JP2009058662A - 画像表示システムおよび画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コントラストを向上して黒浮きを抑える。
【解決手段】画像表示システム１０は、プロジェクタ１００とスクリーン２００とを備える。スクリーン２００は、投写面の反射率をブロック単位で変更可能な構成である。プロジェクタ１００の液晶パネル１４０からの光を投写面に投写する際に、光が投写される部分に対応するプロジェクタ１００投写面上のブロックにおける反射率を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーンで画像の表示を行う画像表示システムと画像表示方法とに関する。

従来、プロジェクタを用いて画像を投写することで、スクリーンに画像を表示する画像表示システムがある。

スクリーンの投写面は、一般的には、反射率の高い純白の素材からなる。このため、投写面は一定の反射率を備えるが、この反射率では画像の映り方が大きく異なってくる。そこで、特許文献１に示すように、投写された光強度に応じて投写面の反射率が自動的に変化するスクリーンが提案されていた。

特開２０００−７５４１０号公報

しかしながら、前記従来の技術では、外光によってもスクリーンの反射率が変化することになり、必ずしもコントラストが高いものとならなかった。特に、黒色部分については、外光の影響を受けることで黒浮きが目立ったものとなった。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、コントラストを高めて、黒浮きを抑えることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
画像表示システムであって、
光源と、
前記光源からの光を変調するライトバルブと、
前記ライトバルブからの光を投写する投写光学系と、
前記投写光学系からの光を投写面で受けるとともに、前記投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンと、
前記ライトバルブからの光を前記投写面に投写する際に、前記光が投写される部分に対応する前記投写面上のブロックにおける反射・透過率を制御する制御手段と
を備える、画像表示システム。

ここで、反射・透過率とは、反射率または透過率のことを言う。スクリーンが反射型のスクリーンである場合には、反射・透過率は反射率のことであり、スクリーンが透過型のスクリーンである場合には、反射・透過率は透過率のことである。

適用例１に記載の画像表示システムによれば、ライトバルブにより光の変調を制御するとともに、ライトバルブからの光をスクリーンの投写面に投写する際に、前記光が投写される部分に対応する前記投写面上のブロックにおける反射・透過率を制御することにより、ライトバルブからの光量と前記反射・透過率との積によって定まる前記投写面の照度を変化させることができる。このために、画像信号に応じた投写面の照度を実現することができるとともに、その実現可能な範囲で投写面の反射率を小さく抑える制御も可能である。したがって、画像信号に従う画像を、外光の影響を抑えて高いコントラストでもって表示することができるという効果を奏する。

［適用例２］
適用例１に記載の画像表示システムであって、前記制御手段は、前記ライトバルブからの光量と前記反射・透過率との積によって定まる前記投写面の画素毎の照度が、前記画像信号に従って必要となる照度となり得る範囲で、前記特定されたブロックにおける反射・透過率を、前記スクリーンが有する最大反射・透過率未満に抑える反射・透過率抑制手段を備える、画像表示システム。

適用例２に記載の光学装置によれば、画像信号に応じた画像の表示を確実に実現しつつ、外光の影響を抑えることができる。この結果、コントラストを向上して黒浮きを抑制することができる。

［適用例３］
適用例２に記載の画像表示システムであって、前記スクリーンの投写面上の各ブロックと前記ライトバルブの備える各画素とは１：１で対応する構成であり、前記反射・透過率抑制手段は、前記画像信号から画素毎の輝度を算出する輝度算出手段と、前記スクリーンの反射・透過率が最小値となり、かつ前記ライトバルブからの光量が当該ライトバルブで変更可能な最大値となったときの前記投写面の画素毎の照度を比較用照度とし、前記輝度算出手段により算出した画素毎の輝度が前記比較用照度を下回るときには、前記輝度の画素に対応する前記ブロックの反射・透過率を前記最小値に定めた上で前記ライトバルブからの光量を変化させ、前記算出した画素毎の輝度が前記比較用照度以上であるときには、前記ライトバルブからの光量を当該ライトバルブで変更可能な最大値に定めた上で前記輝度の画素に対応する前記ブロックの反射・透過率を変化させるライトバルブ・スクリーン制御手段とを備える、画像表示システム。

この構成によれば、スクリーンの投写面上の各ブロックとライトバルブの備える各画素とが１：１で対応する場合において、投写面上のブロックにおける反射・透過率を、画像信号に従う画素の表示を実現できる範囲で最小に抑えることができる。

［適用例４］
適用例２に記載の画像表示システムであって、前記スクリーンの投写面上の各ブロックと前記ライトバルブの備える各画素とは１：複数で対応する構成であり、前記反射・透過率抑制手段は、前記画像信号から画素毎の輝度を算出する輝度算出手段と、前記算出された画像毎の輝度から、前記スクリーンの各ブロックに対応する輝度分布を求める輝度分布算出手段と、前記輝度分布算出手段により求められたブロック毎の輝度分布が、前記ライトバルブにより変更可能な光量幅を逸脱するときに、各ブロックに対応する画素の輝度を前記光量幅内に収まるように正規化する正規化手段と、前記各ブロックに対応する複数の画素の内の最大輝度を実現するに際し、前記ライトバルブで変更可能な最大光量で不足する不足分を演算し、該不足分に基づいて前記ブロックの反射・透過率を定め、該ブロックの反射・透過率を保持した上で前記ライトバルブからの光量を変化させるライトバルブ・スクリーン制御手段とを備える、画像表示システム。

この構成によれば、スクリーンの投写面上の各ブロックと前記ライトバルブの備える各画素とが１：複数で対応する場合において、投写面上のブロックにおける反射・透過率を最小に抑えることができる。

［適用例５］
適用例１ないし４に記載の画像表示システムであって、
前記光源、ライトバルブ、投写光学系および制御手段を備えるプロジェクタを有する、画像表示システム。

この構成によれば、プロジェクタによりスクリーンの制御を行うことができる。

［適用例６］
画像表示システムであって、
ライトバルブにより光変調を行うプロジェクタと、
前記プロジェクタからの光を投写面で受けるとともに、前記投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンと、
前記スクリーンが前記プロジェクタからの投写を受けていない状態で、前記スクリーンの投写面を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像に基づいて前記投写面上の輝度分布を求める輝度分布算出手段と、
前記求められた輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求める反射分布算出手段と、
前記プロジェクタにより変調された光を前記投写面に投写する際に、前記反射分布算出手段により求められたスクリーン反射率分布に基づいて、前記投写面上のブロックにおける反射・透過率と前記ライトバルブの光変調特性とを制御する制御手段と
を備える、画像表示システム。

適用例６に記載の画像表示システムによれば、スクリーンがプロジェクタからの投写を受けていない状態で、前記スクリーンの投写面を撮影し、その撮影された画像に基づいて投写面上の輝度分布を求めることにより、外光によりスクリーン上に発生する輝度分布を知ることができる。このため、その輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求め、そのクリーン反射率分布に基づいて、投写面上のブロックにおける反射・透過率とライトバルブの光変調特性を制御することで、上記外光によりスクリーン上に発生する輝度分布を抑えることができる。したがって、外光の影響を抑えて高いコントラストでもって画像を表示することができるという効果を奏する。

［適用例７］
画像表示方法であって、
光源からの光をライトバルブにより変調し、
該変調された光を投写光学系により投写し、
前記投写された光をスクリーンの投写面で受けて画像を表示するとともに、
前記ライトバルブからの光を前記投写面に投写する際に、前記光が投写される部分に対応する前記投写面上のブロックにおける反射・透過率を制御する、画像表示方法。

適用例７に記載の画像表示方法によれば、適用例１と同様に、画像信号に従う画像を、外光の影響を抑えて高いコントラストでもって表示することができる。

［適用例８］
画像表示方法であって、
投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンがプロジェクタからの投写を受けていない状態で、前記スクリーンの投写面を撮影し、
前記撮影された画像に基づいて前記投写面上の輝度分布を求め、
前記求められた輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求め、
前記求められたスクリーン反射率分布に基づいて、前記投写面上のブロックにおける反射・透過率と前記プロジェクタに備えられるライトバルブの光変調特性とを制御する、画像表示方法。

適用例８に記載の画像表示方法によれば、適用例６と同様に、外光の影響を抑えて高いコントラストでもって画像を表示することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．画像表示システムの全体構成：
Ａ２．制御処理：
Ａ３．作用・効果：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．他の実施形態：

Ａ．第１実施例：
Ａ１．画像表示システムの全体構成：
図１は、本発明の第１実施例としての画像表示システム１０の全体構成を示すブロック図である。この画像表示システム１０は、プロジェクタ１００とスクリーン２００とを備える。

プロジェクタ１００は、映像信号処理部１１０と、液晶パネル駆動回路１２０と、スクリーン駆動回路１３０と、液晶パネル１４０と、光源部１５０と、投写レンズ１６０とを主に備え、映像信号処理部１１０に入力されてくる映像信号をスクリーン２００に表示させる。

映像信号処理部１１０は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成されるものであり、ＣＰＵ１１１と、ＲＯＭ１１３と、ＲＡＭ１１５と、映像信号入力回路１１７と、これらの間を相互に接続するシステムバス１１９とを備える。また、このシステムバス１１９には液晶パネル駆動回路１２０とスクリーン駆動回路１３０が接続されている。

ＣＰＵ１１１は、中央演算処理装置である。ＲＯＭ１１３は、内蔵されている各種コンピュータプログラムや後述する種々の定数等を記憶する読み出し専用のメモリである。ＲＡＭ１１５は、各種データ等を記憶する読み出し・書込み可能なメモリである。映像信号入力回路１１７は、外部から入力されてくる映像信号を取り込むものである。なお、映像信号は、図示しないカメラやスキャナやパーソナルコンピュータ等の入力装置によってリアルタイムに映像信号処理部１１０に入力されてくる場合と、図示しないコンピュータ読取可能な記憶媒体から映像信号処理部１１０に読み出されてくる場合のいずれでもよい。ここで、コンピュータ読取可能な記憶媒体には、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＤ等のいずれでもよい。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に記憶された所定のコンピュータプログラムＰｒを読み出して、そのコンピュータプログラムＰｒに従う処理を実行することにより、液晶パネル駆動回路１２０およびスクリーン駆動回路１３０を動作させる。

液晶パネル駆動回路１２０は、液晶パネル１４０を駆動する回路である。液晶パネル１４０は、液晶パネル駆動回路１２０で生成された信号を映像化する透過型液晶パネルであり、光源部１５０から射出される光を変調して投写に必要な光をスクリーン２００側へ向けて射出する。なお、液晶パネル１４０は、透過型液晶パネルに換えて反射型液晶パネルとしてもよい。さらには、液晶パネルに換えて、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を用いた他のタイプのライトバルブとしてもよい。ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。

光源部１５０は、映像を投写するための光源であり、主に、光を発するランプ１５１と、このランプ１５１から発せられる光を集光するレンズ１５２とを有している。投写レンズ１６０は、光源部１５０から投写される光をスクリーン２００に拡大して表示させるレンズである。

スクリーン駆動回路１３０は、スクリーン２００を駆動する回路である。スクリーン２００は、プロジェクタ１００の投写レンズ１６０から投写される投写像を表示する投写面を有している。このスクリーン２００は、投写面の反射率を変更可能なものである。スクリーン駆動回路１３０は、このスクリーン２００の投写面の反射率を変更する駆動を行う。投写面の反射率を変える構成は、マイクロカプセルを使った電気泳動法を利用したもので、次の通りのものである。

図２は、スクリーン２００の内部構造を示す説明図である。スクリーン２００は、青色の液体Ａと白色の帯電粒子（酸化チタン粒子）Ｗを封入したマイクロカプセルＣＰからなる調光層２１０の両面を透明電極つきガラス基板２２０，２３０で挟み、一方側の透明電極つきガラス基板２２０の前面に反射板２４０を設け、一体化した構成である。白色の帯電粒子ＷがマイクロカプセルＣＰの表側にある場合は、ディスプレイ面は白色に見える。ここで、マイクロカプセルの裏側に配置したガラス基板２３０の電極にマイナスの電圧をかけると、白色の帯電粒子Ｗは裏側に引き寄せられるので、青色の液体が表示されるようになる（図２の状態）。これが、投写面２５０で「黒色」となる。かかる構成により、投写面２５０の反射率を可変することができる。

図３はスクリーン２００の投写面２５０に定められるブロックの概略を表す説明図である。図示するように、投写面２５０は、横方向をｍ個に縦方向をｎ個に分割し、このｍ×ｎ個のブロック毎に個別に反射率を変更することが可能となっている。なお、このブロック数ｍ×ｎは、液晶パネル１４０の画素数と同程度以上であることが好ましく、本実施例では、液晶パネル１４０の画素数と同一であるものとする。すなわち、本実施例では、投写面２５０上の各ブロックと液晶パネル１４０の備える各画素とは、１：１で対応する構成である。

スクリーン２００は、上記マイクロカプセルを備えた構成に換えて、シリコンビーズ等に調光材料を封入した構成等としてもよい。さらには、高分子分散液晶、磁石ボード等に換えることもできる。また、このスクリーン２００は、プロジェクタ１００として一体に組み立てたリア型であっても、別体としたフロント型であってもよい。

上述した構成のスクリーン２００は、前述したように反射率を能動的に変化させることができるが、その構成によって変化させることのできる範囲は異なる。この実施例のスクリーン２００の反射率の可変範囲は、例えば、１００〜３０［％］である。可変範囲の下限値を最小反射率Ｒmin、可変範囲の上限値を最大反射率Ｒmaxと以下呼ぶ。

上記構成のプロジェクタ１００は次のように動作する。映像信号処理部１１０は、入力されてくる映像信号を映像信号入力回路１１７により受け取って、ＣＰＵ１１１により、映像信号に従って液晶パネル駆動回路１２０およびスクリーン駆動回路１３０を制御する。液晶パネル１４０は、液晶パネル駆動回路１２０からの変調指令信号に従う制御によって、光源部１５０からの光を変調して透過させる。変調された光は、投写レンズ１６０を通してスクリーン２００へ投写され、スクリーン２００に映像が表示される。スクリーン２００は、スクリーン駆動回路１３０からの反射率指令信号に従う制御によって、投写面２５０の反射率をブロック単位で変更させる。

図４は、スクリーン２００の投写面の照度がどのように決定されるかを従来例と比較して示す説明図である。図示するように、グラフの横軸には、従来例と本実施例が示され、縦軸には投写面照度が示されている。スクリーンの投写面の照度は、プロジェクタから出射する光量とスクリーンの反射率との積に相当する。従来例においては、スクリーンの反射率は一定で（例えば５０％）、プロジェクタから出射する光量が、右欄の□Ｋ２，Ｋ３に示すように、多い、少ないに変化される。スクリーンの投写面の照度は、プロジェクタから出射する光量とスクリーンの反射率との積に相当することから、□Ｋ６，Ｋ７に示すように変化する。

一方、本実施例では、スクリーン２００の反射率も能動的に変化させることができ、その反射率は３０％から１００％と変化される。プロジェクタから出射する光量が、□Ｋ１，Ｋ４に示すように、多い、少ないに変化される（Ｋ１はＫ２と同じ光量、Ｋ４はＫ３と同じ光量）とすると、スクリーンの投写面の照度は、プロジェクタから出射する光量とスクリーンの反射率との積に相当することから、その双方を変化させることのできる本実施例では、投写面照度の領域は、Ｋ５，Ｋ８に示すように、拡大することができる。この結果、コントラストを向上させることができる。

Ａ２．制御処理：
以下、映像信号処理部１１０によって実行される制御処理について詳細に説明する。この制御処理は前述したコンピュータプログラムＰｒの形態でＲＯＭ１１３に記憶されている。

図５は、映像信号処理部１１０のＣＰＵ１１１によって実行される表示制御処理を示すフローチャートである。図示するように、処理が開始されると、ＣＰＵ１１１は、映像信号入力回路１１７を動作させて映像信号を受け取る処理を実行する（ステップＳ１１０）。

次いで、ＣＰＵ１１１は、映像信号から１画素分の画素データを抽出して（ステップＳ１２０）、その画素データの輝度Ｌを算出する（ステップＳ１３０）。算出の仕方は、例えば、テレビジョンなどの場合に利用されているＲＧＢ値から輝度を直に求める次式（１）の変換式を利用する。
ｙ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ …（１）

その後、ＣＰＵ１１１は、スクリーン２００の反射率を最小反射率Ｒminとし、液晶パネル１４０の透過率を最大透過率Ｔmaxとしたときのスクリーン２００の投写面の照度を算出し、その算出した照度を比較用照度ＬＳとして記憶する（ステップＳ１４０）。スクリーン２００の投写面の照度Ｌは、光源部１５０から射出される光量Ｉと、液晶パネル１４０の透過率Ｔと、スクリーン２００の反射率Ｒとの積に相当することから、上記算出は、次式（２）の変換式を利用する。

ＬＳ＝Ｉ×Ｔmax×Ｒmin …（２）

なお、上記光量Ｉ、最小反射率Ｒmin、最大透過率Ｔmaxは、光源部１５０、スクリーン２００、液晶パネル１４０によって定まる一定値であり、ＲＯＭ１１３に予め記憶されている。なお、上記式（２）を用いて算出する構成に換えて、比較用照度ＬＳの値そのものをＲＯＭ１１３に予め記憶しておく構成としてもよい。

続いて、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１３０で算出した輝度Ｌが、比較用照度ＬＳより小さいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、輝度Ｌが比較用照度ＬＳより小さいと判定された場合には、ＣＰＵ１１１は、スクリーン２００の制御量ＸＬ２を、スクリーン２００の最小反射値Ｒminに定めるとともに（ステップＳ１６０）、次式（３）に従って液晶パネル１４０の制御量ＸＬ１を定める（ステップＳ１７０）。上記Ｒminは、ＲＯＭ１１３に予め記憶されている。

ＸＬ１＝Ｌ／（Ｒmin×Ｉ） …（３）

ここで、ＬはステップＳ１３０で算出した輝度である。Iは前述した光量Ｉである。I、ＲminはそれぞれＲＯＭ１１３に予め記憶されている。

一方、ステップＳ１５０で、輝度Ｌが比較用照度ＬＳ以上であると判定された場合には、ＣＰＵ１１１は、液晶パネル１４０の制御量ＸＬ１を液晶パネル１４０により変更可能な透過率の最大値Ｔmaxと定めるとともに（ステップＳ１８０）、次式（４）に従ってスクリーン２００の制御量ＸＬ２を定める（ステップＳ１９０）。上記Ｔmaxは、ＲＯＭ１１３に予め記憶されている。

ＸＬ２＝Ｌ／（Ｔmax×Ｉ） …（４）

ステップＳ１７０またはＳ１９０の実行後、ＣＰＵ１１１は、液晶パネル駆動回路１２０に液晶パネル１４０の制御量ＸＬ１に応じた信号を送信する（ステップＳ２００）とともに、スクリーン駆動回路１３０にスクリーン２００の制御量ＸＬ２に応じた信号を送信する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２００の処理の結果、液晶パネル１４０から制御量ＸＬ１に応じて変調された光が投写され、ステップＳ２１０の処理の結果、その光が投写される部分に対応する投写面上のブロックの反射率が制御量ＬＸ２に応じて制御される。

その後、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１２０で抽出した画素データは最後であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、最後でないと判定された場合には、ステップＳ１２０に処理を戻して続く画素データを抽出する。ステップＳ１２０ないしＳ２２０の処理を画素データが最後となるまで繰り返して、ステップＳ２２０で肯定判別されると、「エンド」に抜けてこの表示制御処理を終了する。

図６は、上記構成の表示制御処理によって実現される制御内容を示すグラフである。図中の両端にドットを付した線分Ｑが、液晶パネル１４０により変更可能な光量幅ＬＷである。線分Ｑが複数本あるのは、スクリーン反射率を変えて例示したためである。スクリーン２００の投写面の照度Ｌは、光源部１５０から射出される光量Ｉと、液晶パネル１４０の透過率Ｔと、スクリーン２００の反射率Ｒとの積に相当することから、線分Ｑの長さ、すなわち液晶パネル１４０により変更可能な光量幅ＬＷは、液晶パネル１４０の透過率の変化量はもとよりスクリーン２００の反射率によっても変わってくる。スクリーン２００の反射率Ｒが大きいほど、光量幅ＬＷは大きくなる。

スクリーン２００により変更可能な反射率Ｒの範囲は、ＲminからＲmaxまでの範囲である。最小反射率Ｒminから定まる光量はＬ２minであり、最大の反射率Ｒmaxから定まる光量はＬ２maxである。すなわち、スクリーン２００の制御により投写面照度Ｌに寄与する光量はＬ２minからＬ２maxまでの範囲である。スクリーン２００の投写面照度Ｌは、液晶パネル１４０とスクリーン２００を制御することにより、図中、頂点A，Ｂ，Ｃ，Ｄから定まる台形の領域内でのコントロールが可能となる。例えば、図中、投写面照度のＬＺは、その台形の領域内の線分Ｅ−Ｆ上のいずれの位置でも実現することができる。

比較用照度ＬＳは、スクリーン２００を最小反射率Ｒminとし、液晶パネル１４０を最大透過率Ｔmaxとしたときのスクリーン２００の投写面の照度であることから、図中Ｂ点に相当する。輝度Ｌが比較用照度ＬＳより小さいと判定された場合には（ステップＳ１５０による処理）、図中の線分Ａ−Ｂの範囲でコントロールがなされる。すなわち、スクリーン２００を最小反射率Ｒminに定めた（ステップＳ１６０による処理）上で、液晶パネル１４０からの光量を変化させる（ステップＳ１７０による処理）ことによって、輝度Ｌに応じた照度を実現する。

一方、輝度Ｌが比較用照度ＬＳ以上であると判定された場合には（ステップＳ１５０による処理）、図中の線分Ｂ−Ｃの範囲でコントロールがなされる。すなわち、液晶パネル１４０を最大透過率Ｔmaxに定めた（ステップＳ１８０による処理）上で、スクリーン２００の反射率を変化させる（ステップＳ１９０による処理）ことによって、輝度Ｌに応じた照度を実現する。液晶パネル１４０を最大透過率Ｔmaxとして液晶パネル１４０で変更可能な光量を最大値とすることで、スクリーン２００の制御により投写面照度Ｌに寄与する光量をできるだけ小さくしている。

結局、上記輝度Ｌが比較用照度ＬＳより小さい場合、輝度Ｌが比較用照度ＬＳ以上である場合のいずれにあっても、投写面照度Ｌが映像信号から定まる輝度となり得る範囲で、スクリーン２００の反射率Ｒをできるだけ小さく抑えるような制御がなされる。

なお、本実施例では、ステップＳ１５０ないしＳ１９０の処理により、図６における線分ＡーＢもしくは線分ＢーＣに沿った処理を行うよう構成したが、ステップＳ１５０ないしＳ１９０の処理に換えて、図６のグラフの線分Ａ−Ｂ、線分Ｂ−Ｃをそのままマップデータとして記憶して、このマップデータを検索することで液晶パネル１４およびスクリーン２００の制御量を定める構成としてもよい。

Ａ３．作用・効果：
以上のように構成された本実施例の画像表示システム１０によれば、スクリーン２００の投写面上のブロックにおける反射率をできるだけ小さく抑えることができる。このために、外光の影響を抑えることができることから、黒浮きを抑制することができるという効果を奏する。

Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例を次に説明する。第２実施例は第１実施例と比較して、スクリーンの解像度と、映像信号処理部１１０によって実行される制御処理とが相違するだけであり、その他の構成については同一である。第１実施例と同一のパーツについては第１実施例と同じパーツを付けて以下の説明を行う。

図７は、スクリーンの投写面３５０に含まれるブロック数と液晶パネル３４０の画素数との比較を示す説明図である。第１実施例では、スクリーン２００の投写面２５０に含まれるブロック数は、液晶パネル１４０の画素数と同程度以上であったが、これに対して第２実施例では、図示するように、スクリーンの投写面３５０に含まれるブロック数ｖは、液晶パネル１４０の画素数ｕよりも小さい数となっている。このため、投写面３５０上の１ブロックＢＬに投写される液晶パネル３４０の画素数はｕ／ｖとなっている。すなわち、液晶パネル３４０のｕ／ｖ個の画素群ＰＮが、投写面３５０の１ブロックＢＬに対応している。換言すれば、スクリーンの投写面３５０上の各ブロックＢＬと液晶パネル１４０の備える各画素とは１：ｎ（ｎは複数）で対応する構成である。

図８は、第２実施例における映像信号処理部１１０によって実行される制御処理によって実現される制御内容を示すグラフである。制御処理のルーチンを説明する前に図８を用いてどのような制御内容かを前もって説明する。図中の台形A，Ｂ，Ｃ，Ｄは、第１実施例の図６と同一のもので、液晶パネル１４０とスクリーン２００を制御することにより、図中、台形A，Ｂ，Ｃ，Ｄの領域内でのコントロールが可能となる。

しかしながら、実際は、スクリーンの投写面３５０上の各ブロックＢＬと液晶パネル１４０の各画素とは１：複数で対応するために、前述した一の画素群ＰＮ（図７）に対して、スクリーン側の反射率は１ブロックの値に制限されることになる。したがって、一の画素群ＰＮから光を投写面３５０に投写する際には、一の画素群ＰＮに対応している一のブロックＢＬの反射率を最適な一つの値に定める必要がある。

そこで、本実施例では、一の画素群ＰＮに含まれる複数の画素についての輝度分布を求めて、この輝度分布の幅が液晶パネル１４０により変更可能な最大の光量幅ＬＷmaxより大きい場合、すなわち輝度分布が光量幅ＬＷmaxを逸脱するときには、前記画素群ＰＮに含まれる画素の輝度を光量幅ＬＷmax内に収まるように正規化する前処理を予め行う。なお、輝度分布の幅が光量幅ＬＷmax以下である場合には、上記正規化の画素変換は行わない。

図８において、例えば、投写面照度の区間ＴＬが、画素群ＰＮに含まれる画素の輝度分布（正規化がなされたものについては正規化後の画素についての輝度分布）に対応するものであるとする。この区間ＴＬの投写面照度を実現するためには、スクリーン反射率をＲ１からＲ２の間に制御する必要がある。スクリーン反射率をＲ１よりも小さくすると、液晶パネル１４０からの光量を最大値としても、区間ＴＬの最大値側の値を実現することができず、一方、スクリーン反射率をＲ２よりも大きくすると、液晶パネル１４０からの光量を最小値としても、区間ＴＬの最小値側の値を実現することができないためである。

本実施例では、第１実施例と同様に、黒浮きを防止することを目的としており、このためには外光による影響を抑えるべくスクリーン反射率をできるだけ小さくしたい。このために、上述したスクリーン反射率Ｒ１からＲ２までの区間においてより反射率の小さい側、すなわち、スクリーン反射率をＲ１とする制御を図っている。この場合には、図８からも判るように、区間ＴＬの最大値（最大輝度）の場合には、液晶パネル１４０からの光量を最大値とし、区間ＴＬの最大輝度以外の値については、液晶パネル１４０からの光量を変化させることにより、その所望の値を実現している。

図９は、第２実施例における表示制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８を用いて上述した制御内容を実現するためのものである。図示するように、処理が開始されると、ＣＰＵ１１１は、映像信号入力回路１１７を動作させて映像信号を受け取る処理を実行する（ステップＳ３１０）。

次いで、ＣＰＵ１１１は、スクリーンの投写面３５０上の１ブラックＢＬを特定し、その１ブロックＢＬに対応する複数の画素データを抽出して（ステップＳ３２０）、その画素データの輝度Ｌを算出し、輝度Ｌの分布を表す輝度ヒストグラムを作成する（ステップＳ３３０）。

その後、ＣＰＵ１１１は、輝度ヒストグラムの幅、すなわち最大輝度と最小輝度の間の輝度差が、液晶パネル１４０により変更可能な最大の光量幅ＬＷmaxより大きいか否かを判定する（ステップＳ３４０）。上記最大の光量幅（以下、「最大光量幅」と呼ぶ）ＬＷmaxは、液晶パネル１４０により変更可能な光量幅ＬＷについてのスクリーン２００の反射率Ｒが最大となるときのものである。ここで、輝度ヒストグラムの幅が最大光量幅ＬＷmaxより大きいと判定された場合には、輝度ヒストグラムの幅が最大光量幅ＬＷmax内に収まるように、画素データを正規化する処理を行う（ステップＳ３５０）。

図１０は、正規化処理を説明するためのグラフである。グラフの横軸に輝度、縦軸に輝度毎の画素数が示されている。いま、ステップ３３０で作成された輝度ヒストグラムＨＧは、図中実線に示す輝度分布をとるものとする。図示の例では、輝度ヒストグラムＨＧの幅ＨＷは最大光量幅ＬＷより大きい。そこで、まず、最大光量幅ＬＷの位置を図中左右に移動して、最大光量幅ＬＷの中に含まれる総画素数が最大となるような最大光量幅ＬＷの位置を定め、その位置の光量幅内に収まるように正規化を行う。正規化の処理としては、トーンマッピング（F.Drago, Kmyszkowski, T.Annen, N.chiba, “Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Screens”, Eurographics 2003）などを用いて行う。図１０中の２点鎖線が正規化後の輝度ヒストグラムＨＧ′である。この結果、ステップＳ３２０で抽出された画素データは必要に応じて正規化の画素変換がなされたものとなる。

図９に戻って、ステップＳ３５０の実行後、ステップＳ３５５に処理を進める。なお、ステップＳ３４０で輝度ヒストグラムの幅ＨＷが光量幅ＬＷ以下であると判定された場合には、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ３５０を実行することなく直ちにステップＳ３５５に処理を進める。ステップＳ３５５では、ＣＰＵ１１１は、ライトバルブの透過率を最小透過率Ｔminから最大透過率Ｔmaxまで変化させて得られるスクリーン２００の投写面の照度範囲が、輝度分布（ステップＳ３５０で正規化がなされたときはその正規化後の輝度分布）を含むようにしたときのスクリーン２００の最小の反射率Ｒａを算出する処理を行う。すなわち、次式（５）の関係を満足するスクリーンの反射率Ｒのうちで最小の値をＲａとして求める。

Ｉ×Ｔmin×Ｒ≦輝度分布≦Ｉ×Ｔmax×Ｒ …（５）

その後、ＣＰＵ１１１は、スクリーンの制御量ＸＬ２をステップＳ３５５で算出された反射率Ｒａにセットする。

その後、ＣＰＵ１１１は、スクリーン駆動回路１３０にスクリーン２００の制御量ＸＬ２に応じた信号を送信する（ステップＳ３７０）。この処理は、第１実施例のステップＳ２１０と同一である。

続いて、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ３２０で特定したブロックＢＬに対応する複数の画素データ（正規化されたものは正規化後の画素データ）についての輝度Ｌを抽出する（ステップＳ３８０）。次いで、ＣＰＵ１１１は、次式（６）に従って液晶パネル１４０の制御量ＸＬ１を定める（ステップＳ３９０）。

ＬＷ＝Ｉ×Ｒａ×（Ｔmax−Ｔmin） …（６）

その後、ＣＰＵ１１１は、液晶パネル駆動回路１２０に液晶パネル１４０の制御量ＸＬ１に応じた信号を送信する（ステップＳ４００）。この処理は、第１実施例のステップＳ２００と同一である。

ステップＳ４００の実行後、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ３８０で抽出した輝度がブロックＢＬ内で最後の画素データについてのものであるか否かを判定し（ステップＳ４１０）、最後でないと判定された場合には、ステップＳ３８０に処理を戻して続く画素データの輝度Ｌを抽出する。ステップＳ３８０ないしＳ４１０の処理を画素データが最後となるまで繰り返して、ステップＳ４１０で肯定判別されるとステップＳ４２０に処理を進める。

ステップＳ４２０では、ステップＳ３２０で特定したブロックＢＬが最後のものであるか否かを判定し、最後でないと判定された場合には、ステップＳ３２０に処理を戻して続くブロックについての処理を行う。ステップＳ３２０ないしＳ４２０の処理をブロックＢＬが最後となるまで繰り返して、ステップＳ４２０で肯定判別されると、「エンド」に抜けてこの表示制御処理を終了する。

以上のように構成された第２実施例の画像表示システム１０によれば、前述したように、スクリーンの投写面３５０上の各ブロックＢＬと液晶パネル１４０の各画素とが１：複数で対応する場合においても、投写面３５０上のブロックＢＬにおける反射率をできるだけ小さく抑えることができる。このために、外光の影響を抑えることができることから、黒浮きを抑制することができるという効果を奏する。

Ｃ．第３実施例：
図１１は、本発明の第３実施例としての画像表示システム４００の全体構成を示すブロック図である。この画像表示システム４００は、プロジェクタ４０５とスクリーン４１０とカメラ４２０と制御部４３０とを備える。

プロジェクタ４０５は、ライトバルブ（図示せず）を備え、ライトバルブにより光変調を行う。

スクリーン４１０は、第１実施例のスクリーン２００と同一のものである。すなわち、スクリーン４１０は、投写面の反射率をブロック単位で変更可能なものである。カメラ４２０は、スクリーン４１０の投写面を撮影する撮影手段である。撮影者は、スクリーン２００がプロジェクタ４０５からの投写を受けていない状態で投写面の撮影を行う。

制御部４３０は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成されるものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。制御部４３０はカメラ４２０と電気的に接続されており、カメラ４２０により撮影された画像を取り込む。また、制御部４３０は、スクリーン４１０を駆動するスクリーン駆動回路４４０と電気的に接続されている。スクリーン駆動回路４４０は第１実施例のスクリーン駆動回路１３０と同一のものである。制御部４３０は、プロジェクタ４０５と電気的に接続されている。制御部４３０は、プロジェクタ４０５のライトバルブを制御することにより光変調を行うとともに、スクリーン駆動回路４４０を制御することによりスクリーン４１０の投写面の反射率をブロック単位で変化させる。

図１２は、制御部４３０により実行されるフローチャートである。図示するように、制御部４３０は、まず、カメラ４２０により撮影された画像を取り込み（ステップＳ５１０）、その取り込んだ画像に基づいて投写面上の輝度分布を求める（ステップＳ５２０）。制御部４３０は、次いで、ステップＳ５２０で求められた輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求める（ステップＳ５３０）。こうして、制御部４３０に外光補正用のスクリーン反射率分布を示すデータが記憶される。

図１３の（Ａ）は、ステップＳ５２０で求められた投写面上の輝度分布である。この輝度分布は投写面に当たった外光によるものである。図１３の（Ｂ）は、ステップＳ５３０で求められた外光補正用のスクリーン反射率分布である。ステップＳ５３０では、ステップＳ５２０で求められた輝度分布に対して反射率を反転する処理を行うことで、外光補正用のスクリーン反射率分布を求めている。

その後、制御部４３０は、プロジェクタ４０５により変調された光を前記投写面に投写する際に（ステップＳ５４０）、ステップＳ５３０により求められたスクリーン反射率分布のデータに基づいて、前記投写面上のブロックにおける反射率を制御する（ステップＳ５５０）とともに、ステップＳ５３０により求められたスクリーン反射率分布のデータに基づいて、プロジェクタ４０５におけるライトバルブの透過率（光変調特性に相当）を制御する（ステップＳ５６０）。

この実施例では、スクリーン上での反射率が一定ではないため、そのまま映像を投射すると輝度がずれるため、ステップＳ５６０ではスクリーンの反射率にあわせたライトバルブの透過率の制御を行っている。具体的には、次式（７）に従って、ライトバルブの透過率ＸＴを求め、この透過率ＸＴに応じた制御量をライトバルブに送る。

ＸＴ＝Ｔ×Ｒmax／Ｒ …（７）

式（７）によれば、画像信号から定まるプロジェクタ４０５のライトバルブの透過率ＸＴをスクリーンの反射率Ｒで割るとともに、その反射率の最大値Ｒｍａｘを掛けるようにして、制御値としてのライトバルブの透過率ＸＴを求めている。

ステップＳ５５０およびＳ５６０の結果、図１３の（Ｂ）に従う補正を実現することができることになることから、図１３の（Ｃ）に示すように、プロジェクタ４０５からの画素分を除いたスクリーン上の輝度分布は図１３の（Ａ）と（Ｂ）とが合成されたものとなる。すなわち、スクリーン４１０上の外光により発生したムラを外光補正用のスクリーン反射率分布で打ち消した形となり、図１３の（Ｃ）に示すように、ムラが抑えられた一様の輝度分布となる。

以上のように構成された第３実施例の画像表示システム４００によれば、前述したように、外光の影響を抑えることができることから、プロジェクタによる表示の際に黒浮きを抑制することができるという効果を奏する。

Ｄ．他の実施形態：
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

（１）変形例１：
上記第１，第２実施例において、映像信号処理部１１０およびスクリーン駆動回路１３０はプロジェクタ１００に備える構成としたが、これに換えて、プロジェクタ１００の外側にスクリーン駆動回路１３０と、映像信号処理部１１０のスクリーンの制御量を演算する部分とを設けた構成としてもよい。すなわち、画像信号に応じて投写を行うプロジェクタと、画像信号を取り込んでその画像信号に応じてスクリーンを制御する制御部と、スクリーンといった構成によって、上記第１，第２実施例と同様な機能を実現することもできる。

（２）変形例３：
上記第１ないし第３実施例において、映像信号処理部１１０や制御部４３０は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成されていたが、これに換えて、ディスクリートな電子回路により構成してもよい。

（３）変形例３：
上記第１または第２実施例では、投写面照度Ｌが映像信号から定まる輝度となり得る範囲で、スクリーン２００の反射率Ｒをできるだけ小さく抑えるような制御がなされていたが、必ずしもできるだけ小さく抑える必要はなく、これに換えて、反射率Ｒをスクリーンが有する最大反射率Ｒmax未満に抑える構成としてもよい。この構成によってもコントラストを向上することができる。

（４）変形例４：
上記第１ないし第３実施例において、スクリーン２００、４１０は、いわゆる反射型スクリーンであったが、これに換えて透過型スクリーンの構成としてもよい。この場合には、投写面の透過率を変更可能な構成として、第１実施例の図５の制御処理においては、反射率に換えて透過率を変更する構成とすればよい。第２実施例および第３実施例においても、反射率に換えて透過率を変更する構成とすればよい。

（５）変形例５：
上記第１ないし第３実施例において、液晶パネル１４０やライトバルブは、いわゆる透過型ライトバルブであったが、これに換えて反射型ライトバルブの構成としてもよい。この場合には、第１実施例の図５の制御処理においては、ライトバルブの透過率に換えて反射率を変更する構成とすればよい。第２実施例および第３実施例においても、透過率に換えて反射率を変更する構成とすればよい。

本発明の第１実施例としての画像表示システム１０の全体構成を示すブロック図である。 スクリーン２００の内部構造を示す説明図である。 スクリーン２００の投写面２５０に定められるブロックの概略を表す説明図である。 スクリーン２００の投写面の照度がどのように決定されるかを従来例と比較して示す説明図である。 映像信号処理部１１０のＣＰＵ１１１によって実行される表示制御処理を示すフローチャートである。 表示制御処理によって実現される制御内容を示すグラフである。 本発明の第２実施例におけるスクリーンの投写面３５０に含まれるブロック数と液晶パネル３４０の画素数との比較を示す説明図である。 第２実施例の制御内容を示すグラフである。 第２実施例における表示制御処理を示すフローチャートである。 正規化処理を説明するためのグラフである。 本発明の第３実施例としての画像表示システム４００の全体構成を示すブロック図である。 第３実施例における表示制御処理を示すフローチャートである。 第３実施例の制御内容を示す説明図である。

符号の説明

１０…画像表示システム
１００…プロジェクタ
１１０…映像信号処理部
１１１…ＣＰＵ
１１３…ＲＯＭ
１１５…ＲＡＭ
１１７…映像信号入力回路
１１９…システムバス
１２０…液晶パネル駆動回路
１３０…スクリーン駆動回路
１４０…液晶パネル
１５０…光源部
１５１…ランプ
１５２…レンズ
１６０…投写レンズ
２００…スクリーン
２１０…調光層
２２０…ガラス基板
２３０…ガラス基板
２４０…反射板
２５０…投写面
３４０…液晶パネル
３５０…投写面
４００…画像表示システム
４０５…プロジェクタ
４１０…スクリーン
４２０…カメラ
４３０…制御部
４４０…スクリーン駆動回路

Claims (8)

1. 画像表示システムであって、
   光源と、
   前記光源からの光を変調するライトバルブと、
   前記ライトバルブからの光を投写する投写光学系と、
   前記投写光学系からの光を投写面で受けるとともに、前記投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンと、
   前記ライトバルブからの光を前記投写面に投写する際に、前記光が投写される部分に対応する前記投写面上のブロックにおける反射・透過率を制御する制御手段と
   を備える、画像表示システム。
2. 請求項１に記載の画像表示システムであって、
   前記制御手段は、
   前記ライトバルブからの光量と前記反射・透過率との積によって定まる前記投写面の画素毎の照度が、前記画像信号に従って必要となる照度となり得る範囲で、前記特定されたブロックにおける反射・透過率を、前記スクリーンが有する最大反射・透過率未満に抑える反射・透過率抑制手段
   を備える、画像表示システム。
3. 請求項２に記載の画像表示システムであって、
   前記スクリーンの投写面上の各ブロックと前記ライトバルブの備える各画素とは１：１で対応する構成であり、
   前記反射・透過率抑制手段は、
   前記画像信号から画素毎の輝度を算出する輝度算出手段と、
   前記スクリーンの反射・透過率が最小値となり、かつ前記ライトバルブからの光量が当該ライトバルブで変更可能な最大値となったときの前記投写面の画素毎の照度を比較用照度とし、前記輝度算出手段により算出した画素毎の輝度が前記比較用照度を下回るときには、前記輝度の画素に対応する前記ブロックの反射・透過率を前記最小値に定めた上で前記ライトバルブからの光量を変化させ、前記算出した画素毎の輝度が前記比較用照度以上であるときには、前記ライトバルブからの光量を当該ライトバルブで変更可能な最大値に定めた上で前記輝度の画素に対応する前記ブロックの反射・透過率を変化させるライトバルブ・スクリーン制御手段と
   を備える、画像表示システム。
4. 請求項２に記載の画像表示システムであって、
   前記スクリーンの投写面上の各ブロックと前記ライトバルブの備える各画素とは１：複数で対応する構成であり、
   前記反射・透過率抑制手段は、
   前記画像信号から画素毎の輝度を算出する輝度算出手段と、
   前記算出された画像毎の輝度から、前記スクリーンの各ブロックに対応する輝度分布を求める輝度分布算出手段と、
   前記輝度分布算出手段により求められたブロック毎の輝度分布が、前記ライトバルブにより変更可能な光量幅を逸脱するときに、各ブロックに対応する画素の輝度を前記光量幅内に収まるように正規化する正規化手段と、
   前記各ブロックに対応する複数の画素の内の最大輝度を実現するに際し、前記ライトバルブで変更可能な最大光量で不足する不足分を演算し、該不足分に基づいて前記ブロックの反射・透過率を定め、該ブロックの反射・透過率を保持した上で前記ライトバルブからの光量を変化させるライトバルブ・スクリーン制御手段と
   を備える、画像表示システム。
5. 請求項１ないし４に記載の画像表示システムであって、
   前記光源、ライトバルブ、投写光学系および制御手段を備えるプロジェクタを有する、画像表示システム。
6. 画像表示システムであって、
   ライトバルブにより光変調を行うプロジェクタと、
   前記プロジェクタからの光を投写面で受けるとともに、前記投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンと、
   前記スクリーンが前記プロジェクタからの投写を受けていない状態で、前記スクリーンの投写面を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影された画像に基づいて前記投写面上の輝度分布を求める輝度分布算出手段と、
   前記求められた輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求める反射分布算出手段と、
   前記プロジェクタにより変調された光を前記投写面に投写する際に、前記反射分布算出手段により求められたスクリーン反射率分布に基づいて、前記投写面上のブロックにおける反射・透過率と前記ライトバルブの光変調特性とを制御する制御手段と
   を備える、画像表示システム。
7. 画像表示方法であって、
   光源からの光をライトバルブにより変調し、
   該変調された光を投写光学系により投写し、
   前記投写された光をスクリーンの投写面で受けて画像を表示するとともに、
   前記ライトバルブからの光を前記投写面に投写する際に、前記光が投写される部分に対応する前記投写面上のブロックにおける反射・透過率を制御する、画像表示方法。
8. 画像表示方法であって、
   投写面の反射・透過率をブロック単位で変更可能なスクリーンがプロジェクタからの投写を受けていない状態で、前記スクリーンの投写面を撮影し、
   前記撮影された画像に基づいて前記投写面上の輝度分布を求め、
   前記求められた輝度分布に基づいて外光補正用のスクリーン反射率分布を求め、
   前記求められたスクリーン反射率分布に基づいて、前記投写面上のブロックにおける反射・透過率と前記プロジェクタに備えられるライトバルブの光変調特性とを制御する、画像表示方法。

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