JP6221450B2

JP6221450B2 - 画像表示装置および制御方法

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Publication number: JP6221450B2
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Inventors: 達也井口
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Description

本発明は、画像表示装置および制御方法に関する。

コンテンツ等の画像を表示する表示装置の一形態として、光源から射出された光束を光変調装置が画像信号に応じて変調し、この変調光をスクリーン等に拡大投写して画像を表示するプロジェクターが知られている。このような光変調装置は、複数の画素を備えた液晶ライトバルブ等で構成され、画像信号が表す階調情報に応じて、光の透過率を画素毎に制御することにより、画像信号に応じた画像を形成している。
近年では、有効な階調範囲を伸張するために各画素の階調（透過率）を補正する伸張手段と、下記特許文献１に示すように補正に合わせて光変調装置の各画素に入射する光量を略一様に低減することが可能な調光手段を備えたプロジェクターが提案されている。これによれば、例えば、暗い画像を表示する際に、適応調光処理、即ち、画像の特徴量に基づいて、調光手段による光量の低減と、伸張手段による階調範囲の伸張とを行うことにより、有効な階調数を増やし（ダイナミックレンジを拡大し）、コントラスト感を向上させることが可能になる。
ところで、低温環境下のプロジェクターは、内部の液晶ライトバルブ等も低温状態であり、プロジェクターが起動されて光源から射出される光束のエネルギーにより内部が温まるまでに時間を要し、液晶ライトバルブが所定の温度に暖められるまでの間は液晶の応答速度が遅く、表示品質が低下することが知られている。従って、プロジェクターが起動された場合、低温状態の液晶ライトバルブは速やかに暖められることが望ましい。

特開２０１２−３２５８３号公報

しかしながら、低温環境下のプロジェクターを起動して画像の投射を開始した場合、画像の明るさに応じて適応調光処理が実行され、画像が暗い場合は調光手段により光量が低減するため、液晶ライトバルブが暖められるのに時間を要した。従って、光量が低減されない場合と比較して、起動時に表示品質が低下した状態で投射する時間が長く、観賞者に不快感を与える場合があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、低温状態のような所定の条件下において、画像の特徴量に基づく適応調光処理を制御し、プロジェクターの表示品質の低下を速やかに回復させることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる画像表示装置は、画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、光源と、前記光源から射出された光束の光量を、前記画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整する調整部と、前記調整部が前記光量を調整した前記光束を、前記画像信号に基づいて変調する変調部と、前記変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制する制御部と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、調整部は光源から射出された光束の光量を画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整し、制御部は変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合、調整部による光量の低減を抑制し、変調部は調整部により光量が調整された光束を画像信号に基づいて変調する。従って、光源から射出された光束の光量は、制御部からの制御に基づいて調整部で調整され、調整された光束は変調部に到達し、到達した光束により変調部が加熱される。ここで、変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合、変調部に到達する光束の光量は低減が抑制されるため、変調部の温度が上昇し、変調部における表示品質の低下を速やかに改善できる。

［適用例２］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記制御部は、前記所定の条件が成立する場合に、前記調整部による前記光量の低減を停止することが好ましい。

このような構成によれば、所定の条件が成立する場合には、変調部に到達する光束の光量は低減しないため、変調部の温度上昇を加速させることができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記調整部は、前記特徴量、および前記制御部による制御に基づいて前記光量を調整することが好ましい。

このような構成によれば、画像の明るさに関する特徴量に基づいて変調部の温度上昇を制御できる。

［適用例４］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記調整部は、前記特徴量に基づいて前記光量を低減させる低減係数を決定し、前記制御部による制御に基づいて前記低減係数に応じた低減を抑制する抑制係数を決定し、前記低減係数および前記抑制係数に基づいて前記光量を低減させることが好ましい。

このような構成によれば、調整部は、特徴量に基づいて決定した低減係数と、低減係数に応じた低減を抑制する抑制係数と、に基づいて光量を低減させる。従って、２つの係数に基づいて光量を制御するため、変調部の温度上昇を精度良く制御できる。

［適用例５］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記制御部は、成立していた前記所定の条件が不成立になった場合、前記抑制に対する解除を指示し、前記調整部は、前記低減係数に基づいて前記光量を低減させることが好ましい。

このような構成によれば、成立していた所定の条件が不成立になった場合、特徴量に係る低減係数に基づいて光量を低減させることで、変調部で変調される画像のコントラスト向上を図れる。

［適用例６］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記特徴量に基づいて前記画像信号が示す画像の明るさの階調範囲を伸張する伸張部を備え、前記伸張部は、前記変調部で前記画像信号が変調されることで得られる変調画像の明るさが、前記所定の条件が成立するか否かに依らず略等しくなるように、前記階調範囲を伸張することが好ましい。
このような構成によれば、所定の条件に依らず変調画像の明るさは略等しくなるため、画像の明るさが低減抑制により変化することによる不快感を回避できる。

［適用例７］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記変調部の温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、前記制御部は、前記温度が所定の基準温度以下である場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制することが好ましい。
このような構成によれば、変調部の温度を取得することで、変調部の温度に応じて光量の低減を抑制できる。

［適用例８］
上記適用例にかかる画像表示装置において、前記制御部は、前記光源が点灯してから所定の基準時間が経過していない場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制しても良い。

［適用例９］
上記適用例にかかる画像表示装置において、入力された画像データに基づいて前記特徴量と、前記画像信号と、を生成する画像処理部を備えることが好ましい。
このような構成によれば、入力された画像データに基づいて特徴量と画像信号とを生成できる。

［適用例１０］
本適用例にかかる制御方法は、画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、光源から射出された光束の光量を、前記画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整する調整工程と、前記調整工程で光量が調整された前記光束を、前記画像信号に基づいて変調部で変調する変調工程と、前記変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合に、前記調整工程における前記光量の低減を抑制する調整抑制工程と、を備えることを特徴とする。

このような方法によれば、調整工程では光源から射出された光束の光量を画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整し、調整抑制工程では変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合、調整工程における光量の低減を抑制し、変調工程では調整工程において光量が調整された光束を画像信号に基づいて変調する。従って、光源から射出された光束の光量は、調整抑制工程における制御に基づいて調整工程で調整され、調整された光束は変調部に到達し、到達した光束により変調部が加熱される。ここで、変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合、変調部に到達する光束の光量は低減が抑制されるため、変調部の温度が上昇し、変調部における表示品質の低下を速やかに改善できる。

本発明の実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す構成図。本発明の実施形態に係るプロジェクターの機能構成を示すブロック図。伸張係数の入力格子点の一例を示す説明図。加熱制御部が絞り制御を指示する処理の流れを示すフローチャート。伸張制御部が絞り制御に応じた伸張処理を実行する処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置として、光源から射出された光を画像信号に応じて変調し、この変調光をスクリーン等に拡大投写して画像を表示するプロジェクターについて説明する。
図１は、プロジェクター１の概略構成を示す構成図であり、光源１１から射出された光がスクリーンＳＣに至るまでの光路を示している。図１に示すように、プロジェクター１は、照明光学系１０と、色光分離光学系２０と、リレー光学系３０と、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５０と、投写光学系としての投写レンズ６０とを備えている。

照明光学系１０は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電型光源ランプからなる光源１１と、第１のレンズアレイ１２と、第２のレンズアレイ１３と、偏光変換素子１４と、重畳レンズ１５と、調光素子１６とを備えている。光源１１から射出された光線束は、微小なレンズ１２ａがマトリクス状に配置された第１のレンズアレイ１２によって多数の微小な光線束に分割される。第２のレンズアレイ１３および重畳レンズ１５は、分割された光線束のそれぞれが、照明対象である３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの全体を照射するように備えられている。このため、各光線束が液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂで重畳され、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの全体がほぼ均一に照明される。尚、本実施形態では、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、変調部に相当する。

ここで、第１及び第２のレンズアレイ１２，１３間の光路には、調光素子１６が備えられている。調光素子１６は、ルーバー１６ａの回動により第１のレンズアレイ１２から射出される光を絞ることが可能となっており、第１のレンズアレイ１２によって分割された光線束の一部を遮ることができる。このため、調光素子１６の絞り量に応じて、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを照明する光の量が略一様に制限される。
尚、調光素子１６はルーバー１６ａの回動による調光には限定されない。例えば、ルーバー１６ａに替えて、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂよりも解像度が粗い第２の液晶パネルをルーバー１６ａの位置または各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの入射側に設置し、第２の液晶パネルの一部の画素を非透過状態に遷移させることで第２の液晶パネルを透過する光束の光量を抑制する態様も想定できる。
偏光変換素子１４は、光源１１からの光を液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂで効率よく利用可能とするため、特定の偏光方向を有する偏光光に揃える機能を有している。照明光学系１０を射出した偏光光は、色光分離光学系２０に入射する。
色光分離光学系２０は、第１のダイクロイックミラー２１と、第１の反射ミラー２２と、第２のダイクロイックミラー２３とを備えており、照明光学系１０から射出された光を、波長域の異なる３色の光に分離する。第１のダイクロイックミラー２１は、略赤色の光を透過させるとともに、透過する光よりも短波長の光を反射する。第１のダイクロイックミラー２１を透過した赤色光Ｒは、第１の反射ミラー２２で反射されて赤色光用の液晶ライトバルブ４０Ｒを照明する。

第１のダイクロイックミラー２１で反射された光のうち、緑色光Ｇは、第２のダイクロイックミラー２３によって反射されて緑色光用の液晶ライトバルブ４０Ｇを照明する。また、青色光Ｂは、第２のダイクロイックミラー２３を透過し、リレー光学系３０を通過して、青色光用の液晶ライトバルブ４０Ｂを照明する。
尚、青色光Ｂの経路は、他の色光の経路に比べて長くなってしまうことから、光線束の発散によって液晶ライトバルブ４０Ｂへの照明効率が低下するのを抑制するために、青色光Ｂの経路には、リレー光学系３０が設けられている。リレー光学系３０は、入射側レンズ３１と、第２の反射ミラー３２と、リレーレンズ３３と、第３の反射ミラー３４と、射出側レンズ３５とを備えている。色光分離光学系２０から射出した青色光Ｂは、入射側レンズ３１によってリレーレンズ３３の近傍で収束し、射出側レンズ３５に向けて発散する。

液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂのそれぞれは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネル４１を備えている。液晶パネル４１の内面には、液晶に対して微小領域（画素）毎に駆動電圧を印加可能な透明電極（画素電極）がマトリクス状に形成されている。液晶パネル４１の入射側及び射出側には、それぞれ入射側偏光板４２及び射出側偏光板４３が設置されている。入射側偏光板４２及び射出側偏光板４３は、それぞれ特定の偏光方向の偏光光のみを透過可能であり、入射側偏光板４２は、偏光変換素子１４によって揃えられた偏光方向の偏光光を透過可能となっている。このため、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射する各色光の大部分は入射側偏光板４２を透過して、液晶パネル４１に入射する。尚、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、入力される画像信号に基づいて液晶パネル４１を駆動する駆動回路（図示せず）を備えている。

また、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各液晶パネル４１の側端部には温度センサー４５がそれぞれ設置されている。この温度センサー４５は、例えば半導体センサーを想定し、液晶パネル４１の温度情報を電気信号に変換して出力する機能を備える。この温度センサー４５は、照明光学系１０が起動して液晶パネル４１に光束が入射した場合、入射した光束の光エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されることによる液晶パネル４１の温度上昇を検出する。尚、温度センサー４５は温度情報取得部に相当する。
尚、本実施形態では、温度センサー４５は、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各液晶パネル４１に設置された態様を想定するが、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの少なくとも１つの液晶パネル４１に設置された態様でも良く、また、１つの温度センサー４５が色光分離光学系２０の近傍に設置された態様でも良い。また、色光分離光学系２０を冷却する冷却装置（図示は略す。）の排気口周辺に温度センサー４５が設置された態様も想定できる。

ここで、液晶パネル４１の各画素に、画像信号に応じた駆動電圧が印加されると、液晶パネル４１に入射した光は、駆動電圧に応じて変調され、画素毎に異なる偏光方向を有した偏光光となる。この偏光光のうち、射出側偏光板４３を透過可能な偏光成分のみが液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出される。つまり、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂが、画像信号に応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させることによって、階調を有する画像光が色光毎に形成される。液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出した各色光からなる画像光は、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出された各色の画像光を、画素毎に合成してカラー画像を表す画像光を形成する。クロスダイクロイックプリズム５０によって合成された画像光は、投写レンズ６０によってスクリーンＳＣに拡大投写され、画像として表示される。
尚、以降の説明において、３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを総称する場合、液晶ライトバルブ４０と呼ぶ。

図２は、プロジェクター１の機能構成を示すブロック図である。このプロジェクター１は、Ｉ／Ｆ部１００、画像処理部１０２および調光部１２０を備える。
調光部１２０は、ダイナミックレンジを拡大し、コントラスト感を向上させるべく、画像信号の輝度情報に基づいて、輝度の伸張処理や調光制御を行う機能を有する。この調光部１２０は、画像特徴量算出部１２４、伸張率算出部１２６、開口率算出部１３０、伸張処理部１３４、調光調整部１３６および加熱制御部１４０を備える。
尚、プロジェクター１は、いずれも図示を略したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリー等のハードウェアを有し、上述した各機能部の機能はこれらのハードウェアと、ＲＯＭ等に記憶されたソフトウェアと、が協働することで実現する。
Ｉ／Ｆ部１００は、ＤＶＤ再生装置やインターネット等の外部から入力される入力画像として各種形式のコンテンツ画像を受け付け、受け付けたコンテンツ画像の画像データを所定の内部フォーマットに変換し、所定の内部フォーマットに変換した画像データを画像処理部１０２に出力する。

画像処理部１０２は、Ｉ／Ｆ部１００から入力したコンテンツ画像の画像データに基づいて、リサイズ処理を行うと共に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各階調を１０ビットの輝度値（０〜１０２３）で表した画像信号および輝度信号Ｙを生成する。なお、輝度信号Ｙは、各色を合成した際の輝度を表す１０ビットの輝度値からなり、例えば、各画像信号に基づいて、Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１４４Ｂ（Ｒ，Ｇ，Ｂは、各色の輝度値）のように算出しても良く、また、Ｒ、Ｇ、Ｂの最大値を輝度信号Ｙとしても良い。画像信号は、図示を略したバッファーメモリーを経てフレーム単位で調光部１２０に送られる。また、輝度信号Ｙは、画像特徴量算出部１２４に送られる。

次に、調光部１２０の各機能部について説明する。
画像特徴量算出部１２４は、画像処理部１０２で算出した輝度信号Ｙに基づいて、ＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰを算出する。
本実施形態では、画像特徴量算出部１２４は、画像フレームを所定の大きさ（例えば、１６×１６画素）の小領域に分割する。続いて、各小領域における各画素の輝度の平均値を算出し、算出した各小領域の輝度の平均値を平均してＡＰＬ値とし、各小領域の輝度の最大値を白ピーク値ＷＰとする。ここでは、ＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰは１０ｂｉｔで表現する。画像特徴量算出部１２４が算出したＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰの情報は、伸張率算出部１２６および開口率算出部１３０に送られる。

伸張率算出部１２６は、画像特徴量算出部１２４が算出したＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰを用いて、後述する伸張係数ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照し、伸張率を示す伸張係数Ｇｃを算出する。尚、伸張係数Ｇｃの値の範囲は任意に設定可能であり、例えば０〜２５５の範囲に設定される。
図３は、伸張係数ＬＵＴの入力格子点の一例を示す説明図である。図３の横軸はＡＰＬ値であり、縦軸は白ピーク値ＷＰである。図３の黒丸で示した入力格子点の箇所に、各々伸張係数Ｇｃが格納されている。ＡＰＬ値が白ピーク値ＷＰを越えることはないので、伸張係数ＬＵＴの右下半分の入力格子点には伸張係数Ｇｃが格納されておらず、これによりメモリー量の削減を図っている。

伸張率算出部１２６は、ＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰの組が図３の入力格子点（黒丸）のいずれかに該当する場合には、その入力格子点における伸張係数Ｇｃをそのまま読み出して使用する。ＡＰＬ値と白ピーク値ＷＰの組が、入力格子点に該当しない場合、例えば、座標Ｐ１や座標Ｐ２の場合は、補間計算により伸張係数Ｇｃを求める。例えば、座標Ｐ１のように４つの入力格子点に囲まれている場合、周囲の４つの入力格子点Ｇ３〜Ｇ６から４点補間計算を適切に行うことで算出できる。また、座標Ｐ２のように３つの入力格子点に囲まれている場合、周囲の３つの入力格子点Ｇ７〜Ｇ９から３点補間計算を適切に行うことで算出できる。伸張率算出部１２６が算出した伸張係数Ｇｃは、伸張処理部１３４に送られる。
一方、開口率算出部１３０は、画像特徴量算出部１２４が算出した特徴量であるＡＰＬ値、および白ピーク値ＷＰを用いて、調光制御用ルックアップテーブルを参照することにより、開口率を示す調光係数Ｌｃを導出する。なお、調光係数Ｌｃの値の範囲は任意に設定可能であり、例えば０〜２５５の範囲に設定される。
尚、本実施形態では、調光係数ＬＵＴは伸張係数ＬＵＴと同じ構成を有している。また、調光係数ＬＵＴを参照して調光係数Ｌｃを決定する方法は、伸張係数Ｇｃを決定する方法と同じであるので詳細な説明は省略する。

加熱制御部１４０は、液晶ライトバルブ４０の端部に設置された温度センサー４５から所定の時間間隔で電気信号を取得し、取得した電気信号から液晶ライトバルブ４０の温度情報を算出する。そして、加熱制御部１４０は、算出した温度情報に関する所定の条件に対して判定し、判定結果に基づいて調光調整部１３６に対して制御信号を送る。尚、本実施形態では、加熱制御部１４０は制御部に相当する。
本実施形態では、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度以下であることを所定の条件とする。従って、加熱制御部１４０は、所定の条件が成立する場合、即ち、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度以下であると判定した場合、調光素子１６のルーバー１６ａによる絞りを抑制する制御を行う。本実施形態では、加熱制御部１４０は、液晶ライトバルブ４０に到達する光量を、後述する通常絞り制御よりも増加させる制御（絞り量補正制御）を実行させるための制御信号を生成し、生成した制御信号を調光調整部１３６に送る。
また、所定の条件が不成立である場合、即ち、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度を超えたと判定した場合、加熱制御部１４０は、調光素子１６の絞り量補正を行わず、通常のルーバー１６ａの制御（通常絞り制御）を実行させるための制御信号を生成し、生成した制御信号を調光調整部１３６に送る。
尚、基準温度は、低温が原因で液晶ライトバルブ４０の応答速度が低下する８０℃程度を想定するが、これに限定されるものではない。

また、加熱制御部１４０は、ルーバー１６ａが絞り量補正制御されているか、または、通常絞り制御されているかを示す制御モード情報を伸張処理部１３４に通知する。本実施形態では、所定のメモリー領域に制御モード情報に応じたデータフラグがセットされる態様を想定する。
また、加熱制御部１４０は、ルーバー１６ａが絞り量補正制御されている場合、絞り量補正制御により補正される絞り量に関する絞り補正情報を調光調整部１３６から取得し、取得した情報を伸張処理部１３４に送る。
尚、本実施形態では、加熱制御部１４０は温度情報に基づいて調光調整部１３６を制御する態様を想定したが、温度情報には限定されない。即ち、プロジェクター１が起動されて光源１１が点灯してからの経過時間に係る条件に基づいて調光調整部１３６を制御する態様も想定できる。つまり、光源１１が点灯してから所定の基準時間が経過するまでは、液晶ライトバルブ４０の温度が十分に上昇していないことが想定されるため絞り量補正制御を行い、基準時間が経過した後で通常絞り制御を行うようにしてもよい。また、撮像素子で投射画像の明るさや、液晶ライトバルブ４０の変調画像の明るさを検出し、各画像の明るさに係る条件に基づいて調光調整部１３６を制御する態様も想定できる。また、例えば、動作が激しいアクションモード等のように、予めユーザーにより設定されたコンテンツモードや、投射しているコンテンツの画像においてモーション等を解析して得られるコンテンツモードに応じて調光調整部１３６を制御する態様も想定できる。
調光調整部１３６は、最初に、調光係数Ｌｃから以下の（１）式で示す光量率Ａ１を算出する。光量率Ａ１は、最大光量に対する割合を示しており、Ａ１≦１である。

Ａ１＝Ｌｃ／２５５・・・（１）

ところで、光量率Ａ１と、後述する（３ｄ）式で求める伸張率Ｋ１が、以下の（２）式の関係であれば、輝度範囲伸張処理と調光制御後の画像の最大輝度は、輝度範囲伸張処理と調光制御前の画像の最大輝度と同じとなる。ここで、γは液晶ライトバルブ４０のγ値であり、例えばγ＝２．２である。

Ａ１＝Ｋ１^―γ ・・・（２）

次に、調光調整部１３６は、算出した光量率Ａ１の値と、加熱制御部１４０から送られる制御信号と、に基づいて調光素子１６の駆動量を調整する。
例えば、通常絞り制御の実行を指示する制御信号が加熱制御部１４０から送られた場合、調光調整部１３６は、調光素子１６に対して通常絞り制御を行い、調光素子１６に対して光量率Ａ１（低減係数）となるようにルーバー１６ａの絞り量を制御する。
また、絞り量補正制御の実行を指示する制御信号が加熱制御部１４０から送られた場合、調光調整部１３６は、制御信号に応じた抑制係数を決定する。ここで、抑制係数＞１であると想定する。調光調整部１３６は、低減係数と抑制係数との積算結果が光量の低減率となるようにルーバー１６ａの絞りを制御する。但し、光量の低減率の最大値は１とする。この場合、光量の低減率は低減係数よりも大きくなるため、通常絞り制御の場合よりもルーバー１６ａの絞りが開放される。この結果、液晶ライトバルブ４０に到達する光量が増加し、通常絞り制御の場合と比較して液晶ライトバルブ４０の温度が速やかに上昇する。
尚、絞り量補正制御を実行する場合、調光調整部１３６がルーバー１６ａによる光量の低減を停止する態様、例えば、ルーバー１６ａの絞りを全開放する態様も想定できる。

また、調光調整部１３６は、絞り量補正制御を実行した場合、光量率Ａ１の値のみで決定されるルーバー１６ａの絞り量、および光量率Ａ１の値と制御信号とで決定されたルーバー１６ａの絞り量に関する絞り補正情報を加熱制御部１４０に送る。尚、本実施形態では、調光調整部１３６は調整部に相当する。
伸張処理部１３４は、伸張率算出部１２６が算出した伸張係数Ｇｃに基づいて画像信号の明るさの階調範囲、即ち輝度の分布範囲を伸張する。尚、本実施形態では、伸張処理部１３４は伸張部に相当する。
伸張処理部１３４による処理は、以下の式（３ａ）〜（３ｄ）で行なう。ここで、Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０は輝度範囲伸張処理前の画像信号の色情報の値であり、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は輝度範囲伸張処理後の画像信号の色情報の値である。また、伸張率Ｋ１は（３ｄ）式で与えられる。尚、伸張係数Ｇｃは０以上なので、伸張率Ｋ１は１以上である。

Ｒ１＝Ｋ１＊Ｒ０・・・（３ａ）

Ｇ１＝Ｋ１＊Ｇ０・・・（３ｂ）

Ｂ１＝Ｋ１＊Ｂ０・・・（３ｃ）

Ｋ１＝１＋Ｇｃ／２５５・・・（３ｄ）

更に、伸張処理部１３４は、加熱制御部１４０から送られる制御モード情報および絞り補正情報に基づいて、伸張処理後の画像信号に対して明るさの変動補正を施す。
尚、通常絞り制御の場合、液晶ライトバルブ４０の透過率をα、ルーバー１６ａの絞り量（透過率）をｔ１、および、調光素子１６への入射光の強度をＩとすると、液晶ライトバルブ４０からの出射光の強度Ｖ１は（４）式で表示できる。

Ｖ１＝（α＊ｔ１＊Ｉ）・・・（４）

また、絞り量補正制御の場合、液晶ライトバルブ４０の透過率をβ、ルーバー１６ａの絞り量（透過率）をｔ２、および、調光素子１６への入射光の強度をＩとすると、液晶ライトバルブ４０からの出射光の強度Ｖ２は（５）式で表示できる。

Ｖ２＝（β＊ｔ２＊Ｉ）・・・（５）

従って、２つの出射光の強度が等しくなる（Ｖ１＝Ｖ２）ように制御すれば、通常絞り制御時の投射映像の明るさと、絞り量補正制御時の投射映像の明るさを略等しくすることができる。本実施形態では、（４）式と（５）式から（６）式を算出する。

β＝α＊ｔ１／ｔ２・・・（６）

従って、制御モード情報が絞り量補正制御の実行を示す場合、伸張処理部１３４は、伸張処理後の画像信号を、液晶ライトバルブ４０の透過率が（６）式を満足するように補正し、補正した画像信号を液晶ライトバルブ４０に送る。
他方で、制御モード情報が通常絞り制御の実行を示す場合、伸張処理後の画像信号を液晶ライトバルブ４０に送る。
この結果、絞り量補正制御の場合、ルーバー１６ａの絞り量調整による明るさの増加が抑制され、通常絞り制御されている場合と同様の明るさで画像が投射される。
図４は、加熱制御部１４０が絞り制御を指示する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、例えば、絞り制御プログラムとしてＲＯＭ等に記憶され、ＣＰＵがＲＡＭ等に展開し、ポーリングにより所定のタイミングで実行される態様を想定する。

最初に、加熱制御部１４０は、液晶ライトバルブ４０の温度を温度センサー４５から取得する（ステップＳ２００）。
続いて、加熱制御部１４０は、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度以下か、否かを判定する（ステップＳ２０２）。
ここで、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度以下であると判定した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、加熱制御部１４０は、調光調整部１３６に対して絞り量補正制御の実行を指示する（ステップＳ２０４）。この結果、調光調整部１３６は、絞り量補正制御に基づいて調光素子１６の制御を調整する。
続いて、加熱制御部１４０は、絞り量補正制御が実行されていることを示す制御モード情報を伸張処理部１３４に通知し（ステップＳ２０６）、この処理を終了する。

他方で、液晶ライトバルブ４０の温度が基準温度を越えていると判定した場合（ステップＳ２０２でＮｏ）、加熱制御部１４０は、調光調整部１３６に対して通常絞り制御の実行を指示する（ステップＳ２１０）。この結果、調光調整部１３６は、通常絞り制御に基づいて調光素子１６の制御を行う。
続いて、加熱制御部１４０は、通常絞り制御が実行されていることを示す制御モード情報を伸張処理部１３４に通知し（ステップＳ２１２）、この処理を終了する。
図５は、伸張処理部１３４が絞り制御に応じた伸張処理を実行する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、例えば、絞り制御プログラムとしてＲＯＭ等に記憶され、ＣＰＵがＲＡＭ等に展開し、１フレーム画像毎に実行される態様を想定する。
最初に、伸張処理部１３４は、表示するフレーム画像の画像データを取得する（ステップＳ２２０）。

続いて、伸張処理部１３４は、加熱制御部１４０が通知した制御モード情報を取得し（ステップＳ２２２）、制御モード情報から絞り量補正制御が実行されているか、否かを判定する（ステップＳ２２４）。
ここで、絞り量補正制御が実行されていると判定した場合（ステップＳ２２４でＹｅｓ）、伸張処理部１３４は加熱制御部１４０から絞り補正情報を取得する（ステップＳ２２６）。
続いて、伸張処理部１３４は、絞り補正情報に基づいて、液晶ライトバルブ４０の透過率を算出し、伸張係数Ｇｃに基づいて伸張処理した画像信号が算出した透過率になるように画像信号を処理し（ステップＳ２２８）、ステップＳ２３２に進む。
他方で、絞り量補正制御が実行されていない、即ち、通常絞り制御が実行されていると判定した場合（ステップＳ２２４でＮｏ）、伸張処理部１３４は、画像信号に対して伸張係数Ｇｃに基づく伸張処理を施し（ステップＳ２３０）、ステップＳ２３２に進む。
ステップＳ２３２では、伸張処理部１３４は、処理した画像信号に基づくフレーム画像の制御信号を液晶ライトバルブ４０に送り、フレーム画像を表示させ、処理を終了する。

以上述べた実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）ダイナミックレンジを拡大し、コントラスト感を向上させる適応調光処理機能を備えるプロジェクター１が起動された場合、プロジェクター１は液晶ライトバルブ４０の温度を取得し、取得した温度が基準温度以下である場合には、光源１１から射出された光束の光量を低減させる調光調整を抑制し、光束の光エネルギーで液晶ライトバルブ４０を加熱することにより液晶ライトバルブ４０の温度上昇を図る。従って、低温環境下で起動された場合、液晶の応答速度遅延により表示品質が低下することを速やかに回避できる。
（２）液晶ライトバルブ４０を加熱することで基準温度を超えた場合、調光調整に対する抑制を解除するため、投射される画像のコントラスト感を向上させることができる。
（３）調光調整に対する抑制の有無に依らず、投射される画像の明るさが変化しないように伸張処理されるため、投射される画像の明るさが変化することによる違和感を排除できる。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、画像表示装置は、映像を投射するプロジェクター１への適用に限定されず、モバイルビュアーのように表示面に表示された映像を直視する装置への適用も想定できる。
また、プロジェクター１は、３つの液晶ライトバルブを用いた３板式に限定されない。例えば、１つの液晶ライトバルブ４０でＲ光、Ｇ光、Ｂ光を変調可能な単板式のプロジェクター１に適用することも可能である。
また、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ４０を用いたが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向をマイクロミラー毎に制御することにより、光源から射出した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。
また、光源１１は、放電型の光源ランプを備えて構成されているが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）や半導体レーザー等の固体光源や、その他の光源を用いることもできる。
また、以上のような手法を実施する装置は、単独の装置によって実現される場合もあれば、複数の装置を組み合わせることによって実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。
各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせは一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態では限定されるものではなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

１…プロジェクター、１０…照明光学系、１１…光源、１２…第１のレンズアレイ、１２ａ…微小なレンズ、１３…第２のレンズアレイ、１４…偏光変換素子、１５…重畳レンズ、１６…調光素子、１６ａ…ルーバー、２０…色光分離光学系、２１…第１のダイクロイックミラー、２２…第１の反射ミラー、２３…第２のダイクロイックミラー、３０…リレー光学系、３１…入射側レンズ、３２…第２の反射ミラー、３３…リレーレンズ、３４…第３の反射ミラー、３５…射出側レンズ、４０…液晶ライトバルブ、４０Ｂ…青色光用の液晶ライトバルブ、４０Ｇ…緑色光用の液晶ライトバルブ、４０Ｒ…赤色光用の液晶ライトバルブ、４１…液晶パネル、４２…入射側偏光板、４３…射出側偏光板、４５…温度センサー、５０…クロスダイクロイックプリズム、６０…投写レンズ、１００…Ｉ／Ｆ部、１０２…画像処理部、１２０…調光部、１２４…画像特徴量算出部、１２６…伸張率算出部、１３０…開口率算出部、１３４…伸張処理部、１３６…調光調整部。

Claims

画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、
光源と、
前記光源から射出された光束の光量を、前記画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整する調整部と、
前記調整部が前記光量を調整した前記光束を、前記画像信号に基づいて変調する変調部と、
前記変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制する制御部と、を備え、
前記調整部は、前記特徴量、および前記制御部による制御に基づいて前記光量を調整するものであって、前記特徴量に基づいて前記光量を低減させる低減係数を決定し、前記制御部による制御に基づいて前記低減係数に応じた低減を抑制する抑制係数を決定し、前記低減係数および前記抑制係数に基づいて前記光量を低減させることを特徴とする画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記制御部は、成立していた前記所定の条件が不成立になった場合、前記抑制に対する解除を指示し、
前記調整部は、前記低減係数に基づいて前記光量を低減させることを特徴とする画像表示装置。
請求項１又は２に記載の画像表示装置において、
前記特徴量に基づいて前記画像信号が示す画像の明るさの階調範囲を伸張する伸張部を備え、
前記伸張部は、前記変調部で前記画像信号が変調されることで得られる変調画像の明るさが、前記所定の条件が成立するか否かに依らず略等しくなるように、前記階調範囲を伸張することを特徴とする画像表示装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記変調部の温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、
前記制御部は、前記温度が所定の基準温度以下である場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制することを特徴とする画像表示装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記制御部は、前記光源が点灯してから所定の基準時間が経過していない場合に、前記調整部による前記光量の低減を抑制することを特徴とする画像表示装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
入力された画像データに基づいて前記特徴量と、前記画像信号と、を生成する画像処理部を備えることを特徴とする画像表示装置。
画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
光源から射出された光束の光量を、前記画像の明るさに関する特徴量に基づいて調整する調整工程と、
前記調整工程で光量が調整された前記光束を、前記画像信号に基づいて変調部で変調する変調工程と、
前記変調部の温度に関わる所定の条件が成立する場合に、前記調整工程における前記光量の低減を抑制する調整抑制工程と、を備え、
前記調整工程は、前記特徴量、および前記調整抑制工程における制御に基づいて前記光量を調整する工程であって、前記特徴量に基づいて前記光量を低減させる低減係数を決定し、前記調整抑制工程における制御に基づいて前記低減係数に応じた低減を抑制する抑制係数を決定し、前記低減係数および前記抑制係数に基づいて前記光量を低減させることを特徴とする制御方法。