(57)【要約】【課題】液晶パネルの色むらを補正すると同時に、インテグレータ光学系に起因する輝度むらを除去し、高品位な投射画像画質を得る。【解決手段】  従来方法で使用されている通常の色むら測定用カメラによる色むら補正ＬＵＴデータＴ１に、シェーディングが既知の輝度むら測定用カメラを用いて生成された輝度むら補正ＬＵＴデータＴ２を加算することにより、液晶パネルの水平／垂直方向の二次元的な色むら及び輝度むらを入力映像信号の照度レベルに応じて補正する照度むら補正ＬＵＴデータＴ３を生成する。  液晶プロジェクタ装置内のＬＵＴに記憶した照度むら補正データを使用し、二次元的な色むら及び輝度むらを補正して均一な映像に変換する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度むらの発生量と色むらの発生量とを共に低減することを可能とし、複数の照度レベルにおける照度むら補正量をルックアップテーブルに記録し、前記ルックアップテーブル補正量を用いて、照度レベルに依存しない比率で分布する輝度むら及び照度レベルより変化する色むらを補正する照度むら補正回路と、印加電圧により光透過率が変化する液晶パネルとを搭載する液晶プロジェクタ装置であって、投射画面から得られる１パターンの輝度むらから生成される１枚の輝度むら補正パターンと、複数の照度レベルにおける複数パターンの色むらにより生成される複数の色むら補正パターンから、前記液晶パネルの印加電圧対透過率特性の傾斜角及び照度率を用いて、前記輝度むらの発生量及び色むらの発生量を低減する複数の照度レベルに応じた照度むら補正パターンテーブルを生成し、該照度むら補正パターンテーブルが記録されている前記ルックアップテーブルの前記照度むら補正量を用いて前記照度むらの発生量を低減する手段を有することを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
【請求項２】
前記照度むら補正パターンテーブルは、前記液晶パネルの印加電圧対透過率特性の傾斜角の逆数から生成される第１の係数、及び前記投射画面より得られる前記１枚の輝度むら補正パターンを生成する際に投射された照度レベルと、輝度むら及び色むら補正パターンが記録されているルックアップテーブルが設置される照度レベルとの比率から生成される第２の係数を演算し、前記第１の係数及び第２の係数を前記輝度むら補正パターンに乗算し、前記乗算結果に前記複数の照度レベルの色むら補正パターンを加算することにより生成することを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
【請求項３】
スクリーンに投射した白色画像を輝度むら補正用カメラにより輝度むらを測定し、該測定値を基に前記輝度むら補正パターンを生成することを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
【請求項４】
少なくとも１つの液晶パネルを有し、該液晶パネルからの光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、前記少なくとも１つの液晶パネルに電圧を印加する電圧印加回路と、前記少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧に基づいて、輝度むらの発生量を低減する補正手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
前記補正手段は前記少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧及び／又は前記液晶パネルに表示される画像の明るさに応じて、前記色むらの発生量を低減することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記補正手段は前記少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧及び／又は前記液晶パネルに表示される画像の明るさに応じ、互いに異なる複数種の色むら補正パターンに基づいて、前記色むらの発生量を低減することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度むらの補正が可能な照度むら補正手段を備えた液晶プロジェクタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを用いて画像表示を行う場合において、色むらの発生を免れることはできない。
【０００３】
図７は液晶パネルのギャップの不均一性等に起因する色むらが発生した例を表している。（ａ）は液晶プロジェクタ装置への入力画像である均一な５０％グレー画像であり、（ｂ）は前記プロジェクタ装置における投射画像であり、右上がやや赤くなり、左下がやや青くなった色むらが発生している例を表している。
【０００４】
図８は色むら補正の説明図であり、図７に示されている色むら発生例を補正するような色むら補正値がテーブル化されている。図８（ａ）は赤（Ｒ）用色むら補正値であり、同様に（ｂ）、（ｃ）は緑（Ｇ）用、青（Ｂ）用色むら補正値である。これらの例は、水平方向に９、垂直方向に７の補正ポイントを可能とし、各補正ポイントにおいてプラス／マイナス方向の補正値を持っている。
【０００５】
図７（ｂ）での発生例に存在する右上の赤い色むらを補正するため、Ｒ色むら補正値は右上が赤の強度を抑えるようにマイナス方向に補正し、同様に左下に存在する青い色むらを補正するため、Ｂ色むら補正値は左下が青の強度を抑えるようにマイナス方向に補正している。なお、ここでは簡単に説明するために、Ｒ、Ｂのマイナス方向だけの補正としたが、実際には照度レベルが変化しないように、ＲＧＢ全てについてプラス方向にも調整し色むらを補正することが多い。
【０００６】
図９は色むら補正ＬＵＴ（ルックアップテーブル）の説明図であり、図８で説明した補正値が入力画像のレベルに応じて３面存在している。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ３面に存在している色むら補正値は、図８に示すように水平方向に９、垂直方向に７の補正ポイントが存在しているので、総補正ポイント数は９・７・３・３＝５６７である。つまり、総数５６７点のプラス／マイナス方向の色むら補正値が存在する。
【０００７】
この色むら補正ＬＵＴは、液晶プロジェクタ装置で投射された複数の照度における単色画像を色むら測定用カメラで撮像し、色むら測定用カメラの出力ＲＧＢデータをＰＣ（パーソナルコンピュータ）で解析し、色むらが少なくなるように液晶プロジェクタ装置に内蔵の色むら補正ＬＵＴを調整し、色むら補正ＬＵＴ変更後の投射画像を、再度色むら測定用カメラで撮像し、ＰＣにより撮像データを解析する。このような手順を繰り返し、色むらが補正されるように色むら補正ＬＵＴを調整してゆく。
【０００８】
一般には、色むら測定用カメラ撮像データに、カメラレンズのシェーディング成分が含有されるために、各色むら補正ポイントでの照度差の信頼度が低くなることが多く、色むら補正ポイントでの照度が変化しないように、ＲＧＢ３色の色バランス補正のみを行うことが多い。
【０００９】
色むら補正ＬＵＴを内蔵する液晶パネルの水平／垂直方向の二次元的な色むらを、入力映像信号の照度レベルに応じて、色むら補正回路で内蔵されているＬＵＴに記憶されている色むら補正データを使用し、二次元的に色むらを補正し均一な映像に変換する色むら補正処理がなされる。このような技術に関しては特許文献１に記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−１４６４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上述の従来方法においては、液晶パネルのギャップの不均一性等に起因する色むらを補正することは可能であるが、ランプの光を液晶パネルに照射するインテグレータ光学系に起因する輝度むらは除去することはできない。
【００１２】
図１０は色むら補正後の輝度むら残留例であり、図１０（ａ）の画像を入力したときに、図１０（ｂ）に示すように輝度むら及び色むらが発生し、図１０（ｃ）に示すように色むら補正後も輝度むらが残ってしまい、投射画像画質は低品位になるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、色むらと輝度むらを含めた照度むらを補正し得る液晶プロジェクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶プロジェクタ装置の技術的特徴は、輝度むらの発生量と色むらの発生量とを共に低減することを可能とし、複数の照度レベルにおける照度むら補正量をルックアップテーブルに記録し、前記ルックアップテーブル補正量を用いて、照度レベルに依存しない比率で分布する輝度むら及び照度レベルより変化する色むらを補正する照度むら補正回路と、印加電圧により光透過率が変化する液晶パネルとを搭載する液晶プロジェクタ装置であって、投射画面から得られる１パターンの輝度むらから生成される１枚の輝度むら補正パターンと、複数の照度レベルにおける複数パターンの色むらにより生成される複数の色むら補正パターンから、前記液晶パネルの印加電圧対透過率特性の傾斜角及び照度率を用いて、前記輝度むらの発生量及び色むらの発生量を低減する複数の照度レベルに応じた照度むら補正パターンテーブルを生成し、該照度むら補正パターンテーブルが記録されている前記ルックアップテーブルの前記照度むら補正量を用いて前記照度むらの発生量を低減する手段を有することにある。
【００１５】
また、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の技術的特徴は、少なくとも１つの液晶パネルを有し、該液晶パネルからの光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、前記少なくとも１つの液晶パネルに電圧を印加する電圧印加回路と、前記少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧に基づいて、輝度むらの発生量を低減する補正手段とを備えることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液晶プロジェクタ装置によれば、液晶パネルに起因する色むら発生量を低減すると同時に、輝度むら発生量を低減することが可能となり、高品位な投射画像画質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図１〜図６に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１において、ＰＣ入力端子１を経た３種の色信号である赤（Ｒ）信号／緑（Ｇ）信号／青（Ｂ）信号は、ＡＤコンバータ２を介して入力セレクタ３に接続されている。一方、ビデオ入力端子４を経た輝度（Ｙ）信号と変調された色（Ｃ）信号が複合されたビデオコンポジット信号、又は輝度（Ｙ）信号と変調された色（Ｃ）信号が分離されたビデオＳ信号は、ＡＤコンバータ５、ビデオデコーダ６を介して同様に入力セレクタ３に接続されている。
【００１９】
入力セレクタ３の出力はマトリクス回路７を経て映像信号処理回路８に接続され、映像信号処理回路８はフレームメモリ９と接続されている。映像信号処理回路８の出力は、Ｖ−Ｔ（印加電圧対透過率）補正回路１０、照度むら補正回路１１、液晶ドライバ１２を経て３枚の液晶パネル１３に接続されている。
【００２０】
一方、電源１４の出力はランプ駆動回路１５を経てランプ１６に接続され、ランプ１６の光投射方向には、インテグレータ光学系１７、液晶パネル１３、投射レンズ１８、スクリーン１９が配列されている。
【００２１】
ＰＣ入力端子１に入力されたＰＣビデオデータは、ＡＤコンバータ２によりデジタルＰＣ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）信号に変換され、入力セレクタ３に入力される。一方、ビデオ入力端子４から入力されたビデオ信号は、ＡＤコンバータ５によってデジタルビデオ信号に変換され、ビデオデコーダ６により入力ビデオ信号がコンポジット信号である場合には、ＹＣ分離処理及び色デコード処理が行われる。また、入力ビデオ信号がＳビデオ信号である場合には、色デコード処理が行われ、更に入力ビデオ信号がコンポーネントビデオ信号である場合には、そのまま何らの処理もされず、ビデオデコーダ６から輝度信号及び２種の色差信号が出力される。
【００２２】
ビデオデコーダ６の出力は入力セレクタ３によりビデオ入力が選択され、マトリクス回路７により輝度及び２種の色差信号はＲＧＢ信号に変換される。入力セレクタ３はビデオデコーダ６の出力であるデジタルビデオ信号と、ＡＤコンバータ２の出力であるデジタルＰＣ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）信号とを選択する。マトリクス回路７はデジタルビデオ信号が入力された際に、輝度信号及び２種の色差信号から赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３種の色信号であるＲＧＢ信号に変換する。
【００２３】
ＲＧＢ信号に変換されたマトリクス回路７の出力は映像信号処理回路８に入力され、フレームメモリ９を用いて、入力ビデオ信号がインタレース信号である場合には、インタレース・プログレッシブ変換処理が行われてプログレッシブ信号に変換され、液晶パネル１３で駆動可能なフレームレート及び画像解像度に変換される。
【００２４】
また、映像信号処理回路８は飛び越し走査で表示するように形成されたインタレース映像信号を、順次走査であるプログレッシブ信号に変換するインタレース・プログレッシブ変換処理、入力された映像信号のフレーム周波数を液晶パネル１３で駆動可能なフレーム周波数に変換するフレームレート変換処理、同様に入力された映像信号の解像度を液晶パネル１３で駆動可能な解像度に変換する解像度変換処理等のデジタルＲＧＢ信号をプロジェクタ装置に適した信号に変換する信号処理を行う。
【００２５】
フレームメモリ９は１フレーム以上の３種の色信号であるＲＧＢ信号を記録することが可能とされ、ＲＧＢ信号は映像信号処理回路８でプロジェクタ装置に適した信号に変換する際の信号処理で使用される。Ｖ−Ｔ補正回路１０は映像信号処理回路８の出力を液晶パネル１３の入力電圧に対する光透過率である「入力電圧（Ｖ）対光透過率（Ｔ）」特性により補正し、映像入力レベルを人の視覚に応じた照度に変換し、照度むら補正回路１１に出力する。
【００２６】
照度むら補正回路１１は液晶パネル１３の水平／垂直方向の二次元的な色むら及び輝度むらを入力映像信号の照度レベルに応じて、内蔵されているＬＵＴ（ルックアップテーブル）に記憶されている色むら補正データに輝度むら補正データを付加した照度むら補正データを使用し、色むら及び輝度むらを補正し均一な映像に変換する。なお本発明において、二次元的な色むら及び輝度むらは完全に補正する必要はなく、少なくとも色むら及び輝度むらの発生量を低減できればよいので、以下に用いる補正は同様の意味として使用している。
【００２７】
照度むら補正回路１１の出力を受信した液晶ドライバ１２は、内蔵する反転回路により規定のタイミングにより極性を反転し、液晶パネル１３で駆動可能なデータレートに変換するシリアル・パラレル処理を行い、液晶パネル１３を駆動する。
【００２８】
ランプ駆動回路１５は電源１４から供給される電力を基に、ランプ１６に供給するための安定した高電圧を発生する。インテグレータ光学系１７はランプ１６から投射された光を均一光にし、液晶パネル１３はランプ１６からインテグレータ光学系１７を介して投射された光を、接合されたＲ／Ｇ／Ｂの３枚のカラーフィルタを介して、３種の色ＲＧＢの画像に対応して光の透過・遮断を行う。投射レンズ１８は液晶パネル１３を通過した３種の色画像のスクリーン１９への結像や、投影画像の大きさを変化させ、スクリーン１９に入力切換信号に応じた画像を結像する。
【００２９】
図２は照度むら補正回路１１に内蔵される照度むら補正ＬＵＴの生成方法の説明図である。ここで云う照度むらとは、液晶パネル１３に起因する色むら及びインテグレータ光学系１７に起因する輝度むらのことである。
【００３０】
従来方法で使用されている通常の色むら測定用カメラによる色むら補正ＬＵＴデータＴ１（補正パターン）に、本方法で生成されるカメラとして、シェーディングが既知の輝度むら測定用カメラを用いて生成された輝度むら補正ＬＵＴデータＴ２（補正パターン）を加算することにより、照度むら補正ＬＵＴデータＴ３（補正パターン）を生成する。
【００３１】
図３は輝度むらデータを得る手段の説明図である。液晶プロジェクタ装置２１によりスクリーン２２に投射された１枚の９０％照度とする白色画像を、輝度むら測定用カメラ２３で撮像し、得られた出力ＲＧＢデータをＰＣ２４で解析する。ＰＣ２４では、輝度むら測定用カメラ２３のシェーディング特性を予め測定し、測定結果から作成されたシェーディング補正データを出力ＲＧＢデータに加算し、輝度むら測定用カメラ２３のシェーディング成分を削除する。
【００３２】
図４は輝度むら補正ＬＵＴデータＴ２を生成するための液晶パネル１３の印加電圧対透過率特性図である。図３の手法により得られたインテグレータ光学系１７に起因する輝度むらは、照度レベルに関係なく固定比率となる。例えば、９０％照度率における輝度むらを１とすると、４５％照度率における輝度むらは０．５、２２．５％照度率における輝度むらは０．２５となる。また、液晶パネル１３の入力レベルＶに対する光透過率Ｔの傾斜角は、９０％照度での傾斜を１とすると、４５％照度率では２、２２．５％照度率では１．６である。
【００３３】
このようにして、測定用カメラ２３のシェーディング成分が除去された出力ＲＧＢデータを用いて、ＲＧＢの３データについて、９０％照度率における輝度むら補正データを生成する。そして、図２に示すようにして、図９で示した３種類の入力画像レベルにおける色むら補正ＬＵＴデータＴ３が生成され、その入力画像レベルにおける照度率が９０％、４５％、２２．５％とされる。
【００３４】
図５は照度むら補正ＬＵＴデータＴ３の生成方法の他の説明図である。９０％照度率におけるＲ輝度むら補正値は、輝度むら補正用カメラ２３の出力Ｒデータからシェーディング成分を除去し補正値を生成する。このＲ輝度むら補正値に、照度むら比及び液晶パネル１３の入力レベルに対する光透過率の傾斜角の逆数を乗算し、９０％、４５％、２２．５％における各Ｒ輝度むら補正値を生成する。
【００３５】
図６は照度むら補正ＬＵＴデータＴ３の生成方法の更に他の説明図である。各９０％、４５％、２２．５％におけるＲ輝度むら補正値と、従来方法で生成された各９０％、４５％、２２．５％におけるＲ色むら補正値を加算し、９０％、４５％、２２．５％における各Ｒ照度むら補正値を生成する。Ｇ、Ｂにおいても、同様の処理を施し、Ｇ照度むら補正値、Ｂ照度むら補正値を生成する。
【００３６】
本実施例は以下のように記載することができる。本実施例の画像表示装置（液晶プロジェクタ装置、又は単にプロジェクタと称しても良い）は、少なくとも１つの液晶パネルを有し、１つの液晶パネルだけを用い、時分割的に複数の色を重ね合わせるようにしてもよいし、３つの液晶パネルを用いて、３つの液晶パネルからの色光を合成して画像を表示してもよく、また４つ以上の液晶パネルを用いても支障はない。この少なくとも１つの液晶パネルからの光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、コンピュータ、ＴＶ、ビデオデッキ、アンテナ、ＴＶチューナ等から、この画像表示装置に入力される画像信号に基づいて、少なくとも１つの液晶パネルに電圧を印加する電圧印加回路と、この少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧に基づいて、輝度むらの発生量を低減する補正手段とを備えていてもよい。
【００３７】
ここで、補正手段は少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧及び／又は前記装置により表示される画像の明るさに応じて、色むらの発生量を低減するようにすると、なお好ましい。また補正手段は、少なくとも１つの液晶パネルに印加される電圧及び／又は液晶パネルにより表示される画像の明るさに応じ、互いに異なる複数種の色むら補正パターンに基づいて、色むらの発生量を低減するように構成してもよい。
【００３８】
また、ここで記載した実施例においては液晶パネルを用い、その液晶パネルが印加される電圧に応じて透過率が変化することを課題としていたが、このような画像表示装置は液晶パネル以外であっても、同様のことが生ずる光を変調する素子から成るパネルを用いた場合には、同様の課題が発生し、本実施例と同様の解決を図り得ることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例の液晶プロジェクタ装置の構成図である。
【図２】照度むら補正ＬＵＴの説明図である。
【図３】輝度むらデータを得る手段の説明図である。
【図４】液晶パネルの印加電圧対透過率特性図である。
【図５】他の照度むら補正ＬＵＴデータの生成方法の説明図である。
【図６】その他の照度むら補正ＬＵＴデータの生成方法の説明図である。
【図７】色むら発生例の説明図である。
【図８】色むら補正の説明図である。
【図９】色むら補正ＬＵＴの説明図である。
【図１０】色むら補正後の輝度むらの残留例の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ＰＣ入力端子
２、５  Ａ／Ｄコンバータ
３  入力セレクタ
４  ビデオ入力端子
６  ビデオデコーダ
７  マトリクス回路
８  映像信号処理回路
９  フレームメモリ
１０  照度むら補正回路
１２  液晶ドライバ
１３  液晶パネル
１４  電源
１５  ランプ駆動回路
１６  ランプ
１７  インテグレータ光学系
１８  投射レンズ
１９、２２  スクリーン
２１  液晶プロジェクタ装置
２３  輝度むら測定用カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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