JP4957162B2 - 投写表示装置および投写表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、投写表示装置および画像表示方法に関するものである。

従来より、液晶ライトバルブやデジタルマイクロミラーデバイス等の光変調手段を用いて光源から発せられた光を変調し、変調された光を投写することによって画像を表示する投写表示装置が知られている。また、このような投写表示装置において、映像信号に応じて光変調手段に入射させる光の量を変化させる技術が知られている。

国際公開第０３／０３２０８０号パンフレット 特開平１１−６５５２８号公報 特開２００２−３１８４６号公報

このように映像信号に応じて光量を調整する技術では、実際に表示される画像の明るさを適切に調整することが望まれる。ところが、従来は、変調された後の光の実際の明るさを考慮する点については十分な工夫がなされていないのが実情であった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、変調された後の光の実際の明るさを考慮して光量を変化させることができる技術を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の投写表示装置は、画像データに基づいて画像を表示する投写表示装置であって、光源と、前記光源から発せられた光を変調して、画像を投写するための画像投写光に変換する投写光変換部と、前記画像データに基づいて、前記投写光変換部の制御のための制御データを生成するデータ調整部と、前記画像投写光の明るさの上限を調整する光量調整部と、前記光量調整部による調整後の前記画像投写光の明るさを検出する光センサと、前記画像データを解析するとともに、前記光センサによって検出される明るさの目標値を、前記画像データの解析結果に基づいて決定する画像解析部と、前記光センサによって検出される明るさが前記目標値に近づくように前記光量調整部を制御する輝度制限部と、を備える。

この投写表示装置によれば、光センサによって検出される画像投写光の明るさが、画像データに基づいて決定された目標値に近づくように、画像投写光の明るさの上限が調整されるので、変調された後の光の実際の明るさを考慮して光量を変化させることができる。

上記投写表示装置において、前記データ調整部は、前記画像データの輝度分布範囲を伸張することによって前記制御データを生成し、前記画像解析部は、前記画像データが表す画像の明るさが暗いほど暗くなるように前記明るさの目標値を決定することとしてもよい。

この構成によれば、暗い画像を表示する場合には、画像データの輝度分布範囲が伸張され、そして、明るさの目標値が暗い値に設定されるので、実際に表示される画像の明るさを適切な明るさに維持するとともに、過剰に明るい光量で暗い画像を表示することを抑制できる。

上記投写表示装置において、前記データ調整部は、前記画像データの内の最も明るい一部分の明るさを表す明るさパラメータに基づいて、前記明るさパラメータが暗いほど大きく、前記画像データの輝度分布範囲を伸張することとしてもよい。

この構成によれば、明るさパラメータが暗いほど輝度の範囲が大きく伸張されるので、実際に表示される画像の明るさを適切な明るさに維持することが容易である。

上記各投写表示装置において、さらに、前記画像投写光の光路上に配置された光学素子を備え、前記光センサは、前記画像投写光の光路から外れた位置に配置されるとともに、前記光学素子からの反射光を受けることとしてもよい。

この構成によれば、光センサは、画像投写光を遮らずに画像投写光を受けることができる。

上記各投写表示装置において、さらに、前記画像投写光を投射するとともに複数の光学素子を含む投写レンズシステムを備え、前記投写レンズシステム内において、光路に沿って連続してならぶ所定の２つの光学素子の間には、前記画像投写光が収束する収束位置が形成され、前記光センサは、前記収束位置の直後の光学素子と、前記収束位置の直前の光学素子と、の少なくとも一方の光学素子からの反射光を受けることが好ましい。

この構成によれば、反射光の狭い断面の内に、表示すべき画像の全体が集約されているので、光センサは、容易に画像の全体の光を受けることができる。その結果、光センサは、画像の明るさを表す検出結果を容易に出力することができる。

上記各投写表示装置において、前記光量調整部は、前記明るさの上限を調整するために、前記光源の明るさを調整することとしてもよい。

この構成によれば、明るさの上限を容易に調整することができる。

上記各投写表示装置において、さらに、前記光源から前記画像の投写面まで伸びる光路上に配置される部分遮光機構であって、前記光路の断面の一部を遮る遮光部材を有するとともに、前記遮光部材が動くことによって前記遮光部材によって遮られる部分の大きさが変化するように構成された部分遮光機構を備え、前記光量調整部は、前記明るさの上限を調整するために、前記部分遮光機構を駆動することによって前記遮られる部分の大きさを調整することとしてもよい。

この構成によれば、明るさの上限を容易に調整することができる。

上記投写表示装置において、前記輝度制限部は、前記目標値と、前記光センサによって検出された明るさとの差の大きさが小さいほど、前記遮られる部分の大きさの変化速度が小さくなるように、前記光量調整部を制御することが好ましい。

この構成によれば、遮光部材によって遮られる部分の大きさが、望ましい大きさを過ぎて変化することを抑制することができる。

上記各投写表示装置において、さらに、前記画像投写光を投写するとともに複数の光学素子を含む投写レンズシステムを備え、前記投写レンズシステム内において、光路に沿って連続してならぶ所定の２つの光学素子の間には、前記画像投写光が収束する収束位置が形成され、前記部分遮光機構は、前記収束位置の直後の光学素子と、前記収束位置の直前の光学素子と、の間に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、部分遮光機構の位置における光路の断面が小さいので、部分遮光機構の小型化を図ることができる。

上記投写表示装置において、前記光センサは、前記収束位置の直後の光学素子からの反射光を受けることが好ましい。

この構成によれば、反射光の狭い断面の内に、表示すべき画像の全体が集約されているので、光センサは、容易に画像の全体の光を受けることができる。その結果、光センサは、画像の明るさを表す検出結果を容易に出力することができる。

上記各投写表示装置において、前記光センサは、互いに色相が異なる複数の色光のそれぞれの強度を検出する複数のカラーセンサを含み、前記輝度制限部は、前記複数のカラーセンサの検出結果から所定の対応関係に従って前記画像投写光の明るさを算出し、前記投写表示装置は、さらに、前記複数のカラーセンサの検出結果に基づいて前記画像投写光のカラーバランスを調整するカラーバランス調整部を備えることが好ましい。

この構成によれば、画像を望ましい色で表示することが可能である。

上記各投写表示装置において、前記輝度制限部は、所定のタイミングで、前記光センサの検出結果を実際の最も明るい検出結果で正規化するためのキャリブレーションを実行することが好ましい。

この構成によれば、実際の明るさの最大値を基準として適切に画像投写光の明るさの上限を調整することができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示方法および装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。

次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施例としての液晶プロジェクタ１００の構成を示す概略図である。この液晶プロジェクタ１００は、スクリーンＳＣに画像を投写する光学システム２００と、光学システム２００を制御する制御部５００とを備えている。制御部５００は、外部の機器（例えばパーソナルコンピュータＰＣ）から入力された映像信号に基づいて光学システム２００を制御し、映像信号に基づく画像をスクリーンＳＣに表示する。

図２（Ａ）は、光学システム２００の一例を示す概略図である。この光学システム２００は、光源ランプ２１０と、凹面鏡２１２と、第１レンズアレイ２２２と、第２レンズアレイ２２４と、偏光変換素子２２６と、重畳レンズ２２８と、フィールドレンズ２３０と、液晶ライトバルブ２４０（以下、単に「ライトバルブ２４０」あるいは「液晶パネル２４０」とも呼ぶ）と、クロスダイクロイックプリズム２５０（以下、単に「プリズム２５０」とも呼ぶ）と、投写レンズシステム２６０と、部分遮光機構２７０と、照度センサ２８０と、を備えている。

光源ランプ２１０としては、高圧水銀ランプや、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の種々の光源ランプを採用可能である。また、光源としては、このような光源ランプ２１０に限らず、発光ダイオードやレーザーダイオード等の種々の光源を採用可能である。

光源ランプ２１０から発せられた光は、凹面鏡２１２によって反射され、略平行光として第１レンズアレイ２２２の全体に入射する。なお、図中には、第１レンズアレイ２２２の中央部分を通る光が線で示されている。

第１レンズアレイ２２２から重畳レンズ２２８までの複数のレンズ２２２〜２２８は、画像内の輝度ムラを緩和する機能を有している。このようなレンズシステムは「インテグレータ」とも呼ばれる。

偏光変換素子２２６は、偏光ビームスプリッタ（polarizing beam splitter）と１／２波長板とを有しており、第２レンズアレイ２２４から入射した光を、所定の一方向の偏光面を有する光に変換する。

液晶ライトバルブ２４０は、入射した光を、画像を投写するための光（特許請求の範囲における「画像投写光」に相当する）に変換する。すなわち、ライトバルブ２４０は、特許請求の範囲における「投写光変換部」に相当する。

なお、図示は省略しているが、フィールドレンズ２３０からライトバルブ２４０までの光学素子セットは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分毎に設けられている。そして、重畳レンズ２２８から出た光は、図示しないダイクロイックミラーによってＲＧＢの各色光に分解され、そして、各色光が、その色光のためのフィールドレンズ２３０からライトバルブ２４０までの光学素子セットに、それぞれ入射する。各色成分用のライトバルブ２４０から出た画像投写光の各色成分はプリズム２５０によって合成され、合成された画像投写光は投写レンズシステム２６０に入射する。

投写レンズシステム２６０は、プリズム２５０から入射した画像投写光をスクリーンＳＣに投写するための複数の光学素子（例えば、レンズやフィルタ）を含んでいる。また、図２（Ａ）には、投写レンズシステム２６０の収束位置２６０ｉが示されている。収束位置２６０ｉは、画像投写光が収束する位置を意味している。このような収束位置２６０ｉは、画像投写光を拡大投写する投写レンズシステム２６０内に、しばしば形成される。図２（Ａ）の例では、収束位置２６０ｉは、光路に沿って連続してならぶ２つの光学素子（この例では、２つのレンズ２６０ｉａ、２６０ｉｂ）の間に形成されている。以下、収束位置２６０ｉの直前のレンズ２６０ｉａを「フロントレンズ２６０ｉａ」とも呼ぶ。そして、収束位置２６０ｉの直後のレンズ２６０ｉｂを「バックレンズ２６０ｉｂ」とも呼ぶ。

部分遮光機構２７０は、この収束位置２６０ｉの近傍に設けられている。具体的には、フロントレンズ２６０ｉａとバックレンズ２６０ｉｂとの間に部分遮光機構２７０が設けられている。そして、部分遮光機構２７０とバックレンズ２６０ｉｂとの間の、光路から外れた位置に、照度センサ２８０が配置されている。

図２（Ｂ）は、部分遮光機構２７０の斜視図である。また、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示す部分遮光機構２７０のＣ−Ｃ断面を示している。この部分遮光機構２７０は、機械的に絞り値を変化させる絞り機構である。具体的には、この部分遮光機構２７０は、光が通る穴２７４を有する壁２７２と、壁２７２上をスライド可能な２枚の羽２７６ｗ、２７８ｗと、第１羽２７６ｗを駆動する第１羽駆動部２７６ｄと、第２羽２７８ｗを駆動する第２羽駆動部２７８ｄと、を有している。これらの羽２７６ｗ、２７８ｗは、それぞれが穴２７４の一部を遮ることによって、穴２７４と連通する開口２７９を形成する。この開口２７９の大きさ（すなわち、絞り値）は、各羽２７６ｗ、２７８ｗの位置に応じて変化する。この開口２７９の大きさが小さいほど、光路の断面の内の羽２７６ｗ、２７８ｗによって遮られる部分の大きさが大きくなる。このように、開口２７９の大きさを調整することによって、部分遮光機構２７０（開口２７９）を通過する画像投写光の明るさが制限される。なお、各羽駆動部２７６ｄ、２７８ｄは、羽に接続されたガルバノメータ（モータ）を有している（図示省略）。また、本実施例では、開口２７９を全開にすることによって、画像投写光は、羽２７６ｗ、２７８ｗによって遮られずに、部分遮光機構２７０を通過することとしている。

図２（Ｄ）は、投写レンズシステム２６０の収束位置２６０ｉ付近の拡大図である。部分遮光機構２７０の開口２７９（図２（Ｃ））を通過した光は、バックレンズ２６０ｉｂに入射する。部分遮光機構２７０とバックレンズ２６０ｉｂとの間には、収束位置２６０ｉが形成されている。また、部分遮光機構２７０とバックレンズ２６０ｉｂとの間には、照度センサ２８０が設けられている。この照度センサ２８０は、バックレンズ２６０ｉｂからの反射光ＲＬを受けるように配置されている。この反射光ＲＬは、部分遮光機構２７０を通過した光であるので、照度センサ２８０は、部分遮光機構２７０によって光量が調整された後の画像投写光による照度を検出する。なお、バックレンズ２６０ｉｂからの反射光ＲＬを受け得る位置は、バックレンズ２６０ｉｂの形状や投写レンズシステム２６０の構成によって変わるので、照度センサ２８０の配置は実験的に決定すればよい。

図３は、制御部５００の内部構成を示す概略図である。この制御部５００は、映像ＡＤコンバータ５１０と、センサＡＤコンバータ５２０と、画像解析部５３１と、輝度制限部５３２と、データ調整部５３３と、ＤＡコンバータ５４０と、パネルドライバ５５０と、光量調整部５６０と、を備えている。制御部５００の各構成要素は、いずれも、電子回路で構成されている。また、制御部５００の各構成要素は、図示しないバスによって互いに接続されている。

映像ＡＤコンバータ５１０は、外部から入力されたアナログ映像信号をデジタル画像データに変換する。画像データの形式としては、ＲＧＢ各色成分の階調値で表された形式や、ＹＣｂＣｒの各成分の階調値で表された形式等の、種々の形式を採用可能である。なお、外部から入力される映像信号がデジタル画像データを含む場合には、映像ＡＤコンバータ５１０を省略してもよい。デジタル画像データは、画像解析部５３１とデータ調整部５３３とに供給される。画像解析部５３１は、デジタル画像データを解析することによって、明るさパラメータと、輝度目標値と、を算出する。明るさパラメータは、画像中における最も明るい一部分の明るさを表している。輝度目標値は、画像全体の平均的な明るさを表している。データ調整部５３３は、明るさパラメータに応じて画像データの明るさ伸張処理を実行する。この伸張処理によって、明るさが高められたパネル制御データが生成される。ＤＡコンバータ５４０は、パネル制御データを、アナログの制御データに変換する。パネルドライバ５５０は、アナログの制御データに基づいて、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂ（図２の液晶ライトバルブ２４０に相当する）を制御して色光を変調する。３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、画像内の各画素位置における色光の強度を変調する。なお、３つのライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、ＲＧＢの３色の色光をそれぞれ変調する。

一方、センサＡＤコンバータ５２０は、照度センサ２８０からのアナログ出力信号をデジタルのセンサ出力データに変換する。輝度制限部５３２は、センサ出力データと、画像解析部５３１から受信した輝度目標値とに基づいて光量調整部５６０を制御する。光量調整部５６０は、輝度制限部５３２の指示に従って、部分遮光機構２７０の絞り値を制御する。この際、図２（Ｂ）の羽駆動部２７６ｄ、２７８ｄが、光量調整部５６０によって制御される。

Ａ２．キャリブレーション処理：
図４は、キャリブレーション処理の概要を示す説明図である。このキャリブレーション処理は、照度センサ２８０のセンサ出力データ（以下「照度値」とも呼ぶ）を、最も明るいセンサ出力データで正規化する処理である。最も明るいセンサ出力データは、部分遮光機構２７０（図２（Ｂ）（Ｃ））の絞りが全開であり、かつ、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂが全白画像を表示する状態におけるセンサ出力データである。全白画像とは、全ての画素が最も明るい白を表している画像である。

図４に示すように、キャリブレーション処理では、最も明るいセンサ出力データ（以下「センサ最大出力」とも呼ぶ）が所定の最大値となるように、センサ出力データが正規化される。この正規化により、キャリブレーション後のセンサ出力データの値域は、ゼロから所定の最大値までの範囲となる。

なお、本実施例では、このキャリブレーション処理は、輝度制限部５３２（図３）の指示に従って実行される。輝度制限部５３２は、パネルドライバ５５０に対して全白画像表示指示を出力し、そして、光量調整部５６０に対して全開指示を出力する。これにより、バックレンズ２６０ｉｂ（図２（Ａ））に入射する光量は最大となる。次に、輝度制限部５３２は、センサＡＤコンバータ５２０に対して、現行のセンサ出力データが所定の最大値となるようにＡＤ変換のキャリブレーションを行う指示を出力する。以後、センサＡＤコンバータ５２０から出力されるセンサ出力データの値域は、ゼロから所定の最大値までの範囲となる。

このように、キャリブレーション処理を実行する理由は、実際に利用可能な光量の最大値に対する相対的な値（出力データ）に基づいて、後述の輝度制限処理を行うためである。これにより、液晶プロジェクタ１００（特に光源や液晶パネル、部分遮光機構）の個体差や経時変化に起因して実際に利用可能な光量の最大値が一定値では無い場合であっても、実際の最大値を基準として適切に画像投写光の明るさの上限を調整することができる。なお、利用可能な光量の最大値の変動が小さい場合には、キャリブレーションを省略してもよい。

なお、センサ出力データをセンサ最大出力で正規化する処理としては、種々の処理を採用可能である。例えば、センサＡＤコンバータ５２０に設けられた入力信号アンプ（図示せず）のゲインを調整してもよい。また、輝度制限部５３２が、センサ出力データを補正してもよい。例えば、輝度制限部５３２が、センサ最大出力が所定の最大値となるように設定された係数をＡＤ変換後のデジタルデータに乗じることによって得られる値を、センサ出力データとして利用してもよい。

また、キャリブレーション処理を実行するタイミングとしては、任意のタイミングを採用可能である。例えば、液晶プロジェクタ１００の起動時にキャリブレーション処理を実行することとしてもよい。こうすれば、光源ランプ２１０（図２（Ａ））の明るさ変動等の液晶プロジェクタ１００の性能の経時変化を補正することができる。また、液晶プロジェクタ１００の種々の動作モード（例えば、画質調整モード）の切り換え時にキャリブレーション処理を実行してもよい。こうすれば、キャリブレーションを実行していることをユーザに意識させることなく、キャリブレーションを行うことができる。いずれの場合も、輝度制限部５３２が自動的にキャリブレーション処理を実行すればよい。また、ユーザの指示に応じて、輝度制限部５３２がキャリブレーション処理を開始してもよい。

Ａ３．第１実施例における光変調処理と輝度制限処理：
図５は、第１実施例における画像表示処理の手順を示すフローチャートである。この画像表示処理では、部分遮光機構２７０（図２）の絞り値が画像データに応じて調整されつつ、スクリーンＳＣに画像が表示される。この画像表示処理は、例えば、外部からの映像信号の入力に応じて開始される。

画像表示処理が開始されると、光変調処理（ステップＳ１００）と輝度制限処理（ステップＳ１１０）とが実行される。これらの処理は並行に実行される。そして、これらの処理の結果、スクリーンＳＣ（図１）に画像が表示される。なお、これらの処理は、表示すべき画像が切り替わる度に繰り返し実行される。

図６は、光変調処理の概要を示す説明図である。最初のステップＳ２００では、画像解析部５３１（図３）が、映像ＡＤコンバータ５１０から受信した画像データを解析することによって、明るさパラメータｔｂを算出する。明るさパラメータｔｂは、画像中における最も明るい一部分の明るさを表している。例えば、画像データを解析して得られる輝度ヒストグラムＢＨにおいて、最も明るい所定数の画素を除いた残りの画素の内の最大輝度値を採用できる。所定数の画素を除く理由は、映像信号に含まれるノイズの影響を軽減するためである。なお、明るさパラメータｔｂの算出方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、画像全体を複数のブロックに分割し、各ブロックにおける平均輝度値の内の最も高い平均輝度値を、明るさパラメータｔｂとして採用してもよい。

次のステップＳ２１０では、データ調整部５３３（図３）が伸張処理を実行する。この伸張処理は、液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの透過率を高めるために、画像データの輝度値を大きな値に変換する処理である。本実施例では、輝度値の範囲の最大値ｔａを明るさパラメータｔｂで割った値Ｇｃを、各画素の輝度値に乗じる処理が実行される。この伸張処理により、明るさパラメータｔｂが暗いほど大きく、画像データの輝度分布範囲が伸張される。また、この伸張処理により、伸張後の輝度ヒストグラムＢＨｅは、ゼロから最大値ｔａまでの範囲の全体に分布する。このように、輝度値（すなわち、液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの透過率）を高める理由については、後述する。なお、伸張後のデータは、パネル制御データとして、ＤＡコンバータ５４０に供給される。

なお、伸張処理としては、画像データの形式に応じた種々の処理を採用可能である。例えば、画像データがＲＧＢ各色成分の階調値で表されている場合には、ＲＧＢ各色成分の階調値に上述の係数Ｇｃを乗じればよい。また、画像データが輝度成分の階調値を含む場合には、輝度成分の階調値に上述の係数Ｇｃを乗じればよい。

次のステップＳ２２０では、ＤＡコンバータ５４０（図３）が、デジタルのパネル制御データを、アナログの制御データに変換する。パネルドライバ５５０は、アナログの制御データに基づいて、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂを制御して色光を変調する。その結果、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの各画素の透過率は、輝度が伸張された画像データに応じた透過率に設定される。ただし、後述するように、部分遮光機構２７０（図２）によって画像投写光の輝度が制限されているので、スクリーンＳＣに投影される画像の明るさは、元の映像信号に応じた適切な明るさに維持される。ところで、図６のステップＳ２２０には、画像センサ出力ＩＳが示されている。この画像センサ出力ＩＳは、画像を表示している状態におけるセンサ出力データである。

図７は、輝度制限処理の概要を示す説明図である。最初のステップＳ３００では、画像解析部５３１（図３）が、画像データを解析することによって、輝度目標値ｔＰを算出する。輝度目標値ｔＰは、画像全体の平均的な明るさを表している。本実施例では、画像全体の平均輝度値が、輝度目標値ｔＰとして採用される。以下、画像全体の平均輝度値のことを、ＡＰＬ（Average Picture Level）値とも呼ぶ。

次に、画像解析部５３１は、輝度値で表されたＡＰＬ値ｔＰ（輝度目標値ｔＰ）を、照度値で表されたＡＰＬ値ｉＰ（輝度目標値ｉＰ）に変換する。輝度値と照度値との対応関係は、予め、ルックアップテーブルＬＵＴとして、画像解析部５３１のメモリ（図示せず）に格納されている。このルックアップテーブルＬＵＴは、予め、実験的に設定されている。例えば、部分遮光機構２７０（図２（Ｂ）（Ｃ））の絞りを全開に設定した状態で、画像のＡＰＬ値（輝度値）とセンサ出力データ（照度値）の対応関係を測定すればよい。この際、全画素の輝度値が同じ値に設定された画像を用いればよい。以上のようにして得られるＬＵＴは、ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂ、および、照度センサ２８０の入出力特性（ガンマ特性とも呼ばれる）を反映した対応関係を示す。

この変換によって得られるＡＰＬ値ｉＰは、明るさを伸張させる前の画像データのＡＰＬ値ｔＰに相当する照度を表している。すなわち、ＡＰＬ値ｉＰ（照度）は、画像センサ出力ＩＳの適切な値（すなわち、目標値）を表している。

次のステップＳ３１０では、輝度制限部５３２（図３）が、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰと等しくなるように、光量調整部５６０に駆動指示を出力する。画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰよりも大きいことは、投写される画像の輝度値が過剰に高いことを意味している。このことは、部分遮光機構２７０の開口２７９の大きさが過剰に大きいことを意味している。この場合には、輝度制限部５３２は、開口２７９の大きさを小さくする指示を出力する。逆に、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰよりも小さい場合には、輝度制限部５３２は、開口２７９の大きさを大きくする指示を出力する。これらの駆動指示の出力は、画像センサ出力ＩＳとＡＰＬ値ｉＰとの差分の大きさが所定値以下となるまで、継続される。これらの結果、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰとほぼ等しくなるように、部分遮光機構２７０によって輝度が制限される。

以上の輝度制限処理によって、暗い（ＡＰＬ値ｔＰが小さい）画像を表示する際には、画像投写光の輝度の上限（以下「光輝度上限」とも呼ぶ）が小さな値に制限される。そして、画像が暗いほど（ＡＰＬ値ｔＰが小さいほど）、光輝度上限が小さくなる。ただし、上述したように、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの透過率は、輝度が伸張された画像データに応じた透過率に設定されているので、スクリーンＳＣに投写される画像の明るさは、元の映像信号に応じた適切な明るさに維持される。

なお、本実施例の部分遮光機構では、遮光部材（羽２７６ｗ、２７８ｗ）が動くことによって、光路の断面の内の遮光部材によって遮られる部分の大きさが変化する。その結果、開口２７９の大きさ（すなわち、遮光部材によって遮られる部分の大きさ）の変化速度が過剰に高い場合には、遮光部材の慣性によって、開口２７９の大きさが望ましい大きさを過ぎて変化する可能性が高くなる（オーバーシュート）。そこで、画像センサ出力ＩＳをＡＰＬ値ｉＰに適切に近づけるためには、画像センサ出力ＩＳとＡＰＬ値ｉＰとの差の大きさが小さいほど、開口２７９の大きさの変化速度が小さいことが好ましい。図８は、羽駆動部２７６ｄ、２７８ｄの駆動電圧と、制御差分と、の対応関係を示すグラフである。横軸が制御差分を示し、縦軸が駆動電圧を示している。制御差分は、ＡＰＬ値ｉＰから画像センサ出力ＩＳを引いた差分である。また、駆動電圧がプラスの場合には、開口２７９の大きさが大きくなり、駆動電圧がマイナスの場合には、開口２７９の大きさが小さくなる。図８のグラフでは、制御差分がゼロに近いほどゼロに近くなるように、駆動電圧が設定されている。その結果、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰを通り過ぎて変化することを抑制し、画像センサ出力ＩＳを適切にＡＰＬ値ｉＰに近づけることができる。輝度制限部５３２は、図８に示すグラフに従って駆動電圧を指定する。光量調整部５６０は、指定された駆動電圧を羽駆動部２７６ｄ、２７８ｄに印加する。なお、開口２７９の大きさが望ましい大きさを過ぎて変化する可能性が小さい場合には、開口２７９の大きさの変化速度が、制御差分に拘わらずに、一定値であってもよい。

以上のように、第１実施例では、暗い画像を表示する場合には部分遮光機構２７０によって光量（光輝度上限）が低減されるので、光変調を行う液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂのみを用いて暗い画像を表示する場合と比べて、暗い画像をより暗く再現することができる。その結果、液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂにおいて光り漏れが生じる場合であっても、明るい画像を表示した場合と暗い画像を表示した場合との間のコントラスト比を高めることが可能となる（すなわち、ダイナミックレンジを広げることが可能となる）。また、制限された光量を補償するように画像データの輝度値が伸張されるので、表示される画像の明るさを適切な明るさに維持することができる。

また、第１実施例では、光量調整部５６０（部分遮光機構２７０）による調整後の画像投写光の明るさ（照度）の検出結果（画像センサ出力ＩＳ）に基づくフィードバック制御によって光輝度上限が制御される。その結果、光輝度上限を、表示すべき画像に応じて適切に調整することができる。例えば、平均的な明るさが暗い画像に関しては、ＡＰＬ値ｔＰが小さくなるので、より暗く表示することが可能となる。その結果、ダイナミックレンジを画像に応じて適切に広げることが可能となる。また、同じ制御を行った場合の画像投写光の明るさが、液晶プロジェクタ１００（特に光源や液晶パネル、部分遮光機構）の個体差や経時変化に起因して、一定では無い場合であっても、光輝度上限が適切に制御される。その結果、実際の画像投写光の明るさが適切な明るさから外れることを抑制できる。

また、第１実施例では、図２（Ｄ）に示すように、照度センサ２８０は、収束位置２６０ｉの直後の光学素子であるバックレンズ２６０ｉｂからの反射光ＲＬを受ける。この反射光ＲＬは収束位置２６０ｉの近傍での反射光であるので、表示すべき画像の全体が反射光ＲＬの狭い断面の内に集約されている。従って、照度センサ２８０は、過剰に大きな受光面を有していなくても画像の全体の光を受けることができるので、画像全体を総合した光による照度の検出を容易に行うことができる。その結果、画像の明るさを表すＡＰＬ値ｉＰとの比較に適したセンサ出力データを、容易に取得できる。

また、第１実施例では、図２（Ａ）に示すように、部分遮光機構２７０が、収束位置２６０ｉの近傍に設けられている。従って、部分遮光機構２７０の開口２７９の小型化を図ることが可能となる。これにより、部分遮光機構２７０の小型化、および、部分遮光機構２７０の動作速度の高速化が可能となる。そして、動画像を表示する場合のように画像データの切り換え速度が速い場合であっても、動作速度の高速化によって、部分遮光機構２７０が画像データの変化に追従することが可能となる。なお、部分遮光機構の位置としては、収束位置２６０ｉに近い位置が好ましく、収束位置の直前の光学素子と、収束位置の直後の光学素子との間の位置が特に好ましい。なお、光学素子としては、レンズに限らず、フィルタやミラー等の種々の光学素子が挙げられ得る。

Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例における光学システム２００ａを示す説明図である。この光学システム２００ａは、上述の第１実施例において、図２（Ａ）に示す光学システム２００の代わりに採用することができる。第１実施例の光学システム２００との差違は、部分遮光機構２７０ａが、フロントレンズ２６０ｉａとバックレンズ２６０ｉｂとの間の代わりに、第１レンズアレイ２２２と第２レンズアレイ２２４との間に設けられている点だけである。この部分遮光機構２７０ａの構成は、開口の大きさがより大きな点を除いて、図２（Ｂ）の部分遮光機構２７０と同じである。ここで、部分遮光機構２７０ａの開口の大きさを調整することによって、第２レンズアレイ２２４に入射する光量が調整される。その結果、図２（Ｂ）の部分遮光機構２７０を用いる場合と同様に、部分遮光機構２７０ａによって、光輝度上限が調整される。なお、この光学システム２００ａを利用する場合も、制御部５００（図３）は、上述の第１実施例と同様に、キャリブレーション処理（図４）および画像表示処理（図５）を実行可能である。

以上のように、部分遮光機構の位置としては、光源ランプ２１０から画像の投写面（スクリーンＳＣ）まで伸びる光路上における、光輝度上限を調整可能な任意の位置を採用可能である。また、部分遮光機構の位置としては、画像内の一部分のみの明るさが部分遮光機構によって下げられることを回避できるように、表示画像内の任意の一部分に到達する光が、光束（光ビーム）の断面の広い範囲に分散しているような位置を採用することが好ましい（例えば、図９に示すインテグレータの中の位置や、図２（Ａ）に示す投写レンズシステム２６０の中の位置）。

Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．装置構成：
図１０は、第３実施例における光学システム２００ｂの構成を示す概略図である。図２（Ａ）に示す第１実施例の光学システム２００との差違は、大きく３点ある。第１の差違は、ＲＧＢの各色成分に共通な１つの光源ランプ２１０の代わりに、ＲＧＢの３色の色光をそれぞれ発光する３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂが設けられている点である。第２の差違は、１つの照度センサ２８０の代わりに、ＲＧＢの３つの色光の強度をそれぞれ検出する３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂが設けられている点である。第３の差違は、部分遮光機構２７０が省略されている点である。なお、投写レンズシステム２６０ｂの構成は、部分遮光機構２７０が省略されている点と、照度センサ２８０の代わりに３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂが設けられている点とを除き、図２の投写レンズシステム２６０と同じである。なお、ＲＧＢの３色の色光をそれぞれ発光する光源としては、ＬＥＤに限らず、種々の光源（例えば、レーザーダイオード）を採用可能である。また、発光体とカラーフィルターとを組み合わせた光源を採用してもよい。

３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂから発せられた３色の色光は、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂに、それぞれ、入射する。３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、３色の色光を、それぞれ、変調する。３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂから出た画像投写光の３色成分はプリズム２５０によって合成され、合成された画像投写光は投写レンズシステム２６０ｂに入射する。投写レンズシステム２６０ｂは、図２の投写レンズシステム２６０と同様に、画像を投写する。

図１１は、第３実施例における制御部５００ｂの内部構成を示す概略図である。図３に示す制御部５００との差違は、２点ある。第１の差違は、センサＡＤコンバータ５２０ｂと輝度制限部５３２ｂと光源ドライバ５６０ｂとが、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの発光量を制御することによって、光輝度上限を調整する点である。第２の差違は、カラーバランス調整部５８０が追加されている点である。制御部５００ｂの他の構成要素は、図３の制御部５００の構成要素と同じである。なお、この制御部５００ｂの各構成要素は、いずれも電子回路で構成されており、図示しないバスによって互いに接続されている。

センサＡＤコンバータ５２０ｂは、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂからのアナログ出力信号をデジタルのセンサ出力データに変換する。輝度制限部５３２ｂは、３つの光センサのセンサ出力データと、画像解析部５３１から受信した輝度目標値と、に基づいて、光量指定値を決定する。光源ドライバ５６０ｂは、光量指定値に従って、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂのそれぞれに駆動信号を供給する。３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂのそれぞれの光量は、ＬＥＤ光源に供給される駆動信号のパルス幅を変調するＰＷＭ（pulse width modulation）制御によって調整される。なお、光源ドライバ５６０ｂは、特許請求の範囲における「光量調整部」に相当する。

なお、同じ光量指定値に基づいて同じ制御がされた場合であっても、ＬＥＤ光源の個体差や経時変化に起因して、ＬＥＤ光源から発せられる光の実際の光量（輝度値）が同じ値にならない場合がある。このような場合にも望ましい色で画像を表示するために、カラーバランス調整部５８０は、後述するように、カラーバランスを調整する。

Ｃ２．初期化処理
図１２は、初期化処理の手順を示す説明図である。最初のステップＳ４００では、カラーバランス設定が行われる。このカラーバランス設定処理は、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量のバランスをとるための係数を算出する処理である。

まず、カラーバランス調整部５８０（図１１）は、３つの液晶ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂに対して全白画像表示指示を出力する。そして、この状態で、カラーバランス調整部５８０は、光源ドライバ５６０ｂに対して、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂを最大光量で点灯する指示を出力する（すなわち、３つの光源の光量指定値の全てが、所定の最大値に設定される）。光源ドライバ５６０ｂは、指示に従って、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂを、最大光量で点灯させる。これにより、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂに入射する光量は最大となる。次に、カラーバランス調整部５８０は、センサＡＤコンバータ５２０ｂから、ＲＧＢの各色のセンサ出力データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを、それぞれ取得する。なお、ここで得られたデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、予め設定された条件を用いたＡＤ変換によって得られたデータである。すなわち、これらのデータＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉには、補正が施されていない。

なお、本実施例では、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂからの出力データの比率（Ｒｉ：Ｇｉ：Ｂｉ）が、カラーバランス設定時における３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの実際の光量の比率と、同じであることとしている。そこで、カラーバランス調整部５８０は、所定の目標ＲＧＢ比率（Ｒｏ：Ｇｏ：Ｂｏ）を用いた以下の式に従って、ＲＧＢの各色の調整ゲインＲｇ、Ｇｇ、Ｂｇを算出する。
Ｒｇ＝Ｒｏ／Ｒｉ ...（１Ｒ）
Ｇｇ＝Ｇｏ／Ｇｉ ...（１Ｇ）
Ｂｇ＝Ｂｏ／Ｂｉ ...（１Ｂ）

目標ＲＧＢ比率（Ｒｏ：Ｇｏ：Ｂｏ）は、画像を望ましい色で表示できるような３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量比率である。この比率は、予め実験的に設定されている。例えば、白い画像を望ましい白色で表示できるように設定すればよい。後述するように、画像を表示する際には、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量指定値の比率が、これらの調整ゲインＲｇ、Ｇｇ、Ｂｇの比率と同じになるように、調整される。これによって、画像を望ましい色で表示することができる。

次のステップＳ４１０では、キャリブレーションが行われる。このキャリブレーション処理は、図４で説明したキャリブレーション処理と同じである。ただし、第３実施例で利用されるセンサ出力データは、照度値ではなく、ＲＧＢの３つの色光のそれぞれの強度である。そこで、輝度制限部５３２ｂは、ＲＧＢのそれぞれの強度から照度値を算出し、算出された照度値を用いて、図４の例と同様にキャリブレーションを行う。

ＲＧＢのそれぞれのセンサ出力データからの照度値の算出は、予め設定された対応関係に従って行われる。ＲＧＢと照度値との対応関係は、実験的に設定すればよい。なお、第３実施例のキャリブレーション処理においては、カラーバランス調整部５８０は、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量指定値の比率が、上述の調整ゲインの比率（Ｒｇ：Ｇｇ：Ｂｇ）と同じになるように、各光量指定値を補正する。この補正は、画像を表示する際に実行される補正と同じである（詳細は後述）。

輝度制限部５３２ｂは、算出された照度値が所定の最大値となるように、３色のそれぞれのセンサ出力データを正規化する。これにより、キャリブレーション後の照度値の値域は、ゼロから所定の最大値までの範囲となる。なお、３色のそれぞれのセンサ出力データの正規化は、上述の第１実施例と同様に、種々の方法で行われ得る。

以上のようにして、初期化処理が終了する。なお、初期化処理を実行するタイミングとしては、第１実施例でのキャリブレーション処理を実行するタイミングと同様に、種々のタイミングを採用可能である。

Ｃ３．第３実施例における光変調処理と輝度制限処理：
第３実施例では、図５に示す第１実施例と同様に、画像表示処理が実行される。ステップＳ１００の光変調処理は、図６に示す第１実施例の光変調処理と同じである。一方、ステップＳ１１０の輝度制限処理としては、図７に示す第１実施例の輝度制限処理に修正を加えた処理が採用される。

図７の最初のステップＳ３００は、第１実施例でのステップＳ３００の処理と同じである。次のステップＳ３１０では、輝度制限部５３２ｂは、輝度目標値ｉＰに応じて、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量を調整する。具体的には、輝度制限部５３２ｂ（図１１）は、まず、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂのセンサ出力データから照度値を算出する。ＲＧＢと照度値との対応関係は、上述のキャリブレーション（図１２：Ｓ４１０）で説明された対応関係と同じである。

第３実施例では、こうして算出された照度値が、画像センサ出力ＩＳとして利用される。輝度制限部５３２ｂは、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰと等しくなるように、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量指定値を調整する。画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰよりも大きい場合には、輝度制限部５３２ｂは、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量指定値を小さくする。逆に、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰよりも小さい場合には、輝度制限部５３２ｂは、光量指定値を大きくする。光量指定値の調整は、画像センサ出力ＩＳとＡＰＬ値ｉＰとの差分が所定値以下となるまで、継続される。これらの結果、画像センサ出力ＩＳがＡＰＬ値ｉＰとほぼ等しくなるように、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量が調整される。

また、カラーバランス調整部５８０は、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量指定値の比率が、上述の調整ゲインの比率（Ｒｇ：Ｇｇ：Ｂｇ）と同じになるように、各光量指定値を補正する。これにより、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂから発せられる光の実際の光量の比率は、上述の目標ＲＧＢ比率（Ｒｏ：Ｇｏ：Ｂｏ）と同じになる。その結果、画像は望ましい色で表示される。

なお、光量指定値の比率を調整する際には、調整ゲインが最も大きい色成分に関しては光量指定値を変化させずに、残りの色成分の光量指定値を小さな値に調整することが好ましい。このように、光量指定値を大きくせずに光量指定値の比率を調整することによって、いずれかの光源の光量指定値が最大値よりも大きくなることを防止できる。また、このように、調整ゲインが最も大きい色成分に関しては光量指定値を小さくしないことによって、表示画像の明るさの最大値が、各ＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの発光可能な最大光量と比べて、過剰に小さくなることを防止できる。

以上の輝度制限処理によって、暗い（ＡＰＬ値ｔＰが小さい）画像を表示する際には、３つのＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量、すなわち、光輝度上限が小さな値に設定される。そして、画像が暗いほど（ＡＰＬ値ｔＰが小さいほど）、光輝度上限が小さくなる。これらの結果、第３実施例では、第１実施例と同様に、コントラスト比を高めることが可能となる。また、暗い画像を表示する場合にＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂから発せられる光量が低減されるので、消費電力を低減させることもできる。

また、第３実施例では、光量調整部（光源ドライバ５６０ｂ）による調整後の画像投写光の明るさ（照度）に基づくフィードバック制御によって光輝度上限が制御される。その結果、第１実施例と同様に、光輝度上限を、表示すべき画像に応じて適切に調整することができる。また、液晶プロジェクタの個体差や経時変化の影響によって実際の画像投写光の明るさが適切な明るさから外れることを抑制できる。

さらに、第３実施例では、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂの検出結果に基づいて、３つの光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量比率（すなわち、画像投写光のカラーバランス）が、望ましい比率に調整される。この結果、３つの光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂのそれぞれの光量の個体差や経時変化を補正することができる。そして、画像を望ましい色で表示することができる。

また、第３実施例では、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂが、光輝度上限の調整と、カラーバランスの調整と、の両方に利用される。その結果、光輝度上限の調整と、カラーバランスの調整と、のそれぞれのために別個の光センサを用いる場合と比べて、製造コストを低減することができる。

Ｄ．第４実施例：
図１３は、第４実施例における光学システム２００ｃの構成を示す概略図である。この光学システム２００ｃは、上述の第３実施例において、図１０の光学システム２００ｂの代わりに採用することができる。第３実施例の光学システム２００ｂとの差違は、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂが、投写レンズシステム２６０ｃの中の代わりに、投写レンズシステム２６０ｃとプリズム２５０との間における、画像投写光の光路から外れた位置に設けられている点だけである。

３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂは、投写レンズシステム２６０ｃの最前段のレンズからの反射光（図示せず）を受けるように配置されている。ここで、３つの光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂは、合成された画像投写光を受ける。その結果、図１０に示す第３実施例と同様に、各光センサ２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂの検出結果から、ＡＰＬ値ｉＰとの比較に適した照度を算出することができる。なお、この光学システム２００ｃを利用する場合も、制御部５００ｂ（図１１）は、上述の第３実施例と同様に、初期化処理（図１２）と、画像表示処理と、を実行可能である。

Ｅ．第５実施例：
上述の各実施例において、部分遮光機構としては、図２（Ｂ）に示すような２枚の羽２７６ｗ、２７８ｗ（遮光部材）をスライドさせる機構に限らず、光路の断面の一部を遮る遮光部材を有するとともに、遮光部材が動くことによって遮光部材によって遮られる部分の大きさが変化する種々の部分遮光機構を採用可能である。このような部分遮光機構としては、例えば、３枚以上の羽がスライドすることによって開口の大きさを調整する絞り機構を採用してもよい。また、開き戸と同様に回転軸を中心に弧を描いて開閉する遮光部材を用いた部分遮光機構を採用してもよい。図１４は、このような部分遮光機構２７０ｅの断面図である。この部分遮光機構２７０ｅは、２枚のドア２７３、２７５を有している。これらのドア２７３、２７５は、それぞれ平板形状を有しており、光の進む方向と垂直な回転軸２７３ａ、２７５ａを中心にそれぞれ回動可能である。これらのドア２７３、２７５と、光の進む方向とのなす角度ＡＬが９０度に近いほど、遮光部材（ドア２７３、２７５）によって遮られる部分の大きさが大きくなる。

以上説明したような部分遮光機構では、遮光部材によって遮られる部分の大きさを小さくすることが容易である。例えば、光路外に遮光部材を移動させれば、光の減衰率をほぼゼロにすることができる。その結果、投写可能な明るさの最大値を低下させずに、光輝度上限を調整することができる。

Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

変形例１：
上述の各実施例において、画像解析部は、画像データが表す画像の明るさが暗いほど暗くなるように明るさの目標値を決定しなくてもよい。一般には、明るさの目標値は、画像データの解析結果に基づいて決定される任意の値を採用可能である。ここで、画像データが表す画像の明るさとは無関係に、目標値を決定してもよい。例えば、画像データが表す画像から検出された被写体の種類（例えば、人物、山）に応じて目標値を決定してもよい。

また、上述の各実施例において、データ調整部は、伸張処理を実行しなくてもよい。一般には、データ調整部によって実行される処理としては、投写光変換部の制御のための制御データを画像データに基づいて生成する任意の処理を採用可能である。例えば、画像データの輝度分布範囲を修正せずに制御データを生成する処理を採用してもよい。また、画像データの輝度の分布範囲を縮小する処理を採用してもよい。こうすれば、表示画像内の輝度差が小さい画像を好むユーザにとって好ましい画像を表示することが可能となる。

ただし、画像解析部が、画像データが表す画像の明るさが暗いほど暗くなるように輝度目標値を決定し、さらに、データ調整部が伸張処理を実行することが好ましい。こうすれば、実際に表示される画像の明るさを適切な明るさに維持するとともに、過剰に明るい光量で暗い画像を表示することを抑制できる。

なお、画像データが表す画像の明るさとしては、画像全体の平均輝度値に限らず、画像の明るさと相関のある種々の値を採用可能である。例えば、画像内の位置よって異なる重みを付した重み付き平均輝度値を採用してもよい。また、輝度ヒストグラムにおける中間値を採用してもよい。また、これらの値をそのまま輝度目標値として用いる代わりに、これらの値から所定の関数に従って算出される値を輝度目標値として用いてもよい。なお、画像全体の平均的な明るさを表す平均輝度値は、重みの有無に拘わらずに、画像全体を総合した代表値を表している。従って、平均輝度値に基づいて輝度目標値を決定すれば、種々の画像に対して適切な目標値を取得することができる。

変形例２：
上述の各実施例において、伸張処理としては、画像データの輝度の範囲を伸張するような任意の処理、すなわち、輝度をより高い値に変換するような任意の処理を採用可能である。例えば、画像データが表す画像の明るさ（例えば、平均輝度値や輝度の中間値）が暗いほど大きく、画像データの輝度分布範囲を伸張してもよい。いずれの場合も、伸張処理後の輝度分布は、ゼロから最大値までの範囲の全体に広がっていなくてもよい。また、明るさパラメータｔｂが、明るさ（輝度）の最大値を超えないように、伸張処理を行うことが好ましい。こうすれば、表示された画像内において、輝度が最大値であるような過剰に明るい領域が増大することを抑制できる。

変形例３：
上述の各実施例において、光センサの位置としては、投写面（スクリーンＳＣ）へ至る画像投写光の光路から外れた位置であって、画像投写光を受けることが可能な任意の位置を採用可能である。これは、部分遮光機構の有無に拘わらずに、同じである。ただし、部分遮光機構を用いる場合には、部分遮光機構を通過した後の画像投写光を光センサが受けるような位置が採用され得る。また、いずれの場合も、光センサは、収束位置の近くの画像投写光を受けることが好ましい。例えば、図９に示す光学システム２００ａにおいては、収束位置２６０ｉの直前の光学素子（フロントレンズ２６０ｉａ）からの反射光を受けることが好ましい。また、収束位置２６０ｉの直後の光学素子（バックレンズ２６０ｉｂ）からの反射光を受けることも好ましい。また、これら２つの光学素子からの反射光の両方を受けることも好ましい。これらによれば、光センサが容易に画像の全体の光を受けることができるので、画像の明るさを表す検出結果を容易に得ることができる。なお、光センサが画像投写光の光路中に配置されていてもよい。ただし、この場合には、投写光が暗くなる。

変形例４：
上記各実施例において、輝度値と照度値との対応関係は、ルックアップテーブルＬＵＴに限らず、任意の形式で定めることができる。例えば、対応関係が、輝度値から照度値を返す関数で定められていても良い。また、輝度値と照度値との対応関係を決定する方法としては、上述の方法に限らず、任意の方法を採用可能である。例えば、以下の様な方法を採用してもよい。最初に、種々のＡＰＬ値ｔＰに対する、投影された画像の望ましい明るさを、官能評価によって定める。この際、明るさを調整するために、ライトバルブ２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの透過率を調整してもよく（図３）、部分遮光機構２７０の開口２７９の大きさを調整してもよく（図２（Ｂ））、ＬＥＤ光源２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂの光量を調整してもよい（図１０）。次に、望ましい明るさの画像を投影した状態でのセンサ出力データを取得する。そして、得られた実験結果から、ＡＰＬ値ｔＰ（輝度値）とセンサ出力データ（照度値）との対応関係を定める。

変形例５：
上述の第３および第４実施例のように、互いに色相が異なる複数の色光をそれぞれ発する複数の光源（例えば、ＲＧＢの３色の光源）を用いる場合にも、第１および第２実施例と同様に、部分遮光機構を用いることによって光輝度上限を調整してもよい。また、第１および第２実施例のように、全ての色成分に共通な１つの光源を用いる場合にも、第３および第４実施例と同様に、光源の発光量を調整することによって光輝度上限を調整してもよい。

変形例６：
上述の各実施例において、画像投写光のカラーバランスを調整する処理としては、光量指定値を補正する処理に限らず、種々の処理を採用可能である。例えば、画像データにおけるＲＧＢの強度比率を、調整ゲインＲｇ、Ｇｇ、Ｂｇに基づいて補正してもよい。

また、カラーバランスを調整するために利用されるカラーセンサとしては、ＲＧＢの３色のセンサに限らず、互いに色相が異なる複数の色光のそれぞれの強度を検出する複数のカラーセンサを採用可能である。例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のそれぞれの強度を検出する３つのセンサを用いても良い。また、互いに色相が異なる４以上の色光のそれぞれの強度を検出する４以上のセンサを用いてもよい。いずれの場合も、カラーバランス調整部は、複数のカラーセンサの検出結果に基づいて、画像投写光における各色成分（例えば、ＲＧＢ）の強度比率を調整すればよい。同様に、輝度制限部は、複数のカラーセンサの検出結果から、所定の対応関係に基づいて、画像投写光の明るさを算出すればよい。

変形例７：
上述の各実施例において、投写光変換部としては、液晶ライトバルブに限らず、光源から発せられた光を、画像を投写するための画像投写光に変換する種々の装置を採用可能である。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device，ＴＩ(Texas Instruments)社の商標）を用いてもよい。

変形例８：
上記各実施例において、輝度目標値の単位時間当たりの変化量を、所定値以下に制限することが好ましい。こうすれば、明るさの変化が大きな動画像を表示する場合のように、画像データの切り換えによって画像の明るさが大きく変化する場合であっても、輝度目標値が急激に変化することが抑制される。その結果、表示される画像の明るさが急激に変化することを抑制することができる。これらは、明るさパラメータの単位時間当たりの変化量についても同様である。

変形例９：
上述の各実施例において、画像投写光の明るさ上限（光輝度上限）の調整方法としては、光源の明るさ（発光量）を調整する方法や、部分遮光機構を制御する方法に限らず、種々の方法を採用可能である。例えば、偏光板の透過軸の方向を回転させることによって光の透過率を変える装置を用いて明るさの上限を調整してもよい。ただし、光量調整部は、明るさの上限を調整するために、光源の明るさ（発光量）と、部分遮光機構と、の少なくとも一方を制御することが好ましい。こうすれば、投写可能な明るさの最大値を低下させずに、光輝度上限を調整することができる。

変形例１０：
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図３のデータ調整部５３３を、ＣＰＵとメモリとを有するコンピュータに置き換えてもよい。この場合には、ＣＰＵは、プログラムを実行することによって、データ調整部５３３の種々の機能を実現する。

また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

本発明の一実施例としての液晶プロジェクタ１００の構成を示す概略図である。 光学システム２００の一例を示す概略図である。 制御部５００の内部構成を示す概略図である。 キャリブレーション処理の概要を示す説明図である。 第１実施例における画像表示処理の手順を示すフローチャートである。 光変調処理の概要を示す説明図である。 輝度制限処理の概要を示す説明図である。 羽駆動部２７６ｄ２７８ｄの駆動電圧と制御差分との対応関係を示すグラフである。 第２実施例における光学システム２００ａを示す説明図である。 第３実施例における光学システム２００ｂの構成を示す概略図である。 第３実施例における制御部５００ｂの内部構成を示す概略図である。 初期化処理の手順を示す説明図である。 第４実施例における光学システム２００ｃの構成を示す概略図である。 部分遮光機構２７０ｅの断面図である。

符号の説明

１００…液晶プロジェクタ
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ…光学システム
２１０…光源ランプ
２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ…ＬＥＤ光源
２１２…凹面鏡
２２２…第１レンズアレイ
２２４…第２レンズアレイ
２２６…偏光変換素子
２２８…重畳レンズ
２３０…フィールドレンズ
２４０…ライトバルブ
２４０、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂ…液晶ライトバルブ（液晶パネル）
２５０…クロスダイクロイックプリズム
２６０ｉ…収束位置
２６０ｉａ…フロントレンズ
２６０ｉｂ…バックレンズ
２６０、２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ…投写レンズシステム
２７０、２７０ａ、２７０ｅ…部分遮光機構
２７２…壁
２７３、２７５…ドア
２７３ａ、２７５ａ…回転軸
２７４…穴
２７６ｄ…第１羽駆動部
２７６ｗ…第１羽
２７８ｄ…第２羽駆動部
２７８ｗ…第２羽
２７９…開口
２８０…照度センサ
２８０Ｒ、２８０Ｇ、２８０Ｂ…光センサ
５００、５００ｂ…制御部
５１０…映像ＡＤコンバータ
５２０、５２０ｂ…センサＡＤコンバータ
５３１…画像解析部
５３２、５３２ｂ…輝度制限部
５３３…データ調整部
５４０…ＤＡコンバータ
５５０…パネルドライバ
５６０…光量調整部
５６０ｂ…光源ドライバ
５８０…カラーバランス調整部

Claims (11)

1. 画像データに基づいて画像を表示する投写表示装置であって、
   光源と、
   前記光源から発せられた光を、画像を投写するための画像投写光に変換する投写光変換部と、
   前記画像投写光を投射するとともに複数の光学素子を含む投写レンズシステムと、
   前記画像データに基づいて、前記投写光変換部の制御のための制御データを生成するデータ調整部と、
   前記画像投写光の明るさの上限を調整する光量調整部と、
   前記光量調整部による調整後の前記画像投写光の明るさを検出する光センサと、
   前記光センサによって検出される明るさの目標値を、前記画像データの解析結果に基づいて決定する画像解析部と、
   前記光センサによって検出される明るさが前記目標値に近づくように前記光量調整部を制御する輝度制限部と、
   を備え、
   前記投写レンズシステム内において、光路に沿って離間して配置された所定の２つの光学素子の間の空間中には、前記画像投写光が収束する収束位置が形成され、
   前記光センサは、前記収束位置の直後の光学素子と、前記収束位置の直前の光学素子と、の少なくとも一方の光学素子からの反射光を受ける、投写表示装置。
2. 請求項１に記載の投写表示装置であって、
   前記データ調整部は、前記画像データの輝度分布範囲を伸張することによって前記制御データを生成し、
   前記画像解析部は、前記画像データが表す画像の明るさが暗いほど暗くなるように前記明るさの目標値を決定する、
   投写表示装置。
3. 請求項２に記載の投写表示装置であって、
   前記データ調整部は、前記画像データの内の最も明るい一部分の明るさを表す明るさパラメータに基づいて、前記明るさパラメータが暗いほど大きく、前記画像データの輝度分布範囲を伸張する、
   投写表示装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の投写表示装置であって、
   前記光量調整部は、前記明るさの上限を調整するために、前記光源の明るさを調整する、
   投写表示装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の投写表示装置であって、さらに、
   前記光源から前記画像の投写面まで伸びる光路上に配置される部分遮光機構であって、前記光路の断面の一部を遮る遮光部材を有するとともに、前記遮光部材が動くことによって前記遮光部材によって遮られる部分の大きさが変化するように構成された部分遮光機構を備え、
   前記光量調整部は、前記明るさの上限を調整するために、前記部分遮光機構を駆動することによって前記遮られる部分の大きさを調整する、
   投写表示装置。
6. 請求項５に記載の投写表示装置であって、
   前記輝度制限部は、前記目標値と、前記光センサによって検出された明るさとの差の大きさが小さいほど、前記遮られる部分の大きさの変化速度が小さくなるように、前記光量調整部を制御する、投写表示装置。
7. 請求項５ないし請求項６のいずれかに記載の投写表示装置であって、さらに、
   前記画像投写光を投写するとともに複数の光学素子を含む投写レンズシステムを備え、
   前記投写レンズシステム内において、光路に沿って連続してならぶ所定の２つの光学素子の間には、前記画像投写光が収束する収束位置が形成され、
   前記部分遮光機構は、前記収束位置の直後の光学素子と、前記収束位置の直前の光学素子と、の間に設けられている、
   投写表示装置。
8. 請求項７に記載の投写表示装置であって、
   前記光センサは、前記収束位置の直後の光学素子からの反射光を受ける、
   投写表示装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の投写表示装置であって、
   前記光センサは、互いに色相が異なる複数の色光のそれぞれの強度を検出する複数のカラーセンサを含み、
   前記輝度制限部は、前記複数のカラーセンサの検出結果から所定の対応関係に従って前記画像投写光の明るさを算出し、
   前記投写表示装置は、さらに、
   前記複数のカラーセンサの検出結果に基づいて前記画像投写光のカラーバランスを調整するカラーバランス調整部を備える、
   投写表示装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の投写表示装置であって、
    前記輝度制限部は、所定のタイミングで、前記光センサの検出結果を実際の最も明るい検出結果で正規化するためのキャリブレーションを実行する、投写表示装置。
11. 画像データに基づいて画像を表示する投写表示方法であって、
    前記画像データに基づいて制御データを生成する工程と、
    光源から発せられた光を、画像を投写するための画像投写光に、前記制御データに基づいて変換する投写光変換工程と、
    前記画像投写光の明るさの上限を調整する光量調整工程と、
    前記光量調整工程による調整後の前記画像投写光の明るさを検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出される明るさの目標値を、前記画像データの解析結果に基づいて決定する工程と、
    を備え、
    前記光量調整工程は、前記検出工程で検出される明るさが前記目標値に近づくように前記画像投写光の明るさの上限を調整する工程を含み、
    前記検出工程は、前記画像投写光を投射するとともに複数の光学素子を含む投写レンズシステム内において、光路に沿って離間して配置された所定の２つの光学素子の間の空間中に形成された前記画像投写光が収束する収束位置の直後の光学素子と、前記収束位置の直前の光学素子と、の少なくとも一方の光学素子からの反射光を、光センサを用いて受けることにより、調整後の前記画像投写光の明るさを検出する、
    投写表示方法。

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