JP2011002666A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数のプロジェクタを使って、階調性とコントラストを高める。
【解決手段】
１０ビット階調の入力画像に対し、プロジェクタ１００は、０〜２５５階調領域をこの階調で投影し、２５５を越える階調領域を２５５でクリッピングする。プロジェクタ２００は、２５５以下の階調領域を０でクリッピングし、２５６〜５１１階調領域を０〜２５５階調で投影し、５１１を越える階調領域を２５５でクリッピングする。プロジェクタ３００は、５１２以下の階調領域を０でクリッピングし、５１２〜７６７階調領域を０〜２５５階調で投影し、７６７を越える階調領域を２５５でクリッピングする。プロジェクタ４００は、７６７以下の階調領域を０でクリッピングし、７６８〜１０２３階調領域を０〜２５５階調で投影する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像表示装置及びその制御方法に関し、特に複数の画像投映手段による画像を重ね合わせて表示する画像表示装置及びその制御方法に関する。

特開２００５−０９９８６３号公報

従来、表示装置として、液晶パネルにより生成された画像をスクリーンに投影するプロジェクタが知られている。画像表示装置では、一般に、大画面化、高輝度化、高解像度化及び高階調化等が常に要求される。

投影装置で高輝度化を実現する場合、複数の光源の出力光を合成することによって輝度を向上させる多灯式プロジェクタが知られている。例えば、２灯又は４灯と点灯光源（この場合にはランプ）の数を増やすことによって、スクリーン上の明るさを増すことができる。しかし、この方式では、高輝度部を明るくできるが、低輝度部にも明るくなってしまい、コントラストが大きくとれない。

２灯式プロジェクタにおいて、光源ランプの出力光の遮断制御と、光源光を空間変調する光変調素子に印加する画像信号の強度制御を連動させることで、コントラストを拡大する技術が知られている（特許文献１）。画像信号の明るさが０〜１／２の範囲では、一方の光源ランプの出力光を遮断しつつ、光変調素子に印加する画像信号の振幅を２倍にする。画像信号の明るさが１／２以上では、２つの光源ランプの出力光を使用し、光変調素子には画像信号をそのまま印加する。

一方、大画面で明るい投影映像を安価な構成で達成する方式として、通常輝度のプロジェクタを複数台用いて、同一映像を同一スクリーンに重畳投影する所謂スタック投影が知られている。

多灯式プロジェクタでは、階調性は改善されない。階調性を上げる為には、階調性を高めるための演算精度とメモリ等を必要とし、より大規模な演算・処理回路が必要となる。

スタック投影は簡単に高輝度化が可能である。しかし、この方式でも、単に複数の映像を重畳するだけでは、コントラストが低下してしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高階調化と高コントラスト化を実現する画像表示装置及びその制御方法を提示することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、入力画像に応じて透過率が変化する変調素子、前記変調素子を照明する光源、及び前記光源を制御する光源制御手段をそれぞれ具備する複数のプロジェクタを有し、各プロジェクタの投影画像を重ねて表示する画像表示装置であって、前記各プロジェクタは、担当する階調領域を決定する階調領域決定手段を有し、前記光源制御手段は、入力画像と前記階調領域決定手段により決定された階調領域との関係により、前記光源を制御することを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置の制御方法は、入力画像に応じて透過率が変化する変調素子、前記変調素子を照明する光源、及び前記光源を制御する光源制御手段をそれぞれ具備する複数のプロジェクタの投影画像を重ねて表示する画像表示装置を制御する方法であって、各プロジェクタの担当する階調領域を決定する階調領域決定ステップと、前記各プロジェクタにおいて、入力画像及び担当する階調領域との関係により、前記光源を制御するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、同じ入力画像による画像を複数のプロジェクタにより重なるように投影することで、スタック投影による高輝度化を実現する。各プロジェクタの階調領域を制御することで、個々のプロジェクタの表現能力以上の階調性を実現出来る。各プロジェクタの光源を個別に制御することによって、余分な漏れ光を減らし、高コントラスト化を実現できる。

本発明の一実施例の概略構成図である。 各プロジェクタの概略構成ブロック図である。 第１の動作フローチャートである。 スタック投影の際の高階調性と高コントラスト性の説明模式図である。 第２の動作フローチャートである。 第３の動作フローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施例を適用するシステム構成の概略構成ブロック図を示す。プロジェクタ１００、２００、３００、４００は、特許請求の範囲の画像表示手段として機能する。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＤＶＤプレイヤー又はテレビチューナ等の映像信号源５００は、表示すべき画像信号を出力する。分配器６００は、映像信号源５００からの画像信号をプロジェクタ１００，２００，３００および４００に分配する。プロジェクタ１００，２００，３００，４００の出力映像は、スクリーン７００に投影される。

本実施例では４台のプロジェクタ１００，２００，３００，４００を使用して同一画面上に重ね合わせて表示するが、プロジェクタの台数はこれに限定されない。また、各プロジェクタ１００，２００，３００，４００は、複数の画像表示手段を内蔵し、それらの表示画像を合成又は重畳した画像を投影してもよい。更に、画像を重ね合わせ可能な表示装置であれば、特にプロジェクタに限定されない。

図２は、プロジェクタ１００，２００，３００，４００の概略構成ブロック図を示す。

プロジェクタ１００の構成を説明する。入力画像受信部１０１は、分配器６００からの画像情報を受信する。入力画像記憶手段１０２は、入力画像情報を所定のフレーム枚数分、一時記憶する。階調領域決定手段１０３は、プロジェクタ１００が担当する階調領域を決定する。表示画像生成手段１０４は、入力画像受信部１０１からの入力画像の、階調領域決定手段１０３により決定された階調領域に対応する部分から、所定の階調領域のみを表示する表示画像を生成する。変調素子１０５は、表示画像生成手段１０４によって生成された表示画像に基づき空間的に透過率が変化する素子である。表示画像判定手段１０６は、表示画像生成手段１０４による表示画像情報に基づき光源をどのように制御するかを判定する。光源制御手段１０７は、表示画像判定手段１０６の判定結果に従い光源を制御する。光源１０８は、変調素子１０５を照明する。投光手段１０９は偏光板・合成光学系等を含み、光源１０８から変調素子１０５を経由した光を外部のスクリーン等に投影する。光源寿命判定手段１１０は、光源１０８の累積点灯時間／点灯間隔等の情報を元に光源寿命を判定する。

ブロック２０１〜２１０，３０１〜３１０，４０１〜４１０は、ブロック１０１〜１１０と同様の機能を有する。

図３は本実施例の動作フローチャートを示す。図４は、本実施例における階調領域分担の概念図を示す。図３及び図４を参照して、本実施例の動作を説明する。

分配器６００は、映像信号源５００からの画像信号を各プロジェクタ１００，２００，３００，４００に分配する（Ｓ１０１）。この実施例では、入力画像の階調は１０ビット、各プロジェクタの表示限界階調は８ビットであるとする。その相関を図４（ａ）に示す。

プロジェクタ１００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部１０１で受信する（Ｓ１１１）。階調領域決定手段１０３が、プロジェクタ１００が担当する階調領域を決定する（Ｓ１１２）。ここで、プロジェクタ１００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの０〜２５５階調を担当するものとする。

Ｓ１１２の決定に従い、表示画像生成手段１０４は、階調領域０〜２５５に対して入力画像に即した階調制御を行い、２５５を超える階調に対し２５５でクリッピングする（Ｓ１１３）。表示画像生成手段１０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ１００の表示画像となる。表示画像生成手段１０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｂ）に示す。

光源制御手段１０７は、入力画像情報と決定された階調領域（０〜２５５階調）との関係に従い光源１０８を制御する（Ｓ１１４）。ここでは、決定された階調領域が０〜２５５階調であるので、入力画像情報の如何にかかわらず、光源１０８は、点灯制御される。

変調素子１０５は、表示画像生成手段１０４により生成された表示画像により変調され、光源１０８が変調素子１０５を照明する。これにより、表示画像生成手段１０４により生成された表示画像が、投光手段１０９によりスクリーン７００に投影され表示される（Ｓ１１５）。

同様に、プロジェクタ２００では、入力画像受信部２０１が、分配器６００からの入力画像情報を受信する（Ｓ１２１）。階調領域決定手段２０３が、プロジェクタ２００が担当する階調領域を決定する（Ｓ１２２）。ここで、プロジェクタ２００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの２５６〜５１１階調を担当するものとする。Ｓ１２２の決定に従い、表示画像生成手段２０４は、階調領域０〜２５５を０でクリッピングし、階調領域２５６〜５１１を０〜２５５階調に階調制御を行い、５１１を超える階調領域を２５５でクリッピングする（Ｓ１２３）。表示画像生成手段２０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ２００の表示画像となる。表示画像生成手段２０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｃ）に示す。

光源制御手段２０７は、入力画像情報と決定された階調領域（２５６〜５１２階調）との関係に従い光源２０８を制御する（Ｓ１２４）。例えば、光源２０８は、入力画像の階調が２５５以下である場合には消灯制御、２５６以上である場合には点灯制御される。

変調素子２０５は、表示画像生成手段２０４により生成された表示画像により変調され、光源２０８が変調素子２０５を照明する。これにより、表示画像生成手段２０４により生成された表示画像が、投光手段２０９によりスクリーン７００に投影され表示される（Ｓ１２５）。

プロジェクタ３００では、入力画像受信部３０１が、分配器６００からの入力画像情報を受信する（Ｓ１３１）。階調領域決定手段３０３が、プロジェクタ３００が担当する階調領域を決定する（Ｓ１３２）。ここで、プロジェクタ３００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの５１２〜７６７階調を担当するものとする。Ｓ１３２の決定に従い、表示画像生成手段３０４は、階調領域０〜５１１を０でクリッピングし、階調領域５１２〜７６７を０〜２５５階調に制御し、７６７を超える階調領域を２５５でクリッピングする（Ｓ１３３）。表示画像生成手段３０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ３００の表示画像となる。表示画像生成手段３０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｄ）に示す。

光源制御手段３０７は、入力画像情報と決定された階調領域（５１２〜７６７階調）との関係に従い光源３０８を制御する（Ｓ１３４）。例えば、光源３０８は、入力画像の階調が５１１以下である場合には消灯制御、５１２以上である場合には点灯制御される。

変調素子３０５は、表示画像生成手段３０４により生成された表示画像により変調され、光源３０８が変調素子３０５を照明する。これにより、表示画像生成手段３０４により生成された表示画像が、投光手段３０９によりスクリーン７００に投影され表示される（Ｓ１３５）。

プロジェクタ４００では、入力画像受信部４０１が、分配器６００からの入力画像情報を受信する（Ｓ１４１）。階調領域決定手段４０３が、プロジェクタ３００が担当する階調領域を決定する（Ｓ１４２）。ここで、プロジェクタ４００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの７６８〜１０２３階調を担当するものとする。Ｓ１４２の決定に従い、表示画像生成手段４０４は、階調領域０〜７６７を０でクリッピングし、階調領域７６８〜１０２３を０〜２５５階調に制御する（Ｓ１３３）。表示画像生成手段４０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ４００の表示画像となる。表示画像生成手段４０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｅ）に示す。

光源制御手段４０７は、入力画像情報と決定された階調領域（７６８〜１０２３階調）との関係に従い光源４０８を制御する（Ｓ１４４）。例えば、光源４０８は、入力画像の階調が７６７以下である場合には消灯制御、７６８以上である場合には点灯制御される。

変調素子４０５は、表示画像生成手段４０４により生成された表示画像により変調され、光源４０８が変調素子４０５を照明する。これにより、表示画像生成手段４０４により生成された表示画像が、投光手段４０９によりスクリーン７００に投影され表示される（Ｓ１４５）。

プロジェクタ１００，２００，３００，４００の投影画像は、スクリーン７００上の同一位置に投影される（ステップＳ１５１）。

以上のように、本実施例によれば、スタック投影により簡単に高輝度化を実現できる。また、各階調領域を担当するプロジェクタを決めることで、個々のプロジェクタが表現できる階調性以上の高階調性も実現できる。各プロジェクタの光源を入力画像により制御することによって、余分な漏れ光を減らし、高コントラスト化を実現できる。

本実施例では、各プロジェクタが１つの光源しか有しないので、全体の階調の最大値によって各プロジェクタの光源を制御することになるが、本発明はそれに限定されない。例えば、各プロジェクタの投影エリアを複数に分割し、分割された投影エリア毎に光源を設け、その投影エリア毎の入力画像の階調領域を決定し光源を制御する。このような変更構成でも、同様の効果を得る事ができる。

各画素に対して光源を割り当てる場合には、その画素毎の入力画像の階調領域を決定し、各光源を制御しても、同様の効果を得る事ができる。

本実施例では、」各プロジェクタが表現できる階調を８ビット、入力画像の階調を１０ビットとしたが、これに限定されない。例えば、各プロジェクタが表現できる階調を８ビット、入力画像の階調を１２ビットの場合、スタック投影のプロジェクタを１６台にすることで同様の効果を得る事ができる。

また、ランプの点灯後の所定時間を一律にしているが、画像表示手段の環境に応じて所定時間を変更しても良い。または、ランプ点灯後の輝度カーブを直接測定して所定輝度になるまでの時間を測定して、その値を使用しても同様の効果を得ることができる。

画像を重ね合わせる方法は、プロジェクタ毎での重ね合わせに限定されない。例えば、各プロジェクタ（画像表示手段）内に複数の画像表示デバイスが内蔵され、そのプロジェクタ内で画像合成/重ね合わせがなされても、同様の効果を得る事ができる。

図５は、本実施例の別の動作フローチャートを示す。光源１０８，２０８，３０８，４０８として、高輝度を得るために高圧縮水銀ランプを使う場合、点灯・消灯に時間がかかる。図５に示すフローでは、点灯・消灯の遅延を考慮している。

分配器６００は、映像信号源５００からの画像信号を各プロジェクタ１００，２００，３００，４００に分配する（Ｓ１０１）。ここでも、入力画像の階調は１０ビット、各プロジェクタの表示限界階調は８ビットであるとする。その相関を図４（ａ）に示す。

動作例として、入力画像の最大輝度値が２５５以下であった場合から、２５６以上になり、さらに２５５以下になった場合を説明する。そのため、図５には、プロジェクタ１００およびプロジェクタ２００の動作のみを記載してある。

プロジェクタ１００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部１０１で受信する（Ｓ２１１）。受信された入力画像は、入力画像記憶手段１０２に一時記憶される（Ｓ２１２）。

階調領域決定手段１０３が、プロジェクタ１００が担当する階調領域を決定する（Ｓ２１３）。ここで、プロジェクタ１００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの０〜２５５階調を担当するものとする。

まず、表示画像生成手段１０４に黒表示を設定し（Ｓ２１４）、光源１０８を点灯させる（Ｓ２１６）。最初は光源の点灯制御を行ってもまだ所定の輝度に達していないので（Ｓ２１７）、ステップＳ２１８をスキップし、黒表示のデータを変調素子１０５に送信する（Ｓ２１９）。

そして、各プロジェクタ１００，２００，・・・の投影画像を重ね合わせて表示する（Ｓ２０２）。この段階では黒表示のままである。その後、表示が終了したかどうかを判断し（Ｓ２０３）、表示終了でなければステップＳ２０１に戻る。この一連の動作が、光源の点灯後の所定時間の間、繰り返される。所定時間が経過すると、光源輝度が所定値に達する（Ｓ２１７）。この時点で、最初に記憶された入力画像データが入力画像記憶手段１０２から読み出され、その表示データが変調素子１０５に送信される（Ｓ２１９）。

その後、表示終了か否かが判断され（Ｓ２０３）、表示終了でなければステップＳ２０１に戻る。このようにして、所定時間だけ遅れた状態で入力画像が連続表示される。

一方、プロジェクタ２００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部２０１が受信する（ステップＳ２２１）。受信された入力画像は、入力画像記憶手段２０２に一時記憶される（Ｓ２２２）。

階調領域決定手段２０３が、プロジェクタ２００が担当する階調領域を決定する（Ｓ２２３）。ここで、プロジェクタ１００は８ビット階調表現が可能であり、入力画像１０ビット階調のうちの２５６〜５１１階調を担当するものとする。

まず、表示画像生成手段２０４に黒表示を設定する（Ｓ２２４）。光源２０８を点灯させるかどうかを、入力画像情報により判断する（Ｓ２２５）。本実施例では、最初の入力画像の最大輝度を２５５以下としたので、光源の点灯後の状態かどうかを判断する（Ｓ２３０）。光源点灯後の状態でないので（Ｓ２３０）、光源２０８をアイドリング状態に設定する（Ｓ２３１）。ステップＳ２２４で設定された黒表示のデータを変調素子２０５に送信する（Ｓ２２９）。

各プロジェクタ１００，２００．・・・の投影画像を重ね合わせて表示する（ｓ２０２）。この場合には、プロジェクタ１００により投影された画像が表示される。

その後、表示が終了したかどうか判断され（Ｓ２０３）、表示終了でなければステップＳ２０１に戻る。

この一連の動作が、入力画像の最大輝度が２５６以上になるまで、継続される。

入力画像の最大輝度が２５６以上になると、まずその状態の入力画像が、入力画像記憶手段２０２に一時記憶される（Ｓ２２２）。

階調領域決定手段２０３が、プロジェクタ２００が担当する階調領域を決定する（Ｓ２２３）。表示画像生成手段２０４に黒表示を設定し（Ｓ２２４）、光源２０８を点灯させるかどうかを入力画像情報により判断する（Ｓ２２５）。この段階では、入力画像の最大輝度が２５６以上になったので、光源１０８を点灯させることになる（Ｓ２２６）。但し、最初は光源の点灯制御を行っても、まだ所定輝度に達していないので（Ｓ２２７）、ステップＳ２２８をスキップし、黒表示データを変調素子２０５に送信する（Ｓ２２９）。

各プロジェクタ１００，２００，・・・の投影画像を重ね合わせて表示する（Ｓ２０２）。この段階では、プロジェクタ１００による投影画像が表示される。その後、表示が終了したかどうかが判断され（Ｓ２０３）、表示終了でなければステップＳ２０１に戻る。

この一連の動作が、光源の点灯後の所定時間の間、繰り返される。所定時間が経過すると、光源輝度が所定値に達する（Ｓ２２７）。この時点で、最初に記憶された入力画像データが入力画像記憶手段２０２から読み出され、その表示データが変調素子２０５に送信される（Ｓ２２９）。これにより、プロジェクタ１００とプロジェクタ２００の画像が重ね合わさった画像が表示される。

その後、表示が終了したかどうか判断され（ステップＳ２０３）、表示終了でなければステップＳ２０１に戻る。

そしてこの一連の動作により、所定時間だけ遅れた状態で入力画像が連続表示されることになる。

入力画像の最大輝度が２５５以下になった場合には、所定時間後（Ｓ２３０）に光源がアイドリング状態になる（Ｓ２３１）。ステップＳ２２４で設定された黒表示のデータが変調素子２０５に送信される（Ｓ２２９）。

これらの一連の動作が、入力画像の最大輝度の状態に応じて繰り返される。

以上のように、本実施例によれば、光源が所定の輝度になるまで画像データを保持するので、画像表示状態を中断させることなく光源の点灯・消灯を行うことができる。これにより、制約の少ない高コントラストな投影装置を提供できる。

光源制御の際に、消灯制御の代わりにアイドリング制御を行うことによって、より高速に光源を制御できる。

本実施例では、光源の消灯中又はアイドリング中に黒表示を行うことで漏れ光を減らしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、黒表示の代わりにメカニカルな遮光部材を挿入したり、照明光路の変更を行うことで、更なるコントラストの改善効果を得ることができる。

また、光源の点灯後の所定時間を一律にしているが、所定時間は一定でなくてもよい。例えば、画像表示手段の環境に応じて所定時間を変更してもよい。また、光源の点灯後の輝度カーブを直接測定して所定輝度になるまでの時間を測定し、その時間を所定時間として使用してもよい。

また、所定時間は、各光源の安定輝度になるまでの時間のうちの最大長に合わせて設定するのが好ましい。しかし、各画像表示手段間で毎回通信を行い、その都度、組み合わされた画像表示手段の最大値を探してその値に設定しても良い。

図６は、本実施例の更に別の動作フローチャートを示す。この動作例では、各画像表示手段の光源寿命を判定し、全体として平均的に光源を使用するように制御し、これにより光源の寿命を延ばす。

分配器６００は、映像信号源５００からの入力画像情報をプロジェクタ１００、２００、３００、４００に分配する（Ｓ３０１）。この実施例では、入力画像の階調が１０ビット階調、各プロジェクタの表示限界階調が８ビットであるとする。その相関を図４（ａ）に示す。

プロジェクタ１００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部１０１で受信する（Ｓ３１１）。プロジェクタ１００の受信と同時又はそれ以前に、今回重ね合わせ投影を行うプロジェクタ１００、２００、３００、４００内の光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０から光源寿命情報を入手する（Ｓ３１２）。そして、各光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０からの光源寿命情報に基づき、プロジェクタ１００は、４台のプロジェクタの光源寿命を相対比較する（Ｓ３１３）。光源寿命の相対比較に基づき、階調領域決定手段１０３は、プロジェクタ１００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３１４）。

例えば、プロジェクタ１００が光源寿命の最も長いプロジェクタであると判定されたとする。この場合、階調領域決定手段１０３は、プロジェクタ１００が０〜２５５階調を担当すると判定する。判定された階調領域（０〜２５５階調）に基づき、表示画像生成手段１０４は０〜２５５階調までを入力画像に即した階調制御を行い、２５５を超える階調の入力画像を２５５階調でクリッピングする（Ｓ３１５）。このように生成された画像をプロジェクタ１００の表示画像とする。これの入力画像情報と表示画像情報との相関を図４（ｂ）に示す。

入力画像情報と、決定された階調領域（０〜２５５階調）との関係により、光源制御手段１０７は、光源１０８を制御する（Ｓ３１６）。ここでは、決定された階調領域が０〜２５５階調であるので、入力画像情報の如何にかかわらず、光源１０８は点灯制御される。光源１０８の点灯に応じて、光源寿命判定手段１１０に点灯情報が入力され、光源１０８の点灯累積時間としてカウントされる（Ｓ３１７）。

表示画像生成手段１０４により生成された表示画像は、変調素子１０５を変調し、変調素子１０５は、光源１０８によって照明される。投光手段１０９は、変調素子１０５により強度変調された画像を投影・表示する（Ｓ３１８）。

プロジェクタ２００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部２０１により受信する（Ｓ３２１）。プロジェクタ２００の受信と同時又はそれ以前に、プロジェクタ２００は、光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０から光源寿命情報を入手する（Ｓ３２２）。各光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０からの光源寿命情報に基づき、プロジェクタ２００は、４台のプロジェクタの光源寿命を相対比較する（Ｓ３２３）。光源寿命の相対比較に基づき、階調領域決定手段２０３は、プロジェクタ２００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３２４）。この決定の際には、先に階調領域が決定されているプロジェクタがあった場合には、それと同じ階調領域を決定しない仕組みが組み込まれているものとする。

ここで、例えば、プロジェクタ２００は光源寿命が２番目に長いプロジェクタであると判定されたとする。この判定結果に基づき、階調領域決定手段２０３は、プロジェクタ２００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３２４）。プロジェクタ２００は８ビット階調表現が可能であるとし、入力画像１０ビット階調のうち、２５６〜５１１階調を担当するものとする。

決定された階調領域（２５６〜５１１階調）に基づき、表示画像生成手段２０４は、階調領域０〜２５５を０でクリッピングし、階調領域２５６〜５１１を０〜２５５階調に制御し、５１１を超える階調領域を２５５でクリッピングする（Ｓ３２５）。表示画像生成手段２０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ２００の表示画像となる。表示画像生成手段２０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｃ）に示す。

入力画像情報と、決定された階調領域（２５６〜５１１階調）との関係により、光源制御手段２０７は光源２０８を制御する（Ｓ３２６）。たとえば、光源２０８は、入力画像の階調が２５５以下である場合には消灯制御され、２５６以上である場合には点灯制御される。光源２０８が点灯された場合、光源寿命判定手段２１０に点灯情報が入力され、光源２０８の点灯累積時間としてカウントされる（Ｓ３２７）。

表示画像生成手段２０４により生成された表示画像は、変調素子２０５を変調し、変調素子２０５は、光源２０８によって照明される。投光手段２０９は、変調素子２０５により強度変調された画像を投影・表示する（Ｓ３２８）。

プロジェクタ３００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部３０１により受信する（Ｓ３３１）。プロジェクタ３００の受信と同時又はそれ以前に、プロジェクタ３００は、光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０から光源寿命情報を入手する（Ｓ３３２）。各光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０からの光源寿命情報に基づき、プロジェクタ３００は、４台のプロジェクタの光源寿命を相対比較する（Ｓ３３３）。光源寿命の相対比較に基づき、階調領域決定手段３０３は、プロジェクタ３００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３３４）。この決定の際には、先に階調領域が決定されているプロジェクタがあった場合には、それと同じ階調領域を決定しない仕組みが組み込まれているものとする。

ここで、例えば、プロジェクタ３００は光源寿命が３番目に長いプロジェクタであると判定されたとする。この判定結果に基づき、階調領域決定手段３０３は、プロジェクタ３００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３３４）。プロジェクタ３００は８ビット階調表現が可能であるとし、入力画像１０ビット階調のうち、５１２〜７６７階調を担当するものとする。

決定された階調領域（５１２〜７６７階調）に基づき、表示画像生成手段３０４は、階調領域０〜５１１を０でクリッピングし、階調領域５１２〜７６７を０〜２５５階調に制御し、７６７を超える階調領域を２５５でクリッピングする（Ｓ３３５）。表示画像生成手段３０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ３００の表示画像となる。表示画像生成手段３０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（ｄ）に示す。

入力画像情報と、決定された階調領域（５１２〜７６７階調）との関係により、光源制御手段３０７は光源３０８を制御する（Ｓ３３６）。たとえば、光源３０８は、入力画像の階調が５１１以下である場合には消灯制御され、５１２以上である場合には点灯制御される。光源３０８が点灯された場合、光源寿命判定手段３１０に点灯情報が入力され、光源３０８の点灯累積時間としてカウントされる（Ｓ３３７）。

表示画像生成手段３０４により生成された表示画像は、変調素子３０５を変調し、変調素子３０５は、光源３０８によって照明される。投光手段３０９は、変調素子３０５により強度変調された画像を投影・表示する（Ｓ３３８）。

プロジェクタ４００は、分配器６００からの入力画像情報を入力画像受信部３０１により受信する（Ｓ３４１）。プロジェクタ４００の受信と同時又はそれ以前に、プロジェクタ４００は、光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０から光源寿命情報を入手する（Ｓ３４２）。各光源寿命判定手段１１０、２１０、３１０、４１０からの光源寿命情報に基づき、プロジェクタ４００は、４台のプロジェクタの光源寿命を相対比較する（Ｓ３４３）。光源寿命の相対比較に基づき、階調領域決定手段４０３は、プロジェクタ４００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３４４）。この決定の際には、先に階調領域が決定されているプロジェクタがあった場合には、それと同じ階調領域を決定しない仕組みが組み込まれているものとする。

ここで、プロジェクタ４００は光源寿命が４番目に長いプロジェクタであると判定されたとする。この判定結果に基づき、階調領域決定手段４０３は、プロジェクタ４００が担当する階調領域を決定する（Ｓ３４４）。プロジェクタ４００は８ビット階調表現が可能であるとし、入力画像１０ビット階調のうち、７６８〜１０２３階調を担当するものとする。

決定された階調領域（７６８〜１０２３階調）に基づき、表示画像生成手段４０４は、階調領域０〜７６７を０でクリッピングし、階調領域７６８〜１０２３を０〜２５５階調に制御し、１０２３を超える階調領域を２５５でクリッピングする（Ｓ３４５）。表示画像生成手段４０４がこのように生成した画像が、プロジェクタ４００の表示画像となる。表示画像生成手段４０４の入力画像情報と表示画像情報との相関を、図４（（ｅ）に示す。

入力画像情報と、決定された階調領域（７６８〜１０２３階調）との関係により、光源制御手段４０７は光源４０８を制御する（Ｓ３４６）。たとえば、光源４０８は、入力画像の階調が７６７以下である場合には消灯制御され、７６８以上である場合には点灯制御される。光源４０８が点灯された場合、光源寿命判定手段４１０に点灯情報が入力され、光源４０８の点灯累積時間としてカウントされる（Ｓ３４７）。

表示画像生成手段４０４により生成された表示画像は、変調素子４０５を変調し、変調素子４０５は、光源４０８によって照明される。投光手段４０９は、変調素子４０５により強度変調された画像を投影・表示する（Ｓ３４８）。

プロジェクタ１００、２００、３００、４００の投影画像は、同一スクリーンの同一位置に投影される（Ｓ３５１）。

以上のように、本実施例によれば、スタック投影により簡単に高輝度化を実現できる。また、各階調領域を異なるプロジェクタに割り当てることで、各プロジェクタが表現できる階調性以上の高階調性も実現できる。各階調領域を担当するプロジェクタの光源を制御することによって、余分な漏れ光を減らし、高コントラストを実現できる。

光源の点灯時間を累積し、それに基づいて担当する階調を決定するので、ランプ点灯時間を平均化できる。トータルとしての光源寿命とプロジェクタの寿命を延ばすことができる。

本実施例では、光源点灯時間の累積で判定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、プロジェクタの動作時間で判定しても、光源の出力光エネルギーを直接測定してその累積により判定しても、ほぼ同様の効果を得ることができる。

本実施例では、光源の点灯時間の単純累積・単純加算により光源寿命を判定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、照射エネルギーの異なるランプや、構造体等の違いにより投射寿命係数の異なる光源に対しては、所定の係数又は重み付けを加味して累積時間を算出してもよい。周囲温度等のプロジェクタの置かれた環境に応じた係数又は重み付けで累積時間を算出してもよい。

本発明は、スタック投影の最初に光源寿命を判定し、それに基づいて階調の担当領域を決定することに限定されない。例えば、投影途中でもリアルタイムに光源寿命を比較判定し、その状態に応じてリアルタイムに担当する階調を変更しても、同様の効果を得ることができる。特に、長時間投影されるユースケースにおいては、上記手法を用いることでより平均化された使い方を提供することが可能となる。

入力画像の階調が０の場合、プロジェクタ１００の光源を消灯制御することで、光源１０８の寿命を延ばすことができる。

１００、２００，３００，４００：プロジェクタ
５００：映像信号源
６００：分配器
７００：スクリーン

Claims (8)

1. 入力画像に応じて透過率が変化する変調素子、前記変調素子を照明する光源、及び前記光源を制御する光源制御手段をそれぞれ具備する複数のプロジェクタを有し、各プロジェクタの投影画像を重ねて表示する画像表示装置であって、
   前記各プロジェクタは、担当する階調領域を決定する階調領域決定手段を有し、
   前記光源制御手段は、入力画像と前記階調領域決定手段により決定された階調領域との関係により、前記光源を制御する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記各プロジェクタは、さらに、
   前記入力画像の、前記階調領域決定手段によって決定された階調領域に対応する部分から、表示画像を生成する表示画像生成手段と、
   前記表示画像生成手段によって生成された前記表示画像が投影されるべき画像か否かを判定する表示画像判定手段
   とを有し、
   前記光源制御手段は、前記表示画像判定手段が、前記表示画像が投影されるべき画像と判定した場合に、前記光源を点灯制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 更に、前記各プロジェクタは、前記入力画像を一時、記憶する記憶手段を具備し、少なくとも前記光源の点灯制御と消灯制御の切り替え時間に対応する間の前記入力画像を、前記記憶手段に一時記憶する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記光源制御手段は、前記光源を点灯制御し、アイドリング状態に点灯制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記各プロジェクタは、前記光源の寿命を判定する光源寿命判定手段を有し、
   前記階調領域決定手段は、前記光源の寿命を平均化するように担当する階調を決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記光源寿命判定手段は、前記光源の累積点灯時間により前記光源の寿命を判定することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 入力画像に応じて透過率が変化する変調素子、前記変調素子を照明する光源、及び前記光源を制御する光源制御手段をそれぞれ具備する複数のプロジェクタの投影画像を重ねて表示する画像表示装置を制御する方法であって、
   各プロジェクタの担当する階調領域を決定する階調領域決定ステップと、
   前記各プロジェクタにおいて、入力画像及び担当する階調領域との関係により、前記光源を制御するステップ
   とを有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。
8. さらに、前記各プロジェクタにおいて、
   前記入力画像の、前記階調領域決定ステップによって決定された階調領域に対応する部分から、表示画像を生成する表示画像生成ステップと、
   前記表示画像生成ステップによって生成された前記表示画像が投影されるべき画像か否かを判定する表示画像判定ステップ
   とを有し、
   前記表示画像判定ステップにおいて前記表示画像が投影されるべき画像と判定された場合に、前記光源が点灯制御される
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置の制御方法。

Images