JP4518623B2

JP4518623B2 - Projection type LCD

Info

Publication number: JP4518623B2
Application number: JP2000137131A
Authority: JP
Inventors: 義治来間; 普朗石谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001318360A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブとして機能する複数の液晶パネルからそれぞれ出射される単色画像を光学系により合成してカラー画像を生成し、スクリーンに投写する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタでは、３枚の液晶パネルをそれぞれ透過したＲ、Ｇ、Ｂの単色画像を合成してカラー画像を生成しスクリーンに投写するが、これらの３枚の液晶パネルの特性にばらつきがあることは避けられない。また、液晶パネルの構成部品であるＲ、Ｇ、Ｂ分離用のダイクロイックミラーの透過率のばらつきや光源ランプの色温度のばらつき等により各液晶パネルに入射する光の強度にもばらつきがある。また、液晶パネルの周辺温度は各部分で異なり、液晶の各部分の透過率にばらつきが出るので液晶パネルを透過した光は面内において均一にはなり難い。このような理由から、液晶プロジェクタにより投写される映像には特有の色むらが発生する。
【０００３】
上記の色むらを解消する為に、画面上のいくつかの点における色度を測定器により測定し、基準値との差分だけ、各画素のＲ、Ｇ、Ｂ信号に補正を加えるようにすることが知られている。以下に、その具体的例を説明する。
【０００４】
（１）例えば５０％ホワイトの信号を液晶プロジェクタに供給し、そのときの画面を例えば、図１１に示すように横に２０分割、縦に１５分割し、分割線が互いに交差する点及び分割線が各辺と交わる点の色度を測定し（この場合、測定点は２１×１６=３３６箇所となる）、
（２）各点の色度の基準値からの差分を求め、
（３）補正回路により、各測定点に対し、（２）で求めた差分だけ、デジタル化されたＲ、Ｇ、Ｂ信号に加算または減算し、各点の色度を基準値に近づけるようにする。なお、補正したそれぞれの点の間は、直線補間を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の色むら補正方法では、直線補間を行うので補正の精度を高めるためには測定点の数を多くする必要がある。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に対する加減算や補間演算を行う複雑な色むら補正回路を液晶プロジェクタに別途搭載しなければならない。更に測定点数を多くすればそれだけ色むら補正に要する時間が長くなるため、液晶プロジェクタを量産する際の障害となる。
【０００６】
本発明の課題は、複雑な回路を用いることなく、色むらを短時間で補正できる投写型液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、複数の液晶ライトバルブからそれぞれ出射される単色画像を光学系により合成してカラー画像を生成し、スクリーンに投写する投射型液晶表示装置において、前記光学系により合成された画像の複数の所定の位置の色度と基準色度との間の色度偏差に基づき前記合成された画像の色むらの空間的分布の状態を求め、該状態が、予め記憶されている複数の異なる色むらの空間的分布の状態のいずれに対応するかを特定する第１の手段と、前記特定された色むらの空間的分布の状態に基づき、色相調整を行うために各色の入力色信号を補正するガンマカーブをシフトすることにより出力信号レベルをシフトさせ、前記合成された画像の各点の色度を補正する第２の手段とを備え、前記第２の手段は、前記記憶されている複数の異なる色むらの空間的分布の状態にそれぞれ対応付けられており、画像の画素の位置を変数とする関数の値の数値演算により、前記ガンマカーブのシフト量を算出する数値演算手段を有することを特徴とする投写型液晶表示装置により解決される。
【０００９】
０％出力信号レベル及び１００％出力信号レベルは、シフトさせず固定とすることが好ましい。
【００１０】
色むらの空間的分布の状態は、画面を複数の領域に分割したときの各領域の平均の色度偏差の順位と、各領域間の平均の色度偏差の差分の値とにより規定することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１において、２５は本発明に従う投写型液晶表示装置であり、３３は該投写型液晶表示装置（以下、液晶プロジェクタという）の画面上の各測定点の色度を測定する測定器である。
【００１２】
液晶プロジェクタ２５は、信号入力部１、Ａ／Ｄ変換器２、３、４、デジタル信号処理部５、セレクター２６、２７、２８、画質改善処理部６、Ｄ／Ａ変換器７、８、９、駆動回路１０、１１、１２、液晶パネル１３、１４、１５、光学系１６、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１７、メモリ１８、信号発生器２２から構成される。
【００１３】
不図示のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）、ＶＣＲ等の映像信号源からの映像信号は信号入力部１に供給され、該信号入力部１は映像信号を、Ｒ、Ｇ、及びＢ信号にそれぞれ対応する色信号ｓ１、ｓ２、ｓ３としてＡ／Ｄ変換器２、３、４に送る。
【００１４】
デジタル信号処理部５は、Ａ／Ｄ変換器２、３、４によりアナログからデジタルにそれぞれ変換されたデジタル色信号ｓ１、ｓ２、ｓ３に対し、液晶パネルの画素数に適合させるための画素変換、メニュー表示、拡大縮小等の各種デジタル信号処理を加え、デジタルＲ信号ｓ４、Ｇ信号ｓ５、Ｂ信号ｓ６を生成し、セレクター２６、２７、２８を介し画質改善処理部６に送る。
【００１５】
セレクター２６、２７、２８は、内部の信号発生器２２を用いて色相調整および色むら補正を行うときは、デジタル信号処理部５からの色信号ｓ４、ｓ５、ｓ６を遮断し、信号発生器２２が生成する調整用のＲ、Ｇ、Ｂの各信号を画質改善処理部６に送る。
【００１６】
ただし、信号入力部１に別の信号発生器を接続し、調整用信号を外部から供給して液晶プロジェクタの色相調整際および色むらを補正する場合には、セレクター２６、２７、２８は、デジタル信号処理部５からの信号をそのまま画質改善処理部６に送る。
【００１７】
画質改善処理部６は、まず、使用する液晶パネルの平均的特性に適合するガンマカーブにより、デジタルＲ信号ｓ４、Ｇ信号ｓ５、Ｂ信号ｓ６の各色信号をそれぞれ補正し色相調整する。画質改善処理部６は更に、色むらをなくすためにガンマカーブにより補正されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号を、マイコン１７からの補正データにより更に補正する。この補正は、図７に示すように、ガンマカーブを上下にシフトすることによって行われる。
【００１８】
画質改善処理部６により補正されたＲの色信号ｓ７はＤ／Ａ変換器７に、Ｇの色信号ｓ８はＤ／Ａ変換器８に、Ｂの色信号ｓ９はＤ／Ａ変換器９に送られ、それぞれアナログ信号に変換される。
【００１９】
駆動回路１０〜１２は、Ｄ／Ａ変換器７〜９によりアナログ信号に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各色信号のレベルを液晶パネルの仕様に適合するレベルに変換し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶パネル１３〜１５に供給する。
【００２０】
液晶パネル１３、１４、１５は、不図示の光源から出射される光を受け、各画素が選択的に光を透過させることによりライトバルブとして機能する。これにより得られるＲ、Ｇ、Ｂの各画像は、鏡、レンズ等で構成された光学系１６に出力され、該光学系１６で合成されて不図示のスクリーンに投写される。
【００２１】
マイコン１７は、画質改善処理部６において色相の調整に用いるガンマカーブと、色むらの補正のためのガンマカーブのシフト量とを決定する。マイコン１７はガンマカーブのシフト量を決定するために後述の色むら補正面を作成する。メモリ１８には、色むら補正面をつくるための関数、該関数の係数値、複数の色むら補正面の組み合わせパターン情報等が記憶されている。
【００２２】
通信ポート２１は、マイコン１７が不図示のパソコンや、測定器３３との間でＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ等の通信ケーブルを介して通信を行うために備えられている。測定器３３は、光学系１６の不図示の投写レンズから出射される投写光を受光し、この投写光の色度を表すｘｙ色度図上でのｘ値、ｙ値を計測し、計測データを通信ポート２１を経由してマイコン１７の入出力ポート１７ｃに送る。マイコン１７はまた、メモリ１８とのデータのやりとりを入出力ポート１７ａを介して実行し、更に出力ポート１７ｄを介して色むら補正のための補正データを画質改善処理部６に出力する。
【００２３】
信号発生器２２は、色相調整時及び色むら補正時にマイコン１７から出力される指令信号ｓ１６を受けて、調整用のホワイト信号をセレクター２６、２７、２８に送る。
【００２４】
図２に、画質改善処理部６の内部構成を示す。画質改善処理部６は、色むら補正部６ａ、６ｂ、６ｃを備え、各色むら補正部は、マイコン１７から送られるガンマカーブを取り込み、Ｒ信号ｓ４、Ｇ信号ｓ５、Ｂ信号ｓ６に対し、ガンマ補正（色相調整）と色むら補正とをそれぞれ行い、Ｒ信号ｓ７、Ｇ信号ｓ８、Ｂ信号ｓ９を生成してＤ／Ａ変換器７〜９に送る。
【００２５】
前述したように、色むら補正は、液晶プロジェクタで使用する液晶パネルの平均的特性に適合するガンマカーブを、図７に示すようにシフトさせることにより行われる。ガンマカーブのシフト量は画素毎に異なる。本実施形態では、出力信号レベルが５％刻みで増減するようにガンマカーブをシフトさせる。この際、コントラストの低下や黒浮き（黒レベルの変動）を防ぐために、図７に示すように入力信号の０％レベル及び１００％レベルに対応する出力信号のレベル、即ち白レベル及び黒レベルは固定とし、５％から９５％の範囲のレベルのみを５％刻みでシフトさせ、０から５％の間、及び９５％から１００％の間は直線で補間することが好ましい。
【００２６】
次に、図１０に示すｘｙ色度図を用いて、上記の液晶プロジェクタ２５における色むら補正の具体的手順を説明する。
【００２７】
先ず、ステップ１で、信号発生器２２から例えば５０％ホワイトの信号を出力し、光学系１６の投写レンズから投写される投写光の色度のｘ値、ｙ値を測定器３３で測定する。尚、ここでは、信号発生器２２を用いて色むら補正を行っているが、外部の信号発生器を液晶表示装置に接続すれば、信号発生器２２は使用しない。
【００２８】
本実施形態では、図８に示すように画面を、それぞれ１６個のブロックからなる４つの領域Ｉ、II、III、IVに分割し、各ブロックの中心に対向するように６４個の色度測定器を配置する。これらの測定器により各ブロックの色度を測定し、その結果から領域Ｉ、II、III、IVのそれぞれにおける色むらの空間的分布のパターンを求める。
【００２９】
一方、色むらの種々の空間的分布パターンに対応するために、マイコン１７は、図３に示すような、３次元直交座標で表される曲面を色むら補正面として作成し、メモリ１８に格納しておく。色むら補正面は関数の演算により作成されるので、メモリ１８には、各パターンに対応した関数及び関数の係数等を格納しておくだけでよい。図３のＸ軸は画面の水平方向、Ｙ軸は画面の垂直方向にそれぞれ対応し、曲面のＺ軸成分は、ガンマカーブのシフト量に対応している。本実施形態では、メモリ１８には、図４に示すような色むら補正面ａ〜ｈが格納されている。
【００３０】
ここで、測定された画面の色むらの状況が、図５のexample２に示すような、画面左端で緑の色調が強すぎるものであると仮定する。このとき、マイコン１７は、領域Ｉ及びIIIの色むら補正のために、領域Ｉ及びIIIのそれぞれについては図４の色むら補正面ｂを選択し、領域II及びIVについては補正面として不図示の平坦面を選択する。尚、色むら補正面の選択の具体的手順は後述する。
【００３１】
このような状況では、図９に示した画面の左端の８個のブロック▲１▼から▲８▼の色むらが大きく、図１０に示すように、画面左端の初期色度は調整範囲から離れている。この初期色度は、ブロック▲１▼から▲８▼の中、色度図上で色度が調整範囲から最も離れているブロックのｘ値及びｙ値と、調整範囲に最も近いブロックのｘ値及びｙ値をそれぞれ足して２で割った値で表される色度に最も近い色度を有するブロックの色度を表している。
【００３２】
次のステップ２では、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号にそれぞれ適用されるガンマカーブの中、Ｂ信号に適用されるガンマカーブのシフト量を決定する。このシフト量の決定では、マイコン１７は、色むら補正面を規定する関数の係数を変化させ、該色むら補正面のＺ軸成分を５％刻みで変化させることにより、Ｂ信号に適用されるガンマカーブを５％刻みで上昇させ、上記初期色度を有するブロックのｙ値を減少させる。これにより、ｙ値が図１０の調整範囲内に収まるようにする。
【００３３】
次のステップ３では、同様にしてＲ信号に適用するガンマカーブのシフト量を決定する。即ち、マイコン１７は、関数の係数を変化させることにより、Ｒ信号に適用されるガンマカーブを５％刻みで下降させて上記初期色度を有するブロックのｘ値を減少させ、ｘ値が図１０の調整範囲内に収まるようにする。
【００３４】
ここで、ｘ値及びｙ値の両方が調整範囲に入っているか否かを再度確認し、そうでなければシフト量を変えて上記のステップを繰り返し、最終的にｘ値及びｙ値が共に調整範囲内に入った時点で色むら補正を終了する。
【００３５】
色むら補正が終了した時点で、マイコン１７は各領域に適用すべき色補正面、即ち、関数と、該関数の係数とをメモリ１８に格納し、液晶プロジェクタの通常の使用時には、マイコン１７がメモリ１８に記憶されている上記内容に基づき画質改善処理部６にガンマカーブのシフト量を指示する。これにより、色むらのない映像をスクリーンに投写することができる。このように、画像の色むらの空間的分布の状態が予めメモリ１８に記憶されている色むらの空間的分布の状態のどれに対応するかを特定し、その状態に適した色むら補正を行うことにより、測定点数が少なくても的確な色むら補正を行うことができる。また、マイコン１７が、各画素の色度の補正量を、画素位置を変数とする所定の関数の演算により求めるので、多数の測定点の測定値を用いた複雑な間演算を行う必要がなく、簡単な構成で短時間に色むら補正を行うことができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂすべてのガンマカーブのシフト量を調整していたのでは、色度を調整範囲内に収めるのに長時間を要するという理由から、Ｇのガンマカーブは固定とし、ＢとＲのガンマカーブのみを調整しているが、Ｂのガンマカーブを固定とし、ＲとＧのガンマカーブを調整するようにしてもよい。
【００３７】
ここで、色むら補正面の作成のための関数演算の例を説明する。図３のＸ、Ｙ、Ｚ直交座標系において、例えば、関数Ｚ＝ａＸ²で表される曲線をy軸方向に平行移動させれば画面の辺部の色むらを補正する補正面が得られる。また、Ｚ＝ａＸ²で表される曲線とＺ＝ａＹ²で表される曲線とを組み合わせれば、画面の隅の色むらを補正する補正面が得られる。また、係数aを変化させることによって補正面の曲率を変化させ、シフト量を調整することとができる。
【００３８】
画面を４つの領域に分割し、各領域ごとに色むらを補正する場合には、マイコン１７により作成される色むら補正面を４つ用いる。例えば、例えば、図４に示すように、画面の左上隅と右下隅に色むらがある場合、領域ＩとIVにそれぞれ、補正面ｆ、ｅを適用し、領域II及びIIIには平坦面を適用すればよい。
【００３９】
次に、画面の各領域に適用する補正面を選択する手順の例を説明する。ここでは、図８で説明したように、画面をＩ、II、III、IVの４領域に分割し、さらに、各領域を１６のブロックに分割し、各ブロックの中心にそれぞれ対向するように色度測定器を配置する場合について説明する。なお、以下は、図５のexample 1に示すように、画面左上隅に色むらがあると仮定している。
【００４０】
ステップ１で、領域Ｉ内の１６個のブロックのx、ｙ値をそれぞれ測定し、調整の基準値からの２乗誤差をそれぞれ計算し、１６個の平均２乗誤差、即ち１６個の２乗誤差の平均値を算出する。領域II、III、IVに対しても同様に平均２乗誤差を計算する。
【００４１】
ステップ２で、それぞれの領域の平均２乗誤差を値の大きい順番に並び替え、誤差の大きい領域から小さい領域に向けて順番に線で結ぶ（図５ example1参照）。領域の数が４であるので、線の結び方は、図６に示すように、２４通りのパターンに分類できる。ここでは、画面の左上隅に色むらがあり、平均２乗誤差の大きさの順番がＩ→III→II→IVであるので（図５参照）、Ｎを左右反転させた形のパターンとなる。
【００４２】
尚、平均２乗誤差の最も大きい領域の値が所定の閾値以上であれば、以下の色むら補正を行なうが、そうでないときは色むらは少ないと判断してこの処理を終了し、色むら補正の処理は行わない。
【００４３】
ステップ３で、４つの領域の平均２乗誤差の平均値を求め、平均２乗誤差がこの平均値より大きい領域がいくつあるか、また、平均２乗誤差が２番目に大きい領域と３番目に大きい領域の間の平均２乗誤差の差が所定の閾値より大きいか否かを調べ、その結果に応じて、色むら補正を行おうとする画面を後述のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかのクラスに分類する。
【００４４】
ステップ４で、上記ステップ２で決定された画面の色むらのパターンとステップ３で決定されたクラスに基づき、色むら補正面を各領域毎に選ぶ。ここでは、画面の色むらのパターンがＮを左右反転した形のパターンであり、クラスがＡであるので、領域Ｉには色むら補正面ｆを選び、領域II、III、IVには平坦な色むら補正面を選ぶ。
【００４５】
次に、画面の色むらの各クラスへの分類の手順を説明する。Ｉ、II、III、IVの各領域の平均２乗誤差の平均値より大きい平均２乗誤差を有する領域が一つの時はクラスＡ、三つの時はクラスＤとする。また、この平均値より大きい平均２乗誤差を有する領域が二つあり、かつ平均２乗誤差が二番目に大きい領域と三番目に大きい領域との間の平均二乗誤差の差が、所定の閾値より大きい時はクラスＢ、該閾値以下のときはクラスＣとする。クラスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは画面の色むらの以下の特徴を表す。
【００４６】
クラスＡ：一つの領域の色むらが他の３つの領域に比べ特に大きい、
クラスＢ：２つの領域の色むらが他の２つの領域に比べ大きい、
クラスＣ：４つの領域の全てに色むらがあり、色むらの差は比較的小さい、
クラスＤ：１つの領域の色むらが他の３つの領域に比べ非常に小さい。
【００４７】
図５のexample1、example2、example3、example4は、全て同じパターン（Ｎを左右反転した形のパターン）を有するが、クラスがそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄであり、異なるので、画面の色むらの特徴により適した色むら補正面の組み合わせを選択することができる。このように、色むらの空間的分布の状態を、画面を複数の領域に分割したときの各領域の平均色度偏差の順位と各領域間の平均色度偏差の差分の値とにより規定することにより、より的確な色むら補正を行うことができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、画像の色むらの空間的分布の状態が予め記憶されている色むらの空間的分布の状態のどれに対応するかを特定すれば、その状態に適した色むら補正が行われるので、測定点数が少なくても的確な色むら補正を行うことができる。
【００４９】
請求項１に記載の発明によれば、数値演算手段が、各画素の色度の補正量を、画素位置を変数とする所定の関数の演算により求めるので、多数の測定点の測定値を用いた複雑な間演算を行う必要がなく、簡単な構成で短時間に色むら補正を行うことができる。
【００５０】
請求項１に記載の発明によれば、色相調整を行うガンマカーブをシフトさせることにより色むら補正を行うので、特別の色むら補正回路を搭載することが不要となる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、０％出力信号レベル及び１００％出力信号レベルは、シフトさせず固定とするのでコントラストの低下や黒レベルの変動を防止できる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、色むらの空間的分布の状態を、画面を複数の領域に分割したときの各領域の平均色度偏差の順位と各領域間の平均色度偏差の差分の値とにより規定するので、より的確な色むら補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投写型液晶表示装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の投写型液晶表示装置の画質改善処理部６の内部構成を示すブロック図である。
【図３】関数演算による色むら補正面の作成手順を説明する図である。
【図４】複数の色むら補正面の組み合わせの例を説明する図である。
【図５】色むらの空間的分布の状態をパターン化及びクラス分けする手順の説明図である。
【図６】画面を４領域に分割したときの色むらの２４種類のパターンを表す図である。
【図７】ガンマカーブのシフトの手順を説明する図である。
【図８】画面分割の説明図である。
【図９】画面を６４ブロックに分割したときの、左端の８個のブロックを示す図である。
【図１０】ｘｙ色度座標上での色度補正の例を説明する図である。
【図１１】従来の投写型液晶表示装置における画面分割の例を示す図である。
【符号の説明】
１信号入力部、２〜４Ａ／Ｄ変換器、５デジタル信号処理部、６画質改善処理部、６ａＲ信号補正部、６ｂＧ信号補正部、６ｃＢ信号補正部、７〜９Ｄ／Ａ変換器、１０〜１２駆動回路、１３〜１５液晶パネル、１６光学系、１７マイコン、１８メモリ、２１通信ポート、２２信号発生器、２６〜２８セレクター、３３測定器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection-type liquid crystal display device (liquid crystal projector) that generates a color image by synthesizing single color images respectively emitted from a plurality of liquid crystal panels functioning as light valves by an optical system, and projects the image on a screen.
[0002]
[Prior art]
In a liquid crystal projector, a single color image of R, G, and B transmitted through three liquid crystal panels is combined to generate a color image and projected onto a screen. However, the characteristics of these three liquid crystal panels vary. Is inevitable. Further, the intensity of light incident on each liquid crystal panel also varies due to variations in the transmittance of dichroic mirrors for separating R, G, and B, which are components of the liquid crystal panel, and variations in the color temperature of the light source lamp. Further, the ambient temperature of the liquid crystal panel is different in each part, and the transmittance of each part of the liquid crystal varies, so that the light transmitted through the liquid crystal panel is difficult to be uniform in the plane. For this reason, unique color unevenness occurs in the image projected by the liquid crystal projector.
[0003]
In order to eliminate the above-mentioned color unevenness, the chromaticity at some points on the screen is measured by a measuring instrument, and the R, G, and B signals of each pixel are corrected by the difference from the reference value. It is known. A specific example will be described below.
[0004]
(1) For example, a 50% white signal is supplied to the liquid crystal projector, and the screen at that time is divided into 20 parts horizontally and 15 parts vertically as shown in FIG. 11, for example. Measure the chromaticity of the points where each side intersects (in this case, the measurement points are 21 × 16 = 336 locations)
(2) Find the difference from the reference value of the chromaticity of each point,
(3) The correction circuit adds or subtracts the difference obtained in (2) to the digitized R, G, and B signals for each measurement point so that the chromaticity of each point approaches the reference value. To do. Note that linear interpolation is performed between the corrected points.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional color unevenness correction method, since linear interpolation is performed, it is necessary to increase the number of measurement points in order to increase the correction accuracy. In addition, a complicated color unevenness correction circuit for performing addition / subtraction and interpolation calculation on the R, G, and B signals must be separately installed in the liquid crystal projector. Further, if the number of measurement points is increased, the time required to correct the color unevenness becomes longer, which becomes an obstacle when mass-producing liquid crystal projectors.
[0006]
An object of the present invention is to provide a projection type liquid crystal display device capable of correcting color unevenness in a short time without using a complicated circuit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a projection type liquid crystal display device that generates a color image by synthesizing single color images respectively emitted from a plurality of liquid crystal light valves by an optical system, and projects the images onto a screen. A state of spatial distribution of color unevenness of the synthesized image is obtained based on a chromaticity deviation between a chromaticity at a predetermined position and a reference chromaticity, and the state is a plurality of different colors stored in advance. First means for specifying which of the spatial distribution of unevenness corresponds, and the input color signal of each color is corrected in order to perform hue adjustment based on the specified spatial distribution of the uneven color And a second means for correcting the chromaticity of each point of the synthesized image by shifting an output signal level by shifting a gamma curve to be performed , wherein the second means includes the plurality of stored Different It is associated with the state of uneven spatial distribution, and has numerical operation means for calculating the shift amount of the gamma curve by numerical operation of a function value using the pixel position of the image as a variable. This is solved by the projection type liquid crystal display device.
[0009]
The 0 % output signal level and the 100% output signal level are preferably fixed without shifting.
[0010]
The state of spatial distribution of color unevenness shall be defined by the average chromaticity deviation rank of each area when the screen is divided into multiple areas and the average chromaticity deviation difference value between each area. Is preferred.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, 25 is a projection type liquid crystal display device according to the present invention, and 33 is a measuring instrument for measuring the chromaticity of each measurement point on the screen of the projection type liquid crystal display device (hereinafter referred to as a liquid crystal projector).
[0012]
The liquid crystal projector 25 includes a signal input unit 1, A / D converters 2, 3, and 4, a digital signal processing unit 5, selectors 26, 27, and 28, an image quality improvement processing unit 6, and D / A converters 7, 8, and 9. , Drive circuits 10, 11, 12, liquid crystal panels 13, 14, 15, optical system 16, microcomputer (hereinafter referred to as microcomputer) 17, memory 18, and signal generator 22.
[0013]
A video signal from a video signal source such as a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer) (not shown) or a VCR is supplied to the signal input unit 1, and the signal input unit 1 converts the video signal into R, G, and B signals, respectively. The corresponding color signals s1, s2, and s3 are sent to the A / D converters 2, 3, and 4.
[0014]
The digital signal processing unit 5 performs pixel conversion for adapting the digital color signals s1, s2, and s3 converted from analog to digital by the A / D converters 2, 3, and 4, respectively, to the number of pixels of the liquid crystal panel. Various digital signal processing such as menu display and enlargement / reduction is added to generate digital R signal s4, G signal s5, and B signal s6, which are sent to image quality improvement processing unit 6 via selectors 26, 27, and 28.
[0015]
The selectors 26, 27, and 28 block the color signals s 4, s 5, and s 6 from the digital signal processing unit 5 when performing hue adjustment and color unevenness correction using the internal signal generator 22, and the signal generator 22. The R, G, and B signals for adjustment generated by are sent to the image quality improvement processing unit 6.
[0016]
However, when another signal generator is connected to the signal input unit 1 and an adjustment signal is supplied from the outside to correct the hue and color unevenness of the liquid crystal projector, the selectors 26, 27, and 28 are digital The signal from the signal processing unit 5 is sent to the image quality improvement processing unit 6 as it is.
[0017]
First, the image quality improvement processing unit 6 corrects and adjusts the hue of each color signal of the digital R signal s4, the G signal s5, and the B signal s6 using a gamma curve that matches the average characteristics of the liquid crystal panel to be used. The image quality improvement processing unit 6 further corrects the R, G, B color signals corrected by the gamma curve in order to eliminate color unevenness, using correction data from the microcomputer 17. This correction is performed by shifting the gamma curve up and down as shown in FIG.
[0018]
The R color signal s7 corrected by the image quality improvement processing unit 6 is sent to the D / A converter 7, the G color signal s8 is sent to the D / A converter 8, and the B color signal s9 is sent to the D / A converter 9. Sent to each analog signal.
[0019]
The drive circuits 10 to 12 convert the levels of the R, G, and B color signals converted into analog signals by the D / A converters 7 to 9 into levels that conform to the specifications of the liquid crystal panel. The liquid crystal panels 13 to 15 are supplied.
[0020]
The liquid crystal panels 13, 14, and 15 function as a light valve by receiving light emitted from a light source (not shown) and allowing each pixel to selectively transmit light. The R, G, and B images obtained in this way are output to an optical system 16 composed of mirrors, lenses, etc., synthesized by the optical system 16 and projected onto a screen (not shown).
[0021]
The microcomputer 17 determines a gamma curve used for hue adjustment in the image quality improvement processing unit 6 and a shift amount of the gamma curve for correcting color unevenness. The microcomputer 17 creates a color unevenness correction surface to be described later in order to determine the shift amount of the gamma curve. The memory 18 stores a function for creating a color unevenness correction surface, coefficient values of the function, combination pattern information of a plurality of color unevenness correction surfaces, and the like.
[0022]
The communication port 21 is provided for the microcomputer 17 to communicate with a personal computer (not shown) or the measuring device 33 via a communication cable such as USB or RS232C. The measuring device 33 receives projection light emitted from a projection lens (not shown) of the optical system 16, measures the x value and y value on the xy chromaticity diagram representing the chromaticity of the projection light, and measures the measurement data. Is sent to the input / output port 17 c of the microcomputer 17 via the communication port 21. The microcomputer 17 also exchanges data with the memory 18 via the input / output port 17a, and further outputs correction data for color unevenness correction to the image quality improvement processing unit 6 via the output port 17d.
[0023]
The signal generator 22 receives a command signal s16 output from the microcomputer 17 at the time of hue adjustment and color unevenness correction, and sends a white signal for adjustment to the selectors 26, 27, and 28.
[0024]
FIG. 2 shows an internal configuration of the image quality improvement processing unit 6. The image quality improvement processing unit 6 includes color unevenness correction units 6a, 6b, and 6c. Each color unevenness correction unit takes in a gamma curve sent from the microcomputer 17, and applies a gamma to the R signal s4, the G signal s5, and the B signal s6. Correction (hue adjustment) and uneven color correction are performed, respectively, to generate an R signal s7, a G signal s8, and a B signal s9 and send them to the D / A converters 7-9.
[0025]
As described above, the color unevenness correction is performed by shifting the gamma curve suitable for the average characteristic of the liquid crystal panel used in the liquid crystal projector as shown in FIG. The shift amount of the gamma curve varies from pixel to pixel. In the present embodiment, the gamma curve is shifted so that the output signal level increases or decreases in increments of 5%. At this time, in order to prevent a decrease in contrast and black floating (black level fluctuation), the levels of the output signals corresponding to the 0% level and 100% level of the input signal, that is, the white level and the black level, as shown in FIG. It is preferable to fix and shift only the level in the range of 5% to 95% in 5% increments, and linearly interpolate between 0 to 5% and between 95% to 100%.
[0026]
Next, a specific procedure for color unevenness correction in the liquid crystal projector 25 will be described with reference to an xy chromaticity diagram shown in FIG.
[0027]
First, in step 1, for example, a 50% white signal is output from the signal generator 22, and the x and y values of the chromaticity of the projection light projected from the projection lens of the optical system 16 are measured by the measuring device 33. Here, although the color unevenness correction is performed using the signal generator 22, if the external signal generator is connected to the liquid crystal display device, the signal generator 22 is not used.
[0028]
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the screen is divided into four regions I, II, III, and IV each consisting of 16 blocks, and 64 chromaticity measurements are made so as to face the center of each block. Place the vessel. The chromaticity of each block is measured by these measuring devices, and the pattern of the spatial distribution of color unevenness in each of the regions I, II, III, and IV is obtained from the result.
[0029]
On the other hand, in order to cope with various spatial distribution patterns of color unevenness, the microcomputer 17 creates a curved surface represented by three-dimensional orthogonal coordinates as shown in FIG. Keep it. Since the color unevenness correction surface is created by calculation of a function, the memory 18 only needs to store a function corresponding to each pattern, a coefficient of the function, and the like. The X axis in FIG. 3 corresponds to the horizontal direction of the screen, the Y axis corresponds to the vertical direction of the screen, and the Z axis component of the curved surface corresponds to the shift amount of the gamma curve. In this embodiment, the memory 18 stores color unevenness correction surfaces a to h as shown in FIG.
[0030]
Here, it is assumed that the measured uneven color condition of the screen is such that the green color tone is too strong at the left end of the screen as shown in example 2 in FIG. At this time, the microcomputer 17 selects the color unevenness correction surface b in FIG. 4 for each of the regions I and III and corrects the color unevenness correction for the regions II and IV. Select a flat surface. A specific procedure for selecting the color unevenness correction surface will be described later.
[0031]
In such a situation, the color unevenness of the eight blocks (1) to (8) at the left end of the screen shown in FIG. 9 is large, and the initial chromaticity at the left end of the screen is far from the adjustment range as shown in FIG. ing. The initial chromaticity is the x value and y value of the block whose chromaticity is farthest from the adjustment range on the chromaticity diagram among the blocks (1) to (8), and the x value of the block closest to the adjustment range. And the chromaticity of the block having the chromaticity closest to the chromaticity represented by the value obtained by adding the y value and dividing by 2 respectively.
[0032]
In the next step 2, the shift amount of the gamma curve applied to the B signal is determined from the gamma curves applied to the R, G, and B signals, respectively. In determining the shift amount, the microcomputer 17 changes the coefficient of the function that defines the color unevenness correction surface, and changes the Z-axis component of the color unevenness correction surface in increments of 5%, so that it is applied to the B signal. The gamma curve is increased by 5% and the y value of the block having the initial chromaticity is decreased. As a result, the y value falls within the adjustment range shown in FIG.
[0033]
In the next step 3, similarly, the shift amount of the gamma curve applied to the R signal is determined. That is, the microcomputer 17 changes the coefficient of the function to lower the gamma curve applied to the R signal in 5% increments, thereby reducing the x value of the block having the initial chromaticity. Within the adjustment range.
[0034]
Here, it is confirmed again whether both the x value and the y value are within the adjustment range. If not, the shift amount is changed and the above steps are repeated. Finally, both the x value and the y value are adjusted. Color unevenness correction is terminated when it falls within the range.
[0035]
When the color unevenness correction is completed, the microcomputer 17 stores the color correction surface to be applied to each area, that is, the function and the coefficient of the function in the memory 18, and when the liquid crystal projector is used normally, the microcomputer 17 Based on the contents stored in the memory 18, the image quality improvement processing unit 6 is instructed to shift the gamma curve. This makes it possible to project an image with no color unevenness on the screen. As described above, the state of the spatial distribution of the color unevenness of the image corresponds to the state of the spatial distribution of the color unevenness stored in the memory 18 in advance, and the color unevenness correction suitable for the state is performed. By doing so, accurate color unevenness correction can be performed even if the number of measurement points is small. In addition, since the microcomputer 17 calculates the chromaticity correction amount of each pixel by calculation of a predetermined function using the pixel position as a variable, it is not necessary to perform complicated calculation using measurement values at a large number of measurement points. The color unevenness can be corrected in a short time with a simple configuration.
[0036]
In the present embodiment, if the shift amounts of the R, G, and B gamma curves are all adjusted, it takes a long time to keep the chromaticity within the adjustment range. Is fixed, and only the B and R gamma curves are adjusted. However, the B gamma curve may be fixed and the R and G gamma curves may be adjusted.
[0037]
Here, an example of a function calculation for creating a color unevenness correction surface will be described. In the X, Y, Z orthogonal coordinate system of FIG. 3, for example, if a curve represented by the function Z = aX ² is translated in the y-axis direction, a correction surface that corrects color unevenness on the side of the screen can be obtained. . Further, when a curve represented by Z = aX ² and a curve represented by Z = aY ² are combined, a correction surface for correcting color unevenness at the corners of the screen can be obtained. Further, by changing the coefficient a, it is possible to change the curvature of the correction surface and adjust the shift amount.
[0038]
When the screen is divided into four areas and color unevenness is corrected for each area, four color unevenness correction surfaces created by the microcomputer 17 are used. For example, as shown in FIG. 4, when there is uneven color at the upper left corner and the lower right corner of the screen, the correction surfaces f and e are applied to the regions I and IV, respectively, and the flat surfaces are applied to the regions II and III. Apply.
[0039]
Next, an example of a procedure for selecting a correction surface to be applied to each area of the screen will be described. Here, as described with reference to FIG. 8, the screen is divided into four regions I, II, III, and IV, and each region is further divided into 16 blocks, which are colored so as to face the center of each block. The case where a degree measuring device is arrange | positioned is demonstrated. In the following, it is assumed that there is uneven color in the upper left corner of the screen as shown in example 1 in FIG.
[0040]
In step 1, the x and y values of the 16 blocks in the region I are measured, the square error from the adjustment reference value is calculated, and the 16 mean square errors, that is, 16 squares. The average value of error is calculated. Similarly, the mean square error is calculated for the regions II, III, and IV.
[0041]
In step 2, the mean square errors of the respective regions are rearranged in order of increasing values, and lines are connected in order from the region having the larger error to the smaller region (see example 1 in FIG. 5). Since the number of regions is 4, the way of connecting lines can be classified into 24 patterns as shown in FIG. Here, there is color unevenness in the upper left corner of the screen, and since the order of the mean square error is I → III → II → IV (see FIG. 5), the pattern is a form in which N is reversed left and right. .
[0042]
If the value of the region with the largest mean square error is greater than or equal to a predetermined threshold value, the following color unevenness correction is performed. If not, it is determined that the color unevenness is small, and this processing is terminated. Correction processing is not performed.
[0043]
In step 3, the average value of the mean square error of the four areas is obtained, how many areas the mean square error is larger than this mean value, and the area where the mean square error is the second largest and the third It is checked whether or not the difference of the mean square error between the large areas is larger than a predetermined threshold value, and a screen on which color unevenness correction is performed according to the result is one of A, B, C, and D described later. Class.
[0044]
In step 4, a color unevenness correction surface is selected for each region based on the screen color unevenness pattern determined in step 2 and the class determined in step 3. Here, the color unevenness pattern on the screen is a pattern in which N is reversed horizontally and the class is A. Therefore, the color unevenness correction surface f is selected for the region I, and the regions II, III, and IV are flat. Select the color unevenness correction surface.
[0045]
Next, a procedure for classifying the screen color unevenness into each class will be described. When there is one area having a mean square error larger than the average value of the mean square errors of the areas I, II, III, and IV, it is class A, and when it is three, it is class D. Further, there are two regions having a mean square error larger than the mean value, and the difference of the mean square error between the region having the second largest mean square error and the third largest region is a predetermined threshold value. When it is larger, it is class B, and when it is less than the threshold, it is class C. Classes A, B, C, and D represent the following characteristics of screen color unevenness.
[0046]
Class A: Color irregularity in one area is particularly large compared to the other three areas.
Class B: Color irregularity of two areas is larger than the other two areas,
Class C: All four areas have uneven color, and the difference in uneven color is relatively small.
Class D: Color unevenness in one area is very small compared to the other three areas.
[0047]
Example 1, example 2, example 3, and example 4 in FIG. 5 all have the same pattern (a pattern in which N is reversed horizontally), but the classes are A, B, C, and D, respectively. It is possible to select a combination of color unevenness correction planes more suitable for the feature. In this way, the state of the spatial distribution of color unevenness is defined by the rank of the average chromaticity deviation of each area when the screen is divided into a plurality of areas and the value of the difference in average chromaticity deviation between the areas. Thus, more accurate color unevenness correction can be performed.
[0048]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, if the state of the spatial distribution of the color unevenness of the image corresponds to the state of the spatial distribution of the color unevenness stored in advance, it is suitable for that state. Therefore, accurate color unevenness correction can be performed even if the number of measurement points is small.
[0049]
According to the first aspect of the present invention, the numerical calculation means obtains the chromaticity correction amount of each pixel by the calculation of a predetermined function using the pixel position as a variable. Therefore, it is not necessary to perform complicated calculations, and color unevenness can be corrected in a short time with a simple configuration.
[0050]
According to the first aspect of the present invention, since the color unevenness correction is performed by shifting the gamma curve for adjusting the hue, it is not necessary to mount a special color unevenness correction circuit.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, since the 0% output signal level and the 100% output signal level are fixed without being shifted, it is possible to prevent a decrease in contrast and a fluctuation in black level.
[0052]
According to the third aspect of the present invention, the state of the spatial distribution of the color unevenness is determined based on the ranking of the average chromaticity deviation of each area and the average chromaticity deviation between the areas when the screen is divided into a plurality of areas. Since it is defined by the difference value, more accurate color unevenness correction can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
2 is a block diagram showing an internal configuration of an image quality improvement processing unit 6 of the projection type liquid crystal display device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for creating a color unevenness correction surface by function calculation.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a combination of a plurality of color unevenness correction surfaces.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a procedure for patterning and classifying a state of spatial distribution of color unevenness.
FIG. 6 is a diagram showing 24 kinds of patterns of color unevenness when a screen is divided into four areas.
FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure for shifting a gamma curve.
FIG. 8 is an explanatory diagram of screen division.
FIG. 9 is a diagram illustrating eight blocks at the left end when the screen is divided into 64 blocks.
FIG. 10 is a diagram for describing an example of chromaticity correction on xy chromaticity coordinates.
FIG. 11 is a diagram showing an example of screen division in a conventional projection type liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal input part, 2-4 A / D converter, 5 Digital signal processing part, 6 Image quality improvement processing part, 6a R signal correction part, 6b G signal correction part, 6c B signal correction part, 7-9 D / A Converter, 10-12 drive circuit, 13-15 liquid crystal panel, 16 optical system, 17 microcomputer, 18 memory, 21 communication port, 22 signal generator, 26-28 selector, 33 measuring instrument.

Claims

In a projection type liquid crystal display device that generates a color image by synthesizing a single color image emitted from each of a plurality of liquid crystal light valves by an optical system, and projects it on a screen.
A state of spatial distribution of color unevenness of the synthesized image is obtained based on a chromaticity deviation between a chromaticity at a plurality of predetermined positions of the image synthesized by the optical system and a reference chromaticity, and the state is The first means for specifying which of the plurality of different color unevenness spatial distribution states stored in advance corresponds to the hue adjustment based on the spatial distribution state of the specified color unevenness. A second means for shifting the output signal level by shifting the gamma curve for correcting the input color signal of each color to correct, and correcting the chromaticity of each point of the synthesized image ,
The second means is associated with each of the plurality of stored spatial distribution states of different color unevenness, and the gamma is calculated by numerical calculation of a function value using a pixel position of the image as a variable. Having numerical calculation means for calculating the shift amount of the curve
A projection type liquid crystal display device characterized by the above.

2. The projection type liquid crystal display device according to claim 1 , wherein the 0% output signal level and the 100% output signal level are fixed without being shifted.

The state of the spatial distribution of the color unevenness is defined by the rank of the average chromaticity deviation of each area when the screen is divided into a plurality of areas and the value of the difference of the average chromaticity deviation between the areas. projection-type liquid crystal display device according to claim 1 or 2, characterized in Rukoto.