JP3557833B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投写型ディスプレイの映像表示装置（国際特許分類のＨ０４Ｎ ５／７４）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年投写型ディスプレイ、特に光書き込み型液晶ライトバルブを用いた映像表示装置が注目されてきている。
【０００３】
ここで、光書き込み型の液晶ライトバルブとは、書き込み光によって強度変調させられた読みだし光がライトバルブ内の反射層で反射され、投影される映像投射システムの中核を担うデバイスであり、従来の透過型の液晶プロジェクタと比較して非常に明るくできるという利点がある。
【０００４】
図５に上記ライトバルブ１を用いた従来のシステムの構成例を示す。
１は液晶ライトバルブ、２はライトバルブ１を駆動するリセットパルス発生回路、３は書き込み映像光発生装置であり、一般的にはＣＲＴが用いられる。４はＣＲＴからの映像をライトバルブ１上に結像させる役割を行う書き込みレンズ、５はビームスプリッタであり、光の偏光状態の差により、Ｓ波を反射させ、Ｐ波を透過させる。
【０００５】
また、６は読みだし光の光源であり、一般的にはキセノンランプやメタルハライドランプが用いられる。７はスクリーン８上に映像信号を結像させる投射レンズである。
【０００６】
次に、上記従来のシステムの動作について述べる。ＣＲＴ３へ入力された映像信号７６は、映像の光信号７０となってＣＲＴ３から出力され、その空間的な強度分布に対応した電荷をライトバルブ１内に蓄えさせ、反射された読みだし光７３の偏光状態を決定する。光源６からは任意の偏光状態の光７１が照射されるが、ビームスプリッタ５は先にも述べたように、Ｓ波７２を反射させ、Ｐ波７５を透過させる。
【０００７】
つまり、ライトバルブ１へ読みだし光７２として入射される光はビームスプリッタ５を反射したＳ波だけとなる。ここで、上記のライトバルブ１の動作と重ね合わせて考えると、書き込み光７０の光強度が強い場合、ライトバルブ１の液晶層に読みだし側を基準にしてマイナスの電圧が強くかかった状態となり、反射された読みだし光７３は入射されたときのＳ波の状態からＰ波に変化するため、ビームスプリッタ５を透過し投射レンズ７を通してスクリーン８上に映し出された映像７４は明るいものとなる。
【０００８】
逆に、書き込み光７０が弱く、ほとんどＳ波のまま反射された読みだし光７３はビームスプリッタ５により再び反射されるため、スクリーン上の映像７４は暗いものとなる。
【０００９】
なお図示していないが、図５の光学系をダイクロイックミラー等を用いて３個組み合わせ、ＲＧＢ３色の光を同一スクリーンに照射してカラー映像を表示するシステムもある。
【００１０】
ここでライトバルブ１の液晶層の厚みむらや配向のむらがあった場合、ライトバルブ１に対して均一な書き込み光７０を照射したとしてもスクリーン上の映像は照度のむらや、色のむらとなってあらわれる。
【００１１】
このような液晶を用いた従来の投写型ディスプレイの映像表示装置としては、特開平６−２７６５３５号公報に示すようにカメラ等で取り込んだスクリーン上の画像をもとに、画面全体に対して平均化したホワイトバランス調整を行なうものであった。
【００１２】
またＣＲＴ投射型のディスプレイの映像表示装置としては、例えば特開平５−１４５９５６号公報に示すような画面全体のホワイトバランスの調整を行なうものであり、画面上の色のむらに対しても色の傾斜や、二次曲線的な色分布のむらを映像信号にそれらを打ち消す一次、二次曲線をのせる程度の補正であった。
【００１３】
これらのむらを補正する方法として、メモリなどに補正値を記憶させておき、ライトバルブ１のむらのある部分を書き込み光７０が照射する場合はメモリの内容に応じ補正のかかった映像信号をＣＲＴ３に与えることにより、照度、色むらの少ないスクリーン映像を実現する映像表示装置が一般的である。
【００１４】
この際、投射された画像情報をもとに二次元的な補正情報を作成し部分的な色むらを補正する構成としては、特願平８−１１２４７５号に記載の構成がある。
【００１５】
特願平８−１１２４７５号に記載の構成について次に図６を用いて簡単に説明する。
【００１６】
図６は特願平８−１１２４７５号に記載の画像補正装置の電気回路ブロック図である。
【００１７】
ＣＲＴに映像信号が入ってから以降のシステムとしての動作は前記従来の技術と同様であるので説明は省略する。
【００１８】
図６において、投射拡大表示システム１０からスクリーン８に投射された映像を撮像装置２３で取り込めるように設置されている。撮像装置２３で取り込まれた映像情報はマトリクス補正情報作成部２１へ送られるように接続されている。
【００１９】
１１は、マトリクス補正情報作成部２１からのマトリクス補正情報４１を受けてメモリのアクセス及びデータを作成するメモリコントロール部であり、補正情報保存用メモリ１４とフレームメモリ１５とにつながっている。
【００２０】
フレームメモリ１５の出力は補正信号変換部１６に入力されている。
補正信号変換部１６からは映像信号に重畳する複数の補正波形がつくられ映像回路２２へ送られる。
【００２１】
映像回路２２からの映像信号は投射拡大表示システム１０に送られようになっている。
【００２２】
以上のように構成された画像補正装置について以下図６を用いてその動作を説明する。
【００２３】
図６においてメモリコントロール部１１はあらかじめ補正情報保存用メモリ１４に記憶されている補正情報を読み出し、且つメモリコントロール部１１は、補正情報と、与えられたマトリクス補正情報４１をもとに、フレームメモリ１５へかき込む補正データを作成して書き出す。
【００２４】
メモリコントロール部１１により、フレームメモリ１５からデータが補正信号として映像信号と同期して出力される。補正信号は補正信号変換部１６で映像信号用の補正波形に変換されて出力される。
【００２５】
ここでスクリーン８に投射された映像を撮像装置２３で取り込めるように設置されている為に、撮像装置２３で取り込まれた映像情報はマトリクス補正情報作成部２１へ送られる。
【００２６】
マトリクス補正情報作成部２１は映像情報をもとに２次元マトリクス状の補正情報を作り出しメモリコントロール部１１に渡すことができる。
【００２７】
従ってスクリーン８の上で部分的な色むらが発生していても、そのむらを補正しうる補正情報を任意に作製することが可能である。
【００２８】
そのマトリクス補正情報をもとにフレームメモリ１５、補正信号変換部１６、を経て映像信号にのせる補正波形とし、映像回路２２で実際に映像信号にのせることにより、投射拡大表示システム１０によって表示される画像の部分的色むらを補正することが可能となる。
【００２９】
また本装置のホワイトバランス調整は外部から入力する映像信号の最小及び最大レベル近傍で行う。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
この映像表示装置においては、特に光書き込み型の投射ディスプレイに対するものでは補正動作を行なう場合、ある階調で発光色（例えばＲＧＢ）のバランスをとって補正する。
【００３１】
しかしながら上記従来の構成では、ある発光色のスクリーン面上のγ曲線のばらつき等により、補正動作を行なった階調では色むらが無くなるがそれ以外の階調では色のバランスが崩れてしまうことがあるという問題があった。
【００３２】
また補正動作を行った階調では色のむらは無いが、各階調間ではホワイトバランスが異なり、色が異なって見えてしまうことがあるという問題があった。
【００３３】
また補正にあたって外部の信号源を使用するため信号の切り替えや制御に時間や工数がかかり、結果として調整時間がかかるという問題があった。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の映像表示装置は、
入力信号に対する前記スクリーンへの照度のγ値と低階調域の色むら補正をする低信号補正レベル値とから高階調域の色むら補正を行う信号補正レベルを決めることを特徴としたものである。
【００３５】
或いは／更に前記課題を解決するために、取り込んだ映像情報をもとに前記補正情報を作成する補正情報作成部と、補正用信号レベル制御部と補正用信号発生部とを備えたことを特徴としたものである。
【００３６】
或いは／更に前記課題を解決するために、低階調域の前記補正をする低信号補正レベル値と、高階調域の前記補正を行う信号補正レベルとで、ホワイトバランス調整を行うことを特徴としたものである。
【００３７】
或いは／更に前記課題を解決するために、補正用信号発生部を本体内に内蔵していることを特徴としたものである。
【００３８】
本発明によれば、投写型ディスプレイの色むらを広い階調にわたって検知限以下に抑えることができ、また迅速に調整工程を行うことが出来る映像表示装置を提供できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明は、書き込み光によって入力信号に応じて強度変調させられた読みだし光がライトバルブ内で反射され、スクリーンに投影され、スクリーン上の色或いは／更に照度のむらを補正する映像表示装置において、前記入力信号に対する前記スクリーンへの照度のγ値と低階調域の色むら補正をする低信号補正レベル値とから高階調域の色むら補正を行う信号補正レベルを決めることを特徴とするものであり、さらに、最大入力信号レベルを１００％とした場合の高階調域の色むら補正を行う信号補正レベルＨＨ［％］が、入力信号に対するスクリーン照度のγ値γｉと、低階調域の色むら補正をする低信号補正レベル値ＨＬ［％］とに対し、
ＨＨ＝（ａ／（ＨＬ＋ｂ）＋ｃ）γｉ＋ｄ／（ＨＬ＋ｅ）＋ｆ
と言う関係式で表される値を基準値として設定されていることを特徴とするものである。
また本発明は、光書き込み型液晶ライトバルブと、水平、垂直走査することにより前記光書き込み型液晶ライトバルブへの書き込み光を発生させる書き込み映像光発生装置と、前記映像光発生装置を駆動する映像回路と、前記映像回路に設けられる映像信号に演算で補正信号を与える補正演算部と、前記補正演算部に与える前記補正信号を作成するため補正情報を記憶する保存用メモリと、映像信号に対応した補正データを記憶する表示用メモリと、前記表示用メモリの内容の前記補正データを前記補正信号に変換する補正信号変換部と、前記保存用メモリ及び前記表示用メモリの少なくとも一方の内容読み書きとその値を制御するメモリコントロール部と、投射された映像情報を取り込む撮像装置と、前記撮像装置で取り込んだ映像情報をもとに前記補正情報を作成する補正情報作成部と、補正用信号レベル制御部と補正用信号発生部とを備えたことを特徴とするものであり、補正用信号レベル制御部と補正用信号発生部とを備えたことを特徴とするものであり、前記補正信号発生部に対する補正用信号レベル制御を最適に設定出来るという作用を有する。
【００４０】
また本発明は、書き込み光によって入力信号に応じて強度変調させられた読みだし光がライトバルブ内の反射層で反射され、スクリーンに投影され、スクリーン上の色或いは／更に照度のむらを補正する映像表示装置において、低階調域の前記補正をする低信号補正レベル値と、高階調域の前記補正を行う信号補正レベルとで、ホワイトバランス調整を行うことを特徴とするものである。
さらに本発明は、補正用信号を発生する補正用信号発生部を設けたことを特徴とするものであり、本体への制御で補正用信号レベルを制御できると言う作用を有する。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の映像表示装置の、色むら補正を行う前の、スクリーン上のある点における、色間の照度比率のずれの一例を説明するための説明図である。
【００４２】
図１（ａ）は、入力信号に対するスクリーン照度の変化の例をグラフにして表した例である。三原色ＲＧＢのうち、Ｇを実線で、Ｒを破線で表している。実際にはＧとＲとでは全体的な照度比は異なるが図１（ａ）では簡単のためどちらもほぼ同じになるように縦のスケールを変えている。
【００４３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＧに対するＲのずれの比率を表したものである。すなわちＧとＲとの照度差の絶対値がＧの照度に対して何％あるかを示している。従って図１（ｂ）の縦軸の値が大きいほどＧＲ両者間の色バランスが悪く色むら発生原因となる。
【００４４】
尚、色のバランスのずれの許容値については、特願平８−１１２４７５号にて開示されてしている。
【００４５】
また、補正の際にどのような照度を基準に補正すると良いかについては、特願平８−２０５６３９号に記載の方法がある。
【００４６】
そこで従来例と同様の構成により、例えば図１（ａ）のＨＬ，ＨＨのようなレベルで補正を行うと、図１（ｂ）に示すようなずれの比率をある程度下げることが出来る。
【００４７】
一方、入力信号レベルに対してどのレベルで補正をすれば最適な補正が行えるか、すなわち広範囲の入力信号レベルでずれの比率を小さくできる最適補正レベルについて本発明者らは実験と数値シミュレーションにより検討した。
【００４８】
その結果、ＨＬはより低い方が望ましいが、照度０での補正はあり得ないため、実際はＨＬは、ある程度の照度レベルとなる。そのときの最適ＨＨは、入力信号に対するスクリーン照度のγ値とＨＬとに依存することが明らかとなった。
【００４９】
図２（ａ）は本発明の映像表示装置における、最適なＨＨと、ＨＬ，γとの関係例を表した図である。図２（ａ）の関係は簡単な一次式で近似することができ、図２（ａ）の例ではＨＨ［％］は、入力信号に対するスクリーン照度のγ値γｉと、低階調域の色むら補正をする低信号補正レベル値ＨＬ［％］とに対し、
ＨＨ＝−（１８６／（ＨＬ＋３．５７）＋９．３）γｉ＋８６＋２０／ＨＬ
と言う式で近似できる。
【００５０】
図２（ｂ）は前記近似式によるＨＨを示したものであり、実使用上ほとんど上記近似式で最適ＨＨを求めることが出来る。
【００５１】
ここで、本発明の映像表示装置は、入力信号に対する前記スクリーンへの照度のγ値と低階調域の色むら補正をする低信号補正レベル値とから高階調域の色むら補正を行う信号補正レベルを決めることが出来るように構成したことにより、最適な補正レベルが設定でき、結果として補正後には、広範囲の入力信号レベルでずれの比率を小さくする事が出来る。
【００５２】
図３は本発明の映像表示装置の、色むら補正を行った後の、スクリーン上のある点における、色間の照度比率のずれを説明するための説明図である。
【００５３】
図３（ａ）は、図１（ａ）と同じスクリーン上の点を前記の最適化された補正レベルにて色むら補正を行った後の入力信号に対するスクリーン照度の変化の例をグラフにして表した例である。三原色ＲＧＢのうち、Ｇを実線で、Ｒを破線で表している。この例の場合図１（ａ）の状態に対してＧをＲにあわせる補正を行った。
【００５４】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＧに対するＲのずれの比率を表したものである。広範囲の入力信号レベルに対して、ずれの比率が非常に低い比率に抑えられている。従って上記の構成でＲＧＢ間で且つ２次元的に補正を行うことにより、補正点以外の入力信号レベルにおいても、スクリーン上のどの点であっても色むらを抑えることが出来る。
【００５５】
尚、図２の値に対して実際の補正レベルが±１０％程度に入っていれば効果の差はあまりなく、実質的に同等といえる。
【００５６】
（実施の形態２）
図４は本発明の映像表示装置の、電気回路ブロック図である。
【００５７】
ＣＲＴに映像信号が入ってから以降のシステムとしての動作は従来の技術と同様であるので説明は省略する。
【００５８】
図４において、投射拡大表示システム１０からスクリーン８に投射された映像を撮像装置２３で取り込めるように設置されている。撮像装置２３で取り込まれた映像情報は補正情報作成部２１へ送られるように接続されている。
【００５９】
１１は、補正情報作成部２１からの補正情報を受けてメモリのアクセス及びデータを作成するメモリコントロール部であり、補正情報保存用メモリ１４とフレームメモリ１５とにつながっている。
【００６０】
フレームメモリ１５の出力は補正信号変換部１６に入力されている。
補正信号変換部１６からは映像信号に重畳する複数の補正波形がつくられ映像回路２２へ送られる。
【００６１】
映像回路２２からの映像信号は投射拡大表示システム１０に送られようになっている。
【００６２】
加えて補正用信号発生部２６が映像回路２２に接続されており、補正用信号発生部２６は補正用信号レベル制御部２７によって制御が受けられるようになっている。
【００６３】
また投射拡大表示システム１０は図５に示す従来の構成とほぼ同等である。
以上のように構成された映像表示装置について以下図４を用いてその動作を説明する。
【００６４】
図４においてメモリコントロール部１１はあらかじめ補正情報保存用メモリ１４に記憶されている補正情報を読み出し、且つメモリコントロール部１１は、補正情報と、与えられた補正情報をもとに、フレームメモリ１５へかき込む補正データを作成して書き出す。
【００６５】
メモリコントロール部１１により、フレームメモリ１５からデータが補正信号として映像信号と同期して出力される。補正信号は補正信号変換部１６で映像信号用の補正波形に変換されて出力される。
【００６６】
ここでスクリーン８に投射された映像を撮像装置２３で取り込めるように設置されている為に、撮像装置２３で取り込まれた映像情報は補正情報作成部２１へ送られる。
【００６７】
スクリーン８に投射される映像は補正用信号発生部２６より出力される、ある信号レベルの映像信号で、その信号レベルの値は補正用信号レベル制御部２７によって制御される。
【００６８】
ここで、上記のような構成によって、補正用信号の信号レベルは自由に制御できるため、補正用信号レベルを最適値に設定することが可能となり、実際に補正動作を行った場合に広範囲の入力信号レベルで補正後の色むらを最小に抑えることが出来る。
【００６９】
また、本発明の構成では、補正情報作成部２１、撮像装置２３、補正用信号発生部２６、補正用信号レベル制御部２７は各々、本発明の映像表示装置の一部として本体の外部に備えて接続しても同等の機能を発揮することは可能である。
【００７０】
一方、補正用信号発生部２６を本体内に内蔵していると、補正用信号レベルの制御や補正情報の作成をコンピュータを備えることで実現した場合に、本体へのこれらの制御内容をまとめることができ、結果として迅速に調整工程を行うことが出来るという効果も得ることができる。
【００７１】
（実施の形態３）
図３に示すような補正を行ったとしても、本発明の映像表示装置のホワイトバランス調整を従来例に示したような方法で実施してしまうと、ホワイトバランス調整を行った入力信号レベル（例えば１００％等）ではバランスがとれるがそれ以外の階調では様々な特性のばらつきにより、ホワイトバランス調整を行った入力信号レベルとの差がでてくる。
【００７２】
但しホワイトバランスの調整そのものは映像回路２２が持っている一般的なホワイトバランス調整機能で行うことができる。
【００７３】
しかし本発明の画像表示装置は図４のように補正用信号の信号レベルを自由に制御できる構成となっているため、ホワイトバランス調整時も調整用の信号レベルを最適値にすることができる。最適な調整用の信号レベルは前記色むら補正の場合と同様に考えることができる。実際に前記最適色むら補正用レベルでホワイトバランス調整を行うと、補正レベルＨＬ，ＨＨから離れた入力レベルでのホワイトバランスも極めて少ないずれに抑えることができることを本発明者らは実際の調整結果より確認できている。
【００７４】
従って前記実施の形態１乃至２ではある階調内のスクリーン上の各点間の色差を抑えることができ、本実施の形態により、更に異なる階調間での色の違いを抑えることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば補正用信号レベルを任意に制御することができる構成にすることにより、補正用信号レベルを最適化して補正することが可能になり、投写型ディスプレイの部分的色むらやホワイトバランスの階調間のばらつきを広い階調にわたって抑えることの出来る映像表示装置を提供できるなどその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の動作前の特性を説明する説明図
【図２】本発明の実施の形態１の主幹となる原理を示す説明図
【図３】実施の形態１，３での動作後の特性を説明する説明図
【図４】実施の形態２，３での装置の構成を示した電気ブロック図
【図５】従来のシステムの構成図
【図６】従来の画像補正装置の電気回路ブロック図
【符号の説明】
８ スクリーン
１０ 投射拡大表示システム
１１ メモリコントロール部
１４ 補正情報保存用メモリ
１５ フレームメモリ
１６ 補正信号変換部
２１ 補正情報作成部
２２ 映像回路
２３ 撮像装置
２６ 補正用信号発生部
２７ 補正用信号レベル制御部

Claims (2)

1. ライトバルブで反射或いは透過することで入力信号に応じて強度変調させられた光がスクリーンに投影され、スクリーン上の色或いは／更に照度のむらを低階調域の補正用信号のレベル（以降ＨＬと記す）と高階調域の補正用信号のレベル（以降ＨＨと記す）との可変の２点の補正用信号レベルで補正する映像表示装置であって、スクリーンへの照度のγ値をγｉとすると、高階調域で補正を行う時の補正用信号レベルである前記ＨＨを所定の値に設定された前記ＨＬと前記γｉの値に基づいて決めることを特徴とする、映像表示装置。
2. 最大入力信号レベルを１００％とした場合の前記Ｈ Ｈ ［％］が前記γｉと前記Ｈ Ｌ ［％］とを用いて、
   ＨＨ＝（ａ／（ＨＬ＋ｂ）＋ｃ）γｉ＋ｄ／（ＨＬ＋ｅ）＋ｆ
   と言う関係式で表される値を基準値として設定されていることを特徴とする、請求項１記載の映像表示装置。

Images