JP2007065574A - プロジェクションディスプレイの経時変化補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プロジェクションディスプレイのホワイトバランスを常に正しく補正することができる経時変化補正装置を提供する。
【解決手段】 本発明のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置は、スクリーン上の特定の領域に投影される映像の光量を光センサーで測定し、入力画像の特定の領域に対応する領域でＲＧＢ信号が均一な分布を示すかどうかを判定し、ＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定したときに、光センサーにて測定された光量とそのときの入力画像の該当領域のＲＧＢ信号値を保存し、この保存した光量とＲＧＢ信号値との関係からＲＧＢ各々の光量を算出し、算出したＲＧＢ各々の光量と初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出し、ＲＧＢ光源のうち最も進んだ劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御することで、ホワイトバランスの経時変化を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクションディスプレイの経時変化補正装置に関する。

従来、プロジェクションディスプレイにおいて、特開平９−３７２８１号公報（特許文献１）に記載されているようなホワイトバランスの経時変化を補正する装置では、ＣＲＴ蛍光体の劣化、カソードエミッション低下等に起因するホワイトバランスの経時変化の補正を行うために、光センサーをスクリーンのオーバースキャン部に設置し、Ｒ・Ｇ・Ｂの信号レベルが一定となる基準信号をオーバースキャン部の光センサー上に発生させて輝度を測定していた。そして、基準信号の輝度測定値の初期調整値からのズレを算出し、光源の出力を制御することで補正を行っていた。しかしながら、このような従来の技術は、スクリーンのオーバースキャン部の小領域を利用するため、周辺光量比やスクリーンむらを考慮できず、正しい補正が必ずしも行えない問題点があった。

これを解決し、経時変化の補正を常に正しく行えるようにするためには、光センサーが光量を測定する領域でＲＧＢの信号レベルが均一となる映像に対してその光量を測定し、初期光量からの劣化率を求め、これを補償する必要がある。あるいは、スクリーンの各部からの光が光センサーに到達する度合いを寄与度として予め求めておき、この寄与度を考慮した平均信号を算出し、得られた平均信号を用いて初期値からの劣化率を求め、これを補償するように光源を制御する必要がある。
特開平９−３７２８１号公報

本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プロジェクションディスプレイのホワイトバランスを常に正しく補正することができる経時変化補正装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置は、ＲＧＢ光源を用いたプロジェクションディスプレイのスクリーン上の特定の領域に投影される映像の光量を測定する光センサーと、入力画像の前記特定の領域に対応する領域でＲＧＢ信号が均一な分布を示すかどうかを判定する均一分布判定部と、前記均一分布判定部がＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定したときに、前記光センサーにて測定されたスクリーンの光量とそのときの入力画像の該当領域のＲＧＢ信号値を保存するメモリと、初期調整時のＲＧＢ光量を保存する初期調整値記憶部と、前記メモリに保存された光量とＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出する劣化率演算部と、ＲＧＢ光源のうち最も進んだ劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御する光源制御部とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記光センサーを前記スクリーンの上部に設置したことを特徴とするものである。

請求項３の発明のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置は、プロジェクションディスプレイのスクリーンに対して所定の位置に設置され、当該スクリーンに投影される映像の光量を測定する光センサーと、予めスクリーンの各画素位置から前記光センサーへの光の到達寄与度を保存する寄与度記憶部と、入力画像の画素ごとのＲＧＢ信号について前記寄与度記憶部の画素ごとの寄与度を用いて平均ＲＧＢ信号値を算出する平均信号算出部と、前記入力画像が投影されたスクリーンに対して、前記光センサーにて測定された光量と、そのときの前記平均ＲＧＢ信号値とを保存するメモリと、初期調整時のＲＧＢ光量を保存する初期調整値記憶部と、前記メモリに保存された実光量と平均ＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出する劣化率演算部と、ＲＧＢ光源のうち最も進んだ劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御する光源制御部とを備えたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記光量測定部は光センサーにて黒画面時の光量を測定し、外光量として前記メモリに保存し、前記劣化率演算部は、前記外光量を測定光量から差し引いた値を前記実光量とし、当該実光量と平均ＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記光量測定部は、外光の影響を考慮するために、電源投入時や映像切替え時に黒の映像を投影して外光量を測定することを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項４又は５のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記劣化率演算部の算出した外光量に基づき、前記ディスプレイの周辺の明るさを推定し、前記光源制御部に対して周辺の明暗に合わせた補正量を指令する明暗補正量算出部を備えたことを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１〜３のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記劣化率演算部は、前記メモリに保存された光量から任意の外光量を差し引いた光量とＲＧＢ信号値との関係から前記外光量を含まない光量とＲＧＢ信号との関係式を導出し、導出した関係式からＲＧＢ各々の光量を求め、求めたＲＧＢ各々の光量と前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出することを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項１〜７のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置において、前記劣化率演算部は、前記ＲＧＢ光源それぞれの劣化率以外にＲＧＢ光源それぞれの光源制御量も含めて考慮した劣化率を求め、前記光源制御部は、前記ＲＧＢ光源の中で一番進んだ劣化率を示す光源色を基準としてその出力に揃えるように他の光源色の制御量を算出することを特徴とするものである。

本発明のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置によれば、周辺光量比やスクリーンむらを考慮したホワイトバランスの経時変化の補正を常に正しく行える。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１、図２は本発明の実施の形態のディスプレイの経時変化補正装置の機能構成、そしてそれを採用した背面投影型のプロジェクションディスプレイ１００の要素配置図である。図２に示すように、背面投影型のプロジェクションビデオモニタ１００は、ＲＧＢの光源色が個別に制御可能なＲＧＢ光源１３、この光源１３からの映像光を拡大するレンズ１４、このレンズ１４からの映像光を反射するミラー１２、ミラー１２からの反射映像を結像するスクリーン１１を備えている。さらに、スクリーン１１に対して適宜位置に光センサー１０を設置し、スクリーン１１の一部の領域の光量を常に測定するようにしている。上記のＲＧＢ光源１３には、例えば、ＬＥＤやレーザーが採用される。

尚、図２では、光センサー１０の配置位置はスクリーン１１の適宜位置に１箇所としているが、投影映像の影にならない上下方向の適宜位置あるいは左右方向の適宜位置に複数個設置することも可能であり、その場合、各センサーの光量を個別に演算処理に使用する光量とすることができる。そしてこのセンサーの設置位置及び設置個数は以下の他の実施の形態においても等しく適用できる。

図１に示すように、本実施の形態のディスプレイの経時変化補正装置は、スクリーン１１に対するバックライト光を投射する光源１３、そしてこの光源１３の輝度を制御する光源制御部２１、入力画像データ３１に対して均一分布領域を判定する均一分布判定部２２、スクリーン１１の輝度を検出するセンサー１０の信号に基づいて光量測定する光量測定部２３、初期調整値データを保持する初期調整値記憶部２４、一時的に演算値を保持するメモリ２５、光量測定部２３の出力する測定光量と初期調整値記憶部２４の保持している初期調整値とから光源劣化率を算出し、メモリ２５に保存すると共に光源制御部２１に光源制御のために出力する劣化率算出部２６を備えている。

上記実施の形態のディスプレイの経時変化補正装置によるホワイトバランスの経時変化補正動作について説明する。図３は本実施の形態による経時変化補正処理のフローチャートである。まず、光センサー１０で光量を測定している領域が均一分布領域か否かを判定するために、均一分布判定部２２では、入力画像データから該当領域のヒストグラムの分散ｖを算出する（ステップＳ１）。ＲＧＢ信号が均一分布を示す領域かどうかの判別法には、ヒストグラムの分散から判別する方法や高周波成分の累積加算から判別する方法があるが、本実施の形態ではヒストグラムの分散から判別している。そのために、入力画像の測定している領域の平均輝度と輝度ヒストグラムの作成を行う。領域内の画素数をＮ、最大輝度レベルをＭａｘ、輝度レベルｎについてのヒストグラムの度数をＨ〔ｎ〕とすると、平均輝度ａｖｅと分散ｖは以下の式より算出される。

算出された分散ｖが一定値より小さい場合、その領域はＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定する（ステップＳ３）。そしてＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定されたとき、均一分布判定部２２はそのときのＲＧＢ信号の値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をメモリ２５に保存し、また光量測定部２３は光センサー１０が検出する信号から光量Ｌを測定してメモリ２５に保存する（ステップＳ５）。均一分布判定部２２、光量測定部２３はこのようなＲＧＢ信号が均一な分布を示す領域でのＲＧＢ信号の値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と光量Ｌの関係を、他の映像データについても測定し、関係式を３つ算出する（ステップＳ７）。そして、３つの関係式を算出した後、劣化率算出部２６はメモリ２５に保持されているデータを用いてＲＧＢの各信号のみの光量を推定し（ステップＳ９）、さらに初期調整時のＲＧＢ各々の光量と比較して劣化率を算出する（ステップＳ１１）。

ここで、Ｒの光量をｘ、Ｇの光量をｙ、Ｂの光量をｚとする。まず入力画像データにおけるシーン１のときのＲＧＢ信号を（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）とし、そのときの測定光量をＬ１とする。このときの関係を式（３）に示す。同様に式（４）に、シーン２のときのＲＧＢ信号（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）と測定光量Ｌ２の関係を示し、式（５）にシーン３のときのＲＧＢ信号（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）と測定光量Ｌ３の関係を示す。

シーン１，２の関係より式（６）を、シーン１，３の関係より式（７）を算出する。

算出された式（６），（７）より式（８）を導き、Ｒについての光量ｘは式（９）となる。

同様にＧ，Ｂについての光量ｙ，ｚは式（１０），式（１１）となる。

以上のように、Ｒ，Ｇ，Ｂのみの光量を算出した後、初期調整時のＲ，Ｇ，Ｂの光量（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）と比較して以下の式より劣化率（Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚ）を算出する。

劣化率算出部２６は、こうして算出した劣化率の中で最小の劣化率を示す光源、したがって劣化が最大進んだ光源を基準として、ホワイトバランスを一致させるように他の光源の出力を制御する指令を光源制御部２１に出力する（ステップＳ１３）。そして光源制御部２１は、劣化率算出部２６から受信したホワイトバランスを一致させる光源制御量に基づいて光源１３を制御する（ステップＳ１５）。

ここで最小の劣化率がＩ_ｚのとき、Ｒ，Ｇ，Ｂの光源制御量Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｇ，Ｃ_Ｂは以下の式となる。つまり、劣化が最大に進んだ光源色に対して他の光源色を揃えるように光源出力を制御するのである。

尚、予めメモリ２５には初期調整時の光量以外に初期調整時の光源制御量も記憶しておき、初期調整時に光源を制御している場合には、その光源制御量をも考慮し、上記（１５）〜（１７）式で求めたＲ，Ｇ，Ｂの光源制御量Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｇ，Ｃ_Ｂに代えて、次の（１５Ａ）〜（１７Ａ）式の演算を行い、最終的な制御量Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｇ，Ｃ_Ｂを求め、それに基づいて光源出力を制御するものとすることができる。ここで、初期調整時の光源制御量をＡ_Ｒ，Ａ_Ｇ，Ａ_Ｂとし、上で求めたＩ_ｚは最小の劣化率である。

本実施の形態の経時変化補正装置によれば、光センサーを投影像に影響を与えない位置に設置し、スクリーン面においてＲＧＢ信号が均一分布となる領域の光量を測定し、ＲＧＢ信号値とこの測定光量との関係式からＲＧＢ各々の光量を推定し、これとＲＧＢ初期調整値との比からＲＧＢ各々の劣化率を求め、さらに、ＲＧＢ光源のうち最小の劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御するので、オーバースキャン部ではない、実映像が投射されるスクリーン面の光量を測定しつつも、ホワイトバランスの経時変化の補正が常に正しく行える。

尚、光センサー１０については、天井光からの影響を受けにくいスクリーン１３の上部位置に設置することで、外光の影響を無視しながらも簡易な演算によってホワイトバランスの経時変化の補正が常に正しく行える。

（第２の実施の形態）第１の実施の形態において、劣化率（Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚ）から光源を制御する際、ＲＧＢ光源それぞれの光源制御量と劣化率を元に制御量を決定する。

例えば、初期調整時にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの光量を７０％，１００％，８０％に制御し、Ｒ，Ｇ，Ｂの劣化率が５０％，８０％，６０％とする。初期光量をｘ，ｙ，ｚとする。第１の実施の形態の場合、劣化率を考慮した制御量は１．０（０．５／０．５），０．６２５（０．５／０．８），０．８３３（０．５／０．６）となり、補正後の光量は０．５ｘ，０．５ｙ，０．５ｚ、補正後の光源制御量は７０％（７０％×１），６２．５％（１００％×０．６２５），６６．６％（８０％×０．８３３）となる。

２回目以降では、測定光量が０．３ｘ，０．４ｙ，０．３５ｚとなった場合、初期調整時からの劣化率は３０％（０．３ｘ／ｘ），４０％（０．４ｙ／ｙ），３５％（０．３５ｚ／ｚ）となる。劣化率を考慮した制御量は、１．０（０．３／０．３），０．７５（０．３／０．４），０．８６（０．３／０．３５）となり、補正後の光量は０．３ｘ，０．３ｙ，０．３ｚ、補正後の光源制御量は７０％（７０％×１），４６．９％（６２．５％×０．７５），５７．３％（６６．６％×０．８６）となる。

しかしながら、光源制御量を考慮し、劣化した光源を１００％まで出力すると、０．７１ｘ（０．５ｘ／０．７），０．８ｙ（０．８ｘ／１．０），０．７５ｚ（０．７／０．８）となるので、０．７１ｘが最小の劣化率を示す値となる。よって、劣化率を考慮した制御量は１．０（０．７１ｘ／０．７１ｘ），０．８８８（０．７１ｙ／０．８ｙ），０．９４７（０．７１ｚ／０．７５ｚ）となる。よって、補正後の光量は０．７１ｘ，０．７１ｙ，０．７１ｚ、補正後の光源制御量は１００％（１００×１．０），８８．８％（１００×０．８８８），９４．７％（１００×０．９４７）となる。

また、２回目以降で再び補正する場合、劣化率を４０．０％（０．４ｘ／ｘ），６０．０％（０．６ｙ／ｙ），５０．０％（０．５ｚ／ｚ）とし、劣化した光源を１００％まで出力すると、０．４ｘ（０．４ｘ／１．０），０．６８ｙ（０．６ｙ／０．８８８），０．５３ｚ（０．５ｚ／０．９４７）となるので、０．４ｘが最小の劣化率を示す値となる。よって、劣化率を考慮した制御量は１．０（０．４ｘ／０．４ｘ），０．５８８（０．４ｙ／０．６８ｙ），０．７５５（０．４ｚ／０．５３ｚ）となる。よって、補正後の光量は０．４ｘ，０．４ｙ，０．４ｚ、補正後の光源制御量は１００％（１００×１．０），５８．８％（１００×０．５８８），７５．５％（１００×０．７５５）となる。

このように、光源制御量を考慮することで光源のパワーを有効活用できる。

そこで、第２の実施の形態の経時変化補正装置は、図１に示した第１の実施の形態と同様の構成において、劣化率算出部２６がこの光源制御量を考慮する機能を付加的に備えたことを特徴とする。したがって、この劣化率算出部２６は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１３において、追加的に次の演算処理を実行し、光源制御量を考慮した制御量を光源制御部２１に出力すると共に、補正後の光源制御量をメモリ２５に保存する。つまり、ＲＧＢ光源それぞれの光源制御量がＡ_Ｒ，Ａ_Ｇ，Ａ_Ｂであり、光源制御量を考慮した最小の劣化率を示すのが上記第１の実施の形態と同様にＩ_ｚである場合、劣化率算出部２６は上記（１５）式〜（１７）式に対して、（１５’）式〜（１７’）式によりＲ，Ｂ，Ｇの制御量を算出して光源制御部２１に出力する。

尚、本実施の形態にあっても、光センサー１０は外光の影響を受けにくいスクリーン１３の上部位置に設置することが望ましい。

（第３の実施の形態）第３の実施の形態の経時変化補正装置は、図１に示した第１の実施の形態と同様の構成であるが、均一分布判定部２２が実行するＲＧＢ信号の均一分布領域の判定処理が第１の実施の形態とは異なり、高周波成分の累積を使用することを特徴とする。したがって、他の構成要素はすべて第１の実施の形態と共通である。以下、特徴部分について説明する。

図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１−１に示すように、均一分布判定部２２は入力画像データに対して、高周波成分を４方向（水平、垂直、斜め２方向）について算出する。注目画素（ｉ，ｊ）の４方向の高周波成分ＨＰＦ_ｈ（水平方向）、ＨＰＦ_ｖ（垂直方向）、ＨＰＦ_ｄ１、（斜め方向１）、ＨＰＦ_ｄ２（斜め方向２）は次の式（１８）〜（２１）より算出する。

次に、ステップＳ１−２に示すように、式（１８）〜（２１）より算出した値のうち、最小値Ｍ［ｉ，ｊ］を注目画素の高周波成分とし、測定している領域内（０≦ｉ≦ｍ，０≦ｊ≦ｎ）の高周波成分の累積加算値ＨＰＦを以下の（２２）式によって算出する。

さらにステップＳ３’に示すように、均一分布判定部２２は、算出した高周波成分の累積加算値ＨＰＦが一定値より小さい場合、その領域はＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定する。ステップＳ５以降の処理は第１の実施の形態と同様である。

この第３の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。尚、第３の実施の形態にあっても、第２の実施の形態のように初期調整時の光量の抑制量を考慮する機能を付加することができ、それによって、光源のパワーをいっそう有効に活用できる。

（第４の実施の形態）図５は本発明の第４の実施の形態の寄与度を用いる経時変化補正装置のブロック図である。本実施の形態の経時変化補正装置は、第１の実施の形態と同様に、光源１３、光源制御部２１、光量測定部２３、距離調整値記憶部２４、メモリ２５、劣化率算出部２６を備え、均一分布判定部２２に代えて平均信号値算出部２２−１を備え、さらに、寄与度記憶部２７を備えている。図５において、その他、第１の実施の形態と共通する要素には図１で用いたものと共通の符号を用いて示してある。

次に、本実施の形態によるホワイトバランス補正処理について、図６、図７を用いて説明する。後述する方法でスクリーン１１の各画素（ｉ，ｊ）の寄与度Ｃ_ｉｊを算出し、寄与度記録部２７にそのデータを記憶する（ステップＳ２−１）。そして、平均信号値算出部２２−１は入力画像データの任意のシーン１〜３に対して寄与度を考慮した平均信号値ＲＧＢ信号値（Ｒｔ，Ｇｔ，Ｂｔ）を算出してメモリ２５に保存する（ステップＳ２−２）。そして光量測定部２３は各シーンでの光量Ｌを測定してメモリ２５に保存する（ステップＳ５）。メモリ２５に保存したＲＧＢ信号値と光量との関係式が３つになれば次の処理に移行する（ステップＳ７）。

劣化率算出部２６は、この平均信号値算出部２２−１の算出した平均信号（Ｒｔ，Ｇｔ，Ｂｔ）と光量測定部２３で測定した光量Ｌを用い、後述する演算式によってＲＧＢの光量（ｘ，ｙ，ｚ）を算定し、初期調整値（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）との比較によって劣化率を算定し、光源制御部２１によりＲＧＢ各光源のパワーを制御する（ステップＳ９〜Ｓ１５）。

プロジェクションディスプレイのスクリーン１１に投影される光の寄与度から平均ＲＧＢ信号を算出する方法を示す。まず、スクリーン１１の１画素ごと順に１００％パワーで点灯させ、そのときの光量を光センサー１０にて測定して図６のように各画素の寄与度Ｃ_ｉｊを算出する。光センサー１０の近くでは寄与度は大きく、遠くなれば寄与度は低い。

各画素ごとの任意の映像で寄与度Ｃ_ｉｊを考慮した平均信号値（Ｒｔ，Ｇｔ，Ｂｔ）は式（２３）〜（２５）となる。ここで、映像の水平方向の画素数をＩ、垂直方向のライン数をＪとし、注目画素（ｉ，ｊ）のときの寄与度をＣ_ｉｊ、ＲＧＢ信号値をＲ_ｉｊ，Ｇ_ｉｊ，Ｂ_ｉｊとする。

平均信号値算出部２２−１において、以上の式（２３）〜（２５）を任意のシーン１〜３に対して求める。他方、それぞれのシーンに対する光量Ｌを光センサー１０、光量測定部２１によって測定する。そして、劣化率算出部２６にて、得られた３つの関係式から第１の実施の形態と同様にＲＧＢ各々の光量（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。劣化率算出部２６ではさらに、初期調整値（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）との比により劣化率を求め、第１の実施の形態と同様に、最小の劣化率を示す光源色の劣化率に他の光源色の光量を揃える制御指令を光源制御部２１に出力し、光源制御部２１によってＲＧＢ光源１３を制御し、ホワイトバランスを補正する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、オーバースキャン部以外のスクリーン面の光量を測定し、光センサーによる測定量の不均一さを考慮した平均ＲＧＢ信号と光量との関係を算出することでＲＧＢ各々の光量を推定し、周辺光量比やスクリーンむらを考慮した経時変化の補正を行うことができ、これによりホワイトバランスの経時変化の補正が常に正しく行える。

尚、本実施の形態にあっても、第１の実施の形態に対する第２の実施の形態のように、各光源色の初期制御値が１００％でない場合、現在の劣化率を１００％に対して換算し、その分だけ発光量を大きくすることでホワイトバランスの補正と共に画面が暗くなりすぎることを防ぐことができるようになる。また、本実施の形態にあっても、光センサー１０は外光の影響を受けにくいスクリーン１３の上部位置に設置することが望ましい。

（第５の実施の形態）光量を測定するセンサーの位置によるが、一般環境の中で経時変化の補正を行うためには、外光の影響を考慮する必要がある。本発明の第５の実施の形態のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置は、スクリーン１１に達する外光を考慮してホワイトバランスを自動補正する機能を有し、図８に示すように、第１の実施の形態における光量測定部２３、劣化率算出部２６それぞれに代えて、外光を測定する機能を付加的に有する光量測定部２３’と、外光の影響を除去した後に各光源色の劣化率を算出する外光・劣化率算出部２６’とを備えたことを特徴とする。

本実施の形態の経時補正装置によるホワイトバランス補正処理は図９、図１０のフローチャートによる。まず、図９のステップＳ１００、そして図１０におけるステップＳ１０１，Ｓ１０３のように、光量測定部２３’では、電源投入時やユーザーによる映像の切り替えの際に黒の映像をスクリーン１１に投影させる（ステップＳ１０５）。そして、そのときの光量ａを測定し、これを外光量ａとしてメモリ２５に保持する（ステップＳ１０７）。

以下、第１の実施の形態と同様に均一分布判定部２２によりシーン１〜３の均一分布領域を判定し（ステップＳ１，Ｓ３）、光量測定部２３’により該当シーン１〜３での光量Ｌを測定して３つの関係式を作成する（ステップＳ５，Ｓ７）。ただし、本実施の形態の場合、外光・劣化率演出部２６’は、次の処理により光センサー１０で測定される光量Ｌの値から外光ａの差分をとり、外光の影響をなくす処理をし、その後に各光源色の劣化率を算出する（ステップＳ９’，Ｓ１１）。

このときの３つの関係式は、以下の式（２６）〜（２８）の通りである。

これらの関係式を用いて行う劣化率の算出、そして得られた最小劣化率を基準としてホワイトバランスを一致させる光源制御量の算出、そして光源出力の制御は第１の実施の形態と同様のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１５による。ただし、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３それぞれは、Ｌ１−ａ，Ｌ２−ａ，Ｌ３−ａである。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加えて、外光の影響を排除することができ、より正しくホワイトバランスの経時変化に対する補正ができる。

尚、外光を考慮するのに、計算量は増えるが、外光・劣化率算出部２６’により次の演算を実行させることで、外光を測定することなく、外光の影響を考慮したホワイトバランスの経時変化の補正が可能である。すなわち、ＲＧＢ信号と光量、外光の関係式よりＲＧＢの各信号のみの光量を推定する。図１１にはフローチャートを示している。第１の実施の形態と共通する処理ステップには同一符号を用いて示している。

ここでは、Ｒの光量をｘ、Ｇの光量をｙ、Ｂの光量をｚとし、まずシーン１のときのＲＧＢ信号を（Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４）とし、そのときの光量をＬ４とする。このときの関係を式（２９）に示す。同様に式（３０）に、シーン２のときのＲＧＢ信号（Ｒ５，Ｇ５，Ｂ５）と光量Ｌ５の関係を示し、式（３１）にシーン３のときのＲＧＢ信号（Ｒ６，Ｇ６，Ｂ６）と光量Ｌ６の関係を示す。外光量は仮にａであり、一定とする。ただし、測定したものではない。

式（２９），（３０）の差分より式（３２）を、式（２９），（３１）の差分より式（３３）を、式（３０），（３１）の差分より式（３４）を算出する（ステップＳ９−１）。

式を展開していくと、Ｒ，Ｇ，Ｂについての光量ｘ，ｙ，ｚは式（３５），（３６），（３７）となる（ステップＳ９−２）。

ここで、Ｒ４−Ｒ５＝Ｒ４’，Ｇ４−Ｇ５＝Ｇ４’，Ｂ４−Ｂ５＝Ｂ４’，Ｌ４−Ｌ５＝Ｌ４’，Ｒ４−Ｒ６＝Ｒ５’，Ｇ４−Ｇ６＝Ｇ５’，Ｂ４−Ｂ６＝Ｂ５’，Ｌ４−Ｌ６＝Ｌ５’，Ｒ５−Ｒ６＝Ｒ６’，Ｇ５−Ｇ６＝Ｇ６’，Ｂ５−Ｂ６＝Ｂ６’，Ｌ５−Ｌ６＝Ｌ６’とする。以降の処理については、上述した第１の実施の形態また第５の実施の形態のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１５と同様である。

このような演算式を用いることで、計算量は増えるが、外光量ａを実際に測定することなくその影響を排除してホワイトバランスの経時変化補正ができる。

（第６の実施の形態）図１２に示す第６の実施の形態の経時変化補正装置は、第１の実施の形態に対する第４の実施の形態と同様に、外光を考慮する第５の実施の形態に対して、均一分布判定部２２に代えて平均信号値算出部２２−１を備え、さらに、寄与度記憶部２７を備えたことを特徴としている。図１２において、その他、第１、第５の実施の形態と共通する要素には図１、図８で用いたものと共通の符号を用いて示してある。

本実施の形態では、寄与度記録部２７が第４の実施の形態と同様の方法でスクリーン１１の各画素（ｉ，ｊ）の寄与度Ｃ_ｉｊを測定したデータを記憶している。そして、平均信号値算出部２２−１は入力画像データの任意のシーン１〜３に対して寄与度を考慮した平均信号値を算出する。劣化率算出部２６’は、この平均信号値算出部２２−１の算出した平均信号（Ｒｔ，Ｇｔ，Ｂｔ）と光量測定部２３’で測定した外光量ａ、実測光量Ｌを用い、第４の実施の形態と同様の演算式によってＲＧＢの光量（ｘ，ｙ，ｚ）を演算し、初期調整値（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）との比較によって劣化率を算定し、光源制御部２１によりＲＧＢ各光源のパワーを制御する。

これによっても、第４の実施の形態と同様の効果に加え、第５の実施の形態と同様、外光の影響を排除したホワイトバランスの経時変化補正ができる。

（第７の実施の形態）図１３に、本発明の第７の実施の形態の経時変化補正装置の構成を示している。本実施の形態は、従来テレビジョンセットに備え付けられていた明るさセンサーを廃し、外光量測定手段により周囲の明るさを推定し、これによって光源制御を行うことを特徴とする。すなわち、本実施の形態の経時変化補正装置は、図８に示した第５の実施の形態に対して、さらに外光量に応じて周囲の明るさを推定する周囲の明るさに応じた明暗補正量算出部２７を追加的に備えている。これにより、電源投入時の外光量測定値あるいは映像切替時の黒映像に対する外光量の測定値を利用し、劣化率に対する光源制御に加えて、周囲の明るさに応じて光源１３の明るさを制御する。

これにより、従来用いられている明るさセンサーを排除することができ、その分、ハードウェアコストを低減できる利点がある。

尚、上記の第３の実施の形態〜第７の実施の形態にあっても、第２の実施の形態と同様に光源制御量に基づいて劣化率を調整することができ、光源のパワーを有効活用できる。

また、ここに示した実施の形態は本発明の一例であって、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明の第１の実施の形態の経時変化補正装置のブロック図。 上記実施の形態の経時変化補正装置を採用するプロジェクションディスプレイのブロック図。 上記実施の形態によるホワイトバランス補正処理のフローチャート。 本発明の第３の実施の形態によるホワイトバランス補正処理のフローチャート。 本発明の第４の実施の形態の経時変化補正装置のブロック図。 上記実施の形態において採用する光センサーに対するスクリーン各部からの光量寄与度分布を示す説明図。 上記実施の形態によるホワイトバランス補正処理のフローチャート。 本発明の第５の実施の形態の経時変化補正装置のブロック図。 上記実施の形態によるホワイトバランス補正処理のフローチャート。 上記実施の形態による外光量測定処理のフローチャート。 上記実施の形態の変形例によるホワイトバランス補正処理のフローチャート。 本発明の第６の実施の形態の経時変化補正装置のブロック図。 本発明の第７の実施の形態の経時変化補正装置のブロック図。

符号の説明

１０…光センサー、１１…スクリーン、１３…（ＲＧＢ）光源、２１…光源制御部、２２…均一分布判定部、２２−１…平均信号値算出部、２３…光量測定部、２３’…光量測定部、２４…初期調整値記憶部、２５…メモリ、２６…劣化率算出部、２６’…外光・劣化率算出部、２７…寄与度記憶部、２８…明暗補正量算出部

Claims (8)

1. ＲＧＢ光源を用いたプロジェクションディスプレイのスクリーン上の特定の領域に投影される映像の光量を測定する光センサーと、
   入力画像の前記特定の領域に対応する領域でＲＧＢ信号が均一な分布を示すかどうかを判定する均一分布判定部と、
   前記均一分布判定部がＲＧＢ信号が均一な分布を示すと判定したときに、前記光センサーにて測定されたスクリーンの光量とそのときの入力画像の該当領域のＲＧＢ信号値を保存するメモリと、
   初期調整時のＲＧＢ光量を保存する初期調整値記憶部と、
   前記メモリに保存された光量とＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出する劣化率演算部と、
   ＲＧＢ光源のうち最も進んだ劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御する光源制御部とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
2. 前記光センサーを前記スクリーンの上部に設置したことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
3. プロジェクションディスプレイのスクリーンに対して所定の位置に設置され、当該スクリーンに投影される映像の光量を測定する光センサーと、
   予めスクリーンの各画素位置から前記光センサーへの光の到達寄与度を保存する寄与度記憶部と、
   入力画像の画素ごとのＲＧＢ信号について前記寄与度記憶部の画素ごとの寄与度を用いて平均ＲＧＢ信号値を算出する平均信号算出部と、
   前記入力画像が投影されたスクリーンに対して、前記光センサーにて測定された光量と、そのときの前記平均ＲＧＢ信号値とを保存するメモリと、
   初期調整時のＲＧＢ光量を保存する初期調整値記憶部と、
   前記メモリに保存された実光量と平均ＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出する劣化率演算部と、
   ＲＧＢ光源のうち最も進んだ劣化率を示す光源色の出力に揃えるように他の光源色の出力を制御する光源制御部とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
4. 前記光量測定部は光センサーにて黒画面時の光量を測定し、外光量として前記メモリに保存し、
   前記劣化率演算部は、前記外光量を測定光量から差し引いた値を前記実光量とし、当該実光量と平均ＲＧＢ信号値との関係から算出したＲＧＢ各々の光量と、前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
5. 前記光量測定部は、外光の影響を考慮するために、電源投入時や映像切替え時に黒の映像を投影して外光量を測定することを特徴とする請求項４に記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
6. 前記劣化率演算部の算出した外光量に基づき、前記ディスプレイの周辺の明るさを推定し、前記光源制御部に対して周辺の明暗に合わせた補正量を指令する明暗補正量算出部を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
7. 前記劣化率演算部は、前記メモリに保存された光量から任意の外光量を差し引いた光量とＲＧＢ信号値との関係から前記外光量を含まない光量とＲＧＢ信号との関係式を導出し、導出した関係式からＲＧＢ各々の光量を求め、求めたＲＧＢ各々の光量と前記初期調整値記憶部に記憶されている初期調整時のＲＧＢ光量とを比較して劣化率を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。
8. 前記劣化率演算部は、前記ＲＧＢ光源それぞれの劣化率以外にＲＧＢ光源それぞれの光源制御量も含めて考慮した劣化率を求め、
   前記光源制御部は、前記ＲＧＢ光源の中で一番進んだ劣化率を示す光源色を基準としてその出力に揃えるように他の光源色の制御量を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクションディスプレイの経時変化補正装置。

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