JP2005345904A - Image generation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタやプリンタ等を含む画像生成装置(あるいは画像出力装置)への適用において、表示画像に係る二次元的な輝度ムラや色ムラ等を低減させるための技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing two-dimensional luminance unevenness, color unevenness, and the like related to a display image in application to an image generation apparatus (or image output apparatus) including a projector, a printer, and the like.
プロジェクター等の画像生成装置には、液晶パネル等を用いた空間光変調素子と、投影レンズを含む光学系を備え、二次元画像を前方のスクリーン上に映し出すようにした構成が知られている(例えば、空間光変調素子の経時的変化への対応策に関する特許文献1参照)。
An image generation apparatus such as a projector is known to include a spatial light modulation element using a liquid crystal panel or the like and an optical system including a projection lens so as to project a two-dimensional image on a front screen ( For example, refer to
また、画像の解像度を上げる方法として、一次元空間変調型の画像表示用光変調素子を用いた方法が知られている。一次元空間変調型の光変調素子として、例えば、米国シリコン・ライト・マシン(SLM)社開発のグレーティング・ライト・バルブ(Grating Light Valve、以下、「GLV」という。)が挙げられる。このGLVは反射型回折格子により構成され、複数の可動リボンが所定間隔で配置され、隣り合う可動リボンの間に固定リボンが配置されている。そして、共通電極と可動リボンとの間に駆動電圧を印加することによって可動リボンが移動し、入射光に対する回折格子が構成される。 As a method for increasing the resolution of an image, a method using a one-dimensional spatial modulation type image display light modulation element is known. Examples of the one-dimensional spatial modulation type light modulation element include a grating light valve (hereinafter referred to as “GLV”) developed by Silicon Light Machine (SLM) of the United States. This GLV is composed of a reflective diffraction grating, and a plurality of movable ribbons are arranged at a predetermined interval, and a fixed ribbon is arranged between adjacent movable ribbons. Then, by applying a drive voltage between the common electrode and the movable ribbon, the movable ribbon moves, and a diffraction grating for incident light is configured.
このような一次元光変調素子を用いた画像プロジェクタ等では、レーザ光源からの光を変調して得られる一次元画像を、ガルバノメータ等の光走査手段で一次元方向(画面の縦方向に相当する。)に直交する方向に沿って走査しながらスクリーン上に投影することにより、二次元画像を形成することができる。 In an image projector or the like using such a one-dimensional light modulation element, a one-dimensional image obtained by modulating light from a laser light source is converted into a one-dimensional direction (corresponding to the vertical direction of the screen) by an optical scanning unit such as a galvanometer. A two-dimensional image can be formed by projecting on a screen while scanning along a direction orthogonal to.
そして、光走査手段と投影レンズ(投射レンズ)との光学的な位置関係については下記に示す2通りの形態が挙げられる。 The optical positional relationship between the optical scanning means and the projection lens (projection lens) includes the following two forms.
(I)一次元画像の投影後に光走査を行う構成形態
(II)光走査後の二次元中間像を投影する構成形態。
(I) Configuration for performing optical scanning after projection of a one-dimensional image (II) Configuration for projecting a two-dimensional intermediate image after optical scanning.
先ず、形態(I)では、投影レンズを含む一次元像投射光学系を有しており、投影レンズを透過した光(線状の中間像)を光走査手段によって走査することにより、スクリーン上に二次元画像として展開して表示する。 First, in the form (I), a one-dimensional image projection optical system including a projection lens is provided, and light (linear intermediate image) transmitted through the projection lens is scanned on the screen by the light scanning means. Expand and display as a two-dimensional image.
また、形態(II)では、光走査手段の走査によって二次元中間像を形成した上で、該中間像を投影レンズにて拡大投影するために、該投影レンズを含む二次元像投射光学系を有する。 In the mode (II), a two-dimensional image projection optical system including the projection lens is used to form a two-dimensional intermediate image by scanning with an optical scanning unit and then enlarge and project the intermediate image with the projection lens. Have.
尚、形態(II)の場合に、例えば、3原色の各レーザ光源に対してそれぞれに対応する一次元光変調素子を設け、該素子を用いて変調された光をシュリーレンフィルタに通して集光した後に、レーザ光をスキャナ(ガルバノミラー)で光走査して二次元像中間像を形成し、投影レンズを介してスクリーン上に映し出すことができる。 In the case of the form (II), for example, a corresponding one-dimensional light modulation element is provided for each of the three primary color laser light sources, and light modulated using the element is collected through a Schlieren filter. After that, the laser beam can be optically scanned with a scanner (galvanometer mirror) to form a two-dimensional image intermediate image, which can be projected on a screen via a projection lens.
上記形態(I)との比較において(II)の採用により得られる利点は、下記に示す通りである。 The advantages obtained by adopting (II) in comparison with the above form (I) are as follows.
・投影レンズのズーミング動作に連動して、ガルバノミラーの回動角(振り角)を変更する必要がないこと
・ガルバノミラーにおける反射面の面積サイズを小さくすることができること
・スクリーン上に投影される画像の湾曲を低減できること。
-It is not necessary to change the rotation angle (swing angle) of the galvano mirror in conjunction with the zooming operation of the projection lens.-The area size of the reflecting surface of the galvano mirror can be reduced. Able to reduce image curvature.
ところで、上記形態(I)の一次元投射光学系が、線状の一次元中間像を拡大投影するのに比べて、上記形態(II)の二次元投射光学系においては、二次元中間像を拡大投影する必要があるため、投影レンズ内での周辺光量低下が問題とされる。 By the way, compared with the case where the one-dimensional projection optical system of the form (I) enlarges and projects a linear one-dimensional intermediate image, the two-dimensional projection optical system of the form (II) Since it is necessary to carry out enlargement projection, a decrease in the amount of peripheral light within the projection lens is a problem.
一例として、デジタルシネマ等の用途において、画面の縦横比が「2.35:1」とされる場合に、一次元光変調素子(例えば、GLV素子)の長軸方向の有効長を28mmとすると、横サイズが約66mm(=28×2.35=65.8)となる。つまり、横66mm、縦28mmのサイズの中間像を、二次元投射光学系によってスクリーン上に投影するに際して、投影レンズ内での周辺光量の低下を十分に抑えつつ明るさのムラや色ムラが極力生じないようにするには、大型の投影レンズが必要となる。 As an example, in an application such as a digital cinema, when the aspect ratio of the screen is “2.35: 1”, the effective length in the major axis direction of the one-dimensional light modulation element (for example, GLV element) is 28 mm. The horizontal size is about 66 mm (= 28 × 2.35 = 65.8). That is, when an intermediate image having a size of 66 mm in width and 28 mm in length is projected on a screen by a two-dimensional projection optical system, uneven brightness and color unevenness are minimized as long as the decrease in the amount of peripheral light in the projection lens is sufficiently suppressed. In order not to occur, a large projection lens is required.
あるいは、スクリーンに付設した光検出手段によって得られる光強度分布の検出情報や、撮像素子を用いてスクリーン上のテスト画像を撮影したデータ等を取得し、スクリーン上の照度分布が均一になるように一次元光変調素子の駆動信号を補正する方法では、明るさのムラや色ムラの発生を十分なレベルに抑制することが困難であるか、あるいはそのための制御や構成が複雑化する等の問題がある。 Alternatively, the detection information of the light intensity distribution obtained by the light detection means attached to the screen, the data obtained by photographing the test image on the screen using the image sensor, etc. are acquired so that the illuminance distribution on the screen becomes uniform. In the method of correcting the driving signal of the one-dimensional light modulation element, it is difficult to suppress the occurrence of uneven brightness and color unevenness to a sufficient level, or the control and configuration for that purpose are complicated. There is.
尚、一次元光変調素子の長軸方向に対応する画面上の方向(縦方向)において照射光分布に影響を及ぼす要因には、当該方向の各画素を構成する個々の素子に係る変調特性や製造上のバラツキ、各素子に照射される照明光のプロファイル等が挙げられ、これらを総合した特性がスクリーン上の照明状態に反映される。よって、各画素位置に対応した変調後の光について強度分布を調べて、一様な分布が得られるように構成素子の駆動信号を補正してやれば、一次元光変調素子の長軸方向及び当該方向に対応する画面縦方向において輝度ムラや色ムラの発生を抑制することが可能である。 Factors that affect the irradiation light distribution in the direction on the screen (vertical direction) corresponding to the major axis direction of the one-dimensional light modulation element include the modulation characteristics of the individual elements constituting each pixel in the direction and Variations in manufacturing, the profile of illumination light irradiated to each element, and the like are listed, and the combined characteristics are reflected in the illumination state on the screen. Therefore, if the intensity distribution of the modulated light corresponding to each pixel position is examined and the drive signals of the constituent elements are corrected so as to obtain a uniform distribution, the major axis direction and the direction of the one-dimensional light modulation element can be obtained. It is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the vertical direction of the screen corresponding to.
しかしながら、上記形態(II)では、ガルバノミラーによる光走査方向に対応する画面上の方向(横方向)において、照明状態の不均一性を低減する必要がある。即ち、当該方向への光走査に伴う、投影レンズ内のケラレに起因する周辺光量の低下を補正する手段を設けない限り、投影後の二次元画像について明るさのムラや色ムラを充分に低減することが難しい。 However, in the form (II), it is necessary to reduce the unevenness of the illumination state in the direction on the screen (lateral direction) corresponding to the light scanning direction by the galvanometer mirror. In other words, unless there is a means to correct the decrease in the amount of peripheral light caused by vignetting in the projection lens due to light scanning in the direction, brightness unevenness and color unevenness are sufficiently reduced for the two-dimensional image after projection. Difficult to do.
そこで、本発明は、一次元像の光走査後に得られる二次元中間像を投影する構成を有する画像生成装置において、生成画像に係る光強度のムラや色ムラ等を充分に低減して、画質を向上させることを課題とする。 In view of this, the present invention provides an image generating apparatus having a configuration for projecting a two-dimensional intermediate image obtained after optical scanning of a one-dimensional image, sufficiently reducing unevenness in light intensity, color unevenness, and the like related to the generated image. It is an object to improve.
本発明は、上記した課題を解決するために、一次元光変調素子の駆動手段の制御により光強度の測定用画像を表示させたときに、投射光学系から出射される光を受けて該一次元光変調素子の長軸方向に対応する第一の方向及び該方向に直交する第二の方向における強度分布を測定する光強度分布測定手段と、光強度分布測定手段からの測定データに基づいて一次元光変調素子に係る駆動信号を補正して駆動手段を制御することにより上記第一の方向及び第二の方向における光強度を均一化させるための補正手段を設けたものである。 In order to solve the above-described problem, the present invention receives the light emitted from the projection optical system when the light intensity measurement image is displayed by controlling the driving means of the one-dimensional light modulation element, and receives the primary light. Based on the measurement data from the light intensity distribution measuring means for measuring the intensity distribution in the first direction corresponding to the major axis direction of the original light modulation element and the second direction orthogonal to the direction, and the measurement data from the light intensity distribution measuring means Correction means for equalizing the light intensity in the first direction and the second direction by correcting the drive signal related to the one-dimensional light modulation element and controlling the drive means is provided.
従って、本発明では、投射光学系の直後でその出射光を測定することができるとともに、測定データに基づき、上記第一の方向及び第二の方向に対応した表示画像の縦方向及び横方向における輝度ムラや色ムラ等を補正により除去することができる。 Therefore, in the present invention, the emitted light can be measured immediately after the projection optical system, and the display image in the vertical direction and the horizontal direction corresponding to the first direction and the second direction is based on the measurement data. Luminance unevenness, color unevenness and the like can be removed by correction.
本発明によれば、画像の周辺光量低下を抑えて均一化を図るとともに、光強度ムラ、色ムラ等を充分に低減できるので、画質の向上に有効である。また、大型で高価な投影レンズ等を必要とせずに上記第二の方向において強度分布の均一性を高めることが可能である。 According to the present invention, the reduction in the amount of light in the periphery of the image is suppressed and uniformization is achieved, and unevenness in light intensity, color unevenness, and the like can be sufficiently reduced, which is effective in improving image quality. Further, it is possible to improve the uniformity of the intensity distribution in the second direction without requiring a large and expensive projection lens.
そして、画像表示のための投影を行う事前段階において、測定用画像を二次元中間像全体として出力して測定する形態では、画像投影前に強度分布測定を行い、測定データに基づく補正処理を行える。 In the pre-stage of performing projection for image display, the measurement image is output and measured as an entire two-dimensional intermediate image, and intensity distribution measurement is performed before image projection, and correction processing based on measurement data can be performed. .
また、測定用画像を二次元中間像の一部に組み込んで出力して測定する形態では、画像表示と同時に強度分布測定を行えるので、測定データに基づいてリアルタイムに補正処理を行うことができる。 Further, in the embodiment in which the measurement image is incorporated into a part of the two-dimensional intermediate image and output for measurement, the intensity distribution measurement can be performed simultaneously with the image display, so that correction processing can be performed in real time based on the measurement data.
投射光学系からの出射光について、その入射角度や位置に左右されずに強度分布を検出できるようにするには、光強度分布測定手段が、投射光学系からの出射光を集光した後に平均化された光強度を検出する構成形態が好ましい。その場合に、積分球と、投射光学系からの出射光を集光して積分球に導入するための光学素子と、積分球により平均化された光強度を検出するための光検出手段を用いる。 In order to be able to detect the intensity distribution of the emitted light from the projection optical system regardless of the incident angle and position, the light intensity distribution measuring means averages after collecting the emitted light from the projection optical system. A configuration in which the converted light intensity is detected is preferable. In that case, an integrating sphere, an optical element for condensing the light emitted from the projection optical system and introducing it into the integrating sphere, and a light detecting means for detecting the light intensity averaged by the integrating sphere are used. .
また、上記第二の方向における強度分布を測定するためには、投射光学系からの出射光に対する光強度分布測定時に、光走査手段を制御して上記第二の方向における光走査位置を変更し、該光走査位置毎に光強度分布を測定した測定データを補正手段に送出するように構成する。そして、該補正手段が、光走査位置毎に得られる光強度分布の測定データに基づいて上記第二の方向における走査位置毎に駆動信号を補正する。これによって、上記第二の方向における走査位置毎に駆動信号を補正して光強度分布を均一化させることができる。 In order to measure the intensity distribution in the second direction, the light scanning position in the second direction is changed by controlling the optical scanning means when measuring the light intensity distribution with respect to the light emitted from the projection optical system. The measurement data obtained by measuring the light intensity distribution for each light scanning position is sent to the correction means. Then, the correction unit corrects the drive signal for each scanning position in the second direction based on the measurement data of the light intensity distribution obtained for each optical scanning position. As a result, the drive signal is corrected for each scanning position in the second direction, and the light intensity distribution can be made uniform.
光強度分布測定手段を構成する測定装置に対して、その移動手段を設けた構成形態では、光強度分布の測定時に該測定装置を投射光学系の近傍位置に移動させて投射光学系の出射光を該測定装置内に導入し、画像投射時には表示への影響を及ぼさない退避位置へと該測定装置を移動させる。測定装置の移動制御によって、測定位置と退避位置の位置決めが可能となる。そして、投射光学系からの出射光に対する光強度分布の測定時には、上記第二の方向における光走査位置に応じて測定装置の位置制御を行うことで、光走査位置の変化に追従した測定が可能になる。また、画像投射を行わないか又は装置を稼動しない場合に、測定装置を投射光学系の近傍に位置させると、該投射光学系の防護及び高強度光に対する安全対策(レーザ障害等の未然防止)を講じることができる。 In the configuration in which the moving device is provided for the measuring device constituting the light intensity distribution measuring means, the measuring device is moved to a position near the projection optical system when measuring the light intensity distribution, and the light emitted from the projection optical system is measured. Is introduced into the measuring apparatus, and the measuring apparatus is moved to a retracted position that does not affect the display during image projection. The measurement position and the retreat position can be positioned by the movement control of the measurement device. When measuring the light intensity distribution for the light emitted from the projection optical system, the position of the measuring device is controlled according to the optical scanning position in the second direction, allowing measurement that follows the change in the optical scanning position. become. If the measuring device is positioned in the vicinity of the projection optical system when image projection is not performed or the apparatus is not operated, the projection optical system is protected and safety measures against high-intensity light (prevention of laser failure, etc.) Can be taken.
光強度分布測定手段を構成する測定装置を固定的に設置する構成形態では、光強度分布の測定時に投射光学系の出射光の光路を変更して該測定装置に光を導入するための可動式の光学素子を設けることが好ましい。つまり、測定装置を画像投射に支障を来さない場所に設置して、可動式の光学素子を用いて測定を行える。あるいは、画像投射を行う際に、投射光学系の出射光の一部を該測定装置に光を導入するための光学素子を設けることによって、該出射光の残り部分についてそのまま画像投射を行えるので、画像を表示しながら測定を行うことができる。 In a configuration in which the measuring device constituting the light intensity distribution measuring means is fixedly installed, a movable type for introducing light into the measuring device by changing the optical path of the emitted light of the projection optical system when measuring the light intensity distribution It is preferable to provide the optical element. That is, it is possible to perform measurement using a movable optical element by installing the measuring device in a place where it does not interfere with image projection. Alternatively, when performing image projection, by providing an optical element for introducing a part of the emitted light of the projection optical system into the measuring device, the image can be projected as it is for the remaining part of the emitted light. Measurement can be performed while displaying an image.
光強度分布測定手段を構成する光検出手段においては、光源毎に異なる波長の光のみをそれぞれに透過させるフィルタと、該フィルタの透過光を受光する光センサを備えた構成を採用すると、波長の異なる光について同時測定が可能となるので処理時間の短縮等に有効である。 In the light detection means constituting the light intensity distribution measurement means, if a configuration including a filter that transmits only light having a different wavelength for each light source and a light sensor that receives light transmitted through the filter is employed, Since different light can be measured simultaneously, it is effective for shortening the processing time.
また、一次元光変調素子、空間フィルタ、光走査手段、投射光学系を備え、スクリーン上に画像表示を行う画像表示装置への適用において、高性能化や画質の向上等を実現することができる。 In addition, when applied to an image display device that includes a one-dimensional light modulation element, a spatial filter, an optical scanning unit, and a projection optical system, and displays an image on a screen, it is possible to realize high performance and improved image quality. .
本発明に係る画像生成装置は、上記形態(II)を採用した構成において、強度ムラや色ムラを二次元的に補正して高画質を保証することを目的とするものであり、例えば、一次元空間変調型の光変調素子等により形成される一次元画像を、ガルバノメータ等の光走査手段によって走査することで二次元中間像を形成し、これを投影表示する前面投射型又は背面投射型の画像表示装置に適用したり、あるいはプリンタ等の画像出力装置に適用することが可能である。 The image generation apparatus according to the present invention has an object to guarantee high image quality by correcting the intensity unevenness and the color unevenness two-dimensionally in the configuration adopting the above-described form (II). A one-dimensional image formed by an original spatial modulation type light modulation element or the like is scanned by an optical scanning means such as a galvanometer to form a two-dimensional intermediate image, and this is projected on the front projection type or rear projection type. The present invention can be applied to an image display device or an image output device such as a printer.
図1は、本発明に係る画像生成装置1を、前面投射型(フロントプロジェクションタイプ)の画像表示装置に適用した場合の基本構成について概要を例示したものである。
FIG. 1 illustrates an outline of a basic configuration when an
先ず、光学系の構成について説明すると、光源2からの出射光が、照明光学系3を経て光変調部4に到達し、ここで変調された光が色合成部5、空間フィルタ6を経て光走査部7に到達する。
First, the configuration of the optical system will be described. Light emitted from the light source 2 reaches the light modulation unit 4 via the illumination optical system 3, and the light modulated here passes through the
光源2としては、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の色毎に半導体レーザや固体レーザ等を用いたレーザ光源2R、2G、2Bが設けられており、各光源は、図示しない電源部からの電力供給を受けて各色に応じた波長のレーザビームをそれぞれ出力する。
As the light source 2, for example,
照明光学系3は、各レーザ光源から出力されるビームを一次元の線状ビームに変換する役目を有し、ビーム拡大光学系やラインジェネレータ等を用いて構成される。尚、R、G、Bの各色に応じた光学系3R、3G、3Bがそれぞれに用いられる。
The illumination optical system 3 has a function of converting a beam output from each laser light source into a one-dimensional linear beam, and is configured using a beam expansion optical system, a line generator, or the like. Note that
光変調部4は、R、G、Bの各色に対応した一次元光変調素子4R、4G、4Bを用いて構成され、上記光学系3R、3G、3Bを経て均一化された強度分布(所謂「トップハット」分布)の線状ビームが各素子に照射される。
The light modulation unit 4 is configured by using one-dimensional
一次元光変調素子としてGLV素子を使った適用例において、反射型回折格子の場合、複数の可動リボン及び固定リボンが所定の方向に沿って交互に配置されている。例えば、1画素を構成する6本のリボン素子が設けられていて、3本ずつの可動リボンと固定リボンとが1つおきにそれぞれ配置されている場合に、例えば、1ライン分の1080画素では6480本のリボン素子が一次元方向(長軸方向)に沿って配列される。レーザ光の照射面に対して、可動リボンの表面である第1面と、固定リボンの表面である第2面については、アルミニウム銅(AlCu)合金等が用いられ、各面が交互に配置されるとともに、後述する駆動手段(13)からの駆動信号を受けて可動リボンが移動されてその第1面がレーザ光の照射方向に沿う方向に位置制御される。つまり、画像信号に応じた駆動電圧の印加に応じた変位量をもって可動リボンが移動し、この状態(所謂ピクセルオン時)では入射光に対する反射型回折格子が構成される(1次回折光の発生)。また、可動リボンを動かさずに固定リボンとの間で変位量を揃えた状態(所謂ピクセルオフ時)では、1次回折光が発生しない(入射光に対する正反射のみ)。尚、GLV素子の使用により、高速な動作制御であることや、広い帯域幅で高い解像度の画像表示を行う場合に低い動作電圧でもって駆動可能なこと等の特長が得られる。 In an application example using a GLV element as a one-dimensional light modulation element, in the case of a reflective diffraction grating, a plurality of movable ribbons and fixed ribbons are alternately arranged along a predetermined direction. For example, when six ribbon elements constituting one pixel are provided and every three movable ribbons and every other fixed ribbon are arranged, for example, 1080 pixels for one line 6480 ribbon elements are arranged along the one-dimensional direction (major axis direction). For the first surface, which is the surface of the movable ribbon, and the second surface, which is the surface of the fixed ribbon, with respect to the laser light irradiation surface, aluminum copper (AlCu) alloy or the like is used, and each surface is arranged alternately. In addition, the movable ribbon is moved in response to a drive signal from a drive means (13) described later, and the position of the first surface is controlled in a direction along the irradiation direction of the laser beam. That is, the movable ribbon moves with a displacement amount corresponding to the application of the drive voltage corresponding to the image signal, and in this state (so-called pixel on), a reflection diffraction grating for incident light is formed (generation of first-order diffracted light). . Further, in a state where the displacement amount is made uniform with the fixed ribbon without moving the movable ribbon (so-called pixel off), the first-order diffracted light is not generated (only regular reflection with respect to the incident light). Note that the use of the GLV element provides advantages such as high-speed operation control and that it can be driven with a low operating voltage when displaying a high resolution image with a wide bandwidth.
このように一次元光変調素子に照射された照明光の反射光や回折光が発生されて、色合成部5では、変調された各色光が合成された後、空間フィルタ6に送られる。
In this way, the reflected light and diffracted light of the illumination light irradiated on the one-dimensional light modulation element are generated, and the
空間フィルタ6は、特定次数の回折光成分を選別する役目をもち、本例では、一次元光変調素子を用いて変調された光のうち、±1次回折光をとり出すためにシュリーレンフィルタを用いている(画像表示に用いない0次光が遮光される。)。 The spatial filter 6 has a function of selecting a diffracted light component of a specific order, and in this example, a schlieren filter is used to extract ± first-order diffracted light from light modulated using a one-dimensional light modulation element. (0th-order light not used for image display is shielded).
次段の光走査部7には、例えば、ガルバノメータが用いられ、一次元像の入射光を受けて二次元中間像を形成する。即ち、一次元像の形成方向を「第一の方向」とするとき、該方向は一次元光変調素子の長軸方向に対応しており、該第一の方向に対して直交する「第二の方向」に沿って光走査を行うことにより二次元中間像が形成される。尚、走査方式については、一方向性スキャン方式と双方向性スキャン方式が挙げられる。前者の方式では、例えば、表示画面の左端縁が走査開始位置とされ、右端縁が走査終了位置とされており、左端縁から光走査が開始されて上記第一の方向に延びる縦ラインが上記第二の方向に沿って走査された後、右端縁に達すると再び左端縁に戻って光走査が繰り返される。また、後者の方式では、表示画面の左端縁及び右端縁が走査開始位置及び走査終了位置とされ、例えば、左端縁から光走査が開始されて、上記第一の方向に延びる縦ラインが上記第二の方向に沿って走査された後、右端縁に達すると、今度は反対方向に光走査が行われ、元の左端縁に達すると左端縁から再び光走査を開始するという動作が繰り返される。 For example, a galvanometer is used for the optical scanning unit 7 at the next stage, and receives a one-dimensional image of incident light to form a two-dimensional intermediate image. That is, when the formation direction of the one-dimensional image is the “first direction”, the direction corresponds to the major axis direction of the one-dimensional light modulation element, and the “second direction” is orthogonal to the first direction. A two-dimensional intermediate image is formed by performing optical scanning along the “direction of”. Note that the scanning method includes a unidirectional scanning method and a bidirectional scanning method. In the former method, for example, the left edge of the display screen is set as the scanning start position, the right edge is set as the scanning end position, and the vertical line extending in the first direction from the left edge is started. After scanning along the second direction, when the right edge is reached, the light returns to the left edge again and the optical scanning is repeated. In the latter method, the left edge and the right edge of the display screen are set as the scanning start position and the scanning end position. For example, optical scanning is started from the left edge, and the vertical line extending in the first direction is the first line. After scanning along the two directions, when the right edge is reached, light scanning is performed in the opposite direction, and when the original left edge is reached, the light scanning is started again from the left edge.
このような光走査によって得られる二次元中間像が光拡散部8を経た後、投射光学系9によってスクリーン「SCN」上に投影されることで映像が表示される。
A two-dimensional intermediate image obtained by such optical scanning passes through the light diffusing unit 8 and is then projected onto the screen “SCN” by the projection
尚、光拡散部8は、スペックル(ノイズ)低減等のためにディフューザ(diffuser)を用いて拡散光を得るために設けられ、また、投射光学系9は投影レンズを含む二次元投射光学系である。
The light diffusing unit 8 is provided to obtain diffused light using a diffuser for reducing speckle (noise), and the projection
投射光学系9に対して光検出装置10が設けられており、該投射光学系から出射される光を受光して光強度を検出するものである(その詳細については後述する。)。
A
次に、画像処理系や制御系統について説明する。 Next, an image processing system and a control system will be described.
図中に「VIDEO」で示す映像信号は、信号処理部11を経て補正処理部12に送出される。
The video signal indicated by “VIDEO” in the figure is sent to the
信号処理部11において映像信号は色差信号からRGBの色信号に変換される。そして、γ(ガンマ)特性等の非線形特性が付与されている場合には、逆補正を行うことで線形特性への変換を行った後、照明光源の色再現範囲への対応のための色空間変換処理を行う。
In the
補正処理部12では、後述する補正データ算出部(16)からの情報を参照して信号補正を行うものであり、画像信号に応じて生成される上記一次元光変調素子への駆動信号を制御する。
The
駆動手段13は一次元光変調素子を駆動するために設けられており、素子駆動回路を含み、補正処理部12からの指令に応じた駆動信号を生成して上記光変調部4の一次元光変調素子にそれぞれ供給する。駆動手段13による光変調素子の駆動制御によって、各色のレーザ光の変調が行われる。
The drive means 13 is provided for driving the one-dimensional light modulation element, includes an element drive circuit, generates a drive signal in accordance with a command from the
光強度分布計測処理部14は上記光検出装置10からの検出情報を処理して二次元的な光強度分布を測定するために設けられたものであり、光検出装置10とともに光強度分布測定手段15を構成する。即ち、投射光学系9から出射される光を受けて、上記第一の方向及び該方向に直交する第二の方向における強度分布を測定するとともに、計測結果を補正データ算出部16に送出する。
The light intensity distribution
光走査制御部17は、光走査部7とともに光走査手段18を構成しており、一次元光変調素子を用いて光を変調することにより得られる一次元画像を走査するための制御を行う。つまり、図中に「SYNC」で示す同期信号や光強度分布計測処理部14からの指令(光走査位置の指示信号)に従って制御信号を光走査部7に送出し、その動作(ガルバノミラーの回転)を制御する。
The optical
本例において、補正データ算出部16は、記憶手段19や補正処理部12とともに補正手段20を構成しており、CPU(中央処理装置)やメモリ等のハードウェア及び処理プログラムを用いて実現される。即ち、補正手段20は、光強度分布計測処理部14からの測定データに基づいて一次元光変調素子に係る駆動信号を補正する。具体的な補正方法について後で詳述するが、駆動手段13を制御することにより上記第一の方向及び第二の方向における光強度を均一化させるための補正が行われる。
In this example, the correction
光強度分布測定手段15から補正データ算出部16に送られる測定データに基づいて算出される補正データは補正処理部12により送出されて参照される。例えば、前記した投影レンズ内部のケラレに起因する周辺光量の低下を補償するためには、光強度の低下の度合いを測定データから定量化するとともに、均一な光強度が得られるように光走査位置に応じた補正量を逐次に算出してリアルタイム処理を行うか、又は算出した補正量を記憶手段19に一旦保存した上で、画像投射時に補正量を参照しながら一次元光変調素子の駆動制御を行う。
The correction data calculated based on the measurement data sent from the light intensity distribution measuring means 15 to the correction
光強度の測定用画像を表示して光強度分布測定手段15により計測を行う場合の構成形態として、下記に示す例が挙げられる。 Examples of the configuration in the case where the light intensity measurement image is displayed and measured by the light intensity distribution measuring means 15 include the following examples.
(A)画像投射の準備段階として、較正(キャリブレーション)や初期設定等を行う段階で測定用画像を投射光学系9から出力し、光検出装置10で検出する形態
(B)画像投射を行いつつ、画像表示に影響を与えないように測定用画像を投射光学系9から出力し、光検出装置10で検出する形態
(C)(A)と(B)とを組み合せた形態。
(A) As a preparation stage of image projection, a measurement image is output from the projection
先ず、形態(A)では、画像表示のための投影を行う事前段階において、測定用画像を二次元中間像全体として投射光学系9から出力して光強度分布測定手段15によって強度分布を測定する。
First, in the form (A), in a preliminary stage of performing projection for image display, the measurement image is output as a whole two-dimensional intermediate image from the projection
画像の投射表示を行う前段階に測定用画像を形成し、これを光検出装置10で検出する場合に、例えば、図1に「TEST」で示す測定用画像信号(テスト画像信号)を駆動手段13に送出して一次元光変調素子を駆動する。該画像信号としては、輝度ムラや色ムラがない場合を想定した所定レベルの信号を用いる。例えば、図2に「TEST1」で示すように、「G1」で示す画像表示範囲において一定値を示す信号を用いれば良い。尚、最上段に示す表示画面において、矢印Aで示す方向(縦方向)が上記第一の方向に対応し、矢印Bで示す方向(横方向)が上記第二の方向に対応する。一次元光変調素子の駆動信号に係る補正前の状態で光検出装置10を用いて測定される強度分布は、A方向及びB方向において不均一性を有している。
In the case where a measurement image is formed before the image projection display and is detected by the
上記形態(B)では、測定用画像を二次元中間像の一部に組み込んだ上で投射光学系9から出力して光強度分布測定手段により強度分布を測定することができるので、画像の投影表示を行いながら光強度の補正を逐次に又は定期的に行うことが可能である。例えば、100フレームの画像表示毎に1回というように、周期的に測定用画像信号を挿入して、観察者の眼に認知されない程度の周期をもって強度測定を行うようにした形態や、スクリーン上の画像表示範囲よりも外側を光走査するタイミングをもって強度測定を行う形態が挙げられる。後者の場合には、図2の「TEST2」に示すように、B方向において画像表示範囲G1よりも外側に位置する領域「G2」に対して測定用画像を毎フレーム又は一定周期毎のフレームに設けるとともに、当該領域への投射光の強度を測定すれば良い。この場合、テスト信号が画像信号の一部に含まれ(図1の破線参照)、画像の周辺域での強度分布しか測定できないが、B方向においては主に周辺光量の低下を補償すれば良いので、周辺域での測定データに合わせて画像表示範囲の光強度について補正することができる(つまり、レーザ光源の出力を一定とした場合において、光走査の速度を変化させない限り、光強度を上げる方向への補正はできないので、周辺域での光強度を基準にして画像表示域での光強度を低下させることにより、均一性が高まるように一次元光変調素子への駆動信号を補正する。)。尚、周辺域の光量を上げるためにレーザ光源の出力を制御する形態の場合には、波長変動等の影響や制御性等についての充分な配慮が必要である。
In the form (B), the measurement image is incorporated into a part of the two-dimensional intermediate image, and then output from the projection
形態(B)では、測定用の画像信号が投影画像として映ってしまった場合における表示上の影響について対策を講じる必要があるが、画像を表示しながら補正処理を行うことが可能である。 In the form (B), it is necessary to take measures against the influence on the display when the measurement image signal is projected as a projected image, but it is possible to perform the correction process while displaying the image.
上記形態(C)では、例えば、形態(A)によって光強度分布の初期補正を行っておき、さらに画像表示と並行して補正処理を行えるので、経時的変化や周囲環境の変化等に対応可能である。また、形態(A)では、測定用画像が二次元中間像全体として形成されるのに対して、形態(B)では測定用画像が二次元中間像の一部に組み込まれて形成されるので簡易測定に好適であり、表示目的や投射距離等の設定条件に応じて両形態を選択的に採用する方式も可能である。 In the above-described form (C), for example, the light intensity distribution is initially corrected according to the form (A), and further correction processing can be performed in parallel with the image display, so that it is possible to cope with changes over time, changes in the surrounding environment, etc. It is. In the form (A), the measurement image is formed as an entire two-dimensional intermediate image, whereas in the form (B), the measurement image is formed by being incorporated into a part of the two-dimensional intermediate image. It is suitable for simple measurement, and a method of selectively adopting both forms according to setting conditions such as a display purpose and a projection distance is also possible.
尚、一次元光変調素子4R、4G、4Bの駆動タイミングと、光走査部7を構成するガルバノミラーの回転位相(光走査位置)との同期制御等については、CPUを用いた既知の制御手段の管理下に置かれている。
Incidentally, for the synchronous control of the drive timing of the one-dimensional
図3は、画像生成装置1に係る光学系について要部を例示した概略図である。
FIG. 3 is a schematic view illustrating the main part of the optical system according to the
R、G、Bの各色に対応した一次元光変調素子4R、4G、4Bには、図示しない照明光源からの光がそれぞれ照射される。尚、各光源には各色レーザ光をそれぞれに照射するレーザが使用され、各レーザビームは、例えば、ラインジェネレータ等によって線状ビームに整形された上で、各素子4R、4G、4Bに照射される。
One-dimensional
変調された各レーザ光は、色合成ミラー5a、5bを用いて光学的に合成された後、オフナーリレー系21を介してガルバノスキャナ(ミラー)22に到達して光走査を受ける。
Each modulated laser beam is optically synthesized using the color synthesis mirrors 5a and 5b, and then reaches the galvano scanner (mirror) 22 via the
オフナーリレー系21は主鏡(凹面鏡)21aと副鏡(凸面鏡)21bを用いて構成され、色合成後の光は、先ず、主鏡21aで1回目の反射を受けた後で、副鏡21bで反射され、さらに主鏡21aで2回目の反射を受けてから、ガルバノスキャナ22に向けて出射される。副鏡21bにシュリーレンフィルタの機能(正反射光成分と回折光成分とを分離して、特定次数の回折光だけをとり出す機能)を持たせるか又は副鏡21bにシュリーレンフィルタを付設することにより、1次回折光と0次回折光を分離し、1次回折光を選別して通過させることができる。例えば、副鏡21bにシュリーレン開口を形成して不要光成分(0次光や2次回折光等)を透過させ、±1次回折光だけを主鏡21aに向けて反射させるようにした構成が挙げられる。本形態では光学的な構成が簡単であって小型化等に好適であり、また、収差低減等に有効である。
The
オフナーリレー系21からガルバノスキャナ22に到達する一次元像の形成方向は、図3の紙面に垂直な方向とされ、光走査によって二次元中間像「g2」が形成される。本例では、ガルバノスキャナ22の後に像面湾曲補正光学系23を配置することで二次元像の像面湾曲を除去する(つまり、この像面湾曲は一次元回動軸を中心に回動される光偏向手段を用いる場合において、偏向角度に対する二次元像面が、該回動軸を中心軸とする円筒面になることに起因するものである。)。
The formation direction of the one-dimensional image reaching the
像面湾曲補正光学系23を経た後の二次元中間像g2は投射光学系9によってスクリーン上に拡大投影されるが、その光強度分布を測定するために測定装置24が用いられる。この測定装置24は上記した光強度分布測定手段15の光検出装置10を構成するものであり、投射光学系9の出射口近傍に手動又は自動制御により設置され、投射光学系9からの出射光を集光した後に平均化された光強度を検出する。
The two-dimensional intermediate image g2 after passing through the field curvature correcting
本例では、集光用の光学素子25、積分球26、光検出手段27を備えており、投射光学系9からの出射光を光学素子25によって集光して積分球26に導入するとともに、積分球26により平均化された光強度の検出が光検出手段27によって行われる。
In this example, the
光学素子25は、投影レンズから出射する光を全て集光して再結像させる機能を有し、集光レンズが使用される。例えば、フレネルレンズ等のように、口径が大きくかつ焦点距離が短い、即ち、Fナンバーの小さなレンズが好ましい。
The
光学素子25によって集光されたレーザ光は、積分球26に形成された開口(入射ポート。図5参照)からその内部に導入され、内部での多重反射によって積分球内での光強度が均一化される。つまり、積分球26は平均化手段を構成しており、平均化された光強度が光検出手段27によって検出される。尚、平均化手段として拡散板等を用いることも可能であるが、高い精度を要する場合等においては積分球の使用が好ましい。
The laser beam condensed by the
光検出手段27を構成する光センサ(フォトダイオード等)は、受光信号を電気信号に変換して出力し、検出信号が光強度分布計測の基礎データとされる(上記光強度分布計測処理部14に送出されて処理される。)。 An optical sensor (photodiode or the like) that constitutes the light detection means 27 converts the light reception signal into an electrical signal and outputs it, and the detection signal is used as basic data for light intensity distribution measurement (the light intensity distribution measurement processing unit 14). To be processed.)
測定装置24の設置形態としては、下記に示す例が挙げられる。
Examples of the installation form of the measuring
(1)測定装置を画像生成装置の本体部に対して取り付け可能にした構成形態
(2)可動ステージ等の移動手段を用いて測定装置の位置制御を行えるようにした構成形態
(3)測定装置の位置を固定した状態とし、光強度分布の測定時にのみ可動ミラー等の光学素子を用いて光路を偏向して測定装置に光を導くようにした構成形態
(4)測定装置の位置を固定した状態とし、画像投射を行いながら光強度分布の測定を行えるように、部分反射ミラー等の光学素子を用いて投射光の一部を測定装置に光を導くようにした構成形態。
(1) Configuration form in which the measurement apparatus can be attached to the main body of the image generation apparatus (2) Configuration form in which position control of the measurement apparatus can be performed using moving means such as a movable stage (3) Measurement apparatus (4) The position of the measuring device is fixed. (4) The position of the measuring device is fixed. In this configuration, the optical path is deflected using an optical element such as a movable mirror only when measuring the light intensity distribution. A configuration in which a part of the projection light is guided to the measuring device using an optical element such as a partial reflection mirror so that the light intensity distribution can be measured while projecting the image.
先ず、上記(1)では、測定用画像を用いた光強度分布の測定時にのみ測定装置を本体部に設置し、該測定後には測定装置を取り外せるようにした構成が用いられる。 First, in the above (1), a configuration is used in which the measuring device is installed in the main body only during the measurement of the light intensity distribution using the measurement image, and the measuring device can be removed after the measurement.
また、上記(2)では、測定装置24の移動手段を設け、光強度分布測定時に該測定装置を投射光学系9の近傍位置に移動させる。そして、投射光学系9の出射光を測定装置24内の積分球26に導入する。
In (2) above, the moving means of the measuring
例えば、図3において、2つの可動ステージ28、29を含む移動機構が測定装置24の移動手段を構成している。各可動ステージは、投射光学系9の主光軸に対して直交する方向(上記第二の方向に対して平行な方向であり、図の矢印Mを参照)に沿ってそれぞれに移動できるようになっており、第一の可動ステージ28が第二の可動ステージ29上に搭載された構成を有する。
For example, in FIG. 3, a moving mechanism including two
第一の可動ステージ28は積分球26とこれに付設された光検出手段27を移動させる機能を有している。
The first
また、第二の可動ステージ29には、集光レンズ等の光学素子25が搭載されるとともに、積分球26及び光検出手段27を搭載した第一の可動ステージ28が載置されている。この第二の可動ステージ29は、測定装置24の全体を移動させる機能を有しており、測定用画像を用いた光強度分布の測定時において、測定装置24を所定の位置(測定位置)に移動させて投射光学系9からの出射光を集光して積分球26に導入して測定を行えるようにする。
On the second
そして、画像投射時には表示への影響を及ぼさない位置まで測定装置24を移動させる必要がある。つまり、測定後には投射光学系9からスクリーンに向けて行われる画像投射に支障を来さない位置(投射光学系9の主光軸から離れた退避位置)に測定装置24を移動させる。このように、測定位置と退避位置との間で測定装置24を移動させる機構を設けることによって、投射光学系9からスクリーン上への画像投射を行うか又は投射光学系9の出射光を積分球26内部に導入するかを選択的に切り替えることができる。また、画像投射を行わないか又は装置を稼動しない場合には、測定装置24が常に上記測定位置に来るように設計することが、投射光学系の防護及びレーザ障害への安全対策にとって望ましい。
Then, it is necessary to move the measuring
尚、各可動ステージの駆動手段については、例えば、モータを駆動源とするボールネジやナットを用いた直線移動機構等が挙げられるが、本発明の適用においては、これに限らず、各種の移動機構や回動機構を用いることが可能である。また、これらの制御回路や機構等については、図1において光検出装置10又は光強度分布計測処理部14に含まれるものとし、破線で示すように該処理部から光検出装置10への制御指令に従って各可動ステージの位置決めが行われる。
As the driving means for each movable stage, for example, a linear moving mechanism using a ball screw or nut using a motor as a driving source can be cited. However, in the application of the present invention, not limited to this, various moving mechanisms are available. Or a rotation mechanism can be used. Further, these control circuits, mechanisms, and the like are included in the
投射光学系9からの出射光に対する光強度分布の測定時には、光走査位置に応じて測定装置24の位置制御が行われる。例えば、第二の可動ステージ29に係る位置制御によって測定装置24が移動され、測定位置に設定される。そして、ガルバノミラーを用いた光走査手段による走査位置に応じて第一の可動ステージ28に係る位置制御が行われる。
At the time of measuring the light intensity distribution with respect to the light emitted from the projection
図4は光走査位置と可動ステージ28の位置との関係について説明するための図であり(オフナーリレー系以降を示す。)、(A)図ではスクリーン中央部への投射状態を示し、(B)図ではスクリーン周辺部への投射状態を示している。尚、測定装置24が測定位置に来ており、図示のように投射光学系9からの出射光が集光されて積分球26内に全て導入されるので、実際にはスクリーンへの投射光はないが、測定装置24がない場合を想定した光線を破線で示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the optical scanning position and the position of the movable stage 28 (shown after the Offner relay system), and FIG. 4A shows the projection state on the center of the screen. B) The projection state to the screen peripheral part is shown. Note that the measuring
光走査位置は、ガルバノミラーの回動角度に対応し、(A)図に示す走査状態では、ガルバノスキャナ22から像面湾曲補正光学系23を経て形成される二次元中間像g2の中央部を光が通過し、投射光学系9の出射光は、破線で示す軌跡をたどってスクリーン中央に照射される。また、(B)図に示す走査状態では、ガルバノスキャナ22から像面湾曲補正光学系23を経て形成される二次元中間像g2の周縁部を光が通過し、投射光学系9の出射光は、破線で示す軌跡をたどってスクリーン周縁に傾斜角度をもって照射される。
The optical scanning position corresponds to the rotation angle of the galvanometer mirror. In the scanning state shown in FIG. (A), the central portion of the two-dimensional intermediate image g2 formed from the
走査状態に応じた測定を行うためには、可動ステージ28を動かしながら投射光学系9からの出射光を積分球26内に導入する必要がある。
In order to perform the measurement according to the scanning state, it is necessary to introduce the light emitted from the projection
以下では、投射光学系9の焦点距離を「f1」とし、光学素子25に用いる集光レンズの焦点距離を「f2」とし、また、一次元光変調素子としてのGLV素子の長さ(長軸方向における有効長)を「L」として、具体的に説明する。
In the following, the focal length of the projection
先ず、可動ステージ29を動かして投射光学系9の前方に測定装置24を設置する。この測定位置では、集光レンズの光軸が投射光学系9の光軸と同軸になるように設定される。尚、f2値については、「f2≦f1」を満たすように選ばれる。
First, the
また、投射光学系9を構成する投射レンズからスクリーンSCNまでの距離は、投射レンズ口径と比較して充分に長く、投射レンズから出射する光は、ほぼ平行光束に近いと考えて差し支えない。光強度測定時には集光レンズによって倍率「f2/f1」に縮小された二次元像が形成される。例えば、f1=100(mm)、f2=50(mm)、素子長L=28(mm)として、スキャン比(縦横比)を「2.35:1」とした場合、集光レンズの後方(積分球側)には形成される二次元像のサイズは、縦方向が14mm、横方向が約33mmとなる。
Further, the distance from the projection lens constituting the projection
尚、集光レンズの機能は、投射レンズから光を十分に狭い領域に集光させて積分球26の内部に導入することであり、収差による画質等の劣化があっても問題ない(よって、フレネルレンズに限らず、非球面形状のコンデンサレンズやホログラムシート、導光ロッド、凹面鏡等を光学素子25に用いることも可能である。)。
The function of the condensing lens is to condense the light from the projection lens into a sufficiently narrow region and introduce it into the integrating
積分球26には、例えば、図5(A)に示すような、スリット状をした開口26Sが形成されている。該開口26Sの縦幅は集光レンズによる二次元像の縦幅(上記の例では14mm)と同程度とされ、該開口の横幅については該二次元像を構成する縦ラインを通過させる程度の幅とされて該二次元像位置に設定される。
The integrating
図4(A)の走査状態でガルバノスキャナ22の動作(ミラー回転)を停止させた場合に、集光レンズを透過して集光された光は一次元像となり、その全光量について開口26Sから積分球26の内部に導かれて検出される。即ち、積分球26の内面には、主として硫酸バリウムからなる白色の反射材料がコーティングされており、開口26Sからの入射光が多重反射を繰り返す。これによって、光強度が平均化されて光センサで測定され、該センサからの電気信号が、上記光強度分布計測処理部14内の信号処理部に取り込まれる。
When the operation of the galvano scanner 22 (mirror rotation) is stopped in the scanning state of FIG. 4A, the light collected through the condenser lens is a one-dimensional image, and the total amount of light from the
一次元光変調素子において、その長軸方向の画素数に応じた数の測定が行われ、例えば、一次元方向に1080個の画素配列とされるGLV素子の場合、1番目の画素から始って1080番目の画素まで、1画素ずつ個別に点灯(ピクセルオンの状態)にして光センサの出力を記録する処理を逐次に行うことにより、測定データを収集する。これにより、各画素に関して独立した光強度の測定が可能となる(但し、この時点では、ある光走査位置での縦一列について強度分布が測定されるだけである。)。 In the one-dimensional light modulation element, the number of measurements corresponding to the number of pixels in the major axis direction is performed. For example, in the case of a GLV element having a 1080 pixel array in the one-dimensional direction, the measurement starts from the first pixel. The measurement data is collected by sequentially performing the process of recording the output of the photosensor by turning on each pixel individually (pixel-on state) up to the 1080th pixel. Thereby, it is possible to measure the light intensity independently for each pixel (however, at this time, the intensity distribution is only measured for one vertical line at a certain light scanning position).
次に、ガルバノスキャナ22の動作(ミラー回転)により光走査位置を変更した上で、上記と同様の測定を行うことによって、新たな光走査位置での縦一列について強度分布の測定データが収集される。光走査位置は上記第二の方向に対応しており、二次元中間像や投影画像の横方向における縦ラインの表示位置を変更する度に、可動ステージ28を動かして積分球26及び光センサの設定位置を変更する。このように、投射光学系からの出射光に対する光強度分布の測定時には、光走査手段を制御して上記第二の方向における走査位置を変更するとともに、変更された走査位置毎に光強度分布を測定し、得られた測定データ群を上記補正手段20に送出することが好ましい。
Next, by changing the optical scanning position by the operation of the galvano scanner 22 (mirror rotation) and performing the same measurement as described above, intensity distribution measurement data is collected for one vertical line at the new optical scanning position. The The optical scanning position corresponds to the second direction, and each time the display position of the vertical line in the horizontal direction of the two-dimensional intermediate image or projection image is changed, the
例えば、図4(B)の走査状態でガルバノスキャナ22の動作を停止させた場合には、スクリーン上の周辺部に画像投射を行う角度をもってガルバノミラーの姿勢が規定されるが、その際、集光レンズにより形成される像の位置は、上記第二の方向に相当する横方向に移動(シフト)する。よって、積分球26や光センサの位置が図4(A)に示す位置のままでは、積分球26に光を導入できないので、積分球26の開口位置と集光レンズの像位置とが一致するように可動ステージ28を動かし、光走査状態に応じた場所の位置決めを行ってから上記と同様に光強度分布を測定する。
For example, when the operation of the
このような過程を繰り返せば、スクリーン上の任意の画像表示位置に向かう投射光の強度を測定することが可能である。例えば、横2048画素、縦1920画素の場合、2048ラインについて上記の測定を行えば、2048×1920個の測定データが得られ、任意の画像表示位置について、測定用画像に対応する理想的な強度分布からのずれを定量化できる。即ち、不均一性の度合いがどの程度であるのかについて把握するための情報を詳細に集めることができる。 By repeating such a process, it is possible to measure the intensity of the projection light directed to an arbitrary image display position on the screen. For example, in the case of horizontal 2048 pixels and vertical 1920 pixels, if the above measurement is performed for 2048 lines, 2048 × 1920 measurement data can be obtained, and the ideal intensity corresponding to the measurement image at any image display position. Deviation from distribution can be quantified. That is, it is possible to collect in detail information for grasping the degree of non-uniformity.
但し、2048ライン上の全画素について測定データを取得する方法は処理に時間がかかり、保有すべきデータ量が多くなる等、実際的でないことを考慮した場合に、複数の代表的なライン位置(横位置)を選らんで当該ライン位置における各画素について光強度を測定し、ライン間のデータについては補間処理にて対応する方法が好ましい。 However, the method of acquiring the measurement data for all the pixels on the 2048 line takes time to process, and when considering the fact that it is not practical, for example, the amount of data to be held increases, a plurality of representative line positions ( It is preferable to select a horizontal position), measure the light intensity for each pixel at the line position, and handle data between lines by interpolation processing.
例えば、2048ラインのうち、一定又は所定の間隔をもってm本を選定して、各ライン上の全画素について光強度を測定する。そして、このm本以外のライン上に画素については、m本のうちで隣り同士とされる2本のライン上の各画素に関する測定データを用いて一次補間式又は2次以上の多項式補間式で算出されるデータから強度を推定できる。 For example, m out of 2048 lines are selected at a constant or predetermined interval, and the light intensity is measured for all pixels on each line. Then, for pixels on lines other than m, a primary interpolation equation or a quadratic or higher-order polynomial interpolation equation is used using measurement data relating to each pixel on two lines that are adjacent to each other among m. The intensity can be estimated from the calculated data.
図6に示す例では、二次元画像の横方向(長手方向)における中心位置に示す縦ラインVL0から周辺位置に示す縦ラインVL3までの間を3等分に区分した位置に縦ラインVL1、VL2が設定されている。つまり、VL0、VL1〜3の各ライン上の画素について上記測定が行われた上で、VL0〜VL1、VL1〜VL2、VL2〜VL3の間の強度分布が補間処理によって推定される。尚、この例では、二次元画像の右半部についてのみ説明したが、横方向における光強度分布の対称性を仮定できない場合には勿論左半部についても同様に測定及び補間処理を行う。また、縦ラインの設定間隔を一定とせずに、ライン位置に応じてそれぞれ異なるように設定することができ、また、必要に応じて区分数(つまり、測定位置のライン本数)を増やせば、強度補正に必要充分な精度を得ることができる。 In the example shown in FIG. 6, the vertical lines VL1 and VL2 are divided into three equal parts between the vertical line VL0 shown at the center position in the horizontal direction (longitudinal direction) of the two-dimensional image and the vertical line VL3 shown at the peripheral position. Is set. That is, after the above measurement is performed on the pixels on each line of VL0 and VL1 to 3, the intensity distribution between VL0 to VL1, VL1 to VL2, and VL2 to VL3 is estimated by the interpolation process. In this example, only the right half of the two-dimensional image has been described. However, when the symmetry of the light intensity distribution in the horizontal direction cannot be assumed, the measurement and interpolation processing is similarly performed for the left half. Also, the vertical line setting interval can be set differently depending on the line position, and the strength can be increased by increasing the number of segments (that is, the number of lines at the measurement position) as necessary. The accuracy sufficient for correction can be obtained.
以上に説明した構成例では、ガルバノスキャナ22の光走査位置に追従するように可動ステージ28を動かして積分球等の移動制御を行ったが、以下に示すように、可動ステージ28を不要にした構成も可能である。
In the configuration example described above, the
図7は光走査位置と測定装置24の設定位置との関係について説明するための図であり、スクリーン中央部への投射状態とスクリーン周辺部への投射状態を併せて示している。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the optical scanning position and the setting position of the measuring
本例において、図3に示す構成との違いは下記の通りである。 In this example, the difference from the configuration shown in FIG. 3 is as follows.
・可動ステージ28が設けられておらず、積分球26及び光検出手段27が光学素子25とともに可動ステージ29に載置されていること
・積分球26には、図5(B)に示すように、上記開口26Sよりもサイズの大きな開口26Pが形成されていること。
The
つまり、測定装置24の位置決めは可動ステージ29を含む移動手段だけで行われる。そして、可動ステージ28がないので、光走査位置が変更されても投射光学系9からの出射光を積分球内に導入できるように、光学素子25による集光像(二次元像)よりもやや広いサイズの開口26Pが積分球26に形成されている(前記の例では、二次元像の大きさが、14mm×33mm程度とされ、これよりも間口の広い開口が必要とされる。)。
That is, the positioning of the measuring
可動ステージ29を駆動して測定装置24が測定位置に来ている状態では、投射光学系9からの出射光が集光されて積分球26内に全て導入されるので、実際にはスクリーンへの投射光はないが、図には測定装置24がない場合を想定した光線を破線で示している。
In a state where the
先ず、スクリーン中央部への投射時点における光走査状態では、ガルバノスキャナ22から像面湾曲補正光学系23を経て形成される二次元中間像g2の中央部を光が通過し、投射光学系9の出射光は、破線k1で示す軌跡をたどってスクリーン中央に照射される。測定時には、該出射光が光学素子25により集光されて開口26Pの中央を通過して積分球26内に導入されて光強度が測定される。
First, in the optical scanning state at the time of projection onto the center of the screen, light passes through the center of the two-dimensional intermediate image g2 formed from the
また、スクリーン周辺部への投射時点における光走査状態では、ガルバノスキャナ22から像面湾曲補正光学系23を経て形成される二次元中間像g2の周縁部を光が通過し、投射光学系9の出射光は、破線k2で示す軌跡をたどってスクリーン周縁に傾斜角度をもって照射される。測定時には、該出射光が光学素子25により集光されて開口26P内の周辺寄りの位置を通過して積分球26内に導入されて光強度が測定される。
Further, in the optical scanning state at the time of projection onto the peripheral portion of the screen, light passes from the
光走査状態に応じた測定処理において、積分球等の移動手段が不要であり、任意の光走査位置(ガルバノミラー角度)について集光像を積分球に導くことができる。 In the measurement process according to the optical scanning state, a moving means such as an integrating sphere is not required, and a condensed image can be guided to the integrating sphere at an arbitrary optical scanning position (galvano mirror angle).
本例では、積分球の開口26Pについてはサイズが大きくなり、また、積分球の精度を高くするために積分球の内径を大きくする必要があるが、移動機構等の簡素化に有効である。
In this example, the size of the integrating
次に、上記(3)の構成形態について説明する。 Next, the configuration form (3) will be described.
図8は、投射光学系9の直後に光路変更用の光学素子30を配置した場合の構成例を示すものである。
FIG. 8 shows a configuration example when the
本例において、図7に示す構成との違いは下記の通りである。 In this example, the difference from the configuration shown in FIG. 7 is as follows.
・可動ステージ28、29が設けられておらず、積分球26及び光検出手段27が光学素子25とともに固定ステージ31に載置されていること
・投射光学系9の直後に、可動反射鏡(折り返しミラー)を配置し、測定時と画像投射時とで姿勢が変更されるようになっていること。
The
測定装置24は、投射光学系9による画像投射の邪魔にならないようにその光軸から外れた場所に設置される固定ステージ31上に設けられている。
The measuring
光学素子30として可動反射鏡を用いる場合において、測定時には、図に実線で示すように投射光学系9の出射光を可動反射鏡により反射して光路変更を行うが、画像投射の際には、図に二点鎖線で示すように、可動反射鏡を退避させて投影に支障を来さないようにする。
In the case of using a movable reflecting mirror as the
本例では、可動反射鏡の一端部を回動支点として、手動又はモータ機構等による自動制御で可動反射鏡を回動させることにより、測定用の位置と画像投射時の退避位置とが切り替えられる。 In this example, the position for measurement and the retracted position at the time of image projection can be switched by rotating the movable reflecting mirror manually or by automatic control by a motor mechanism or the like with the one end of the movable reflecting mirror as a rotation fulcrum. .
つまり、測定位置では、可動反射鏡が投射光学系9の光軸上に配置され、投射光学系9からの出射光が可動反射鏡で反射されて所定角度(例えば、90°)をもって偏向された後、光学素子25で集光されて積分球26に導入されて光強度が検出される。尚、積分球26には、図5(B)に示す大サイズの開口26Pが形成されているので、任意の光走査位置について集光像を積分球に導くことができる。勿論、前記のように可動ステージ28を用いて光走査制御に追従した位置制御を行うこともできるが、機構の簡素化や可動反射鏡の位置精度等を考慮した場合には、本例に示す構成形態が好ましい。
That is, at the measurement position, the movable reflecting mirror is disposed on the optical axis of the projection
そして、画像投射時には、可動反射鏡は投射光学系9の光軸から離れた退避位置へと移動され、測定装置24への反射は起こらない。
At the time of image projection, the movable reflecting mirror is moved to a retracted position away from the optical axis of the projection
このように、測定装置24については固定式とし、可動式の光学素子30を用いてその状態を変化させることで、測定時における積分球への光導入と、スクリーンへの画像投射との間で光路を容易に切り替えられる。
As described above, the measuring
尚、光学素子30については、反射鏡に限らず反射型のホログラム素子や回折素子等を用いることも可能である。また、折り返しミラー等の反射鏡を用いる場合には、平面鏡や凹面鏡等を適宜に用いることができ、特に光学素子30自体に集光機能を設ける場合には、光学素子25を省略しても構わない。例えば、測定時に投射光学系9からの出射光が反射鏡において反射して集光されてから積分球26に直接導入されるように構成すれば良い。
The
次に、上記(4)の構成形態について説明する。 Next, the configuration form (4) will be described.
図9は、投射光学系9の直後において、その出射光の一部を透過させてスクリーン上に投射させ、該出射光の一部を測定装置24に導びくために光学素子32を配置した構成例を示すものである。
FIG. 9 shows a configuration in which an
本例において、図8に示す構成との違いは下記の通りである。 In this example, the difference from the configuration shown in FIG. 8 is as follows.
・可動反射鏡の代わりに部分反射ミラーが光路上に設置されていること
・光強度の測定と、画像投射とを同時並行して行えること。
-A partial reflection mirror must be installed on the optical path instead of the movable reflector.-Light intensity measurement and image projection can be performed simultaneously.
固定ステージ31上の測定装置24は、投射光学系9による画像投射の邪魔にならないようにその光軸から外れた場所に設置される。
The measuring
光学素子32として部分反射ミラーを用いる場合において、該ミラーが傾斜状態で投射光学系9の光軸上に配置されており、上記のような可動機構は不要とされる。つまり、投射光学系9からの出射光の一部は部分反射ミラーにて反射され、光学素子25で集光されて積分球26に導入されて光強度が検出される。尚、積分球26には、図5(B)に示す大サイズの開口26Pが形成されているので、任意の光走査位置について集光像を積分球に導くことができる(勿論、前記のように可動ステージ28を用いて光走査制御に追従した位置制御を行う構成形態も可能である。)。
In the case of using a partially reflecting mirror as the
また、部分反射ミラーを透過した大半の出射光は、図9に破線で示すように、光走査を受けながらスクリーンSCNに向けて照射されて画像投射が行われる。 Further, most of the emitted light that has passed through the partial reflection mirror is irradiated toward the screen SCN while undergoing optical scanning, as shown by a broken line in FIG. 9, and image projection is performed.
部分反射ミラーについては、ゴースト等のノイズ発生を抑えるために、その裏面(出射面側)に減反射コーティングが施されている。そして、その表面には数%程度の反射率をもったコーティングを施すか、あるいは無コートとしてフレネル反射させることが好ましい(反射率が高過ぎると、画像投射への影響が生じるため。)。 The partial reflection mirror is provided with a anti-reflection coating on the back surface (outgoing surface side) in order to suppress the generation of noise such as ghosts. Then, it is preferable to apply a coating having a reflectance of several percent on the surface, or to carry out Fresnel reflection without coating (because if the reflectance is too high, the image projection is affected).
以上の構成によれば、画像表示を行いながら逐次に光強度測定を行うリアルタイム処理が可能であり、上記した(B)や(C)の形態に用いることができる。そして、可動ステージ等の測定装置24に係る移動手段や、可動反射鏡のための可動機構を必要とせずに、光強度分布を測定できる。また、投射光学系9の後段に、傾斜ガラス等の部分反射ミラーを配置することにより画像劣化への影響を充分小さいレベルに抑制することが可能である。
According to the above configuration, real-time processing that sequentially measures light intensity while displaying an image is possible, and can be used in the above-described forms (B) and (C). Then, the light intensity distribution can be measured without the need for moving means related to the measuring
次に、上記測定によって得られる光強度分布の計測データに基づいて、一次元光変調素子に係る駆動信号を補正し、二次元的な強度ムラや色ムラ、即ち、上記第一の方向及び第二の方向における照射光分布の不均一性を除去するための処理について説明する。 Next, based on the measurement data of the light intensity distribution obtained by the above measurement, the drive signal related to the one-dimensional light modulation element is corrected, and two-dimensional intensity unevenness and color unevenness, that is, the first direction and the first A process for removing the non-uniformity of the irradiation light distribution in the two directions will be described.
以下では、上記第一の方向に関する補正処理(以下、「縦補正」という。)と、上記第二の方向に関する補正処理(以下、「横補正」という。)についてそれぞれ説明する。 Hereinafter, the correction process related to the first direction (hereinafter referred to as “vertical correction”) and the correction process related to the second direction (hereinafter referred to as “lateral correction”) will be described.
先ず、縦補正については、一次元光変調素子の特性や駆動回路の特性等にバラツキがあったり、周囲温度や経時変化等によって照明光が不均一化するといった要因に対して必要とされる。即ち、使用する一次元光変調素子において画素毎に対応する構成素子の変調特性にバラツキが存在せず、また、一次元光変調素子に対する照明光が均一とされる状況が常に成立するならば、画像信号に応じた素子の駆動制御によって理想的な画像表示を行うことが可能である。しかし、現実の一次元光変調素子には製造上の精度等に起因する素子自体の特性バラツキや、素子の駆動回路に係る特性のバラツキ等が存在する。 First, the vertical correction is required for factors such as variations in the characteristics of the one-dimensional light modulation element, the characteristics of the drive circuit, and the like, and the illumination light becoming non-uniform due to the ambient temperature, changes over time, and the like. That is, if there is no variation in the modulation characteristics of the constituent elements corresponding to each pixel in the one-dimensional light modulation element to be used, and the situation in which the illumination light for the one-dimensional light modulation element is uniform always holds, Ideal image display can be performed by driving control of the element in accordance with the image signal. However, actual one-dimensional light modulation elements have variations in characteristics of the elements themselves due to manufacturing accuracy and the like, variations in characteristics related to the drive circuit of the elements, and the like.
図10は一次元光変調素子としてGLV素子を例示しており、3本ずつの固定リボンRs、Rs、…と可動リボンRm、Rm、…が交互に配置され、合計6本のリボンを一組として1ピクセルが形成される。つまり、リボンの幅方向に沿ってGLVに必要な画素数分、例えば、1080画素では、6480本のリボンを一次元方向に沿って配置することで空間変調素子が構成される。 FIG. 10 illustrates a GLV element as a one-dimensional light modulation element. Each of three fixed ribbons Rs, Rs,... And movable ribbons Rm, Rm,. As a result, one pixel is formed. That is, for the number of pixels necessary for GLV along the ribbon width direction, for example, 1080 pixels, a spatial modulation element is configured by arranging 6480 ribbons along the one-dimensional direction.
(A)図では、駆動電圧が印加されていない場合に、リボンの位置的なバラツキが生じている様子が例示している。図の「Δh1」、「Δh2」に示すように(図には、ずれ量を誇張して示す。)、可動リボンRmが本来位置すべき場所からずれているために、位置(基板からの高さ)のバラツキが問題となる。つまり、可動リボンや固定リボンの間に相対的な位置ずれが存在しない場合には、照明光がGLVに入射されたときに、正反射のみで回折光は発生しないので、スクリーン上での照度は最低レベル(例えば、黒レベル)となる。しかし、上記リボン位置の不揃いによって回折光が発生した場合に、可動リボンの位置誤差に応じて、意図しない明るさのレベルで表示されてしまう。これが光走査に伴って走査方向(横方向)に縞状に現出すると画面のコントラストの低下原因となる虞がある。 FIG. 5A illustrates a state in which positional variations of the ribbon are generated when no driving voltage is applied. As indicated by “Δh1” and “Δh2” in the figure (the figure shows the amount of deviation in an exaggerated manner), the movable ribbon Rm is deviated from the position where it should originally be located, so that the position (high from the substrate) Variation) is a problem. In other words, when there is no relative displacement between the movable ribbon and the fixed ribbon, when the illumination light is incident on the GLV, the diffracted light is not generated only by regular reflection, so the illuminance on the screen is It becomes the lowest level (for example, black level). However, when diffracted light is generated due to the irregularity of the ribbon position, it is displayed at an unintended brightness level according to the position error of the movable ribbon. If this appears in the form of stripes in the scanning direction (horizontal direction) along with the optical scanning, there is a risk that the contrast of the screen will be lowered.
また、(B)図は、ある駆動電圧が印加されたときの様子を示しており、可動リボンがの固定リボンに対して移動されることで回折格子が形成される。 FIG. 5B shows a state when a certain drive voltage is applied, and the diffraction grating is formed by moving the movable ribbon relative to the fixed ribbon.
可動リボン群の位置は同一の駆動電圧に対して本来同じはずであるが、本例では図の「ΔH1」、「ΔH2」に示すように、可動リボンRmに位置ずれが生じている(図には、ずれ量を誇張して示す。)。 The position of the movable ribbon group should be essentially the same for the same drive voltage, but in this example, as shown by “ΔH1” and “ΔH2” in the figure, the movable ribbon Rm is displaced (see FIG. Shows the amount of deviation exaggerated.)
複数の可動リボンと固定リボンが交互に配置されたGLVを一次元アレイ上に配置した構成では、電圧印加等の制御によって可動リボンの反射面を、固定リボンの反射面に対して相対的に移動させることにより光変調が行われるので、上記したリボン位置の不揃いが顕著な場合には、スクリーン上での輝度や色合いのバラツキを引き起こし、画質劣化の原因になる虞がある。 In a configuration in which a GLV in which a plurality of movable ribbons and fixed ribbons are alternately arranged is arranged on a one-dimensional array, the reflective surface of the movable ribbon is moved relative to the reflective surface of the fixed ribbon by controlling voltage application. Therefore, if the irregularity of the ribbon position described above is remarkable, there is a possibility that the brightness and the hue are varied on the screen and the image quality is deteriorated.
尚、本例においては、可動リボン及び固定リボンの各リボンについて、それらの反射面面が互いに平行な関係をもった構成とされているが、各反射面がその基準面(例えば、GLV素子の基板面と平行な面)から所定の角度をもって傾斜した状態で配置された構成(所謂ブレーズ型GLV。入射光の波長を「λ」と記すとき、それぞれ一平面上に並列したリボン群と他の一平面上に並列したリボン群との光路差がそれぞれλ/2となるように動作させることで、+1次回折光のみが出射される。)でも上記と同様にリボン位置のバラツキが問題とされる。 In this example, each of the movable ribbon and the fixed ribbon has a configuration in which the reflecting surface surfaces thereof have a parallel relationship with each other, but each reflecting surface has its reference surface (for example, a GLV element). A structure (so-called blaze-type GLV) arranged in a state inclined at a predetermined angle from a plane parallel to the substrate surface. When the wavelength of incident light is denoted as “λ”, each of the ribbon group arranged in parallel on one plane and the other By operating so that the optical path difference between the ribbons arranged in parallel on one plane is λ / 2, only the + 1st order diffracted light is emitted.) However, variation in ribbon position is also a problem as described above. .
(B)図におけるリボンの位置ずれは、リボン素子自体の製造上のバラツキや、駆動回路の特性のバラツキがさらに加わった場合に複雑な様相を呈することになる。 (B) The ribbon misalignment in the figure has a complicated aspect when variations in manufacturing of the ribbon element itself and variations in characteristics of the drive circuit are further added.
この他、レーザ光源を用いて一次元光変調素子への照明光を得る場合には、照明プロファイルとして一次元方向に均一な明るさの強度分布(所謂「トップハット形状」)が必要とされるが、経年変化等による照明条件への影響が生じた場合に、画面上の輝度や色表示の不均一性の原因となる。例えば、単色光源を用いる場合においてさえ均一な照明光を充分な精度をもって得ることが難しいことや、3原色の色毎に波長の異なる全レーザ光源について均一な照明条件を常に実現することは困難である。 In addition, when obtaining illumination light to a one-dimensional light modulation element using a laser light source, a uniform brightness intensity distribution (so-called “top hat shape”) in a one-dimensional direction is required as an illumination profile. However, when the lighting conditions are affected by the secular change or the like, the brightness on the screen and the nonuniformity of the color display are caused. For example, even when using a monochromatic light source, it is difficult to obtain uniform illumination light with sufficient accuracy, and it is difficult to always realize uniform illumination conditions for all laser light sources having different wavelengths for each of the three primary colors. is there.
そこで、一次元光変調素子に係る変調特性や該一次元光変調素子への照明プロファイルの影響が、一次元像を形成する光の強度に反映されることを考慮して、光強度を検出するために上記したように測定装置24を用いて計測を行う。計測データのうち、一次元光変調素子の長軸方向に対応する一次元方向でのデータは、各画素位置での輝度や色の不均一性(均一状態からのずれ)を表すので、該データを事前に又は画像投射と並行して測定することで、不均一性を除去すべく補正することができる。
Therefore, the light intensity is detected considering that the modulation characteristics of the one-dimensional light modulation element and the influence of the illumination profile on the one-dimensional light modulation element are reflected in the intensity of light forming the one-dimensional image. Therefore, measurement is performed using the measuring
処理の概要は、以下の通りである。 The outline of the processing is as follows.
(S1)表示輝度や色の不均一性について計測する
(S2)(S1)の計測データから一次元光変調素子に係る駆動制御の補正データを算出する
(S3)画像投射時には(S2)の補正データを用いて一次元光変調素子に係る駆動信号の補正制御を行う。
(S1) Measure the display brightness and color non-uniformity. (S2) Calculate the correction data of the drive control related to the one-dimensional light modulation element from the measurement data of (S1). The drive signal correction control for the one-dimensional light modulation element is performed using the data.
尚、(S1)では、例えば、各レーザ光源をこれに対応する一次元光変調素子に順次照射するとともに、該一次元光変調素子において各画素を構成するそれぞれの素子(例えば、1画素分のリボン群)には、測定用画像を表示させるための駆動信号(テスト信号)を供給し、各素子について光強度を計測する。例えば、GLV素子の場合、その駆動電圧を最小電圧から最大電圧まで段階的に変化させることで階調表示を制御できるので、各駆動電圧のレベル(階調段階)に応じて照明光を変調したときの光強度を知ることができる。 In (S1), for example, each laser light source is sequentially irradiated onto the corresponding one-dimensional light modulation element, and each element (for example, one pixel) constituting each pixel in the one-dimensional light modulation element is used. The ribbon group is supplied with a driving signal (test signal) for displaying a measurement image, and the light intensity of each element is measured. For example, in the case of a GLV element, gradation display can be controlled by changing the drive voltage stepwise from the minimum voltage to the maximum voltage, so that the illumination light is modulated according to the level of each drive voltage (gradation step). You can know the light intensity when.
また、(S2)では、画素位置及び階調の違いに応じて個別に計測されるデータを、変調特性のバラツキ等がないとした場合に本来的に得られるはずのデータ(理想的なデータあるいは基準データ)と照合し、比較を行う。これにより、補正データの算出、つまり、どの程度の補正をすれば、現実の光強度を所定値(あるいは規定値)にすることができるかを把握できる。 Further, in (S2), data that is individually measured according to the difference in pixel position and gradation is data (ideal data or data that should be originally obtained when there is no variation in modulation characteristics). Reference data) and compare. As a result, it is possible to grasp the calculation of the correction data, that is, how much correction should be performed to set the actual light intensity to a predetermined value (or specified value).
(S3)では、算出された補正データを用いて実際に一次元光変調素子に駆動信号を供給して動作させる。 In (S3), the drive signal is actually supplied to the one-dimensional light modulation element to operate by using the calculated correction data.
以下では、先ず、一次元光変調素子に係る変調特性による強度分布への影響と、照明条件の変化等による強度分布への影響とを区別することなく、総合的な影響が測定装置24による計測データに反映されているものとした場合の形態について説明する。
In the following, first, the overall influence is measured by the
強度分布測定の手順例は、下記の通りである。 An example procedure for intensity distribution measurement is as follows.
(S1−a)測定準備(測定装置24の位置設定等)
(S1−b)光源の点灯
(S1−c)変調特性の測定
(S1−d)光源を消灯する
(S1−e)別の光源に切り替えて(S1−b)、(S1−c)、(S1−d)の手順を繰り返す。
(S1-a) Preparation for measurement (position setting of the measuring
(S1-b) Turning on the light source (S1-c) Measuring modulation characteristics (S1-d) Turning off the light source (S1-e) Switching to another light source (S1-b), (S1-c), ( Repeat the procedure of S1-d).
先ず、(S1−a)において、上記した(1)乃至(3)の形態では可動ステージの位置決めや可動ミラー等の姿勢制御が必要であるが、上記(4)の形態ではそのような処理は不要である。 First, in (S1-a), the above-described forms (1) to (3) require the positioning of the movable stage and the attitude control of the movable mirror, etc., but in the form (4), such processing is performed. It is unnecessary.
(S1−b)では、レーザ光源を点灯させると、照明光学系を経て線状のビームが該光源に対応する一次元光変調素子を照明する。 In (S1-b), when the laser light source is turned on, the linear beam illuminates the one-dimensional light modulation element corresponding to the light source through the illumination optical system.
そして、(S1−c)では一次元光変調素子に係る全画素位置について、各画素の構成素子の変調特性、つまり、駆動電圧に対する変調光の輝度特性について測定する。 In (S1-c), the modulation characteristics of the constituent elements of each pixel, that is, the luminance characteristics of the modulated light with respect to the drive voltage are measured for all pixel positions related to the one-dimensional light modulation element.
図11は測定用画像を表示するために一次元光変調素子の構成素子に印加させる駆動信号電圧「DV」と、上記光検出手段27を構成する光センサの出力「PV」について説明するための図である。尚、横軸に時間「t」をとっており、(A)図の縦軸に「DV」を示し、(B)図の縦軸に「PV」を示しており、縦軸についてはいずれも相対値で示す。 FIG. 11 is a diagram for explaining the drive signal voltage “DV” applied to the constituent elements of the one-dimensional light modulation element to display the measurement image and the output “PV” of the photosensor constituting the photodetection means 27. FIG. In addition, time “t” is taken on the horizontal axis, “DV” is shown on the vertical axis in FIG. (A), “PV” is shown on the vertical axis in FIG. Shown in relative value.
本例において、測定用画像の表示に用いるテスト信号は、DVのレベル(相対値)が、0、1、…、254、255の段階で右肩上がりに変化する駆動電圧(三角波を量子化した階段波)とされ、各レベルに応じた駆動電圧が測定対象の構成素子に印加されて駆動される。これにより変調されたレーザ光は上記したように投射光学系9から測定装置24に導入された上で強度が測定される。
In this example, the test signal used for displaying the measurement image is a driving voltage (triangular wave quantized) in which the level (relative value) of DV changes to the right when the DV level is 0, 1,. A driving voltage corresponding to each level is applied to the component to be measured and driven. The intensity of the laser beam thus modulated is measured after being introduced from the projection
(A)図に示すように、テスト信号の駆動電圧が時間経過につれて一定の増分をもって変化する階段状とされるのに対して、変調光の強度変化は線形特性を示さず、図示のように、駆動電圧の低い範囲において強度がゼロであり、駆動電圧がある値(閾値)を超えた場合に強度がゼロではなくなって急に増加する特性を示す。 (A) As shown in the figure, the drive voltage of the test signal is stepped so as to change with a constant increment as time passes, whereas the intensity change of the modulated light does not show a linear characteristic, as shown in the figure. In the low drive voltage range, the intensity is zero, and when the drive voltage exceeds a certain value (threshold value), the intensity does not become zero and increases rapidly.
このような変調特性の測定は、各画素位置について上記と同様に行われるので、画素数とDVの階調段階数との積に等しい数のデータが収集される。 Since the measurement of such modulation characteristics is performed in the same manner as described above for each pixel position, a number of data equal to the product of the number of pixels and the number of gradation levels of DV is collected.
尚、上記の例では、レーザ光源を切り替えて上記の処理を個別に行っているが、例えば、R、G、Bの各レーザ光源を全て点灯させた上で、色毎の波長分離された強度を計測できるようにした構成形態では、レーザ光源の切り替えが不要であり、処理時間が速い。つまり、各色の波長の光を各別に透過する狭帯域干渉フィルタを、各光センサ(光検出手段27の構成要素)の受光部にそれぞれ設置することで各フィルタの透過光を検出する。これによって、R、G、B各色についての計測を同時に行うことができる。 In the above example, the laser light source is switched and the above processing is performed individually. For example, after all the R, G, and B laser light sources are turned on, the wavelength-separated intensity for each color is used. In the configuration form in which measurement is possible, switching of the laser light source is unnecessary and processing time is fast. That is, the transmitted light of each filter is detected by installing the narrow band interference filter which transmits the light of the wavelength of each color separately in the light receiving part of each optical sensor (component of the light detection means 27). As a result, it is possible to simultaneously measure R, G, and B colors.
単色光源を想定した場合には、画素位置と階調レベル(駆動電圧)を変数とした強度分布データが取得できるので、該データを予め用意されている基準データ(理想値や設計目標値)と比較することで、素子駆動の補正データを簡単に得ることができる。これは、実際の分布データに基づいて、ある画素位置における各階調の駆動電圧について過不足の度合を把握できるからである(例えば、強度不足の場合には該不足を補う方向に駆動電圧を補正すれば良い。)。 In the case of assuming a monochromatic light source, intensity distribution data with the pixel position and gradation level (drive voltage) as variables can be acquired, so that the data is prepared in advance with reference data (ideal values and design target values). By comparison, correction data for element driving can be easily obtained. This is because the degree of excess or deficiency of the drive voltage of each gradation at a certain pixel position can be grasped based on actual distribution data (for example, when the intensity is insufficient, the drive voltage is corrected in a direction to compensate for the deficiency). Just do it.)
しかし、カラー表示の場合には明るさだけでなく色再現性等についての考慮が必要であるためやや複雑であり、色同士の関係を無視した均一性では不十分である。 However, in the case of color display, since it is necessary to consider not only the brightness but also the color reproducibility, etc., it is somewhat complicated, and the uniformity that ignores the relationship between colors is insufficient.
図12は、横軸に画素位置をとり、縦軸に光センサ出力(相対値)をとって色毎の照明プロファイルを概略的に示したものである。 FIG. 12 schematically shows an illumination profile for each color, with the pixel position on the horizontal axis and the optical sensor output (relative value) on the vertical axis.
テスト信号における特定の駆動電圧(DV)を素子に印加して各画素位置での強度分布を測定した場合に、図の「Ic」(c=r、g、b)が照明プロファイルを示し(図には強度の不均一性を誇張して示している。)、「c」は色の違いを区別する指標であり、赤(r)、緑(g)、青(b)のいずれかを表す。 When a specific drive voltage (DV) in the test signal is applied to the element and the intensity distribution at each pixel position is measured, “Ic” (c = r, g, b) in the figure indicates the illumination profile (FIG. Is exaggerated in intensity non-uniformity.), “C” is an index for distinguishing the difference in color, and represents one of red (r), green (g), and blue (b). .
変調光の強度分布は、変調特性のバラツキや照明条件に起因するプロファイルのバラツキ等の諸要因によって支配されるため、各色の変調光の強度分布を完全に一致させることは事実上不可能であり、このことは経年変化や温度等の環境変化等による影響を考えれば明らかである。 Since the intensity distribution of modulated light is governed by various factors such as variations in modulation characteristics and profile variations due to lighting conditions, it is virtually impossible to perfectly match the intensity distribution of modulated light of each color. This is obvious when considering the influence of environmental changes such as aging and temperature.
そこで、以下に示す手順に沿って補正処理を行う。 Therefore, correction processing is performed according to the following procedure.
(S2−a)変調特性に係る輝度値への変換
(S2−b)最大白輝度の算定
(S2−c)目標変調特性の算出
(S2−d)補正データの算出。
(S2-a) Conversion to luminance value related to modulation characteristic (S2-b) Calculation of maximum white luminance (S2-c) Calculation of target modulation characteristic (S2-d) Calculation of correction data.
図12の各照明プロファイル「Ic」(c=r、g、b)は、光センサの出力(電圧値)として得られ、駆動電圧DVを表すパラメータを「v」と記し、一次元方向(素子の長軸方向)における画素位置を表すパラメータを「x」と記すとき、両者の関数「Ic(v,x)」(c=r、g、b)を用いて表現することができる。例えば、図11に示すデータに基づいて、あるレーザ光源の使用時に画素位置xを特定の位置「x=x1」に固定した場合の特性「Ic(v,x1)」を得ることができ、また、図12の各「Ic」は、vを所定値に固定した場合において、画素位置xを一次元方向において変更することによって得られる特性を示す。 Each illumination profile “Ic” (c = r, g, b) in FIG. 12 is obtained as an output (voltage value) of the optical sensor, and a parameter representing the drive voltage DV is denoted as “v”, and the one-dimensional direction (element When a parameter representing a pixel position in the major axis direction of (x) is written as “x”, it can be expressed by using both functions “Ic (v, x)” (c = r, g, b). For example, based on the data shown in FIG. 11, the characteristic “Ic (v, x1)” when the pixel position x is fixed at a specific position “x = x1” when using a certain laser light source can be obtained. Each “Ic” in FIG. 12 indicates characteristics obtained by changing the pixel position x in the one-dimensional direction when v is fixed to a predetermined value.
先ず、(S2−a)では、上記Ic(v,x)で表されるデータ(電圧値)を、輝度値に変換する。 First, in (S2-a), the data (voltage value) represented by Ic (v, x) is converted into a luminance value.
具体的には、目標とする白色光が得られるように、R、G、B各色の混合比Rm、Gm、Bmを求めて、それぞれの値でIc(v,x)を割れば良い。 Specifically, the mixing ratios Rm, Gm, and Bm of the R, G, and B colors are obtained so that the target white light is obtained, and Ic (v, x) is divided by the respective values.
3原色の各三刺激値を、R(Xr,Yr,Zr)、G(Xg,Yg,Zg)、B(Xb,Yb,Zb)とし、白の三刺激値を、W(Xw,Yw,Zw)とするとき、Rm、Gm、Bmとの関係は下式のように定義される。 The tristimulus values of the three primary colors are R (Xr, Yr, Zr), G (Xg, Yg, Zg), and B (Xb, Yb, Zb), and the white tristimulus values are W (Xw, Yw, Zw), the relationship with Rm, Gm, and Bm is defined as follows:
つまり、白色の三刺激値を成分とするベクトルが、R、G、Bの三刺激値を列ベクトルとする3行3列の行列と、混合比を成分とする列ベクトルとの積で表される。 That is, a vector having white tristimulus values as components is represented by the product of a 3 × 3 matrix having R, G, and B tristimulus values as column vectors and a column vector having a mixture ratio as components. The
R(Xr,Yr,Zr)、G(Xg,Yg,Zg)、B(Xb,Yb,Zb)は使用するレーザ光源によって決められ、また、白についても色温度(例えば、6500K)から(Xw,Yw,Zw)が決められるので、実際の数値を[数1]式に代入して、Rm、Gm、Bmを算出することができる。例えば、下式のように、上記した3行3列の行列の逆行列を求めて、白色の三刺激値を成分とするベクトルとの積演算を行えば良い。 R (Xr, Yr, Zr), G (Xg, Yg, Zg) and B (Xb, Yb, Zb) are determined by the laser light source used, and white also has a color temperature (for example, 6500 K) to (Xw , Yw, Zw) is determined, Rm, Gm, and Bm can be calculated by substituting actual numerical values into the equation [1]. For example, as shown in the following equation, an inverse matrix of the above-described 3 × 3 matrix may be obtained and product operation with a vector having white tristimulus values as components may be performed.
輝度を「Y」を記すとき、所定の色温度の白色について輝度「Y=1」で実現するための各色レーザ光についての混合量が算出される。 When the luminance is written as “Y”, the mixing amount for each color laser beam for realizing the luminance of “Y = 1” with respect to white having a predetermined color temperature is calculated.
よって、変調光を混合した場合に実現可能な白の輝度を、Ywc(c=r、g、b)で表すと、下式のようになる。 Therefore, when the white luminance that can be realized when modulated light is mixed is represented by Ywc (c = r, g, b), the following equation is obtained.
尚、光強度の計測に用いる光センサが波長感度を有する場合や、測定効率等を考慮する場合には、それらの影響を考慮した補正係数として、輝度変換係数「Kc」(c=r、g、b)を、上記「Ywc」(c=r、g、b)に乗ずることで下式を得る。 When the optical sensor used for measuring the light intensity has wavelength sensitivity, or when considering measurement efficiency or the like, the luminance conversion coefficient “Kc” (c = r, g) is used as a correction coefficient in consideration of the influence thereof. , B) is multiplied by the above “Ywc” (c = r, g, b) to obtain the following expression.
「IYc」(c=r、g、b)は、輝度変換係数を考慮した場合に実現可能な白色の輝度を、光源毎に示している。 “IYc” (c = r, g, b) indicates, for each light source, white luminance that can be realized when the luminance conversion coefficient is considered.
図13は、横軸に画素位置(x)をとり、縦軸に輝度をとってIYr、IYg、IYbを概略的に示したものであり、駆動電圧値(v)として特定の値を選らんでいる。 FIG. 13 schematically shows IYr, IYg, and IYb with the pixel position (x) on the horizontal axis and the luminance on the vertical axis, and a specific value is not selected as the drive voltage value (v). It is out.
この図では、IYr、IYg、IYbのうち、ある画素位置でIYbが最低値「IY0」を示しているので、実現可能な白の最大輝度がIYbによって制限されることが分かる(つまり、IYbにより輝度実現上の拘束条件が課せられるため、IY0よりも大きい白色輝度を実現することができない。)。 In this figure, among IYr, IYg, and IYb, since IYb indicates the minimum value “IY0” at a certain pixel position, it can be seen that the maximum white brightness that can be realized is limited by IYb (that is, IYb (Because constraints are imposed on the luminance realization, white luminance larger than IY0 cannot be realized.)
尚、ここでは、v値を固定して説明したが、IYr、IYg、IYbについてはvとxの関数であるから(IYc(v,x)、但し、c=r、g、b)、各駆動電圧値vに対してIY0のような最小値を探索する。これにより、上記(S2−b)において最大白輝度(これを「IYmax」と記す。)が決まる。 Here, the v value is fixed, but IYr, IYg, and IYb are functions of v and x (IYc (v, x), where c = r, g, b). A minimum value such as IY0 is searched for the drive voltage value v. As a result, the maximum white luminance (referred to as “IYmax”) is determined in the above (S2-b).
次に(S2−c)では、目標とする変調特性、即ち、駆動電圧値vに対する輝度特性(以下、これをvの関数「IT(v)」と記す。)を決める。 Next, in (S2-c), a target modulation characteristic, that is, a luminance characteristic with respect to the drive voltage value v (hereinafter referred to as a function “IT (v)” of v) is determined.
画像入力信号のγ特性に応じて、一次元光変調素子の構成素子には、理想的な変調特性が存在し、これを駆動電圧vの関数「IV(v)」で表すと、上記IT(v)は、「IT(v)=(IYmax)・(IV(v))である。 According to the γ characteristic of the image input signal, the ideal modulation characteristic exists in the constituent elements of the one-dimensional light modulation element, and this is expressed by the above-mentioned IT ( v) is “IT (v) = (IYmax) · (IV (v))”.
図14は、目標とする変調特性IT(v)を例示したものであり、横軸に駆動電圧値vを示し、縦軸に輝度を示す。 FIG. 14 illustrates the target modulation characteristic IT (v), where the horizontal axis represents the drive voltage value v and the vertical axis represents the luminance.
IT(v)の示す特性を「目標変調特性」と呼ぶことにすると、例えば、該特性については設計段階で事前に調べておき、そのデータに基づく参照テーブルや計算式等を装置に組み込んでおく形態と、画像信号の選択に応じてユーザによる指定や選択を行えるように目標変調特性に係るデータの参照テーブルや計算式等を装置に組み込むようにした形態が挙げられる。 When the characteristic indicated by IT (v) is called “target modulation characteristic”, for example, the characteristic is examined in advance at the design stage, and a reference table or a calculation formula based on the data is incorporated in the apparatus. A form and a form in which a reference table of data related to the target modulation characteristic, a calculation formula, and the like are incorporated in the apparatus so that the user can specify and select according to the selection of the image signal.
次に、目標変調特性を基準として行われる上記(S2−d)の補正処理について、図15を用いて説明する。 Next, the correction process (S2-d) performed based on the target modulation characteristic will be described with reference to FIG.
図15の左側に示す(A)図は、上記IT(v)を示しているが、縦軸(輝度軸)に関して図14とは鏡像関係となるように駆動電圧軸の向きを逆(左向き)に設定している。また、右側に示す(B)図は、強度分布測定によって得られる変調特性を示しており、横軸の駆動電圧軸を右向きにとり、縦軸に変調光の輝度をとっている。尚、図には代表例として、L画素目、M画素目、N画素目について各画素位置での特性「IYc(v、x)」(c=r、g、b)を示す。 FIG. 15A shows the IT (v) on the left side of FIG. 15, but the direction of the drive voltage axis is reversed (leftward) so that the vertical axis (brightness axis) has a mirror image relationship with FIG. It is set to. Also, the (B) diagram on the right side shows the modulation characteristics obtained by intensity distribution measurement, with the horizontal drive voltage axis pointing to the right and the vertical axis representing the intensity of the modulated light. As a representative example, the figure shows the characteristic “IYc (v, x)” (c = r, g, b) at each pixel position for the L pixel, the M pixel, and the N pixel.
事前に用意されるか又はユーザにより指定された目標変調特性IT(v)の横軸は、補正前の駆動電圧値を表しており、例えば、図中の「Vin」で示す値に対して輝度「Y」の値が決まる。 The horizontal axis of the target modulation characteristic IT (v) prepared in advance or designated by the user represents the drive voltage value before correction, for example, the luminance with respect to the value indicated by “Vin” in the figure The value of “Y” is determined.
(B)図において、横軸の値は補正後の駆動電圧値を表しており、図中の「Vout_l」、「Vout_m」、「Vout_n」は、上記輝度「Y」を目標輝度とする駆動電圧値を、L画素目、M画素目、N画素目についてそれぞれ示している。即ち、目標輝度「Y」を得るために必要な駆動電圧値は、一般に画素位置によって異なっており、各画素位置に応じた駆動電圧値をもって一次元光変調素子の画素毎に構成素子を駆動する必要がある。 (B) In the figure, the value on the horizontal axis represents the corrected drive voltage value, and “Vout_l”, “Vout_m”, and “Vout_n” in the figure are drive voltages having the above luminance “Y” as the target luminance. The values are shown for the L pixel, M pixel, and N pixel, respectively. That is, the drive voltage value necessary to obtain the target luminance “Y” generally differs depending on the pixel position, and the component element is driven for each pixel of the one-dimensional light modulation element with the drive voltage value corresponding to each pixel position. There is a need.
図16は、横軸に補正前の駆動電圧軸(図15の(A)図の横軸に相当する。)をとり、縦軸に補正後の駆動電圧軸(図15の(B)図の横軸に相当する。)をとって両者の関係について例示したものである。 In FIG. 16, the horizontal axis represents the drive voltage axis before correction (corresponding to the horizontal axis in FIG. 15A), and the vertical axis represents the corrected drive voltage axis (in FIG. 15B). This corresponds to the horizontal axis.
補正前のVinに対して、L画素目ではVout_l、M画素目ではVout_m、N画素目ではVout_nがそれぞれに算出される。 With respect to Vin before correction, Vout_l is calculated for the L pixel, Vout_m is calculated for the M pixel, and Vout_n is calculated for the N pixel.
このように、補正前の駆動電圧値を示す任意のVinについては、画素位置の違いに応じて決まる駆動電圧値(Vout_l等)を算出することで補正されたデータの算出が可能である。例えば、Vinに対する画素位置に応じた補正データの関係を求めて、それらのデータテーブルを作成する形態が挙げられる。あるいは、データ量の削減や処理時間の短縮等のために、駆動電圧値や画素位置に応じた全ての補正データではなく、代表的なデータだけを保存しておき、補間計算等で推定される補正データを用いる形態等、各種の実施態様が可能である。 As described above, for any Vin indicating the drive voltage value before correction, the corrected data can be calculated by calculating the drive voltage value (Vout_l or the like) determined according to the difference in pixel position. For example, there is a form in which a relationship of correction data corresponding to the pixel position with respect to Vin is obtained and a data table thereof is created. Alternatively, in order to reduce the amount of data and the processing time, not only all correction data corresponding to the drive voltage value and pixel position, but only representative data is stored and estimated by interpolation calculation or the like. Various embodiments such as a form using correction data are possible.
図17及び図18は、以上に説明した縦補正の処理を実現するための構成の一例を示すものであり、図17は構成の概要を示し、図18は補正演算構成の要部を示す。 17 and 18 show an example of a configuration for realizing the vertical correction processing described above. FIG. 17 shows an outline of the configuration, and FIG. 18 shows a main part of the correction calculation configuration.
図17に示す例33において、信号処理部11に映像信号VIDEOが入力されると、内部の逆γ補正回路や色空間変換回路等を経て三原色の色信号が出力されて、後段のデータ補正部34に送られる。
In Example 33 shown in FIG. 17, when the video signal VIDEO is input to the
また、測定装置24からの検出情報は検出信号処理部35に送られ、ゲイン調整回路35a、A/D変換回路35bにより処理される。ゲイン調整回路35aは、変調光の検出信号について光センサにおける検出感度の相違を補正するために設けられている。また、A/D変換回路35bはゲイン調整後のアナログ信号をディジタル信号に変換してデータ補正部34内の計測データ記憶部34aにデータを送出して蓄積するものである。尚、検出信号処理部35は上記光強度分布計測処理部14を構成している。
The detection information from the measuring
データ補正部34は、計測データ記憶部34aと、補正値演算部34bと、データテーブル記憶部34cと、選択部34dを有する。
The
一次元光変調素子における各画素の構成素子について測定されたデータは計測データ記憶部34aに格納されており、補正値演算部34bは、測定用のテスト信号を用いた画像表示に関して画素毎のデータを用いて上記した変調特性を求めるとともに、照明プロファイルを導出する。
Data measured for the constituent elements of each pixel in the one-dimensional light modulation element is stored in the measurement
そして、補正値演算部34bは上記(S2−a)乃至(S2−d)の処理を行ることにより得られる補正データをデータテーブル記憶部34cに送出して記憶領域に記憶させる。
Then, the correction
データテーブル記憶部34cは、図16に説明したように補正前の駆動信号を受けた場合に、補正用に記憶されているデータを読み出して駆動信号を出力するものである。本例では、データテーブルを参照して補正データを読み出す形態を採っているが、補間計算等の演算処理を用いて補正後の駆動信号を算出する形態では、データテーブル記憶部34cを演算処理手段に置換すれば良い。
As described with reference to FIG. 16, the data
選択部34dはデータテーブル記憶部34cからの出力と測定用のテスト信号を切り替えて駆動部36に送出するものである。つまり、強度分布の測定時にはテスト信号TESTが選択され、また、画像表示時にはデータテーブル記憶部34cの出力が選択される。
The
選択部34dの出力は、駆動部36を構成するD/A変換回路36a、次段の駆動回路36bを経た上でGLV素子を用いた光変調部に送出される。尚、D/A変換回路36aはデータ補正部34から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換するために設けられており、駆動回路36bは変換後のアナログ信号を入力信号として信号電圧に応じたGLV素子に駆動電圧を供給するものである。
The output of the
制御部37は、信号処理部11、データ補正部34、検出信号処理部35等の各構成部に制御信号を送出することにより、タイミングの制御や信号切替等を行ったり、また、レーザ光源の点消灯や強度分布測定時の光走査制御等を行う等の役目を有する。
The
図18は、補正値演算部34bの構成例を示したものであり、下記の要素を備えている(括弧内の数字は符号を示す。)。
FIG. 18 shows a configuration example of the correction
・電圧−輝度変換部(38)
・輝度分布解析部(39)
・理想変調特性関数生成部(40)
・乗算部(41)
・補正テーブル生成部(42)
・データテーブル記憶部(43)。
・ Voltage-luminance converter (38)
・ Luminance distribution analysis unit (39)
-Ideal modulation characteristic function generator (40)
・ Multiplier (41)
Correction table generation unit (42)
Data table storage unit (43).
先ず、一次元光変調素子に係る変調特性「Ic(v,x)」(c=r、g、b)の各データは、電圧−輝度変換部38において上記のように変換され、輝度の関数「IYc(v,x)」(c=r、g、b)が得られる。この関数のデータは輝度分布解析部39に送られて解析されるとともに、補正テーブル生成部42に送出される。
First, each data of the modulation characteristic “Ic (v, x)” (c = r, g, b) relating to the one-dimensional light modulation element is converted in the voltage-
輝度分布解析部39は、輝度特性、つまり、画素位置に対する輝度分布を示すIYc(v,x)のデータから上記のように最小値を探して最大の白色輝度IYmaxを決定する。
The luminance
また、理想変調特性関数生成部40は、上記IV(v)のデータを生成して乗算部41に送る。
Also, the ideal modulation characteristic
乗算部41ではIV(v)のデータと、輝度分布解析部39からのIYmaxのデータとを掛け算する。つまり、目標変調特性IT(v)のデータを算出して、これを補正テーブル生成部42の各構成部42c(c=r、g、b)に送出する。
The multiplying
補正テーブル生成部42は、IT(v)のデータと、上記IYc(v,x)(c=r、g、b)のデータに基づいて、図15、図16で説明したように駆動信号の補正処理を行う。その結果得られたデータがデータテーブル記憶部43の各構成部43c(c=r、g、b)にそれぞれ送られ、色毎に用意された記憶領域に書き込まれる。
Based on the data of IT (v) and the data of IYc (v, x) (c = r, g, b), the correction
上記に説明した測定及び補正処理によって各色レーザ光源に係る輝度プロファイルがほ同じレベルに揃えられ、目標とする色温度の白を正しく表現することができる。 By the measurement and correction processing described above, the luminance profiles related to the laser light sources of the respective colors are aligned at almost the same level, and white of the target color temperature can be correctly expressed.
尚、本例では、一次元光変調素子に係る変調特性や照明プロファイルに強度分布への影響を区別せずに測定装置24による計測データを取得して補正処理を行ったが、これに限らず、両者の影響を各別に計測して補正処理を行う形態が可能である。
In this example, the measurement data obtained by the
例えば、照明光の不均一性を排除した条件下で一次元光変調素子の構成素子に係る変調特性について強度分布を事前に測定しておく。そして、レーザ光源の照明プロファイルについては画像表示前や画像表示を行いながら強度分布を測定する。このような各別の測定結果に基づいて駆動信号の補正データを得ることができる(つまり、前記の例は、両者の影響を1回の測定で取得するものであるが、原因別に2回の測定に分けることが可能である。)。 For example, the intensity distribution is measured in advance with respect to the modulation characteristics related to the constituent elements of the one-dimensional light modulation element under the condition that non-uniformity of the illumination light is excluded. For the illumination profile of the laser light source, the intensity distribution is measured before the image display or while displaying the image. Drive signal correction data can be obtained based on such separate measurement results (that is, in the above example, the influence of both is obtained in one measurement, but two times for each cause. Can be divided into measurements).
例えば、GLV素子の製造誤差や駆動回路の特性誤差等については経時変化や温度変化等による影響が少ないのに対して、光源に関する照明条件については経時変化や温度変化等の影響が大きい。即ち、GLV素子の変調特性のバラツキについては最初に1回か少数回の測定を行っておけば、その後の変化が少ないのに対して、照明条件の変化については時間が経過したり周囲環境が変化した場合にはその都度測定を行う必要が生じる。 For example, the manufacturing error of the GLV element, the characteristic error of the drive circuit, and the like are less affected by the change over time and the temperature change, whereas the illumination conditions related to the light source are greatly affected by the change over time and the temperature change. In other words, the variation in the modulation characteristics of the GLV element is initially measured once or a small number of times, but the subsequent change is small, whereas the change in the illumination condition takes time or the surrounding environment changes. When it changes, it will be necessary to measure each time.
そこで、両者の影響を弁別し、照明条件の影響を含まないように配慮して素子の変調特性を測定する工程を先に行っておき、実際に装置を使用する前あるいは使用中に素子への照明プロファイルの測定を行う方法を採用すれば、毎回の補正処理にかかる負担や処理時間の短縮等に有効である。 Therefore, the process of measuring the modulation characteristics of the element is performed in advance so as to discriminate the influence between the two and not to include the influence of the lighting conditions. Employing a method for measuring an illumination profile is effective in reducing the burden of each correction process and the processing time.
手順例は下記の通りである。 An example procedure is as follows.
(ST1)一次元光変調素子に係る変調特性について測定する
(ST2)一次元光変調素子に対する照明プロファイルについて測定する
(ST3)(ST1)及び(ST2)で得られた計測データに基づいて補正データを算出する
(ST4)画像投射時には(ST3)の補正データを用いて一次元光変調素子に係る駆動信号の補正制御を行う。
(ST1) Measure the modulation characteristics of the one-dimensional light modulation element (ST2) Measure the illumination profile for the one-dimensional light modulation element (ST3) Correction data based on the measurement data obtained in (ST1) and (ST2) (ST4) At the time of image projection, correction control of the drive signal related to the one-dimensional light modulation element is performed using the correction data of (ST3).
先ず、(ST1)では、一次元光変調素子の構成素子について照明光の不均一性を排除した場合の変調特性を測定する。 First, in (ST1), the modulation characteristic when the non-uniformity of the illumination light is eliminated for the constituent elements of the one-dimensional light modulation element is measured.
例えば、図19に示すような専用装置44を用いて、R、G、B各色のレーザ光源(基準光源)を含む光源部45からの光を照明光学系46で整形した後、ミラー47で反射させてから一次元光変調素子(GLV素子)を照射する。
For example, using a
照明光学系46は光源部45からの単色レーザ光をスポット状にしてから、GLV素子における各画素の構成素子を対象として素子毎に光を照射するために設けられている。
The illumination
GLV素子の構成素子のうち、ビームスポットの照射対象とされる素子については、前記したようなテスト信号に従う駆動電圧が印加され、これによって変調された光はミラー48で反射した後、結像用のレンズ49、空間フィルタ50を経て光検出部51に到達して検出される。つまり、空間フィルタ50によって特定次数の回折光、例えば、1次回折光が選別されて、光検出部51を構成する光センサにより受光される。
Among the constituent elements of the GLV element, the driving voltage according to the test signal as described above is applied to the element to be irradiated with the beam spot, and the light modulated thereby is reflected by the
GLV素子は、該素子に係る位置の固定及び調整のための支持装置52に載置されており、GLV素子に設けられた位置合わせ用のマークを基準として測定時にける素子位置と照明光との設定状況等が調整される。
The GLV element is mounted on a
測定処理においては、前記と同様に画素位置と駆動電圧値をパラメータとして各色光源について光強度分布を計測するが、対象素子への照明プロファイルの影響が出ないように高精度の均一性をもった強度分布で対象素子への照射が行われる。 In the measurement process, the light intensity distribution is measured for each color light source using the pixel position and the drive voltage value as parameters in the same manner as described above, but with high precision uniformity so that the illumination profile does not affect the target element. The target element is irradiated with the intensity distribution.
(ST1)の測定を終えた素子が画像表示装置に搭載されるとともに、各素子の測定データが装置内の記憶領域に保存されて装置に組み込まれる。 The element for which the measurement of (ST1) has been completed is mounted on the image display device, and the measurement data of each element is stored in a storage area in the device and incorporated in the device.
次に(ST2)では、例えば、画像表示の直前の較正段階において、画像表示装置内の各レーザ光源を点灯させて一次元光変調素子への照明を行う。そして、画素毎の構成素子について、テスト信号に従う駆動電圧を印加し、変調された光を上記と同様に測定装置24で計測する。
Next, in (ST2), for example, in the calibration stage immediately before image display, each laser light source in the image display device is turned on to illuminate the one-dimensional light modulation element. Then, a driving voltage according to the test signal is applied to the constituent elements for each pixel, and the modulated light is measured by the measuring
この計測によって得られるデータには、画素毎の構成素子に係る変調特性の影響が含まれるために、画像表示装置のレーザ光源及び照明光学系のみの影響を反映した照明プロファイルの不均一性だけを測定することはできない。何故なら、装置搭載の一次元光変調素子に照射した後に変調された光を上記測定装置24で測定する場合には、素子固有の変調特性(製造誤差や駆動回路の特性誤差等に依存する。)のバラツキによる影響が常に不可分に存在するためである。
Since the data obtained by this measurement includes the influence of the modulation characteristics related to the constituent elements for each pixel, only the nonuniformity of the illumination profile reflecting the influence of only the laser light source and the illumination optical system of the image display device is included. It cannot be measured. This is because when the
しかしながら、構成素子の変調特性による影響を無視できる程に該素子への駆動電圧を大きくし、光強度を高くした状況では、近似的に照明プロファイルについて測定することが可能である。 However, in a situation where the drive voltage to the element is increased to the extent that the influence of the modulation characteristics of the component element can be ignored and the light intensity is increased, it is possible to approximately measure the illumination profile.
例えば、GLV素子を構成する可動リボンの最大変位量が入射光波長λの4分の1であり、青色ではλ=460(nm:ナノメートル)として、115nmである。これに対してリボン表面の位置的なバラツキは数nm程度であり、可動リボンを最大又はこれに近い範囲の変位量をもって動かす場合には、リボン自体の表面の凹凸や駆動信号値の誤差等に起因する影響が充分に小さいので、無視することができる。 For example, the maximum displacement of the movable ribbon constituting the GLV element is ¼ of the incident light wavelength λ, and 115 nm for blue in which λ = 460 (nm: nanometer). On the other hand, the positional variation on the ribbon surface is about several nanometers, and when moving the movable ribbon with the maximum or close range of displacement, the surface irregularity of the ribbon itself and the error of the drive signal value, etc. The resulting effect is sufficiently small that it can be ignored.
よって、例えば、図11のようなテスト信号の駆動電圧において、階調レベルの高い範囲(240乃至255の範囲)を採用し、大きな駆動電圧を素子に印加して動作させ、そのときの変調光を測定すれば、素子の変調特性の影響を充分に排除した照明プロファイル(つまり、画素位置に応じた強度分布)の測定データを得ることができる。尚、実際上、テスト信号において駆動電圧が高い範囲では、駆動電圧の変化に対して変調光の強度変化があまり大きくないので(飽和的な特性を示す。)、所定の駆動電圧範囲を設定して強度測定を行うことにより照明プロファイルについて画素毎の代表値が得られる。 Therefore, for example, in the drive voltage of the test signal as shown in FIG. 11, a high gradation level range (240 to 255) is adopted, and a large drive voltage is applied to the element to operate, and the modulated light at that time Is measured, it is possible to obtain measurement data of an illumination profile (that is, an intensity distribution according to the pixel position) that sufficiently eliminates the influence of the modulation characteristics of the element. In practice, in the range where the drive voltage is high in the test signal, the intensity change of the modulated light is not so large with respect to the change of the drive voltage (showing a saturated characteristic), so a predetermined drive voltage range is set. By performing intensity measurement, a representative value for each pixel is obtained for the illumination profile.
(ST3)では、素子の変調特性と照明プロファイルについての測定データを総合した上で上記と同様に補正データを算出することができる。即ち、最終的な画像への影響(輝度ムラや色ムラ等)は両者の影響を合成したものであるから、総合的な補正処理が必要である。 In (ST3), the correction data can be calculated in the same manner as described above after integrating the measurement data on the modulation characteristics of the element and the illumination profile. That is, since the influence on the final image (brightness unevenness, color unevenness, etc.) is a combination of both effects, a comprehensive correction process is required.
処理の手順例は、以下の通りである。 An example of the processing procedure is as follows.
(ST3−a)照明プロファイルの算出
(ST3−b)素子固有の変調特性データの読み込み
(ST3−c)照明プロファイルを含めた変調特性の算出
(ST3−d)最大白輝度の算定及び目標変調特性の算出
(ST3−e)補正テーブルの算出。
(ST3-a) Calculation of illumination profile (ST3-b) Reading of element-specific modulation characteristic data (ST3-c) Calculation of modulation characteristic including illumination profile (ST3-d) Calculation of maximum white luminance and target modulation characteristic (ST3-e) Calculation of correction table.
先ず、(ST3−a)では、各一次元光変調素子について測定装置24を用いて計測されたデータが得られる。これらを関数「IQc(v,x)」(c=r、g、b)で表すとき、駆動電圧値の大きい範囲で素子を動かしたときの光強度検出データの最大値(電圧値)を抽出するとともに、電圧−輝度変換により、光源別の照明プロファイルを算出する(以下、関数「Pc(x)」(c=r、g、b)と記す。)。
First, in (ST3-a), data measured using the measuring
(ST3−b)において、素子及び駆動回路を含めた固有の変調特性(以下、関数「ISc(v,x)」(c=r、g、b)と記す。)のデータを得る。これは画像表示装置に実装される各一次元光変調素子について、上記のように事前に測定済みである。 In (ST3-b), data of inherent modulation characteristics (hereinafter referred to as function “ISc (v, x)” (c = r, g, b)) including the element and the drive circuit is obtained. This has been measured in advance as described above for each one-dimensional light modulation element mounted on the image display device.
尚、(ST3−a)と(ST3−b)とは逆順でも構わない。 Note that (ST3-a) and (ST3-b) may be reversed.
(ST3−c)では、Pc(x)とISc(v,x)とを合成した変調特性「IYc(v,x)」(c=r、g、b)を算出する。具体的には、両者の乗算によって、「IYc(v,x)=Pc(x)・ISc(v,x)」(c=r、g、b)を得る。 In (ST3-c), a modulation characteristic “IYc (v, x)” (c = r, g, b) obtained by combining Pc (x) and ISc (v, x) is calculated. Specifically, “IYc (v, x) = Pc (x) · ISc (v, x)” (c = r, g, b) is obtained by multiplication of both.
(ST3−d)では、算出されたIYc(v,x)を解析して、最大白輝度を算定する。例えば、図20に示すように、vをある駆動電圧値としたIYc(v,x)において、x方向(画素配列方向)に沿って複数の領域に区分し、各領域について実現可能な白の最大値(以下、関数「IYmax(v,x)」と記す。)を決定する。 In (ST3-d), the calculated IYc (v, x) is analyzed to calculate the maximum white luminance. For example, as shown in FIG. 20, in IYc (v, x) where v is a certain driving voltage value, the area is divided into a plurality of areas along the x direction (pixel arrangement direction), and a white color that can be realized for each area. A maximum value (hereinafter referred to as a function “IYmax (v, x)”) is determined.
前記した例では、IYmaxを画素位置xに依らない一定としたが、下記のような最大輝度関数を求めることが可能である。 In the above example, IYmax is constant regardless of the pixel position x, but the following maximum luminance function can be obtained.
領域1(図の「REG1」参照): IYmax1(v,x)=a・x+b
領域2(図の「REG2」参照): IYmax2(v,x)=c
領域3(図の「REG3」参照): IYmax3(v,x)=−d・x+e
尚、上式中のa、b、c、d、eは定数であり、v値を固定した場合に、本例ではxの一次関数で表されるが、これに限らず、2次以上の高次関数を用いても構わない。
Region 1 (see “REG1” in the figure): IYmax1 (v, x) = a · x + b
Region 2 (see “REG2” in the figure): IYmax2 (v, x) = c
Region 3 (see “REG3” in the figure): IYmax3 (v, x) = − d · x + e
In the above formula, a, b, c, d, and e are constants, and when the v value is fixed, it is represented by a linear function of x in this example. Higher order functions may be used.
目標変調特性IT(v,x)については、上記と同様に理想変調特性IV(v)とIYmax(v,x)との乗算によって得られる。 The target modulation characteristic IT (v, x) is obtained by multiplication of the ideal modulation characteristic IV (v) and IYmax (v, x) as described above.
(ST3−e)では、IT(v,x)と、IYc(v,x)から前記と同様の手順でVinから補正された駆動電圧値を得ることができるが、本例では、目標変調特性において画素位置xの依存性をもつことに注意を要する。つまり、図15において、L画素目、M画素目、N画素目に応じた目標変調特性を個別に用いて補正データを算出する。 In (ST3-e), the drive voltage value corrected from Vin can be obtained from IT (v, x) and IYc (v, x) in the same procedure as described above. In this example, the target modulation characteristic is obtained. Note that the pixel position x has a dependency on. That is, in FIG. 15, correction data is calculated using the target modulation characteristics corresponding to the L, M, and N pixels individually.
(ST4)では、画像入力信号に応じた補正データから一次元変調素子への駆動信号を生成して画素毎の構成素子について駆動制御が行われる。 In (ST4), a drive signal to the one-dimensional modulation element is generated from the correction data corresponding to the image input signal, and drive control is performed on the constituent elements for each pixel.
図21は補正値演算部34bの構成例を示したものであり、図18に示した構成例との相違点は下記の通りである。
FIG. 21 shows a configuration example of the correction
・「IQc(v,x)」(c=r、g、b)のデータが電圧−輝度変換部38に入力され、照明プロファイルを示す「Pc(x)」(c=r、g、b)が出力されて乗算部53c(c=r、g、b)にそれぞれ供給されること
・「ISc(v,x)」(c=r、g、b)のデータが記憶部54に格納されており、該データが乗算部53c(c=r、g、b)にそれぞれ供給されること
・乗算部53c(c=r、g、b)の出力が輝度分布解析部39及び補正テーブル生成部42に供給されること
・輝度分布解析部39がIYmax(v,x)を乗算部41に出力することで、目標変調特性IT(v、x)が得られ、これに従うデータが補正テーブル生成部42c(c=r、g、b)にそれぞれ供給されること。
Data of “IQc (v, x)” (c = r, g, b) is input to the voltage-
電圧−輝度変換部39では、「IQc(v,x)」(c=r、g、b)のデータにおいて強度の最大値を取り出すことでv依存性のないデータ(電圧値)を得るとともに、輝度値への変換によりPc(x)のデータを出力する。尚、具体的な変換方法は既述の通りである。
The voltage-
乗算部53c(c=r、g、b)において「IYc(v,x)=Pc(x)・ISc(v,x)」(c=r、g、b)が計算される。 The multiplier 53c (c = r, g, b) calculates “IYc (v, x) = Pc (x) · ISc (v, x)” (c = r, g, b).
輝度分布解析部39では、IYc(v,x)のデータを解析してIYmax(v,x)を出力し、乗算部41では理想変調特性IV(v)との積として目標変調特性が算出される。
The luminance
補正テーブル生成部42では、得られた目標変調特性IT(v,x)と、実際に測定された変調特性IYc(v,x)に基づいて、表示画像の輝度や色の不均一性がなくなるように照明光の色毎にかつ各画素位置に応じて駆動信号の補正を行う。こうして得られた補正データがデータデーブル記憶部43の記憶領域に書き込まれる。
The correction
画像表示を行う際には、画像入力信号を受けてデータテーブル記憶部43c(c=r、g、b)のデータが参照され、画素位置及び素子の駆動信号レベルに応じた駆動制御(補正制御)が行われる。 When image display is performed, the image input signal is received and data in the data table storage unit 43c (c = r, g, b) is referred to, and drive control (correction control) according to the pixel position and the drive signal level of the element is performed. ) Is performed.
本形態では、素子固有の変調特性に関するデータについては事前測定を行って記憶部54に格納しておき、経時変化や環境変化等に影響されやすい照明プロファイルの測定データを適時に測定することにより、補正用テーブルのデータを随時に又は必要に応じて更新していくことができる。
In this embodiment, the data relating to the modulation characteristics unique to the element is measured in advance and stored in the
また、IYmaxについて、画素配列方向に区分される領域毎の設定を行えるので、輝度に係る利用効率を高めることができる(例えば、IYmaxの値を画素位置に関係なく一律に規定する場合において、本来的には輝度の利用可能な範囲が使用できなくなる虞がある。)。 In addition, since IYmax can be set for each region divided in the pixel arrangement direction, it is possible to increase the use efficiency related to luminance (for example, in the case where the value of IYmax is uniformly defined regardless of the pixel position, In particular, there is a possibility that the usable range of luminance cannot be used.)
次に、横補正処理について説明する。 Next, the lateral correction process will be described.
上記した縦補正によって画素配列方向、つまり、一次元光変調素子の長軸方向における強度分布の均一性が充分に保証されるが、一次元像の光走査により形成される二次元中間像が投射光学系9を透過する場合に、光軸から離れた周辺部の光量低下が問題となる。
Although the above vertical correction sufficiently guarantees the uniformity of the intensity distribution in the pixel array direction, that is, the long axis direction of the one-dimensional light modulator, a two-dimensional intermediate image formed by optical scanning of the one-dimensional image is projected. When the light passes through the
測定装置24を用いて計測されて輝度に変換されるデータについては、光走査に方向に延びる軸(以下、「y軸」とする。)での位置依存性を考慮する必要があり、これを関数「IYc(v,x,y)」(c=r、g、b)で表わすことができる。
For data measured using the measuring
例えば、図6の上図において、表示画像の縦軸にx軸を設定し、横軸にy軸を設定した二次元直交座標系において、ある駆動電圧値vでは、x座標値とy座標値に応じた計測データを得ることができる。 For example, in the upper diagram of FIG. 6, in a two-dimensional orthogonal coordinate system in which the x-axis is set on the vertical axis of the display image and the y-axis is set on the horizontal axis, the x-coordinate value and the y-coordinate value are set for a certain drive voltage value v. The measurement data according to can be obtained.
図6の下方に示すグラフ図は、横軸にy軸をとり、縦軸に強度(相対値)をとって分布例(画面の右半部のみ)を概略的に示したものである。 The graph shown in the lower part of FIG. 6 schematically shows a distribution example (only the right half of the screen) with the y axis on the horizontal axis and the intensity (relative value) on the vertical axis.
v値とx位置を特定した状態で、図の点P0は縦ラインVL0上のx位置での強度値を示し、点Pi(i=1、2、3)はVLi(i=1、2、3)上のx位置での強度値を示している。 In the state where the v value and the x position are specified, the point P0 in the figure indicates the intensity value at the x position on the vertical line VL0, and the point Pi (i = 1, 2, 3) is VLi (i = 1, 2, 3) The intensity value at the upper x position is shown.
本例に示すように、測定用画像を表示させた場合に、理想的には均一分布を示す筈のものが、y=0から離れるにつれて強度が徐々に低下していく。 As shown in the present example, when the measurement image is displayed, the intensity of the wrinkle that ideally shows a uniform distribution gradually decreases as it moves away from y = 0.
x軸上のM個の座標値xi(i=1〜M)、y軸上にN個の座標値yj(j=1〜N)を設定して、測定により各色に係るIYc(v,xi,yj)のデータが得られる。N値を大きくしてy軸での測定間隔を小さくとる程、強度分布に関する詳細なデータを収集することができるが、処理負担が増加すること等を考慮した場合には、必要最小限の測定点数を設定してデータ補間を行う方法が現実的であり、点P0、Piを直線で線形補間したり、あるいは2次以上の高次補間を行うことが好ましい。 M coordinate values xi (i = 1 to M) on the x axis and N coordinate values yj (j = 1 to N) on the y axis are set, and IYc (v, xi) related to each color is measured. , Yj). As the N value is increased and the measurement interval on the y-axis is reduced, more detailed data on the intensity distribution can be collected. However, if the processing load is increased, the minimum necessary measurement is required. A method of performing data interpolation by setting the number of points is realistic, and it is preferable to linearly interpolate the points P0 and Pi with a straight line or to perform second-order or higher-order interpolation.
測定によってIYc(v,x,y)のデータが得られた場合には、各データと目標値とを比較して、強度分布が一定となるように素子の駆動信号を補正する。つまり、あるy位置での値が目標値よりも大きい場合には、両者の差に応じて駆動電圧値を低減させて補正データを得る。また、あるy位置での値が目標値よりも小さい場合には、両者の差に応じて駆動電圧値を増加させて補正データを得る。 When IYc (v, x, y) data is obtained by measurement, each data is compared with the target value, and the drive signal of the element is corrected so that the intensity distribution is constant. That is, when the value at a certain y position is larger than the target value, the correction data is obtained by reducing the drive voltage value according to the difference between the two. Further, when the value at a certain y position is smaller than the target value, correction data is obtained by increasing the drive voltage value according to the difference between the two.
但し、駆動電圧が大きい場合に、v値を上限値以上に大きくすることができなくなるので、y方向における最小値(輝度値)を探索してこれに揃えるといった補正を行って均一化を実現する必要があり、また、v値の下限を下回る補正は不可能であることに注意を要する。この他には、実現可能な白の最大輝度がy座標値の依存性を有する場合に、y軸についても前記と同様に輝度分布における最小値を抽出する等して、IYmaxを補正することが好ましい(縦補正で算定される値に補正係数等を掛ける。)。横補正において、縦補正との関係ではやや複雑な様相を呈するが、例えば、縦補正の処理を最初に行った上で横補正の処理を行う形態等が可能である。つまり、特定のy位置(例えば、周辺位置)において縦補正を行っておけば、その後の測定においてx軸方向には均一化された強度分布をもって測定用画像が得られる。この状態で光走査を行い、変調光の測定データを取得すれば、x位置の依存性をもたない「IYc(v,y)」のデータを得ることができるので横補正を簡易に行える。 However, when the drive voltage is large, the v value cannot be increased beyond the upper limit value, and therefore, the minimum value (luminance value) in the y direction is searched and corrected so as to make it uniform. Note that it is necessary and correction below the lower limit of the v value is impossible. In addition to this, when the maximum white brightness that can be realized has a dependency on the y-coordinate value, it is possible to correct IYmax by extracting the minimum value in the brightness distribution for the y-axis in the same manner as described above. Preferred (multiplying the value calculated by vertical correction by a correction coefficient). The horizontal correction has a slightly complicated aspect in relation to the vertical correction. For example, a form in which the horizontal correction process is performed after the vertical correction process is performed first is possible. That is, if vertical correction is performed at a specific y position (for example, a peripheral position), a measurement image is obtained with a uniform intensity distribution in the x-axis direction in subsequent measurements. If optical scanning is performed in this state and measurement data of modulated light is obtained, data of “IYc (v, y)” having no dependency on the x position can be obtained, and thus lateral correction can be easily performed.
上記のようにして得られた補正データは、テーブル化されて記憶領域に格納され、画像表示を行う際に、y位置に対応する光走査位置毎に参照されて、横方向における素子の駆動信号が補正される。 The correction data obtained as described above is tabulated and stored in a storage area, and is referred to for each optical scanning position corresponding to the y position when an image is displayed, and the element drive signal in the horizontal direction. Is corrected.
横補正の手順例は、下記に示す通りである。 An example of the procedure for lateral correction is as follows.
(s1)光走査位置に応じた強度分布を測定する
(s2)(s1)の計測データを用いて一次元光変調素子に係る駆動制御の補正データを算出する
(s3)画像投射時には(s2)の補正データを用い、光走査位置に応じて、一次元光変調素子に係る駆動信号の補正制御を行う。
(S1) The intensity distribution according to the light scanning position is measured. (S2) The drive control correction data related to the one-dimensional light modulation element is calculated using the measurement data of (s1). (S3) At the time of image projection (s2) Using the correction data, the drive signal correction control related to the one-dimensional light modulation element is performed according to the optical scanning position.
横補正に係る構成については、既に説明した図17に包含されており、光走査位置毎に得られる光強度分布の測定データに基づいて、上記第二の方向(水平方向)における走査位置毎に駆動信号の補正処理が行われる。 The configuration relating to the lateral correction is included in FIG. 17 already described, and based on the measurement data of the light intensity distribution obtained for each light scanning position, for each scanning position in the second direction (horizontal direction). A drive signal correction process is performed.
横補正に必要なデータは検出信号処理部35からデータ補正部34の計測データ記憶部34aに格納され、補正値演算部34bが該データを参照して上記(s2)の処理を行った結果、つまり、補正データがデータテーブル記憶部34cの記憶領域に書き込まれる。その際には、光走査位置に対応したy位置を示す情報とともに補正データが格納される。そして、画像表示を行う場合には、信号処理部11の出力を受けて、光走査位置に応じてデータテーブル記憶部34cから読み出される補正済データが選択部34dから駆動部36に送出されて使用される。尚、光走査位置は、測定時や画像表示時において制御部37によって常に把握されており、タイミング制御に基づく光走査に応じた駆動信号の補正処理が行われる。
Data necessary for the lateral correction is stored from the detection
図22は強度ムラや色ムラに関する上記補正の効果について概念的に説明するための図であり、(A)図が表示画面の正面図を示し、(B)図が縦方向の強度分布を示し、(C)図が横方向の強度分布を示している。 FIGS. 22A and 22B are diagrams for conceptually explaining the effect of the above-described correction regarding unevenness in intensity and color unevenness. FIG. 22A shows a front view of a display screen, and FIG. 22B shows an intensity distribution in the vertical direction. , (C) shows the intensity distribution in the horizontal direction.
縦補正及び横補正を行わない場合には、(B)図の破線aや(C)図の破線bに示すように、画像の縦方向にも横方向にも強度分布の不均一性が認められる。 When the vertical correction and the horizontal correction are not performed, nonuniformity of the intensity distribution is recognized both in the vertical direction and the horizontal direction of the image as shown by the broken line a in FIG. It is done.
また、縦補正のみの場合において、(B)図の実線Cxに示すようにx方向(垂直方向)に均一な分布が実現される。上記のように縦補正は光変調素子の長軸方向における一次元補正であり、該方向においては均一性が認められるが、画像の横方向には不均一性が認められる。 In the case of only vertical correction, a uniform distribution is realized in the x direction (vertical direction) as indicated by the solid line Cx in FIG. As described above, the vertical correction is a one-dimensional correction in the long axis direction of the light modulation element, and uniformity is recognized in this direction, but non-uniformity is recognized in the horizontal direction of the image.
、縦補正及び横補正を行った場合において、(B)図の実線Cxや(C)図の実線Cyに示すように、x方向及びy方向に均一な分布が実現される。上記のように横補正は二次元中間像において光走査方向に対応する方向での補正であり、縦補正と組み合わせることで二次元補正を実現できる。その結果、画像の横方向及び縦方向において強度分布が均一化される。つまり、上記「IYc(v,x,y)」(c=r、g、b)のデータを収集し、素子の駆動電圧値vに対して、x位置及びy位置に応じた駆動信号を補正することにより、表示画面上の輝度ムラや色ムラを充分に低減させることができる。 When vertical correction and horizontal correction are performed, uniform distribution is realized in the x direction and the y direction as indicated by the solid line Cx in FIG. 5B and the solid line Cy in FIG. As described above, the horizontal correction is correction in a direction corresponding to the optical scanning direction in the two-dimensional intermediate image, and two-dimensional correction can be realized by combining with the vertical correction. As a result, the intensity distribution is made uniform in the horizontal and vertical directions of the image. That is, the data of the above “IYc (v, x, y)” (c = r, g, b) is collected, and the drive signal corresponding to the x position and the y position is corrected with respect to the drive voltage value v of the element. By doing so, luminance unevenness and color unevenness on the display screen can be sufficiently reduced.
以上の説明では、画像表示に好適な構成形態を中心としたが、本発明の適用範囲に関してこのようなものに限定されないので、プリンタ等への適用において、二次元像を記録媒体に照射して転写するといった装置の使用目的や仕様等に従って設計を行えば良い。 In the above description, the configuration suitable for image display has been centered. However, the scope of application of the present invention is not limited to such a configuration. Therefore, in application to a printer or the like, a two-dimensional image is irradiated onto a recording medium. Design may be performed in accordance with the purpose and specifications of the device such as transfer.
以下に示す実施例において、基本的事項については説明しているので、光強度測定のための構成を中心にして図23乃至図29に従って説明する。 Since the basic matters have been described in the following examples, the configuration for measuring the light intensity will be mainly described with reference to FIGS.
図23は画像表示装置(プロジェクタ)55の外観例を概略的に示しており、本例では上記した形態(2)を採用し、測定装置24を可動ステージ上に搭載した構成とされている。
FIG. 23 schematically shows an appearance example of the image display device (projector) 55. In this example, the above-described form (2) is adopted, and the
測定装置24及び該装置(フレネルレンズを除く。)を搭載して移動されるテーブル56は、装置筐体55aの前面に設けられている。例えば、テーブル56の支持部が取付用部材57(アタッチメント等)を用いてベースフレーム55bに固定されている。そして、テーブル56については、画像投射時において、実線で示すように、測定装置24が投射光学系9の開口部9aから離れた場所に位置決めされる。また、強度測定時には、二点鎖線で示すように、測定装置24が開口部9aを覆う位置に規定される。
The
このように、スクリーンへの投影画像に最も近い位置で強度分布測定を行えるようにすることが精度向上等に有効である。 As described above, it is effective to improve the accuracy and the like to perform the intensity distribution measurement at a position closest to the projected image on the screen.
測定装置24には、集光用のフレネルレンズと積分球が設けられており、投射レンズから出射される像をフレネルレンズで結像する位置に積分球の入射ポートが位置設定されている。
The measuring
フレネルレンズ58は、図24に示すように、透明基材(アクリル板等)に同心円状のフレネル輪帯58aが形成されており、例えば、有効径150mm程度で厚みが1.5mm程度とされる。尚、フレネルレンズ58は後述の支持台(61)に取り外し可能な状態で支持されている。
As shown in FIG. 24, the
また、積分球59には、図25に示すように、一次元像の長手方向に対応する縦方向に長くされたスリット状の入射ポート59aが形成されており、該ポートから離れた場所に光検出用ポート59bが形成されている。例えば、積分球59の内径が100mmとされ、入射ポート59aの開口サイズが縦34mm、横7mmとされる。光検出用ポート59bが円孔とされ、その開口サイズが直径10mmとされている。
Further, as shown in FIG. 25, the integrating
測定装置24を載せたテーブル56の移動方向は光走査の方向に対応しており、ガルバノミラーの回動に応じて横方向に沿ってテーブル56を移動させるための駆動機構が設けられている。
The moving direction of the table 56 on which the measuring
図26乃至図28は、駆動機構60の一例について概要を示したものであり、図26が正面図、図27が側面図、図28が要部の斜視図である。
26 to 28 show an outline of an example of the
図26及び図27に示すように、本例では送りネジと被ガイド部材、ガイドレール、モータ等を用いた直線移動手段によってテーブル56の位置決め制御が行われる。 As shown in FIGS. 26 and 27, in this example, positioning control of the table 56 is performed by a linear moving means using a feed screw, a guided member, a guide rail, a motor and the like.
駆動機構60の支持台61が取付用アタッチメント62を用いてベースフレーム55bに取り付けられており、該支持台61には、駆動源63を構成するモータ(DCモータ等)と、該モータによって回転される送りネジ64が配置され、該送りネジ64がカップリング部材64cを用いてモータ軸に連結されている。
A
モータによって送りネジ64が回転され、被ガイド部材65に固定されたテーブル56がガイドレール61g、61g(図28参照)に沿って案内されて移動される。例えば、図26に実線で示すように、投射光学系9の開口部9aを覆った状態の測定位置まで測定装置24が移動され、また、画像投射時には、図26に二点鎖線で示すように、投射光を遮らないように退避位置まで測定装置24が移動される。
The
このようなリニアガイド機構を用いてテーブル56の位置決めについて制御を行う場合には、エンコーダ等、絶対位置の検出手段を設けることにより、テーブル56の移動方向における位置(横位置)を検出できるように構成することが好ましい。これにより、投影レンズに対する横位置のずれ等を補正できる。尚、光センサ等のオン/オフ状態の検出によって、移動方向における所定の範囲に亘ってテーブルを移動させるようにした構成形態を採用しても良く、この場合には、テーブルの基準位置を決めて測定装置を画像の左右方向に移動させることができ、機構が簡素化される。 When controlling the positioning of the table 56 using such a linear guide mechanism, an absolute position detecting means such as an encoder is provided so that the position (lateral position) in the moving direction of the table 56 can be detected. It is preferable to configure. Thereby, the shift | offset | difference etc. of a horizontal position with respect to a projection lens are correctable. Note that a configuration in which the table is moved over a predetermined range in the moving direction by detecting the on / off state of the optical sensor or the like may be employed. In this case, the reference position of the table is determined. Thus, the measuring device can be moved in the horizontal direction of the image, and the mechanism is simplified.
積分球59、光検出部66はテーブル56上に搭載されて固定されており、図27に示すように、フレネルレンズ58が筐体55bと積分球59との間に位置されている。また、積分球59の脇に光検出部66が付設されており、該光検出部にはフォトダイオード等を用いた検出手段が内蔵されている。尚、支持台61にはフレネルレンズ58を抜き差しするための取付機構が設けられており、該機構は、積分球59等を移動させる位置決め機構とは独立している。
The integrating
光検出部66を構成する光センサについてはR、G、B各色について共通の検出素子を用いる形態も可能であるが、図29の(A)図、(B)図に示すように、三系統の検出手段を設けることが好ましい。つまり、赤色用センサ67R、緑色用センサ67G、青色用センサ67Bを配列させ、各色の波長選択性を有するフィルタ68R、68G、68Bを各センサ部の受光面に設けた構成とする。
As for the photosensors constituting the
フィルタとしては、3色のレーザ光波長の光のみをそれぞれに選択的に透過する狭帯域干渉フィルタを用いることが好ましく、該フィルタを透過した光をセンサ部によって検出して電気信号に変換する。各色レーザ光の波長幅は最大で10nm以内とされ十分に狭く、しかも、R、G、Bの各色の波長同士が十分に離れているため、狭帯域干渉フィルタを用いることによって、レーザ光同士が相互に干渉することなく、三色の光強度分布を同時にかつ独立に測定することができ、測定時間の短縮化に寄与する。 As the filter, it is preferable to use a narrow-band interference filter that selectively transmits only light of three colors of laser light wavelengths, and the light transmitted through the filter is detected by the sensor unit and converted into an electrical signal. The wavelength width of each color laser beam is within a maximum of 10 nm and is sufficiently narrow, and the wavelengths of each color of R, G, and B are sufficiently separated from each other. The light intensity distributions of the three colors can be measured simultaneously and independently without interfering with each other, which contributes to shortening of the measurement time.
尚、図26や図27ではフレネルレンズ58や積分球59等の周囲を覆うことで外光の影響を低減させるためのカバー部材等を省略しているが、例えば、図28に示すように、一端部に開口を有する角箱状のフード69内にフレネルレンズ58が配置され、該フードの背後に取り付けられるカバー70、70を用いて積分球59等が覆われた構成が好ましい。
In FIG. 26 and FIG. 27, a cover member for reducing the influence of external light by covering the periphery of the
上記したように、測定時には、投射光学系9の直後に測定装置24が位置され、投射光学系9の出射光が外に漏れることなくフレネルレンズ58を介して積分球59に導入されるので、測定装置24及びその駆動機構60を含めた部分を、投射光学系9の保護に利用できる。即ち、画像表示装置を稼動させない時や不使用時において、測定装置24を上記の測定位置で保持することにより、投影レンズ等に対するカバーあるいはフードの機能を持たせることができ、投影レンズ等が傷つけられたり、塵や汚れ等がつかないように防止することができる。そして、レーザ光に対する安全対策としても効果があり、例えば、観客や作業者等が投影レンズ等を不用意に覗き込まないように防止し、人体への危害を及ぼさないための手段を講じることができる。
As described above, at the time of measurement, the measuring
また、本実施例では、移動制御されるテーブル56とその駆動機構によって、測定装置24を投射光学系9直後の測定位置に移動させたり、ガルバノミラーの制御に応じた光走査位置の変化に追従すべく測定装置の位置制御を行うことができ、また、画像投射時には測定装置24を退避位置へと移動させることができるので、構成が簡単であり、位置決めの制御が容易である。
In this embodiment, the table 56 to be moved and its driving mechanism are used to move the measuring
尚、測定装置の移動手段及び方法については、本例に限らず、リニアモータ等を用いた各種の構成形態が可能である。また、本例では、測定装置24及び移動機構を含めた測定手段(計測ユニット)の装置筐体への取り付け、取り外しができるように、取付用アタッチメントを用い構成を示したが、これに限らず該測定手段が装置筐体に固定され、あるいは一体化された構成形態等が可能である。
The moving means and method of the measuring apparatus are not limited to this example, and various configurations using a linear motor or the like are possible. Further, in this example, the configuration using the attachment for attachment is shown so that the measuring means (measuring unit) including the measuring
上記の実施例では、フレネルレンズを支持台に装着するとともに、積分球や光検出部をテーブル上に搭載して移動させる構成形態を示したが、これに限らず、図30や図31に示すように、2つの移動テーブル56A、56Bを用いた構成において、一方の移動テーブル56A上に積分球59等を搭載するとともに、移動テーブル56B上にフレネルレンズ58及び移動テーブル56Aを設置した形態でも構わない。
In the above embodiment, the configuration in which the Fresnel lens is mounted on the support base and the integrating sphere and the light detection unit are mounted on the table and moved is shown. As described above, in the configuration using the two moving tables 56A and 56B, the integrating
図30の(A)図では、前方スクリーンへの画像投影が可能な状態とされ、画像表示装置55Aの本体部の前面において、積分球59により光路を遮らないように、測定装置24が退避位置に来ている。また、図30の(B)図では、移動テーブル56Bの移動によりフレネルレンズ58や積分球59等が画像表示装置55Aの投射光学系の前方に位置された状態とされて、強度分布測定が行われる。
In FIG. 30A, the
図31は、移動テーブル56Aの位置制御に応じた測定ラインの切り替えについて説明するための図であり、(A)乃至(C)図に示す状態において移動テーブル56Bの位置が固定され、移動テーブル56Aだけが移動する。 FIG. 31 is a diagram for explaining switching of measurement lines in accordance with the position control of the movement table 56A. In the state shown in FIGS. (A) to (C), the position of the movement table 56B is fixed, and the movement table 56A. Only move.
図31の(A)図では、積分球59を載せた移動テーブル56Aが図の上方に寄った位置に来ている状態を示しており、また、図31の(B)図では、画像表示装置55Aの投射レンズ(図示せず。)と、フレネルレンズ58、積分球59が一直線上に位置するように、移動テーブル56Aが位置決めされた状態を示している。そして、 図31の(C)図では、積分球59を載せた移動テーブル56Aが図の下方に寄った位置に来ている状態を示している。
FIG. 31A shows a state in which the moving table 56A on which the integrating
(A)図や(C)図に示す状態では、積分球59が横方向へのオフセットをもっており、測定装置24によって投射画像に係る周辺寄りの測定ライン(例えば、図6のVL3や、VL0を挟んでVL3の反対側に位置する縦ライン。)において強度分布が測定される。また、(B)図に示す状態では、測定装置24によって投射画像に係る中央の測定ライン(例えば、図6のVL0参照。)において強度分布が測定される。
In the state shown in FIGS. (A) and (C), the integrating
本構成では、強度分布に関する二次元的な測定データを取得する場合に、フレネルレンズ58の位置を固定したまま、移動テーブル56Aによって積分球59を横方向に移動する。
In this configuration, when acquiring two-dimensional measurement data regarding the intensity distribution, the integrating
上記した測定手段を用いて、ガルバノミラー角度(振り角)に追従した横方向を含む強度測定を行いプロファイルを求めることができ、上記縦補正及び横補正を含む二次元的補正により、表示画像における輝度ムラや色ムラを充分に排除して高画質を実現することが可能である。 Using the measurement means described above, it is possible to measure the intensity including the lateral direction following the galvanometer mirror angle (swing angle) to obtain a profile, and in the display image by two-dimensional correction including the vertical correction and horizontal correction. It is possible to achieve high image quality by sufficiently eliminating luminance unevenness and color unevenness.
このことは、1台のプロジェクタ装置において充分に効果的であるが、複数台のフロジェクタ装置による各投射画像を横方向あるいは縦方向に配列させて1つの大画面の画像投影を行う形式(所謂タイリング)において、均質な画像表示を実現するのに効果的である。 This is sufficiently effective in a single projector apparatus, but is a type in which projection images from a plurality of projector apparatuses are arranged in a horizontal direction or a vertical direction to project an image on one large screen (so-called type). In the ring), it is effective to realize a uniform image display.
例えば、図32に示す例では、3台のプロジェクタ装置55A、55B、55Cを使って横方向にそれぞれれの画像GA、GB、GCを投射することにより、横長のスクリーン上に画像投影を行っている。
For example, in the example shown in FIG. 32, images are projected on a horizontally long screen by projecting the respective images GA, GB, GC in the horizontal direction using three
その際、各装置の画像に係る強度分布が不揃いであってバラツキが大きい場合には、隣接する画像の境界部分において「継ぎ目問題」が生じる。例えば、各画像(パッチ画像)中央部が明るく、周辺部が暗い分布傾向を有する場合に、このような画像を繋げるとつなぎ目の部分が暗くなってしまう。つまり、各装置による投射画像については、縦方向及び横方向において輝度ムラや色ムラを極力低減することが要請される。 At this time, if the intensity distributions related to the images of each device are uneven and have large variations, a “seam problem” occurs at the boundary between adjacent images. For example, when the central part of each image (patch image) has a light distribution tendency and the peripheral part has a dark distribution tendency, when such images are connected, the joint part becomes dark. That is, with respect to the projection image by each device, it is required to reduce luminance unevenness and color unevenness as much as possible in the vertical direction and the horizontal direction.
そして、各画像間の強度分布に関して差異が生じないように、装置間で強度を統一することが必要とされる。 And it is necessary to unify intensity | strength between apparatuses so that a difference may not arise regarding the intensity distribution between each image.
例えば、隣り合った画像を投射する装置同士で、各画像の周辺部における光強度分布のデータを互いに交換できるように装置間の通信手段を設け、隣接する画像のつなぎ目において光強度分布が一致するように輝度や色のレベル等を相互に補正を行うことが好ましい。これにより、つなぎ目を目立たなくし、均一な大画面映像の表示を実現することができる。 For example, communication devices are provided between devices that project adjacent images so that light intensity distribution data at the periphery of each image can be exchanged, and the light intensity distributions match at the joints between adjacent images. Thus, it is preferable to mutually correct the brightness, color level, and the like. This makes it possible to make the joints inconspicuous and display a uniform large screen image.
尚、装置間の通信形態については、電気的な接続部材を用いた有線式でも良いし、赤外線通信や無線式でも構わない。 In addition, about the communication form between apparatuses, the wire type using an electrical connection member may be sufficient, and infrared communication and a radio | wireless type may be sufficient.
この他、複数台の装置による投射画像を同じ場所に重ね合わせて表示させる形式(所謂スタッキング)においても上記の構成が有効である。例えば、各画像中央部が明るく、周辺部が暗い分布傾向を有する場合に、このような画像を重ね合わせた場合に、中央部と周辺部との間のコントラスト差が目立ってしまう。つまり、各投射画像について、縦方向及び横方向において輝度ムラや色ムラを極力低減することが要請され、そのためには上記縦補正及び横補正を含む二次元的補正が効果的である。 In addition, the above-described configuration is also effective in a format (so-called stacking) in which projection images from a plurality of devices are displayed in the same place. For example, when such images are superimposed when the central part of each image is bright and the peripheral part has a dark distribution tendency, the contrast difference between the central part and the peripheral part becomes conspicuous. That is, for each projection image, it is required to reduce luminance unevenness and color unevenness as much as possible in the vertical direction and the horizontal direction. For this purpose, two-dimensional correction including the vertical correction and horizontal correction is effective.
以上に説明した構成によれば、例えば、下記に示す利点が得られる。 According to the configuration described above, for example, the following advantages can be obtained.
・スクリーン上に投影される画像の二次元的な光強度分布に関して、明るさのムラや色ムラ等を含むデータを測定し、計測データに基づいて光変調素子の駆動補正を行うことにより、画質の向上が可能であること。つまり、光走査後に投影レンズを透過した光による像では、周辺光量の低下が問題とされるが、光変調素子の駆動信号を補正することによって二次元的に均一化された明るさをもち、かつ色ムラのない画像表示を実現できる。 -With respect to the two-dimensional light intensity distribution of the image projected on the screen, data including brightness unevenness and color unevenness is measured, and light modulation element drive correction is performed based on the measurement data. It is possible to improve. In other words, in the image by the light transmitted through the projection lens after the optical scanning, a decrease in the amount of peripheral light is a problem, but it has a two-dimensionally uniform brightness by correcting the drive signal of the light modulation element, In addition, image display without color unevenness can be realized.
・投影レンズによる周辺光量の低下への対策を、上記測定及び補正処理によって講じることができるので、投影レンズへの仕様要求(周辺光量低下の抑制)を緩和できること。よって、高価な投影レンズを使用する必要がなくなり、コストダウンに寄与する。 ・ Measures to reduce the amount of ambient light due to the projection lens can be taken by the above-described measurement and correction processing, so that the specification requirements for the projection lens (suppression of a decrease in the amount of ambient light) can be alleviated. Therefore, it is not necessary to use an expensive projection lens, which contributes to cost reduction.
・投影レンズの横シフト等への対策として、測定装置を横方向に移動する機構を設けることにより、周辺光量比の変化等を測定して補正することができること。 -As a measure against lateral shift of the projection lens, etc., by providing a mechanism for moving the measuring device in the lateral direction, it is possible to measure and correct changes in the peripheral light amount ratio.
・光走査後に形成される二次元中間像位置に光拡散手段(ディフュ−ザ)を設置する場合に、これに付着した塵やゴミ等による光学的な影響が問題となるが、その影響は強度分布の測定データに反映されて検出されるので、ゴミ等によって発生する色ムラや明るさのムラを補正によって除去することができること。 ・ When a light diffusing means (diffuser) is installed at the position of a two-dimensional intermediate image formed after optical scanning, there is a problem with the optical effect due to dust or dirt adhering to it. Since it is detected by being reflected in the distribution measurement data, color unevenness and brightness unevenness caused by dust etc. can be removed by correction.
・光強度分布の測定装置に、投影レンズ用のフードとしての保護機能をもたせることにより、投影レンズへのゴミ等の付着を防止したり、傷等から投影レンズを護ることができること。そして、投影レンズ等から内部を覗き込まないための安全機能を測定装置にもたせることにより、レーザ光による眼等への障害を未然に防止できること。 -By providing a light intensity distribution measuring device with a protective function as a projection lens hood, it is possible to prevent dust from adhering to the projection lens and to protect the projection lens from scratches. In addition, it is possible to prevent damage to the eyes and the like due to laser light by providing the measuring device with a safety function that prevents the projection lens from looking into the inside.
・複数台のプロジェクタによる各投射画像を組み合わせて一つの画像を表示する構成形態において効果的であること。例えば、各画像を所定方向に沿って並べて一画面を構成する際に、各画像の周辺光量の低下を極小に抑えることで、観察者につなぎ目を感じさせないで大画面の映像表示を行える。 -It is effective in the structure form which displays one image combining each projection image by several projectors. For example, when a single screen is formed by arranging the images along a predetermined direction, a large screen image can be displayed without causing the observer to feel a joint by minimizing the decrease in the amount of light around the images.
1…画像生成装置、4R、4G、4B…一次元光変調素子、6…空間フィルタ、9…投射光学系、13…駆動手段、15…光強度分布測定手段、18…光走査手段、20…補正手段、24…測定装置、25…光学素子、26…積分球、27…光検出手段、28、29…移動手段、30…可動式の光学素子、32…光学素子、59…積分球、68R、68G、68B…フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記駆動手段の制御により光強度の測定用画像を表示させたときに、上記投射光学系からの出射光を受けて、上記一次元光変調素子の長軸方向に対応する第一の方向及び該方向に直交する第二の方向における強度分布を測定する光強度分布測定手段と、
上記光強度分布測定手段からの測定データに基づいて上記一次元光変調素子に係る駆動信号を補正して上記駆動手段を制御することにより上記第一の方向及び第二の方向における光強度を均一化させるための補正手段を設けた
ことを特徴とする画像生成装置。 One-dimensional light modulation element and its driving means, optical scanning means for scanning a one-dimensional image obtained by modulating light using the one-dimensional light modulation element, and a two-dimensional intermediate image obtained by the optical scanning means In an image generation apparatus provided with a projection optical system for projecting
When the light intensity measurement image is displayed by the control of the driving means, the light emitted from the projection optical system is received, the first direction corresponding to the long axis direction of the one-dimensional light modulation element, and the A light intensity distribution measuring means for measuring an intensity distribution in a second direction orthogonal to the direction;
The light intensity in the first direction and the second direction is made uniform by correcting the drive signal related to the one-dimensional light modulation element based on the measurement data from the light intensity distribution measuring means and controlling the drive means. An image generating apparatus characterized by comprising correction means for converting the image into a corrective manner.
画像表示のための投影を行う事前段階で、上記測定用画像を上記二次元中間像全体として出力して上記光強度分布測定手段により測定する
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
An image generating apparatus characterized in that the measurement image is output as the entire two-dimensional intermediate image and measured by the light intensity distribution measuring means in a preliminary stage of performing projection for image display.
上記測定用画像を、上記二次元中間像の一部に組み込んで出力して上記光強度分布測定手段により測定する
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
The image generation apparatus characterized in that the measurement image is incorporated into a part of the two-dimensional intermediate image, output, and measured by the light intensity distribution measuring means.
上記光強度分布測定手段が、上記投射光学系からの出射光を集光した後に平均化された光強度を検出する
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
The image generation apparatus, wherein the light intensity distribution measuring unit detects an averaged light intensity after condensing the light emitted from the projection optical system.
上記光強度分布測定手段が、積分球と、上記投射光学系からの出射光を集光して積分球に導入するための光学素子と、積分球により平均化された光強度を検出するための光検出手段とを備えている
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 4,
The light intensity distribution measuring means is for detecting the light intensity averaged by the integrating sphere, an optical element for condensing the light emitted from the projection optical system and introducing it into the integrating sphere, and the integrating sphere. An image generation apparatus comprising: a light detection unit.
上記投射光学系からの出射光に対する光強度分布の測定時には、上記光走査手段を制御して上記第二の方向における光走査位置を変更し、該光走査位置毎に光強度分布を測定した測定データを上記補正手段に送出する
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
When measuring the light intensity distribution for the light emitted from the projection optical system, the optical scanning means is controlled to change the light scanning position in the second direction, and the light intensity distribution is measured for each light scanning position. An image generation apparatus characterized by sending data to the correction means.
上記補正手段が、上記光走査位置毎に得られる光強度分布の測定データに基づいて、上記第二の方向における光走査位置に応じて駆動信号を補正する
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 6,
The image generation apparatus, wherein the correction unit corrects the drive signal in accordance with the light scanning position in the second direction based on the measurement data of the light intensity distribution obtained for each light scanning position.
上記光強度分布測定手段を構成する測定装置及びその移動手段を設けるとともに、光強度分布の測定時に該測定装置を上記投射光学系の近傍位置に移動させて上記投射光学系の出射光を該測定装置内に導入し、画像投射時には表示への影響を及ぼさない位置に該測定装置を移動させる
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
A measuring device constituting the light intensity distribution measuring means and a moving means thereof are provided, and the measuring device is moved to a position near the projection optical system at the time of measuring the light intensity distribution, and the emitted light of the projection optical system is measured. An image generation apparatus characterized by being introduced into the apparatus and moving the measurement apparatus to a position that does not affect display during image projection.
上記投射光学系からの出射光に対する光強度分布の測定時には、上記第二の方向における光走査位置に応じて、上記測定装置の位置制御が行われる
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 8,
An image generating apparatus characterized in that, when measuring the light intensity distribution with respect to the light emitted from the projection optical system, position control of the measuring apparatus is performed in accordance with the optical scanning position in the second direction.
上記光強度分布測定手段を構成する測定装置を固定的に設置するとともに、光強度分布の測定時に上記投射光学系の出射光の光路を変更して該測定装置に光を導入するための可動式の光学素子を設けた
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
A measuring device that constitutes the light intensity distribution measuring means is fixedly installed, and a movable type for introducing light into the measuring device by changing the optical path of the emitted light of the projection optical system when measuring the light intensity distribution An image generation apparatus comprising the optical element.
上記光強度分布測定手段を構成する測定装置を固定的に設置するとともに、画像投射を行う際に、上記投射光学系の出射光の一部を該測定装置に光を導入するための光学素子を設けた
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
An optical element for introducing a part of the light emitted from the projection optical system into the measuring device when performing image projection while fixedly installing the measuring device constituting the light intensity distribution measuring means. An image generation apparatus characterized by being provided.
波長を異にする複数の光源と、各光源に対応した一次元光変調素子を備えており、
上記光強度分布測定手段を構成する光検出手段が、上記各光源に応じた波長の光のみをそれぞれに透過させるフィルタと、該フィルタの透過光を受光する光センサを備えている
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
Equipped with a plurality of light sources with different wavelengths and one-dimensional light modulation elements corresponding to each light source,
The light detection means constituting the light intensity distribution measurement means includes a filter that transmits only light having a wavelength corresponding to each light source, and a light sensor that receives light transmitted through the filter. An image generating device.
画像投射を行わないか又は装置を稼動しない場合に、上記測定装置が上記投射光学系の近傍に位置されることで該投射光学系が防護される
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 8,
An image generating apparatus, wherein the projection optical system is protected by positioning the measuring device in the vicinity of the projection optical system when image projection is not performed or the apparatus is not operated.
上記一次元光変調素子によって変調されてから空間フィルタによって選別された特定次数の回折光が、上記光走査手段及び上記投射光学系を介してスクリーンに投射されて画像表示が行われる
ことを特徴とする画像生成装置。 The image generation apparatus according to claim 1,
The diffracted light of a specific order that has been modulated by the one-dimensional light modulation element and then selected by a spatial filter is projected onto a screen via the light scanning means and the projection optical system, and image display is performed. An image generating device.
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