JP2003324670A

JP2003324670A - 投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP2003324670A
Application number: JP2002129533A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujiwara; 昭広藤原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】フロントプロジェクタに於いて、スクリーン
やその周辺の状況に応じた適切な階調映像の出力可能に
する。【解決手段】スクリーンとその周辺の明るさ（輝度）
を測定する手段も持ち、その測定結果に応じてプロジェ
クタ出力の階調設定を行う。具体的には、明るさの設定
とガンマの設定を変更することにより、常に適切な階調
表現となるようにするものである。スクリーン上での明
部と暗部、更にスクリーンの周辺、以上３点の明るさ
（輝度）を測定することにより最も理想的な設定に出来
るのが特徴である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は前面投写型表示装置
（フロントプロジェクタ）の画質性能改善に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、前面投射型表示装置（以下プロジ
ェクタ）では、表示画像に対するガンマ設定や投写光量
設定について、ユーザが所定の設定値から用途に応じて
選択したり、可変にしたり出来る機能を持つ製品があっ
た。例えばガンマ設定については、「標準モード」、
「シネマモード」等、入力画像に応じて最適なガンマ設
定に変更する機能を有していたり、投写光量設定につい
ては、「ブライトモード」と称するフルパワーモードに
対して、「シネマモード」、「エコモード」などと称す
る光量を抑えたモードを設けたりしていた。

【０００３】図６に従来技術の代表的構成のブロック図
を示して説明する。

【０００４】１１は映像入力回路で、１１ｉの映像信号
を受信して、所定フォーマットのデジタル信号に変換す
る。その出力信号は次に、１２の解像度変換回路によっ
てＬＣＤなどの表示素子（３）の画素構成に合わせた画
像サイズ（例えばＸＧＡ＝１０２４×７６８）とリフレ
ッシュレートの信号に変換される。次に１３のガンマ設
定回路によって適切なガンマ特性に補正され、次の１４
の表示素子駆動回路に供給される。最終的に３の表示素
子に供給されて、光の透過率の分布となって２次元の映
像を作り出している。

【０００５】１３のガンマ設定回路の制御は１６のコン
トローラ（一般的にはマイコンで構成される）によって
行われ、このコントローラがガンマ設定回路の中のレジ
スタテーブルに所定の数値をロードすることのよって実
現している。

【０００６】例えば、図２ｃに示す４つのガンマ特性の
うち何れかをロードすることにより、瞬時にその設定に
切り替えることが出来る。

【０００７】一方、投写に必要な光は５の光源でまず生
成される。その光は４Ａの照明光学系によって３の表示
エリアに均一に照射され、３の透過率分布に従った光束
が４Ｂの投写光学系によって所定の距離の平面で結像す
る光束７Ａを生成し、不図示のスクリーンに投写され
る。

【０００８】５の光源は１５の光源駆動回路（一般的に
バラストと称する）によってその供給電力が制御され、
安定した光量が出力されるように機能するが、制御の仕
方によって光源の光量を複数段階で可変にする事が可能
になっている。

【０００９】１５の光源駆動回路の制御はやはり１６の
コントローラによって行われ、デジタル的な設定によっ
て、２段階、場合によっては数段階の光量制御が可能で
ある。

【００１０】さて、従来例においては、１６のコントロ
ーラには１９の操作パネルが接続されており、この操作
によって、ひとつはガンマの設定が、もうひとつは光源
の光量の設定が選択できるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな機能が搭載されていても、一般ユーザはこれらの機
能を有効に使いこなすことが出来ず、不適切な設定によ
って、あまり快適ではない映像を鑑賞している状況が多
く見られる。

【００１２】この、明るさやガンマの設定については、
人間の目の特性についての詳しい知識が必要で、見た目
だけで一番良いと思われる設定をしてしまっては実は適
切な映像出力にはなっていなかった、という場合が多
い。

【００１３】特に、シネマ鑑賞において最良の映像を得
るためには、明るさとガンマの設定は非常に重要で、シ
アタールームの環境（壁の色や濃度、照明の状況）や使
用するスクリーンとの組合せなど、考慮しなければなら
ないことが幾つかある。

【００１４】例えば商業映画館の劇場を思い浮かべてい
ただきたい。劇場内は映画が始まるとかなりの暗さにな
る。スクリーンの明るさも暗すぎず、明るすぎず、適度
な量を保っている。一方人間の目の特性は、暗いところ
と明るいところでは異なった感度特性を示し、ガンマに
ついては、暗いところでは大きなガンマ値の映像がより
自然に見え、明るいところではそれより小さなガンマ値
の映像がより自然に見えると云われている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、明るさとガン
マの設定に着目し、明るさについてはスクリーンでの明
るさとスクリーン周辺の明るさの両方を考慮し、ガンマ
につては各々の明るさの関係によって最適な設定を自動
的に選択することによって、最適な鑑賞環境が得られる
プロジェクタを提供するものである。

【００１６】具体的には、第１にスクリーンの明るさを
測定する手段を有し、スクリーン上で表現出来る階調を
測定するために、黒映像と白映像を投写して、その戻り
光量（スクリーンの輝度）を測定し、第２にスクリーン
外の周辺の明るさを測定する手段を有し、スクリーンが
鑑賞者の視界の中でどのように存在しているかを把握
し、第３に最終的にスクリーン上での階調を設定する手
段を有し、鑑賞者に対して最適な階調画像を提供するも
のである。

【００１７】例えば、商業映画館の劇場と同じような暗
さの条件下で映画ソースを鑑賞しようとした場合には、
スクリーンの明るさをそれと同等の値に設定し、ガンマ
も同等のガンマ値に設定することで、映画館と同じ設定
の映像を提供すことが可能となる。

【００１８】また例えば、同等の暗い条件が得られない
場合には、投写光量を上げてスリーンの明るさを増して
やることと、ガンマ値を下げてやることで、映画鑑賞に
あまり適さない条件でも、最良の補正をかけてやること
が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］図１は本発明
の基本的構成を示すブロック図である。

【００２０】１１は映像入力回路で、１１ｉの映像信号
を受信して、所定フォーマットのデジタル信号に変換す
る。その出力信号は次に１２の解像度変換回路によっ
て、ＬＣＤなどの表示素子（３）の画素構成に合わせた
画像サイズ（例えばＸＧＡ＝１０２４×７６８）とリフ
レッシュレートの信号に変換される。次に１３のガンマ
設定回路によってガンマ補正され、次の１４の表示素子
駆動回路に供給される。最終的に３の表示素子に供給さ
れて、光の透過率の分布となって２次元の映像を作り出
している。

【００２１】１３のガンマ設定回路の制御は１６のコン
トローラ（一般的にはマイコンで構成される）によって
行われ、ガンマ設定回路の中のレジスタテーブルに所定
の数値をロードすることのよって実現している。

【００２２】例えば、図２ｃに示す４つのガンマ特性の
うち何れかをロードすることにより、瞬時にその設定に
切り替えることが出来る。

【００２３】一方、投写に必要な光は５の光源でまず生
成される。その光は４Ａの照明光学系によって３の表示
素子の有効エリアに均一に照射され、表示素子を通過し
た光束は更に４Ｂの投写光学系によって、所定の距離の
平面で結像する光束７Ａとなり、プロジェクタ前面の不
図示のスクリーンに投写される。

【００２４】５の光源は１５の光源駆動回路（一般的に
バラストと称する）によってその点灯が制御され、安定
した光量が出力されるように機能するが、制御の仕方に
よって光源の光量を複数段階で可変にする事が可能にな
っている。１５の光源駆動回路の制御はやはり１６のコ
ントローラによって行われ、デジタル的な設定によっ
て、２段階、場合によっては数段階の光量制御が可能で
ある。

【００２５】本実施例では、大中小の４段階の光量制御
が可能であるとして説明する。

【００２６】本発明では更に以下に説明する手段が追加
され、本発明による効果を発揮する。６１は光センサ
で、その出力は１７のＡ／Ｄ変換回路によってデジタル
値に変換され、１６のコントローラに入力される。

【００２７】ここで示す光センサは３分割されており、
各々が投写領域中心部、一方の投写領域外周辺部、他方
の投写領域外周辺部の輝度を計測するようになってい
る。

【００２８】図２ａはプロジェクタ本体（８０）を前面
から見た図である。４Ｃは投写レンズであり、４Ｂの投
写光学系の一部である。６２は光センサの受光窓であ
り、投写レンズの近傍に配置される。

【００２９】本実施例では投写レンズの上部に配置して
いるので、上下方向の若干の視差は発生してしまうが、
左右方向は無視差で計測することが可能である。

【００３０】図２ｂでは、このセンサが睨んでいる領域
を示しており、８１の投写予定領域に対して、６１Ｃ、
６１Ｌ、６１Ｒの３つの領域が設定されている。前述の
投写領域中心部、一方の投写領域外周辺部、他方の投写
領域外周辺部に対応している。

【００３１】次に、処理のシーケンスを図４のフローチ
ャートを用いて説明する。測定すべき値は３つ有り、Ｅ：投写領域外の周辺輝度Ｃｍｉｎ：投写領域内（中心付近）の黒投写輝度（最
小光量）Ｃｍａｘ：投写領域内（中心付近）の白投写輝度（最
大光量）測定の順番はどうでもかまわないが、本実施例では以下
の順番で実施する。

【００３２】最初に実行することは光量を所定値に設定
することである。大概は最大値に設定するのが望まし
い。

【００３３】次に投写領域外輝度の計測で両側の２つセ
ンサ（６１Ｌ、６１Ｒ）の計測値の平均値をＥとする。

【００３４】次に投写領域内の黒画の投写輝度を計測
し、Ｃｍｉｎとする。

【００３５】次に投写領域内の白画の投写輝度を計測
し、Ｃｍａｘとする。

【００３６】以上の３つの測定値から、まず最適光量を
決定し、更に最適ガンマを決定し、各々の変更作業を実
施する。

【００３７】本実施例では光量設定が３段階（６００、
８００、１０００ルーメン）、ガンマ設定が４段階設定
可能とし、投写スクリーンの条件として、サイズは３対
４の１００インチ、ゲインは０．９とする。

【００３８】まず、ほぼ真っ暗な場合の例：真っ暗なの
で、計測値はＥ＝０といった値になる。

【００３９】更にＣｍａｘ＝９２ｃｄ／ｍ^２という値と
なり、映画館の適正輝度（１２ｆＬ＝約４１ｃｄ／
ｍ^２）に対してほぼ２倍の数値となる。

【００４０】従って、最適な明るさとしては最高光量に
対して２分の１に近い６００ルーメンが選択される。１
０００ルーメンの設定では、眩しいと感じるであろう。

【００４１】次にガンマの設定は、Ｅがゼロなので、人
間の目の感度特性は暗いところでのものなので、図２ｃ
に示すところの最大のガンマ値であるＧａｍｍａ４が選
択される。

【００４２】次に、ある程度照明光が漏れこんでいる場
合の例：計測値はＥ＝５ｃｄ／ｍ^２、Ｃｍｉｎ＝１０ｃ
ｄ／ｍ^２、Ｃｍａｘ＝１００ｃｄ／ｍ^２という値であ
る。

【００４３】一般家庭の寝室で、日中にカーテンを締め
切ったような場合になり得る状況である。

【００４４】このような条件で、最大光量である１００
０ルーメンが最適の設定と考えられる。

【００４５】更に人間の目の感度特性は、明るい状況で
のものに近いので、最適なガンマは１に近い設定である
図２ｃのＧａｍｍａ１が選択される。

【００４６】［第２の実施形態］第１の実施形態では、
最大光量を制御する手段として、ランプの発光量を１０
００、８００、６００ルーメンの中から選択する方法を
示したが、ここではメカ的な絞り手段を用いて光束その
ものを制御する方法を説明する。

【００４７】図３ａはビデオムービーカメラなどで用い
られるものと同じ機構を持つ絞り手段（４Ｄ）で、絞り
羽根と角度エンコーダ付きのガルバノメータで構成され
ている。図に示すものは所謂虹彩絞りと呼ばれる機構の
ものであるが、開口面積を変えることが出来れば他のタ
イプのものでも構わない。動作としては、ガルバノメー
タの駆動コイルに駆動電流を通電することによって絞り
羽根を駆動し、開口面積を変化させるものである。この
絞り手段を４Ｂの投写レンズのアフォーカル部に組み込
むことによって、投写する光束量（７Ａ）を多段階で制
御することが出来るようになる。

【００４８】この開口面積の量は、図３ｂに示す駆動回
路によって制御することが出来る。４Ｄの絞り手段の開
口面積は、ガルバノメータの可動部に付けられた角度エ
ンコーダの検出値によって読み取られる。この読み取り
値と、所望の開口面積に対応する設定値とを比較し、こ
れらの信号が同じ値になるように４Ｅの駆動回路が動作
し、４Ｄの開口面積を保持する。

【００４９】開口面積の設定値としては、１６のコント
ローラから出力されるＤＡ変換信号を用いることが出来
る。例えば８ビットのデータ出力を用いれば２５６段階
の設定範囲が得られ、ほぼ連続的な制御が可能となる。

【００５０】絞り値の設定手順としては、この場合、大
きく分けて２つのやり方が考えられる。

【００５１】第１の方法：第１の実施形態と似たやり方
であるが、まず絞りを開放した状態に設定し、画面の明
部の輝度を測定する。その結果、最終的に設定したい明
るさに対して、測定値が何倍であったかを計算し、その
逆数倍の明るさになる絞り値を設定し、その絞り値を固
定する。

【００５２】第２の方法：最終的に設定したい明るさに
なるように、絞り開口を閉ループ制御し、安定したとこ
ろでその絞り値を固定する方法である。

【００５３】図５にその処理フローを示す。途中までは
図４と同様なので説明を省略し、画面明部輝度を取得
し、最適光量が決定されてから以降を説明する。

【００５４】まず最大輝度になる白画面を投写し輝度計
測を行い、最適輝度を決定する。その時点で最適輝度に
対して十分でない場合は、それ以上明るく出来ないの
で、それであきらめて処理を終了し、次のガンマ設定に
移る。逆に明るすぎる場合は、絞りを絞る方向に駆動
し、最適な輝度になるまで絞込みの駆動を行い、最適輝
度に達したところで絞込み駆動を終了し、その絞り値を
固定する。次に、最適ガンマの設定処理に移行する。

【００５５】以上２つの方法の何れかによって絞り値を
設定することにより、第１の実施形態に比べて、かなり
精度の良い明るさ設定が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】請求項１によれば、投写領域であるスク
リーンの状況と投写領域外の状況の両方が把握出来るの
で、スクリーンまでの距離や反射率、周辺環境の明るさ
に応じた最適な投写条件が自動的に設定可能となる。

【００５７】請求項２によれば、投写領域であるスクリ
ーン上での階調性が精確に測定出来るので、ガンマ設定
の最適化が可能となる。

【００５８】請求項３によれば、最大投写光量が設定可
能となるので、更に明るさを含めた階調性の表現まで最
適に行うことが可能となる。

【００５９】例えば、映画ソースを商業映画館の劇場と
同じような暗さの条件であった場合には、スクリーンの
明るさをそれと同等の値に設定し、ガンマも同等のガン
マ値に設定することで、映画館と同じ設定の映像を提供
すことが可能となる。

【００６０】同等の暗い条件が得られない場合には、ス
クリーンの明るさを上げてやることと、ガンマ値を下げ
てやることで、映画鑑賞にあまり適さない条件でも、最
良の補正をかけてやることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例（ブロック構成図）

【図２】本発明の第１の実施例に関する補足説明図

【図３】本発明の第２の実施例に関する説明図

【図４】本発明の第１の実施形態における処理を示す
フローチャート

【図５】本発明の第２の実施形態における処理を示す
フローチャート

【図６】従来例のブロック構成図

【符号の説明】

１１映像入力回路１３ガンマ設定回路１４表示素子駆動回路１５光源駆動回路１６コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面投写型の映像表示装置は以下を有し、・投写予定空間から得られる光量（輝度）を測定する第
１の光量測定手段・投写予定空間の周辺から得られる光量（輝度）を測定
する第２の光量測定手段・映像信号を入力する映像入力手段・２次元表示素子によって構成される映像変調手段・映像投写に必要な光を得るための光源手段・映像投写に必要な照明光学系と投写光学系・前記映像入力手段に入力される映像信号に対する、前
記映像変調手段での強度分布が変更可能な映像信号処理
手段第１の光量測定手段と第２の光量測定手段からの測定結
果に基づいて、投写映像出力の強度分布を変更する映像
表示手段を有する投写型映像表示装置。
【請求項２】前記投写映像出力の強度分布を変更する方
法として、最大投写光量を変更すると共に、最大投写光
量と最小投写光量との間の濃度分布を変更することを特
徴とする請求項１の投写型映像表示装置。
【請求項３】前記第２の光量測定手段からの測定結果と
して、第１の投写光量における第１の測定結果と、第１
の投写光量より少ない（非投写時を含む）第２の投写光
量における第２の測定結果の、合計２つ以上の測定結果
を用いることを特徴とする請求項１の投写型映像表示装
置。