投写型映像表示装置
【課題】投写画像の視認性に影響を及ぼす投写条件の変化を反映して光源装置の出射光量を適切に調整する。
【解決手段】プロジェクタ１００は、光源装置１０と、入力された映像信号に基づいて光源装置１０から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子４０と、光変調素子４０で生成された映像光を投写面に投写する投写部５０と、投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部５００と、撮像画像に基づいて、少なくとも投写部５０が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、投写条件推定手段によって推定された投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える。
【解決手段】プロジェクタ１００は、光源装置１０と、入力された映像信号に基づいて光源装置１０から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子４０と、光変調素子４０で生成された映像光を投写面に投写する投写部５０と、投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部５００と、撮像画像に基づいて、少なくとも投写部５０が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、投写条件推定手段によって推定された投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、投写画像の明るさを調整する機能を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）として、たとえば特開２００３−１３１３２３号公報（特許文献１）には、投写レンズにズーム機構を備えたズームレンズを使用し、ズームレンズの焦点距離に連動して、光源ランプの明るさを調節するプロジェクタが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３１３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるプロジェクタでは、ズーム機構によって投写画像のサイズを小さくした場合には、自動的に光源の発光出力を絞ることにより、投写画像が明るすぎることによる視認性の低下を防止する。
【０００５】
しかしながら、投写画像のサイズは、投写レンズのズーム状態だけでなく、プロジェクタから投写面までの距離である投写距離によっても変化する。そのため、投写距離に応じて投写画像の明るさが変化する。上記の特許文献１では、投写距離による投写画像の明るさの変化に対応することができないため、プロジェクタの設置場所が変更されると、投写画像を最適な明るさに調整することが困難となる。
【０００６】
また、投写画像の明るさやコントラストなどの視認性は、投写画像のサイズ以外にも、プロジェクタの設置環境や投写面の状態などによっても変化する。さらに、三次元表示が可能に構成されたプロジェクタにおいては、二次元表示を行なう場合と三次元表示を行なう場合とでは、光源装置の出射光量と投写画像の明るさとの関係が異なってくる。したがって、これらの要素を反映して光源装置の光量を調整しなければ、投写画像の視認性を低下させる虞がある。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、投写画像の視認性に影響を及ぼす投写条件の変化を反映して光源装置の出射光量を適切に調整することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、投写型映像表示装置は、光源装置と、入力された映像信号に基づいて光源装置から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子と、光変調素子で生成された映像光を投写面に投写する投写部と、投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、撮像画像に基づいて、少なくとも投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、投写条件推定手段によって推定された投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える。
【０００９】
好ましくは、投写型映像表示装置は、二次元表示と三次元表示とを切替え可能に構成される。投写部は、左目用の映像信号に基づく第１の映像光と右目用の映像信号に基づく第２の映像光とを時分割で投写することにより、投写面に三次元表示を実現するように構成される。投写条件推定手段は、二次元表示のときの投写画像の輝度に対して三次元表示のときの投写画像の輝度が低減する割合である輝度低減率を推定するための輝度低減率推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および輝度低減率に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１０】
好ましくは、投写条件推定手段は、環境光の輝度を推定するための環境光輝度推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および環境光の輝度に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１１】
好ましくは、投写条件推定手段は、投写面の反射率を推定するための反射率推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および投写面の反射率に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１２】
好ましくは、投写部は、投写画角を調整することにより、映像光を任意のズーム倍率で投写可能に構成される。投写条件推定手段は、投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件として、ズーム倍率および投写距離を推定する。
【００１３】
好ましくは、光量調整手段は、少なくともズーム倍率および投写距離をパラメータとして算出された光量調整係数を有し、推定されたズーム倍率および投写距離に応じて光量調整係数を設定する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、投写画像の視認性に影響を及ぼす投写条件の変化を反映して光源装置の出射光量を適切に制御することにより、投写条件の変化による投写画像の視認性を損なうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成を示す図である。
【図２】本体キャビネットの内部構成を説明するための斜視図である。
【図３】本実施の形態１に係るプロジェクタの制御構造を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプロジェクタにおける光量調整処理を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図５】テストパターンの一例を示す図である。
【図６】テストパターンの他の例を示す図である。
【図７】図４のステップＳ０３の処理を説明するフローチャートである。
【図８】投写条件推定部によるテストパターンの特徴点の検出を説明する図である。
【図９】投写条件推定部によるテストパターンの特徴点の検出を説明する図である。
【図１０】投写条件推定部によるズーム状態の推定を説明する概念図である。
【図１１】投写条件推定部による投写距離の推定を説明する概念図である。
【図１２】図４のステップＳ０６の処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１３のステップＳ０７２の処理を説明するフローチャートである。
【図１５】投写面と光量調整係数Ｋｒとの関係を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１７】三次元表示が可能なプロジェクタの一形態を説明する概念図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成を示す図である。本実施の形態では、便宜上、プロジェクタ１００から見て投写面のある方を前、投写面と反対方向を後ろ、投写面からプロジェクタ１００から見て右方向を右、投写面からプロジェクタ１００を見て左方向を左、前後左右方向に垂直な方向であってプロジェクタ１００から投写面に向かう方向を下、その反対方向を上と定義する。また、上記左右方向をＸ方向、上記前後方向をＹ方向、上記上下方向をＺ方向と定義する。
【００１８】
図１を参照して、プロジェクタ１００は、いわゆる短焦点投写型のプロジェクタであって、略方形状の本体キャビネット２００と、撮像部５００とを備える。
【００１９】
本体キャビネット２００には、映像光を透過するための投写口２１０が設けられている。投写口２１０から下斜め前方へ出射された映像光が、プロジェクタ１００の前方に配された投写面に拡大投写される。本実施の形態では、投写面は、プロジェクタ１００が載置される床面に設けられる。なお、本体キャビネット２００の後面が床面に接するようにプロジェクタ１００を設置する場合には、投写面を壁面に設けることができる。
【００２０】
撮像部５００は、本体キャビネット２００の上面側に設置される。撮像部５００は、たとえばＣＣＤ（Charge Couple Device）センサ、あるいはＣＭＯＳ（Completely Metal Oxide Semiconductor）センサ等からなる撮像素子と、撮像素子の前方に配置された光学レンズ等とを備える。撮像部５００は、プロジェクタ１００が映像光を投写可能な範囲（以下、「投写領域」ともいう）４１０を少なくとも含む範囲を撮像する。撮像部５００は、その撮像画像を示す画像データ（以下、「撮像データ」という）を生成する。なお、撮像部５００は、図１に示すように本体キャビネット２００に併設されていてもよく、本体キャビネット２００に内蔵されていてもよい。
【００２１】
図２は、本体キャビネット２００の内部構成を説明するための斜視図である。
図２を参照して、本体キャビネット２００は、光源装置１０と、クロスダイクロイックミラー２０と、折り返しミラー３０と、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）４０と、投写ユニット５０とを備える。
【００２２】
光源装置１０は、複数（たとえば３個とする）の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを含む。光源１０Ｒは、赤色波長域の光（以下、「Ｒ光」という）を発光する赤色光源であり、たとえば赤色ＬＥＤ（Light Emitting Device）や赤色ＬＤ（Laser Diode）からなる。光源１０Ｒには、光源１０Ｒで発生した熱を放出するためのヒートシンクおよびヒートパイプからなる冷却部４００Ｒ（図示せず）が設けられている。
【００２３】
光源１０Ｇは、緑色波長域の光（以下、「Ｇ光」という）発光する緑色光源であり、たとえば緑色ＬＥＤや緑色ＬＤからなる。光源１０Ｇには、光源１０Ｇで発生した熱を放出するためのヒートシンク４１０Ｇおよびヒートパイプ４２０Ｇからなる冷却部４００Ｇが設けられている。
【００２４】
光源１０Ｂは、青色波長域の光（以下、「Ｂ光」という）を発光する青色光源であり、たとえば青色ＬＥＤや青色ＬＤからなる。光源１０Ｂには、光源１０Ｂで発生した熱を放出するためのヒートシンク４１０Ｂおよびヒートパイプ４２０Ｂからなる冷却部４００Ｂが設けられている。
【００２５】
クロスダイクロイックミラー２０は、光源１０から入射された光のうち、Ｂ光のみを透過し、Ｒ光およびＧ光を反射する。クロスダイクロイックミラー２０を透過したＢ光、およびクロスダイクロイックミラー２０で反射されたＲ光およびＧ光は、折り返しミラー３０へ導かれ、そこで反射され、ＤＭＤ４０に入射される。
【００２６】
ＤＭＤ４０は、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーを含む。１つのマイクロミラーは、１つの画素を構成する。マイクロミラーは、入射するＲ光、Ｇ光およびＢ光に対応するＤＭＤ駆動信号に基づいて、高速でオン・オフ駆動される。
【００２７】
マイクロミラーの傾斜角度が変えられることによって各光源からの光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）が変調される。具体的には、ある画素のマイクロミラーがオフ状態のときには、このマイクロミラーによる反射光は投写ユニット５０には入射しない。一方、マイクロミラーがオン状態のときには、このマイクロミラーによる反射光は投写ユニット５０に入射する。各光源の発光期間に占めるマイクロミラーがオン状態となる期間の比率を調整することにより、画素ごとに画素の階調が調整される。
【００２８】
ＤＭＤ４０は、光源装置１０からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射されるタイミングに同期して、各マイクロミラーを駆動する。投写ユニット５０は、投写レンズユニット５１と、反射ミラー５２とを含む。ＤＭＤ４０により反射された光（映像光）は、投写レンズユニット５１を通過し、反射ミラー５２へ出射される。映像光は、反射ミラー５２によって反射され、本体キャビネット２００に設けられた投写口２１０から外部へ出射される。投写面には、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光による画像が順に投写される。投写面上に投写される各色の色光による画像は、人間の目には、それらの色光による画像が重ね合わせて生成されるカラー画像として認識される。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ１００の制御構造を説明する図である。
【００３０】
図３を参照して、プロジェクタ１００は、光源装置１０（図２）と、ＤＭＤ４０（図２）と、投写ユニット５０（図２）と、撮像部５００（図１）と、テストパターン発生部３１０と、映像信号入力部３２０と、セレクタ（選択回路）３３０と、補正指示部３５０と、投写条件推定部３６０と、操作受付部３４０とを備える。
【００３１】
映像信号入力部３２０は、図示しない外部の映像ソース機器から与えられる映像信号を受信する。映像信号入力部３２０は、受信した映像信号を、表示のための信号に処理して出力する。
【００３２】
具体的には、映像信号入力部３２０は、受信した映像信号を１フレーム（１画面）ごとにフレームメモリ（図示せず）に書込むとともに、フレームメモリに書込まれた映像を読出す。そして、この書込みと読出しとの処理の過程において、各種の画像処理を施すことにより、受信した映像信号を変換して投写画像用の表示映像信号を生成する。なお、映像信号入力部３２０が行なう画像処理には、プロジェクタ１００からの投写光の光軸と投写面との相対的な傾きによって生じる画像歪みを補正するための画像歪み補正処理や、投写面に表示される投写画像の表示サイズを拡大または縮小させるための画像サイズ調整処理などが含まれる。
【００３３】
テストパターン発生部３１０は、後述する光源装置１０の出射光量の調整処理（以下では、単に「光量調整処理」ともいう）に用いるテストパターンを発生する。テストパターンは、投写面に表示される画像の投写条件を推定するための画像である（図５，６参照）。投写条件には、投写画像の表示サイズを指定するための投写条件が少なくとも含まれる。この投写画像の表示サイズを指定するための投写条件には、投写レンズユニット５１のズーム倍率および投写距離が含まれる。
【００３４】
なお、テストパターンは、上述した画像歪み補正処理や画像サイズ調整処理などにおいて、画像の投写状態（画像の歪み状態や表示位置など）を認識するためのテストパターンとしても利用することができる。
【００３５】
セレクタ３３０は、映像信号入力部３２０からの表示映像信号を第１の入力端子に受け、テストパターン発生部３１０からのテストパターンを第２の入力端子に受ける。セレクタ３３０は、補正指示部３５０から与えられるセレクト信号に従って、表示映像信号およびテストパターンのいずれか一方を選択してＤＭＤ４０へ出力する。
【００３６】
操作受付部３４０は、ユーザが操作するリモコンから送信されるリモコン信号を受信する。操作受付部３４０は、リモコン信号を受信するだけでなく、本体キャビネット２００に設けられた操作パネルからの信号を受付けることができる。操作受付部３７０は、リモコンまたは操作パネルへの操作がなされると、当該操作を受付け、各種動作のトリガとなるコマンド信号を生成する。
【００３７】
具体的には、操作受付部３４０は、ユーザがリモコン、操作パネルまたはメニュー画面を操作することにより、投写画像の明るさ調整を指示した場合には、光源装置１０の出射光量の調整処理（光量調整処理）を行なうためのコマンド信号（以下、「光量調整指示」ともいう）を生成して補正指示部３５０へ出力する。
【００３８】
あるいは、補正指示部３５０は、ユーザの指示に従って光量調整処理を行なう構成とする以外に、映像信号入力部３２０から与えられた表示映像信号の明るさに応じて自動的に光量調整処理を行なうことも可能である。または、プロジェクタ１００の配置が変更されたことが図示しない傾斜センサ等によって検知された場合において、自動的に光量調整処理を実行する構成としてもよい。
【００３９】
補正指示部３５０は、操作受付部３４０からの光量調整指示に応じて、表示映像信号およびテストパターンのいずれか一方を選択するためのセレクト信号を生成して、セレクタ３３０に出力する。具体的には、補正指示部３５０は、操作受付部３４０から光量調整指示を受付けていない場合には、表示映像信号を選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、表示映像信号をＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、表示映像信号に基づいてＤＭＤ駆動信号（オンオフ信号）を生成すると、光源装置１０からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射されるタイミングに同期して、ＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、表示映像信号に応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００４０】
一方、操作受付部３４０から光量調整指示を受付けた場合には、補正指示部３５０は、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、テストパターンをＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、テストパターンに基づいて生成されたＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、テストパターンに応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００４１】
補正指示部３５０は、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成するとともに、投写面上に表示されるテストパターンの投写条件の推定を指示するための制御信号を生成して投写条件推定部３６０へ出力する。
【００４２】
投写条件推定部３６０は、補正指示部３５０の指示に従って、投写条件を推定する。具体的には、投写条件推定部３６０は、撮像部５００により生成された投写面の撮像画像を表わす画像データ（撮像データ）を取得すると、撮像データに基づいて投写条件を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定された投写条件に応じて、投写画像の明るさを所定の明るさにするために、光源装置１０の出射光量を調整する。
【００４３】
以下に、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ１００において実行される光量調整処理について、図面を参照して説明する。
【００４４】
（光量調整処理）
図４は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタにおける光量調整処理を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図４を始めとして、以下に示すフローチャートの各ステップの処理は、図３に示す制御構造によるソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実行される。また、図４に示すフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立する毎に実行される。
【００４５】
図４を参照して、補正指示部３５０は、ステップＳ０１により、操作受付部３４０から光量調整指示が入力されたか否かを判定する。光量調整指示が入力されていない場合（ステップＳ０１のＮＯ判定時）には、以降の処理を行なわず、処理を終了する。
【００４６】
一方、光量調整指示が入力されている場合（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）には、補正指示部３５０は、光量調整処理を実行する。具体的には、補正指示部３５０は、ステップＳ０２により、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従ってテストパターンを選択してＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０によってテストパターンに応じた映像光が形成されると、投写ユニット５０によって投写面上に投写される。
【００４７】
図５にテストパターンの一例を示す。図５を参照して、テストパターンは、４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を構成する４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）の少なくとも一部を構成する画像である。同図では、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）は、濃淡あるいは明暗の差（エッジ）によって表わされる。テストパターンは、黒の背景と白抜きの菱形とからなる画像であり、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）の少なくとも一部を構成する。なお、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）は、所定の読出し方向（水平方向）に対して傾きを有する。
【００４８】
なお、テストパターンは、図６（ａ）に示すように、黒の背景と白抜きの三角形とからなる画像であってもよい。あるいは、図６（ｂ）に示すように、黒の背景と一対の白抜きの三角形とからなる画像であってもよいし、図６（ｃ）に示すように、黒色無地の画像（以下、輝度０％画像とも称する）であってもよい。
【００４９】
図４に戻って、撮像部５００は、ステップＳ０３では、投写面に表示されたテストパターンを撮像して撮像データを生成する。投写条件推定部３６０は、撮像データに基づいて、投写領域を検出する。具体的には、投写条件推定部３６０は、図５の撮像画像４００における投写領域４１０の４隅を検出する。さらに、投写条件推定部３６０は、撮像データに基づいて、撮像画像における３つ以上の交点を検出する。以下では、テストパターンが図５に示す画像（白抜きの菱形）である場合について例示する。撮像画像における３つ以上の交点は、テストパターンにおける３つ以上の交点とそれぞれ対応している。このテストパターンにおける３つ以上の交点を、テストパターンの「特徴点」とも表記する。
【００５０】
以下に、図７〜図９を参照して、投写条件推定部３６０によるテストパターンの特徴点の検出について説明する。
【００５１】
図７は、図４のステップＳ０３の処理を説明するフローチャートである。
図７を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３１により、撮像部５００により生成されたテストパターンの撮像データを取得する。そして、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３２により、テストパターンにおける所定の読み出し方向に沿ってテストパターンの撮像画像を順に読み出す。
【００５２】
具体的には、投写条件推定部３６０は、ラインバッファを有しており、撮像部５００によって生成された撮像画像のうち、テストパターンを構成する所定ラインごとに、所定ラインに対応する撮像画像をラインバッファに読み出す。
【００５３】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３３により、ラインバッファに読み出された撮像画像に基づいて、テストパターンの特徴点を検出する。
【００５４】
詳細には、投写条件推定部３６０は、最初に、ラインバッファに読み出された撮像画像に基づいて、濃淡あるいは明暗の差（エッジ）を有する点Ｐｅｄｇｅを取得する（図８参照）。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターン（図５）の白抜きの菱形の４辺に対応する点Ｐｅｄｇｅ群を取得する。
【００５５】
次に、投写条件推定部３６０は、図９に示すように、点Ｐｅｄｇｅ群に基づいて、撮像画像における４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）を取得する。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターンにおける４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４)に対応する４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）を取得する。
【００５６】
さらに、投写条件推定部３６０は、取得された４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）に基づいて、撮像画像における４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を取得する。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターンの特徴点である４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）に対応する４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を取得する。
【００５７】
図４に戻って、ステップＳ０３の処理により、撮像画像におけるテストパターンの特徴点Ｃ１〜Ｃ４が検出されると、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０４により、検出された特徴点Ｃ１〜Ｃ４を用いて、投写レンズユニット５１のズーム倍率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定したズーム倍率に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｚを算出する。
【００５８】
図１０は、投写条件推定部３６０によるズーム状態の推定を説明する概念図である。
本実施の形態１によるプロジェクタ１００は、投写面に表示される画像の表示サイズを調整するためのズーム調整機能を備えている。具体的には、投写ユニット５０に設けられたズーム機構（図示せず）によって、投写レンズユニット５１の光軸方向の相対位置を変化させることにより、投写レンズユニット５１のズーム倍率を調整することができる。
【００５９】
図１０（ａ）には、ズーム倍率を最も広角側（ワイド端）にした場合に投写面に表示されるテストパターンが示される。図１０（ｂ）には、ズーム倍率を最も望遠側（テレ端）にした場合に投写面に表示されるテストパターンが示される。
【００６０】
本実施の形態１では、ズーム倍率をワイド端にした場合には、ズーム倍率をテレ端にした場合に比べて、表示サイズが２倍になるようになっている。すなわち、図１０（ａ）に示すように、ズーム倍率をワイド端にした場合に表示されるテストパターンの中心点Ｍ１から各特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘを１と定義すると、ズーム倍率をテレ端にして同一の投写面にテストパターンを表示した場合には、テストパターンの中心点Ｍ１から各特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘは、１／２となる。
【００６１】
本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、図４のステップＳ０３の処理によってよってテストパターンの特徴点（Ｃ１〜Ｃ４）を検出すると、現在のズーム倍率における中心点Ｍ１と各特徴点Ｃ１〜Ｃ４との距離ｘを算出する。そして、投写条件推定部３６０は、ズーム倍率をワイド端にした場合の距離ｘ＝ｌに対する現在のズーム倍率での距離ｘの割合を、光量調整係数Ｋｚとして算出する。たとえば、図１０（ｂ）に示すように、ズーム倍率をテレ端にした場合、光量調整係数Ｋｚ＝１／２となる。
【００６２】
なお、図１０では、プロジェクタ１００の光軸と投写面の法線とが平行である場合を想定してズーム倍率の推定する手法を説明したが、プロジェクタ１００の光軸と投写面の法線とのずれ量を考慮して、ズーム倍率を推定することも可能である。この場合、撮像画像の中心点とテストパターン（白抜きの菱形）の中心点Ｍ１とが一致していないため、投写条件推定部３６０は、撮像画像の中心点から特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘ１〜Ｘ４をそれぞれ算出し、その算出された距離ｘ１〜Ｘ４を総合的に考慮することにより、ズーム倍率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定されたズーム倍率に基づいて、光量調整係数Ｋｚを算出する。
【００６３】
再び図４を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０５では、ステップＳ０３で検出されたテストパターンの特徴点Ｃ１〜Ｃ４を用いて、プロジェクタ１００から投写面までの距離である投写距離を推定する。投写条件推定部３６０は、推定した投写距離に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｄを算出する。
【００６４】
図１１は、投写条件推定部３６０による投写距離の推定を説明する概念図である。
図１１（ａ）は、投写距離を予め定められている設定可能範囲の最大値（最大投写距離）Ｄｍａｘとした場合に撮像部５００により生成される撮像画像を示す。同図では、投写面に向かって投写ユニット５０の右側に撮像部５００が配置されている場合を想定する。この場合、撮像部５００の撮像領域とプロジェクタ１００の投写領域との位置関係は、撮像領域に対して、投写領域が左側にずれている。
【００６５】
図１１（ａ）に示す状態から投写距離を短くすると、撮像領域と投写領域との位置関係が変化する。図１１（ｂ）には、最大投写距離Ｄｍａｘよりも短い投写距離Ｄ（Ｄ＜Ｄｍａｘ）としたときに撮像部５００により生成される撮像画像を示す。
【００６６】
図１１（ｂ）に示すように、投写距離Ｄとした場合には、最大投写距離Ｄｍａｘの場合と比べて、撮像領域に対する投写領域のずれ量が大きくなる。同図には、投写距離Ｄ（Ｄ＜Ｄｍａｘ）でのテストパターンを実線で示すとともに、最大投写距離Ｄｍａｘでの撮像領域と投写領域との位置関係を適用したときのテストパターンを破線で示す。投写距離Ｄの場合には、最大投写距離Ｄｍａｘの場合に比べて、テストパターンが左側にずれている。
【００６７】
本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘでのテストパターンの撮像画像と、現在の投写距離でのテストパターンの撮像画像とを比較し、撮像領域における投写領域のずれ量を検出する。そして、この検出された投写領域のずれ量に基づいて、現在の投写距離を推定する。
【００６８】
具体的には、投写条件推定部３６０は、投写距離を最大投写距離Ｄｍａｘとした場合のテストパターンの撮像画像から、撮像領域に対するテストパターンの中心点Ｍ１の相対位置を検出する。さらに、投写条件推定部３６０は、現在の投写距離でのテストパターンの撮像画像から、撮像領域に対するテストパターンの中心点Ｍ１の相対位置を検出する。そして、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘでの中心点Ｍ１の相対位置に対する現在の投写距離での中心点Ｍ１の相対位置のずれ量（図中のΔｓに相当）に基づいて、現在の投写距離を推定する。本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、中心点Ｍ１の相対位置のずれ量Δｓと投写距離との関係を予め取得しておくとともに、その取得した関係を参照することによって、対応する相対位置のずれ量Δｓから投写距離を推定する。
【００６９】
そして、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘに対する現在の投写距離の割合を、光量調整係数Ｋｄとして算出する。すなわち、光量調整係数Ｋｄは、最大投写距離ＤｍａｘのときにＫｄ＝１となり、図１０（ｂ）に示すように、投写距離Ｄでは、光量調整係数Ｋｄ＝Ｄ／Ｄｍａｘとなる。
【００７０】
図４に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６においては、ステップＳ０４およびＳ０５で算出された光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを用いて、光源装置１０の出射光量を調整する。
【００７１】
図１２は、図４のステップＳ０６の処理を説明するフローチャートである。
図１２を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６１では、ズーム倍率に基づいて算出された光量調整係数Ｋｚおよび投写距離に基づいて算出された光量調整係数Ｋｄを取得する。
【００７２】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６２により、光源装置１０の出射光量の目標値（以下、「目標光量」ともいう）Ｌｇを設定する。目標光量Ｌｇは、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄがともに１である場合に、投写画像を所定の明るさとするための光源装置１０の出射光量に相当する。すなわち、目標光量Ｌｇは、ズーム倍率がワイド端であり、かつ、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘであるという投写条件において、投写映像を所定の明るさとするのに必要な光源装置１０の出射光量に相当する。
【００７３】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６３では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所定の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【００７４】
ここで、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（以下、「現在の光量」ともいう）Ｌｐとの間には、式（１）に示す関係が成立する。
【００７５】
【数１】
【００７６】
上記の式（１）において、光量調整係数Ｋｚ＝Ｋｄ＝１のときには、目標光量Ｌｇ＝現在の光量Ｌｐとなる。すなわち、ズーム倍率がワイド端であり、かつ、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘである場合には、光源装置１０の出射光量Ｌｐが目標光量Ｌｇとなるように、光源装置１０を駆動制御する。
【００７７】
これに対して、図１０で説明したように、ズーム倍率がワイド端からテレ端へと変化すると、光量調整係数Ｋｚは１よりも小さい値となる。上記式（１）により、光量調整係数Ｋｚの低下に伴なって、現在の光量Ｌｐは目標光量Ｌｇよりも小さくなる。これは、光源装置１０の出射光量が同じであっても、ズーム倍率が高くなるに従って（すなわち、投写画角が小さくなるに従って）投写領域が狭くなるために、投写画像が明るくなることによる。たとえば、ズーム倍率がテレ端（光量調整係数Ｋｚ＝１／２）である場合には、ズーム倍率がワイド端（光量調整係数Ｋｚ＝１）である場合に比べて、投写領域が１／４に減少するため、投写画像の明るさは４倍となる。したがって、光源装置１０の出射光量Ｌｐをズーム倍率がワイド端であるときの目標光量Ｌｇの１／４倍に低減しても、所定の明るさの投写画像を得ることができる。上記式（１）における１／Ｋｚ２は、このようなズーム倍率と投写画像の明るさとの関係を反映している。
【００７８】
同様の趣旨から、上記式（１）において、１／Ｋｄ２は、投写距離と投写画像の明るさとの関係を反映したものである。投写画角が一定の場合、光源装置１０の出射光量が同じであっても、投写距離が短くなるに従って投写領域が減少するため、投写画像が明るくなる。たとえば、図１１において、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘの１／２となると、投写領域は１／４に減少し、投写画像の明るさは４倍に増える。したがって、光源装置１０の出射光量Ｌｐを投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘであるときの目標光量Ｌｇの１／４倍に低減しても、所定の明るさの投写画像を得ることができる。
【００７９】
図１２に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６３の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０６４により、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【００８０】
このように、本発明の実施の形態１によるプロジェクタによれば、所定のテストパターンの撮像画像に基づいて投写条件（ズーム倍率および投写距離）を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、プロジェクタの配置を変更したことによる投写距離の変更に伴なって投写面上の画像の表示サイズが変化しても、投写画像を所定の明るさに保つことができる。また、投写条件に適応するように光源装置の出射光量を調整するため、投写画像の視認性を確保しながら低消費電力化を実現することができる。
【００８１】
なお、実施の形態１による投写条件の推定は、投写画像の表示サイズを指定するためのズーム倍率および投写距離をパラメータとし、これらのパラメータを推定する構成について例示したが、投写画像の視認性に影響を及ぼすパラメータであれば、上述の例に限定されるものではない。以下の実施の形態２〜４では、ズーム倍率および投写距離以外のパラメータをさらに推定し、推定された複数のパラメータを総合的に考慮して、光源装置１０の出射光量を調整する構成について説明する。
【００８２】
［実施の形態２］
投写画像の明るさは、上述したズーム倍率および投写距離（すなわち、投写画像の表示サイズ）以外に、投写面における映像光の反射率によっても変化する。たとえば、反射型スクリーンでは、投写面の反射率が高いために、明るい投写画像を表示できる一方で、拡散型スクリーンでは、投写面の反射率が上記の反射型スクリーンに比べて低いために、プロジェクタ１００から出射される映像光の光量が同じであっても、投写画像の明るさが低下してしまう。
【００８３】
また、図１で示したように、投写面をプロジェクタ１００が戴置される床面に設けた場合には、床面が光沢を有するとき、または白色であるときには、床面が光沢を有しないとき、または黒色であるときと比べて、投写面の反射率が高くなる。そのため、照明光などの環境光が床面で反射されて投写領域に入り込むことによって、投写画像のコントラストを低下させる虞がある。
【００８４】
そこで、本実施の形態２では、投写条件に、投写面の反射率をさらに含めることにより、光源装置１０の光量調整によって、投写面の反射率の影響を補償する。
【００８５】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１３に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【００８６】
図１３を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０７２により、投写面の反射率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定した反射率に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｒを算出する。
【００８７】
図１４は、図１３のステップＳ０７２の処理を説明するフローチャートである。
図１４を参照して、補正指示部３５０は、ステップＳ０８１により、輝度０％画像からなるテストパターン（図６（ｃ）参照）を投写させる。具体的には、補正指示部３５０は、テストパターン発生部３１０により生成された輝度０％画像のテストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、テストパターンをＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、テストパターンに基づいて生成されたＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、輝度０％画像に応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００８８】
撮像部５００は、輝度０％画像のテストパターンが投写された投写面を撮像する。投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８２により、撮像部５００により取得された撮像画像を取り込み、第１の画像として保存する。
【００８９】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ８３では、ステップＳ０８１と同様の処理を行なうことによって、白色無地の画像（以下、輝度１００％画像とも称する）からなるテストパターンを投写面に投写させる。撮像部５００は、輝度１００％画像のテストパターンが投写された投写面を撮像する。投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８４により、撮像部５００により取得された撮像画像を取り込み、第２の画像として保存する。
【００９０】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８５により、第１の画像（輝度０％表示）と第２の画像（輝度１００％表示）とを比較することにより、第１の画像と第２の画像との差分を検出する。そして、投写条件推定部３６０は、検出した差分に基づいて、投写面の反射率を推定する。第１の画像（輝度０％表示）と第２の画像（輝度１００％表示）との差分は、投写面によって反射された映像光の光量に相当する。投写条件推定部３６０は、プロジェクタ１００から投写面へ入射される映像光の光量に対する投写面によって反射された映像光の光量の割合を算出することにより、投写面の反射率を推定することができる。
【００９１】
なお、投写面の反射率を推定するためには、明るさの異なる２つの画像を投写面に投写させればよく、これら２つの画像は輝度０％画像および輝度１００％画像に限定されない。
【００９２】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８６により、推定された投写面の反射率を光量調整係数Ｋｒに設定する。
【００９３】
図１３に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７３により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０７３の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【００９４】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７４では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋｒに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【００９５】
本実施の形態２では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（２）に示す関係が成立する。
【００９６】
【数２】
【００９７】
上記の式（２）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、投写面の反射率に基づく光量調整係数Ｋｒをさらに乗算する点で異なる。これは、投写面の反射率と投写画像の明るさとは比例関係にあることに基づいている。すなわち、投写面の反射率が低くなるほど（光量調整係数Ｋｒが小さくなるほど）、投写画像の明るさが低下する。そのため、投写面の反射率が１（光量調整係数Ｋｒ＝１）である場合の目標光量Ｌｇよりも光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、投写面の反射率の影響を補償する。
【００９８】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７３の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０７４では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【００９９】
このように、本発明の実施の形態２によるプロジェクタによれば、所定のテストパターンの撮像画像に基づいて投写条件（ズーム倍率、投写距離および投写面の反射率）を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、投写画像の表示サイズ、もしくは投写面の反射率が変化しても、低消費電力化を実現しながら、投写画像の視認性（明るさおよびコントラスト）を最適な状態に保つことができる。
【０１００】
なお、実施の形態２では、輝度差のある２つのテストパターンの撮像画像に基づいて投写面の反射率を推定する構成としたが、投写面に利用されることが想定される各種の物体について、反射率（光量調整係数Ｋｒに相当）を予め取得しておくことも可能である。図１５に、投写面と光量調整係数Ｋｒ（反射率）との関係の一例を示す。ユーザは、図１５に示す投写面と光量調整係数Ｋｒとの関係を参照することにより、対応する投写面に応じて光量調整係数Ｋｒを設定することができる。
【０１０１】
［実施の形態３］
投写画像の視認性は、プロジェクタが設置される室内での照明光などのプロジェクタの周囲の光（環境光）によっても変化する。たとえば、環境光の輝度が高い場合には、投写画像のコントラストや色再現性が低下する。実施の形態３では、投写条件に、環境光の輝度をさらに含めることにより、光源装置１０の光量調整によって環境光の影響を補償する。
【０１０２】
図１６は、本発明の実施の形態３に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１６に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【０１０３】
図１６を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０９２により、環境光の輝度を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定した環境光の輝度に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｅを算出する。
【０１０４】
具体的には、補正指示部３５０は、輝度０％画像からなるテストパターン（図６（ｃ）参照）を投写させる。投写条件推定部３６０は、輝度０％画像のテストパターンが投写面に投写されている状態において、プロジェクタ１００の設置環境の明るさを本体キャビネット２００の側面に設置された照度センサ（図示せず）によって検出する。そして、投写条件推定部３６０は、照度センサの検出値に基づいて環境光の輝度を推定する。
【０１０５】
投写条件推定部３６０は、環境光の輝度が所定の閾値以下となるときの光量調整係数Ｋｅを１として、環境光の輝度が高くなるほど大きな値となるように、光量調整係数Ｋｅを設定する。
【０１０６】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９３により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０９３の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【０１０７】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９４により、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋｅに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【０１０８】
本実施の形態３では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（３）に示す関係が成立する。
【０１０９】
【数３】
【０１１０】
上記の式（３）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、環境光の輝度に基づく光量調整係数Ｋｅの逆数をさらに乗算する点で異なる。これは、環境光の輝度が高くなるほど、すなわち、光量調整係数Ｋｅが大きくなるほど、投写画像の視認性（コントラストや色再現性など）が低下することに基づく。本実施の形態３では、光量調整係数Ｋｅが大きい場合には、光量調整係数Ｋｅ＝１である場合の目標光量Ｌｇよりも光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、環境光の影響を補償する。
【０１１１】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９４の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０９５では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【０１１２】
このように、本発明の実施の形態３によるプロジェクタによれば、投写条件として、ズーム倍率および投写距離に加えて環境光の輝度を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、投写画像の表示サイズ、もしくは環境光の輝度が変化しても、低消費電力化を実現しながら、投写画像の視認性を最適な状態に保つことができる。
【０１１３】
なお、実施の形態３では、輝度０％画像を投写させたときの照度センサの検出値に基づいて環境光の輝度を推定する構成について説明したが、輝度０％画像（または輝度１００％画像）を投写させたときの撮像画像に基づいて環境光の輝度を推定する構成としてもよい。この場合、ＤＭＤ４０で形成される輝度０％画像（または輝度１００％画像）と、輝度０％画像（または輝度１００％画像）の撮像画像との差分に基づいて、環境光の輝度を推定することができる。
【０１１４】
［実施の形態４］
実施の形態４では、立体的に投写画像を知覚させる三次元表示が可能に構成されたプロジェクタに対する本発明の適用について説明する。
【０１１５】
図１７は、三次元表示が可能なプロジェクタの一形態を説明する概念図である。本実施の形態４では、三次元表示の一形態として、右目用の映像光を画面右側に、左目用の映像光を画面左側に位置させたサイドバイサイド方式を用いる。なお、三次元表示の方式は、サイドバイサイド方式に特に限定されず、周知の各種方法を用いてもよい。また、サイドバイサイド方式としては、右目用の映像光と左目用の映像光とを左右に分割して形成する構成に代えて、右目用の映像光と左目用の映像光とを上下に分割して形成する構成としてもよい。
【０１１６】
図１７を参照して、実施の形態４によるプロジェクタ１００には、三次元表示用の映像信号が入力される。この三次元表示用の映像信号は、左目用（Ｌ側）の映像信号のフレームと右目用（Ｒ側）の映像信号のフレームとが、それぞれ水平方向に１／２に圧縮され、さらにこれらが横方向に並べられて１フレームを構成する。プロジェクタ１００の投影方向には、プロジェクタ１００から出射される映像光を遮光または透過させるための光学シャッタ７０と、Ｌ側またはＲ側に対応する偏光方向に入射される光を偏光するための偏光素子８０とが配置される。
【０１１７】
プロジェクタ１００では、ＤＭＤ４０によって、Ｌ側映像信号に対応する映像光（左目用の映像光）と、Ｒ側映像信号に対応する映像光（右目用の映像光）とが順次形成される。左目用の映像光および右目用の映像光は、プロジェクタ１００から時分割で出射されると、光学シャッタ７０を通過し、さらに偏光素子８０によって所定の偏光方向に偏光された後に、投写面に表示される。
【０１１８】
ユーザは、偏光メガネ１０００を装着することにより、左目には左目用の映像光が入射され、右目には右目用の映像光が入射される。これにより、ユーザは両眼視差による立体映像を知覚することができる。なお、二次元表示では、このような両眼視差がないため、左目で視認される映像と、右目で視認される映像とは同じである。
【０１１９】
このように、１台のプロジェクタ１００で三次元表示を行なう場合には、左目用の映像光および右目用の映像光が時分割で表示される。そのため、左目用の映像光および右目用の映像光の各々の光量は、二次元表示を行なう場合の映像光の光量と比較して、１／２に低減される。したがって、二次元表示のときと同じ明るさで画像を三次元表示させるためには、光源装置１０の出射光量を２倍に増やすことが必要となる。
【０１２０】
なお、プロジェクタが多視点三次元表示を実現可能に構成されている場合には、設定される視点数が増えるに従って、左目用の映像光および右目用の映像光の各々の光量はさらに低減する。たとえば視点数をＮ（Ｎは自然数）とすると、各映像光の光量は、二次元表示時の映像光の光量の１／（２Ｎ）に低減する。
【０１２１】
本実施の形態４では、二次元表示時の映像光の光量に対する三次元表示時の映像光の光量の割合を、投写画像の明るさの低減度合いを示す輝度低減率として算出する。そして、算出された輝度低減率を三次元表示時における光量調整係数Ｋ３Ｄとして、光源装置１０の出射光量を調整する。
【０１２２】
図１８は、本発明の実施の形態４に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１８に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【０１２３】
図１８を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０１２により、プロジェクタ１００が三次元表示をしているか否かを判定する。プロジェクタ１００が二次元表示をしている場合（ステップＳ０１２のＮＯ判定時）には、投写条件推定部３６０は、輝度低減率が１であることに対応して、光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１に設定する。
【０１２４】
これに対して、プロジェクタ１００が三次元表示をしている場合（ステップＳ０１２のＹＥＳ判定時）には、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１３に進み、三次元表示による輝度低減率を算出する。そして、投写条件推定部３６０は、算出した輝度低減率を、光量調整処理における光量調整係数Ｋ３Ｄに設定する。すなわち、視点数Ｎを用いて、光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１／（２Ｎ）に設定される。
【０１２５】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１５により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０１５の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【０１２６】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１６では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋ３Ｄに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【０１２７】
本実施の形態４では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（４）に示す関係が成立する。
【０１２８】
【数４】
【０１２９】
上記の式（４）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、三次元表示の視点数Ｎに基づく光量調整係数Ｋ３Ｄをさらに乗算する点で異なる。三次元表示における視点数Ｎが増えるほど、すなわち、光量調整係数Ｋ３Ｄが小さくなるほど、左目用および右目用の映像光の光量が少なくなり、投写画像の明るさが低下するためである。本実施の形態３では、光量調整係数Ｋ３Ｄが小さい場合には、二次元表示時（光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１）の目標光量Ｌｇに比べて光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、三次元表示時の画像を所望の明るさとする。
【０１３０】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１６の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０１７では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【０１３１】
このように、本発明の実施の形態４によるプロジェクタによれば、投写条件として、ズーム倍率および投写距離に加えて、三次元表示による輝度低減率を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、三次元表示時においても、投写画像の視認性を最適な状態に保つことができる。
【０１３２】
なお、実施の形態２〜４では、投写画像の視認性に影響を及ぼすパラメータとして、投写面の反射率、環境光の輝度、三次元表示時の輝度低減率をそれぞれ例示するとともに、パラメータごとに光量調整処理手順について説明した。しかしながら、これらのパラメータを組合せて光量調整処理を実行することも可能である点について確認的に記載する。
【０１３３】
また、実施の形態１〜４では、光源装置から出射される光を変調する光変調素子として、ＤＭＤを例示したが、反射型の液晶パネルや、透過型の液晶パネルであってもよい。
【０１３４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 光源装置、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ 光源、２０ クロスダイクロイックミラー、３０ ミラー、５０ 投写ユニット、５１ 投写レンズユニット、５２ 反射ミラー、７０ 光学シャッタ、８０ 偏光素子、１００ プロジェクタ、２００ 本体キャビネット、２１０ 投写口、３１０ テストパターン発生部、３２０ 映像信号入力部、３３０ セレクタ、３４０ 操作受付部、３５０ 投写条件推定部、３６０ 投写条件推定部、３７０ 操作受付部、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ 冷却部、４００ 撮像画像、４１０Ｇ，４１０Ｂ ヒートシンク、４１０ 投写領域、４２０Ｇ，４２０Ｂ ヒートパイプ、５００ 撮像部、１０００ 偏光メガネ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、投写画像の明るさを調整する機能を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）として、たとえば特開２００３−１３１３２３号公報（特許文献１）には、投写レンズにズーム機構を備えたズームレンズを使用し、ズームレンズの焦点距離に連動して、光源ランプの明るさを調節するプロジェクタが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３１３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるプロジェクタでは、ズーム機構によって投写画像のサイズを小さくした場合には、自動的に光源の発光出力を絞ることにより、投写画像が明るすぎることによる視認性の低下を防止する。
【０００５】
しかしながら、投写画像のサイズは、投写レンズのズーム状態だけでなく、プロジェクタから投写面までの距離である投写距離によっても変化する。そのため、投写距離に応じて投写画像の明るさが変化する。上記の特許文献１では、投写距離による投写画像の明るさの変化に対応することができないため、プロジェクタの設置場所が変更されると、投写画像を最適な明るさに調整することが困難となる。
【０００６】
また、投写画像の明るさやコントラストなどの視認性は、投写画像のサイズ以外にも、プロジェクタの設置環境や投写面の状態などによっても変化する。さらに、三次元表示が可能に構成されたプロジェクタにおいては、二次元表示を行なう場合と三次元表示を行なう場合とでは、光源装置の出射光量と投写画像の明るさとの関係が異なってくる。したがって、これらの要素を反映して光源装置の光量を調整しなければ、投写画像の視認性を低下させる虞がある。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、投写画像の視認性に影響を及ぼす投写条件の変化を反映して光源装置の出射光量を適切に調整することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、投写型映像表示装置は、光源装置と、入力された映像信号に基づいて光源装置から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子と、光変調素子で生成された映像光を投写面に投写する投写部と、投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、撮像画像に基づいて、少なくとも投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、投写条件推定手段によって推定された投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える。
【０００９】
好ましくは、投写型映像表示装置は、二次元表示と三次元表示とを切替え可能に構成される。投写部は、左目用の映像信号に基づく第１の映像光と右目用の映像信号に基づく第２の映像光とを時分割で投写することにより、投写面に三次元表示を実現するように構成される。投写条件推定手段は、二次元表示のときの投写画像の輝度に対して三次元表示のときの投写画像の輝度が低減する割合である輝度低減率を推定するための輝度低減率推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および輝度低減率に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１０】
好ましくは、投写条件推定手段は、環境光の輝度を推定するための環境光輝度推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および環境光の輝度に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１１】
好ましくは、投写条件推定手段は、投写面の反射率を推定するための反射率推定手段を含む。光量調整手段は、投写条件推定手段によって推定された投写条件および投写面の反射率に応じて、光源装置の出射光量を調整する。
【００１２】
好ましくは、投写部は、投写画角を調整することにより、映像光を任意のズーム倍率で投写可能に構成される。投写条件推定手段は、投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件として、ズーム倍率および投写距離を推定する。
【００１３】
好ましくは、光量調整手段は、少なくともズーム倍率および投写距離をパラメータとして算出された光量調整係数を有し、推定されたズーム倍率および投写距離に応じて光量調整係数を設定する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、投写画像の視認性に影響を及ぼす投写条件の変化を反映して光源装置の出射光量を適切に制御することにより、投写条件の変化による投写画像の視認性を損なうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成を示す図である。
【図２】本体キャビネットの内部構成を説明するための斜視図である。
【図３】本実施の形態１に係るプロジェクタの制御構造を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプロジェクタにおける光量調整処理を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図５】テストパターンの一例を示す図である。
【図６】テストパターンの他の例を示す図である。
【図７】図４のステップＳ０３の処理を説明するフローチャートである。
【図８】投写条件推定部によるテストパターンの特徴点の検出を説明する図である。
【図９】投写条件推定部によるテストパターンの特徴点の検出を説明する図である。
【図１０】投写条件推定部によるズーム状態の推定を説明する概念図である。
【図１１】投写条件推定部による投写距離の推定を説明する概念図である。
【図１２】図４のステップＳ０６の処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１３のステップＳ０７２の処理を説明するフローチャートである。
【図１５】投写面と光量調整係数Ｋｒとの関係を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１７】三次元表示が可能なプロジェクタの一形態を説明する概念図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成を示す図である。本実施の形態では、便宜上、プロジェクタ１００から見て投写面のある方を前、投写面と反対方向を後ろ、投写面からプロジェクタ１００から見て右方向を右、投写面からプロジェクタ１００を見て左方向を左、前後左右方向に垂直な方向であってプロジェクタ１００から投写面に向かう方向を下、その反対方向を上と定義する。また、上記左右方向をＸ方向、上記前後方向をＹ方向、上記上下方向をＺ方向と定義する。
【００１８】
図１を参照して、プロジェクタ１００は、いわゆる短焦点投写型のプロジェクタであって、略方形状の本体キャビネット２００と、撮像部５００とを備える。
【００１９】
本体キャビネット２００には、映像光を透過するための投写口２１０が設けられている。投写口２１０から下斜め前方へ出射された映像光が、プロジェクタ１００の前方に配された投写面に拡大投写される。本実施の形態では、投写面は、プロジェクタ１００が載置される床面に設けられる。なお、本体キャビネット２００の後面が床面に接するようにプロジェクタ１００を設置する場合には、投写面を壁面に設けることができる。
【００２０】
撮像部５００は、本体キャビネット２００の上面側に設置される。撮像部５００は、たとえばＣＣＤ（Charge Couple Device）センサ、あるいはＣＭＯＳ（Completely Metal Oxide Semiconductor）センサ等からなる撮像素子と、撮像素子の前方に配置された光学レンズ等とを備える。撮像部５００は、プロジェクタ１００が映像光を投写可能な範囲（以下、「投写領域」ともいう）４１０を少なくとも含む範囲を撮像する。撮像部５００は、その撮像画像を示す画像データ（以下、「撮像データ」という）を生成する。なお、撮像部５００は、図１に示すように本体キャビネット２００に併設されていてもよく、本体キャビネット２００に内蔵されていてもよい。
【００２１】
図２は、本体キャビネット２００の内部構成を説明するための斜視図である。
図２を参照して、本体キャビネット２００は、光源装置１０と、クロスダイクロイックミラー２０と、折り返しミラー３０と、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）４０と、投写ユニット５０とを備える。
【００２２】
光源装置１０は、複数（たとえば３個とする）の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを含む。光源１０Ｒは、赤色波長域の光（以下、「Ｒ光」という）を発光する赤色光源であり、たとえば赤色ＬＥＤ（Light Emitting Device）や赤色ＬＤ（Laser Diode）からなる。光源１０Ｒには、光源１０Ｒで発生した熱を放出するためのヒートシンクおよびヒートパイプからなる冷却部４００Ｒ（図示せず）が設けられている。
【００２３】
光源１０Ｇは、緑色波長域の光（以下、「Ｇ光」という）発光する緑色光源であり、たとえば緑色ＬＥＤや緑色ＬＤからなる。光源１０Ｇには、光源１０Ｇで発生した熱を放出するためのヒートシンク４１０Ｇおよびヒートパイプ４２０Ｇからなる冷却部４００Ｇが設けられている。
【００２４】
光源１０Ｂは、青色波長域の光（以下、「Ｂ光」という）を発光する青色光源であり、たとえば青色ＬＥＤや青色ＬＤからなる。光源１０Ｂには、光源１０Ｂで発生した熱を放出するためのヒートシンク４１０Ｂおよびヒートパイプ４２０Ｂからなる冷却部４００Ｂが設けられている。
【００２５】
クロスダイクロイックミラー２０は、光源１０から入射された光のうち、Ｂ光のみを透過し、Ｒ光およびＧ光を反射する。クロスダイクロイックミラー２０を透過したＢ光、およびクロスダイクロイックミラー２０で反射されたＲ光およびＧ光は、折り返しミラー３０へ導かれ、そこで反射され、ＤＭＤ４０に入射される。
【００２６】
ＤＭＤ４０は、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーを含む。１つのマイクロミラーは、１つの画素を構成する。マイクロミラーは、入射するＲ光、Ｇ光およびＢ光に対応するＤＭＤ駆動信号に基づいて、高速でオン・オフ駆動される。
【００２７】
マイクロミラーの傾斜角度が変えられることによって各光源からの光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）が変調される。具体的には、ある画素のマイクロミラーがオフ状態のときには、このマイクロミラーによる反射光は投写ユニット５０には入射しない。一方、マイクロミラーがオン状態のときには、このマイクロミラーによる反射光は投写ユニット５０に入射する。各光源の発光期間に占めるマイクロミラーがオン状態となる期間の比率を調整することにより、画素ごとに画素の階調が調整される。
【００２８】
ＤＭＤ４０は、光源装置１０からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射されるタイミングに同期して、各マイクロミラーを駆動する。投写ユニット５０は、投写レンズユニット５１と、反射ミラー５２とを含む。ＤＭＤ４０により反射された光（映像光）は、投写レンズユニット５１を通過し、反射ミラー５２へ出射される。映像光は、反射ミラー５２によって反射され、本体キャビネット２００に設けられた投写口２１０から外部へ出射される。投写面には、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光による画像が順に投写される。投写面上に投写される各色の色光による画像は、人間の目には、それらの色光による画像が重ね合わせて生成されるカラー画像として認識される。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ１００の制御構造を説明する図である。
【００３０】
図３を参照して、プロジェクタ１００は、光源装置１０（図２）と、ＤＭＤ４０（図２）と、投写ユニット５０（図２）と、撮像部５００（図１）と、テストパターン発生部３１０と、映像信号入力部３２０と、セレクタ（選択回路）３３０と、補正指示部３５０と、投写条件推定部３６０と、操作受付部３４０とを備える。
【００３１】
映像信号入力部３２０は、図示しない外部の映像ソース機器から与えられる映像信号を受信する。映像信号入力部３２０は、受信した映像信号を、表示のための信号に処理して出力する。
【００３２】
具体的には、映像信号入力部３２０は、受信した映像信号を１フレーム（１画面）ごとにフレームメモリ（図示せず）に書込むとともに、フレームメモリに書込まれた映像を読出す。そして、この書込みと読出しとの処理の過程において、各種の画像処理を施すことにより、受信した映像信号を変換して投写画像用の表示映像信号を生成する。なお、映像信号入力部３２０が行なう画像処理には、プロジェクタ１００からの投写光の光軸と投写面との相対的な傾きによって生じる画像歪みを補正するための画像歪み補正処理や、投写面に表示される投写画像の表示サイズを拡大または縮小させるための画像サイズ調整処理などが含まれる。
【００３３】
テストパターン発生部３１０は、後述する光源装置１０の出射光量の調整処理（以下では、単に「光量調整処理」ともいう）に用いるテストパターンを発生する。テストパターンは、投写面に表示される画像の投写条件を推定するための画像である（図５，６参照）。投写条件には、投写画像の表示サイズを指定するための投写条件が少なくとも含まれる。この投写画像の表示サイズを指定するための投写条件には、投写レンズユニット５１のズーム倍率および投写距離が含まれる。
【００３４】
なお、テストパターンは、上述した画像歪み補正処理や画像サイズ調整処理などにおいて、画像の投写状態（画像の歪み状態や表示位置など）を認識するためのテストパターンとしても利用することができる。
【００３５】
セレクタ３３０は、映像信号入力部３２０からの表示映像信号を第１の入力端子に受け、テストパターン発生部３１０からのテストパターンを第２の入力端子に受ける。セレクタ３３０は、補正指示部３５０から与えられるセレクト信号に従って、表示映像信号およびテストパターンのいずれか一方を選択してＤＭＤ４０へ出力する。
【００３６】
操作受付部３４０は、ユーザが操作するリモコンから送信されるリモコン信号を受信する。操作受付部３４０は、リモコン信号を受信するだけでなく、本体キャビネット２００に設けられた操作パネルからの信号を受付けることができる。操作受付部３７０は、リモコンまたは操作パネルへの操作がなされると、当該操作を受付け、各種動作のトリガとなるコマンド信号を生成する。
【００３７】
具体的には、操作受付部３４０は、ユーザがリモコン、操作パネルまたはメニュー画面を操作することにより、投写画像の明るさ調整を指示した場合には、光源装置１０の出射光量の調整処理（光量調整処理）を行なうためのコマンド信号（以下、「光量調整指示」ともいう）を生成して補正指示部３５０へ出力する。
【００３８】
あるいは、補正指示部３５０は、ユーザの指示に従って光量調整処理を行なう構成とする以外に、映像信号入力部３２０から与えられた表示映像信号の明るさに応じて自動的に光量調整処理を行なうことも可能である。または、プロジェクタ１００の配置が変更されたことが図示しない傾斜センサ等によって検知された場合において、自動的に光量調整処理を実行する構成としてもよい。
【００３９】
補正指示部３５０は、操作受付部３４０からの光量調整指示に応じて、表示映像信号およびテストパターンのいずれか一方を選択するためのセレクト信号を生成して、セレクタ３３０に出力する。具体的には、補正指示部３５０は、操作受付部３４０から光量調整指示を受付けていない場合には、表示映像信号を選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、表示映像信号をＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、表示映像信号に基づいてＤＭＤ駆動信号（オンオフ信号）を生成すると、光源装置１０からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射されるタイミングに同期して、ＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、表示映像信号に応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００４０】
一方、操作受付部３４０から光量調整指示を受付けた場合には、補正指示部３５０は、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、テストパターンをＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、テストパターンに基づいて生成されたＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、テストパターンに応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００４１】
補正指示部３５０は、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成するとともに、投写面上に表示されるテストパターンの投写条件の推定を指示するための制御信号を生成して投写条件推定部３６０へ出力する。
【００４２】
投写条件推定部３６０は、補正指示部３５０の指示に従って、投写条件を推定する。具体的には、投写条件推定部３６０は、撮像部５００により生成された投写面の撮像画像を表わす画像データ（撮像データ）を取得すると、撮像データに基づいて投写条件を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定された投写条件に応じて、投写画像の明るさを所定の明るさにするために、光源装置１０の出射光量を調整する。
【００４３】
以下に、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ１００において実行される光量調整処理について、図面を参照して説明する。
【００４４】
（光量調整処理）
図４は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタにおける光量調整処理を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図４を始めとして、以下に示すフローチャートの各ステップの処理は、図３に示す制御構造によるソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実行される。また、図４に示すフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立する毎に実行される。
【００４５】
図４を参照して、補正指示部３５０は、ステップＳ０１により、操作受付部３４０から光量調整指示が入力されたか否かを判定する。光量調整指示が入力されていない場合（ステップＳ０１のＮＯ判定時）には、以降の処理を行なわず、処理を終了する。
【００４６】
一方、光量調整指示が入力されている場合（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）には、補正指示部３５０は、光量調整処理を実行する。具体的には、補正指示部３５０は、ステップＳ０２により、テストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従ってテストパターンを選択してＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０によってテストパターンに応じた映像光が形成されると、投写ユニット５０によって投写面上に投写される。
【００４７】
図５にテストパターンの一例を示す。図５を参照して、テストパターンは、４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を構成する４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）の少なくとも一部を構成する画像である。同図では、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）は、濃淡あるいは明暗の差（エッジ）によって表わされる。テストパターンは、黒の背景と白抜きの菱形とからなる画像であり、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）の少なくとも一部を構成する。なお、４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）は、所定の読出し方向（水平方向）に対して傾きを有する。
【００４８】
なお、テストパターンは、図６（ａ）に示すように、黒の背景と白抜きの三角形とからなる画像であってもよい。あるいは、図６（ｂ）に示すように、黒の背景と一対の白抜きの三角形とからなる画像であってもよいし、図６（ｃ）に示すように、黒色無地の画像（以下、輝度０％画像とも称する）であってもよい。
【００４９】
図４に戻って、撮像部５００は、ステップＳ０３では、投写面に表示されたテストパターンを撮像して撮像データを生成する。投写条件推定部３６０は、撮像データに基づいて、投写領域を検出する。具体的には、投写条件推定部３６０は、図５の撮像画像４００における投写領域４１０の４隅を検出する。さらに、投写条件推定部３６０は、撮像データに基づいて、撮像画像における３つ以上の交点を検出する。以下では、テストパターンが図５に示す画像（白抜きの菱形）である場合について例示する。撮像画像における３つ以上の交点は、テストパターンにおける３つ以上の交点とそれぞれ対応している。このテストパターンにおける３つ以上の交点を、テストパターンの「特徴点」とも表記する。
【００５０】
以下に、図７〜図９を参照して、投写条件推定部３６０によるテストパターンの特徴点の検出について説明する。
【００５１】
図７は、図４のステップＳ０３の処理を説明するフローチャートである。
図７を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３１により、撮像部５００により生成されたテストパターンの撮像データを取得する。そして、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３２により、テストパターンにおける所定の読み出し方向に沿ってテストパターンの撮像画像を順に読み出す。
【００５２】
具体的には、投写条件推定部３６０は、ラインバッファを有しており、撮像部５００によって生成された撮像画像のうち、テストパターンを構成する所定ラインごとに、所定ラインに対応する撮像画像をラインバッファに読み出す。
【００５３】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０３３により、ラインバッファに読み出された撮像画像に基づいて、テストパターンの特徴点を検出する。
【００５４】
詳細には、投写条件推定部３６０は、最初に、ラインバッファに読み出された撮像画像に基づいて、濃淡あるいは明暗の差（エッジ）を有する点Ｐｅｄｇｅを取得する（図８参照）。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターン（図５）の白抜きの菱形の４辺に対応する点Ｐｅｄｇｅ群を取得する。
【００５５】
次に、投写条件推定部３６０は、図９に示すように、点Ｐｅｄｇｅ群に基づいて、撮像画像における４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）を取得する。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターンにおける４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４)に対応する４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）を取得する。
【００５６】
さらに、投写条件推定部３６０は、取得された４つの線分（Ｌ１〜Ｌ４）に基づいて、撮像画像における４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を取得する。すなわち、投写条件推定部３６０は、テストパターンの特徴点である４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）に対応する４つの交点（Ｃ１〜Ｃ４）を取得する。
【００５７】
図４に戻って、ステップＳ０３の処理により、撮像画像におけるテストパターンの特徴点Ｃ１〜Ｃ４が検出されると、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０４により、検出された特徴点Ｃ１〜Ｃ４を用いて、投写レンズユニット５１のズーム倍率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定したズーム倍率に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｚを算出する。
【００５８】
図１０は、投写条件推定部３６０によるズーム状態の推定を説明する概念図である。
本実施の形態１によるプロジェクタ１００は、投写面に表示される画像の表示サイズを調整するためのズーム調整機能を備えている。具体的には、投写ユニット５０に設けられたズーム機構（図示せず）によって、投写レンズユニット５１の光軸方向の相対位置を変化させることにより、投写レンズユニット５１のズーム倍率を調整することができる。
【００５９】
図１０（ａ）には、ズーム倍率を最も広角側（ワイド端）にした場合に投写面に表示されるテストパターンが示される。図１０（ｂ）には、ズーム倍率を最も望遠側（テレ端）にした場合に投写面に表示されるテストパターンが示される。
【００６０】
本実施の形態１では、ズーム倍率をワイド端にした場合には、ズーム倍率をテレ端にした場合に比べて、表示サイズが２倍になるようになっている。すなわち、図１０（ａ）に示すように、ズーム倍率をワイド端にした場合に表示されるテストパターンの中心点Ｍ１から各特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘを１と定義すると、ズーム倍率をテレ端にして同一の投写面にテストパターンを表示した場合には、テストパターンの中心点Ｍ１から各特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘは、１／２となる。
【００６１】
本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、図４のステップＳ０３の処理によってよってテストパターンの特徴点（Ｃ１〜Ｃ４）を検出すると、現在のズーム倍率における中心点Ｍ１と各特徴点Ｃ１〜Ｃ４との距離ｘを算出する。そして、投写条件推定部３６０は、ズーム倍率をワイド端にした場合の距離ｘ＝ｌに対する現在のズーム倍率での距離ｘの割合を、光量調整係数Ｋｚとして算出する。たとえば、図１０（ｂ）に示すように、ズーム倍率をテレ端にした場合、光量調整係数Ｋｚ＝１／２となる。
【００６２】
なお、図１０では、プロジェクタ１００の光軸と投写面の法線とが平行である場合を想定してズーム倍率の推定する手法を説明したが、プロジェクタ１００の光軸と投写面の法線とのずれ量を考慮して、ズーム倍率を推定することも可能である。この場合、撮像画像の中心点とテストパターン（白抜きの菱形）の中心点Ｍ１とが一致していないため、投写条件推定部３６０は、撮像画像の中心点から特徴点Ｃ１〜Ｃ４までの距離ｘ１〜Ｘ４をそれぞれ算出し、その算出された距離ｘ１〜Ｘ４を総合的に考慮することにより、ズーム倍率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定されたズーム倍率に基づいて、光量調整係数Ｋｚを算出する。
【００６３】
再び図４を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０５では、ステップＳ０３で検出されたテストパターンの特徴点Ｃ１〜Ｃ４を用いて、プロジェクタ１００から投写面までの距離である投写距離を推定する。投写条件推定部３６０は、推定した投写距離に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｄを算出する。
【００６４】
図１１は、投写条件推定部３６０による投写距離の推定を説明する概念図である。
図１１（ａ）は、投写距離を予め定められている設定可能範囲の最大値（最大投写距離）Ｄｍａｘとした場合に撮像部５００により生成される撮像画像を示す。同図では、投写面に向かって投写ユニット５０の右側に撮像部５００が配置されている場合を想定する。この場合、撮像部５００の撮像領域とプロジェクタ１００の投写領域との位置関係は、撮像領域に対して、投写領域が左側にずれている。
【００６５】
図１１（ａ）に示す状態から投写距離を短くすると、撮像領域と投写領域との位置関係が変化する。図１１（ｂ）には、最大投写距離Ｄｍａｘよりも短い投写距離Ｄ（Ｄ＜Ｄｍａｘ）としたときに撮像部５００により生成される撮像画像を示す。
【００６６】
図１１（ｂ）に示すように、投写距離Ｄとした場合には、最大投写距離Ｄｍａｘの場合と比べて、撮像領域に対する投写領域のずれ量が大きくなる。同図には、投写距離Ｄ（Ｄ＜Ｄｍａｘ）でのテストパターンを実線で示すとともに、最大投写距離Ｄｍａｘでの撮像領域と投写領域との位置関係を適用したときのテストパターンを破線で示す。投写距離Ｄの場合には、最大投写距離Ｄｍａｘの場合に比べて、テストパターンが左側にずれている。
【００６７】
本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘでのテストパターンの撮像画像と、現在の投写距離でのテストパターンの撮像画像とを比較し、撮像領域における投写領域のずれ量を検出する。そして、この検出された投写領域のずれ量に基づいて、現在の投写距離を推定する。
【００６８】
具体的には、投写条件推定部３６０は、投写距離を最大投写距離Ｄｍａｘとした場合のテストパターンの撮像画像から、撮像領域に対するテストパターンの中心点Ｍ１の相対位置を検出する。さらに、投写条件推定部３６０は、現在の投写距離でのテストパターンの撮像画像から、撮像領域に対するテストパターンの中心点Ｍ１の相対位置を検出する。そして、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘでの中心点Ｍ１の相対位置に対する現在の投写距離での中心点Ｍ１の相対位置のずれ量（図中のΔｓに相当）に基づいて、現在の投写距離を推定する。本実施の形態１では、投写条件推定部３６０は、中心点Ｍ１の相対位置のずれ量Δｓと投写距離との関係を予め取得しておくとともに、その取得した関係を参照することによって、対応する相対位置のずれ量Δｓから投写距離を推定する。
【００６９】
そして、投写条件推定部３６０は、最大投写距離Ｄｍａｘに対する現在の投写距離の割合を、光量調整係数Ｋｄとして算出する。すなわち、光量調整係数Ｋｄは、最大投写距離ＤｍａｘのときにＫｄ＝１となり、図１０（ｂ）に示すように、投写距離Ｄでは、光量調整係数Ｋｄ＝Ｄ／Ｄｍａｘとなる。
【００７０】
図４に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６においては、ステップＳ０４およびＳ０５で算出された光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを用いて、光源装置１０の出射光量を調整する。
【００７１】
図１２は、図４のステップＳ０６の処理を説明するフローチャートである。
図１２を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６１では、ズーム倍率に基づいて算出された光量調整係数Ｋｚおよび投写距離に基づいて算出された光量調整係数Ｋｄを取得する。
【００７２】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６２により、光源装置１０の出射光量の目標値（以下、「目標光量」ともいう）Ｌｇを設定する。目標光量Ｌｇは、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄがともに１である場合に、投写画像を所定の明るさとするための光源装置１０の出射光量に相当する。すなわち、目標光量Ｌｇは、ズーム倍率がワイド端であり、かつ、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘであるという投写条件において、投写映像を所定の明るさとするのに必要な光源装置１０の出射光量に相当する。
【００７３】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６３では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所定の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【００７４】
ここで、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（以下、「現在の光量」ともいう）Ｌｐとの間には、式（１）に示す関係が成立する。
【００７５】
【数１】
【００７６】
上記の式（１）において、光量調整係数Ｋｚ＝Ｋｄ＝１のときには、目標光量Ｌｇ＝現在の光量Ｌｐとなる。すなわち、ズーム倍率がワイド端であり、かつ、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘである場合には、光源装置１０の出射光量Ｌｐが目標光量Ｌｇとなるように、光源装置１０を駆動制御する。
【００７７】
これに対して、図１０で説明したように、ズーム倍率がワイド端からテレ端へと変化すると、光量調整係数Ｋｚは１よりも小さい値となる。上記式（１）により、光量調整係数Ｋｚの低下に伴なって、現在の光量Ｌｐは目標光量Ｌｇよりも小さくなる。これは、光源装置１０の出射光量が同じであっても、ズーム倍率が高くなるに従って（すなわち、投写画角が小さくなるに従って）投写領域が狭くなるために、投写画像が明るくなることによる。たとえば、ズーム倍率がテレ端（光量調整係数Ｋｚ＝１／２）である場合には、ズーム倍率がワイド端（光量調整係数Ｋｚ＝１）である場合に比べて、投写領域が１／４に減少するため、投写画像の明るさは４倍となる。したがって、光源装置１０の出射光量Ｌｐをズーム倍率がワイド端であるときの目標光量Ｌｇの１／４倍に低減しても、所定の明るさの投写画像を得ることができる。上記式（１）における１／Ｋｚ２は、このようなズーム倍率と投写画像の明るさとの関係を反映している。
【００７８】
同様の趣旨から、上記式（１）において、１／Ｋｄ２は、投写距離と投写画像の明るさとの関係を反映したものである。投写画角が一定の場合、光源装置１０の出射光量が同じであっても、投写距離が短くなるに従って投写領域が減少するため、投写画像が明るくなる。たとえば、図１１において、投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘの１／２となると、投写領域は１／４に減少し、投写画像の明るさは４倍に増える。したがって、光源装置１０の出射光量Ｌｐを投写距離が最大投写距離Ｄｍａｘであるときの目標光量Ｌｇの１／４倍に低減しても、所定の明るさの投写画像を得ることができる。
【００７９】
図１２に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０６３の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０６４により、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【００８０】
このように、本発明の実施の形態１によるプロジェクタによれば、所定のテストパターンの撮像画像に基づいて投写条件（ズーム倍率および投写距離）を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、プロジェクタの配置を変更したことによる投写距離の変更に伴なって投写面上の画像の表示サイズが変化しても、投写画像を所定の明るさに保つことができる。また、投写条件に適応するように光源装置の出射光量を調整するため、投写画像の視認性を確保しながら低消費電力化を実現することができる。
【００８１】
なお、実施の形態１による投写条件の推定は、投写画像の表示サイズを指定するためのズーム倍率および投写距離をパラメータとし、これらのパラメータを推定する構成について例示したが、投写画像の視認性に影響を及ぼすパラメータであれば、上述の例に限定されるものではない。以下の実施の形態２〜４では、ズーム倍率および投写距離以外のパラメータをさらに推定し、推定された複数のパラメータを総合的に考慮して、光源装置１０の出射光量を調整する構成について説明する。
【００８２】
［実施の形態２］
投写画像の明るさは、上述したズーム倍率および投写距離（すなわち、投写画像の表示サイズ）以外に、投写面における映像光の反射率によっても変化する。たとえば、反射型スクリーンでは、投写面の反射率が高いために、明るい投写画像を表示できる一方で、拡散型スクリーンでは、投写面の反射率が上記の反射型スクリーンに比べて低いために、プロジェクタ１００から出射される映像光の光量が同じであっても、投写画像の明るさが低下してしまう。
【００８３】
また、図１で示したように、投写面をプロジェクタ１００が戴置される床面に設けた場合には、床面が光沢を有するとき、または白色であるときには、床面が光沢を有しないとき、または黒色であるときと比べて、投写面の反射率が高くなる。そのため、照明光などの環境光が床面で反射されて投写領域に入り込むことによって、投写画像のコントラストを低下させる虞がある。
【００８４】
そこで、本実施の形態２では、投写条件に、投写面の反射率をさらに含めることにより、光源装置１０の光量調整によって、投写面の反射率の影響を補償する。
【００８５】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１３に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【００８６】
図１３を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０７２により、投写面の反射率を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定した反射率に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｒを算出する。
【００８７】
図１４は、図１３のステップＳ０７２の処理を説明するフローチャートである。
図１４を参照して、補正指示部３５０は、ステップＳ０８１により、輝度０％画像からなるテストパターン（図６（ｃ）参照）を投写させる。具体的には、補正指示部３５０は、テストパターン発生部３１０により生成された輝度０％画像のテストパターンを選択するためのセレクト信号を生成してセレクタ３３０へ出力する。セレクタ３３０は、セレクト信号に従って、テストパターンをＤＭＤ４０へ出力する。ＤＭＤ４０は、テストパターンに基づいて生成されたＤＭＤ駆動信号に基づいて各マイクロミラーを駆動する。これにより、輝度０％画像に応じた映像光が色光ごとに形成され、投写ユニット５０によって投写面上に拡大投写される。
【００８８】
撮像部５００は、輝度０％画像のテストパターンが投写された投写面を撮像する。投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８２により、撮像部５００により取得された撮像画像を取り込み、第１の画像として保存する。
【００８９】
さらに、投写条件推定部３６０は、ステップＳ８３では、ステップＳ０８１と同様の処理を行なうことによって、白色無地の画像（以下、輝度１００％画像とも称する）からなるテストパターンを投写面に投写させる。撮像部５００は、輝度１００％画像のテストパターンが投写された投写面を撮像する。投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８４により、撮像部５００により取得された撮像画像を取り込み、第２の画像として保存する。
【００９０】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８５により、第１の画像（輝度０％表示）と第２の画像（輝度１００％表示）とを比較することにより、第１の画像と第２の画像との差分を検出する。そして、投写条件推定部３６０は、検出した差分に基づいて、投写面の反射率を推定する。第１の画像（輝度０％表示）と第２の画像（輝度１００％表示）との差分は、投写面によって反射された映像光の光量に相当する。投写条件推定部３６０は、プロジェクタ１００から投写面へ入射される映像光の光量に対する投写面によって反射された映像光の光量の割合を算出することにより、投写面の反射率を推定することができる。
【００９１】
なお、投写面の反射率を推定するためには、明るさの異なる２つの画像を投写面に投写させればよく、これら２つの画像は輝度０％画像および輝度１００％画像に限定されない。
【００９２】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０８６により、推定された投写面の反射率を光量調整係数Ｋｒに設定する。
【００９３】
図１３に戻って、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７３により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０７３の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【００９４】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７４では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋｒに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【００９５】
本実施の形態２では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（２）に示す関係が成立する。
【００９６】
【数２】
【００９７】
上記の式（２）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、投写面の反射率に基づく光量調整係数Ｋｒをさらに乗算する点で異なる。これは、投写面の反射率と投写画像の明るさとは比例関係にあることに基づいている。すなわち、投写面の反射率が低くなるほど（光量調整係数Ｋｒが小さくなるほど）、投写画像の明るさが低下する。そのため、投写面の反射率が１（光量調整係数Ｋｒ＝１）である場合の目標光量Ｌｇよりも光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、投写面の反射率の影響を補償する。
【００９８】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０７３の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０７４では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【００９９】
このように、本発明の実施の形態２によるプロジェクタによれば、所定のテストパターンの撮像画像に基づいて投写条件（ズーム倍率、投写距離および投写面の反射率）を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、投写画像の表示サイズ、もしくは投写面の反射率が変化しても、低消費電力化を実現しながら、投写画像の視認性（明るさおよびコントラスト）を最適な状態に保つことができる。
【０１００】
なお、実施の形態２では、輝度差のある２つのテストパターンの撮像画像に基づいて投写面の反射率を推定する構成としたが、投写面に利用されることが想定される各種の物体について、反射率（光量調整係数Ｋｒに相当）を予め取得しておくことも可能である。図１５に、投写面と光量調整係数Ｋｒ（反射率）との関係の一例を示す。ユーザは、図１５に示す投写面と光量調整係数Ｋｒとの関係を参照することにより、対応する投写面に応じて光量調整係数Ｋｒを設定することができる。
【０１０１】
［実施の形態３］
投写画像の視認性は、プロジェクタが設置される室内での照明光などのプロジェクタの周囲の光（環境光）によっても変化する。たとえば、環境光の輝度が高い場合には、投写画像のコントラストや色再現性が低下する。実施の形態３では、投写条件に、環境光の輝度をさらに含めることにより、光源装置１０の光量調整によって環境光の影響を補償する。
【０１０２】
図１６は、本発明の実施の形態３に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１６に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【０１０３】
図１６を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０９２により、環境光の輝度を推定する。そして、投写条件推定部３６０は、推定した環境光の輝度に基づいて、光量調整処理における光量調整係数Ｋｅを算出する。
【０１０４】
具体的には、補正指示部３５０は、輝度０％画像からなるテストパターン（図６（ｃ）参照）を投写させる。投写条件推定部３６０は、輝度０％画像のテストパターンが投写面に投写されている状態において、プロジェクタ１００の設置環境の明るさを本体キャビネット２００の側面に設置された照度センサ（図示せず）によって検出する。そして、投写条件推定部３６０は、照度センサの検出値に基づいて環境光の輝度を推定する。
【０１０５】
投写条件推定部３６０は、環境光の輝度が所定の閾値以下となるときの光量調整係数Ｋｅを１として、環境光の輝度が高くなるほど大きな値となるように、光量調整係数Ｋｅを設定する。
【０１０６】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９３により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０９３の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【０１０７】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９４により、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋｅに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【０１０８】
本実施の形態３では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（３）に示す関係が成立する。
【０１０９】
【数３】
【０１１０】
上記の式（３）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、環境光の輝度に基づく光量調整係数Ｋｅの逆数をさらに乗算する点で異なる。これは、環境光の輝度が高くなるほど、すなわち、光量調整係数Ｋｅが大きくなるほど、投写画像の視認性（コントラストや色再現性など）が低下することに基づく。本実施の形態３では、光量調整係数Ｋｅが大きい場合には、光量調整係数Ｋｅ＝１である場合の目標光量Ｌｇよりも光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、環境光の影響を補償する。
【０１１１】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０９４の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０９５では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【０１１２】
このように、本発明の実施の形態３によるプロジェクタによれば、投写条件として、ズーム倍率および投写距離に加えて環境光の輝度を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、投写画像の表示サイズ、もしくは環境光の輝度が変化しても、低消費電力化を実現しながら、投写画像の視認性を最適な状態に保つことができる。
【０１１３】
なお、実施の形態３では、輝度０％画像を投写させたときの照度センサの検出値に基づいて環境光の輝度を推定する構成について説明したが、輝度０％画像（または輝度１００％画像）を投写させたときの撮像画像に基づいて環境光の輝度を推定する構成としてもよい。この場合、ＤＭＤ４０で形成される輝度０％画像（または輝度１００％画像）と、輝度０％画像（または輝度１００％画像）の撮像画像との差分に基づいて、環境光の輝度を推定することができる。
【０１１４】
［実施の形態４］
実施の形態４では、立体的に投写画像を知覚させる三次元表示が可能に構成されたプロジェクタに対する本発明の適用について説明する。
【０１１５】
図１７は、三次元表示が可能なプロジェクタの一形態を説明する概念図である。本実施の形態４では、三次元表示の一形態として、右目用の映像光を画面右側に、左目用の映像光を画面左側に位置させたサイドバイサイド方式を用いる。なお、三次元表示の方式は、サイドバイサイド方式に特に限定されず、周知の各種方法を用いてもよい。また、サイドバイサイド方式としては、右目用の映像光と左目用の映像光とを左右に分割して形成する構成に代えて、右目用の映像光と左目用の映像光とを上下に分割して形成する構成としてもよい。
【０１１６】
図１７を参照して、実施の形態４によるプロジェクタ１００には、三次元表示用の映像信号が入力される。この三次元表示用の映像信号は、左目用（Ｌ側）の映像信号のフレームと右目用（Ｒ側）の映像信号のフレームとが、それぞれ水平方向に１／２に圧縮され、さらにこれらが横方向に並べられて１フレームを構成する。プロジェクタ１００の投影方向には、プロジェクタ１００から出射される映像光を遮光または透過させるための光学シャッタ７０と、Ｌ側またはＲ側に対応する偏光方向に入射される光を偏光するための偏光素子８０とが配置される。
【０１１７】
プロジェクタ１００では、ＤＭＤ４０によって、Ｌ側映像信号に対応する映像光（左目用の映像光）と、Ｒ側映像信号に対応する映像光（右目用の映像光）とが順次形成される。左目用の映像光および右目用の映像光は、プロジェクタ１００から時分割で出射されると、光学シャッタ７０を通過し、さらに偏光素子８０によって所定の偏光方向に偏光された後に、投写面に表示される。
【０１１８】
ユーザは、偏光メガネ１０００を装着することにより、左目には左目用の映像光が入射され、右目には右目用の映像光が入射される。これにより、ユーザは両眼視差による立体映像を知覚することができる。なお、二次元表示では、このような両眼視差がないため、左目で視認される映像と、右目で視認される映像とは同じである。
【０１１９】
このように、１台のプロジェクタ１００で三次元表示を行なう場合には、左目用の映像光および右目用の映像光が時分割で表示される。そのため、左目用の映像光および右目用の映像光の各々の光量は、二次元表示を行なう場合の映像光の光量と比較して、１／２に低減される。したがって、二次元表示のときと同じ明るさで画像を三次元表示させるためには、光源装置１０の出射光量を２倍に増やすことが必要となる。
【０１２０】
なお、プロジェクタが多視点三次元表示を実現可能に構成されている場合には、設定される視点数が増えるに従って、左目用の映像光および右目用の映像光の各々の光量はさらに低減する。たとえば視点数をＮ（Ｎは自然数）とすると、各映像光の光量は、二次元表示時の映像光の光量の１／（２Ｎ）に低減する。
【０１２１】
本実施の形態４では、二次元表示時の映像光の光量に対する三次元表示時の映像光の光量の割合を、投写画像の明るさの低減度合いを示す輝度低減率として算出する。そして、算出された輝度低減率を三次元表示時における光量調整係数Ｋ３Ｄとして、光源装置１０の出射光量を調整する。
【０１２２】
図１８は、本発明の実施の形態４に係るプロジェクタにおける光量調整を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１８に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにおけるステップＳ０６の処理（光源装置１０の光量調整処理）として実行されるものである。
【０１２３】
図１８を参照して、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１１により、光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄを取得すると、続いてステップＳ０１２により、プロジェクタ１００が三次元表示をしているか否かを判定する。プロジェクタ１００が二次元表示をしている場合（ステップＳ０１２のＮＯ判定時）には、投写条件推定部３６０は、輝度低減率が１であることに対応して、光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１に設定する。
【０１２４】
これに対して、プロジェクタ１００が三次元表示をしている場合（ステップＳ０１２のＹＥＳ判定時）には、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１３に進み、三次元表示による輝度低減率を算出する。そして、投写条件推定部３６０は、算出した輝度低減率を、光量調整処理における光量調整係数Ｋ３Ｄに設定する。すなわち、視点数Ｎを用いて、光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１／（２Ｎ）に設定される。
【０１２５】
次に、投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１５により、光源装置１０の目標光量Ｌｇを設定する。このステップＳ０１５の処理は、図１２のステップＳ０６２の処理と同じである。
【０１２６】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１６では、目標光量Ｌｇおよび光量調整係数Ｋｚ，Ｋｄ，Ｋ３Ｄに基づいて、現在の投写条件において投写映像を所望の明るさとするために必要な光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定する。
【０１２７】
本実施の形態４では、目標光量Ｌｇと現在の投写条件での光源装置１０の出射光量（現在の光量）Ｌｐとの間には、式（４）に示す関係が成立する。
【０１２８】
【数４】
【０１２９】
上記の式（４）は、本実施の形態１による光量調整処理で示した式（１）と比較して、現在の光量Ｌｐに、三次元表示の視点数Ｎに基づく光量調整係数Ｋ３Ｄをさらに乗算する点で異なる。三次元表示における視点数Ｎが増えるほど、すなわち、光量調整係数Ｋ３Ｄが小さくなるほど、左目用および右目用の映像光の光量が少なくなり、投写画像の明るさが低下するためである。本実施の形態３では、光量調整係数Ｋ３Ｄが小さい場合には、二次元表示時（光量調整係数Ｋ３Ｄ＝１）の目標光量Ｌｇに比べて光源装置１０の出射光量Ｌｐを増大させることによって、三次元表示時の画像を所望の明るさとする。
【０１３０】
投写条件推定部３６０は、ステップＳ０１６の処理によって光源装置１０の出射光量Ｌｐを設定すると、ステップＳ０１７では、出射光量Ｌｐを出射光量の指令値として、光源装置１０へ出力する。光源装置１０は、投写条件推定部３６０から与えられる出射光量の指令値に従って、複数の光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射光量を調整する。
【０１３１】
このように、本発明の実施の形態４によるプロジェクタによれば、投写条件として、ズーム倍率および投写距離に加えて、三次元表示による輝度低減率を推定し、その推定した投写条件に応じて光源装置の出射光量を調整する。これにより、投写条件の変更により、三次元表示時においても、投写画像の視認性を最適な状態に保つことができる。
【０１３２】
なお、実施の形態２〜４では、投写画像の視認性に影響を及ぼすパラメータとして、投写面の反射率、環境光の輝度、三次元表示時の輝度低減率をそれぞれ例示するとともに、パラメータごとに光量調整処理手順について説明した。しかしながら、これらのパラメータを組合せて光量調整処理を実行することも可能である点について確認的に記載する。
【０１３３】
また、実施の形態１〜４では、光源装置から出射される光を変調する光変調素子として、ＤＭＤを例示したが、反射型の液晶パネルや、透過型の液晶パネルであってもよい。
【０１３４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 光源装置、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ 光源、２０ クロスダイクロイックミラー、３０ ミラー、５０ 投写ユニット、５１ 投写レンズユニット、５２ 反射ミラー、７０ 光学シャッタ、８０ 偏光素子、１００ プロジェクタ、２００ 本体キャビネット、２１０ 投写口、３１０ テストパターン発生部、３２０ 映像信号入力部、３３０ セレクタ、３４０ 操作受付部、３５０ 投写条件推定部、３６０ 投写条件推定部、３７０ 操作受付部、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ 冷却部、４００ 撮像画像、４１０Ｇ，４１０Ｂ ヒートシンク、４１０ 投写領域、４２０Ｇ，４２０Ｂ ヒートパイプ、５００ 撮像部、１０００ 偏光メガネ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、
入力された映像信号に基づいて前記光源装置から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子と、
前記光変調素子で生成された映像光を投写面に投写する投写部と、
前記投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像に基づいて、少なくとも前記投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、
前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、前記光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える、投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記投写型映像表示装置は、二次元表示と三次元表示とを切替え可能に構成され、
前記投写部は、左目用の映像信号に基づく第１の映像光と右目用の映像信号に基づく第２の映像光とを時分割で投写することにより、前記投写面に前記三次元表示を実現するように構成され、
前記投写条件推定手段は、前記二次元表示のときの投写画像の輝度に対して前記三次元表示のときの投写画像の輝度が低減する割合である輝度低減率を推定するための輝度低減率推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記輝度低減率に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記投写条件推定手段は、環境光の輝度を推定するための環境光輝度推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記環境光の輝度に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記投写条件推定手段は、前記投写面の反射率を推定するための反射率推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記投写面の反射率に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記投写部は、投写画角を調整することにより、映像光を任意のズーム倍率で投写可能に構成され、
前記投写条件推定手段は、前記投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件として、前記ズーム倍率および投写距離を推定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項６】
前記光量調整手段は、少なくとも前記ズーム倍率および投写距離をパラメータとして算出された光量調整係数を有し、前記推定された前記ズーム倍率および投写距離に応じて前記光量調整係数を設定する、請求項５に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１】
光源装置と、
入力された映像信号に基づいて前記光源装置から出射された光を変調して映像光を生成する光変調素子と、
前記光変調素子で生成された映像光を投写面に投写する投写部と、
前記投写面を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像に基づいて、少なくとも前記投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件を推定するための投写条件推定手段と、
前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件に応じて、投写画像が所定の明るさとなるように、前記光源装置の出射光量を調整するための光量調整手段とを備える、投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記投写型映像表示装置は、二次元表示と三次元表示とを切替え可能に構成され、
前記投写部は、左目用の映像信号に基づく第１の映像光と右目用の映像信号に基づく第２の映像光とを時分割で投写することにより、前記投写面に前記三次元表示を実現するように構成され、
前記投写条件推定手段は、前記二次元表示のときの投写画像の輝度に対して前記三次元表示のときの投写画像の輝度が低減する割合である輝度低減率を推定するための輝度低減率推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記輝度低減率に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記投写条件推定手段は、環境光の輝度を推定するための環境光輝度推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記環境光の輝度に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記投写条件推定手段は、前記投写面の反射率を推定するための反射率推定手段を含み、
前記光量調整手段は、前記投写条件推定手段によって推定された前記投写条件および前記投写面の反射率に応じて、前記光源装置の出射光量を調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記投写部は、投写画角を調整することにより、映像光を任意のズーム倍率で投写可能に構成され、
前記投写条件推定手段は、前記投写部が投写する画像の表示サイズを指定するための投写条件として、前記ズーム倍率および投写距離を推定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項６】
前記光量調整手段は、少なくとも前記ズーム倍率および投写距離をパラメータとして算出された光量調整係数を有し、前記推定された前記ズーム倍率および投写距離に応じて前記光量調整係数を設定する、請求項５に記載の投写型映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−７３０７６（Ｐ２０１３−７３０７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２７９５（Ｐ２０１１−２１２７９５）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]