JP2016142782A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒挿入投射が可能かつ、投射画像の安定した撮像が可能な画像投射装置を提供すること。
【解決手段】画像投射装置であって、投射された画像の反射光を検知する光センシング手段と、入力画像または内部生成信号を元に画像をメモリ上に格納し、フレームバッファを形成するタイミングを決定するフレームバッファ更新周期決定手段と、前記フレームバッファ更新周期を複数のサブフレーム期間に分割するサブフレーム分割手段と、前記サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファと異なる画像を投射するサブフレーム挿入有効投射手段と、前記サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファと等しい画像を投射するサブフレーム挿入無効投射手段と、前記光センシング手段を実行する前に、前記サブフレーム挿入無効投射手段による画像投射を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクタなどの画像投射装置に係り、特に投射像のセンシング方法に関する。

従来から、黒挿入と呼ばれる手法によって動画ぼけを改善する手法が知られている。黒挿入とは、液晶パネル等のホールド型表示デバイスを使用した表示装置において、サブフレーム期間に「黒を挿入」する手法である。サブフレーム期間とは１フレーム期間を複数に分割した期間のことである。「黒を挿入」する方法としては、例えば、階調レベル０や低階調レベルの画像を液晶パネルに表示する方法があった（特許文献１）。また、投射画像を撮像する方法として、複数の色成分毎に時分割投影された画像を撮像する方法が公開されている（特許文献２）。

特開２００９−２２３０７６号公報 特開２００６−０９４４４５号公報

従来は、黒挿入中の投射画像を撮影することが考慮されていなかった。その結果、黒挿入中に投射画像を撮像すると、撮像結果が黒挿入の影響を受けてしまうおそれがあった。例えば、（複数のサブフレームで１フレームを形成しているのに）サブフレームしか撮像されない、撮像毎の輝度が安定しない、急激な階調変動箇所が撮像される、等の影響がある。そのため、このような撮像結果を元にオートフォーカスや台形補正、色補正等を実施すると、誤動作してしまう可能性があった。

そこで、本発明は、黒挿入投射が可能かつ、投射画像の安定した撮像が可能な画像投射装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の画像投射装置は、
投射された画像の反射光を検知する光センシング手段と、
入力画像または内部生成信号を元に、画像をメモリ上に格納し、フレームバッファを形成するタイミングを決定するフレームバッファ更新周期決定手段と、
前記フレームバッファ更新周期を複数のサブフレーム期間に分割するサブフレーム分割手段と、
前記サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と異なる画像を投射するサブフレーム挿入有効投射手段と、
前記サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と略等しい画像を投射するサブフレーム挿入無効投射手段と、
前記光センシング手段を実行する前に、前記サブフレーム挿入無効投射手段による画像投射を行う制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、黒挿入投射が可能かつ、投射画像の安定した撮像が可能な画像投射装置を提供することを例示的な目的とする。

実施例１及び実施例５におけるプロジェクタのブロック図 黒挿入の概念図 オートフォーカス（ＡＦ）の処理フロー ＡＦ処理の概念図 実施例２におけるプロジェクタのブロック図 オートキーストーン（ＡＫ）の処理フロー ＡＫ処理の概念図 実施例３及び実施例６におけるプロジェクタのブロック図 オートスクリーンカラー（ＡＳＣ）の処理フロー ＡＳＣ処理の概念図 実施例４におけるプロジェクタのブロック図 実施例４におけるオートスクリーンカラー（ＡＳＣ）の処理フロー 実施例５における電源オン時のＡＦ処理フロー 実施例６における電源オン時のＡＳＣ処理フロー

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は実施例１のプロジェクタ１０１のブロック図である。プロジェクタ１０１は、入力画像信号に応じてパネル１０７（光変調素子）により変調された光（すなわち画像）を、投射レンズ１１０を介して投射像としてスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置である。

プロジェクタ１０１は、制御部１０２、操作部１０３、映像信号入力部１０４、画像処理部１０５、ランプ１０６、パネル１０７、パネル駆動部１０８、ラインセンサ１０９、投射レンズ１１０、レンズ位置検知部１１１、モーター１１２を有する。

制御部１０２は、操作部１０３からの入力に従って装置各部を制御するように、マイクロコンピュータから構成されている制御手段である。制御部１０２は、サブフレーム挿入切り替え部１１３を有する。

サブフレーム挿入切り替え部１１３は操作部１０３からの操作により、サブフレーム挿入を入または切に設定する、サブフレーム挿入切り替え手段として機能する。サブフレーム挿入切り替え部１１３が入状態では、後述するサブフレーム生成部１１４によって、サブフレーム画像が生成され、サブフレームとして挿入される。

サブフレーム挿入切り替え部１１３が切状態では、後述するサブフレーム生成部１１４によるサブフレーム生成が実施されない。この場合、全てのサブフレームにおいて同様の画像が投射されるようになる。

操作部１０３はユーザーからの各種操作を受け付ける不図示のスイッチ、ボタン、リモコン受光部などから構成される。

映像信号入力部１０４は単一または複数の映像信号を受信する。画像処理部１０５は、映像信号入力部１０４からの入力映像信号に対して各種画像処理や同期タイミングの変更を行い、パネル駆動部１０８へ処理された出力映像信号を出力する。また、画像処理部１０５では、入力映像信号の有無に関わらず、内部で生成する画像を、出力映像信号として出力することもできる。

画像処理部１０５では、入力映像信号や内部で生成する画像を、メモリ上に格納し、フレームバッファを形成する。フレームバッファは、所定の周期で更新される。その周期のことをフレームバッファ更新周期と呼ぶ。画像処理部１０５はこの周期を決定する、フレームバッファ更新周期決定手段として機能する。画像処理部１０５は、入力映像の垂直同期信号や、内部生成タイミングを元に、フレームバッファ更新周期を決定する。

例えば、入力映像信号の垂直同期信号周波数が６０Ｈｚであれば、フレームバッファ更新周期も６０Ｈｚとすることができる。また、パネル駆動部１０８がパネル１０７を駆動させる周期（パネル駆動周波数）からフレームバッファ更新周期を決定しても良い。例えば、パネル駆動周波数が１２０Ｈｚであれば、１２０／２＝６０Ｈｚとする。ここで、１２０Ｈｚの１／２の周波数としたのは、後述するサブフレーム生成部でサブフレームを挿入できる余裕を確保するためである。画像処理部１０５はサブフレーム生成部１１４を有する。

サブフレーム生成部１１４は、フレームバッファ更新周期の１周期を複数のサブフレーム期間に分割する、サブフレーム分割手段として機能する。例えば、フレームバッファ更新周期が６０Ｈｚの場合、その１周期は１／６０秒となる。それを２分割すれば、１サブフレーム期間を１／１２０秒（１２０Ｈｚ）とすることができる。

サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と異なる画像を出力映像信号として出力する、サブフレーム挿入有効投射手段としても機能する。また、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と略等しい画像を出力映像信号として出力する、サブフレーム挿入無効投射手段としても機能する。

例えば、前記のように、サブフレーム期間が１／１２０秒であったとする。フレームバッファ更新直後から１／１２０秒の間は、フレームバッファの画像を出力映像信号とする。この時、当然のごとく、当該フレームバッファに記録されている表示画像と、出力映像信号とは略等しい。

次の、１／１２０秒の間は、黒画像（輝度レベル０）を出力映像信号とする。この時、当該フレームバッファに記録されている表示画像と、出力映像信号とが異なる画像となる。図２にその様子を示した。図２のフレームバッファ更新信号はフレームバッファ更新周期で立ち上がる信号である。フレームバッファ更新信号が立ち上がるタイミングでフレームバッファ（図２中フレームバッファ画像で図示）が更新される。

図２に示すサブフレーム更新信号の立ち上がりタイミングは、サブフレーム生成部１１４がサブフレーム期間の開始時に立ち上がる信号である。図２ではフレームバッファ更新周期の１周期を２分割してサブフレーム期間としている。フレームバッファ更新信号立ち上がりタイミングで、フレームバッファ画像が確定する。図２のフレームバッファ画像２０１がその様子を示している。

フレームバッファ更新信号とサブフレーム更新信号両方の立ち上がりタイミングで、フレームバッファの画像を画像処理部１０５からのパネル駆動部１０８へ出力開始する。その結果、パネル１０７が投射光を変調し、投射画像は図２の２０２のようになる。フレームバッファ画像２０１と投射映像２０２は略等しくなる。この状態は次のサブフレーム更新信号の立ち上がりタイミングまで続く。

次のサブフレーム更新信号の立ち上がりタイミング（フレームバッファ更新信号は変化無し）で、黒画像を画像処理部１０５からパネル１０８へ出力開始する。その結果、パネル１０７が投射光を変調し、投射画像は図２の２０３のようになる。フレームバッファ画像２０１と投射画像２０３は異なる画像となる。これら一連の流れを繰り返し実行する。

このように同一フレーム内で、フレームバッファ画像と黒画像を切り替えることによって、動画ぼけを改善する効果を奏する（いわゆる黒挿入）。例外として当該フレームバッファに記録されている表示画像が黒画像（輝度レベル０）の場合は、フレームバッファ画像と投射画像とが略等しくなる。この場合は動画として視認可能な箇所が画像内に存在していないことを意味しており、動画ぼけが発生しえない状況である。

ランプ１０６は投射光の光源である。ランプ１０６からの出射光は、色分離、ＰＳ変換等を経てパネル１０７へ到達する。パネル１０７は、パネル駆動部１０８からのタイミング信号や映像信号を受け取り、光の変調パターン形成する、光変調素子として動作する。パネル１０７は、ランプ１０６からの光を映像信号入力部１０４からの入力画像信号に応じて変調する液晶パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像表示素子（光変調素子）から構成されている。

パネル駆動部１０８は、画像処理部１０５からの出力に基づいてパネル１０７を駆動させると共にＤ／Ａ変換や駆動パルスを生成する。ラインセンサ１０９はプロジェクタ１０１が投射した画像の反射光を検知する、光センシング手段として機能する。

ラインセンサ１０９前面にはめがねレンズが具備されている。めがねレンズによって入射光が２つに分割される。ラインセンサ１０９は、その２つに分割された像を撮像する。その結果、２つの１次元画像データが得られる。撮像される２つの像は、投射像までの距離によって位相が異なる。この位相差を利用して、後述するオートフォーカス機能を実現する（位相差方式）。

投射レンズ１１０は画像表示素子からの光から投影像を形成する、投射光学系として機能する。投射レンズはフォーカス素子として機能するフォーカスレンズを含む。モーター１１２は、投射レンズ１１０に含まれるフォーカスレンズを、投射レンズ１１０の光軸方向に移動する駆動力を提供するアクチュエーターである。投射レンズ１１０に含まれるフォーカスレンズを移動させることによって、投射画像のピント状態を変化させることができる。

レンズ位置検知部１１１は投射レンズ１１０に含まれるフォーカスレンズの位置を制御部１０２へ伝達する。フォーカスレンズの位置は例えば、投射レンズ１１０のフォーカス環の回転角を検知することで検知できる。フォーカス環の回転角は例えば、パルスエンコーダによるデジタル出力や、可変抵抗器によるアナログ出力によって、レンズ位置検知部１１１から制御部１０２へ伝達される。いずれの伝達方法によっても、制御部１０２内部でフォーカスレンズの位置は、デジタル値に変換される。

次に、制御部１０２により行われるオートフォーカス（以下ＡＦ）処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。ＡＦ処理のフローを図３に示す。ステップ３０１ではサブフレーム挿入が入か切かを判定する。
サブフレーム挿入の入切はサブフレーム挿入切り替え部１１３から取得する。サブフレーム挿入が入の場合は、サブフレーム挿入を無効化するためにステップ３０２へ移行する。サブフレーム挿入が切の場合は、そのまま投射画像を撮像しても問題無いので、ステップ３０３へ移行する。

ステップ３０２では、サブフレーム挿入を無効化する。これは、サブフレーム生成部１１４をサブフレーム挿入無効投射手段として機能させることで実現させる。つまり、前述したように、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と略等しい画像を出力映像信号として出力する。ステップ３０３ではＡＦパターンを投射する。ＡＦパターンは画像としてフレームバッファに作成される。ＡＦパターンとしては、コントラストが高く、エッジがはっきりした画像が望ましい。例えば、投射像の上半分が白（１００％出力）、下半分が黒（０％出力）といった画像や、白と黒のラインが交互に表示されるような画像が良い。
ステップ３０４ではラインセンサ１０９で投射画像を撮像する。

前述したように、ラインセンサ１０９の前面にはめがねレンズが具備されているので、位相の異なる２つの像が撮像される。ここで撮像の対象となる投射画像は、ステップ３０２によって、サブフレーム挿入が無効化されている。よって、ステップ３０３で投射開始したＡＦパターンが全てのサブフレーム期間で出力されている。それによって、輝度が安定し、急激な階調変動箇所が撮像されることも無く、安定した撮像が可能となる。

ステップ３０５ではステップ３０４で撮像した２つの像の位相差を算出する。ステップ３０６では、ステップ３０５で算出した位相差からフォーカス位置を算出する。フォーカス位置は投射画像までの距離で決まる。また、位相差と、投射画像（被写体）までの距離の逆数は比例関係となる（次式）。

（位相差）∝（１／投射画像までの距離）
よって、位相差が決まれば、フォーカス位置も算出することが可能である。位相差とフォーカス位置との対応関係については、既知であるとする。例えば、製造時に２つの距離（近距離と遠距離）における，位相差とフォーカス位置の関係を記憶しておく。ステップ３０５で算出した位相差でのフォーカス位置は、その２点から線形補完で算出することが可能となる。

ステップ３０７では、ステップ３０６で求めたフォーカス位置まで、投射レンズ１１０内のフォーカスレンズを移動させる。制御部１０２はモーター１１２を駆動させ、レンズ位置検知部１１１の出力を監視する。レンズ位置検知部１１１の出力が、ステップ３０６で算出したフォーカス位置まで到達したら、モーター１１２の駆動を停止させる。ステップ３０８ではＡＦパターンの出力を停止する。ステップ３０９ではサブフレーム挿入が入か切かを判定する。

サブフレーム挿入の入切はサブフレーム挿入切り替え部１１３から取得する。サブフレーム挿入が入の場合は、サブフレーム挿入を再び有効化するためにステップ３１０へ移行する。サブフレーム挿入が切の場合は、元々サブフレーム挿入が無効化されている状態のため、そのままＡＦ処理を終了する。ステップ３１０では、再びサブフレーム挿入を有効化する。これは、サブフレーム生成部１１４をサブフレーム挿入有効投射手段として機能させることで実現させる。つまり、前述したように、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と異なる画像を出力映像信号として出力する。

次に、図３で示したＡＦ処理のフローを実行した際の、投射画像、サブフレーム挿有効・無効状態、ラインセンサ撮像、レンズ駆動のタイミングを図４で説明する。初期状態は、サブフレーム挿入が入の状態である。サブフレーム挿入は有効化されている状態から開始する。この時投射画像は、入力画像と黒画像を交互に繰り返す、黒挿入を実行している。

ＡＦを開始すると、サブフレーム挿入が無効化され、ＡＦパターン投射が開始される（ステップ３０１、ステップ３０２、ステップ３０３）。この時点でサブフレーム挿入は無効化されているので、全てのサブフレーム期間でＡＦパターンが投射されている。この状態でラインセンサ１０９が投射画像を撮像する（ステップ３０４）。撮像を終了すると、フォーカス位置が算出され（ステップ３０５、ステップ３０６）、レンズ駆動が開始される（ステップ３０７）。レンズ駆動が終了すると、ＡＦパターンを停止し、再びサブフレーム挿入を有効化する（ステップ３０８、ステップ３０９、ステップ３１０）。ここでＡＦは完了する。この時点で投射画像は、入力画像と黒画像が交互に繰り返される、黒挿入を実行している状態となる。つまり、初期の投射画像の状態に戻る。

このように、サブフレーム挿入を無効化した状態でラインセンサ１０９の撮像を実施することで、輝度が安定し、急激な階調変動箇所が撮像されることも無く、安定した像が得られる。安定した像が得られることによって、位相差算出（ステップ３０５）結果が正しく得られる。その結果、ＡＦが誤動作したり、失敗することが無くなる。

［実施例２］
実施例２では実施例１との相違点のみを説明する。相違点の無き点は実施例１と共通である。図５は実施例２のプロジェクタ５０１のブロック図である。画像処理部５０５は、映像信号入力部１０４からの入力映像信号に対して各種画像処理や同期タイミングの変更を行い、パネル駆動部１０８へ処理された出力映像信号を出力する。また、画像処理部５０５では、入力映像信号の有無に関わらず、内部で生成する画像を、出力映像信号として出力することもできる。

画像処理部５０５では、入力映像信号や内部で生成する画像を、メモリ上に格納し、フレームバッファを形成する。フレームバッファは、所定の周期で更新される。その周期のことをフレームバッファ更新周期と呼ぶ。画像処理部５０５はこの周期を決定する、フレームバッファ更新周期決定手段として機能する。画像処理部５０５は、入力映像の垂直同期信号や、内部生成タイミングを元に、フレームバッファ更新周期を決定する。台形補正部５１５は画像処理部５０５に含まれる。

台形補正部５１５は投射画像の台形補正（いわゆるキーストーン補正）を実行する。台形補正部５１５への入力としては、プロジェクタ５０１の傾きを表す角度情報であったり、投射画像の各角の位置を示す４点であったりする。イメージセンサ５０９はプロジェクタ５０１が投射した画像の反射光を検知する、外部光センサとして機能する。イメージセンサ５０９は２次元画像を撮像することができる。イメージセンサ５０９はプロジェクタ５０１の外部にあり、プロジェクタ５０１と通信できる。通信手段は、ケーブル接続及び無線通信で行う。

イメージセンサ５０９はプロジェクタ５０１の投射画像の全体を撮像できるように設置されている。制御部１０２はイメージセンサ５０９へセンシング開始タイミングを通知する、光センシング開始通知手段として機能する。センシング開始タイミングについては、後述するオートキーストーン（以下ＡＫ）処理の中で説明する。イメージセンサ５０９は光センシング開始通知を受信すると、投射画像の撮像を開始する。

撮像が完了すると、イメージセンサ５０９は、光センシング終了を制御部１０２へ通知する。制御部１０２はその光センシング終了通知を受信する、光センシング終了通知受信手段として機能する。光センシング終了通知とほぼ同時に、撮像した結果（２次元画像）は通信手段によって、イメージセンサ１０９から制御部１０２へ転送される。

次に、本実施例の制御部１０２により行われるオートキーストーン（ＡＫ）処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。ＡＫ処理のフローを図６に示す。

ステップ６０１ではサブフレーム挿入が入か切かを判定する。サブフレーム挿入の入切はサブフレーム挿入切り替え部１１３から取得する。サブフレーム挿入が入の場合は、サブフレーム挿入を無効化するためにステップ６０２へ移行する。サブフレーム挿入が切の場合は、そのまま投射画像を撮像しても問題無いので、ステップ６０３へ移行する。ステップ６０２では、サブフレーム挿入を無効化する。

これは、サブフレーム生成部１１４をサブフレーム挿入無効投射手段として機能させることで実現させる。つまり、前述したように、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と略等しい画像を出力映像信号として出力する。ステップ６０３では台形補正を停止する。

制御部１０２が画像処理部５０５を介して台形補正部５１５の補正処理を停止させる。ステップ６０４では台形補正パターンを投射する。台形補正パターンはフレームバッファに画像として作成される。台形補正パターンとしては、投射画像の四隅の角が、画像処理によって検知しやすい画像が望ましい。例えば、四辺と対角線のみ白（１００％出力）のラインが描画され、他の領域は黒（０％出力）とした画像や、全白のラスター画像、四隅にマーカーを配した画像などを台形補正パターンとして使用する。

ステップ６０５ではイメージセンサ５０９で投射画像を撮像する。制御部１０２は通信手段を用いて、イメージセンサ５０９へ光センシング開始を通知する。光センシング開始通知を受信したイメージセンサ５０９は投射画像の撮像を開始する。

ここで撮像の対象となる投射画像は、ステップ６０２によって、サブフレーム挿入が無効化されている。ステップ６０４で投射開始した台形補正パターンが全てのサブフレーム期間で出力されている。それによって、輝度が安定し、急激な階調変動箇所が撮像されることも無く、安定した撮像が可能となる。

イメージセンサ５０９は撮像が完了すると、通信手段を用いて光センシング終了を制御部１０２へ通知する。撮像した結果（２次元画像）は、通信手段を介して制御部１０２へ転送される。ステップ６０５では、受信した撮像結果を画像処理して、コーナー検出する。コーナー検出によって得られた４点を頂点とする四角形が、台形補正をしない状態で投射した時のスクリーン上での投射形状となる。ステップ６０７では、ステップ６０５で検出した４点から補正４コーナー、すなわち補正形状を算出する。例えば、ステップ６０６で検出した４点の位置関係から、線分長、角度を求め、幾何学的に補正形状を決定する方法がある。

ステップ６０８では、ステップ６０７で算出した４コーナーを台形補正部５１５に設定し、台形補正を開始する。ステップ６０９では台形補正パターンの出力を停止する。
ステップ６１０ではサブフレーム挿入が入か切かを判定する。サブフレーム挿入の入切はサブフレーム挿入切り替え部１１３から取得する。サブフレーム挿入が入の場合は、サブフレーム挿入を再び有効化するためにステップ６１１へ移行する。

サブフレーム挿入が切の場合は、元々サブフレーム挿入が無効化されている状態のため、そのままＡＫ処理を終了する。ステップ６１１では、再びサブフレーム挿入を有効化する。これは、サブフレーム生成部１１４をサブフレーム挿入有効投射手段として機能させることで実現させる。つまり、前述したように、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と異なる画像を出力映像信号として出力する。

次に、図６で示したＡＫ処理のフローを実行した際の、投射画像、サブフレーム挿入有効・無効状態、イメージセンサ撮像、台形補正のタイミングを図７で説明する。初期状態は、サブフレーム挿入が入の状態である。サブフレーム挿入は有効化されている状態から開始する。この時投射画像は、入力画像と黒画像を交互に繰り返す、黒挿入を実行している。ＡＫを開始すると、サブフレーム挿入が無効化される（ステップ６０１、ステップ６０２）。そして、台形補正が停止され、台形補正パターン投射が開始される（ステップ６０３、ステップ６０４）。この時点でサブフレーム挿入は無効化されているので、全てのサブフレーム期間で台形補正パターンが投射されている。この状態でイメージセンサ５０９が投射画像を撮像する（ステップ６０５）。

撮像を終了すると、コーナー検出（ステップ６０６）、補正点算出（６０８）が実行され、台形補正部５１５にその結果が設定される（ステップ６０８）。台形補正部５１５への設定が完了すると、台形パターンを停止し（ステップ６０９）、再びサブフレーム挿入を有効化する（ステップ６１０、ステップ６１１）。ここでＡＫは完了する。この時点で投射画像は、入力画像と黒画像が交互に繰り返される、黒挿入を実行している状態となる。つまり、初期の投射画像の状態に戻る。

このように、サブフレーム挿入を無効化した状態でイメージセンサ５０９の撮像を実施することで、輝度が安定し、急激な階調変動箇所が撮像されることも無く、安定した像が得られる。安定した像が得られることによって、コーナー検出（ステップ６０６）結果が正しく，精度良く得られる。その結果、ＡＫが誤動作したり、失敗することが無くなる。

［実施例３］
実施例３では実施例１との相違点のみを説明する。相違点の無き点は実施例１と共通である。図８は、実施例３のプロジェクタ８０１のブロック図である。画像処理部８０５は、映像信号入力部１０４からの入力映像信号に対して各種画像処理や同期タイミングの変更を行い、パネル駆動部１０８へ処理された出力映像信号を出力する。また、画像処理部８０５では、入力映像信号の有無に関わらず、内部で生成する画像を、出力映像信号として出力することもできる。

画像処理部８０５では、入力映像信号や内部で生成する画像を、メモリ上に格納し、フレームバッファを形成する。フレームバッファは、所定の周期で更新される。その周期のことをフレームバッファ更新周期と呼ぶ。画像処理部８０５はこの周期を決定する、フレームバッファ更新周期決定手段として機能する。画像処理部８０５は、入力映像の垂直同期信号や、内部生成タイミングを元に、フレームバッファ更新周期を決定する。画像処理部８０５はＶｓｙｎｃ信号生成部８１６を有する。

Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６は、フレームバッファ更新周期の１周期を複数のサブフレーム期間に分割する、サブフレーム分割手段として機能する。また、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６は、同期信号出力手段としても機能する。同期信号とは、サブフレーム期間の周期で変化する信号である。例えば、フレームバッファ更新周期の１周期を２分割した場合、最初のサブフレーム期間はハイ出力にする。次のサブフレーム期間はロー出力にする。出力した信号は液晶シャッター８１８に入力される。さらに、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６は同期信号出力を停止することができ、同期信号出力停止手段としても機能する。

同期信号出力を停止した状態とは、同期信号出力をハイまたはロー出力で固定することを意味する。ハイ出力かロー出力のどちらで固定するかは、後述する液晶シャッター８１８の設定による。液晶シャッター８１８が光を透過する状態で固定されるように、同期信号出力を固定しなければならない。例えば、液晶シャッター８１８は同期信号がハイ出力の時に光を透過する状態になるとすれば、同期信号出力をハイ出力で固定する。

制御部１０２は、同期信号出力切り替え部８１３を有する。同期信号出力切り替え部８１３は操作部１０３からの操作により、同期信号出力を入または切に設定する、同期信号出力切り替え手段として機能する。同期信号出力切り替え部８１３が入状態では、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６から同期信号が出力される。

一方、同期信号出力切り替え部８１３が切状態では、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６から同期信号が出力されない。液晶シャッター８１８は、プロジェクタ８０１の外部、投射レンズ１１０の前面に設置される。

液晶シャッター８１８はＶｓｙｎｃ信号生成部から受信した同期信号に同期して、光を透過する状態と、遮断する状態を交互に繰り返す。例えば、ハイ信号が入力されれば光を透過する状態、ロー信号が入力されれば光を遮断する状態とすることができる。光が透過する状態であれば、プロジェクタ８０１の投射光がスクリーンまで到達し、投射画像が視認可能な状態となる。一方、光が遮断されている状態では、プロジェクタ８０１の投射光がスクリーンまで到達しないので、投射画像を視認することはできない。

液晶シャッター８１８に入力される同期信号は、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６が生成しており、同期信号を出力している状態では，サブフレーム期間の周期で信号が変化する。すると，液晶シャッター８１８はサブフレーム期間毎に、光を透過する状態と遮断する状態を繰り返す。これは、すなわち黒挿入を実施している状態となる。壁色補正部８１７は画像処理部８０５に含まれる。壁色補正部８１７は投射画像の各色のゲインを操作し、色つきのスクリーン（壁面）に投影している状態であっても、正しい色の見え方になるように補正処理を実行する。

光センサ８０９はプロジェクタ８０１が投射した画像の反射光を検知する、光センシング手段として機能する。光センサ８０９は０次元画像すなわち一点を撮像することができる。ただし、光センサ８０９の前面には色フィルター（例えばＲ、Ｇ、Ｂ３色）が具備されている。それによって、カラー情報を持つ一点を撮像することができる（光電変換素子が色フィルター毎に１つずつ存在し，それらが光センサを構成しているとする）。

制御部１０２はイメージセンサ５０９へセンシング開始タイミングを通知する、光センシング開始通知手段として機能する。センシング開始タイミングについては、後述するオートキーストーン（以下ＡＫ）処理の中で説明する。イメージセンサ５０９は光センシング開始通知を受信すると、投射画像の撮像を開始する。撮像が完了すると、イメージセンサ５０９は、光センシング終了を制御部１０２へ通知する。制御部１０２はその光センシング終了通知を受信する、光センシング終了通知受信手段として機能する。光センシング終了通知とほぼ同時に、撮像した結果（２次元画像）は通信手段によって、イメージセンサ５０９から制御部１０２へ転送される。

次に、本実施例の制御部１０２により行われるオートスクリーンカラー（以下ＡＳＣ）処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。ＡＳＣ処理のフローを図９に示す。ステップ９０１では同期信号出力が入か切かを判定する。同期信号出力の入切は同期信号出力切り替え部８１３から取得する。同期信号出力が入の場合は、同期信号出力を停止するためにステップ９０２へ移行する。同期信号出力が切の場合は、そのまま投射画像を撮像しても問題無いので、ステップ９０３へ移行する。

ステップ９０２では、同期信号出力を停止する。これは、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６の同期信号出力停止手段により、同期信号出力を停止することで実現させる。結果，液晶シャッター８１８は光を透過する状態で固定される。ステップ９０３では壁色補正を停止する。制御部１０２が画像処理部８０５を介して壁色補正部８１７の補正処理を停止させる。ステップ９０４では全白（Ｒ、Ｇ、Ｂ１００％出力）を投射する。ステップ９０５では光センサ８０９で投射画像を撮像する。

ここで撮像の対象となる投射画像は、ステップ９０２によって、同期信号出力が停止されているので、黒挿入が実施されていない状態である。よって、輝度が安定し、確実に全白（Ｒ、Ｇ、Ｂ１００％）の投影画像を撮像できるので、安定した撮像が可能となる。光センサ８０９は撮像が完了すると、ＲＧＢ各色の測光値が取得できる。ステップ９０６では、ステップ９０５で測光した結果を元に、壁色補正を行うためのゲイン値を算出する。ゲイン値は、例えば、理想となる白色のＲＧＢの比率をあらかじめ記録しておく。そして、測光結果のＲＧＢの比率が、理想の白色の比率と等しくなるようなゲイン値を算出することで求めることができる。

ステップ９０７では、ステップ９０４で全白投射を停止する。ステップ９０８では、ステップ９０６で算出したゲイン値を壁色補正部８１７に設定し、壁色補正を開始する。ステップ９０９では同期信号出力が入か切かを判定する。同期信号出力の入切は同期信号出力切り替え部８１３から取得する。同期信号出力が入の場合は、同期信号出力を再び開始するためにステップ９１０へ移行する。同期信号出力が切の場合は、元々同期信号出力が停止されている状態のため、そのままＡＳＣ処理を終了する。

ステップ９１０では、再び同期信号出力を開始する。これは、Ｖｓｙｎｃ信号生成部８１６の同期信号出力手段により、同期信号出力を開始することで実現させる。結果、液晶シャッター８１８はＶｓｙｎｃ信号生成部から受信した同期信号に同期して、光を透過する状態と、遮断する状態を交互に繰り返す。つまり、黒挿入を実施している状態になる。

次に、図９で示したＡＳＣ処理のフローを実行した際の、投射画像、同期信号出力、液晶シャッターの状態、光センサ測光、壁色補正のタイミングを図１０で説明する。
初期状態は、同期信号出力が入の状態である。同期信号は出力されている状態から開始する。この時、プロジェクタ８０１は常に入力画像を投射している。しかし、液晶シャッターは同期信号の変化を受けて、投射光を透過する状態と、遮断する状態を交互に繰り返している。その結果スクリーンへの投射画像は、入力画像と黒画像を交互に繰り返す、黒挿入処理が為されている。

ＡＳＣを開始すると、同期信号出力が停止される（ステップ９０１、ステップ９０２）。そして、プロジェクタ８０１から全白投射が開始される。（ステップ９０３、ステップ９０４）。この時点で同期信号出力は停止しているので、液晶シャッター８１８は光を透過する状態で固定されている。つまり、プロジェクタ８０１からの投射光が遮断される期間は存在しないので、全てのサブフレーム期間で全白画像が投射されている。この状態で光センサ８０９が投射画像を測光する（ステップ９０５）。

測光を終了すると、ゲイン値を算出し（ステップ９０６）、全白投射停止（ステップ９０７）、壁色補正部８１７へゲイン値の設定、壁色補正の開始（ステップ９０８）が実行される。そして、再び同期信号出力を開始する（ステップ９０９、ステップ９１０）。ここでＡＳＣは完了する。この時点で投射画像は、入力画像と黒画像が交互に繰り返される、黒挿入を実行している状態となる。つまり、初期の投射画像の状態に戻る。

このように、同期信号出力を停止した状態で光センサ９０９での測光を実施することで、輝度が安定し、確実に全白（Ｒ、Ｇ、Ｂ１００％）の投影画像を撮像できるので、安定した測光が可能となる。その結果、ＡＳＣが誤動作したり、失敗することが無くなる。

［実施例４］
実施例４では実施例３との相違点のみを説明する。相違点の無き点は実施例３と共通である。

図１１は、実施例４のプロジェクタ１１０１のブロック図である。光センサ１１０９はプロジェクタ１１０１が投射した画像の反射光を検知する、外部光センサとして機能する。光センサ１１０９は０次元画像すなわち一点を撮像することができる。ただし、光センサ１１０９の前面には色フィルター（例えばＲ、Ｇ、Ｂ３色）が具備されている。それによって、カラー情報を持つ一点を撮像することができる（光電変換素子が色フィルター毎に１つずつ存在し，それらが光センサを構成しているとする）。

光センサ１１０９はプロジェクタ１１０１の外部にあり、プロジェクタ１１０１と通信できる。通信手段は、ケーブル接続及び無線通信で行う。制御部１０２はイメージセンサ１１０９へセンシング開始タイミングを通知する、光センシング開始通知手段として機能する。センシング開始タイミングについては、後述するオートスクリーンカラー（ＡＳＣ）処理の中で説明する。

光センサ１１０９は光センシング開始通知を受信すると、投射画像の測光を開始する。測光が完了すると、光センサ１１０９は、光センシング終了を制御部１０２へ通知する。制御部１０２はその光センシング終了通知を受信する、光センシング終了通知受信手段として機能する。光センシング終了通知とほぼ同時に、測光した結果は通信手段によって、光センサ１１０９から制御部１０２へ転送される。

次に、本実施例の制御部１０２により行われるオートスクリーンカラー（ＡＳＣ）処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。ＡＳＣ処理のフローを図１２に示す。なお、図１２中で図９と同様の記号のステップは実施例３で説明した処理と同様であるので、説明を省略する。

ステップ１２０５では光センサ１２０９で投射画像を撮像する。制御部１０２は通信手段を用いて、光センサ１２０９へ光センシング開始を通知する。光センシング開始通知を受信した光センサ１２０９は投射画像の撮像を開始する。ここで撮像の対象となる投射画像は、ステップ９０２によって、同期信号出力が停止されているので、黒挿入が実施されていない状態である。よって、輝度が安定し、確実に全白（Ｒ、Ｇ、Ｂ１００％）の投影画像を撮像できるので、安定した撮像が可能となる。光センサ１２０９は撮像が完了すると、通信手段を用いて光センシング終了を制御部１０２へ通知する。測光した結果は、通信手段を介して制御部１０２へ転送される。

このように、外部に設置した光センサ１１０９であっても，同期信号出力を停止した状態で測光を実施することで、輝度が安定し、確実に全白（Ｒ、Ｇ、Ｂ１００％）の投影画像を撮像できるので、安定した測光が可能となる。その結果、ＡＳＣが誤動作したり、失敗することが無くなる。

［実施例５］
実施例５では実施例１との相違点のみを説明する。相違点の無き点は実施例１と共通である。

図１は実施例５のプロジェクタ１０１のブロック図である。プロジェクタ１０１は操作部１０３からの入力によって電源オンする。電源オン時にプロジェクタ１０１は自動的にオートフォーカス（ＡＦ）処理を実行する。電源オン時に、制御部１０２により行われるＡＦ処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。

電源オンのフローを図１３に示す。なお、図１３中で図３と同様の記号のステップは実施例１で説明した処理と同様であるので、説明を省略する。ステップ１３０２では、サブフレーム挿入を無効化した状態で画像処理部１０５及びサブフレーム生成部１１４を起動する。すると、サブフレーム生成部１１４はサブフレーム挿入無効投射手段として機能する状態で起動することができる。よって、電源オン時から、サブフレーム生成部１１４は、サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と略等しい画像を出力映像信号として出力する。

サブフレーム挿入を無効化した状態で画像処理部１０５及びサブフレーム生成部１１４を起動することで、電源オン時の自動ＡＦ処理を実行した際にも、安定した像が得られる。さらに、その後ステップ３０９でサブフレーム挿入切り替え部１１３の設定を元にサブフレーム生成を開始または停止のままにすることで、黒挿入動作を開始できる。
このように、電源オン時の自動ＡＦ処理と、電源オン後の黒挿入実行とが共存できる。

［実施例６］
実施例６では実施例３との相違点のみを説明する。相違点の無き点は実施例３と共通である。

図８は実施例６のプロジェクタ８０１のブロック図である。プロジェクタ１０１は操作部１０３からの入力によって電源オンする。電源オン時にプロジェクタ８０１は自動的にオートスクリーンカラー（ＡＳＣ）処理を実行する。電源オン時に、制御部１０２により行われるＡＦ処理について説明する。この処理は、制御部１０２がコンピュータプログラムに従って実行する。

電源オンのフローを図１４に示す。なお、図１４中で図９と同様の記号のステップは実施例３で説明した処理と同様であるので、説明を省略する。ステップ１４０２では、同期信号出力を停止した状態で画像処理部８０５及びＶｓｙｎｃ信号生成部８１６を起動する。同期信号出力が停止された状態なので、液晶シャッター８１８は光を透過する状態で固定される。

同期信号出力を停止した状態で画像処理部８０５及びＶｓｙｎｃ信号生成部サブフレーム生成部８１６を起動することで、電源オン時の自動ＡＳＣ処理を実行した際にも、安定した測光ができる。さらに、その後ステップ９０９で、同期信号出力切り替え部８１３の設定を元に同期信号出力を開始または停止のままにすることで、黒挿入動作を開始できる。このように、電源オン時の自動ＡＳＣ処理と、電源オン後の黒挿入実行とが共存できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ プロジェクタ、１０２ 制御部、１０３ 操作部、１０４ 映像信号入力部、
１０５ 画像処理部、１０６ ランプ、１０７ パネル、１０８ パネル駆動部、
１０９ ラインセンサ、１１０ 投射レンズ、１１１ レンズ位置検知部、
１１２ モーター、１１３ サブフレーム挿入切り替え部、１１４ サブフレーム生成部

Claims (10)

1. 画像投射装置であって、
   投射された画像の反射光を検知する光センシング手段と、
   入力画像または内部生成信号を元に、画像をメモリ上に格納し、フレームバッファを形成するタイミングを決定するフレームバッファ更新周期決定手段と、
   前記フレームバッファ更新周期を複数のサブフレーム期間に分割するサブフレーム分割手段と、
   前記サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と異なる画像を投射するサブフレーム挿入有効投射手段と、
   前記サブフレーム期間の全部において、当該フレームバッファに記録されている画像と等しい画像を投射するサブフレーム挿入無効投射手段と、
   前記光センシング手段を実行する前に、前記サブフレーム挿入無効投射手段による画像投射を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする画像投射装置。
2. サブフレーム挿入の入か切かを切り替えるサブフレーム挿入切り替え手段と、
   前記サブフレーム挿入切り替え手段が入の場合は、前記光センシング手段を実行した後に、前記サブフレーム挿入有効投射手段による画像投射を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 画像投射装置であって、
   投射された画像の反射光を検知する光センシング手段と、
   少なくとも前記画像の１フレームに同期した信号を出力する同期信号出力手段と、
   前記同期信号出力を停止する同期信号出力停止手段と、
   前記光センシング手段を実行する前に、前記同期信号出力停止手段によって前記同期信号出力を停止する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像投射装置。
4. 前記同期信号出力の入か切かを切り替える同期信号出力切り替え手段と、
   前記同期信号出力切り替え手段が入の場合は、前記光センシング手段を実行した後に、前記同期信号出力手段よって前記同期信号を出力する制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。
5. 画像投射装置であって、
   投射光または、投射された画像の反射光をセンシングする外部光センサに対して、センシングを開始しても良いことを通知する光センシング開始通知手段と、
   入力画像または内部生成信号を元に、表示画像をメモリ上に格納し、フレームバッファを形成するタイミングを決定するフレームバッファ更新周期決定手段と、
   前記フレームバッファ更新周期を複数のサブフレーム期間に分割するサブフレーム分割手段と、
   前記サブフレーム期間の一部または全部において、当該フレームバッファに記録されている前期表示画像と異なる画像を投射するサブフレーム挿入有効投射手段と、
   前記サブフレーム期間の全部において、前記入力画像または前記内部生成画像を投射するサブフレーム挿入無効投射手段と、
   前記光センシング開始通知手段によって前記開始通知を通知する前に、前記サブフレーム挿入無効化手段による画像投射を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする画像投射装置。
6. サブフレーム挿入の入か切かを切り替えるサブフレーム挿入切り替え手段と、
   前記外部光センサからセンシングの終了通知を受信する光センシング終了通知受信手段と、
   前記サブフレーム挿入切り替え手段が入の場合は、前記光センシング終了通知受信手段によって前記終了通知を受信した後に、前記サブフレーム挿入有効化手段による画像投射を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
7. 画像投射装置であって、
   投射光または、投射された画像の反射光をセンシングする外部光センサに対して、センシングを開始しても良いことを通知する光センシング開始通知手段と、
   少なくとも前記画像の１フレームに同期した信号を出力する同期信号出力手段と、
   前記同期信号出力を停止する同期信号出力停止手段と、
   前記光センシング開始通知手段によって前記開始通知を通知する前に、前記同期信号出力停止手段によって前記同期信号出力を停止する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像投射装置。
8. 前記同期信号出力の入か切かを切り替える同期信号出力切り替え手段と、
   前記外部光センサからセンシングの終了通知を受信する光センシング終了通知受信手段と、
   前記同期信号出力切り替え手段が入の場合は、前記光センシング終了通知受信手段によって前記終了通知を受信した後に、前記同期信号出力手段よって前記同期信号を出力する制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の画像投射装置。
9. 画像を投射した直後は前記サブフレーム挿入無効投射手段による画像投射を行い、投射された前記画像の反射光をセンシングした後、前記サブフレーム挿入有効投射手段による画像投射を行う制御手段を有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５、請求項６の何れか一項に記載の画像投射装置。
10. 画像を投射した直後は前記同期信号出力停止手段によって同期信号が停止された状態で画像投射を行い、投射された前記画像の反射光をセンシングした後、前記同期信号出力手段によって同期信号を出力する制御手段を有することを特徴とする請求項３、請求項４、請求項７、請求項８の何れか一項に記載の画像投射装置。