JP5644618B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、投射面に画像を投射するプロジェクターに関する。

従来、投射面に画像を投射するプロジェクターにおいて、投射面を撮影する撮像手段を備え、投射面を撮影した撮影画像に基づいて投射画像の変化を自動で補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のプロジェクターは、撮影画像に基づいて台形歪み補正を行う。また、台形歪み補正の他にも、フォーカスの調整や色調補正を行う例が知られている。

特開２００４−２６０７８５号公報

ところで、プロジェクターが投射する画像の視認性は、その環境光（太陽光や照明）の影響を大きく受ける。例えば、上述した台形歪み補正、フォーカスの調整、或いは色調補正を行っても、この調整の状態が環境光の状態に適合しなければ、表示品質が向上していないように感じられてしまう。その一方で、環境光は、建物の構造、照明環境、遮光環境、利用時間帯によって様々に変化するため、環境光の影響を受けないようにプロジェクターの使用環境を一定にすることは困難である。このため、環境光を受けやすい場所にある投射面に画像を投射しようとすると、環境光に合わせて手動で調整をしたり、投射状態が環境光に適した状態となるよう繰り返し調整したりすることがあり、煩雑な手間がかかっていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、環境光の状態に応じて投射状態を適切に調整できるプロジェクター、及び、その制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源が発した光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射面に投射する投射手段と、前記投射面を撮影する撮像手段と、前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記投射面を照らす環境光を検出する環境光検出手段と、前記環境光検出手段の検出結果に基づいて、前記光源から前記投射面に到達する光量を調整する光量調整手段と、前記光量調整手段による調整がされた後に、前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記変調手段及び前記投射手段の少なくとも一方を制御して投射画像の補正を実行する補正手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、投射面を撮影した撮影画像から投射面を照らす環境光を検出し、この環境光に基づいて光源から投射面に到達する光量を調整した後で、撮像手段が撮影した撮影画像に基づいて投射画像の補正を実行する。これにより、撮影画像から環境光を検出し、環境光の明るさに応じて光源の輝度を調整することができる。また、光量調整後に投射画像を補正するので、投射環境に対応して投射画像を確実に補正できる。従って、照度センサー等を用いることなく、投射面に投射される光量を環境光に対応して補正し、この環境光への対応を反映して投射画像を確実に補正できるため、調整を繰り返すことなく速やかに良好な画質を得ることができる。

本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記プロジェクターの起動時に、前記光源が通電を開始してから前記光源の輝度が安定するまでの所定時間、前記変調手段によって前記光源が発した光を遮断する起動制御手段を備え、前記環境光検出手段は、前記起動制御手段の制御により前記光源が発した光が遮断されている間に、前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記投射面を照らす環境光を検出することを特徴とする。
本発明によれば、光源の光が遮断されている間に環境光を検出するので、投射面を照らす環境光をより正確に検出できる。また、起動時の待ち時間を利用して光量を調整でき、効率的である。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記補正手段は、前記変調手段によって所定の補正用パターンを前記投射面に投射した状態で前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、補正を実行することを特徴とする。
本発明によれば、投射環境に対応して、投射画像を速やかに、かつ確実に補正することができる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記補正手段は、前記投射面上に結像する投射画像の形状の補正、投射画像の色調の補正、及び、フォーカスを含む光学補正の少なくともいずれかを実行することを特徴とする。
本発明によれば、投射画像の形状の変化、色調の変化、フォーカスずれを含む光学的な変化を、投射環境に対応して補正できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記光量調整手段は、前記光源に供給する電力を変化させることにより前記光源の輝度を調整する輝度調整手段、或いは、前記光源が発した光の一手段を遮ることにより光量を調整する調光手段により構成されることを特徴とする。
本発明によれば、光源に供給する電力を変化させること又は光源が発した光の一部を遮ることで、投射面に投射する光量を環境光に応じて適切に補正できる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、投射面に投射するプロジェクターの制御方法であって、光源が発した光を変調して前記投射面に投射して、前記投射面を撮影し、撮影された撮影画像データに基づいて、前記投射面を照らす環境光を検出し、環境光の検出結果に基づいて、前記光源から前記投射面に到達する光量を調整し、光量の調整後に前記投射面を撮影し、この撮影画像データに基づいて投射画像の補正を実行することを特徴とする。
本発明の制御方法を実行することにより、プロジェクターは、投射面を撮影した撮影画像から投射面を照らす環境光を検出し、この環境光に基づいて光源から投射面に到達する光量を調整した後で撮影を行って、この撮影画像に基づいて投射画像の補正を実行するので、撮影画像から環境光を検出し、環境光の明るさに応じて光源の輝度を調整することができる。また、光量調整後に撮影した撮影画像データに基づき投射画像を補正するので、投射環境に対応して投射画像を確実に補正できる。従って、照度センサー等を用いることなく、投射面に投射される光量を環境光に対応して補正し、この環境光への対応を反映して投射画像を確実に補正できるため、調整を繰り返すことなく速やかに良好な画質を得ることができる。

本発明によれば、投射面に投射される光量を環境光に対応して補正し、この環境光への対応を反映して投射画像を確実に補正できるため、調整を繰り返すことなく速やかに良好な画質を得ることができる。

本発明を適用した実施形態に係るプロジェクターの構成を示すブロック図である。 プロジェクターの動作を示すフローチャートである。 プロジェクターが実行する光量調整処理を詳細に示すフローチャートである。 プロジェクターが実行する台形歪み補正処理を詳細に示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプロジェクター１００の全体構成を示すブロック図である。プロジェクター１００には、内蔵する記憶装置が記憶する画像ソース（図示略）、または、パーソナルコンピューターや各種映像プレーヤー等の外部の画像供給装置（図示略）から画像信号が入力される。プロジェクター１００は、入力される画像信号に基づいて変調された光をスクリーンＳＣなどの投射面上に投射し、投射画像をスクリーンＳＣに結像させる。本実施例では、スクリーンＳＣはほぼ直立しており、スクリーン面は矩形形状とされている。プロジェクター１００に入力される画像は動画像（映像）と静止画像とのどちらでもよく、プロジェクター１００は映像をスクリーンＳＣに投射することも、静止画像をスクリーンＳＣに投射し続けることも可能である。以下の実施形態では、外部の画像供給装置からケーブル２００を介して入力されたアナログ入力信号に基づいて画像を投射する場合を例に挙げて説明する。

プロジェクター１００（プロジェクター）は、大きく分けて光学的な画像の形成を行う光学系と、プロジェクター１００全体の動作を制御し、画像信号を電気的に処理する画像処理系とからなる。投射部として機能する光学系は、光源１４０、変調手段である液晶パネル１３０、投射光学系１５０から構成されている。光源１４０（光源）は、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等である。なお、光源１４０が発した光を液晶パネル１３０に導くリフレクター及び補助リフレクターを備えてもよい。また、光源１４０が発した光を液晶パネル１３０に至る経路上で減光させる調光素子（図示略）等を備えてもよい。

液晶パネル１３０は、後述する画像処理系からの信号を受けて、パネル面に画像を形成する。液晶パネル１３０は、カラーの投射を行うため、ＲＧＢの三原色に対応した３枚の液晶パネルを備えて構成される。光源１４０からの光はＲＧＢの３色の色光に分離され、各色の光は対応する各液晶パネルに入射する。各液晶パネルを通過して変調された色光はクロスダイクロイックプリズム等の合成光学系によって合成され、投射光学系１５０に射出される。

投射光学系１５０（投射手段）には、投射する画像の拡大・縮小及び焦点の調整を行うズームレンズ１５１、ズームの度合いを調整するズーム調整用モーター１５２、フォーカスの調整を行うフォーカス調整用モーター１５３が備えられている。投射光学系１５０は、液晶パネル１３０で変調された光を入射し、ズームレンズ１５１を用いて、スクリーンＳＣ上に投射画像を結像する。ズームレンズ１５１は、ズーム調整用モーター１５２とフォーカス調整用モーター１５３とによって、レンズの位置などが調整され、スクリーンＳＣ上の投射画像の拡大・縮小を行うズーム調整や、スクリーンＳＣ上に投射画像を適正に結像させるフォーカス調整を行う。

画像処理系は、プロジェクター１００全体を統合的に制御するＣＰＵ１２０と画像用プロセッサー１３１とを中心に構成され、Ａ／Ｄ変換部１１０、変調手段駆動部１３４、光源駆動部１４１、レンズ駆動部１５４、ＲＡＭ１６０、画像記憶部１７１及び閾値記憶部１７２を含むＲＯＭ１７０、ＣＣＤカメラ１８１を備えた撮像部１８０、撮影画像メモリー１８２、リモコン制御部１９０、リモコン１９１、操作部１９５等を備える。これらの画像処理系を構成する各要素は、バス１０２を介して互いに接続されている。

Ａ／Ｄ変換部１１０は、上述した外部の画像供給装置からケーブル２００を介して入力されたアナログ入力信号をＡ／Ｄ変換するデバイスであり、変換後のデジタル信号を画像用プロセッサー１３１に出力する。

ＣＰＵ１２０は、画像用プロセッサー１３１と共に、プロジェクター１００における画像処理及び輝度調整処理を行う。ＣＰＵ１２０は、起動制御部１２１と、環境光検出部１２２と、光量調整部１２３と、補正制御部１２４と、ズーム比算出部１２５と、焦点距離算出部１２６と、三次元測量部１２７と、投射角算出部１２８とを備える。これらの各部は、ＣＰＵ１２０がＲＯＭ１７０に予め記憶した特定のプログラムを実行することにより実現される。

起動制御部１２１（起動制御手段）は、プロジェクター１００の起動時において、光源１４０の輝度が安定するまでの所定時間（以下、輝度安定期間という）、変調手段駆動部１３４を制御することで液晶パネル１３０を非透過状態（黒）とし、光源１４０からスクリーンＳＣへの光を遮断する。

環境光検出部１２２（環境光検出手段）は、起動制御部１２１の制御により光源１４０からスクリーンＳＣへの光が遮断されている間に、撮像部１８０が撮影した撮影画像に基づいて、スクリーンＳＣを照らす環境光を検出する。
具体的に、環境光検出部１２２は、撮像部１８０が撮影した撮影画像に対し、輝度分布を解析する処理（輝度解析処理）を施すことで、スクリーンＳＣを照らす環境光の輝度を検出する。

光量調整部１２３（光量調整手段）は、環境光検出部１２２が検出した環境光に基づいて、光源１４０から液晶パネル１３０に到達する光量、つまり光源１４０からスクリーンＳＣへ到達する光量を調整する。
具体的に、光量調整部１２３は、撮影画像から検出される環境光の輝度が、目標とする所定の輝度（以下、目標輝度という）と略同等となるまで、撮像部１８０（ＣＣＤカメラ１８１）のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを変化させ、この目標輝度に到達した際のＩＳＯ感度及びシャッタースピードに応じた明るさ、つまり環境光の明るさと、ＲＯＭ１７０の閾値記憶部１７２に記憶された所定の明るさを表す閾値とを比較する。

例えば、太陽光がスクリーンＳＣに入射するような投射環境においては、環境光によって光源１４０からの光が中和されてしまうため、光量が不足する。したがって、光源１４０の輝度を抑制する必要はない。これに対し、夜間や、外光を遮った室内などにおいて照明を落とした投射環境では、光源１４０からの光を中和するものが存在しない。このため、光量が確保できるものの、過度の光量供給となる場合もあり、その場合は光源１４０の輝度を抑制することが望ましい。

そこで、本実施形態のプロジェクター１００は、光量調整部１２３の機能により、目標輝度に到達した際のＩＳＯ感度及びシャッタースピードと閾値とを比較することで、環境光が、光源１４０からの光を抑制すべき状態か否かを判断する。つまり、スクリーンＳＣに入射する環境光そのものの照度を直接的に測定するのではなく、ＣＣＤカメラ１８１が受ける光量が目標値になるようにＩＳＯ感度及びシャッタースピードを自動調整した場合の、ＩＳＯ感度及びシャッタースピードを、環境光の影響の強さを表す指標として利用する。ＩＳＯ感度とシャッタースピードとは次元の異なる値であるから、実際の閾値としては、ＩＳＯ感度及びシャッタースピードとを組み合わせて演算した値や、ＩＳＯ感度及びシャッタースピードの相関により定められる別の値を用いてもよい。ＩＳＯ感度が同じ条件下ではシャッタースピードが遅い（長い）方が、環境光が弱い（少ない）ので、投射画像の光量を抑えることが好ましく、シャッタースピードが早い（短い）方が、環境光が強い（多い）ため投射画像の光量を多くすべきである。シャッタースピードが同じ条件下では、ＩＳＯ感度が低ければ環境光が強く、ＩＳＯ感度が高ければ環境光が弱いといえる。

閾値には、プロジェクター１００の使用が想定される環境光の下で測定された撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを基準に設定された値を用いることができる。具体的な例としては、プロジェクター１００の投射中に投射画像を見たユーザーが眩しいと感じるような環境光の下において、目標輝度となるよう変化させた際の撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを閾値として設定する。すなわち、スクリーンＳＣの周辺が暗く、スクリーンＳＣに当たる外光が弱い状態では、投射画像が明るく見える。この場合に、光源１４０からの光を抑制しないで見ることができる限度のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを閾値にする。この場合よりもスクリーンＳＣの投射画像が明るく見えるならば光源１４０からの光を抑制すべきであると言える。なお、撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードには個体差があるため、工場出荷時に個別に調整を行い、撮像部１８０の各個体の特性に応じた閾値が設定されることが好ましい。

光量調整部１２３は、環境光の明るさと閾値とを比較した結果、環境光の明るさが閾値よりも明るいと判定した場合、光源１４０の輝度を低輝度とする指示信号を光源駆動部１４１に出力することで、スクリーンＳＣに到達する光量を抑制する。また、環境光の明るさが閾値以下と判定した場合、光源１４０の輝度を高輝度とする指示信号を光源駆動部１４１に出力することで、スクリーンＳＣに到達する光量を最大出力とする。例えば、撮像部１８０のＩＳＯ感度が「４００」の下、シャッタースピード「１／１０」が閾値であったとすると、目標輝度の環境光を撮影した時のシャッタースピードが１／１０よりも長ければ、環境光の影響が少ないと判断し、光源１４０の輝度を低輝度とする。また、目標輝度の環境光を撮影した時のシャッタースピードが１／１０以下であれば、環境光の影響が大きいと判断し、光源１４０の輝度を高輝度とする。

なお、本実施形態では、ＩＳＯ感度及びシャッタースピードの両方を変化させる場合を例として説明するが、いずれか一方の撮影条件を変化させる形態としてもよい。また、本実施形態では、光源１４０の輝度を、低輝度と高輝度との２段階としているが、これに限らず、閾値を複数段階設けることで３段階以上の輝度に切り換え可能な形態としてもよい。また、本実施形態では、光源１４０の輝度を切り換えることで、スクリーンＳＣに到達する光量を調整する構成としたが、これに限らず、光源１４０と液晶パネル１３０との間に配置した調光素子（図示略）を制御することで、スクリーンＳＣに到達する光量を調整してもよい。

補正制御部１２４（補正手段）は、画像用プロセッサー１３１及びレンズ駆動部１５４を制御して、台形歪み補正、光学調整及び画質調整の実行タイミングを制御する。光量調整部１２３により光量が調整された後、さらに起動制御部１２１の制御により、輝度安定期間が経過するまで待機して光源１４０からスクリーンＳＣへの光が開放される。その後に、補正制御部１２４は画像用プロセッサー１３１及びレンズ駆動部１５４を制御して、台形歪み補正、光学調整及び画質調整を順次行わせる。

また、補正制御部１２４は、上記の台形歪み補正及び光学調整において、ＲＯＭ１７０の画像記憶部１７１に記憶された歪み検出用画像を液晶パネル１３０に表示させ、この歪み検出用画像がスクリーンＳＣに投射された状態で投射画像を撮像部１８０により撮像させる。そして、補正制御部１２４は、この撮影画像に基づき、後述するズーム比算出部１２５、焦点距離算出部１２６、三次元測量部１２７、及び投射角算出部１２８の各処理部の働きにより投射角及び投射距離を算出させると、この投射角に対応した信号を画像用プロセッサー１３１に出力し、投射距離に対応した信号をレンズ駆動部１５４に出力する。

また、補正制御部１２４は、上記の画質調整において、光量調整部１２３が検出した環境光の輝度に応じて、明るさや色調等の各設定項目の値を画質パラメーターとして規定すると、画像用プロセッサー１３１に出力する。ここで、画質パラメーターは、画質の詳細項目である「明るさ」、「コントラスト」、「シャープネス」及び「色合い」等のパラメーターセットのデータで構成される。なお、台形歪み補正処理、光学調整処理及び画質調整処理を行う順序は、特に問わないものとする。

ズーム比算出部１２５、焦点距離算出部１２６、三次元測量部１２７、及び投射角算出部１２８の各処理部は、補正制御部１２４の制御に従い、プロジェクター１００とスクリーンＳＣとの相対距離（以下、投射距離という）や、スクリーンＳＣの平面に対する、プロジェクター１００から投射した投射光の光軸の傾きである投射角を算出するために必要な処理を行う。

画像用プロセッサー１３１は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力されたデジタル信号に対して、輝度、コントラスト、色の濃さ、色合い、投射画像の形状等の画像の表示状態を調整する処理を行った上で、変調手段駆動部１３４に対して、処理後の画像信号を出力する。画像用プロセッサー１３１には、デジタル処理部として、台形歪みを補正する台形歪み補正部１３２と、明度、コントラスト、色合いなどの入力画像の画質を調整する画質調整部１３３とが設けられている。なお、画像用プロセッサー１３１は、台形歪み補正用や画質調整用のＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサー）として販売されている汎用のプロセッサーを用いて構成することも、専用のＡＳＩＣとして構成することも可能である。

台形歪み補正部１３２は、投射角に対応した信号がＣＰＵ１２０（補正制御部１２４）から入力されると、この信号に基づいて台形歪み補正を行う。プロジェクター１００の光学系の光軸とスクリーンＳＣとのなす角度である投射角が特定されると、画像の歪み方を求めることができる。この台形歪み補正部１３２の機能により、液晶パネル１３０に表示される画像は台形歪みを補正するように変形される。

画質調整部１３３は、画質パラメーター（パラメーターセット）に対応した信号がＣＰＵ１２０（補正制御部１２４）から入力されると、この信号が表す画質パラメーターに基づき、明るさ、コントラスト、シャープネス及び色合いなどの調整や、ガンマ補正などの複数種類の画質調整を施す。この台形歪み補正部１３２の機能により、液晶パネル１３０に表示される画像の画質が調整される。

駆動部１３４は、画像用プロセッサー１３１から入力される画像信号に基づいて、液晶パネル１３０を駆動する。これにより、Ａ／Ｄ変換部１１０に入力された画像信号に対応した画像が、液晶パネル１３０に形成され、この画像が投射光学系１５０を介して、スクリーンＳＣ上に投射画像として形成される。

光源駆動部１４１は、ＣＰＵ１２０から入力される指示信号に応じて、光源１４０に印加する電圧値を切り換える。これにより、光源駆動部１４１が印加する電圧値に応じて、光源１４０の輝度が低輝度と高輝度とに切り換えられる。

レンズ駆動部１５４は、ＣＰＵ１２０から投射距離を表す信号が入力されると、この信号に基づいてフォーカス調整用モーター１５３を駆動してフォーカス調整（光学調整）を行う。フォーカス調整を行うためには、ズームレンズ１５１のズーム比が必要である。このズーム比は、例えば、ズーム調整用モーター１５２によるズームレンズ１５１の駆動量から算出すればよいし、撮像部１８０による撮影画像から算出することもできる。

ＲＡＭ１６０は、ＣＰＵ１２０が実行するプログラムやデータを一時的に格納するワークエリアを形成する。なお、画像用プロセッサー１３１は、自身が行う画像の表示状態の調整処理など、各処理の実行の際に必要となるワークエリアを、内蔵ＲＡＭとして備えている。

ＲＯＭ１７０は、上述した各処理部を実現するためにＣＰＵ１２０が実行するプログラムや、当該プログラムに係るデータ等を記憶する。また、ＲＯＭ１７０は、上記の台形歪み補正に用いる台形歪み補正用画像のデータや画質調整に用いる画質調整用画像のデータ、光学調整に用いる光学調整用画像のデータ等を画像記憶部１７１に記憶している。
歪み検出用画像は、例えば、四角形を縦方向及び横方向に４つずつ配列した格子パターンや、複数の特徴点（ドット）を縦方向及び横方向に配列したドットパターン等である。また、画質調整用画像は、カラーパターン（カラーバー）等である。また、光学調整用画像は、歪み検出用画像と同様のパターン等である。また、ＲＯＭ１７０は、光量調整部１２３が環境光との比較に用いる閾値のデータを、閾値記憶部１７２に記憶している。

撮像部１８０（撮像手段）は、周知のイメージセンサーであるＣＣＤを用いたＣＣＤカメラ１８１を備えている。撮像部１８０は、プロジェクター１００の前面、即ち、投射光学系１５０がスクリーンＳＣに向けて画像を投射する方向をＣＣＤカメラ１８１により撮像可能な位置に設けられている。撮像部１８０は、推奨された投射距離においてスクリーンＳＣ上の投射画像の全体が少なくとも撮像範囲内に入るように、ＣＣＤカメラ１８１のカメラ方向及び画角が設定されている。ＣＣＤカメラ１８１は、ＣＣＤの他、ＣＣＤ上に画像を形成する単焦点レンズ、ＣＣＤに入射する光量を調整するオートアイリスなどの機構、更にはＣＣＤから画像信号を読み出す制御回路などを備える。また、ＣＣＤカメラ１８１は、補正制御部１２４の制御に従い、ＩＳＯ感度及びシャッタースピードを切り換える。

ＣＣＤカメラが備えるオートアイリスの機構は、ＣＣＤカメラ１８１からの画像の明度の累積値に相当する信号を制御回路から受け取り、明度の累積値が所定の範囲に入るように、単焦点レンズに設けられたアイリス（絞り）を自動的に調整している。
オートアイリスによる明るさの調整がなされた画像は、撮像部１８０から撮影画像メモリー１８２に出力され、撮影画像メモリー１８２の所定の領域に繰り返し書き込まれる。撮影画像メモリー１８２は、１画面分の画像の書き込みが完了すると、所定の領域のフラグを順次反転するので、ＣＰＵ１２０は、このフラグを参照することにより、撮像部１８０を用いた撮像が完了したか否かを知ることができる。ＣＰＵ１２０は、このフラグを参照しつつ、撮影画像メモリー１８２にアクセスして、必要な撮影画像を取得する。

リモコン制御部１９０は、プロジェクター１００の外部のリモコン１９１から送信される無線信号を受信する。リモコン１９１は、ユーザーによって操作される操作子（図示略）を備え、操作子に対する操作に応じた操作信号を赤外線信号または所定周波数の電波を用いた無線信号として送信する。リモコン制御部１９０は、赤外線信号を受信する受光部（図示略）や無線信号を受信する受信回路（図示略）を備え、リモコン１９１から送信された信号を受信し、解析して、ユーザーによる操作の内容を示す信号を生成してＣＰＵ１２０に出力する。
操作部１９５は操作子（図示略）を備え、操作子に対する操作に応じた操作信号をＣＰＵ１２０に出力する。この操作子としては、電源ＯＮ／ＯＦＦを指示するスイッチ、台形歪み補正開始を指示するスイッチ、後述する再補正処理の開始を指示するスイッチ等がある。

続いて、プロジェクター１００の動作について説明する。
図２、図３及び図４は、プロジェクター１００の動作を示すフローチャートであり、図２は全体的な動作を示す。図３は、図２のステップＳ１３に示す光量調整処理を詳細に示し、図４は、図２のステップＳ１６に示す台形歪み補正処理を詳細に示す。
プロジェクター１００の電源がオンにされると、ＣＰＵ１２０は、光源駆動部１４１に光源１４０への電圧供給を開始させることで光源１４０を発光させる（ステップＳ１１）。続いて、ＣＰＵ１２０は、起動制御部１２１の機能により、変調手段駆動部１３４を制御し液晶パネル１３０を非透過状態（黒）とすることで、光源１４０からスクリーンＳＣへの光を遮断する（ステップＳ１２）。

次に、ＣＰＵ１２０は、スクリーンＳＣへの光が遮断されている間に、環境光検出部１２２及び光量調整部１２３の機能により、光源１４０が発する光量を調整する光量調整処理を実行する（ステップＳ１３）。この光量調整処理により、光源１４０が発する光量が環境光に応じた値に調整される。

ここで、光量調整処理について図３を参照して説明する。
図３に示すように、ＣＰＵ１２０は、撮像部１８０の撮影を開始し、スクリーンＳＣを撮像部１８０により撮影させる（ステップＳ２１）。この撮影画像は、ＣＰＵ１２０の制御により、撮影画像メモリー１８２に保存される。なお、このときの撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードは、特に問わないものとする。

ＣＰＵ１２０は、撮影画像メモリー１８２から撮影画像を取得すると、環境光検出部１２２の機能により、撮影画像に輝度解析処理を施すことで輝度データに変換し、この変換により得られた輝度分布から、スクリーンＳＣを照らす環境光の輝度を検出する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１２０は、光量調整部１２３の機能により、ステップＳ２２で検出された環境光の輝度と目標輝度とを比較し（ステップＳ２３）、両輝度が同等か否かを判定する（ステップＳ２４）。両輝度が同等でないと判定した場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ＣＰＵ１２０は、撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを変化させることで撮影条件を変更する（ステップＳ２５）。そして、ステップＳ２１に再び戻ることで、ステップＳ２３で検出される輝度が目標輝度と同等に収束するまでステップＳ２１→Ｓ２５の処理を繰り返す。
また、ステップＳ２４で、両輝度が同等と判定した場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２０は、現在の撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードを読み出し、ＲＯＭ１７０の閾値記憶部１７２に記憶された閾値と比較する（ステップＳ２６）。

撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードに応じた環境光の明るさが、閾値以下と判定した場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ＣＰＵ１２０は、光源１４０の輝度を低輝度とする指示信号を光源駆動部１４１に出力し（ステップＳ２８）、この光量調整処理を終了する。
また、撮像部１８０のＩＳＯ感度及びシャッタースピードに応じた環境光の明るさが、閾値を上回ると判定した場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、光源１４０の輝度を高輝度とする指示信号を光源駆動部１４１に出力し（ステップＳ２９）、この光量調整処理を終了する。これにより、光源駆動部１４１では、環境光に応じた光源１４０への電圧供給が、光源駆動部１４１により行われる。

図３の光量調整処理を行った後、ＣＰＵ１２０は、光源１４０の輝度が安定する輝度安定期間が経過するまで待機する（図２のステップＳ１４）。輝度安定期間が経過すると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２０は、起動制御部１２１の機能により、変調手段駆動部１３４を制御し、液晶パネル１３０を透過状態とすることで、光源１４０からスクリーンＳＣへ光を照射させる（ステップＳ１５）。次に、ＣＰＵ１２０は、補正制御部１２４の機能により、台形歪み補正処理を実行する（ステップＳ１６）。この台形歪み補正処理により、スクリーンＳＣに投射される投射画像は、プロジェクター１００の投射角による変形が補正され、ほぼ本来の形状となる。

ここで、台形歪み補正処理について図４を参照して説明する。
図４に示すように、ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ１７０の画像記憶部１７１に記憶された台形歪み補正用画像のデータを読み出し、画像用プロセッサー１３１にコマンドとともに出力して、液晶パネル１３０に表示させ、スクリーンＳＣに投射させる（ステップＳ３１）。
次に、ＣＰＵ１２０は、スクリーンＳＣに台形歪み補正用画像が投射された状態で投射画像を撮像部１８０により撮影させる（ステップＳ３２）。この撮影画像は、ＣＰＵ１２０の制御により、撮影画像メモリー１８２に保存される。

ＣＰＵ１２０は、調整用画像の投射中に撮影された撮影画像を撮影画像メモリー１８２から取得し、この撮影画像に基づいて、台形歪み補正部１３２により台形歪みを補正するためのパラメーターを算出する（ステップＳ３３）。
このステップＳ３３で、ＣＰＵ１２０は、三次元測量部１２７の機能により、三次元測量処理を実行する。この三次元測量処理は、プロジェクター１００のズームレンズ１５１の主点を原点とする三次元座標系（以下「レンズ座標系」とも呼ぶ）における、スクリーンＳＣを含む平面の三次元状態を検出する処理である。すなわち、プロジェクター１００における投射光学系１５０の光軸に対するスクリーンＳＣの三次元的な傾きを検出する。例えば、台形歪み補正用画像を上述した格子パターンとした場合、この処理では、撮影画像メモリー１８２から取得した撮影画像を離散化し、撮影画像に含まれる１６個の四角形の中心を測定点として求める。続いてＣＰＵ１２０は、測定点から平面の定義が可能な３点を選択し、選択した３つの測定点のレンズ座標系における三次元座標を検出する。ＣＰＵ１２０は、検出した３つの測定点の三次元座標に基づいて、スクリーンＳＣを含む平面に近似する近似平面を算出する。続いて、ＣＰＵ１２０は、投射角算出部１２８の機能により、三次元測量処理で検出したスクリーン平面の近似平面とプロジェクター１００から投射した投射光の光軸との角度である投射角と、スクリーン平面の近似平面とプロジェクター１００との距離である投射距離を算出する。次いで、ＣＰＵ１２０は、算出された投射角を基に、液晶パネル１３０の表示可能領域における補正後の画像の形状を求める。そして、ＣＰＵ１２０は、液晶パネル１３０の表示可能領域における補正前の画像の形状を、補正後の画像の形状に変換する変換係数（パラメーター）を算出する。
この変換係数は、画像用プロセッサー１３１に入力される画像信号の画素位置の情報（座標）に対して、３次元のベクトル演算を行う際の係数である。

ＣＰＵ１２０は、求めたパラメーターを台形歪み補正部１３２に設定し、台形歪み補正部１３２により台形歪み補正を実行させる（ステップＳ３４）。
台形歪み補正部１３２は、設定されたパラメーターを用いて、入力されるデジタル信号を変換し、変換した結果を変調手段駆動部１３４へと出力する。すなわち、台形歪み補正部１３２は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力されるデジタル信号に対して、各画素の座標に対してベクトル演算を繰り返し、液晶パネル１３０に表示する画像を、台形歪みを補正するように変形させる。この台形歪み補正中は、通常は矩形である液晶パネル１３０の表示可能範囲に、スクリーンＳＣの投射画像の変形を補正するように上記パラメーターに基づいて変形された画像が表示される。
この台形歪み補正処理を開始した後、ＣＰＵ１２０は、Ａ／Ｄ変換部１１０から画像用プロセッサー１３１に入力される画像の投射を開始させ（ステップＳ３５）、この台形歪み補正処理に必要な補正パラメーターの算出・設定が終了する。

図４の台形歪み補正処理を行った後、ＣＰＵ１２０は、補正制御部１２４の機能により、環境光の輝度に応じた画質パラメーターを設定すると、設定した画質パラメーターを画質調整部１３３に出力することで、画質調整部１３３により、明るさ、コントラスト、シャープネス及び色合いなどの調整や、ガンマ補正などの画質調整を行う画質調整処理を実行させる（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１７の画質調整処理において、ＲＯＭ１７０の画像記憶部１７１に記憶された画質調整用画像をスクリーンＳＣに投射させ、撮像部１８０が撮影した画質調整用画像の撮影画像に基づいて、明るさ、コントラスト、シャープネス及び色合いなどの調整や、ガンマ補正などの画質調整を行う形態としてもよい。

次に、ＣＰＵ１２０は、補正制御部１２４の機能により、台形歪み補正処理の際に算出された投射距離をレンズ駆動部１５４に出力することで、レンズ駆動部１５４によりフォーカス調整用モーター１５３を駆動させ、フォーカス調整を行う光学調整処理を実行させる（ステップＳ１８）。以後は、通常のプロジェクター投射処理を行う。
なお、ステップＳ１７のフォーカス調整において、ＲＯＭ１７０の画像記憶部１７１に記憶された光学調整用画像をスクリーンＳＣに投射させ、撮像部１８０が撮影した光学調整用画像の撮影画像に基づいて、フォーカス調整やズーム調整等の光学調整を行う形態としてもよい。また、本実施形態では、台形歪み補正処理、画質調整処理及び光学調整処理の全てを行う形態としたが、これ限らず、台形歪み補正処理、画質調整処理及び光学調整処理のいずれかを行う形態としてもよい。

以上説明したように、本実施の形態に係るプロジェクター１００によれば、光源１４０と、光源１４０が発した光を変調する液晶パネル１３０と、液晶パネル１３０によって変調された光をスクリーンＳＣに投射する投射光学系１５０と、スクリーンＳＣを撮影する撮像部１８０と、撮像部１８０が撮影した撮影画像データに基づいて、スクリーンＳＣの環境光を検出する環境光検出部１２２と、環境光検出部１２２の検出結果に基づいて、光源１４０からスクリーンＳＣに到達する光量を調整する光量調整部１２３と、光量調整部１２３による調整がされた後に、撮像部１８０が撮影した撮影画像データに基づいて、液晶パネル１３０及び投射光学系１５０の少なくとも一方を制御して投射画像の補正を実行する補正制御部１２４とを備えるので、撮像部１８０が撮影した撮影画像データからスクリーンＳＣを照らす環境光を検出し、この環境光に基づいて光源１４０からスクリーンＳＣに到達する光量を発するよう光源１４０の輝度を調整できる。そして、光量調整後に投射画像を補正するので、投射環境に対応して投射画像の変化を確実に補正できる。従って、照度センサー等を用いることなく、投射面に投射される光量を環境光に対応して補正し、この環境光への対応を反映して投射画像を確実に補正できるため、調整を繰り返すことなく速やかに良好な画質を得ることができ、利便性の向上が期待できる。

また、プロジェクター１００は、起動時に光源１４０が通電を開始してから光源１４０の輝度が安定するまでの所定時間、液晶パネル１３０によって光源１４０が発した光を遮断する起動制御部１２１を備え、プロジェクター１００は、環境光検出部１２２の機能により、起動制御部１２１の制御により光源１４０が発した光が遮断されている間に、撮像部１８０が撮影した撮影画像データに基づいて、スクリーンＳＣの環境光を検出する。このため、光源１４０の光が遮断されている間に環境光を検出するので、スクリーンＳＣに入射する環境光をより正確に検出することができる。また、起動時の待ち時間を利用して光量を調整でき、効率的である。
また、プロジェクター１００は、補正制御部１２４の機能により、液晶パネル１３０によって所定の補正用パターンをスクリーンＳＣに投射した状態で撮像部１８０が撮影した撮影画像データに基づいて、補正を実行するので、投射環境に対応して、投射画像の変化を速やかに、かつ確実に補正することができる。
また、プロジェクター１００は、補正制御部１２４の機能により、スクリーンＳＣ上に結像する投射画像の台形歪み補正、投射画像の色調の補正、及び、フォーカスを含む光学補正の少なくともいずれかを実行する。これにより、投射画像の台形歪み、色調の変化、フォーカスずれを含む光学的な変化を補正して、高品位の画像を投射できる。
また、プロジェクター１００は、光量調整部１２３の機能により、光源１４０に供給する電力を変化させることにより光源１４０の輝度を調整する光源駆動部１４１、或いは、光源１４０が発した光の一部を遮ることにより光量を調整する調光素子（図示略）を制御するので、光源１４０に供給する電力を変化させること又は光源１４０が発した光の一部を遮ることで、スクリーンＳＣに投射する光量を、環境光に応じて適切に補正できる。

なお、上述した実施形態は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態とは異なる態様として本発明を適用することも可能である。例えば、上記実施形態では、プロジェクター１００の起動時に、図２に示した動作（ステップＳ１２〜Ｓ１８）を行う形態としたが、これに限らず、リモコン１９１や操作部１９５の操作に応じて任意のタイミングで、図２の動作を実行してもよい。

また、上記実施形態では、発光体として一つの光源１４０を備え、この光源１４０の輝度を調整することにより投射光全体の光量を調整する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、色毎に発光体を用意して、これら各発光体の輝度を調整することによって各色の発光量を調整してもよい。この場合、ＡＷＢ（Auto White Balance）と同等の効果を奏することができる。例えば、Ｂａｙｅｒ配列のカラーセンサーと蛍光灯による環境光源下では緑色が強くなる傾向にある。このような場合に赤、青、緑の３原色のうち赤と青の発光量を増加させると、デジタル色補正処理によって緑色が強くなる傾向を補正する範囲が抑制されるので、色変換によるデジタルデータの飽和を回避できる。

また、上記実施形態では、撮像部１８０はＣＣＤイメージセンサーを備えたＣＣＤカメラ１８１を有する構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像部１８０のイメージセンサーとしてＣＭＯＳセンサーを用いても良い。
また、上記実施形態では、光源が発した光を変調する変調装置（変調手段）として、ＲＧＢの各色に対応した３枚の透過型または反射型の液晶パネル１３０を用いた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１枚の液晶パネルとカラーホイールを組み合わせた方式、３枚のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた方式、１枚のデジタルミラーデバイスとカラーホイールを組み合わせた方式等により構成してもよい。ここで、表示部として１枚のみの液晶パネルまたはＤＭＤを用いる場合には、クロスダイクロイックプリズム等の合成光学系に相当する部材は不要である。また、液晶パネル及びＤＭＤ以外にも、光源が発した光を変調可能な構成であれば問題なく採用できる。
また、図１に示した各機能部は、プロジェクター１００の機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。

１００…プロジェクター、１２０…ＣＰＵ、１２１…起動制御部（起動制御手段）、１２２…環境光検出部（環境光検出手段）、１２３…光量調整部（光量調整手段）、１２４…補正制御部（補正手段）、１３０…液晶パネル（変調手段）、１３１…画像用プロセッサー、１３２…台形歪み補正部、１３３…画質調整部、１３４…変調手段駆動部、１４０…光源、１５０…投射光学系（投射手段）、１７２…閾値記憶部、１８０…撮像部（撮像手段）、１８１…ＣＣＤカメラ、１８２…撮影画像メモリー、ＳＣ…スクリーン（投射面）。

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源が発した光を変調する変調手段と、
   前記変調手段によって変調された光を投射面に投射する投射手段と、
   前記投射面を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記投射面を照らす環境光を検出する環境光検出手段と、
   前記環境光検出手段の検出結果に基づいて、前記光源から前記投射面に到達する光量を調整する光量調整手段と、
   前記光量調整手段による調整がされた後に、前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記変調手段及び前記投射手段の少なくとも一方を制御して投射画像の補正を実行する補正手段と、
   前記プロジェクターの起動時に、前記光源が通電を開始してから前記光源の輝度が安定するまでの所定時間、前記光源が発した光を遮断する起動制御手段と、を備え、
   前記環境光検出手段は、前記起動制御手段の制御により前記光源が発した光が遮断されている間に、前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、前記投射面を照らす環境光を検出することを特徴とするプロジェクター。
2. 前記補正手段は、前記変調手段によって所定の補正用パターンを前記投射面に投射した状態で前記撮像手段が撮影した撮影画像データに基づいて、補正を実行することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記補正手段は、前記投射面上に結像する投射画像の形状の補正、投射画像の色調の補正、及び、フォーカスを含む光学補正の少なくともいずれかを実行することを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記光量調整手段は、前記光源に供給する電力を変化させることにより前記光源の輝度を調整する輝度調整手段、或いは、前記光源が発した光の一部を遮ることにより光量を調整する調光手段により構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプロジェクター。

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