JP2020034807A - むら補正方法及び画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で高精度に色むら（又は、輝度むら）を補正することを可能にした色むら補正方法を提供すること。【解決手段】投射レンズと、むらを測定するむら測定手段と、前記むら測定手段によって測定された測定値を記憶する記憶手段と、前記むら測定手段で測定した測定値からむら補正値を算出するむら補正値算出手段と、前記投射レンズを制御し投射画像を移動させる制御手段と、を有し前記制御手段によって前記投射画像を移動させ、前記むら測定手段によって２つ以上の異なる位置を測定することで、前記２つ以上の異なる位置に対してそれぞれむら補正値を算出することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、むら補正方法に関し、特に、画像投射装置のレンズシフトを用いたむら補正方法に関する。

従来から、画像投射装置の色むら（又は、輝度むら）を補正する方法が知られている。例えば、画像投射装置の色むら（又は、輝度むら）補正方法としては、画像投射装置から投射された投射画像の複数箇所を測定し、その測定値に基づいて投射画像の色度（又は、輝度）が均一になるように画像処理を行う方法がある。

また、画像投射装置の色むら（又は、輝度むら）は時間が経過すると変化することが知られている。そのため、常に投射画像の色度（又は、輝度）を均一に保つためには、定期的に色むら（又は、輝度むら）補正を行う必要がある。しかし、上述の色むら（又は、輝度むら）補正方法を用いる場合、複数箇所を測定するために、複数の照度計又は２次元の色彩輝度計などを用意する必要があるため、コストが高くなるという問題がある。特許文献１では、カメラを用いて色むらを補正する方法が開示されている。

特開２００５−４３１７４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、カメラによって撮像されたＲＧＢ表色系をＬｕｖ表色系に変換し、その測定値を変換した値を用いて色むらの検出を行っているが、変換時にカメラと表示装置の特性の差を考慮していない。そのため、色度（又は、輝度）が意図した値からずれてしまう可能性があった。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成で高精度に色むら（又は、輝度むら）を補正することを可能にした色むら補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るむら補正方法および画像投射装置は、
投射レンズと、むらを測定するむら測定手段と、前記むら測定手段によって測定された測定値を記憶する記憶手段と、前記むら測定手段で測定した測定値からむら補正値を算出するむら補正値算出手段と、前記投射レンズを制御し投射画像を移動させる制御手段と、を有し前記制御手段によって前記投射画像を移動させ、前記むら測定手段によって２つ以上の異なる位置を測定することで、前記２つ以上の異なる位置に対してそれぞれむら補正値を算出することを特徴とする。

本発明によれば、レンズシフトを用いてむら補正を実施することで、簡易な構成で好適なむら補正方法を提供することができる。

本発明の実施例１であるむら補正システムの構成を示すブロック図 本発明の実施例１であるむら補正システムの構成例を示す図 本発明の実施例１である測定位置判定の処理手順を示すフローチャート 本発明の実施例１であるシフト量の概念を示す図 本発明の実施例１であるシフト範囲の概念を示す図 本発明の実施例１であるシフト範囲と測定位置の概念を示す図 本発明の実施例１であるむら補正の処理手順を示すフローチャート 本発明の実施例１であるむら補正の測定パターンを示す図 本発明の実施例１である測定値とシフト量の関係を示す図 本発明の実施例１である補正値とシフト／ズーム量の関係を示す図 本発明の実施例１である第１〜ｎ補正値の概念を説明する図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、図１〜１１を参照して、本発明の第１の実施例による、むら補正システムについて説明する。

図１に、本発明の第１の実施形態に係るむら補正システムのブロック図を示す。むら補正システムは、むら測定手段としての測定装置１００、プロジェクタ２００、ＰＣ３００から構成される。

本実施例は、図２に示すように測定装置１００とプロジェクタ２００をＰＣ３００とＵＳＢケーブルやシリアルケーブルなどの通信ケーブルを用いて接続した構成になっている。しかし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、ＰＣ３００が備えるむら補正部３０１や測定装置１００をプロジェクタ２００の内部に備える構成であってもよい。

測定装置１００は、ＳＣ（スクリーン）の所定位置を測定し、ＰＣ３００のＩ／Ｆ３０１に出力する役割を備える。測定装置１００は、ＳＣなどの反射光を測定する輝度計や、プロジェクタ２００から投射される光を直接測定する照度計であってもよいし、それらとカメラなどを組み合わせた構成であってもよい。また、測定方法に関しても分光センサーを備え分光測色方法によって測定を行ってもよいし、刺激値直読方法などの方法であってもよい。

プロジェクタ２００は、Ｉ／Ｆ２０１、位置検出部２０２、位置指定部２０３、投射レンズとしての投射光学系２０４、ズーム機構２０５、フォーカス機構２０６、シフト機構２０７、画像処理部２０８、補正データ記憶部２０９、画像表示素子２１０、光源２１１を備える。

Ｉ／Ｆ２０１は、プロジェクタ２００とＰＣ３００などの外部装置を接続するインターフェースとしての役割を備える。映像信号を受信するために、例えば、ＶＧＡ端子、Ｓ−Ｖｉｄｅｏ端子、Ｄ端子などのアナログ信号を受信する端子や、ＨＤＭＩ(登録商標）端子、ＤＶＩ端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、ＳＤＩ端子、ＨＤＢａｓｅＴ端子などのデジタル信号を受信する為の端子を備える。制御信号を送受信するために、例えば、ＵＳＢ端子や、ＬＡＮ端子、シリアル端子などを備える。また、映像信号や制御信号の送受信については、これらの端子以外に無線通信などを用いてもよい。さらに、Ｉ／Ｆ２０１は、これらの端子を通じて入力された映像信号を受信するためのレシーバＩＣや、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路など（いずれも図示せず）を備える。

位置検出部２０２は、ズーム機構２０５、フォーカス機構２０６、シフト機構２０７のエンコーダーなど（図示せず）により、それぞれの位置を検出する。

位置指定部２０３は、ズーム機構２０５、フォーカス機構２０６、シフト機構２０７のエンコーダーなど（図示せず）により、それぞれの位置を指定する。ズーム機構２０５を制御することによって投射画像の縮小または拡大を行う。フォーカス機構２０６を制御することによって投射画像の焦点調整を行う。シフト機構２０５を制御することによって投射画像の上下方向および左右方向への移動を行う。

投射光学系２０４は、投射レンズ（図示せず）、ズーム機構２０５、フォーカス機構２０６、シフト機構２０７などで構成される。投射光学系２０５は、画像表示素子２１１から入射された光を画像としてＳＣに投射する。

ズーム機構２０５は、ズームレンズ、ズームレンズを駆動するアクチュエーター、ズームレンズの位置を検出するエンコーダーなど（いずれも図示せず）で構成され、位置指定部２０３の指定位置に基づいてズームレンズを駆動する。

フォーカス機構２０６は、フォーカスレンズ、フォーカスレンズを駆動するアクチュエーター、フォーカスレンズの位置を検出するエンコーダーなど（いずれも図示せず）で構成され、位置指定部２０３の指定位置に基づいてフォーカスレンズを駆動する。

シフト機構２０７は、投射レンズ、投射レンズを駆動するアクチュエーター、投射レンズの位置を検出するエンコーダーなど（いずれも図示せず）で構成され、位置指定部２０３の指定位置に基づいて投射レンズを駆動する。

また、ズーム機構２０５、フォーカス機構２０６、シフト機構２０７の駆動速度は可変に切り替えられるものとする。

画像処理部２０８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される補正データ記憶部２０９を備え、Ｉ／Ｆ２０１から入力された映像信号に対して、むら補正などの画像処理を施す。例えば、解像度変換などのスケーリング処理、明るさ、コントラスト、シャープネス、色温度、ガンマなどを調整する画質調整処理、モスキートノイズ、ブロックノイズなどを除去するノイズ除去処理、キーストーン補正処理、ＩＰ変換処理、フレーム補間処理、などを備える。

画像表示素子２１０は、ＲＧＢの３枚の透過型または反射型の液晶パネルなどで構成されるが、カラーホイールとＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を組み合わせた構成であってもよいし、光源２１１からの光を変調する機構であれば、その他の構成であってもよい。

光源２１１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどのランプ光源を備える。なお、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザーなどの固体光源やその他の光源を用いてもよい。さらに、光源２１１は、光源２１１を駆動するためのアクチュエーター（図示せず）などを備え、光源制御部（図示せず）の制御に基づいて点灯及び消灯を切り替える。光源２１１の光は、インテグレーター光学系や色分離光学系など（いずれも図示せず）を介して画像表示素子２１０へ出射される。

ＰＣ３００は、むら補正部３０１、むら補正値算出手段としての補正値算出部３０２、制御手段としての制御部３０３、記憶手段としての記憶部３０４を備える。

むら補正部３０１は、制御部３０３によってプロジェクタ２００の投射位置を制御しながら、測定装置１００によって測定を実施し、補正値算出部３０２によって、その測定データに基づいたむら補正を行う。

図３に示すフローチャートを参照しながら、むら補正部３０１の処理について説明する。ユーザーの操作によってむら補正が実行された場合や、スケジュール機能のようなで所定条件で自動実行される場合などに本フローに遷移する。

まず、図３を参照しながら、むら補正の前処理として、測定位置を決定するためのフローチャートについて説明する。

Ｓ１００では、制御部３０３がプロジェクタ２００と通信を行って位置検出部２０２によって検出された現在のシフト量を取得する。シフト量について図４を用いて説明する。図４は垂直方向のシフトを表す図であり、図４（Ｂ）に示すように投射画像の垂直方向の長さをＶと定義すると、シフト量はＶに対する光軸Ｌから投射画像の中心までの長さの割合で表現することができる。また上方向へのシフトを＋、下方向へのシフトを−とすると、図４（Ａ）のシフト量は＋５０％、（Ｂ）のシフト量は０％、（Ｃ）のシフト量は−５０％と表現する。また、水平方向のシフトについても同様に表現する（右方向へのシフトを＋、左方向へのシフトを−とする）。

次に、Ｓ１０１ではＳ１００で検出したシフト量を記憶部３０４に記憶する。Ｓ１０２では、プロジェクタ２００からプロジェクタのシフト情報を取得する。プロジェクタのシフト情報は図５に示すように、シフト量０％の状態に対して、上方向へ移動可能なシフト量をＶｕ、下方向へ移動可能なシフト量をＶｄ、右方向へ移動可能なシフト量をＨｒ、左方向へ移動可能なシフト量をＨｌとして扱う。

次にＳ１０３では、Ｓ１００で取得した現在のシフト量と、Ｓ１０２で取得したシフト情報に基づいて測定位置を算出する。以下に図６を参照しながら、測定位置の算出方法について説明する。まず、図６に示すように、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸とし、シフト位置を２次元座標系で扱い、水平／垂直方向のシフト量０％の位置を（０，０）と定義する。次に、シフト範囲における中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を、Ｘｃ＝（Ｖｕ−Ｖｄ）／２、Ｙｃ＝（Ｈｒ−Ｈｌ）／２で算出する。現在のシフト位置を（Ｘｐ、Ｙｐ）、測定位置を（Ｘｍ，Ｙｍ）とすると、（Ｘｃ，Ｙｃ）が投射範囲（Ｘｐ±Ｈ／２，Ｙｐ±Ｖ／２）の範囲内であれば、（Ｘｍ，Ｙｍ）＝（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、範囲外であれば投射範囲内で（Ｘｃ，Ｙｃ）との再近傍位置を測定位置とする。また、シフト位置を（Ｘｃ，Ｙｃ）に設定することで測定位置を（Ｘｍ，Ｙｍ）＝（Ｘｃ，Ｙｃ）に定めてもよい。

次に、図７を参照しながら、むら補正の処理を示すフローチャートについて説明する。

まず、Ｓ２００では制御部３０３がプロジェクタ２００と通信を行って位置指定部２０３にシフト量を指定することで投射画像を任意の位置に移動する。

Ｓ２０１では、制御部３０３がプロジェクタ２００と通信を行って位置検出部２０２によって検出された現在のシフト量を取得する。

Ｓ２０２では、制御部３０３が測定装置１００と通信を行って測定を実行し測定値を取得する。本実施例では測定値はＸＹＺ値として扱うが、Ｙｘｙ値などであってもよい。測定ポイントについては、図８に示すようにむら補正ブロックが垂直方向に５ブロック、水平方向に７ブロックである場合、例えば、ブロック数分測定してもよいし、ブロック数より少ない所定数を測定してむら補正値を算出する際に補間処理などを用いてもよい。また、測定パターンについては、図８に示すような階調毎のベタパターンなどを投射する。測定パターンは、例えばプロジェクタ２００の内部パターンを用いてもよいし、ＰＣ３００やその他の装置からパターン信号を出力してもよい。そして、Ｓ２０１で取得したシフト量とＳ２０２で測定した測定値を対応させて記憶部３０４に記憶し次のフローに遷移する。

Ｓ２０３では、測定ポイント全ての測定が終わったか否かの判定を行って、測定が完了している場合はＳ２０４に遷移し、測定が残っている場合はＳ２００に遷移する。測定が完了している場合は、Ｓ１０１で記憶部３０３に記憶されたシフト量に基づいて、シフト位置を補正前の状態に戻す。

Ｓ２０４では、図９に示すような、記憶部３０４に記憶されたシフト量と測定値の関係に基づいてむら補正値の算出を行う。この際、シフト量を投射画像上の座標に変換するために、測定位置（Ｘｍ，Ｙｍ）とシフト位置（Ｘｐ、Ｙｐ）の差分を用いる。むら補正は測定値に基づいて、投射画面の色度（又は、輝度）が均一になるように補正を行う。例えば、画面中央ブロックの測定値を基準として、他ブロックとの測定値の差を算出し、その差分を打ち消すように補正値ＲＧＢをブロック毎に算出する。なお、Ｓ２０４で算出したむら補正値を第１補正値とする。しかし第１補正値を算出するために用いた測定値は、投射光学系の状態（シフト位置、ズーム位置、フォーカス位置など）やプロジェクタ内部の状態（温度、光源出力値、絞り位置など）などがそれぞれ異なる状態で測定された値である。上述の状態変化によってむらの分布が変化し、適切にむら補正することができない恐れがある。それを解決するために、図１０に示すように、第１補正値に対応するシフト位置とズーム位置などを、図１１に示すように第２補正値、第３補正値、・・・、第ｎ補正値とする。

Ｓ２０５では、Ｓ２０４で算出した第１補正値（ブロック数×階調×ＲＧＢ）と、第２補正値、第３補正値、・・・第ｎ補正値を制御部３０３がプロジェクタ２００と通信を行って画像処理部２０８の補正データ記憶部２０９に書き込む。

プロジェクタ２００は、補正データ記憶部２０９に書き込まれた第１〜ｎ補正値に基づいてむら補正を行う。例えば、プロジェクタ２００が交換レンズ（図示せず）を備える構成の場合、第２補正値や第３補正値などは、プロジェクタ２００に装着されている交換レンズの種類を判定し、第２補正値や第３補正値などに対して交換レンズに応じた補正を追加してもよい。

なお、本実施例のむら補正システムでは、プロジェクタ２００のシフト機構２０７を制御することよってむら補正を実施したが、シフト機構２０７代わりにズーム機構２０５を制御することによってむら補正するシステムであってもよい。

以上述べたように、本実施例によれば、プロジェクタのレンズシフトを制御することで、投射画像を移動させながら、むら補正を行うことで、簡易な構成で高精度に色むら（又は、輝度むら）を補正することが可能となるむら補正システムを提供する。

１００ 測定装置、２０４ 投射光学系、３０２ 補正値算出部、
３０３ 制御部、３０４ 記憶部

Claims (3)

1. 投射レンズと、
   むらを測定するむら測定手段と、
   前記むら測定手段によって測定された測定値を記憶する記憶手段と、
   前記むら測定手段で測定した測定値からむら補正値を算出するむら補正値算出手段と、
   前記投射レンズを制御し投射画像を移動させる制御手段と、を有し
   前記制御手段によって前記投射画像を移動させ、前記むら測定手段によって２つ以上の異なる位置を測定することで、前記２つ以上の異なる位置に対してそれぞれむら補正値を算出することを特徴とするむら補正方法および画像投射装置。
2. 前記制御手段はレンズシフト又は／且レンズズームを制御することを特徴とする請求項１に記載のむら補正方法および画像投射装置。
3. 前記むら補正値算出手段によって算出された補正値を第１補正値、前記むら測定手段による測定時の前記制御部の制御値を第２補正値とし、前記第１補正値とそれに対応する前記第２補正値に基づいてむら補正値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のむら補正方法および画像投射装置。