JP7238296B2 - プロジェクター、色補正システム及びプロジェクターの制御方法 - Google Patents
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Description
プロジェクター100は、光学的な画像である画像光を生成して投射面180に投射する投射部150等を含む画像投射系と、光学的な画像の元になる画像データを電気的に処理する画像処理部165等を含む画像処理系と、これらの各部を制御する制御部110とを備える。
レーザー光源ドライバー123は、後述する光源駆動部153から入力される制御信号に従ってレーザー光源121を駆動する。レーザー光源ドライバー124は、光源駆動部153から入力される制御信号に従ってレーザー光源122を駆動する。
蛍光体ホイール125は、レーザー光源121から射出された青色光を補色となる黄色光に変換する。黄色光は、本発明の「所定色の色光」に相当する。分光部126は、入射された黄色光を赤色光と緑色光とに分離する。赤色光と緑色光は、本発明の「他の色光」に相当する。拡散板128は、レーザー光源122から射出された青色光を拡散させる。
ここで、図2を参照しながら測定部177の構成について説明する。測定部177は、フィルター部210、モーター213、スライドレール214、モーター駆動部215、撮像部220及びA/D変換部230を備える。撮像部220は、撮像レンズ221、カラーフィルター222及び受光素子223を備えたRGBカメラにより構成される。撮像部220は、画像光が投射面180で結像した画像の色を、RGB表色系を構成する各色で測定する。RGB表色系は、本発明の「第1表色系」に相当する。
Zフィルター211は、受光素子223の受光特性を変更する光学フィルターである。Zフィルター211は、予め設定された波長域において、撮像部220の分光透過率特性を人の目の特性に近づける特性を有している。具体的には、Zフィルター211の分光透過率は、カラーフィルター222の分光透過率との積により等色関数z(λ)の分光透過率特性となるように調整されている。つまり、Zフィルター211及びカラーフィルター222を透過した色光の分光透過率が、等色関数z(λ)の分光感度に一致するようにZフィルター211の分光透過率が調整されている。従って、Zフィルター211及びカラーフィルター222を透過した色光を撮像部220で撮像することで、XYZ表色系の3刺激値のZ成分であるZ値を測定することができる。等色関数は、人間の目の分光感度分布を再現するように構成された関数であり、国際照明委員会であるCIEによって規格化されている。CIEの規格では、等色関数は人間が3次元の色座標を持っていることを反映して、x(λ)、y(λ)及びz(λ)の3つの等色関数が規定されている。λは、波長を示す。また、XYZ表色系は、CIE1931表色系とも呼ばれ、本発明の「第2表色系」に相当する。
受光素子223を構成する各画素は、カラーフィルター222のRフィルター、Gフィルター及びBフィルターのいずれかに対応付けられる。受光素子223は、Rフィルター、Gフィルター及びBフィルターのいずれかを通過した光を画素ごとに光電変換し、受光量に対応した電荷を蓄積する。受光素子223は、所定のタイミングで入力される信号に基づいて蓄積電荷に対応した電圧のアナログ信号を順次出力する。
プロジェクター100は、インターフェイス161、フレームメモリー163、画像処理部165及び制御部110を画像処理系として備える。画像処理部165は、本発明の「補正処理部」に相当する。
図1には、プロジェクター100と画像供給装置とを有線接続する場合を示すが、プロジェクター100と画像供給装置とを無線により接続する構成であってもよい。また、画像データは、画像供給装置から受信した画像データであってもよいし、制御部110のメモリー111に予め記憶された画像データであってもよい。
制御部110のメモリー111には、色補正の目標値が記憶されている。レーザー光源121、122は、使用に伴って劣化する。レーザー光源121、122の劣化が進むと、プロジェクター100が投射する画像の色合いが変化する場合がある。このため、プロジェクター100の出荷前に、原色光を投射部150により投射して、専用の測色機により投射面180で結像した画像を測色して目標値を得る。原色光は、赤の単色光であるR光、緑の単色光であるG光、及び青の単色光であるB光である。測色機は、投射面180で結像した画像の色を測色し、XYZ表色系の三刺激値であるX値、Y値及びZ値を測色値として出力する。R光を測色機により測色した場合の測色値を(Xr、Yr、Zr)と表記する。X、Y及びZと共に表記した小文字「r」は、R光を測色して得た測色値であることを示す。同様に、G光を測色機により測色した場合の測色値を(Xg、Yg、Zg)と表記する。X、Y及びZと共に表記した小文字「g」は、G光を測色して得た測色値であることを示す。また、B光を測色機により測色した場合の測色値を(Xb、Yb、Zb)と表記する。X、Y及びZと共に表記した小文字「b」は、B光を測色して得た測色値であることを示す。また、メモリー111に記憶された目標値を(Xr0、Yr0、Zr0)、(Xg0、Yg0、Zg0)及び(Xb0、Yb0、Zb0)と表記する。(Xr0、Yr0、Zr0)、(Xg0、Yg0、Zg0)及び(Xb0、Yb0、Zb0)を総称する場合に、目標値X0Y0Z0と表記する。
図4に実線で示す曲線301は、B光を撮像した撮像部220の分光感度を示す。また、破線で示す曲線302は、等色関数z(λ)の分光感度を示す。また、実線で示す曲線303は、G光を撮像した撮像部220の分光感度を示す。また、破線で示す曲線304は、等色関数y(λ)の分光感度を示す。また、実線で示す曲線305は、R光を撮像した撮像部220の分光感度を示す。また、破線で示す曲線306は、等色関数x(λ)の分光感度を示す。なお、図4は、曲線303で示すG光を撮像した撮像部220の分光感度と、曲線304で示す等色関数y(λ)の分光感度との光強度の最大値が「1.0」となるように正規化した状態を示している。
図7において、曲線301は、撮像部220の分光感度特性を示し、曲線302は、等色関数z(λ)の分光感度特性を示す。また、図7に実線で示す曲線340は、Zフィルター211及びBフィルター255により構成された光学フィルター240の光学フィルターの分光透過率を示す。光学フィルター240は、B光の波長域において、青色光の透過率特性を、XYZ表色系のZ値の透過率特性に変換するフィルターである。
図8に破線で示す曲線301、303、305は、図4に示す曲線301、303、305と同様、B光を撮像した撮像部220の分光感度、すなわち、Bフィルター、Gフィルター、Rフィルターの分光透過率に対応する。さらに、図8に一点鎖線で示す曲線341は、Zフィルター211の分光透過率を示す。また、図8に実線で示す曲線343は、Zフィルター211及びBフィルターにより構成される光学フィルターの分光透過率を示す。
図9を参照しながらプロジェクター100の動作を説明する。
制御部110は、例えば、撮像部220による前回の画像の測定から予め設定された時間が経過した場合、又はリモコン5や操作部171により色補正の操作を受け付けると、投射部150に赤色の単色光であるR光を投射させる(ステップS1)。例えば、制御部110は、Bパネル131及びGパネル135の透過率が0%、Rパネル133の透過率が100%となるように画像処理部165を制御してもよい。具体的には、制御部110は、画像処理部165に、赤色単色の画像データを処理させ、処理後の画像データに対応した画像信号を液晶パネルドライバー155に出力させる。赤色単色に対応した画像信号を入力した液晶パネルドライバー155は、Bパネル131及びGパネル135の透過率が0%、Rパネル133の透過率が100%となるように制御する。
R1G1Z1値のうちのR1値は、R光を投射して測定したRr1と、G光を投射して測定したRg1と、B光を投射して測定したRb1とを含む。また、R1G1Z1値のうちのG1値は、R光を投射して測定したGr1と、G光を投射して測定したGg1と、B光を投射して測定したGb1とを含む。また、R1G1Z1値のうちのZ1値は、R光を投射して測定したZr1と、G光を投射して測定したZg1と、B光を投射して測定したZb1とを含む。
また、変換後の値であるX1Y1Z1値のうちのX1値は、R成分であるXr1と、G成分であるXg1と、B成分であるXb1とを含む。また、変換後の値であるX1Y1Z1値のうちのY1値は、R成分であるYr1と、G成分であるYg1と、B成分であるYb1とを含む。
変換値(Xr1、Yr1、Z’r1)と、目標値(Xr0、Yr0、Zr0)とに基づいて補正パラメーターが算出される。同様に、変換値(Xg1、Yg1、Z’g1)と、目標値(Xg0、Yg0、Zg0)とに基づいて補正パラメーターが算出される。同様に、変換値(Xb1、Yb1、Z’b1)と、目標値(Xb0、Yb0、Zb0)とに基づいて補正パラメーターが算出される。制御部110は、算出した補正パラメーターをメモリー111に保存する。
測定部177は、投射面180に結像した画像光の色を、第1表色系であるRGB表色系を構成する複数の色について測定する。
補正パラメーター生成部115は、測定部177が測定したRGB表色系の色の測定値を第2表色系であるXYZ表色系の色に変換した変換値であるXYZ値を求める。補正パラメーター生成部115は、求めたXYZ値に基づき補正パラメーターを生成する。
画像処理部165は、補正パラメーターを用いて画像データを補正することで画像光を補正する。
また、測定部177は、XYZ表色系を構成する少なくとも1の色であるZ値を測定する。補正パラメーター生成部115は、XYZ表色系を構成する色のうち測定部177で測定されたZ値と、測定部177が測定したRGB表色系の色の測定値を変換したX値及びY値とをもとに補正パラメーターを生成する。
従って、投射面180に結像した画像光の色を精度よく測定し、測定結果に基づいて画像光を補正する補正パラメーターを生成することができる。このため、画像光の色補正を精度よく行うことができる。
測定部177は、Zフィルター211を透過させていない色光を受光素子223により受光してRGB値を測定する。また、プロジェクター100は、Zフィルター211を透過させた色光を受光素子223により受光してZ値を測定する。
従って、専用の測色機を設けることなく、Z値を測定することができる。
従って、赤色光、緑色光及び青色光を含む画像光を生成することができる。
従って、すべての可視光域において、受光素子223の受光特性を変更するZフィルター211を作成する場合と比較して、Zフィルター211の作成が容易になる。
従って、赤色光、青色光及び緑色光の各々を発する固体光源をそれぞれに設ける必要がなくなり、プロジェクターの構成を簡略化することができる。
また、青色光を発するレーザー光源121、122だけを設けた場合、受光素子223の受光特性を変更する光学フィルターとしてZフィルター211だけを設けてZ値を測定する構成とすることで、画像光の色を精度よく測定することができる。
つまり、固体光源であるレーザー光源121、122は、温度変化や経時変化等に起因して青色光のスペクトルに変形が生じ、ピーク波長にシフトが生じる場合がある。そこで、測定部177で青色光を測定する代わりにZフィルター211を設けてZ値を測定することで、人が実際に目で見た分光感度に近い値を測定することができる。
従って、測定部177が測定したR及びGの測定値と、Z値とに基づいてXYZ値に変換することができる。従って、人間の目の感度分布に基づいて色補正を行うことができる。
上述したフローチャートの説明では、1台のプロジェクター100が投射する画像光の色を補正する場合を例に説明したが、2台のプロジェクター100が投射する画像光の色合わせを行う場合も本発明を適用可能である。
例えば、プロジェクター100としてプロジェクター100Aとプロジェクター100Bとの2台のプロジェクター100を用意する。プロジェクター100Aとプロジェクター100Bとは、有線ケーブル又は無線通信により相互に通信可能に接続されている。プロジェクター100Aとプロジェクター100Bとは、投射面180の水平方向に平行に並べられる。
また、上述した実施形態では、プロジェクター100に、測定部177と、補正パラメーター生成部115とを設けた構成について説明したが、プロジェクター100の外部に、補正パラメーター生成部115を設けてもよい。
補正パラメーター生成部402は、プロジェクター100の測定部177が測定した測定値をプロジェクター100から受信する。補正パラメーター生成部402は、受信した測定値R値、G値、B値及びZ値に基づいて補正パラメーターを生成する。補正パラメーター生成部402は、生成した補正パラメーターをプロジェクター100に送信する。
また、上述した実施形態では、スライド機構を設けて、フィルター部210を第1位置と第2位置とにスライドさせる構成を説明した。変形例3では、撮像部220を2台設けて、一方の撮像部220ではRGB値を撮像し、もう一方の撮像部220ではZ値を測定するように構成してもよい。また、Z値を測定する撮像部220は、Z値が測定可能であればよく、例えば、モノクロカメラを用いることも可能である。
また、上述した実施形態では、測定部177の測定値のうち、B値は、XYZ値への変換の際に使用していない。しかし、R光を投射したときの測定値であるZrと、B光を投射したときの測定値であるZbとの値が、Zbと比べて十分に小さい微小な値である場合、上記の式(2)においてZr、Zgの代わりに、Br、Bgを使用してもよい。この場合、R光及びG光を投射したときに、Zr及びZbの測定が不要になるため、測定時間を短縮することができる。
また、上述したフローチャートでは、測定部177がR値、G値及びB値を測定する構成を説明したが、XYZ値への変換の際にB値を使用しない場合、測定部177がB値(Br、Bg、Bb)を制御部110に出力しない構成であってもよい。すなわち、測定部177は、RGB表色系を構成するR及びGと、XYZ表色系のZ値とを測定値として出力する。
従って、測定部177でR値、G値及びB値をそれぞれに測定する場合と比較して、測定時間を短縮することができる。また、測定部177が測定したR及びGの測定値と、Z値とに基づいてXYZ値に変換することができるので、人間の目の感度分布に基づいて色補正を行うことができる。
例えば、上述した実施形態では、投射部150により投射面180にR光、G光及びB光を投射したが、R光、G光及びB光の各々の階調を変更して、変更した各階調で測定部177が測定して測定値を出力してもよい。このように構成することで、色補正の精度をさらに高めることができる。
Claims (7)
- 画像データに基づき投射面に画像光を投射するプロジェクターであって、
前記画像光が前記投射面に結像した画像の色を、RGB表色系を構成するR及びGの色、及びXYZ表色系を構成するZの色について測定を行う測定部と、
前記測定部が測定した前記R及びGの色の第1測定値を前記XYZ表色系の色に変換した変換値と、前記測定部が測定した前記Zの色の第2測定値とに基づき補正パラメーターを生成する補正パラメーター生成部と、
前記補正パラメーターを用いて前記画像光を補正する補正処理部と、
を備える、プロジェクター。 - 前記測定部は、受光素子と、前記受光素子の受光特性を変更する光学フィルターと、を備え、
前記光学フィルターを透過させていない光を前記受光素子により受光して前記R及びGの色の前記第1測定値を出力し、前記光学フィルターを透過させた光を前記受光素子により受光して前記Zの色の前記第2測定値を出力する、請求項1記載のプロジェクター。 - 固体光源と、
前記固体光源が発する色光から他の色光を生成する光源光学系と、
前記光源光学系により生成された前記他の色光と、前記固体光源が発する前記色光とを変調して前記RGB表色系を構成する各色の光を含む前記画像光を生成する光変調部と、を備える、請求項2記載のプロジェクター。 - 前記光学フィルターは、前記固体光源が発する前記色光の波長域において前記受光素子の受光特性を変更する、請求項3記載のプロジェクター。
- 前記光源光学系は、前記固体光源が発する前記色光を蛍光体に当てることで所定色の色光を得て、得られた前記所定色の色光を分光することで前記他の色光を生成する、請求項3または4記載のプロジェクター。
- 画像データに基づく画像光を投射面に投射する投射部を備えるプロジェクターと、
前記投射面に結像した前記画像光の色を、RGB表色系を構成するR及びGの色、及び、XYZ表色系を構成するZの色について測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記R及びGの色の第1測定値を前記XYZ表色系の色に変換した変換値と、前記測定部が測定した前記Zの色の第2測定値とに基づき補正パラメーターを生成する補正パラメーター生成装置と、を備え、
前記プロジェクターは、前記補正パラメーターを用いて前記画像光を補正する補正処理部を備える、色補正システム。 - 画像データに基づき投射面に画像光を投射するプロジェクターの制御方法であって、
前記画像光が前記投射面に結像した画像の色を、RGB表色系を構成するR及びGの色、及び、XYZ表色系を構成するZの色について測定部で測定し、
前記測定部で測定された前記R及びGの色の第1測定値を前記XYZ表色系の色に変換した変換値と、前記測定部で測定された前記Zの色の第2測定値とに基づき補正パラメーターを生成し、
前記補正パラメーターを用いて前記画像光を補正する、プロジェクターの制御方法。
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