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WO2011004501A1 - 絞り制御回路、プロジェクター装置、絞り制御プログラム及び絞り制御方法 - Google Patents

絞り制御回路、プロジェクター装置、絞り制御プログラム及び絞り制御方法 Download PDF

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WO2011004501A1
WO2011004501A1 PCT/JP2009/062637 JP2009062637W WO2011004501A1 WO 2011004501 A1 WO2011004501 A1 WO 2011004501A1 JP 2009062637 W JP2009062637 W JP 2009062637W WO 2011004501 A1 WO2011004501 A1 WO 2011004501A1
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WO
WIPO (PCT)
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aperture
video signal
brightness
predetermined
area
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/062637
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English (en)
French (fr)
Inventor
健 森本
寿和 青柳
Original Assignee
Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 filed Critical Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
Priority to PCT/JP2009/062637 priority Critical patent/WO2011004501A1/ja
Priority to JP2011521764A priority patent/JP5322322B2/ja
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2053—Intensity control of illuminating light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source

Definitions

  • the present invention relates to an aperture control circuit, a projector device, an aperture control program, and an aperture control method that control the amount of light output according to an input video signal.
  • the light amount from the light source is modulated using a light modulation element according to the input video signal, and the output light amount is changed to display an image based on the video signal. It is difficult to ensure the required contrast ratio only with the light modulation rate of the light modulation element.
  • the control of the amount of light is realized by an optical system that combines a lens and a diaphragm and a control unit that adjusts the aperture ratio of the diaphragm (see, for example, Patent Document 1).
  • the amount of light to be output is adjusted according to the input video signal, but it is shown that the input video signal is determined using a peak level, an average level, or the like. .
  • the peak level is used as a determination condition, if there is even a white region, the light is output without limiting the amount of light regardless of the area of the white region, and the luminance of the black region increases.
  • the peak level is set as a determination condition, when the area of the white region is small, the image has a reduced contrast.
  • the average level is used as a determination condition, the amount of light changes according to the area of the white region.
  • the area of the white area decreases, the amount of light decreases according to the area of the white area, and the brightness of the black area can be reduced, but the brightness of the white area also decreases extremely and the contrast decreases.
  • the average level is set as the determination condition, the brightness of the background and the image changes due to the change of the area in an image having a large difference in luminance.
  • the video signal cannot be properly determined, the light amount cannot be secured at an appropriate value, and the image quality is deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to provide an aperture control circuit, a projector device, an aperture control program, and an aperture control circuit that ensure an appropriate value of the amount of light output corresponding to an input video signal. It is to provide an aperture control method.
  • the present invention displays an image based on the video signal when the amount of light output according to the information indicating the brightness of the input video signal is limited using a diaphragm.
  • the image when it is determined based on the brightness distribution of the video signal and the number of pixels included in the bright area that the area brighter than the predetermined brightness is wider than the predetermined area, It is an aperture control circuit provided with the control part which performs adjustment which raises an opening degree.
  • the aperture control circuit limits the amount of light output by the control unit according to the information indicating the brightness of the input video signal using the aperture unit.
  • the control unit determines that in the image displayed based on the video signal, the area that is brighter than the predetermined brightness is wider than the predetermined area.
  • the aperture control circuit allows the control unit to open the aperture of the aperture unit to the open side when an area brighter than the predetermined brightness is wider than the predetermined size in the image displayed based on the video signal. Since the adjustment is performed, it is possible to ensure an appropriate value of the amount of light output corresponding to the input video signal.
  • FIG. 3 is a block diagram of a control system that controls the amount of light output in the projector device according to the embodiment. It is a figure which graphs and shows the histogram analysis result in the same embodiment. It is a figure which shows the result of having performed the histogram analysis about the image different from FIG. 3 in the embodiment. It is a figure which shows the aperture position table which shows the aperture position according to the luminance peak in the embodiment. It is a figure which shows the example of an image with a big luminance change in the same embodiment. It is a figure which shows the histogram of the result of having performed the histogram process with respect to the figure shown in FIG. 6 in the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the projector apparatus according to the present embodiment.
  • the projector device 100 receives a video signal from the video output device 200 connected thereto, and modulates and outputs the intensity of light to be output based on the input video signal.
  • the projector device 100 shown in this figure includes a light source 110, an aperture unit 120, a spatial light modulator 130, a projection lens 140, an image processing unit 150, and an aperture drive unit 160.
  • the light source 110 is a light source that outputs light projected from the projector device 100, and is, for example, a lamp or an LED (Light Emitting Diode).
  • the aperture unit 120 adjusts the amount of light from the light source by blocking a part of the optical path of the light output from the light source 110.
  • the aperture unit 120 can set the range of shielding the optical path in stages, and in this embodiment, 100 stages can be set, and the amount of light output can be adjusted according to the setting. Is possible.
  • the spatial light modulator 130 adjusts the amount of light and polarization of the light output from the light source 110 and modulates the intensity of the output light with the input video signal. Examples of the optical elements constituting the spatial light modulator 130 include a liquid crystal display element and a digital mirror device (DMD).
  • the projection lens 140 is a member that includes a lens for forming an image projected on the screen by an output light.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control system that controls the amount of light output from the projector apparatus.
  • the projector apparatus 100 shown in this figure includes an aperture unit 120, a spatial light modulator 130, an image processing unit 150, and an aperture drive unit 160 as a control system that controls the amount of light to be output.
  • the aperture unit 120 includes an aperture 121 and a motor 122.
  • the diaphragm 121 is a main part of an “aperture” that adjusts the light output from the light source 110 (FIG. 1).
  • the diaphragm 121 is composed of a plurality of movable wings mechanically interlocked with the shaft of the motor 122, and the movable wing operates according to the rotation of the motor 122, and the aperture (opening ratio) of the diaphragm corresponding to the diaphragm position is determined. .
  • the motor 122 controls the opening degree of the diaphragm 121.
  • the motor 122 is driven according to the control amount input from the aperture driving unit 160, and the rotation of the rotation shaft is transmitted to operate the movable wings of the aperture 121 to adjust the opening degree of the aperture 121. Further, it is assumed that the motor 122 stores a motor rotation position corresponding to the aperture position indicating the opening degree of the aperture 121.
  • the video processing unit 150 in the projector device 100 includes a scaling processing unit 151, a spatial light modulator drive processing unit 152, a histogram acquisition unit 153, a memory unit 154, and an aperture control unit 155.
  • the scaling processing unit 151 performs a process of converting into a signal having a resolution necessary for internal processing according to the resolution of the input video signal.
  • the scaling processing unit 151 generates a synchronization signal synchronized with the timing of the input video signal, and performs sampling processing of the input video signal according to the synchronization signal according to the synchronization signal.
  • the scaling processing unit 151 performs scaling conversion for converting to a predetermined resolution based on the sampled information.
  • the spatial light modulator drive processing unit 152 outputs a signal for driving the liquid crystal display element (or DMD) constituting the spatial light modulator 130 based on the signal converted by the scaling processing unit 151.
  • the histogram acquisition unit 153 acquires a histogram generated according to the brightness of the video signal input from the video output device 200.
  • the brightness of the video signal is represented by a luminance level, and is represented as a gradation value in a digital signal converted into a discrete value.
  • the histogram analysis in the histogram acquisition unit 153 acquires the luminance level distribution in units of one field of the image. In the example shown in the present embodiment, the histogram acquisition unit 153 performs analysis by dividing the luminance level into 16 values, and values from H 0 to H 15 as histogram information from the histogram classified according to the luminance level (FIG. 3). To get.
  • the histogram acquisition unit 153 outputs the obtained histogram information to the aperture control unit 155.
  • the memory unit 154 stores predetermined data such as table information referred to in the conversion process and threshold information used as a reference in the determination process, and a storage area for temporarily storing variables referred to in the arithmetic process or the like. It is the memory
  • the memory unit 154 stores a program for operating the computer included in the aperture control unit 155.
  • the aperture control unit 155 acquires histogram information from the histogram acquisition unit 153, refers to data stored in the memory unit 154, outputs a motor control signal to the aperture drive unit 160, and controls each unit of the projector device 100. To do. Further, the aperture control unit 155 acquires the aperture position of the aperture 121 in that state from the information on the motor rotation position input from the aperture drive unit 160.
  • the aperture drive unit 160 receives the motor control signal output from the aperture control unit 155 and controls the rotation direction and rotation speed of the motor 122.
  • the aperture driving unit 160 refers to the motor rotation position stored in the motor 122 for referring to the aperture position of the aperture 121 and inputs the motor rotation position to the aperture control unit 155.
  • FIG. 3 is an example in which the histogram analysis results are graphed.
  • the horizontal axis of this figure indicates the luminance level of the video signal, and the brighter the level is on the right side.
  • the vertical axis indicates the frequency included in the luminance level range, that is, the number of pixels.
  • H 0 is an integrated value of luminance levels 0 to 15
  • H 1 is an integrated value of a luminance level having a large value by 16 each.
  • H 0 to H 15 indicate integrated values in the following range.
  • H 0 integrated value of luminance levels 0 to 15 in one field
  • H 1 1 integrated value of luminance levels 16 to 31 in one field
  • Integrated value of luminance levels 32 to 47 in H 2 1 field
  • H 3 integrated value of luminance levels 48 to 63 in one field
  • H 4 integrated value of luminance levels 64 to 79 in one field
  • H 5 integrated value of luminance levels 80 to 95 in one field
  • H 6 1 integrated value of luminance levels 96 to 111 in one field
  • H 7 integrated value of luminance levels 112 to 127 in one field
  • H 8 integrated value of luminance levels 128 to 143 in one field
  • H 9 integrated value of luminance levels 144 to 159 in one field
  • Integrated value of luminance levels 160 to 175 in H 10 1 field
  • Integrated value of luminance levels 176 to 191 in H 11 1 field
  • Integrated value of luminance levels 192 to 207 in H 12 1 field
  • H 13 1 integrated value of luminance levels 208 to 223 in one field
  • H 14 integrated value
  • the region lower than the value (from H 0 to H 9 ) is determined as the dark determination level 301 and the region higher than the value (H 10 to H 15). Is determined to be the bright determination level 302.
  • the range of the luminance level having a large luminance distribution is a range of the luminance level showing the highest value in the bar graph in the histogram analysis result. In the case of FIG. 3, it is the range of the luminance level of H 5 indicated as the luminance peak 303.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a result of histogram analysis performed on an image different from that in FIG. In this figure, histogram analysis is performed under the same conditions as in FIG. 3, and the same coordinate axes are defined.
  • the luminance peak in the case of FIG. 4 is a range of the luminance level of H 13 shown as the luminance peak 401.
  • the histogram acquisition unit 153 generates a histogram based on the brightness information of the input video signal.
  • the aperture control unit 155 outputs a control signal to the aperture drive unit 160 based on the histogram information detected by the histogram acquisition unit 153, drives the motor 122, and drives the aperture 121.
  • the aperture control unit 155 basically throttles the aperture 121 when it is determined that the darkness determination level 301 is in a region (from H 0 to H 9 ) where the luminance peak is lower than the threshold value in the histogram of the input video signal.
  • the diaphragm 121 is opened when it is determined that the brightness determination level 302 in the region (from H 10 to H 15 ) where the luminance peak is higher than the threshold value in the histogram.
  • the aperture control unit 155 defines an aperture position table that determines the aperture of the aperture 121, that is, the aperture position to be controlled, according to the histogram information.
  • FIG. 5 is a diagram showing an aperture position table showing aperture positions according to luminance peaks.
  • the aperture position can be referred to using the luminance peak as a key.
  • the luminance peak is as shown in FIG.
  • the aperture position indicates a state where the aperture 121 is fully opened when the aperture position is 100, and a state where the light amount of the light source 110 is output to the 100% spatial light modulator 130. Further, when the aperture position is 10, the state where the aperture 121 is stopped is shown so that the amount of light transmitted to the spatial light modulator 130 becomes 10% of the state where the aperture 121 is fully opened.
  • aperture control is performed using aperture positions set in 100 stages according to the luminance peak. That is, the aperture controller 155, the luminance peak be any of H 15 from H 10, the diaphragm position is "100". If the luminance peaks at H 9, the diaphragm position is "90". Similarly, the aperture control unit 155 selects a smaller aperture position value as the luminance decreases, and sets the aperture position to “1” if the luminance peak with the lowest luminance is H 0 .
  • the aperture position “100” indicates an open state
  • the aperture position “10” indicates a state in which the aperture 121 is stopped and 10% of light is transmitted
  • the aperture opening degree is 10%.
  • the aperture controller 155 it is first determined whether the aperture is to be reduced or not with reference to the table of FIG. Basically, it is determined whether the luminance peak is in a bright direction or a dark direction.
  • the aperture is opened, and when the luminance peak is at the dark determination level 301, the aperture is reduced.
  • the luminance peak 303 exists at the dark judgment level 301, the diaphragm is in a narrowed state.
  • the brightness peak 303 is at H 5
  • throttle opening degree and referring to FIG. 5 will be 50%.
  • the luminance peak 401 is H 13, stop because of the bright determination level is opened.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image having a large luminance change.
  • a part of the screen with a black background shows an image having a high luminance area such as a circle indicated by reference numeral 602.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a histogram obtained as a result of performing histogram processing on the diagram illustrated in FIG. 6.
  • the coordinate axes in this figure are the same as those in FIGS.
  • a graph 701 corresponds to a black region in the background, and a graph 702 corresponds to a region 602 indicated by a high-luminance circle.
  • the aperture control unit 155 selects the aperture opening with reference to the table shown in FIG. 5, so “1%” is selected as the aperture opening. For this reason, even in the portion 602 where the luminance is high, the amount of light is uniformly reduced to 1% with respect to the fully open state. Therefore, the luminance of the white region is shown with 1% of light amount with respect to the fully open state. It will fall to the brightness. In an image displayed in this state, the visual contrast is significantly reduced.
  • the aperture control unit 155 takes a value in which the ratio of the pixels whose brightness is equal to or higher than a predetermined threshold to all the pixels corresponding to the input video signal is larger than a predetermined value. In the case shown, the opening degree of the diaphragm 121 is adjusted to be increased.
  • a peak detection area for extracting a region with relatively high luminance is defined, and an area occupied by a region determined to be a bright region is detected.
  • the aperture control unit 155 uses the peak detection area for determination, identifies a range indicated by a luminance higher than a predetermined threshold, and refers to a histogram value included in the determination range corresponding to the threshold.
  • the range of the peak detection area is determined in advance.
  • the aperture control unit 155 predetermines the threshold used for determination as “208”, and sets the peak detection area in the range from H 13 to H 15 .
  • the aperture control unit 155 calculates the integrated value of the peak detection area as a peak detection value using the formula (1).
  • the aperture control unit 155 calculates, based on the peak detection value obtained in Expression (1), a peak ratio indicating the ratio of pixels detected as the peak detection area to all the pixels using Expression (2).
  • the aperture control unit 155 calculates the total number of pixels using Equation (3).
  • the diaphragm control unit 155 opens the diaphragm 121 when the condition shown in the equation (4) is satisfied according to the calculated peak ratio.
  • the threshold value of the peak ratio used for the determination to switch the aperture 121 to the full opening is determined in advance.
  • the aperture control unit 155 determines that a signal included in the range defined as the peak detection area 703, that is, a signal showing a luminance higher than a predetermined threshold is a signal having a high luminance. In addition, the aperture control unit 155 can determine according to the peak ratio how much area the image shows with the area indicated by the signal having a higher luminance than the predetermined threshold. If the result of the determination indicates that the area indicated by the signal having a higher luminance than the predetermined threshold is large, the aperture control unit 155 switches the aperture to the full aperture.
  • the aperture control unit 155 in the embodiment of the present invention is displayed based on the video signal when the amount of light to be output is limited using the aperture 121 according to information indicating the brightness of the input video signal.
  • the opening of the aperture 121 Make adjustments to increase.
  • the video processing unit 150 allows the aperture control unit 155 to increase the aperture of the aperture when the region brighter than the predetermined brightness is wider than the predetermined size. Since the adjustment is made to the open side, an appropriate value of the output light amount can be ensured in correspondence with the input video signal.
  • the aperture control unit 155 has a value in which the ratio of the area where the brightness is equal to or higher than a predetermined threshold to the area indicated by the input video signal is larger than a predetermined value. Is adjusted to increase the opening of the aperture 121.
  • the video processing unit 150 when the ratio of the area in which the brightness is equal to or higher than a predetermined threshold with respect to the area indicated by the input video signal is larger than a predetermined value, Since the aperture control unit 155 performs adjustment to increase the opening degree of the aperture 121, it is possible to ensure an appropriate value of the amount of light output corresponding to the input video signal.
  • the aperture control unit 155 performs processing for detecting a target area as an area.
  • the aperture control unit 155 has a value in which the ratio of the area where the brightness is equal to or higher than a predetermined threshold to the area indicated by the input video signal is larger than a predetermined value. Is adjusted so that the aperture 121 is opened. As a result, the diaphragm control unit 155 performs adjustment to open the diaphragm 121, so that an appropriate value of the output light amount can be ensured in correspondence with the input video signal. Even if the input image has a large luminance difference, the necessary amount of light can be secured.
  • the aperture control unit 155 in the embodiment of the present invention shows the distribution of brightness of the video signal with respect to the aperture 121 in a histogram and adjusts the aperture of the aperture 121 associated with the peak value of the histogram. Thereby, the aperture control unit 155 adjusts the opening degree of the aperture 121 associated with the peak value of the histogram, so that an appropriate value of the output light amount is ensured in correspondence with the input video signal. can do. Since the input image can be determined by histogram processing, the processing load can be reduced.
  • the ratio of the pixels whose brightness is equal to or higher than a predetermined threshold to all the pixels corresponding to the input video signal is larger than a predetermined value.
  • the value is indicated, adjustment to increase the opening degree of the diaphragm 121 is performed.
  • the aperture control unit 155 shows that the ratio of the pixels whose brightness is equal to or higher than a predetermined threshold to all the pixels corresponding to the input video signal is larger than a predetermined value. Since the adjustment for increasing the opening degree of the diaphragm 121 is performed, it is possible to ensure an appropriate value for the amount of light output in correspondence with the input video signal.
  • the aperture control unit 155 has a value in which the number of pixels whose brightness is equal to or greater than a predetermined threshold for all the pixels corresponding to the input video signal is larger than a predetermined value. Is adjusted to increase the opening of the aperture 121. Thereby, the aperture control unit 155 reduces the aperture when the number of pixels whose brightness is equal to or greater than a predetermined threshold value for all the pixels corresponding to the input video signal is greater than a predetermined value. Since the adjustment for increasing the opening degree of 121 is performed, it is possible to ensure an appropriate value of the amount of light output corresponding to the input video signal.
  • the level detection cycle can be set to a frame cycle or a time longer than the frame cycle in addition to being performed in synchronization with the field cycle. .
  • the projector apparatus 100 described above has a computer system inside.
  • the above-described aperture position control process is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program.
  • the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
  • the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

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Abstract

　映像処理部（１５０）における絞り制御部（１５５）は、入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り（１２１）を用いて制限する。その際に、絞り制御部（１５５）は、映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が予め定められる広さより広いことを、映像信号の明るさの分布と明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、絞り（１２１）の開度を高める調整を行う。

Description

絞り制御回路、プロジェクター装置、絞り制御プログラム及び絞り制御方法
　　本発明は、入力される映像信号に応じて出力する光量を制御する絞り制御回路、プロジェクター装置、絞り制御プログラム及び絞り制御方法に関する。
　　プロジェクター装置では、光源からの光量について入力された映像信号に応じて光変調素子を用いて変調し、出力する光量を変化させて映像信号に基づいた画像を表示する。光変調素子による光の変調率だけでは、必要とされるコントラスト比を確保しにくい。不足する光の変調率を補ってコントラスト比を高めるために、光変調素子に入力する光量、或いは、光変調素子から出力される光量を制御する技術がある。光量の制御は、レンズと絞りを組み合わせた光学系と、その絞りの開口率を調整する制御部とにより実現する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－０９９２９９号公報
　　しかしながら、特許文献１による技術では、入力される映像信号に応じて出力する光量を調整しているが、入力される映像信号の判定は、ピークレベル、平均レベルなどを用いることが示されている。仮に、黒を背景に中央に白い像を含んだ画像を出力する場合を想定する。ピークレベルを判定条件にすると、一部でも白の領域があると、白の領域の面積によらず、光量を制限せずに出力することになり、黒の領域の輝度が高くなる。このように、ピークレベルを判定条件にすると、白の領域の面積が狭い場合には、コントラストが低下した画像になる。
　　また、平均レベルを判定条件にすると、白の領域の面積に応じて光量が変化する。つまり、白の領域の面積が少なくなると、白の領域の面積に応じて光量が少なくなり、黒の領域の輝度を下げることができるが、白の領域の輝度も極端に低下しコントラストの低下した画像になる。このように、平均レベルを判定条件にすると、輝度差の開きが大きな像では、面積の変化で背景及び像の明るさが変化することになる。ピークレベルや平均レベルを判定条件にした判定では、映像信号を適正に判定することができず、光量を適正な値に確保することができず、画質が低下するという問題がある。
　　本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保する絞り制御回路、プロジェクター装置、絞り制御プログラム及び絞り制御方法を提供することにある。
　　上記問題を解決するために、本発明は、入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する際に、前記映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が予め定められる広さより広いことを、前記映像信号の明るさの分布と前記明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、前記絞り部の開度を高める調整を行う制御部を備えることを特徴とする絞り制御回路である。
　　また、本発明によれば、絞り制御回路は、制御部が、入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する。その際に、制御部は、映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が予め定められる広さより広いことを、映像信号の明るさの分布と明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、絞り部の開度を高める調整を行う。
　　これにより、絞り制御回路は、映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広い場合に、制御部が、絞り部の開度を開放側に調整することから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。
本実施形態によるプロジェクター装置の概略ブロック図である。 同実施形態におけるプロジェクター装置において出力する光量を制御する制御系のブロック図である。 同実施形態におけるヒストグラム解析結果をグラフ化して示す図である。 同実施形態における図３と異なる画像についてヒストグラム解析を行った結果を示す図である。 同実施形態における輝度ピークに応じた絞り位置を示す絞り位置テーブルを示す図である。 同実施形態における輝度変化の大きな画像の例を示す図である。 同実施形態における図６に示した図に対しヒストグラム処理をした結果のヒストグラムを示す図である。
　　以下、本発明の一実施形態によるプロジェクター装置について図面を参照して説明する。
　　図１は、本実施形態によるプロジェクター装置の概略ブロック図である。
　　プロジェクター装置１００は、接続される映像出力装置２００から映像信号が入力され、この入力される映像信号に基づいて、出力する光の強度を変調して出力する。
　　この図に示されるプロジェクター装置１００は、光源１１０、絞りユニット１２０、空間光変調器１３０、プロジェクションレンズ１４０、映像処理部１５０及び絞り駆動部１６０を備える。
　　光源１１０は、プロジェクター装置１００から投射する光を出力する光源であり、例えばランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などである。絞りユニット１２０は、光源１１０から出力される光の光路の一部を遮蔽して光源からの光量を調整する。絞りユニット１２０は、光路を遮蔽する範囲を段階的に設定することが可能であり、本実施形態では１００段階の設定が可能であり、その設定に応じて、出力される光量を調整することが可能である。空間光変調器１３０は、光源１１０から出力される光に対して光量や偏光などを調整して、出力する光の強度を入力された映像信号で変調する。空間光変調器１３０を構成する光素子の例としては液晶表示素子やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などがある。プロジェクションレンズ１４０は、出力する光による投射画像を、スクリーンに結像させるためのレンズを含む部材である。
　　映像処理部１５０は、映像出力装置２００から入力される映像信号に基づいて、絞りユニット１２０における光路を遮蔽する範囲を制御して、絞りユニット１２０に光の遮蔽量の調整を行わせると共に、空間光変調器１３０における光の強度変調を制御して、空間光変調器１３０に画像を形成する光の強度変調の調整を行わせる。
　　絞り駆動部１６０は、映像処理部１５０から出力されるモーター制御信号に応じて、絞りユニット１２０のモーター１２２を駆動させる駆動信号を出力する。
　　図２は、プロジェクター装置から出力される光量を制御する制御系のブロック図である。
　　この図に示されるプロジェクター装置１００は、出力する光量を制御する制御系として、絞りユニット１２０、空間光変調器１３０、映像処理部１５０及び絞り駆動部１６０を備える。図１と同じ構成には同じ符号を付す。
　　絞りユニット１２０は、絞り１２１及びモーター１２２を備える。
　　絞り１２１は、光源１１０（図１）から出力される光を調整する「絞り」の本体部である。絞り１２１は、モーター１２２の軸と機械的に連動する複数の可動羽からなり、モーター１２２の回転に応じて可動羽が作動し、絞り位置に対応した絞りの開度（開口率）が定められる。
　　モーター１２２は、絞り１２１の絞りの開度を制御する。モーター１２２は、絞り駆動部１６０から入力される制御量に応じて駆動され、その回転軸の回転が伝達されて絞り１２１の可動羽が作動して絞り１２１の開度が調整される。また、モーター１２２は絞り１２１の開度を示す絞り位置に対応するモーター回転位置を記憶しているものとする。
　　プロジェクター装置１００における映像処理部１５０は、スケーリング処理部１５１、空間光変調器駆動処理部１５２、ヒストグラム取得部１５３、メモリ部１５４及び絞り制御部１５５を備える。
　　映像処理部１５０において、スケーリング処理部１５１は、入力される映像信号の解像度に応じて内部処理に必要な解像度の信号に変換する処理を行う。スケーリング処理部１５１は、入力される映像信号のタイミングに同期する同期信号を生成し、その同期信号にしたがって入力された映像信号のサンプリング処理をその同期信号にしたがって行う。スケーリング処理部１５１は、そのサンプリングされた情報に基づいて、予め定められた解像度に変換するスケーリング変換を行う。
　　空間光変調器駆動処理部１５２は、スケーリング処理部１５１によって変換された信号に基づいて、空間光変調器１３０を構成する液晶表示素子（或いは、ＤＭＤ）を駆動する信号を出力する。
　　ヒストグラム取得部１５３は、映像出力装置２００から入力される映像信号の明るさに応じて生成したヒストグラムを取得する。映像信号の明るさは、輝度レベルで表され、離散値に変換されたデジタル信号では、その階調値として示される。
　　ヒストグラム取得部１５３におけるヒストグラム解析は、画像の１フィールド単位にて輝度レベルの分布を取得するものである。本実施形態に示す例では、ヒストグラム取得部１５３は、輝度レベルを１６分割して解析を行い、輝度レベルに応じて分類されたヒストグラムからヒストグラム情報としてＨ０からＨ１５までの値（図３）を取得する。ヒストグラム取得部１５３は、得られたヒストグラム情報を絞り制御部１５５に出力する。
　　メモリ部１５４は、変換処理で参照するテーブルの情報や判定処理で基準とする閾値情報などの予め定めたデータを格納し、また、演算処理などで参照する変数を一時的に格納する記憶領域が配置される記憶部である。また、メモリ部１５４は、絞り制御部１５５に含まれるコンピュータを動作させるプログラムを記憶する。
　　絞り制御部１５５は、ヒストグラム取得部１５３からヒストグラム情報を取得し、メモリ部１５４に格納してあるデータを参照して、絞り駆動部１６０にモーター制御信号を出力し、プロジェクター装置１００の各部を制御する。また、絞り制御部１５５は、絞り駆動部１６０から入力されるモーター回転位置の情報から、その状態における絞り１２１の絞り位置を取得する。
　　絞り駆動部１６０は、絞り制御部１５５から出力されるモーター制御信号を受け、モーター１２２の回転方向及び回転速度を制御する。また、絞り駆動部１６０は、モーター１２２が記憶する、絞り１２１の絞り位置を参照するためのモーター回転位置を参照し、絞り制御部１５５に入力する。
　　図を参照し、本実施形態の絞り１２１の制御方法について説明する。
　　まず、本実施形態におけるヒストグラム取得部１５３が行うヒストグラム解析について示す。
　　図３は、ヒストグラム解析結果をグラフ化して示した例である。
　　この図の横軸は、映像信号の輝度レベルを示し、右側に行くほど明るいレベルを示す。縦軸は、その輝度レベル範囲に含まれる度数、すなわち画素の個数を示す。例えば、映像信号の輝度レベルが８ビット処理の場合、Ｈ０は輝度レベル０から１５の積算値となり、Ｈ１以降は１６ずつ値の大きい輝度レベルの積算値となる。ここで、具体的に８ビットの映像信号にて説明するとＨ０からＨ１５は、下記の範囲の積算値を示す。
　　Ｈ０＝１フィールドにおける輝度レベル０から１５の積算値、
　　Ｈ１＝１フィールドにおける輝度レベル１６から３１の積算値、
　　Ｈ２＝１フィールドにおける輝度レベル３２から４７の積算値、
　　Ｈ３＝１フィールドにおける輝度レベル４８から６３の積算値、
　　Ｈ４＝１フィールドにおける輝度レベル６４から７９の積算値、
　　Ｈ５＝１フィールドにおける輝度レベル８０から９５の積算値、
　　Ｈ６＝１フィールドにおける輝度レベル９６から１１１の積算値、
　　Ｈ７＝１フィールドにおける輝度レベル１１２から１２７の積算値、
　　Ｈ８＝１フィールドにおける輝度レベル１２８から１４３の積算値、
　　Ｈ９＝１フィールドにおける輝度レベル１４４から１５９の積算値、
　　Ｈ１０＝１フィールドにおける輝度レベル１６０から１７５の積算値、
　　Ｈ１１＝１フィールドにおける輝度レベル１７６から１９１の積算値、
　　Ｈ１２＝１フィールドにおける輝度レベル１９２から２０７の積算値、
　　Ｈ１３＝１フィールドにおける輝度レベル２０８から２２３の積算値、
　　Ｈ１４＝１フィールドにおける輝度レベル２２４から２３９の積算値、
　　Ｈ１５＝１フィールドにおける輝度レベル２４０から２５５の積算値
　　また、明るさの判定の閾値を「１６０」に定めると、その値より低い領域（Ｈ０からＨ９まで）は、暗判断レベル３０１と判定し、その値より高い領域（Ｈ１０からＨ１５まで）は、明判断レベル３０２と判定する。
　　ヒストグラム取得部１５３は、ヒストグラムのＨ０からＨ１５の中で、一番、輝度分布の多い輝度レベルの範囲を選定する。輝度分布の多い輝度レベルの範囲とは、ヒストグラム解析結果における棒グラフの中で一番高い値を示す輝度レベルの範囲である。図３の場合では、輝度ピーク３０３として示されるＨ５の輝度レベルの範囲である。以降、輝度分布の多い輝度レベルの範囲のことを「輝度ピーク」と呼称する。
　　図４は、図３と異なる画像についてヒストグラム解析を行った結果を示す図である。
　　この図は、図３と同じ条件でヒストグラム解析を行い、同じ座標軸で定義される。図４の場合の輝度ピークは、輝度ピーク４０１として示されるＨ１３の輝度レベルの範囲である。
　　続いて、ヒストグラム解析結果に基づいた絞り１２１の制御を示す。
　　ヒストグラム取得部１５３は、入力された映像信号の明るさ情報に基づいてヒストグラムを生成する。絞り制御部１５５は、ヒストグラム取得部１５３が検出したヒストグラム情報を元に、絞り駆動部１６０に制御信号を出力し、モーター１２２を駆動させ、絞り１２１を駆動する。絞り制御部１５５は、基本的には入力される映像信号のヒストグラムにおいて、輝度ピークが閾値の値より低い領域（Ｈ０からＨ９まで）の暗判断レベル３０１と判定されるときには絞り１２１を絞る方向に動作させ、ヒストグラムにおいて、輝度ピークが閾値の値より高い領域（Ｈ１０からＨ１５まで）の明判断レベル３０２と判定されるときには絞り１２１を開放とする。
　　ここで、絞り制御部１５５がヒストグラム情報に応じて絞り１２１の開度、すなわち制御目標とする絞り位置を定める絞り位置テーブルを定義する。
　　図５は、輝度ピークに応じた絞り位置を示す絞り位置テーブルを示す図である。
　　この図に示された絞り位置テーブルでは、輝度ピークをキーとして、絞り位置が参照できる。輝度ピークは、図３に示したとおりである。絞り位置については、絞り位置が１００の場合に絞り１２１を全開にした状態を示し、光源１１０の光量を１００％空間光変調器１３０へ出力する状態を示す。また、絞り位置が１０の場合には、空間光変調器１３０へ伝わる光量を絞り１２１を全開にした状態の１０％となるように絞り１２１が絞られた状態を示す。
　　本実施形態で示す例では、輝度ピークに応じて１００段階に設定した絞り位置により絞り制御を行う。すなわち、絞り制御部１５５は、輝度ピークがＨ１０からＨ１５のいずれかであれば、絞り位置を「１００」とする。輝度ピークがＨ９であれば、絞り位置を「９０」とする。同様に、絞り制御部１５５は、輝度が低くなるにしたがって絞り位置の値は小さな値を選択し、最も輝度が低い輝度ピークがＨ０であれば、絞り位置を「１」とする。
　　ここで、絞り位置「１００」は開放状態を示し、絞り位置「１０」は絞り１２１を絞って、１０％の光量を透過させる状態であり、絞り開度は１０％を示す。
　　絞り制御部１５５が行う絞り１２１の制御では、図５のテーブルを参照して最初に絞りを絞るか絞らないかの判定を行う。基本的に輝度ピークが明るい方向にあるか、暗い方向にあるかで決定する。本実施形態に示す例では、図３に示したように輝度ピークが明判断レベル３０２にある場合は絞りを開放にし、輝度ピークが暗判断レベル３０１にある場合は絞りを絞る動作を行う。
　　図３では、輝度ピーク３０３が暗判断レベル３０１に存在するので、絞りを絞った状態である。例えば、図３のヒストグラム特性の場合では、輝度ピーク３０３がＨ５であるので、図５を参照すると絞り開度は５０％になる。
　　一方、図４のヒストグラム特性の場合では、輝度ピーク４０１がＨ１３であり、明判断レベルにあるため絞りは開放である。
　　また、図６は、輝度変化の大きな画像の例を示す図である。この図に示されるように、黒を背景とする画面の一部が、符号６０２で示される丸のように輝度の高い領域がある画像を示している。例えば、夜空の月を撮影した場合の画像のモデルである。
　　図７は、図６に示した図に対しヒストグラム処理をした結果のヒストグラムを示す図である。この図の座標軸は、前述の図３、図４と同じである。グラフの７０１が背景の黒の領域に対応し、グラフの７０２が輝度の高い丸で示された符号６０２の領域に対応する。
　　絞り制御部１５５は、図５に示したテーブルを参照して絞り開度の選択を行ったと仮定すると、輝度ピークがＨ０であるから絞り開度として「１％」を選択することになる。そのため、輝度が高い部分６０２の部分についても一律に、絞り開放の状態に対して１％まで光量を絞ることになるので、白の領域の輝度が開放の状態に対して１％の光量で示される明るさまで落ちてしまうこととなる。この状態で表示した場合の画像では、見た目のコントラスト感に著しい低下を招くことになる。
　　図６に例示した画像のように、黒背景に一定面積以上の輝度の高い部分が存在する画像の場合、見た目のコントラスト感を確保するためには、絞りを開放にするのが望ましい。
　　そこで、図６のような画像を表示する場合においても良好な画像を得る制御手順を示す。先に示した手順に、以下に示す画像の明るさの判定に基づいた処理を追加する。
　　追加される処理では、絞り制御部１５５は、入力される映像信号に対応する全画素に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる画素の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高めるように調整する。
　　以下に、その具体的な方法について説明する。
　　はじめに、比較的輝度の高い領域を抽出するピーク検出エリアを定義して、明るい領域と判定される領域が占める面積を検出する。絞り制御部１５５は、ピーク検出エリアを判定に用いて、予め定められる閾値より高い輝度で示される範囲を特定し、その閾値に応じた判定範囲に含まれるヒストグラムの値を参照する。このように、ピーク検出エリアの範囲は、予め定められるものとする。
　　本実施形態では、絞り制御部１５５は、判定に用いる閾値を「２０８」と予め定め、ピーク検出エリアをＨ１３からＨ１５の範囲とする。絞り制御部１５５は、ピーク検出エリアの積算値をピーク検出値として、式（１）を用いて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　　絞り制御部１５５は、式（１）で求めたピーク検出値に基づいて、ピーク検出エリアとして検出された画素が全画素に占める割合を示すピーク割合を、式（２）を用いて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　　ここで、絞り制御部１５５は、式（３）を用いて全画素数を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　　また、絞り制御部１５５は、算出されたピーク割合に応じて式（４）に示す条件が成立した場合に、絞り１２１を開放とする。なお、絞り１２１を開放に切り換える判定に用いるピーク割合の閾値は、予め定めておくものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　　図７に示したように、絞り制御部１５５は、ピーク検出エリア７０３として定義された範囲に含まれる信号、すなわち、定めた閾値より高い輝度を示す信号を、輝度の高い信号と判定する。また、絞り制御部１５５は、ピーク割合にしたがって判定することにより、定められた閾値より輝度の高い信号で示される面積が、画像のどの程度の面積を占めるかを判定することができる。そして、その判定の結果から、絞り制御部１５５は、定められた閾値より輝度の高い信号で示される面積が広いと検出した場合には、絞りを開放に切り換える。
　　以上に示した式（１）から式（４）による判定処理により、明るさが予め定められる閾値以上となる領域の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合には、絞り制御部１５５は、絞り１２１の開度を高める制御を行って、絞り１２１を開放させることにより、プロジェクター装置１００は、十分な光量を用いた表示を行うことができる。
　　なお、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を絞り１２１を用いて制限する際に、映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広いことを、映像信号の明るさの分布と明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、絞り１２１の開度を高める調整を行う。
　　これにより、映像処理部１５０は、映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広い場合に、絞り制御部１５５が、絞り部の開度を開放側に調整することから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、入力される映像信号によって示される領域に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる領域の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高める調整を行う。
　　これにより、映像処理部１５０は、入力される映像信号によって示される領域に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる領域の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に、絞り制御部１５５が、絞り１２１の開度を高める調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。
　　映像処理部１５０では、絞り制御部１５５が、対象となる広さを、領域として検出する処理を行う。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、入力される映像信号によって示される領域に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる領域の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１を開放させる調整を行う。
　　これにより、絞り制御部１５５が、絞り１２１を開放させる調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。入力画像の輝度差が大きい画像であっても必要な光量を確保できる。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、絞り１２１に対し、映像信号の明るさの分布をヒストグラムで示し、ヒストグラムのピークの値に対応付けられた絞り１２１の開度に調整する。
　　これにより、絞り制御部１５５が、ヒストグラムのピークの値に対応付けられた絞り１２１の開度に調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。入力画像をヒストグラム処理によって判定できるので、処理の負荷を軽減できる。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、絞り１２１に対し、ヒストグラムと絞り１２１の開度を対応付ける対応テーブルを設定し、ヒストグラムのピーク値に対応する絞り１２１の開度に調整する。
　　これにより、絞り制御部１５５が、対応テーブルを参照し、ヒストグラムのピーク値に対応する絞り１２１の開度に調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。入力画像に応じたヒストグラム処理によって判定結果に応じて、処理の負荷を軽減できる。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、入力される映像信号に対応する全画素に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる画素が占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高める調整を行う。
　　これにより、絞り制御部１５５が、入力される映像信号に対応する全画素に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる画素が占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高める調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。
　　また、本発明の実施形態における絞り制御部１５５は、入力される映像信号に対応する全画素に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる画素の数が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高める調整を行う。
　　これにより、絞り制御部１５５が、入力される映像信号に対応する全画素に対して、明るさが予め定められる閾値以上となる画素の数が、予め定められる値より大きな値を示す場合に絞り１２１の開度を高める調整を行うことから、入力される映像信号に対応させて、出力される光量の適正値を確保することができる。
　　なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明の映像処理部１５０における、レベル検出の周期は、フィールド周期に同期して行う以外にも、フレーム周期に設定したり、或いは、フレーム周期より長い時間を設定したりすることも可能である。
　　上述のプロジェクター装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した絞り位置制御の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
  　１００　プロジェクター装置
　　１２１　絞り（絞り部）
　　１５０　映像処理部（絞り制御回路）
　　１５５　絞り制御部（制御部）

Claims (10)

  1. 　　入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する際に、前記映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が予め定められる広さより広いことを、前記映像信号の明るさの分布と前記明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、前記絞り部の開度を高める調整を行う制御部
    　　を備えることを特徴とする絞り制御回路。
  2. 　　前記該制御部は、
    　　前記入力される映像信号によって示される領域に対して、前記明るさが予め定められる閾値以上となる領域の占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に前記絞り部の開度を高める調整を行う
    　　ことを特徴とする請求項１に絞り制御回路。
  3. 　　前記制御部は、
    　　前記割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に前記絞り部を開放させる調整を行う
    　　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絞り制御回路。
  4. 　　前記制御部は、
    　　前記絞り部に対し、前記映像信号の明るさの分布をヒストグラムで示し、該ヒストグラムのピークの値に対応付けられた前記絞り部の開度に調整する
    　　ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の絞り制御回路。
  5. 　　前記制御部は、
    　　前記絞り部に対し、前記ヒストグラムと前記絞り部の開度を対応付ける対応テーブルを設定し、前記ヒストグラムのピーク値に対応する前記絞り部の開度に調整する
    　　ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の絞り制御回路。
  6. 　　前記該制御部は、
    　　前記入力される映像信号に対応する全画素に対して、前記明るさが予め定められる閾値以上となる画素が占める割合が、予め定められる値より大きな値を示す場合に前記絞り部の開度を高める調整を行う
    　　ことを特徴とする請求項１に絞り制御回路。
  7. 　　前記該制御部は、
    　　前記入力される映像信号に対応する全画素に対して、前記明るさが予め定められる閾値以上となる画素の数が予め定められる値より大きな値を示す場合に前記絞り部の開度を高める調整を行う
    　　ことを特徴とする請求項１に絞り制御回路。
  8. 　　入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する際に、前記映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広いことを、前記映像信号の明るさの分布と前記明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、前記絞り部の開度を高める調整を行う制御部
    　　を備えることを特徴とするプロジェクター装置。
  9. 　　入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する際に、前記映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広いことを、前記映像信号の明るさの分布と前記明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、前記絞り部の開度高める調整を行う手順
    　　をコンピュータに実行させることを特徴とする絞り制御プログラム。
  10. 　　入力される映像信号の明るさを示す情報に応じて出力する光量を、絞り部を用いて制限する際に、前記映像信号に基づいて表示される画像において、予め定められる明るさより明るい領域が、予め定められる広さより広いことを、前記映像信号の明るさの分布と前記明るい領域に含まれる画素の数に基づいて判定した場合に、前記絞り部の開度を高める調整を行う過程
    　　を含むことを特徴とする絞り制御方法。
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