JP2008225031A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】投射画像の色ムラの発生を防止することができ、かつ、投射光量が減少することを防止できるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】プロジェクタは、光源から少なくともいずれかの光変調装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂに至る光路の途中に配置され、入旅行速を全透過させる全透過領域、及び特定波長の光束をカットする色フィルタ領域を備えた可変透過フィルタと、入力された画像情報を解析する画像情報解析手段１３と、画像情報解析手段１３により解析された解析結果に基づいて、可変透過フィルタの駆動制御を行うフィルタ駆動制御手段１４とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源と、前記光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学系により分離された各色光を、入力された画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置とを備えたプロジェクタに関する。

従来、白色光源の照明光束をダイクロイックミラーにより、ＲＧＢの３色光に色分離し、各色光を液晶パネルのような光変調装置に投射し、光変調された光をダイクロイックプリズムで合成して投射する三板式のプロジェクタが知られている。
ここで、光源から射出された光束を光変調装置に至る光路中で完全に平行化することは難しく、ダイクロイックミラーは光の入射角によって分光特性が変化するという特徴があるため、投射画像に色ムラが起きることがある。特に、白色画像や淡い色調の画像を投射した場合、このような色ムラが目立つ傾向にある。

投射画像に色ムラが生じた場合の対策として、光源から光変調装置の間の光路内にカラーフィルタを挿入し、ＲＧＢに分離される各色光の波長帯域を狭くすることにより、入射角の差異による分光特性の影響を減少させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平９−１６００１７号公報 特開平３−１０３８４２号公報

しかしながら、前記特許文献に開示された技術では、単純にＲＧＢの各色光を、カラーフィルタにより狭帯域化しているだけなので、光量がカットされてしまい、投射画像の照度が落ちてしまい、本来、色ムラが目立たず、フィルタリングを要しない、例えば、暗い画像や、空間周波数の高い画像でも光量がカットされることとなり、投射光量が減少してしまうという問題がある。

本発明の目的は、投射画像の色ムラの発生を防止することができ、かつ、投射光量が減少することを防止できるプロジェクタを提供することにある。

本発明に係るプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置により分離された各色光を、入力された画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置とを備えたプロジェクタであって、
前記光源から少なくともいずれかの光変調装置に至る光路の途中に配置され、入射光束を全透過させる全透過領域、及び特定波長の光束をカットする色フィルタ領域を備えた可変透過フィルタと、
入力された画像情報を解析する画像情報解析手段と、
前記画像情報解析手段により解析された解析結果に基づいて、前記可変透過フィルタの駆動制御を行うフィルタ駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。

ここで画像情報解析手段による画像情報の解析は、予め画像情報にフレーム単位での明るさや空間周波数を、メタデータ等で担持させておき、これを画像情報解析手段が取得することによって行ってもよく、フレームバッファ等に蓄積された画像情報を直接解析することによって行ってもよい。
この発明によれば、画像情報解析手段により、入力された画像情報の解析を行い、この解析結果に基づいてフィルタ駆動制御手段が可変透過フィルタの駆動制御を行っているため、色ムラが目立ちそうな画像の場合は、色フィルタ領域によるフィルタリングを行い、目立たない画像の場合には全透過させるような制御を行うことができ、色フィルタ領域による投射光量の減少を必要最小限に行って、色ムラが目立たず、かつ、投射光量が減少することを防止することができる。

本発明では、前記画像情報解析手段は、入力された画像情報の明るさ情報を取得する明るさ情報取得部を備え、
前記フィルタ駆動制御手段は、前記明るさ情報取得部で取得された明るさ情報に基づいて、前記可変透過フィルタの全透過領域を用いるか、色フィルタ領域を用いるかを判定する使用フィルタ判定部を備えているのが好ましい。

ここで、明るさ情報の取得は、フレーム単位の画像情報中の各画素の階調値を取得することにより行うことができ、フィルタの使用判定は、取得された階調値をヒストグラム化することで明るい画像か暗い画像かを判定することで行うことができる。
この発明によれば、明るさ情報取得部が画像情報の明るさ情報を取得することにより、使用フィルタ判定部では、例えば、比較的暗い画像の場合には、色ムラが目立たないので、色フィルタ領域でのフィルタリングを行わない、輝度の高い明るい画像の場合には色フィルタ領域でのフィルタリングを行う、といった判定を行うことが可能となる。

本発明では、前記画像情報解析手段は、入力された画像情報の空間周波数分析を行う空間周波数分析部を備え、
前記使用フィルタ判定部は、
さらに、前記空間周波数分析部の分析結果に基づいて、前記可変透過フィルタの全透過領域を用いるか、色フィルタ領域を用いるかを判定するのが好ましい。

ここで、空間周波数分析は、画像解析に用いられる種々の方法を採用することが可能であり、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ）等を用いた分析を採用することができるが、ＤＣＴを用いた分析が簡便で好ましい。
この発明によれば、空間周波数分析部が画像情報の空間周波数分析を行い、この分析結果に基づいて、使用フィルタ判定部が色フィルタ領域によるフィルタリングを行うか否かを判定しているため、例えば、雪景色のシーンや青い空のシーンのような空間周波数が低い画像の場合には、色フィルタ領域によるフィルタリングを行い、樹木のシーンのような空間周波数が高い画像の場合には、色ムラが目立たないので、色フィルタ領域によるフィルタを行わない、といった判定を行うことができる。

本発明では、前記色分離光学装置は、少なくとも１つ以上のダイクロイックミラーを備え、
前記可変透過フィルタは、このダイクロイックミラーの光路前段に配置され、該可変透過フィルタの色フィルタ領域は、前記ダイクロイックミラーの半値波長近傍の波長をカットするフィルタであるのが好ましい。
この発明によれば、色フィルタ領域がダイクロイックミラーの半値波長近傍の波長をカットしているため、入射光束の入射角度が変化してダイクロイックミラーの分光特性が変化しても、半値波長近傍の波長はカットされ、確実に色分離を行うことができ、色ムラが生じることを確実に防止できる。

本発明では、前記可変透過フィルタは、回転可能な円板状体に全透過領域及び色フィルタ領域が区画された回転式フィルタとして構成され、
該可変透過フィルタの色フィルタ領域は、円周方向に透過波長及び透過率の少なくともいずれかが連続的、又は段階的に変化するのが好ましい。
この発明によれば、全透過領域使用時から色フィルタ領域に変化させるに際して、透過波長及び透過率を連続的、又は段階的に変化していくので、観察者に違和感なく全透過領域から色フィルタ領域に遷移させることができる。

本発明では、前記可変透過フィルタの色フィルタ領域の透過特性に応じた色変換情報を記憶された色変換情報記憶手段と、
投射中の前記可変透過フィルタの動作状況を取得する動作状況取得手段と、
取得された前記可変透過フィルタの動作状況に基づいて、前記可変透過フィルタの色フィルタ領域が用いられているか、全透過領域が用いられているかを判定する使用領域判定手段と、
色フィルタ領域が使用されていると判定されたときに、前記色変換情報記憶手段に記憶された色変換情報を参照して、入力された画像情報の色変換処理を行う色変換処理手段とを備えているのが好ましい。

この発明によれば、動作状況取得手段により可変透過フィルタの動作状況を取得し、使用領域判定手段により可変透過フィルタの全透過領域か色フィルタ領域のいずれかを使用しているかを判定し、色変換処理手段が色変換情報記憶手段に記憶された色変換情報を参照して、入力された画像情報の色変換処理を行っているため、色フィルタ領域によりカットされる光の入力階調値を補間して、投射光量の減少の少ない画像を表示させることができる。

本発明では、前記使用領域判定手段の判定結果に基づいて、前記光源から射出される光束の光量を調整する光量調整制御手段を備えているのが好ましい。
この発明によれば、色変換処理手段による入力階調値に加えて光源の光量を調整制御することが可能となるため、可変透過フィルタの色フィルタ領域を使用している際に光源から射出される光束の光量を増加させ、可変透過フィルタの全透過領域を使用している際には光源から射出される光束の光量を減少させて、可変透過フィルタの使用状態によらず、均一な面内照度の投射画像を投射することができる。

本発明では、前記可変透過フィルタの操作制御を行うフィルタ操作制御手段を備えているのが好ましい。
この発明によれば、可変透過フィルタの全透過領域を使用して投射画像の観察を行うか、可変透過フィルタの色フィルタ領域を使用して投射画像の観察を行うのかを、観察者が自分の好みに応じて選択することができるため、観察者に使いやすいプロジェクタとすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
［１］全体構成
図１には、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１の光学系が示され、プロジェクタ１は、光源装置から射出される光束を画像情報に応じて変調してカラー画像（光学像）を形成し、このカラー画像をスクリーンＳｃ上に拡大投射するものである。
このプロジェクタ１は、光源装置２、均一照明光学装置３、色分離光学装置４、リレー光学装置５、光学装置６、色合成光学装置７、投射光学装置８、及び可変透過フィルタ９を備えて構成される。
光源装置２は、放電発光管からなる光源ランプ２１およびパラボラリフレクタ２２を備え、光源ランプ２１から射出された放射状の光束は、パラボラリフレクタ２２によって反射されて平行化され、均一照明光学装置３に射出される。

均一照明光学装置３は、光源装置２から射出された光束を、複数の部分光束に分割し、後述する液晶パネルの画像形成領域を略均一に照明するための光学系であり、第１レンズアレイ３１と、第２レンズアレイ３２と、偏光変換素子３３と、重畳レンズ３４とを備える。
第１レンズアレイ３１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有している。各第１小レンズは、光源装置２から射出される光束を複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ３２は、第１レンズアレイ３１と略同様な構成を有しており、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ３２は、重畳レンズ３４とともに、第１レンズアレイ３１の各第１小レンズの光源像を後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。

偏光変換素子３３は、第２レンズアレイ３２と重畳レンズ３４との間に配置され、第２レンズアレイ３２からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子３３によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ３４によって最終的に後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置２からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子３３を用いることで、光源装置２からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、後述する液晶パネルでの光の利用効率を高めている。

色分離光学装置４は、２枚のダイクロイックミラー４１、４２と、反射ミラー４３とを備え、ダイクロイックミラー４１、４２により均一照明光学装置３から射出された複数の部分光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置５は、入射側レンズ５１、リレーレンズ５３、および反射ミラー５２、５４を備え、色分離光学装置４で分離された赤色光を光学装置６の赤色光用の液晶パネル及び液晶シャッタまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４のダイクロイックミラー４１では、均一照明光学装置３から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４１によって反射した青色光は、反射ミラー４３で反射し、フィールドレンズ４４を通って光学装置６の後述する青色光用の液晶パネルに達する。
このフィールドレンズ４４は、第２レンズアレイ３２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４４も同様である。

ダイクロイックミラー４１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２によって反射し、フィールドレンズ４４を通って光学装置６の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。
一方、赤色光はダイクロイックミラー４２を透過してリレー光学装置５を通り、さらにフィールドレンズ４４を通って光学装置６の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。
なお、赤色光にリレー光学装置５が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ５１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４４に伝えるためである。

光学装置６は、前記色分離光学装置４で分離された各色光ＲＧＢに応じて光変調を行い、光学像を形成する部分であり、光変調装置としての液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを備えて構成される。
液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、複数の画素がマトリクス状に配列された画像形成領域を備え、各画素で入力された画像情報に応じた階調表示を行う。
この液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂは、一対の透明基板間に液晶を封入し、一方の基板上に形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）により液晶を駆動させる構成を具備し、それぞれの光入射側及び光射出側には、図示を略したが、入射側偏光板及び射出側偏光板が設けられ、ＴＦＴをスイッチング素子として液晶の配向性を制御して、射出側偏光板から射出される光の量を調整して画像情報に応じた階調表示を作り出している。

色合成光学装置７は、液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂの射出側偏光板から射出された色光毎に変調された各色光を合成してカラー画像を形成する。この色合成光学装置７は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル６１Ｇから射出された色光を透過し、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂから射出された各色光を反射する。
投射光学装置８は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、色合成光学装置７で形成されたカラー画像は、この投射光学装置８によりスクリーンＳｃ上に拡大投射される。

［２］可変透過フィルタ９の構成
可変透過フィルタ９は、均一照明光学装置３を構成する偏光変換素子３３及び重畳レンズ３４の間に配置され、色フィルタ板９１及びステッピングモータ等のフィルタ駆動手段９２を備えて構成される。尚、本実施形態においては、この可変透過フィルタ９の他に、緑色光Ｇを変調する液晶パネル６１Ｇの光路前段には、ダイクロイックミラー４２で分離される緑色光Ｇの半値波長近傍の波長の光をカットするカラーフィルタ６２が設けられている。

色フィルタ板９１は、図２に示されるように円板状体から構成され、円板中心Ｏには、フィルタ駆動手段９２の回転軸が接続されている。
この色フィルタ板９１は、円板の略半分で全透過領域９１１及び色フィルタ領域９１２に区画されており、プロジェクタ１の照明光路よりも大きな円形状板とされている。そして、フィルタ駆動手段９２により色フィルタ板９１が回転すると、全透過領域９１１及び色フィルタ領域９１２のいずれかが光路中に配置されることとなる。初期の状態では全透過領域９１１が光路中に配置されている。
全透過領域９１１は、図３（Ａ）に示されるように、すべての波長域の光を透過する部分であり、色フィルタ領域９１２は、図３（Ｂ）に示されるように一定の波長域の光をカットする部分である。色フィルタ領域９１２によりカットする領域は、前述したダイクロイックミラー４１、４２の分光特性に応じて設定されている。

図３（Ｂ）における低波長側のカット部分は、青色光Ｂを分離するダイクロイックミラー４１の半値波長近傍の波長の光をカットするようになっていて、具体的には、５００ｎｍ付近の波長の光をカットする。一方、図３（Ｂ）における高波長側のカット部分は、緑色光Ｇと赤色光Ｒを分離するダイクロイックミラー４２の半値波長近傍の波長の光をカットするようになっていて、具体的には、５８０ｎｍ付近の波長の光をカットする。
色フィルタ領域９１２でカットする波長をこのように設定することにより、色フィルタ領域９１２を通した光は、ダイクロイックミラー４１、４２への入射角度により分光特性に違いが生じている。すなわち、分光される光の波長が入射角度によって変化しても、そもそもそのような波長の光は色フィルタ領域９１２でカットされてしまうため、投射画像上に色ムラが生じることがない。

［３］画像処理系の構造
前述した構成のプロジェクタ１の画像処理系の構成は、図４に示されるように、画像情報入力手段１１、画像処理手段１２、画像情報解析手段１３、フィルタ駆動制御手段１４、フィルタ操作制御手段１５、Ｉ／Ｆ信号入力手段１６、光量調整制御手段１７、動作状況取得手段１８、及び使用領域判定手段１９を備えて構成される。
画像情報入力手段１１は、外部ＰＣ等の画像出力手段から出力された画像情報が入力されるところであり、画像情報入力手段１１に入力された画像情報は、画像処理手段１２に出力される。入力される画像情報としては、ＰＣ等からのＲＧＢデータや、ＭＰＥＧやＪＰＥＧ等のデジタル画像データがある。

画像処理手段１２は、入力されたＲＧＢデータ等の画像情報に、プロジェクタ１に応じた画像処理を行って適切な色再現性を確保した投射画像を形成する部分であり、入力された画像情報は、付設されるフレームバッファ１２１にフレーム単位で蓄積され、フレーム単位で画像処理が行われる。
この画像処理手段１２により行われる画像処理としては、例えば、γ補正処理、色空間変換補正処理、ＶＴ−γ補正処理、ゴースト補正処理、及び色ムラ補正処理等が挙げられ、画像処理手段１２は、各補正処理項目に応じて設定されたＬＵＴ（Look Up Table）が格納されたパラメータ記憶手段１２２を参照して、これらの補正処理を行う。尚、詳しくは後述するが、この画像処理手段１２は、フィルタ駆動手段（ステピングモータ）９２による可変透過フィルタ９の動作状況に応じた補正を行う色変換処理手段としても機能する。

画像情報解析手段１３は、画像処理手段１２に入力された画像情報の解析を行う部分であり、明るさ情報取得部１３１及び空間周波数分析部１３２を備えて構成される。
明るさ情報取得部１３１は、入力される画像情報について、フレーム単位で明るさ情報を取得する部分であり、具体的には、１フレームの画像の各画素の輝度値（強度）をヒストグラム分析することにより明るさ情報を取得している。
例えば、図５（Ａ）に示されるヒストグラムのように、高い階調の画素が多いため、明るい画像であると認識できる。一方、図５（Ｂ）に示されるヒストグラムのように、低い階調の画素が多いため、暗い画像であると認識できる。尚、図５（Ｃ）に示されるように離散的に分布する場合もあるが、明るさ情報取得部１３１は、画面全体の明るさ情報として取得する。

空間周波数分析部１３２は、画像情報を、フレーム単位で空間周波数分析を行う部分であり、本実施形態では、ＤＣＴにより空間周波数の分析を行っている。
例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるような２種類の１フレーム分の画像データＡ１、Ａ２の空間周波数分析を行う場合、空間周波数の大きな傾向を見るために、まず、画像データＡ１、Ａ２の平滑化処理を行う。
次に、画像データＡ１、Ａ２のそれぞれについて、８ピクセル×８ピクセルのブロック画像毎に分析を行い、これを画像全体について繰り返し、各ブロックのＤＣＴ係数（８×８）の平均値を算出する。

そうすると、図７（Ａ）、（Ｂ）の上段に示されるように、各ブロックのＤＣＴ係数の代表値が求められ、これらをさらに正規化すると下段のようなＤＣＴ係数が取得される。
この図７（Ａ）、（Ｂ）において、正規化したＤＣＴ係数の左上は低周波成分を表し、右方向、下方向に向かうに従って高周波成分となる。
そこで、空間周波数分析部１３２は、最も右下の４つのＤＣＴ係数を取得し、画像データがどの程度の高周波成分を含んでいるのかを把握する。例えば、図７（Ａ）の場合、右下４つのマトリクス状のＤＣＴ係数が１であり、画像データＡ１は空間周波数の高い画像データであると判断され、図７（Ｂ）の場合、右下４つのマトリクス状のＤＣＴ係数がすべて０であるから、画像データＡ２は空間周波数の低い画像データであると判断する。

フィルタ駆動制御手段１４は、前述した可変透過フィルタ９の駆動制御を行う部分であり、使用フィルタ判定部１４１及びフィルタ駆動制御部１４２を備えて構成される。
使用フィルタ判定部１４１は、前述した画像情報解析手段１３による明るさ情報取得部１３１で取得された明るさ情報、及び空間周波数分析部１３２で分析された周波数分析結果に基づいて、可変透過フィルタ９の全透過領域９１１及び色フィルタ領域９１２のいずれを使用するかを判定する部分である。具体的には、この使用フィルタ判定部１４１は、パラメータ記憶手段１２２に記憶された明るさ情報及び空間周波数情報に関する閾値を参照し、いずれのフィルタを使用するかを判定している。

フィルタ駆動制御部１４２は、使用フィルタ判定部１４１の判定結果に基づいて、フィルタ駆動手段９２に対して制御信号を出力することにより、使用する可変透過フィルタ９の全透過領域９１１及び色フィルタ領域９１２のいずれかへの切換制御を行う。
フィルタ操作制御手段１５は、プロジェクタ１の観察者が不図示の操作パネルやリモコン等を操作してＩ／Ｆ信号入力手段１６に入力された操作信号に基づいて、フィルタ駆動制御部１４２の操作制御を行う部分である。尚、このフィルタ操作制御手段１５からの操作制御信号は、使用フィルタ判定部１４１の判定結果に優先して使用するフィルタが設定される。

光量調整制御手段１７は、画像情報解析手段１３の解析結果に基づいて、光源装置２を駆動する光源駆動手段２０に対して制御信号を出力する部分であり、明るさ情報取得部１３１で取得された明るさ情報が明るい画像であり、空間周波数分析部１３２での分析結果が空間周波数の低い画像であると判定されたら、可変透過フィルタ９を色フィルタ領域９１２に切換えて色ムラが目立たないようにする必要があるため、その分、光源装置２の光量を最も高輝度な状態に維持する。
一方、空間周波数の高い画像であると判定された場合、元々色ムラの目立たない画像であるから、可変透過フィルタ９を全透過領域９１１に切換えればよく、この場合には、色フィルタ領域９１２によって光源装置２の光量が減少することがないので、光源装置２の光量を減少する調整制御を行い、色フィルタ領域９１２を使用した場合と同様の光量の画像が投射される制御を行う。

動作状況取得手段１８は、可変透過フィルタ９の現在の動作状況を取得する部分であり、具体的には、フィルタ駆動制御手段１４のフィルタ駆動制御部１４２から出力された制御信号、具体的には、ステッピングモータ等のフィルタ駆動手段９２へのパルスステップ数を監視し、取得された制御信号を使用領域判定手段１９に出力する。
使用領域判定手段１９は、動作状況取得手段１８で取得されたフィルタ駆動手段９２への制御信号に基づいて、現在の可変透過フィルタ９が全透過領域９１１で使用されているか、色フィルタ領域９１２で使用されているかを判定する部分であり、判定結果は画像処理手段１２に出力される。

画像処理手段１２では、この使用領域判定手段１９で判定された可変透過フィルタ９の動作状態から、色フィルタ領域９１２が使用されていると判定されたら、画像処理手段１２は、パラメータ記憶手段１２２内に記憶されたフィルタ使用時のＬＵＴを参照して、駆動制御信号を生成し、ドライバＩＣ１６１Ｒ、１６１Ｇ、１６１Ｂに出力して液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂの駆動制御を実行する。

［４］プロジェクタ１の作用及び効果
次に、前述した構造のプロジェクタ１の作用を図８に示されるフローチャートに基づいて説明する。
まず、画像情報入力手段１１に画像情報が入力されたら（手順Ｓ１）、入力された画像情報は、フレーム単位でフレームバッファ１２１に格納される（手順Ｓ２）。
フレームバッファ１２１に格納されたフレーム単位の画像は、画像情報解析手段１３の明るさ情報取得部１３１により、画像の明るさ情報が取得され（手順Ｓ３）、ヒストグラム分析が実施される（手順Ｓ４）。

フィルタ駆動制御手段１４の使用フィルタ判定部１４１は、ヒストグラム分析の結果に基づいて、フレーム単位の画像の明るさが所定の閾値以上かどうかを判定し（手順Ｓ５）、画像の明るさが所定の閾値未満であると判定されたら、可変透過フィルタ９の駆動制御を行うことなく、全透過領域９１１の状態で通常の投射状態での画像処理を画像処理手段１２が行い（手順Ｓ６）、液晶パネル６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂの駆動制御を行って投射画像を形成、次のフレームの画像について手順Ｓ１〜Ｓ６を繰り返す。
の画像情報する。

一方、フレーム単位の画像の明るさが所定の閾値以上であると判定されたら、空間周波数分析部１３２は、解像度変換等により画像情報の平滑化処理を行って空間周波数の大きな傾向を判断するための準備を行う（手順Ｓ７）。尚、空間周波数をより簡便に分析するために、必要に応じて画像のモノクロ化処理を行って、二値的に空間周波数の分析を行ってもよい（手順Ｓ８）。
空間周波数分析部１３２は、前述したようにＤＣＴ分析を用いて空間周波数分析を行い、ＤＣＴ係数をマトリクス状に配列してデータを生成し、生成されたマトリクス状のＤＣＴ係数のうち、右下高周波成分のＤＣＴ係数を参照して、空間周波数の高い画像であるか否かを判定する（手順Ｓ１０）。
空間周波数の高い画像であると判定された場合、可変透過フィルタ９は全透過領域９１１のままであるため、光量調整制御手段１７は、光量を減少するような調整制御を行った後（手順Ｓ１１）、前述と同様に画像処理手段１２による通常の画像処理を行って、投射画像を形成する（手順Ｓ６）。

一方、空間周波数が所定の閾値よりも低く、平淡画像であると判定されたら、使用フィルタ判定部１４１は、可変透過フィルタ９の色フィルタ領域９１２を使うために、フィルタ駆動制御部１４２に指令を出し、フィルタ駆動制御部１４２は、この使用フィルタ判定部１４１の判定結果に基づいて、フィルタ駆動手段９２を駆動制御し、全透過領域９１１にあった可変透過フィルタ９の状態を、色フィルタ領域９１２に変更する（手順Ｓ１２）。

動作状況取得手段１８は、フィルタ駆動制御部１４２から出力された制御信号を監視し、そのパルスステップ数を取得し（手順Ｓ１３）、使用領域判定手段１９は、得られたパルスステップ数から現在の可変透過フィルタ９で全透過領域９１１、色フィルタ領域９１２のどちらかが使用されているかを判定し、色フィルタ領域９１２が使用されている旨を画像処理手段１２に出力する（手順Ｓ１４）。
画像処理手段１２は、使用領域判定手段１９によって可変透過フィルタ９の色フィルタ領域９１２が使用されていることを認識したら、パラメータ記憶手段１２２に記憶されたフィルタリングを行った際のＬＵＴを参照して、他の補正処理項目とともに、入力された画像情報をフレーム単位で画像処理を行って（手順Ｓ１５）、次のフレーム画像の処理を繰り返す。

このようなプロジェクタ１によれば、入力された画像情報の画像があまり明るくない場合や、空間周波数の高い画像と判定された場合、可変透過フィルタ９の全透過領域９１１を用いて画像の投射を行うことにより、明るくない画像、空間周波数の高い画像では、ダイクロイックミラー４１、４２に起因する色ムラが観察者に視認されることが少ないので、問題は生じない。
一方、明るい画像で、かつ空間周波数が低い画像の場合、ダイクロイックミラー４１、４２に起因する色ムラが目立ち易くなるので、可変透過フィルタ９の色フィルタ領域９１２を使用して色ムラを目立ちにくくすることができ、さらには、光源装置２の光量を最大輝度に維持することで、投射画像の光量が色フィルタ領域９１２によって減少する度合いを最低限にすることができる。
また、明るく空間周波数の高い画像で全透過領域９１１を使用している場合に、光量調整制御手段１７により積極的に光量を減光させることにより、色フィルタ領域９１２を使用している場合の投射画像の光量と、全透過領域９１１を使用している場合の投射画像の光量との変化を少なくすることができるため、可変透過フィルタ９の切換によって観察者が違和感を感じることがない。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述の第１実施形態では、可変透過フィルタ９は、照明光学装置３を構成する偏光変換素子３３及び重畳レンズ３４の間に配置され、１つの可変透過フィルタ９で同時に５００ｎｍ付近と５８０ｎｍ付近の波長の光をカットするように構成されていた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、図９に示されるように、可変透過フィルタ９Ｂがダイクロイックミラー４１の青色光Ｂの分離後の光路後段に配置され、可変透過フィルタ９Ｒがダイクロイックミラー４２の赤色光Ｒの分離後の光路後段に配置されている点が相違する。

また、前述の第１実施形態では、色フィルタ領域９１２における各波長の光のカット量は１水準しか設定されていなかった。
これに対して、本実施形態では、色フィルタ領域９１２、９３１、９４１、９３２、９４２が色フィルタ板９３、９４の円周方向に沿って段階的に他水準に設定されている点が相違する。
可変透過フィルタ９Ｂは、ダイクロイックミラー４１で分離された青色光Ｂの半値波長近傍の波長をカットする色フィルタ領域と、全透過領域を有する色フィルタ板９３を備え、フィルタ駆動手段９２により色フィルタ板９３が回転することにより、光路中に全透過領域と色フィルタ領域が配置される。

色フィルタ板９３は、図１０に示されるように、全透過領域９１１と、透過率の異なる色フィルタ領域９１２、９３１、９３２とを備え、例えば、色フィルタ領域９１２では、図１１（Ｂ）の左側のフィルタ１Ｂに示されるように、青色光Ｂを分離するダイクロイックミラー４１の半値波長近傍の光をすべて吸収するようになっている。
色フィルタ領域９３１では、図１１（Ｃ）の左側のフィルタ２Ｂに示されるように、青色光Ｂに示されるように、ダイクロイックミラー４１の半値波長近傍の光を５０％程度吸収するようになっており、色フィルタ領域９３２では、図１１（Ｄ）のフィルタ３Ｂに示されるように、ダイクロイックミラー４１の半値波長近傍の光を３０％程度吸収するようになっている。

可変透過フィルタ９Ｒも基本的には、前述した可変透過フィルタ９Ｂと同様の構成を取っており、色フィルタ板９４の円周方向に段階的に色フィルタ領域９１２、９４１、９４２が設定されており、色フィルタ領域９１２では、図１１（Ｂ）の右側のフィルタ１Ｒに示されるように、赤色光Ｒの半値波長近傍の光をすべて吸収するようになっており、色フィルタ領域９４１では図１１（Ｃ）のフィルタ２Ｒに示されるように、ダイクロイックミラーの半値波長近傍の光を５０％程度、色フィルタ領域９４２では図１１（Ｄ）のフィルタ３Ｒに示されるように、３０％程度吸収するようになっている。

このような本実施形態に係るプロジェクタ１Ａにおける画像解析及びフィルタの駆動制御は、可変透過フィルタ９Ｒ、９Ｂそれぞれを独立して行う必要があるが、明るさ情報、空間周波数分析に基づく可変透過フィルタ９Ｒ、９Ｂの駆動判定制御は基本的に第１実施形態の場合と同様である。
尚、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、光量調整制御手段により光源装置２の光量の調整制御を実施することは可能であるが、この場合には、可変透過フィルタ９Ｒ、９Ｂを構成する色フィルタ板９３、９４の色フィルタ領域９１２、９３１、９４１、９３２、９４２の各領域における透過率に応じて、適宜光量調整を行うのが好ましい。
本実施形態によれば、前述した実施形態の効果に加え、色分離光学装置４で分離された色光毎に可変透過フィルタ９Ｒ、９Ｂ、及び緑色光Ｇの半値波長近傍の波長をカットするカラーフィルタ６２が設けられているため、ダイクロイックミラー４１、４２の分光特性の影響を受けにくいプロジェクタ１Ａとすることができる。
また、色フィルタ板９３の色フィルタ領域９１２、９３１、９４１、９３２、９４２の透過率に応じて適宜光量調整を行うことにより、観察者が違和感を感じることを防止できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前述の第２実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、可変透過フィルタ９Ｒは、ダイクロイックミラー４２で分離された後の赤色光Ｒの光路上に配置されていた。
これに対して、第３実施形態に係るプロジェクタ１Ｃでは、図１３（Ａ）に示されるように、ダイクロイックミラー４２の光路前段に可変透過フィルタ９０Ｒが配置されている点が相違する。このため、前記第１及び第２実施形態では設けられていた液晶パネル６１Ｇの前段に緑色光Ｇ用のカラーフィルタは、本実施形態では設けられていない。

また、前述の第２実施形態に係る可変透過フィルタ９Ｒ、９Ｂの色フィルタ板９３、９４では、色フィルタ領域の光線透過率が段階的に変化するように円周方向に各色フィルタ領域９１２、９３１、９４１、９３２、９４２が配列された構成であった。
これに対して、本実施形態に係る可変透過フィルタ９０Ｒ、９０Ｂを構成する色フィルタ板９５、９６は、図１３（Ａ）に示されるように、全透過領域９１１から、ダイクロイックミラー４１、４２の半値波長近傍の波長の光を完全にカットする色フィルタ領域９１２の間に中間フィルタ領域９５１、９６１が設けられている点が相違する。

中間フィルタ領域９５１、９６１は、色フィルタ板９５、９６の円周方向に沿ってカットする光の透過率が連続的に変化するように構成されている。具体的には、図１４（Ａ）の全透過領域９１１の透過率１００％から図１４（Ｃ）の色フィルタ領域９１２の透過率０％に至るまでに、中間フィルタ領域９５１、９６１は、連続的に透過率が変化するようになっている。すなわち、図１３（Ａ）の矢印方向に向かうに従って、中間フィルタ領域９５１、９６１は、透過率が連続的に低くなっていくように構成されている。
尚、図１３（Ａ）では、全透過領域９１１と色フィルタ領域９１２とが色フィルタ板９５、９６上で対向配置されていたが、これに限らず、図１３（Ｂ）に示されるように、全透過領域９１１と色フィルタ領域９１２とを隣接配置して、その間に中間フィルタ領域９５１、９６１を配置するようにしてもよい。
この場合、中間フィルタ領域９５１、９６１の領域を大きく確保することができるため、円周方向での透過率の変化率を小さくすることができる。

本実施形態によれば、前述した実施形態の作用及び効果に加え、中間フィルタ領域９５１、９６１において、透過率が連続的に変化、言い換えれば、ダイクロイックミラー４１、４２の半値波長近傍の波長の光をカットする際のカット率が連続的に変化することとなるので、全透過領域９１１から色フィルタ領域９１２への遷移をシームレスに行うことができるため、その変化の状態を観察者が認識する可能性がより低くなる。特に、図１３（Ｂ）の場合、長い中間フィルタ領域９５１、９６１を利用して遷移させることができるため、より観察者に認識させづらくすることができる。

［実施形態の変形］
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前述の第１実施形態では、可変透過フィルタ９は、円板状の色フィルタ板９１に全透過領域９１１、色フィルタ領域９１２を形成し、ステッピングモータ等のフィルタ駆動手段９２によって回転させることで領域の切換を行っていたが、本発明はこれに限られない。すなわち、ソレノイド等を用いて、全透過領域及び色フィルタ領域が並列配置されたフィルタを、プロジェクタの照明光軸に直交する方向に、直線状にスライドさせて切換を行ってもよい。

前記第１実施形態では、空間周波数の分析に際して、ＤＣＴを用いて行っていたが、本発明はこれに限らず、例えば、ＦＦＴ等他の方法により空間周波数の分析を行ってもよい。
前記第１実施形態では、画像情報の入力に際して、フレームバッファ１２１に蓄積された画像を逐次画像情報解析手段１３による解析を行っていたが、本発明はこれに限られず、ＭＰＥＧ、ＪＰＥＧ等の画像情報に付帯するメタデータ等を用いて画像情報の解析を行ってもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの構造を表す正面模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの全透過領域、色フィルタ領域における透過率の状態を表すグラフ。 前記実施形態におけるプロジェクタの画像処理系を表すブロック図。 前記実施形態における画像情報解析手段による明るさ情報の取得を説明するためのグラフ。 前記実施形態における画像情報解析手段による空間周波数分析を説明するための画像を表す図。 前記実施形態における空間周波数分析結果を表す模式図。 前記実施形態における作用を説明するためのフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの構造を表す正面模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの全透過領域、色フィルタ領域における透過率の状態を表すグラフ。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの構造を表す正面模式図。 前記実施形態における可変透過フィルタの全透過領域、色フィルタ領域

符号の説明

１、１Ａ、１Ｃ…プロジェクタ、２…光源装置、３…均一照明光学装置、４…色分離光学装置、５…リレー光学装置、６…光学装置、７…色合成光学装置、８…投射光学装置、９、９Ｂ、９Ｒ、９０Ｂ、９０Ｒ…可変透過フィルタ、１１…画像情報入力手段、１２…画像処理手段、１３…画像情報解析手段、１４…フィルタ駆動制御手段、１５…フィルタ操作制御手段、１６…Ｉ／Ｆ信号入力手段、１７…光量調整制御手段、１８…動作状況取得手段、１９…使用領域判定手段、２０…光源駆動手段、２１…光源ランプ、２２…パラボラリフレクタ、３１…第１レンズアレイ、３２…第２レンズアレイ、３３…偏光変換素子、３４…重畳レンズ、４１…ダイクロイックミラー、４２…ダイクロイックミラー、４３…反射ミラー、４４…フィールドレンズ、５１…入射側レンズ、５２…反射ミラー、５３…リレーレンズ、６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂ…液晶パネル、６２…カラーフィルタ、９１、９３、９４、９５、９６…色フィルタ板、９２…フィルタ駆動手段、１２１…フレームバッファ、１２２…パラメータ記憶手段、１３１…明るさ情報取得部、１３２…空間周波数分析部、１４１…使用フィルタ判定部、１４２…フィルタ駆動制御部、１６１Ｒ、１６１Ｇ、１６１Ｂ…ドライバＩＣ、９１１…全透過領域、９１２、９３１、９３２、９４１、９４２…色フィルタ領域、９５１…中間フィルタ領域、Ａ１…画像データ、Ａ２…画像データ、Ｂ…青色光、Ｇ…緑色光、Ｒ…赤色光、Ｏ…円板中心、Ｓｃ…スクリーン

Claims (8)

1. 光源と、前記光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置により分離された各色光を、入力された画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置とを備えたプロジェクタであって、
   前記光源から少なくともいずれかの光変調装置に至る光路の途中に配置され、入射光束を全透過させる全透過領域、及び特定波長の光束をカットする色フィルタ領域を備えた可変透過フィルタと、
   入力された画像情報を解析する画像情報解析手段と、
   前記画像情報解析手段により解析された解析結果に基づいて、前記可変透過フィルタの駆動制御を行うフィルタ駆動制御手段とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記画像情報解析手段は、
   入力された画像情報の明るさ情報を取得する明るさ情報取得部を備え、
   前記フィルタ駆動制御手段は、
   前記明るさ情報取得部で取得された明るさ情報に基づいて、前記可変透過フィルタの全透過領域を用いるか、色フィルタ領域を用いるかを判定する使用フィルタ判定部を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記画像情報解析手段は、
   入力された画像情報の空間周波数分析を行う空間周波数分析部を備え、
   前記使用フィルタ判定部は、
   さらに、前記空間周波数分析部の分析結果に基づいて、前記可変透過フィルタの全透過領域を用いるか、色フィルタ領域を用いるかを判定することを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記色分離光学装置は、少なくとも１つ以上のダイクロイックミラーを備え、
   前記可変透過フィルタは、このダイクロイックミラーの光路前段に配置され、該可変透過フィルタの色フィルタ領域は、前記ダイクロイックミラーの半値波長近傍の波長をカットするフィルタであることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記可変透過フィルタは、回転可能な円板状体に全透過領域及び色フィルタ領域が区画された回転式フィルタとして構成され、
   該可変透過フィルタの色フィルタ領域は、円周方向に透過波長及び透過率の少なくともいずれかが連続的、又は段階的に変化することを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記可変透過フィルタの色フィルタ領域の透過特性に応じた色変換情報が記憶された色変換情報記憶手段と、
   投射中の前記可変透過フィルタの動作状況を取得する動作状況取得手段と、
   取得された前記可変透過フィルタの動作状況に基づいて、前記可変透過フィルタの色フィルタ領域が用いられているか、全透過領域が用いられているかを判定する使用領域判定手段と、
   色フィルタ領域が使用されていると判定されたときに、前記色変換情報記憶手段に記憶された色変換情報を参照して、入力された画像情報の色変換処理を行う色変換処理手段とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
   前記使用領域判定手段の判定結果に基づいて、前記光源から射出される光束の光量を調整する光量調整制御手段を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記可変透過フィルタの操作制御を行うフィルタ操作制御手段を備えていることを特徴とするプロジェクタ。