JP2011248308A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源として複数のランプを備えた投写型映像表示装置において、投写画像の明るさを精度良く調整することを実現する。
【解決手段】プロジェクタは、複数のランプ５０１〜５０４からなる光源装置５０と、入力画像信号に応じて光源装置５０からの光を変調する光変調部と、光変調部により変調された光を投写する投写レンズ６２とを備える。光変調部は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光にそれぞれ対応付けられた液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂと、液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから出射された光を色合成するプリズムブロック６０とを含む。プロジェクタは、液晶パネル５Ｇとプリズムブロック６０との間に設けられた液晶パネル５Ｇにより変調された光の光量を検出する照度センサ１０と、照度センサ１０の検出値に応じて、投写レンズ６２から出射される投写光の光量を制御する制御部とをさらに備える。
【選択図】図７

Description

この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、複数のランプを備える投写型映像表示装置に関する。

投写型映像表示装置（以下、プロジェクタとも称する。）においては、低消費電力化や光源の長寿命化を目的として、光源の明るさを調整する機能（以下、調光機能とも称す）を備えたものが実用化されている。これによれば、例えば画像の平均的な明るさが変化した場合でも、光源の出射光量を調整することで、消費電力の低減とともにコントラストを向上させることができる。

このような光源の調光機能を備えたプロジェクタとして、たとえば特開２００９−１８６５４６号公報（特許文献１）には、光変調器の表示領域の外部に当該光変調器への入射光の光量を測定する複数の光量測定部を設け、当該光量測定部によって測定された光量に基づき、上記表示領域における入射光の光量の分布を決定するとともに、その決定した分布に応じて光変調器を制御する構成が開示される。

また、特開２００１−２４９６５２号公報（特許文献２）には、複数のユニットプロジェクタの出射光を合わせて全体画像を形成するマルチスクリーン表示装置において、各ユニットプロジェクタの光学装置の内部に、ランプの輝度を検知するための輝度センサを設置し、当該輝度センサから得られる輝度情報と他のユニットプロジェクタからの輝度情報とを比較した結果に応じて表示画像信号の出力振幅レベルを制御する構成が開示される。

特開２００９−１８６５４６号公報 特開２００１−２４９６５２号公報

プロジェクタにおいては、光源として複数のランプを搭載し、当該複数のランプのうちの点灯させるランプの個数を切換えたり、その点灯させたランプの出射光量を変化させることによって光源の出射光量を調整する技術が検討されている。

このように複数のランプを搭載したプロジェクタでは、ランプごとの使用時間の違いなどによる経時変化の違いに応じて、ランプごとの光量にばらつきが生じてしまう。そのため、光源全体の出射光量にも径時的な変化が生じる。光源全体の出射光量を一定に保つためには、各ランプの経時変化に起因した出射光量の変化を正確に検出し、その検出した出射光量の変化を複数のランプの駆動制御に適当に反映させることが求められる。

しかしながら、上記の特許文献１および２に開示されるプロジェクタはともに、光源を複数のランプで構成する構成については考慮しておらず、ひいては、上述したような光源に複数のランプを用いることに起因する特有の課題についても何ら言及していない。

それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光源として複数のランプを備えた投写型映像表示装置において、投写画像の明るさを精度良く調整することを実現することである。

この発明のある局面に従う投写型映像表示装置は、複数の発光源からなる光源装置と、入力画像信号に応じて、光源装置からの光を変調する光変調部と、光変調部により変調された光を投写する投写部とを備える。光変調部は、第１から第３の原色光にそれぞれ対応付けられ、各原色光を変調する第１から第３の光変調素子と、第１から第３の光変調素子から出射された光を色合成して投写部へ出射する色合成部とを含む。投写型映像表示装置は、第１から第３の光変調素子のうちの少なくとも１つの光変調素子と色合成部との間に設けられ、少なくとも１つの光変調素子により変調された光の光量を検出する光量検出部と、光量検出部の検出値に応じて、投写部から出射される投写光の光量を制御する制御部とをさらに備える。

上記の発明によれば、光量検出部の検出値に対する発光源ごとの光量のばらつきの影響を小さくできるとともに、投写部からの戻り光のばらつきの影響を小さくできる。また、当該検出値に、光源装置の特性変化および光変調素子の特性変化を反映させることができる。したがって、光量検出部の検出値と投写部から出射される投写光との間に高い相関を得ることができるため、当該相関に基づき光量検出部の検出値に応じて投写画像の明るさを精度良く調整することが可能となる。

好ましくは、少なくとも１つの光変調素子は、第１から第３の原色光のうち最も光量が多い原色光を変調する光変調素子を含む。

上記の発明によれば、光源装置の発光特性に応じて光量が最も多い原色光の変調光を検出するように光量検出部を設けることにより、光量検出部の検出精度を向上できる。これにより、投写画像の明るさを精度良く調整することができる。

好ましくは、第１から第３の光変調素子は、赤色光を変調する赤色光変調素子と、緑色光を変調する緑色光変調素子と、青色光を変調する青色光変調素子とからなる。少なくとも１つの光変調素子は、緑色光変調素子を含む。

上記の発明によれば、発光源に用いるランプの発光特性において緑色光の光量が赤色光および青色光の光量よりも多いところ、少なくとも緑色光変調素子の変調光を検出するように光量検出部を設けることにより、光量検出部の検出精度を向上できる。これにより、投写画像の明るさを精度良く調整することができる。

好ましくは、光量検出部は、少なくとも１つの光変調素子から色合成部へ出射される光の光路を妨げない位置に配置される。

上記の発明によれば、光量検出部によって投写画像に照度むらを生じさせることがない。

好ましくは、制御部は、全白画像を投写させたときの光源装置の出射光量の変化に伴なう、投写光の照度の変化と、光量検出部の検出値の変化との相関関係を予め取得しておき、相関関係を用いることにより、全白画像を投写させたときの光量検出部の検出値を、投写光の照度に換算する換算手段と、換算した投写光の照度と所定の目標照度との偏差に応じて光源装置の出射光量を調整することにより、投写光の光量を制御する調光手段とを含む。

上記の発明によれば、投写型表示装置ごとに光量検出部の検出値と投写光の照度との相関を示す換算式を予め算出して記憶させておくことにより、光量検出部の個体ばらつきによらず照度センサの検出値から投写画像の明るさを知ることができる。したがって、投写型表示装置ごとに固有の換算式を用いて投写画像の明るさを精度良く調整することができる。

好ましくは、制御部は、全白画像を投写させたときの光源装置の出射光量の変化に伴なう、投写光の照度の変化と、光量検出部の検出値の変化との相関関係を予め取得しておき、相関関係を用いることにより、全白画像を投写させたときの光量検出部の検出値を、投写光の照度に換算する換算手段と、換算した投写光の照度と所定の目標照度との偏差に応じて、入力画像信号の信号レベルを調整することにより、投写光の光量を制御する画像信号調整手段とを含む。

上記の発明によれば、投写型表示装置ごとに光量検出部の検出値と投写光の照度との相関を示す換算式を予め算出して記憶させておくことにより、光量検出部の個体ばらつきによらず照度センサの検出値から投写画像の明るさを知ることができる。したがって、投写型表示装置ごとに固有の換算式を用いて投写画像の明るさを精度良く調整することができる。

この発明によれば、光源として複数のランプを備えた投写型映像表示装置において、光量検出部は、光変調素子により変調された光の光量を検出するように配置されるため、光量検出部の検出値に対するランプごとの光量のばらつきの影響および投写部からの戻り光のばらつきの影響を小さくすることができる。その結果、光量検出部の検出値と投写部から投写される画像の明るさとの間に高い相関を得ることができるため、当該相関に基づき、光量検出部の検出値に応じて投写画像の明るさを精度良く調整することが可能となる。

この発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。 図１における光学エンジンの概略構成図である。 図２における光源装置の概略構成図である。 第１の配置構成を有する照度センサの検出結果を示す図である。 照度センサの第２の配置構成を説明する図である。 光源装置と照度センサの検出値との関係を説明する図である。 照度センサの第３の配置構成を説明する図である。 第３の配置構成を有する照度センサの検出結果を示す図である。 この発明の実施の形態に従うプロジェクタにおける画像処理装置の制御構造を示すブロック図である。 光源装置の駆動電力変化に伴なう、スクリーン上に配置された照度計の検出値の変化および照度センサの検出値の変化を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る投写画像の明るさ調整処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。
図１を参照して、投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」とも記す）１００は、投写するべき画像のデータを処理する画像処理装置１と、スクリーン６に画像を投影するための投影部である光学エンジン２とを備える。

図２は、図１における光学エンジン２の概略構成図である。
図２を参照して、プロジェクタ１００は、画像を投影するために、光学エンジン２と、投写レンズ６２とを備える。なお、プロジェクタ１００は、スピーカ等の音声を出力するための構成要素や、光学エンジン２の構成要素および音声出力部を電気的に制御するための回路基板なども搭載するが、図２では、これらを含む一部の構成要素の図示は省略されている。

光学エンジン２は、照明装置である光源装置５０を含む。光源装置５０は、複数（たとえば４個とする）のランプ５０１〜５０４からなる。ランプ５０１〜５０４の各々は、本願発明での「発光源」を構成する。第１ランプ５０１、第２ランプ５０２、第３ランプ５０３および第４ランプ５０４は、たとえば超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどからなる。ランプ５０１〜５０４は、キャビティに対して着脱自在な状態で装着されている。すなわち、プロジェクタ１００は、ランプ５０１〜５０４の各々を交換することができる。

本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、ランプ５０１〜５０４の点灯／消灯をランプごとに切換えることができる。本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、後述するように、点灯させるランプの個数を切換えるとともに、その点灯させるランプの駆動電力を変化させることにより、光源装置５０から出射される光の光量を調整することができる。

図３は、図２における光源装置５０の概略構成図である。
図３を参照して、ランプ５０１〜５０４は、各々の光軸が、フライアイインテグレータ５１０を含むレンズ系の光入射面に対して垂直となるように配置される。たとえば、図３に示すように、ランプ５０１〜５０４は、フライアイインテグレータ５１０の入射面に平行となる面（図示せず）に一定の間隔を隔てて並べて配置されるものとする。ランプ５０１〜５０４から出射される光は、リフレクタの作用により、ほぼ平行光となってフライアイインテグレータ５１０に入射される。

なお、ランプ５０１〜５０４は、各ランプからの光がフライアイインテグレータ５１０に導かれるように配置されていればよく、必ずしも図３の配置に限定されるものでない。

図２に戻って、光源装置５０からの光は、フライアイインテグレータ５１０を含むレンズ系を介して、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイ５１２およびコンデンサレンズ５１４に入射される。フライアイインテグレータ５１０は、蝿の目状のレンズ群からなるフライアイレンズを備え、液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに入射される光が均一となるよう、光源装置５０から入射される光に光学作用を付与する。

ＰＢＳアレイ５１２は、複数のＰＢＳおよび１／２波長板がアレイ状に配列されたものであり、フライアイインテグレータ５１０から入射された光の偏光方向を１方向に揃える。コンデンサレンズ５１４は、ＰＢＳアレイ５１２から入射された光に集光作用を付与する。コンデンサレンズ５１４を通過した光は、ダイクロイックミラー５２に入射する。

ダイクロイックミラー５２は、コンデンサレンズ５１４から入射された光のうち、青成分光（以下、「Ｂ光」という）のみを透過し、赤成分光（以下、「Ｒ光」という）および緑成分光（以下、「Ｇ光」という）を反射する。ダイクロイックミラー５２を透過したＢ光は、ミラー５３に導かれ、そこで反射され、入射側偏光板４Ｂを介して液晶パネル５Ｂに入射される。液晶パネル５Ｂは、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。液晶パネル５Ｂによって変調されたＢ光は、出射側偏光板６Ｂを介して、ダイクロイックプリズムブロック（以下、単に「プリズムブロック」という）６０に入射される。

ダイクロイックミラー５２によって反射された光のうちＧ光は、ダイクロイックミラー５４によって反射され、入射側偏光板４Ｇを介して液晶パネル５Ｇに入射される。液晶パネル５Ｇは、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。液晶パネル５Ｇによって変調されたＧ光は、出射側偏光板６Ｇを介して、プリズムブロック６０に入射される。

ダイクロイックミラー５４を透過したＲ光は、ミラー５５，５６からなる光路を進み、入射側偏光板４Ｒを介して液晶パネル５Ｒに入射される。液晶パネル５Ｒは、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。液晶パネル５Ｒによって変調されたＲ光は、出射側偏光板６Ｒを介して、プリズムブロック６０に入射される。

プリズムブロック６０は、液晶パネル５Ｒ，５Ｇおよび５Ｂによって変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を色合成し、投写レンズ６２へと入射させる。投写レンズ６２は、投写光を被投写面であるスクリーン６に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を駆動することによって投写画像を調整するためのアクチュエータとを備えている。このアクチュエータは、プロジェクタ１００とスクリーン６との間の距離に応じてフォーカスの合う距離を調整するフォーカス機構、スクリーン６に投写される画像の大きさを調整するズーム機構、プロジェクタ１００がスクリーン６の正面に設置されず、光軸がスクリーン６の中央を通らない場合にも、スクリーン６の中央に映像を投写するレンズシフト機構などを含んでいる。プリズムブロック６０によって色合成された光は、投写レンズ６２によって、スクリーン６上に拡大投写される。

本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、光源装置５０から出射される光の光量を検出する「光量検出部」としての照度センサ１０をさらに備える。本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、照度センサ１０の検出値に基づいて光源装置５０の出射光量を調整する、および／または入力画像信号の信号レベルを調整することにより、スクリーン６に投写される画像の明るさを調整する。

ここで、このような照度センサ１０の検出値に基づいて投写画像の明るさを精度良く調整するためには、照度センサ１０の検出値と投写画像の明るさとの間に、一定の相関関係が得られていることが必要となる。

図２で示したように、光学エンジン２において、光源装置５０から出射された光は、レンズ群およびミラーなどからなる光学系によって様々な光学作用が付与されるとともに、液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂにおいて変調される。したがって、光源装置５０から出射された光と、最終的に投写レンズ６２に導かれる光との間に一定の相関を見出すことは、ランプの出射光量のばらつきや液晶パネルその他の光学部品の光透過特性のばらつき等に起因して、必ずしも容易でない。したがって、上述したような照度センサ１０の検出値に基づいて投写画像の明るさを調整するためには、光源装置５０から出射された光が投写レンズ６２に入射されるまでの光路において、該光路を進む光の光量と投写画像の明るさとの間に最も高い相関が得られる位置に、照度センサ１０を配置することが求められる。

以下では、最初に、本実施の形態に係るプロジェクタ１００における照度センサ１０の配置について説明する。次に、配置された照度センサ１０の検出値に基づいて投写映像の明るさを調整する処理について説明する。

［照度センサの配置］
照度センサ１０の配置としては、光源装置５０から投写レンズ６２までの光路上において、投写レンズ６２に近い側に照度センサ１０を配置する構成（以下、「第１の配置構成」という）、光源装置５０に近い側に照度センサ１０を配置する構成（以下、「第２の配置構成」という）およびこれら２つの配置位置の中間に照度センサ１０を配置する構成（以下、「第３の配置構成」という）の３つについてそれぞれ検討する。

（第１の配置構成）
上記の第１の配置構成として、照度センサ１０は、図２に示すように、プリズムブロック６０と投写レンズ６２との間に配置される。具体的には、照度センサ１０は、紙面垂直方向をプロジェクタ１００の上下方向としたときに、プリズムブロック６０の上側の側面に取付けられる。プリズムブロック６０の上側の側面には、支持部材を用いて基板が取り付けられている。照度センサ１０は、この基板の下側の面上に、受光部が下向きとなるように設置されている。

すなわち、第１の配置構成において、照度センサ１０は、プリズムブロック６０から出射されて投写レンズ６２に向かう光の光量を検出するように配置されている。投写レンズ６２にできるだけ近い位置に照度センサ１０を配置することによって、照度センサ１０の検出値と投写レンズ６２から投写される光の光量との間に高い相関が得られることを予想したものである。

図４は、当該第１の配置構成を有する照度センサ１０の検出結果を示す。なお、図４に示す検出結果は、ランプ５０１〜５０４の駆動電力を固定した状態で、投写レンズ６２をレンズシフト機構を用いて上下方向および左右方向にそれぞれシフトさせたときに、シフト後の投写レンズ６２に対応して照度センサ１０で検出される照度を示している。

図４では、投写レンズ６２を、上下方向および左右方向のそれぞれについて、両端とその中央との３段階でシフトさせるものとする。合計９個の検出値の各々は、対応する投写レンズ６２の位置と、投写レンズ６２が初期位置（上下±０，左右±０）にあるときの照度センサ１０の検出値との偏差とを１組として表示されている。

図４を参照して、投写レンズ６２が初期位置にあるときと、上下方向および／または左右方向の一方端に投写レンズ６２をシフトさせたときとでは、照度センサ１０の検出値にずれが生じていることが分かる。さらに、この検出値のずれは、投写レンズ６２をシフトさせる位置によっても異なることが分かる。

このような投写レンズ６２のシフト位置に応じた照度センサ１０の検出値のばらつきは、一因として、プリズムブロック６０から投写レンズ６２に入射された光の一部が、投写レンズ６２の縁などで反射されてプリズムブロック６０側に戻ってくるところ、この戻り光の光量が、投写レンズ６２のシフト位置によって異なることによる。なお、投写レンズ６２から出射される光の光量は、このような戻り光の影響を受けにくいため、投写レンズ６２のシフト位置によって大きく異ならない。

したがって、図４の検出結果によれば、照度センサ１０をプリズムブロック６０と投写レンズ６２との間に設けることは、照度センサ１０の検出値が投写レンズ６２のシフト位置による戻り光のばらつきの影響を受けやすくなるため、投写画像の明るさが一定であっても照度センサ１０の検出値が投写レンズ６２のシフト位置によって異なってしまう。よって、照度センサ１０の検出値と投写画像の明るさとの間に一定の相関関係を見出すことは困難であると判断される。

（第２の配置構成）
上記の第２の配置構成として、照度センサ１０は、図５に示すように、コンデンサレンズ５１４とダイクロイックミラー５２との間に配置される。具体的には、コンデンサレンズ５１４の上側の側面には、支持部材を用いて基板が取付けられており、当該基板の下側の面上に、受光部が下向きとなるように照度センサ１０が取付けられている。

すなわち、第２の配置構成では、照度センサ１０は、コンデンサレンズ５１４から出射された光の光量を検出するように配置されている。光源装置５０に近い位置に照度センサ１０を配置することによって、上述した投写レンズ６２の戻り光の影響が除去されることを予想したものである。

ここで、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、図３に示したように、光源装置５０を、複数のランプ５０１〜５０４により構成している。これらのランプ５０１〜５０４は、経時変化によって特性が変化する。特に、ランプごとに点灯／消灯を切換え可能としていることから、ランプ間での使用時間の差などに起因して、各ランプの駆動電力が同じであっても、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ランプの光量にばらつきが生じてしまう。たとえば図６（ａ）では、第１ランプおよび第３ランプの光量が、第２ランプおよび第４ランプの光量よりも小さくなっている。これに対して、図６（ｂ）では、第１ランプおよび第２ランプの光量が、第３ランプおよび第４ランプの光量よりも小さくなっている。

そして、コンデンサレンズ５１４を通じて出射される光源装置５０からの光は、未だ完全に集光されていないため、ランプごとの光量のばらつきを含んだものとなっている。そのため、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）の間でランプ５０１〜５０４の光量の合計値に相当する光源全体の光量が互いに等しい場合であっても、ランプごとの光量のばらつきの度合いによっては、コンデンサレンズ５１４の上部に設けられた照度センサ１０によって検出される照度が異なる可能性がある。これにより、光源装置５０からの出射光量が等しいために投写画像の明るさが略同じであるにもかかわらず、照度センサ１０の検出値が異なるという不具合が生じてしまう。

以上のように、複数のランプを有するプロジェクタ１００においては、第２の配置構成を採用することにより、照度センサ１０の検出値がランプごとの光量のばらつきの影響を受けやすくなる。したがって、照度センサ１０の検出値と投写画像の明るさとの間に一定の相関関係を見出すことは困難である。

（第３の配置構成）
上記の第３の配置構成として、照度センサ１０は、図７に示すように、液晶パネル５Ｇとプリズムブロック６０との間に配置される。照度センサ１０は、液晶パネル５Ｇからプリズムブロック６０へ出射される光の光路を妨げない位置に配置される。具体的には、液晶パネル５Ｇの上側の側面には、支持部材を用いて基板が取付けられており、当該基板の下側の面上に、受光部が下向きとなるように照度センサ１０が取付けられている。

すなわち、第３の配置構成では、照度センサ１０は、液晶パネル５Ｇから出射された光の光量を検出するように配置されている。図８に、当該第３の配置構成を有する照度センサ１０の検出結果を示す。なお、図８に示す検出結果は、図４で説明したものと同様の手順に従って投写レンズ６２を上下方法および左右方向にシフトさせたときに得られたものである。なお、図８に示す検出結果の各々は、対応する投写レンズ６２の位置と、投写レンズ６２が初期位置（上下±０，左右±０）にあるときの照度センサ１０の検出値との偏差とを１組として表示されている。

図８を参照して、投写レンズ６２が初期位置（上下±０，左右±０）にあるときと、上下方向および／または左右方向の一方端に投写レンズ６２をシフトさせたときとでは、照度センサ１０の検出値にずれが生じている。そして、この検出値のずれは、投写レンズ６２をシフトさせる位置によって異なっている。

しかしながら、図８の検出結果と上述した図４の検出結果とを対比すると、照度センサ１０の検出値のずれの大きさは、図８の検出結果の方がより小さくなっている。すなわち、第３の配置構成を採用することによって、上述した投写レンズ６２のシフト位置による戻り光のばらつきの影響が低減されていることが分かる。

また、第３の配置構成を上記の第２の配置構成と対比すると、コンデンサレンズ５１４から出射された光は、ダイクロイックミラー５２，５４を通じてさらなる光学作用が付与されることによって、液晶パネル５Ｇに入射される光にはランプごとの光量のばらつきの影響が低減されている。

さらに、第３の配置構成では、液晶パネル５Ｇの入射側ではなく、出射側に照度センサ１０を配置することによって、照度センサ１０は、液晶パネル５Ｇによって変調された後の光源装置５０からの光の光量を検出する。そのため、照度センサ１０の検出値には、光源装置５０および光学系の光学的特性の経時変化だけでなく、液晶パネル５Ｇの光透過特性の経時変化についても反映されることとなる。したがって、投写画像を所望の明るさにするために、照度センサ１０の検出値に基づき光源装置５０の出射光量を調整するとともに、液晶パネル５Ｇの光透過特性を調整することができるため、投写画像の明るさを適切に調整することが可能となる。

以上に述べたように、第３の配置構成によれば、照度センサ１０の検出値には、投写レンズ６２のシフト位置による戻り光のばらつきの影響およびランプごとの光量のばらつきの影響が低減されるとともに、液晶パネル５Ｇの光透過特性が反映されているため、照度センサ１０の検出値と投写画像の明るさとの間に高い相関を得ることができる。これにより、照度センサ１０の検出値に基づいて投写画像の明るさを精度良く調整することが可能となる。

なお、図７では、Ｇ光用の液晶パネル５Ｇとプリズムブロック６０との間に照度センサ１０を配置する構成としたが、これは、ランプ５０１〜５０４に用いられる超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の発光特性において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光の波長域のうち、Ｇ光の波長域の光量がＲ光およびＢ光の波長域の光量よりも多いことに基づいている。このように、光源の発光特性に応じて、光量が高い色光の液晶パネルに対して照度センサ１０を設けることにより、照度センサ１０の検出精度が向上する。その結果、投写画像の明るさを精度良く調整することができる。

あるいは、図７の配置構成において、Ｒ光用の液晶パネル５Ｒとプリズムブロック６０との間、およびＢ光用の液晶パネル５Ｂとプリズムブロック６０との間にも、照度センサ１０をさらに配置する構成としてもよい。

次に、図７に示す光学エンジン２を搭載したプロジェクタ１００における画像処理を実現するための制御構造について、図面を参照して説明する。

（制御構造）
図９は、この発明の実施の形態に従うプロジェクタ１００における画像処理装置１の制御構造を示すブロック図である。

図９を参照して、画像処理装置１は、画像供給部１２と、画像処理部１４と、表示制御部１６と、制御部１８と、光源駆動部２０と、記憶部２２とを含む。

画像供給部１２は、画像信号を画像処理部１４に供給する。具体的には、画像供給部１２の入力端子（図示せず）には、映像再生装置等の外部の画像供給装置からのケーブルが接続される。画像供給部１２は、入力端子から入力された画像信号を、画像処理部１４で処理可能な形式の画像データに変換し、画像処理部１４に出力する。

画像処理部１４は、制御部１８からの指示に基づいて、画像供給部１２から供給された画像データに対して、解像度を液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの解像度（画素数）に合わせる解像度変換や、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などの各種画像調整を施し、画像信号を表示制御部１６に出力する。なお、画像処理部１４から出力される画像信号は、液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの全ての画素に対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものである。

表示制御部１６は、画像処理部１４から出力された画像信号に従い、光学エンジン２による画像の表示動作を制御するための駆動信号を生成して光学エンジン２に出力する。具体的には、表示制御部１６は、液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂのそれぞれに駆動信号を出力する。液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂのそれぞれは、液晶の画素が配列されてなるパネルの液晶素子を水平および垂直の各方向に従い駆動するパネルドライバ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのそれぞれを含む。

制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。制御部１８は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、プロジェクタ１００の動作を統括制御する。

光源駆動部２０は、制御部１８からの指示に基づいて、光源装置５０の出射光量を制御する。具体的には、光源駆動部２０は、制御部１８から与えられる光源装置５０の出射光量の指令値に従って光源装置５０の出射光量を制御する。なお、光源装置５０の出射光量は、点灯させるランプの個数を切換えること、および点灯させるランプの駆動電力を変化させることによって調整することができる。

［投写画像の明るさ調整］
図９に示す本発明の実施の形態に係る画像処理装置１において、制御部１８は、照度センサ１０から光源装置５０の出射光量の検出値を受けると、当該検出値に応じて光源駆動部２０および／または画像処理部１４を制御することにより、投写レンズ６２から出射される投写光の光量を制御する。これにより、スクリーン６に投写される画像が所望の明るさに調整される。なお、照度センサ１０は、図７で説明したように、液晶パネル５Ｇとプリズムブロック６０との間に配置されている。

本実施の形態に係る画像処理装置１では、投写画像の明るさを調整するのに照度センサ１０の検出値を用いるため、制御部１８は、最初に、光源装置５０の出射光量の変化に伴なう、投写画像の明るさの変化と、照度センサ１０の検出値の変化との相関関係を予め取得する。

たとえば複数のプロジェクタからの画像を同時に投写したマルチ画像を表示する場面においては、複数のプロジェクタ間で投写画像の明るさが等しくなるように、プロジェクタごとに投写光の光量を調整することが求められる。しかしながらその一方で、搭載される照度センサ１０の取り付け位置や個体ばらつきによって照度センサ１０の検出値には少なからず誤差が含まれているため、当該複数のプロジェクタの間で照度センサ１０の検出値が等しくなるように投写光の光量を調整しても、実際にプロジェクタごとにスクリーン６に投写される画像の明るさには差が生じてしまう。

本発明の実施の形態では、このようなプロジェクタ間での照度センサ１０の検出値のばらつきを吸収するため、光源装置５０の出射光量の変化に伴なう、投写画像の照度の変化と照度センサ１０の検出値の変化との相関関係を、プロジェクタごとに予め取得する。そして、この取得された相関関係に基づいて照度センサ１０の検出値を投写画像の照度に換算する。

具体的には、上述した相関関係は、プロジェクタを出荷する際に行なわれる照度検査工程において取得される。この照度検査工程では、検査場に設けられたスクリーンに向かってプロジェクタに検査用投写画像（たとえば全白画像）を投写させる。そして、該スクリーンの略中央に設けられた照度計によって投写画像の照度を検出し、その検出した照度が所定の規格範囲内にあるか否かを検査する。なお、光源装置５０の出射光量や液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂその他の光学部品の光透過特性などにはある程度のばらつきがあることから、当該規格範囲はユーザに対する保証および光学部品の信頼性を確保する観点から設定されている。

本実施の形態では、この照度検査工程の一環として、光源装置５０の駆動電力を所定範囲内で段階的に変化させたときの投写画像の照度の変化を、スクリーンの略中央に設けられた照度計によって検出する。なお、投写画像の照度の変化を検出することは、スクリーン上に投写される投写光の光量の変化を検出することに等しい。また、照度計が投写光の光量の変化を検出するのと同時に、プロジェクタ内部では、照度センサ１０（図７）が液晶パネル５Ｇから出射された光の光量の変化を検出する。

図１０は、光源装置５０の駆動電力変化に伴なう、スクリーン上に配置された照度計の検出値の変化および照度センサ１０の検出値の変化を説明する図である。

図１０では、一例として、光源装置５０の駆動電力を、２６４Ｗ〜３３０Ｗの範囲内で１６段階に変化させている。光源装置５０の駆動電力ごとに、照度計の検出値および照度センサの検出値が示されている。

さらに、照度センサの検出値を示す列の右隣りの列には、照度計の検出値と照度センサ１０の検出値との間の相関関係に基づいて算出された換算式を用いることにより、照度センサ１０の検出値を照度計の検出値に換算した結果（図中の２点換算値）が示されている。さらに、右端の列には、換算された照度計の検出値と、照度計の検出値の実測値（左端の列に相当）との誤差が示されている。

ここで、照度計の検出値ｘと照度センサ１０の検出値ｙとの間の換算式は、光源装置５０の駆動電力２６４（Ｗ）のときの照度計の検出値および照度センサ１０の検出値をそれぞれｘ１，ｙ１とし、かつ、駆動電力３３０（Ｗ）のときの照度計の検出値および照度センサの検出値をｘ２，ｙ２として、式（１），（２）のように表わすことができる。

ｘ＝（ｙ−ｙ１）×（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）＋ｘ１・・・（１）
ｙ＝（ｘ−ｘ１）×（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）＋ｙ１・・・（２）
図１０に示す２点換算値は、光源装置５０の駆動電力ごとに、照度センサ１０の検出値ｙを式（１）に代入することにより得られたものである。この２点換算値と実際の照度計の検出値との誤差は、−０．１０〜０．３５％の範囲内に納まっている。

なお、図１０の例では、照度計の検出値と照度センサ１０の検出値との相関関係を、一次式で近似した換算式で表わすことができているが、より高次の式で近似した換算式で表わすことも可能である。また、照度計の検出値と照度センサ１０の検出値との相関関係を一次式で近似できる範囲を区切って、個々の範囲について換算式を算出するようにしてもよい。

このように算出された換算式は、照度検査工程においてプロジェクタごとに、画像処理装置１の記憶部２２に格納される。記憶部２２は、たとえばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Unit）などの不揮発性メモリやハードウェアで構成されている。

上記のようにプロジェクタごとに照度センサ１０の検出値と照度計の検出値との相関を示す換算式を予め算出して記憶させておくことにより、照度センサ１０の個体ばらつきによらず照度センサ１０の検出値から投写画像の明るさを知ることができる。たとえばマルチ画像を表示する場面では、複数のプロジェクタ間で共通の投写画像の明るさの目標値（目標照度）が決められると、その目標照度を達成するのに必要な照度センサ１０の検出値が、プロジェクタごとに換算式を用いて算出することができる。そして、この算出した照度センサ１０の検出値が得られるように、光源装置５０の出射光量の調整や入力画像信号の信号レベルの調整を行なうことにより、照度むらのないマルチ画像を表示させることができる。

図１１は、本発明の実施の形態に係る投写画像の明るさ調整処理を説明するフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、画像処理装置１において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図１１を参照して、まず、制御部１８は、スクリーン６上に投写される画像の明るさの目標値（目標照度）を設定する（ステップＳ０１）。なお、マルチ画像を表示させる場合には、この目標照度は、複数のプロジェクタ間で共通する１つの値に設定される。さらに、ステップＳ０１で設定された目標照度に対して許容できる誤差が設定される（ステップＳ０２）。

次に、制御部１８は、画像処理部１４および表示制御部１６を制御することにより、スクリーン上に全白画像を投写させる（ステップＳ０３）。照度センサ１０は、全白画像を投写しているときに液晶パネル５Ｇから出射される光の光量を検出する。照度センサ１０は検出値を制御部１８に出力する（ステップＳ０４）。

制御部１８は、照度センサ１０の検出値を受けると、上記の換算式（式（１））を用いて照度センサ１０の検出値を投写画像の照度に換算する（ステップＳ０５）。そして、制御部１８は、ステップＳ０２で設定した目標照度と、ステップＳ０５で換算した投写画像の照度との差の絶対値を算出し、その算出した照度差の絶対値がステップＳ０２で設定された誤差範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ０６）。

照度差の絶対値が誤差範囲内にあると判断された場合（ステップＳ０６においてＹＥＳ）には、制御部１８は、現在の投写画像の照度が目標照度に略一致していると判断して一連の処理を終了する。

一方、照度差の絶対値が誤差範囲内にないと判断された場合（ステップＳ０６においてＮＯ判定）には、投写照度と目標照度との偏差に応じて、光源装置５０の出射光量および／または入力画像信号の信号レベルの調整が行なわれる。

具体的には、投写照度が目標照度を超えている場合（ステップＳ０７にてＹＥＳ判定）には、制御部１８は、光源駆動部２０を指示して光源装置５０の出射光量を減少させる。あるいは、制御部１８は、画像処理部１４を指示して入力画像信号の信号レベルを減少させる。制御部１８は、投写照度と目標照度との偏差に応じて、光源装置５０の出射光量の減少と入力画像信号の信号レベルの減少のいずれか一方、あるいはこれらを組合せて実行する。投写照度と目標照度との照度差の絶対値が誤差範囲内に収めるまで（ステップＳ０６にてＹＥＳ判定）、制御部１８は、ステップＳ０３〜Ｓ０８に示す処理を繰り返し実行する。

一方、投写照度が目標照度を下回っている場合（ステップＳ０７にてＮＯ判定）には、制御部１８は、光源駆動部２０を指示して光源装置５０の出射光量を増加させる。あるいは、制御部１８は、画像処理部１４を指示して入力画像信号の信号レベルを増加させる。制御部１８は、投写照度と目標照度との偏差に応じて、光源装置５０の出射光量の増加と入力画像信号の信号レベルの増加のいずれか一方、あるいはこれらを組合せて実行する。投写照度と目標照度との照度差の絶対値が誤差範囲内に収めるまで（ステップＳ０６にてＹＥＳ判定）、制御部１８は、ステップＳ０３〜Ｓ０９に示す処理を繰り返し実行する。

以上に述べたように、この発明の実施の形態に係るプロジェクタによれば、光源として複数のランプを備えた構成において、照度センサは液晶パネルの出射側とプリズムブロックとの間に配置されるため、照度センサの検出値に対するランプごとの光量のばらつきの影響、および投写レンズからの戻り光のばらつきの影響を小さくすることができる。その結果、照度センサの検出値と投写レンズから投写される画像の明るさとの間に高い相関を得ることができるため、当該相関に基づき、照度センサの検出値に応じて投写画像の明るさを精度良く調整することが可能となる。

また、プロジェクタごとに照度センサの検出値と照度計の検出値との相関を示す換算式を予め算出して記憶させておくことにより、照度センサの個体ばらつきによらず照度センサの検出値から投写画像の明るさを知ることができる。したがって、マルチ画像を表示する場面においても、複数のプロジェクタ間で共通の投写画像の明るさを達成するために、プロジェクタごとに固有の換算式を用いて投写画像の明るさの調整が行なわれるため、照度むらのないマルチ画像を表示させることができる。

なお、上述した実施の形態では、光変調素子として透過型液晶パネルを用いたプロジェクタを採用したが、これに限定されるものではない。たとえば、反射型ライトバルブの一種でる反射型液晶素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）を用いたプロジェクタに本発明の技術を採用してもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像処理装置、２ 光学エンジン、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ 入射側偏光板、５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ 液晶パネル、６ スクリーン、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ 出射側偏光板、１０ 照度センサ、１２ 画像供給部、１４ 画像処理部、１６ 表示制御部、１８ 制御部、２０ 光源駆動部、２２ 記憶部、５０ 光源装置、５２，５４ ダイクロイックミラー、５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ パネルドライバ、５３，５５，５６ ミラー、６０ プリズムブロック、６２ 投写レンズ、１００ プロジェクタ、５０１〜５０４ ランプ、５１０ フライアイインテグレータ、５１２ ＰＢＳアレイ、５１４ コンデンサレンズ。

Claims (6)

1. 複数の発光源からなる光源装置と、
   入力画像信号に応じて、前記光源装置からの光を変調する光変調部と、
   前記光変調部により変調された光を投写する投写部とを備え、
   前記光変調部は、
   第１から第３の原色光にそれぞれ対応付けられ、各原色光を変調する第１から第３の光変調素子と、
   前記第１から第３の光変調素子から出射された光を色合成して前記投写部へ出射する色合成部とを含み、
   前記第１から第３の光変調素子のうちの少なくとも１つの光変調素子と前記色合成部との間に設けられ、前記少なくとも１つの光変調素子により変調された光の光量を検出する光量検出部と、
   前記光量検出部の検出値に応じて、前記投写部から出射される投写光の光量を制御する制御部とをさらに備える、投写型映像表示装置。
2. 前記少なくとも１つの光変調素子は、前記第１から第３の原色光のうち最も光量が多い原色光を変調する光変調素子を含む、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記第１から第３の光変調素子は、赤色光を変調する赤色光変調素子と、緑色光を変調する緑色光変調素子と、青色光を変調する青色光変調素子とからなり、
   前記少なくとも１つの光変調素子は、前記緑色光変調素子を含む、請求項２に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記光量検出部は、前記少なくとも１つの光変調素子から前記色合成部へ出射される光の光路を妨げない位置に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記制御部は、
   全白画像を投写させたときの前記光源装置の出射光量の変化に伴なう、前記投写光の照度の変化と、前記光量検出部の検出値の変化との相関関係を予め取得しておき、前記相関関係を用いることにより、全白画像を投写させたときの前記光量検出部の検出値を、前記投写光の照度に換算する換算手段と、
   前記換算した投写光の照度と所定の目標照度との偏差に応じて前記光源装置の出射光量を調整することにより、前記投写光の光量を制御する調光手段とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
6. 前記制御部は、
   全白画像を投写させたときの前記光源装置の出射光量の変化に伴なう、前記投写光の照度の変化と、前記光量検出部の検出値の変化との相関関係を予め取得しておき、前記相関関係を用いることにより、全白画像を投写させたときの前記光量検出部の検出値を、前記投写光の照度に換算する換算手段と、
   前記換算した投写光の照度と所定の目標照度との偏差に応じて、前記入力画像信号の信号レベルを調整することにより、前記投写光の光量を制御する画像信号調整手段とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。

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