JP4010304B2 - プロジェクタ及びパターン画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーンなどの投射対象物に投射光を投射して、画像を表示するプロジェクタに関し、特に、投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、投射対象物を撮影する撮像部と、を備えるプロジェクタに関するものである。

近年のプロジェクタでは、投射レンズ内にズームレンズを備え、そのズームレンズを駆動させ、そのズームレンズのズーム位置を変化させることにより、スクリーン上に形成される投射光範囲の大きさを自在に可変できるものが知られている。

また、そのようなプロジェクタをスクリーンの前方に設置する場合、プロジェクタからスクリーンに投射された投射光によって、スクリーン上に適切に画像が表示されるように、予め、プロジェクタにおいて、ズーム調整，キーストーン補正，フォーカス調整など種々の調整を行う必要がある。

しかしながら、可搬性のあるプロジェクタの場合、プロジェクタを設置する度に、スクリーンとの相対的位置が変わる可能性があるため、ユーザは、上記のような各種調整を、その都度行わねばならず、非常に煩雑であった。

そこで、従来においては、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、プロジェクタにモニタカメラを設けると共に、そのプロジェクタをスクリーンの前方に設置した際に、まず、プロジェクタにおいて、液晶ライトバルブ上に形成した調整用パターン画像をスクリーン上に拡大投射して表示させ、そのパターン画像を表示するスクリーンをモニタカメラによって撮影し、その撮影画像を解析して、その解析結果に基づいて、上記した各種調整を自動的に行うようにしていた。

一般に、モニタカメラでは、入射した光を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを備えており、撮影画像の全体の明るさを予め設定された値（露出目標値）にするために、シャッタ速度やゲイン（感度）や絞りなどを可変する機能（自動露出）を有している。

図６は従来におけるモニタカメラの自動露出による効果を説明するための説明図である。図６において、上段は、調整用パターン画像の表示されたスクリーンを示し、中段は、そのスクリーンをモニタカメラによって撮影して得た撮影画像を示し、下段は、その撮影画像において、中央の水平線（破線）に沿って並ぶ各画素の明るさを表す値を示している。また、（Ａ）はプロジェクタの通常時の状態を示しており、（Ｂ）は、プロジェクタの低輝度設定時の状態を示している。
なお、撮影画像における各画素の明るさを表す値を、以下、階調値という。かかる階調値は、モニタカメラ（ＣＣＤモジュール）から出力される撮影画像の画像信号から得られる値である。

図６において、液晶ライトバルブ上に形成した調整用パターン画像は全面白の画像であり、上段に示すように、スクリーンにおいて、パターン画像の表示された範囲、すなわち、白色部分の範囲が、上記した投射光範囲となる。

また、モニタカメラによって撮影して得られる撮影画像では、中段のようになる。

また、下段において、横軸は撮影画像の中央水平線上における各画素の位置に対応し、縦軸は各画素の階調値を示している。

プロジェクタにおいて、光源ランプが低輝度設定にされている場合は、通常時に比較して、プロジェクタから投射される投射光の輝度は低くなる。そのため、スクリーン上に表示されるパターン画像の明るさも、図６（Ｂ）に示すように、（Ａ）の通常時に比較して、暗くなっている。しかし、そのパターン画像をモニタカメラによって自動露出で撮影すると、被写体が暗くても撮影画像の全体の明るさが適正になるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが調整されるため、その撮影画像では、パターン画像の明るさは、図８（Ｂ）に示すように、（Ａ）の通常時と変わらない。従って、撮影画像において、黒色部分（すなわち、投射光範囲外の部分）は無視できるほど暗いため、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるのに対し、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）における各画素の階調値は、ほぼ、所望階調値Ｌｔのまま、変化しない。

このように、モニタカメラにおいて自動露出機能を働かせることにより、プロジェクタにおいて、光源ランプを低輝度設定し、スクリーン上に表示されるパターン画像の明るさが暗くなっても、撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）における各画素の階調値を、通常時と同様に、所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。このことは、低輝度設定時に限らず、光源ランプが経年劣化して、その輝度が落ちた場合でも、同様である。

特開２０００−２４１８７４号公報

しかしながら、このようなズームレンズとモニタカメラを備えるプロジェクタにおいては、ズームレンズのズーム位置を変えて、スクリーン上の投射光範囲の大きさを変化させた場合に、モニタカメラの自動露出に起因して、次のような問題があった。

図７は従来におけるズーム位置を変えた場合の、モニタカメラの自動露出による問題を説明するための説明図である。図７において、図６と同様に、上段は調整用パターン画像の表示されたスクリーンを、中段はそのスクリーンの撮影画像を、下段はその撮影画像における画素の階調値を、それぞれ示している。また、（Ａ）はズームレンズのズーム位置を中間位置にした場合の状態を示しており、（Ｂ）はそのズーム位置をワイド側にした場合の状態を示しており、（Ｃ）はそのズーム位置をテレ側にした場合の状態を示している。

プロジェクタにおいて、ズームレンズのズーム位置をワイド側にした場合、スクリーン上における投射光範囲の面積は、図７（Ｂ）の上段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して、広くなる。ここで、液晶ライトバルブ上に形成される調整用パターン画像は一定であるため、スクリーン上における投射光範囲の面積が広くなると、それに伴って、スクリーン上に表示されるパターン画像も拡大する。従って、そのパターン画像をモニタカメラによって撮影すると、その撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）の面積は、図７（Ｂ）の中段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して広くなり、黒色部分（即ち、投射光範囲外の部分）の面積は狭くなる。

このとき、その撮影を自動露出で行うと、撮影画像の全体の明るさを露出計算値として算出し、その露出計算値が、予め設定された露出目標値に等しくなるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが制御される。ここで、撮影画像の全体の明るさは、ＣＣＤにおける各画素で検出される光を電気信号に変換して増幅した量の総和でもあり、その値は、その撮影画像における各画素の階調値の平均値に比例する。よって、通常、露出計算値は、撮影画像における全画素の階調値の平均値を用いる。

一方、露出目標値は、予め設定された一定値であるため、図７（Ａ）に示すように、ズーム位置が中間位置である場合に、露出計算値が、その露出目標値に一致していたとすると、上記したように、ズーム位置をワイド側にして、撮影画像における白色部分の面積が広くなった場合、その面積の広がり分だけ、全画素の階調値の平均値、すなわち、露出計算値は、露出目標値よりも上昇する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させると、撮影画像における全画素の階調値の平均値は下がることになる。上述したように、撮影画像において、黒色部分は無視できるほど暗く、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるので、全画素の階調値の平均値が下がるということは、図７（Ｂ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも下がるということに他ならない。

反対に、ズームレンズのズーム位置をテレ側にした場合、スクリーン上における投射光範囲の面積は、図７（Ｃ）の上段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して、狭くなる。ここで、上述したとおり、液晶ライトバルブ上に形成されるパターン画像は一定であるため、スクリーン上における投射光範囲の面積が狭くなると、それに伴って、スクリーン上に表示されるパターン画像も縮小する。従って、そのパターン画像をモニタカメラによって撮影すると、その撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）の面積は、図７（Ｃ）の中段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して狭くなり、黒色部分（即ち、投射光範囲外の部分）の面積は広くなる。

このように、撮影画像における白色部分の面積が狭くなった場合、その面積の狭まばり分だけ、全画素の階調値の平均値、すなわち、露出計算値は、露出目標値よりも低下する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させると、撮影画像における全画素の階調値の平均値は上がり、結果として、図７（Ｃ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも上がることになる。

以上説明したように、従来においては、ズームレンズのズーム位置をワイド側にして、スクリーン上の投射光範囲の面積が広くなった場合には、モニタカメラの自動露出に起因して、撮影画像における白色部分の各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも下がってしまい、反対に、テレ側にして投射光範囲の面積が狭くなった場合には、白色部分の各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも上がってしまい、何れの場合も、白色部分の階調値の平均値を所望階調値Ｌｔに維持することはできなかった。

従って、このように、ズームレンズのズーム位置の変化によって、撮影画像における白色部分の階調値の平均値が所望階調値Ｌｔから外れてしまうと、その後、上述したように、その撮影画像を解析して、その解析結果に基づき、種々の調整を自動的に行おうとした場合に、調整の内容によっては、適正な調整が行えないという問題があった。

なお、このような問題は、調整用パターン画像が、全面白である場合に限らず、白色以外の他の特定の色（例えば、緑色など）である場合にも、あるいは、全面でなく一部である場合にも、起こり得る。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、ズームレンズのズーム位置が変化しても、撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる技術を提供することにある。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明のプロジェクタは、投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
前記投射対象物に表示するための所定のパターン画像を形成することが可能な画像形成部と、
前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
制御部と、
前記投射対象物を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得し、取得した前記撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の面積に関連するパラメータが、予め設定された目標パラメータにほぼ等しくなるように、前記画像形成部に形成される前記パターン画像における特定色部分の面積を変化させることを要旨とする。

このように、本発明のプロジェクタでは、撮影画像における特定色部分の面積に関連するパラメータが、目標パラメータにほぼ等しくなるように、画像形成部に形成されるパターン画像における特定色部分の面積を変化させている。撮影画像における特定色部分の面積は、画像形成部に形成されるパターン画像における特定色部分の面積と相関関係があるため、画像形成部に形成されるパターン画像における特定色部分の面積を変化させることにより、撮影画像における特定色部分の面積に関連するパラメータを変化させることができる。一方、撮影画像における特定色部分の面積は、特定色部分の階調値の平均値が決まると、一意的に決まる。従って、例えば、目標パラメータとして、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値が所望階調値に一致しているときの、撮影画像における特定色部分の面積に関連するパラメータの値を設定しておけば、ズームレンズのズーム位置の変化によって、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値が所望階調値から外れ、特定色部分の面積に関連するパラメータが目標パラメータから外れたとしても、その目標パラメータとほぼ等しくなるように、画像形成部に形成されるパターン画像における特定色部分の面積を変化させることにより、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値を所望階調値とほぼ等しくなるようにすることができる。

従って、本発明のプロジェクタによれば、ズームレンズのズーム位置が変化しても、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。

なお、特許請求の範囲及び明細書において、撮影画像における特定色部分の面積に関連したパラメータには、面積自体のほか、特定色部分を構成する画素の数や、特定色部分を構成する形状の長さ（例えば、特定色部分が矩形であれば、その１辺の長さなど）などが含まれる。また、それに対応して、目標パラメータも、目標面積や、目標画素数や、目標長さなどが含まれる。

また、本発明のプロジェクタにおいて、前記特定の色は白色であってもよい。また、白色以外の他の特定の色、例えば、緑色，灰色などであってもよい。

なお、本発明は、上記したプロジェクタなどの装置発明の態様に限ることなく、プロジェクタにおいて、投射対象物に所定のパターン画像を表示させる方法など、方法発明としての態様で実現することも可能である。

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。
１．プロジェクタの構成：
２．画像投射動作：
３．露出目標値設定動作：
４．具体例：
５．実施例の効果：
６．変形例：
６−１．変形例１：
６−２．変形例２：
６−３．変形例３：
６−４．変形例４：

１．プロジェクタの構成：
図１は本発明の一実施例としてのプロジェクタの構成を示すブロック図である。このプロジェクタ１００は、可搬性を有するプロジェクタであって、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部１０２と、撮像部１０４と、撮像制御部１０５と、撮影画像メモリ１０６と、パターン画像メモリ１０７と、画像処理部１０８と、液晶ライトバルブ駆動部１１０と、照明光学系１１２と、液晶ライトバルブ１１４と、ズームレンズ１１６を備える投射光学系１１８と、ＣＰＵ１２０と、ズームレンズ駆動部１２４と、リモコン制御部１２６と、リモコン１２８と、を備えている。

なお、図１では、ＣＰＵ１２０は、バスを介して、撮像制御部１０５，撮影画像メモリ１０６，パターン画像メモリ１０７，画像処理部１０８，液晶ライトバルブ駆動部１１０，ズームレンズ駆動部１２４，リモコン制御部１２６のみとつながっているように描いてあるが、実際には他の構成部ともつながっている。また、撮像部１０４はＣＣＤを備えており、その撮像部１０４及び撮像制御部１０５は、モニタカメラとしてのＣＣＤモジュール１３０を構成している。

また、本実施例において、図１に示す撮像部１０４は請求項に記載の撮像部に、撮像制御部１０５は請求項に記載の撮像制御部に、液晶ライトバルブ１１４は請求項に記載の画像形成部に、ズームレンズ１１６は請求項に記載のズームレンズに、ＣＰＵ１２０は請求項における制御部に、それぞれ、相当する。

２．画像投射動作：
それでは、まず、プロジェクタ１００における通常動作である画像投射動作について簡単に説明する。

図１において、ユーザがリモコン１２８を用いて、画像投射の開始を指示すると、リモコン１２８は、入力されたその指示を無線通信によってリモコン制御部１２６に伝える。リモコン制御部１２６は、リモコン１２８からの指示をバスを介してＣＰＵ１２０に伝える。ＣＰＵ１２０は、それら指示に基づいて、画像処理部１０８を始めとする各構成部を制御して、画像投射動作を行う。

まず、Ａ／Ｄ変換部１０２が、ビデオプレーヤやテレビやＤＶＤプレーヤなどから出力された画像信号や、パーソナルコンピュータなどから出力された画像信号を入力し、これらアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、画像処理部１０８に出力する。画像処理部１０８は、画像の表示状態（例えば、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合いなど）が所望の状態となるように、入力されたデジタル画像信号を調整し、液晶ライトバルブ駆動部１１０へ出力する。

液晶ライトバルブ駆動部１１０は、入力されたデジタル画像信号に基づいて、液晶ライトバルブ１１４を駆動し、液晶ライトバルブ１１４上に画像を形成する。これにより、液晶パネル１１４では、照明光学系１１２から射出された照明光を、その形成した画像に応じて変調する。投射光学系１１８は、プロジェクタ１００の筐体の前面に取り付けられており、液晶ライトバルブ１１４によって変調された投射光を、スクリーン（図示せず）に投射する。これにより、スクリーン上には、画像が投射表示される。

３．パターン画像可変動作：
それでは、プロジェクタ１００における本発明の特徴部分であるパターン画像可変動作について、詳細に説明する。

従来においては、上述したように、液晶ライトバルブ上に形成される調整用パターン画像は、一定であったが、本実施例においては、撮影画像における白色部分の面積が目標面積にほぼ等しくなるよう、液晶ライトバルブ上に形成される調整用パターン画像における白色部分の面積を変化させることにより、ズームレンズ１１６のズーム位置が変化しても、撮影画像における白色部分の階調値の平均値が、予め設定された所望階調値にほぼ維持されるようにしている。

そこで、ユーザが、スクリーンの前方における所望の位置にプロジェクタ１００を設置した後、プロジェクタ１００の電源をオンすると、プロジェクタ１００は、種々の調整を行うために、スクリーン上に調整用パターン画像を投射表示させる。

具体的には、ＣＰＵ１２０が、調整用パターン画像を生成して、デジタル画像信号としてパターン画像メモリ１０７に書き込み、画像処理部１０８，液晶ライトバルブ駆動部１１０などに画像投射を指示すると、画像処理部１０８が、書き込んだデジタル画像信号を読み出して、液晶ライトバルブ駆動部１１０へ出力する。液晶ライトバルブ駆動部１１０は、入力されたデジタル画像信号に基づいて液晶ライトバルブ１１４を駆動し、液晶ライトバルブ１１４上に、後述するような調整用パターン画像を形成する。液晶ライトバルブ１１４は、照明光学系１１２から射出された照明光を、その形成したパターン画像に応じて変調する。投射光学系１１８は、液晶ライトバルブ１１４によって変調された投射光を、ズームレンズ１１６などを介して、スクリーンに投射する。これにより、スクリーンには、調整用パターン画像が表示される。スクリーン上において、この調整用パターン画像の表示された範囲が、投射光範囲となる。

本実施例では、調整用パターン画像として、例えば、垂直方向において、上の部分が黒色、下の部分が白色の、上下２色に分かれた画像を用いる。従って、スクリーン上において、投射光範囲も、上の部分が黒色、下の部分が白色と、上下２色に分かれることになる。

こうして、スクリーン上にパターン画像が表示された後、次に、ユーザが、スクリーン上における投射光範囲の大きさを調整すべく、リモコン１２８のズームボタン（図示せず）を操作して、ズーム位置の移動を指示すると、リモコン１２８は、入力されたその指示を無線通信によってリモコン制御部１２６に伝える。リモコン制御部１２６は、リモコン１２８からの指示をバスを介してＣＰＵ１２０に伝える。ＣＰＵ１２０は、その指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２４を制御して、投射光学系１１８が備えるズームレンズ１１６を駆動し、ズームレンズ１１６のズーム位置を移動させる。その後、スクリーン上における投射光範囲が所望の大きさとなったところで、ユーザが、リモコン１２８のズームボタンを操作して、ズーム位置の移動停止を指示すると、ＣＰＵ１２０は、その指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２４を制御して、ズームレンズ１１６のズーム位置の移動を停止させる。

また、ＣＰＵ１２０は、図示せざるメモリからパターン画像可変処理プログラムを読み出して実行する。具体的には、ＣＰＵ１２０は、図２に示す処理手順に従って、パターン画像メモリ１０７を始めとする各構成部を制御して、パターン画像の可変動作を行うことになる。

図２は図１のプロジェクタにおけるパターン画像可変処理の処理手順を示すフローチャートである。

図２に示す処理が開始されると、ＣＰＵ１２０は、調整用パターン画像として、予め決められた初期画像を生成して、デジタル画像信号としてパターン画像メモリ１０７に書き込み（ステップＳ１０２）、画像処理部１０８，液晶ライトバルブ駆動部１１０などに画像投射を指示する（ステップＳ１０４）。なお、初期画像としては、例えば、上記と同様の、上下で黒白に分かれた画像であって、さらに、画像全体に対する黒色部分と白色部分の面積比が、それぞれ、５０％ずつである画像を用いるものとする。これにより、液晶ライトバルブ１１４上には、上下で黒白に半々に分かれたパターン画像が形成され、そのパターン画像がスクリーン上に拡大投射されて表示される。

なお、プロジェクタ１００の電源をオンした後に、前述したごとく、ＣＰＵ１２０で生成される調整用パターン画像自体を、このような初期画像とした場合には、これらステップＳ１０２，Ｓ１０４を省略することができる。また、初期画像としては、画像中に、少なくとも白色部分が存在していればよく、白色部分の大きさや形状は任意でよい。

次に、ＣＰＵ１２０は、撮像制御部１０５に対して、撮影を指示する（ステップＳ１０６）。これにより、撮像制御部１０５は、撮像部１０４を制御して、撮影を開始させる。撮像部１０４は、パターン画像の表示されたスクリーンを撮影する。また、このとき、撮像制御部１０５は、撮像部１０４によって撮影された撮影画像から、全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄを露出計算値として算出し、その露出計算値が、予め設定されている露出目標値Ｒに等しくなるように、撮像部１０４におけるシャッタ速度やゲインや絞りなどを制御して、自動露出を行う。

こうして、撮像部１０４は、パターン画像の表示されたスクリーンを撮影すると、撮影した撮影画像をデジタル画像信号として画像処理部１０８へ出力する。画像処理部１０８は、入力されたデジタル画像信号に、所望の処理を施した後、撮影画像メモリ１０６に書き込む。

次に、ＣＰＵ１２０は、撮影画像メモリ１０６からデジタル画像信号を読み出して、２値化処理を施すことにより、白黒２値の撮影画像を取得する。そして、その取得した撮影画像を解析して、撮影画像における白色部分の面積を導き出す（ステップＳ１０８）。白色部分の面積は、白色画素の画素数に比例するため、ＣＰＵ１２０は、白黒２値の撮影画像から、白色画素の画素数をカウントすることによって、白色部分の面積を導き出すことができる。

図３は液晶ライトバルブ１１４に形成される調整用パターン画像とＣＣＤモジュール１３０によって撮影される撮影画像とを示す説明図である。図３において、（Ａ）は液晶ライトバルブ１１４に形成される調整用パターン画像であり、（Ｂ）は、その調整用パターン画像をスクリーン上に拡大投射して表示させ、その表示したスクリーンをＣＣＤモジュール１３０によって撮影した撮影画像である。前述したとおり、スクリーン上において、この調整用パターン画像の表示された範囲が投射光範囲であるため、撮影画像においても、投射光範囲の部分が、調整用パターン画像に対応している。

本実施例においては、図３（Ａ）に示すように、調整用パターン画像として、上の部分が黒色、下の部分が白色の、上下２色に分かれた画像を用いるため、図３（Ｂ）に示すように、撮影画像において、投射光範囲の部分は、上の部分が黒色部分となり、下の部分が白色部分となる。また、投射光範囲外部分は、黒色部分となる。初期画像では、上の黒色部分と下の白色部分とは、半々になっている。

今、図３（Ｂ）に示すように、撮影画像において、白色部分（すなわち、投射光範囲の下の部分）の面積をＳｐ、白色部分の階調値の平均値をＬ、撮影画像全体の面積をＳｃｃｄ、撮影画像における全画素の階調値の平均値をＬｃｃｄとすると、階調値の平均値と面積との関係は式（１）のごとくになる。
Ｌｃｃｄ／Ｌ＝Ｓｐ／Ｓｃｃｄ （１）

従って、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐは、式（２）で表される。
Ｓｐ＝（Ｌｃｃｄ×Ｓｃｃｄ）／Ｌ （２）
撮影画像において、黒色部分（すなわち、投射光範囲の上の部分及び投射光範囲外の部分）は無視できるほど暗いため、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるからである。
なお、例えば、撮影画像において、画素の階調値が０ではないが、或る閾値以下である部分については、投射光範囲の上の部分または投射光範囲外であると判断して、その部分における画素の階調値を０に置き換えて計算するようにしてもよい。

ところで、自動露出では、前述したとおり、露出計算値として、撮影画像における全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄを用いており、その露出計算値Ｌｃｃｄが、露出目標値Ｒに等しくなるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが制御される。従って、式（２）において、ＬｃｃｄにＲを代入することにより、式（２）は、式（３）のごとくになる。
Ｓｐ＝（Ｒ×Ｓｃｃｄ）／Ｌ （３）

ここで、露出目標値Ｒは定数であり、撮影画像全体の面積Ｓｃｃｄも定数であるため、式（３）から、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが決まると、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが一意的に決まることがことがわかる。

そこで、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔに一致しているときの、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐを目標面積Ｓｐｔとすると、その目標面積Ｓｐｔは、式（３）から、式（４）に示すごとく導くことができる。
Ｓｐｔ＝（Ｒ×Ｓｃｃｄ）／Ｌｔ （４）

よって、ズームレンズ１１６のズーム位置の変化に関わらず、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔをほぼ維持するようにするには、ズーム位置の変化に関わらず、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔとなるようにすればよい。

一方、前述したとおり、撮影画像において、投射光範囲の部分は、スクリーン上に表示されたパターン画像、言い換えれば、液晶ライトバルブ１１４上に形成されたパターン画像に対応している。従って、図３（Ｂ）に示すように、撮影画像における投射光範囲の面積をＳｚとし、図３（Ａ）に示すように、液晶ライトバルブ１１４上に形成されるパターン画像全体の面積をＳｌｖとし、そのパターン画像における白色部分の面積（以下、ライトバルブ白色面積と略す。）をＳｑとすると、撮影画像における、投射光範囲の面積Ｓｚに対する白色部分の面積Ｓｐの比（面積比）は、液晶ライトバルブ１１４上における、パターン画像全体の面積Ｓｌｖに対するライトバルブ白色面積Ｓｑの比（面積比）と、式（５）に示すごとく一致する。
Ｓｐ／Ｓｚ＝Ｓｑ／Ｓｌｖ （５）

従って、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐは、式（６）で表される。
Ｓｐ＝（Ｓｑ×Ｓｚ）／Ｓｌｖ （６）

式（６）において、液晶ライトバルブ１１４上におけるパターン画像全体の面積Ｓｌｖは定数である。さらに、現時点では、前述したように、ズームレンズ１１６のズーム位置の移動が停止しているため、スクリーン上における投射光範囲の大きさは変化せず、それ故、撮影画像における投射光範囲の面積Ｓｚも一定である。従って、式（６）から、ライトバルブ白色面積Ｓｑを変化させれば、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが変化することがわかる。

以上のことから、ズームレンズ１１６のズーム位置の変化に関わらず、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐがほぼ目標面積Ｓｐｔと等しくなるように、ライトバルブ白色面積Ｓｑを変化させるようにすれば、ズーム位置の変化に関わらず、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌを所望階調値Ｌｔにほぼ維持するようにすることができる。

そこで、予め、目標面積Ｓｐｔを設定して、図示せざるメモリに格納しておく。そして、図２に戻って、ＣＰＵ１２０は、そのメモリから目標面積Ｓｐｔを読み出して、ステップ１０８で導き出した白色部分の面積Ｓｐを目標面積Ｓｐｔと比較する（ステップＳ１１０）。そして、比較した結果、白色部分の面積Ｓｐを目標面積Ｓｐｔと等しくない場合には、ＣＰＵ１２０は、両者が等しくなるよう、ライトバルブ白色面積Ｓｑを変化させるようにする。

図４は液晶ライトバルブ１１４上に形成されるパターン画像における白色部分の面積が変化する様子を示す説明図である。図４において、（Ｂ）は前述した初期画像であり、（Ａ）はその初期画像に対して、ライトバルブ白色面積Ｓｑを大きくした場合を示し、（Ｃ）は、反対にＳｑを小さくした場合を示している。このように、本実施例では、液晶ライトバルブ１１４上に形成されるパターン画像において、白色部分の横辺の長さはそのままで、縦辺の長さを変えることにより、ライトバルブ白色面積Ｓｑを変化させている。

従って、図２のステップＳ１１０において、比較した結果、例えば、白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔよりも大きい場合には、白色部分の面積Ｓｐを小さくするために、ＣＰＵ１２０は、図４（Ｃ）に示すごとくライトバルブ白色面積Ｓｑが小さくなるように、調整用パターン画像を修正して、パターン画像メモリ１０７の内容を書き換えた上で（ステップＳ１１２）、画像処理部１０８，液晶ライトバルブ駆動部１１０などに画像投射を指示する（ステップＳ１１４）。これにより、液晶ライトバルブ１１４上には、ライトバルブ白色面積Ｓｑが小さくなるように修正されたパターン画像が形成され、その修正されたパターン画像がスクリーン上に拡大投射されて表示される。そして、ＣＰＵ１２０は、再度、撮影画像メモリ１０６から撮影画像を取得して、その撮影画像における白色部分の面積Ｓｐを導き出す（ステップＳ１０８）。このとき、ライトバルブ白色面積Ｓｑが小さくなったことにより、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐも小さくなるため、目標面積Ｓｐｔに近づくことになる。

反対に、白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔよりも小さい場合には、白色部分の面積Ｓｐを大きくするために、ＣＰＵ１２０は、図４（Ａ）に示すごとくライトバルブ白色面積Ｓｑが大きくなるように、調整用パターン画像を修正して、パターン画像メモリ１０７の内容を書き換えた上で（ステップＳ１１６）、同様に、画像処理部１０８，液晶ライトバルブ駆動部１１０などに対し画像投射を指示する（ステップＳ１１８）。これにより、液晶ライトバルブ１１４上には、ライトバルブ白色面積Ｓｑが大きくなるように修正されたパターン画像が形成され、その修正されたパターン画像がスクリーン上に拡大投射されて表示される。ＣＰＵ１２０は、撮影画像メモリ１０６から撮影画像を取得して、その撮影画像における白色部分の面積Ｓｐを導き出す（ステップＳ１０８）。このとき、ライトバルブ白色面積Ｓｑが大きくなったことにより、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐも大きくなるため、目標面積Ｓｐｔに近づくことになる。

以下、同様の処理を、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔと等しくなるまで繰り返し、ステップＳ１１０の比較の結果、ついに、白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔと等しくなったら、ＣＰＵ１２０は、撮像制御部１０５に対して、撮影を指示し（ステップＳ１２０）、図２に示すパターン画像可変処理を終了する。

撮像部１０４は既に撮影中であるため、撮像制御部１０５は、撮像部１０４に撮影を継続させる。また、撮像制御部１０５は、撮像部１０４による撮影画像から露出計算値を算出し、その露出計算値が露出目標値Ｒに等しくなるように、撮像部１０４におけるシャッタ速度やゲインや絞りなどを制御して、自動露出を行う。

撮像部１０４は、撮影した撮影画像をデジタル画像信号として画像処理部１０８へ出力し、画像処理部１０８は、そのデジタル画像信号に所望の処理を施した後、撮影画像メモリ１０６に書き込み、その内容を更新していく。

ＣＰＵ１２０は、その後、撮影画像メモリ１０６からデジタル画像信号を読み出して、撮影画像を取得し、その撮影画像を解析する。そして、その解析結果に基づいて、各種調整を実行する。

４．具体例：
ここで、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが、目標面積Ｓｐｔに等しくない場合の動作について、図を用いてさらに具体的に説明する。

図５は撮影画像と、撮影画像の各画素の階調値を示す説明図であり、図５において、上段は、ＣＣＤモジュール１３０によって撮影された撮影画像を示し、下段は、その撮影画像において、破線で示す所定の水平線に沿って並ぶ各画素の階調値を示している。

例えば、今、図５（Ｂ）に示すように、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔに一致しているとき、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが"１２０，０００"であるとすると、上記した目標面積Ｓｐｔは、"１２０，０００"となる。従って、図５（Ａ）の下段に示すように、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔの半分しかなく、白色部分の面積Ｓｐが、図５（Ａ）の上段に示すように、目標面積Ｓｐｔの２倍の"２４０，０００"もある場合には、白色部分の面積Ｓｐを小さくするために、ＣＰＵ１２０は、ライトバルブ白色面積Ｓｑが小さくなるように、白色部分の縦辺の長さを短くする。すると、図５（Ｂ）の上段に示すように、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔ（"１２０，０００"）と等しくなったときに、白色部分の階調値の平均値Ｌが、図５（Ｂ）の下段に示すように、所望階調値Ｌｔに一致するようになる。

また、図５（Ｃ）の下段に示すように、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔの２倍あって、白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐの半分の"６０，０００"しかない場合には、白色部分の目標面積Ｓｐを大きくするために、ＣＰＵ１２０は、ライトバルブ白色面積Ｓｑが大きくなるように、白色部分の縦辺の長さを長くする。すると、上述したとおり、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔ（"１２０，０００"）と等しくなったときに（図５（Ｂ）の上段）、白色部分の階調値の平均値Ｌが、所望階調値Ｌｔに一致するようになる（図５（Ｂ）の下段）。

５．実施例の効果：
以上説明したように、本実施例においては、ズームレンズのズーム位置の変化によって、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔから外れても、その目標面積Ｓｐｔにほぼ等しくなるよう、液晶ライトバルブ上に形成される調整用パターン画像における白色部分の面積を変化させることにより、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔとほぼ等しくなるようにしている。従って、ズームレンズ１１６のズーム位置が変化しても、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌを所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。

６．変形例：
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。

６−１．変形例１：
上記した実施例においては、調整用パターン画像として、垂直方向において、上の部分が黒色、下の部分が白色の、上下２色に分かれた画像を用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、調整用パターン画像としては、後に行われる調整の内容に応じて、適正なパターン画像を用いることができる。

また、液晶ライトバルブ１１４上に形成される調整用パターン画像において、白色部分の横辺の長さはそのままで、縦辺の長さを変えることにより、ライトバルブ白色面積Ｓｑを変化させるようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ライトバルブ白色面積Ｓｑさえ変化すればよく、白色部分の形状は、どのような形状であってもよい。

さらにまた、例えば、調整用パターン画像として、上記した白色に代えて、他の特定の色、例えば、緑色，灰色などを用いるようにしてもよい。

６−２．変形例２：
上記した実施例においては、撮影画像における白色部分の面積Ｓｐが目標面積Ｓｐｔと等しくなるよう制御していたが、本発明は、このような白色部分の面積Ｓｐに限定されるものではなく、面積自体でなくても、白色部分の面積Ｓｐに関連する値であればよい。すなわち、白色部分の面積Ｓｐに代えて、例えば、撮影画像における投射光範囲の面積Ｓｚに対する白色部分の面積Ｓｐの比（面積比）や、白色部分の横辺の長さおよび／または縦辺の長さや、白色部分を構成する画素の数を用いるようにしてもよい。さらには、撮影画像の黒色部分の面積や、投射光範囲内の黒色部分を構成する画素の数を用いるようにしてもよい。

なお、白色部分の面積Ｓｑに代えて、このような変更を行った場合には、それに伴って、目標面積Ｓｐｔも、対応する値に変更する必要がある。

６−３．変形例３：
上記した実施例では、撮像制御部１０５は、撮像部１０４におけるシャッタ速度やゲインや絞りなどを制御して、自動露出を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、シャッタ速度，ゲイン及び絞りのうち、いずれか１つを制御して、自動露出を行ってもよいし、あるいは、２つ以上を組み合わせ、それらを制御して自動露出を行ってもよい。

６−４．変形例４：
プロジェクタ１００における電気光学デバイスとして液晶ライトバルブ１１４を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像信号に基づいて画像を形成し、その形成した画像に応じて変調した光を射出する種々の装置を利用することができる。例えば、ＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いても良いし、ＣＲＴやプラズマディスプレイパネルなどを用いてもよい。

本発明の一実施例としてのプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１のプロジェクタにおけるパターン画像可変処理の処理手順を示すフローチャートである。 液晶ライトバルブ１１４に形成される調整用パターン画像とＣＣＤモジュール１３０によって撮影される撮影画像とを示す説明図である。 液晶ライトバルブ１１４上に形成されるパターン画像における白色部分の面積が変化する様子を示す説明図である。 撮影画像と、撮影画像の各画素の階調値を示す説明図である。 従来におけるモニタカメラの自動露出による効果を説明するための説明図である。 従来におけるズーム位置を変えた場合の、モニタカメラの自動露出による問題を説明するための説明図である。

符号の説明

１００...プロジェクタ
１０２...Ａ／Ｄ変換部
１０４...撮像部
１０５...撮像制御部
１０６...撮影画像メモリ
１０７...パターン画像メモリ
１０８...画像処理部
１１０...液晶ライトバルブ駆動部
１１２...照明光学系
１１４...液晶ライトバルブ
１１６...ズームレンズ
１１８...投射光学系
１２０...ＣＰＵ
１２４...ズームレンズ駆動部
１２６...リモコン制御部
１２８...リモコン
１３０...ＣＣＤモジュール

Claims (4)

1. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
   前記投射対象物に表示するための所定のパターン画像を形成することが可能な画像形成部と、
   前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
   制御部と、
   前記投射対象物を撮影する撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得し、取得した前記撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の面積に関連するパラメータが、予め設定された目標パラメータにほぼ等しくなるように、前記画像形成部に形成される前記パターン画像における特定色部分の面積を変化させ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、
   前記特定の色は白色であることを特徴とするプロジェクタ。
3. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させると共に、前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、前記投射対象物を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、を備えるプロジェクタにおいて、前記投射対象物に所定のパターン画像を表示させる方法であって、
   （ａ）特定の色で表された特定色部分を有する前記パターン画像を形成する工程と、
   （ｂ）形成した前記パターン画像を前記ズームレンズを介して前記投射対象物に表示させる工程と、
   （ｃ）前記パターン画像の表示された前記投射対象物を前記撮影部によって撮影する工程と、
   （ｄ）前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得する工程と、
   （ｅ）取得した前記撮影画像における特定色部分に関連するパラメータが、予め設定された目標パラメータにほぼ等しくなるように、形成した前記パターン画像における特定色部分の面積を変化させる工程と、
   を備えるパターン画像表示方法。
4. 請求項３に記載のパターン画像表示方法において、
   前記特定の色は白色であることを特徴とするパターン画像表示方法。

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