JP2008020822A - 画像投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】輝度不足を解消するとともに、消費電力を低減させることのできる画像投影システムを提供すること。
【解決手段】光源部と、光源部から発せられる照明光の光量を制御する光源制御部と、光源部から発せられた照明光に、画像データに応じた変調を与える光変調部と、光変調部により変調された光を投影する投影光学部とを有する複数の画像投影装置を備え、各画像投影装置の投影光学部によって投影された光をスクリーン上で重ね合わせることにより画像を表示する画像投影システムであって、画像データに含まれる階調データに基づいて定まる必要光量を、各画像投影装置の光源部に分配して割り当てる光量割当部４３と、画像データに含まれる階調データおよび各画像投影装置の光源部に対して割り当てられた光源光量に応じて、各画像投影装置が備える光変調部の特性を作成する特性作成部４４とを具備する画像投影システムを提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の画像投影装置を備え、各画像投影装置から投影された光をスクリーン上で重ね合わせることにより、スクリーン上に画像を表示する画像投影システムに関する。

従来、複数の画像投影装置を備え、各画像投影装置から投影された光をスクリーン上で重ね合わせることにより、スクリーンに画像を表示する、いわゆるスタック方式を採用した画像投影システムが知られている。
このような画像投影システムにおいては、個々の画像投影装置から投影される画像の明るさが不足している場合であっても、各画像投影装置から投影された光をスクリーン上で重ね合わせることで、明るい表示画像を得ることができる点で優れている。

例えば、特開２００３−１２５３１７号公報および特開２００４−２３４６０号公報には、最大表示階調数がＮ１である第１の画像投影装置と、最大表示階調数がＮ２である第２の画像投影装置とを有し、個々の最大表示階調数を超える階調数Ｎ０の画像データが入力された場合には、この階調数Ｎ０を第１の画像投影装置と第２の画像投影装置とに所定の分配比で分配することとしている。これにより、第１の画像投影装置及び第２の画像投影装置からは、それぞれ分配された階調数の光が投影されるので、これらの光をスクリーン上で重ね合わせることにより、結果として、階調数Ｎ０の画像を映し出すことが可能となる。上記文献では、光源として常に一定光量の光を発するランプ光源が用いられており、これらの光量調整は、ＬＣＤなどの光変調素子の透過率を調整することにより行われている。

また、特開２００１−１７４７７５号公報には、ランプ光源からの光を偏向ビームスプリッタにより２方向に分離し、それぞれの方向の光を２個の反射型液晶デバイスによりそれぞれ変調し、更に、変調後の光を再び合成して、投影レンズを介してスクリーン上に投影表示する技術が開示されている。この技術によれば、上記の画像投影装置の場合と同様、上記反射型液晶デバイスの最大階調数がそれぞれＮ１，Ｎ２であると仮定すると、この最大表示階調数を超える階調数Ｎ０の画像データが入力された場合には、階調数Ｎ０を所定の分配比で分配して、各反射型液晶デバイスに与えることで、階調数Ｎ０の階調表示を可能としている。

特開２００３−１２５３１７号公報 特開２００４−２３４６０号公報 特開２００１−１７４７７５号公報

ところで、上述した従来のスタック方式による画像投影システムにおいては、複数のランプ光源を一定の光量で常に点灯させている必要があるので、消費電力が大きくなるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、輝度（階調）不足を解消するとともに、消費電力を低減させることのできる画像投影システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、光源部と、前記光源部から発せられる照明光の光量を制御する光源制御部と、前記光源部から発せられた照明光に、画像データに応じた変調を与える光変調部と、前記光変調部により変調された光を投影する投影光学部とを有する複数の画像投影装置を備え、各前記画像投影装置の投影光学部によって投影された光をスクリーン上で重ね合わせることにより画像を表示する画像投影システムであって、前記画像データに含まれる階調データに基づいて定まる必要光量を、各前記画像投影装置の光源部に分配して割り当てる光量割当手段と、前記画像データに含まれる前記階調データおよび各前記画像投影装置の光源部に対して割り当てられた光源光量に応じて、各前記画像投影装置が備える前記光変調部の特性を作成する特性作成手段とを具備する画像投影システムを提供する。

上記構成によれば、各画像投影装置が備える光源部から発せられた照明光は、光変調部を透過することにより画像データに応じた変調が施され、その後、投影光学部を介してスクリーンに投影されることにより、互いに重ね合わせられることとなる。このように、各画像投影装置から投影された光をスクリーン上で重ね合わせることによって、１つの画像を表示するので、単一の画像投影装置を用いる場合に比べて、表示階調数を増加させることができる。
上記各画像投影装置において、光源部から発せられる照明光の光量は、光源制御部により制御される。光源制御部は、光量割当手段により各画像投影装置の光源部に割り当てられた光源光量に基づいて光源部を制御することにより、照明光の光量を調整する。この場合において、各画像投影装置の光源部には、画像データに含まれる階調データに基づいて定まる必要光量が、所定の条件に応じて分配されて割り当てられることとなる。本発明によれば、各画像投影装置の光源部から発せられる照明光の総量を階調データに応じて増減させることが可能となる。これにより、光源部を最大光量で常に発光させている場合に比べて、消費電力を低減させることができる。

上記画像投影システムは、前記画像データに含まれる前記階調データから各画素の階調数を検出し、検出した該階調数の中から画素最大階調数を抽出する抽出手段を備え、前記光量割当手段は、各前記画像投影装置に割り当てる光源光量の合計値に対応する階調数が前記抽出手段により抽出された前記画素最大階調数となるように、各前記画像投影装置に光源光量を割り当てることとしても良い。

このような構成によれば、光量割当手段により各画像投影装置の光源部に割り当てられる光源光量の合計値は、階調データから検出される画素最大階調数となるので、画像投影システム全体としての発光量を最低限に抑えることができる。これにより、消費電力を更に低減させることができる。

上記画像投影システムにおいて、前記光量割当手段は、各前記画像投影装置の識別情報と表示可能な最大階調数及び前記光源部を点灯させる優先順位とを対応付けて予め記憶しており、優先順位が高い画像投影装置から順に光源光量を割り当て、割り当てた光源光量がその画像投影装置の表示可能な最大階調数に達した場合に、優先順位が次に高い画像投影装置に対して光源光量を割り当てることとしても良い。

このような構成によれば、抽出部から画素最大階調数が入力された場合には、光量割当手段により、優先順位が最も高い画像投影装置に対して光源光量が割り当てられることとなる。このとき、画素最大階調数が当該画像投影装置の表示可能な最大階調数以下であれば、画素最大階調数に対応する光源光量の全てを当該画像投影装置に割り当て、他の画像投影装置に対してはゼロの光源光量を割り当てる。これにより、優先順位の最も高い画像投影装置以外の画像投影装置を消灯させることができる。一方、画素最大階調数が、優先順位の最も高い画像投影装置の表示可能な最大階調数を超えていた場合には、優先順位の最も高い画像投影装置に対しては、その最大階調数に対応する光源光量を割り当てるとともに、光源光量の不足分を優先順位の次に高い画像投影装置に割り当てることとする。このようにして、優先順位が高い画像投影装置から順に光源光量を割り当て、割り当てた光源光量がその画像投影装置の表示可能な最大階調数に達した場合に、優先順位が次に高い画像投影装置に対して光源光量を割り当てることとしたので、光源部を点灯させる画像投影装置の台数を最低限に抑えることができる。

上記画像投影システムにおいて、前記光量割当手段が、前記必要光量を等分して各前記画像投影装置に割り当てることとしても良い。
このような構成によれば、必要光量を等分して各画像投影装置の光源部に割り当てるので、各画像投影装置の光源部を常に同じ状態で発光させることが可能となる。これにより、各光源部の劣化を同等に保つことができ、バランスよく各光源部を用いることができる。

上記画像投影システムにおいて、前記抽出手段が、画像フレーム単位で前記画素最大階調数を抽出することとしても良い。
このように、画像フレーム単位で画素最大階調数が抽出されることにより、光源光量をきめ細かく制御することが可能となる。

上記画像投影システムにおいて、前記抽出手段が、シーンが変更された場合、チャプター番号が変更された場合、または平均輝度値の変化量が所定量を超えた場合に、前記画素最大階調数を抽出することとしても良い。
このように、シーンが変更された場合、チャプター番号が変更された場合、または平均輝度値の変化量が所定量を超えた場合に、画素最大階調数が抽出されることにより、画像フレーム単位で画素最大階調数を抽出する場合に比べて、光源光量を変化させる頻度を低減させることができるので、処理負担の軽減を図ることができる。

本発明によれば、輝度不足を解消するとともに、消費電力を低減させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る画像投影システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像投影システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像投影システム１は、第１の画像投影装置２と第２の画像投影装置３とを備えて構成されている。
第１の画像投影装置は、第１の光源部４と、第１の光源部４から発せられた照明光に、画像データに応じた変調を与える第１の光変調部５と、第１の光変調部５を透過することにより変調された照明光を投影する第１の投影光学部６とを主な構成要素として備えている。

上記第１の光源部４は、赤色の照明光を発するＬＥＤ４ａ、緑色の照明光を発するＬＥＤ４ｂ、青色の照明光を発するＬＥＤ４ｃをそれぞれ１つずつ備えている。第１の光変調部５は、赤色の照明光を変調するＬＣＤ５ａ、緑色の照明光を変調するＬＣＤ５ｂ、青色の照明光を変調するＬＣＤ５ｃを備えている。各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，及び５ｃの照明光入力側には、偏向板がそれぞれ設けられている。更に、対応関係にあるＬＥＤとＬＣＤとの間には、ＬＥＤから発せられた照明光を対応するＬＣＤに導くための導光部、例えば、テーパロッド，プリズムなどが設けられている。
各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，及び５ｃは、後述する第１のＬＣＤドライバ３８（図２参照）により透過率が画素毎に制御されるものである。これにより、各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，及び５ｃを透過する照明光の光量を画素毎に制御することができる。
上記ＬＣＤ５ａ，５ｂ，及び５ｃは、これらをそれぞれ透過した各色の照明光の光軸が一点で交わるように配置されている。また、各色の照明光が交差する位置には、各色の変調された照明光を合成するとともに、第１の投影光学部６へ導くためのダイクロイッククロスプリズム１０が配置されている。

第１の投影光学部６は、ダイクロイッククロスプリズム１０から投影光学部６へ入射される合成照明光の光軸と投影光学部６の光軸とが多少ずれるように配置されている。第１の投影光学部６は、入射された合成照明光を拡大して投影するための投影レンズ６ａを備えている。

第２の画像投影装置３は、上述した第１の画像投影装置２と同一の構成を備えている。即ち、第２の画像投影装置３は、第２の光源部１２と、第２の光源部１２から発せられた照明光に、画像データに応じた変調を与える第２の光変調部１３と、第２の光変調部１３を透過することにより変調された照明光を投影する第２の投影光学部１４とを主な構成要素として備えている。

上記第２の光源部１２は、赤色の照明光を発するＬＥＤ１２ａ、緑色の照明光を発するＬＥＤ１２ｂ、青色の照明光を発するＬＥＤ１２ｃをそれぞれ１つずつ備えている。第２の光変調部１３は、赤色の照明光を変調するＬＣＤ１３ａ、緑色の照明光を変調するＬＣＤ１３ｂ、青色の照明光を変調するＬＣＤ１３ｃを備えている。各ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，及び１３ｃの照明光入力側には、偏向板がそれぞれ設けられている。更に、対応関係にあるＬＥＤとＬＣＤとの間には、ＬＥＤから発せられた照明光を対応するＬＣＤに導くための導光部、例えば、テーパロッド，プリズムなどが設けられている。

各ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，及び１３ｃは、後述する第２のＬＣＤドライバ３９（図２参照）により透過率が画素毎に制御されるものである。これにより、ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，及び１３ｃを透過する照明光の光量を画素毎に制御することができる。
上記ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，及び１３ｃは、これらをそれぞれ透過した各色の変調された照明光の光軸が一点で交わるように配置されている。また、各色の照明光が交差する位置には、各色の照明光を合成するとともに、第２の投影光学部１４へ導くためのダイクロイッククロスプリズム１５が配置されている。

第２の投影光学部１４は、ダイクロイッククロスプリズム１５から第２の投影光学部１４へ入射される合成照明光の光軸Ｒ３と第２の投影光学部１４自身の光軸Ｒ４とが多少ずれるように配置されている。第２の投影光学部１４は、入射された合成照明光を拡大して投影するための投影レンズ１４ａを備えている。
第１及び第２の画像投影装置２，３が備える投影レンズ６ａ，１４ａから投影された照明光は、投影レンズ６ａ，１４ａの前方に設置されたスクリーン２１上で重なり合わせられることにより、１つの画像を表示させるようになっている。投影レンズ６ａ，１４ａから投影された各照明光の重なり部分には、光量を検出するための光量センサ２０が設置されている。

このように、構成された画像投影システムにおいて、第１の画像投影装置２では、第１の光源部４が備える各色対応のＬＥＤ４ａ，４ｂ，４ｃがＬＥＤ制御部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（図２参照）によりそれぞれ駆動制御されて発光する。この場合において、各色の照明光の光量は、ＬＥＤ制御部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（図２参照）から印加される電流値に応じて制御される。電流値が大きいほど、光量が大きくなる。
第１の光源部４から発せられた各色の照明光は、導光部を透過して、第１の光変調部５の各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，５ｃにそれぞれ導かれ、これらの各ＬＣＤを透過することにより、画素毎に変調される。この場合において、各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，５ｃは、第１のＬＣＤドライバ３８（図２参照）によって画素毎に透過率が制御される。変調後の各色の照明光は、ダイクロイッククロスプリズム１０により合成された後、第１の光投影部６へ導かれる。第１の光投影部６に導かれた合成光は投影レンズ６ａにより拡大されて、スクリーン２１へ向けて投影される。

同様に、第２の画像投影装置３では、第２の光源部１２が備える各色対応のＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃがＬＥＤ制御部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ（図２参照）によりそれぞれ駆動制御されて発光する。この場合において、各色の照明光の光量は、ＬＥＤ制御部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ（図２参照）から印加される電流値に応じて制御される。電流値が大きいほど、光量が大きくなる。
第２の光源部１２から発せられた各色の照明光は、導光部を透過して、第２の光変調部１３の各ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，１３ｃにそれぞれ導かれ、ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，１３ｃをそれぞれ透過することにより、画素毎に変調される。この場合において、各ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、第２のＬＣＤドライバ３９（図２参照）によって画素毎に透過率が制御される。変調後の各色の照明光は、ダイクロイッククロスプリズム１５により合成された後、第２の光投影部１４へ導かれる。第２の光投影部１４に導かれた合成光は投影レンズ１４ａにより拡大されて、スクリーン２１へ向けて投影される。
この結果、第１の画像投影装置２及び第２の画像投影装置３から投影された赤、青、緑からなる合成光は、スクリーン２１上において重ね合わせられることにより、スクリーン２１上に画像が表示されることとなる。このとき、該画像の階調数は、第１の画像投影装置２から投影された合成光の階調数と第２の画像投影装置３から投影された合成光の階調数との合計となる。

次に、上述した画像投影システム１の制御装置について図を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係る画像投影システム１の制御装置の機能ブロック図である。画像投影システム１の制御装置において、画像入力部３１には、画像データが入力される。本実施形態において、画像データは、ＲＧＢカラー画像データであり、赤色に対応する赤色画像データ、緑色に対応する緑色画像データ、青色に対応する青色画像データからなる３板状態の画像データとして構成されている。

画像入力部３１は、画像データを画像処理部３２およびシステム制御部３４に出力する。画像処理部３２は、画像データに対してホワイトバランス、強調処理、補間処理などを施し、処理後の画像データを表示画像生成部３３に出力する。
システム制御部３４は、画像データに含まれる階調データに基づいて、第１の画像投影装置２の光源部４が備える各ＬＥＤ４ａ、４ｂ，４ｃおよび第２の画像投影装置３の光源部１２が備える各ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対して光源光量をそれぞれ割り当てるとともに、第１の画像投影装置２の光変調部５が備える各ＬＣＤ５ａ，５ｂ，５ｃおよび第２の画像投影装置３の光変調部１３が備える各ＬＣＤ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに対して与える透過率特性を作成する。そして、各ＬＥＤの識別情報とその光源光量とを対応付けて光量バランス制御部３５に出力するとともに、各ＬＣＤと透過率特性とを対応付けて表示画像生成部３３に出力する。なお、上記光源光量の割当手順及び透過率特性の設定手順についての詳細は後述する。

光量バランス制御部３５は、各光源制御部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃに対して、システム制御部３４から入力された光源光量に基づく制御データを出力する。これにより、各光源制御部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが、システム制御部３４によって割り当てられた光源光量に応じた電流を各ＬＥＤ４ａ、４ｂ，４ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃに流すことにより、各ＬＥＤが各光源光量の光を発することとなる。

また、表示画像生成部３３は、画像処理部３２から入力される赤、緑、青の各色に対応する画像データ及びシステム制御部３４から入力される透過率特性に基づいて、第１の画像投影装置２が備える各色のＬＣＤ５ａ〜５ｃの画素毎の透過率、および、第２の画像投影装置３が備える各色のＬＣＤ１３ａ〜１３ｃの画素毎の透過率をそれぞれ設定し、ＬＣＤ５ａ〜５ｃに関する透過率を第１のＬＣＤドライバ３８に出力するとともに、ＬＣＤ１３ａ〜１３ｃに関する透過率を第２のＬＣＤドライバ３９に出力する。
第１のＬＣＤドライバ３８及び第２のＬＣＤドライバ３９は、表示画像生成部３３から入力された透過率に応じて、各ＬＣＤ５ａ〜５ｃ，１３ａ〜１３ｃの透過率を画素毎にそれぞれ制御する。

次に、本発明の特徴部分となる上記システム制御部３４について、図３を参照して説明する。
システム制御部３４は、図３に示すように、画像データ分離部４１、抽出部（抽出手段）４２、光量割当部（光量割当手段）４３、及び特性作成部（特性作成手段）４４を主な構成要素として備えている。

画像データ分離部４１は、３板状態の画像データを各色の画像データに分離して、抽出部４２にそれぞれ出力する。抽出部４２は、第１抽出部４２ａ，第２抽出部４２ｂ，第３抽出部４２ｃを備えており、赤色の画像データが第１抽出部４２ａに、緑色の画像データが第２抽出部４２ｂに、青色の画像データが第３抽出部４２ｃに入力されるようになっている。各第１〜第３抽出部４２ａ〜４２ｃは、入力された各画像データに含まれる階調データに基づいて、必要光量を決定する。具体的には、各第１〜第３抽出部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、画像データに含まれる階調データに基づいて各画素の階調数を検出し、検出した各画素の階調数の中から最大値を抽出する。第１〜第３抽出部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、抽出した最大値（以下「画素最大階調数」という。）を必要光量として、光量割当部４３および特性作成部４４に出力する。

光量割当部４３は、第１光量割当部４３ａ，第２光量割当部４３ｂ，第３光量割当部４３ｃを備えており、赤色の画素最大階調数が第１光量割当部４３ａに、緑色の画素最大階調数が第２光量割当部４３ｂに、青色の画素最大階調数が第３光量割当部４３ｃに入力されるようになっている。
第１光量割当部４３ａは、入力された赤色の画素最大階調数を表示するのに必要とされる光源光量を求めるとともに、求めた光源光量を所定の条件に応じて分配し、分配した光源光量を第１の画像投影装置２の赤色ＬＥＤ４ａおよび第２の画像投影装置３の赤色ＬＥＤ１２ａにそれぞれ割り当てる。なお、この割当の条件の詳細については、後述する。そして、第１光量割当部４３ａは、割り当てた光源光量とＬＥＤ４ａ，１２ａの識別情報とを対応付けて光量バランス制御部３５（図２参照）に出力する。この結果、この光源光量に応じた電流が第１光源制御部３６ａ，第１光源制御部３７ａからＬＥＤ４ａ，１２ａにそれぞれ与えられることにより、この光源光量で各ＬＥＤ４ａ、１２ａが点灯させられることとなる。

同様に、第２光量割当部４３ｂは、緑色の画素最大階調数を表示するのに必要とされる光源光量を求めるとともに、求めた光源光量を所定の条件に応じて分配し、分配した光源光量を第１の画像投影装置２の緑色ＬＥＤ４ｂおよび第２の画像投影装置３の緑色ＬＥＤ１２ｂにそれぞれ割り当てる。また、第３光量割当部４３ｃは、青色の画素最大階調数を表示するのに必要とされる光源光量を求めるとともに、求めた光源光量を所定の条件に応じて分配し、分配した光源光量を第１の画像投影装置２の青色ＬＥＤ４ｃおよび第２の画像投影装置３の青色ＬＥＤ１２ｃにそれぞれ割り当てる。これにより、上述の場合と同様、割り当てた光源光量で各ＬＥＤ４ｂ，１２ｂ，４ｃ，１２ｃがそれぞれ点灯されることとなる。

図３に戻り、特性作成部４４は、第１特性作成部４４ａ，第２特性作成部４４ｂ，第３特性作成部４４ｃを備えており、赤色の画素最大階調数が第１特性作成部４４ａに、緑色の画素最大階調数が第２特性作成部４４ｂに、青色の画素最大階調数が第３特性作成部４３ｃに入力されるようになっている。
第１特性作成部４４ａは、赤色の画素最大階調数と所定の条件とに応じて、第１の画像投影装置２のＬＣＤ５ａに対応する透過率特性および第２の画像投影装置３のＬＣＤ１３ａに対応する透過率特性を作成する。なお、この透過率特性の作成の詳細については、後述する。そして、第１特性作成部４４ａは、上述のような透過率特性をそれぞれ作成すると、各透過率特性と各ＬＣＤ５ａ，１３ａの識別情報とをそれぞれ対応付けて表示画像生成部３３に出力する。この結果、この透過率特性と赤色の画像データに含まれる階調データとに基づいて、ＬＣＤ５ａ，１３ａにおける各画素の透過率が決定され、この透過率が第１のＬＣＤドライバ３８及び第２のＬＣＤドライバ３９に出力される。

同様に、第２特性作成部４４ｂは、緑色の画素最大階調数と所定の条件とに応じて、第１の画像投影装置２のＬＣＤ５ｂに対応する透過率特性および第２の画像投影装置３のＬＣＤ１３ｂに対応する透過率特性を作成する。また、第３特性作成部４４ｃは、青色の画素最大階調数を所定の条件に応じて、第１の画像投影装置２のＬＣＤ５ｃに対応する透過率特性および第２の画像投影装置３のＬＣＤ１３ｃに対応する透過率特性を作成する。これにより、上述の場合と同様、表示画像生成部３３において、各透過率特性と各色の画像データに含まれる階調データとに基づいて、ＬＣＤ５ｂ，１３ｂ，５ｃ，１３ｃにおける各画素の透過率がそれぞれ決定され、この透過率が第１のＬＣＤドライバ３８及び第２のＬＣＤドライバ３９に出力されることとなる。

〔第１の態様〕
次に、上述の光量割当部４３および特性作成部４４の第１の態様について説明する。
なお、上述した第１〜第３光量割当部４３ａ〜４３ｃは、いずれも同様の手順に従って光量を割り当て、また、第１〜第３特性作成部４４ａ〜４４ｃは、いずれも同様の手順に従って特性を作成する。従って、以下の説明においては、赤色に対応して設けられている第１光量割当部４３ａおよび第１特性作成部４４ａについて、代表して説明することとする。
また、説明の便宜上、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３による表示可能な最大階調数（以下「最大表示階調数」という。）をいずれも２５６（階調値は０〜２５５）とする。

まず、第１光量割当部４３ａは、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３の最大表示階調数である２５６と、ＬＥＤ４ａおよびＬＥＤ１３ｂの点灯優先順位と、第１の画像投影装置２の表示階調数とＬＥＤ４ａの光源光量とを対応付けた第１の階調数−光源光量テーブルおよび第２の画像投影装置３の表示階調数とＬＥＤ１２ａの光源光量とを対応付けた第２の階調数−光源光量テーブルとを予め保有している。
ここで、第１の階調数−光源光量テーブルは、ＬＣＤ５ａの透過率を１００％としたときに、各階調数を表示するのに必要となるＬＥＤ４ａの光源光量を該階調値と対応付けて示したものである。ここで、最大表示階調数を表示するのに必要となるＬＥＤの光源光量を最大光量Ｌと定義する。図４に第１の階調数−光源光量テーブルの一例を示す。横軸は階調数、縦軸は光源光量を示している。図４に示すように、階調数と光源光量とは、略比例の関係にある。また、第２の階調数−光源光量テーブルについても同様である。
また、第１の態様においては、点灯の優先順位が最も高いＬＥＤをＬＥＤ４ａとし、優先順位が次に高いＬＥＤをＬＥＤ１３ａとする。

第１抽出部４２ａから画素階調最大数Ｍが第１光量割当部４３ａに入力されると、第１光量割当部４３ａは、この画素最大階調数Ｍが優先順位の最も高いＬＥＤ４ａの最大表示階調数である２５６以下であるか否かを判断する。この結果、画素最大階調数Ｍが２５６以下であれば、第１光量割当部４３ａは、図５に示すように、上述の第１の階調数−光源光量テーブルを参照して、画素最大階調数Ｍに対応する光源光量Ｌ０を求め、求めた光源光量Ｌ０をＬＥＤ４ａに割り当てるとともに、図６に示すようにＬＥＤ１２ａにはゼロの光源光量を割り当てる。一方、画素階調最大数Ｍが２５６を超えていた場合には、第１光量割当部４３ａは、ＬＥＤ４ａに対しては、図７に示すように、最大光量Ｌを割り当てるとともに、ＬＥＤ１２ａに対しては、図８に示すように、画素最大階調数ＭからＬＥＤ４ａの最大表示階調数２５６を減算した階調数（Ｍ−２５６）に対応する光源光量Ｌ１を割り当てる。

次に、第１特性作成部４４ａについて説明する。
第１特性作成部４４ａは、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３の最大表示階調数２５６と、ＬＥＤ４ａおよびＬＥＤ１２ａの点灯優先順位とを予め保有している。ここで、点灯優先順位は、上述と同様、ＬＥＤ４ａ、ＬＥＤ１２ａの順で設定されている。
第１抽出部４２ａから画素最大階調数Ｍが第１特性作成部４４ａに入力されると、第１第１特性作成部４４ａは、この画素最大階調数Ｍが優先順位の最も高い第１の画像投影装置２の最大表示階調数である２５６以下であるか否かを判断する。この結果、画素最大階調数Ｍが２５６以下であれば、第１特性作成部４４ａは、図９に示すように、画素最大階調数Ｍにおいて透過率が１００％を取るように、透過率を一定の割合で増加させる透過率特性を生成し、これをＬＣＤ５ａの透過率特性とする。また、第１特性生成部４４ａは、図１０に示すように、階調にかかわらず、透過率がゼロで一定となる透過率特性を作成し、これをＬＣＤ１３ａの透過率特性とする。

一方、画素最大階調数Ｍが２５６を超えていた場合には、第１特性作成部４４ａは、図１１に示すように、第１の画像投影装置２の最大表示階調数である２５６において透過率が１００％を取るように、透過率を一定の割合でゼロから増加させるとともに、最大表示階調数２５６を超える階調数においては、透過率が１００％で一定となる透過率特性を生成し、これをＬＣＤ５ａの透過率特性とする。また、第１特性生成部４４ａは、図１２に示すように、第１の画像投影装置２の最大表示階調数である２５６までは透過率がゼロで一定であり、階調数が２５６を超える領域においては、画素最大階調数Ｍにおいて透過率が１００％を取るように、透過率を一定の割合で増加させる透過率特性を生成し、これをＬＣＤ１３ａの透過率特性とする。

そして、上述したように割り当てられた光源光量でＬＥＤ４ａ、１２ａが点灯され、また、上記透過率特性に基づいて各画素に応じた透過率でＬＣＤ５ａ、ＬＣＤ１３ａが制御されることにより、第１の画像投影装置２，第２の画像投影装置３からは階調数に応じた光がそれぞれ投影され、スクリーン２１上で重ね合わせられる。ここで、第１の画像投影装置２から投影される画素毎の光量（以下、「表示光量」という。）は、ＬＥＤ４ａの光源光量とＬＣＤ５ａにおける画素毎の透過率とを乗算した値となる。同様に、第２の画像投影装置３の表示光量は、ＬＥＤ１２ａの光源光量とＬＣＤ１３ａにおける画素毎の透過率とを乗算した値となる。

例えば、画素最大階調数Ｍが２５６以下であった場合には、図１３の上段左側に示すように、各階調数に応じた表示光量の光が第１の画像投影装置２から投影されるとともに、図１３の上段右側に示すように、第２の画像投影装置３については、ＬＥＤ１２ａが消灯されることにより、投影される光はゼロとなる。この結果、画像投影システム１全体としては、図１３の下段に示すように、階調数０からＭ（２５６≧Ｍ）までの範囲において、各画素の階調数に応じた表示光量を画素毎に投影することが可能となる。

また、画素最大階調数Ｍが２５６を越えていた場合には、図１４の上段左側に示すように、第１の画像投影装置２においては、階調数が０〜２５６の領域においては、各階調数に応じた表示光量の光が投影されるとともに、階調数が２５６〜５１２の領域においては、最大光量Ｌの光が投影される。また、第２の画像投影装置３においては、図１４の上段右側に示すように、階調数が０〜２５６の領域においては、表示光量はゼロで一定となり、階調数が２５６〜５１２の領域においては、各階調数に応じた表示光量の光が投影されることとなる。この結果、画像投影システム１全体としては、図１４の下段に示すように、階調数０からＭ（Ｍ＞２５６）までの範囲において、各画素の階調数に応じた表示光量を画素毎に投影することが可能となる。

以上説明してきたように、第１の態様においては、点灯させる画像投影装置の優先順位を予め決めておき、最も優先順位の高い第１の画像投影装置２によって画素最大階調数Ｍに対応する光を投影できるのであれば、優先順位の最も高い第１の画像投影装置２のＬＥＤ４ａのみを発光させ、その他の画像投影装置である第２の画像投影装置３のＬＥＤ１２ａを消灯させる。また、優先順位の最も高い第１の画像投影装置２だけでは、画素最大階調数Ｍに対応する光量の光を投影できない場合には、優先順位の最も高い第１の画像投影装置２のＬＥＤ４ａを最大光量Ｌで発光させるとともに、不足する光源光量を第２の画像投影装置３のＬＥＤ１２ａを点灯させることで補うこととする。このように光源光量を各ＬＥＤ４ａ，１２ａに割り当てることにより、ＬＥＤを点灯させる画像投影装置の台数を極力少なくすることができる。

〔第２の態様〕
次に、上述の光量割当部４３および特性作成部４４の第２の態様について説明する。
以下、上述した第１の態様と同様、赤色に対応して設けられている第１光量割当部４３ａおよび第１特性作成部４４ａについて、代表して説明することとする。
また、説明の便宜上、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３における最大表示階調数をいずれも２５６（階調値０〜２５５）とし、画像データに含まれる階調データの画素最大階調数を５１２（階調値０〜５１１）とする。

まず、第１光量割当部４３ａは、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３の最大表示階調数と、第１の画像投影装置２と第２の画像投影装置３とにおける投影光量の分配比と、第１の画像投影装置２の表示階調数とＬＥＤ４ａの光源光量とを対応付けた第１の階調数−光源光量テーブルおよび第２の画像投影装置３の表示階調数とＬＥＤ１２ａの光源光量とを対応付けた第２の階調数−光源光量テーブルとを予め保有している。
ここで、第１の階調数−光源光量テーブル及び第２の階調数−光源光量テーブルは、第１の態様と同一のものである。また、本態様では、画素最大階調数Ｍに対応する必要光量の分配比を１：１として説明する。

第１抽出部４２ａから画素最大階調数Ｍが第１光量割当部４３ａに入力されると、第１光量割当部４３ａは、この画素最大階調数Ｍを予め保有している分配比に応じて分配し、つまり、本態様においては２等分し、図１５に示すように、等分したそれぞれの階調数Ｍ／２に対応する光源光量Ｌ２を上述の第１の階調数−光源光量テーブル及び第２の階調数−光源光量テーブルを参照して求め、求めた光源光量Ｌ２をＬＥＤ４ａ，１２ａに割り当てる。

次に、第１特性作成部４４ａについて説明する。
第１特性作成部４４ａは、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３の最大表示階調数と、第１の画像投影装置２と第２の画像投影装置３とにおける投影光量の分配比とを予め保有している。
第１抽出部４２ａから画素最大階調数Ｍが第１特性作成部４４ａに入力されると、第１第１特性作成部４４ａは、この画素最大階調数Ｍを予め保有している投影光量の分配比で分配し、つまり、本態様においては２等分し、図１６に示すように、等分した各階調数Ｍ／２において透過率が１００％を取るように、透過率を一定の割合で増加させる透過率特性を生成し、これをＬＣＤ５ａ、１３ａの透過率特性とする。

そして、上述したように割り当てられた光源光量でＬＥＤ４ａ、１２ａが点灯され、また、上記透過率特性に基づいて各画素に応じた透過率でＬＣＤ５ａ、ＬＣＤ１３ａが制御されることにより、第１の画像投影装置２，第２の画像投影装置３からは階調数に応じた光がそれぞれ投影され、スクリーン２１上で重ね合わせられる。例えば、第１の画像投影装置２からは、図１７の上段左側に示すように、各階調数に応じた表示光量の光が投影され、また、第２の画像投影装置３からは図１７の上段右側に示すように、各階調数に応じた表示光量の光が投影されることとなる。この結果、画像投影システム１全体としては、図１７の下段に示すように、階調数０からＭ（５１２≧Ｍ）までの範囲において、各画素の階調数に応じた表示光量を画素毎に投影することが可能となる。

以上説明してきたように、第２の態様においては、画素最大階調数を等分し、等分した各階調数に応じた光源光量で各ＬＥＤ４ａ，１２ａを点灯させるので、ＬＥＤ４ａ，１２ａの光源光量を常に同じ光量とすることが可能となる。これにより、ＬＥＤ４ａ，１２ａの劣化を同等に保つことができ、バランスよく各ＬＥＤ４ａ，１２ａを用いることができる。また、画素最大階調数が略ゼロとならない限り、各ＬＥＤ４ａ，１２ａを常に発光させておくこととなるので、点灯／消灯を頻繁に繰り返すことによる照明光のゆらぎを低減させることができる。

なお、上記第２の態様においては、分配比を１：１としたが、分配比は任意に設定できるものとする。また、各画像投影装置の表示階調数に応じて分配比を決定することとしても良い。例えば、第１の画像投影装置の最大表示階調数が５１２であり、第２の画像投影装置の最大表示階調数が２５６であった場合には、分配比を２：１に設定することとしても良い。

また、上記第２の態様においては、画素最大階調数を予め設定されている分配比で分配した後に、分配した各階調数に応じた光源光量をそれぞれのＬＥＤに割り当てていたが、これに代えて、予め分配比が反映された階調数−光源光量テーブルを作成して保有しておき、この階調数−光源光量テーブルを用いて各ＬＥＤに光源光量を割り当てることとしても良い。例えば、上述したように１：１の分配比とした場合、図１８に示すように、画像投影システム１全体としての最大表示階調数である５１２において、最大光量Ｌをとるように光源光量を一定の割合でゼロから増加させる階調数−光源光量テーブルを作成し、この階調数−光源光量テーブルを第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３に対応付けて保有しておく。そして、第１抽出部４２ａから画素最大階調数Ｍが入力された場合には、図１８に示した階調数−光源光量テーブルを参照して画素最大階調数Ｍに対応する光源光量を直接的に求め、この光源光量を各ＬＥＤ４ａ，１２ａに割り当てる。
このように、予め分配比が反映された階調数−光源光量テーブルを参照して光源光量を求めることにより、光量割当部４３ａの処理負担を軽減させることができる。

〔第３の態様〕
次に、上述の光量割当部４３および特性作成部４４の第３の態様について説明する。この第３の態様は、上述した第１の態様と第２の態様とを組み合わせた態様である。例えば、画素最大階調数Ｍが第１の画像投影装置２の最大表示階調数である２５６を超えていた場合、階調数が０〜２５６の領域では、図１９（ａ）及び図２０（ａ）に示すように、第１の画像投影装置２のＬＥＤ４ａおよび第２の画像投影装置３のＬＥＤ１２ａに対して、それぞれ光源光量を均等に割り当てるとともに、階調数が２５６〜５１２の領域では、第１の画像投影装置２のＬＥＤ４ａに対しては最大光量Ｌを割り当て、第２の画像投影装置２のＬＥＤ１２ａに対しては、画素最大階調数ＭからＬＥＤ４ａの最大表示階調数２５６を減算した階調数に対応する光源光量Ｌ１を割り当てる。

また、同様に、透過率特性についても、図１９（ｂ）および図２０（ｂ）に示すように、階調数が０〜２５６の領域では、第１の画像投影装置２のＬＣＤ５ａおよび第２の画像投影装置３のＬＣＤ１３ａに対して、それぞれ階調数２５６において透過率が１００％となるように、透過率を一定の割合でゼロから増加させるとともに、階調数が２５６〜５１２の領域では、図１９（ｂ）に示すようにＬＣＤ５ａの透過率を１００％で一定とするとともに、図２０（ｂ）に示すように、ＬＣＤ１３ａの透過率を階調数Ｍで１００％となるように、一定の割合でゼロから増加させる。

このように、態様１及び態様２を組み合わせることによっても、第１の画像投影装置２および第２の画像投影装置３から図２１の上段に示すように、各階調数に応じた表示光量の光を投影することが可能となる。この結果、画像投影システム１全体としては、図２１の下段に示すように、階調数０からＭ（５１２≧Ｍ）までの範囲において、各画素の階調数に応じた表示光量を画素毎に投影することが可能となる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、各画像投影装置の光源部４，１２から発せられる光の総量を階調データに基づいて増減させることが可能となるので、光源部４，１２を最大光量で常に発光させている場合に比べて、光源光量を抑制させることが可能となる。これにより、画像表示に必要となる光源光量を常に確保しながら、消費電力を抑制することができる。
また、従来の画像投影システムでは、光源部を常に発光させていたため、全ての画素に係る階調数がゼロの画像、つまり、真っ黒の画像を表示する場合でも、光が多少漏れてしまい、真っ黒の画像を正確に表示させることが困難であった。本実施形態に係る画像投影システム１によれば、階調数がゼロの画像を表示させる際には、光源部４，１２を全て消灯させることとなるので、光の漏れの影響を解消することができ、真っ黒の画像を容易に表示させることができる。

なお、上述した第１〜第３の態様においては、第１の画像投影装置２及び第２の画像投影装置３の最大表示階調数を２５６として説明してきたが、これらの値は一例である。また、各画像投影装置の最大表示階調数は、同一である必要はなく、異なる値であってもよい。
また、本実施形態においては、画素最大階調数Ｍを画像フレーム単位で抽出する場合について述べたが、画素最大階調数Ｍを抽出する間隔については、任意に設定することが可能となる。例えば、シーンが変化した場合、チャプターが変更された場合、また、画像全体の平均輝度をモニタしており、この平均輝度の変化量が所定量を超えた場合に、抽出部４２が画素最大階調数Ｍを抽出することとしても良い。このように、画素最大階調数Ｍを抽出する間隔を設定することにより、画像フレーム単位で行っていた場合に比べて、システム制御部３４の処理負担を軽減させることができるとともに、光源部４，１２の発光量を頻繁に変化させることを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、画像投影システム１が２台の画像投影装置を備える場合について説明したが、画像投影装置の台数については、これに限られず、３台以上備えていてもよい。例えば、画像投影システム１が３台の画像投影装置を備え、各画像投影装置の最大表示階調数がいずれも２５６であった場合、上述した第１の態様では、画像データの階調データとして、０〜２５６の階調数が入力された場合には、優先順位の最も高い画像投影装置のＬＥＤのみを点灯させるとともに、他の２台の画像投影装置のＬＥＤは消灯させる。また、２５７〜５１２の階調数が入力された場合には、優先順位の最も高い画像投影装置の光源部を最大光量Ｌで点灯させるとともに、不足分の階調数を優先順位が２番目に高い画像投影装置により補うこととし、優先順位が３番目に高い画像投影装置のＬＥＤは消灯させる。更に、５１３〜７６８の階調数に対しては、優先順位の最も高い画像投影装置および優先順位が２番目に高い画像投影装置の光源部を最大光量Ｌで点灯させるとともに、不足分の階調数を優先順位が３番目に高い画像投影装置により補うこととする。
このように、台数が３台以上となっても優先順位の高い画像投影装置から順に光源光量を割り当てることにより、点灯させるＬＥＤの数を最小限に抑えることができる。
また、第２の態様の場合には、画像データに含まれる画素最大階調数Ｍを各画像投影装置に割り当てられている分配比に応じて分配し、分配した各階調数に対応する光源光量をそれぞれの画像投影装置のＬＥＤに割り当てることで対応することができる。

また、本実施形態においては、光変調部として透過型のＬＣＤを用いたが、これに代えて、反射型のＬＣやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いることとしても良い。また、光源としてＬＥＤを用いたが、これに代えて、同等の応答特性を有する他の発光素子を用いることとしても良い。

本発明の一実施形態に係る画像投影システムの全体構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像投影システムの制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図２に示したシステム制御部の概略構成を示す図である。 第１の階調数−光源光量テーブルの一例を示す図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６以下である場合に、第１の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６以下である場合に、第２の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６を超える場合に、第１の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６を超える場合に、第２の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６以下である場合に、第１の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６以下である場合に、第２の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６を超える場合に、第１の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６を超える場合に、第２の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例を示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６以下である場合に、各画像投影装置からスクリーンに投影される表示光量ならびに画像投影システム全体としてスクリーンに投影される表示光量について示した図である。 第１の態様において、画素最大階調数Ｍが２５６を超える場合に、各画像投影装置からスクリーンに投影される表示光量ならびに画像投影システム全体としてスクリーンに投影される表示光量について示した図である。 第２の態様において、各ＬＥＤに割り当てられる光源光量の一例を示した図である。 第２の態様において、各ＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例を示した図である。 第２の態様において、各画像投影装置からスクリーンに投影される表示光量ならびに画像投影システム全体としてスクリーンに投影される表示光量について示した図である。 第２の態様において用いられる第１の階調数−光源光量テーブルの変形例を示した図である。 第１の態様と第２の態様とを組み合わせた態様において、第１の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量および第１の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例について示した図である。 第１の態様と第２の態様とを組み合わせた態様において、第２の画像投影装置のＬＥＤに割り当てられる光源光量および第２の画像投影装置のＬＣＤに対応して作成される透過率特性の一例について示した図である。 第１の態様と第２の態様とを組み合わせた態様において、各画像投影装置からスクリーンに投影される表示光量ならびに画像投影システム全体としてスクリーンに投影される表示光量について示した図である。

符号の説明

３４ システム制御部
３３ 表示画像生成部
３８ 第１のＬＣＤドライバ
３９ 第２のＬＣＤドライバ
３５ 光量バランス制御部
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 光源制御部
４ａ，４ｂ，４ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ＬＥＤ
５ａ，５ｂ，５ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ ＬＣＤ
４１ 画像データ分離部
４２ 抽出部
４２ａ 第１抽出部
４２ｂ 第２抽出部
４２ｃ 第３抽出部
４３ 光量割当部
４３ａ 第１光量割当部
４３ｂ 第２光量割当部
４３ｃ 第３光量割当部
４４ 特性作成部
４４ａ 第１特性作成部
４４ｂ 第２特性作成部
４４ｃ 第３特性作成部

Claims (6)

1. 光源部と、
   前記光源部から発せられる照明光の光量を制御する光源制御部と、
   前記光源部から発せられた照明光に、画像データに応じた変調を与える光変調部と、
   前記光変調部により変調された光を投影する投影光学部と
   を有する複数の画像投影装置を備え、各前記画像投影装置の投影光学部によって投影された光をスクリーン上で重ね合わせることにより画像を表示する画像投影システムであって、
   前記画像データに含まれる階調データに基づいて定まる必要光量を所定の条件に応じて分配し、各前記画像投影装置の光源部にそれぞれ割り当てる光量割当手段と、
   前記画像データに含まれる前記階調データおよび前記所定の条件に応じて、各前記画像投影装置が備える前記光変調部の特性を作成する特性作成手段と
   を具備する画像投影システム。
2. 前記画像データに含まれる前記階調データから各画素の階調数を検出し、検出した該階調数の中から画素最大階調数を抽出する抽出手段を備え、
   前記光量割当手段は、各前記画像投影装置に割り当てる光源光量の合計値に対応する階調数が前記抽出手段により抽出された前記画素最大階調数となるように、各前記画像投影装置の光源部に光源光量を割り当てる請求項１に記載の画像投影システム。
3. 前記光量割当手段は、各前記画像投影装置の識別情報と表示可能な最大階調数と前記光源部を点灯させる優先順位とを対応付けて予め記憶しており、優先順位が高い画像投影装置から順に光源光量を割り当て、割り当てた光源光量がその画像投影装置の表示可能な最大階調数に達した場合に、優先順位が次に高い画像投影装置に対して光源光量を割り当てる請求項１または請求項２に記載の画像投影システム。
4. 前記光量割当手段が、前記必要光量を等分して各前記画像投影装置にそれぞれ割り当てる請求項１に記載の画像投影システム。
5. 前記抽出手段が、画像フレーム単位で前記画素最大階調数を抽出する請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像投影システム。
6. 前記抽出手段は、シーンが変更された場合、チャプター番号が変更された場合、または前記スクリーンに表示している画像の平均輝度値の変化量が所定量を超えた場合に、前記画素最大階調数を抽出する請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像投影システム。

Images