JP2003018502A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プロジェクタの使用時には投影レンズのレンズ
シフトの量を検知して最適なむら補正を投影画面に施
し、品位の高い投影映像を得ること。 【解決手段】補正データ作成部26では、プロジェクタ光
学系21を通してスクリーン30上に投影された映像を分割
した各々の位置における照度、色度を測定して映像全体
のむらを検知し、各々の部分に対応した液晶パネル位置
の駆動レベルを独立して設定し、その設定データをむら
補正データとしてメモリに格納する。この動作を複数の
異なる投影レンズ12のレンズシフト位置に対して行う。
液晶プロジェクタの使用時には、レンズシフト位置検知
部22にてレンズシフトの位置を検知して、前記メモリよ
りレンズシフト位置に応じたむら補正データを読み込
み、各々の液晶パネル位置に対応した補正データから液
晶パネルの駆動レベルを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影する映像のむ
ら補正情報を格納し、映像表示を行う際に、最適なむら
補正を映像に施す機能を持った投射型表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】映像をスクリーン上に投射して拡大表示
する投射型の映像表示装置として、陰極線管を用いた投
射型ディスプレイ装置のほかに、液晶パネルをライトバ
ルブとして用いた液晶プロジェクタによる液晶投射型の
映像表示装置が開発されている。

【０００３】液晶投射型の映像表示装置は、液晶パネル
に映像信号を再生し、光源からの光を前記液晶パネルの
再生映像で変調して、これをプロジェクタ光学系でスク
リーン上に拡大投射するものである。

【０００４】図５は液晶プロジェクタ光学系の概略的な
構造を示している。図５ではＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）用の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェク
タの例を示す。

【０００５】図５において、符号１はランプであり、リ
フレクタ２と組合わせることによりランプユニットとし
て一体化されている。ランプ１からの光はリフレクタ２
によって反射され、マルチレンズ３を通した後、反射ミ
ラー４やコンデンサレンズ６を介してダイクロイックミ
ラー５に供給される。

【０００６】ダイクロイックミラー５は、ランプ３から
の光をＲ光とＧＢ光に分光し、分離されたＲ光は反射ミ
ラー４で反射され、フィールドレンズ７及び入射側偏光
板８を介してＲ用の液晶パネル９に照射される。

【０００７】また、ダイクロイックミラー５により分離
されたＧＢ光は次のダイクロイックミラー５によりＧ光
とＢ光に分光され、Ｇ光はフィールドレンズ７及び入射
側偏光板８を介してＧ用の液晶パネル９に照射され、Ｂ
光はコンデンサレンズ４、反射ミラー４、コンデンサレ
ンズ４、反射ミラー４、フィールドレンズ７及び入射側
偏光板８を介してＢ用の液晶パネル９に照射される。

【０００８】さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各液晶パネル９を
透過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は各出射側偏光板１０を介し
てダイクロイックプリズム１１によって合成され、この
合成された映像光を投影レンズ１２によってスクリーン
（図示せず）に投射するようにしている。

【０００９】こうしてＲ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネル９を
Ｒ，Ｇ，Ｂの原色信号で駆動することにより、カラー映
像を投射することができる。

【００１０】ところで、このようなプロジェクタ光学系
においてランプ１のリフレクタ２やマルチレンズ３に対
する相対的な位置ずれ、キャビネットに組み込まれたと
きの各々の光学部品の位置ずれにより、色むらや照度む
らが発生する。これらが原因のむらはミラー４，５やレ
ンズ６の調整により軽減するが、部品のずれ等が大きい
場合には補正しきれないでむらが残る。また、入射偏光
板８、液晶パネル９、出射偏光板１０とプリズム１１、
投影レンズ１２において偏光乱れが発生したときも同様
に色むらや照度むらが発生する。偏光乱れが原因のむら
は構造的な調整による改善が困難である。

【００１１】このような色むらや照度むらを補正する方
法として、スクリーン上に投影された映像を複数の領域
に分割した各々の分割位置における照度や色度を測定し
て映像全体のむらを検知して、各々の部分に対応した液
晶パネルの駆動レベルを独立して設定することで補正を
行っている。

【００１２】一方、近年、液晶プロジェクタの普及とと
もに仕様の多様化が進んでいる。そのような仕様の１つ
にプロジェクタ光学系において投影レンズの向きが調整
可能なシフト機構がある。従来、投影レンズのシフト機
構の使い方としては、会議室で液晶プロジェクタを机の
上に置いて上方向に投影する使い方が主であったため、
液晶パネルの光軸中心に対して投影レンズの光軸中心を
上側にずらして固定し上方向に映像を投影する使い方が
多かった。これに対して映像を見る環境に合わせて、ユ
ーザーが投影レンズを液晶パネルの光軸に対して上下ま
たは左右に調整し、投影する映像の位置を複数の位置に
調整することが行われるようになった。このような投影
レンズの位置調整機能をレンズシフト機能と呼ぶ。

【００１３】レンズのシフト調整を行うことは、液晶パ
ネルの光軸と投影レンズの光軸の相対位置が変化するこ
とを意味し、投影レンズの中心を使うか周辺を使うかの
違いや、液晶パネルから出射した光の発散角に対する投
影レンズの取り込みの違いによりむらの状態が変化す
る。つまり、投影レンズの向きによって色むらや照度む
らが変化する。

【００１４】ところが、映像全体のむらを検知して、各
々の部分に対応した液晶パネルの駆動レベルを独立して
設定する上述の従来の色むらや照度むらの補正技術で
は、投影レンズの向きを変えるレンズシフトが行われた
場合にそれに伴って変わる色むらや照度むらの変化には
対応できないという問題があった。

【００１５】色むらや照度むらを解消するための公知例
としては、特開平9-298756号公報や特開平11-313346号
公報に記載されているものがある。

【００１６】特開平9-298756号公報には、スクリーン上
に投影された映像を撮像装置にて撮像した映像情報をも
とに二次元マトリクス状の補正情報を作成し、そのマト
リクス補正情報をもとに入力映像信号に乗せる補正波形
を作成し、映像回路で実際に映像信号に乗せることによ
り、拡大投射によって表示される画像の部分的色むらを
補正することが述べられている。

【００１７】また、特開平11-313346号公報には、複数
の色度・照度センサを取り付けたスクリーンに対して液
晶プロジェクタより映像を投影し、その投影映像をカラ
ーカメラで撮像する。撮像した画像データのうち色度・
照度センサに位置的に対応する画素の相対的な仮照度値
と色度・照度センサによる絶対的な照度値との比較から
全画素の画像データについてその相対的な仮照度値を絶
対的な照度値に変換し、その変換後の絶対的な色度値・
照度値に基づいて色むら・照度むらの検査を実行した
り、補正データも作成する。そして、補正データを液晶
プロジェクタにフィードバックし、色むら・照度むらを
解消することが述べられている。

【００１８】しかしながら、これらの公報には、投影レ
ンズの向きを変えるレンズシフトが行われた場合におけ
る、色むらや照度むらの変化に対応して色むらや照度む
らを解消する方法については全く述べられていない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の技
術でのむらの補正の方法では、複数位置にレンズシフト
が行われた場合のむらの変化には対応できないという問
題があった。

【００２０】そこで、本発明は上記の問題に鑑みて、液
晶プロジェクタの使用時にはレンズシフトの量を検知し
て最適なむら補正を投影画面に施し、品位の高い映像を
得ることができる投射型表示装置を提供することを目的
とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による投
射型表示装置は、映像信号を光変調した映像光を生成す
る映像光生成部と、その映像光を投射する投影レンズ
と、この投影レンズの向きを調整するレンズシフト機構
とを含むプロジェクタ光学系と、前記レンズシフト機構
によるレンズシフト調整位置を検出するレンズシフト位
置検知部と、前記プロジェクタ光学系から映像光を投影
する投影スクリーンと、前記プロジェクタ光学系にて前
記投影スクリーンに投影した映像情報を得る映像取得部
と、前記映像取得部で取得した映像情報を所定の領域ご
とに分割した各々の位置における映像情報に基づき映像
全体のむらを検知し、むら補正するための補正データを
作成するもので、投影レンズのレンズシフト調整時に、
予め前記レンズシフト位置検知部で検知される複数のレ
ンズシフト調整位置に対応した複数の補正データを作成
しメモリに格納する補正データ作成部と、前記補正デー
タ作成部に格納した補正データを用いて、入力として供
給される映像信号に対してむら補正を行なう映像補正部
と、を具備したものである。

【００２２】前記補正データ作成部は、プロジェクタ使
用時に前記プロジェクタ光学系の投影レンズのレンズシ
フト調整位置を変えた時に、前記レンズシフト位置検知
部で検知されるレンズシフト調整位置に対応した補正デ
ータを前記補正データ作成部のメモリから出力し、前記
映像補正部は、前記補正データ作成部からのレンズシフ
ト調整位置に対応した補正データを用いて、入力映像デ
ータに対してむら補正を行なう。

【００２３】或いは、前記補正データ作成部は、プロジ
ェクタ使用時に前記プロジェクタ光学系の投影レンズの
レンズシフト調整位置を変えた時に、前記レンズシフト
位置検知部で検知されるレンズシフト調整位置に対応し
た補正データを補間して使用することにより、任意の投
影レンズシフト調整位置に応じた補正データを作成して
出力し、前記映像補正部は、前記補正データ作成部から
の補間によって作成された補正データを用いて、入力映
像データに対してむら補正を行なう。

【００２４】前記映像取得部は、投影スクリーン上の映
像を撮影するカメラ、または投影された映像を分割した
各々の位置に配設したセンサである。

【００２５】前記プロジェクタ光学系は、液晶パネルを
含む液晶プロジェクタ光学系であり、前記補正データ作
成部は、投影された映像を分割した各々の部分に対応し
た液晶パネル位置の駆動レベルを独立して設定し、その
設定データをむら補正データとする。

【００２６】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の投射
型表示装置の構成を示すブロック図である。図１では
Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジ
ェクタの例を示している。図５と同一部分には同一符号
を付して説明する。

【００２７】図１において、投射型表示装置は、液晶プ
ロジェクタ２０と、この液晶プロジェクタ２０へ入力映
像信号を供給する図示しない映像信号生成手段と、液晶
プロジェクタ２０で光変調された映像光を投射する投影
スクリーン３０とを有して構成されている。

【００２８】液晶プロジェクタ２０は、投影レンズ１２
を含むプロジェクタ光学系２１と、投影レンズ１２のレ
ンズシフト位置検知部２２と、投影スクリーン３０と、
投影スクリーン３０上の投影映像データを取得する映像
取得部としての撮影装置２５と、補正データ格納用のメ
モリを有し、撮影装置２５からの投影映像データとレン
ズシフト位置検知部２２からのレンズシフト位置検知デ
ータを用いて色むら，照度むらの補正データを作成する
補正データ作成部２６と、前記の図示しない映像信号生
成手段からの映像信号を入力する入力端子２３と、補正
データ作成部２６からの補正データを用いて、前記映像
信号生成手段からの入力映像信号に対してむら補正を施
す映像補正部２４と、を備えている。

【００２９】以下に、各構成要素につき詳しく説明す
る。本実施の形態におけるプロジェクタ光学系２１は、
概略的には図５で示した構成となっている。プロジェク
タ光学系２１は、具体的には、白色光を照射する光源
（図示せず）と、映像信号で光変調した映像光を生成す
る映像光生成部（ライトバルブ）としての液晶パネル
（図示せず）と、その映像光を投射する投影レンズ１２
と、この投影レンズ１２の向きを調整するレンズシフト
機構（図示せず）と、を有して構成されている。

【００３０】レンズシフト位置検知部２２は、前記レン
ズシフト機構によってレンズシフトした際の投影レンズ
１２のシフト位置を検出し、その位置データを補正デー
タ作成部２６に供給する。

【００３１】投影スクリーン３０は、前記プロジェクタ
光学系２１から投影された映像光が結像され、映像画面
を形成するものである。

【００３２】撮影装置２５は、例えば電子撮像カメラで
構成され、前記プロジェクタ光学系２１にて投影スクリ
ーン３０に投影した映像を撮像し、映像情報として補正
データ作成部２６に供給する。

【００３３】補正データ作成部２６は、撮影装置２５に
て取得した映像情報を所定領域ごとに分割した各々の位
置における分割映像情報に基づき映像全体のむらを検知
し、むら補正するための補正データを作成するものであ
り、予め補正データを作成しメモリに格納する時に、投
影レンズ１２のレンズシフト位置を順次に変更し、各変
更位置において前記レンズシフト位置検知部２２で検知
される各々のレンズシフト位置データに対応してむら補
正データを作成して、補正データ格納用のメモリに格納
する。結果として、補正データ作成部２６には、補正デ
ータ格納時に、複数のレンズシフト位置に対応した複数
の補正データがメモリに格納されることになる。

【００３４】映像補正部２４は、入力端子２３から複合
カラー映像信号を入力し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号に変
換する変換部と、変換されたＲ，Ｇ，Ｂ信号に対してむ
ら補正する補正部とを有しており、前記補正データ作成
部２６のメモリに格納した補正データを用いて、入力端
子２３からの入力映像信号に対して色むら，照度むらの
むら補正を行なって、プロジェクタ光学系の２１の各色
の液晶パネルに供給する。

【００３５】次に、図２を参照して投影スクリーン上の
投影映像と測定ポイントについて説明する。図２におい
て、符号３１は投影スクリーン３０上に投影される投影
映像、３２は投影映像の分割領域、３３は各分割映像の
測定ポイントを示している。液晶パネルの駆動レベルを
調整することによるむら調整は、測定ポイント３３のす
べてでの照度、色度を測定しその隣り合ったポイント間
での差を小さくすることにより行う。実際には、ある信
号レベルに対してそれぞれ投影映像の分割領域３２の範
囲における液晶パネル駆動レベルを赤，緑，青の各色に
つき独立して決定する。この決定した数値からなるデー
タを補正データと呼び液晶プロジェクタ２０内のメモリ
に格納される。投影レンズ１２をシフトした場合は、プ
ロジェクタ光学系でのむらが固定ではなくなるため、レ
ンズシフト位置に対応した異なるレベルの補正データの
格納が必要になることは明白である。

【００３６】次に、本発明の実施の形態における動作
を、図３及び図４を参照して説明する。図３にむら補正
データの格納プロセスを示す。先ず液晶プロジェクタ２
０の入力端子２３にテスト用の特定の映像信号入力を行
い（ステップＳ11）、スクリーン３０に映像を投影する
（ステップＳ12）。液晶プロジェクタ２０に設けられた
撮像用カメラ２５により投影映像の各ポイント（図２の
符号３３）における照度、色度を測定する。次に測定さ
れたデータから映像全体のむらの大きさを演算により求
め、そのむらの大きさが規定値以下か否かを判定する
（ステップＳ13）。むらの大きさが規定値以下であれば
現在の補正データをメモリに格納する（ステップＳ1
4）。（ただし、メモリの初期値は補正なし状態とす
る。）むらの大きさが規定値よりも大きい場合は、むら
が小さくなるように、補正データ作成部２６において各
ポイントの補正値を決定し更新する（ステップＳ15）。
続いて更新された補正値から演算によって得られる変更
された液晶パネル駆動レベルを図２に見られるそれぞれ
の分割映像に独立して与える（ステップＳ16）。この状
態で再びむらの測定を行い、規定値以下になるまでステ
ップＳ12〜Ｓ16の動作を繰り返し、最終的に得られた補
正値が採用されメモリに格納される。この補正データ格
納プロセスを複数のレンズシフトレベルＬ＝１，２，…
…，ｎに対して行う。

【００３７】なお、照度むらを測定するには、Ｒ，Ｇ，
Ｂの各色階調レベルが中間レベルの画像即ち灰色の映像
をスクリーン３０に投影し、その投影映像を撮影装置２
５で撮影し、その撮影映像における各々の分割映像の測
定ポイントにおける映像データと、例えば投影面の中心
領域の測定ポイントのデータを基準にした場合その基準
値との差を演算することで映像全体の照度むらの大きさ
を求めることができる。

【００３８】また、色度むらを測定するには、Ｒ，Ｇ，
Ｂの順に各色の最高階調レベルの映像をスクリーン３０
に順次投影し、それぞれの色の投影映像を撮影装置２５
で順次撮影し、まず撮影したＲ映像についてＲ映像にお
ける各々の分割映像の測定ポイントにおける映像データ
と、例えば投影面の中心領域のＲ映像の測定ポイントの
データを基準にした場合その基準値との差を演算するこ
とで映像全体のＲ色度むらの大きさを求めることができ
る。また、撮影したＧ映像についてＲ映像における各々
の分割映像の測定ポイントにおける映像データと、例え
ば投影面の中心領域のＧ映像の測定ポイントのデータを
基準にした場合その基準値との差を演算することで映像
全体のＧ色度むらの大きさを求めることができる。同様
に、撮影したＢ映像についてＢ映像における各々の分割
映像の測定ポイントにおける映像データと、例えば投影
面の中心領域のＢ映像の測定ポイントのデータを基準に
した場合その基準値との差を演算することで映像全体の
Ｂ色度むらの大きさを求めることができる。

【００３９】図４に液晶プロジェクタ使用時のむら補正
プロセスを示す。先ず投影レンズ１２の現在のレンズシ
フトレベルをレンズシフト位置検知部２２にて検出する
（ステップＳ21）。そして、補正データ作成部２６で
は、液晶プロジェクタ２０内のメモリに格納された投影
レンズのレンズシフトレベル、及びそのシフトレベルに
対応した分割領域ごとの補正値を呼び出し、現在のシフ
トレベルに対応した分割領域ごとの補正値を決定する
（ステップＳ22）。このときもし、現在のシフトレベル
に対応した補正値がなければ、格納されている複数の補
正値間の補間演算により現在のシフトレベルに対応した
補正値を決定する。そして、前記の決定された補正値か
ら各々の液晶駆動レベルを決定する（ステップＳ23）。

【００４０】以上述べた本実施の形態によれば、装置の
使用時には投影レンズのレンズシフトの量を検知して最
適なむら補正を、投影映像に与えることができ、高品位
の映像を提供できる。

【００４１】尚、投影スクリーン３０上の映像情報を取
得する映像取得部としては、撮像用カメラなどによる撮
影装置２５のほかに、投影スクリーン３０上における投
影映像を分割した各々の領域の測定ポイントにセンサを
配置して直接スクリーン上の照度や色度を測定する構成
としてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、投影
レンズの任意のレンズシフトレベルに対応して、投影映
像のむらを補正でき、品位の高い映像を投影することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の投射型表示装置の構成
を示すブロック図。

【図２】投射映像の分割と測定ポイントを説明する図。

【図３】むら補正データの格納プロセスを示すフローチ
ャート。

【図４】液晶プロジェクタ使用時のむら補正プロセスを
示すフローチャート。

【図５】プロジェクタ光学系の構成を示す図。

【符号の説明】

１２…投影レンズ ２０…液晶プロジェクタ ２１…プロジェクタ光学系 ２２…レンズシフト位置検知部 ２３…映像信号入力端子 ２４…映像補正部 ２５…撮影装置 ２６…補正データ作成部（メモリを含む）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号を光変調した映像光を生成する
   映像光生成部と、その映像光を投射する投影レンズと、
   この投影レンズの向きを調整するレンズシフト機構とを
   含むプロジェクタ光学系と、 前記レンズシフト機構によるレンズシフト調整位置を検
   出するレンズシフト位置検知部と、 前記プロジェクタ光学系から映像光を投影する投影スク
   リーンと、 前記プロジェクタ光学系にて前記投影スクリーンに投影
   した映像情報を得る映像取得部と、 前記映像取得部で取得した映像情報を所定の領域ごとに
   分割した各々の位置における映像情報に基づき映像全体
   のむらを検知し、むら補正するための補正データを作成
   するもので、投影レンズのレンズシフト調整時に、予め
   前記レンズシフト位置検知部で検知される複数のレンズ
   シフト調整位置に対応した複数の補正データを作成しメ
   モリに格納する補正データ作成部と、 前記補正データ作成部に格納した補正データを用いて、
   入力として供給される映像信号に対してむら補正を行な
   う映像補正部と、 を具備したものである。
2. 【請求項２】 前記補正データ作成部は、装置使用時に
   前記プロジェクタ光学系の投影レンズのレンズシフト調
   整位置を変えた時に、前記レンズシフト位置検知部で検
   知されるレンズシフト調整位置に対応した補正データを
   前記補正データ作成部のメモリから出力し、 前記映像補正部は、前記補正データ作成部からのレンズ
   シフト調整位置に対応した補正データを用いて、入力映
   像データに対してむら補正を行なうことを特徴とする請
   求項１記載の投射型表示装置。
3. 【請求項３】 前記補正データ作成部は、装置使用時に
   前記プロジェクタ光学系の投影レンズのレンズシフト調
   整位置を変えた時に、前記レンズシフト位置検知部で検
   知されるレンズシフト調整位置に対応した補正データを
   補間して使用することにより、任意の投影レンズシフト
   調整位置に応じた補正データを作成して出力し、 前記映像補正部は、前記補正データ作成部からの補間に
   よって作成された補正データを用いて、入力映像データ
   に対してむら補正を行なうことを特徴とする請求項１記
   載の投射型表示装置。
4. 【請求項４】 前記映像取得部は、投影スクリーン上の
   映像を撮影するカメラ、またはスクリーン上に投影され
   た映像を分割した各々の位置に配設したセンサであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の投
   射型表示装置。
5. 【請求項５】 前記プロジェクタ光学系は、液晶パネル
   を含む液晶プロジェクタ光学系であり、 前記補正データ作成部は、投影された映像を分割した各
   々の部分に対応した液晶パネル位置の駆動レベルを独立
   して設定し、その設定データをむら補正データとするこ
   とを特徴とする請求項４記載の投射型表示装置。