JP2012249163A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の映像の投写を中断することなく、被投写面へ出射される映像光の輝度を調整できる投写型表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタ１は、光源ランプ２０１からの光を、外部から入力された映像信号に応じて変調して、映像光を生成する液晶パネル２１１、２１３、２１６と、映像信号から輝度信号レベルを検出する映像信号解析回路５０６と、輝度信号レベルが検出された映像信号による映像光の輝度を検出する照度センサ４０１と、輝度信号レベルが最大となる映像信号による映像光の最大輝度に対する輝度信号レベルが各レベルとなる映像信号による映像光の輝度の輝度率を、輝度信号レベルに対応付けて記憶するメモリ５０２と、輝度信号レベルと映像光の輝度とから、輝度率を用いて最大輝度を求め、求めた最大輝度が規定レベルに達するように映像光の輝度を調整するＣＰＵ５０１とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源からの光を変調して被投写面に投写する投写型表示装置に関する。

投写型表示装置（以下、「プロジェクタ」という）は、光源からの光を光変調素子で変調し、変調された光（以下、「映像光」という）をスクリーン等の被投写面に投写する。

かかるプロジェクタでは、複数のプロジェクタを用いて、大型のスクリーンに一つの映像を投写する使用形態が採られ得る（図５参照）。この場合、投写される全体の映像が、プロジェクタの個数の領域に分割される。各プロジェクタからは、対応する分割領域の映像が投写される。なお、上記の使用形態を、以下「マルチスクリーン投写」と称する。

光源や光変調素子などの構成部品の性能がプロジェクタ間ではらつくことによって、各プロジェクタから出力される映像光の状態、たとえば、輝度や色度にばらつきが生じる。このため、マルチスクリーン投写が行われる場合、プロジェクタ間での映像光の状態のばらつきを抑えるよう、プロジェクタ毎に映像光の状態を調整する必要がある。

そこで、各プロジェクタから出力される映像光を光センサにて検出し、検出結果に基づいて映像光の状態を調整する構成が採られ得る（特許文献１参照）。

ＷＯ９９／５３６９３号公報（再公表公報）

たとえば、プロジェクタ間での輝度のばらつきを調整するために、各プロジェクタに調整モードが用意され得る。調整モードでは、出力される映像光の輝度が最大となる白一色のテスト映像がスクリーンに投写され、テスト映像の投写時に光センサにより検出された輝度に基づいて、映像光の輝度が調整される。

光源等の構成部品の性能に経年変化が生じることによっても、各プロジェクタから出力される映像光の輝度にばらつきが生じる。よって、映像の投写が比較的長時間に亘って連続的に行われる場合には、映像投写中に定期的に輝度調整が行われることが望ましい。

しかしながら、上記のように、テスト映像を用いた調整モードにおいて輝度の調整が行われる場合には、テスト映像を投写するため、調整の都度、通常の映像の投写を中断しなければならない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、通常の映像の投写を中断することなく、被投写面へ出射される映像光の輝度を調整できる投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る投写型表示装置は、光源と、前記光源からの光を、外部から入力された映像信号に応じて変調して、映像光を生成する光変調部と、前記映像信号から輝度信号レベルを検出する信号レベル検出部と、前記信号レベル検出部により前記輝度信
号レベルが検出された前記映像信号による前記映像光の輝度を検出する映像光検出部と、前記輝度信号レベルが最大となる前記映像信号による前記映像光の最大輝度に対する前記輝度信号レベルが各レベルとなる前記映像信号による前記映像光の輝度の比率を、前記輝度信号レベルに対応付けて記憶する記憶部と、前記信号レベル検出部により検出された前記輝度信号レベルと、前記映像光検出部により検出された前記映像光の輝度とから、前記比率を用いて前記最大輝度を求める演算部と、前記演算部により求められた前記最大輝度が規定レベルに達するように前記映像光の輝度を調整する調整部と、を備える。

本発明の第２の態様に係る投写型表示装置は、光源と、前記光源からの光を、外部から入力された映像信号に応じて変調して、映像光を生成する光変調部と、前記映像信号から輝度信号レベルを検出する信号レベル検出部と、前記信号レベル検出部により検出された前記輝度信号レベルが最大であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記輝度信号レベルが最大であると判定された前記映像信号による前記映像光の輝度を最大輝度として検出する映像光検出部と、前記映像光検出部により検出された前記最大輝度が規定レベルに達するように前記映像光の輝度を調整する調整部と、を備える。

本発明の第１および第２の態様に係る投写型表示装置によれば、通常の映像を映し出す映像光の輝度を検出することにより、映像光の輝度調整を行うことができる。よって、輝度調整のために、テスト映像を投写する必要がない。

第１または第２の態様に係る投写型表示装置において、前記信号レベル検出部は、１フレーム分の前記映像信号の平均輝度信号レベルを前記輝度信号レベルとして検出するような構成とされ得る。

第１または第２の態様に係る投写型表示装置において、前記映像光検出部は、前記映像光の光路に掛からない位置に配され、当該光路から漏れた光を検出することにより、前記映像光の輝度を間接的に検出するような構成とされ得る。

このような構成とすれば、映像光の一部が映像光検出部に遮られることを防止できる。よって、映像光が遮られることによる映像品質の劣化を防止できる。

第１または第２の態様に係る投写型表示装置において、前記調整部は、前記映像信号のゲインおよび前記光源の出力の少なくとも１つを調整するような構成とされ得る。

このような構成とすれば、最大輝度が規定レベルより高ければ、映像信号のゲインまたは光源の出力を減少させる、あるいは映像信号のゲインと光源の出力の双方を減少させることにより、最大輝度を規定レベルに到達させることができる。一方、最大輝度が規定レベルより低ければ、映像信号のゲインまたは光源の出力を増加させる、あるいは映像信号のゲインと光源の出力の双方を増加させることにより、最大輝度を規定レベルに到達させることができる。

第１または第２の態様に係る投写型表示装置は、前記光源からの光の輝度を検出する光源光検出部を、さらに備えるような構成とされ得る。この場合、前記調整部は、前記最大輝度と前記規定レベルとの差が第１閾値より大きく、且つ、前記光源光検出部により検出された前記光源からの光の輝度と前回の輝度調整時に前記光源光検出部により検出された前記光源からの光の輝度との差が第２閾値より小さい場合には、前記最大輝度に応じた前記映像光の輝度の調整を行わない。

映像光の最大輝度は、特に、光源の経年変化により光源からの光の輝度が変化することによって比較的大きく変化しやすい。よって、光源からの光の輝度にあまり変化が見られ
ないにも関わらず、最大輝度が規定レベルから比較的大きく外れていた場合には、たとえば、映像光検出部への光が異物により遮られるなど、映像光検出部により適正に輝度が検出されていない可能性がある。

上記の構成とすれば、最大輝度が規定レベルから比較的大きく外れている場合に、光源からの光の輝度にあまり変化が見られなければ、映像光の輝度調整が行われない。よって、誤った輝度調整が行われにくい。

以上のとおり、本発明によれば、通常の映像の投写を中断することなく、被投写面へ出射される映像光の輝度を調整できる投写型表示装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。 第１実施形態に係る光学エンジンの構成を示す図である。 第１実施形態に係る投写レンズユニットおよびセンサユニットの構成を示す図である。 第１実施形態に係るプロジェクタの回路系の構成を示す図である。 複数のプロジェクタを用いて、マルチスクリーン投写が行われている状態を示す図である。 第１実施形態に係る輝度率テーブルの設定内容を示す図である。 第１実施形態に係る、映像投写時における、平均輝度信号レベルの遷移、映像光の検出輝度の遷移、および平均輝度信号レベルと投写光の検出輝度から算出される最大輝度の遷移を示す図である。 第１実施形態に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の変更例に係る光学エンジンの構成を示す図である。 第１実施形態の変更例に係るプロジェクタの回路系の構成を示す図である。 第１実施形態の変更例に係る、映像投写時における、平均輝度信号レベルと投写光の検出輝度とから算出される投写光の最大輝度の遷移および光源光の検出輝度の遷移を示す図である。 第１実施形態の変更例に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る、映像投写時における、平均輝度信号レベルの遷移および映像投写時の映像光の検出輝度の遷移を示す図である。 第２実施形態に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の変更例に係る、映像投写時における、投写光の検出輝度の遷移および光源光の検出輝度の遷移を示す図である。 第２実施形態の変更例に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態のその他の変更例に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るプロジェクタについて以下に説明する。

図１は、プロジェクタ１の構成を示す図である。同図を参照して、プロジェクタ１は、筺体となる、横長の略直方体形状のキャビネット１０を備えている。キャビネット１０には、前面左側に投写窓１０１が形成されており、前面右側および右側面にキャビネット１０内部から排気を行うための排気口１０２、１０３がそれぞれ形成されている。また、キャビネット１０の上面には、操作部１０４が設けられている。操作部１０４には、複数の操作キーが配されている。

キャビネット１０の内部には、光学エンジン２０および投写レンズユニット３０が配されている。光学エンジン２０は、映像信号に基づいて変調された映像光を生成する。光学エンジン２０には、投写レンズユニット３０が装着されており、投写レンズユニット３０の前端部が、投写窓１０１から前方に露出している。投写レンズユニット３０は、光学エンジン２０で生成された映像光を、プロジェクタ１の前方に配されたスクリーンに拡大投写する。投写レンズユニット３０の出射口近傍には、センサユニット４０が配されている。センサユニット４０の構成については、後に詳述する。

図２は、光学エンジン２０の構成を示す図である。

光源ランプ２０１は、白色光を発する発光体と、発光体から発せられた光を反射するリフレクターとを備えている。発光体には、たとえば、水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、あるいはメタルハライドランプが用いられる。

光源ランプ２０１から出射された白色光は、フライアイインテグレータ２０２、ＰＢＳアレイ２０３、コンデンサレンズ２０４を通過する。フライアイインテグレータ２０２は一対のレンズ２０２ａ、２０２ｂからなり、各レンズ２０２ａ、２０２ｂは蠅の目状に配列された多数の小レンズから構成されている。フライアイインテグレータ２０２に入射した光は、これら小レンズによって分割される。分割された各光は、コンデンサレンズ２０４により液晶パネル（後述する）に重畳される。これにより、液晶パネルに照射される光の光量分布が均一化される。また、フライアイインテグレータ２０２により分割された各光は、ＰＢＳアレイ２０３によって偏光方向が一方向に揃えられる。

コンデンサレンズ２０４を通過した光は、ダイクロイックミラー２０５に入射する。ダイクロイックミラー２０５は、入射した光のうち、赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）と緑色波長帯（以下、「Ｇ光」という）を透過し、青色波長帯（以下、「Ｂ光」という）を反射する。

ダイクロイックミラー２０５を透過したＲ光およびＧ光は、ダイクロイックミラー２０６に入射する。ダイクロイックミラー２０６は、Ｒ光を透過しＧ光を反射する。

ダイクロイックミラー２０６を透過したＲ光は、リレーレンズ２０７および反射ミラー２０８、２０９によってコンデンサレンズ２１０に導かれ、コンデンサレンズ２１０を通過して液晶パネル２１１に照射される。液晶パネル２１１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。なお、液晶パネル２１１の入射側には、図示しない入射側偏光板が配されており、入射側偏光板を介して液晶パネル２１１にＲ光が照射される。また、液晶パネル２１１の出射側には図示しない出射側偏光板が配されており、液晶パネル２１１から出射されたＲ光が出射側偏光板に入射する。

ダイクロイックミラー２０６で反射されたＧ光は、コンデンサレンズ２１２を通過して
液晶パネル２１３に照射される。液晶パネル２１３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。なお、液晶パネル２１３の入射側には、図示しない入射側偏光板が配されており、入射側偏光板を介して液晶パネル２１３にＧ光が照射される。また、液晶パネル２１３の出射側には図示しない出射側偏光板が配されており、液晶パネル２１３から出射されたＧ光が出射側偏光板に入射する。

ダイクロイックミラー２０５で反射されたＢ光は、反射ミラー２１４によってコンデンサレンズ２１５に導かれ、コンデンサレンズ２１５を通過して液晶パネル２１６に照射される。液晶パネル２１６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。なお、液晶パネル２１６の入射側には、図示しない入射側偏光板が配されており、入射側偏光板を介して液晶パネル２１６にＢ光が照射される。また、液晶パネル２１６の出射側には図示しない出射側偏光板が配されており、液晶パネル２１６から出射されたＢ光が出射側偏光板に入射する。

液晶パネル２１１、２１３、２１６によって変調され、出射側偏光板から出射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２１７に入射する。ダイクロイックプリズム２１７は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のうち、Ｒ光とＢ光を反射するとともにＧ光を透過し、これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を色合成する。こうして、色合成された映像光が、ダイクロイックプリズム２１７から投写レンズユニット３０に向けて出射される。

なお、光学エンジン２０を構成する光変調素子としては、上記透過型の液晶パネル２１１、２１３、２１６の他、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳデバイスを用いることもできる。また、光学エンジン２０は、上記のように３つの光変調素子を備えた３板式の光学系ではなく、たとえば、１つの光変調素子とカラーホイールを用いた単板式の光学系により構成することもできる。

図３は、投写レンズユニット３０およびセンサユニット４０の構成を示す図であり、プロジェクタ１における投写レンズユニット３０の周辺の縦断面図である。

投写レンズユニット３０は、ハウジング３０１内に前玉レンズ３０２を含む複数のレンズを備えている。投写レンズユニット３０に入射した映像光は、前玉レンズ３０２からスクリーンに向けて出射される。以下の説明では、投写レンズユニット３０から出射された映像光を「投写光」と称する。

センサユニット４０は、照度センサ４０１と、照度センサ４０１を投写レンズユニット３０の出射口の周辺位置に保持するためホルダ４０２を含む。

照度センサ４０１は、ホルダ４０２に保持されることにより、投写レンズユニット３０から出射された投写光の光路の近傍であって、光路に掛からない位置に配置される。照度センサ４０１は、投写光の光路から周囲に向けて放出される漏れ光の輝度を検出することにより、投写光の輝度を間接的に検出する。投写光の輝度が高いほど、漏れ光の輝度が高くなる。照度センサ４０１からは、投写光の輝度、即ち漏れ光の輝度に応じた検出信号がＣＰＵ５０１へ出力される。

なお、スクリーンに投写される映像は、通常、多彩な色で構成されることが多く、このような場合、映像を映し出す投写光の輝度は、厳密には均一でない。しかしながら、投写レンズユニット３０の出射口の周辺位置では、投写光の光路径が小さく、このような光路から放出される漏れ光の輝度は、投写光全体において平均化された輝度と相関するような値になる。よって、漏れ光を検出することにより、投写光の平均化された輝度が間接的に検出される。

照度センサ４０１は、その受光面４０１ａが、投写レンズユニット３０の光軸Ｌに対して略直交する方向Ｐを向くように、即ち、投写光の光路の方向を向くようにホルダ４０２内に収容されている。

ホルダ４０２には、開口部４０２ａが形成されている。開口部４０２ａは、投写光の光路の方向を向いており、開口部４０２ａを介して照度センサ４０１に漏れ光が取り込まれる。ホルダ４０２は、不透明な材料で形成されており、開口部４０２ａ以外からの光、即ち照度センサ４０１での検出に不要な迷光が遮断される。よって、照度センサ４０１による漏れ光の検出精度が向上する。

ホルダ４０２は、たとえばネジ（図示せず）により、キャビネット１０に前端部に固定される。ホルダ４０２は、接着剤によって固定されても良い。

なお、漏れ光は、投写光の光路から外側に進んでいくほど弱くなる。よって、漏れ光を感度良く検出するためには、照度センサ４０１が、投写光の光路に掛からない範囲で、できる限り光路に近づけられることが望ましい。

図４は、プロジェクタ１の回路系の構成を示す図である。

液晶パネル２１１、２１３、２１６、光源ランプ２０１等を制御するため、プロジェクタ１は、制御回路部５０を備える。制御回路部５０は、ＣＰＵ５０１、メモリ５０２、キー入力回路５０３、入力切替回路５０４、Ａ／Ｄコンバータ５０５、映像信号解析回路５０６、信号処理回路５０７、パネル駆動回路５０８、ランプ駆動回路５０９を含む。

キー入力回路５０３は、操作部１０４のキー操作に応じた入力信号をＣＰＵ５０１へ出力する。

入力切替回路５０４は、複数の入力端子の中から接続する入力端子を切り替える。入力切替回路５０４によって接続された入力端子から映像信号が入力される。入力された映像信号がアナログである場合には、Ａ／Ｄコンバータ５０５によってデジタルの映像信号に変換されて映像信号解析回路５０６に入力される。なお、映像信号がデジタル信号である場合には、Ａ／Ｄコンバータ５０５を介することなく映像信号解析回路５０６に入力される。

映像信号解析回路５０６は、映像信号に含まれる輝度信号を用いて１フレーム分の映像信号における平均輝度信号レベルを求め、求めた平均輝度信号レベルをＣＰＵ５０１へ出力する。なお、入力された映像信号がＲＧＢ信号の場合には、ＲＧＢ信号から所定の演算によって輝度信号が求められ、求められた輝度信号を用いて平均輝度信号レベルが求められる。

映像信号解析回路５０６から出力された映像信号は、信号処理回路５０７に入力される。

信号処理回路５０７は、入力された映像信号に対して、スケーリング補正(画素数の補正)、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等の各種補正を行う。また、信号処理回路５０７は、映像信号がＲＧＢ信号以外の信号である場合、かかる信号をＲＧＢ信号に変換する。さらに、信号処理回路５０７は、後述する輝度調整処理において、ＣＰＵ５０１からの制御信号に従い、映像信号のゲインを増減させる。

信号処理回路５０７から出力されたＲＧＢ信号は、パネル駆動回路５０８に入力される。パネル駆動回路５０８は、入力されたＲＧＢ信号に従って液晶パネル２１１、２１３、２１６を駆動する。

ランプ駆動回路５０９は、ＣＰＵ５０１からの制御信号に従って光源ランプ２０１を駆動する。

メモリ５０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭを含む。メモリ５０２には、ＣＰＵ５０１に制御機能を付与するための制御プログラムが記憶されている。

ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２に記憶された制御プログラムに従って、信号処理回路５０７およびパネル駆動回路５０８を制御する。また、ＣＰＵ５０１は、制御プログラムに従って、ランプ駆動回路５０９に制御信号を出力することにより、光源ランプ２０１を制御する。

さて、プロジェクタ１では、個々の製品毎に、光源ランプ２０１や液晶パネル２１１、２１３、２１６など、各構成部品の性能に多少のばらつきが生じる。このため、同じ映像を投写する場合であっても、製品毎に、投写光の輝度、即ち、投写される映像の輝度にばらつきが生じ得る。

たとえば、図５のように、複数のプロジェクタ１を用いて、大型のスクリーンに一つの映像を投写するマルチスクリーン投写が行われる場合、各プロジェクタ１間に輝度差が生じることにより画質が低下し得る。そこで、このような画質の低下を招かないよう、プロジェクタ１毎に投写光の輝度を調整する必要がある。

また、光源ランプ２０１等の構成部品の性能に経年変化が生じることによっても、各プロジェクタ１から出射される投写光の輝度にばらつきが生じる。よって、輝度調整は、映像の投写を開始した後、映像投写中に定期的に行われることが望ましい。

そこで、本実施の形態では、プロジェクタ１から出射される投写光（映像光）の輝度を調整するための輝度調整処理が実行される。

メモリ５０２には、輝度調整処理に用いられる輝度率テーブル５０２ａが記憶されている。

図６は、輝度率テーブル５０２ａの設定内容を示す図である。なお、輝度率テーブル５０２ａに設定された輝度率が、請求項１に記載の「比率」に対応する。

図６に示すように、輝度率テーブル５０２ａには、映像信号の輝度信号レベル（最大の輝度信号レベルが１００％となるように正規化した値）に対応付けて、輝度率（％）が設定されている。ここで、輝度率は、輝度信号レベルが最大となる映像信号による投写光（映像光）の最大輝度に対する輝度信号レベルが各レベルとなる映像信号による投写光の輝度の比率を表す。輝度信号レベルと輝度率との間の特性は、プロジェクタ１を設計する際に、機種等に応じて定められる。

ＣＰＵ５０１は、輝度調整処理において、映像信号解析回路５０６により平均輝度信号レベルを検出すると、検出した平均輝度信号レベルと等しい輝度信号レベルに対応付けられた輝度率を輝度率テーブル５０２ａから読み出す。また、ＣＰＵ５０１は、平均輝度信号レベルが検出された１フレーム分の映像信号による投写光の輝度（実際には、漏れ光の輝度）を照度センサ４０１によって検出する。そして、ＣＰＵ５０１は、検出された投写
光の輝度（以下、「投写光の検出輝度」という）と、読み出された輝度率とから、次の演算式を用いて、投写光の最大輝度を求める。
最大輝度＝（検出輝度／輝度率）×１００ ・・・（１）

図７（ａ）は、映像投写時の平均輝度信号レベルの遷移を示す図である。図７（ｂ）は、映像投写時の映像光の検出輝度の遷移を示す図である。図７（ｃ）は、平均輝度信号レベルと投写光の検出輝度から算出される最大輝度の遷移を示す図である。

通常の映像が投写された場合、図７（ａ）のように平均輝度レベルが変化することにより、図７（ｂ）のように投写光の検出輝度が変化する。しかしながら、ＣＰＵ５０１によって上記（１）式を用いた演算が行われる結果、図７（ｃ）に示すように、平均輝度信号レベルの変化に寄らずに略一定となる投写光の最大輝度が得られる。こうして得られた最大輝度が一定のレベルとなるように投写光の輝度が調整される。

図８は、輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。プロジェクタ１が運転され、外部からの映像信号による映像投写が開始されると、運転が停止されるまでの間、所定の間隔（たとえば、数分〜数十分間隔）で、輝度調整処理がＣＰＵ５０１により実行される。

図８を参照して、処理が開始されると、ＣＰＵ５０１は、開始タイミングに入力された１フレーム分の映像信号の平均輝度信号レベルを、映像信号解析回路５０６により検出する（Ｓ１０１）。

次に、ＣＰＵ５０１は、平均輝度信号レベルが検出された１フレーム分の映像信号による投写光（以下、「検出対象の投写光」という）の輝度（実際には漏れ光の輝度）を照度センサ４０１によって検出する（Ｓ１０２）。たとえば、ＣＰＵ５０１は、検出対象の投写光がプロジェクタ１から出射されたタイミングにおいて照度センサ４０１で検出された輝度を、検出対象の投写光の輝度として検出する。

次に、ＣＰＵ５０１は、上述したように、図６の輝度率テーブル５０２ａから読み出した輝度率と、照度センサ４０１により検出された投写光の輝度から、上記（１）式を用いて、投写光の最大輝度を算出する（Ｓ１０３）。

次に、ＣＰＵ５０１は、算出した最大輝度が、予め定められた規定範囲内（規定レベル）にあるか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲内にあれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。

一方、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲から外れていれば（Ｓ１０４：ＮＯ）、最大輝度が規定範囲内の値となるように、投写光の輝度調整を行う（Ｓ１０５）。

たとえば、最大輝度が規定範囲より大きい場合、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの外れ量に応じた量だけ映像信号のゲインを減少させるための制御信号を信号処理回路５０７に出力する。この制御信号に従って、信号処理回路５０７は、映像信号のゲインを減少させる。これにより、投写光の最大輝度が低下し、最大輝度が規定範囲内に収まる。

一方、最大輝度が規定範囲より小さい場合、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの外れ量に応じた量だけ映像信号のゲインを増加させるための制御信号を信号処理回路５０７に出力する。この制御信号に従って、信号処理回路５０７は、映像信号のゲインを増加させる。これにより、投写光の最大輝度が上昇し、最大輝度が規定範囲内に収まる。

なお、この場合、予め実験等に基づいて設定された、外れ量とゲインの制御量との関係を示す関係テーブルがメモリ５０２に記憶され、ＣＰＵ５０１により、外れ量に応じた制御量が関係テーブルから読み出される。

こうして、輝度調整が完了すると、ＣＰＵ５０１は、処理を終了する。そして、次の実行タイミングが到来すると、ＣＰＵ５０１は、再び輝度調整処理を実行する。

以上、本実施の形態によれば、マルチスクリーン投写が行われる場合、ユーザは、各プロジェクタ１において投写光（映像光）の輝度を調整することができるので、各プロジェクタ１間に生じる輝度差を小さくすることができる。

しかも、テスト映像を用いることなく、通常の映像を用いて輝度調整が行えるので、通常の映像の投写を中断することなく、投写中に定期的に輝度調整を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、照度センサ４０１が、投写レンズユニット３０の出射口の周辺位置に、プロジェクタ本体と一体的に設けられている。よって、投写光の輝度を検出するために、スクリーンに照度センサ４０１を配置するような作業が不要であるため、調整作業を簡易に行うことができる。

さらに、本実施の形態によれば、照度センサ４０１は、投写光の光路に掛からない位置に配され、当該光路から漏れた光の輝度を検出することにより、投写光の輝度を間接的に検出するような構成とされている。これにより、投写光の一部が照度センサ４０１に遮られることを防止できる。よって、投写光が遮られることによる映像品質の劣化を防止できる。

さらに、本実施の形態によれば、照度センサ４０１は、その受光面４０１ａが投写光の光路の方向を向くよう配されている。このため、投写光の光路から周囲に向けて放出される漏れ光が受光面４０１ａに当たり易い。よって、受光面４０１ａによって漏れ光を効率よく受光でき、照度センサ４０１によって良好な検出を行うことができる。

＜第１実施形態の変更例＞
図９は、本変更例に係る光学エンジン２０の構成を示す図である。図１０は、本変更例に係るプロジェクタ１の回路系の構成を示す図である。

本変更例では、図９に示すように、光源ランプ２０１から出射された光（以下、「光源光」という）の輝度を検出するセンサユニット６０が設けられている。センサユニット６０は、コンデンサレンズ２０４とのダイクロイックミラー２０５との間であって、光源光の光路に掛からない位置に配されている。センサユニット６０の構成は、センサユニット４０の構成と同様であり、ホルダ（図示しない）内に照度センサ６０１（図１０参照）を備える。照度センサ６０１の受光面およびホルダの開口は、光源光の光路の方向に向いており、開口を通じて光源光の光路からの漏れ光が照度センサ６０１の受光面に照射される。このように、照度センサ６０１によって漏れ光の輝度が検出されることにより、光源光の輝度が間接的に検出される。光源光の輝度が高いほど、漏れ光の輝度が高くなる。図１０に示すように、照度センサ６０１からは、漏れ光の輝度、即ち光源光の輝度に応じた検出信号がＣＰＵ５０１へ出力される。

なお、本変更例のその他の構成については、第１実施形態と同様である。

図１１は、映像投写時における、平均輝度信号レベルと投写光の検出輝度とから算出される投写光の最大輝度の遷移、および光源光の検出輝度の遷移を示す図である。

投写光の最大輝度は、特に、光源ランプ２０１の経年変化により光源光の輝度が変化することによって比較的大きく変化しやすい。よって、図１１のように、光源光の検出輝度がほとんど変化しないにも関わらず、算出された最大輝度が比較的大きく低下するような場合には、たとえば、照度センサ４０１への向かう光が埃などの異物により遮られるなどの原因により、照度センサ４０１により適正に輝度が検出されていない可能性が高い。

このような場合に、輝度調整が行われてしまうと、調整精度が低下してしまう。そこで、上記の点を考慮した輝度調整処理がＣＰＵ５０１により実行される。

図１２は、本変更例に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。本変更例の輝度調整処理も、第１実施形態と同様、映像が投写されている間、所定の間隔（たとえば、数分〜数十分間隔）で実行される。

図１２を参照して、まず、図８に示す第１実施形態の輝度調整処理のステップＳ１０１からＳ１０３と同様なステップＳ２０１からＳ２０３の処理が実行され、ＣＰＵ５０１により投写光の最大輝度が算出される。さらに、ＣＰＵ５０１は、照度センサ６０１により光源光の輝度を検出する（Ｓ２０４）。

次に、ＣＰＵ５０１は、算出された最大輝度が規定範囲内であれば（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、輝度調整を行わない。一方、最大輝度が規定範囲から外れていた場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの最大輝度の外れ量が予め定められた第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。

外れ量が第１閾値以上であれば（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０１は、ステップＳ２０４で検出された光源光の輝度と前回の輝度調整処理において検出された光源光の輝度とを比較することにより、前回からの光源光の輝度の変化が予め定められた第２閾値以下であるか否を判定する（Ｓ２０７）。光源光の輝度にあまり変化がなく、その変化が第２閾値以下であれば、図１１により説明したように、Ｓ２０３で算出された最大輝度は誤ったものである可能性が高い。このため、ＣＰＵ５０１は、輝度調整を行わない。

一方、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの外れ量が第１閾値より小さいと判定した場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、および、前回からの光源光の輝度の変化が第２閾値より大きいと判定した場合には（Ｓ２０７：ＮＯ）、最大輝度が規定範囲内の値となるように、投写光の輝度調整を行う（Ｓ２０８）。

たとえば、図８に示すステップＳ１０５の処理と同様に、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの外れ量に応じた量だけ映像信号のゲインを増減させるための制御信号を信号処理回路５０７に出力する。この制御信号に従って、信号処理回路５０７は、映像信号のゲインを増減させる。これにより、投写光の最大輝度が規定範囲内に収まる。

輝度調整を行わない場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ、Ｓ２０７：ＹＥＳ）、または、輝度調整が完了すると（Ｓ２０８）、ＣＰＵ５０１は、今回検出した光源光の輝度をメモリ５０２に記憶させる（Ｓ２０９）。メモリ５０２に記憶された光源光の輝度は、次回の輝度調整処理のステップＳ２０７の処理に用いられる。こうして、ＣＰＵ５０１は、処理を終了する。

以上、本変更例の構成によれば、最大輝度が規定範囲から比較的大きく外れている場合に、光源光の輝度にあまり変化が見られなければ、投写光（映像光）の輝度調整が行われない。よって、誤った輝度調整が行われにくい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るプロジェクタ１について以下に説明する。

本実施の形態に係るプロジェクタ１は、第１実施形態と同様、図１から図４に示す構成を備えている。本実施の形態に係るプロジェクタ１では、第１実施形態と異なる輝度調整処理が、ＣＰＵ５０１により実行される。

図１３（ａ）は、映像投写時の平均輝度信号レベルの遷移を示す図である。図１３（ｂ）は、映像投写時の映像光の検出輝度の遷移を示す図である。

投写される映像に白一色となるフレームが含まれる場合には、図１３（ａ）に示すように、白一色のフレームにおいて映像信号の平均輝度信号レベルが最大（１００％）となる。そして、図１３（ｂ）に示すように、白一色の映像が投写されるときに投写光の輝度が最大輝度となる。

本実施の形態では、映像投写中に、投写光の最大輝度が検出され、検出された最大輝度が一定のレベルとなるように投写光の輝度が調整される。

図１４は、輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。外部からの映像信号による映像投写が行われている間、輝度調整処理がＣＰＵ５０１により実行される。

図１４を参照して、ＣＰＵ５０１は、映像投写が開始されると、映像信号解析回路５０６から出力される平均輝度信号レベルを監視する（Ｓ３０１）。そして、ＣＰＵ５０１は、最大の平均輝度信号レベルを検出すると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、平均輝度信号レベルが最大となる１フレーム分の映像信号による投写光の輝度を照度センサ４０１により検出する（Ｓ３０３）。このとき検出された輝度が、投写光の最大輝度となる。

ＣＰＵ５０１は、検出した最大輝度が、予め定められた規定範囲内（規定レベル）にあるか否かを判定する（Ｓ３０４）。そして、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲内にあれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０１の処理に戻って、再び平均輝度信号レベルを監視する。

一方、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲から外れていれば（Ｓ３０４：ＮＯ）、最大輝度が規定範囲内の値となるように、投写光の輝度調整を行う（Ｓ３０５）。

たとえば、図８に示すステップＳ１０５の処理と同様に、ＣＰＵ５０１は、規定範囲からの外れ量に応じた量だけ映像信号のゲインを増減させるための制御信号を信号処理回路５０７に出力する。この制御信号に従って、信号処理回路５０７は、映像信号のゲインを増減させる。これにより、投写光の最大輝度が規定範囲内に収まる。

輝度調整が完了すると、ＣＰＵ５０１は、再びステップＳ３０１の処理に戻って、平均輝度信号レベルを監視する。

以上、本実施の形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

＜第２実施形態の変更例＞
本変更例に係るプロジェクタ１は、第１実施形態の変更例と同様、図９および図１０に示された、光源光を検出するためのセンサユニット６０（照度センサ６０１）を備えている。本変更例のその他の構成は、第２実施形態と同様である。

図１５は、映像投写時における、投写光の検出輝度の遷移、および光源光の検出輝度の遷移を示す図である。

図１５のＰ部に示すように、光源光の検出輝度がほとんど変化しないにも関わらず、検出された最大輝度が比較的大きく低下するような場合には、図１１で説明したと同様、最大輝度が適正に検出されていない可能性が高い。このため、このような最大輝度に基づいて輝度調整が行われてしまうと、調整精度が低下してしまう虞がある。そこで、上記の点を考慮した輝度調整処理がＣＰＵ５０１により実行される。

図１６は、本変更例に係る輝度調整処理の動作を示すフローチャートである。

図１６を参照して、まず、図１４に示す第２実施形態の輝度調整処理のステップＳ３０１からＳ３０３と同様なステップＳ４０１からＳ４０３の処理が実行され、ＣＰＵ５０１により投写光の最大輝度が検出される。

次に、ＣＰＵ５０１は、ステップＳ４０４からＳ４０９の処理を実行する。これらの処理は、図１２に示す第１実施形態の変更例のステップＳ２０４からＳ２０９の処理と同様である。

即ち、ＣＰＵ５０１は、照度センサ６０１により光源光の輝度を検出する（Ｓ４０４）。そして、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲から外れていた場合に（Ｓ４０５：ＮＯ）、外れ量が第１閾値以上であり（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、且つ、前回からの光源光の輝度の変化が第２閾値以下であれば（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、輝度調整を行わない。

一方、ＣＰＵ５０１は、最大輝度が規定範囲から外れていた場合（Ｓ４０５：ＮＯ）、規定範囲からの外れ量が第１閾値より小さければ（Ｓ４０６：ＮＯ）、あるいは、前回からの光源光の輝度の変化が第２閾値より大きければ（Ｓ４０７：ＮＯ）、最大輝度が規定範囲内の値となるように、投写光の輝度調整を行う（Ｓ４０８）。

こうして、輝度調整を行わない場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ、Ｓ４０７：ＹＥＳ）、または、輝度調整が完了すると（Ｓ４０８）、ＣＰＵ５０１は、今回検出した光源光の輝度をメモリ５０２に記憶させて（Ｓ４０９）、ステップＳ４０１の処理に戻る。

以上、本変更例の構成によれば、第１実施形態の変更例と同様、誤った輝度調整が行われにくくすることができる。

＜その他＞
以上のとおり、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態以外に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記第１実施形態、第２実施形態および各変更例では、映像信号のゲインを調整することにより、投写光（映像光）の輝度を調整する構成とされている。しかしながら、これに限らず、たとえば、光源ランプ２０１の出力を調整することにより、投写光の輝度を調整する構成とされても良い。この場合、ＣＰＵ５０１は、投写光の最大輝度が規定範囲よりも高ければ、光源ランプ２０１の出力を減少させ、投写光の最大輝度が規定範囲よりも低ければ、光源ランプ２０１の出力を増加させる。さらに、映像信号のゲインと光源ランプ２０１の出力の双方を調整することにより、投写光の輝度を調整する構成とされても良い。この場合、まず、光源ランプ２０１の出力調整により、大まかな輝度調整を
行い、その後、映像信号のゲイン調整により、細かな輝度調整を行うようにすることが望ましい。

また、上記第１実施形態、第２実施形態および各変更例では、センサユニット４０（照度センサ４０１）により、投写レンズユニット３０から出射された映像光、即ち、投写光の輝度を検出する構成とされている。しかしながら、センサユニット４０は、映像光の輝度が検出できれば、どのような位置に配されても良い。たとえば、ダイクロイックプリズム２１７と投写レンズユニット３０の入射口との間にセンサユニット４０が配されても良い。この場合、ダイクロイックプリズム２１７から出射された映像光の輝度がセンサユニット４０により検出される。なお、この場合も、センサユニット４０は、映像光の光路に掛からない位置に配され、光路から漏れた光を検出することにより、映像光の輝度を間接的に検出する構成とされることが望ましい。

さらに、上記各変更例では、図９に示すように、光源光の輝度を検出するセンサユニット６０（照度センサ６０１）がコンデンサレンズ２０４とダイクロイックミラー２０５との間に配されている。しかしながら、センサユニット６０は、光源光の輝度が検出できれば、どのような位置に配されても良い。たとえば、ダイクロイックミラー２０５とダイクロイックミラー２０６との間にセンサユニット６０が配されても良い。

さらに、上記第１実施形態では、最大輝度が規定範囲から外れている場合、輝度調整が一度だけ行われるような構成とされている。しかしながら、図１７に示すように、ステップＳ１０５において輝度調整を行った後に再びステップＳ１０１の処理に戻る構成とし、最大輝度が規定範囲内に収まらなければ、収まるまで輝度調整が行われるような構成とされても良い。この場合、ゲインの制御量は、外れ量に応じた量とされても良いし、一定量とされても良い。なお、この場合も、映像信号のゲインの調整に替えて、あるいは映像信号のゲインの調整とともに、光源ランプ２０１の出力が調整されても良い。

さらに、上記第１実施形態、第２実施形態および各変更例では、光源ランプ２０１が用いられているが、ランプ光源に限らず、ＬＥＤ光源、レーザ光源等の固体光源が用いられても良い。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

２０ 光学エンジン
２０１ 光源ランプ（光源）
２１１、２１３、２１６ 液晶パネル（光変調部）
４０ センサユニット
４０１ 照度センサ（映像光検出部）
５０ 制御回路部
５０１ ＣＰＵ（調整部、演算部、判定部）
５０２ メモリ（記憶部）
５０６ 映像信号解析回路（信号レベル検出部）
５０７ 信号処理回路（調整部）
６０ センサユニット
６０１ 照度センサ（光源光検出部）

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源からの光を、外部から入力された映像信号に応じて変調して、映像光を生成する光変調部と、
   前記映像信号から輝度信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
   前記信号レベル検出部により前記輝度信号レベルが検出された前記映像信号による前記映像光の輝度を検出する映像光検出部と、
   前記輝度信号レベルが最大となる前記映像信号による前記映像光の最大輝度に対する前記輝度信号レベルが各レベルとなる前記映像信号による前記映像光の輝度の比率を、前記輝度信号レベルに対応付けて記憶する記憶部と、
   前記信号レベル検出部により検出された前記輝度信号レベルと、前記映像光検出部により検出された前記映像光の輝度とから、前記比率を用いて前記最大輝度を求める演算部と、
   前記演算部により求められた前記最大輝度が規定レベルに達するように前記映像光の輝度を調整する調整部と、
   を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
2. 光源と、
   前記光源からの光を、外部から入力された映像信号に応じて変調して、映像光を生成する光変調部と、
   前記映像信号から輝度信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
   前記信号レベル検出部により検出された前記輝度信号レベルが最大であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記輝度信号レベルが最大であると判定された前記映像信号による前記映像光の輝度を最大輝度として検出する映像光検出部と、
   前記映像光検出部により検出された前記最大輝度が規定レベルに達するように前記映像光の輝度を調整する調整部と、
   を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
3. 請求項１または２に記載の投写型表示装置において、
   前記信号レベル検出部は、１フレーム分の前記映像信号の平均輝度信号レベルを前記輝度信号レベルとして検出する、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
   前記映像光検出部は、前記映像光の光路に掛からない位置に配され、当該光路から漏れた光を検出することにより、前記映像光の輝度を間接的に検出する、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
   前記調整部は、前記映像信号のゲインおよび前記光源の出力の少なくとも１つを調整する、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
   前記光源からの光の輝度を検出する光源光検出部を、さらに備え、
   前記調整部は、前記最大輝度と前記規定レベルとの差が第１閾値より大きく、且つ、前記光源光検出部により検出された前記光源からの光の輝度と前回の輝度調整時に前記光源光検出部により検出された前記光源からの光の輝度との差が第２閾値より小さい場合には
   、前記最大輝度に応じた前記映像光の輝度の調整を行わない、
   ことを特徴とする投写型表示装置。

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