアレイ３１ａは、光源ランプからの光束を複数の部分光に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸と直交する面内に所定のピッチ（配列ピッチ）Ｐでマトリクス状に配列される複数の光学素子４１，４１・・を備えて構成され（図３参照）、レンズアレイ３１ｂは、レンズアレイ３１ａにより分割された複数の部分光束の発散角を調節する光学素子であり、レンズアレイ３１ａと同様に照明光軸と直交する面内にマトリクス状に配列される複数の光学素子４１，４１・・を備えて構成されている。重畳レンズ４２は、コンデンサレンズともいい、一対のレンズアレイ３１ａ、３１ｂを経た複数の部分光束を集光して液晶ライトバルブ３３の画像形成領域上に重畳させる。調光機構３２は、本発明における調光部の一例であって、同図に示すように、遮光板５１，５１および移動部５２，５２を備えている。この場合、調光機構３２は、制御部４の制御に従って移動部５２が両レンズアレイ３１ａ，３１ｂの間において光学素子４１，４１・・のピッチＰ単位で遮光板５１を互いに近接する方向に移動させて光Ｌを遮光することにより、各液晶ライトバルブ３３に入射させる光Ｌの光量の調整（以下、「調光」ともいう）を行う。

液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂは、本発明における光変調素子に相当し、制御部４の制御に従い、画像データＤｇに基づいて、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ変調する。ダイクロイックミラー３４ｒ，３４ｂ、反射ミラー３５ａ〜３５ｄおよびリレーレンズ３６，３６は、図２に示すように、光Ｌの光路内に配設されて各液晶ライトバルブ３３に光Ｌを入射させる。この場合、ダイクロイックミラー３４ｒは、赤色光Ｌｒを透過させ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを反射させる。また、ダイクロイックミラー３４ｂは、青色光Ｌｂを透過させ、緑色光Ｌｇを反射させる。また、反射ミラー３５ａ〜３５ｄは、光Ｌを反射（全反射）させる。したがって、液晶ライトバルブ３３ｒには光Ｌｗのうちの赤色光Ｌｒだけが入射し、液晶ライトバルブ３３ｇには光Ｌｗのうちの緑色光Ｌｇだけが入射し、液晶ライトバルブ３３ｂには光Ｌｗのうちの青色光Ｌｂだけが入射する。プリズム３７は、各液晶ライトバルブ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂによって変調された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを合成する。投射レンズ３８は、プリズム３７で合成された光（投射光Ｌｐ）を拡大して図１に示すようにスクリーン１０に投射する。

制御部４は、光源部２の点灯および消灯を制御する。また、制御部４は、外部装置からの画像データＤｇに基づいて光学系３の各液晶ライトバルブ３３を制御することによって光源部２からの光Ｌを変調させる。さらに、制御部４は、調光機構３２に対して後述する調光制御を実行することにより、液晶ライトバルブ３３に入射する光Ｌの光量が、表示させるべき画像の輝度分布パターンに応じた光量となるように調光させる。また、制御部４は、各液晶ライトバルブ３３に対して後述する補正制御を実行することにより、光量の調整（調光）に基づく画像の表示むらを補正させる。メモリ（本発明における記憶部）５は、画像の輝度分布パターンと、その各輝度分布パターンで画像を正確に表示するために必要とされる光Ｌの調光量と、その調光量で調光制御を実行した際に生じる画像の表示むらを補正するための補正パターン（本発明における補正内容）とをそれぞれ対応付けたデータテーブルを記憶する。この場合、このデータテーブルは、例えば、代表的な輝度分布パターンとして、図４に示すように、輝度分布のダイナミックレンジ（以下、「ＤＲ」ともいう）を「広（広い）」、「中（中程度）」および「狭（狭い）」の３つに分類し、平均輝度（以下、「ＡＰＬ」ともいう）を「高（高い）」、「中（中程度）」および「低（低い）」の３つに分類して、これらの組み合わせによって規定されるＡ１〜Ａ９の９種類の輝度分布パターンにそれぞれ対応付けられた調光量および補正パターンを含んで構成されている。

次に、輝度分布パターン、調光量および補正パターンの関係について図面を参照して説明する。液晶ライトバルブ３３は、その特性上、暗色系の画像を表示する際の正確な階調制御が比較的困難である。このため、図５（Ａ）に示す画像Ｇ１のように、例えば、ＡＰＬが低くかつＤＲが狭い（図５（Ｂ）のヒストグラム参照）画像Ｇ１、つまりその輝度分布パターンが図４に示す輝度分布パターンＡ９に分類される画像Ｇ１を本来表示すべき輝度で正確に表示させるためには、調光量（光Ｌの遮光量）を大きく規定して、液晶ライトバルブ３３に入射させる光Ｌの光量を低くする必要がある。このため、図１１に示すように、輝度分布パターンＡ９には、調光量「大」を示すデータが対応付けられている。この場合、制御部４が調光量「大」を示すデータに基づいて調光制御を実行した際には、例えば、図６に示すように、レンズアレイ３１ａにおける光学素子４１のピッチＰの３倍相当分だけ調光機構３２の遮光板５１，５１がレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内にそれぞれ移動させられて光Ｌが遮光される。これにより、調光量「大」の調光が行われる。この結果、図１１に示すように、低域およびやや高域を除く階調領域の範囲内で液晶ライトバルブ３３に対する階調制御を行うことで光Ｌの正確な変調制御が可能となり、本来表示すべき輝度で画像Ｇ１を正確に表示することが可能となる。

また、図７（Ａ）に示す画像Ｇ２のように、例えば、ＡＰＬおよびＤＲが共に中程度の（図７（Ｂ）のヒストグラム参照）画像Ｇ２、つまりその輝度分布パターンが図４に示す輝度分布パターンＡ５に分類される画像Ｇ２を表示させる際には、画像Ｇ２内の暗色領域が少ないため、調光量を中程度に規定して、液晶ライトバルブ３３に入射させる光Ｌの光量を中程度とする。このため、図１１に示すように、輝度分布パターンＡ５には、調光量「中」を示すデータが対応付けられている。この場合、制御部４が調光量「中」を示すデータに基づいて調光制御を実行した際には、例えば、図８に示すように、レンズアレイ３１ａにおける光学素子４１のピッチＰの２倍相当分だけ調光機構３２の遮光板５１，５１がレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内にそれぞれ移動させられて光Ｌが遮光される。これにより、調光量「中」の調光が行われる。この結果、図１１に示すように、低域および高域を除く階調領域の範囲内で液晶ライトバルブ３３に対する階調制御を行うことで光Ｌの比較的正確な変調制御が可能となり、本来表示すべき輝度で画像Ｇ２を正確に表示することが可能となる。

また、図９（Ａ）に示す画像Ｇ３のように、例えば、ＡＰＬが高くかつＤＲが広い（図９（Ｂ）のヒストグラム参照）画像Ｇ３、つまりその輝度分布パターンが図４に示す輝度分布パターンＡ１に分類される画像Ｇ３（以下、上記した画像Ｇ１，Ｇ２と区別しないときには「画像Ｇ」ともいう）を表示させる際には、液晶ライトバルブ３３に入射させる光Ｌの光量が低く過ぎると画像Ｇ３内の明色領域の表示が困難となるため、調光量を小さく規定するのが好ましい。このため、図１１に示すように、輝度分布パターンＡ１には、調光量「小」を示すデータが対応付けられている。この場合、制御部４が調光量「小」を示すデータに基づいて調光制御を実行した際には、例えば、図１０に示すように、レンズアレイ３１ａにおける光学素子４１のピッチＰ相当分だけ調光機構３２の遮光板５１，５１がレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内にそれぞれ移動させられて光Ｌが遮光される。これにより、調光量「小」の調光が行われる。この結果、図１１に示すように、ほぼ全ての間階調領域で液晶ライトバルブ３３に対する階調制御を行うことで光Ｌの正確な変調制御が可能となり、本来表示すべき輝度で画像Ｇ３を正確に表示することが可能となる。

一方、遮光板５１，５１を用いて調光を行ったときには、図６の入射光量分布パターンＢ１に示すように、液晶ライトバルブ３３に入射する光Ｌの入射光量にむらが生じ、この入射光量のむらに起因して、画像Ｇに表示むらが発生することがある。このような表示むらは、遮光板５１，５１の空間的配置に対応して生じるものであり、遮光板５１，５１によって画定される照明光の開口形状が変化することに起因して、光Ｌの空間的輝度分布画が変化し、結果的に液晶ライトバルブ３３が非一様に照明される。このため、例えば、液晶ライトバルブ３３における入射光量の少ない領域の階調を高めて入射光量の差を相殺することで画像Ｇの表示むらを補正する補正制御を実行する。なお、同図および図８，１０では、入射光量分布パターンＢ１および後述する入射光量分布パターンＢ２，Ｂ３に関して、液晶ライトバルブ３３（図６参照）におけるパネル面を縦軸に沿って模式的に示し、液晶ライトバルブ３３に入射する光Ｌの入射光量を横軸に沿って模式的に示している。

この場合、上記した輝度分布パターンＡ９に対応付けられた調光量「大」を示すデータに基づいて調光制御を実行したときには、図６の入射光量分布パターンＢ１に示すように、液晶ライトバルブ３３の外周部における比較的広い範囲で入射光量が低くなる。このため、図６，１１に示すように、輝度分布パターンＡ９には、液晶ライトバルブ３３の外周部の比較的広い範囲の階調を高めるための補正パターンＣ１が対応付けられている。なお、両図および図８，１０では、補正パターンＣ１および後述する補正パターンＣ２，Ｃ３に関して、液晶ライトバルブ３３（図６参照）におけるパネル面を縦軸に沿って模式的に示し、補正制御における階調の補正量を横軸に沿って模式的に示している。

また、上記した輝度分布パターンＡ５に対応付けられた調光量「中」を示すデータに基づいて調光制御を実行したときには、図８の入射光量分布パターンＢ２に示すように、液晶ライトバルブ３３の外周部における中程度の広さの範囲で入射光量が低くなる。このため、図８，１１に示すように、輝度分布パターンＡ５には、液晶ライトバルブ３３の外周部における中程度の広さの範囲の階調を高めるための補正パターンＣ２が対応付けられている。さらに、上記した輝度分布パターンＡ１に対応付けられた調光量「小」を示すデータに基づいて調光制御を実行したときには、図１０の入射光量分布パターンＢ３に示すように、液晶ライトバルブ３３の外周部における比較的狭い範囲で入射光量が低くなる。このため、図１０，１１に示すように、輝度分布パターンＡ１には、液晶ライトバルブ３３の外周部における比較的狭い範囲の階調を高めるための補正パターンＣ３が対応付けられている。なお、図１１に示すように、輝度分布パターンＡ２〜Ａ４，Ａ６〜Ａ８についても、上記と同様にして、本来表示すべき輝度で画像を正確に表示するために各輝度分布パターンに最適な調光量および補正パターンがそれぞれ対応付けられている。

次に、プロジェクタ１の動作の一例について、図面を参照して説明する。このプロジェクタ１では、電源が投入された際に、制御部４が、図１２に示す投射処理６０を実行する。この投射処理６０では、制御部４は、光源部２を点灯させた後に（ステップ６１）、例えばテレビチューナやＤＶＤプレーヤ等の外部装置から画像データＤｇが出力されたか否かを判別する（ステップ６２）。出力されたと判別したときには、制御部４は、表示させるべき画像（例えば図５（Ａ）に示す画像Ｇ１）のＡＰＬおよびＤＲを画像データＤｇに基づいて算出する（ステップ６３）。次いで、制御部４は、メモリ５に記憶されているデータテーブルを検索して、算出したＡＰＬおよびＤＲに最も近い輝度分布パターンを特定する（ステップ６４）。この場合、同図に示すように、画像Ｇ１のＡＰＬが低くかつＤＲが狭いため、制御部４は、最も近い輝度分布パターンとして、図４に示す輝度分布パターンＡ９を特定する。

続いて、制御部４は、特定した輝度分布パターンＡ９に対応付けられている調光量「大」を示すデータをデータテーブルから読み出して、調光機構３２に対して調光制御を実行する（ステップ６５）。この場合、制御部４は、読み出した調光量のデータに基づいて調光機構３２を制御して、図６に示すように、光学素子４１のピッチの３倍相当分だけレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内に遮光板５１，５１をそれぞれ移動させる。これにより、光Ｌの一部が遮光されて各液晶ライトバルブ３３に入射する光Ｌが調光（つまり、調光量「大」に対応して大きく減光）される。次に、制御部４は、輝度分布パターンＡ９に対応付けられている補正パターンＣ１用のデータをデータテーブルから読み出す（ステップ６６）。次いで、制御部４は、画像データＤｇに基いて各液晶ライトバルブ３３を制御して光Ｌを変調させる。この際に、制御部４は、読み出した補正パターンＣ１用のデータに基づき、入射光量が低い範囲の階調を高めるように各液晶ライトバルブ３３に対して補正制御を実行する（ステップ６７）。これに応じて、各液晶ライトバルブ３３が光Ｌをそれぞれ変調することにより、投射光Ｌｐがスクリーン１０に投射される。この場合、制御部４が補正制御を実行することにより、図６の補正後光量分布パターンＤ１に示すように、液晶ライトバルブ３３への光Ｌの入射光量のむらがほぼ相殺される結果、入射光量のむらに起因する表示むらが低減されて、表示すべき輝度で画像Ｇ１が正確に表示される。

続いて、制御部４は、画像データＤｇに基づいてシーン（画像）が変化したか否かを判別する（ステップ６８）。この際に、制御部４は、シーンが変化していないときにはステップ６８を繰り返して実行し、シーンが変化したときにはステップ６３，６４を実行して、次のシーンの画像（例えば図７（Ａ）に示す画像Ｇ２）のＡＰＬおよびＤＲに最も近い輝度分布パターンを特定する。この場合、同図に示すように、画像Ｇ２のＡＰＬおよびＤＲが共に中程度のため、制御部４は、最も近い輝度分布パターンとして、図４に示す輝度分布パターンＡ５を特定する。次に、制御部４は、メモリ５内のデータテーブルから輝度分布パターンＡ５に対応付けられている調光量「中」を示すデータを読み出して、調光機構３２に対して調光制御を実行することにより、図８に示すように、光学素子４１のピッチの２倍相当分だけレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内に遮光板５１，５１をそれぞれ移動させる（ステップ６５）。次いで、制御部４は、輝度分布パターンＡ５に対応付けられている補正パターンＣ２用のデータを読み出した後に（ステップ６６）、画像データＤｇに基いて各液晶ライトバルブ３３を制御して光Ｌを変調させる。この際に、制御部４は、データテーブルから読み出した補正パターンＣ２用のデータに基づいて各液晶ライトバルブ３３に対して補正制御を実行する（ステップ６７）。これに応じて、各液晶ライトバルブ３３が光Ｌをそれぞれ変調して、投射光Ｌｐがスクリーン１０に投射される。この場合、制御部４が補正制御を実行することにより、図８の補正後光量分布パターンＤ２に示すように、液晶ライトバルブ３３への光Ｌの入射光量のむらがほぼ相殺される結果、表示すべき輝度で画像Ｇ２が正確に表示される。

次に、制御部４は、ステップ６８を実行する。この際に、シーンが変化したときにはステップ６３，６４を実行して、次のシーンの画像（例えば図９（Ａ）に示す画像Ｇ３）のＡＰＬおよびＤＲに最も近い輝度分布パターンを特定する。この場合、同図に示すように、画像Ｇ３のＡＰＬが高くかつＤＲが広いため、制御部４は、最も近い輝度分布パターンとして、図４に示す輝度分布パターンＡ１を特定する。次いで、制御部４は、メモリ５内のデータテーブルから輝度分布パターンＡ１に対応付けられている調光量「小」を示すデータを読み出して、調光機構３２に対して調光制御を実行することにより、図１０に示すように、光学素子４１のピッチ相当分だけレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間の光路内に遮光板５１，５１をそれぞれ移動させる（ステップ６５）。続いて、制御部４は、輝度分布パターンＡ１に対応付けられている補正パターンＣ３用のデータを読み出した後に（ステップ６６）、画像データＤｇに基いて各液晶ライトバルブ３３を制御して光Ｌを変調させる。この際に、制御部４は、データテーブルから読み出した補正パターンＣ３用のデータに基づいて各液晶ライトバルブ３３に対して補正制御を実行する（ステップ６７）。これに応じて、各液晶ライトバルブ３３が光Ｌをそれぞれ変調して、投射光Ｌｐがスクリーン１０に投射される。この場合、制御部４が補正制御を実行することにより、図１０の補正後光量分布パターンＤ３に示すように、液晶ライトバルブ３３への光Ｌの入射光量のむらがほぼ相殺される結果、表示すべき輝度で画像Ｇ３が正確に表示される。次に、制御部４は、ステップ６８，６３〜６７を繰り返して実行することにより、シーンが変化する度に調光制御および補正制御を実行する。なお、調光量を瞬間的に（短時間で）切り替えたときには、調光状態が急激に変化して、ユーザーがフリッカー（輝度変化の激しいチラツキ）のように感じることがある。このため、シーンの変化を検出したときに次のシーンのＡＰＬおよびＤＲから求めた調光量を反映させる際には、一定時間をかけて調光量を徐々に変化させるのが好ましい。

このように、このプロジェクタ１によれば、調光機構３２に対して調光制御を実行することにより、適正な階調領域での階調制御が可能となるため、液晶ライトバルブ３３に対する階調制御を正確に行うことができる。また、液晶ライトバルブ３３に対して補正制御を実行することにより、液晶ライトバルブ３３に入射する光Ｌの入射光量にむらが生じたとしても、そのむらを相殺させることができるため、画像Ｇの表示むらを確実に低減することができる。

また、表示させるべき画像Ｇ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データテーブルから読み出して調光制御および補正制御を実行することにより、例えば、画像Ｇ（シーン）が変化する都度、画像Ｇの輝度分布パターンに応じて調光量および補正パターンを算出する方法に比べて調光制御および補正制御を高速に実行することができる。

さらに、レンズアレイ３１ａ，３１ｂの間に遮光板５１を移動させて光Ｌの光量を調整することにより、簡易な構成でありながら光量調整を確実に行うことができる。

また、制御部４が、光学素子４１のピッチＰ単位で遮光板５１を移動させることにより、調光によって生じる光Ｌの入射光量のむらの程度を遮光板５１の移動量に応じて予め特定することができる。このため、遮光板５１の各移動量に対応付けられてパターン化された補正パターンで補正制御を実行するだけで画像Ｇの表示むらを確実かつ簡単に補正することができる。この構成によれば、補正条件をあらかじめ限定でき、かつデータテーブル用のメモリ５も最小限で済むため、その分プロジェクタ１を安価に構成することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、９種類の輝度分布パターンＡ１〜Ａ９にそれぞれ対応付けられた調光量および補正パターンを含むデータテーブルを用いる例について上記したが、データテーブルのデータ構成はこれに限定されず任意に変更することができる。この場合、輝度分布パターンの種類を上記した９種類よりも多く規定して、各輝度分布パターンに対応付けた調光量および補正パターンを含むデータテーブルを用いることで、きめ細やかな調光制御および補正制御を行うことができる。また、調光制御の際に、光学素子４１のピッチＰ単位で遮光板５１を移動させる例について上記したが、図１３に示すように、光学素子４１のピッチＰの１／ｎ（ｎは２以上の整数であって例えば４）の長さ（分割長）Ｔ単位で遮光板５１を移動させる構成を採用することもできる。この構成によれば、表示させるべき画像の輝度分布パターンに応じて一層きめ細やかな調光制御を行うことができる。また、制御部４が、データテーブルを用いることなく、画像の輝度分布パターンに応じて調光量および補正パターンを算出する構成を採用することもできる。

また、遮光板５１および移動部５２を有する機械式の調光機構３２を備えた光学系３を例に挙げて説明したが、図１４に示すように、調光機構３２に代えて、一対のレンズアレイ３１ａ，３１ｂの間に配設された液晶素子７１を備え、光学的に光Ｌの調光を多段階または無段階で行う光学系３Ａを採用することもできる。この構成では、制御部４が、液晶素子７１を制御して光透過率を変更させてレンズアレイ３１ａからの光Ｌの光量を調整させることによって調光（減光）を実行する。この場合、レンズアレイ３１ａからの光Ｌを部分的には遮光しないため、液晶ライトバルブ３３に光Ｌを比較的均一に入射させることができる結果、表示むらを十分に抑制することができる。また、この構成では、例えば、製造時のラビングむらによって液晶素子７１に透過率のむら等が生じていたとしても、この透過率のむらに起因する表示むらを補正するための補正制御を液晶ライトバルブ３３に対して実行することで、表示むらを確実に低減することができる。また、この構成では、液晶ライトバルブ３３および液晶素子７１の双方に対して補正制御を実行する方法を採用することができる。具体的には、上記した投射処理６０の際に、制御部４が、液晶素子７１の透過率のむらに応じてその透過率のむらを相殺するように階調を補正する補正制御（本発明における液晶素子に対して実行する補正制御）を液晶素子７１に対して実行すると共に、この補正制御だけでは液晶ライトバルブ３３への光Ｌの入射光量を均一に制御しきれないときに、液晶ライトバルブ３３に対して補正制御を実行する。これにより、表示むらをほぼ完全に補正することができる。

なお、液晶素子７１によってレンズアレイ３１ａからの光Ｌを部分的に遮光することもできる。この場合、光Ｌの遮光や光学系３の制御等は、図２、６、８、１０等に説明した実施形態と同様となる。

プロジェクタ１の構成を示すブロック図である。光源部２および光学系３の概略構成を示す構成図である。非調光状態における調光機構３２の構成図である。平均輝度（ＡＰＬ）と、ダイナミックレンジ（ＤＲ）と、輝度分布パターンＡ１〜Ａ９との関係を示す関係図である。（Ａ）、（Ｂ）は、画像Ｇ１の表示画面図および画像Ｇ１の輝度分布のヒストグラムである。ピッチＰの３倍分だけ遮光板５１が移動したときの調光機構３２の構成図である。（Ａ）、（Ｂ）は、画像Ｇ２の表示画面図および画像Ｇ２の輝度分布のヒストグラムである。ピッチＰの２倍分だけ遮光板５１が移動したときの調光機構３２の構成図である。（Ａ）、（Ｂ）は、画像Ｇ３の表示画面図および画像Ｇ３の輝度分布のヒストグラムである。ピッチＰ分だけ遮光板５１が移動したときの調光機構３２の構成図である。輝度分布パターン、調光量、階調領域および補正パターンの関係を示す関係図である。投射処理６０のフローチャートである。長さＴ単位で遮光板５１を移動させる調光機構３２の構成図である。光学系３Ａの構成図である。

符号の説明

１プロジェクタ、２光源部、４制御部、５メモリ、３１ａ，３１ｂレンズアレイ、３２調光機構、３３，３３ｂ，３３ｇ，３３ｒ液晶ライトバルブ、４１光学素子、５１遮光板、５２移動部、７１液晶素子、Ａ１〜Ａ９輝度分布パターン、Ｌ光、Ｌｂ青色光、Ｌｇ緑色光、Ｌｒ赤色光、Ｌｗ光、Ｐピッチ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３補正パターン、Ｔ長さ

Claims

光源部と、当該光源部からの光を画像データに基づいて変調する光変調素子と、前記光源部から前記光変調素子に入射する光の光量を調整する調光部と、前記光変調素子および前記調光部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記光量を前記画像データの輝度分布パターンに応じて調整させる調光制御を前記調光部に対して実行すると共に、前記光量の調整に基づく前記画像データの表示むらを補正させる補正制御を前記光変調素子に対して実行するプロジェクタ。
複数の前記画像データの前記輝度分布パターンにそれぞれ対応付けられた前記光量の調光量、および当該各調光量にそれぞれ対応付けられた前記補正制御用の補正内容を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、表示される前記画像データの前記輝度分布パターンに対応付けられた前記調光量を前記記憶部から読み出して前記調光制御を実行すると共に、当該調光量に対応付けられた前記補正内容を前記記憶部から読み出して前記補正制御を実行する請求項１記載のプロジェクタ。
前記光源部および前記光変調素子の間に配設された一対のレンズアレイを備え、
前記調光部は、遮光板と当該遮光板を移動させる移動部とを備えて構成される請求項１及び２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記制御部は、前記一対のレンズアレイの間に前記移動部によって前記遮光板を移動させて当該レンズアレイからの光を遮光することによって前記調光制御を実行する請求項３記載のプロジェクタ。
前記レンズアレイは、複数の光学素子を備えて構成され、
前記制御部は、前記各光学素子の単位で前記遮光板を移動させる請求項３記載のプロジェクタ。
前記複数の光学素子は、所定の配列ピッチで周期的に配置され、
前記制御部は、前記配列ピッチ単位で前記遮光板を移動させる請求項５記載のプロジェクタ。
前記制御部は、前記各光学素子の配列ピッチの１／ｎ（ｎは２以上の整数）の長さ単位で前記遮光板を移動させる請求項３記載のプロジェクタ。
前記光源部および前記光変調素子の間に配設された一対のレンズアレイを備え、
前記調光部は、前記一対のレンズアレイの間に配設された液晶素子を備えて構成される請求項１及び２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記制御部は、前記液晶素子を制御して光透過率を変更させることによって前記調光制御を実行する請求項８記載のプロジェクタ。
前記制御部は、前記光変調素子に対する前記補正制御の実行時に前記液晶素子による前記光量の調整に基づく前記画像の表示むらを補正させる補正制御を当該液晶素子に対して実行する請求項９記載のプロジェクタ。
前記画像データの輝度分布パターンは、画像の輝度分布のダイナミックレンジと平均輝度とによって規定される請求項１から１０のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記光量の調整に基づく前記画像データの表示むらは、前記遮光板の空間的配置に起因して生じる前記光変調素子の空間的に非一様な照明に対応する請求項１から１１のいずれか一項記載のプロジェクタ。