JP2009116208A - リアプロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の構成では、光出力検出素子が液晶パネルの前段に配置されているため、光源１の劣化は検出できても、液晶パネルや、その他光学部品の劣化まで検出することができない。
本発明は、光源１のみならず、光学部品それぞれの劣化状況もホワイトバランス補正に適用できるリアプロジェクション装置を提供する。
【解決手段】スクリーン３に投射される映像のマスク信号領域４に光出力検出素子５を装着し、この光出力検出素子５に対して、ホワイトバランス調整用の映像信号を投射し、光出力検出素子５からのセンサー入力信号を処理し、光源輝度と映像信号を制御してホワイトバランスの制御を行うものである。これにより、所期の目的を達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルに投影した投影信号をミラー等に反射させ、スクリーンに画像を投射するリアプロジェクション装置に関するものである。

従来のリアプロジェクタ装置においては、光源の赤・青・緑の光出力を検出する光出力検出素子を液晶パネルの前段に設け、液晶パネルに入射する前の光源の明るさや発色特性の変化によるスクリーン上の映像の明るさや色再現性の劣化を検出する。この検出結果を基に、メタルハライド光源の色再現性が変化した場合には、赤，青色バランス調整回路は、それぞれ赤，青色液晶パネルの光透過率をメタルハライド光源の色バランスの変化をキャンセルするように制御する。このような制御により、メタルハライド光源の明るさや発色特性の変化によるスクリーン上の映像の明るさが変化したり色再現性が劣化したりするのを防止することができる。（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１１３３１４号公報

前記従来の構成では、液晶パネルや、その他光学部品の劣化により映像の色、輝度が目標とするものからずれてしまう。これは、光出力検出素子が液晶パネルの前段に配置されているため、光源の劣化は検出できても、液晶パネルや、その他光学部品の劣化まで検出することができないためである。

そこで本発明は、映像の色、輝度が目標とするものからずれないリアプロジェクション装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のリアプロジェクション装置は、
スクリーンに投射される映像のマスク信号領域に光出力検出素子を装着し、
この光出力検出素子に対して、映像の色、輝度調整用の映像信号を投射し、光出力検出素子のセンサー信号を処理し、光源輝度と映像信号を制御して映像の色、輝度の制御を行うものである。これにより、所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、本発明のリアプロジェクション装置は、
スクリーンに投射される映像のマスク信号領域に光出力検出素子を装着し、
この光出力検出素子に対して、輝度／ホワイトバランス調整用の映像信号を投射し、光出力検出素子のセンサー信号を処理し、映像信号を制御して映像の色、輝度の制御を行うようにしたので、映像の色、輝度が目標値からずれなくすることができる。

以下に、本発明のリアプロジェクション装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
映像の色、輝度を制御する具体例としては、映像自体の明るさを常に出荷時の設定に保つ光源の輝度制御と、映像の色を目標の設定に保つためのホワイトバランスの制御が挙げられる。

実施の形態１では、光源１の輝度制御について説明をする。

図１は、本発明のリアプロジェクション装置の構成図を示す。

本発明のリアプロジェクション装置では、輝度調整が可能な光源１を備え、
この光源１からの照明光は映像光表示部２を通過し、投射のためにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に分光される。

この分光された３原色の映像と、映像信号制御部７での映像信号が映像光表示部２において合成され、映像情報出力としてスクリーン３に投射される。

スクリーン３は、可視領域と、視聴者からは見えないオーバスキャン領域４に分かれる。

このオーバスキャン領域４には、光出力検出素子５が設置されている。

光出力検出素子５とは、光の輝度の強さを測定できるセンサー素子である。

この光出力検出素子５に対して任意の信号を投影することができる映像信号制御部７があり、この映像信号制御部７では、光出力検出素子５に対して映像の色、輝度を制御をするために必要な映像信号を生成し映像光表示部２を通して投射される。

輝度を制御するために必要な映像信号は、最大輝度を示すための白映像信号であり、映像信号制御部７で生成、映像光表示部２を通して投射される。

この投射された映像信号は光出力検出素子５に投射され、光出力検出素子５からこの映像信号に応じた信号が出力される。

この信号を光源輝度／ホワイトバランス制御部６が受け取り、記憶装置部８に予め記録された輝度情報と比較され、映像の色、輝度を制御するための情報が算出される。

この輝度制御方法のフローチャートを図２に示す。

第１の工程Ｓ２１により、映像制御用の映像信号を、映像信号制御部７より出力する。この映像信号は、マスク信号領域４に設置された光出力検出素子５に対して最大輝度の白映像信号を出力する。

第２の工程Ｓ２２においては、第１の工程で出力した、最大輝度の白映像信号に対して輝度を測定する。

この最大輝度の白映像信号の目標の輝度は、生産工程において、予め測定して、決定される。

第３の工程Ｓ２３においては、映像信号制御部７において、測定された最大輝度の白映像信号の輝度が、記憶装置部８に予め記録された目標の輝度になるように比較して光源１および映像の調整を行う。

更に詳細に説明すると、
リアプロジェクション装置の構成において、スクリーン３に投影される映像は、ユーザーが映像を見ることができる可視映像表示領域と、その可視映像表示領域からはみ出てはいるが、実際には映像もしくは映像をマスクしたマスク信号が投影されているオーバスキャン領域４とに大別される。

本発明はこのオーバスキャン領域４に光出力検出素子５を設置し、そこで得られる情報を元に、時間と共に変化するランプ光源１を含む、分光フィルタ、各種フィルタ、ＬＣＤパネル、偏光板、光合成プリズム、ミラーなどすべての光学要素による輝度低下を補正することを目的とする。

リアプロジェクション装置を工場生産工程にて生産した時の出荷時に、リアプロジェクション装置の映像信号制御部７で生成された最大輝度の白映像信号を、前述したオーバスキャン領域４に設置された光出力検出素子５に投影し、そこで検出される輝度出力データをマイコン部でデータに変換し、記憶装置部８(ＥＥＰＲＯＭなど) に記録しておく。

出荷後、1年ごと、半年ごと、1ヶ月ごとなど定期的、もしくはユーザーが電源を入れるたび、操作が行われるたび、電源を切られるたび、全くのランダムな時間などの不定期なタイミングで、リアプロジェクション装置の映像信号制御部７で生成された出荷時に上記データを取得した時と同じ白出力の最大出力信号を光出力検出素子５に投影し、そこで検出される輝度出力データをマイコン部でデータに変換し、記憶装置部８に記録されている出荷時のデータと比較をする。比較した結果、定期検査時の輝度データが出荷時の輝度データよりも、輝度が低いと判断される場合には光源輝度／ホワイトバランス制御部６で輝度を上げるように制御を行う。

比較の基準となるリアプロジェクション装置内の映像信号制御部７で生成された最大輝度の白映像信号は最大出力に限定する必要はなく、光出力検出素子５が十分に検出できるだけの光量を投影出来ればよい。

また、この輝度測定を行うことで、光源１の輝度を監視することが可能であり、輝度が規定のレベルよりも低下したことを検知し、光源１の交換を促すメッセージを使用者に対して通知することも可能である。

この場合は、光出力検出素子５で測定された光源１の輝度のレベルを、光源輝度／ホワイトバランス制御部６で規定のレベルよりも低下しているかどうかを判断し、低下している場合は、使用者に光源１の交換を促すという手段を使う。

この規定のレベルとは、ユーザーが映像を視聴するにおいて、その映像輝度が暗くて映像を見るのに支障があるレベルをいう。例えば、製造出荷時の５０％の輝度のレベルをさす場合もある。

このような方法により、光源１および、光学系の劣化による映像の輝度劣化を補正することが可能であり、映像の輝度を常に出荷時の輝度に保つことが可能である。

更には、１つの光出力検出素子５で測定可能なため、光出力検出素子５をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれに使用する場合に比較して、部品コストを抑えることが可能である。

また、１つの光出力検出素子５で測定することで、複数の光出力検出素子５を用いる場合に比較して、光出力検出素子５の感度ばらつきの影響を受けずに、映像の輝度、色バランスを制御することが可能である。

更には、ユーザーはフロント投影プロジェクタのようにスクリーン３に別ピースの光出力検出素子５等を設置する必要もなく、セット内部にあり、かつスクリーン３の外ぶちにあるセンサーに気づくことなく、さらにスクリーン３近くに設置されているため実際の投影画像に非常に近い状態での輝度変化に対応した制御が可能となる。輝度変化補償による光源の色温度変化や、通常の経年変化、他の素子の変化による色の変化についても、出荷状態の映像の色、輝度を保つことが出来る。

（実施の形態２）
映像の色、輝度を制御する具体例としては、映像自体の明るさを常に出荷時の設定に保つ光源１の輝度制御と、映像の色を目標の設定に保つためのホワイトバランスの制御が挙げられる。

実施の形態２では、リアプロジェクション装置のホワイトバランス制御について説明をする。

図１は、本発明のリアプロジェクション装置の構成図を示す。

基本的な構成は、実施の形態１で説明した光源１の輝度制御の構成と同じである。違いは、ホワイトバランス制御を行うために必要となる映像信号と、その調整方法が異なる。

本発明のリアプロジェクション装置では、輝度調整が可能な光源１を備え、
この光源１からの照明光は映像光表示部２を通過し、投射のためにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に分光される。

この分光された３原色の映像と、映像信号制御部７での映像信号が映像光表示部２において合成され、映像情報出力としてスクリーン３に投射される。

スクリーン３は、可視領域と、視聴者からは見えないオーバスキャン領域４に分かれる。

このオーバスキャン領域４には、光出力検出素子５が設置されている。

この光出力検出素子５に対して任意の信号を投影することができる映像信号制御部７があり、この映像信号制御部７では、ホワイトバランスを制御するために必要な映像信号を生成し、映像光表示部２を通して光出力検出素子５に対して投射される。

このホワイトバランスを制御するために必要な映像信号とは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の映像信号であり、映像信号制御部７で生成、映像光表示部２を通して投射される。

投射されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の映像信号は光出力検出素子５に投射され、光出力検出素子５からこの映像信号に応じた信号が出力される。

この信号を光源輝度／ホワイトバランス制御部６が受け取り、記憶装置部８に予め記録された目標のホワイトバランス値と比較され、映像の色、輝度を制御するための情報が算出される。

ホワイトバランスの制御方法のフローチャートを図３に示す。

第１の工程Ｓ３１により、ホワイトバランス制御用の映像信号を、映像信号制御部７より出力する。この映像信号は、マスク信号領域４に設置された光出力検出素子５に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）をそれぞれ出力する。

このＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の映像信号は、目標のホワイトバランスを設定した状態で、最大輝度で設定した映像信号を投射する。

第２の工程Ｓ３２においては、第１の工程で出力した、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれに対して輝度を測定する。

それぞれの輝度を測定するために、光出力検出素子５に対して、時系列にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の映像信号を出力していく。

この映像信号を出力する順番は特に決まっていない。

ホワイトバランスは、このＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の輝度比率配分により決定される。この目標のホワイトバランスに対する輝度比率配分は、生産工程において、予め測定して、決定される。

第３の工程Ｓ３３においては、映像信号制御部７において、測定されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の輝度に対して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の比率配分を算出し、この値が記憶装置部８に予め記録された目標のホワイトバランスの輝度比率配分になるように比較して調整を行う。

ホワイトバランスは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の輝度比率配分により決定される。

リアプロジェクション装置では、このホワイトバランスは、光源１の輝度の劣化や、分光フィルタ、各種フィルタ、ＬＣＤパネル、偏向板、光合成プリズム、ミラーなどの光学要素の劣化によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のバランスが崩れ、ホワイトバランスが劣化するが、前記方法により、光源１および、光学系の劣化による映像のホワイトバランスの劣化を補正することが可能であり、映像のホワイトバランスを常に出荷時のホワイトバランスに保つことが可能である。

更には、１つの光出力検出素子５で測定可能なため、光出力検出素子５をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれに使用する場合に比較して、部品コストを抑えることが可能である。

また、１つの光出力検出素子５で測定することで、複数の光出力検出素子５を用いる場合に比較して、光出力検出素子５の感度ばらつきの影響を受けずに、映像の輝度、色バランスを制御することが可能である。

（実施の形態３）
本発明のリアプロジェクション装置の映像の色、輝度の制御を、いつ、どのように行うのかについての説明をする。

リアプロジェクション装置の構成において、スクリーン３に投影される映像は、ユーザーが映像を見ることができる可視映像表示領域と、その可視映像表示領域からはみ出てはいるが、実際には映像もしくは映像をマスクしたマスク信号が投影されているオーバスキャン領域４とに大別される。オーバスキャン領域４はマスク信号領域４と同じ意味である。

本発明はこのオーバスキャン領域４に光出力検出素子５を設置し、そこで得られる情報を元に、時間と共に変化するランプ光源１を含む、分光フィルタ、各種フィルタ、ＬＣＤパネル、偏光板、光合成プリズム、ミラーなどすべての光学要素による光学的な要素の補正、調整を行うことを目的としている。

オーバスキャン領域４に光出力検出素子５を設置していることで、ユーザーが通常使用状態で映像信号をスクリーン３を通して視聴している場合、ユーザーが見る映像はミュートされユーザーがスクリーン３を通して見ているものが真っ黒である場合、ユーザーが見る映像は、黒のＯＳＤなどで表示されスクリーン３を通してみているものが真っ黒である場合にも、必要な情報を得るための光出力検出素子５に、上記補正、調整を行うための、あらゆる諧調の白信号、あらゆる諧調の赤信号、あらゆる諧調の緑信号、あらゆる諧調の青信号、さらに、それぞれのあらゆる諧調の赤信号/緑信号/青信号の混合信号を投影することが可能である。

この場合、調整のためのテスト映像信号が、ユーザーからは見えないオーバスキャン領域４に装着された光出力検出素子５に投影されるため、ユーザーは、スクリーン３の可視領域に投射された映像を見ている間に映像の色、輝度の補正・調整を行うことが可能となる。

このことにより、リアプロジェクション装置の光源１が点灯しているという条件であれば、いつでも上記補正・調整が可能となるため、上記補正・調整を行っている際に、ユーザーは、その調整画面を見る必要がない。

光出力検出素子５に投影される信号は、オーバスキャン領域４に投影可能であり、光出力検出素子５に光が届いていればよい。

光を投影する領域はオーバスキャン領域４であれば問題ないが、光がリアプロジェクション装置内で乱反射し迷光となる場合には、映像をマスクしている部分のみ、もしくは最低限、光出力検出素子５がその光出力を正確に検出できるだけの映像が投影されている必要があり、それをクリアしていればよい。このことにより、黒画面中でもユーザーに気づかれることなく、映像信号を光出力検出素子５に投影でき映像の輝度、色を補正・調整可能である。

本発明にかかるリアプロジェクション装置は、映像の色、輝度が目標値からずれないという効果を有し、リアプロジェクション装置の映像制御の分野において有用である。

本発明のリアプロジェクション装置の構成図 本発明の輝度制御方法のフローチャート 本発明のホワイトバランスの制御方法のフローチャート

符号の説明

１ 光源
２ 映像光表示部
３ スクリーン
４ マスク信号領域（オーバスキャン領域）
５ 光出力検出素子
６ 光源輝度／ホワイトバランス制御部
７ 映像信号制御部
８ 記憶装置部

Claims (3)

1. 輝度調整が可能な光源と、
   この光源からの照明光を映像情報に変換する映像光表示部と、
   この映像光表示部からの出力が投射されるスクリーンと、
   このスクリーンに投射される映像のマスク信号領域に装着される光出力検出素子と、
   この光出力検出素子のセンサー信号を処理しホワイトバランスの制御量を算出するホワイトバランス制御部と、
   このホワイトバランス制御部で算出した算出値と、
   記憶装置部で記憶した目標値との比較からホワイトバランスの制御を行い、ホワイトバランス調整用の映像信号を生成し、この映像信号を前記映像光表示部に出力する処理を行う映像信号制御部と、を備えたリアプロジェクション装置。
2. 輝度調整が可能な光源と、
   この光源からの照明光を映像情報に変換する映像光表示部と、
   この映像光表示部からの出力が投射されるスクリーンと、
   このスクリーンに投射される映像のマスク信号領域に装着される光出力検出素子と、
   この光出力検出素子のセンサー信号を処理し光源輝度の制御量を算出する光源輝度制御部と、
   この光源輝度制御部で算出した算出値と、
   記憶装置部で記憶した目標値との比較から光源輝度の制御を行い、また、光源輝度調整用の映像信号を生成し、この映像信号を前記映像光表示部に出力する処理を行う映像信号制御部と、を備えたリアプロジェクション装置。
3. 前記光出力検出素子で測定した映像の輝度を、前記光源輝度制御部が判定し、規定のレベル以下の場合には使用者に対して通知する手段を備えた、請求項２に記載のリアプロジェクション装置。

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