JP2014157348A - 映像投写装置および映像投写方法 - Google Patents

映像投写装置および映像投写方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本開示は、投写される映像の画質を向上させることができる映像投写装置を提供する。
【解決手段】複数のセグメントを含む第1領域および1つ以上のセグメントを含む第2領域が配置され、光源130から出射した光束を複数の色光に分離するカラーホイール150と、映像信号に基づいて色光を変調して映像を形成するDMD180と、映像信号が所定の第1条件を満たすと判断した場合は第1条件を満たさない場合よりも第2領域に入射させる光量を高く算出し、映像信号が第2条件を満たすと判断した場合は第2条件を満たさない場合よりも第2領域に入射させる光量を低く算出し、第1領域を透過して生成される第1透過光および第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束の色温度を所定の目標色温度とするように第1領域に入射させる光量を算出し、算出結果に基づいて光源を制御する制御部300と、を備える。
【選択図】図3

Description

本開示は、映像を投写する映像投写装置に関する。
特許文献1は、映像投写装置を開示する。この映像投写装置は、光源と、カラーホイールと、制御部とを備える。
制御部は、外部から入力される映像信号に基づいて、カラーホイールの複数の色のタイミングに同期して、光源に供給される電流、電圧および電力の少なくとも一つを増加、減少させる第一制御信号および第二制御信号を出力する。
この映像投写装置は、明るさおよび色階調のいずれを優先させるかを映像信号に応じて判定し、判定結果に基づいて明るさおよび色階調を個別に調整する。これにより、画質の向上を図ることができる。
特開2008−292607号公報
本開示は、投写される映像の画質を向上させるのに有効な映像投写装置を提供する。
本開示における映像投写装置は、複数のセグメントを含む第1領域および1つ以上のセグメントを含む第2領域が配置され、光源から出射した光束が各セグメントに入射することにより、光束を時分割に複数の色光に分離する分離部と、入力される映像信号に基づいて色光を変調して映像を形成する映像表示素子と、映像信号が所定の第1条件を満たすと判断した場合は第1条件を満たさない場合よりも第2領域に入射させる光量を高く算出し、映像信号が第1条件とは異なる第2条件を満たすと判断した場合は第2条件を満たさない場合よりも第2領域に入射させる光量を低く算出し、第1領域を透過して生成される第1透過光および第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束の色温度を所定の目標色温度とするように第1領域に入射させる光量を算出し、算出結果に基づいて光源を制御する制御部と、を備える。
本開示における映像投写装置は、投写される映像の画質を向上させるのに有効である。
実施の形態1におけるプロジェクタ100の外観斜視図 実施の形態1におけるプロジェクタ100の構成を示す模式図 実施の形態1における制御部300の構成を示すブロック図 実施の形態1における制御部300の光量制御の手順を示すフローチャート 実施の形態1における光源130のI/L特性の一例を示すグラフ 実施の形態1における彩度強調補正関数の一例を示すグラフ 実施の形態1における彩度低減補正関数の一例を示すグラフ 実施の形態1における光源電流制御の一例を示す図 実施の形態2における光源電流制御の一例を示す図 実施の形態3における光源電流制御の一例を示す図 参考例における光源電流制御の一例を示す図 参考例における色温度説明図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
以下、図1〜8を用いて、実施の形態1を説明する。
[1−1.概要]
プロジェクタ100の概要について、図1を用いて説明する。図1は、プロジェクタ100の外観斜視図である。プロジェクタ100は、入力される映像信号に基づいて映像を生成する。プロジェクタ100は、生成した映像をスクリーン110に投写する。
[1−2.構成]
1−2−1.全体構成
プロジェクタ100の全体構成について、図2を用いて説明する。図2は、プロジェクタ100の構成を示す模式図である。プロジェクタ100は、照明部120、TIR(Total Internal Reflection)プリズム170、DMD(Digital Mirror Device)180、投写部190、および制御部300を備える。照明部120は、時分割に複数色の照明光(色光)を生成し、出射する。TIRプリズム170は、この照明光をDMD180に入射させる。DMD180は、映像信号に基づいて照明光を変調し、映像を生成する。投写部190は、生成された映像をスクリーン110に投写する。
以下、プロジェクタ100の詳細構成について説明する。
照明部120は、光源130と、ロッドインテグレータ140と、カラーホイール150と、リレー光学系160とを有する。光源130は、発光管131と、リフレクタ132とを備える。
発光管131は、互いに波長域が異なる赤色光、緑色光、および青色光を含む白色の光束(白色光)を出射する。発光管131は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプで構成される。本実施の形態において、光源130(発光管131)が出射する白色光の色温度は6000Kである。
リフレクタ132は、発光管131から出射された光束を反射させ、ロッドインテグレータ140に向けて集光する。このようにして光源130から出射した光束は、ロッドインテグレータ140に入射する。
ロッドインテグレータ140は、入射光の照度を均一化する。ロッドインテグレータ140は、入射面および出射面を有する。ロッドインテグレータ140は、光源130から出射した光束が入射面に入射するような位置に設けられる。ロッドインテグレータ140の入射面に入射した光束は、ロッドインテグレータ140の内部で全反射を繰り返し、ロッドインテグレータ140の出射面において均一な照度分布となって出射される。
カラーホイール150は、円盤形状である。カラーホイール150の円盤面上には、第1領域および第2領域が配置されている。カラーホイール150は、円盤面上に、所定の角度毎に分割された赤セグメント、緑セグメント、青セグメント、および白セグメントを有している。第1領域は赤セグメント、緑セグメントおよび青セグメントを含む。第2領域は白セグメントを含む。
赤セグメントは、赤色カラーフィルタを有している。緑セグメントは、緑色カラーフィルタを有している。青セグメントは、青色カラーフィルタを有している。白セグメントは、白色カラーフィルタを有している。赤色カラーフィルタは、光源130からの出射光のうち、波長580nm〜700nm程度の光である赤色光を透過させる。緑色カラーフィルタは、光源130からの出射光のうち、波長480nm〜580nm程度の光である緑色光を透過させる。青色カラーフィルタは、光源130からの出射光のうち、波長400nm〜480nm程度の光である青色光を透過させる。白色カラーフィルタは、光源130からの出射光全てを透過させる。つまり、赤セグメントは光源130からの光束が入射すると、赤色光を出射する。緑セグメントは光源130からの光束が入射すると、緑色光を出射する。青セグメントは光源130から光束が入射すると、青色光を出射する。白セグメントは光源130から光束が入射すると、入射した光束をそのまま白色光として出射する。したがって白セグメントから出射する白色光の色温度は光源130からの白色光と同じ6000Kである。
カラーホイール150は、ロッドインテグレータ140の出射面の直後に配置される。カラーホイール150は、駆動機構(図示せず)により、所定の回転数で回転する。所定の回転数とは、入力される映像信号のフレームレートのn倍(n:自然数)である。例えば、映像信号のフレームレートが60フレーム/秒であれば、カラーホイール150の回転数は、180回転/秒とすることができる。カラーホイール150の回転により、光源130からの光束が各セグメントに順次入射し、各セグメントに対応する色光に変換される。このようにしてカラーホイール150は、時分割に光源130からの出射光を複数の色光に分離する。カラーホイール150は、分離部の一例である。
リレー光学系160は、カラーホイール150を透過した各色光を、TIRプリズム170へ導く。リレー光学系160は、ロッドインテグレータ140から出射した光の照度分布の均一性を保つことができる複数のレンズにより構成される。
TIRプリズム170は、リレー光学系160から出射した光をDMD180へ導く。TIRプリズム170は、プリズム171と、プリズム172とにより構成される。プリズム171と、プリズム172との近接面には、空気層173が存在する。空気層173は、薄い空気の層である。リレー光学系160からの光束は、プリズム171における空気層173との境界面171aに臨界角以上の角度で入射する。したがってこの光束は、境界面171aにより全反射される。全反射された光束は、DMD180に入射する。
DMD180は、2次元的に配置された1920×1200個のマイクロミラーを有する。DMD180は、映像信号に応じて、各マイクロミラーを偏向させる。これにより、DMD180は入射する光束を、投写部190に入射させる光と、投写部190の有効範囲外へ反射する光とに分離する。DMD180で反射された光束のうち投写部190に入射する光束は、映像信号に基づいた映像を形成する。DMD180は、カラーホイール150の回転と同期することにより、入射する各色光に対応した映像を形成可能である。このようにしてDMD180は、映像信号に基づいて各色光を変調して映像を形成する。DMD180から出射する光束(映像)は、TIRプリズム170に入射する。TIRプリズム170に入射した光束は、境界面171aに臨界角以下の角度で入射する。したがってこの光束は、境界面171aおよび空気層173を透過して投写部190に入射する。DMD180は、映像表示素子の一例である。
投写部190は、入射した光束(映像)を拡大させるための光学系である。投写部190は、フォーカス機能やズーム機能を有する。投写部190は、DMD180が形成した映像をスクリーン110に投写する。
制御部300は、入力される映像信号に基づいて光源130、カラーホイール150およびDMD180を制御し、映像信号に基づいた映像を生成させる。制御部300は、映像信号の同期信号に同期して、カラーホイール150を所定の回転数および位相で回転させる。制御部300は、カラーホイール150の回転数および/または位相を検出し、映像信号と同期するようにカラーホイール150の回転数および/または位相を制御する。また、制御部300は、映像信号とその同期信号に同期してDMD180の各マイクロミラーの偏向を制御する。これにより制御部300は、カラーホイール150からの各色光から、映像信号に基づく映像をDMD180に形成させる。カラーホイール150の赤セグメントから出射する赤色光がDMD180に入射するタイミングにおいて、制御部300は、映像信号から形成すべき映像のうち赤色に関する映像が形成されるようにDMD180を制御する。同様に、緑セグメントから出射する緑色光がDMD180に入射するタイミングにおいて、制御部300は、緑色に関する映像が形成されるようにDMD180を制御する。青セグメントから出射する青色光がDMD180に入射するタイミングにおいて、制御部300は、青色に関する映像が形成されるようにDMD180を制御する。白セグメントから出射する白色光がDMD180に入射するタイミングにおいて、制御部300は、白色に関する映像が形成されるようにDMD180を制御する。このようにして各色の映像が、時分割に形成されて投写される。ユーザはこれを観察することにより、映像信号に基づく映像として知覚することができる。
また、制御部300は、映像信号に基づいて、光源130から各セグメントに入射する光束の光量を制御する。具体的には、制御部300は映像信号に基づいて、光源130の発光管131に印加する電流、電圧および電力の少なくともいずれかを制御することにより、光源130の光量を制御する。本実施の形態では、制御部300は光源130に印加する電流(光源電流)を制御することにより、光量を制御するものとする。光量の制御の詳細については後述する。
[1−3.映像の出力動作]
以上のように構成されたプロジェクタ100について、以下、映像の出力動作を説明する。プロジェクタ100の制御部300は、映像信号に基づいて映像を形成して投写するに際し、入力される映像信号に基づいて光源130の光量を制御する。また、制御部300は、光源130の光量制御に応じて映像信号を補正する。以下、その動作について詳細に説明する。
1−3−1.映像の光量制御の概要
図3は、制御部300の構成を示すブロック図である。また、図4は、制御部300が光源130の光量を制御する手順を示すフローチャートである。以下、図3および図4を用いて、プロジェクタ100の映像の光量制御について説明する。
制御部300は、映像信号解析部200と、光量算出部210と、光源制御部220と、光源駆動部230と、映像信号制御部250と、映像表示素子駆動部260と、カラーホイール駆動部270と、を有する。
制御部300に入力される映像信号は、プロジェクタ100の内部メモリ(図示せず)等にあらかじめ備えられている映像信号であっても、外部のネットワーク等を介して送信され、バッファメモリ(図示せず)等に一時的に記憶されている映像信号であっても良い。
映像信号解析部200は、フレーム単位で映像信号を解析する(S41)。映像信号解析部200は、入力された映像信号から1フレーム毎に彩度、明度、色相等を抽出し、映像解析情報として出力する。映像信号解析部200は、1フレームの映像信号に対して、含まれる全画素の彩度の平均値を算出し、これをこの映像信号の彩度とすることができる。明度、色相およびその他の情報についても同様である。なお、映像信号解析部200は、入力された映像信号をそのまま映像信号制御部250へ出力する。
光量算出部210は、映像信号解析部200により抽出された映像解析情報に基づいて、カラーホイール150のセグメント毎に割り当てる光源130の光量を算出する(S42)。プロジェクタ100がある1フレームの映像信号に基づいて映像を形成するにあたり、光量算出部210は、光源130からの光束がカラーホイール150の各セグメントに入射するタイミングにおける光量を各々どの程度とするかを算出する。
光量算出部210は、映像信号から得られる映像解析情報に基づいて、第2領域に入射させる光量を算出する。具体的には光量算出部210は、映像信号の彩度が低いときは、白セグメントに入射する光量(以下、単に白セグメントの光量とも記載する。他のセグメントについても同様。)を相対的に増加させ、赤、緑、青セグメントの光量を相対的に減少させることで、映像の明るさを上げる。また、光量算出部210は、映像信号の彩度が高いときは、逆に白セグメントの光量を減少させ、赤、緑、青セグメントの光量を増加させることで、映像の鮮やかさを上げる。
また、光量算出部210は、第1領域を透過して生成される第1透過光および第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束(全セグメントの合成光)の色温度を所定の目標色温度とするように、第1透過光の色温度を制御する。ここで第1透過光とは、第1領域に含まれる各セグメント、すなわち赤セグメント、緑セグメントおよび青セグメントの各々を透過して生成される各色光を合成したときの合成光を指す。第2透過光とは、第2領域に含まれる白セグメントを透過して生成される色光(白色光)を指す。また、色温度とは、その光と同じ色の光を完全黒体が放射する際の黒体の温度である。色温度により、ある色の光を放つ光源に含まれる、青紫光と赤色光の相対的な強さを示す数値が表される。第2透過光の色温度は、光源130から出射する光束の色温度と同じ6000Kである。本実施の形態では、目標色温度は、第2透過光の色温度と等しい6000Kである。
光量算出部210は、第1透過光を構成する各色光の光量の比率を制御することにより、第1透過光の色温度を調整し、全セグメントの合成光の色温度が目標色温度となるようにする。光量算出部210は、セグメント毎に割り当てる光源130の光量を算出し、光源制御信号として光源制御部220へ出力する。光量算出部210による各セグメントの光量算出の詳細については後述する。
光源制御部220は、光量算出部210が算出した光量で光源130を発光させるための、光源130に印加する光源電流を算出する(S43)。セグメント毎に割り当てる光源130の光量は、カラーホイール150における、赤、緑、青、白の4色のそれぞれのセグメントの角度、および光源130に印加する光源電流に対する光出力特性(Injection current−Light output:I/L特性)等に基づいて算出される。
ここで、光源130の光源電流に対するI/L特性について図5を用いて説明する。図5は、光源130のI/L特性の一例を示すグラフである。図5の縦軸は、光量(lm)、横軸は、光源電流(A)である。図5は、光源130に印加された光源電流(A)に対する、光源130から出力される光量(lm)の関係を示している。光源130に印加された光源電流(A)と、光源130から出力される光量(lm)とは、比例関係にあるわけではなく、光源電流(A)に対する光量(lm)の関係が上に凸の関数となっている。
このように、光源制御部220は、セグメント毎に割り当てた光量で光源130を発光させるように、光源130のI/L特性を考慮して光源電流(A)を算出する。光源制御部220は、光量算出部210より出力された光源制御信号を受信する。光源制御部220は、光源制御信号に基づいて、光源130へ供給する電流を生成するための電流制御信号を生成し、光源駆動部230に出力する。
光源駆動部230は、光源制御部220からの電流制御信号に基づいて光源130に光源電流を印加する。これによって、光源130の赤、緑、青、白セグメント毎の色光の光量が、1フレーム毎に制御される(S44)。
1−3−2.映像信号の補正と映像の形成
上記の通り光源130の光量を制御することにより、各セグメントの光量の比率がフレーム単位で変化する。このため、時間の経過と共に映像の鮮やかさが変化し、目立ってしまう場合がある。そこでプロジェクタ100は、映像信号を補正することによりこの変化を低減させることができる。以下、この映像信号の補正処理について説明する。
映像信号制御部250は、映像信号解析部200から出力される映像信号、および光量算出部210が算出した光源制御信号に基づいて、映像信号を補正する。
白セグメントの光量に比べ、赤、緑、青セグメントの光量が少ない場合、映像のうち白セグメントが光る中間調の画素は、鮮やかさが低下して白っぽく見える場合がある。このような場合に映像信号制御部250は、映像信号に対して彩度強調補正を行うことにより画質改善を行う。例えば、白セグメントの光量から、赤、緑、青セグメントの光量の平均値を引いた値が所定値以上である場合に、映像が白っぽく見えることを低減するために、映像信号制御部250は映像信号に対して彩度強調補正関数を適用して彩度を増加させる補正を行う。
図6は、プロジェクタ100の映像信号制御部250が補正処理において適用する、彩度強調補正関数の一例を示すグラフである。図6の縦軸は、出力彩度、横軸は、入力彩度を示している。この図は、例えば彩度が0〜255の値を取る場合、中間調である128前後の彩度については特に彩度の増加量を大きくすることを意味する。映像信号制御部250は、映像信号の各画素の彩度を入力彩度として補正関数を適用して出力彩度を得、これを新たにその画素の彩度とする。これにより、白セグメントの光量に比べ、赤、緑、青セグメントの光量が少ない場合であっても、映像信号に対して彩度を増加させる補正を行うため、映像が白っぽくなることを低減することができる。
白セグメントの光量に比べ、赤、緑、青セグメントの光量が多い場合、映像のうち白セグメントが光らない中間調の画素は、鮮やかになり過ぎる場合がある。このような場合に映像信号制御部250は、映像信号に対して彩度低減補正を行うことにより画質改善を行う。例えば、赤、緑、青セグメントの光量の平均値から、白セグメントの光量を引いた値が所定値以上である場合に、映像が鮮やかになり過ぎることを低減するために、映像信号制御部250は映像信号に対して彩度低減補正関数を適用して彩度を低減させる補正を行う。
図7は、プロジェクタ100の映像信号制御部250が補正処理において適用する、彩度低減補正関数の一例を示すグラフである。図7の縦軸は、出力彩度、横軸は、入力彩度を示している。この図は、例えば彩度が0〜255の値を取る場合、中間調である128前後の彩度については特に彩度の低減量を大きくすることを意味する。映像信号制御部250は、映像信号の各画素の彩度を入力彩度として補正関数を適用して出力彩度を得、これを新たにその画素の彩度とする。これにより、白セグメントの光量に比べ、赤、緑、青セグメントの光量が多い場合であっても、映像信号に対して彩度を低減させる補正を行うため、映像が鮮やかになり過ぎることを低減ことができる。
なお、各セグメントの光量が上記のいずれの条件も満たさない場合、映像信号制御部250は、映像信号を補正せずに映像表示素子駆動部260に出力してもよい。
映像表示素子駆動部260は、映像信号制御部250により補正された補正映像信号を受信する。映像表示素子駆動部260は、カラーホイール駆動部270へ、回転制御信号を出力する。回転制御信号は、カラーホイール150の回転速度に関する情報である。カラーホイール駆動部270は、回転制御信号に応じてカラーホイール150を回転させる。カラーホイール駆動部270は、フォトリフレクタ等のセンサ(図示せず)によりカラーホイール150の回転角度(位相)を検出し、これを位置情報として映像表示素子駆動部260に送信する。映像表示素子駆動部260は、カラーホイール150の位置情報やその変化量から、カラーホイール150の回転速度や位相のずれを検出し、映像信号と同期した所望の回転速度および位相となるように回転制御信号を生成し、カラーホイール駆動部270に出力する。
また、映像表示素子駆動部260は、補正映像信号に同期したタイミングで、補正映像信号に基づいて、DMD180へ、映像表示制御信号を出力する。
DMD180は、光源130からの出射光を変調して映像を形成する。DMD180は、映像表示制御信号を受信して、DMD180に入射される各セグメントからの出射光に応じて光を反射する。以上のようにして、映像信号から映像が形成される。
1−3−3.光源電流制御
図8は、本実施の形態のプロジェクタ100の光量制御における、光源電流制御の一例を説明するための図である。
図8は、赤、緑、青、白セグメントの各々に入射する光量を所望の光量とするために、光源130に印加される光源電流を示している。図における光源電流は、光源130に印加する所定の基準電流(A)を100%とする相対値である。図8の左図は映像信号の彩度が相対的に低い場合、中図は彩度が中間の場合、右図は彩度が相対的に高い場合の光源電流の設定を表している。なお、各セグメントの光量を所望の光量とするために光源130に印加する光源電流を、単に各セグメントの光源電流とも記載する。
ここで彩度が低いとは、映像信号の彩度が閾値THs1より低いことを指すものとする。彩度が高いとは、映像信号の彩度が閾値THs2(ただしTHs2>THs1)以上であることを指すものとする。彩度が中間とは、映像信号の彩度が閾値THs1以上、THs2未満であることを指すものとする。また、明度が低いとは、映像信号の明度が閾値THv1より低いことを指すものとする。明度が高いとは、映像信号の明度が閾値THv2(ただしTHv2>THv1)以上であることを指すものとする。明度が中間とは、映像信号の明度が閾値THv1以上、THv2未満であることを指すものとする。閾値THv1は、第4閾値の一例である。閾値THv2は、第1閾値の一例である。閾値THs1は、第2閾値の一例である。閾値THs2は、第3閾値の一例である。
本実施の形態のプロジェクタ100は、光源130の消費電力を所定値以下に抑制するために、光源130に印加する光源電流を制限する。具体的には、光量算出部210が、全セグメント、すなわち赤、緑、青、白セグメントの光源電流の平均値を基準電流以下とするように制御する。また、光量算出部210は、映像信号の彩度および/または明度に応じて、第1透過光と第2透過光の比率を制御する。さらに光量算出部210は、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度に合わせるように、第1領域の各セグメントに入射させる光量を算出する。ただし本実施の形態では、目標色温度は、第2透過光の色温度と等しい色温度である。つまり、光量算出部210は、第2透過光の色温度が6000Kであるときに、第1透過光の色温度を6000Kとするように制御する。
光量算出部210は、第1領域に含まれる赤、緑、青セグメントの光源電流を制御することにより、各セグメントに入射する光量、ひいては各セグメントから出射する色光の光量を制御する。これにより、これらの合成光である第1透過光の光量および色温度を制御可能である。以下、映像信号の彩度および/または明度に応じた各セグメントの光量の制御の具体例について説明する。
映像信号の彩度が中間である場合、光量算出部210は図8の中図のような光源電流の算出を行う。まず光量算出部210は、白セグメントの光源電流を基準電流(100%)とする。このとき光量算出部210は、光源130の消費電力の制限内で、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度とするように、第1領域の各セグメントに入射させる光量を算出する。言い換えると光量算出部210は、消費電力の制限内で第1透過光の色温度が白セグメントの色温度である6000Kと等しくなるように、赤、緑、青各セグメントの光源電流を調節する。例えば、光量算出部210は、赤セグメントの光源電流を100%より高く設定し、緑セグメントの光源電流を100%より低く設定し、青セグメントの光源電流を100%に設定する。
光量算出部210が赤、緑、青セグメントの光源電流の比率を図のようにすることで、第1透過光の色温度を6000Kとすることができる。また、第2透過光の色温度も6000Kであるため、これらの合成光、すなわち全セグメントの合成光の色温度も6000Kとなる。したがって、映像信号の白色の画素に対して全セグメントの光を投写すると、その画素に対応する白色光の色温度は6000Kとなる。
映像信号の彩度が低く、明度が高い場合(第1条件とする)、光量算出部210は、図8の左図のような光源電流の算出を行う。光量算出部210は、明度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の明るさを上げる制御を行う。具体的には光量算出部210は、映像の明るさを上げるため、白セグメントにおける光源電流を、基準電流より大きくする。つまり光量算出部210は、第1条件を満たすと判断した場合は、第1条件を満たさないと判断した場合よりも、第2領域に入射させる光量を高く算出する。
白セグメントの光源電流を基準電流より大きくしたので、光量算出部210は光源130の消費電力を所定値以下に抑制するために、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流よりも小さくする。このとき光量算出部210は、彩度が中間である場合と同様に、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度とするように、第1領域の各セグメントに入射させる光量を算出する。具体的には光量算出部210は、赤、緑、青セグメントからの第1透過光の色温度を6000Kに保ちつつ、全体の光源電流を小さくする。すなわち光量算出部210は、赤、緑、青セグメントの光源電流の比率を保ったままで、全セグメントの光源電流の平均値が基準電流以下となるまで、赤、緑、青セグメントの光源電流を小さくする。これによりプロジェクタ100は、映像信号の彩度が低く明度が高い場合に、白セグメントによって明るさを確保しながら、全セグメントの合成光の色温度を6000Kに制御することができる。
一方、映像信号の明度に関わらず、映像信号の彩度が高い場合(第2条件とする)、光量算出部210は、図8の右図のような光源電流の算出を行う。光量算出部210は、彩度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の鮮やかさを上げる制御を行う。具体的には光量算出部210は、映像の鮮やかさを上げるため、まず白セグメントにおける光源電流を、基準電流より小さくする。つまり光量算出部210は、第2条件を満たすと判断した場合には、第2条件を満たさないと判断した場合よりも第2領域に入射させる光量を低く算出する。
白セグメントの光源電流を基準電流より小さくしたので、光量算出部210は全セグメントの平均の光源電流が基準電流以下となる範囲で、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流よりも大きくすることができる。このとき光量算出部210は、彩度が中間である場合と同様に、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度とするように、第1領域の各セグメントに入射させる光量を算出する。具体的には光量算出部210は、第1透過光の色温度を6000Kに保つために、赤、緑、青セグメントの光源電流の比率を保つようにする。
これによりプロジェクタ100は、映像信号の彩度が高い場合に、赤、緑、青セグメントによって鮮やかさを確保しながら、全セグメントの合成光の色温度を6000Kに制御することができる。
なお、映像信号の明度および彩度が共に低い場合(第3条件とする)に、光量算出部210は、明度に関わらず彩度が高い場合と同じ制御をするようにしてもよい。
以上の光源電流制御により、本実施の形態のプロジェクタ100は、映像信号に基づいた最適な光源電流を算出し、映像の色温度を一定とすることができる。
[1−4.効果等]
以上のように、本実施の形態においてプロジェクタ100は、入力される映像信号に応じた光源電流制御を行う。これによりプロジェクタ100は、光源130の消費電力を所定値以下に抑制し、白色光の色温度を入力される映像信号に関らず一定に制御しながら、映像信号に応じた明るさ、鮮やかさの映像を投写することができる。このため、プロジェクタ100は、映像の画質を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、目標色温度と第2透過光の色温度とが共に6000Kである場合について説明を行った。しかし、本実施の形態においては両者が等しければよく、目標色温度と第2透過光の色温度とが共に他の色温度、例えば、5000Kや7000Kであってもよい。
(実施の形態2)
[2−1.概要]
実施の形態1では、目標色温度と第2透過光、すなわち白セグメントによる白色光の色温度とが等しい場合について説明を行った。本実施の形態のプロジェクタ100は、基本的な構成については実施の形態1と同様であるが、光源電流制御において、第1透過光の目標色温度が第2透過光の色温度とは異なる点が、実施の形態1と異なる。以下では、本実施の形態のプロジェクタ100の光源電流制御について説明を行う。
[2−2.映像の出力動作]
2−2−1.光源電流制御
図9は、本実施の形態のプロジェクタ100の光量制御における、光源電流制御の一例を説明するための図である。図9は、図8と同様、各セグメントの光源電流の大きさを基準電流比で示している。
光量算出部210は、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度に合わせるように、第1領域の各セグメントに入射させる光量を算出する。ただし本実施の形態の目標色温度は、第2透過光の色温度とは異なる色温度である。以下、目標色温度が6000Kであり、第2透過光、すなわち白セグメントによる白色光の色温度が6000Kより低いとき(例えば5500K)について説明を行う。
映像信号の彩度が中間である場合、光量算出部210は図9の中図のような光源電流の算出を行う。具体的には光量算出部210は、実施の形態1と同様に、白セグメントの光源電流を基準電流(100%)とし、光源130の消費電力の制限内で第1透過光の光源電流を制御して全体の色温度を目標色温度とする制御を行う。ただし、第2透過光の色温度は6000Kより低い。このため、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度である6000Kとするために、光量算出部210は、第1透過光の色温度を実施の形態1の場合(6000K)よりも高く(例えば6500Kと)するように制御する。具体的には光量算出部210は、赤セグメントの光源電流を実施の形態1の場合より低く設定し、青セグメントの光源電流を実施の形態1の場合より高く設定する。こうすることで、全セグメントの合成光の色温度を6000Kとすることができる。
映像信号の彩度が低く、明度が高い場合(第1条件)、光量算出部210は、図9の左図のような光源電流の算出を行う。光量算出部210は、明度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の明るさを上げる制御を行う。具体的には光量算出部210は、映像の明るさを上げるため、白セグメントにおける光源電流を、基準電流より大きくする。つまり光量算出部210は、第1条件を満たすと判断した場合は、第1条件を満たさないと判断した場合よりも、第2領域に入射させる光量を高く算出する。
白セグメントの光源電流を基準電流より大きくしたので、光量算出部210は光源130の消費電力を所定値以下に抑制するために、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流よりも小さくする。光量算出部210はさらに、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度とするために、第1透過光の色温度を彩度が中間の場合と比較してさらに高く(例えば7000K)するように制御する。具体的には光量算出部210は、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流より小さくしつつ、彩度が中間の場合と比較して相対的に赤セグメントの光源電流をより低くし、青セグメントの光源電流をより高くする。
これによりプロジェクタ100は、映像信号の彩度が低く明度が高い場合に、白セグメントによって明るさを確保しながら、全てのセグメントによる白色光の色温度を6000Kに制御することができる。
一方、映像信号の明度に関わらず、映像信号の彩度が高い場合(第2条件)、光量算出部210は、図9の右図のような光源電流の算出を行う。光量算出部210は、彩度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の鮮やかさを上げる制御を行う。具体的には光量算出部210は、映像の鮮やかさを上げるため、まず白セグメントにおける光源電流を、基準電流より小さくする。つまり光量算出部210は、第2条件を満たすと判断した場合には、第2条件を満たさないと判断した場合よりも第2領域に入射させる光量を低く算出する。
白セグメントの光源電流を基準電流より小さくしたので、光量算出部210は全セグメントの平均の光源電流が基準電流以下となる範囲で、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流よりも大きくすることができる。光量算出部210はさらに、全セグメントの合成光の色温度を目標色温度とするために、第1透過光の色温度を彩度が中間の場合と比較してさらに低く(例えば6200K)するように制御する。具体的には光量算出部210は、赤、緑、青セグメントの光源電流の平均値を基準電流より大きくしつつ、彩度が中間の場合と比較して相対的に赤セグメントの光源電流をより高くし、青セグメントの光源電流をより低くする。
これによりプロジェクタ100は、映像信号の彩度が高い場合に、赤、緑、青セグメントによって鮮やかさを確保しながら、全てのセグメントによる白色光の色温度を6000Kに制御することができる。
[2−3.効果]
以上のように、本実施の形態においてプロジェクタ100は、入力される映像信号に応じた光源電流制御を行う。これによりプロジェクタ100は、光源130の消費電力を所定値以下に抑制し、白色光の色温度を入力される映像信号に関らず一定に制御しながら、映像信号に応じた明るさ、鮮やかさの映像を投写することができる。このため、プロジェクタ100は、画質の向上を図ることができる。
(実施の形態3)
[3−1.概要]
実施の形態3のプロジェクタ100は、基本的な構成は実施の形態2と同様であるが、光量算出部210が、実施の形態2における色温度の制御に加えて、第2透過光の輝度(明るさ)を、目標輝度に合わせるように光量を算出する。具体的には、光量算出部210が、全セグメントの光源電流の比率を維持しながら変化させて全セグメントの合成光の輝度が一定となるよう制御する。特に、映像信号の彩度が高いときの全セグメントの合成光の輝度を目標輝度とすることで、プロジェクタ100の消費電力を、実施の形態2の場合と比較して低減することができる。
[3−2.映像の出力動作]
3−2−1.光源電流制御
図10は、本実施の形態のプロジェクタ100の光量制御における、光源電流制御の一例を説明するための図である。図10は図8、図9と同様、各セグメントの光源電流の大きさを基準電流比で示している。
本実施の形態では実施の形態2と同様、目標色温度が6000Kであり、第2透過光、すなわち白セグメントによる白色光の色温度が6000Kより低いとき(例えば5500K)について説明を行う。
映像信号の明度に関わらず映像信号の彩度が高い場合(第2条件)、光量算出部210は、実施の形態2と同様の光源電流の算出を行う。図10の右図は、図9の右図と同じである。このようにしてプロジェクタ100は、映像信号の彩度が高い場合に、赤、緑、青セグメントによって鮮やかさを確保しながら、全てのセグメントによる白色光の色温度を6000Kに制御することができる。なお、映像信号の彩度が高い場合の全セグメントの合成光の輝度を、目標輝度とする。
ここで、映像信号の彩度が高い場合には、プロジェクタ100は白セグメントの光量を減少させ、赤、緑、青セグメントの光量を増加させる。一方、白セグメントの光量は、全セグメントの合成光の輝度に最も寄与している。例えば、白セグメントの光量が少ない場合、全セグメントの合成光の輝度も低くなる。したがって、映像信号の彩度が低い場合や中間の場合と比較して、映像信号の彩度が高い場合の全セグメントの合成光の輝度は低くなる。つまり、目標輝度を上記の通り設定すると、映像信号の彩度が低い場合や中間の場合は、全セグメントの合成光の輝度を低くすることで目標輝度に合わせることになる。
映像信号の彩度が中間である場合、光量算出部210はまず実施の形態2の場合と同様、図9の中図のような光源電流の算出を行う。この時点で全セグメントの合成光の色温度は6000Kとなっている。次に光量算出部210は、全セグメントの合成光の輝度が目標輝度と同じになるように、各セグメントの光源電流を制御する。上述したように、映像信号の彩度が中間である場合、実施の形態2と同様の制御を行うと、全セグメントの合成光の輝度は目標輝度より高くなる。そこで、各セグメントの光源電流の比率を維持しながら下げるようにすることで、色温度を変えずに輝度が目標輝度となるようにする。この結果、各光源電流は図10の中図のようになる。
映像信号の彩度が低く、映像信号の明度が高い場合(第1条件)、光量算出部210はまず実施の形態2の場合と同様、図9の左図のような光源電流の算出を行う。この時点で全セグメントの合成光の色温度は6000Kとなっている。次に光量算出部210は本実施の形態で彩度が中間である場合と同様に、全セグメントの合成光の輝度が目標輝度と同じになるように、各セグメントの光源電流を下げるように制御する。この結果、各光源電流は図10の左図のようになる。
[3−3.効果等]
以上のように、本実施の形態においてプロジェクタ100は、入力される映像信号に応じた光源電流制御を行う。これによりプロジェクタ100は、光源130の消費電力を所定値以下に抑制し、白色光の色温度および輝度を入力される映像信号に関わらず一定に制御しながら、映像信号に応じた明るさ、鮮やかさの映像を投写することができる。このためプロジェクタ100は、輝度の変化によるフリッカを抑制できると共に、画質の向上を図ることができる。
また、映像信号の彩度が低い場合や中間の場合、プロジェクタ100は輝度を一定とするために光源電流を下げるように制御する。このためプロジェクタ100は、実施の形態2と比較して消費電力を低減することができる。
なお、本実施の形態では、第2条件を満たすときの全セグメントの合成光の輝度を目標輝度として光源電流を制御するものとしたが、目標輝度はこれに限らず、他の条件を満たす場合に設定された輝度や、あらかじめ設定された特定の輝度を目標輝度としてもよい。
(参考例)
[4−1.概要]
実施の形態1〜3では、映像信号の彩度に関わらず、目標色温度が一定である場合について説明を行った。本参考例のプロジェクタ100は、目標色温度を動的に変化させる場合について説明を行う。光量算出部210は、全セグメントの合成光の目標色温度を映像信号に応じて動的に変化させることで、表示させたい映像に応じて、明るさや鮮やかさを制御する。
[4−2.映像の出力動作]
4−2−1.光源電流制御
図11は、本参考例のプロジェクタ100の光量制御における、光源電流制御の一例を説明するための図である。図11は、図8〜図10と同様、各セグメントの光源電流の大きさを基準電流比で示している。
以下、目標色温度が動的に5000Kから7000Kまで変化をする場合について、説明を行う。
図12は、本参考例における色温度説明図である。白色光の色温度が、5000Kから7000Kまで変化したときの色度図における座標の変化を示している。
映像信号の彩度が低く、明度が高い場合(第1条件)、光量算出部210は、明度強調モードでの制御として、図11の左図のような光源電流の算出を行う。
明度強調モードにおいて、光量算出部210は、第1透過光および第2透過光の明度を強調させるように赤、緑、青セグメントの光源電流を制御する。つまり、明度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の明るさを上げる制御を行う。
ここで、光の特性について説明する。緑色光は、赤色光および青色光と比較してユーザの眼によって明るく知覚されやすい。青色光は、赤色光および緑色光と比較してユーザの眼によって暗く知覚されやすい。
このため、ユーザに知覚される映像の明るさを向上させるため、光量算出部210は、緑セグメントの光源電流を赤、青セグメントと比較して大きくし、青セグメントの光源電流を赤、緑セグメントと比較して小さくする。また、光量算出部210は、白セグメントの光源電流を基準電流より大きくする。赤、緑、青セグメントの光源電流の比率が変化するため、第1透過光の色温度が変化する。光量算出部210は、このときの目標色温度を5000Kとして各セグメントの光源電流を設定する。
このように、本参考例のプロジェクタ100は、明度強調モードにおいて上記のように各セグメントの光源電流を制御することで、全セグメントの合成光の色温度を5000Kとなるようにする。さらに、この制御によりプロジェクタ100は、映像の明度を確保することができる。
一方、映像信号の明度に関わらず、映像信号の彩度が高い場合(第2条件)、光量算出部210は、彩度強調モードでの制御として、図11の右図のような光源電流の算出を行う。
彩度強調モードにおいて、光量算出部210は、第1領域の赤、緑、青セグメントから出射される色光である、赤色光、緑色光、青色光を強調させるように、赤、緑、青セグメントの光源電流を制御する。つまり、彩度が高い映像信号に基づく映像を適切に表示させるため、映像の鮮やかさを上げる制御を行う。
ここで、上記光の特性に基づいてユーザに知覚される映像の鮮やかさを向上させるために、光量算出部210は、青セグメントの光源電流を赤、緑セグメントと比較して大きくし、緑セグメントの光源電流を赤、青セグメントと比較して小さくする。また、光量算出部210は、白セグメントの光源電流を基準電流より小さくする。赤、緑、青セグメントの光源電流の比率が変化するため、第1透過光の色温度が変化する。光量算出部210は、このときの目標色温度を7000Kとして各セグメントの光源電流を設定する。
このように、本参考例のプロジェクタ100は、彩度強調モードにおいて上記のように各セグメントの光源電流を制御することで、全セグメントの合成光の色温度を7000Kとなるようにする。さらに、この制御によりプロジェクタ100は、映像の彩度を確保することができる。
また、図11の中図に示すように、中間の彩度の場合においても、光量算出部210は、白セグメントの光源電流に応じて、赤、緑、青セグメントの光源電流を、全セグメントの合成光の色温度が5000K程度から7000K程度の間の値をとるよう制御する。図11の中図は、中間の彩度の場合における光源電流制御の一例である。図11の中図は、全セグメントの合成光の色温度が6000Kの場合を示す。
本参考例において、目標色温度が動的に5000Kから7000Kまでの変化をする場合について説明を行った。しかし、これに限られることなく、目標色温度は、5500Kから6500Kであっても良い。
[4−3.効果]
以上のように、本参考例においてプロジェクタ100は、入力される映像信号に応じて、全セグメントの合成光の色温度を動的に変化させるよう光源電流制御を行う。これにより、映像信号に応じた明るさや鮮やかさの映像を投写することができる。このため、プロジェクタ100は、画質の向上を図ることができる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1〜3で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態1〜3では、カラーホイール150の第1領域は赤、緑、青セグメントを有し、第2領域は白セグメントを有している。カラーホイール150の第1領域は、各セグメントに対する光量を調節することにより合成光の色温度を制御できるような複数のセグメントを有していればよい。また第2領域は、1つ以上のセグメントを有していればよい。例えば、第2領域はシアン、マゼンタ、イエロー等のセグメントを有する構成であってもよい。つまり、シアン、マゼンタ、イエロー等のセグメントを用いて白色光を生成させてもよい。
実施の形態1〜3では、光量算出部210は、光源130に印加する電流を制御することにより各セグメントの光量を制御している。光量算出部210は、光源130に印加する電圧、電力を制御することにより各セグメントの光量を制御するようにしてもよい。また、これらのうちの複数を制御することにより各セグメントの光量を制御するようにしてもよい。
実施の形態1〜3では、映像解析情報として彩度、明度、色相を抽出した。映像解析情報としては、色差を抽出するようにしてもよい。
実施の形態1〜3では、光源130の光量の算出基準として彩度を用いたが、これに限定されるものではなく、明度、色相、または色差であっても良い。
実施の形態1〜3では、映像信号制御部250は、映像信号の補正において、彩度を補正するようにした。映像信号制御部250は、映像信号の補正において、明度、色相、または色差を補正するようにしてもよい。
実施の形態1〜3では、光量算出部210は映像信号の彩度に関して、彩度が高い場合、中間の場合、低い場合の3段階に応じて光量の算出のしかたを切り替えることについて説明した。光量算出部210は、彩度が高い場合、低い場合の2段階に応じて光量の算出のしかたを切り替えるようにしてもよい。明度に関しても同様である。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
本開示は、プロジェクタ等の映像投写装置に適用できる。
100 プロジェクタ
110 スクリーン
120 照明部
130 光源
131 発光管
132 リフレクタ
140 ロッドインテグレータ
150 カラーホイール
160 リレー光学系
170 TIRプリズム
171 プリズム
171a 境界面
172 プリズム
173 空気層
180 DMD
190 投写部
200 映像信号解析部
210 光量算出部
220 光源制御部
230 光源駆動部
250 映像信号制御部
260 映像表示素子駆動部
270 カラーホイール駆動部
300 制御部

Claims (10)

  1. 複数のセグメントを含む第1領域および1つ以上のセグメントを含む第2領域が配置され、光源から出射した光束が各セグメントに入射することにより、前記光束を時分割に複数の色光に分離する分離部と、
    入力される映像信号に基づいて前記色光を変調して映像を形成する映像表示素子と、
    前記映像信号が所定の第1条件を満たすと判断した場合は前記第1条件を満たさない場合よりも前記第2領域に入射させる光量を高く算出し、前記映像信号が前記第1条件とは異なる第2条件を満たすと判断した場合は前記第2条件を満たさない場合よりも前記第2領域に入射させる光量を低く算出し、前記第1領域を透過して生成される第1透過光および前記第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束の色温度を所定の目標色温度とするように前記第1領域に入射させる光量を算出し、算出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
    を備える映像投写装置。
  2. 前記第1条件は、前記映像信号の明度が所定の第1閾値以上でありかつ彩度が所定の第2閾値未満であることであり、
    前記第2条件は、前記映像信号の彩度が所定の第3閾値以上であることである、
    請求項1記載の映像投写装置。
  3. 前記制御部は、前記映像信号の明度が所定の第4閾値未満でありかつ彩度が所定の第2閾値未満である第3条件を満たすと判断した場合は、前記第3条件を満たさない場合よりも前記第2領域に入射させる光量を低く算出し、算出結果に基づいて前記光源を制御する、
    請求項1記載の映像投写装置。
  4. 前記第2領域は白セグメントを有し、
    前記目標色温度は、前記第2透過光の色温度と等しい色温度である、
    請求項1記載の映像投写装置。
  5. 前記第2領域は白セグメントを有し、
    前記目標色温度は、前記第2透過光の色温度と異なる色温度である、
    請求項1記載の映像投写装置。
  6. 前記制御部は、前記第2透過光の輝度を、目標輝度に合わせるように前記光量を算出する、
    請求項1記載の映像投写装置。
  7. 複数のセグメントを含む第1領域および1つ以上のセグメントを含む第2領域が配置され、光源から出射した光束が各セグメントに入射することにより、前記光束を時分割に複数の色光に分離する分離部と、
    入力される映像信号に基づいて前記色光を変調して映像を形成する映像表示素子と、
    前記映像信号に基づいて前記第2領域に入射させる光量を算出し、前記第1領域を透過して生成される第1透過光および前記第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束の色温度を所定の目標色温度とするように前記第1領域に入射させる光量を算出し、算出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、
    を備える映像投写装置。
  8. 前記制御部は、前記映像信号の明度および彩度の少なくともいずれか一方に基づいて前記第2領域に入射させる光量を算出する、請求項7記載の映像投写装置。
  9. 複数のセグメントを含む第1領域および1つ以上のセグメントを含む第2領域が配置され、光源から出射した光束が各セグメントに入射することにより、時分割に複数の色光に分離する分離部と、入力される映像信号に基づいて前記色光を変調して映像を形成する映像表示素子とを備える映像投写装置における映像投写方法であって、
    前記映像信号を解析して解析情報を生成するステップと、
    前記解析情報に基づいて、前記映像信号が所定の第1条件を満たすと判断した場合は前記第1条件を満たさない場合よりも前記第2領域に入射させる光量を高く算出し、前記映像信号が前記第1条件とは異なる第2条件を満たすと判断した場合は前記第2条件を満たさない場合よりも前記第2領域に入射させる光量を低く算出し、前記第1領域を透過して生成される第1透過光および前記第2領域を透過して生成される第2透過光を合成した光束の色温度を所定の目標色温度とするように前記第1領域に入射させる光量を算出するステップと、
    算出した前記光量に基づいて前記光源を制御するステップと、
    を備える映像投写方法。
  10. 前記第1条件は、前記映像信号の明度が所定の第1閾値以上でありかつ彩度が所定の第2閾値未満であることであり、
    前記第2条件は、前記映像信号の彩度が所定の第3閾値以上であることである、
    請求項9記載の映像投写方法。
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