投射装置、プログラム、及び投射装置の制御方法
【課題】投射装置の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制する。
【解決手段】投射装置は、画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射する投射部と、被投射面に表示された投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定部と、画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と所定の測定領域の輝度とに応じて、予想される画像の平均輝度に対する、被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定部と、推定された割合と表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされるように、表示すべき画像データを補正する補正部とを備え、投射部は、補正された表示すべき画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射する。
【解決手段】投射装置は、画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射する投射部と、被投射面に表示された投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定部と、画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と所定の測定領域の輝度とに応じて、予想される画像の平均輝度に対する、被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定部と、推定された割合と表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされるように、表示すべき画像データを補正する補正部とを備え、投射部は、補正された表示すべき画像データに従って変調された投射光を被投射面に投射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射装置、プログラム、及び投射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像をスクリーンに投射表示する投射装置として、画像が液晶パネル上に生成され、その液晶パネル上に生成された画像をスクリーンに投射表示するプロジェクタが知られている。プロジェクタによる投影においては、外光（照明光）の輝度が大きい場合、スクリーン上に投射表示された画像に対して外光分の輝度の影響で、その画像のコントラストが低下する。投射表示された画像において、コントラストが低下すると、黒となるべき画素が黒く見えなかったり、鮮やかな色となるべき画素が白くくすんで見えてしまったりする。
【０００３】
それに対して、特許文献１には、プロジェクタ２０において、照明光の明るさを計測して、照明光が標準の視環境より明るい場合に低階調域の出力を上げるように、再現されるべき画像を補正することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、再現される画像において、照明光による低階調域の見えの劣化を改善できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２-１２５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この様なプロジェクタでは、外光（照明光）の輝度が小さい場合、プロジェクタ自身が照射した光がスクリーンに反射し、さらに壁、天井などから反射して再びスクリーンに映り込んでしまう「戻り光」によってもコントラストの低下が発生してしまう。照明光よりも、戻り光による、投射表示された画像の画質影響を与えることを見出した。ここで、戻り光は、プロジェクタからスクリーンに照射される光（投射光）のうちスクリーンで反射し部屋の壁や天井等の周辺環境にさらに反射され再度スクリーンに戻って照射される光である。投射表示された画像（投射画像）において、戻り光によるオフセットがかかると、画像に色がついたり、画像が白くぼけたりする画質の低下が発生する。
【０００６】
本発明の課題について、図１１を用いて詳細に説明する。
【０００７】
プロジェクタ１００は、画像信号源（図示せず）から画像信号を受け取り、その画像信号に応じた画像２０１をスクリーン２００に投射表示している。ここで、周辺環境（壁、天井、床、什器、家具等、いずれも図示せず）が光を反射し得る場合、画像２０１の光の一部はスクリーン２００で反射した後、周辺環境でさらに反射して、再度スクリーン２００を照射する。このようにして、投射表示された画像に戻り光が照射されることになる。
【０００８】
更に、この課題は、偏った色バランスを有した画像を投射表示する場合には目立つことになる。仮に、画像２０１が、大部分の青色の画像（図１１の斜線部）と、フルカラーの画像からなるウィンドウ２０２とを含む場合を考える。この場合、画像２０１に青成分が多く含まれるため、周辺環境が色付いていないと仮定すると、戻り光も青成分が多いことになる。画像２０１の斜線部分に関しては、青い画像の上に青い戻り光が照射されるため、観察する上で影響が少ない。しかし、フルカラーのウィンドウ２０２の部分に関しては、その画像が青被りすることになり、観察者に不適切な画像を提示することになる。すなわち、投射表示された画像（投射画像）の画質の低下が発生する。
【０００９】
本発明の目的は、前述のような投射装置の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの側面に係る投射装置は、画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射手段と、前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定手段と、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記投射画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定手段と、表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正手段とを備え、前記投射手段は、前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投射装置の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタのブロック図。
【図２】第１実施形態の補正フローを示した図。
【図３】第１実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図４】第１実施形態のオフセット補正を説明するための図。
【図５】第１実施形態の変形例におけるテストパターンを説明するための図。
【図６】第２実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図７】第２実施形態の戻り光輝度の推定方法を説明するための図。
【図８】第３実施形態の補正フローを示した図。
【図９】第３実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図１０】第３実施形態の変形例におけるテストパターンを説明するための図。
【図１１】戻り光について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、第１実施形態における戻り光の概念について、図１１を用いて説明する。プロジェクタ１００から、ある画像に応じた投射光がスクリーン２００に投射された場合、その光の一部がスクリーンゲインに従って反射される。プロジェクタ１００の設置された部屋の壁や天井や床が一般的な材質であると仮定すると、スクリーン２００から反射した光は、部屋の壁や天井に吸収されたり、拡散反射されたりすることになる。壁や天井で拡散反射された光の一部はスクリーン２００に再び照射される。第１実施形態では、この系を、プロジェクタ１００から射出された光のうち一部が、部屋内で拡散反射されて積分された上、スクリーン全体に再度照射されるというモデルとする。
【００１４】
次に、第１実施形態に係るプロジェクタ（投射装置）１００の構成を、図１を用いて説明する。図１に示すプロジェクタ１００は、次の構成要素を備える。
【００１５】
操作部１０２は、ユーザからの指示を受け付け、受け付けた指示を制御部１０１へ供給する。制御部１０１は、供給された指示に応じて、プロジェクタ１００における各部を全体的に制御する。
【００１６】
電源部１０３は、制御部１０１による制御を受けて、プロジェクタ１００における各部への電源供給を制御する。例えば、操作部１０２が起動指示を受けて制御部１０１へ供給した場合、電源部１０３は、起動指示に応じた起動指令を制御部１０１から受ける。電源部１０３は、起動指令に応じて、各部への電源供給を開始する。
【００１７】
光源制御部１０８は、制御部１０１による制御を受けて、光源１０６が発する光量等を制御する。これに応じて、光源１０６は、液晶部１０４に光を供給する。
【００１８】
液晶駆動部１０５は、画像処理部１１７から画像情報を受ける。液晶駆動部１０５は、受けた画像情報に応じて液晶部１０４の液晶パネルを駆動することにより、液晶部１０４の液晶パネルに画像を形成させる。これに応じて、液晶部１０４は、液晶駆動部１０５により駆動されて、液晶パネル上に画像を形成する。液晶部１０４は、このような液晶パネルを例えば１枚又は３枚含む。
【００１９】
投射光学系（投射手段）１０７は、光源１０６から発せられ液晶部１０４を透過した光を受ける。これにより、投射光学系１０７は、画像データに応じた投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射する。投射光学系１０７は、光軸に沿って駆動可能なズームレンズやフォーカスレンズを含む。
【００２０】
焦点検出部１２３は、プロジェクタ１００からスクリーン２００までの距離を検出することにより、焦点位置を検出する。焦点検出部１２３は、焦点位置の情報を制御部１０１へ供給する。
【００２１】
光学系制御部１０は、投射光学系１０７の動作を制御する。例えば、光学系制御部１０は、投射光学系１０７のズームレンズの動作を制御することにより、ズーム倍率の調節を行う。あるいは、例えば、光学系制御部１０は、焦点位置の情報を制御部１０１から受けて、焦点位置へフォーカスレンズを駆動するように投射光学系１０７を制御することにより、投射光学系１０７の焦点調整を行なう。
【００２２】
アナログ入力部１１０は、ＰＣやＤＶＤプレイヤー、テレビチューナー等からのアナログ画像信号を受け付けてＤＡ変換部１１１へ供給する。アナログ入力部１１０は、例えば、ＲＧＢ端子、Ｓ端子等を含む。
【００２３】
ＤＡ変換部１１１は、アナログ入力部１１０から受けたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。ＤＡ変換部１１１は、変換したデジタル画像信号を画像処理部１１７へ供給する。
【００２４】
デジタル入力部１１２は、ＰＣやＤＶＤプレイヤー等からデジタル画像信号を受け付ける。デジタル入力部１１２は、例えば、ＨＤＭＩ端子等を含む。ＨＤＭＩ端子の場合には、外部から画像信号に加えて制御信号も同時に送信されてくる場合があり、デジタル入力部１１２が、画像信号及び制御信号を受信して画像処理部１１７へ供給する。これにより、画像処理部１１７は、その制御信号に従い、その画像信号に応じた画像の処理等を行う。
【００２５】
ＵＳＢインタフェース１１３には、ポインティングデバイスや、キーボード、ＵＳＢ型の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ）等が接続可能になっている。ＵＳＢインタフェース１１３は、ＵＳＢ型の記憶媒体が接続された場合、その記憶媒体から各種の情報データ（例えば、画像データ）又はそのファイルを受け取る、又はその記憶媒体に書き出す。
【００２６】
カードインタフェース１１４には、ＳＤカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等が挿入可能になっている。カードインタフェース１１４は、カード型の記録媒体が挿入された場合、各種の情報データ又はそのファイルを読み書きするためのインターフェースである。
【００２７】
通信部１１５は、通信回線（例えば、イントラネット、インターネット）経由で各種の情報データ又はそのファイルや各種の命令信号を受信し制御部１０１へ供給する。また、通信部１１５は、制御部１０１から供給された各種の情報データ又はそのファイルや各種の命令信号を通信回線経由で送信する。通信部１１５は、例えば、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等に接続される通信インターフェースである。
【００２８】
内部メモリ１１６は、各種の情報データ又はそのファイルを保存する。内部メモリ１１６は、例えば、半導体メモリやハードディスク等を含む。
【００２９】
ファイル再生部１３２は、所定のファイルを再生する。例えば、操作部１０２が再生指示を受けて制御部１０１へ供給した場合、ファイル再生部１３２は、再生指示に応じた再生指令を制御部１０１から受ける。ファイル再生部１３２は、再生指令に応じて、例えば、カードインタフェース１１４を介して記録媒体にアクセスし記録媒体に記録されたドキュメントファイルを取得するとともに再生する。具体的には、ファイル再生部１３２は、ドキュメントファイルから、ユーザに掲示するための画像信号を生成して、生成した画像信号を画像処理部１１７に供給する。
【００３０】
画像処理部１１７は、ＵＳＢインタフェース１１３、カードインタフェース１１４、ファイル再生部１３２により得られた画像信号や制御部１０１により得られた画像信号等に対して、液晶部１０４で表示するのに適した補正を行なう。例えば、画像処理部１１７は、画像信号の画素数を液晶パネルの画素数にあわせて変換し、液晶パネルの交流駆動のため、入力された画像信号のフレーム数を倍にし、液晶パネルによる画像形成に適した補正をする。因みに、液晶パネルの交流駆動とは、液晶パネルの液晶にかける電圧の方向を交互に入れ替えて表示させる方法であり、液晶にかける電圧の方向が正方向でも逆方向でも画像を生成できるという液晶パネルの性質を利用したものである。このとき、液晶駆動部１０５に正方向用の画像と逆方向用の画像とを１枚ずつ送る必要があるので、画像処理部１１７では、画像信号のフレームの数を倍にする処理を行なう。画像処理部１１７は、これらの処理を行うことにより、画像データを生成して液晶駆動部１０５へ供給する。これにより、液晶駆動部１０５は、液晶部１０４の液晶パネル上に、画像データに応じた画像を形成させる。
【００３１】
また、画像処理部１１７は、スクリーン２００に対して斜め方向から画像を投射し投射画面が例えば台形状に歪んでしまう場合に、投射画像に対し台形状の歪みを打ち消すように画像の形状を変形させるキーストン補正も行なう。画像処理部１１７は、キーストン補正をする際、液晶パネルに表示される画像の水平方向及び／又は垂直方向の拡大／縮小率を変更している。これにより、画像処理部１１７は、投射画面の台形状の歪みと表示素子（液晶パネル）上での画像領域の歪みとを相殺させ、正常なアスペクト比の長方形の画像表示領域に近づくようにしてスクリーン２００に表示させるのである。画像処理部１１７は、このキーストン補正を、後述する傾きセンサ１１８により得られた傾き角に基づいて、自動的に動作しても良いし、ユーザが操作部１０２等を操作することにより、動作させてもよい。
【００３２】
さらに、画像処理部１１７は、補正部１１７ａを含む。補正部１１７ａの動作は、後述する。
【００３３】
傾きセンサ１１８は、プロジェクタ１００の傾きを検出する。タイマ１１９は、プロジェクタ１００の動作時間、各ブロックの動作時間等を検出する。温度計１２０は、プロジェクタの光源１０６の温度、液晶部１０４の温度、外気温等を計測する。
【００３４】
赤外線受信部１２１、１２２は、プロジェクタ１００付属のリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部１０１に信号を送る。赤外線受信部１２１、１２２は、例えば、プロジェクタ１００の前後方向等の複数箇所に設置されている。本実施形態では、赤外線受信部１２１がプロジェクタ１００本体の後方に配置され、赤外線受信部１２２がプロジェクタ１００本体の前方に配置されている。
【００３５】
撮像部（測定手段）１２４は、スクリーン２００に表示された投射画像を撮像する。また、撮像部１２４は、スクリーン（被投射面）２００に表示された投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する。この測定結果を用いて本実施形態では、戻り光を補正する機能を実現しているが、詳細は後述する。
【００３６】
表示部１２７は、プロジェクタ１００本体に配置され、プロジェクタ１００の状態や警告等を表示する。表示制御部１２８は、表示部１２７を制御する。
【００３７】
バッテリ１２９は、プロジェクタ１００本体を持ち運んで使用するとき等に、プロジェクタ１００の各部へ電力を供給する。電源入力部１３０は、外部からの交流電力（ＡＣ１００）の供給を受け、所定の電圧に整流して電源部１０３に供給する。
【００３８】
冷却部１３１は、プロジェクタ１００内の熱を外部に放出することなどにより、プロジェクタ１００を冷却する。冷却部１３１は、例えば、ヒートシンクとファンとを含む。
【００３９】
次に、プロジェクタ１００の概略動作について説明する。
【００４０】
制御部１０１は、操作部１０２により電源ＯＮの指示がなされたことにより、電源部１０３に各ブロックに電源を供給するように指令を出し、各ブロックを待機状態にする。そして、電源が投入された後、制御部１０１は、光源制御部１０８に光源１０６からの発光を開始するように指令を出す。次に、制御部１０１は、焦点検出部１２３により得られた焦点の情報等から、投射光学系１０７を調整するよう光学系制御部１０９に指令を出す。光学系制御部１０９は、投射光学系１０７のズームレンズやフォーカスレンズを動作させてスクリーン２００画面上で投射光が結像する合焦状態になるよう制御する。
【００４１】
このようにして、投射の準備が整う。次に、例えば、デジタル入力部１１２に入力された画像信号は、画像処理部１１７により液晶部１０４に適した解像度に変換され、また、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加えられる。そして、画像処理部１１７により補正を加えられた画像データは、液晶駆動部１０５により液晶部１０４に画像として形成される。
【００４２】
そして、液晶部１０４の液晶パネルに形成された画像は、光源１０６から発せられた光により投射光学系１０７に導かれ、投射光学系１０７はスクリーン２００に画像を投射する。
【００４３】
投射中、制御部１０１は、光源１０６等の温度を温度計１２０により検出し、例えば、光源の温度が４０度以上になったとき等に、冷却部１３１を動作させてプロジェクタ１００を冷却する。
【００４４】
そして、操作部１０２により電源ＯＦＦの指示がなされたことにより、制御部１０１は、各ブロックに終了処理を行なうよう通信をする。そして、終了の準備が整うと、電源部１０３は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部１３１は、電源ＯＦＦされた後しばらく動作し、プロジェクタを冷却する。
【００４５】
ここでは、デジタル入力部１１２から入力された画像信号を表示する場合について説明したが、上記各種インタフェースから入力された画像データを表示する場合も同様の処理を行なう。
【００４６】
次に、本実施形態における戻り光を補正するための処理について、図２を用いて説明する。ここで、前提として、外光の影響がない場合について説明する。外光の影響がある場合については、後述する。
【００４７】
Ｓ３００では、制御部１０１が、戻り光を補正するための処理を開始する。具体的には、電源投入後の発光している間、プロジェクタ１００は、操作部１０２からユーザより戻り光補正の開始指示を受けることができる。例えば、操作部１０２に含まれる「ＡＵＴＯＳＥＴ」ボタン（図示せず）の押下を制御部１０１が検出することにより実現できる。
【００４８】
また、上記以外の方法で補正の開始を行なってもよい。例えば、制御部１０１が通信部１１５から開始指示を受け取った場合や、制御部１０１が赤外線受光部１２１、１２２を介してユーザから開始指示を受け取った場合に、補正を開始しても良い。更には、起動後の発光直後や、投射準備が整った直後に制御部１０１が自動的に開始しても良い。また、プロジェクタ１００の移動や外光（照明光）の変化を検出することによって、周辺環境の変化を推定することで、その変化をトリガとして制御部１０１が自動的に補正を開始しても良い。例えば、制御部１０１は、照明光の明るさが所定の閾値より暗くなった場合、プロジェクタ１００を補正を開始すべき状況になったと判断して補正を開始してもよい。また、光源の輝度が安定したことを検出した場合、電源投入後光源の輝度が安定する程度の時間が経過した場合、または、光源周辺の温度が一定の温度に達した場合などに補正を開始してもよい。
【００４９】
Ｓ３０１では、制御部１０１が、画像処理部１１７にテストパターンの画像の表示の指令を出す。画像処理部１１７は、液晶駆動部１０５を介して、テストパターンの画像データに応じた画像を液晶部１０４の液晶パネル上に形成する。投射光学系１０７は、光源１０６から液晶部１０４を透過した光（テストパターンの画像データに従って変調された光）を受ける。それに応じて、投射光学系１０７は、テストパターンの画像データに応じた投射画像がスクリーン２００に表示されるように、テストパターンの画像データに応じて変調された投射光をスクリーン２００に投射する。なお、既に画像処理部１１７が戻り光補正を開始している場合、制御部１０１はそれを停止させる指示もこのステップで行なう。このステップでのテストパターン４００の表示を、図３を用いて詳しく説明する。
【００５０】
図３は、テストパターン４００の投射画像がスクリーン２００上に表示された状態を示している。テストパターン４００では、大部分が黒の画像であるが、中央に黒より輝度の高い画像を有している。すなわち、テストパターン４００は、黒階調を有する第１の領域４０１と黒階調より輝度の大きい階調を有する第２の領域４０２とを含む。テストパターン４００では、例えば、第２の領域４０２が中央に配され、第１の領域４０１が第２の領域４０２を囲むように配されている。第２の領域４０２は、例えば、白階調を有する。なお、図３の第１の領域４０１におけるＡ〜Ｈは、後述する所定の測定領域である。この測定領域は、図４の例以外にどのようなサイズ、形状の領域であっても良い。
【００５１】
Ｓ３０２では、撮像部１２４が、スクリーン２００に表示された投射画像を撮像することにより、テストパターン４００の投射画像の撮影画像信号を生成して制御部１０１へ供給する。制御部１０１は、テストパターン４００の投射画像を解析することで、テストパターン４００の投射画像における第１の領域４０１の輝度を測定する。具体的には、制御部１０１は、所定の測定領域Ａ〜Ｈ（図３参照）について、色成分ＲＧＢ（赤、緑、青）ごとに各輝度値を測定し、所定の測定領域Ａ〜Ｈの輝度の平均をＲＧＢごとに取る。これら各測定領域の輝度は、黒階調を有する第１の領域４０１に含まれているため、第２の領域４０２の投射光に起因したスクリーン２００上での戻り光の輝度とみなすことができる。戻り光は、投射光学系１０７により投射された投射光のうちスクリーン２００で反射し周辺環境でさらに反射した後にスクリーン２００に再び入射した光である。そこで、制御部１０１は、所定の測定領域Ａ〜Ｈの輝度をＲＧＢごとに平均した値をＲＧＢごとの戻り光の輝度とみなす。
【００５２】
Ｓ３０３では、制御部１０１が、補正量の演算を実施する。具体的には、制御部１０１が、投影すべきテストパターン４００の画像データを液晶駆動部１０５から受けて、テストパターン４００の画像データの画像の平均輝度βを求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度βと所定の測定領域の輝度（測定領域Ａ〜Ｈの輝度を平均した値）とから、テストパターン４００を投影した場合の予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αを色成分ＲＧＢごとに推定する。すなわち、制御部１０１は、ＲＧＢそれぞれに関し、測定領域Ａ〜Ｈの輝度を平均して得られた値をテストパターン４００の予想される画像の平均輝度βで割ることによって、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合を推定する。この割合をαｃ（ｃ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）とおく。なお、これ以降、αｃと定義する変数はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ分存在するが、それを示す添え字ｃについては表記を省略する。本実施例では、テストパターン４００の画像データからテストパターン４００の画像の平均輝度βを求めたが、これ以外の方法で求めても良い。すなわち、テストパターン４００の投影画面を撮像し、撮影画像における第２の領域の平均輝度を測定し、全投影領域と第２の領域との面積比に基づいて、テストパターン４００の画像の平均輝度βを算出しても良い。
【００５３】
換言すれば、スクリーン上に表示された投射画像に対し、テストパターン４００の画像データの平均輝度をβとしたときに、そのα倍の輝度のオフセットが戻り光の影響で発生するということである。図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ横軸が画像の階調、縦軸が画素の数を表すヒストグラムである。
【００５４】
図４（ａ）は、テストパターン４００の画像データのヒストグラムである。テストパターン４００の画像データのヒストグラムから、テストパターン４００の画像データの平均輝度βが規定される。これは、即ち戻り光が無い場合（周辺環境が暗幕で覆われているような場合）における予想される画像の平均輝度を示すものである。すなわち、平均輝度βは、画像データに従って変調された投射光をスクリーンに投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度である。
【００５５】
図４（ｂ）は、スクリーン上に表示されたテストパターン４００の投射画像（テストパターン４００の画像データに応じた投射画像）のヒストグラムである。図４（ｂ）に示すように、投射光学系１０７により投射された投射光の一部がスクリーンで反射し、部屋内で拡散反射することで積分され、戻り光として再度スクリーン上に照射されることで、全画素の輝度にαβのオフセットがかかることになる。
【００５６】
図４（ｃ）は、次に述べる戻り光補正を実施した場合における補正されたテストパターン４００の画像データのヒストグラムである。
【００５７】
まず補正の概念を説明する。戻り光がない場合における予想される画像の平均輝度を入力ｘ、戻り光が加わった場合における投射画像の平均輝度を出力ｙとすると、次のような入出力関係が得られる。
【００５８】
ｙ＝ｘ（１＋α）・・・（１）
ここで、出力として戻り光が無い状態の投射画像を実現することを考え、出力ｙを補正前のテストパターン４００の画像データの平均輝度βと置く。また、入力ｘを補正後のテストパターン４００の画像データの平均輝度β’と置き、β’について解くと、
β’＝β／（１＋α）・・・（２）
という補正式が得られる。以上の導出より式（２）は、平均輝度β’の画像データに従って変調された投射光を投射すれば、それによる戻り光を加えると、平均輝度βである仮想的に戻り光が無い状態と同様の投射画像が表示されることを意味している。これをオフセット補正により実現した場合のオフセット補正量ｏｆｆｓｅｔは、
ｏｆｆｓｅｔ＝β−β’＝αβ／（１＋α）・・・（３）
となる。式（３）をβ’について解くと、
β’＝β−ｏｆｆｓｅｔ＝β−αβ／（１＋α）・・・（４）
となる。式（４）に示されるように、テストパターン４００の画像データの平均輝度βから式（３）を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、テストパターン４００を補正すれば、補正後のテストパターン４００の画像データの平均輝度がβ’となる。
【００５９】
図４（ｄ）は、スクリーン上に表示された補正後のテストパターン４００の投射画像（補正されたテストパターン４００の画像データに応じた投射画像）のヒストグラムである。すなわち、図４（ｃ）の画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射した場合の戻り光が加わった投射画像のヒストグラムである。式（１）に入力ｘ＝β’及び式（２）を代入すると、出力ｙは、
ｙ＝β’（１＋α）＝β
となる。すなわち、戻り光による輝度のオフセットは、式（１）より、αβ’＝αβ/（１＋α）であるため、式（３）と相殺する。即ち、式（３）又は（４）で示したオフセット補正を行なうことで、戻り光がキャンセルされ戻り光がない場合の予想される画像の平均輝度（図４（ａ）参照）と等しくなるということである。
【００６０】
Ｓ３０４では、制御部１０１が、補正設定を行う。すなわち、制御部１０１は、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を内部メモリ（記憶手段）１１６に格納する。内部メモリ１１６は、その割合αを記憶する。また、制御部１０１は、フレームごとに画像処理部１１７に対して、定数αを用いた画像補正を開始するように設定する。
【００６１】
Ｓ３０５では、制御部１０１が、液晶駆動部１０５にアクセスして、テストパターン４００の画像データを消去する。これにより、液晶部１０４の液晶パネル上に形成されたテストパターン４００の画像も消去される。
【００６２】
Ｓ３０６では、制御部１０１が、表示すべき画像データの投射を開始させる。具体的には、画像処理部１１７の補正部１１７ａは、制御部１０１による上記設定に応じて、非同期に次のような補正処理を行なう。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる複数のフレームの表示すべき画像データに対し、各フレームの画像データを順次内部メモリ１１６に格納していき、それとともに各フレームの画像データの平均輝度βｄを色成分ＲＧＢごとに算出する（求める）。また、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６にアクセスして、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を取得する。補正部１１７ａは、推定された割合αと表示すべき画像データの平均輝度βｄとに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正する。具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（２）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データの平均輝度をβｄとした場合に、補正された表示すべきパターンの画像データにおける平均輝度βｄ’が、
βｄ’＝βｄ／（１＋α）・・・（５）
を満たすように、表示すべきパターンの画像データを補正する。より具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（４）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データにおける各画素の輝度から、
ｏｆｆｓｅｔ＝αβｄ／（１＋α）・・・（６）
を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、表示すべき画像データを補正する。ここで、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６により記憶された割合αに応じて、動画像に含まれた複数のフレームの表示すべき画像データをフレームごとに補正している。また、補正部１１７ａは、戻り光の輝度が色成分ごとにキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正している。画像処理部１１７は、補正部１１７ａから補正された各フレームの表示すべき画像データを順次に受け取り液晶駆動部１０５に順次出力していく。これにより、投射光学系１０７は、補正された各フレームの表示すべき画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に順次に投射する。このようにして補正された投射画像は、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【００６３】
以上のように、予想される画像の平均輝度に対する、第２の領域４０２の投射光のうちスクリーン２００及び周辺環境（図示せず）に反射し再びスクリーン２００に戻ってきた戻り光の輝度の割合を推定することが出来る。そして、その推定された割合と表示すべき画像データの平均輝度から、このような戻り光が生じさせる輝度をキャンセルするようなオフセット補正量を表示すべき画像データごと（フレームごと）に算出することが出来る。これにより、各フレームにおいて戻り光のキャンセルされた投射画像を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、プロジェクタ（投射装置）１００の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することができる。
【００６４】
また、ＲＧＢごとの輝度の測定と補正とを実施できるので、特定の色の戻り光が多く、色バランスが崩れた場合でも、それを補正することが出来る。
【００６５】
なお、図２に示すフローでは、図３中のＡ〜Ｈのように複数の測定領域のＲＧＢ輝度値を測定し平均を取る処理を行なっていたが、これはノイズの低減のためである。測定領域の数を増加させたり、減少させたりしても良い。また、１点の測定領域の輝度を測定するようにしても良い。例えば、図３中の複数の測定領域Ａ〜Ｈの輝度を測定する代わりに、例えば１点の測定領域Ａの輝度を測定する場合でも、本実施形態と同様の効果を実現できる。
【００６６】
また、撮像部１２４をエリアセンサでなく１点の測定領域の輝度を測定できるような安価な測光センサで代用しても良い。この測光センサを用いて複数の測定領域の輝度を計測する場合には、プロジェクタ（投射装置）は、複数の測定領域に順次に測光センサを向ける構成をさらに備えているものとする。
【００６７】
更に、表示するテストパターンは図３に示すテストパターン４００に限らない。本発明を実施するには、黒領域と、黒以外の領域に何らかの輝度を持ったパターンを用意すれば良い。例えば、図５に示すテストパターン５００を用いても良い。図５に示すテストパターン５００では、中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域５０１であり、第１の領域５０１を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域５０２である。
【００６８】
第２の領域（４０２、５０２）は、例えば白階調を有しているものとされているが、これは測定対象である戻り光を発生させるためのものである。従って黒階調よりも大きな輝度の階調を有していれば良く、白以外の中間階調（例えば７５％グレーや５０％グレー等）を用いても構わない。また、第１の領域は、黒階調で輝度がほとんど無いもので有ることが望ましいが、ある程度の輝度があっても良い。この場合には、平均輝度の異なるテストパターンを２つ以上投影し、第１の領域の平均輝度をそれぞれ測定し、テストパターンの輝度変化と第１の領域の平均輝度の変化を測定することで、戻り光の輝度の割合αの情報を取得することができる。
【００６９】
黒階調を有する第１の領域内の測定領域の輝度を測定した場合に、戻り光の他に例えば、外光の影響や、液晶パネル（輝度変調パネル）からの漏れ光などの影響による黒浮き光も測定してしまうことも考えられる。この黒浮き光が戻り光に対し無視できない場合、図３に示すＳ３００の後Ｓ３０１の直前に、画像処理部１１７は、全画素が黒階調を有するようなテストパターンの画像データを生成しても良い。この場合、投射光学系１０７は、そのテストパターンの画像データに従って変調された投射光をスクリーンに投射する。そして、撮像部１２４は、黒浮き光による輝度を測定する。そして、Ｓ３０２で、制御部１０１は、測定領域Ａ〜Ｈの輝度をＲＧＢごとに平均した値からこの測定した黒浮き量を引いた値をＲＧＢごとの戻り光の輝度とみなす。これにより、黒浮き光を含まない戻り光による輝度を推定することが出来る。
【００７０】
また、本実施形態では、液晶パネルを内蔵したプロジェクタについて説明したが、ＤＭＤパネルを内蔵したプロジェクタであっても、射出する光を変調する構成を内蔵する投射装置であれば、どのような形態のものであっても適用することができる。
【００７１】
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて、図６及び図７を用いて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
第１実施形態の図２のフローに対し、次のように変形を行なう。
【００７３】
Ｓ３０１において、表示するテストパターンを図６に示すテストパターン７００に変形する。テストパターン７００は、第１の階調を有する第１の領域７０１と第２の階調を有する第２の領域７０２とを含む。第１の領域７０１は、例えば、２５％グレー領域である。第２の領域７０２は、例えば、７５％グレー領域である。第１の領域７０１内と第２の領域７０２内には、それぞれ、後述するステップで使用される測定領域Ｉ、Ｊが設定されている。
【００７４】
Ｓ３０２において、戻り光のＲＧＢ輝度値の測定方法を次のように変更する。撮像部１２４は、テストパターン７００の投射画像における第１の領域７０１の輝度と第２の領域７０２の輝度とをそれぞれ所定の測定領域の輝度として測定する。具体的には、制御部１０１は、所定の測定領域Ｉ，Ｊ（図６参照）について、色成分ＲＧＢ（赤、緑、青）ごとに各輝度値を測定する。
【００７５】
次いで、制御部１０１は、測定した第１の領域７０１の輝度と第２の領域７０２の輝度とに応じて、テストパターン７００の戻り光の輝度を推定する。この方法について図７を用いて説明する。
【００７６】
図７では、横軸が、テストパターン７００の画像データにおける階調の値を示し、縦軸が、撮像部１２４により測定された輝度の値を示す。これにＩ点及びＪ点での測定結果をプロットし、それを直線補間すると、Ｙ切片として戻り光の輝度が得られる。この方法で、ＲＧＢそれぞれの戻り光の算出を行なう。これにより、テストパターン７００の投射光に起因したスクリーン２００上での戻り光の輝度値が推定されることになる。
【００７７】
Ｓ３０３において、制御部１０１が、テストパターン７００の画像データを液晶駆動部１０５から受けて、テストパターン７００の画像データに応じた画像の平均輝度βを求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度と推定した戻り光の輝度とに応じて、割合αを推定する。すなわち、制御部１０１は、上記の推定した戻り光の輝度値をテストパターン７００の画像データの平均輝度値で割ることにより、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合を推定する。
【００７８】
このようにしても、第１実施形態と同様に、戻り光のキャンセルされた投射画像を得ることが出来る。
【００７９】
尚、表示するテストパターンはテストパターン７００に限らない。複数の異なる階調の領域が存在するパターンであれば、それら階調を測定し、直線補間を行なうことにより戻り光を推定できるため、本実施形態と同様の効果を実現可能である。例えば、２５％グレー、５０％グレー、７５％グレーといった３つの階調の領域を含むテストパターンや、それ以上の数の互いに異なる階調を有するテストパターンであっても良い。
【００８０】
次に、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
第１実施形態では、部屋の壁や天井等の周辺環境は拡散反射することを想定している。また、スクリーン２００上に戻り光が均一に照射されるというモデルを想定している。
【００８２】
一方、本実施形態では、例えば壁に鏡が存在したり、スクリーン近傍に物体が存在したりして、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射されるというモデルを想定している。本実施形態の系は、プロジェクタ１００から射出された光のうちの一部が、部屋内で何らかの規則性を持った形で反射されて、スクリーンに（積分されずに）偏りをもって、再度照射されるというモデルで近似する。
【００８３】
本実施形態では、画像処理部１１７が、生成部１１７ｂをさらに含む点が第１実施形態と異なる。生成部１１７ｂは、複数のテストパターンの画像データを生成する。複数のテストパターンは、それぞれ、テストパターンを複数のブロックに分割し複数のブロックのうちいずれかのブロックを第２の領域に割り当て残りのブロックを第１の領域に割り当てることにより生成される。第１の領域は、黒階調を有する領域である。第２の領域は、黒階調より大きな輝度を有する領域である。複数のテストパターンは、複数のブロックにおける第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なる。生成部１１７ｂは、例えば、図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すようなテストパターンを生成する。
【００８４】
図９（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋは、３×３のブロックＢＫ〜ＢＳに分割されている。テストパターン１０００Ｋでは、ブロックＢＫが第２の領域１００２Ｋに割り当てられ、残りのブロックＢＬ〜ＢＳが第１の領域１００１Ｋに割り当てられている。図９中のＫ〜Ｓは、それぞれ、ブロックＢＫ〜ＢＳ内の所定の測定領域である。図９（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌでは、ブロックＢＬが第２の領域１００２Ｌに割り当てられ、残りのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳが第１の領域１００１Ｌに割り当てられている。同様にして、ブロックＢＭ〜ＢＳが第２の領域に割り当てられたテストパターン１０００Ｍ〜１０００Ｓも生成される。
【００８５】
また、本実施形態では、図８に示すように、次の点で第１実施形態と異なる処理が行われる。
【００８６】
制御部１０１は、Ｓ９１０〜Ｓ９１１のルーチンをテストパターンの数（この例では９回）だけテストパターンを変えながら繰り返し実行する。
【００８７】
具体的には、Ｓ９１０において、制御部１０１は、複数のテストパターンのうち未選択のテストパターンから処理対象のテストパターンを選択する。例えば、最初のルーチンでは、図９（ａ）のブロックＢＫが第２の領域１００２Ｋに割り当てられたテストパターン１０００Ｋを選択する。次のルーチンでは、図９（ｂ）のブロックＢＬが第２の領域１００２Ｌに割り当てられたテストパターン１０００Ｌを選択する。その次のルーチンでは、ブロックＢＭが第２の領域に割り当てられたテストパターン（図示せず）…というように順次変更させていく。
【００８８】
Ｓ９０１では、制御部１０１が、画像処理部１１７に、選択されたテストパターンの画像の表示の指令を出す。画像処理部１１７の生成部１１７ｂは、選択されたテストパターンの画像データを生成する。そして、Ｓ３０１と同様の処理が行われることにより、投射光学系１０７は、選択されたテストパターンの画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射する。これにより、スクリーン２００には、例えば、図９（ａ）のテストパターン１０００Ｋ又は図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌが表示される。
【００８９】
Ｓ９０２では、撮像部１２４が、テストパターンの投射画像における第１の領域が割り当てられた全てのブロックの輝度を、それぞれ所定の測定領域の輝度として、選択されたテストパターンについて測定する。例えば、撮像部１２４は、図９（ａ）のテストパターン１０００Ｋの投射画像における第１の領域１００１Ｋが割り当てられた全てのブロックＢＬ〜ＢＳの輝度、すなわち所定の測定領域Ｌ〜Ｓの輝度を色成分ＲＧＢごとに測定する。これにより、測定領域Ｌ〜Ｓの輝度ＬＫＬ〜ＬＫＳが得られる。あるいは、例えば、撮像部１２４は、図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌの投射画像における第１の領域１００１Ｌが割り当てられた全てのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳの輝度、すなわち測定領域Ｋ，Ｍ〜Ｓの輝度を色成分ＲＧＢごとに測定する。これにより、測定領域Ｋ，Ｍ〜Ｓの輝度ＬＬＫ，ＬＬＭ，〜ＬＫＳが得られる。
【００９０】
Ｓ９１１において、制御部１０１は、複数のテストパターンのうち未選択のテストパターンがあるか否かを判断する。制御部１０１は、未選択のテストパターンがあると判断した場合、処理をＳ９１０に戻し、未選択のテストパターンがないと判断した場合、処理をＳ９０３に進める。
【００９１】
Ｓ９０１、Ｓ９０２を９回繰り返すことにより、黒階調を有する第１の領域内の所定の測定領域の輝度Ｌｉｊ （ｉ，ｊ ＝ Ｋ，Ｌ，Ｍ，...，Ｓ， ｉ≠ｊ）が得られる。ここで、ｉは、測定領域Ｋ〜Ｓのうち黒階調より輝度の大きい階調（例えば白階調）を有する第２の領域内に存在する測定領域を示す。ｊは、測定対象の測定領域Ｋ〜Ｓを示す。即ちＬｉｊは、ｉの位置にある第２の領域（例えば、白領域）の光が、スクリーンへ戻り光として照射された時のｊの位置の輝度を示すわけである。例えばＬＬＳは、図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌが表示された際の右下の測定領域Ｓの輝度を示す。なお、もちろん、前述したようにこれらの変数はＲＧＢごとに存在しているが、表記は省略している。
【００９２】
Ｓ９０３では、制御部１０１が、各テストパターン１０００ｉ（ｉ＝Ｋ〜Ｓ）の画像データの平均輝度βｉ（ｉ＝Ｋ〜Ｓ）を求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度βｉと所定の測定領域の輝度Ｌｉｊとに応じて、テストパターンの予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊをブロックＢｊごとに推定する（ただし、ｉ≠ｊ）。すなわち、制御部１０１は、ＲＧＢそれぞれに関し、所定の測定領域の輝度Ｌｉｊをテストパターン１０００ｉの予想される画像の平均輝度値βｉで割ることによって、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊを推定する。割合αｉｊにおける添え字ｉは、上記のように、その割合を求めるのに用いたテストパターンにおいて、どのブロックに第２の領域が割り当てられているかを示す。割合αｉｊにおける添え字ｊは、上記のように、その割合を求めるのに用いたテストパターンにおける測定領域が含まれるブロックを示す。すなわち、制御部１０１は、第２の領域が割り当てられたブロック（ｉ）と関連付けた形で上記の割合αｉｊを測定されたブロック（ｊ）ごとに推定する。
【００９３】
次に、制御部１０１は、テストパターン１０００ｉにおける第２の領域が割り当てられたブロックＢｉに対する割合αｉｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）を補間する。これらの値は、測定の結果得られないため、近傍の値から推定する。例えば、αＫＫであれば、近傍αＫＬ、αＫＮ、αＬＫ、αＮＫを用いて平均を取り、αＫＫ＝（αＫＬ＋αＫＮ＋αＬＫ＋αＮＫ）／４ とすればよい。
【００９４】
ここで、補正の方法を説明する。第１実施形態ではαはスカラ値であったが、本実施形態ではベクトル値となる。従って、同様の手法でベクトル演算すれば同様の補正が可能である。本実施形態では、スクリーンへの投射画像を３×３の部分に分けて考える。戻り光がない場合におけるブロックごとの予想される画像の平均輝度を入力ｘ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）とする。戻り光が加わった場合におけるブロックごとの投射画像の平均輝度を出力ｙ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）とすると、次のような入出力関係が得られる。
【００９５】
【数１】
【００９６】
・・・（７）
ここで、出力として戻り光が無い状態の投射画像を実現することを考え、出力ｙｉを補正前のテストパターンの画像データの平均輝度βｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）と置き、入力ｘｉをテストパターンの画像データの平均輝度β’ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）と置き、ベクトル表記すると以下のような式が得られる。
【００９７】
【数２】
【００９８】
・・・（８）
ただし、以下のように置く。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
【０１０１】
【数５】
【０１０２】
【数６】
【０１０３】
・・・（９）
また、数式（７）においてベクトル同士の積は、内積である。従って、β’について解くと、補正式として、
【０１０４】
【数７】
【０１０５】
・・・（１０）
が得られる。以上の導出より式（１０）は、平均輝度β’ｉの画像データに従って変調された投射光を投射すれば、それによる戻り光を加えると、平均輝度βｉである仮想的に戻り光が無い状態と同様の投射画像が表示されることを意味している。これをオフセット補正により実現した場合のオフセット補正量ｏｆｆｓｅｔ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）は、
【０１０６】
【数８】
【０１０７】
・・・（１１）
となる。ただし、以下のように置く。
【０１０８】
【数９】
【０１０９】
・・・（１２）
Ｓ９０４では、制御部１０１が、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊの情報を内部メモリ１１６に格納する。また、制御部１０１は、フレームごとに画像処理部１１７に対して、割合αｉｊを用いた画像補正を行なうように設定する。
【０１１０】
Ｓ９０６では、画像処理部１１７の補正部１１７ａが、制御部１０１による上記設定に応じて、次のような処理を行う。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる画像データに対し、その１フレームを順次内部メモリ１１６に格納していき、同時に各フレームのＲＧＢの各平均輝度をテストパターンと同様に３×３の部分に分けて、計９個の値βｉｊとして算出する。補正部１１７ａは、これらβｉｊとαｉｊとを用いて、上記で示した式（１１）を適用し、そのフレームのｏｆｆｓｅｔ ｉ補正値を算出する。そして、ｏｆｆｓｅｔ ｉ補正値を、該当ブロックの各ピクセルの輝度値に加えていくことで補正済の１フレームの画像を作成し液晶駆動部１０５に順次出力していく。このようにして補正された投射画像は、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、例えば壁に鏡が存在したり、スクリーン近傍に物体が存在したりして、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射される場合であっても、例えば３×３の領域ごとにオフセット補正を行なうことが可能である。結果として、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射される場合であっても、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【０１１２】
本実施形態では、画像を３×３のブロックに分割する例を示したが、本発明はその分割方法に限定されない。本発明では、テストパターンにおける第２の領域の変更可能な位置が複数であれば実施することができるため、例えば、２×２のブロックや４×４のブロック、又はそれ以上のブロックに分けてもよい。一般的に細かく分割すると補正の精度が高まり、スクリーン上の戻り光の偏りが細かくなっても対応できる。また、粗く分割すると、行列演算の規模が小さくなるため、演算コストを減少させることができる。
【０１１３】
なお、各テストパターンは、テストパターンを複数のブロックに分割し複数のブロックのうちいずれかのブロックの少なくとも一部の領域を第２の領域に割り当てテストパターンにおける残りの領域を第１の領域に割り当てることにより生成されてもよい。ここで、複数のテストパターンは、複数のブロックにおける第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なるように生成される。
【０１１４】
例えば、複数のテストパターンは、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すようなテストパターン１０００Ｋ’〜１０００Ｓ’であってもよい。
【０１１５】
図１０（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋ’では、ブロックＢＫにおける中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域１００１Ｋ’であり、中央の矩形の領域を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域１００２Ｋ’である。また、残りのブロックＢＬ〜ＢＳも第１の領域１００１Ｋ’が割り当てられている。すなわち、図１０（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋ’では、ブロックＢＫの少なくとも一部の領域である環状の領域に第２の領域１００２Ｋ’が割り当てられ、テストパターン１０００Ｋ’における残りの領域に第１の領域１００１Ｋ’が割り当てられている。
【０１１６】
図１０（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌ’では、ブロックＢＬにおける中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域１００１Ｌ’であり、中央の矩形の領域を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域１００２Ｌ’である。また、残りのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳも第１の領域１００１Ｌ’が割り当てられている。すなわち、図１０（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌ’では、ブロックＢＬの少なくとも一部の領域である環状の領域に第２の領域１００２Ｌ’が割り当てられ、テストパターン１０００Ｌ’における残りの領域に第１の領域１００１Ｌ’が割り当てられている。
【０１１７】
また、この場合、第３実施形態の図８で示したフローのうち、下記に説明する部分を変形することになる。
【０１１８】
Ｓ９０１では、スクリーン２００に表示されるとしたテストパターンを、例えば、図１０のテストパターン１０００Ｋ’〜１０００Ｓ’のようにする。このようにするとＳ９０２において、図１０におけるＫ〜Ｓの全測定領域が、黒階調を有する第１の領域となるので、戻り光のＲＧＢ（赤、緑、青）の各輝度値の測定に用いることができる。従って、Ｓ９０４では、第３実施形態ではαｉｉについて補間により推定していたものが、計測が実現できるため、この推定処理が不要になる。
【０１１９】
次に、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタを説明する。
【０１２０】
第１実施形態に対し、補正の方法をオフセット補正からゲイン補正に変形した実施形態も考えられる。第１実施形態の図２で示したフローのうち、下記に説明する部分を変形する。
【０１２１】
Ｓ３０３において、式（２）をゲイン補正で実現するための、ゲイン補正値ｇａｉｎは、
ｇａｉｎ＝β’／β＝１／（１＋α）・・・（１３）
となる。
【０１２２】
Ｓ３０６では、画像処理部１１７の補正部１１７ａは、制御部１０１による上記設定に応じて、非同期に次のような補正処理を行なう。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる複数のフレームの表示すべき画像データに対し、各フレームの画像データを順次内部メモリ１１６に格納していき、それとともに各フレームの画像データの各平均輝度βｄを色成分ＲＧＢごとに算出する。また、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６にアクセスして、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を取得する。補正部１１７ａは、推定された割合αと表示すべき画像データの平均輝度βｄとに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正する。具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（１３）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データにおける各画素の輝度に対して、
ｇａｉｎ＝１／（１＋α）・・・（１４）
を満たすゲイン値ｇａｉｎで増幅するように、表示すべき画像データを補正する。
【０１２３】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【０１２４】
また、投射画像の戻り光によって投射画像の画質の低下してしまわないようにするために、実施例１から４に記載した方式を単独で使用しても、適宜組み合わせて使用してもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射装置、プログラム、及び投射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像をスクリーンに投射表示する投射装置として、画像が液晶パネル上に生成され、その液晶パネル上に生成された画像をスクリーンに投射表示するプロジェクタが知られている。プロジェクタによる投影においては、外光（照明光）の輝度が大きい場合、スクリーン上に投射表示された画像に対して外光分の輝度の影響で、その画像のコントラストが低下する。投射表示された画像において、コントラストが低下すると、黒となるべき画素が黒く見えなかったり、鮮やかな色となるべき画素が白くくすんで見えてしまったりする。
【０００３】
それに対して、特許文献１には、プロジェクタ２０において、照明光の明るさを計測して、照明光が標準の視環境より明るい場合に低階調域の出力を上げるように、再現されるべき画像を補正することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、再現される画像において、照明光による低階調域の見えの劣化を改善できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２-１２５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この様なプロジェクタでは、外光（照明光）の輝度が小さい場合、プロジェクタ自身が照射した光がスクリーンに反射し、さらに壁、天井などから反射して再びスクリーンに映り込んでしまう「戻り光」によってもコントラストの低下が発生してしまう。照明光よりも、戻り光による、投射表示された画像の画質影響を与えることを見出した。ここで、戻り光は、プロジェクタからスクリーンに照射される光（投射光）のうちスクリーンで反射し部屋の壁や天井等の周辺環境にさらに反射され再度スクリーンに戻って照射される光である。投射表示された画像（投射画像）において、戻り光によるオフセットがかかると、画像に色がついたり、画像が白くぼけたりする画質の低下が発生する。
【０００６】
本発明の課題について、図１１を用いて詳細に説明する。
【０００７】
プロジェクタ１００は、画像信号源（図示せず）から画像信号を受け取り、その画像信号に応じた画像２０１をスクリーン２００に投射表示している。ここで、周辺環境（壁、天井、床、什器、家具等、いずれも図示せず）が光を反射し得る場合、画像２０１の光の一部はスクリーン２００で反射した後、周辺環境でさらに反射して、再度スクリーン２００を照射する。このようにして、投射表示された画像に戻り光が照射されることになる。
【０００８】
更に、この課題は、偏った色バランスを有した画像を投射表示する場合には目立つことになる。仮に、画像２０１が、大部分の青色の画像（図１１の斜線部）と、フルカラーの画像からなるウィンドウ２０２とを含む場合を考える。この場合、画像２０１に青成分が多く含まれるため、周辺環境が色付いていないと仮定すると、戻り光も青成分が多いことになる。画像２０１の斜線部分に関しては、青い画像の上に青い戻り光が照射されるため、観察する上で影響が少ない。しかし、フルカラーのウィンドウ２０２の部分に関しては、その画像が青被りすることになり、観察者に不適切な画像を提示することになる。すなわち、投射表示された画像（投射画像）の画質の低下が発生する。
【０００９】
本発明の目的は、前述のような投射装置の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの側面に係る投射装置は、画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射手段と、前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定手段と、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記投射画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定手段と、表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正手段とを備え、前記投射手段は、前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投射装置の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタのブロック図。
【図２】第１実施形態の補正フローを示した図。
【図３】第１実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図４】第１実施形態のオフセット補正を説明するための図。
【図５】第１実施形態の変形例におけるテストパターンを説明するための図。
【図６】第２実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図７】第２実施形態の戻り光輝度の推定方法を説明するための図。
【図８】第３実施形態の補正フローを示した図。
【図９】第３実施形態のテストパターンを説明するための図。
【図１０】第３実施形態の変形例におけるテストパターンを説明するための図。
【図１１】戻り光について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、第１実施形態における戻り光の概念について、図１１を用いて説明する。プロジェクタ１００から、ある画像に応じた投射光がスクリーン２００に投射された場合、その光の一部がスクリーンゲインに従って反射される。プロジェクタ１００の設置された部屋の壁や天井や床が一般的な材質であると仮定すると、スクリーン２００から反射した光は、部屋の壁や天井に吸収されたり、拡散反射されたりすることになる。壁や天井で拡散反射された光の一部はスクリーン２００に再び照射される。第１実施形態では、この系を、プロジェクタ１００から射出された光のうち一部が、部屋内で拡散反射されて積分された上、スクリーン全体に再度照射されるというモデルとする。
【００１４】
次に、第１実施形態に係るプロジェクタ（投射装置）１００の構成を、図１を用いて説明する。図１に示すプロジェクタ１００は、次の構成要素を備える。
【００１５】
操作部１０２は、ユーザからの指示を受け付け、受け付けた指示を制御部１０１へ供給する。制御部１０１は、供給された指示に応じて、プロジェクタ１００における各部を全体的に制御する。
【００１６】
電源部１０３は、制御部１０１による制御を受けて、プロジェクタ１００における各部への電源供給を制御する。例えば、操作部１０２が起動指示を受けて制御部１０１へ供給した場合、電源部１０３は、起動指示に応じた起動指令を制御部１０１から受ける。電源部１０３は、起動指令に応じて、各部への電源供給を開始する。
【００１７】
光源制御部１０８は、制御部１０１による制御を受けて、光源１０６が発する光量等を制御する。これに応じて、光源１０６は、液晶部１０４に光を供給する。
【００１８】
液晶駆動部１０５は、画像処理部１１７から画像情報を受ける。液晶駆動部１０５は、受けた画像情報に応じて液晶部１０４の液晶パネルを駆動することにより、液晶部１０４の液晶パネルに画像を形成させる。これに応じて、液晶部１０４は、液晶駆動部１０５により駆動されて、液晶パネル上に画像を形成する。液晶部１０４は、このような液晶パネルを例えば１枚又は３枚含む。
【００１９】
投射光学系（投射手段）１０７は、光源１０６から発せられ液晶部１０４を透過した光を受ける。これにより、投射光学系１０７は、画像データに応じた投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射する。投射光学系１０７は、光軸に沿って駆動可能なズームレンズやフォーカスレンズを含む。
【００２０】
焦点検出部１２３は、プロジェクタ１００からスクリーン２００までの距離を検出することにより、焦点位置を検出する。焦点検出部１２３は、焦点位置の情報を制御部１０１へ供給する。
【００２１】
光学系制御部１０は、投射光学系１０７の動作を制御する。例えば、光学系制御部１０は、投射光学系１０７のズームレンズの動作を制御することにより、ズーム倍率の調節を行う。あるいは、例えば、光学系制御部１０は、焦点位置の情報を制御部１０１から受けて、焦点位置へフォーカスレンズを駆動するように投射光学系１０７を制御することにより、投射光学系１０７の焦点調整を行なう。
【００２２】
アナログ入力部１１０は、ＰＣやＤＶＤプレイヤー、テレビチューナー等からのアナログ画像信号を受け付けてＤＡ変換部１１１へ供給する。アナログ入力部１１０は、例えば、ＲＧＢ端子、Ｓ端子等を含む。
【００２３】
ＤＡ変換部１１１は、アナログ入力部１１０から受けたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。ＤＡ変換部１１１は、変換したデジタル画像信号を画像処理部１１７へ供給する。
【００２４】
デジタル入力部１１２は、ＰＣやＤＶＤプレイヤー等からデジタル画像信号を受け付ける。デジタル入力部１１２は、例えば、ＨＤＭＩ端子等を含む。ＨＤＭＩ端子の場合には、外部から画像信号に加えて制御信号も同時に送信されてくる場合があり、デジタル入力部１１２が、画像信号及び制御信号を受信して画像処理部１１７へ供給する。これにより、画像処理部１１７は、その制御信号に従い、その画像信号に応じた画像の処理等を行う。
【００２５】
ＵＳＢインタフェース１１３には、ポインティングデバイスや、キーボード、ＵＳＢ型の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ）等が接続可能になっている。ＵＳＢインタフェース１１３は、ＵＳＢ型の記憶媒体が接続された場合、その記憶媒体から各種の情報データ（例えば、画像データ）又はそのファイルを受け取る、又はその記憶媒体に書き出す。
【００２６】
カードインタフェース１１４には、ＳＤカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等が挿入可能になっている。カードインタフェース１１４は、カード型の記録媒体が挿入された場合、各種の情報データ又はそのファイルを読み書きするためのインターフェースである。
【００２７】
通信部１１５は、通信回線（例えば、イントラネット、インターネット）経由で各種の情報データ又はそのファイルや各種の命令信号を受信し制御部１０１へ供給する。また、通信部１１５は、制御部１０１から供給された各種の情報データ又はそのファイルや各種の命令信号を通信回線経由で送信する。通信部１１５は、例えば、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等に接続される通信インターフェースである。
【００２８】
内部メモリ１１６は、各種の情報データ又はそのファイルを保存する。内部メモリ１１６は、例えば、半導体メモリやハードディスク等を含む。
【００２９】
ファイル再生部１３２は、所定のファイルを再生する。例えば、操作部１０２が再生指示を受けて制御部１０１へ供給した場合、ファイル再生部１３２は、再生指示に応じた再生指令を制御部１０１から受ける。ファイル再生部１３２は、再生指令に応じて、例えば、カードインタフェース１１４を介して記録媒体にアクセスし記録媒体に記録されたドキュメントファイルを取得するとともに再生する。具体的には、ファイル再生部１３２は、ドキュメントファイルから、ユーザに掲示するための画像信号を生成して、生成した画像信号を画像処理部１１７に供給する。
【００３０】
画像処理部１１７は、ＵＳＢインタフェース１１３、カードインタフェース１１４、ファイル再生部１３２により得られた画像信号や制御部１０１により得られた画像信号等に対して、液晶部１０４で表示するのに適した補正を行なう。例えば、画像処理部１１７は、画像信号の画素数を液晶パネルの画素数にあわせて変換し、液晶パネルの交流駆動のため、入力された画像信号のフレーム数を倍にし、液晶パネルによる画像形成に適した補正をする。因みに、液晶パネルの交流駆動とは、液晶パネルの液晶にかける電圧の方向を交互に入れ替えて表示させる方法であり、液晶にかける電圧の方向が正方向でも逆方向でも画像を生成できるという液晶パネルの性質を利用したものである。このとき、液晶駆動部１０５に正方向用の画像と逆方向用の画像とを１枚ずつ送る必要があるので、画像処理部１１７では、画像信号のフレームの数を倍にする処理を行なう。画像処理部１１７は、これらの処理を行うことにより、画像データを生成して液晶駆動部１０５へ供給する。これにより、液晶駆動部１０５は、液晶部１０４の液晶パネル上に、画像データに応じた画像を形成させる。
【００３１】
また、画像処理部１１７は、スクリーン２００に対して斜め方向から画像を投射し投射画面が例えば台形状に歪んでしまう場合に、投射画像に対し台形状の歪みを打ち消すように画像の形状を変形させるキーストン補正も行なう。画像処理部１１７は、キーストン補正をする際、液晶パネルに表示される画像の水平方向及び／又は垂直方向の拡大／縮小率を変更している。これにより、画像処理部１１７は、投射画面の台形状の歪みと表示素子（液晶パネル）上での画像領域の歪みとを相殺させ、正常なアスペクト比の長方形の画像表示領域に近づくようにしてスクリーン２００に表示させるのである。画像処理部１１７は、このキーストン補正を、後述する傾きセンサ１１８により得られた傾き角に基づいて、自動的に動作しても良いし、ユーザが操作部１０２等を操作することにより、動作させてもよい。
【００３２】
さらに、画像処理部１１７は、補正部１１７ａを含む。補正部１１７ａの動作は、後述する。
【００３３】
傾きセンサ１１８は、プロジェクタ１００の傾きを検出する。タイマ１１９は、プロジェクタ１００の動作時間、各ブロックの動作時間等を検出する。温度計１２０は、プロジェクタの光源１０６の温度、液晶部１０４の温度、外気温等を計測する。
【００３４】
赤外線受信部１２１、１２２は、プロジェクタ１００付属のリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部１０１に信号を送る。赤外線受信部１２１、１２２は、例えば、プロジェクタ１００の前後方向等の複数箇所に設置されている。本実施形態では、赤外線受信部１２１がプロジェクタ１００本体の後方に配置され、赤外線受信部１２２がプロジェクタ１００本体の前方に配置されている。
【００３５】
撮像部（測定手段）１２４は、スクリーン２００に表示された投射画像を撮像する。また、撮像部１２４は、スクリーン（被投射面）２００に表示された投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する。この測定結果を用いて本実施形態では、戻り光を補正する機能を実現しているが、詳細は後述する。
【００３６】
表示部１２７は、プロジェクタ１００本体に配置され、プロジェクタ１００の状態や警告等を表示する。表示制御部１２８は、表示部１２７を制御する。
【００３７】
バッテリ１２９は、プロジェクタ１００本体を持ち運んで使用するとき等に、プロジェクタ１００の各部へ電力を供給する。電源入力部１３０は、外部からの交流電力（ＡＣ１００）の供給を受け、所定の電圧に整流して電源部１０３に供給する。
【００３８】
冷却部１３１は、プロジェクタ１００内の熱を外部に放出することなどにより、プロジェクタ１００を冷却する。冷却部１３１は、例えば、ヒートシンクとファンとを含む。
【００３９】
次に、プロジェクタ１００の概略動作について説明する。
【００４０】
制御部１０１は、操作部１０２により電源ＯＮの指示がなされたことにより、電源部１０３に各ブロックに電源を供給するように指令を出し、各ブロックを待機状態にする。そして、電源が投入された後、制御部１０１は、光源制御部１０８に光源１０６からの発光を開始するように指令を出す。次に、制御部１０１は、焦点検出部１２３により得られた焦点の情報等から、投射光学系１０７を調整するよう光学系制御部１０９に指令を出す。光学系制御部１０９は、投射光学系１０７のズームレンズやフォーカスレンズを動作させてスクリーン２００画面上で投射光が結像する合焦状態になるよう制御する。
【００４１】
このようにして、投射の準備が整う。次に、例えば、デジタル入力部１１２に入力された画像信号は、画像処理部１１７により液晶部１０４に適した解像度に変換され、また、ガンマ補正や輝度ムラ対策用補正、キーストン補正が加えられる。そして、画像処理部１１７により補正を加えられた画像データは、液晶駆動部１０５により液晶部１０４に画像として形成される。
【００４２】
そして、液晶部１０４の液晶パネルに形成された画像は、光源１０６から発せられた光により投射光学系１０７に導かれ、投射光学系１０７はスクリーン２００に画像を投射する。
【００４３】
投射中、制御部１０１は、光源１０６等の温度を温度計１２０により検出し、例えば、光源の温度が４０度以上になったとき等に、冷却部１３１を動作させてプロジェクタ１００を冷却する。
【００４４】
そして、操作部１０２により電源ＯＦＦの指示がなされたことにより、制御部１０１は、各ブロックに終了処理を行なうよう通信をする。そして、終了の準備が整うと、電源部１０３は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部１３１は、電源ＯＦＦされた後しばらく動作し、プロジェクタを冷却する。
【００４５】
ここでは、デジタル入力部１１２から入力された画像信号を表示する場合について説明したが、上記各種インタフェースから入力された画像データを表示する場合も同様の処理を行なう。
【００４６】
次に、本実施形態における戻り光を補正するための処理について、図２を用いて説明する。ここで、前提として、外光の影響がない場合について説明する。外光の影響がある場合については、後述する。
【００４７】
Ｓ３００では、制御部１０１が、戻り光を補正するための処理を開始する。具体的には、電源投入後の発光している間、プロジェクタ１００は、操作部１０２からユーザより戻り光補正の開始指示を受けることができる。例えば、操作部１０２に含まれる「ＡＵＴＯＳＥＴ」ボタン（図示せず）の押下を制御部１０１が検出することにより実現できる。
【００４８】
また、上記以外の方法で補正の開始を行なってもよい。例えば、制御部１０１が通信部１１５から開始指示を受け取った場合や、制御部１０１が赤外線受光部１２１、１２２を介してユーザから開始指示を受け取った場合に、補正を開始しても良い。更には、起動後の発光直後や、投射準備が整った直後に制御部１０１が自動的に開始しても良い。また、プロジェクタ１００の移動や外光（照明光）の変化を検出することによって、周辺環境の変化を推定することで、その変化をトリガとして制御部１０１が自動的に補正を開始しても良い。例えば、制御部１０１は、照明光の明るさが所定の閾値より暗くなった場合、プロジェクタ１００を補正を開始すべき状況になったと判断して補正を開始してもよい。また、光源の輝度が安定したことを検出した場合、電源投入後光源の輝度が安定する程度の時間が経過した場合、または、光源周辺の温度が一定の温度に達した場合などに補正を開始してもよい。
【００４９】
Ｓ３０１では、制御部１０１が、画像処理部１１７にテストパターンの画像の表示の指令を出す。画像処理部１１７は、液晶駆動部１０５を介して、テストパターンの画像データに応じた画像を液晶部１０４の液晶パネル上に形成する。投射光学系１０７は、光源１０６から液晶部１０４を透過した光（テストパターンの画像データに従って変調された光）を受ける。それに応じて、投射光学系１０７は、テストパターンの画像データに応じた投射画像がスクリーン２００に表示されるように、テストパターンの画像データに応じて変調された投射光をスクリーン２００に投射する。なお、既に画像処理部１１７が戻り光補正を開始している場合、制御部１０１はそれを停止させる指示もこのステップで行なう。このステップでのテストパターン４００の表示を、図３を用いて詳しく説明する。
【００５０】
図３は、テストパターン４００の投射画像がスクリーン２００上に表示された状態を示している。テストパターン４００では、大部分が黒の画像であるが、中央に黒より輝度の高い画像を有している。すなわち、テストパターン４００は、黒階調を有する第１の領域４０１と黒階調より輝度の大きい階調を有する第２の領域４０２とを含む。テストパターン４００では、例えば、第２の領域４０２が中央に配され、第１の領域４０１が第２の領域４０２を囲むように配されている。第２の領域４０２は、例えば、白階調を有する。なお、図３の第１の領域４０１におけるＡ〜Ｈは、後述する所定の測定領域である。この測定領域は、図４の例以外にどのようなサイズ、形状の領域であっても良い。
【００５１】
Ｓ３０２では、撮像部１２４が、スクリーン２００に表示された投射画像を撮像することにより、テストパターン４００の投射画像の撮影画像信号を生成して制御部１０１へ供給する。制御部１０１は、テストパターン４００の投射画像を解析することで、テストパターン４００の投射画像における第１の領域４０１の輝度を測定する。具体的には、制御部１０１は、所定の測定領域Ａ〜Ｈ（図３参照）について、色成分ＲＧＢ（赤、緑、青）ごとに各輝度値を測定し、所定の測定領域Ａ〜Ｈの輝度の平均をＲＧＢごとに取る。これら各測定領域の輝度は、黒階調を有する第１の領域４０１に含まれているため、第２の領域４０２の投射光に起因したスクリーン２００上での戻り光の輝度とみなすことができる。戻り光は、投射光学系１０７により投射された投射光のうちスクリーン２００で反射し周辺環境でさらに反射した後にスクリーン２００に再び入射した光である。そこで、制御部１０１は、所定の測定領域Ａ〜Ｈの輝度をＲＧＢごとに平均した値をＲＧＢごとの戻り光の輝度とみなす。
【００５２】
Ｓ３０３では、制御部１０１が、補正量の演算を実施する。具体的には、制御部１０１が、投影すべきテストパターン４００の画像データを液晶駆動部１０５から受けて、テストパターン４００の画像データの画像の平均輝度βを求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度βと所定の測定領域の輝度（測定領域Ａ〜Ｈの輝度を平均した値）とから、テストパターン４００を投影した場合の予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αを色成分ＲＧＢごとに推定する。すなわち、制御部１０１は、ＲＧＢそれぞれに関し、測定領域Ａ〜Ｈの輝度を平均して得られた値をテストパターン４００の予想される画像の平均輝度βで割ることによって、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合を推定する。この割合をαｃ（ｃ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）とおく。なお、これ以降、αｃと定義する変数はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ分存在するが、それを示す添え字ｃについては表記を省略する。本実施例では、テストパターン４００の画像データからテストパターン４００の画像の平均輝度βを求めたが、これ以外の方法で求めても良い。すなわち、テストパターン４００の投影画面を撮像し、撮影画像における第２の領域の平均輝度を測定し、全投影領域と第２の領域との面積比に基づいて、テストパターン４００の画像の平均輝度βを算出しても良い。
【００５３】
換言すれば、スクリーン上に表示された投射画像に対し、テストパターン４００の画像データの平均輝度をβとしたときに、そのα倍の輝度のオフセットが戻り光の影響で発生するということである。図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ横軸が画像の階調、縦軸が画素の数を表すヒストグラムである。
【００５４】
図４（ａ）は、テストパターン４００の画像データのヒストグラムである。テストパターン４００の画像データのヒストグラムから、テストパターン４００の画像データの平均輝度βが規定される。これは、即ち戻り光が無い場合（周辺環境が暗幕で覆われているような場合）における予想される画像の平均輝度を示すものである。すなわち、平均輝度βは、画像データに従って変調された投射光をスクリーンに投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度である。
【００５５】
図４（ｂ）は、スクリーン上に表示されたテストパターン４００の投射画像（テストパターン４００の画像データに応じた投射画像）のヒストグラムである。図４（ｂ）に示すように、投射光学系１０７により投射された投射光の一部がスクリーンで反射し、部屋内で拡散反射することで積分され、戻り光として再度スクリーン上に照射されることで、全画素の輝度にαβのオフセットがかかることになる。
【００５６】
図４（ｃ）は、次に述べる戻り光補正を実施した場合における補正されたテストパターン４００の画像データのヒストグラムである。
【００５７】
まず補正の概念を説明する。戻り光がない場合における予想される画像の平均輝度を入力ｘ、戻り光が加わった場合における投射画像の平均輝度を出力ｙとすると、次のような入出力関係が得られる。
【００５８】
ｙ＝ｘ（１＋α）・・・（１）
ここで、出力として戻り光が無い状態の投射画像を実現することを考え、出力ｙを補正前のテストパターン４００の画像データの平均輝度βと置く。また、入力ｘを補正後のテストパターン４００の画像データの平均輝度β’と置き、β’について解くと、
β’＝β／（１＋α）・・・（２）
という補正式が得られる。以上の導出より式（２）は、平均輝度β’の画像データに従って変調された投射光を投射すれば、それによる戻り光を加えると、平均輝度βである仮想的に戻り光が無い状態と同様の投射画像が表示されることを意味している。これをオフセット補正により実現した場合のオフセット補正量ｏｆｆｓｅｔは、
ｏｆｆｓｅｔ＝β−β’＝αβ／（１＋α）・・・（３）
となる。式（３）をβ’について解くと、
β’＝β−ｏｆｆｓｅｔ＝β−αβ／（１＋α）・・・（４）
となる。式（４）に示されるように、テストパターン４００の画像データの平均輝度βから式（３）を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、テストパターン４００を補正すれば、補正後のテストパターン４００の画像データの平均輝度がβ’となる。
【００５９】
図４（ｄ）は、スクリーン上に表示された補正後のテストパターン４００の投射画像（補正されたテストパターン４００の画像データに応じた投射画像）のヒストグラムである。すなわち、図４（ｃ）の画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射した場合の戻り光が加わった投射画像のヒストグラムである。式（１）に入力ｘ＝β’及び式（２）を代入すると、出力ｙは、
ｙ＝β’（１＋α）＝β
となる。すなわち、戻り光による輝度のオフセットは、式（１）より、αβ’＝αβ/（１＋α）であるため、式（３）と相殺する。即ち、式（３）又は（４）で示したオフセット補正を行なうことで、戻り光がキャンセルされ戻り光がない場合の予想される画像の平均輝度（図４（ａ）参照）と等しくなるということである。
【００６０】
Ｓ３０４では、制御部１０１が、補正設定を行う。すなわち、制御部１０１は、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を内部メモリ（記憶手段）１１６に格納する。内部メモリ１１６は、その割合αを記憶する。また、制御部１０１は、フレームごとに画像処理部１１７に対して、定数αを用いた画像補正を開始するように設定する。
【００６１】
Ｓ３０５では、制御部１０１が、液晶駆動部１０５にアクセスして、テストパターン４００の画像データを消去する。これにより、液晶部１０４の液晶パネル上に形成されたテストパターン４００の画像も消去される。
【００６２】
Ｓ３０６では、制御部１０１が、表示すべき画像データの投射を開始させる。具体的には、画像処理部１１７の補正部１１７ａは、制御部１０１による上記設定に応じて、非同期に次のような補正処理を行なう。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる複数のフレームの表示すべき画像データに対し、各フレームの画像データを順次内部メモリ１１６に格納していき、それとともに各フレームの画像データの平均輝度βｄを色成分ＲＧＢごとに算出する（求める）。また、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６にアクセスして、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を取得する。補正部１１７ａは、推定された割合αと表示すべき画像データの平均輝度βｄとに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正する。具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（２）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データの平均輝度をβｄとした場合に、補正された表示すべきパターンの画像データにおける平均輝度βｄ’が、
βｄ’＝βｄ／（１＋α）・・・（５）
を満たすように、表示すべきパターンの画像データを補正する。より具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（４）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データにおける各画素の輝度から、
ｏｆｆｓｅｔ＝αβｄ／（１＋α）・・・（６）
を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、表示すべき画像データを補正する。ここで、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６により記憶された割合αに応じて、動画像に含まれた複数のフレームの表示すべき画像データをフレームごとに補正している。また、補正部１１７ａは、戻り光の輝度が色成分ごとにキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正している。画像処理部１１７は、補正部１１７ａから補正された各フレームの表示すべき画像データを順次に受け取り液晶駆動部１０５に順次出力していく。これにより、投射光学系１０７は、補正された各フレームの表示すべき画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に順次に投射する。このようにして補正された投射画像は、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【００６３】
以上のように、予想される画像の平均輝度に対する、第２の領域４０２の投射光のうちスクリーン２００及び周辺環境（図示せず）に反射し再びスクリーン２００に戻ってきた戻り光の輝度の割合を推定することが出来る。そして、その推定された割合と表示すべき画像データの平均輝度から、このような戻り光が生じさせる輝度をキャンセルするようなオフセット補正量を表示すべき画像データごと（フレームごと）に算出することが出来る。これにより、各フレームにおいて戻り光のキャンセルされた投射画像を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、プロジェクタ（投射装置）１００の投射光に起因した投射画像の画質の低下を抑制することができる。
【００６４】
また、ＲＧＢごとの輝度の測定と補正とを実施できるので、特定の色の戻り光が多く、色バランスが崩れた場合でも、それを補正することが出来る。
【００６５】
なお、図２に示すフローでは、図３中のＡ〜Ｈのように複数の測定領域のＲＧＢ輝度値を測定し平均を取る処理を行なっていたが、これはノイズの低減のためである。測定領域の数を増加させたり、減少させたりしても良い。また、１点の測定領域の輝度を測定するようにしても良い。例えば、図３中の複数の測定領域Ａ〜Ｈの輝度を測定する代わりに、例えば１点の測定領域Ａの輝度を測定する場合でも、本実施形態と同様の効果を実現できる。
【００６６】
また、撮像部１２４をエリアセンサでなく１点の測定領域の輝度を測定できるような安価な測光センサで代用しても良い。この測光センサを用いて複数の測定領域の輝度を計測する場合には、プロジェクタ（投射装置）は、複数の測定領域に順次に測光センサを向ける構成をさらに備えているものとする。
【００６７】
更に、表示するテストパターンは図３に示すテストパターン４００に限らない。本発明を実施するには、黒領域と、黒以外の領域に何らかの輝度を持ったパターンを用意すれば良い。例えば、図５に示すテストパターン５００を用いても良い。図５に示すテストパターン５００では、中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域５０１であり、第１の領域５０１を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域５０２である。
【００６８】
第２の領域（４０２、５０２）は、例えば白階調を有しているものとされているが、これは測定対象である戻り光を発生させるためのものである。従って黒階調よりも大きな輝度の階調を有していれば良く、白以外の中間階調（例えば７５％グレーや５０％グレー等）を用いても構わない。また、第１の領域は、黒階調で輝度がほとんど無いもので有ることが望ましいが、ある程度の輝度があっても良い。この場合には、平均輝度の異なるテストパターンを２つ以上投影し、第１の領域の平均輝度をそれぞれ測定し、テストパターンの輝度変化と第１の領域の平均輝度の変化を測定することで、戻り光の輝度の割合αの情報を取得することができる。
【００６９】
黒階調を有する第１の領域内の測定領域の輝度を測定した場合に、戻り光の他に例えば、外光の影響や、液晶パネル（輝度変調パネル）からの漏れ光などの影響による黒浮き光も測定してしまうことも考えられる。この黒浮き光が戻り光に対し無視できない場合、図３に示すＳ３００の後Ｓ３０１の直前に、画像処理部１１７は、全画素が黒階調を有するようなテストパターンの画像データを生成しても良い。この場合、投射光学系１０７は、そのテストパターンの画像データに従って変調された投射光をスクリーンに投射する。そして、撮像部１２４は、黒浮き光による輝度を測定する。そして、Ｓ３０２で、制御部１０１は、測定領域Ａ〜Ｈの輝度をＲＧＢごとに平均した値からこの測定した黒浮き量を引いた値をＲＧＢごとの戻り光の輝度とみなす。これにより、黒浮き光を含まない戻り光による輝度を推定することが出来る。
【００７０】
また、本実施形態では、液晶パネルを内蔵したプロジェクタについて説明したが、ＤＭＤパネルを内蔵したプロジェクタであっても、射出する光を変調する構成を内蔵する投射装置であれば、どのような形態のものであっても適用することができる。
【００７１】
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて、図６及び図７を用いて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
第１実施形態の図２のフローに対し、次のように変形を行なう。
【００７３】
Ｓ３０１において、表示するテストパターンを図６に示すテストパターン７００に変形する。テストパターン７００は、第１の階調を有する第１の領域７０１と第２の階調を有する第２の領域７０２とを含む。第１の領域７０１は、例えば、２５％グレー領域である。第２の領域７０２は、例えば、７５％グレー領域である。第１の領域７０１内と第２の領域７０２内には、それぞれ、後述するステップで使用される測定領域Ｉ、Ｊが設定されている。
【００７４】
Ｓ３０２において、戻り光のＲＧＢ輝度値の測定方法を次のように変更する。撮像部１２４は、テストパターン７００の投射画像における第１の領域７０１の輝度と第２の領域７０２の輝度とをそれぞれ所定の測定領域の輝度として測定する。具体的には、制御部１０１は、所定の測定領域Ｉ，Ｊ（図６参照）について、色成分ＲＧＢ（赤、緑、青）ごとに各輝度値を測定する。
【００７５】
次いで、制御部１０１は、測定した第１の領域７０１の輝度と第２の領域７０２の輝度とに応じて、テストパターン７００の戻り光の輝度を推定する。この方法について図７を用いて説明する。
【００７６】
図７では、横軸が、テストパターン７００の画像データにおける階調の値を示し、縦軸が、撮像部１２４により測定された輝度の値を示す。これにＩ点及びＪ点での測定結果をプロットし、それを直線補間すると、Ｙ切片として戻り光の輝度が得られる。この方法で、ＲＧＢそれぞれの戻り光の算出を行なう。これにより、テストパターン７００の投射光に起因したスクリーン２００上での戻り光の輝度値が推定されることになる。
【００７７】
Ｓ３０３において、制御部１０１が、テストパターン７００の画像データを液晶駆動部１０５から受けて、テストパターン７００の画像データに応じた画像の平均輝度βを求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度と推定した戻り光の輝度とに応じて、割合αを推定する。すなわち、制御部１０１は、上記の推定した戻り光の輝度値をテストパターン７００の画像データの平均輝度値で割ることにより、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合を推定する。
【００７８】
このようにしても、第１実施形態と同様に、戻り光のキャンセルされた投射画像を得ることが出来る。
【００７９】
尚、表示するテストパターンはテストパターン７００に限らない。複数の異なる階調の領域が存在するパターンであれば、それら階調を測定し、直線補間を行なうことにより戻り光を推定できるため、本実施形態と同様の効果を実現可能である。例えば、２５％グレー、５０％グレー、７５％グレーといった３つの階調の領域を含むテストパターンや、それ以上の数の互いに異なる階調を有するテストパターンであっても良い。
【００８０】
次に、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
第１実施形態では、部屋の壁や天井等の周辺環境は拡散反射することを想定している。また、スクリーン２００上に戻り光が均一に照射されるというモデルを想定している。
【００８２】
一方、本実施形態では、例えば壁に鏡が存在したり、スクリーン近傍に物体が存在したりして、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射されるというモデルを想定している。本実施形態の系は、プロジェクタ１００から射出された光のうちの一部が、部屋内で何らかの規則性を持った形で反射されて、スクリーンに（積分されずに）偏りをもって、再度照射されるというモデルで近似する。
【００８３】
本実施形態では、画像処理部１１７が、生成部１１７ｂをさらに含む点が第１実施形態と異なる。生成部１１７ｂは、複数のテストパターンの画像データを生成する。複数のテストパターンは、それぞれ、テストパターンを複数のブロックに分割し複数のブロックのうちいずれかのブロックを第２の領域に割り当て残りのブロックを第１の領域に割り当てることにより生成される。第１の領域は、黒階調を有する領域である。第２の領域は、黒階調より大きな輝度を有する領域である。複数のテストパターンは、複数のブロックにおける第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なる。生成部１１７ｂは、例えば、図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すようなテストパターンを生成する。
【００８４】
図９（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋは、３×３のブロックＢＫ〜ＢＳに分割されている。テストパターン１０００Ｋでは、ブロックＢＫが第２の領域１００２Ｋに割り当てられ、残りのブロックＢＬ〜ＢＳが第１の領域１００１Ｋに割り当てられている。図９中のＫ〜Ｓは、それぞれ、ブロックＢＫ〜ＢＳ内の所定の測定領域である。図９（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌでは、ブロックＢＬが第２の領域１００２Ｌに割り当てられ、残りのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳが第１の領域１００１Ｌに割り当てられている。同様にして、ブロックＢＭ〜ＢＳが第２の領域に割り当てられたテストパターン１０００Ｍ〜１０００Ｓも生成される。
【００８５】
また、本実施形態では、図８に示すように、次の点で第１実施形態と異なる処理が行われる。
【００８６】
制御部１０１は、Ｓ９１０〜Ｓ９１１のルーチンをテストパターンの数（この例では９回）だけテストパターンを変えながら繰り返し実行する。
【００８７】
具体的には、Ｓ９１０において、制御部１０１は、複数のテストパターンのうち未選択のテストパターンから処理対象のテストパターンを選択する。例えば、最初のルーチンでは、図９（ａ）のブロックＢＫが第２の領域１００２Ｋに割り当てられたテストパターン１０００Ｋを選択する。次のルーチンでは、図９（ｂ）のブロックＢＬが第２の領域１００２Ｌに割り当てられたテストパターン１０００Ｌを選択する。その次のルーチンでは、ブロックＢＭが第２の領域に割り当てられたテストパターン（図示せず）…というように順次変更させていく。
【００８８】
Ｓ９０１では、制御部１０１が、画像処理部１１７に、選択されたテストパターンの画像の表示の指令を出す。画像処理部１１７の生成部１１７ｂは、選択されたテストパターンの画像データを生成する。そして、Ｓ３０１と同様の処理が行われることにより、投射光学系１０７は、選択されたテストパターンの画像データに従って変調された投射光をスクリーン２００に投射する。これにより、スクリーン２００には、例えば、図９（ａ）のテストパターン１０００Ｋ又は図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌが表示される。
【００８９】
Ｓ９０２では、撮像部１２４が、テストパターンの投射画像における第１の領域が割り当てられた全てのブロックの輝度を、それぞれ所定の測定領域の輝度として、選択されたテストパターンについて測定する。例えば、撮像部１２４は、図９（ａ）のテストパターン１０００Ｋの投射画像における第１の領域１００１Ｋが割り当てられた全てのブロックＢＬ〜ＢＳの輝度、すなわち所定の測定領域Ｌ〜Ｓの輝度を色成分ＲＧＢごとに測定する。これにより、測定領域Ｌ〜Ｓの輝度ＬＫＬ〜ＬＫＳが得られる。あるいは、例えば、撮像部１２４は、図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌの投射画像における第１の領域１００１Ｌが割り当てられた全てのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳの輝度、すなわち測定領域Ｋ，Ｍ〜Ｓの輝度を色成分ＲＧＢごとに測定する。これにより、測定領域Ｋ，Ｍ〜Ｓの輝度ＬＬＫ，ＬＬＭ，〜ＬＫＳが得られる。
【００９０】
Ｓ９１１において、制御部１０１は、複数のテストパターンのうち未選択のテストパターンがあるか否かを判断する。制御部１０１は、未選択のテストパターンがあると判断した場合、処理をＳ９１０に戻し、未選択のテストパターンがないと判断した場合、処理をＳ９０３に進める。
【００９１】
Ｓ９０１、Ｓ９０２を９回繰り返すことにより、黒階調を有する第１の領域内の所定の測定領域の輝度Ｌｉｊ （ｉ，ｊ ＝ Ｋ，Ｌ，Ｍ，...，Ｓ， ｉ≠ｊ）が得られる。ここで、ｉは、測定領域Ｋ〜Ｓのうち黒階調より輝度の大きい階調（例えば白階調）を有する第２の領域内に存在する測定領域を示す。ｊは、測定対象の測定領域Ｋ〜Ｓを示す。即ちＬｉｊは、ｉの位置にある第２の領域（例えば、白領域）の光が、スクリーンへ戻り光として照射された時のｊの位置の輝度を示すわけである。例えばＬＬＳは、図９（ｂ）のテストパターン１０００Ｌが表示された際の右下の測定領域Ｓの輝度を示す。なお、もちろん、前述したようにこれらの変数はＲＧＢごとに存在しているが、表記は省略している。
【００９２】
Ｓ９０３では、制御部１０１が、各テストパターン１０００ｉ（ｉ＝Ｋ〜Ｓ）の画像データの平均輝度βｉ（ｉ＝Ｋ〜Ｓ）を求める。制御部１０１は、画像データから求められた平均輝度βｉと所定の測定領域の輝度Ｌｉｊとに応じて、テストパターンの予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊをブロックＢｊごとに推定する（ただし、ｉ≠ｊ）。すなわち、制御部１０１は、ＲＧＢそれぞれに関し、所定の測定領域の輝度Ｌｉｊをテストパターン１０００ｉの予想される画像の平均輝度値βｉで割ることによって、予想される画像の平均輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊを推定する。割合αｉｊにおける添え字ｉは、上記のように、その割合を求めるのに用いたテストパターンにおいて、どのブロックに第２の領域が割り当てられているかを示す。割合αｉｊにおける添え字ｊは、上記のように、その割合を求めるのに用いたテストパターンにおける測定領域が含まれるブロックを示す。すなわち、制御部１０１は、第２の領域が割り当てられたブロック（ｉ）と関連付けた形で上記の割合αｉｊを測定されたブロック（ｊ）ごとに推定する。
【００９３】
次に、制御部１０１は、テストパターン１０００ｉにおける第２の領域が割り当てられたブロックＢｉに対する割合αｉｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）を補間する。これらの値は、測定の結果得られないため、近傍の値から推定する。例えば、αＫＫであれば、近傍αＫＬ、αＫＮ、αＬＫ、αＮＫを用いて平均を取り、αＫＫ＝（αＫＬ＋αＫＮ＋αＬＫ＋αＮＫ）／４ とすればよい。
【００９４】
ここで、補正の方法を説明する。第１実施形態ではαはスカラ値であったが、本実施形態ではベクトル値となる。従って、同様の手法でベクトル演算すれば同様の補正が可能である。本実施形態では、スクリーンへの投射画像を３×３の部分に分けて考える。戻り光がない場合におけるブロックごとの予想される画像の平均輝度を入力ｘ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）とする。戻り光が加わった場合におけるブロックごとの投射画像の平均輝度を出力ｙ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）とすると、次のような入出力関係が得られる。
【００９５】
【数１】
【００９６】
・・・（７）
ここで、出力として戻り光が無い状態の投射画像を実現することを考え、出力ｙｉを補正前のテストパターンの画像データの平均輝度βｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）と置き、入力ｘｉをテストパターンの画像データの平均輝度β’ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）と置き、ベクトル表記すると以下のような式が得られる。
【００９７】
【数２】
【００９８】
・・・（８）
ただし、以下のように置く。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
【０１０１】
【数５】
【０１０２】
【数６】
【０１０３】
・・・（９）
また、数式（７）においてベクトル同士の積は、内積である。従って、β’について解くと、補正式として、
【０１０４】
【数７】
【０１０５】
・・・（１０）
が得られる。以上の導出より式（１０）は、平均輝度β’ｉの画像データに従って変調された投射光を投射すれば、それによる戻り光を加えると、平均輝度βｉである仮想的に戻り光が無い状態と同様の投射画像が表示されることを意味している。これをオフセット補正により実現した場合のオフセット補正量ｏｆｆｓｅｔ ｉ（ｉ＝Ｋ，Ｌ，Ｍ，…，Ｓ）は、
【０１０６】
【数８】
【０１０７】
・・・（１１）
となる。ただし、以下のように置く。
【０１０８】
【数９】
【０１０９】
・・・（１２）
Ｓ９０４では、制御部１０１が、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αｉｊの情報を内部メモリ１１６に格納する。また、制御部１０１は、フレームごとに画像処理部１１７に対して、割合αｉｊを用いた画像補正を行なうように設定する。
【０１１０】
Ｓ９０６では、画像処理部１１７の補正部１１７ａが、制御部１０１による上記設定に応じて、次のような処理を行う。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる画像データに対し、その１フレームを順次内部メモリ１１６に格納していき、同時に各フレームのＲＧＢの各平均輝度をテストパターンと同様に３×３の部分に分けて、計９個の値βｉｊとして算出する。補正部１１７ａは、これらβｉｊとαｉｊとを用いて、上記で示した式（１１）を適用し、そのフレームのｏｆｆｓｅｔ ｉ補正値を算出する。そして、ｏｆｆｓｅｔ ｉ補正値を、該当ブロックの各ピクセルの輝度値に加えていくことで補正済の１フレームの画像を作成し液晶駆動部１０５に順次出力していく。このようにして補正された投射画像は、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、例えば壁に鏡が存在したり、スクリーン近傍に物体が存在したりして、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射される場合であっても、例えば３×３の領域ごとにオフセット補正を行なうことが可能である。結果として、スクリーン２００上に戻り光が不均一に照射される場合であっても、戻り光が存在しない環境での投射画像に近いものとなる。
【０１１２】
本実施形態では、画像を３×３のブロックに分割する例を示したが、本発明はその分割方法に限定されない。本発明では、テストパターンにおける第２の領域の変更可能な位置が複数であれば実施することができるため、例えば、２×２のブロックや４×４のブロック、又はそれ以上のブロックに分けてもよい。一般的に細かく分割すると補正の精度が高まり、スクリーン上の戻り光の偏りが細かくなっても対応できる。また、粗く分割すると、行列演算の規模が小さくなるため、演算コストを減少させることができる。
【０１１３】
なお、各テストパターンは、テストパターンを複数のブロックに分割し複数のブロックのうちいずれかのブロックの少なくとも一部の領域を第２の領域に割り当てテストパターンにおける残りの領域を第１の領域に割り当てることにより生成されてもよい。ここで、複数のテストパターンは、複数のブロックにおける第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なるように生成される。
【０１１４】
例えば、複数のテストパターンは、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すようなテストパターン１０００Ｋ’〜１０００Ｓ’であってもよい。
【０１１５】
図１０（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋ’では、ブロックＢＫにおける中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域１００１Ｋ’であり、中央の矩形の領域を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域１００２Ｋ’である。また、残りのブロックＢＬ〜ＢＳも第１の領域１００１Ｋ’が割り当てられている。すなわち、図１０（ａ）に示すテストパターン１０００Ｋ’では、ブロックＢＫの少なくとも一部の領域である環状の領域に第２の領域１００２Ｋ’が割り当てられ、テストパターン１０００Ｋ’における残りの領域に第１の領域１００１Ｋ’が割り当てられている。
【０１１６】
図１０（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌ’では、ブロックＢＬにおける中央の矩形の領域が、黒階調を有する第１の領域１００１Ｌ’であり、中央の矩形の領域を囲む環状の領域が、黒階調よりも大きな輝度の階調を有する第２の領域１００２Ｌ’である。また、残りのブロックＢＫ，ＢＭ〜ＢＳも第１の領域１００１Ｌ’が割り当てられている。すなわち、図１０（ｂ）に示すテストパターン１０００Ｌ’では、ブロックＢＬの少なくとも一部の領域である環状の領域に第２の領域１００２Ｌ’が割り当てられ、テストパターン１０００Ｌ’における残りの領域に第１の領域１００１Ｌ’が割り当てられている。
【０１１７】
また、この場合、第３実施形態の図８で示したフローのうち、下記に説明する部分を変形することになる。
【０１１８】
Ｓ９０１では、スクリーン２００に表示されるとしたテストパターンを、例えば、図１０のテストパターン１０００Ｋ’〜１０００Ｓ’のようにする。このようにするとＳ９０２において、図１０におけるＫ〜Ｓの全測定領域が、黒階調を有する第１の領域となるので、戻り光のＲＧＢ（赤、緑、青）の各輝度値の測定に用いることができる。従って、Ｓ９０４では、第３実施形態ではαｉｉについて補間により推定していたものが、計測が実現できるため、この推定処理が不要になる。
【０１１９】
次に、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタを説明する。
【０１２０】
第１実施形態に対し、補正の方法をオフセット補正からゲイン補正に変形した実施形態も考えられる。第１実施形態の図２で示したフローのうち、下記に説明する部分を変形する。
【０１２１】
Ｓ３０３において、式（２）をゲイン補正で実現するための、ゲイン補正値ｇａｉｎは、
ｇａｉｎ＝β’／β＝１／（１＋α）・・・（１３）
となる。
【０１２２】
Ｓ３０６では、画像処理部１１７の補正部１１７ａは、制御部１０１による上記設定に応じて、非同期に次のような補正処理を行なう。補正部１１７ａは、シーケンシャルに入力されてくる複数のフレームの表示すべき画像データに対し、各フレームの画像データを順次内部メモリ１１６に格納していき、それとともに各フレームの画像データの各平均輝度βｄを色成分ＲＧＢごとに算出する。また、補正部１１７ａは、内部メモリ１１６にアクセスして、投射光の輝度に対する戻り光の輝度の割合αの情報を取得する。補正部１１７ａは、推定された割合αと表示すべき画像データの平均輝度βｄとに応じて、戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像がスクリーン（被投射面）２００に表示されるように、表示すべき画像データを補正する。具体的には、補正部１１７ａは、上記の式（１３）におけるβ、β’をそれぞれβｄ、βｄ’で置き換えた補正を行う。すなわち、補正部１１７ａは、表示すべき画像データにおける各画素の輝度に対して、
ｇａｉｎ＝１／（１＋α）・・・（１４）
を満たすゲイン値ｇａｉｎで増幅するように、表示すべき画像データを補正する。
【０１２３】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【０１２４】
また、投射画像の戻り光によって投射画像の画質の低下してしまわないようにするために、実施例１から４に記載した方式を単独で使用しても、適宜組み合わせて使用してもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射手段と、
前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定手段と、
前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記予想される画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定手段と、
表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正手段と、
を備え、
前記投射手段は、前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する
ことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記推定された割合を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記記憶された割合に応じて、動画像に含まれた複数のフレームの前記表示すべき画像データをフレームごとに補正する
ことを特徴とした請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記測定手段は、前記所定の測定領域の輝度を色成分ごとに測定し、
前記推定手段は、前記戻り光の輝度を色成分ごとに推定し、
前記補正手段は、前記戻り光の輝度が色成分ごとにキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記投射手段は、階調の異なる複数の領域を含むテストパターンの画像データに応じた投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記テストパターンの画像データに応じて変調された投射光を前記被投射面に投射し、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における所定の測定領域の輝度を測定し、
前記推定手段は、前記テストパターンの画像データから求められた平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記割合を推定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記テストパターンは、黒階調を有する第１の領域と黒階調より輝度の大きい階調を有する第２の領域とを含み、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における前記第１の領域の輝度を前記所定の測定領域の輝度として測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項６】
前記テストパターンは、第１の階調を有する第１の領域と第２の階調を有する第２の領域とを含み、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における前記第１の領域の輝度と前記第２の領域の輝度とをそれぞれ前記所定の測定領域の輝度として測定し、
前記推定手段は、前記第１の領域の輝度と前記第２の領域の輝度とに応じて、前記戻り光の輝度を推定し、前記テストパターンの画像データから求められた平均輝度と前記推定した戻り光の輝度とに応じて、前記割合を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項７】
テストパターンを複数のブロックに分割し前記複数のブロックのうちいずれかのブロックの少なくとも一部の領域を前記第２の領域に割り当て前記テストパターンにおける残りの領域を前記第１の領域に割り当てた場合に前記複数のブロックにおける前記第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なる複数のテストパターンの画像データを生成する生成手段をさらに備え、
前記投射手段は、前記複数のテストパターンの画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に順次に投射し、
前記測定手段は、順次に投射された前記テストパターンについて、前記第１の領域が割り当てられた全てのブロックの輝度を、それぞれ前記所定の測定領域の輝度として測定し、
前記推定手段は、順次に投射された前記テストパターンについて、前記画像データから求められた平均輝度と前記測定されたブロックの輝度とに応じて、前記第２の領域が割り当てられたブロックと関連付けた形で前記割合を前記測定されたブロックごとに推定し、
前記補正手段は、表示すべき画像データを前記複数のブロックに分割し各ブロックの平均輝度を求め、前記表示すべき画像データにおける各ブロックを前記第２の領域が割り当てられたブロックとして前記割合を用いることにより、前記推定された各ブロックの前記割合と前記表示すべき画像データにおける各ブロックの平均輝度とに応じて、前記表示すべき画像データをブロックごとに補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の投射装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記割合をαとし、前記表示すべき画像データの平均輝度をβｄとした場合に、前記補正された前記表示すべきパターンの画像データにおける平均輝度βｄ’が、
βｄ’＝βｄ／（１＋α）
を満たすように、前記表示すべきパターンの画像データを補正する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記表示すべき画像データにおける各画素の輝度から、
ｏｆｆｓｅｔ＝αβｄ／（１＋α）
を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項８に記載の投射装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記表示すべき画像データにおける各画素の輝度に対して、
ｇａｉｎ＝１／（１＋α）
を満たすゲイン値ｇａｉｎで増幅するように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項８に記載の投射装置。
【請求項１１】
画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射装置の制御方法であって、
前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定ステップと、
前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記予想される画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定ステップと、
表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された前記割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正ステップと、
前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射ステップと、
を備えたことを特徴とする投射装置の制御方法。
【請求項１】
画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射手段と、
前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定手段と、
前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記予想される画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定手段と、
表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正手段と、
を備え、
前記投射手段は、前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する
ことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記推定された割合を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記記憶された割合に応じて、動画像に含まれた複数のフレームの前記表示すべき画像データをフレームごとに補正する
ことを特徴とした請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記測定手段は、前記所定の測定領域の輝度を色成分ごとに測定し、
前記推定手段は、前記戻り光の輝度を色成分ごとに推定し、
前記補正手段は、前記戻り光の輝度が色成分ごとにキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記投射手段は、階調の異なる複数の領域を含むテストパターンの画像データに応じた投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記テストパターンの画像データに応じて変調された投射光を前記被投射面に投射し、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における所定の測定領域の輝度を測定し、
前記推定手段は、前記テストパターンの画像データから求められた平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記割合を推定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記テストパターンは、黒階調を有する第１の領域と黒階調より輝度の大きい階調を有する第２の領域とを含み、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における前記第１の領域の輝度を前記所定の測定領域の輝度として測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項６】
前記テストパターンは、第１の階調を有する第１の領域と第２の階調を有する第２の領域とを含み、
前記測定手段は、前記テストパターンの投射画像における前記第１の領域の輝度と前記第２の領域の輝度とをそれぞれ前記所定の測定領域の輝度として測定し、
前記推定手段は、前記第１の領域の輝度と前記第２の領域の輝度とに応じて、前記戻り光の輝度を推定し、前記テストパターンの画像データから求められた平均輝度と前記推定した戻り光の輝度とに応じて、前記割合を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項７】
テストパターンを複数のブロックに分割し前記複数のブロックのうちいずれかのブロックの少なくとも一部の領域を前記第２の領域に割り当て前記テストパターンにおける残りの領域を前記第１の領域に割り当てた場合に前記複数のブロックにおける前記第２の領域が割り当てられるブロックが互いに異なる複数のテストパターンの画像データを生成する生成手段をさらに備え、
前記投射手段は、前記複数のテストパターンの画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に順次に投射し、
前記測定手段は、順次に投射された前記テストパターンについて、前記第１の領域が割り当てられた全てのブロックの輝度を、それぞれ前記所定の測定領域の輝度として測定し、
前記推定手段は、順次に投射された前記テストパターンについて、前記画像データから求められた平均輝度と前記測定されたブロックの輝度とに応じて、前記第２の領域が割り当てられたブロックと関連付けた形で前記割合を前記測定されたブロックごとに推定し、
前記補正手段は、表示すべき画像データを前記複数のブロックに分割し各ブロックの平均輝度を求め、前記表示すべき画像データにおける各ブロックを前記第２の領域が割り当てられたブロックとして前記割合を用いることにより、前記推定された各ブロックの前記割合と前記表示すべき画像データにおける各ブロックの平均輝度とに応じて、前記表示すべき画像データをブロックごとに補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の投射装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記割合をαとし、前記表示すべき画像データの平均輝度をβｄとした場合に、前記補正された前記表示すべきパターンの画像データにおける平均輝度βｄ’が、
βｄ’＝βｄ／（１＋α）
を満たすように、前記表示すべきパターンの画像データを補正する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記表示すべき画像データにおける各画素の輝度から、
ｏｆｆｓｅｔ＝αβｄ／（１＋α）
を満たすオフセット量ｏｆｆｓｅｔを除去するように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項８に記載の投射装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記表示すべき画像データにおける各画素の輝度に対して、
ｇａｉｎ＝１／（１＋α）
を満たすゲイン値ｇａｉｎで増幅するように、前記表示すべき画像データを補正する
ことを特徴とする請求項８に記載の投射装置。
【請求項１１】
画像データに応じた投射画像が被投射面に表示されるように、前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射装置の制御方法であって、
前記被投射面に表示された前記投射画像における所定の測定領域の輝度を測定する測定ステップと、
前記画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射した場合に得られると予想される画像の平均輝度と前記所定の測定領域の輝度とに応じて、前記予想される画像の平均輝度に対する、前記投射光のうち前記被投射面で反射し周辺環境でさらに反射した後に前記被投射面に再び入射した戻り光の輝度の割合を推定する推定ステップと、
表示すべき画像データの平均輝度を求め、前記推定された前記割合と前記表示すべき画像データの平均輝度とに応じて、前記戻り光の輝度がキャンセルされた状態で投射画像が前記被投射面に表示されるように、前記表示すべき画像データを補正する補正ステップと、
前記補正された前記表示すべき画像データに従って変調された投射光を前記被投射面に投射する投射ステップと、
を備えたことを特徴とする投射装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２８５６４（Ｐ２０１１−１２８５６４Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９６４９（Ｐ２００９−２８９６４９）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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