JP5159194B2 - 液晶プロジェクタ、制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Description

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座標入力手段機能一体型の液晶プロジェクタ、制御方法及び制御プログラムに関する。

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。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。さらに、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にくい。

以上のような理由から、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。この色むらを解消するために、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、その具体例を説明する。

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６に示すように横に２０分割、縦に１５分割する。そして、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する（この場合、測定点は２１×１６＝３３６箇所となる）。

次に、各点の色度の基準値からの差分を求め、補正回路により、各測定点に対し、前記求めた差分だけ、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。

前述した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。さらに、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。また、経年変化やそれに伴うランプ等部品の交換保守（サービス性）などにおいても障害となる。

本発明は前述の問題点に鑑み、色むらの発生部分を、複雑な測定や操作をすることなく、色むらを短時間で補正できるようにすることを目的としている。

本発明の液晶プロジェクタは、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、カラー画像を生成してスクリーンに投写する液晶プロジェクタであって、外部からの入力により、前記光学系により合成された画像の色むらの基準位置と前記色むらの補正位置とを指定する座標入力手段と、前記座標入力手段によって指定された前記基準位置と前記補正位置を対角とする方形の範囲について、外部からの入力に基づいて、当該範囲内の各画素の色合いが前記基準位置の画素の色合いに近付くように画像データの補正を行う色むら補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、指定された色むらの基準位置及び補正位置に基づいた補正値を算出して色むら補正を行うようにしたので、色むらの発生部分を、複雑な測定や操作をすることなく、色むらを短時間で補正できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の背面投射型液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、２５は背面投射型液晶表示装置（以下、液晶プロジェクタという）である。

液晶プロジェクタ２５は、信号入力部１、第１〜第３のＡ／Ｄ変換器２〜４、デジタル信号処理部５、画質改善処理部６、第１〜第３のＤ／Ａ変換器７〜９、第１〜第３の駆動回路１０〜１２、及び第１〜第３の液晶パネル１３〜１５を有する。また、第１〜第３の液晶パネル（液晶ライトバルブ）１３〜１５からの画像を合成投射する光学系１６、スクリーン１７、操作ペン１８、座標検知センサ１９、及び座標検知部２０を有する。さらに、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１、グラフィクス発生部２２、信号発生部２３、及びメモリ２４を有する。なお、パーソナルコンピュータ以下（ＰＣ）２６、の出力画像はインタフェース２８を介して、信号入力部１に画像を供給される。

また、ＰＣ２６には、マイコン２１の制御により座標入力部からの描画等のデータがインタフェース２７により供給される。なお、ＰＣ２６の代わりに不図示のＶＣＲ等の映像信号源からの映像信号は信号入力部１に供給されてもよいことは勿論である。

以下、ＰＣ２６からの画像信号を信号入力部１に入力された後の処理について詳細に説明する。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として第１〜第３のＡ／Ｄ変換器２〜４に送る。デジタル信号処理部５は、第１〜第３のＡ／Ｄ変換器２〜４により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、第１〜第３の液晶パネル１３〜１５の画素数に適合させるための画素変換、拡大縮小等の各種デジタル信号処理を加える。そして、デジタルＲ信号ｓ４、Ｇ信号ｓ５、Ｂ信号ｓ６を生成し、画質改善処理部６に送る。

画質改善処理部６は、グラフィクス発生部２２より発生するメニューの表示を行う機能を有している。また、信号発生部２３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において、信号発生部２３の生成する調整用のＲ、Ｇ、Ｂの各信号を選択して画質改善処理部６に送る。但し、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、第１〜第３のＡ／Ｄ変換器２〜４からの信号に対して画素変換、拡大縮小等を施し、画質改善処理部６に供給する。

図２は、本実施形態の画質改善処理部６の詳細な構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、画質改善処理部６は、第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６と、その後段に第１〜第３のデジタルデガンマ補正回路６７〜６９とを備えており、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのデジタル色信号に対して処理を行う。

第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６には、図１に記載のマイコン２１からＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの除算信号Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５が供給される。次に、後段のデジタルデガンマ補正回路６７〜６９は、第１〜第３の液晶パネル１３〜１５の平均的特性に適合するデガンマカーブにより、デジタルＲ信号ｓ１０、Ｇ信号ｓ１１、Ｂ信号ｓ１２の各色信号をそれぞれ補正出力して色相調整する。

また、画質改善処理部６は、色むらをなくすために前述した補正データ（除算信号）Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５により後段の第１〜第３のデジタルデガンマ補正回路６７〜６９に入力されるデジタル画像信号Ｓ７，Ｓ８、Ｓ９の利得を制御する。画質改善処理部６により補正されたＲの色信号Ｓ１３は第１のＤ／Ａ変換器７に送られ、Ｇの色信号Ｓ１４は第２のＤ／Ａ変換器８に送られる。そして、Ｂの色信号Ｓ１５は第３の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。

第１〜第３の駆動回路１０〜１２は、第１〜第３の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第１〜第３の液晶パネル１３〜１５の仕様に適合するレベルに変換する。そして、ライン反転等の適宜処理を行い、Ｒ、Ｇ、Ｂの第１〜第３の液晶パネル１３〜１５に供給する。

第１〜第３の液晶パネル１３〜１５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、プリズム、鏡、レンズ等で構成された光学系１６に出力され、光学系１６で合成されて、スクリーン１７に投写される。本実施形態においては、スクリーン１７は、リアプロジェクションとしての背面投射型のスクリーンである。

図４は、本実施形態の座標入力部の詳細な構成例を示す図である。
図４に示すように、スクリーン１７の周辺には、座標入力部を構成しており、図１に示す座標検知センサ１９が２つ設けられている。座標検知センサ１９は、赤外線発光ダイオードＬ１及びＬ２、ラインセンサＬＳ１及びＬＳ２、結像レンズＬＥＮＳ１及びＬＥＮＳ２を備えている。

座標を入力する操作ペン１８は、座標（補正位置）を指示するためのものであり、座標検知センサ１９からスクリーン１７に平行に赤外線が扇状に出力される。そして、スクリーン１７の周辺部に設けられた反射器により反射され、座標検知センサ１９に設けられたラインセンサＬＳ１及びＬＳ２により検出される。

例えば、操作ペン１８により、スクリーン１７上の任意の位置Ｄ１が指定されると、操作ペン１８の位置が、ラインセンサＬＳ１及びＬＳ２の位置情報として出力され、座標検知部２０において、角度θ１及びθ２として変換が可能である。

さらに、座標検知部２０は、角度θ１及びθ２を演算することにより、スクリーン１７上のどの位置に操作ペン１８が指示されているか特定することができ、座標値をマイコン２１に出力する。なお、座標値をマイコン２１にて演算するようにしてもよい。操作ペン１８による座標入力機能は、マイコン２１から２７のインタフェース２７を介して外部に接続されるＰＣ２６に出力され、画像の描画（デジタイザ）機能として使用される。また、操作ペン１８による座標入力機能は、ＰＣ２６のマウスの代わりとなるものである。

一方、マイコン２１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除算値とを決定する。メモリ２４には、色むらを行うための関数、該関数の係数値、複数の色むら補正の式の組み合わせ情報等が記憶されている。なお、インタフェース２７は、マイコン２１が、ＰＣ２６や図示しないが測定器との間で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。この図示しない測定器は、光学系１６の投写レンズから出射されスクリーン１７に表示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、計測データをインタフェース２７を経由してマイコン２１に送る。

また、マイコン２１は、メモリ２４とデータのやりとりを実行し、色むら補正のための補正データを画質改善処理部６に出力することも可能である。信号発生部２３は、色相調整時及び色むら補正時にマイコン２１からの制御信号により、調整用のホワイト信号を、デジタル信号処理部５に供給する。このホワイト信号はそのレベルを可変としてすべての諧調に対応することも出来るものである。

次に、本実施形態の色むら補正の基本的動作に関して以下に説明する。
まず、入力画像信号が８ｂｉｔの場合、画質改善処理部６の第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６へ１０ｂｉｔで出力される。そして、後段の第１〜第３のデジタルデガンマ補正回路６７〜６９には補正画像が１０ｂｉｔで入力される。

また、画質改善処理部６の第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６は、マイコン２１からの補正データ（除算信号）Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５が、例えば４ビットで供給されて、除算を行う。なお、入力信号値が０の場合、除算値によらず出力は０となる。

次に、入力信号が、１００パーセントのレベルの場合について説明する。輝度むらとして周辺の信号のレベルが中心のレベルに対して最大７０パーセントだった場合、その周辺の光量が光源の、或いは投射光学系の特性が原因ならば、第１〜第３の液晶パネル１３〜１５の駆動信号は常に１００パーセントのレベルで駆動している。したがって、この表示画面の位置の投射輝度のむらによる輝度及び色むらは、投射光量の多い部分の投射パネルの投射光量を投射光量の少ない部分の投射光量と同じくなるように駆動信号を減衰させる必要がある。

さらに、所望する輝度レベルが中間レベルの５０パーセントだった場合であっても、周辺部の表示レベルに対して、中心部のレベルは７０パーセントの低下がある。このむらを解消させる場合、画面全体の諧調の均一性を考慮すれば、やはり中心部分の駆動信号レベルを７０パーセントに減衰させる必要がある。つまり第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６において、マイコン２１からの補正データ（除算信号）Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５に基づき、除算により前記レベルを減衰させることが必要である。

次に、具体的補正の方法について以下に説明する。図３は、本実施形態における色むらの発生位置及び補正波形の一例を示す図である。
本実施形態では、図３に示すように色調として標準とする部分（基準位置）がＰ（ｃ、ｄ）近辺だった場合、ＰＯＩＮＴ１が、ユーザにより操作ペン１８にて指定される。これにより、座標検知部２０から座標データがマイコン２１に出力される。

次に、画面の中で最も色むらが激しくずれていると認識される補正位置のＰＯＩＮＴ２が、ユーザにより操作ペン１８にて指定される。２回目の座標入力（ＰＯＩＮＴ２の指定）により、マイコン２１はグラフィクス発生部２２に命令を出して、図５（ａ）で示すような色むら補正インジケータを発生させる。色むら補正インジケータがスクリーン上に表示され、色むらの色調をインジケータに付随した色指定パレットがユーザにより指定される。例えば赤寄りの色むらであれば、赤のパレットが操作ペン１８にて指定される。

次に、インジケータに付随するカーソルによりレベル調整が行われる。マイナス方向にクリック毎に１段階ずつ減衰を行い、色調が基準と成る位置のＰＯＩＮＴ１と同様になるまでユーザによりクリックが繰り返される。また、目標値がかけ離れている場合は、例えばカーソル移動にて、或いは図５（ｂ）に示すような数値入力にて、大まかに設定して詳細設定を行うことができるようにしている。

前記ＰＯＩＮＴ１及びＰＯＩＮＴ２を対角とする方形ゾーンＳ１は、Ｘ方向とＹ方向の変移量を関数により置き換えて補正を行う。指数関数、あるいは一次及び二次関数、それらの組み合わせにより、マイコン２１にて演算を行い、補正信号として画質改善処理部６の第１〜第３のデジタル除算回路６４〜６６で除算を行う。補正関数は例えば対角として行う。また、前記ＰＯＩＮＴ１及びＰＯＩＮＴ２の前記方形ゾーンＳ１の中で、さらに補正の不十分な部分が発生した場合は、さらにＰＯＩＮＴ３として、操作ペン１８により指定されることにより、補正を前記同様に行う。

以上説明したように色むらの空間的分布の状態を、座標入力部により基準位置と色むら補正位置とを指定して、補正値を入力することにより、３原色の色強度の強い色に関して減衰を行って色むらの補正を行う。これにより、特にメンテナンス等で特殊な機材を持たずに簡単により的確に色むら補正を行うことができる。また、画像の色むらを除算回路により輝度の大きい色に関して減衰させて、色バランスを補正するので、諧調のレベルに依存することなく、低輝度部から高輝度部にかけてほぼ同様の色むら補正を行うことができる。

（本発明に係る他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における背面投射型液晶表示装置を構成する各手段、並びに背面投射型液晶表示装置の制御方法の各工程は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録（記憶）したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（記憶媒体）は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体（記憶媒体）等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムまたは装置に直接、または遠隔から供給する場合も含む。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体（記憶媒体）としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。さらに、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などもある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する方法がある。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体（記憶媒体）にダウンロードすることによっても供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、その他の方法として、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、その他の方法として、まず記録媒体（記憶媒体）から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の実施形態の背面投射型液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の画質改善処理部の詳細な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態における色むらの発生位置及び補正波形の一例を示す図である。 本発明の実施形態の座標入力部の詳細な構成例を示す図である。 本発明の実施形態におけるインジケータに表示される画面の一例を示す図である。 従来例のむらの測定点の一例を示す図である。

符号の説明

１ 信号入力部
２ 第１のＡ／Ｄ変換器
３ 第２のＡ／Ｄ変換器
４ 第３のＡ／Ｄ変換器
５ デジタル信号処理部
６ 画質改善処理部
７ 第１のＤ／Ａ変換器
８ 第２のＤ／Ａ変換器
９ 第３のＤ／Ａ変換器
１０ 第１の駆動回路
１１ 第２の駆動回路
１２ 第３の駆動回路
１３ 第１の液晶パネル
１４ 第２の液晶パネル
１５ 第３の液晶パネル
１６ 光学系
１７ スクリーン
１８ 操作ペン
１９ 座標検知センサ
２０ 座標検知部
２１ マイコン
２２ グラフィクス発生部
２３ 信号発生部
２４ メモリ
２５ 液晶プロジェクタ

Claims (3)

1. 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、カラー画像を生成してスクリーンに投写する液晶プロジェクタであって、
   外部からの入力により、前記光学系により合成された画像の色むらの基準位置と前記色むらの補正位置とを指定する座標入力手段と、
   前記座標入力手段によって指定された前記基準位置と前記補正位置を対角とする方形の範囲について、外部からの入力に基づいて、当該範囲内の各画素の色合いが前記基準位置の画素の色合いに近付くように画像データの補正を行う色むら補正手段と、
   を有することを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 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、カラー画像を生成してスクリーンに投写する液晶プロジェクタの制御方法であって、
   外部からの入力により、前記光学系により合成された画像の色むらの基準位置と前記色むらの補正位置とを指定する座標入力工程と、
   前記座標入力工程によって指定された前記基準位置と前記補正位置を対角とする方形の範囲について、外部からの入力に基づいて、当該範囲内の各画素の色合いが前記基準位置の画素の色合いに近付くように画像データの補正を行う色むら補正工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
3. 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、カラー画像を生成してスクリーンに投写する液晶プロジェクタを制御するための制御プログラムであって、
   外部からの入力により、前記光学系により合成された画像の色むらの基準位置と前記色むらの補正位置とを指定する座標入力手順と、
   前記座標入力手順によって指定された前記基準位置と前記補正位置を対角とする方形の範囲について、外部からの入力に基づいて、当該範囲内の各画素の色合いが前記基準位置の画素の色合いに近付くように画像データの補正を行う色むら補正手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。

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