JP2017175302A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】重畳領域と非重畳領域の黒色の輝度を一致させるための調整を行った後に、投射光量を調整する処理を行った場合においても、投射映像全体の黒色の輝度が不均一な状態になり、視聴の妨げとなる。【解決手段】調光手段と、重畳領域と非重畳領域の黒色の輝度を揃えるように、非重畳領域の黒色の輝度を上げると共に、画像上の任意の領域毎に黒色の輝度を独立して調整可能な黒調整手段と、黒調整手段について、非重畳領域では、調光手段による光量の調整前後で前記被投射面上でオフセットさせる黒色の輝度が略変化しないよう制御し、重畳領域上で、非重畳領域との境界近傍の領域では、黒色の輝度が略最低輝度となるよう制御し、非重畳領域から最遠部に位置する領域では調光手段による光量の調整前後で被投射面上の黒色の輝度が略変化しないよう制御し、間の領域では輝度が略連続的に変化するよう制御する制御手段を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関し、特に投射光量の動的な制御及び黒色の輝度調整に関する。

従来、投射する映像の情報量を向上させたり、明るさを向上させたりする目的で、複数のプロジェクタを用いた映像の投射が行われていた。例えば、情報量を向上させるために、複数のプロジェクタによる投射映像を並列させて、一つの大画面を構成するマルチ投射（或いは、マルチプロジェクション、タイリング）と呼ばれる手法が用いられていた。

このようなマルチ投射を行う場合、隣り合うプロジェクタの投射映像同士を一切重ねずに投射させるようにプロジェクタを設置することは困難であるため、隣り合う投射映像の一部を重ねて投射する場合があった。この際、それぞれのプロジェクタで投射する映像の表示位置を調整し、投射映像が重なる部分の映像を同一のものとすることで、つなぎ目を目立たなくさせていた。

しかし、投射映像の一部を重ねて投射すると、各プロジェクタからの投射映像が重畳する領域（以下、重畳領域）に同じ映像を投射したとしても、重畳領域の明るさが重畳していない領域（以下、非重畳領域）と比べて明るくなり、視聴の妨げになってしまう。以下、この状態で重畳領域に生じてしまう明るい部分を黒浮模様と言う。

そこで、特許文献１は、補助照明装置を用いて、非重畳領域の輝度を加算する（明るくする）調整をする複数のプロジェクタユニットから成るマルチプロジェクションディスプレイを開示している。同じ目的で、特許文献２は、画像処理を用いて、非重畳領域の最小黒レベルを高くする方法を開示している。

また、従来、投射する映像のコントラストを向上させたり、視認性を向上させたりする目的で、プロジェクタの投射光量の動的な調整が行われていた。例えば、コントラストを向上させるために、映像が暗い場合に光源の光量を下げたり、絞りを用いて投射光量を下げたりする手法が知られていた。

そこで、特許文献３は、電気光学装置を照明する光強度すなわち光量を瞬時に制御できる照明装置を用いて、投射画像のコントラスト比を向上させ、高画質な投射画像を表示できるプロジェクタを開示している。

特開２００５−２７５０７７号公報 特表２００４−５０７９５４号公報 特開２００２−３０３９３１号公報

図１０（ａ）は特許文献１の補助照明装置を用いて非重畳領域の黒色の輝度を加算する調整を行った後の投射映像全体である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の状態から、図上でＬと表示されている側のプロジェクタの投射光量が下がった場合の投射映像全体である。また、図１１（ａ）は特許文献２の画像処理を用いて非重畳領域の黒色の輝度を加算する調整を行った後の投射映像全体である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の状態から、図上でＬと表示されている側のプロジェクタの投射光量が下がった場合の投射映像全体である。

図１０と図１１を比較すると、図１０（ａ）と図１１（ａ）は同じ映像が投射されるが、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）は異なる映像が投射される。しかし、投射映像の黒色の輝度が不均一になってしまう点は図１０（ｂ）も図１１（ｂ）も変わらない。

図１０（ｂ）と図１１（ｂ）に示したように、黒浮模様の発生を抑制するために黒色の輝度を調整する処理を行った後に、特許文献３に開示された方法で投射光量を調整すると、投射映像の黒色の輝度が不均一になってしまう。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るプロジェクタは、
光変調素子によって変調された光を被投射面に投射することにより画像を表示するプロジェクタであって、前記被投射面に投射する光の光量を調整する調光手段と、前記プロジェクタが投射した画像と、他のプロジェクタが投射した画像とが被投射面上で重畳する重畳領域と重畳しない非重畳領域との黒色の輝度を揃えるように、前記非重畳領域の黒色の輝度を上げる第一の黒調整手段と、少なくとも前記重畳領域を含む画像上の任意の領域毎に、黒色の輝度を独立して調整可能な第二の黒調整手段と、前記重畳領域上であり、かつ、前記非重畳領域との境界近傍に位置する第一の領域では、黒色の輝度が略最低輝度となるよう制御する第一の制御条件と、前記重畳領域上であり、かつ、前記非重畳領域から最遠部に位置する第二の領域では、前記調光手段による光量の調整前後で前記被投射面上の黒色の輝度が略変化しないよう制御する第二の制御条件と、前記第一の領域と第二の領域の間に位置する第三の領域では、黒色の輝度が前記第一の領域と第二の領域の間で略連続的に変化するよう制御する第三の制御条件と、を満たすよう、前記第一の黒調整手段及び前記第二の黒調整手段によって黒色の輝度を調整する制御手段を有することを特徴とする。

本発明の請求項２に係るプロジェクタは、
請求項１に記載のプロジェクタであって、前記制御手段は、前記第一乃至第三の制御条件に加えて、前記非重畳領域である第四の領域では、前記調光手段による光量の調整前後で前記被投射面上でオフセットさせる黒色の輝度が略変化しないよう制御する第四の制御条件を満たすよう、前記第一の黒調整手段及び前記第二の黒調整手段によって黒色の輝度を調整する制御手段であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るプロジェクタは、
請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタであって、前記第三の制御条件は、第一の領域から第二の領域にかけて、黒色の輝度が単調増加で変化するよう制御する制御条件であることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタによれば、重畳領域と非重畳領域の黒色の輝度を一致させるための調整を行った後に、投射光量を調整する処理を行った場合においても、投射映像全体の黒色の輝度が不均一な状態になり、視聴の妨げとなることを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図 重畳領域と非重畳領域の輝度を揃える黒調整の説明図 黒調整のオフセット設定に関するメニュー画面を示す図 黒調整の境界位置設定に関するメニュー画面を示す図 光量調整機能の設定に関するメニュー画面を示す図 本発明の第１の実施形態における処理のフローチャート 光量調整時に行う制御に関する領域の説明図 光量調整の前後におけるオフセット量の変化の説明図 光量調整後に制御を行う場合と行わない場合の輝度の変化の説明図 補助照明装置による黒調整の後に調光した場合の説明図 画像処理による黒調整の後に調光した場合の説明図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１を参照して、本発明の第１の実施形態のプロジェクタについて説明する。

映像入力部１０からは、外部のＰＣ等から映像信号が入力される。映像入力部１０には、コンポジット端子やＨＤＭＩ（登録商標）端子等の映像信号を入力するための端子と、それらの端子を通じて入力された映像信号を受信するためのレシーバＩＣ等が設けられている。
また、映像入力部１０には、解像度変換やＩＰ変換を行う回路、フレームメモリ等も含まれており、様々なフォーマットの映像信号を、所望のフォーマットの映像信号に変換することもできる。

ＧＵＩ部５０は、ＵＩ部４０の制御に従い様々な画像を描画し、映像信号に対して描画した画像を重畳する。ＧＵＩ部５０は、例えば、映像信号全体の明るさを調整するための画面や、マルチ投射を行う場合には非重畳領域の黒色の輝度を調整するための画面等、画像の各種設定を行うためのメニュー画面を重畳する。

ＧＵＩ部５０から出力された映像信号は、画像処理部１００で種々の画像処理が適用された後に、映像投射部２０から投射される。

画像処理部１００は、第一の黒調整手段及び第二の黒調整手段としての黒調整部１１０を有する。画像処理部１００は、種々の画像処理機能を実行する他の処理部を有していてもよい。

黒調整部１１０は、画素毎に映像信号の信号レベルをオフセットするものであり、信号レベルを加算する方向（輝度を上げる方向）にのみ調整可能である。この機能を用いれば、例えば、図２（ａ）と図２（ｂ）のような映像信号を重畳する際に、非重畳領域の信号レベルのみをオフセットさせて（輝度を上げて）、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示す映像信号を生成できる。これにより、マルチ投射した際に、図２（ｅ）に示すように重畳領域と非重畳領域の輝度が揃った映像信号を投射できる。

映像投射部２０は、液晶パネルやパネルドライブＩＣ、ランプ、投射レンズ等からなり、画像処理部１００から送られてきた映像信号を液晶パネルで変調し、該変調光を投射光学系により被投射面上に投射する。

光量調整部８０は、映像投射部２０と同じく画像処理部１００から送られてくる映像信号を受け、画像の明るさを計算すると共に、該計算結果に基づき、映像投射部２０のランプ電圧を制御することで、プロジェクタの投射光量を調整する。

操作入力部３０は、赤外線受光部やコントロール信号受信端子と、受信した各種情報を操作入力として認識するためのマイコン等からなる。操作入力部３０では、常に操作入力の有無の監視を行い、操作入力を受け付けると、通信等で直ちにその情報をＵＩ部４０に通知する。

ＵＩ部４０は、操作入力部３０から送られてくる操作入力情報に基づき、ＧＵＩ部５０及び画像処理部１００に対する様々な制御を行う。ＵＩ部４０は、画像処理に関する設定開始の操作入力を受けた場合、ＧＵＩ部５０に対して、画像処理の設定を行うための設定項目を並べたメニュー画面を映像信号に重畳するよう制御を行う。また、ＵＩ部４０は、メニュー画面表示中に、特定の画像処理に対する設定項目を選択する操作入力を受けると、その画像処理に対する設定を行うためのメニュー画面に表示を切り替える。

そして、当該画像処理に対する設定変更の操作入力を受けると、ＵＩ部４０は、画像処理部１００に対して、その設定に従った制御を行うと共に、変更した設定の内容をメニュー画面に表示する。ここで、黒調整部１１０は信号レベルを加算する（上げる）方向にのみオフセットすることが可能であるため、図３のような、黒調整部１１０のオフセットの設定を行うためのメニュー画面表示が表示される。

また、黒調整部１１０の重畳領域と非重畳領域の境界の設定を行うためのメニュー画面として、図４に示すメニュー画面が表示される。図４に示すメニュー画面は、２台のプロジェクタによるマルチ投射時の黒調整を行うための画面である。実際に、ユーザーが行う設定の手順としては、まず、図４のメニュー画面を操作することにより、現在操作しているプロジェクタの投射映像の上下左右どの側面で他のプロジェクタの投射映像と重畳させるのかを設定する。さらに、重畳させる領域の幅、つまり、重畳領域と非重畳領域の境界位置を設定する。その後に図３のメニュー画面を表示させ、黒色の輝度のオフセット量を設定する。本実施形態の図３のメニュー画面においては、オフセットを示すパラメータが０の状態は、黒調整が行われていない状態であるものとする。

図４のメニュー画面を介して、光量調整部８０による投射光量の調整に関する設定操作入力を受けた場合、ＵＩ部４０は、ＧＵＩ部５０に対して、設定用メニュー画面として、図５に示す画像を映像信号に重畳するよう制御する。

そして、図５のメニュー画面を介して、投射光量の自動調整機能の設定を変更する操作入力を受けると、ＵＩ部４０は、光量調整部８０と制御手段としての制御部７０に変更した設定を通知するとともに、変更した設定の内容をメニュー画像に表示する。

ここで、制御部７０は、黒調整部１１０に対して黒調整の設定がされていない場合は、何も行わない。一方で、黒調整部１１０に対して黒調整の設定がされている場合は、光量調整部８０によって投射光量が変更されたか否かを監視し、光量が変更された場合は、黒調整部１１０の設定値を図７に示される領域毎に変更する。

なお、図７の矩形は黒調整部１１０に入力される画像を表しており、図４のメニュー画面から、画像左半面が非重畳領域、画面右半面が重畳領域として設定された状態を表している。光量調整部８０による投射光量の調整が行われない場合は、黒調整部１１０による黒調整は、図７の非重畳部にのみ行われる。

制御部７０は、非重畳領域である図７の領域Ａに対しては、光量調整部８０による光量の調整前後で被投射面上でオフセットさせる黒色の輝度が略変化しないよう制御する。例えば、光量が半分に調整された場合は、黒調整部１１０のオフセット量を倍にするよう制御する。

非重畳領域と重畳領域の境界近辺の重畳領域である図７の領域Ｂに対しては、特に制御は行わず、黒調整部１１０による黒調整を常に行わない状態にする。非重畳領域から最も離れた重畳領域である図７の領域Ｄに対しては、光量調整部８０による光量の調整前後で被投射面上で黒色の輝度が略変化しないよう制御する。例えば、光量の調整を行わない状態の黒色の輝度が既知の場合は、光量の変化率を元に黒色の輝度の差分を求め、その差分を補償するよう黒調整部１１０のオフセット量を制御する。

図７の領域Ｂと領域Ｄの間に位置する領域Ｃに対しては、領域Ｂと領域Ｄの間の信号レベルが滑らかに変化するよう制御する。例えば、画面右半面で他のプロジェクタと重畳投射する図７の例に対しては、領域Ｂから領域Ｄにかけて、水平方向にオフセット量が等差で変化するよう黒調整部１１０のオフセット量を制御する。なお、オフセット量を等差とするのではなく、被投射面上の黒色の輝度が等差で変化するようにオフセット量を制御してもよい。

以上の制御を行うと、画面上の輝度は、制御の前後で図８に示すように変化する。図８は図７の例に対して、水平方向の黒色の輝度のオフセット量の変化を示す図である。

図８のグラフの破線は光量調整前の黒色の輝度のオフセット量を表しており、実線は光量調整を行い減光した際に、制御部７０による制御を行った場合の黒色の輝度のオフセット量を表している。光量調整前の黒色の輝度については、領域Ａのみにオフセットが加わり、その他の領域にはオフセットが加わらない状態である。

一方で、制御を行った後の黒色の輝度については、領域Ａのオフセット量は一様に増加する。また、領域Ｂについては変化が無く、オフセットは加わらない。領域Ｃから領域Ｄに掛けては、オフセット量が増加するよう滑らかに変化する。

図９は光量調整後に制御を行う場合と行わない場合の被投射面上の輝度の様子を表している。図９は二台のプロジェクタによるマルチ投射の様子を表しており、中央の重畳領域で投射映像を重畳している。

図９のグラフの破線は、非重畳領域１を投射している側のプロジェクタが光量調整を行い減光した際に、制御部７０による制御を行わない場合の被投射面上の様子を表しており、実線は、制御を行う場合の被投射面上の様子を表している。

制御を行わない場合、被投射面上では、非重畳領域１と重畳領域の境界と、非重畳領域２と重畳領域の境界で、輝度が不連続に大きく変化する。一方で、制御を行う場合、非重畳領域と重畳領域の境界で、輝度が連続に変化する。これにより、黒調整部１１０を用いて黒浮模様を目立たせなくするための設定を行った後に、プロジェクタの投射光量が変化しても、黒浮模様や重畳領域と非重畳領域の境界が目立つことは無くなる。黒調整部１１０に対する設定をし直す必要も無くなり、利便性の向上を図ることが可能となる。また、マルチ投射する際に、各プロジェクタが各々光量を調整した際にも、撮像センサーや通信を用いることなく、投射画像の黒浮模様の発生抑えた映像を投射できる。

図６に、制御部７０によって行われる、黒調整部１１０への制御処理のフローチャートを示している。この処理は、制御部７０がコンピュータープログラム（制御プログラム）に従って実行する。図６に示すフローは、一定時間（例えば１００ミリ秒）毎に開始されるものとする。

処理が開始されると、ステップＳ１０において、制御部７０は、図５のメニュー画面を介して投射光量の自動調整機能が有効化されているか否かを判定する。光量調整部８０による投射光量の自動調整機能が有効化されている場合はステップＳ２０に進み、それ以外の場合は本フローを終了する。

ステップＳ２０において、制御部７０は、黒調整部１１０に対して黒色の輝度をオフセットする設定がされているか否かを判定し、設定がされている場合はステップＳ３０に進み、設定がされていない場合は本フローを終了する。

ステップＳ３０において、制御部７０は、光量調整部８０から光量の調整量を取得し、前回取得した光量の調整量に基づき、光量の変化量を求める。

ステップＳ４０において、制御部７０は、ステップＳ３０で求めた光量の変化量に基づき、変化していた場合はステップＳ５０に進み、変化していなかった場合は本フローを終了する。

ステップＳ５０において、制御部７０は、黒調整部１１０に対して、黒色の輝度のオフセット量の変更を行う。ここで、黒色の輝度のオフセット量の変更は、前述したように、各領域に基づいて行う。そして、黒色の輝度のオフセット量の変更を終えた後、本フローを終了する。

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。

上記実施形態では、制御部７０による黒調整部１１０に対する黒色の輝度のオフセット量の設定変更のタイミングが、一定時間毎に開始されるフローの処理タイミングである場合について説明した。しかし、オフセット量の設定変更のタイミングはこれ以外でも良く、ソフトウェアの割り込み処理等を用いて、光量調整部８０により光量が変更されるタイミングで実施するようにしても良い。また、上記実施形態における画像処理部１００に、ＧＵＩ部５０や光量調整部８０等を含めた構成としてもよい。また、例えば、画像処理部１００とＧＵＩ部５０が行う処理の順序が逆であっても良いし、ＧＵＩ部５０が他の画像処理機能を有していてもよい。

また、上記実施形態では、２台のプロジェクタを用いてマルチ投射を行う場合について説明した。しかし、マルチ投射を行うプロジェクタは２台より多くてもよく、互いのプロジェクタの存在や位置関係（どの領域で、どのプロジェクタと投射映像が重畳されているのか）を検知、若しくは、設定する手段を備える構成としてもよい。例えば、３台でマルチ投射を行い、左右端に他のプロジェクタの投射映像が重畳される場合は、左端と右端に対して、上記実施形態における制御部７０による制御を独立して行う構成としても良い。また、３台以上の投射映像が重畳される場合は、各プロジェクタとの重畳領域について、上記実施形態における制御部７０による制御と同じ計算を独立して行い、それぞれ求めたオフセット量を合算して黒調整部１１０に設定するよう制御を行う構成としても良い。

また、上記実施形態では、黒色の輝度や光量調整部８０の光量制御による光量の変化量を既知とする場合について説明した。しかし、輝度や変化量をセンサーによる測定によって検知する構成としてもよい。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

７０ 制御部、８０ 光量調整部、１００ 画像処理部、１１０ 黒調整部

Claims (3)

1. 光変調素子によって変調された光を被投射面に投射することにより画像を表示するプロジェクタであって、
   前記被投射面に投射する光の光量を調整する調光手段と、
   前記プロジェクタが投射した画像と、他のプロジェクタが投射した画像とが被投射面上で重畳する重畳領域と重畳しない非重畳領域との黒色の輝度を揃えるように、前記非重畳領域の黒色の輝度を上げる第一の黒調整手段と、
   少なくとも前記重畳領域を含む画像上の任意の領域毎に、黒色の輝度を独立して調整可能な第二の黒調整手段と、
   前記重畳領域上であり、かつ、前記非重畳領域との境界近傍に位置する第一の領域では、黒色の輝度が最低輝度となるよう制御する第一の制御条件と、
   前記重畳領域上であり、かつ、前記非重畳領域から最遠部に位置する第二の領域では、前記調光手段による光量の調整前後で前記被投射面上の黒色の輝度が変化しないよう制御する第二の制御条件と、
   前記第一の領域と第二の領域の間に位置する第三の領域では、黒色の輝度が前記第一の領域と第二の領域の間で連続的に変化するよう制御する第三の制御条件と、
   を満たすよう、前記第一の黒調整手段及び前記第二の黒調整手段によって黒色の輝度を調整する制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記制御手段は、前記第一乃至第三の制御条件に加えて、
   前記非重畳領域である第四の領域では、前記調光手段による光量の調整前後で前記被投射面上でオフセットさせる黒色の輝度が変化しないよう制御する第四の制御条件を
   満たすよう、前記第一の黒調整手段及び前記第二の黒調整手段によって黒色の輝度を調整する制御手段であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記第三の制御条件は、
   第一の領域から第二の領域にかけて、黒色の輝度が単調増加で変化するよう制御する制御条件であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。