JP7094732B2 - 投影装置及びその制御方法 - Google Patents
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ここで、一般的なサブフィールド駆動方式について説明する。図3(A)には、1フレーム期間を複数のサブフィールド期間(ビット長)に分割する例を示している。この例では、1フレーム期間をサブフィールドSF1~SF6の6期間に分割している。SF1~SF6の各サブフィールド上に記載された数値は、そのサブフィールドの1フレーム期間内での時間重みを示し、本例での各サブフィールド期間の時間重みは夫々1,2,4,8,16,32である。図3(B)には、図3(A)に示したサブフィールド分割例に対応する全階調データを示す。図3(B)において、縦軸は階調を、横軸は1フレーム期間を示す。また、図中の白いサブフィールド期間は画素が白表示状態となるON期間を示し、黒いサブフィールド期間は画素が黒表示状態となるOFF期間を示す。この場合では0階調から63階調までの64段階の階調を表現することができる。なお、本明細書では、サブフィールドをSFと称する場合がある。
一方、投影装置では、光変調素子によって黒レベルに相当する変調を行ったとしても、ある程度の明るさの光を外部に投射してしまう、所謂黒浮きと呼ばれる現象がある。黒浮きにより、表示像のコントラストの劣化や、暗いシーンを示す画像が表現意図と異なる表示像になってしまう、という問題が発生する場合がある。黒浮きは、液晶素子の漏れ光や、デジタルミラー素子のオフ光による迷光等による。
黒浮きを低減させる技術として、投射型画像表示装置において、次のような技術が開示されている(特許文献2)。それは、映像信号を分析して得られた分析データに基づいて絞り機構の絞り量を設定し、予め設定された黒時間量に基づいて設定された黒期間において絞り機構の絞り量を全閉とし、それ以外の期間には設定された絞り量で絞り機構を駆動する技術である。この技術により、黒レベルをより暗く表示できる。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、黒レベル以外の階調の表示上の明るさの低減を抑えつつ、黒レベルの表示上の明るさを低減させることが可能な投影装置を提供することを目的とする。
複数の画素において、光源が発する光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段で変調された光を投影する投影手段と、
複数のフレームからなる入力画像データに基づき、1フレーム期間に含まれる複数のサブフィールドの画像データを生成する生成手段と、
各サブフィールドの画像データに基づき、各画素の光に対する透過率または反射率が、第1の状態と、前記第1の状態よりも低い第2の状態との何れかになるように、前記複数の画素を駆動する駆動手段と、
前記光源が発する光の光量を制御する光源制御手段と、
を有し、
前記光源制御手段は、前記第1の状態となる画素の画素数が予め設定された設定値以下である第1のサブフィールドに対する前記光量を、前記第1の状態となる画素の画素数が前記設定値より大きい第2のサブフィールドに対する前記光量よりも小さくなるように、前記光源を制御し、
前記第1のサブフィールドを含む第1のフレームが、m個以上(mは3以上の整数)、連続して存在する場合、前記光源制御手段は、
m番目以降の各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、第1の光量となるよう行い、
m-1番目までの各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、m番目の前記第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドで前記第1の光量となるまで、前記第1の光量より大きい第2の光量から前記光量を多段階で小さくするよう行う
ことを特徴とする投影装置を提供する。
複数の画素において、光源が発する光を変調する光変調ステップと、
前記光変調ステップで変調された光を投影する投影ステップと、
複数のフレームからなる入力画像データに基づき、1フレーム期間に含まれる複数のサブフィールドの画像データを生成する生成ステップと、
各サブフィールドの画像データに基づき、各画素の光に対する透過率または反射率が、第1の状態と、前記第1の状態よりも低い第2の状態との何れかになるように、前記複数の画素を駆動する駆動ステップと、
前記光源が発する光の光量を制御する光源制御ステップと、
を含み、
前記光源制御ステップでは、前記第1の状態となる画素の画素数が予め設定された設定値以下である第1のサブフィールドに対する前記光量を、前記第1の状態となる画素の画素数が前記設定値より大きい第2のサブフィールドに対する前記光量よりも小さくなるように、前記光源を制御し、
前記第1のサブフィールドを含む第1のフレームが、m個以上(mは3以上の整数)、連続して存在する場合、前記光源制御ステップでは、
m番目以降の各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光
源の制御は、第1の光量となるよう行い、
m-1番目までの各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、m番目の前記第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドで前記第1の光量となるまで、前記第1の光量より大きい第2の光量から前記光量を多段階で小さくするよう行う
ことを特徴とする投影装置の制御方法を提供する。
[実施例1]
以下に、実施例1の投影装置について図1~図9を用いて説明する。
<全体構成>
まず、図1を用いて、本実施例の全体構成を説明する。図1は、不図示の外部機器から画像信号(画像データ)を受信し、その画像信号に基づいた投影表示を行うプロジェクタ(投影装置)100の概略構成を示すブロック図である。
プロジェクタ100は、制御部104、バス105、画像入力部106、画像処理部107、パネル駆動部108、光源駆動部109、光学系110、ROM116、RAM117、操作部118、通信部119を有する。
プロジェクタ100は、不図示の外部機器からビデオケーブル101を介し、画像信号を受信する。プロジェクタ100は、入力された画像信号に従った画像を光学的に投射し、スクリーン102上に投射画像として表示させる。ビデオケーブル101としては、例えばHDMI(High-Definition Multimedia Interface)(登録商標)ケーブルを用いることができる。プロジェクタ100は、不図示の外部機器とネットワークケーブル103を介して通信が可能である。ネットワークケーブル103としては、例えばEthernet(登録商標)ケーブルを用いることができる。
引き続き図1を用いて、プロジェクタ100の内部構成を説明する。
制御部104は、マイクロコンピュータから構成され、プロジェクタ100全体を制御する。制御部104の動作については後述する。
制御部104は、バス105を介し、プロジェクタ100内の各部と通信可能である。
画像入力部106は、不図示の外部機器から画像信号を入力し、後段の回路が処理できる形式に変換し、画像処理部107に対し出力する。画像信号は、フレーム毎に画素毎の階調値を有する階調信号と、その階調信号のフレームの同期を示す同期信号からなる。
パネル駆動部108は、入力された画像信号を、後述する液晶パネル114上に像を形成させるための駆動信号に変換し、液晶パネル114に出力する。この駆動信号は、前述したサブフィールド期間に応じて、液晶パネル114の画素がONの状態(第1の状態)、またはOFFの状態(第2の状態)になるように駆動するものである。ここで、ONの状態は、図3(B)では白表示状態を示すが、これに限るものではなく、光に対する透過率または反射率が相対的に高い状態であればよい。OFFの状態は、図3(B)では黒表
示状態を示すが、これに限るものではなく、光に対する透過率または反射率が相対的に低い状態であればよい。
また、パネル駆動部108は、サブフィールド期間のタイミングを示す信号を光源駆動部109に出力する。パネル駆動部108の詳細構成に関しては、後述する。
光学系110は、光源115、液晶パネル114、照明光学系111、色分解合成光学系112、投射光学系113を含む。光学系110により、光源115からの光が液晶パネル114で変調されてプロジェクタ100外部に投射され、スクリーン102上に画像が投影表示される。
液晶パネル114上には、パネル駆動部108で生成された駆動信号により像が形成される。液晶パネル114としては、透過型液晶パネルや、反射型液晶パネルを用いることができる。液晶パネル114は複数のマトリクス状に配置された画素を有する。この構成を図4に示す。液晶パネル114は、複数の画素(縦N画素、横M画素)を有する。図4において、横位置i、縦位置jの画素をpijと記す。このように、液晶パネル114は、M列からなるN行の画素構成となっている。
ROM116は、不揮発性のメモリであり、制御部104が動作するためのプログラムコードやデータが格納されている。また、ROM116は、プロジェクタ100が動作するために必要なデータを記憶する。
RAM117は、揮発性のメモリであり、制御部104が動作するためのワークメモリとして使用される。
操作部118は、ユーザからの要求を受け付けるための部材から構成される。操作部118は不図示の電源釦、メニュー釦、上下左右釦、決定釦といった部材を有するように構成してもよい。
通信部119は、ネットワークケーブル103を介して外部機器との通信が可能である。外部の機器から入力画像(入力画像データ)を受け取ることが可能である。
次に、プロジェクタ100の基本的な動作について説明する。
プロジェクタ100に不図示の電源ケーブルにてAC電源が供給されると、制御部104、ROM116、RAM117、操作部118に電源が供給され、制御部104は起動し待機状態となる。ここで、操作部118を介したユーザからの投射開始指示を制御部104が検知すると、制御部104はプロジェクタ100の各部の起動処理を行う。具体的には、各部に電源を供給するように制御を行い、画像入力部106、画像処理部107、パネル駆動部108、通信部119が動作可能にように設定を行う。また、制御部104は、光源駆動部109に光源115を点灯させるように指示を出す。制御部104は、併せて、不図示の冷却ファンを作動させる。これにより、プロジェクタ100は投影表示を開始し、制御部104は表示中状態となる。
ここで、操作部118を介したユーザからの表示画像に対する画質調整指示を制御部104が検知すると、制御部104は画像処理部107に対し、当該画質調整に関する画像処理を指示してもよい。
また、操作部118を介したユーザからの投射終了指示を制御部104が検知すると、制御部104は光源駆動部109に指示を出し光源115を消灯させ、プロジェクタ100各部の電源をシャットダウンさせる。これにより、制御部104は待機状態に戻る。
プロジェクタ100の特徴的な構成について図2を用いて説明する。図2は、プロジェクタ100のパネル駆動部108の構成、及び、その周辺構成を示したブロック図である。
まず、パネル駆動部108の内部構成について説明する。パネル駆動部108は、階調変換部200、出力同期信号生成部201、フレームメモリ202、液晶駆動部203、階調統計部204から構成され、各部はバス105経由で制御部104と接続され通信可能である。パネル駆動部108には、画像処理部107から、画像信号、即ち、階調信号と同期信号が入力される。ここで、以下の説明では、画像処理部107から入力された同期信号を入力同期信号と称する。入力同期信号は、階調変換部200、階調統計部204、出力同期信号生成部201、制御部104に供給される。
図5(A)は、入力同期信号のタイミングを示す図である。画像信号のフレームレートが60Hzであったとき、入力同期信号は図示したように1/60秒の間隔を持ったパルス状の信号となる。このパルスのリーディングエッジがフレームの開始を意味する。以下の説明では、ある連続する3つの同期パルスに着目し、それらのリーディングエッジの時刻をt0、t2、t4として説明する。
図5(B)は、入力同期信号と共にパネル駆動部108に入力される階調信号のタイミングを示す図である。時刻t0、t2、t4に対応する入力同期信号のパルスに対応したフレームは、夫々T、T+1、T+2となる。階調信号は、各フレーム期間において、所定のデジタル値の範囲(本実施例では0~63)の階調値をラスタスキャン順で画素毎に表す。
図5(C)は、出力同期信号のタイミングを示す図である。出力同期信号生成部201は、図5(A)のような入力同期信号を受信し、図5(C)に示ように、所定時間delayの遅延を加え、出力同期信号として出力する。例えば、入力同期信号の時刻t0、t2、t4における同期パルスに応じ、出力同期信号生成部201は、時刻t1、t3、t5における同期パルスを有する出力同期信号を生成する。この出力同期信号は、液晶駆動部203、制御部104に供給される。
液晶駆動部203は、前述したサブフィールド駆動方式で液晶パネル114の各画素を駆動する。すなわち、液晶駆動部203は、1フレーム期間を時間軸上で複数のサブフィールド期間に分割し、階調データに応じてサブフィールド期間ごとに画素に対する所定電圧のON(印加)とOFF(非印加)を制御することで該画素に階調を形成(表示)させる。1フレーム期間は、液晶素子に1フレーム画像が表示される期間である。本実施例では、図3(A)に示したように、1フレーム期間を、時間重みが夫々1,2,4,8,1
6,32となるように、SF1~SF6のサブフィールド期間に分割した例を説明する。しかしながら、このサブフィールドの分割数や時間重みに限定されるものではなく、その他の分割数や時間重みであってもよい。
液晶駆動部203は、駆動のための画像データとして、出力同期信号に同期して、フレームメモリ202より、階調変換部200により書き込みが完了した直前の1フレームの階調信号を読み出す。このタイミングを、図5(A)~図5(C)を用いて説明する。階調変換部200は、図5(A)に示すt0の入力同期信号パルスに基づき、図5(B)に示すフレームTの階調信号をフレームメモリ202に書き込む。それに対し、液晶駆動部203は、図5(C)に示すt3の出力同期パルスに基づき、フレームTの階調信号を読み出す。
液晶駆動部203により、液晶パネル114の各行は全て同じタイミングで更新される。そのために液晶パネル114は、液晶駆動部203から全画素のON/OFF信号を同時に受信できるだけの幅を持ったデータIFバスを有していてもよい。また、液晶パネル114の別の構成として、データIFバスを減らすために、ON/OFF信号を一時的に保持するための不図示の保持部を備えた構成であってもよい。この場合、液晶パネル114は、液晶駆動部203から各画素のON/OFF信号を画素毎若しくは行毎に順に受信すると一旦保持部に格納する。そして、液晶パネル114は、全ての画素のON/OFF信号を受信した後に、自身の全画素に対して同時にON/OFF電圧を印加することで全画素同時に更新を行うことができる。
まず、時刻t3にて、出力同期信号に同期して、フレームTの画像の駆動期間が開始される。液晶駆動部203は、フレームTの画像の階調値に応じて、図3(A)で示したSF1から順にON/OFF信号を液晶パネル114に送信する。液晶パネル114には、まず、SF1での各画素のON/OFF電圧が印加され、順にSF2、SF3と続く。そして、時刻t3aにてSF6までのON/OFF電圧の印加が終了すると、次のフレーム(フレームT+1)の画像の駆動開始までブランキング期間BFとなり全画素にOFF電圧が印加される。フレームT+1以降の画像の駆動期間もフレームTの駆動と同様に行われる。
また、液晶駆動部203は、サブフィールド毎の液晶パネル114の全画素を駆動するタイミングを示す信号を光源駆動部109に出力する。この信号の例を図6(B)に示す。
階調統計部204は、階調変換部200から入力した階調信号について、1フレーム毎
に出現する階調の回数を計測する。その結果に基づき、液晶駆動部203での、階調からSF1~SF6のON/OFFパターンの変換処理と同様の処理を行うことで、1フレーム中でサブフィールド毎にONまたはOFFとなる画素数(1フレームにおける各サブフィールドの頻度)を算出する。
このようにして得られた結果の例を図7(A)に示す。これは液晶パネル114の画素数が100であった場合の例である。図7(A)に示すように、サブフィールド毎に、ONとなる画素数とOFFとなる画素数が得られる。なお、各画素においては、サブフィールド毎に、ON/OFFの何れかを取るので、サブフィールド毎のON画素数とOFF画素数の合計は100となる。階調統計部204は、入力同期信号の同期パルスを受信すると、計測した1フレーム中の階調やサブフィールド毎のON/OFF数といった計測値を不図示の記憶部に記憶する。この記憶された計測値は、次のフレームの同期パルスを受信するまで保持される。次のフレームの同期パルスを受信すると、記憶部の情報は新しい計測値に上書きされる。また、階調統計部204は、制御部104の指示に従い、記憶された計測値を送信する。
光源駆動部109は、前述したように、液晶駆動部203はサブフィールド毎のタイミング信号(SFタイミング信号)を受信する。また、前述したように、光源駆動部109は、制御部104からの指示に従い、ランプの点灯、消灯、及び、点灯時の光量の変化を制御可能である。更に、光源駆動部109は、制御部104から特定のサブフィールドが指示されることで、指示されたサブフィールドの期間に限定して、ランプの点灯、光量、及び、点灯時の光量の変化を制御可能である。
以下に、プロジェクタ100の特徴的な動作について図8を用いて説明する。図8は、本実施例のプロジェクタ100の特徴的な動作を説明するためのフローチャートである。
制御部104が表示中状態となると、図8のフローチャートで示される動作を実行するタスクを起動する。また、制御部104は待機状態となると、図8のフローチャートで示される動作を終了させる。以下、図8のフローチャートについて説明する。
次いで、ステップS101にて、制御部104は、入力同期信号のパルスが入力されるまで待機する。以下の説明では、図5(A)の時刻t2の同期パルスが入力された場合を例に取って説明する。
次いで、ステップS102にて、制御部104は、階調統計部204と通信を行い、1フレーム中のサブフィールド毎のONパターンとなる画素の出現回数を取得する。本実施例では、制御部104は、時刻t2の同期パルスを入力された直後に取得しているため、取得された出現回数は、図5(B)におけるフレームTの階調信号に対応したものとなる。
なお本実施例では、1フレーム中のサブフィールド毎のONパターンとなる画素の出現回数を取得する方法を説明したが、結果的に1フレーム中のサブフィールド毎のONパターンとなる画素数が0であるか否かを判定できれば、どのような方法を用いてもよい。例
えば別の方法として、OFFパターンとなる画素数を取得してもよい。この場合、既知である全画素数からOFFパターンとなる画素数を引いた値を用いれば、本実施例と同様に実施可能となる。また、ONパターンの出現割合を取得してもよい。この場合、既知である全画素数にその割合をかけた値を用いれば、本実施例と同様に実施可能となる。
なお、図8に示す破線部で囲まれた部分は、本実施例では適用せず、後述の実施例4にて適用する。
ステップS104にて、制御部104は、1フレーム中にSFnにおいてONパターンとなる画素が存在しないか否かを判定する。1フレーム中にSFnにおいてONパターンとなる画素が存在しなければ、ステップS105に遷移する。1フレーム中にSFnにおいてONパターンとなる画素が存在すれば、ステップS107に遷移する。例えば、ステップS102にて図7(B)の結果を得た場合であって、n=1の場合(SF1)においてはONパターンとなる画素が1以上あるため、ステップS105に遷移する。一方、n=6の場合(SF6)においてはONパターンとなる画素が存在しないため、ステップS107に遷移する。なお、ステップS104において、ON画素の有無を判定したが、ON画素の数が閾値以上であるか否かを判定するものであってもよい。ON画素の数が閾値よりも小さい場合に後述する光源の光量を低減する処理を実行することによって、コントラストを高めることが可能である。したがって、閾値は、画素の明るさが低下しても視覚上、影響が小さい範囲で定められることが望ましい。例えば、閾値は、全画素の20%以下の画素数に対応するものであってもよい。
次いで、ステップS106にて、制御部104は、光源駆動部109に対し、SFnについて通常の光量で点灯するように指示を出す。即ち、制御部104は、SFnに対応する期間の光源の光量を通常の光量に設定するといえる。以上でステップS103から始まるループの1サイクルが終了する。
一方、ステップS107において、制御部104は、変数COUNTnに1を加算する。
以下、図9(A)~図9(C)を用いて、算出方法の3つの例を説明する。
図9(A)~図9(C)は、夫々、ONパターンとなる画素が存在しないサブフィールドSFnを含むフレームの継続数と、光源駆動部109に指示する光量Dとの関係をプロットした図である。各図において、フレームの継続数を横軸に示し、光量Dを縦軸に示している。なお、このフレームの継続数の値は、時間的に連続して存在するフレームの数であり、COUNTnの値と等しい。この図を用いることで、光源駆動部109に指示するSFnに対応した光量を決定することができる。
図9(B)を用いる方法では、ONパターンとなる画素が存在しないサブフィールドSFnを含むフレームが所定数(本実施例では例示的に6とする)続いた場合、当該SFnに対する光量を0%にする。これは、ONパターンとなる画素が存在しないサブフィールドSFnを含むフレームが、m個以上(mは2以上の整数)、連続して存在する場合、次
のような光源制御が行われるということができる。すなわち、m番目以降のフレームに含まれる当該SFnに対して、光量を低減させ(本実施例では0%)、m-1番目までのフレームに含まれる当該SFnに対しては、光量を変更しない(光量を低減させない)。
図9(C)を用いる方法では、ONパターンとなる画素が存在しないサブフィールドSFnを含むフレームの継続数に応じ、段階的に光量を低減させていき、所定数(本実施例では例示的に8とする)に到達した時点で、当該SFnに対する光量を0%にする。これはONパターンとなる画素が存在しないサブフィールドSFnを含むフレームが、m個以上(mは2以上の整数)、連続して存在する場合、連続して存在するフレームに含まれる当該SFnの全てに対して次のような光源制御が行われるということができる。すなわち、m番目以降のフレームに含まれる当該SFnに対して、光量を第1の光量(本実施例では0%)にする。そして、m-1番目までのフレームに含まれる当該SFnに対しては、m番目のフレームに含まれる当該SFnで第1の光量となるまで、光量を徐々に小さくする。
なお、制御部104は、以上のループ全体の処理を時刻t3までに完了する。
ステップS103から始まるループが完了すると、その後、ステップS101に遷移し、制御部104は次の同期パルスを待機する。
本実施例の特徴的な構成、処理に基づく、プロジェクタ100の動作例について2例説明する。
まず、1つ目の例を説明する。これは、図8のステップS102にて得られた、フレームTにおけるサブフィールド毎のONパターンとなる画素の出現回数が図7(B)の場合であった例である。図7(B)では、最長のサブフィールド期間であるSF6において、ONとなる画素がフレーム内で存在しないことを示す(このフレームの画像は、画面全体が暗いシーンを表す画像であると言える)。その結果を受けて、制御部104は、ステップS109にて光源駆動部109に対し、SF6の期間、光量を100%から低減させたdに設定するように指示を出す。その指示を受けた光源駆動部109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSF6のタイミング信号(図6(B)参照)に同期して、光源115の光量がdになるように制御する。結果として、光源115の光量は、図6(C)に示すように、SF6のタイミングに同期して光量dで発光する。一方で、図7(B)に示すように、SF3においてONとなる画素がフレーム内に存在する。この場合、ステップS104でNoと判定され、SF3の期間の光量を100%(通常の光量)に設定するように指示を出す。光源駆動部109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSF3のタイミング信号(図6(B)参照)に同期して、光源115の光量を100%になるように制御する。
109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSF3のタイミング信号(図6(B)参照)に同期して、光源115の光量がdになるように制御する。結果として、光源115の光量は、図6(D)に示すように、SF3のタイミングに同期して光量dで発光する。一方で、図7(C)に示すように、SF6においてONとなる画素がフレーム内に存在する。この場合、ステップS104でNoと判定され、SF6の期間の光量を100%(通常の光量)に設定するように指示を出す。光源駆動部109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSF6のタイミング信号(図6(B)参照)に同期して、光源115の光量を100%になるように制御する。
上述したように、制御部104は、あるフレームにおいて、ONとなる画素の画素数が閾値以下であるサブフィールドに対する光源115の光量を、そうでないサブフィールドに対する光源115の光量よりも小さくする光源制御を行う。また、制御部104は、複数のフレームのあるサブフィールドにおいて、ONとなる画素の画素数が閾値以下である場合の光源115の光量を、そうでない場合の光源115の光量よりも小さくする光源制御を行う。
この黒浮きの低減は、コントラスト感向上に繋がる。例えば、プロジェクタの白投影時の光束が4000lmであり、黒投影時の光束が2lmであった場合を考える。プロジェクタのコントラスト比は、4000:2=2000:1である。ここで、本発明を適用し、50%の階調を担当する最長のSF6に同期して光量を0にした場合を考える。図6(A)にBFで示したブランキング期間が1フレーム期間に対して短い場合、SF6期間は1フレーム期間に対して、時間的にほぼ50%に相当する。即ち、本発明により、漏れ光に相当する黒投影時の光束をほぼ50%低減できることになり、実質的なコントラスト比は(4000-2×0.5):(2×0.5)≒4000:1となり、ほぼ2倍に改善することができる。
さらに本実施例によれば、黒表示時の漏れ光に相当する光を低減させることができるため、明るい階調に対しては光量低減の割合が少なく、明るい階調の明るさの低減を抑えることが可能となる。上記の例では、黒に対する光量低減の割合は50%であるものの、白に対する光量低減の割合は(2lm×0.5)/4000lm=0.025%である。
また、ステップS108における光量Dを決定する方法において、図9(A)の方法を適用すれば、光量を低減させるまでのレイテンシを短くすることができ、高コントラスト感を知覚するまでの時間を短くすることができる効果がある。また、図9(B)、図9(C)の方法を適用すれば、光量を低減するフレームと光量を低減しないフレームとが短時間に交互に現れるケースでのフリッカ感を低減することができる効果がある。
また、S108における光量Dを決定する方法において、サブフィールドによって、図9(A)~図9(C)の何れかの方法に変えてもよい。例えば、相対的に長い期間のサブフィールド(例えばSF6)においては図9(B)または図9(C)の方法を適用し、相対的に短い期間のサブフィールド(例えばSF1~5)においては図9(A)の方法を適用してもよい。これにより、光量低下が大きくフリッカが目立つおそれのある相対的に長い期間のサブフィールドでは、フリッカを目立たなくさせ、その他のサブフィールドでは、高コントラスト感を知覚するまでの時間を短くすることができる。
また、ステップS108における光量Dを決定する方法において、制御部104は、画像処理部107に指示を出し、図9(A)~図9(C)の何れかを選択させるメニュー画像を投影表示させ、操作部118経由でユーザに選択させてもよい。
また、本実施例では、光源駆動部109により、光源115の点灯時の光量を直接制御する例について説明したが、これに限るものではなく、光変調素子以外でプロジェクタが投射する光の明るさを低減可能な方法であれば、どのような方法でもよい。例えば、光学系110に絞り機構を持たせ、光源駆動部109がサブフィールドのタイミング信号に同期して絞り機構を制御し、光源115からの光を絞る構成であってもよい。
また、本実施例では、入力画像が64段階の階調を有し、液晶パネル114が表示可能な階調も64段階である例を説明したが、階調数はそれぞれこれに限るものではない。また、入力画像の階調数と、液晶パネル114で表示可能な階調数が異なっていてもよい。この場合には、例えば、画像処理部107にて入力画像を、液晶パネル114で表示可能な階調数を有するように変換するようにすればよい。
このような処理にすることで、3色を変調するプロジェクタであっても本発明を好適に適用できる。更に、3色より多い複数色を変調するプロジェクタであっても本発明を好適に適用できる。
また、本実施例では、光変調素子として液晶素子を用いた例を説明したが、これに限るものではない。すなわち、サブフィールド駆動方式を用いる光変調素子であればどのような光変調素子でもよく、例えば、DMD(デジタルミラーデバイス)を用いてもよい。
以下に、実施例2について図10(A)~図10(D)を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例1と異なる構成や処理について説明し、実施例1と同様の構成や処理についての説明は省略する。
本実施例では、液晶駆動部203による液晶パネル114の各行の更新開始タイミングが互いに異なる点が、実施例1と異なる。
本実施例における液晶パネル114の各行の更新タイミングを図10(A)に示す。以下に、本実施例の液晶パネル114の各行の更新タイミングについて説明する。
本実施例の特徴的な構成、処理に基づく、プロジェクタ100の動作例について2例説明する。
まず、1つ目の例を説明する。これは、図8のステップS102にて得られた、フレームTにおけるサブフィールド毎のONパターンとなる画素の出現回数が図7(B)の場合であった例である。図7(B)では、最長のサブフィールド期間であるSF6において、ONとなる画素がフレーム内で存在しないことを示す(このフレームの画像は、画面全体が暗いシーンを表す画像であると言える)。その結果を受けて、制御部104は、ステップS109にて光源駆動部109に対し、SF6の期間、光量をdに設定するように指示を出す。その指示を受けた光源駆動部109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSF6のタイミング信号(図10(B)参照)に同期して、光源115の光量がdになるように制御する。結果として、光源115の光量は、図10(C)に示すように、SF6のタイミングに同期して光量dで発光する。
減を抑えつつ、黒レベルの表示上の明るさを低減させることができる。
以下に、実施例3について図11(A)~図11(E)、図12(A)~図12(G)を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例1,2と異なる構成や処理について説明し、実施例1,2と同様の構成や処理についての説明は省略する。
本実施例では、光学系の構成が、図1を用いて説明した光学系110と異なる。本実施例の光学系1100を図11(B)に示す。以下、本実施例の光学系1100について、光学系110との差異を中心に説明する。
また、本実施例の光学系1100は、光学系110における照明光学系111に相当する照明光学系1102を有する。照明光学系1102は、光源1101a~1101cが照射した光を、後述する液晶パネル114の異なる領域に夫々照明するように構成されている。
は、照明光学系1102を介して、液晶パネル114の領域AREA1~AREA3を夫々照明する。照明光学系1102のその他の構成は、照明光学系111と同様の構成である。
図12(D)にAREA2に対応したタイミング信号の例を示す。図12(D)に示すように、AREA2のタイミング信号は、図12(A)においてAREA2における各サブフィールドの駆動期間が共通して存在するタイミングに相当する(図12(A)、図12(D)で斜線部Yで示す)。ここで、AREA2に含まれる第2の画素群に対して、斜線部Yの期間で同時に駆動が行われる。
図12(E)にAREA3に対応したタイミング信号の例を示す。図12(E)に示すように、AREA3のタイミング信号は、図12(A)においてAREA3における各サブフィールドの駆動期間が共通して存在するタイミングに相当する(図12(A)、図12(E)で斜め格子部Zで示す)。
本実施例の特徴的な構成、処理に基づく、プロジェクタ100の動作例について2例説明する。
まず、1つ目の例を説明する。これは、図8のステップS102にて得られた、フレームTにおけるサブフィールド毎のONパターンとなる画素の出現回数が図7(B)の場合であった例である。図7(B)では、最長のサブフィールド期間であるSF6において、ONとなる画素がフレーム内で存在しないことを示す(このフレームの画像は、画面全体が暗いシーンを表す画像であると言える)。その結果を受けて、制御部104は、ステッ
プS109にて光源駆動部109に対し、SF6の期間、光量をdに設定するように指示を出す。その指示を受けた光源駆動部109は、液晶駆動部203から受信した、フレームTのSFタイミング信号に応じて光源1101a~1101cを制御する。
本実施例の構成では、実施例2の構成に対して、光量をより低減することが可能であり、より黒浮きを低減させることができる。
また本実施例においても、各サブフィールドの光量を低減させる際、ブランキング期間の光量を低減させるようにしてもよい。例えば、SF6の光量低減と連動させてブランキング期間の光量を低減させる場合、パネル駆動部108は、図12(C)~図12(E)のSF6のタイミング信号を太い破線部分の波形となるようにしてもよい。そのようにすれば、光源1101a~1101cの光量は図12(F)の太い破線部分となり、時間平均でより光量を低減させることができる。
以下に、実施例4について図13(A)、図13(B)を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例1~3と異なる構成や処理について説明し、実施例1~3と同様の構成や処理についての説明は省略する。
実施例1では、図8を用いて説明した制御部104の処理において、図8の破線部で囲まれた部分は適用しなかったが、本実施例では、図8において破線部で囲まれた部分(ステップS110~ステップS113)を適用した処理を行っている。
本実施例のステップS102では、実施例1のステップS102の処理に加え、次の処理が追加されている。すなわち制御部104は、階調統計部204と通信を行い、階調統計部204が計測した1フレーム中の階調の出現回数(ヒストグラム)を取得する。
ステップS102の処理の完了後、制御部104は、ステップS110から始まる、サブフィールド毎のループを開始する。ループの各サイクル中において、該当するサブフィールドをSFnと称する。
図13(A)は、制御部104がステップS102で取得した階調のヒストグラムの例である。このヒストグラムを参照すると、ステップS111で判定したSF6のON画素は、例えば32階調と33階調であると分かる(SF6がONとなる階調は、図3(B)の階調表現においては32以上の範囲の階調に相当する)。
ステップS110から開始されたループが完了すると、処理はステップS103に遷移する。
この処理により、更に黒浮きの低減の可能性が高まり、よりコントラスト感の向上に繋がる。また、その際、本実施例では、液晶パネル114で変調する階調値を低下させているが、ステップS112においてその階調変更による影響が少なくなるように光量低減の実施を制御しているため、明るさの低減を抑えることができる。
また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施例は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (8)
- 複数の画素において、光源が発する光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段で変調された光を投影する投影手段と、
複数のフレームからなる入力画像データに基づき、1フレーム期間に含まれる複数のサブフィールドの画像データを生成する生成手段と、
各サブフィールドの画像データに基づき、各画素の光に対する透過率または反射率が、第1の状態と、前記第1の状態よりも低い第2の状態との何れかになるように、前記複数の画素を駆動する駆動手段と、
前記光源が発する光の光量を制御する光源制御手段と、
を有し、
前記光源制御手段は、前記第1の状態となる画素の画素数が予め設定された設定値以下である第1のサブフィールドに対する前記光量を、前記第1の状態となる画素の画素数が前記設定値より大きい第2のサブフィールドに対する前記光量よりも小さくなるように、前記光源を制御し、
前記第1のサブフィールドを含む第1のフレームが、m個以上(mは3以上の整数)、連続して存在する場合、前記光源制御手段は、
m番目以降の各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、第1の光量となるよう行い、
m-1番目までの各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、m番目の前記第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドで前記第1の光量となるまで、前記第1の光量より大きい第2の光量から前記光量を複数の段階で小さくするよう行う
ことを特徴とする投影装置。 - 前記駆動手段は、前記複数の画素に含まれる画素群に対して、各サブフィールドのそれぞれの期間のうち、少なくとも一部の期間で同時に駆動を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の投影装置。 - 前記駆動手段は、
前記複数の画素に含まれる第1の画素群に対して、各サブフィールドのそれぞれの期間のうち第1の期間で同時に駆動を行い、
前記複数の画素に含まれる第2の画素群に対して、各サブフィールドのそれぞれの期間のうち第2の期間で同時に駆動を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の投影装置。 - 前記駆動手段は、前記複数の画素の全ての画素を、各サブフィールドのそれぞれの画像データに基づいて、同時に駆動する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投影装置。 - 前記第1のサブフィールドを含む第1のフレームが、m個以上(mは3以上の整数)、連続して存在する場合、前記光源制御手段は、連続して存在する各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドの全てに対して、前記光源を制御する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の投影装置。 - 前記設定値は0である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投影装置。 - 画像データの階調値を変更する画像処理手段を有し、
前記第1の状態となる画素の画素数が1以上、かつ、前記設定値以下であるとき、
前記第1の状態にある画素が前記第2の状態となるように当該画素の階調値が前記画像処理手段により変更され、かつ、前記光源制御手段により前記光源が制御される
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の投影装置。 - 複数の画素において、光源が発する光を変調する光変調ステップと、
前記光変調ステップで変調された光を投影する投影ステップと、
複数のフレームからなる入力画像データに基づき、1フレーム期間に含まれる複数のサブフィールドの画像データを生成する生成ステップと、
各サブフィールドの画像データに基づき、各画素の光に対する透過率または反射率が、第1の状態と、前記第1の状態よりも低い第2の状態との何れかになるように、前記複数の画素を駆動する駆動ステップと、
前記光源が発する光の光量を制御する光源制御ステップと、
を含み、
前記光源制御ステップでは、前記第1の状態となる画素の画素数が予め設定された設定値以下である第1のサブフィールドに対する前記光量を、前記第1の状態となる画素の画素数が前記設定値より大きい第2のサブフィールドに対する前記光量よりも小さくなるように、前記光源を制御し、
前記第1のサブフィールドを含む第1のフレームが、m個以上(mは3以上の整数)、連続して存在する場合、前記光源制御ステップでは、
m番目以降の各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、第1の光量となるよう行い、
m-1番目までの各第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドに対する前記光源の制御は、m番目の前記第1のフレームに含まれる前記第1のサブフィールドで前記第1の光量となるまで、前記第1の光量より大きい第2の光量から前記光量を多段階で小さくするよう行う
ことを特徴とする投影装置の制御方法。
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