JP2008312085A - プロジェクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】投射面上に投射される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制する。
【解決手段】２つの画像形成ユニット（第１〜第３及び第４〜第６光変調素子を有する）と１つの投射光学系とを有するプロジェクタにおいて、投射面上に投射される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制するための画像補正装置５１０は、前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行う画像補正処理部５１１を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、プロジェクタ、画像補正装置及び画像補正方法に関する。
従来、２つのプロジェクタを用いて同一画像を１つのスクリーン（投射面）にスタック投射する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにしてスタック投射された画像光は輝度がほぼ２倍となり、スクリーン上に投射される画像光は非常に明るいものとなる。
しかしながら、上記のようにスタック投射する場合、２つのプロジェクタからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることは容易ではない。２つのプロジェクタからの画像光が正しく重畳されないと、投射画像の画像品質が低下する。
このような問題を解決することが可能な従来のプロジェクタとして、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して２つの画像形成ユニットに向けて射出する偏光分離光学系と、２つの画像形成ユニットからの画像光を合成する偏光合成光学系とを備えるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
従来のプロジェクタによれば、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して、各画像形成ユニットで画像光を形成した後、２つの画像光を偏光合成光学系で合成して当該合成光を１つの投射光学系でスクリーンに投射することとしているため、２つの画像形成ユニットからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることが可能となる。その結果、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
特開平５−１０７６３９号公報 特開平１−１２６６７８号公報
しかしながら、本発明者による調査によれば、従来のプロジェクタにおいては、レンズインテグレータ等の光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生することが判明した。スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生すると、投射画像の画像品質が低下してしまう。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、投射面上に投射される画像光の色むらの発生を抑制し、もって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能なプロジェクタ、画像補正装置及び画像補正方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生する原因を徹底的に調査した。その結果、光学系の原因としては、「（１）ダイクロイックミラーがシステム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されていること」、「（２）ダイクロイックミラーに入射する光が完全な平行光ではないこと」、「（３）光の入射角度によってダイクロイックミラーの分光特性が変化すること」、及び「（４）２つの画像形成ユニットから射出される２つ
の画像光について、同一の色光に着目したとき、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが、投射面上で左右方向における一方側に投射され、第１ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光とが、投射面上で左右方向における他方側に投射されること」の４つの要因が複合的に重なったものであるという知見を得た。以下、図６〜図９を用いて詳細に説明する。
図６は従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図である。
図７は従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図である。図７（ａ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干集束した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干発散した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図である。
図８は第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図である。
図９は従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図である。図９において、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。
なお、図９において、図面を簡略化するため、図６で示した照明装置９１０内の一部の光学要素、リレー光学系９３６，９６６における入射側レンズ及びリレーレンズ、光変調素子９４０Ｒ〜９４０Ｂ，９７０Ｒ〜９７０Ｂ並びに投射光学系９９２の図示を省略している。
なお、以下に説明する従来のプロジェクタ９００は、特許文献２に記載されたプロジェクタとは、第１〜第４ダイクロイックミラーで反射される色光又は透過する色光が異なる点、及び色合成光学系としてクロスダイクロイックミラーではなくクロスダイクロイックプリズムを用いている点などで異なるが、その他の点においては特許文献２に記載されたプロジェクタと同様の構成を有するものであり、上記した４つの要因を説明する上で問題となることはない。
従来のプロジェクタ９００は、図６に示すように、照明装置９１０と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー９１２と、２つの画像形成ユニット９２０，９５０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム９９０と、投射光学系９９２とを備える。画像形成ユニット９２０における色分離光学系９３０は、第１ダイクロイックミラー９３２及び第２ダイクロイックミラー９３４を有し、画像形成ユニット９５０における色分離光学系９６０は、第３ダイクロイックミラー９６２及び第４ダイクロイックミラー９６４を有する。第１ダイクロイックミラー９３２及び第３ダイクロイックミラー９６２は、赤色光を反射して他の色光（青色光及び緑色光）を透過する機能を有するものであり、第２ダイクロイックミラー９３４及び第４ダイクロイックミラー９６４は、緑色光を反射して青色光を透過する機能を有するものである。各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４は、システム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されている。
従来のプロジェクタ９００においては、光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、照明装置９１０からの光を完全に平行化することはできない。このため、各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４には、完全な平行光が入射するわけではなく、若干集束した光又は若干発散した光が入射することとなる。
例えば、第１ダイクロイックミラー９３２に若干集束した光が入射する場合は、図７（ａ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って手前側（照明装置９１０に近い側）の領域（以下、単に「手前側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って奥側（照明装置９１０よりも遠い側）の領域（以下、単に「奥側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射する。
また、第１ダイクロイックミラー９３２に若干発散した光が入射する場合は、図７（ｂ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射する。
このように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域に入射する光の角度と奥側領域に入射する光の角度とが異なるものとなることに加え、図８に示すように、光の入射角度によって第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性が変化することから、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間に光量差が生じることとなる。
なお、ここでは第１ダイクロイックミラー９３２を例に挙げて説明したが、他のダイクロイックミラー９３４，９６２，９６４についても同様のことが言える。
このとき、プロジェクタ９００を構成する各光学要素が、図６に示すように配置されていることから、偏光合成プリズム９９０から射出される合成光についてみると、図９に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域で反射又は透過する光（「○」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における手前側領域で反射又は透過する光（「△」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域で反射又は透過する光（「●」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における奥側領域で反射又は透過する光（「▲」の光路参照。）と重畳される。
このため、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー９６２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに足し合わされることとなるため、スクリーン上に投射される画像光のうち赤色光については、左右方向（水平方向）に光量むらが発生する。
なお、緑色光及び青色光についても同様のことが言えるため、スクリーン上に投射される画像光のうち緑色光及び青色光についても、左右方向（水平方向）に光量むらが発生し、その結果、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生することとなる。
このように、従来のプロジェクタにおいては、上記（１）〜（３）に起因して、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じてしまい、さらに、上記（４）の要因が重なることにより、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生するのである。
なお、従来のプロジェクタにおいては、光変調素子として偏光を変調する液晶パネルを用いているため、照明装置からの完全な平行光ではない偏光が当該液晶パネルに対して入射することに起因して、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に発生
する色むらはさらに大きくなる傾向にある。
本発明者は、以上の知見に基づいてさらなる研究を重ねた結果、ソフトウエア的な画像補正処理を施すことによって、スクリーン上に投射される各色光に対応する画像光の光量むら（以下では明るさむらという）を補正することができ、もって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
さらに、本発明者は、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投射面上で左右反対に投射され、かつ、第２ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第４ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投射面上で左右反対に投射されるようにすれば、投射面上に投射される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができることに想到した。
したがって、光学系をこのような構成とした上で、ソフトウエア的な画像補正処理を施すことにより、投射面上に投射される画像光の左右方向の色むらを、より効果的に抑制することができ、もって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
なお、ソフトウエア的な画像補正処理による色むら補正としては、投射面上に投射された各色光に対応する画像光を撮像して得られた撮像画像データに基づいて、各色光に対応する画像光に離散的に設定された複数の補正値取得位置において明るさ情報を取得し、取得した明るさ情報に基づいて、投射画像全体で明るさが均一になるような明るさむら補正値を求めることが行われている。具体的には、画像補正装置で補正を行う際の代表的な位置（補正基準位置という）の各々で明るさが均一になるような明るさむら補正値を求める。なお、補正値取得位置と補正基準位置とは必ずしも同じ位置である必要はないが、説明の簡単化のため、両者は同じ位置であるとして説明する。
このような補正処理を行う際、補正値取得位置すなわち補正基準位置を、より多く設定すれば、より高精度な明るさむら補正が可能となる。しかし、補正基準位置の数を増やすと、その分、明るさむら補正を行うための演算量が増加するとともに、記憶装置においては補正基準位置で取得された明るさむら補正値を記憶するための記憶領域をより多く確保する必要がある。このため、それに対応できる高性能な演算装置、大きな記憶容量を有する記憶装置が必要となり、高コスト化につながるといった課題が生じる。
例えば、特許文献２に開示されたプロジェクタのように、２つの画像形成ユニットと１つの投射光学系を有するプロジェクタにおいて、明るさむら補正をソフトウエア的に行う際、各々の画像形成ユニットから投射される画像光に対して設定する補正基準位置を多数設定すると、明るさむら補正を行うための画像補正装置として、高性能な演算装置、大きな記憶容量を有する記憶装置などを必要とすることとなる。本発明はこれらの問題点を解消することを可能とする。
（１）すなわち、本発明のプロジェクタは、照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、前記画像光の明
るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有し、前記画像補正装置は、前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行う画像補正処理部を有することを特徴とする。
このように、２つの画像形成手段（第１画像形成手段及び第２画像形成手段）と１つの投射光学系を有するプロジェクタにおいて、上記したような画像補正処理による明るさむら補正処理を行うことによって、第１画像形成手段から射出される第１画像光及び第２画像形成手段から射出される第２画像光による投射面上での投射画像に生じる色むらを抑制することができ、もって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
また、本発明のプロジェクタにおいては、第１画像形成手段及び第２画像形成手段から投射される同じ色光に対応する各々の画像光における補正基準位置が互いに異なるように設定している。
これにより、各々の画像形成手段から投射される画像光に設定される補正基準位置の数はそのままで、空間上（投射面上）においては、第１画像形成手段から投射される当該色光に対応する画像光に設定された補正基準位置の数と第２画像形成手段から投射される当該色光に対応する画像光に設定された補正基準位置の数とを合算した数とすることができる。このような構成とすることにより、各々の画像形成手段における明るさむら補正のための演算量やデータ量を抑えることができ、ソフトウエア及びハードウエアの負担を大きくすることなく、かつ、高精度な明るさむら補正が可能となる。
（２）前記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記画像補正処理部は、第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光を前記投射光学系から各々投射したときの前記各々の画像光の明るさ情報を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置で取得し、前記取得した各々の画像光における明るさ情報を用いることによって求められた前記複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて前記各々の画像光の明るさむら補正を行うことが好ましい。
このように、各補正基準位置における明るさ情報を取得して、取得した明るさ情報から求められた各補正基準位置における明るさ補正値に基づいて明るさ補正を行うことにより、各補正基準位置において適切な明るさ補正を行うことができる。
（３）前記（１）又は（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記画像補正処理部は、前記複数の補正基準位置における明るさむら補正値を補間処理することにより前記複数の補正基準位置以外の位置における明るさむら補正値を求めることが好ましい。
これにより、補正基準位置以外の位置の明るさむら補正値を適切に、かつ、容易に取得することができる。また、画像補正装置においては、補正基準位置で求められた明るさむら補正値のみを記憶すればよいので、明るさむら補正のための記憶領域を大量に確保する必要がない。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記複数の補正基準位置は、各々の補正基準位置の間隔が等しく設定されることが好ましい。
このように、各々の補正基準位置の間隔が等しくなるように各々の補正基準位置を設定することにより、各々の画像光の全体の領域から万遍なく適切に明るさむら補正値を取得することができる。
（５）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記複数の補正基準位置は、各々の補正基準位置の間隔がランダムに設定されることもまた好ましい。
このように、各々の補正基準位置の間隔をランダムに設定することも可能であり、ラン
ダムな設定であっても、補正基準位置が各々の画像光の全体の領域に散らばるような設定とすることにより、各々の画像光の全体の領域から万遍なく適切に明るさむら補正値を取得することができる。
（６）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記補正基準位置は、前記画像光の各領域に応じた設定密度を有するように設定されることもまた好ましい。
これにより、例えば、明るさむらの生じやすい箇所には、高密度で補正基準位置を設定し、それ以外は、低密度で設定するというように、実際の明るさむらの発生状況に応じた補正基準位置の設定が可能となり、このような補正基準位置の設定を行うことにより、実際の明るさむらの発生状況に対応した適切な明るさむら補正値を得ることができる。
（７）前記（１）〜（６）に記載のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系は、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、前記第２色分離光学系は、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、前記第１〜第３色光のそれぞれについて、前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることが好ましい。
前記（１）に記載のプロジェクタの光学系がこのような構成を有することにより、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と奥側領域で反射又は透過する色光との間で生じる光量差とは互いに打ち消される関係となる。その結果、投射面上に投射される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができる。したがって、光学系をこのような構成とした上で、（１）のプロジェクタにおけるソフトウエア的な画像補正処理を施すことにより、投射画像をより高品質なものとすることができる。
なお、この明細書において「投射面における左右方向（水平方向）」とは、投射面に対して平行な方向のうち、プロジェクタにおける各光学要素が配置される平面に対して平行な方向のことをいう。
また、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って手前側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置に近い側の領域のことをいい、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って奥側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置よりも遠い側の領域のことをいう。
（８）本発明の画像補正装置は、照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第
３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、前記画像光の明るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有するプロジェクタにおける前記画像補正装置であって、前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行う画像補正処理部を有することを特徴とする。
本発明の画像補正装置を、２つの画像形成手段（第１画像形成手段及び第２画像形成手段）と１つの投射光学系を有するプロジェクタの画像補正装置として用いることにより、前記（１）に記載のプロジェクタを構成することができ、（１）に記載のプロジェクタと同様の効果が得られる。なお、（８）に記載の画像補正装置においても、前記（２）〜（７）のプロジェクタと同様の特徴を有することが好ましい。
（９）本発明の画像補正方法は、照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、前記画像光の明るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有するプロジェクタにおける画像補正方法であって、前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行うことを特徴とする。
本発明の画像補正方法を、２つの画像形成手段（第１画像形成手段及び第２画像形成手段）と１つの投射光学系を有するプロジェクタの画像補正方法として用いることにより、前記（１）に記載のプロジェクタと同様の効果が得られる。なお、（９）に記載の画像補正方法においても、前記（２）〜（７）のプロジェクタと同様の特徴を有することが好ましい。
以下、本発明のプロジェクタ、画像補正装置及び画像補正方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
まず、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０の構成について、図１を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図である。本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０は、図１に示すように、赤色光（第１色光）、緑色光（第２色光）及び青色光（第３色光）を含む光を射出する照明装置１００と、偏光分
離光学系としての偏光分離ミラー２００と、第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０と、第１画像光を射出する第１画像形成手段としての第１画像形成ユニット１１００と、第２導光光学系としての反射ミラー２３０と、第２画像光を射出する第２画像形成手段としての第２画像形成ユニット２１００と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム３００と、偏光合成プリズム３００で合成された画像光を投射する投射光学系４００とを備える。
照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０の被照明領域側に配置される凹レンズ１１８と、凹レンズ１１８から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための第１小レンズを有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。
光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。
偏光分離ミラー２００は、照明装置１００からの光を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）と第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）とに分離する機能を有する。
第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を第１画像形成ユニット１１００に導光する機能を有する。
第１画像形成ユニット１１００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第１色分離光学系１２００と、第１色分離光学系１２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂと、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第１色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１４００とを有する。第１画像形成ユニット１１００からは、第１偏光成分を有する画像光（第１画像光という）が射出される。
第１色分離光学系１２００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー１２１０と、第１ダイクロイックミラー１２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー１２２０と、両面反射ミラー１２３０と、リレー光学系１２４０とを有する。第１色分離光学系１２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２２０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂに導く機能を有する。
第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光成分の光は、両面反射ミラー１２３０により曲折され、第１光変調素子１３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第１ダイクロイックミラー１２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０で反射され、第２光変調素子１３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過してリレー光学系１２４０に入射する。
リレー光学系１２４０は、入射側レンズ１２７０と、入射側の反射ミラー１２５０と、
リレーレンズ１２８０と、射出側の反射ミラー１２６０とを有し、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過した青色光成分の光を第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系１２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ１２７０を通過して反射ミラー１２５０で曲折され、リレーレンズ１２８０によりリレーされた後、反射ミラー１２６０で曲折されて、第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂのそれぞれは、液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する。
液晶パネルは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。入射側偏光板、液晶パネル及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
クロスダイクロイックプリズム１４００は、射出側偏光板から射出された各色光ごとに変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム１４００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
第２導光光学系としての反射ミラー２３０は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を第２画像形成ユニット２１００に導光する機能を有する。
第２画像形成ユニット２１００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第２色分離光学系２２００と、第２色分離光学系２２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂと、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第２色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム２４００とを有する。第２画像形成ユニット２１００からは、第２偏光成分を有する画像光（第２画像光という）が射出される。
第２色分離光学系２２００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー２２１０と、第３ダイクロイックミラー２２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第４ダイクロイックミラー２２２０と、リレー光学系２２４０とを有する。第２色分離光学系２２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２３０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂに導く機能を有する。
第３ダイクロイックミラー２２１０を透過した赤色光成分の光は、反射ミラー２２３０により曲折され、第４光変調素子２３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０で反射され、第５光変調素子２３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過してリレー光学系２２４０に入射する。
リレー光学系２２４０は、入射側レンズ２２７０と、入射側の反射ミラー２２５０（第１導光光学系の両面反射ミラー２１０）と、リレーレンズ２２８０と、射出側の反射ミラー２２６０（第１色分離光学系１２００の両面反射ミラー１２３０）とを有し、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した青色光成分の光を第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系２２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ２２７０を通過して両面反射ミラー２１０で曲折され、リレーレンズ２２８０によりリレーされた後、両面反射ミラー１２３０で曲折されて、第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
なお、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０においては、第１導光光学系の両面反射ミラー２１０をリレー光学系２２４０の反射ミラー（入射側の反射ミラー２２５０）として兼用し、第１色分離光学系１２００の両面反射ミラー１２３０を、リレー光学系２２４０の反射ミラー（射出側の反射ミラー２２６０）として兼用している。
第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００は、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
偏光合成プリズム３００は、第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とを合成する偏光合成面を有し、第１画像形成ユニット１１００から射出された第１画像光と、第２画像形成ユニット２１００から射出された第２画像光とを合成して投射光学系４００に射出する。
偏光合成プリズム３００から射出されたカラー画像は、投射光学系４００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０は、以上のような構成を有し、かつ、各光学要素が配置されている。これにより、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投射されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投射されるように構成されている。以下、図２を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図である。図２において、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。
なお、図２において、図面を簡略化するため、図１で示した照明装置１００内の一部の光学要素、リレー光学系１２４０，２２４０における入射側レンズ１２７０，２２７０及びリレーレンズ１２８０，２２８０、第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂ並びに投射光学系４００の図示を省略している。
本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０においては、図２に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射され
る赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の明るさむらの発生を抑制することが可能となる。
緑色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射される緑色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域で反射される緑色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射される緑色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射される緑色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち緑色光について、左右方向（水平方向）の明るさむらの発生を抑制することが可能となる。
青色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域を透過する青色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する青色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域を透過する青色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する青色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差とは互いに打ち消される。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち青色光について、左右方向（水平方向）の明るさむらの発生を抑制することが可能となる。
プロジェクタの光学系を上記した構成とすることによって、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光の左右方向の明るさむらの発生を抑制することができるが、プロジェクタの光学系を上記した構成とした上に、さらに、ソフトウエア的な画像補正処理を施すことによって、より一層の明るさむらの抑制効果を得ることができる。なお、明るさむら補正がなされることにより、結果として、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光の色むらの発生が抑制されるとする。
本発明の明るさむら補正の基本的な考え方は次のようなものである。
（１）明るさむら補正値の決定
投射画像において明るさむら補正値を取得するための代表的な位置を補正値取得位置として離散的に複数箇所設定し、設定された複数の補正値取得位置の各補正値取得位置においてそれぞれ明るさ情報を取得し、取得した明るさ情報に基づいて、投射画像全体での明るさが均一になるような明るさむら補正値を求める。具体的には、画像補正装置で補正を行う際の代表的な位置となる補正基準位置の明るさむら補正値を求める。
補正値取得位置と補正基準位置とは同じ位置でもよいし、異なる位置でもよい。また、一般的に補正基準位置は１画素単位であるが、補正値取得位置の範囲は明るさ情報の取得（撮像）のために、複数画素に相当する大きさでもよい。
上述の「投射画像全体での明るさが均一になるような」とは、「各補正基準位置での明るさが均一になるような」と言い換えられる。なお、補正値取得位置と補正基準位置とが同じ場合は、「各補正値取得位置での明るさが均一になるような」ともいえる。
本発明の実施形態では、説明の簡単化のため、「補正値取得位置」と「補正基準位置」とが同じ位置であるとして説明する。
（２）明るさむら補正の実行
画像補正装置では、補正を行う際の代表的な位置となる補正基準位置が離散的に複数箇所設定されている。画像補正装置は、「明るさむら補正値の決定」で求められた補正基準位置での明るさむら補正値を記憶している。画像補正装置は、補正基準位置に対しては記憶している明るさむら補正値を用い、補正基準位置間の位置に対しては記憶している補正基準位置の明るさむら補正値から線形補間などの補間処理によって求められた明るさむら補正値とを用いて投射すべき画像データに対し画像補正処理を行う。
また、このような明るさむら補正を行う際、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から投射される同じ色光に対応する各々の画像光における補正基準位置が互いに異なるように設定する。
図３は第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００における補正値取得位置すなわち補正基準位置の設定例を模式的に示す図である。図３において、太線で示す枠１は第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００における光変調素子から射出される画像光の輪郭に対応するものであるとする。
なお、ここでは、ＲＧＢの各色光のうち、Ｒ（赤）に対応する画像光についての明るさむら補正について説明する。
図３（ａ）は第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光（Ｒに対応する画像光）における補正値取得位置すなわち補正基準位置の設定例である。図３（ａ）において、黒丸で示す位置が補正値取得位置Ｐ１，Ｐ２，・・・（補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・という）であり、補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・は、横方向及び縦方向において等間隔（間隔ｄとする）に設けられているものとする。また、図３（ｂ）は第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光（Ｒに対応する画像光）における補正値取得位置すなわち補正基準位置の設定例である。図３（ｂ）において、白丸で示す位置が補正値取得位置Ｑ１，Ｑ２，・・・（補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・という）であり、補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・は、横方向及び縦方向において等間隔（間隔ｄとする）に設けられているものとする。
なお、本発明の実施形態においては、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光に設定された補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・の横方向及び縦方向の間隔ｄと第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光に設定された補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・の横方向及び縦方向の間隔ｄは同じであるとする。
図３（ｃ）は図３（ａ）と図３（ｂ）とを重ね合わせた状態を示す図であり、図３（ｃ）に示すように、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光と第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光とでは、補正値取得位置すなわち補正基準位置が異なった位
置に設定される。本発明の実施形態においては、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光における補正基準位置と、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光における補正基準位置とは、縦方向及び横方向において、それぞれｄ／２ずれた位置となるような設定としている。
図３に示すように、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光における補正基準位置と第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光における補正基準位置とを互いに異なった位置に設定することにより、空間上での補正基準位置の数は、第１光変調素子１３００Ｒに対応する画像光に設定された補正基準位置の数と第４光変調素子２３００Ｒに対応する画像光に設定された補正基準位置の数とが合算されたものとなる。
図４は本発明の実施形態に係る画像補正方法による明るさむら補正処理について説明する図である。図４において、細い実線で示す曲線Ａは、第１光変調素子１３００Ｒ及び第４光変調素子２３００Ｒから射出されるそれぞれの画像光をスクリーンＳＣＲにそれぞれ投射したときの横方向の各位置における明るさの分布を示すものであり、これは、各位置の基準値Ｌに対する明るさむらを表すものとなっている。なお、図４に示すような明るさむら補正処理は、図５に示す画像補正装置５１０の画像補正処理部５１１によって行われる。
また、図４において、基準値Ｌに沿って示されている黒丸は、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光に設定された補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・であるとし、白丸は第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光に設定された補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・であるとする。
図４に示すような明るさむらは、スクリーンＳＣＲに投射された画像光を撮像して得られた撮像画像データから得ることができる。
すなわち、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光の明るさむらは、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光をスクリーンＳＣＲに投射したときのスクリーンＳＣＲの画像光を撮像装置で撮像して得られた撮像画像データから得ることができる。同様に、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光の明るさむらは、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光をスクリーンＳＣＲに投射したときのスクリーンＳＣＲの画像光を撮像装置で撮像して得られた撮像画像データから得ることができる。
そして、図４に示すような曲線Ａで表される明るさむらから各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・及びＱ１，Ｑ２，・・・における明るさむら補正値を取得する。
例えば、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光においては、図４（ａ）に示すように、各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・における明るさむら補正値ΔＬＰ１，ΔＬＰ２，・・・を取得する。同様に、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光においては、図４（ｂ）に示すように、各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・における明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・を取得する。なお、図４（ａ）の場合、補正基準位置Ｐ１において取得される明るさむら補正値ΔＬＰ１はゼロ（ΔＬｐ１＝０）である。また、図４（ｂ）の場合、補正値基準位置Ｑ４において取得される明るさむら補正値ΔＬＱ４はゼロ（ΔＬＱ４＝０）である。
なお、各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・及びＱ１，Ｑ２，・・・で取得された明るさむら補正値は、図５に示す画像補正装置５１０の補正パラメータ記憶部５１２に記憶される。
また、画像補正装置５１０の画像補正処理部５１１は、実際に明るさむら補正を行う際には、補正パラメータ記憶部５１２に記憶されている各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＰ１，ΔＬＰ２，・・・を図４（ａ）の破線Ｂ１で示
すように線形補間することによって、各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・間のある位置における明るさむら補正値ΔＬｐｎ（添え字ｎは補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・間のある位置を表す）を求める。同様に、補正パラメータ記憶部５１２に記憶されている各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・を図４（ｂ）の破線Ｂ２で示すように線形補間することによって、各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・間のある位置における明るさむら補正値ΔＬＰｎ（添え字ｎは補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・間のある位置を表す）を求める。
このようにして、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光における各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・での明るさむら補正値ΔＬＰ１，ΔＬＰ２，・・・と、各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・を線形補間（図４（ａ）における破線Ｂ１参照）して得られた各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・間のある位置における明るさむら補正値ΔＬＰｎとが求められると、これらの各明るさむら補正値を用いて、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光の任意の位置の明るさむら補正処理を行うことができる。
図４（ａ）の一点鎖線で示す曲線Ｃ１は、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光における各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・及び各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・間の明るさむら補正結果である。
同様に、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光における各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・での明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・と、各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・を線形補間（図４（ｂ）における破線Ｂ２参照）して得られた各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・間のある位置における明るさむら補正値ΔＬＱｎとが求められると、これら各明るさむら補正値を用いて、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光の任意の位置の明るさむら補正処理を行うことができる。
図４（ｂ）の点線で示す曲線Ｃ２は、第４光変調素子２３００Ｒから射出される画像光における各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・及び各補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・間の明るさむら補正結果である。
このように、第１光変調素子１３００Ｒから射出される画像光及び第４光変調素子２３００Ｒから射出されるそれぞれの画像光に対して明るさむら補正を行うことができる。そして、第１光変調素子１３００Ｒから射出される明るさむら補正後の画像光及び第４光変調素子２３００Ｒから射出される明るさむら補正後の画像光が偏光合成プリズム３００によって合成されてスクリーンＳＣＲに投射される。
図４（ｃ）の太い実線で示す曲線Ｄは、第１光変調素子１３００Ｒから射出された明るさむら補正後の画像光と第４光変調素子２３００Ｒから射出された明るさむら補正後の画像光とが偏光合成プリズム３００によって合成されてスクリーンＳＣＲに投射されたときの明るさむらを表すものである。すなわち、曲線Ｄで表される明るさむらは、曲線Ｃ１で表される明るさむらと曲線Ｃ２で表される明るさむらが合成されたものとなる。なお、合成された明るさは２倍となるが、図４（ｃ）では明るさを１／２として示している。
図４（ｃ）に示すように、曲線Ｄで表される明るさむらは大幅に減少し、基準値Ｌにより近いものとなり、明るさむら補正効果が高いことがわかる。
なお、図４（ｂ）における明るさむら補正結果（曲線Ｃ２）は、図３（ｂ）に示す補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・のみで取得された明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・と補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・間のある位置における明るさむら補正値ΔＬＱｎに基づく補正結果であるが、これによっても比較的良好な補正結果が得られている。
これは、設定された補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・と当該補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・で取得される明るさむらとが、たまたま適切な関係となっていて、補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・における明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・が適切に取得される状況となっているためである。しかしながら、このように、補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・における明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・が適切に取得される状況
となることは期待できないのが一般的である。
なお、これまでの説明は、Ｒ（赤）の色光に対応する画像光の明るさむら補正処理についてであったが、Ｇ（緑）及びＢ（青）についても同様に明るさむら補正処理を行うことができる。
図５は本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能を説明するための構成図である。本発明の実施形態に係るプロジェクタは、図５に示すように、投射すべき画像データを入力する画像データ入力部５０１と、ユーザなどの指示に対応する信号をインタフェース信号（Ｉ／Ｆ信号という）として入力するＩ／Ｆ信号入力部５０２と、投射処理を行う際に必要な画像データ（例えば１フレーム分の画像データ）など格納する画像データ記憶部５０３と、第１画像形成ユニット１１００におけるＲＧＢの各光変調素子（第１光変調素子１３００Ｒ、第２光変調素子１３００Ｇ及び第３光変調素子１３００Ｂ）を駆動制御する第１〜第３光変調素子駆動制御部５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、第２画像形成ユニット２１００におけるＲＧＢの各光変調素子（第４光変調素子２３００Ｒ、第５光変調素子２３００Ｇ及び第６光変調素子２３００Ｂ）を駆動制御する第４〜第６光変調素子駆動制御部５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂと、種々の画像補正を行う画像補正装置５１０と、画像補正装置５１０に対する制御や各光変調素子の制御など全体的な制御を行う画像表示制御部５０８とを有している。
画像補正装置５１０は、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される画像光の明るさむらを補正する明るさむら補正処理及び明るさむら補正処理以外の各種の補正処理（第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００に共通の補正処理など）を行う画像補正処理部５１１と、画像補正処理部５１１が補正を行う際に用いる各種の補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶部５１２とを有している。
なお、補正パラメータ記憶部５１２に記憶される補正パラメータのうち、明るさむら補正処理に用いる補正パラメータは、例えば、Ｒ（赤）に対応する画像光の補正パラメータとしては、図４（ａ），（ｂ）に示す各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＰ１，ΔＬＰ２，・・・と、補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・とがある。
同様に、Ｇ（緑）及びＢ(青）に対応する画像光の補正パラメータとしては、当該画像
光における各補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＰ１，ΔＬＰ２，・・・と、補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・で求められた明るさむら補正値ΔＬＱ１，ΔＬＱ２，・・・とがある。
なお、各補正基準位置間の明るさむら補正値は、画像補正処理部５１１が明るさむら補正を行う際に、補正パラメータ記憶部５１２に記憶されている各補正基準位置における明るさむら補正値を線形補間などによって求める。これにより、補正パラメータ記憶部５１２では、明るさ補正を行うための補正パラメータとしては、補正基準位置で求められた明るさむら補正値のみを記憶すればよいので、明るさむら補正のための記憶領域を大量に確保する必要がない。
画像補正処理部５１１は、画像データ記憶部５０３に記憶された１フレーム分の画像データに対し、エッジ強調、色変換処理、γ補正など第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００に共通の補正処理などを行ったあと、最後に明るさむら補正処理を行う。
画像補正処理部５１１が行う明るさむら補正処理は、スクリーンＳＣＲ上に投射された画像を撮像して得られた撮像画像データに基づいて、図４で説明したような明るさむら補
正処理を行う。画像補正処理部５１１が図４で説明したような明るさむら補正処理を行うことにより、同じ色光を変調する２つの光変調素子（例えば、第１光変調素子１３００Ｒ及び第４光変調素子２３００）からそれぞれ射出された明るさむら補正後の画像光が偏光合成プリズム３００によって合成されてスクリーンＳＣＲに投射されたときの明るさむらを補正することができる。
以上説明したように、本発明の実施形態に係るプロジェクタによれば、光学系を図１に示すような構成とし、さらにそれに加えて、図３〜図５で説明したようなソフトウエア的な画像補正処理による明るさむら補正処理を施すことにより、高精度な明るさむら補正処理が可能となり、それによって、スクリーンＳＣＲに投射される画像光の左右方向の色むらを、より効果的に抑制することができる。
特に、本発明のプロジェクタにおいては、第１画像形成ユニット１１００から投射される画像光及び第２画像形成ユニット２１００から投射される画像光における補正基準位置が互いに異なるように設定している。
これにより、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から投射される画像光における補正基準位置の数はそのままで、空間上（スクリーンＳＣＲ上）においては、第１画像形成ユニット１１００から投射される画像光に設定された補正基準位置と第２画像形成ユニット２１００から投射される画像光に設定された補正基準位置とを合算した数とすることができる。このような構成とすることにより、各々の画像形成ユニットにおける明るさむら補正のための演算量やデータ量を抑えることができ、ソフトウエア及びハードウエアの負担を大きくすることなく、かつ、高精度な明るさむら補正が可能となる。
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（１）上記実施形態では、プロジェクタの光学系を図１に示すような構成として、図３〜図５を用いて説明したようなソフトウエア的な画像補正処理による明るさむら補正処理を行う例について説明したが、プロジェクタの光学系は、従来技術で説明した図６に示すような構成のものであってもよい。図６に示すような光学系を有するプロジェクタにおいても、図３〜図５にて説明したソフトウエア的な画像補正処理を施すことによって明るさむら補正処理を行うことができる。
（２）上記実施形態では、補正基準位置は、第１画像形成ユニット１１００における補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・及び第２画像形成ユニット２１００における補正基準位置Ｑ１，Ｑ２，・・・は、ともに等間隔（間隔ｄ）とし、第１画像形成ユニット１１００における補正基準位置に対して第２画像形成ユニット２１００における補正基準位置を縦方向及び横方向においてそれぞれｄ／２ずつずらした位置としたが、これに限られるものではない。
例えば、補正基準位置は、等間隔でなくてもよく、ランダムに設定することも可能である。また、第１画像形成ユニット１１００側と第２画像形成ユニット２１００側とにおいて補正基準位置の設定の仕方を異ならせることも可能である。
また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光の種類に応じて、それぞれ対応する画像光に設定する補正基準位置を変化させることも可能である。
また、各々の画像光の領域に応じて補正基準位置の設置密度を変化させることも可能である。例えば、画像光の両端部付近の領域に明るさむらが発生しやすいとすれば、明るさ
むらの発生しやすい領域において補正基準位置の設定密度を他の領域よりも高くする。これにより、実際の明るさむらの発生状況に対応した適切な明るさむら補正値を得ることができる。
なお、補正基準位置をランダムに設定するような場合や各々の画像光の領域に応じて補正基準位置の設置密度を変化させて補正基準位置を設定するような場合、補正基準位置Ｐ１，Ｐ２，・・・及びＱ１，Ｑ２，・・・は、一部が重複する位置となることを許容するものである。
（３）上述の実施形態では補正値取得位置と補正基準位置とが同じ位置であるとして説明したが、必ずしも両者は同じ位置である必要はない。
（４）上記実施形態に係るプロジェクタ１０においては、偏光分離光学系として偏光分離ミラーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光分離プリズム（偏光ビームスプリッタ）を用いることもできる。また、上記実施形態に係るプロジェクタ１０においては、偏光合成光学系として偏光合成プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に偏光合成面が形成された偏光合成素子を用いることもできる。
（５）上記実施形態に係るプロジェクタ１０においては、照明装置として、発光管を有する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（半導体レーザ）その他の固体光源を用いることもできる。
（６）上記実施形態に係るプロジェクタ１０においては、光変調素子として、透過型の液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型の液晶パネルを有する光変調素子を用いることもできる。
（７）上記実施形態に係るプロジェクタ１０においては、光変調素子として、液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロミラー型光変調素子を用いることもできる。
（８）本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタに適用する場合にも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
（９）前述の実施形態に係るプロジェクタ１０では、１つの照明装置で第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００を照明するようにしたが、それぞれに対応する照明装置（第１照明装置、第２照明装置という）を設ける構成としてもよい。この場合、第１照明装置は、第１偏光成分を有する光を射出する構成とし、第２照明装置は、第２偏光成分を有する光を射出する構成とすることによって前述の実施形態と同様の機能を有するプロジェクタを実現することができる。
本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図。 第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００における補正値取得位置すなわち補正基準位置の設定例を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る画像補正方法による明るさむら補正処理について説明する図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ１０の機能を説明するための構成図。 従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図。 従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図。 第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図。 従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図。
符号の説明
１００・・・照明装置、１１０・・・光源装置、１１２・・・発光管、１１４・・・楕円面リフレクタ、１１６・・・副鏡、１１８・・・凹レンズ、１２０・・・第１レンズアレイ、１３０・・・第２レンズアレイ、１５０・・・重畳レンズ、２００・・・偏光分離ミラー、２１０，１２３０・・・両面反射ミラー、２２０，２３０，１２５０，１２６０，２２２０，２２３０・・・ミラー、３００・・・偏光合成プリズム、４００・・・投射光学系、５０８・・・画像表示制御部、５１０・・・画像補正装置、５１１・・・画像補正処理部、５１２・・・補正パラメータ記憶部、１１００・・・第１画像形成ユニット、１２００，２２００・・・色分離光学系、１２１０，１２２０，２２１０，２２２０・・・ダイクロイックミラー、１２４０，２２４０・・・リレー光学系、１２７０，２２７０・・・入射側レンズ、１２８０，２２８０・・・リレーレンズ、１３００Ｒ，１３００Ｇ，１３００Ｂ，２３００Ｒ，２３００Ｇ，２３００Ｂ・・・光変調素子、１４００，２４００・・・クロスダイクロイックプリズム、２１００・・・第２画像形成ユニット、ＳＣＲ・・・スクリーン

Claims (9)

  1. 照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、
    前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、
    前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、
    前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、
    前記画像光の明るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有し、
    前記画像補正装置は、
    前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行う画像補正処理部を有することを特徴とするプロジェクタ。
  2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
    前記画像補正処理部は、第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光を前記投射光学系から各々投射したときの前記各々の画像光の明るさ情報を、前記各々の画像光において互いに異なる位置に離散的に設定された複数の補正基準位置で取得し、前記取得した各々の画像光における明るさ情報によって求められた前記複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて前記各々の画像光の明るさむら補正を行うことを特徴とするプロジェクタ。
  3. 請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
    前記画像補正処理部は、前記複数の補正基準位置における明るさむら補正値を補間処理することにより前記複数の補正基準位置以外の位置における明るさむら補正値を求めることを特徴とするプロジェクタ。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正基準位置は、各々の補正基準位置の間隔が等しく設定されることを特徴とするプロジェクタ。
  5. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正基準位置は、各々の補正基準位置の間隔がランダムに設定されることを特徴とするプロジェクタ。
  6. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記補正基準位置は、前記画像光の各領域に応じた設定密度を有するように設定されることを特徴とするプロジェクタ。
  7. 請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記第１色分離光学系は、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の
    色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、
    前記第２色分離光学系は、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、
    前記第１〜第３色光のそれぞれについて、
    前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、
    前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  8. 照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、
    前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、
    前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、
    前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、
    前記画像光の明るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有するプロジェクタにおける前記画像補正装置であって、
    前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基づいて行う画像補正処理部を有することを特徴とする画像補正装置。
  9. 照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子及び前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系を有する第１画像形成手段と、
    前記照明装置からの光を第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子及び前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系を有する第２画像形成手段と、
    前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、
    前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系と、
    前記画像光の明るさむらを補正する機能を有する画像補正装置とを有するプロジェクタにおける画像補正方法であって、
    前記第１〜第３光変調素子及び第４〜第６光変調素子のうち同じ色光を変調する２つの光変調素子で変調された当該色光に対応する各々の画像光の明るさむら補正を、前記各々の画像光において離散的に設定された複数の補正基準位置における明るさむら補正値に基
    づいて行うことを特徴とする画像補正方法。
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