JP6213211B2 - プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法 - Google Patents
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Description
また、プロジェクターにおいて液晶表示パネル等により光を変調するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光を変調して画像を投射するプロジェクターにおける変調部の応答速度を良好に保つことを目的とする。
本発明によれば、立体画像データに基づき画像を表示する場合に変調部の入射光の光量が確保されるので、変調部が照射光により暖められる。このため、変調部の温度を適切な温度に維持し、変調部の応答速度を良好な状態に保つことができる。
本発明によれば、発熱量の小さい固体光源を用いた場合であっても、変調部に入射する入射光の光量を確保することにより、良好な応答速度を維持できる。
本発明によれば、調光部の減光率を設定することで光源から変調部に照射される光量を確保し、変調部の応答速度を良好に保つことができる。
本発明によれば、変調部の入射光の光量を適切な光量に調整できる。
本発明によれば、変調部の入射光の光量を画像データに対応して調整することができ、かつ、変調部の温度を適切な温度に維持できる。
本発明によれば、画像データの特徴量に基づいて、画像の輝度を伸長する処理と入射光の光量を調整する処理とを行うことにより、コントラスト性を高めることができる。さらに、変調部の温度を適切な温度に維持できる。
本発明によれば、簡単な処理によって、変調部の温度を適切な温度に保つことができる。
本発明によれば、テーブルを切り換えることにより、容易に、変調部の温度を適切な温度に保つことができる。また、テーブルを用いて減光率を高速に、かつきめ細かく制御できる。
本発明によれば、立体画像データに基づき画像を表示する場合に変調部に入射する光量が確保されるので、変調部が照射光により暖められる。このため、変調部の温度を適切な温度に維持し、変調部の応答速度を良好な状態に保つことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係るプロジェクター1の機能的構成を示すブロック図である。スクリーンSC(投射面)に画像を投射する表示装置としてのプロジェクター1は、PC等のコンピューターや各種画像プレーヤー等の外部の画像供給装置(図示略)に、画像入力I/F(インターフェイス)101を介して接続される。プロジェクター1は、画像入力I/F101に入力されるデジタル画像データに基づく画像をスクリーンSCに投射する。
投射光学系6は、光変調装置4により変調された光を集光及び合成するレンズ群を備え、カラーの画像光をスクリーンSCに投射する。投射光学系6は、フォーカス調整機構やズーム機構を備え、ユーザーの操作によってフォーカス調整やズーム調整が行われる。なお、プロジェクター1は、フォーカス調整機構やズーム機構を駆動するモーター等からなる投射光学系駆動部を備えていてもよい。
プロジェクター1は、図2に示すように、青色光用照明装置51と、黄色光用照明装置52と、ダイクロイックミラー25と、導光光学系とを備える。これらは図1に示した光源部3を構成する。この光源部3全体が本発明の光源部に相当すると解することもできる。また、青色光用照明装置51及び黄色光用照明装置52が光源部に相当するということもできる。或いは、青色レーザーダイオードアレイ53が備える青色レーザーダイオード59、及び、励起用レーザーダイオードアレイ60が備える励起用レーザーダイオード62が、本発明の光源部に相当すると解することもできる。
導光光学系は、R、G、Bの3色に対応する導光光学系3R、導光光学系3G、及び導光光学系3Bにより構成される。反射型液晶パネル4R、4G、4Bは、導光光学系3R、3G、3Bに対応する位置に設けられる。青色光用照明装置51は、一例として主にP偏光の青色光LBを射出する。黄色光用照明装置52は、一例として主にP偏光の黄色光LYを射出する。
また、プロジェクター1は、クロスダイクロイックプリズム5を備え、クロスダイクロイックプリズム5から光が射出される側に投射光学系6が配置される。クロスダイクロイックプリズム5を投射光学系6の一部とみなすこともできる。
さらに、導光光学系3R、3G、3Bに対応する位置には、光センサー36R、36G、36Bが設けられる。
また、青色光用照明装置51は、平行化レンズ54と、集光レンズ55と、拡散板56と、ピックアップレンズ57と、平行化レンズ58と、第1レンズアレイ9と、第2レンズアレイ10と、偏光変換素子11と、重畳レンズ12とを備える。
第1レンズアレイ9は平行化レンズ58から射出される照明光束を複数の部分光束に分割する。これらの部分光束は第2レンズアレイ10を通して偏光変換素子11に入射する。偏光変換素子11は、第1レンズアレイ9により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光として射出する。例えば、偏光変換素子11は、青色レーザーダイオード59からの照明光の一方の偏光(例えばP偏光)を透過し、他方の偏光(例えばS偏光)を照明光軸51axに垂直な方向に向けて反射する。この場合、偏光変換素子11を透過した光は、概ねP偏光となるが、全てがP偏光となるわけではなく、S偏光も混在する。重畳レンズ12は、偏光変換素子11を透過した複数の部分光束を集光して反射型液晶パネル4Bの画像形成領域近傍に重畳させる。なお、重畳レンズ12は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
平行化レンズ54は、個々の励起用レーザーダイオード62に対応して設けられる。
黄色光用照明装置52の第1レンズアレイ9、第2レンズアレイ10、偏光変換素子11及び重畳レンズ12はそれぞれ、青色光用照明装置51内の第1レンズアレイ9、第2レンズアレイ10、偏光変換素子11及び重畳レンズ12と同じ構成である。但し、黄色光用照明装置52では、青色光用照明装置51の照明光軸51axが照明光軸52axに変更されている点が異なる。
なお、他の偏光ビームスプリッター26、27も、上述の偏光ビームスプリッター28と同様に構成されている。
集光レンズ32Gは、ダイクロイックミラー25が反射した緑色光LGの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換する。第1の絞り37は、集光レンズ32Gが変換した略平行な光束を絞る。これにより、ダイクロイックミラー25が反射した緑色光LGは、集光レンズ32Gおよび第1の絞り37を介して偏光ビームスプリッター27に入射する。偏光ビームスプリッター27は、一例としてP偏光を透過し、S偏光を反射する。黄色光用照明装置52からの照明光束は偏光変換素子11によって概ね偏光方向の揃った略1種類の直線偏光(例えば、P偏光)に揃えられている。このため、集光レンズ32Gを通過した光は、偏光ビームスプリッター27を通過して緑色光用の反射型液晶パネル4Gに入射する。偏光ビームスプリッター27が反射したS偏光の緑色光の光束は、第2の絞り38により絞られ、光センサー36Gに導かれる。
クロスダイクロイックプリズム5から射出された光によって形成されるカラー画像は、投射光学系6によって拡大投射され、スクリーンSC上で画像を形成する。
なお、画像入力I/F101は、アナログ画像信号を入力可能な構成であってもよい。この場合、画像入力I/F101は、アナログ画像信号A/D(アナログ/デジタル)変換機能を備えてもよい。
画像処理部131が実行する処理は、3D(立体)画像と2D(平面)画像の判別処理、解像度変換処理、フレームレート変換処理、3D画像変換処理、歪み補正処理、ズーム処理、色調補正処理、輝度補正処理等である。これらのうち複数の処理を組み合わせて実行することも勿論可能である。また、画像処理部131は、3D画像と2D画像の判別結果や、画像入力I/F101から入力された画像データ等を制御部110に出力する。この処理で、画像処理部131は、画像入力I/F101から入力された画像データに付加されているデータを解析して判別してもよい。また、画像処理部131は、画像データのフレームを解析して、サイドバイサイド、トップアンドボトム、ラインバイライン、フレームパッキング等の形式の3D画像データであるか否かを判別してもよい。
解像度変換処理は、画像処理部131が、入力画像データの解像度を、制御部110により指定された解像度、例えば反射型液晶パネル4R、4G、4Bの表示解像度に合わせて変換する処理である。フレームレート変換処理は、画像処理部131が入力画像データのフレームレートを、制御部110により指定されたフレームレートに変換する処理である。例えば、反射型液晶パネル4R、4G、4Bによりオーバードライブ表示を行う場合に、入力画像データから中間フレームを生成する処理等が含まれる。この処理は、垂直同期信号を変換または生成する処理を含んでもよい。
画像処理部131が実行する上記の処理の内容、パラメーター、及び処理の開始/終了のタイミングは制御部110により制御される。
また、光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部135を備えている。輝度伸長処理部135は、画像処理部131から入力される画像信号を、指定された輝度伸長率(ゲイン)で伸長し、画像信号の輝度の範囲を拡大させる処理を行う。画像処理部131は後述するようにR、G、Bの各色の画像信号を出力するので、輝度伸長処理部135は、R、G、Bの色ごとに画像信号を伸長する。光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部135により処理された画像信号に基づき反射型液晶パネル4R、4G、4Bを駆動するので、反射型液晶パネル4R、4G、4Bには、輝度範囲が伸長された画像が表示される。
記憶部102は、制御部110が備えるCPU(図示略)が実行するプログラムや、制御部110により処理されるデータ等を不揮発的に記憶する。例えば、記憶部102は、画像処理部131が実行する各種処理の設定値、制御部110や画像処理部131が参照するテーブル等を記憶する。また、記憶部102に画像データを記憶し、この画像データを制御部110が読み出してスクリーンSCに投射させてもよい。また、記憶部102は、LUT107を記憶する。
投射制御部111は、入力処理部103から入力される操作データに基づき、画像を投射する動作を制御する。
投射制御部111は、投射の開始及び終了に伴い、光源制御部116により光源駆動部130を制御させる。この制御により光源部3が点灯/消灯する。
また、投射制御部111は、画像処理部131から入力される画像データや、入力処理部103から入力される操作データに基づき、画像処理部131に対して上記の各種処理の実行を指示するとともに、処理に必要なパラメーターを生成して出力する。また、投射制御部111は、画像入力I/F101を制御して入力系統の切り替えを指示する。
また、制御部110には、光センサー36R、36G、36Bが接続されている。制御部110は、光センサー36R、36G、36Bから入力される光強度信号に基づき、光源駆動部130を制御して、青色レーザーダイオードアレイ53及び励起用レーザーダイオードアレイ60の輝度を調整させてもよい。
このような懸念を解消すべく、プロジェクター1は、調光を行う場合に反射型液晶パネル4R、4G、4Bの温度が過度に低くならないように、光源部3の光量を制御し、特に3D映像を表示する場合に光源部3の光量がゼロにならないように制御する。
この動作について、図3から図5を参照して説明する。
図3に示すように、画像処理部131には、画像入力I/F101から入力画像データS1が入力される。画像処理部131は、画像データS1に基づいて1フレームの画像をフレームメモリー132(図1)に展開し、この画像を表示するための画像信号S7を輝度伸長処理部135に出力する。
また、画像処理部131は、画像データS1のフォーマットを解析し、画像データS1が2D画像データであるか3D画像データであるかを判別し、判別結果を示す2D/3D情報S2を光源制御部116に出力する。光源制御部116は、2D/3D情報S2を減光率設定部114に出力して、減光率設定部114の動作を制御する。
画像処理部131は、上記の2D/3D情報S2、L/R信号S3及び輝度情報S4を、画像信号S7に同期して出力する。
特徴量取得部112が取得する特徴量は、例えば、輝度のピーク(Peak)値、APL(Average Picture Level:平均画像レベル)、輝度ヒストグラムが挙げられるが、他の特徴量を取得してもよい。特徴量取得部112が特徴量を取得する方法は、公知の方法を用いることができる。
図4のLUT107は、APLと輝度ピーク値とに対応付けて輝度伸長率が設定されたテーブルである。LUT107ではAPLと輝度ピーク値とによって、図中に○で示すプロットが特定され、各プロットには輝度伸長率が設定されている。輝度伸長率取得部113は、特徴量S5として入力されるAPLと輝度ピークとに対応するプロットを特定し、特定したプロットに設定されている輝度伸長率を取得する。また、特徴量S5として入力されるAPLと輝度ピークとに対応するプロットがない場合、近いプロットに設定されている輝度伸長率を取得してもよい。或いは、複数の3点または4点のプロットに設定されている輝度伸長率をもとに補間演算を行って、輝度伸長率を求めてもよい。
また、輝度伸長率取得部113は、特徴量S5に基づいて予め設定された演算式やパラメーターを用いて、輝度伸長率を算出してもよい。
R´=kgR
G´=kgG …(1)
B´=kgB
光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部135により輝度を伸長した画像信号S8に基づいて反射型液晶パネル4R、4G、4Bを駆動する。
減光率設定部114は、光源制御部116から入力される2D/3D情報S2と、輝度伸長率取得部113から入力される輝度伸長率S6に基づいて、減光率を取得し、設定する。輝度伸長率取得部113が設定する減光率S9は、減光処理部115に出力される。
減光率S9は、減光処理部115及び調光部7が、光源部3から反射型液晶パネル4R、4G、4Bに照射する光量を調光する動作を指定するパラメーターである。減光率S9は、例えば、調光を行わない場合の光量を100%として、調光後の光量の割合を指定する値である。
減光率設定部114は、予め設定された演算方法により輝度伸長率S6に基づく演算を行い、減光率S9を算出する。例えば、減光率設定部114は下記式(2)に基づく演算を行う。
ka=kg -γ …(2)
上記式(2)でkaは減光率であり、kgは輝度伸長率であり、γは、プロジェクター1の光学系のガンマ値を指す。ここでいう光学系は、図2に示した青色光用照明装置51及び黄色光用照明装置52が備える光学素子、光学部品を含んでもよいし、導光光学系3R、43G、3Bを含んでもよいし、クロスダイクロイックプリズム5及び投射光学系6を含んでもよい。また、広義の光学系として反射型液晶パネル4R、4G、4Bを含んでもよい。γの値は、例えば記憶部102に予め記憶されている。
このように、減光率S9を輝度伸長率S6から算出することで、減光率S9を輝度伸長率S6に対応づけることができ、減光率S9で調光を行うことで光量が減少する分を、輝度伸長率S6で輝度を伸長することにより補うことができる。
画像データS1が3D画像データである場合に、減光率が小さい、すなわち反射型液晶パネル4R、4G、4Bに照射される光量が小さいことが懸念される。そこで、減光率設定部114は、2D/3D情報S2に基づいて、3D画像の表示に際して調光を行う場合に、減光率kaの範囲を制限する処理を行う。これにより、プロジェクター1が3D画像を表示する場合に、反射型液晶パネル4R、4G、4Bの入射光の光量が所定以上に保たれるので、反射型液晶パネル4R、4G、4Bの温度が好適な温度範囲に保持される。
制御部110は、画像入力I/F101に入力された画像データが3D画像データか2D画像データかを判別する(ステップST11)。2D画像データであった場合(ステップST11;No)、制御部110は、減光率設定部114に対して、減光率の下限値を0%に設定する(ステップST12)。この場合、減光率を、0%を含む任意の値に設定することが可能である。
減光率設定部114は、輝度伸長率取得部113により取得された輝度伸長率に基づいて、例えば上述した演算処理によって減光率を取得する(ステップST20)。ここで、減光率設定部114は、取得した減光率がステップST12またはステップST16で設定した下限値より低いか否かを判別する(ステップST21)。減光率が下限値より低い場合(ステップST21;Yes)、減光率設定部114は、減光率を、予め設定された規定値に設定して減光処理部115に出力し(ステップST22)、ステップST23に移行する。ステップST21〜ST22では、減光率を下限値でクリッピングし、減光率を規定値以上に保つことができる。ここで設定される規定値は、例えば、ステップST16で設定される下限値に対応する値であり、下限値と同じ値であってもよい。
また、減光率が下限値以上の場合(ステップST21;No)、ステップST20で取得した減光率を減光処理部115に出力してステップST23に移行する。
また、プロジェクター1は画像データの特徴量を取得する特徴量取得部112を備え、減光率設定部114は、特徴量取得部112により取得された特徴量に基づいて調光部7の減光率を設定する。より具体的には、輝度伸長率取得部113によって、特徴量取得部112により取得された特徴量に基づいて、画像の輝度の伸長係数を取得し、この伸長係数に基づき、輝度伸長処理部135が、反射型液晶パネル4R、4G、4Bに表示される画像の輝度を伸長する。減光率設定部114は、輝度伸長率取得部113が取得した伸長係数に基づいて調光部7の減光率を設定する。このため、画像データの特徴量に基づいて、画像の輝度を伸長する処理と入射光の光量を調整する処理とを行うことにより、コントラスト性を高めることができる。さらに、反射型液晶パネル4R、4G、4Bの温度を適切な温度に維持できる。
また、減光率設定部114は、伸長係数に基づいて求めた調光部7の減光率が、予め設定された減光率より低い場合に、調光部7の減光率を予め設定された値に変更する。これにより、簡単な処理によって、反射型液晶パネル4R、4G、4Bの温度を適切な温度に保つことができる。
さらに、ステップST19で特徴量取得部112が特徴量を取得するために用いるLUT107を、入力画像データが3D画像データであって3D表示を行う場合と、それ以外の場合とで、切り替えてもよい。この場合、特徴量取得部112が取得する特徴量が、3D表示を行う場合と2D表示を行う場合とで異なる値となるので、この特徴量から求められる減光率も異なる値となる。従って、特徴量取得部112が取得する特徴量を変更することにより、反射型液晶パネル4R、4G、4Bの好適な動作温度を維持できる光量となるような減光率を取得し、設定できる。この場合には、減光率設定部114は、減光率の下限値を異なる値に設定しなくてもよい。
また、減光率設定部114が減光率を求める方法は、上述したように輝度伸長率を用いた演算に限定されず、特徴量取得部112が取得する特徴量に基づいて減光率設定部114が減光率を取得してもよい。この例について第2の実施形態として説明する。
図6は、本発明を適用した第2の実施形態に係るプロジェクター1の機能を模式的に示す図であり、図7は第2の実施形態におけるプロジェクター1の動作を示すフローチャートである。
図6に示す構成において、減光率設定部114には、特徴量取得部112が取得した特徴量S5が入力され、この特徴量S5に基づいて減光率設定部114が減光率を設定する。減光率設定部114は、画像の特徴量に基づいて、例えば上記第1の実施形態で説明した輝度伸長率取得部113と同様に、LUTを用いて減光率を求めることができる。このLUTは図4に示したLUT107と同様に、画像の特徴量により特定されるプロットを有し、各プロットには減光率が設定される。減光率設定部114は、特徴量取得部112から入力される特徴量S5に対応するプロットを特定し、特定したプロットに設定された減光率を設定する。
つまり、3D表示を行う場合に減光率設定部114が使用するLUTは、上述した第1の下限値以上の減光率を設定するLUTであり、2D表示を行う場合に減光率設定部114が使用するLUTは、上述した第2の下限値以上の減光率を設定するLUTである。これにより、上記第1の実施形態と同様に、入力画像データが立体画像データである場合には、減光率の下限値が第1の下限値となる。また、入力画像データが立体画像データでない場合には減光率の下限値が第2の下限値となって、この下限値以上の減光率が設定される。
制御部110は、画像入力I/F101に入力された画像データが3D画像データか2D画像データかを判別する(ステップST11)。2D画像データであった場合(ステップST11;No)、制御部110は、減光率設定部114に対して2D用のLUTを使用するよう設定する(ステップST31)。
ステップST31またはステップST32でLUTが設定された後、制御部110の制御により、特徴量取得部112はL/R信号S3及び輝度情報S4を取得する(ステップST17)。特徴量取得部112は、取得した輝度情報S4に基づいて、上述した画像特徴量を取得し、取得した特徴量を輝度伸長率取得部113に出力する(ステップST18)。
続いて、輝度伸長率取得部113が取得した輝度伸長率に従って輝度伸長率取得部113が輝度伸長処理を実行し(ステップST23)、減光処理部115が減光率に従って調光処理を実行する(ステップST24)。ステップST23、ST24の処理は図5の記載順に限定されず、同時に行ってもよい。
また、上記実施形態では、画像入力I/F101に入力された画像データが2D画像データであった場合、及び、2D表示が設定された場合に、ステップST12で制御部110が減光率の下限値を0%に設定する例を説明した。これはあくまで一例であって、減光率の下限値は0%に限定されず、例えば10%を下限値としてもよいし、他の値を下限値とすることも、勿論可能である。この場合、入力画像データが3D画像データであって3D表示が設定された場合に、ステップST12で設定される下限値よりも大きい値を、ステップST16で設定すればよい。
さらに、プロジェクター1は、入力画像データの全てのフレームについて、特徴量取得部112により特徴量を算出し、全てのフレームまたは全てのLフレームについて、輝度伸長率や減光率を求める構成に限定されない。例えば、特徴量取得部112、輝度伸長率取得部113及び減光率設定部114は、制御部110や画像処理部131が生成する中間フレームを、処理対象外としてもよい。また、複数のフレームに対して特徴量取得部112が求める特徴量の平均値を求め、この平均値に基づき、輝度伸長率や減光率を求めてもよく、その他の具体的な処理方法も任意に変更できる。
また、図1に示したプロジェクター1の各機能部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を含み、その具体的な実装形態は特に制限されない。その他、プロジェクター1の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
Claims (9)
- 画像データに基づいて画像を投射するプロジェクターであって、
光源と、
前記光源が発する光を変調する変調部と、
前記画像データに基づいて減光率を設定する減光率設定部と、
前記減光率設定部が設定した減光率に従って、前記変調部の入射光の光量を調整する調光部と、を備え、
前記減光率設定部は、前記画像データが立体画像データである場合における前記調光部の調整範囲の下限を、前記画像データが立体画像データでない場合における前記調光部の調整範囲の下限より高くすること、
を特徴とするプロジェクター。 - 前記光源は固体光源を備えることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記調光部は、前記減光率設定部が設定した減光率に従って前記光源が発光する光量を調整することを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクター。
- 前記減光率設定部は、前記画像データが立体画像データである場合に、前記調光部が前記入射光の光量を0にしない減光率を設定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のプロジェクター。
- 前記画像データの特徴量を取得する特徴量取得部を備え、
前記減光率設定部は、前記特徴量取得部により取得された特徴量に基づいて前記調光部の減光率を設定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のプロジェクター。 - 前記特徴量取得部により取得された特徴量に基づいて、画像の輝度の伸長係数を取得する輝度伸長率取得部と、
前記輝度伸長率取得部が取得した伸長係数に基づき、前記変調部に表示される画像の輝度を伸長する輝度伸長処理部と、を備え、
前記減光率設定部は、前記輝度伸長率取得部が取得した伸長係数に基づいて前記調光部の減光率を設定することを特徴とする請求項5記載のプロジェクター。 - 前記減光率設定部は、前記伸長係数に基づいて求めた前記調光部の減光率が、予め設定された減光率より低い場合に、前記調光部の減光率を予め設定された値に変更することを特徴とする請求項6記載のプロジェクター。
- 前記画像データの特徴量と前記調光部の減光率とを対応付けるテーブルを有し、
前記減光率設定部は、前記テーブルを参照して、前記特徴量取得部により取得された特徴量に基づいて前記減光率を設定し、
前記画像データが立体画像データである場合と立体画像データでない場合とで、参照する前記テーブルを切り換えることを特徴とする請求項5記載のプロジェクター。 - 画像データに基づいて画像を投射するプロジェクターの制御方法であって、
前記画像データに基づいて減光率を設定し、
設定した減光率に従って変調部の入射光の光量を調整し、
前記画像データが立体画像データである場合における入射光の調整範囲の下限を、前記画像データが立体画像データでない場合における入射光の調整範囲の下限より高くすること、
を特徴とするプロジェクターの制御方法。
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