JPWO2012095945A1 - 投写型表示装置および輝度むら補正方法 - Google Patents

Abstract

本発明は色光の輝度むらの補正を行うことを目的とし、光を出射する光源と、光源から出射された光を複数の色光に分離するＤＭと、ＤＭに分離された複数の色光ごとにそれぞれ設けられ、各色光を画像信号に応じて変調するＬＣＤと、複数のＬＣＤにて変調された複数の色光を合成するＸＤＰと、ＸＤＰにて合成された合成光を投写する投写レンズと、を有する投射型表示装置は、ＸＤＰに起因する色光の輝度むらを補正する補正値を保持し、画像信号を受け付けると、補正値に応じて合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値を求め、画像信号に示された画素のそれぞれが輝度補正値に応じて補正されるように画像信号を補正する。

Description

本発明は、投写型表示装置および輝度むら補正方法に関する。

表示装置としてはスクリーンに画像を投写するプロジェクタが知られている。

図１は、プロジェクタに用いられる表示部の構成例を示す図である。図１には、光源７１０と、ダイクロイックミラー（以下「ＤＭ」と称する。）７２１〜７２４と、全反射ミラー７３１および７３２と、ＬＣＤ（liquid crystal display）７４１〜７４３と、クロスダイクロイックプリズム（以下「ＸＤＰ」と称する。）７５０と、投写レンズ７６０と、が示されている。

図２ａは、ＤＭ７２１の透過率特性を示す。図２ｂは、ＤＭ７２２の透過率特性を示す。図２ｃは、ＤＭ７２３の透過率特性を示す。図２ｄは、ＤＭ７２４の透過率特性を示す。図２ｅは、ＸＤＰ７５０の赤色光の透過率特性を示す。図２ｆは、ＸＤＰ７５０の青色光の透過率特性を示す。図２ｇは、ＤＭ７２２で反射された青色光の波長特性を示す。図２ｈは、ＤＭ７２３で反射された緑色光の波長特性を示す。図２ｉは、ＤＭ７２４で反射された赤色光の波長特性を示す。

図２ａ〜２ｆに示すように、ＤＭ７２１〜７２４とＸＤＰ７５０とは、光を透過する周波数領域（透過領域）と、光を反射する周波数領域（反射領域）とを有する。ここでは、透過領域と反射領域との境界の波長をカットオフ波長と称する。

プロジェクタでは、光源７１０から出射される光は、波長の強度分布が一定ではなく、赤色、緑色、青色の特定の波長にピークを持つ。また、光源７１０から出射される光は、平行光ではないので光の垂直断面が徐々に広がりながら、または、徐々に狭くなりながらＤＭ７２１〜７２４やＸＤＰ７５０などに入射される。なお、平行光とは、光の垂直断面を通過する各光の進行方向が互いに平行な光のことである。

図３は、垂直断面が徐々に狭くなる光がＤＭに入射されたときの光の経路を示す図である。図３に示すように、ＤＭのＢ部で光の入射角度θが４５度であっても、Ａ部では入射角度θが４５度よりも大きくなり、Ｃ部では入射角度θが４５度よりも小さくなる。光の入射角度が変わると、ＤＭ７２１〜７２４とＸＤＰ７５０とでは光の透過率特性が変化する。

図４は、ＤＭ７２４の入射角度θと透過率特性との関係を表す図である。

図４に示すように、ＤＭ７２４の透過率特性は、入射角度θが４５度よりも大きくなる程カットオフ波長が長波長側にシフトし、入射角度θが４５度よりも小さくなる程カットオフ波長が短波長側にシフトする。

よって、ＤＭ７２４のＡ部では、光の入射角度が４５度よりも大きいのでカットオフ波長はＢ部でのカットオフ波長よりも長い。一方、Ｃ部では、入射角度が４５度よりも小さいので、カットオフ波長はＢ部でのカットオフ波長よりも短い。なお、光の垂直断面が徐々に広くなる場合には、入射角度の大小関係が逆になるのでカットオフ波長のシフト方向が逆になる。

図５は、プロジェクタでのカットオフ波長のずれ量を例示する図である。図５では、説明を簡略化するため、ＤＭ７２１〜７２４でのカットオフ波長のずれ量を１０ｎｍとしている。例えばＤＭ７２４では、Ｂ部において５９０ｎｍ（ナノメートル）〜７５０ｎｍの波長が分離されるが、Ａ部では６００ｎｍ〜７６０ｎｍ、Ｃ部では５８０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長が分離される。

このため、ＤＭ７２１〜７２４とＸＤＰ７５０とのそれぞれにおいて、光が入射される場所の違いにより、分離される光の周波数領域が変わる。よって、光源７１０から出射される光の波長の強度分布は一定ではないため、投写される画像の輝度状態が変わってしまう。

また、人間の目は、緑色の５２０ｎｍ付近の波長を明るく感じ、赤色付近と青色付近の波長を暗く感じる特性を有している。そのためＤＭ７２４のＡ部で反射された赤色光は、Ｂ部と比較して緑色の波長よりも長いので人間の目には暗く感じる。一方、Ｃ部で反射された赤色光は、Ｂ部と比較して緑色の波長に近いので人間の目には明るく感じる。青色光も赤色光と同様の現象が発生する。

図６は、光源から出射される光が平行光でないことにより生じる赤色画像および青色画像の輝度むらを示す図である。図６に示すように、赤色画像と青色画像とは、画像内の左端と中心と右端とで輝度レベルが不均一となり、画像内にむらが生じでしまう。

特許文献１には、色むらを低減することが可能なプロジェクタが記載されている。特許文献１に記載のプロジェクタは、複数の光源部と、各光源部からの光を変調する変調装置と、変調装置で変調された各光を合成するプリズムと、プリズムで合成された光をスクリーンに投写する投写レンズと、各光源部の温度を検出する温度検出部と、光源部ごとに光源部の温度と光源部からの色光の輝度分布とを記憶する記憶部と、を備えている。

特許文献１に記載のプロジェクタは、温度検出部により検出された各光源部の温度と、記憶部に記憶されている各色光の輝度分布とに基づいて、各色光の輝度分布がスクリーンにおいて均一となるように変調装置を制御する。よって、光源部の温度変化に伴う色むらが低減される。

特開２００４−２２６６３１号公報

特許文献１に記載のプロジェクタでは、光源部の温度変化に伴う色むらは低減されるが、プリズムに入射される各色光のプリズム内での光の経路の違いに起因する色光の輝度むらは低減されないという問題があった。

また、複数台のプロジェクタを用いて異なる画像をつなぎ合わせて１つの画像として投写するマルチ画面表示システムでは、投写された画像のつなぎ部分において色光の輝度むらに伴い輝度状態が顕著に変化してしまう。

本発明の目的は、色光の輝度むらの補正を行う投写型表示装置および輝度むら補正方法を提供することにある。

本発明の投写型表示装置は、光を出射する光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離する分離手段と、前記分離手段にて分離された複数の色光ごとにそれぞれ設けられ、各色光を画像信号に応じて変調する変調素子と、前記複数の変調素子にてそれぞれ変調された複数の色光を合成するプリズムと、前記プリズムにて合成された合成光を投写する投写レンズと、前記プリズムに起因する色光の輝度むらを補正する補正値を保持する保持手段と、画像信号を受け付けると、前記保持手段に保持された補正値に応じて前記合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値を求め、前記画像信号に示された画素のそれぞれが前記輝度補正値に応じて補正されるように前記画像信号を補正する補正手段と、を含む。

本発明の輝度むら補正方法は、光を出射する光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離する分離手段と、前記分離手段にて分離された複数の色光ごとに設けられ、各色光を画像信号に応じて変調する変調素子と、前記複数の変調素子にてそれぞれ変調された複数の色光を合成するプリズムと、前記プリズムにて合成された合成光を投写する投写レンズと、を有する投射型表示装置の輝度むら補正方法において、前記プリズムに起因する色光の輝度むらを補正する補正値を保持手段に保持し、画像信号を受け付けると、前記保持手段に保持された補正値に応じて前記合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値を求め、前記画像信号に示された画素のそれぞれが前記輝度補正値に応じて補正されるように前記画像信号を補正する。

本発明によれば、色光の輝度むらの補正を行うことが可能となる。

プロジェクタに用いられる表示部の構成例を示す図である。 ＤＭ７２１の透過率特性を示す図である。 ＤＭ７２２の透過率特性を示す図である。 ＤＭ７２３の透過率特性を示す図である。 ＤＭ７２４の透過率特性を示す図である。 ＸＤＰ７５０の赤色光の透過率特性を示す図である。 ＸＤＰ７５０の青色光の透過率特性を示す図である。 ＤＭ７２２で反射された青色光の波長特性を示す図である。 ＤＭ７２３で反射された緑色光の波長特性を示す図である。 ＤＭ７２４で反射された赤色光の波長特性を示す図である。 平行光でない光がＤＭに入射されたときの光の経路を示す図である。 ＤＭの入射角度と透過率特性との関係を示す図である。 プロジェクタでのカットオフ波長のずれ量を例示する図である。 赤色光と青色光の各画像の輝度むらを示す図である。 本発明の第１の実施形態のマルチ画面表示システムを示す図である。 本実施形態のプロジェクタ１を示すブロック図である。 表示部５０の詳細構成例を示すブロック図である。 輝度補正部４０の構成例を示すブロック図である。 補正値算出部４２１の算出手法を説明するための図である。 補正前の赤色画像を示す観念図である。 赤色画像の左端の補正値を設定するメニュー画面を例示する。 補正値が「−４」に設定された場合の輝度補正値を示す図である。 補正前の青色画像を示す観念図である。 青色画像の左端の補正値を設定するメニュー画面を例示する。 補正値が「＋４」に設定された場合の輝度補正値を示す図である。 最大レベルの画像信号に輝度むら補正処理が施された場合の赤色画像を示す図である。 補正値Ａｒに応じて画像信号のレベルを下げたときの赤色画像を示す図である。 最大レベルの画像信号に輝度むら補正処理が施された場合の青色画像を示す図である。 補正値Ａｂに応じて画像信号のレベルを下げたときの青色画像を示す図である。 マルチ画面表示システムの輝度むら補正方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるプロジェクタの使用例を示す図である。 プロジェクタの輝度むら補正方法を示すフローチャートである。 画面中央よりも画面両側が暗い緑色画像の輝度補正値を示す図である。 画面中央よりも画面両側が明るい緑色画像の輝度補正値を示す図である。 ルックアップテーブルを用いた緑色の輝度補正値を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態のマルチ画面表示システムを示す図である。

マルチ画面表示システムは、プロジェクタ１および２を用いて互いに異なる画像をつなぎ合わせて１つの画像としてスクリーン３に投写する。マルチ画面表示システムは、プロジェクタ１および２と、画像信号分配器４と、画像信号発生器５と、を備える。プロジェクタ１および２は、互いに同じ構成である。

画像信号発生器５は、画像の中心に三日月を示す画像信号を生成し、その画像信号を画像信号分配器４に供給する。

画像信号分配器４は、画像信号を受け付けると画像信号と同じ２つの画像信号を生成する。画像信号分配器４は、２つの画像信号のうち一方をプロジェクタ１に、他方をプロジェクタ２に供給する。

図８は、プロジェクタ１の構成例を示すブロック図である。

プロジェクタ１は、画像を示す画像信号を受け付けるとその画像信号に示される画像をスクリーン３に投写する投写型表示装置である。

プロジェクタ１は、映像入力部１０と、信号処理部１１、補正値保持部４１と、表示部５０と、記憶部６０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０と、を備える。信号処理部１１は、解像度変換部２０と、色補正部３０、と輝度補正部４０と、を備える。

映像入力部１０と解像度変換部２０と色補正部３０と補正値保持部４１と表示部５０と記憶部６０とがシステムバス８０を介してＣＰＵ７０に接続される。システムバス８０は、シリアルバスまたはパラレルバスである。

ＣＰＵ７０は、映像入力部１０と解像度変換部２０と色補正部３０と輝度補正部４０と表示部５０と記憶部６０とを制御する。記憶部６０としては、例えばＲＡＭおよびＲＯＭが用いられる。

表示部５０は、信号処理部１１からの画像信号に示された画像をスクリーン３に投射する。

図９は、表示部５０の詳細構成の一例を示す図である。

表示部５０は、光源５１０と、ＤＭ５２１〜５２４と、全反射ミラー５３１および５３２と、ＬＣＤ５４１〜５４３と、ＸＤＰ５５０と、投写レンズ５６０と、を備える。

光源５１０は、白色光を発生する。光源５１０は、白色光をＤＭ５２１へ出射する。

ＤＭ５２１〜５２４は、一般的に分離手段と呼ぶことができる。

ＤＭ５２１〜５２４は、光源５１０から出射された光を青色、緑色、赤色の各色光にそれぞれ分離するために用いられる。すなわち、ＤＭ５２１は、光源５１０から出射された光を４５０ｎｍ以上の光に分離する。ＤＭ５２２は、ＤＭ５２１を通過した光から青色の色光を分離する。ＤＭ５２３は、ＤＭ５２２を通過した光から緑色の色光を分離する。ＤＭ５２４は、ＤＭ５２３を通過した光から赤色の色光を分離する。

全反射ミラー５３１は、ＤＭ５２２により分離された青色の色光をＬＣＤ５４１へ入射する。全反射ミラー５３２は、ＤＭ５２４により分離された赤色の色光をＬＣＤ５４３へ入射する。

ＬＣＤ５４１〜５４３のそれぞれは、一般的に変調素子と呼ぶことができる。

ＬＣＤ５４１〜５４３は、ＤＭ５２１〜５２４にて分離された複数の色光ごとに設けられる。ＬＣＤ５４１〜５４３は、各色光を輝度補正部４０からの画像信号に応じてそれぞれ変調する。すなわち、ＬＣＤ５４１は、青色の画像信号に応じて全反射ミラー５３１からの青色の色光を変調する。ＬＣＤ５４２は、緑色の画像信号に応じてＤＭ５２３からの緑色の色光を変調する。ＬＣＤ５４３は、赤色の画像信号に応じて全反射ミラー５３２からの赤色の色光を変調する。

ＸＤＰ５５０は、一般的にプリズムと呼ぶことができる。

ＸＤＰ５５０は、ＬＣＤ５４１〜５４３にて変調された各色光を合成する。ＸＤＰ５５０にて合成された光（以下、「合成光」と称する。）は投写レンズ５６０に入射される。なお、ＤＭ５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とは、光の入射角度に応じて光の透過率特性が変化する特性を有する。

投写レンズ５６０は、ＸＤＰ５５０にて合成された合成光を画像としてスクリーン３に投写する。本実施形態では、スクリーン３に投写される画像を投写画像と称する。

表示部５０では、光源５１０から出射される光が平行光ではないので、ＤＭ５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とのそれぞれに入射される光の経路の違いによって入射角度が変わる。そのため、５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とのそれぞれにおいて分離された各色光には異なる周波数範囲の光が混在することになり、各色光には輝度むらが生じてしまう。

補正値保持部４１は、一般的に保持手段と呼ぶことができる。

補正値保持部４１は、ＤＭ５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とに起因する色光の輝度むらを補正するための補正値Ａを保持する。補正値Ａは、例えば画像全体が白色を示す白画像がプロジェクタ１から投写された状態でプロジェクタ１の使用者により設定される。

本実施形態では、補正値保持部４１は、赤色の補正値Ａｒと青色の補正値Ａｂとを保持する。補正値保持部４１には、さらに緑色の補正値Ａｇが保持されてもよい。

映像入力部１０は、画像信号分配器４からアナログ信号の画像信号を受け付ける。映像入力部１０は、アナログ信号の画像信号をデジタル信号に変換する。映像入力部１０は、変換後の画像信号を信号処理部１１に供給する。

信号処理部１１は、一般的に補正手段と呼ぶことができる。

信号処理部１１は、映像入力部１０から画像信号を受け付けると、合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値α（ｘ）を求める。例えば信号処理部１１は、画像信号に示された画素ｘごとに画素ｘと左端の基準画素との距離に補正値Ａを乗算して輝度補正値α（ｘ）を求める。信号処理部１１は、画像信号に示された画素ｘのそれぞれが輝度補正値α（ｘ）に応じて補正されるように画像信号を補正する。

解像度変換部２０は、映像入力部１０から画像信号を受け付けると、画像信号に示された画像の解像度をプロジェクタ１で使用される解像度に変換する。また、解像度変換部２０は、投写画面の台形歪みを補正する台形補正処理を画像信号に施す。解像度変換部２０は、補正後の画像信号をγ補正部３１０に供給する。

色補正部３０は、画像信号に示される画像の色を補正する。色補正部３０は、γ補正部３１０と、部分変換部３２０と、全体変換部３３０と、係数保持部３４０と、を備える。

γ補正部３１０は、プロジェクタ１の階調特性に合わせる処理を画像信号に施す。

部分変換部３２０は、例えば肌色、赤色等の特定の色相を調整する処理を画像信号に施す。

全体変換部３３０は、プロジェクタの個体差に起因する色相の違いを補正する処理を画像信号に施す。全体変換部３３０は、マトリックス係数Ｃ１１〜Ｃ３３を用いて赤色、青色、緑色の各色の入力画像信号を一括して補正する。

全体変換部３３０は、式１に示すように、入力画像信号Ｒｉ１（ｘ，ｙ）、Ｇｉ１（ｘ，ｙ）、Ｂｉ１（ｘ，ｙ）を出力画像信号Ｒｏ１（ｘ，ｙ）、Ｇｏ１（ｘ，ｙ）、Ｂｏ１（ｘ，ｙ）に変換する。なお、ｘは画像の横方向の画素位置を示し、ｙは縦方向の画素位置を示す。

全体変換部３３０は、マトリックス係数Ｃ１１〜Ｃ３３のうち、各色の画像信号のレベル（増幅利得）を調整する係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３をパラメータ算出部４２０から受け付ける。さらに全体変換部３３０は、他のマトリックス係数を係数保持部３４０から取得する。

なお、全体変換部３３０は、式２に基づいて入力画像信号Ｒｉ１（ｘ，ｙ）、Ｇｉ１（ｘ，ｙ）、Ｂｉ１（ｘ，ｙ）を出力画像信号Ｒｏ１（ｘ，ｙ）、Ｇｏ１（ｘ，ｙ）、Ｂｏ１（ｘ，ｙ）に変換してもよい。

輝度補正部４０は、ＤＭ５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とに起因する色光の輝度むらを補正する輝度むら補正処理を画像信号に施す。

図１０は、輝度補正部４０の詳細構成を示すブロック図である。

輝度補正部４０は、補正演算部４１０とパラメータ算出部４２０とを備える。パラメータ算出部４２０は、補正値算出部４２１と、係数算出部４２２と、を備える。

補正値算出部４２１は、補正値保持部４１に保持された補正値Ａと全体変換部３３０からの画像信号のレベルとに基づいて複数の輝度補正値を色光ごとに算出する。補正値算出部４２１は、例えば投写画像の中心画素の輝度補正値をゼロとし、補正値Ａを用いて投写画像左端の画素の輝度補正値を算出し、左端画素と中心画素との輝度補正値を用いて左端から右端までの輝度補正値を直線補間により求める。

本実施形態では、補正値算出部４２１は、複数の輝度補正値の算出のための勾配（傾き）を規定するオフセット値を画像信号のレベルに応じて算出する。

図１１は、画像信号のレベルとオフセット値との関係を表す図である。

補正値算出部４２１は、補正値Ａの絶対値を２倍した値に対し画像信号のレベルの割合（％）を乗算した値をオフセット値として算出する。

補正値算出部４２１は、オフセット値を用いて式３に示すように投写画像の左端の基準画素からｘ番目の画素の輝度補正値α（ｘ）を算出する。つまり、補正値算出部４２１は、画像信号に示される画素ごとにその画素と左端の基準画素との間の距離ｘに補正値Ａを乗算して輝度補正値α（ｘ）を求める。

α（ｘ） ＝
補正係数 × オフセット値 × 画素位置ｘ − オフセット値／２
・・・式３
なお、補正係数は、有効画素（ドット）数の逆数である。ＸＧＡの場合には、補正係数は１／１０２４になる。

例えば補正値算出部４２１は、赤色の補正値Ａｒと画像信号のレベルとを用いて赤色の輝度補正値αｒ（ｘ）を算出する。補正値算出部４２１は、青色の補正値Ａｂと画像信号のレベルとを用いて青色の輝度補正値αｂ（ｘ）を算出する。

係数算出部４２２は、補正値Ａを用いてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する。本実施形態では、係数算出部４２２は、補正値Ａｒの絶対値と補正値Ａｂの絶対値とのうちの最大値を所定のデータから減算し、その減算した値をマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３として算出する。

例えば、画像信号が８ビットで表現される場合にはマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３は９ビットで表現される。この場合、係数算出部４２２は、式４に基づいてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する。

Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３
＝ １００００００００ − ＡｒおよびＡｂの絶対値の最大値
・・・式４
なお、画像信号が１０ビットで表現される場合にはマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３は１１ビットで表現され、係数算出部４２２は、式５に基づいてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する。

Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３
＝ １００００００００００ − ＡｒおよびＡｂの絶対値の最大値
・・・式５
なお、係数算出部４２２は、補正値算出部４２１にて算出された複数の輝度補正値αｒ（ｘ）と複数の輝度補正値αｂ（ｘ）とのうちの最大値を所定のデータから減算してマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出してもよい。

補正演算部４１０は、画像信号に示される画素ｘのそれぞれが輝度補正値α（ｘ）に応じて補正されるように画像信号を補正する。具体的には、補正演算部４１０は、補正値Ａの符号が負（マイナス）の場合には輝度補正値α（ｘ）を画像信号に加算し、補正値Ａの符号が正（プラス）の場合には輝度補正値α（ｘ）を画像信号から減算する。

本実施形態では、補正演算部４１０は、補正値算出部４２１から赤色の輝度補正値αｒ（ｘ）と青色の輝度補正値αｂ（ｘ）とを受け付ける。さらに補正演算部４１０は、全体変換部３３０から画像信号を受け付ける。

補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号と輝度補正値αｒ（ｘ）とを用いて赤色の画像信号Ｒｉ２（ｘ，ｙ）を補正し、補正値Ａｂの符号と輝度補正値αｂ（ｘ）とを用いて青色の画像信号Ｂｉ２（ｘ，ｙ）を補正する。

補正演算部４１０は、補正値ＡｒおよびＡｂの符号が負の場合には式６に示すように輝度補正値αｒ（ｘ）およびαｂ（ｘ）をそれぞれ画像信号Ｒｉ２（ｘ，ｙ）およびＢｉ２（ｘ，ｙ）に加算する。

一方、補正演算部４１０は、補正値ＡｒおよびＡｂの符号が正の場合には式７に示すように輝度補正値αｒ（ｘ）およびαｂ（ｘ）をそれぞれ画像信号Ｒｉ２（ｘ，ｙ）およびＢｉ２（ｘ，ｙ）から減算する。よって、補正演算部４１０は、補正後の画像信号Ｒｏ２（ｘ，ｙ）、Ｇｏ２（ｘ，ｙ）、Ｂｏ２（ｘ，ｙ）を算出する。

次にマルチ画面表示システムにおける投写画像の繋ぎ部分の輝度状態の変化を低減手法について説明する。

赤色と青色の各色光の輝度むらを補正するためにプロジェクタ１および２から白画像がスクリーン３に投写される。

図１２は、プロジェクタ１および２から投写された補正前の赤色画像を示す観念図である。赤色画像１０１はプロジェクタ１から投写された赤色光の画像である。赤色画像１０２はプロジェクタ２から投写された赤色光の画像である。

図１２に示すように、プロジェクタ１の赤色画像１０１の右端と、プロジェクタ２の赤色画像１０２の左端との輝度の差は大きく、赤色画像全体の輝度が不均一になる。よって、プロジェクタ１で赤色画像１０１の輝度むらに対する補正値Ａｒが使用者により設定される。

図１３は、赤色画像の左端の補正値Ａｒを設定するメニュー画面を例示する。補正値Ａｒは、制御バーを用いて例えば「−４」〜「＋４」の範囲内のいずれかの値に設定される。赤色画像の左端の輝度を下げるには、補正値Ａｒがマイナス（−）の値に設定される。

図１４は、補正値Ａｒが「−４」に設定された場合の輝度補正値αｒ（ｘ）を示す観念図である。図１４に示すように、補正値算出部４２１は、赤色画像の中心画素の輝度を変更させず、画面の左端から右端まで直線的に変化させるように輝度補正値αｒ（ｘ）を求める。そして、補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号（−）と輝度補正値αｒ（ｘ）とを用いて画像信号に対し式６の演算処理を行い、輝度補正値αｒ（ｘ）を赤色の画像信号に加算する。

次にプロジェクタ２での青色光の輝度むらの補正について説明する。

図１５は、プロジェクタ１および２から投写された補正前の青色画像を示す観念図である。青色画像１０３はプロジェクタ１から投写された青色光の画像である。青色画像１０４はプロジェクタ２から投写された青色光の画像である。

図１５に示すように、プロジェクタ１の青色画像１０３の右端と、プロジェクタ２の青色画像１０４の左端との輝度の差が大きく、青色画像全体の輝度が不均一になる。よって、プロジェクタ２で青色画像１０４の輝度むらに対する補正値Ａｂが使用者により設定される。

図１６は、青色画像の左端の補正値Ａｂを設定するメニュー画面を例示する。補正値Ａｂは、制御バーを用いて例えば「−４」〜「＋４」の範囲内のいずれかの値に設定される。例えば、青色画像の左端の輝度を上げるには、補正値Ａｂがプラス（＋）の値に設定される。

図１７は、補正値Ａｂが「＋４」に設定された場合の輝度補正値αｂ（ｘ）を示す観念図である。図１７に示すように、補正値算出部４２１は、青色画像の中心画素の輝度を変更させず、画面の左端から右端まで直線的に変化させるように輝度補正値αｂ（ｘ）を求める。そして、補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号（＋）と輝度補正値αｂ（ｘ）とを用いて画像信号に式７の演算処理を行い、輝度補正値αｂ（ｘ）を画像信号から減算する。

よって、マルチ画面表示システムは、プロジェクタ１および２から投写された画像同士のつなぎ目で顕著に表れる輝度状態の変化を低減することが可能となる。しかしながら、プロジェクタ１および２に最大レベルの画像信号が入力されると、プロジェクタ１および２の補正演算部４１０で画像信号がクリップしてしまう。

図１８は、最大レベルの画像信号に輝度むら補正処理が施された場合の赤色画像を示す図である。図１８に示すように、長鎖線で示された赤色画像１０５では補正後の画像信号がクリップして輝度むら補正の効果が得られない。

したがって、プロジェクタ１では、信号処理部１１が補正値Ａｒの絶対値の最大値に応じて画素信号のレベルを下げ、その画像信号を輝度補正値Ａｒ（ｘ）に応じて画素単位で補正する。つまり、係数算出部４２２が、式４の演算処理を行いマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出し、全体変換部３３０が、同じ値のマトリックス係数（Ｃ１１＝Ｃ２２＝Ｃ３３）を赤色、青色、緑色の画像信号に乗じることにより、各色の画像信号のレベル（利得）を一律に調整する。そして、補正演算部４１０が、調整後の画像信号に輝度むら補正処理を施す。

図１９は、補正値Ａｒに応じて画像信号のレベルを下げたときの赤色画像を示す図である。図１９に示すように、最大レベルの画像信号が入力されても、長鎖線で示された赤色画像１０９で補正後の画像信号がクリップしないので、輝度むら補正の効果が得られる。

図２０は、最大レベルの画像信号に輝度むら補正が施された場合の青色画像を示す図である。図２０に示すように、長鎖線で示された青色画像１０８では画像信号がクリップして輝度むら補正の効果が得られない。

したがって、プロジェクタ２では、信号処理部１１が補正値Ａｂの絶対値の最大値に応じて画素信号のレベルを下げ、その画像信号を輝度補正値αｂ（ｘ）に応じて補正する。

図２１は、補正値Ａｂに応じて画像信号のレベルを下げたときの青色画像を示す図である。図２１に示すように、最大レベルの画像信号が入力されても長鎖線で示された青色画像１１２では補正後の画像信号がクリップしないので、輝度むら補正の効果が得られる。

次にマルチ画像表示システムの動作について説明する。

図２２は、マルチ画面表示システムの輝度むら補正方法の処理手順例を示すフローチャートである。

まず、プロジェクタ１および２で輝度むら補正機能がＯＮに設定され（ステップＳ８１１）、プロジェクタ１および２は白画像をスクリーン３に投写する（ステップＳ８１２）。

プロジェクタ１および２から白画像が投写されている状況でプロジェクタ１の赤色の補正値Ａｒが設定され、補正値保持部４１に保持される（ステップＳ８１３）。補正値保持部４１に補正値Ａｒが保持されると、プロジェクタ１の係数算出部４２２は、補正値Ａｒに応じてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する（ステップＳ８１４）。

その後、プロジェクタ１の全体変換部３３０は、係数算出部４２２からのマトリックス係数を用いて画像信号に対し式１の演算を行う（ステップＳ８１５）。つまり、全体変換部３３０は、補正値Ａｒの絶対値に応じて赤色、青色、緑色の画像信号のレベルを一律に下げる。

また、プロジェクタ１の補正値算出部４２１は、全体変換部３３０からの画像信号のレベルと補正値Ａｒとを用いて赤色の輝度補正値αｒ（ｘ）を画素ごとに算出する（ステップＳ８１６）
そして、プロジェクタ１の補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号に応じて輝度補正値αｒ（ｘ）を赤色の画像信号に加算または減算する（ステップＳ８１７）。つまり、補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号と輝度補正値αｒ（ｘ）とを用いて赤色光の輝度むら補正処理を実行する。

したがって、輝度補正部４０は、補正値Ａｒに応じて合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値αｒ（ｘ）を求め、画像信号に示された画素のそれぞれが輝度補正値αｒ（ｘ）に応じて補正されるように赤色の画像信号を補正する。

プロジェクタ１での赤色の補正値Ａｒの調整が終了する（ステップＳ８１８）と、プロジェクタ１および２から白画像が投写されている状況でプロジェクタ２の青色の補正値Ａｂが設定され、補正値保持部４１に保持される（ステップＳ８１９）。

補正値保持部４１に補正値Ａｂが保持されると、プロジェクタ２の係数算出部４２２は、補正値Ａｂに応じてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する（ステップＳ８２０）。その後、プロジェクタ２の全体変換部３３０は、係数算出部４２２からのマトリックス係数を用いて画像信号に対し式１の演算を行う（ステップＳ８２１）。つまり、全体変換部３３０は、補正値Ａｂの絶対値に応じて各色の画像信号のレベルを一律に下げる。

また、プロジェクタ２の補正値算出部４２１は、全体変換部３３０からの画像信号のレベルと補正値Ａｂとを用いて青色光の輝度補正値αｂ（ｘ）を画素ごとに算出する（ステップＳ８２２）
そして、プロジェクタ２の補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号に応じて輝度補正値αｂ（ｘ）を青色の画像信号に加算または減算する（ステップＳ８２３）。つまり、補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号と輝度補正値αｂ（ｘ）とを用いて青色光の輝度むら補正処理を実行する。

したがって、輝度補正部４０は、補正値Ａｂに応じて合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値αｂ（ｘ）を求め、画像信号に示された画素のそれぞれが輝度補正値αｂ（ｘ）に応じて補正されるように青色の画像信号を補正する。

プロジェクタ２での青色光の補正値Ａｂの調整が終了する（ステップＳ８２４）と、マルチ画面表示システムの輝度むら補正方法が終了する。

第１の実施形態によれば、プロジェクタ１では、補正値保持部４１に赤色の補正値Ａｒが保持されており、信号処理部１１は、画像信号を受け付けると、補正値保持部４１に保持された補正値Ａｒに応じて投写画像内（合成光）の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値αｒ（ｘ）を求め、画像信号に示された画素のそれぞれが輝度補正値αｒ（ｘ）に応じて補正されるように画像信号を補正する。さらに、プロジェクタ２では、補正値保持部４１に青色の補正値Ａｂが保持されており、信号処理部１１は、画像信号を受け付けると、補正値保持部４１に保持された補正値Ａｂに応じて投写画像内（合成光）の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値αｂ（ｘ）を求め、画像信号に示された画素のそれぞれが輝度補正値αｂ（ｘ）に応じて補正されるように画像信号を補正する。

よって、マルチ画面表示システムでは、ＤＭ５２１〜５２４とＸＤＰ５５０とに起因する各色光の輝度むらに伴い、プロジェクタ１および２の投写画像同士の繋ぎ目に顕著に表れる輝度状態の変化を低減することが可能となる。

また、第１の実施形態では、補正値保持部４１に赤色または青色の補正値Ａが保持されており、信号処理部１１は、補正値保持部４１内の補正値Ａに応じて各色の画像信号のレベルを一律に下げ、その画像信号を輝度補正値α（ｘ）に応じて補正する。

よって、信号処理部１１は、最大レベルの画像信号を受け付けた場合でも補正後の画像信号をクリップさせることなく、輝度補正値α（ｘ）に応じて画像信号を補正することが可能となる。このため、プロジェクタ１および２は、色光の経路差に起因する輝度むらを適切に補正することが可能となる。

また、第１の実施形態では、信号処理部１１は、画像信号に示された画素ｘごとにその画素と左端の基準画素との距離に補正値Ａを乗算して輝度補正値α（ｘ）を求め、その輝度補正値α（ｘ）に応じて画像信号を画素ごとに補正する。

よって、プロジェクタ１および２は、赤色または青色の色光の経路差により生じる色光の輝度むらの特性に合わせて赤色または青色の画像信号を補正することが可能となる。

なお、本実施形態のマルチ画像表示システムでは、２台のプロジェクタが用いられる例について説明したが、３台以上のプロジェクタが用いられてもよい。

図２３は、第２の実施形態におけるプロジェクタの使用例を示す図である。

プロジェクタ１は、画像信号分配器４から画像信号を受け付け、画像信号に示される三日月の画像をスクリーン３に投写する。

本実施形態では、プロジェクタ１から白画像が投写されている状況で、図１３に示した制御バーにより補正値Ａｒが設定される。例えば、赤色画像の左端の輝度を下げるために補正値Ａｒを「０」から「−４」に設定すると、補正値算出部４２１は、赤色画像の中心の画素の輝度を変更させず、画面の左端から右端まで直線的に変化させるように輝度補正値αｒ（ｘ）を求める。そして、補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号に応じて式６または式７の演算処理を行い、輝度補正値αｒ（ｘ）を赤色の画像信号に重畳する。

次にプロジェクタ１から白画像が投写されている状況で、図１６に示した制御バーにより補正値が設定される。例えば、青色画像の左端の輝度を上げるために補正値を「０」から「＋２」に設定すると、補正値算出部４２１は、青色画像の中心の画素の輝度を変更させず、画面の左端から右端まで直線的に変化させるように輝度補正値αｂ（ｘ）を求める。そして、補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号に応じて式６または式７の演算処理を行い、輝度補正値αｂ（ｘ）を青色の画像信号に重畳する。

また、パラメータ算出部４２０は、補正値Ａｒの絶対値と補正値Ａｂの絶対値とを比較し、大きい方の最大値を用いて式４の演算処理を行い、マトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する。なお、パラメータ算出部４２０は、複数の輝度補正値αｒ（ｘ）と複数の輝度補正値αｂ（ｘ）とのうちの最大値を用いて式４の演算処理を行ってもよい。

全体変換部３３０は、パラメータ算出部４２０からのマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を用いて式１の演算処理を行い画像信号のレベルを一律に下げる。よって、補正演算部４１０は、画像信号をクリップさせることなく、画像信号を補正することが可能となる。

図２４は、プロジェクタ１の輝度むら補正方法の処理手順例を示すフローチャートである。

まず、プロジェクタ１で輝度むら補正機能がＯＮに設定され（ステップＳ９１１）、プロジェクタ１は白画像をスクリーン３に投写する（ステップＳ９１２）。

プロジェクタ１から白画像が投写されている状況で赤色の補正値Ａｒが設定され、補正値保持部４１に保持される（ステップＳ９１３）。補正値保持部４１に補正値Ａｒが保持されると、係数算出部４２２は、補正値Ａｒに応じてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する（ステップＳ９１４）。

その後、全体変換部３３０は、係数算出部４２２からのマトリックス係数を用いて画像信号に対し式１の演算処理を行う（ステップＳ９１５）。

次に補正値算出部４２１は、全体変換部３３０からの画像信号と補正値Ａｒとに応じて赤色の輝度補正値αｒ（ｘ）を画素ごとに算出する（ステップＳ９１６）そして、補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号に応じて輝度補正値αｒ（ｘ）を赤色の画像信号に加算または減算する（ステップＳ９１７）。つまり、補正演算部４１０は、補正値Ａｒの符号と輝度補正値αｒ（ｘ）とを用いて赤色光の輝度むら補正処理を実行する。

赤色の補正値Ａｒの調整が終了する（ステップＳ９１８）と、プロジェクタ１から白画像が投写されている状況で青色光の補正値Ａｂが設定され、補正値保持部４１に保持される（ステップＳ９１９）。

補正値保持部４１に補正値Ａｂが保持されると、係数算出部４２２は、青色の補正値Ａｂの絶対値が赤色の補正値Ａｒの絶対値よりも大きいか否かを確認する（ステップＳ９２０）。補正値Ａｂの絶対値が補正値Ａｒの絶対値よりも大きい場合には、係数算出部４２２は補正値Ａｂに応じてマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出する（ステップＳ９２１）。

その後、全体変換部３３０は、係数算出部４２２からのマトリックス係数を用いて画像信号に対し式１の演算を行う（ステップＳ９２２）。そして、補正値算出部４２１は、全体変換部３３０からの画像信号のレベルと補正値Ａｂとに応じて青色の輝度補正値αｂ（ｘ）を画素ごとに算出する（ステップＳ９２３）。

一方、ステップＳ９２０で補正値Ａｂの絶対値が補正値Ａｒの絶対値以下の場合にも、補正値算出部４２１は青色の輝度補正値αｂ（ｘ）を画素ごとに算出する（ステップＳ９２３）。

その後、補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号に応じて輝度補正値αｂ（ｘ）を青色の画像信号に加算または減算する（ステップＳ９２４）。つまり、補正演算部４１０は、補正値Ａｂの符号と輝度補正値αｂ（ｘ）とを用いて青色光の輝度むら補正処理を実行する。

青色の補正値Ａｂの調整が終了する（ステップＳ９２５）と、輝度むら補正方法が終了する。

第２の実施形態によれば、補正値保持部４１に赤色の補正値Ａｒと青色の補正値Ａｂとが保持されており、信号処理部１１は、画素信号を受け付けると、補正値Ａｒの絶対値と補正値Ａｂの絶対値とのうちの最大値に応じて各色の画像信号のレベルを一律に下げる。

よって、プロジェクタ１は、青色および赤色の画像信号を補正する際に、青色および赤色の両方の画像信号をクリップさせることを回避することができる。このため、プロジェクタ１は、赤色および青色の両方の色光の輝度むらを低減することが可能となる。

また、第１および第２の実施形態では、赤色光および青色光に対する輝度むら補正処理を行う例について説明したが、緑色光に対しても輝度むら補正処理を行ってもよい。この場合、補正演算部４１０は、補正値Ａｇの符号が負の場合には、式８に示すように緑色の輝度補正値αｇ（ｘ）を緑色の画像信号に加算する。一方、補正演算部４１０は、補正値Ａｇの符号が正の場合には、式９に示すように輝度補正値αｇ（ｘ）を緑色の画像信号に減算する。

図２５および図２６は、緑色の輝度補正値αｇ（ｘ）の算出例を示す図である。緑色画像では、人間の目は４９５〜５９０ｎｍの波長の中で５２０ｎｍ付近の波長を明るく感じるので、緑色光の経路差に起因してカットオフ波長がシフトすると、画面中央部と画面両端との明るさが異なって見える。ただし、画面中央部と画面両端との明るさの違い（輝度むら）は赤色光や青色光よりも小さい。

例えば、図２５に示すように緑色画像１１３は画面中央よりも画面両側が暗くなる。あるいは、図２６に示すように緑色画像１１４は画面中央よりも画面両側が明るくなる。

したがって、緑色光の輝度むら補正処理を行うには、画面の左端の補正値Ａｇ１と右端の補正値Ａｇ２とを個別に設定可能にしておき、補正値算出部４２１は両端の補正値Ａｇ１およびαｇ２を用いて画面の左端側と右端側とで輝度補正値αｇ（ｘ）を個別に算出するのが好ましい。緑色の補正値Ａｇ１と緑色の補正値Ａｇ２は、それぞれ第１および第２の緑色補正値とも呼ばれる。

具体的には、信号処理部１１は、中心画素よりも左側の画素ごとに画素と中心画素との間の距離に補正値Ａｇ１を乗算して左側の輝度補正値αｇ１（ｘ）を求める。さらに、信号処理部１１は、中心画素よりも右側の画素ごとに画素と中心画素との間の距離に補正値Ａｇ２を乗算して右側の輝度補正値αｇ２（ｘ）を求める。そして、信号処理部１１は輝度補正値αｇ１（ｘ）と輝度補正値αｇ２（ｘ）とに応じて緑色の画像信号を補正する。

よって、図２５または図２６に示した緑色画像１１３または１１４の輝度むらを適切に補正することが可能となる。

図２７は、緑色の輝度補正値αｇ（ｘ）の他の算出例を示す図である。図２７では、画素単位で輝度補正値αｇ（ｘ）が対応付けられたルックアップテーブルを記憶部６０に格納しておき、補正値算出部４２１はルックアップテーブルを用いて輝度補正値αｇ（ｘ）を取得する。よって、プロジェクタ１は、図２５および図２６とは異なり画面中央の輝度補正値αｇ（ｘ）を曲線的にすることも可能となり、緑色画像１１５の輝度むら補正をより適切に行うことも可能となる。

以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

１、２ プロジェクタ
３ スクリーン
４ 画像信号分配器
５ 画像信号発生器
１０ 映像入力部
１１ 信号処理部
２０ 解像度変換部
３０ 色補正部
３１０ γ補正部
３２０ 部分変換部
３３０ 全体変換部
３４０ 係数保持部
４０ 輝度補正部
４１ 補正値保持部
４１０ 補正演算部
４２０ パラメータ算出部
４２１ 補正値算出部
４２２ 係数算出部
５０ 表示部
５１０ 光源
５２１〜５２４ ＤＭ
５３１、５３２ 全反射ミラー
５４１〜５４３ ＬＣＤ
５５０ ＸＤＰ
５６０ 投写レンズ
６０ 記憶部
７０ ＣＰＵ

したがって、プ口ジェクタ１では、信号処理都１１が補正値Ａｒの絶対値
の最大値に応じて画素信号のレベルを下げ、その画像信号を輝度補正値αｒ
（ｘ）に応じて画素単位で補正する。つまり、係数算出部４２２が、式４の
演算処理を行いマトリックス係数Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３３を算出し、全体変
換部３３０が、同じ値のマトリックス係数（Ｃ１１＝Ｃ２２＝Ｃ３３）を赤
色、青色、緑色の画像信号に乗じることにより、各色の画像信号のレベル（
利得）を一律に調整する。そして、補正演算部４１０が、調整後の画像信号
に輝度むら補正処理を施す。

Claims (6)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を複数の色光に分離する分離手段と、
   前記分離手段にて分離された複数の色光ごとにそれぞれ設けられ、各色光を画像信号に応じて変調する変調素子と、
   前記複数の変調素子にてそれぞれ変調された複数の色光を合成するプリズムと、
   前記プリズムにて合成された合成光を投写する投写レンズと、
   前記プリズムに起因する色光の輝度むらを補正する補正値を保持する保持手段と、
   画像信号を受け付けると、前記保持手段に保持された補正値に応じて前記合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値を求め、前記画像信号に示された画素のそれぞれが前記輝度補正値に応じて補正されるように前記画像信号を補正する補正手段と、を含む投射型表示装置。
2. 請求項１に記載の投射型表示装置において、
   前記保持手段は、赤色の補正値と青色の補正値とを保持し、
   前記補正手段は、前記保持手段に保持された補正値の絶対値のうちの最大値に応じて前記画像信号のレベルを下げ、前記補正値ごとに該画像信号を前記輝度補正値に応じて補正する、投射型表示装置。
3. 請求項２に記載の投写型表示装置において、
   前記補正手段は、前記画像信号に示された画素ごとに該画素と基準画素との距離に前記補正値を乗算して前記輝度補正値を求める、投射型表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の投射型表示装置において、
   前記保持手段は、前記補正値として第１および第２の緑色補正値を保持し、
   前記補正手段は、前記画素のうち中心画素よりも左側の画素ごとに該画素と前記中心画素との距離に前記第１の緑色補正値を乗算して第１の輝度補正値を求め、前記中心画素よりも右側の画素ごとに該画素と前記中心画素との距離に前記第２の緑色補正値を乗算して第２の輝度補正値を求め、前記第１および第２の輝度補正値に応じて前記画像信号を補正する、投写型表示装置。
5. 光を出射する光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離する分離手段と、前記分離手段にて分離された複数の色光ごとに設けられ、各色光を画像信号に応じて変調する変調素子と、前記複数の変調素子にてそれぞれ変調された複数の色光を合成するプリズムと、前記プリズムにて合成された合成光を投写する投写レンズと、を有する投射型表示装置の輝度むら補正方法において、
   前記プリズムに起因する色光の輝度むらを補正する補正値を保持手段に保持し、
   画像信号を受け付けると、前記保持手段に保持された補正値に応じて前記合成光の右端側および左端側の輝度を補正する複数の輝度補正値を求め、前記画像信号に示された画素のそれぞれが前記輝度補正値に応じて補正されるように前記画像信号を補正する、輝度むら補正方法。
6. 請求項５に記載の輝度むら補正方法において、
   前記補正値を保持手段に保持することは、
   赤色の補正値と青色の補正値とを前記保持手段に保持することを含み、
   前記画像信号を補正することは、
   前記保持手段に保持された補正値の絶対値のうちの最大値に応じて画像信号のレベルを下げ、前記補正値ごとに該画像信号を前記輝度補正値に応じて補正することを含む、輝度むら補正方法。

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