JP2017198733A - 投射型表示装置および投射型表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でＨＤＲ画質を向上させることが可能な投射型表示装置を提供する。【解決手段】投射型表示装置（１）は、画像データを入力する画像入力手段（１０５）と、画像データに対して階調変換処理を行う信号処理手段（１０６）と、投射状態に応じた投射画像の輝度を算出する輝度算出手段（１１３）とを有し、信号処理手段は、輝度算出手段により算出された輝度に基づいて、画像データに対する階調変換処理を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＨＤＲ画像を投射可能な投射型表示装置に関する。

従来、表示装置で一般的に使用される映像信号規格Ｒｅｃ．７０９において、画像のダイナミックレンジは規格が決定された際の表示装置に合わせ、画面上輝度が１００ｎｉｔ（ｃｄ／ｍ^２）をＭａｘとして規格化されていた。しかし、表示装置の進化により画面上輝度が上昇するに従い、表示装置の性能に規格が追い付かず、ダイナミックレンジの規格としては物足りなくなっている。そこで、ダイナミックレンジの範囲を拡張したハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）と呼ばれる信号形式を規格化する動きが始まっている。

特許文献１には、画像のダイナミックレンジを拡大する方法が開示されている。特許文献２には、複数の投射型表示装置を用いて投射された画像の輝度がオリジナルの画像と同等になるように画像補正を行う方法が開示されている。

特許５７２３００８号公報 特開２０１３−８５１８２号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されている方法（ＨＤＲ用の調整制御）を実現するには、システムの構成が複雑になり、ＨＤＲ画像の画質を向上させることは困難である。

そこで本発明は、簡易な構成でＨＤＲ画像の画質を向上させることが可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供する。

本発明の一側面としての投射型表示装置は、画像データを入力する画像入力手段と、前記画像データに対して階調変換処理を行う信号処理手段と、投射状態に応じた投射画像の輝度を算出する輝度算出手段とを有し、前記信号処理手段は、前記輝度算出手段により算出された前記輝度に基づいて、前記画像データに対する前記階調変換処理を変更する。

本発明の他の側面としての投射型表示システムは、複数の投射型表示装置を用いて画像を投射する投射型表示システムであって、第１の投射型表示装置と、第２の投射型表示装置とを有し、前記第１の投射型表示装置は、画像データを入力する画像入力手段と、前記画像データに対して階調変換処理を行う信号処理手段と、前記第１の投射型表示装置と前記第２の投射型表示装置とを組み合わせて得られる投射画像の輝度を算出する輝度算出手段とを有し、前記信号処理手段は、前記輝度算出手段により算出された前記輝度に基づいて、前記画像データに対する前記階調変換処理を変更する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、簡易な構成でＨＤＲ画像の画質を向上させることが可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することができる。

実施例１における投射型表示装置のブロック図である。 実施例１におけるＨＤＲ用の階調変換処理を示すフローチャートである。 実施例１において、投射面輝度に基づく階調変換処理を示すグラフである。 実施例２における投射型表示装置のブロック図である。 実施例３における投射型表示装置のブロック図である。 実施例３におけるＨＤＲ用の階調変換処理を示すフローチャートである。 実施例３において、投射面輝度に基づく階調変換処理を示すグラフである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図１は、本実施例におけるプロジェクタ１のブロック図である。

プロジェクタ１は、光源をそれぞれ含む光源部１０１ａ、１０１ｂを有する。本実施例において、プロジェクタ１は２つの光源部１０１ａ、１０１ｂを有するが、３つ以上の光源部を有していてもよい。光源としては、例えば、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられる。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、放電ランプ以外の光源、例えばレーザなどの固体光源を用いてもよい。

光源部１０１ａ、１０１ｂのそれぞれから発せられた光は、光合成部１０２にて合成される。光合成部１０２は、ミラー、プリズム、および、レンズなどの光学素子により構成される。光合成部１０２にて合成された光は、光変調部１０３に入射する。

光変調部１０３は、色分解光学系１０３ａ、液晶パネル１０３ｂ（３つの光変調素子）、および、色合成光学系１０３ｃを含む。色分解光学系１０３ａは、光合成部１０２からの光（白色光）をＲＧＢの３色光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）に分解する。液晶パネル１０３ｂは、３色光のそれぞれを画像変調する。色合成光学系１０３ｃは、３つの液晶パネル１０３ｂにより画像変調された３色光を合成する。このような構成において、光変調部１０３は、信号処理部１０６から入力される駆動信号に基づいて入射光を変調する（画像変調を行う）。本実施例において、光変調素子として、液晶パネル１０３ｂに代えてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることも可能である。この場合、光合成部１０２からの白色光をカラーフィルタにより順次抽出されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光が１つのＤＭＤに順次入射して画像変調される。また光変調部１０３は、光変調素子（液晶パネルまたはＤＭＤ）を信号処理部１０６から入力される駆動信号に基づいて駆動する駆動回路（不図示）を含む。

光変調部１０３により変調された光（すなわち、画像）は、レンズやミラーなどの光学系を備えて構成される投射部１０４（投射レンズ）を介して、スクリーンなどの投射面（不図示）に投射される。投射部１０４は、プロジェクタ１に一体的に固定されているか、または、プロジェクタ１に対して交換可能に取り付けられている。

画像入力ＩＦ部１０５（画像入力手段）は、プロジェクタ１の外部からＨＤＲ対応の画像信号（ＨＤＭＩ（登録商標）、ＳＤＩなどのＨＤＲ画像データ）を受信して信号処理部１０６に送信するインターフェースである。その際、画像入力ＩＦ部１０５は、ＨＤＲに関する情報を含むメタデータも受け取ることがある。例えば、ＨＤＭＩ２．０ａでは、ＩＮＦＯＦＲＡＭＥを介して入力されている画像データのＨＤＲに関する情報を受け取ることが可能である。

信号処理部１０６は、プロジェクタ１の外部からケーブルを介して、または無線通信により、画像入力ＩＦ部１０５を介して入力された画像信号を受信する。そして信号処理部１０６は、画像信号のデコード処理、画像信号のキーストン補正、画像信号のスケーリングなどの画像処理、画像信号に対してオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）画像を重畳する処理などの各種処理を行う。信号処理部１０６（信号処理手段）は、階調変換部１０６ａを含み、ＨＤＲ画像の階調処理（階調変換処理）を行う。信号処理部１０６は、各種処理が行われた画像信号をパネル駆動部１０７に出力する。パネル駆動部１０７は、受信した画像信号に対応する駆動信号を生成して液晶パネル１０３ａを駆動する。

制御部１０８は、マイクロコンピュータ（プロセッサ）を含み、コンピュータプログラムとしての制御プログラムに従ってプロジェクタ１内の各部を制御する。

ＥＤＩＤＲＯＭ１０９（記憶部）は、プロジェクタ１の型番や解像度（表示能力）などのＥＤＩＤ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄａｔａ）、すなわちプロジェクタ１に関する情報を記憶している。ＥＤＩＤＲＯＭ１０９は、画像入力ＩＦ部１０５を介して、ＰＣやブルーレイレコーダなどの画像出力機器と接続される。画像出力機器は、ＥＤＩＤＲＯＭ１０９に保存されているデータを読み込むことにより、出力する画像の内容を判定する。ＥＤＩＤＲＯＭ１０９に記憶されているデータ（ＥＤＩＤ）は、ＨＤＲに関する情報を含む。

通信部１１０は、外部機器とプロジェクタ１との間で通信を行う通信手段である。通信手段としては、ＲＳ２３２Ｃ、ＩＲリモコン、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）、または、Ｗｉｆｉなどがあるが、これらに限定されるものではない。通信部１１０で受信した信号は、制御部１０８に入力され、制御部１０８による各種制御に利用される。

プロジェクタ光量取得部１１１は、プロジェクタ１の光量を取得する。プロジェクタ１の光量は、通常プロジェクタの明るさの目安として使用される単位であるルーメン（光束）を、プロジェクタ１の仕様に関する設定値として保存しておくことにより取得することができる。また、プロジェクタ１の出荷前に実測データに基づいて個々のプロジェクタ１に設定値を保存しておくことにより、より精度の高い設定値を持つことができる。光源は、一般的に、使用時間に応じて明るさの劣化が生じるため、光源使用時間と光源劣化との関係（算出式や実験データに基づいて算出）から、プロジェクタ１の出荷以降の光束変化を考慮した値を使用してもよい。また、光合成部１０２、光変調部１０３、および、投射部１０４の周辺にフォトダイオードを設置して漏れ光を測定し、漏れ光と光束との関係（算出式や実験データに基づいて算出）から光束の値を導き出すこともできる。

投射面面積取得部１１２は、プロジェクタ１の出力する投射画像の投射面上における面積（投射面積）を取得する。投射面面積取得部１１２は、例えば、距離センサおよびエンコーダ（いずれも不図示）を有する。投射面面積取得部１１２は、距離センサを用いてプロジェクタ１から投射面までの距離を測定し、エンコーダを用いてプロジェクタ１のズーム状態を測定する。そして投射面面積取得部１１２は、測定結果と予め記憶されている距離対ズームの基準（サイズ基準）とを比較することにより、投射画像の面積（投射面積）を算出することができる。例えば、基準が投射面からの距離が５ｍであってズーム状態がワイド端である場合において、投射面サイズが１００インチと仮定すると、ズーム状態が変化せずに距離が半分になれば投射面サイズは５０インチになる。交換レンズ式プロジェクタの場合、交換レンズに付属するメモリに、基準に関する情報を予め記憶しておき、メモリから読み込んだ情報に基づいて面積を取得することもできる。

投射面輝度算出部１１３（輝度算出手段）は、プロジェクタ光量取得部１１１により取得されたプロジェクタ１の光量と、投射面面積取得部１１２により取得されたプロジェクタ１の投射画像の投射面面積とに基づいて、輝度（投射面輝度）を算出する。好ましくは、投射面輝度算出部１１３は、投射状態（複数の光源の点灯状態）に応じた輝度を算出する。例えば、制御部１０８は、プロジェクタ光量取得部１１１により取得されたプロジェクタ１の光量（プロジェクタ光束）、および、投射面面積取得部１１２により取得された投射面面積を、投射面輝度算出部１１３に送信する。投射面輝度算出部１１３は、プロジェクタ光量と投射面面積との関係式（プロジェクタ光量÷投射面面積÷π）から投射面輝度を算出し、制御部１０８に渡す。この関係式には、投射面の反射率などの他のパラメータを含んでもよい。

次に、図２を参照して、本実施例におけるプロジェクタ１による制御方法（投射面輝度を算出してＨＤＲ用の階調変換処理を行う方法）について説明する。図２は、ＨＤＲ用の階調変換処理を示すフローチャートである。図２の各ステップは、主に、プロジェクタ１の制御部１０８の指令に基づいて各部により実行される。

まずステップＳ１０１において、制御部１０８は、投射面面積取得部１１２を制御して、投射面面積を取得する。続いてステップＳ１０２において、制御部１０８は、プロジェクタ光量取得部１１１を制御して、プロジェクタ光量（プロジェクタ１の光量）を取得する。続いてステップＳ１０３において、制御部１０８は、ステップＳ１０１にて取得した投射面面積と、ステップＳ１０２にて取得したプロジェクタ光量とを投射面輝度算出部１１３に送信する。そして制御部１０８は、投射面輝度算出部１１３を制御し、投射面輝度（スクリーン輝度）の算出結果を取得する。

続いてステップＳ１０４において、制御部１０８は、投射面輝度算出部１１３にて取得した投射面輝度（スクリーン輝度）の算出結果を、階調変換部１０６ａに送信する。階調変換部１０６ａは、取得した投射面輝度の算出結果に基づいて、ＨＤＲ用の階調変換処理を行う。すなわち階調変換部１０６ａは、投射面輝度に基づいて入力画像データ（ＨＤＲ画像データ）に対する階調変換処理を変更する。

ここで、図３を参照して、投射面輝度に基づくＨＤＲ用の階調変換処理について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、投射面輝度に基づく階調変換処理を示すグラフであり、ＨＤＲ画像の階調と明るさとの関係を示している。図３（ａ）〜（ｃ）の横軸は、画像データ（ＨＤＲ画像データ）の値を示し、ここでは１０ｂｉｔで０〜１０２３までの値が示されている。図３（ａ）〜（ｃ）の縦軸は、輝度（明るさ）を示している。これらの関係をＥＯＴＦ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼び、入力信号の規格に対してどのような関係式を使用するかが決定されている。ＨＤＲ用のＥＯＴＦとしては、ＰＱカーブという関係式が知られている。図３（ａ）のグラフでは、例えば１０ｂｉｔにて最大１０００ｎｉｔｓ（ｃｄ／ｍ²）の明るさを示す画像（入力画像、画像データ）が入力されていることを示している。この関係式は、入力信号の規格によって決められており、入力に含まれるメタデータで受信することが多い。

図３（ｂ）は、プロジェクタ１の光源部１０１ａまたは光源部１０１ｂの一方のみが点灯している場合のグラフを示す。ここでは、光源部１０１ａ、１０１ｂのうち一方のみが点灯した場合の画面上の最大輝度が５００ｎｉｔｓと算出された場合の階調変換処理を行って得られる画像データを実線で示している。また図３（ｂ）において、図３（ａ）に示される入力画像（入力信号）を点線で示している。また図３（ｂ）において、図３（ａ）の入力画像（入力信号）を単純に（補正せずに）５００ｎｉｔｓのプロジェクタで表示した場合の入力信号を破線で示している。

点線で示される画像データ（入力信号）は１０００ｎｉｔｓを要求しているが、実際に出力可能な最大輝度は５００ｎｉｔｓに制限されている。このため、図３（ａ）の入力画像に対して補正を行わない場合、図３（ｂ）の破線で示されるように、全体として画像が暗くなる。そこで本実施例では、図３（ｂ）の実線で示されるように、入力画像のうち所定の階調までは１０００ｎｉｔｓに対応する入力画像と同等になるようにし、所定の階調以降に関して丸める処理（補正）を行う。なお本実施例において、人の目は低階調に敏感なため、低階調側のデータに関しては１０００ｎｉｔｓの場合のデータと同等になるように補正することが好ましい。

また本実施例において、点線の入力データが１０２３ｂのＭａｘ値を示すとき、本来は１０００ｎｉｔｓであるべきところを図３（ｂ）の実線に示されるように５００ｎｉｔｓまで丸め込んでいる。すなわち、仮に画像データを丸め込まない場合、ある階調以上の画像データは、図３（ｂ）の一点鎖線で示されるように飽和してしまう（５００ｎｉｔｓで一定になる）。このような飽和を回避するため、所定の階調以上の画像データを実線で示されるように丸め込む（所定の階調以上の画像データを所定の曲線または所定の関数で近似する）。人の目は低階調に敏感なため、低階調側のデータはそのままで、高階調側の画像データと輝度との関係を変化させている。

図３（ｃ）は、プロジェクタ１の光源部１０１ａ、１０１ｂの両方が点灯している場合のグラフである。ここでは、画面上の最大輝度が７５０ｎｉｔｓと算出された場合の階調変換処理を行って得られる画像データを実線で示している。また図３（ｃ）において、図３（ａ）に示される入力画像（入力信号）を点線で示し、図３（ａ）の入力画像に対して補正せずに７５０ｎｉｔｓのプロジェクタで表示した場合の入力信号を破線で示している。また図３（ｃ）において、仮に画像データを丸め込まない場合の飽和状態（７５０ｎｉｔｓで一定）を一点鎖線で示している。図３（ｃ）の実線で示される画像データは、より本来の入力画像データのＭａｘ輝度に近づくため、図３（ｂ）と比較して、高階調側の画像データと輝度との関係の変化度合いが少なくなる。なお、図３に示される階調変換処理は一例であり、入力画像データと出力画像データとの変換方法は別の方法であってもよい。

図２のステップＳ１０５において、制御部１０８は、プロジェクタ光量の変化を監視する。制御部１０８が光量の変化を検知した場合、ステップＳ１０２へ戻る。そしてステップＳ１０２〜Ｓ１０５を繰り返し、制御部１０８は、変化した光量に適した階調変換処理を行う。一方、制御部１０８が光量の変化を検知しない場合、光量の変化を検知するまでステップＳ１０５を繰り返す。光量変化の理由としては、複数の光源の点灯状態の変化以外にも、ランプ供給電力の変化、光源の使用状況による寿命での光源劣化、イメージモードの変化による画像処理方法の変化などがある（これらをまとめて「投射状態の変化」という）。このため本実施例は、一つの光源部のみを有するプロジェクタにも適用可能である。また、上記以外の理由による光量変化に関しても、本実施例は適用可能である。

このように本実施例において、好ましくは、プロジェクタ１は、複数の光源部（光源部１０１ａ、１０１ｂ）を有する。そして投射面輝度算出部１１３は、複数の光源部の各々の点灯状態（投射状態）に応じた投射画像の輝度（投射面輝度）を算出する。より好ましくは、プロジェクタ１は、投射画像の投射面積を取得する面積取得手段（投射面面積取得部１１２）と、プロジェクタ１の光量を取得する光量取得手段（プロジェクタ光量取得部１１１）とを有する。そして輝度算出手段は、面積取得手段により取得された投射面積と光量取得手段により取得された光量とに基づいて、投射画像の輝度を算出する。

本実施例によれば、複数の光源部を有するプロジェクタのＨＤＲ用階調変換処理を画面上輝度に応じて適切に制御することができる。このため、投射状況が変化した場合にＨＤＲ画像に対する階調変換処理をより入力画像に近づけることが可能となる。

次に、図４を参照して、本発明の実施例２における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図４、本実施例におけるプロジェクタ１Ａのブロック図である。本実施例において、実施例１（図１）のプロジェクタ１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付すことで説明に代える。

本実施例は、投射面輝度算出部１１３Ａが投射面撮像部１１４で撮像した画像（投射面画像）に基づいて輝度（投射面輝度）を算出する点で、投射面輝度算出部１１３が投射面面積とプロジェクタ光量とに基づいて輝度を算出する実施例１とは異なる。本実施例において、投射面撮像部１１４（光量測定手段または撮像手段）は、プロジェクタ１Ａが投射面に投射した画像を撮影する。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、投射面撮像部１１４に代えて光センサなどの他の光量測定手段により測定された結果を用いてもよい。

本実施例の信号処理部１０６は、階調変換部１０６ａに加えて、画像生成部１０６ｂを有する。画像生成部１０６ｂは、投射面撮像部１１４が投射面を撮像する際に、光量を判定するための画像を生成する。画像生成部１０６ｂは、例えば、全白画面を出力して最大光量時の投射面撮像を行い、また、全黒画面を出力して最小光量時の投射面撮像を行うことができる。

投射面輝度算出部１１３Ａは、投射面撮像部１１４が撮影した画像に基づいて、輝度（投射面輝度）を取得（算出）する。投射面輝度算出部１１３Ａは、例えば、投射面撮像部１１４により取得された撮像データのデータ値とデータ値に応じた輝度値との相関データ（相関データリスト）を予め保持しておく。そして投射面輝度算出部１１３Ａは、取得した撮像データを相関データリストと比較して輝度値を算出することができる。相関データリストは、投射面撮像部１１４の撮影条件や環境光の明るさなどを考慮したデータを用いてもよい。また、相関データを特定の式として表すことができる場合、相関データを計算式として保持し、撮像データから取得したデータ値とその計算式とに基づいて輝度を算出してもよい。投射面輝度算出部１１３Ａにより投射面輝度が算出されると、階調変換部１０６ａは、算出された投射面輝度に基づいて、実施例１のステップＳ１０４と同様にＨＤＲ用の階調変換処理を行う。

このように本実施例において、好ましくは、プロジェクタ１Ａは、画像生成手段（画像生成部１０６ｂ）、光量測定手段（投射面撮像部１１４）、および、輝度算出手段（投射面輝度算出部１１３Ａ）を有する。画像生成手段は、プロジェクタ１Ａの光量を判定するための画像を生成する。光量測定手段は、画像生成手段により生成されて投射された画像に基づいてプロジェクタ１Ａの光量を測定する。輝度算出手段は、光量測定手段により測定されたプロジェクタ１Ａの光量に基づいて、投射画像の輝度（投射面輝度）を算出する。より好ましくは、光量測定手段は、画像生成手段により生成されて投射された画像を撮像する撮像手段（投射面撮像部１１４）である。

本実施例によれば、実施例１と同様に、複数の光源部を有するプロジェクタのＨＤＲ用階調変換処理を画面上輝度に応じて適切に制御することができる。このため、投射状況が変化した場合にＨＤＲ画像に対する階調変換処理をより入力画像に近づけることが可能となる。

次に、図５を参照して、本発明の実施例３におけるプロジェクタシステム（投射型表示システム）について説明する。図１は、本実施例におけるプロジェクタシステム１００のブロック図である。本実施例において、実施例１（図１）のプロジェクタ１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付すことで説明に代える。

プロジェクタシステム１００は、プロジェクタ１Ｂ（第１の投射型表示装置）とプロジェクタ２Ｂ（第２の投射型表示装置）とを備えて構成される。プロジェクタ１Ｂ、２Ｂは、互いに同一の構成を有するプロジェクタであるが、互いに異なる構成を有してもよい。本実施例において、プロジェクタシステム１００は、プロジェクタ１Ｂとプロジェクタ２Ｂとをスタック状態に構成して、画像を投射することが可能である。

プロジェクタ１Ｂは、光源を含む光源部１０１（一つの光源部）を有する。ただし、実施例１と同様に複数の光源部を有してもよい。モード設定部１１５は、スタック投射モードまたは通常投射モードのいずれかを設定する。投射モードは、例えばＧＵＩなどのユーザインターフェースを介して、ユーザが設定してもよい。またモード設定部１１５は、スタック投射モード独特の配置である、プロジェクタを重ねて配置したこと（スタック配置）をセンサで検知することにより、自動的にスタック投射モードに設定してもよい。

次に、図６を参照して、本実施例におけるプロジェクタ１Ｂ（プロジェクタシステム１００）による制御方法（投射面輝度を算出してＨＤＲ用の階調変換処理を行う方法）について説明する。図６は、ＨＤＲ用の階調変換処理を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、プロジェクタ１Ｂの制御部１０８の指令に基づいて各部により実行される。

まずステップＳ２０１において、制御部１０８は、投射面面積取得部１１２を制御して、投射面面積を取得する。続いてステップＳ２０２において、制御部１０８は、プロジェクタ光量取得部１１１を制御して、プロジェクタ光量（プロジェクタ１Ｂの光量）を取得する。続いてステップＳ２０３において、制御部１０８は、モード設定部１１５により設定された投射モードがスタック投射モードであるか否かに関する情報を、モード設定部１１５から受信する。投射モードがスタック投射モードに設定されている場合、ステップＳ２０４へ進む。一方、投射モードがスタック投射モードに設定されていない場合、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０４において、制御部１０８は、プロジェクタ１Ｂと同様にスタック投射モードに設定されているプロジェクタ２Ｂ（他のプロジェクタ）に対して、ステップＳ２０２にて取得したプロジェクタ光量を、通信部１１０を介して送信する。続いてステップＳ２０５において、制御部１０８は、プロジェクタ２Ｂから通信部１１０を介してプロジェクタ光量（プロジェクタ２Ｂの光量）を受信する。なお、プロジェクタ２Ｂの光量は、ユーザインターフェースを介してユーザにより設定してもよい。

続いてステップＳ２０６において、ステップＳ２０３から移行した場合、制御部１０８は、プロジェクタ１Ｂのみの光量と投射面面積とを投射面輝度算出部１１３に送信する。そして制御部１０８は、投射面輝度算出部１１３を制御し、投射面輝度の算出結果を取得する。一方、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０５から移行した場合、制御部１０８は、プロジェクタ１Ｂおよびプロジェクタ２Ｂの両方の光量と投射面面積とを投射面輝度算出部１１３に送信する。そして制御部１０８は、投射面輝度算出部１１３を制御し、投射面輝度の算出結果を取得する。

続いてステップＳ２０７において、制御部１０８は、投射面輝度算出部１１３にて取得した投射面輝度（スクリーン輝度）の算出結果を、階調変換部１０６ａに送信する。階調変換部１０６ａは、取得した投射面輝度の算出結果に基づいて、ＨＤＲ用の階調変換処理を行う。

ここで、図７を参照して、投射面輝度に基づくＨＤＲ用の階調変換処理について説明する。図７（ａ）〜（ｅ）は、投射面輝度に基づく階調変換処理を示すグラフであり、ＨＤＲ画像の階調と明るさとの関係を示している。図７（ａ）〜（ｅ）において、横軸は画像データ（ＨＤＲ画像データ）の値、縦軸は輝度（明るさ）をそれぞれ示している。

図７（ａ）のグラフでは、１０ｂｉｔ（１０２３）にて最大１０００ｎｉｔｓ（ｃｄ／ｍ²）の明るさを示す画像（入力画像、画像データ）が入力されていることを示している。図７（ｂ）のグラフは、スタック投射モードではない場合のプロジェクタ１Ｂの階調変換処理の様子を示している。ここでは、１台のプロジェクタ１Ｂのみを用いて投射する場合の投射面輝度は５００ｎｉｔｓと設定されており、図３（ｂ）のグラフと同様の階調変換処理を行って得られる画像データを実線で示している。また図７（ｂ）において、図７（ａ）に示される入力画像（入力信号）を破線で示している。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の状態で２台のプロジェクタ１Ｂ、２Ｂを用いてスタック投射を行った場合の階調変換処理で得られる画像データを実線で示している。スタック投射により投射面輝度は１０００ｎｉｔｓとなる。このため、図７（ｃ）の一点鎖線（図７（ｂ）の実線に相当）のように画像データを近似した状態でスタック投射を行うと、図７（ｃ）の実線で示されるように、階調変換処理後の画像データの階調は、入力画像の階調と乖離する。

図７（ｄ）のグラフは、図５のプロジェクタシステム１００を用いて、図６のフローチャートに従い、スタック投射全体での投射面輝度を取得した場合のプロジェクタ１Ｂの階調変換処理を示している。図７（ｄ）において、スタック投射を前提として１台のプロジェクタ１Ｂのみを用いる場合の画像データを実線で示している。また図７（ｄ）において、図７（ａ）に示される入力画像（入力信号）を破線で示している。スタック投射を前提とする階調変換処理を行うため、１台のプロジェクタ１Ｂのみを用いる場合、図７（ｂ）のグラフ（図７（ｂ）の実線）と比較して、画像データは入力画像データ（入力信号）と乖離している。

図７（ｅ）は、図７（ｄ）の状態で２台のプロジェクタ１Ｂ、２Ｂを用いたスタック投射を行った場合の画像データを実線で示している。図７（ｅ）において、スタック投射を前提として１台のプロジェクタ１Ｂのみを用いる場合の画像データ（図７（ｄ）の実線に相当）を破線で示している。１台のプロジェクタ１Ｂのみでは入力画像と乖離していた階調が、２台のプロジェクタ１Ｂ、２Ｂを用いたスタック投射の場合（図７（ｅ）の実線）、図７（ａ）のＨＤＲ入力画像（図７（ａ）の実線）を適切に再現することができる。すなわち、投射画像の輝度が画像データにより要求されている輝度以上となる場合、画像データを補正せずに階調変換処理を行う。換言すれば、画像データにより要求される輝度が投射画像の輝度となるように階調変換処理を行う。

なお本実施例では、スタック状態で用いられる複数のプロジェクタ（プロジェクタ１Ｂ、２Ｂ）の間の動作に差を設けていないが、これに限定されるものではない。例えば、スタック状態で用いられるプロジェクタ間でマスター、スレーブのように役割を分けて、光量または輝度のやり取りをするように構成してもよい。また本実施例において、投射面輝度算出部１１３は、実施例１と同様に、投射面面積取得部１１２とプロジェクタ光量取得部１１１とからの情報に基づいて投射面輝度を算出するが、これに限定されるものではない。例えば、投射面輝度算出部１１３は、実施例２と同様に、投射面撮像部１１４からの情報に基づいて投射面輝度を算出してもよい。

本実施例において、複数の投射型表示装置を用いて画像を投射する投射型表示システム（プロジェクタシステム１００）は、第１の投射型表示装置（プロジェクタ１Ｂ）および第２の投射型表示装置（他の投射型表示装置、すなわちプロジェクタ２Ｂ）を有する。輝度算出手段（投射面輝度算出部１１３）は、投射型表示装置（プロジェクタ１Ｂ）と他の投射型表示装置（プロジェクタ２Ｂ）とを組み合わせて得られる投射画像の輝度を算出する。

好ましくは、輝度算出手段は、面積取得手段により取得された面積と、光量取得手段により取得された光量と、他の投射型表示装置の光量と、に基づいて、投射型表示装置と他の投射型表示装置とを組み合わせて得られる投射画像の輝度を算出する。また好ましくは、輝度算出手段は、光量測定手段により測定された投射型表示装置の光量と、他の投射型表示装置の光量と、に基づいて、投射型表示装置と他の投射型表示装置とを組み合わせて得られる投射画像の輝度を算出する。より好ましくは、光量測定手段は、画像生成手段により生成された画像を撮像する撮像手段である。

本実施例によれば、スタック投射しているプロジェクタのＨＤＲ用階調変換処理を画面上輝度に応じて適切に制御することができる。このため、投射状況が変化した場合にＨＤＲ画像に対する階調変換処理をより入力画像に近づけることが可能となる。

このように各実施例において、投射型表示装置は、画像入力手段（画像入力ＩＦ部１０５）、信号処理手段（信号処理部１０６）、および、輝度算出手段（投射面輝度算出部１１３）を有する。画像入力手段は、画像データ（ＨＤＲ画像データ）を入力する。信号処理手段は、画像データに対して階調変換処理を行う。輝度算出手段は、投射画像の輝度を算出する。そして信号処理手段は、輝度算出手段により算出された輝度に基づいて、画像データに対する階調変換処理を変更する。

好ましくは、画像入力手段は、画像データとして、ＨＤＲ画像に対応する画像データ（ＨＤＲ画像データ）を入力する。また好ましくは、信号処理手段は、投射画像の輝度が画像データにより要求される輝度未満の場合、所定の階調までは画像データにより要求される輝度に近づくように、画像データに対する階調変換処理を行う。

各実施例によれば、簡易な構成でＨＤＲ画像の画質を向上させることが可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することができる。

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

例えば、外部取得した輝度をユーザがメニューから設定可能にすれば、より画面上輝度の精度を高めることが可能となる。また、輝度測定機器を別にして、測定結果をプロジェクタと通信するようにしても良い。

１ プロジェクタ（投射型表示装置）
１０５ 画像入力ＩＦ部（画像入力手段）
１０６ 信号処理部（信号処理手段）
１１３ 投射面輝度算出部（輝度算出手段）

Claims (13)

1. 画像データを入力する画像入力手段と、
   前記画像データに対して階調変換処理を行う信号処理手段と、
   投射状態に応じた投射画像の輝度を算出する輝度算出手段と、を有し、
   前記信号処理手段は、前記輝度算出手段により算出された前記輝度に基づいて、前記画像データに対する前記階調変換処理を変更することを特徴とする投射型表示装置。
2. 複数の光源部を更に有し、
   前記輝度算出手段は、前記複数の光源部の各々の点灯状態に応じた前記投射画像の輝度を算出することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記投射画像の投射面積を取得する面積取得手段と、
   前記投射型表示装置の光量を取得する光量取得手段と、を更に有し、
   前記輝度算出手段は、前記面積取得手段により取得された前記投射面積と前記光量取得手段により取得された前記光量とに基づいて、前記投射画像の前記輝度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記投射型表示装置の光量を判定するための画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段により生成されて投射された前記画像に基づいて前記投射型表示装置の光量を測定する光量測定手段と、を更に有し、
   前記輝度算出手段は、前記光量測定手段により測定された前記投射型表示装置の光量に基づいて、前記投射画像の前記輝度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
5. 前記光量測定手段は、前記画像生成手段により生成されて投射された前記画像を撮像する撮像手段であることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
6. 前記輝度算出手段は、前記投射型表示装置と他の投射型表示装置とを組み合わせて得られる前記投射画像の輝度を算出することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
7. 前記投射画像の投射面積を取得する面積取得手段と、
   前記投射型表示装置の光量を取得する光量取得手段と、を更に有し、
   前記輝度算出手段は、前記面積取得手段により取得された前記面積と、前記光量取得手段により取得された前記光量と、前記他の投射型表示装置の光量と、に基づいて、前記投射型表示装置と前記他の投射型表示装置とを組み合わせて得られる前記投射画像の前記輝度を算出することを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
8. 前記投射型表示装置の光量を判定するための画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段により生成されて投射された前記画像に基づいて前記投射型表示装置の光量を測定する光量測定手段と、を更に有し、
   前記輝度算出手段は、前記光量測定手段により測定された前記投射型表示装置の光量と、前記他の投射型表示装置の光量と、に基づいて、前記投射型表示装置と前記他の投射型表示装置とを組み合わせて得られる前記投射画像の前記輝度を算出することを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
9. 前記光量測定手段は、前記画像生成手段により生成されて投射された前記画像を撮像する撮像手段であることを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
10. 前記画像入力手段は、前記画像データとして、ＨＤＲ画像に対応する画像データを入力することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
11. 前記信号処理手段は、前記投射画像の輝度が前記画像データにより要求される輝度未満の場合、所定の階調までは前記画像データにより要求される輝度に近づくように、該画像データに対する前記階調変換処理を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
12. 前記信号処理手段は、前記投射画像の輝度が前記画像データにより要求される輝度以上の場合、該画像データにより要求される輝度が前記投射画像の輝度となるように前記階調変換処理を行うことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
13. 複数の投射型表示装置を用いて画像を投射する投射型表示システムであって、
    第１の投射型表示装置と、
    第２の投射型表示装置と、を有し、
    前記第１の投射型表示装置は、
    画像データを入力する画像入力手段と、
    前記画像データに対して階調変換処理を行う信号処理手段と、
    前記第１の投射型表示装置と前記第２の投射型表示装置とを組み合わせて得られる投射画像の輝度を算出する輝度算出手段と、を有し、
    前記信号処理手段は、前記輝度算出手段により算出された前記輝度に基づいて、前記画像データに対する前記階調変換処理を変更することを特徴とする投射型表示システム。