JP4882264B2

JP4882264B2 - プロジェクタ、光源装置、および、制御方法

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Publication number: JP4882264B2
Application number: JP2005104010A
Authority: JP
Inventors: 和正森近; 亮田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284863A

Description

本発明は、プロジェクタ、光源装置、および、制御方法に関し、特に、投影画像の画像特性の制御に好適なプロジェクタ、光源装置、および、制御方法に関する。

画像信号に応じて光を制御して投影することで画像を表示するプロジェクタにおいて、投影動作にＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス）などの空間光変調装置を用いたプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタでは、光源からの光を空間光変調装置が画像信号に応じて反射させることで、画像が投影されるが、この光源からの光を回転するカラーホイールを透過させて色分解することで、カラー表示を実現している。

このようなカラーホイールは、通常、光源からの白色光のうち、ＲＧＢそれぞれの成分のみを透過させるカラーフィルタ（ＲＧＢ領域）が周方向に配置されており、入力された画像信号に応じて回転制御されることで、光源からの光が時分割に色分解されて空間光変調装置に入力される。

このようなカラーホイールに、例えば、無色フィルタにより透過光が白色光となる領域（白色領域）を設けることで、投影画像の輝度が向上することが知られている。しかしながら、白色領域を設けることで輝度が向上する反面、白色光の割合が高いと色再現性が低下するという問題がある。このような問題を解消するため、色比率の異なる２つのカラーホイールを切り換えることで、画像特性を切り換える手法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示される手法では、ＲＧＢ領域のみのカラーホイールと、ＲＧＢ領域に白色領域を加えた２つのカラーホイールを用意し、それぞれの径を異ならせて同心配置し、光がいずれかのカラーホイールを透過するよう、カラーホイールを駆動制御することで、画像特性を切り換えている（輝度優先か色再現性優先）。
特開２００３−１６７２９７号公報

しかしながら、上記従来技術では、色比率の異なる複数のカラーホイールを切り換えているため、画像特性の制御が段階的であり、輝度と色再現性のバランスを細かく調整することができない。また、空間の投影面に光を投射して画像表示するプロジェクタでは、投影空間の明るさが画像の見やすさに影響する。したがって、より良好が画像表示とするために、画像特性（輝度と色再現性のバランス）を無段階に制御する手法の確立が望まれている。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、画像特性を無段階に制御することができるプロジェクタを提供することを目的とする。また、本発明は、プロジェクタにより投影される画像の画像特性を無段階に制御可能とする光源装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、プロジェクタによる投影画像の画像特性を無段階に制御するための制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる光源装置は、
光源からの光を画像信号に基づいて制御することで画像を投影するプロジェクタに用いられる光源装置であって、
前記光源からの光を色分解するために、透過光を所定の色に分解する少なくとも複数色のカラーフィルタと、少なくとも、各色のフィルタのいずれかに隣接する位置に構成され透過光により投影画像の画像特性を制御するための制御フィルタとを有するカラーホイールと、
前記カラーホイール上に入射する光点位置を変化させる制御手段と、を備え、
前記制御フィルタは、前記カラーホイールの回転方向の幅が、前記カラーホイール上の光点の直径と略同一となる大きさで構成されていて、前記制御手段による前記カラーホイールの位置変化に応じて、前記カラーフィルタを透過した光と該制御フィルタを透過した光との比率が無段階に変化するように構成されている、
ことを特徴とする。

上記光源装置において、
前記制御フィルタは、前記カラーホイール上の光点位置が少なくとも該カラーホイールの中心線方向に変化することに応じて、前記カラーフィルタの透過光に対する前記制御フィルタの透過光の比率が変化するよう構成されていることが望ましい。

上記光源装置において、
前記制御フィルタは、略矩形の形状で形成され、該略矩形の長手方向が前記カラーホイールの中心線と平行する位置に構成されていることが望ましい。

上記光源装置において、
前記制御フィルタは、白色成分を透過するフィルタから構成されていることが望ましい。

上記光源装置は、
前記制御フィルタの透過光により、投影画像の輝度を制御する、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかるプロジェクタは、
上記光源装置と、
前記光源装置からの光により投影画像を生成する空間変調器と、
前記空間変調器により生成された画像を投影するための光学系と、を備える、
ことを特徴とする。

上記プロジェクタは、
投影される画像の輝度を設定する入力を受け付ける操作部をさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記制御手段は、前記操作部に入力された信号が示す輝度に基づいて、前記カラーホイール上に入射する光点位置を変化させる、ことが望ましい。
また、上記プロジェクタは、
投影空間の明るさを検出するセンサ手段をさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記制御手段は、前記センサ手段が検出した明るさに応じて、前記カラーホイールに入射する光点位置を変化させることが望ましい。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点にかかる制御方法は、
光源からの光を色分解するために、透過光を所定の色に分解する少なくとも複数色のカラーフィルタと、少なくとも、各色のフィルタのいずれかに隣接する位置に構成され透過光により投影画像の画像特性を制御するための制御フィルタとを有するカラーホイールを用いたプロジェクタの制御方法であって、
前記制御フィルタは、前記カラーホイールの回転方向の幅が、前記カラーホイール上の光点の直径と略同一となる大きさで構成されていて、
前記プロジェクタが、
投影される画像の輝度を設定する入力に応じて、前記カラーフィルタを透過した光と該制御フィルタを透過した光との比率が無段階に変化するように前記カラーホイール上の光点位置を特定するステップと、
特定した光点位置となるよう、前記カラーホイールを駆動制御するステップと、
を実行することにより投影画像の画像特性を制御することを特徴とする。

上記制御方法では、
前記プロジェクタが、
所定のセンサから入力される投影空間の明るさに基づいて、画像特性の変更要否を判別するステップと、
画像特性の変更が必要であると判別された場合、前記投影空間の明るさに基づいて投影画像の画像特性を特定するステップと、
特定した画像特性となる前記カラーホイール上の光点位置を特定するステップと
をさらに実行することが望ましい。
尚、「制御方法」は「表示制御処理」を含むこととする。

本発明にかかるプロジェクタによれば、入射光の光点位置の変化に応じて透過光の割合が無段階に変化するカラーホイールを制御して投影をおこなうことで、投影画像の画像特性を無段階に制御することができる。

また、本発明にかかる光源装置によれば、光点位置の変化に応じて透過光の割合が無段階に変化する透過領域を構成することで、プロジェクタで用いた際に、投影画像の画像特性を無段階に制御することができる。

また、本発明にかかる制御方法によれば、ユーザの入力やセンサから入力された投影空間の明るさなど基づいて、投影画像の画像特性を無段階に制御することができる。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかるプロジェクタ１００の構成を示すブロック図である。図示するように、本実施形態にかかるプロジェクタ１００は、制御部１１０と、信号処理部１２０と、投影部１３０と、操作部１４０と、外光センサ１５０と、を備える。

制御部１１０は、例えば、ＣＰＵなどの論理回路や記憶装置など構成され、プロジェクタ１００の各部を制御する。より詳細には、カラーホイール制御部１３４や時分割駆動回路１３７などに制御信号を供給することで、プロジェクタ１００の各部を制御する。また、操作部１４０や外光センサ１５０からの入力信号を受け付け、入力信号に応じてプロジェクタ１００の各部を制御する。制御部１１０は、例えば、予めプログラムされた回路で構成されたり、記憶装置（ＲＯＭ（Read Only Memory）など）に格納された動作プログラムを実行したりすることでプロジェクタ１００の各部を制御する。本実施形態では、制御部１１０によるこのような動作により、後述する処理が実行されるものとする。

信号処理部１２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）や所定の画像処理回路などから構成され、外部から供給された画像信号に対して画像処理等を施すことで、入力された画像信号が示す画像を構成するＲＧＢ信号生成し、生成したＲＧＢ信号を投影部１３０に供給する。ここで、外部から供給される画像信号はビデオ信号などの映像信号であり、所定の入力端子などを介して、例えば、映像再生装置やパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される。

投影部１３０は、信号処理部１２０から供給されたＲＧＢ信号に基づいて画像をスクリーンＳに投影するものである。投影部１３０は、光源装置１３１と、カラーホイール１３２と、カラーホイール駆動部１３３と、カラーホイール制御部１３４と、光源レンズ１３５と、空間光変調器１３６と、時分割駆動回路１３７と、投影レンズ１３８と、を備える。

光源装置１３１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Device）などの発光装置から構成された光源１３１ａや、光源１３１ａが発光した光をリフレクタで反射して集光した光を均一にならすライトトンネル１３１ｂなどから構成され、カラーホイール１３２を介して空間光変調器１３６に到達するよう光を出射する。本実施形態では、光源装置１３１により白色光が出射されるものとする。ここで、光源装置１３１は、出射した光がカラーホイール１３２の中心線上を透過するように出射方向を規定して出射する。したがって、カラーホイール１３２の中心線上に光点が現れることになる。

カラーホイール１３２は、光源装置１３１からの入射光を時分割で色分解するために、入射光を透過する透過領域を有する円形のフィルタである。より詳細には、中心部分がカラーホイール駆動部１３３に支持された円形の担体に透過領域が形成されており、この透過領域は、投影画像のカラー成分に分解するためのフィルタ（カラーフィルタ）と、投影画像の画像特性を制御するためのフィルタ（制御フィルタ）とを有している。

本実施形態にかかるカラーフィルタは、ＲＧＢの３原色の各成分を透過する原色フィルタ（ＲＧＢフィルタ）から構成される。また、本実施形態にかかる制御フィルタは、投影画像の輝度を制御するためのフィルタ（輝度フィルタ）である。この輝度フィルタは、入射光の白色成分を透過させることで、透過光が白色光となるフィルタから構成される。本実施形態では、光源装置１３１が白色光を発光するので、輝度フィルタは無色透明のフィルタにより構成される。このようなＲＧＢフィルタと輝度フィルタとが、円形担体の周方向に配置されることでカラーホイール１３２が構成されている。

このようなカラーホイール１３２のＲＧＢフィルタにより、光源装置１３１からの光が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分に分解されて空間光変調器１３６に入り、入力画像信号に基づいて反射されることでカラー画像が投影される。また、カラーホイール１３２の輝度フィルタにより白色成分が加わることで、画像の輝度が向上される。

本実施形態にかかるカラーホイール１３２のフィルタ配置の例を図２に示す。図示するように、本実施形態にかかるカラーホイール１３２では、ＲＧＢフィルタの各色フィルタ（フィルタＲ、フィルタＧ、フィルタＢ）が均等に配置されている。この場合、各色フィルタは合同である。そして、これらの各色フィルタと隣接する位置に輝度フィルタ（フィルタＢＲ１〜ＢＲ３）が形成される。このように、各色フィルタの間に輝度フィルタを配置することで、ＲＧＢの境界で発生する色の混じりを防止する効果がある。

また、本実施形態にかかるカラーホイール１３２の輝度フィルタＢＲ（ＢＲ１〜ＢＲ３）は、図３（ａ）に示すように、略矩形（略長方形）の形状であり、その長手方向がカラーホイール１３２の中心線ＣＬ（ＣＬ１〜ＣＬ３）に平行となる位置に形成されている。また、このような略矩形の輝度フィルタ（ＢＲ）は、該矩形の長手方向に直交する方向の長さ（すなわち、短辺方向の長さ）が、光点の直径以上となる大きさとなるよう形成されている。このような大きさとすることで、入射光が輝度フィルタを透過する際に、隣接するＲＧＢフィルタとの色混じりを防止することができる。なお、透過光の白色成分が多いほど輝度は向上する反面、色再現性が低下してしまうので、輝度フィルタは、色混じりの発生しない最低限度の大きさで形成されることが望ましい。よって、本実施形態におけるカラーホイール１３２の輝度フィルタは、図３（ｂ）に示すように、矩形形状の短辺方向の長さＨＴが光点ＬＰの直径と略同一となるように形成する。また、このような略矩形の輝度フィルタの長手方向の大きさは、図３（ｂ）に示すように、カラーホイール１３２の中心線上における、透過領域の外周線ＯＬから内周線ＩＬの長さと同一であるものとする。

ここで、光源装置１３１からの光は、回転するカラーホイール１３２に入射するので、カラーホイール１３２上の光点位置の軌跡はカラーホイール１３２上の同心円となる。よって、カラーホイール１３２を光の入射角に対して垂直方向に直線移動させれば、入射光の光点は、カラーホイール１３２の中心線上を移動することになり、その軌跡は、移動に応じたカラーホイール１３２上の同心円となる。

ここで、図４（ａ）に示すように、入射光の光点位置がカラーホイール１３２の外周付近である場合の軌跡である同心円Ｃｘと、光点位置がカラーホイール１３２の内周付近である場合の軌跡である同心円Ｃｙとを想定した場合、各同心円の円周長はＣｘ＞Ｃｙとなる。ここで、輝度フィルタＢＲが略矩形の形状であるため、同心円Ｃｘの円周全体と、同心円Ｃｘの円周のうち輝度フィルタＢＲに対応する円弧Ｃｘ_ＢＲとの割合より、同心円Ｃｙの円周全体と、同心円Ｃｙの円周のうち輝度フィルタＢＲに対応する円弧Ｃｙ_ＢＲとの割合の方が相対的に高くなる。すなわち、同心円Ｃｘ上のＲＧＢフィルタに対応する円弧に対する円弧Ｃｘ_ＢＲの割合より、同心円Ｃｙ上のＲＧＢフィルタに対応する円弧に対する円弧Ｃｙ_ＢＲの割合の方が相対的に高くなる。

このようなカラーホイール１３２を光が透過した場合、光点位置が同心円Ｃｘ上の時のＲＧＢ光に対する白色光の割合より、光点位置が同心円Ｃｙ上の時のＲＧＢ光に対する白色光の割合の方が相対的に高くなる。したがって、図２に示すような形状と位置の輝度フィルタ（ＢＲ）を形成することで、入射光がカラーホイール１３２の外周付近を透過したときのＲＧＢ光と白色光との割合は、入射光がカラーホイール１３２の内周付近を透過したときとは異なることになる。

よって、図２に示すような形状および位置の輝度フィルタ（ＢＲ）を有するカラーホイール１３２を用いた場合、光源装置１３１からカラーホイール１３２を透過する光の光点位置をカラーホイール１３２上で変化させることで、透過後のＲＧＢ光と白色光との割合を変化させることができる。上述したように、透過光の白色成分が多いほど、画像の輝度が高まり、白色成分が多いほど色再現性が低下するため、カラーホイール１３２上の光点位置を変化させることで、投影する画像の画像特性、すなわち、輝度と色再現性のバランスを制御することができる。

図２に示すようなカラーホイール１３２を用いた場合、カラーホイール１３２上の光点位置を変化させることで画像特性を制御できるので、画像特性を制御するために複数のカラーホイールを切り換える必要がない。さらに、図２に示すような輝度フィルタ（ＢＲ）を有するカラーホイール１３２を用いた場合、輝度フィルタ（ＢＲ）上の光点位置を、カラーホイール１３２の内周側から外周側、あるいは、外周側から内周側に（すなわち、カラーホイールの中心線方向に）連続的に変化させることに応じて、カラーホイール１３２を透過したＲＧＢ光に対する白色光の割合も連続的に無段階に変化する。したがって、カラーホイール１３２上の光点位置がカラーホイール１３２の中心線上を連続的に移動するようカラーホイール１３２を駆動することで、画像特性（輝度と色再現性のバランス）を無段階に変化させて制御することができる。

本実施形態では、このようなカラーホイール１３２の駆動を、カラーホイール駆動部１３３がおこなう。カラーホイール駆動部１３３は、カラーホイール１３２を回転駆動させるための回転モータ１３３ａと、光点位置を変化させるためにカラーホイール１３２を移動させる駆動装置１３３ｂを備える。

回転モータ１３３ａは、カラーホイール制御部１３４からの制御信号に基づいて回転するモータであり、その回転軸がカラーホイール１３２の円中心に固定されることで、カラーホイール１３２を回転駆動する。

駆動装置１３３ｂは、例えば、サーボモータなどの動力装置や、カラーホイール１３２の移動方向を規定するガイドレール、などから構成され、カラーホイール制御部１３４からの制御信号に基づいて、カラーホイール１３２の位置が変化するよう駆動する。本実施形態では、光源装置１３１からカラーホイール１３２への入射光の入射角に対し垂直となる方向にカラーホイール１３２が直線移動するように駆動されるものとする。

換言すれば、カラーホイール１３２上の光点が、カラーホイール１３２の中心線上を移動するようカラーホイール１３２が駆動される。よって、カラーホイール１３２が入射光の入射角に対し垂直方向に直線移動されるようにガイドレールが設定される。また、例えば、カラーホイール１３２の半径のうちのフィルタ領域に該当する部分の長さと同じ距離がカラーホイール１３２の最大移動量となり、かつ、フィルタ領域におけるカラーホイール１３２の中心線上の任意の位置で入射光が透過できるよう、動力装置やガイドレールが設定される。

カラーホイール制御部１３４は、時分割駆動回路１３７から、ＲＧＢの各信号とのタイミングを示すタイミング信号が供給され、供給されたタイミング信号に従って制御信号を生成し、回転モータ１３３ａに供給する。また、カラーホイール制御部１３４は、制御部１１０から画像特性の可変量を示す画像特性信号が供給され、供給された画像特性信号に従って制御信号を生成して駆動装置１３３ｂに供給する。

すなわち、カラーホイール制御部１３４が、入力された画像信号に応じたタイミングでカラーホイール１３２の回転を制御することで、画像を形成するＲＧＢ光が得られる。また、カラーホイール制御部１３４が、操作部１４０や外光センサ１５０などからの入力に基づいて制御部１１０が供給する画像特性信号に応じて、カラーホイール１３２の位置を制御することで、透過光の白色成分が変化し、輝度と色再現性のバランスが制御される。

このように駆動されるカラーホイール１３２を透過した光は、光源レンズ１３５により空間光変調器１３６に集光される。

空間光変調器１３６は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）であり、カラーホイール１３２を透過し、光源レンズ１３５により集光された光を反射して画像を投影する。より詳細には、空間光変調器１３６には、例えば、画素数相当の複数のマイクロミラーが行列方向に配列されており、それぞれのマイクロミラーが入射光を反射する。空間光変調器１３６は、時分割駆動回路１３７からの駆動信号に基づいて各マイクロミラーを傾斜させることにより反射光を制御する。すなわち、入力された画像信号に基づいて反射光を制御することにより、反射光により画像が形成される。

時分割駆動回路１３７は、信号処理部１２０から供給されたＲＧＢ信号に基づいて、空間光変調器１３６を駆動制御するものである。即ち、時分割駆動回路１３７は、信号処理部１２０から供給されたＲＧＢ信号に対して演算を行って、画像を形成するための輝度信号とＲＧＢ信号とを生成し、これらの信号を時分割する。

そして、時分割駆動回路１３７は、カラーホイール駆動部１３３と空間光変調器１３６とを制御して、カラーホイール１３２が出射する光のＲＧＢ色と対応するタイミングで、時分割したＲＧＢ信号を空間光変調器１３６に供給する。これにより、ＲＧＢ光の反射が制御され、画像信号に対応する画像が形成される。

空間光変調器１３６が反射した光は、投影レンズ１３８により集光され、スクリーンＳ上に画像が結像される。

操作部１４０は、例えば、ボタンやキー、レバーなどといった、ユーザにより操作される部材と、これらが操作されることに応じた信号を生成する回路などから構成され、プロジェクタ１００に関するユーザ操作を受け付ける。本実施形態では、少なくとも、プロジェクタ１００が投影する画像の画像特性（輝度と色再現性のバランス）をユーザが調整するための操作に用いられるものとする。したがって、操作部１４０は、ユーザによる操作に応じて、例えば、輝度の程度を示す信号を生成し、制御部１１０に供給する。

外光センサ１５０は、例えば、照度センサなどから構成され、プロジェクタ１００が画像を投影する空間の明るさ（例えば、照度など）を検出する。すなわち、外光センサ１５０は、プロジェクタ１００の外部の明るさを検出する。外光センサ１５０は、検出した投影空間の明るさを示す信号を制御部１１０に随時供給する。

以上のような構成のプロジェクタ１００の動作を以下説明する。本実施形態にかかるプロジェクタ１００は、従来のプロジェクタと同様、光源装置１３１が発光した光をカラーホイール１３２に透過させて色分解し、画像信号に基づいて制御される空間光変調器１３６がＲＧＢ光を反射することで、画像信号に応じた画像を投影表示する。このような、投影表示動作において、本実施形態にかかるプロジェクタ１００は、図２に示すような構成のカラーホイール１３２を用いることにより、投影光の色割合を変化させることで、投影画像の画像特性（輝度と色再現性のバランス）を制御する。この場合に制御部１１０が実行する「表示制御処理」を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。この「表示制御処理」は、プロジェクタ１００による投影動作の実行とともに開始されるものとする。

すなわち、プロジェクタ１００による画像投影動作が開始されると、制御部１１０は、ユーザによる画像特性の変更指示（調整指示）が入力されたか否かを随時判別する（ステップＳ１０１）。本実施形態では、ユーザが表示画像の輝度を調整したい場合に操作部１４０を操作する。この場合、操作部１４０は、操作に応じた信号を生成して制御部１１０に入力する。ここで、本実施形態では、例えば、所定の輝度レベル範囲を予め設定しておき、この輝度レベル範囲内での任意の輝度レベルをユーザが指定できるよう操作部１４０が構成されているものとする。よって、操作部１４０は、ユーザの操作に応じて指定された輝度レベルを示す信号を生成して制御部１１０に入力する。

制御部１１０は、操作部１４０から輝度レベルを示す入力があると、ユーザによる画像特性の変更指示（調整指示）が入力されたと判別する（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）。この場合、制御部１１０は、入力された信号が示す輝度レベルに基づき、当該輝度レベルに対応する輝度とするために必要な白色成分の割合を算出し、カラーホイール１３２の透過光における白色成分の割合が算出結果となるような光点位置を特定する（ステップＳ１０２）。制御部１１０は、現在のカラーホイール１３２の位置に基づき、特定した光点位置となるために必要なカラーホイール１３２の移動量と方向を算出し、これらを指示するための制御信号を生成して、カラーホイール駆動部１３３の駆動装置１３３ｂに供給する（ステップＳ１０３）。駆動装置１３３ｂは、制御部１１０からの制御信号が示す方向と移動量にしたがって、カラーホイール１３２を直線移動させる。

ここでは、例えば、輝度レベルと光点位置（例えば、カラーホイール１３２の中心線上での外周を基点とした距離）とを対応づけた、図６（ａ）に示すような対応表（「輝度レベル−光点位置対応表」）を記憶装置などに予め作成しておき、入力された輝度レベルに対応する光点位置を、対応表を参照することで求めてもよい。

また、操作部１４０がレバーやつまみなどから構成され、その操作方向と操作量を示す信号が入力される場合、制御部１１０は、入力された操作方向と操作量に応じて、カラーホイール１３２の移動方向と移動量を随時求め、カラーホイール駆動部１３３を制御してもよい。

つまり、ステップＳ１０２とＳ１０３の動作により、ユーザが任意に指定した輝度となるよう、カラーホイール１３２の位置を変化させることで画像特性が制御される。この場合、画像特性を無段階に制御することができる。

このようなユーザによる操作とは別に、制御部１１０には、外光センサ１５０の検出結果を示す信号が随時入力されている。よって、制御部１１０は、外光センサ１５０からの入力を随時受け付け（ステップＳ１０４）、外光センサ１５０からの入力に基づいて、画像特性の変更（調整）が必要であるか否かを随時判別する（ステップＳ１０５）。本実施形態では、外光センサ１５０が検出するプロジェクタ１００の外部の明るさ、すなわち、投影空間の明るさ（照度など）に基づいて、制御部１１０は、輝度の調整が必要であるか否かを判別する。

空間に光を投射することで画像を投影するプロジェクタでは、投影空間の明るさによって画像の見やすさが変化する。通常、投影空間が明るくなるにしたがって輝度を高めることで画像が見やすくなり、投影空間が暗くなるにしたがって輝度を低くすることで画像が見やすくなる。また、カラーホイールにより白色成分を含ませることで輝度を調整する場合、輝度を高めるにしたがって色再現性が低下する傾向にある。よって、投影空間の明るさに応じて、輝度と色再現性のバランスを最適化することで、より見やすい投影画像が得られる。

したがって、制御部１１０は、外光センサ１５０が検出する投影空間の明るさに応じて、画像特性の変更（調整）要否を判別し、必要な場合は（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、投影空間の明るさに応じた輝度となるように画像特性を制御する。但し、ユーザの判断で画像特性の自動調整を行わないようにも設定可能とする。ここでは、例えば、投影空間の明るさ（照度）と上述した輝度レベルとを対応づけた、図６（ｂ）に示すような対応表（「照度−輝度レベル対応表」）を予め記憶装置などに格納しておき、制御部１１０は、この対応表を参照するなどして、外光センサ１５０の検出結果に応じた輝度レベル（画像特性レベル）を特定する（ステップＳ１０６）。そして、図６（ａ）に示したような「輝度レベル−光点位置対応表」を参照することなどにより、特定した輝度レベル（画像特性レベル）となる光点位置を特定することで（ステップＳ１０７）、カラーホイール１３２の移動方向や移動量を決定する。そして、決定した移動方向と移動量を示す制御信号を生成し、カラーホイール駆動部１３３の駆動装置１３３ｂに供給する（ステップＳ１０８）。

制御部１１０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の動作を、画像投影動作中に随時実行することで（ステップＳ１０５：Ｎｏ、または、ステップＳ１０９：Ｎｏ）、投影画像の画像特性が制御される。ここで、カラーホイール１３２が図２に示すような構成である場合、光点位置がカラーホイール１３２の外周側であればあるほど、ＲＧＢフィルタに対する輝度フィルタの割合が相対的に低くなり、内周側であればあるほど、ＲＧＢフィルタに対する輝度フィルタの割合が相対的に高くなる。つまり、光点位置がより内周側となるようカラーホイール１３２を移動させると輝度が高くなり、外周側となるよう移動させると輝度が低くなる。よって、上記のような画像特性制御において、輝度を上げる場合には、光点位置がカラーホイール１３２の内周側方向に移動するようカラーホイール１３２を駆動し、輝度を下げて色再現性を高める場合には、光点位置が外周側方向に移動するように駆動する。

以上説明したように、本発明を上記実施形態の如く適用することにより、投影画像の画像特性を連続的に無段階に制御することができる。この場合、ユーザの操作などにより、任意の画像特性とすることができる他、投影空間の明るさに応じて、画像特性を自動的に調整することができる。

上記各実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

本発明にかかるカラーホイールの透過領域は、図２に示すような輝度フィルタ（制御フィルタ）を有していることが好適であるが、光点位置を変化させることに応じて白色成分の割合を無段階に変化させることができるのであれば、輝度フィルタ（制御フィルタ）の形状や位置などは任意である。

例えば、図２に示したカラーホイール１３２では、ＲＧＢフィルタの各色フィルタのそれぞれに隣接する位置に輝度フィルタ（ＢＲ）を形成したが、図７に示すように、同様の略矩形形状の輝度フィルタ（ＢＲ）を、ＲＧＢフィルタのうちのいずれか２つに隣接する位置に形成してもよい。この場合も、ＲＧＢフィルタの各色フィルタは均等に配置されるものとする。より詳細には、各色フィルタの透過光の割合が均等となるように各色フィルタを構成する。

また、図２等で例示した略矩形の形状に限られず、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような、種々の形状の輝度フィルタ（ＢＲ）であってもよい。すなわち、輝度フィルタ上の光点位置が、カラーホイールの中心線上で変化することに応じて、他のカラーフィルタの透過光に対する輝度フィルタ（制御フィルタ）の透過光の割合が無段階に変化するのであれば、図８に示した形状や位置に限らず、種々の形状で輝度フィルタ（制御フィルタ）を形成してもよい。なお、図８は、１つの輝度フィルタ（ＢＲ）がカラーホイール１３２上に形成されている例を示すが、図２で例示したように、カラーフィルタの各色フィルタに隣接するように形成されていてもよい。

なお、輝度フィルタ（制御フィルタ）以外のカラーフィルタについては、例えば、図９に示すように、透過光の各色の割合が均等となるよう、輝度フィルタ（制御フィルタ）の形状や位置に応じた形状や位置で形成することが望ましい。

なお、上記実施形態では、投影画像の輝度を制御するための制御フィルタ（輝度フィルタ）が構成されたカラーホイール１３２を例示したが、輝度以外の画像特性を制御するための制御フィルタが構成されてもよい。この場合、制御する画像特性に応じた透過光となるフィルタにより制御フィルタを構成する。

また、上記実施形態では、無色透明のフィルタから構成される輝度フィルタを例示したが、輝度を制御するための輝度フィルタは、入射光の白色成分が透過するフィルタであればよく、フィルタ色は無色透明に限られない。すなわち、光源から出射される光の色特性などに応じて、フィルタの透過光が白色光となるフィルタ色であればよい。

上記実施形態では、カラーフィルタとしてＲＧＢフィルタを例示したが、カラー画像を構成するための色分解に必要なフィルタ色であればよく、フィルタ色はＲＧＢに限られず任意である。

本発明の実施形態にかかるプロジェクタの構成を示すブロック図である。図１に示すプロジェクタで用いられるカラーホイールの構成を示す図である。本発明の実施形態にかかるカラーホイールの詳細を説明するための図であり、（ａ）はカラーホイール上における輝度フィルタの形状と位置の例を示し、（ｂ）は輝度フィルタの大きさと光点の大きさとの関係の例を示す。本発明の実施形態にかかるカラーホイールの効果を説明するための図であり、（ａ）はカラーホイール上の光点位置の例を示し、（ｂ）は輝度フィルタにおける光点位置の軌跡の例を示す。本発明の実施形態にかかる「表示制御処理」を説明するためのフローチャートである。図５に示す表示制御処理において参照される対応表の例を示す図であり、（ａ）は「輝度レベル−光点位置対応表」の例を示し、（ｂ）は「照度−輝度レベル対応表」の例を示す。本発明にかかるカラーホイールの他の構成例を示す図である。本発明にかかるカラーホイールの他の構成例を示す図である。図８に示すカラーホイールの詳細を説明するための図である。

符号の説明

１００…プロジェクタ、１１０…制御部、１２０…信号処理部、１３０…投影部、１３１…光源装置、１３２…カラーホイール、１３３…カラーホイール駆動部、１３４…カラーホイール制御部、１３５…光源レンズ、１３６…空間光変調器、１３７…時分割駆動回路、１３８…投影レンズ、１４０…操作部、１５０…外光センサ、

Claims

光源からの光を画像信号に基づいて制御することで画像を投影するプロジェクタに用いられる光源装置であって、
前記光源からの光を色分解するために、透過光を所定の色に分解する少なくとも複数色のカラーフィルタと、少なくとも、各色のフィルタのいずれかに隣接する位置に構成され透過光により投影画像の画像特性を制御するための制御フィルタとを有するカラーホイールと、
前記カラーホイール上に入射する光点位置を変化させる制御手段と、を備え、
前記制御フィルタは、前記カラーホイールの回転方向の幅が、前記カラーホイール上の光点の直径と略同一となる大きさで構成されていて、前記制御手段による前記カラーホイールの位置変化に応じて、前記カラーフィルタを透過した光と該制御フィルタを透過した光との比率が無段階に変化するように構成されている、
ことを特徴とする光源装置。
前記制御フィルタは、前記カラーホイール上の光点位置が少なくとも該カラーホイールの中心線方向に変化することに応じて、前記カラーフィルタの透過光に対する前記制御フィルタの透過光の比率が変化するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記制御フィルタは、略矩形の形状で形成され、該略矩形の長手方向が前記カラーホイールの中心線と平行する位置に構成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
前記制御フィルタは、白色成分を透過するフィルタから構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
前記制御フィルタの透過光により、投影画像の輝度を制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光により投影画像を生成する空間変調器と、
前記空間変調器により生成された画像を投影するための光学系と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクタ。
投影される画像の輝度を設定する入力を受け付ける操作部をさらに備え、
前記制御手段は、前記操作部に入力された信号が示す輝度に基づいて、前記カラーホイール上に入射する光点位置を変化させる、
ことを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
投影空間の明るさを検出するセンサ手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記センサ手段が検出した明るさに応じて、前記カラーホイールに入射する光点位置を変化させる、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のプロジェクタ。
光源からの光を色分解するために、透過光を所定の色に分解する少なくとも複数色のカラーフィルタと、少なくとも、各色のフィルタのいずれかに隣接する位置に構成され透過光により投影画像の画像特性を制御するための制御フィルタとを有するカラーホイールを用いたプロジェクタの制御方法であって、
前記制御フィルタは、前記カラーホイールの回転方向の幅が、前記カラーホイール上の光点の直径と略同一となる大きさで構成されていて、
前記プロジェクタが、
投影される画像の輝度を設定する入力に応じて、前記カラーフィルタを透過した光と該制御フィルタを透過した光との比率が無段階に変化するように前記カラーホイール上の光点位置を特定するステップと、
特定した光点位置となるよう、前記カラーホイールを駆動制御するステップと、
を実行することにより投影画像の画像特性を制御する制御方法。
前記プロジェクタが、
所定のセンサから入力される投影空間の明るさに基づいて、画像特性の変更要否を判別するステップと、
画像特性の変更が必要であると判別された場合、前記投影空間の明るさに基づいて投影画像の画像特性を特定するステップと、
特定した画像特性となる前記カラーホイール上の光点位置を特定するステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。