JP6234020B2 - 投影装置、投影装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光源を発光させることで液晶パネル等のホールド型表示デバイスの画像を投影する投影装置等に関するものである。

従来、投影装置はホールド的な表示を行っている。ホールド的な表示とは、例えばフレーム周波数６０Ｈｚのフレーム時間１６ｍｓにおいて同じ画像を表示し続ける表示をいう。
テレビのような直視型表示装置において動画を表示する場合に、ホールド的な表示を行なうと動画がぼやけて見えてしまう。その問題を解決するためにバックライトの点灯を制御するものがある。例えば黒挿入といわれる、黒挿入の時間を長くする技術を用いると、動画の切れを良くすることができる。しかし、黒挿入の時間が長くなるとフレーム周波数６０Ｈｚの画像を短い発光により表示されるため、フリッカーが発生してしまうという問題がある。

例えば特許文献２には、元画像を明るく中間画像を暗く発光させる表示装置が開示されている。このような表示装置では、上述した問題をある程度低減できるものの、中間画像の生成ミスが生じた場合に画像が乱れてしまうことがある。
また、例えば特許文献３には、必要な輝度に合わせてバックライトの点灯時間を延ばすような制御を行う映像表示装置が開示されている。
また、例えば特許文献４には、必要な輝度に合わせて中央に近い期間のバックライトの点灯時間を延ばすような制御を行う表示パネルが開示されている。

特開２０１１−２８１０７号公報 特開２００８−７０８３８号公報 特開２００２−２１５１１１号公報 特開２００９−２５１０６９号公報

また、特許文献１には、発光輝度を明暗切り替えて発光させるホールド型画像表示装置が開示されている。このようなホールド型画像表示装置では、上述したような問題を低減できる。しかしながら、フレーム周波数６０Ｈｚの画像を短い発光により表示した場合にはフリッカーが発生し、フリッカーの発生を防止するために１フレーム中に２回短く発光させると動いている像が２重に見えてしまう。

また、特許文献１、２のように、画像を明暗の２種類にすると、１２０Ｈｚ成分に加えて６０Ｈｚ成分によってフリッカーが発生するため、明暗差を大きくつけると６０Ｈｚ成分が増加しフリッカーが強くなり視聴者が見づらくなってしまう。したがって、明暗差をつけることには限界がある。また、元画像と中間画像の形状の違いにより、表示されている対象物の周辺がチラチラして見えるという現象が発生してしまう。
また、特許文献３、４のように、画像を明るくするために長く発光させると、動画ボケといわれる尾引きが強く発生する。

投影装置においても動画を表示しようとすると、直視型表示装置と同様に動きボケやフリッカーが発生してしまう。しかしながら、上述した技術は、直視型表示装置に関する技術であるために、投影装置にそのまま適用することは困難である。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、光源を発光させることで表示部の画像を投影する投影装置においてフリッカーの発生や動画ボケの発生を低減させることを目的とする。

本発明の投影装置は、光源を発光させることで画像を表示させる投影装置であって、画像データを入力する入力手段と、前記入力手段により入力された画像データが示す階調値と、複数の画像投影モードごとに予め異なる値に設定された最大光束値のうち、前記複数の画像投影モードから前記投影装置に適用する画像投影モードとして選択された画像投影モードに対応する最大光束値と、に基づいてフリッカーの知覚されやすさを示すフリッカー情報を決定する評価手段と、前記入力手段により入力された画像データに応じた１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を、前記評価手段により前記階調値と前記最大光束値とに基づいて決定されたフリッカー情報に基づいて決定するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、光源を発光させることで表示部の画像を投影する投影装置においてフリッカーの発生や動画ボケの発生を低減させることができる。

第１の実施形態の投影装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態の投影装置の内部構成を示す図である。 第１の実施形態による発光状態を示す図である。 表示パッチの輝度とフリッカーの主観評価との関係の実験を説明するための図である。 表示パッチの２回の発光強度の比率とフリッカーの主観評価との関係の実験を説明するための図である。 第１実施形態の表示光束値と発光強度の比率との関係を示す図である。 第２の実施形態による発光状態を示す図である。 第３の実施形態の映像の見え方と他の映像の見え方を比較した図である。 第３の実施形態による発光状態を示す図である。 第５の実施形態の投影装置の概略構成を示す図である。 第５の実施形態による発光状態を示す図である。 第６の実施形態による発光状態を示す図である。 第７の実施形態の投影装置の概略構成を示す図である。 第７の実施形態による発光状態を示す図である。 第８の実施形態による発光状態を示す図である。 第９の実施形態による発光状態を示す図である。 第１０の実施形態の投影装置の概略構成を示す図である。 第１０の実施形態による発光状態を示す図である。 第１１の実施形態による発光状態を示す図である。 第１２の実施形態による発光状態を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。本実施形態の投影装置１０は、光源にＬＥＤを用いた液晶プロジェクターである。
１１は光源としての白色のＬＥＤである。１２は集光補正光学系である。１３は空間変調素子としての液晶パネルである。液晶パネル１３は表示部の一例に対応する。１４は投射レンズである。
ＬＥＤ１１から照射され前方に拡散された光は、集光補正光学系１２によって集光され平行光に変換される。平行光は液晶パネル１３に入射され、液晶パネル１３に表示されている画像によって変調された光が出力される。変調された光は投射レンズ１４によって拡大され、図示しないスクリーンに投影される。

図２は、ＬＥＤと液晶パネルを使用した投影装置の内部構成を示す図である。
２１は入力された映像を表示装置や視聴者設定に応じて画質を調整する画質調整回路である。２２はＡＰＬ値を計算するＡＰＬ計算回路である。ＡＰＬ計算回路２２は、フリッカーの起こり易さを示すフリッカー情報を検出する検出手段の一例に対応する。２３は液晶パネル２７およびＬＥＤ２６のタイミングを制御するタイミングコントローラである。タイミングコントローラ２３は、制御手段の一例に対応する。
２４はＤＡコンバータである。２５はＬＥＤ２６を駆動するドライバである。２６は光源としてのＬＥＤである。２７は空間変調素子としての液晶パネルである。２８は液晶パネル駆動用のゲートドライバである。２９は液晶パネル駆動用のソースドライバである。

次に、投影装置１０の概略動作を説明する。
画質調整回路２１は、投影装置１０に入力された画像情報としての映像信号（ＹｐｂＰｒ信号）に対して液晶パネル２７の特性や視聴者の好みをパラメータとして画質調整を行い、最適の画像にしてＲＧＢ信号にて出力する。ＲＧＢ信号は、ＡＰＬ計算回路２２およびタイミングコントローラ２３に出力される。ＡＰＬ計算回路２２は、ＡＰＬ値を計算する。この処理は、ＡＰＬ値算出手段による処理の一例に対応する。ここで、ＡＰＬ値とは平均画像レベル（Average Picture Level）であって、表示する画像の全ピクセルの階調数を平均した値である。また、ＡＰＬ計算回路２２は、ＡＰＬ値と、各種設定によって決まる最大光束値とから画面光束値を求める。この詳細は後述する。

タイミングコントローラ２３は、液晶パネル２７のソースドライバ２９にＲＧＢ信号から電圧を指示するデジタル値に変換した階調データを送信する。また、タイミングコントローラ２３は、ゲートドライバ２８に６０Ｈｚでスキャンするようなタイミング信号を送信する。ゲートドライバ２８およびソースドライバ２９により、液晶パネル２７のソース電極とゲート電極とが駆動され、図示しない共通電極も合わせて駆動されることで、液晶パネル２７に映像が表示される。

次に、ＬＥＤ２６の動作について説明する。
タイミングコントローラ２３は、電流値設定用のＤＡコンバータ２４に対してＬＥＤ２６に流す電流設定値に相当する電圧値を出力する。例えば、ＬＥＤ２６の発光時の電流値として２０ｍＡを流すのであれば電流設定値に相当する電圧値を２Ｖとし、発光時の電流値として４ｍＡを流すのであれば電流設定値に相当する電圧値を０．４Ｖとする。

図３は、第１の実施形態のＬＥＤの発光状態を示す図である。図３では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図３には、画像が暗い時の１回目の光束３１、画像が明るい時の１回目の光束３２、画像が明るい時の２回目の光束３３を示している。
ＬＥＤ１１の発光によって生じた光束は、集光補正光学系１２で若干減少し、液晶パネル１３で表示の平均画像レベル（ＡＰＬ値）分だけ減少し、投射レンズ１４でも若干減少して出力される。
元画像のＡＰＬ値が小さい時（画像が暗い時）は画面光束値が小さいので、フレーム周波数６０Ｈｚの１フレーム内で光束３１による１回だけの短い発光を行なっても、フリッカーは発生しない。
元画像のＡＰＬ値が大きい時（画像が明るい時）は画面光束値が大きいので、フレーム周波数６０Ｈｚの１フレーム内で短い発光を行なうと、フリッカーが発生してしまうことがある。したがって、光束３２、３３のように２回発光させることで、フリッカーの発生を低減させる必要がある。

ここでは、フリッカーの発生を低減させるために、どれぐらいの明るさの表示から２回発光させる必要があるかを主観評価の結果から決定する。
図４は、表示パッチの輝度とフリッカーの主観評価の関係を実験した結果を示す図である。図４（ａ）は表示パッチの発光時間と発光強度の関係を示す図である。図４（ｂ）は暗いパッチ４１、明るいパッチ４２を示す図である。図４（ｃ）は主観評価結果を示すグラフ４３である。

主観評価は５段階評価値とし、それぞれ評価の基準を以下のように設定した。
図４におけるフリッカーの主観評価値
５：全くフリッカーを感じない
４：わずかにフリッカーがあるのがわかる
３：我慢できる程度のフリッカーを感じる
２：我慢できない程度のフリッカーを感じる
１：フリッカーが強すぎて見ていられない

この実験では、十分にフリッカーが起こるように発光強度とパッチ面積を設定した。６０Ｈｚのフレーム周波数において発光時間を１ｍｓと設定し、パッチ面積を３００ｃｍ²とした。
この表示条件では、表示パッチの輝度は表示パッチの階調を変化させることで行った。ここでは、暗いパッチ４１から明るいパッチ４２、具体的には０Ｃｄ／ｍ²〜２００Ｃｄ／ｍ²まで変化するように階調を遷移させた。主観評価を実験した結果がグラフ４３である。
この結果から、６０Ｈｚのフレーム周波数において、デューティ比の小さいインパルス状の発光では、７０Ｃｄ／ｍ²以下であれば主観評価値が許容限の４以上であり、フリッカーを許容できることがわかった。

投影装置１０においては、スクリーンの面積と反射率によって、投影装置１０における光束値とスクリーンにおける輝度との関係が以下のように決定される。
輝度＝光束／（面積×π）×反射率
この式を置き換えると、
光束＝輝度×面積×π／反射率
この関係から、平均的なスクリーンの値として、対角１００インチで反射率８０％とすると、光束＝輝度×１１．８となる。
また、より明るく見える設置状況として、対角８０インチのスクリーンで反射率９０％とすると、光束＝輝度×６．７となる。
したがって、上述したように輝度が７０Ｃｄ／ｍ²以下の場合には、平均的には約８００Ｌｕｍｅｎ以下がフリッカーの許容範囲となる。また、設置条件には幅があるので、明るい条件を用いる場合には４７０Ｌｕｍｅｎ≒約５００Ｌｕｍｅｎ以下がフリッカーの許容範囲になる。

次に、光束が５００Ｌｍｅｎｎよりも大きい場合にはフリッカーの発生を低減させるために２回発光をする場合に、どれぐらいの発光強度（光束）の比率で発光させる必要があるかを別の主観評価の実験から決定する。
図５は、表示パッチの２回の発光強度の比率とフリッカーの主観評価の関係を実験した結果を示す図である。図５（ａ）では１回目の発光時間と発光強度５１の関係と、２回目の発光時間と発光強度５２の関係とを示している。図５（ｂ）は表示パッチ５３を示している。図５（ｃ）は主観評価結果を示すグラフ５４である。
１回目と２回目の発光強度による表示パッチの合計の積分輝度が２００Ｃｄ／ｍ²で一定になるようにして、１回目の発光強度５１と２回目の発光強度５２との比率を変化させた。表示パッチは面積を３００ｍｍ²とし、全白表示とした。

主観評価結果により、１回目の発光強度と２回目の発光強度の比率が１.０：０．４以上の場合に主観評価値が４以上になり、フリッカーが許容できることがわかった。
ここで、後の計算を容易にするため、発光強度の比率１.０：０．４を正規化して、０．７：０．３と置き換える。この値は、積分輝度が２００Ｃｄ／ｍ²の場合の値であるために、上述と同様に明るい条件を用いる場合には、１３４０Ｌｕｍｅｎ≒約１３００Ｌｕｍｅｎの場合に、０．７：０．３とすればよいことがわかった。

以上のような主観評価の実験結果から、例えば以下のように２回の発光強度の比率を設定する。ここで、２回の発光による合計の表示光束値をＤ（Ｌｕｍｅｎ）とおく。
（場合１）Ｄ≦５００Ｌｕｍｅｎ
１回目の発光強度：１．０
２回目の発光強度：０．０

（場合２）５００Ｌｕｍｅｎ＜Ｄ＜１３００Ｌｕｍｅｎ
１回目の発光強度：１．０−０．３×（Ｄ−５００）／９００
２回目の発光強度：０．３×（Ｄ−５００）／９００

（場合３）Ｄ≧１３００Ｌｕｍｅｎ
１回目の発光強度：０．７
２回目の発光強度：０．３

ここで、投影装置１０の設定値およびモードによってＬＥＤの最大発光強度が決定されると共に、絞りを絞ることによって最大光束値が決定される。
例えば、最大光束値が２０００Ｌｕｍｅｎの投影装置１０においてＰＣモードでは、明るさ設定によって、例えば１０００から２０００Ｌｕｍｅｎの間で設定ができる。また、映画モードでは、例えば３００から１０００Ｌｕｍｅｎの間で設定ができる。また、暗部コントラストを上げるために、ＡＰＬ値によって絞りを制御して、ダイナミック的に暗くすることもある。その場合には最大光束値が１０００Ｌｕｍｅｎだとすると、最小光束値として例えば８分の１の明るさまで落とすとすると、１２５Ｌｕｍｅｎから１０００Ｌｕｍｅｎの間で変化する。ＡＰＬ計算回路２２は、ＡＰＬ値に最大光束値を乗算することで表示光束値を求める。この処理は、表示光束値算出手段による処理の一例に対応する。表示光束値は、フリッカー情報の一例であり、フリッカーの起こり易さを示す指標となる。
このように表示光束値が固定値であっても、ダイナミックな変化値であったとしても、そのときの表示光束値に応じて、１回目の発光強度と２回目の発光強度を制御する。

ここで、画面光束値とは瞬間的な光束値であり、積分した通常の光束値は、以下のようになる。
光束値＝画面光束値／デューティ
デューティは発光時間の割合である。
なお、表示光束値は、画像内容によって変わる光束値であって以下のようになる。
表示光束値＝画面光束値×ＡＰＬ
また、発光強度とは割合を示す値であり、最大発光強度に対する割合である。
図６は、第１実施形態における表示光束値と発光強度の比率との関係を示す図である。
図６では、横軸が表示光束値を示し、縦軸が１回目の発光強度を１．０としたときの２回目の発光強度の比率を示している。図６には、表示光束値から１回目の発光強度と２回目の発光強度の比率を決定する制御線６１が示されている。制御線６１のうち表示光束値が５００Ｌｕｍｅｎ〜１３００Ｌｕｍｅｎの間は、上述した（場合１）と（場合３）との比率を線形に結んでいる。ただし、線形である限られず、曲線状であってもよい。

タイミングコントローラ２３は、ＡＰＬ計算回路２２により算出された表示光束値を、（場合１）〜（場合３）の制御式または図６の制御線６１と照合することで、制御値として発光回数および発光強度の比率を取得する。タイミングコントローラ２３は、取得した制御値を用いてＬＥＤ２６を制御する。具体的には、タイミングコントローラ２３は、表示光束値が小さい場合にはＬＥＤ２６を１回のみ発光させ、表示光束値が大きい場合にはＬＥＤ２６を２回発光させる。また、タイミングコントローラ２３は、表示光束値が大きい場合には表示光束値に応じて１回目の発光強度と２回目の発光強度の比率を変更する。このような処理を１フレーム毎に行うことで、表示される動画のフリッカーおよび動きボケが低減される。なお、上述した（場合１）〜（場合３）の制御式または図６に示す制御線６１は、予めタイミングコントローラ２３内に記憶されている。

このように本実施形態によれば、フリッカーの起こり易さに応じて１フレーム画像を表示している時間内におけるＬＥＤの発光回数を制御することで、フリッカーの発生および動きボケの発生を低減させることができる。また、ＬＥＤを２回発光させる場合に、フリッカーの起こり易さに応じて１回目の発光強度と２回目の発光強度の比率を制御することで、確実にフリッカーの発生を低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、フレーム周波数６０Ｈｚの元画像から中間画像を生成し、フレーム周波数１２０Ｈｚで表示する場合において、画像とＬＥＤの発光との関係を説明する。本実施形態では、第１の実施形態の投影装置１０を用いる。
図７は、第２の実施形態におけるＬＥＤの発光状態を示す図である。
図７では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図７には、画像が暗い時の元画像における光束７１、画像が明るい時の元画像における光束７２、画像が明るい時の中間画像における光束７３を示している。

元画像が暗い時は、第１の実施形態と同様に画面光束値が小さいので、フレーム周波数６０Ｈｚの１フレーム内で光束７１による１回だけの短い発光を行なっても、フリッカーは発生しない。
一方、元画像が明るい時は、画面光束値が大きいので、フレーム周波数６０Ｈｚの１フレーム内で短い発光を行なうと、フリッカーが発生してしまうことがある。したがって、元画像の光束７２および中間画像の光束７３によって２回発光させることで、フリッカーの発生を低減させる必要がある。なお、中間画像は、タイミングコントローラ２３が生成してもよく、図示しない画像生成回路等が生成してもよい。

第２の実施形態では、中間画像を用いるので、第１の実施形態に比べて動きボケが少ない画像を表示することができる。また、中間画像の生成ミスが生じたとしても、２回目の発光が全くないか、１回目の発光の４０％程度に抑制されるので、視聴者は中間画像の生成ミスによる画像の乱れを感じにくくなる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における映像の見え方について図８を参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態の投影装置１０を用いる。図８は、本実施形態による映像の見え方と他の映像の見え方を比較した図である。
図８（ａ）は、インパルス発光したフレーム周波数６０Ｈｚの表示の見え方を示す図である。
図８（ｂ）は、ホールド発光に黒挿入したフレーム周波数６０Ｈｚの表示の見え方を示す図である。
図８（ｃ）は、ホールド発光で明暗をつけた２回点灯表示の見え方を示す図である。
図８（ｄ）は、インパルス発光による２回点灯表示の見え方を示す図である。
図８（ｅ）は、本実施形態による２回点灯表示の見え方を示す図である。
各図において、表示している物体は球状をしており、フレーム毎に右から左へと移動している。各図の縦軸は時間を示し、フレーム周波数６０Ｈｚの映像の場合、１６．６７ｍｓ毎に映像が切り替わる。視線の動きを矢印で示す。視線の動きに沿って合成した画像（視聴者に見えている画像）を、一番下に示す。

図８（ａ）において、８１は球の映像がインパルス発光により１フレーム内で見えた形状である。８２は球の映像がインパルス発光により数フレームの合成で見えた形状である。
図８（ｂ）において、８３は球の映像がホールド発光により１フレーム内で見えた形状である。８４は球の映像がホールド発光により数フレームの合成で見えた形状である。
図８（ｃ）において、８５は球の映像が明るいホールド発光により１フレーム内で見えた形状である。８６は球の映像が暗いホールド発光により１フレーム内で見えた形状である。８７は球の映像がホールド発光により数フレームの合成で見えた形状である。
図８（ｄ）において、８８は球の映像がインパルス発光の１回目の発光により１フレーム内で見えた形状である。８９は球の映像がインパルス発光の２回目の発光により１フレーム内で見えた形状である。９０は球の映像がインパルス発光により数フレームの合成で見えた形状である。
図８（ｅ）において、９１は球の映像がインパルス発光の明るい発光により１フレーム内で見えた形状である。９２は球の映像がホールド発光の暗い発光により１フレーム内で見えた形状である。９３は球の映像が本実施形態による発光により数フレームの合成で見えた形状である。

図８（ａ）では、インパルス発光により、各フレーム毎に第１の発光時間だけを表示するものである。その各画像の見え方は形状８１に示すように球状に近く、数フレーム合成して見える画像は形状８２のように球状に近い。よって、物体の動きに対する見え方は最も良いものである。しかしながら、フレーム周波数６０Ｈｚでインパルス発光をするとフリッカーがひどく発生してしまうため、明るく表示することができない。

図８（ｂ）では、ホールド発光により、各フレーム毎に第１の発光時間だけを表示するものである。発光時間は形状８３に示すように長くなる（ホールド的発光表示）。これを視線の動き方向に数フレーム足し合わせると、形状８４に示すように、楕円形に変形して見える。黒挿入をして、ホールド時間を半分にしているので、程度は多少よくなるものの変形してしまう。黒挿入の時間を更に長くすることで変形しなくなるが、逆にインパルス発光に近づいてしまうため、図８（ａ）と同じようになり、フリッカーがひどく発生してしまう。

フリッカーの発生を防ぐために、以下のように１フレーム内で２回の発光を行なう。
図８（ｃ）では、第１の発光時間に対し明るいホールド発光によって見える形状８５と、第２の発光期間に対し暗いホールド発光によって見える形状８６とがある。それらを視線の動きに合わせて合成して見える形状８７は、明るい楕円と尾引きのような暗い楕円とに見える。
図８（ｄ）は、球状に見えるように、インパルス発光させたものである。
図８（ｄ）では、１回目のインパルス発光によって見える形状８８は、球に近く見える。２回目のインパルス発光によって見える形状８９も球に近く見えるが、時間的に遅れて表示されるので、視線の動きから外れてしまう。それらを視線の動きに合わせて合成して見える形状９０は、球を２重にしたような、いわゆる２重ブレと呼ばれ、画質品位的に良くない見え方である。
図８（ｅ）は、本実施形態の見え方を示す。
図８（ｅ）では、１回目の明るいインパルス発光によって見える形状９１は、球に近く見える。２回目の暗いホールド発光によって見える形状９２は、暗い楕円状になっている。それらを視線の動きに合わせて合成して見える形状９３は、明るい球状の画像に、暗い楕円がつながっているものである。つまり、動いている形状と同じ形状が明るく見えて、後方に尾引きのような暗い映像がつながっているように見える。形状９３の見え方は、形状８４や形状８７のように形状が変形しているものではなく、形状９０のように２重に見えているものでもない。なお、形状９３には、暗い尾引きが見えるが、物体の動きの見え方として自然であり視聴者に許容されやすい見え方である。

図９は、第３の実施形態におけるＬＥＤの発光状態を示す図である。
図９では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図９には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束９５、１フレーム目の元画像における暗く長い光束９６、２フレーム目の元画像における明るく短い光束９７、２フレーム目の元画像における暗く長い光束９８を示している。

図９に示すように、ＬＥＤ１１の発光を１フレーム内で明るく短い発光と暗く長い発光とすることで、図８（ｅ）に示すような表示が得られる。この表示は、物体の動きの見え方として、第１の実施形態に示したものよりも自然であり、視聴者に許容されやすい見え方である。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として第２の実施形態と第３の実施形態との両方を兼ね備えたものについて説明する。本実施形態では、第１の実施形態の投影装置１０を用いる。
第４の実施形態では、第２の実施形態のように元画像と中間画像とを交互に表示し、ＬＥＤ１１は第３の実施形態のように、明るく短い光束と暗く長い光束とを繰り返して表示する。すなわち、元画像の表示時に明るく短い光束として、中間画像の表示時に暗くて長い光束とする。
このように表示することで、元画像はくっきりと見え、中間画像はぼやけたようになるので、中間画像の生成ミスによる画像の乱れが目立たなくなる。また、合計として１２０Ｈｚの発光になるので、フリッカーは発生しない。

第１〜第４の実施形態の投影装置１０では、光源として白色のＬＥＤ１１を用いる場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、光源としてＲＧＢの３色のＬＥＤを用いて、それぞれの色毎に３枚のＬＣＤ等の空間変調素子を用いる構成にしてもよく、第１〜第４の実施形態において説明した光源制御を行うことで、同様の効果を有する。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態では光源にランプを用いた投影装置について説明する。光源にランプを用いる場合、光源にＬＥＤを用いる場合と比べて光量を素早く制御することが困難である。以下では、光源にランプを用いた投影装置の構成および制御方法について説明する。

図１０（ａ）は、第５の実施形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。図１０（ｂ）は、回転ホイール１０２の構成を示す正面図である。本実施形態の投影装置１００は、光源にランプを用いると共に回転ホイールを用いた液晶プロジェクターである。
１０１は光源としてのランプである。１２は集光補正光学系である。１３は空間変調素子としての液晶パネルである。１０２は回転モータ等により回転する回転ホイールである。１４は投射レンズである。
図１０（ｂ）に示すように回転ホイール１０２は、狭いスリット間隔の透明部（第１の透過部）１０２ａと、広いスリット間隔のハーフグレイ部（第２の透過部）１０２ｂとが円周方向に所定の間隔で形成されている。透明部１０２ａはハーフグレイ部１０２ｂよりも光の透過率が大きい。回転ホイール１０２は、１回転で透明部１０２ａとハーフグレイ部１０２ｂとが液晶パネル１３と投射レンズ１４との間を２回通過する２周期で構成されている。なお、２周期に限られず、３周期以上にすることで回転ホイール１０２の回転数を低く抑えることができる。タイミングコントローラ２３は回転モータを介して回転ホイール１０２を表示のタイミングに合わせて回転させる。

ランプ１０１から照射され前方に拡散された光は、集光補正光学系１２によって集光され平行光に変換される。平行光は液晶パネル１３に入射され、液晶パネル１３に表示されている画像によって変調された光が出力される。変調された光のうち回転ホイール１０２の透明部１０２ａまたはハーフグレイ部１０２ｂを透過した光のみが投射レンズ１４に出射される。そして、投射レンズ１４によって拡大された光が、図示しないスクリーンに投影される。なお、投影装置１００の内部構成は、図２に示す投影装置のＬＥＤ等をランプ１０１等に置換することで構成することができる。

図１１は、第５の実施形態における投影装置１００の発光状態を示す図である。
図１１では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１１には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束１１１、１フレーム目の元画像における暗く長い光束１１２、２フレーム目の元画像における明るく短い光束１１３、２フレーム目の元画像における暗く長い光束１１４を示している。光束１１１、１１３が透明部１０２ａを透過したものであり、光束１１２、１１４がハーフグレイ部１０２ｂを透過したものである。

ランプ１０１はＬＥＤ１１のように短時間での光量制御が困難である。そこで、本実施形態の投影装置１００では、回転ホイール１０２を回転させることで、短く明るい発光状態と、長くて暗い発光状態を実現させる。したがって、本実施形態でも、図８（ｅ）に示すような表示が得られる。
また、ランプ１０１は、ＬＥＤ１１に比べて光量が大きいために、回転ホイール１０２で光量が減少する分を差し引いても、ＬＥＤ１１を用いた投影装置よりも明るい投影が可能である。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態における中間画像を使用した表示について説明する。本実施形態では、第５の実施形態の投影装置１００を用いる。
図１２は、第６の実施形態における投影装置１００の発光状態を示す図である。
図１２では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１２には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束１２１、１フレーム目の中間画像における暗く長い光束１２２、２フレーム目の元画像における明るく短い光束１２３、２フレーム目の中間画像における暗く長い光束１２４を示している。光束１２１、１２３が透明部１０２ａを透過したものであり、光束１２２、１２４がハーフグレイ部１０２ｂを透過したものである。
第６の実施形態では中間画像を使用しているので、第５の実施形態と比べて、動画ボケの少ない画像を表示することが可能である。
このように光源にランプ１０１を用いた投影装置１００であっても、短く明るい発光状態と長くて暗い発光状態とを実現でき、長くて暗い発光により尾引きが見えるため、物体の動きの見え方として自然であると視聴者に感じさせることができる。

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態では光源にランプとＬＥＤとの２つを用いたハイブリッド光源の投影装置１３０について説明する。
図１３は、第７の実施形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。本実施形態の投影装置１３０は、光源にランプ（第１の光源）とＬＥＤ（第２の光源）とを用いた液晶プロジェクターである。
１３１は光源としての白色のＬＥＤである。１３２は光源としてのランプである。１３３は２方向からの光を合成するプリズムである。１２は集光補正光学系である。１３は空間変調素子としての液晶パネルである。１４は投射レンズである。投影装置１３０では、ＬＥＤ１３１とランプ１３２の両方の光を組み合わせることで、所望の条件の光束を得ることができる。具体的な光束について、以下に説明する。なお、投影装置１３０の内部構成は、図２に示す投影装置のＬＥＤに並列させてランプ１３２等を追加することで構成することができる。

図１４は、第７の実施形態における発光状態を示す図である。
図１４では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１４には、１フレーム目の元画像に対するＬＥＤの明るく短い光束１４１、ランプによる暗くて連続的な発光１４２、２フレーム目の元画像に対するＬＥＤの明るく短い光束１４３を示している。ＬＥＤ１３１を発光するタイミングは、１フレーム内の前半に行なう必要がある。

タイミングコントローラ２３は、ランプ１３２を全体の発光量の約１／３〜約４／５になるように常時発光させ、ＬＥＤ１３１を全体の発光量の約１／５〜約１／３になるように瞬間的に明るく発光させる。このように発光させることで、視聴者には両方の発光が足し合わされて見える。動いている表示部分ではＬＥＤ１３１による切れの良い表示に続き、ランプ１３２による尾引きが足し合わされて見える。このような見え方は、物体の動きの見え方として自然であると視聴者に感じさせることができる。
このように見えるのは、ＬＥＤ１３１の発光するタイミングを１フレーム内の前半にしているためである。仮に、ＬＥＤ１３１の発光するタイミングを１フレーム内の後半にした場合には、ランプ１３２による尾引き成分が、動きの前側に見えてしまい、不自然に見えてしまう。

また、ＬＥＤ１３１の短い発光だけでは、フリッカーが発生してしまうが、ランプ１３２による連続的な発光によって、フリッカーの発生を低減することができる。
ここでは、図５の主観評価結果に基づいて、１フレームあたりのＬＥＤ１３１の発光による光束とランプ１３２の発光による光束との比率は０．３３：０．６７を基本とする。ただし、タイミングコントローラ２３は、動き特性を重視する場合には、ＬＥＤ：ランプ＝０．６７：０．３３とし、フリッカーの抑制を重視する場合には、ＬＥＤ：ランプ＝０．２：０．８というように変更することができる。

（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態における中間画像を使用した表示について説明する。本実施形態では、第７の実施形態の投影装置１３０を用いる。
図１５は、第８の実施形態における投影装置１３０の発光状態を示す図である。
図１５では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１５には、１フレーム目の元画像におけるＬＥＤの明るく短い光束１５１、ランプによる暗くて連続的な発光１５２、２フレーム目の元画像におけるＬＥＤの明るく短い光束１５３、２フレーム目の中間画像におけるＬＥＤの暗く短い光束１５４を示している。ここでは、２フレーム目の中間画像ごとに１回の割合で暗く短い発光を行っている。

図１５に示すように、ＬＥＤ１３１の発光するタイミングは元画像において発光させ、中間画像では発光させないか、またはＬＥＤ１３１を暗く発光させる。
第８の実施形態では中間画像を使用しているので、第７の実施形態と比べて、尾引きを小さくすることができる。また、第２、第６の実施形態と同様に、中間画像の生成ミスによる画像の乱れが目立たなくなる。また、図１５に示す光束１５４のようにＬＥＤ１３１を暗く発光させることで、第７の実施形態に比べて、更にフリッカーの発生を低減させることができる。

（第９の実施形態）
次に、第９の実施形態ではランプ光源の光束を脈動させてフリッカーの発生を低減させる場合について説明する。本実施形態では、第７の実施形態の投影装置１３０を用いる。
図１６は、第９の実施形態における投影装置１３０の発光状態を示す図である。
図１６では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１６には、１フレーム目の元画像におけるＬＥＤの明るく短い光束１６１、ランプによる脈動的な発光１６２、２フレーム目の元画像におけるＬＥＤの明るく短い光束１６３を示している。

図１６に示すように、ＬＥＤ１３１の発光するタイミングは元画像において発光させ、中間画像では発光させない。また、図１６に示すように、ランプ１３２は元画像では若干暗く、中間画像では若干明るくなるように脈動的に発光させる。
この脈動の比率を具体的に説明する。
例えばＬＥＤ：ランプ＝０．３３：０．６７の場合において、ランプの平均光束を０．６７に対しランプの暗い光束：明るい光束＝０．４：０．６とした場合は、ランプの暗い光束：明るい光束＝０．２７：０．４と置き換えられるので、以下の式となる。
ＬＥＤ＋暗いランプによる光束＝０．３３＋０．２７＝０．６
明るいランプによる光束＝０．４
計算結果により、元画像と中間画像における光束の比率は、０．６：０．４、すなわち１．０：０．６７なので、図５の主観評価結果を参照すると、フリッカーは発生しない。

例えばＬＥＤ:ランプ＝０．５：０．５の場合には、上述と同様に計算すると、元画像と中間画像における光束の比率は、０．７：０．３、すなわち１．０：０．４２なので、図５の主観評価結果を参照すると、フリッカーは発生しない。

第９の実施形態では、ランプを脈動させて発光することで、ＬＥＤの発光によるフリッカーの発生を削減することができる。
上述した第７〜第９の実施形態では、ランプ１３２とＬＥＤ１３１とを合わせて光源にすることで全体の光量を大きくすることが可能である。また、ランプ１３２が切れた場合等には緊急的にＬＥＤ１３１のみによる投影が可能である。

（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態では絞りの開閉をダイナミックに制御する投影装置１７０について説明する。
図１７は、第１０の実施形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。本実施形態の投影装置１７０は、ランプと絞り機構を用いた液晶プロジェクターである。
１０１は光源としてのランプである。１２は集光補正光学系である。１３は空間変調素子としての液晶パネルである。１７１は導光レンズである。１７２は絞り機構である。１４は投射レンズである。絞り機構１７２は、機械的な回転機構により開閉する絞りであってもよく、電磁絞りであってもよく、液晶等による光学的な絞りであってもよい。タイミングコントローラ２３は絞り機構１７２を表示のタイミングに合わせて開閉する。なお、投影装置１７０の内部構成は、図２に示す投影装置のＬＥＤ等をランプ１０１等に置換することで構成することができる。

図１８は、第１０の実施形態における投影装置１７０の発光状態を示す図である。
図１８では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１８には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束１８１、１フレーム目の元画像における暗く長い光束１８２、２フレーム目の元画像における明るく短い光束１８３、２フレーム目の元画像における暗く長い光束１８４を示している。ここでは、光束１８１、１８３では絞り機構１７２を全開させ、光束１８２、１８４では絞り機構１７２を３分の１開放させ、それ以外では絞り機構１７２を全閉させている。

ランプ１０１はＬＥＤ１１のような短時間での光量制御が困難である。そこで、本実施形態の投影装置１７０では、絞り機構１７２を用いることで、短く明るい発光状態と、長くて暗い発光状態を実現させる。すなわち、タイミングコントローラ２３はフリッカーの起こり易さに応じて１フレーム画像を表示している時間内における絞り機構１７２の開閉を制御することで、ランプ１０１の発光回数や発光時間を制御する。したがって、図８（ｅ）に示すような表示が得られる。
また、ランプ１０１は、ＬＥＤ１１に比べて光量が大きいために、絞り機構１７２で光量が減少する分を差し引いても、ＬＥＤ１１を用いた投影装置よりも明るい投影が可能である。

（第１１の実施形態）
次に、第１１の実施形態における中間画像を使用した表示について説明する。本実施形態では、第１０の実施形態の投影装置１７０を用いる。
図１９は、第１１の実施形態における投影装置１７０の発光状態を示す図である。
図１９では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図１９には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束１９１、１フレーム目の中間画像における暗く長い光束１９２、２フレーム目の元画像における明るく短い光束１９３、２フレーム目の中間画像における暗く長い光束１９４を示している。ここでは、光束１９１、１９３では絞り機構１７２を全開させ、光束１９２、１９４では絞り機構１７２を３分の１開放させ、それ以外では絞り機構１７２を全閉させている。
第１１の実施形態では中間画像を使用しているので、第１０の実施形態と比べて、動画ボケの少ない画像を表示することが可能である。

（第１２の実施形態）
次に、第１２の実施形態における発光状態について説明する。本実施形態では、第１０の実施形態の投影装置１７０を用いる。
図２０は、第１２の実施形態における投影装置１７０の発光状態を示す図である。
図２０では、横軸が時間経過を示し、縦軸が画面光束値を示している。図２０には、１フレーム目の元画像における明るく短い光束２０１、一定レベルの発光による光束２０２、２フレーム目の元画像における明るく短い光束２０３を示している。ここでは、光束２０１では絞り機構１７２を全開させ、光束２０２では絞り機構１７２を５分の１開放させている。

タイミングコントローラ２３は、表示する時間の全体に亘って、絞り機構１７２を５分の１程度開けておき、１フレームの前半部分において短い時間だけ絞り機構１７２を全開にする。
第１２の実施形態ではランプ１０１と絞り機構１７２を用いることで、短く明るい発光状態と、非常に長くて暗い発光状態とを実現させる。したがって、ＬＥＤ１１を用いることなく、第７の実施形態と同様の発光状態にすることができ、同様の効果が得られる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
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。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは各種記憶媒体を介して投影装置に供給し、投影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。

本発明はリアプロジェクター、フロントプロジェクター、映画投影装置等、ホールド型表示デバイスを光源によって投影する投影装置に利用することができる。

１０：投影装置 １１：ＬＥＤ １２：集光補正光学系 １３：液晶パネル １４：投射レンズ ２１：画質調整回路 ２２：ＡＰＬ計算回路 ２３：タイミングコントローラ ２４：ＤＡコンバータ ２５：ドライバ ２６：ＬＥＤ １０１：投影装置 １０１：ランプ １０２：回転ホイール １３０：投影装置 １３１：ＬＥＤ １３２：ランプ １３３：プリズム １７０：投影装置 １７１：レンズ １７２：絞り機構

Claims (11)

1. 光源を発光させることで画像を表示させる投影装置であって、
   画像データを入力する入力手段と、
   前記入力手段により入力された画像データが示す階調値と、複数の画像投影モードごとに予め異なる値に設定された最大光束値のうち、前記複数の画像投影モードから前記投影装置に適用する画像投影モードとして選択された画像投影モードに対応する最大光束値と、に基づいてフリッカーの知覚されやすさを示すフリッカー情報を決定する評価手段と、
   前記入力手段により入力された画像データに応じた１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を、前記評価手段により前記階調値と前記最大光束値とに基づいて決定されたフリッカー情報に基づいて決定するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする投影装置。
2. 前記制御手段は、フリッカーが知覚されやすいことを示すフリッカー情報が前記評価手段により決定された場合には、前記１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を２回にすると共に、前記フリッカー情報に応じて前記光源の１回目の発光における発光強度と２回目の発光における発光強度との比率を制御することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記制御手段は、前記光源の前記１回目の発光における発光強度に比べて前記２回目の発光における発光強度を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
4. 前記制御手段は、前記光源の前記１回目の発光における発光時間に比べて前記２回目の発光における発光時間を長くすることを特徴とする請求項２または３に記載の投影装置。
5. 前記入力手段により入力された画像データから中間画像データを生成する生成手段を有し、
   前記評価手段により決定された前記画像データについてのフリッカー情報が、フリッカーが知覚されやすいことを示している場合、
   前記制御手段は、前記画像データに応じた画像を表示する時間内において前記光源に１回目の発光をさせ、前記中間画像データに応じた中間画像を表示する時間内において前記光源に２回目の発光をさせる一方、
   前記評価手段により決定された前記画像データについてのフリッカー情報が、フリッカーが知覚されやすいことを示していない場合、
   前記制御手段は、前記画像データに応じた画像を表示する時間内において前記光源に発光をさせ、前記中間画像データに応じた中間画像を表示する時間内において前記光源を発光させないことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の投影装置。
6. 前記評価手段は、
   前記入力手段によって入力された画像データに基づいて画像の階調値を平均したＡＰＬ値を算出するＡＰＬ値算出手段と、
   前記ＡＰＬ値算出手段により算出されたＡＰＬ値と、前記複数の画像投影モードから選択された画像投影モードに対応する最大光束値とに基づいて表示光束値を算出する表示光束値算出手段と、を有し、
   前記フリッカー情報は、前記表示光束値算出手段により算出された表示光束値であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の投影装置。
7. 前記制御手段は、前記表示光束値算出手段により算出された表示光束値が５００Ｌｕｍｅｎよりも大きい場合に、前記１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を２回とし、前記表示光束値算出手段により算出された表示光束値が５００Ｌｕｍｅｎ以下である場合に、前記１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を１回にすることを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
8. 前記制御手段は、前記入力手段により入力された画像データに応じた画像を表示する時間内において前記光源に第１の発光と、前記第１の発光よりも発光時間が長い第２の発光をさせる場合において、前記第１の発光が前記第２の発光よりも明るくなるように前記光源による発光を制御することを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の投影装置。
9. 前記複数の画像投影モードには、ＰＣモードと、前記ＰＣモードより最大光束値が低い映画モードが少なくとも含まれることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の投影装置。
10. 光源を発光させることで画像を表示させる投影装置の制御方法であって、
    画像データを入力する入力ステップと、
    前記入力ステップにより入力された画像データが示す階調値と、複数の画像投影モードごとに予め異なる値に設定された最大光束値のうち、前記複数の画像投影モードから前記投影装置に適用する画像投影モードとして選択された画像投影モードに対応する最大光束値と、に基づいてフリッカーの知覚されやすさを示すフリッカー情報を決定する評価ステップと、
    前記入力ステップにより入力された画像データに応じた１フレームの画像に対応する時間内における前記光源の発光回数を、前記評価ステップにより前記階調値と前記最大光束値とに基づいて決定されたフリッカー情報に基づいて決定するように制御する制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
11. 請求項１０に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。