JP5064137B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン上に投射された映像を均一の明るさに補正する補正手段を備えたプロジェクタに関する。

従来、スクリーン上の投射映像を均一な明るさにすることを可能としたプロジェクタとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。このプロジェクタは次のように構成されている。

特許文献１によれば、入力ビデオ信号から水平及び垂直同期信号が同期分岐回路によって分離され、水平同期信号に同期したクロック信号がＰＬＬ回路において生成され、水平同期信号、垂直同期信号及びクロック信号から走査位置検出回路によって走査位置が検出される。そして、検出された走査位置によってアドレスが指定され、ＲＯＭに格納された補正データが読み出される。ＲＯＭから読み出された補正データは、Ｄ／Ａ変換器に供給されてアナログ電圧に変換され、ポテンショメータによって分圧される。一方、ポテンショメータから出力される分圧電圧とバイアス電圧とが加算器により加算されて、加算電圧が明るさ制御信号として映像回路（本発明では映像信号処理回路）の制御回路に印加される。
特開平６−１６０７９９号公報、段落番号００２２〜００２３、図１

特許文献１は、このように構成されているので、輝度補正が入力信号に対して行われている。したがって、輝度補正された映像信号が、その後にスケーリングを含む映像信号処理されている。このため、スケーリング処理等の映像信号処理が施されることにより、スクリーン上の明るさを適切に補正できないという問題が生ずる。また、映像信号はアナログ処理により補正されるため、画素毎に映像信号をデジタル処理する装置には使用できないという問題があった。

本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものであって、スケーリング処理を含む映像信号処理が成された後の映像信号情報を補正することにより、スクリーン上における映像の明るさを均一化したプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明は、入力信号のスケーリング処理を含む映像信号処理を行う映像信号処理回路と、映像信号処理された映像信号の輝度を補正する輝度補正回路と、輝度補正回路から輝度補正された映像信号が入力される表示素子駆動回路とを有し、輝度補正回路は、映像信号処理回路からの同期信号に基づいて映像を構成する単位要素である画素の水平位置と垂直位置を指定するアドレスカウンタと、各水平アドレスの水平補正係数を格納する水平ルックアップテーブルと、各垂直アドレスの垂直補正係数を格納する垂直ルックアップテーブルとを有するとともに、前記アドレスカウンタで指定された画素位置の水平補正係数及び垂直補正係数に基づき補正係数を算出し、この補正係数に基づき映像信号処理回路で処理された映像信号を補正して前記表示素子駆動回路に出力するように構成されており、前記輝度補正回路は、指定された画素の位置に対する水平補正係数と垂直補正係数を読み出し、これらを加算して平均化したものを補正係数として算出し、この補正係数を前記映像信号処理回路からの映像信号に乗算して補正するように構成されていることを特徴とする。

このような構成上の特徴を有する本発明に係るプロジェクタによれば、映像信号処理回路で映像信号処理された映像信号に基づいてアドレスが指定され、指定された画素位置の、ルックアップテーブルに格納されている補正データに基づき映像信号を補正する。したがって、映像信号処理回路で処理された映像信号を適切に補正して表示素子駆動回路に出力するので、画面の明るさを精度よく均一にすることができる。また、このように構成することにより、各画素に対し水平方向及び垂直方向の明るさの変化に対応して補正することができる。

また、前記水平ルックアップテーブルは、画面の水平位置両端で最大値１となり、光源ランプが配置される中央位置で最小値となるように略直線的に変化するパターンの水平補正係数を格納し、前記垂直ルックアップテーブルは、スクリーンへの照射角度が最小角度となる位置で最大値１となり、投射角度が最大角度となる高さ位置において最小値となるように略直線的に変化するパターンの垂直補正係数を格納しているものとすることもできる。水平方向及び垂直方向における明るさは、画面上においては投射角度の変化により曲線を画くように変化するので、水平及び垂直補正係数は、この明るさの変化曲線に対応する曲線的に変化する特性の補正係数を格納したルックアップテーブルを用いることが理想的である。しかし、スクリーンの各位置における明るさは、設置環境、スクリーンの種類にも影響されるので、厳密には明るさの変化を正確に把握することが困難である。したがって、明るさの変化に対応した補正データの曲線に近い直線で画いた補正データとすることにより、実用上大差ない明るさ補正をすることができる。この発明は、このような考え方の基に、水平ルックアップテーブル及び垂直ルックアップテーブルに格納される補正係数を、画面上において直線的に変化するパターンに設定したものであって、これにより補正データの簡素化、惹いては輝度補正回路の簡素化を図っている。

また、前記水平補正係数及び垂直補正係数は、最小値を異ならせた複数のパターンが内蔵され、前記水平ルックアップテーブル及び垂直ルックアップテーブルは、ユーザの選択により、前記複数のパターンの内の任意のパターンの水平補正係数及び垂直補正係数に書き換え可能に格納されているものとする。このようにすれば、ユーザは、実際に投影される映像を見ながら設置場所、スクリーンの種類、投射距離などを加味して、複数のＰターンの内から最適のパターンの補正係数を格納した水平ルックアップテーブル及び垂直ルックアップテーブルを選択することができる。

また、前記プロジェクタは、前述の映像信号処理回路、輝度補正回路、表示素子駆動回路、光源ランプを含む光学系機器を内蔵したプロジェクタ本体と映像が投射されるスクリーンとに分離され、プロジェクタ本体から非球面ミラーを介して映像がスクリーンに投射されるように構成されている。このように構成することにより、プロジェクタ本体とスクリーンとの投射距離に影響されずにスクリーン上の明るさを均一にすることができるとともに、プロジェクタ本体とスクリーンの投射距離を小さくして設置することができる。

本発明によれば、映像信号処理回路で映像信号処理された映像信号に基づいてアドレスが指定され、指定された画素位置の、ルックアップテーブルに格納されている補正データに基づき映像信号を補正する。したがって、画面の明るさを精度よく均一にすることができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係るプロジェクタは３板式液晶プロジェクタであって、その機能ブロック図を図１に示す。この図に示すように、各種映像再生機器から出力される各種映像信号に対応し得るように
アナログＩ／Ｆ、デジタルＩ／Ｆ、ビデオＩ／Ｆなどの各種入力インターフェースを備えた入力信号処理回路１に接続される。そして、入力信号処理回路１に入力された映像信号は、選択された映像信号に対応しＡ／Ｄ変換、デコード等の適宜の処理が施されて映像信号処理回路２へ出力される。

映像信号処理回路２では、フレームメモリ３を使用してパネルサイズに適切な信号形態にスケーリング処理等の映像信号処理が行われ、輝度補正回路４に出力される。映像信号処理回路２から出力されて輝度補正回路４に入力される映像信号ＳＩ（図３参照）は、輝度補正回路４において、一定のアルゴリズムに従って処理された後、表示素子駆動回路としての液晶パネル駆動回路５に出力される。輝度補正回路４から出力される映像信号ＳＯ（図３参照）は、液晶パネル駆動回路５においてＲ，Ｇ，Ｂ各液晶パネル６を駆動することができる信号形態に変換されるとともに、液晶パネル６駆動のための駆動パルスを同時に生成し、両者とも液晶パネル６へと入力される。液晶パネル６は、入力された映像信号に応じた回転角を持ち、光源ランプ７からの光を透過させることで映像を作り出す。そして、その表示映像は、図２のように投射レンズにより所定距離離れた場所にあるスクリーン１６などに結像される。

映像信号処理回路２に収納される制御用ＣＰＵ９は、映像信号処理回路２の制御のみならず入力信号処理回路１、輝度補正回路４、液晶パネル駆動回路５、電源回路１０、光源ランプ７を制御するランプ制御回路１１、各部の温度、傾斜角度などを検出する各種センサ１２、各部の異常を検出する異常検出センサ１３などプロジェクタ全体の制御を行う。

ここで、本実施の形態に係るプロジェクタは、入力信号処理回路１、映像信号処理回路２、輝度補正回路４、液晶パネル駆動回路５、液晶パネル６、光源ランプ７などの光学系機器を内蔵したプロジェクタ本体１５と、映像が投射されるスクリーン１６とに分離されている。そして、図２に示すようにプロジェクタ本体１５からは、非球面ミラ１７ーを介してスクリーン１６に投射されている。これにより、プロジェクタ本体１５とスクリーン１６との間の距離を短くすることができるように構成されている。なお、プロジェクタ本体１５とスクリーン１６との位置は、プロジェクタを使用する人間が投射光を遮ることのないように設置される。

次に、輝度補正回路４の詳細について説明するとともに、そのアルゴリズムについて説明する。図３は輝度補正回路４の内部構成をブロック図で示したものである。映像信号処理回路２からの映像信号ＳＩから同期分離回路２１を経て、水平同期信号ＨＳ及び垂直同期信号ＶＳが分離して供給される。この水平同期信号ＨＳ及び垂直同期信号ＶＳはアドレスカウンタ２２に入力され、補正される映像を構成する単位要素である画素の、水平方向の画素位置を示す水平アドレスと、垂直方向の画素位置を示す垂直アドレスとをそれぞれ生成、指定する。

また、輝度補正回路４は、水平方向の水平補正係数Ｋｈを格納する水平ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２３と、垂直方向の垂直補正係数Ｋｖを格納する垂直ＬＵＴ２４を、それぞれ有している。水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４に格納される補正係数としては、補正度合いを変えた複数のパターンの補正係数が、制御用ＣＰＵに内蔵されている。これら水平ＬＵＴ２３、垂直ＬＵＴ２４は、ＯＳＤメニューを使ったユーザ操作により、前述の複数のパターンの内の適宜のパターンの補正係数に書き換え可能にＬＡＭに格納されている。

アドレスカウンタ２２によって生成されたカウンター（座標）信号は、それぞれのＬＵＴ読み出しアドレスとして各ＬＵＴ２３，２４へと入力され、画面内での画素の位置に応じた水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖを読み出す。読み出された水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖは、係数演算回路２５へと入力され、(式１)に示すように補正係数Ｋが演算処理された後、信号演算回路２６に入力される。

Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２………（式１）
信号演算回路２６では（式２）に示す処理により入力された映像信号ＳＩが補正され、その後補正された映像信号ＳＯが後段の液晶パネル駆動回路５へ出力される。

ＳＯ＝（ＳＩ＊Ｋ）………（式２）
次に、図４に、水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４の補正係数のパターンの一例を示す。本実施の形態では、垂直方向における投射角度は、図２に示すように、スクリーン１６の上端において最小角度Θ１となり、下端において最大角度Θ２となっている。したがって、スクリーン１６の垂直方向における明るさは、スクリーン１６の上端において最も暗くなり、下端において最も明るくなる。そこで、図４に示すように、垂直ＬＵＴ２４に格納される垂直補正係数Ｋｖは、画面上端において最大値１となり、直線的に変化して下端において最小値０．８５を採るように設定されている。また、水平方向における投射角度は、スクリーン１６に対しては左右方向の中央から投射されることから、スクリーン１６の左右両端において最小値となり、左右方向の中央において最大値となっている。したがって、スクリーン１６の水平方向における明るさは、スクリーン１６の両端において最も暗くなり、中央において最も明るくなる。そこで、図４に示すように、水平ＬＵＴ２３に格納される水平補正係数Ｋｈは、画面両端において最大値１となり、直線的に変化して中央において最小値０．９となるように設定されている。

ここで、上記水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４の場合の補正係数Ｋの計算例を掲げる。例えば、画面左端の最上端の画素においての補正係数Ｋは、（式１）より、
Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２＝（１＋１）／２＝１
となる。
また、出力される映像信号ＳＯは、（式２）より
ＳＯ＝ＳＩ＊Ｋ＝ＳＩ
となる。これは、輝度補正回路４に入力される映像信号ＳＩがそのまま補正されることなく出力されることを意味している。

同様に、画面中央最下端部の画素に対する補正係数Ｋは、
Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２＝（０．９＋０．８５）／２＝０．８７５
となり、出力される映像信号ＳＯは、(式２)より、
ＳＯ＝ＳＩ＊Ｋ＝ＳＩ＊０．８７５＝０．８７５＊ＳＩ
となる。これは、輝度補正回路４に入力される映像信号ＳＩが０．８７５倍されて出力されることを意味している。このように、全ての画素に対して所定の補正を施し、その補正された信号のままで出力されることにより、スクリーン１６に投射された映像の明るさが均一に保持される。

なお、上記パターンの例では、水平補正係数Ｋｈ及び垂直補正係数Ｋｖは、画面において最大値から最小値に対し直線的に変化するようにしているが、投射角（スクリーンから見れば入射角）の変化に対応して明るさが変化することに鑑み、明るさの変化に対応した曲線で補正値を設定することは可能であり、そのようにしてもよい。しかしながら、スクリーン１６の各位置における明るさは、スクリーン１６の種類にも影響されるので、正確に把握することは困難である。また、明るさの変化に対応した補正データの曲線に近いと思われる直線で画いた補正データとすることにより、実用上大差のない補正をすることができる。このことから、本実施の形態では、水平補正係数Ｋｈ及び垂直補正係数Ｋｖを直線的に変化するパターンに設定することにより、補正データの簡素化、惹いては輝度補正回路４の簡素化を図っている。

また、前述のように、水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４は、補正度合いを変えた複数のパターンが制御用ＣＰＵに内蔵されているが、これは、最小値の値を上記例と異なる値に段階的に変化させたものであって、それぞれ最大値から最小値に対して直線的に変化するように設定されている。また、ユーザが設置場所、スクリーン１６の種類、投射距離などを考量して適宜のパターンを選択できるように設定されているので、ユーザの感覚でより一層明るさを均一化することができる。

本実施の形態に係るプロジェクタは、上記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（１）映像信号処理回路２で処理された映像信号ＳＩを適切に補正し、補正した映像信号ＳＯを表示素子駆動回路としての液晶パネル駆動回路５に出力するので、従来のものに比しより適切な補正が行われるので、画面の明るさを精度よく均一することができる。

（２）水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４は、画面上において補正値が最大値から最小値に向かって直線的に変化するパターンに設定されているので、補正データの簡素化、惹いては輝度補正回路４の簡素化を図ることができる。

（３）この場合において、水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４は、最小値の異なる複数のパターンが内蔵され、ユーザによりこれら複数のパターンのうち任意のパターンに書き換え可能に格納されている。このため、ユーザは、実際に投影される映像を見ながら設置場所、スクリーン１６の種類、投射距離などを加味して最適の補正値を格納した最適の水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４を選択することができる。

（４）輝度補正回路４は、選択された水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖを加算しこれを平均化したものを補正係数Ｋとするように構成されているので、各画素に対し水平方向の明るさの変化及び垂直方向の明るさの変化に対応して補正することができる。

（５）プロジェクタ本体１５から非球面ミラー１７を介して映像がスクリーン１６に投射されるように構成されているので、プロジェクタ本体１５とスクリーン１６との投射距離に影響されずにスクリーン１６上の明るさを均一にすることができるとともに、プロジェクタ本体１５とスクリーン１６との投射距離を小さくして設置することができる。

（変形例）
上記実施の形態において以下のように変更することもできる。
（１）上記実施の形態は３板式液晶プロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスルメンツ社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本発明を適用することができる。

（２）また、３板式液晶プロジェクタとして各種回路や光学系機器を内蔵したプロジェクタ本体１５とスクリーン１６とが別体に形成されているものについて説明したが、各種回路、光学系機器、スクリーン等が一体化されたリアプロジェクタとしてもよい。

（３）前述のごとく、水平ＬＵＴ２３及び垂直ＬＵＴ２４は、画面上において補正値が最大値から最小値に向かって曲線的に変化するパターンに設定されているものでもよい。

本発明の実施の形態に係る液晶プロジェクタの概略機能ブロック図。 同液晶プロジェクタの使用例図。 同液晶プロジェクタの輝度補正回路の詳細図。 同液晶プロジェクタにおける水平及び垂直補正係数のパターン図。

符号の説明

Θ１…最小角度、Θ２…最大角度、Ｋ…補正係数、Ｋｈ…水平補正係数、Ｋｖ…補正係数、ＳＩ，ＳＯ…映像信号、２…映像信号処理回路、４…輝度補正回路、７…光源ランプ、１５…プロジェクタ本体、１６…スクリーン、１７…非球面ミラー、２２…アドレスカウンタ、２３…水平ＬＵＴ（水平ルックアップテーブル）、２４…垂直ＬＵＴ（垂直ルックアップテーブル）。

Claims (4)

1. 入力信号のスケーリング処理を含む映像信号処理を行う映像信号処理回路と、映像信号処理された映像信号の輝度を補正する輝度補正回路と、輝度補正回路から輝度補正された映像信号が入力される表示素子駆動回路とを有し、
   輝度補正回路は、映像信号処理回路からの同期信号に基づいて映像を構成する単位要素である画素の水平位置と垂直位置を指定するアドレスカウンタと、各水平アドレスの水平補正係数を格納する水平ルックアップテーブルと、各垂直アドレスの垂直補正係数を格納する垂直ルックアップテーブルとを有するとともに、前記アドレスカウンタで指定された画素位置の水平補正係数及び垂直補正係数に基づき補正係数を算出し、この補正係数に基づき映像信号処理回路で処理された映像信号を補正して前記表示素子駆動回路に出力するように構成されており、
   前記輝度補正回路は、指定された画素の位置に対する水平補正係数と垂直補正係数を読み出し、これらを加算して平均化したものを補正係数として算出し、この補正係数を前記映像信号処理回路からの映像信号に乗算して補正す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。
2. 前記水平ルックアップテーブルは、画面の水平位置両端で最大値１となり、光源ランプが配置される中央位置で最小値となるように略直線的に変化するパターンの水平補正係数を格納し、前記垂直ルックアップテーブルは、スクリーンへの照射角度が最小角度となる位置で最大値１となり、投射角度が最大角度となる高さ位置において最小値となるように略直線的に変化するパターンの垂直補正係数を格納していることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記水平補正係数及び垂直補正係数は、最小値を異ならせた複数のパターンが内蔵され、前記水平ルックアップテーブル及び垂直ルックアップテーブルは、ユーザの選択により、前記複数のパターンの内の任意のパターンの水平補正係数及び垂直補正係数に書き換え可能に格納されていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記プロジェクタは、前述の映像信号処理回路、輝度補正回路、表示素子駆動回路、光源ランプを含む光学系機器を内蔵したプロジェクタ本体と映像が投射されるスクリーンとに分離され、プロジェクタ本体から非球面ミラーを介して映像がスクリーンに投射されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のプロジェクタ。

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