投影器和投影器的控制方法與流程

2023-10-09 00:12:39

本發明涉及投影器和投影器的控制方法。

背景技術：

傳統上，基於圖像數據要顯示在crt(陰極射線管)顯示器上的假設，來將該圖像數據壓縮成採用標準(例如，bt.709(rec.709))定義的窄動態範圍。然而，現在普遍使用與諸如液晶顯示裝置等的crt顯示器的動態範圍相比具有更寬的動態範圍的顯示裝置，並且與此相對，存在如下情形：利用符合傳統標準的圖像數據，無法完全使用這些顯示裝置的能力。

由於這個原因，提出了用於定義與傳統標準相比具有更寬動態範圍的圖像數據(以下稱為「hdr(高動態範圍)圖像數據」)的標準。hdr圖像數據標準的示例包括由smpte(電影電視工程師協會)提出的st.2084。通過eotf(電光傳遞函數)來定義st.2084標準中的信號特性。st.2084中的eotf由以下等式來表達，並且在具有10000尼特(nit)(或cd/m2)的最大值的絕對顯示亮度範圍內分配場景亮度值(視頻信號水平)(日本特開2015-159543)。

這裡，l表示顯示亮度(0≤l≤1，l＝1對應於10000尼特)，以及e'表示視頻信號水平(數字值)。m1、m2和c1～c3是常數，以及針對st.2084中的這些常數定義了具體值。st.2084中的eotf具有與人物視覺特性相對應的非線性量化步驟，因此還被稱為pq(感應量化)曲線。

例如，在具有比bt.709中的動態範圍大、但是比st.2084中的動態範圍小的動態範圍的一般裝置上顯示諸如hdr圖像數據的情況下，圖像數據的顯示亮度範圍(輸入亮度範圍)可能比該裝置的顯示亮度範圍(輸出亮度範圍)大。在這種情況下，如果根據輸出亮度範圍來對輸入亮度範圍進行壓縮以顯示該圖像數據，則所顯示的圖像數據整體上表現為暗。如果對由於動態範圍的壓縮而導致的亮度的降低進行校正，則色階連續性可能降低，或者由於作為壓縮的結果失去的色階的影響而導致損害了原始色階。在輸入亮度範圍小於輸出亮度範圍的情況下，產生如下問題：即使在根據輸出亮度範圍而擴展輸入亮度範圍的情況下進行顯示，自然也無法利用正確的色階來顯示圖像數據。

特別地，如投影器的情況那樣，關於輸出亮度範圍(投影面亮度範圍)根據設置或環境而變化的裝置，用於適當顯示具有與輸出亮度範圍不同的輸入範圍的圖像數據的結構迄今為止是未知的。

技術實現要素：

本發明提供能夠適當顯示具有與輸出亮度範圍不同的輸入亮度範圍的圖像數據的投影器以及該投影器的控制方法。

根據本發明的方面，提供了一種投影器，包括：第一獲得部件，用於獲得用於定義要投影的圖像數據的色階值和絕對亮度值之間的關係的信息；第二獲得部件，用於獲得所述投影器所實現的投影面上的最大亮度；生成部件，用於基於所述信息和所述最大亮度來生成色階轉換特性；以及應用部件，用於向所述圖像數據應用所述色階轉換特性，並且向投影部件供給所述圖像數據，其中，所述生成部件生成所述色階轉換特性，使得在應用所述色階轉換特性色階之後的所述圖像數據的色階值和所述投影面的亮度之間的關係在色階值範圍的至少一部分中滿足所述第一獲得部件所獲得的色階值和絕對亮度值之間的關係。

根據本發明的另一方面，提供了一種投影器的控制方法，包括以下步驟：獲得步驟，用於獲得用於定義要投影的圖像數據的色階值和絕對亮度值之間的關係的信息；獲得所述投影器所實現的投影面上的最大亮度；生成步驟，用於基於所述信息和所述最大亮度來生成色階轉換特性；以及向所述圖像數據應用所述色階轉換特性，並且向投影部件供給所述圖像數據，其中，在所述生成步驟中，生成所述色階轉換特性，使得在應用所述色階轉換特性色階之後的所述圖像數據的色階值和所述投影面的亮度之間的關係在色階值範圍的至少一部分中滿足在所述獲得步驟中所獲得的色階值和絕對亮度值之間的關係。

通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特徵將變得明顯。

附圖說明

圖1是示出根據實施例的lcd投影器的典型功能結構的框圖。

圖2是根據實施例的與lcd投影器的基本操作有關的流程圖。

圖3是示出根據實施例的投影操作的結構的框圖。

圖4是根據第一實施例的與投影操作有關的流程圖。

圖5a和5b是示出根據實施例的lcd投影器的典型設置畫面的圖。

圖6a和6b是根據第一實施例的與投影面亮度範圍獲得操作和輸入-輸出特性生成操作有關的流程圖。

圖7a～7d是示出輸入亮度範圍和投影面亮度範圍之間的典型關係的圖。

圖8a～8e是示出在第一實施例中所生成的輸入-輸出特性的示例的圖。

圖9a和9b是根據第二實施例和第三實施例的與投影面亮度範圍獲得操作有關的流程圖。

圖10a和10b是根據第二實施例的與投影面亮度範圍獲得操作有關的圖。

圖11a和11b是根據第三實施例的與投影距離計算操作有關的圖。

具體實施方式

現在，將根據附圖來詳細說明本發明的典型實施例。圖1是示出使用用作根據本發明實施例的投影器的示例的lcd裝置(lcd投影器)的投影器的典型功能結構的框圖。

第一實施例

整體結構

lcd投影器100具有cpu110、rom111、ram112、操作單元113、圖像輸入單元130和圖像處理單元140。lcd投影器100還具有lcd控制單元150、lcd裝置151r、151g和151b、光源控制單元160、光源161、顏色分離單元162、顏色合成單元163、光學系統控制單元170以及投影光學系統171。lcd投影器100還具有記錄和再現單元191、記錄介質192、通信單元193、攝像單元194、顯示控制單元195和顯示單元196。

cpu110通過將程序加載至例如ram112中並執行所加載的程序來控制各功能模塊，並且實現lcd投影器100的功能，其中，該程序存儲在非易失性存儲器(例如，rom111)。將通過cpu110所要執行的程序、各種設置值、gui數據和產品信息等存儲在rom111中，其中rom111可以至少部分地可重寫。ram112用作cpu110用的工作存儲器，並且將程序和數據暫時存儲在ram112中。

在cpu110中，可以暫時存儲通過記錄和再現單元191從記錄介質192再現的靜止圖像數據和運動圖像數據，並且cpu110還可以使用rom111中所存儲的程序來再現來自所存儲的數據的圖像和視頻。在cpu110中，可以暫時存儲從通信單元193接收到的靜止圖像數據和運動圖像數據，並且cpu110還可以使用rom111中所存儲的程序來再現來自所存儲的數據的圖像和視頻。存儲攝像單元194所獲得的圖像和視頻可以暫時在ram112中，並且通過使用rom111中所存儲的程序而被轉換成靜止圖像數據和運動圖像數據並被記錄在記錄介質192中。

操作單元113例如包括開關、撥盤或者在顯示單元196上設置的觸摸面板等，並且接受來自用戶的指示。操作單元113例如可以具有用於接收來自用作遠程控制器的外部裝置的信號的信號接收單元。cpu110執行與對操作單元113進行的操作和來自通信單元193的輸入相對應的操作。這裡，外部裝置可以是能夠發送信號的任意電子裝置，其中該信號可以由信號接收單元來接收並且由cpu110來識別。這種電子裝置的示例包括個人計算機、照相機、行動電話、智慧型電話、硬碟記錄器和遊戲機等，但是不限於此。

圖像處理單元140例如包括圖像處理用的微處理器，對從圖像輸入單元130接收到的視頻信號進行用以改變幀數、像素數或圖像形狀等的處理，並且將處理後的視頻信號發送至lcd控制單元150。圖像處理單元140不必是專用的微處理器，並且例如cpu110可以通過執行存儲在rom111中的程序來實現圖像處理單元140的至少一部分功能。圖像處理單元140例如可以對以運動圖像的形式輸入的視頻信號執行幀間隔剔除處理、幀插值處理、解析度轉換(縮放)處理或失真校正處理(梯形校正處理)等。圖像處理單元140還可以進行用以改變由cpu110再現的圖像和視頻的上述處理。

lcd控制單元150基於圖像處理單元140所處理的視頻信號，來對施加至液晶元件151r、151g和151b的像素的液晶的電壓進行控制，並且調節lcd裝置151r、151g和151b的透過率。注意，將lcd裝置151r、151g和151b統稱為lcd裝置151。

lcd裝置151r是與紅色相對應的lcd裝置，並且用來調節從光源161輸出的光中的紅色光的透過率，其中通過顏色分離單元162將從光源161輸出的光分離成紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)。同樣地，lcd裝置151g和lcd裝置151b用於分別調節綠色光和藍色光的透過率。

光源控制單元160包括控制用微處理器，並且對光源161的光量以及接通和斷開進行控制。注意，光源控制單元160不必是專用的微處理器，並且例如，cpu110可以通過執行rom111中所存儲的程序來實現光源控制單元160的至少一部分功能。

光源161例如可以是滷鎢燈、氙燈或高壓汞燈等，並且輸出用於投影圖像的光。顏色分離單元162例如包括分色鏡或五稜鏡等，並且將從光源161輸出的光分離成紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)光。注意，如果光源161可以輸出紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)光，則不需要顏色分離單元162。

顏色合成單元163例如包括分色鏡或五稜鏡等，並且對穿過了lcd裝置151r、151g和151b的紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)光進行合成。通過顏色合成單元163合成的光入射至投影光學系統171。通過lcd控制單元150來將lcd裝置151r、151g和151b的透過率控制成與從圖像處理單元140輸入的圖像相對應的值。因此，當由投影光學系統171投影通過顏色合成單元163所合成的光時，將與圖像處理單元140所輸入的圖像相同的圖像顯示在投影面上。

光學系統控制單元170包括控制用微處理器，並且控制投影光學系統171。注意，光學系統控制單元170不必是專用的微處理器，並且例如cpu110可以通過執行rom111中所存儲的程序來實現光學系統控制單元170的至少一部分功能。

投影光學系統171包括多個透鏡以及用於驅動這些透鏡的致動器，並且投影從顏色合成單元163入射的合成光。可以通過使用致動器驅動投影光學系統171中的這些透鏡來對所投影圖像進行放大和縮小以及焦點調節等，由此通過光學系統控制單元170來驅動這些透鏡。

亮度範圍獲得單元181(第一獲得單元)從伴隨著輸入圖像數據的元數據(例如exif數據)或頭信息中獲得用於定義輸入圖像的色階值和絕對亮度值之間的關係的信息(諸如絕對亮度範圍等)。代替從輸入圖像數據獲得的值，絕對亮度範圍可以是通過用戶使用操作單元113手動輸入的值。在使用這些值來表達絕對亮度範圍的情況下，可以使用亮度值(尼特或cd/m2)或者反射率(％)。在本實施例中，使用亮度值(尼特)。亮度範圍獲得單元181所獲得的絕對亮度範圍表示諸如「0～2000[尼特]」或「0～10000[尼特]」等的下限值和上限值。然而，如果下限值是諸如0[尼特]或0.005[尼特]等的固定值，則至少能夠獲得上限值(最大亮度)就足夠了。

投影面亮度獲得單元182(第二獲得單元)獲得投影面亮度範圍。稍後將說明投影面亮度範圍的獲得方法。

記錄和再現單元191從記錄介質192讀出靜止圖像數據和運動圖像數據以再現所讀取的數據，並且從cpu110接收攝像單元194所獲得的靜止圖像數據和運動圖像數據並將所接收到的圖像數據記錄在記錄介質192中。記錄和再現單元191還可以將經由通信單元193所接收到的靜止圖像數據和運動圖像數據記錄在記錄介質192中。記錄和再現單元191例如具有用於訪問記錄介質192的接口以及用於與記錄介質192相通信的微處理器。如果記錄介質192是可移除介質，則記錄和再現單元191還具有用於可移除地保持記錄介質192的諸如槽等的機構。注意，記錄和再現單元191不必具有專用的微處理器，並且例如cpu110可以通過執行rom111中所存儲的程序來實現記錄和再現單元191的至少一部分功能。在記錄介質192中，還可以記錄除了靜止圖像數據和運動圖像數據以外的諸如根據本實施例的lcd投影器100用的控制數據。記錄介質192可以是諸如磁碟、光碟或半導體存儲器等的採用任意格式的記錄介質，並且可以相對於lcd投影器100可移除或固定。

通信單元193根據cpu110所進行的控制，來與外部裝置通信控制信號、靜止圖像數據或運動圖像數據等。對通信方法或標準不存在限制，並且例如可以進行符合無線lan、有線lan、usb、bluetooth(藍牙)(註冊商標)中的一個或多個的通信。注意，如果圖像輸入單元130符合hdmi(註冊商標)，則通信單元193可以進行與連接至圖像輸入單元130的外部裝置的cec通信。如果例如圖像輸入單元130的端子是hdmi(註冊商標)端子，則cec(消費電子控制)通信可以是經由該端子來進行的。這裡，外部裝置可以是能夠與lcd投影器100相通信的任意電子裝置，並且例如可以是個人計算機、照相機、行動電話、智慧型電話、硬碟記錄器、遊戲機或遠程控制器等。

圖像輸入單元130包括用於主要接收來自外部裝置的圖像信號的接口。因此，圖像輸入單元130可以具有諸如d-sub、dvi-d、dvi-i、hdmi、displayport(顯示埠)、usb、composite(複合)、s-video、component(分量)以及d1～d5等的一個或多個已知的視頻輸入接口。

以能夠拍攝lcd投影器100的投影面的方式來構成並配置攝像單元194，並且攝像單元194將所拍攝圖像發送至cpu110。cpu110暫時將攝像單元194所獲得的圖像存儲在ram112中，並且基於存儲在rom111中的程序來將所存儲的圖像轉換成靜止圖像數據或運動圖像數據。攝像單元194具有用於形成被攝體的光學圖像的攝像透鏡、用於驅動攝像透鏡中所包括的調焦透鏡和變焦透鏡的致動器、用於控制致動器的微處理器、以及用於將攝像透鏡所形成的光學圖像轉換成圖像信號的圖像傳感器。攝像單元194還可以具有用於將圖像傳感器所輸出的模擬圖像信號轉換成數字圖像信號的ad轉換單元。注意，攝像單元194不限於用於拍攝投影面的攝像單元，並且例如還可以是用於拍攝與投影面所在的一側相對的一側的攝像單元。

顯示控制單元195例如具有微處理器，並且使顯示單元196顯示用於操作lcd投影器100的操作畫面以及諸如切換圖標等的gui圖像。注意，顯示控制單元195不必具有專用的微處理器，並且例如cpu110可以通過執行rom111中所存儲的程序來實現顯示控制單元195的至少一部分功能。

顯示單元196可以是諸如lcd、crt顯示器、有機el顯示器或led顯示器等的任何格式的顯示裝置。顯示單元196不限於矩陣顯示器，並且例如可以包括包含在按鈕或開關等中的發光元件。

注意，根據本實施例的圖像處理單元140、lcd控制單元150、光源控制單元160、光學系統控制單元170、記錄和再現單元191以及顯示控制單元195可以是能夠進行與這些塊的處理相同的處理的單個或多個微處理器。可選地，例如，cpu110可以通過執行存儲在rom111中的程序來實現不具有處理器的一個或多個功能塊的至少一部分功能。

基本操作

將使用圖2所示的流程圖來說明根據本實施例的lcd投影器100的基本操作。本質上，作為cpu110執行存儲在rom111中的程序並且控制圖1所示的功能塊的結果，實現了圖2的流程圖中的各步驟的操作。

圖2示出在經由操作單元113或外部裝置輸入了用以接通lcd投影器100的電源的指示的情況下所開始的處理。

當輸入了用以接通電源的指示時，cpu110使電源單元(未示出)向lcd投影器100的各單元供給電力。

接著，cpu110判斷lcd投影器100的顯示模式(s210)。例如經由操作單元113或外部裝置來指定顯示模式，並且根據本實施例的lcd投影器100的顯示模式是「輸入圖像顯示模式」、「再現文件顯示模式」以及「接收文件顯示模式」之一，但是不限於此。在「輸入圖像顯示模式」中，lcd投影器100顯示基於從圖像輸入單元130輸入的視頻信號的圖像。在「再現文件顯示模式」中，lcd投影器100顯示基於記錄和再現單元191從記錄介質192讀出的數據的圖像。在「接收文件顯示模式」中，lcd投影器100顯示基於從通信單元193接收到的數據的圖像。注意，在接通電源時的顯示模式可以是在上次斷開投影器的電源時所使用的顯示模式或者是預定顯示模式。在這種情況下，顯示模式不必是由用戶指定的。

這裡，將說明顯示模式是根據步驟s210中的判斷結果的「輸入圖像顯示模式」的情況。

在「輸入圖像顯示模式」的情況下，cpu110判斷是否從圖像輸入單元130輸入了視頻信號(s220)，並且如果判斷為沒有輸入視頻信號，則進行等待，或者如果判斷為輸入了視頻信號，則使處理進入步驟s230。

在步驟s230中，cpu110執行投影處理。cpu110將從圖像輸入單元130輸入的視頻信號發送至圖像處理單元140，並且使圖像處理單元140生成一個畫面的圖像。圖像處理單元140將必要的變形處理(例如，涉及像素數量、幀頻和形狀)應用於視頻信號，生成一個畫面的圖像，並且將所生成的圖像發送至lcd控制單元150。lcd控制單元150對lcd裝置151r、151g和151b的各像素的透過率進行控制，以獲得與所接收到的一個畫面的圖像的像素的紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)的各顏色成分的色階水平相對應的透過率。

光源控制單元160例如根據基於攝像單元194所獲得的圖像的周圍亮度來對來自光源161的光的輸出進行控制。從光源161輸出的光通過顏色分離單元162而被分離成紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)光，並且將其作為用於lcd裝置151r、151g和151b的光源供給。通過顏色合成單元163針對lcd裝置151r、151g和151b的各像素來對透過率被控制的各顏色的光進行合成，並且經由投影光學系統171來進行投影。

cpu110對投影處理期間的這些單元中的一系列操作進行控制。順次執行該投影處理，直到不再檢測到視頻信號輸入或給出用以結束顯示的指示為止。

注意，如果在步驟s220～s250的處理期間從操作單元113輸入了用以改變投影光學系統171的視角(倍率)或者焦點的指示，則cpu110根據該指示來驅動投影光學系統171中所設置的致動器。

在步驟s240中，cpu110判斷是否從操作單元113輸入了用以切換顯示模式的指示，並且如果判斷為輸入了該指示，則使處理返回至步驟s210，或者如果判斷為沒有輸入該指示，則使處理進入步驟s250。注意，在使處理返回至步驟s210的情況下，cpu110將顯示模式選擇用的菜單畫面作為osd圖像發送至圖像處理單元140，並且對圖像處理單元140進行控制以顯示菜單畫面，從而將該菜單畫面疊加在當前投影的圖像上。用戶可以使用操作單元113來操作以疊加方式顯示的菜單畫面，並且選擇所期望的顯示模式。

另一方面，在步驟s250中，cpu110判斷是否從操作單元113輸入了用以結束投影的指示，並且如果判斷為沒有輸入該指示，則使處理返回至步驟s220，或者如果判斷為輸入了該指示，則停止從電源單元向各塊的電力供給並結束該處理。利用上述操作，在輸入圖像顯示模式中的lcd投影器100投影基於從圖像輸入單元130輸入的視頻信號的圖像。

注意，如果在步驟s210中判斷為顯示模式是「再現文件顯示模式」，則cpu110使記錄和再現單元191讀出記錄介質192中的文件列表或各文件的縮略圖數據，並且將所讀取的文件列表或縮略圖數據暫時存儲在ram112中。然後，cpu110根據基於ram112中暫時存儲的文件列表的文本字符圖像或者各文件的縮略圖數據來生成文件選擇畫面數據，並且將所生成的文件選擇畫面數據發送至圖像處理單元140。經由與投影處理(s230)相同的處理來投影文件選擇畫面。

如果經由操作單元113或外部裝置從文件選擇畫面輸入了用以選擇特定圖像文件的指示，則cpu110對記錄和再現單元191進行控制，以再現所選擇的圖像文件。

將從圖像文件再現的圖像數據從記錄和再現單元191發送至圖像處理單元140，並且通過圖像處理單元140、lcd控制單元150和光源控制單元160經由與步驟s230中的投影處理相同的投影處理來投影該圖像數據。如果要再現運動圖像，則針對各幀順次執行再現和投影處理。cpu110執行在進行了與投影光學系統171有關的操作的情況下所進行的操作，並且以與輸入圖像顯示模式相同的方式執行在步驟s240和s250中所指示的操作。

如果在步驟s210中判斷為顯示模式是「接收文件顯示模式」，則cpu110以與在再現文件顯示模式中記錄和再現單元191所再現的圖像數據相同的方式，來投影從通信單元193接收到的靜止圖像數據或運動圖像數據。cpu110執行在進行了與投影光學系統171有關的操作的情況下的操作，並且以與輸入圖像顯示模式相同的方式執行在步驟s240和s250中所指示的操作。

接著，將使用圖3和4來給出對用於顯示(投影)根據本實施例的lcd投影器100中的hdr圖像的操作的說明。圖3示出圖1所示的構成元件中的與投影操作有關的構成元件，並且將同樣的附圖標記賦予與圖1中的構成元件相同的構成元件。注意，為了方便，利用圖像處理單元140(應用部件)在hdr圖像投影操作中所執行的處理示出為各功能塊。圖4是示出針對hdr圖像的投影處理(圖1中的s230)的詳情的流程圖。注意，可以基於表示在標準中所使用的傳遞函數的類型的信息，來判斷要投影的圖像數據或視頻信號是否與hdr圖像相關。例如，可以基於vui(視頻可用性信息)中的transfer_characteristics(傳輸特性)的值來辨別符合hevc標準的視頻流，並且可以基於作為視頻解碼控制描述符的transfer_characteristics的值，來辨別符合mpeg-2ts的復用流。

這裡，將給出如下情況的說明：lcd投影器100的顯示模式是輸入圖像顯示模式，並且將使用如st.2084標準那樣的用於表示絕對亮度的傳遞函數(eotf)來表達動態範圍的hdr圖像的視頻信號輸入至圖像輸入單元130。然而，還可以在從記錄介質192讀出或經由通信單元193接收類似的hdr圖像數據的情況下，進行同樣的顯示處理。在圖像輸入單元130具有諸如符合hdmi的接口等的用於發送數位訊號的接口的情況下，採用數字格式來輸入視頻信號。由於這個原因，與從記錄介質192讀出的圖像數據的情況同樣地，將以下對圖像輸入單元130輸入的hdr圖像的視頻信號稱為hdr圖像數據。

首先，通過圖像處理單元140中的線性轉換單元141將從圖像輸入單元130輸入的hdr圖像數據進行轉換，以獲得線性輸入-輸出特性。例如，如果圖像的最大色階值是1023(10位圖像)且與2000尼特的絕對亮度相關聯，則線性轉換單元141對色階值進行轉換，以獲得在色階值是512的情況下絕對亮度是1000尼特和在色階值是0的情況下絕對亮度是0之間的線性關係。在色階值和亮度值是如此的線性關係的情況下，其被稱為線性亮度特性。

將通過線性轉換單元141被轉換為具有線性亮度特性的hdr圖像數據輸入至範圍轉換單元142。範圍轉換單元142使用例如一維查找表(1d-lut)來校正hdr圖像數據，並且將校正後的hdr圖像數據供給至伽馬轉換單元143。伽馬轉換單元143根據lcd裝置151的伽馬特性來將校正後的hdr圖像數據校正成伽馬空間數據，以利用線性亮度特性來進行顯示(伽馬校正)，並且將伽馬校正後的hdr圖像數據供給至lcd控制單元150。

將參考圖4來說明操作的詳情。

在步驟s401中，亮度範圍獲得單元181讀取輸入至圖像輸入單元130的圖像數據的exif數據或頭信息，判斷與輸入圖像有關的絕對亮度範圍數據是否存在，並且向cpu110通知判斷結果。該判斷還用作關於輸入圖像是否為hdr圖像的判斷，並且可以是關於所指定的傳遞函數類型是否表示使用絕對亮度範圍的傳遞函數的判斷。如果亮度範圍獲得單元181判斷為與輸入圖像有關的絕對亮度範圍數據存在，則cpu110使處理進入步驟s402，或者如果不存在，則使處理進入步驟s408。

在步驟s408中，cpu110、圖像處理單元140、lcd控制單元150和光源控制單元160執行用於投影諸如srgb等的具有正常動態範圍的圖像數據(sdr圖像數據)的操作。在這種情況下，僅需執行與圖2的步驟s220～s250中的處理相同的處理，因此，將省略隨後處理的描述。將針對sdr圖像數據的一系列投影操作稱為sdr模式操作。

注意，如果在步驟s401中亮度範圍獲得單元181判斷為exif數據或頭信息自身不存在，則cpu110例如可以使諸如圖5a所示的畫面等的輸入設置畫面顯示為osd，以使用戶指定輸入圖像的特性。注意，圖5a和5b所示的osd還可以在從操作單元113或外部裝置輸入菜單顯示指示的情況下進行顯示。

在圖5a所示的輸入設置畫面上，可以在「操作模式」部分中選擇針對hdr圖像的操作模式(hdr模式)或者針對sdr圖像的操作模式(sdr模式)。如果在「操作模式」部分中選擇了hdr模式，則可以在「動態範圍」部分中設置輸入圖像的亮度範圍。另外，可以在「投影尺寸」部分指定(預定距離處的)lcd投影器100所要投影的圖像的尺寸，並且可以在「屏幕增益」部分中指定屏幕增益(反射率)。各項可以通過根據用於選擇對應項名稱的操作來選擇所顯示的準備選項而設置的。例如，圖5a示出選擇了「投影尺寸」項的狀態，並且從四個可設置的選項中選擇了100英寸。當在該狀態下輸入決定指示時，cpu110結束選項的顯示，並且以所設置的100英寸的投影尺寸來進行顯示。如果給出了用以結束osd的顯示的指示，cpu110使得顯示結束確認畫面，並且使用戶選擇是保存所設置的內容還是在不保存所設置的內容的情況下結束。如果經由輸入設置畫面設置了hdr模式，則cpu110使處理進入步驟s402，而不是進入步驟s408。注意，可以通過選擇tab來將輸入設置畫面切換至視頻設置畫面(圖5b)或者信息顯示畫面。

在步驟s402中，cpu110將所設置的投影尺寸和屏幕增益發送至投影面亮度獲得單元182。投影面亮度獲得單元182使用所接收到的投影尺寸和屏幕增益來計算投影面亮度範圍，並且將所計算出的投影面亮度範圍發送至cpu110。稍後將使用圖6a的流程圖來說明其詳情。

在步驟s403中，cpu110基於從亮度範圍獲得單元181(或輸入設置畫面)獲得的輸入亮度範圍以及從投影面亮度獲得單元182獲得的投影面亮度範圍，來生成通過範圍轉換單元142所要應用的色階值的輸入-輸出特性(色階轉換特性)。然後，cpu110針對範圍轉換單元142所具有的1d-lut設置所生成的輸入-輸出特性。稍後將使用圖6b的流程圖來說明其詳情。

在步驟s404中，將通過線性轉換單元141、範圍轉換單元142和伽馬轉換單元143所進行的圖像處理應用於所輸入的圖像數據，並且將該圖像數據輸出至lcd控制單元150。

在步驟s405中，lcd控制單元150根據從圖像處理單元140(伽馬轉換單元143)輸入的圖像數據來控制lcd裝置151r、151g和151b的透過率。

在步驟s406中，cpu110確認再調整標誌的值，並且如果該值是1(即，該標誌是on)，則使處理返回至步驟s402，或者如果該值是0(即，如果該標誌是off)，則結束該處理(即，使處理進入步驟s240)。在本實施例中，如果在圖5a的輸入設置畫面上改變了投影尺寸或屏幕增益，或者如果改變了圖5b的視頻設置畫面上的設置，或者如果改變了投影光學系統171的聚焦位置或變焦倍率，則將再調整標誌設置成1。

因而，進行針對一幀的投影處理。注意，步驟s402和s403中的處理可以不是在每次針對一幀的投影處理中都執行。

接著，將使用圖6a所示的流程圖來說明用於獲得步驟s402中所執行的投影面亮度範圍的操作。

在步驟s501中，投影面亮度獲得單元182從cpu110接收所設置的投影尺寸和屏幕增益。

在步驟s502中，投影面亮度獲得單元182確定視頻設置參數的值。在光量沒有由於設置而變化的情況下，不需要執行步驟s502。視頻設置參數是針對光量的係數，並且在投影器光量由於設置而變化的情況下具有除了1以外的值。在根據本實施例的lcd投影器100中，在圖5b所示的視頻設置畫面的可選擇的項中，「投影模式」、「亮度」、「對比度」、「伽馬」和「照明模式」的設置值影響發光量。由於這個原因，投影面亮度獲得單元182確定與針對這些項的當前設置值相對應的視頻設置參數的值。可以將投影器光量以及設置值和視頻設置參數的值係數之間的關係存儲在投影面亮度獲得單元182能夠訪問的非易失性存儲裝置中(例如，存儲在rom111中或者存儲在投影面亮度獲得單元182內)。

注意，例如，可以將「呈現模式」或者「標準模式」設置為「投影模式」。這裡，假定「呈現模式」與視頻設置參數1相對應，並且「標準模式」與值小於「呈現模式」中的值的視頻設置參數(例如，0.9)相對應。可以將「正常」或者「省電」設置為「照明模式」，並且假定「正常」和「省電」分別與視頻設置參數1和值小於「正常」的情況下的值的視頻設置參數(例如，0.9)相對應。同樣，針對其它項，預先確定與可設置的值和對應的視頻設置參數之間的關係。因此，投影面亮度獲得單元182可以通過將各項的設置值與對應的視頻設置參數的值相乘來確定視頻設置參數的最終值。注意，上述的影響光量的設置項的類型以及設置值和視頻設置參數之間的關係僅是示例，並且不限於此。可選地，視頻設置參數的最終值可以使用其它方法(例如，通過參考預先存儲的設置值的組合和視頻設置參數值之間的對應關係)來獲得。

在步驟s503中，投影面亮度獲得單元182例如基於步驟s501中所接收到的預定的投影光量、投影尺寸和屏幕增益以及步驟s502中所確定出的視頻設置參數，根據以下的等式1來計算投影面亮度。注意，如果投影尺寸的單位是英寸，則投影面亮度獲得單元182將投影尺寸轉換成平方米，並且將轉換後的投影尺寸應用於等式1。

投影面亮度＝(投影器光量[lm]×視頻設置參數×屏幕增益)/(投影尺寸[m2]×圓周率)...(等式1)

這裡，投影光量可以是規範的值(例如，jisx6911：2015下的測量值)。在光量由於設置而變化的情況下，應用預定的基準光量。基於等式1來獲得利用當前設置所實現的投影面上的最大亮度。

在本實施例中，使用等式1來計算全白畫面時(在全部像素投影具有最大色階值的圖像時)的投影面亮度(最大亮度)，並且全黑畫面時(在全部像素投影色階值為0的圖像時)的投影面亮度是0[尼特]。通過全白畫面時的投影面亮度(最大亮度)和全黑畫面時的投影面亮度(最小亮度)來確定投影面亮度範圍。投影面亮度獲得單元182向cpu110通知投影面亮度範圍。注意，如果用於定義投影面亮度範圍的最小亮度始終為0[尼特]，則投影面亮度獲得單元182可以僅向cpu110通知最大亮度。

接著，將使用圖6b的流程圖來說明用以生成步驟s403中的輸入-輸出特性的操作的詳情。

在步驟s701中，cpu110分別從亮度範圍獲得單元181(或者輸入設置畫面)和投影面亮度獲得單元182獲得輸入亮度範圍和投影面亮度範圍。

在步驟s702中，cpu110基於步驟s701中所獲得的輸入亮度範圍和投影面亮度範圍，來生成作為要設置在範圍轉換單元142的1d-lut中的色階值的輸入-輸出特性。

例如，如圖7a所示，假定輸入亮度範圍是0[尼特]～2000[尼特]，以及投影面亮度範圍是0[尼特]～1000[尼特]。

針對本實施例中所處理的hdr圖像數據，定義了調色值和絕對亮度之間的關係，並且假定針對最大色階值1023(10位圖像數據；以下通過假定10位圖像數據來表示該色階值)，定義了2000[尼特]的絕對亮度。因而，cpu110生成輸入-輸出特性，以對色階值進行轉換，從而使得在可以如投影面亮度範圍所定義的那樣進行顯示的色階值範圍的至少一部分中滿足所定義的色階值和絕對亮度之間的關係。因此，即使在輸入亮度範圍和投影面亮度範圍有所不同的情況下，也可以在一部分色階值範圍中實現以所定義的絕對亮度的顯示(投影)。

由於通過線性轉換單元141轉換了輸入圖像以使色階值和亮度值具有線性關係，因此，在輸入圖像的色階值是512的情況下，絕對亮度值是1000[尼特]。在輸出色階值是最大色階值1023的情況下，輸出亮度值是投影面亮度範圍中的最大亮度1000[尼特]。因此，cpu110生成輸入-輸出特性，以使得在等於或小於輸入亮度值是1000[尼特]以下的色階值(512或以下)的範圍內滿足針對輸入圖像所定義的色階值和絕對亮度值之間的關係，並且使得在色階值大於512的情況下，輸出亮度值在1000[尼特]處飽和。該輸入-輸出特性由圖8a中的粗線表示。注意，圖8a中的細線表示對整個輸入亮度範圍進行壓縮以將輸入亮度範圍調節成投影面亮度範圍所獲得的傳統的輸入-輸出特性。利用這種傳統的輸入-輸出特性，無法針對全部色階值以正確的亮度來顯示定義色階值和絕對亮度值之間的關係的圖像。

如上所述，投影面亮度範圍(特別是投影面亮度範圍中的最大亮度值)根據設置或投影距離等而變化。例如，如果投影面亮度範圍中的最大亮度值如圖7b所示增大直至1500[尼特]，則cpu110生成用於正確地顯示與輸入圖像中的0～1500[尼特]的絕對亮度值相關聯的輸入色階值的輸入-輸出特性(圖9b)。也就是說，在輸出色階值是1023的情況下的輸出亮度值是1500[尼特]並且被線性轉換單元141進行了轉換的輸入圖像中，將768的色階值與1500[尼特]的絕對亮度值相關聯。因此，cpu110生成如下的輸入-輸出特性，其中，在輸入色階值的範圍0～768內，絕對亮度值從0線性增大至1500[尼特]，並且在輸入色階值的範圍768～1023內，輸出色階值在1023處飽和。因而，在輸入色階值的範圍0～768內，輸入圖像以正確的亮度顯示(投影)。

還存在投影面亮度範圍大於輸入亮度範圍的情況。圖7c示出輸入亮度範圍是0～2000[尼特]、而投影面亮度範圍是0～4000[尼特]的情況。在這種情況下，cpu110生成如下的輸入-輸出特性，其中，如圖8c所示，僅使用0～2000[尼特]的範圍內的輸出亮度。也就是說，cpu110生成如下的線性輸入-輸出特性，其中，在輸出色階值是1023的情況下，輸出亮度值是2000[尼特]，並且在輸出色階值是0的情況下，輸出亮度值是0[尼特]。在這種情況下，可以針對輸入圖像的全部色階值以所定義的絕對亮度來正確地進行顯示(投影)。圖8c中的細線表示根據投影面亮度範圍來擴展整個輸入亮度範圍的傳統的輸入-輸出特性。利用這種傳統的輸入-輸出特性，無法針對全部色階值以正確的亮度來顯示定義色階值和絕對亮度值之間的關係的圖像。

注意，在一些情況下，在全黑投影時，lcd投影器100的投影面亮度不是0[尼特]。在這種情況下，投影面亮度的最小亮度大於0[尼特]。例如，圖8d示出輸入亮度範圍是0～2000[尼特]以及投影面亮度範圍是10～1000[尼特]的示例。在這種情況下，lcd投影器100無法以小於10[尼特]的亮度來進行顯示。因此，cpu110生成針對與10～1000[尼特]的絕對亮度相對應的輸入色階值來正確地進行顯示的輸入-輸出特性(圖8d)。該輸入-輸出特性等於以在輸入亮度值小於10[尼特]的範圍內輸出亮度值是10[尼特]的方式被改變的圖8a中的特性。

在本實施例中，在顯示hdr圖像數據的情況下，生成不對色階特性進行壓縮或者在可以正確地再現色階特性的範圍內進行擴展的輸入-輸出特性，。然而，根據用途(例如在不期望飽和區域存在的情況下)，可以生成如下的輸入-輸出特性，其中，為了抑制飽和，在可以正確地再現色階特性的輸入色階範圍的一部分中，不使輸入亮度值與輸出亮度值一致。在圖8e的示例中，生成如下的輸入-輸出特性，其中，在可以正確地再現色階特性的輸入色階範圍(這裡為0～512)的一部分(這裡為a～512)中，不使輸入亮度值與輸出亮度值一致。因而，可以正確地再現的色階特性的輸入色階範圍小，但是可以表現與512～1023的輸入色階相對應的色階。

在步驟s703中，cpu110以範圍轉換單元142中的1d-lut的形式來設置在步驟s702中所生成的輸入-輸出特性，並且結束輸入-輸出特性生成處理。範圍轉換單元142使用1d-lut來對輸入圖像的色階值進行轉換。注意，針對像素的各顏色成分來執行輸入-輸出特性生成和範圍(色階)轉換。

注意，儘管這裡描述了在圖像處理單元140中分開進行用於對亮度和輸入圖像的色階之間的關係進行線性轉換的處理以及用於將輸入色階轉換成輸出色階的處理的結構，但是可以採用通過將以1d-lut所設置的這兩個轉換進行合成所獲得的輸入-輸出特性的結構。在這種情況下，不需要線性轉換單元141。

根據本實施例，在對相對於色階值的顯示亮度被定義為絕對亮度值的hdr圖像進行顯示(投影)的情況下，基於輸入亮度範圍和投影面亮度範圍之間的關係，來確定色階轉換特性，以包括可以以正確的色階來進行顯示的範圍。結果，可以解決在使用根據投影面亮度範圍來對整個輸入亮度範圍進行壓縮或擴展的色階轉換特性的情況下無法正確地顯示全部色階的問題。

第二實施例

接著，將說明本發明的第二實施例。除了在圖4的步驟s402中所執行的用以獲得投影面亮度範圍的處理以外，本實施例可以與第一實施例相同，因此，以下將使用圖9a所示的流程圖來說明根據本實施例的用以獲得投影面亮度範圍的處理。

在本實施例中，使用攝像單元194來獲得投影面亮度範圍，其中，該攝像單元194被配置成能夠在投影光學系統171的光軸方向(投影方向)上拍攝圖像。

在步驟s1101中，cpu110控制各單元以投影特定圖像(這裡，針對全部像素設置最大色階值的白色圖像，以獲得投影面亮度的最大值)，之後指示攝像單元194拍攝圖像。攝像單元194響應於該指示拍攝圖像。圖10a示意性示出攝像單元194所獲得的圖像1200。在圖像1200中，1201表示屏幕，並且1202表示所投影的白色圖像。在還獲得投影面亮度的最小值的情況下，還通過攝像單元194來拍攝投影了全部像素的色階值為0的黑色圖像的狀態下的圖像。攝像單元194將所拍攝圖像的數據例如寫入ram112中。

在步驟s1102中，cpu110指示投影面亮度獲得單元182獲得投影面亮度。響應於該指示，投影面亮度獲得單元182獲得或計算在ram112中所存儲的圖像1200中的投影圖像1202的區域內的像素值(色階值)。這裡，假定從攝像單元194的光軸和投影光學系統171的光軸之間的位置關係而已知圖像1200中的投影圖像1202的中心位置。因此，投影面亮度獲得單元182基於圖像1200中的投影圖像的中心位置處的像素的值或者相對於該中心的給定區域中所包括的像素的值，來計算投影圖像1202的色階值。可選地，投影面亮度獲得單元182可以通過使用例如圖像處理單元140來對圖像1200應用二值化或霍夫變換，以檢測投影圖像1202的區域，並基於該區域內的全部像素值來計算色階值。投影面亮度獲得單元182例如可以對這些像素值進行平均，以計算色階值，但是可以使用其它方法來進行該計算。

在步驟s1103中，投影面亮度獲得單元182將在步驟s1102中所計算出的色階值轉換成投影面亮度。例如，可以將表示諸如圖10所示的色階值和投影面亮度之間的關係的表或轉換式預先保存在rom111中。然後，投影面亮度獲得單元182可以通過參考使用色階值的表或者將色階值代入轉換式中，來將色階值轉換成投影面亮度。該轉換表例如經由lcd投影器100出廠之前的實際測量而生成，並且保存在rom111中。儘管在圖10b的示例中，將255的色階值轉換成2000[尼特]的投影面亮度，並且色階值和投影面亮度呈線性關係，但是相對於色階值的投影面亮度的值以及色階值和投影面亮度的變化特性不限於此。

此外，在獲得投影面亮度的最小值的情況下，投影面亮度獲得單元182還以同樣的方式獲得通過投影黑色圖像並拍攝所投影的黑色圖像所獲得的圖像的投影面亮度。

因而，投影面亮度獲得單元182確定投影面亮度範圍，並且向cpu110通知所確定出的投影面亮度範圍。

該實施例同樣可以實現與第一實施例的效果相同的效果。在例如針對各區域設置光源的情況下，可以針對與各光源相對應的各區域來獲得投影面亮度範圍。例如，可以通過將投影圖像區域分割成與各光源相對應的區域，來獲得投影面亮度範圍，基於這些分割後的區域內的像素來獲得針對分割後的各區域的色階值，並且將如此獲得的色階值轉換成投影面亮度。

第三實施例

接著，將說明本發明的第三實施例。除了圖4的步驟s402中所執行的用以獲得投影面亮度範圍的處理之外，本實施例可以與第一實施例相同，因此，以下將使用圖9b所示的流程圖來說明根據本實施例的用以獲得投影面亮度範圍的處理。

在本實施例中，使用投影光學系統171中的對焦距離來獲得投影面亮度範圍。

在步驟s1401中，投影面亮度獲得單元182從光學系統控制單元170獲得投影光學系統171的調焦透鏡位置和變焦透鏡位置。cpu110可以從光學系統控制單元170獲得這些透鏡位置，並且向投影面亮度獲得單元182通知所獲得的透鏡位置。

在步驟s1402中，投影面亮度獲得單元182計算投影距離。例如，投影面亮度獲得單元182讀出在rom111中預先存儲的調焦透鏡的焦距以及lcd裝置151和調焦透鏡之間的最短距離。如圖11a所示，將lcd裝置151與在投影光學系統中所包括的並且在範圍a內移動的調焦透鏡172之間的最短距離表示為a。將調焦透鏡的焦距表示為f。

在步驟s1401中所獲得的調焦透鏡位置表示圖11a所示的位置為0的狀態下的距離，因此可以基於調焦透鏡位置以及lcd裝置151和調焦透鏡之間的最短距離a，來求出調焦透鏡和lcd裝置151之間的當前距離a』。圖11b示出lcd裝置151、投影光學系統171中的調焦透鏡172和屏幕200之間的位置關係。投影面亮度獲得單元18可以使用距離a』和調焦透鏡172的焦距f，基於透鏡的公式(等式2)，來計算從調焦透鏡172到屏幕200的距離、即lcd投影器100的投影距離b。

1/a』+1/b＝1/f...(等式2)

b＝fa』/(a』-f)

在步驟s1403中，投影面亮度獲得單元182例如基於在rom111中預先存儲的變焦透鏡位置和變焦倍率之間的關係，來將當前的變焦透鏡位置轉換成變焦倍率。然後，投影面亮度獲得單元182可以基於投影距離b、變焦倍率和lcd裝置151的尺寸，根據以下等式(3)來計算投影尺寸。注意，lcd裝置151的尺寸例如可以是面積[m2]，或者可以是垂直和水平方向的長度或對角長度。

投影尺寸＝b/a』×變焦倍率×lcd裝置151的尺寸...(等式3)

由於步驟s1404和1405與第一實施例中的步驟s502和s503相同，因此將不說明這些步驟。

本實施例同樣可以實現與第一實施例的效果同樣的效果。另外，在本實施例中，基於實際投影距離來獲得投影尺寸。因此，在lcd投影器100和投影面之間的距離能夠改變的情況下，與如第一實施例中那樣使用所設置的投影尺寸的情況相比，可以獲得更精確的投影面亮度範圍。

注意，在本實施例中，使用調焦透鏡位置和焦距來計算投影距離，但是可以設置lcd投影器100直接測量投影距離的結構，或者可以使用任意其它方法來獲得投影距離。

其它實施例

本發明的實施例還可以通過如下的方法來實現，即，通過網絡或者各種存儲介質將執行上述實施例的功能的軟體(程序)提供給系統或裝置，該系統或裝置的計算機或是中央處理單元(cpu)、微處理單元(mpu)讀出並執行程序的方法。

儘管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局限於所公開的典型實施例。所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。