(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成で、画像投射手段間の表示特性むらを精度良く補正できるメンテナンス性に優れた画像表示装置を提供する。【解決手段】各々投射レンズ１５を含む画像投射光学系１６を有する複数の画像投射手段１−１〜１−４によりスクリーン１７−１〜１７−４に画像を投射して表示する画像表示装置において、複数の画像投射手段にテストパターン信号を選択的に供給するスイッチング手段２と、各画像投射手段に対応して設けられ、当該画像投射手段から投射されるテストパターン画像の投射光を集光する一つの集光手段５−１〜５−４、および該集光手段に結合されて集光された光を伝送する一つの光伝送手段６−１〜６−４と、各光伝送手段から伝送される光を受光する共通の受光手段３と、受光手段３の出力に基づいて各画像投射手段に対する画像信号の補正データを算出する演算手段４と、を有する。【選択図】図１
2006065203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々投射レンズを含む画像投射光学系を有する複数の画像投射手段によりスクリーンに画像を投射して表示する画像表示装置において、
上記複数の画像投射手段にテストパターン信号を選択的に供給するスイッチング手段と、
上記各画像投射手段に対応して設けられ、当該画像投射手段から投射されるテストパターン画像の投射光を集光する一つの集光手段、および該集光手段に結合されて集光された光を伝送する一つの光伝送手段と、
上記各光伝送手段から伝送される光を受光する共通の受光手段と、
上記受光手段の出力に基づいて上記各画像投射手段に対する画像信号の補正データを算出する演算手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記集光手段は、対応する上記投射レンズの瞳位置またはその近傍の投射光路に対して、対応する上記光伝送手段を介して挿脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記画像投射光学系は絞りを有し、上記集光手段は上記絞りの近傍の投射光路に対して、対応する上記光伝送手段を介して挿脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記画像投射光学系は、投射光の一部を投射光路外に導出する光学部材を有し、上記集光手段は上記光学部材により投射光路外に導出される投射光を集光するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記スイッチング手段は、上記複数の画像投射手段を順次選択してテストパターン信号を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記スイッチング手段は、異なる複数のテストパターン信号を複数の上記画像投射手段に同時に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記演算手段は、上記各光伝送手段の特性データを記憶する記憶手段を有し、該記憶手段に記憶された特性データと上記受光手段の出力とに基づいて上記各画像投射手段に対する画像信号の補正データを算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項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、複数の画像投射手段によりスクリーンに画像を投射して表示する画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置として、例えば液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタを複数台組み合わせて一つの大画面映像を表示するようにした、いわゆるマルチディスプレイ装置が、企業の宣伝や各種イベントのディスプレイ用として実用化されている。
【０００３】
このようなマルチディスプレイ装置では、プロジェクタ間の表示特性のむら、例えば、色特性、輝度特性、ホワイトバランス特性、ガンマ特性等のむら、が画像を観察する上で問題となる。
【０００４】
そのプロジェクタ間の表示特性のむらを補正するものとして、例えば、複数のリアプロジェクタを配列してなるマルチスクリーンリアプロジェクタにおいて、各リアプロジェクタに対応して、その投射光路の複数箇所にそれぞれ集光デバイスを配置すると共に、他のリアプロジェクタの投射光路にも集光デバイスを配置して、これら集光デバイスで集光された光を、それぞれ光ファイバを介して各リアプロジェクタに対応する光検知装置に導き、該光検知装置において光シャッタを介して共通の光検出手段で順次検出して、それらの出力に基づいて当該プロジェクタの輝度や色バランスを補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１４７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示のマルチスクリーンリアプロジェクタにあっては、各リアプロジェクタに、複数の集光デバイスおよび光ファイバと、１つの光検知装置とを設けるため、構成が複雑になり、コストアップになると共に、メンテナンス性が低下することが懸念される。
【０００６】
また、各リアプロジェクタに光検知装置を設け、該光検知装置において光シャッタを介して複数の光ファイバからの光を共通の光検出手段で順次検出するため、制御が複雑になると共に、各リアプロジェクタにおける光検出手段の特性のばらつきにより、リアプロジェクタ間の表示特性むらを精度よく補正することができないことが懸念される。
【０００７】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単かつ安価な構成で、画像投射手段間の表示特性むらを精度良く補正できるメンテナンス性に優れた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、各々投射レンズを含む画像投射光学系を有する複数の画像投射手段によりスクリーンに画像を投射して表示する画像表示装置において、
上記複数の画像投射手段にテストパターン信号を選択的に供給するスイッチング手段と、
上記各画像投射手段に対応して設けられ、当該画像投射手段から投射されるテストパターン画像の投射光を集光する一つの集光手段、および該集光手段に結合されて集光された光を伝送する一つの光伝送手段と、
上記各光伝送手段から伝送される光を受光する共通の受光手段と、
上記受光手段の出力に基づいて上記各画像投射手段に対する画像信号の補正データを算出する演算手段と、
を有することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、上記集光手段は、対応する上記投射レンズの瞳位置またはその近傍の投射光路に対して、対応する上記光伝送手段を介して挿脱自在に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、上記画像投射光学系は絞りを有し、上記集光手段は上記絞りの近傍の投射光路に対して、対応する上記光伝送手段を介して挿脱自在に設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、上記画像投射光学系は、投射光の一部を投射光路外に導出する光学部材を有し、上記集光手段は上記光学部材により投射光路外に導出される投射光を集光するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置において、上記スイッチング手段は、上記複数の画像投射手段を順次選択してテストパターン信号を供給することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置において、上記スイッチング手段は、異なる複数のテストパターン信号を複数の上記画像投射手段に同時に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置において、上記演算手段は、上記各光伝送手段の特性データを記憶する記憶手段を有し、該記憶手段に記憶された特性データと上記受光手段の出力とに基づいて上記各画像投射手段に対する画像信号の補正データを算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の画像投射手段の各々に、一つの集光手段および光伝送手段を設け、かつ複数の画像投射手段の伝送手段から伝送される光を、一つの受光手段を共用して受光するので、簡単かつ安価にでき、メンテナンス性を向上できると共に、受光手段の特性ばらつきもなく、複数の画像投射手段による表示特性むらを精度良く補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１実施の形態）
図１〜図９は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１はキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図、図２は集光手段の配置例を示す図、図３（ａ）および（ｂ）は集光手段の投射光路への挿脱機構の一例を示す側面図および平面図、図４は受光手段の構成を示すブロック図、図５は受光手段の部分詳細図、図６は補正データの算出動作を説明するフローチャート、図７は通常使用時の要部構成を示すブロック図、図８および図９は集光手段の他の配置例を示す図である。
【００１８】
本実施の形態は、複数（図１では４台）の画像投射手段であるリアプロジェクタ１−１〜１−４を配列してなる画像表示装置において、各リアプロジェクタについて、リアプロジェクタ間の色や輝度の表示特性むらを補正する補正データを算出するキャリブレーションを行うためのスイッチング手段２、受光手段３および演算手段４を有していると共に、各リアプロジェクタには、それぞれ一つの集光手段５−１〜５−４と、各集光手段に結合されて集光された光を受光手段３に伝送する一つの光伝送手段６−１〜６−４とを有しており、キャリブレーションによって算出された各リアプロジェクタの補正データは、補正データ格納部７に格納されるようになっている。
【００１９】
各リアプロジェクタ１−１〜１−４は、同様の構成からなっており、例えばＤＬＰリアプロジェクタの場合には、図２に代表してリアプロジェクタ１−１の概略構成を示すように、光源１１から射出されて反射傘１２により反射された照明光を、レンズアレイ１３を介して画像表示デバイスである空間変調手段１４に入射し、該空間変調手段１４により表示される画像を、投射レンズ１５を有する画像投射光学系１６を介して専用のスクリーン１７−１に投射するようになっている。
【００２０】
本実施の形態では、図２に示すように、投射レンズ１５に設けられた絞りの近傍の投射光路に対して、集光レンズを有する集光手段５−１を挿脱自在に配置し、これにより絞り近傍の光束を集光して画面全体の積分光を取得し、その積分光を、光伝送手段６−１を構成する光ファイバ１８−１、光コネクタ１９−１および光ファイバ２０−１を介して受光手段３に導くようにする。
【００２１】
なお、集光手段５−１は、例えば図３（ａ）および（ｂ）に示すように、光ファイバ１８−１を駆動機構２１によりガイド２２に沿って移動可能として、キャリブレーション時には、図３（ａ）に実線で示すように投射光路２３内に進入させ、通常使用時には仮想線で示すように投射光路２３から退去させてシェーディングが起こらないようにする。
【００２２】
スイッチング手段２は、演算手段４の制御のもとに、リアプロジェクタ１−１〜１−４を順次選択して、演算手段４からのテストパターン信号を選択したリアプロジェクタに供給して表示させるように構成する。
【００２３】
受光手段３は、図４に示すように、各リアプロジェクタ１−１〜１−４から光ファイバ２０−１〜２０−４を経て出射される光を、共通の受光素子３１で受光し、その出力を増幅器（ＡＭＰ）３２等で増幅およびノイズ除去した後、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３３でデジタル信号に変換して演算手段４に供給するように構成する。なお、本実施の形態では、図５に示すように、各光ファイバ２０−１〜２０−４から出射される光を、フィルタ等を介することなく受光素子３１で直接受光するようにする。
【００２４】
演算手段４は、スイッチング手段２を介して各リアプロジェクタ１−１〜１−４にＲ，Ｇ，Ｂ等の原色のテストパターン信号を供給する機能と、受光手段３から得られる各リアプロジェクタ１−１〜１−４の測定データに基づいて、各リアプロジェクタの補正データを算出する機能とを有している。
【００２５】
本実施の形態では、補正データの算出精度を高めるため、演算手段４に、光伝送手段６−１〜６−４の各々における光ファイバ等の分光特性および長さに基づく減衰量を示す特性データを格納する特性データメモリ４ａを設け、受光手段３から得られる各テストパターン画像の測定データを、特性データメモリ４ａに格納されている対応するリアプロジェクタの特性データに基づいて補正し、その補正された測定データに基づいて３刺激値ＸＹＺを算出して刺激値データメモリ４ｂに格納する。
【００２６】
このようにして、刺激値データメモリ４ｂに、リアプロジェクタ１−１〜１−４の全てのテストパターン画像における３刺激値ＸＹＺのデータが格納されたら、それらのデータに基づいて各リアプロジェクタの補正データを算出する。
【００２７】
以下、本実施の形態の画像表示装置によるキャリブレーション動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
先ず、演算手段４の制御のもとに、スイッチング手段２によりリアプロジェクタを選択し（ステップＳ１）、その選択されたリアプロジェクタに対して演算手段４からＲ，Ｇ，Ｂ等の原色のテストパターン信号を順次切り替えて送出して（ステップＳ２）、その各テストパターン画像の投射光を、対応する集光手段で集光して光伝送手段を介して受光手段３で受光し、その測定データを特性データメモリ４ａに格納されている対応する特性データにより補正して、その補正された測定データに基づいて原色毎の３刺激値を算出して刺激値データメモリ４ｂに格納に格納する（ステップＳ３）。
【００２９】
１つのリアプロジェクタについて、全てのテストパターン信号に対する３刺激値の算出が終了したら（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻ってスイッチング手段２により次のリアプロジェクタを選択して同様の動作を繰り返す。その後、全てのリアプロジェクタについて、全てのテストパターン信号に対する３刺激値の算出が終了したら（ステップＳ５）、刺激値データメモリ４ｂに格納されている全てのリアプロジェクタの３刺激値データに基づいて、公知の方法によりリアプロジェクタ間の色や輝度の表示特性むらを補正する補正データを算出して、その算出した補正データを補正データ格納部７に格納して（ステップＳ６）、キャリブレーション処理を終了する。
【００３０】
キャリブレーション終了後、通常の入力画像を表示する際は、上述したように、各リアプロジェクタ１−１〜１−４の集光手段５−１〜５−４をそれぞれの投射光路から退去させ、その状態で、図７に示すように、各リアプロジェクタ１−１〜１−４に供給される入力画像信号を、各リアプロジェクタに対応して設けられている画像変換部３５−１〜３５−４において、補正データ格納部７に格納されている対応する補正データに基づいて画像変換して、各リアプロジェクタ１−１〜１−４により画像として対応するスクリーン１７−１〜１７−４に投射する。なお、画像変換部３５−１〜３５−４は、対応するリアプロジェクタに内蔵させたり、演算手段４のソフト画像処理によって構成したりする場合もある。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、複数のリアプロジェクタの各々に、一つの集光手段および光伝送手段を設けて、各集光手段により対応するリアプロジェクタの投射レンズに設けられた絞りの近傍の光束を集光してテストパターン画面全体の積分光を取得し、その積分光を対応する光伝送手段を介して共通の受光素子３１で受光してキャリブレーションを行うようにしたので、簡単かつ安価にでき、メンテナンス性を向上できると共に、受光素子の特性ばらつきの問題も発生せず、複数のリアプロジェクタによる表示特性むらを精度良く補正することができる。
【００３２】
なお、図２では、集光手段５−１を、投射レンズ１５に設けられた絞りの近傍の投射光を集光するように投射光路に対して挿脱可能に設けたが、図８に示すように、投射レンズ１５の瞳位置またはその近傍の投射光を集光するように投射光路に対して挿脱可能に設けることもできる。また、図９に示すように、空間変調手段１４と投射レンズ１５との間の投射光路に、投射光の一部を投射光路外に導出する例えば平板状の光学部材３７を設け、この光学部材３７の例えば端面から投射光路外に導出される投射光を集光するように、集光手段５−１を配置することもできる。
【００３３】
（第２実施の形態）
図１０および図１１は本発明の第２実施の形態を示すもので、図１０はキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図であり、図１１は通常使用時の要部構成を示すブロック図である。
【００３４】
本実施の形態は、第１実施の形態において、リアプロジェクタ１−１〜１−４に代えてフロントプロジェクタ４１−１〜４１−４を配列し、これらフロントプロジェクタ４１−１〜４１−４により共通のスクリーン１７に画像を投射するようにした点が、第１実施の形態と異なるもので、その他の構成および動作は第１実施の形態と同様であるので、同一作用をなす構成要素には同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
したがって、本実施の形態においても、キャリブレーション時において、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
なお、第１および第２実施の形態ではプロジェクタを４個として説明したが、任意の複数個の場合でも同様である。
【００３７】
（第３実施の形態）
図１２〜図１５は本発明の第３実施の形態を示すもので、図１２はキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図、図１３は受光手段の要部の構成を示す図、図１４および図１５は色フィルタおよび受光素子の二つの例を示す図である。
【００３８】
本実施の形態は、３個のリアプロジェクタ１−１〜１−３を有する画像表示装置のキャリブレーションを行うもので、キャリブレーション時に、演算手段４からＲＧＢのテストパターン信号を出力し、それらのテストパターン信号をスイッチング手段２によりリアプロジェクタ１−１〜１−３に同時に供給してテストパターン画像を投射させ、その各々のテストパターン画像の投射光を、第１実施の形態と同様にして集光手段５−１〜５−３により集光して、光伝送手段６−１〜６−３を介して受光手段３に伝送する。
【００３９】
受光手段３には、図１３に示すように、ガラスロッド等の光合成部材４５を設けて光伝送手段６−１〜６−３から伝送されたＲＧＢの投射光を合成し、その合成された光を集光レンズ４６で集光して色フィルタ４７を介して受光素子４８で受光する。
【００４０】
色フィルタ４７および受光素子４８は、例えば図１４に示すように、ＲＧＢのテストパターン信号に対応して、受光素子４８を３つの受光領域に分割し、その各受光領域にＲＧＢの異なる色フィルタ４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂを設けてＲＧＢの測定データを同時に取得するか、或いは、図１５に示すように、色フィルタ４７をＲＧＢの回転フィルタとして、１つの受光領域の受光素子４８からＲＧＢの測定データを順次取得するようにする。
【００４１】
スイッチング手段２は、リアプロジェクタ１−１〜１−３の各々に、ＲＧＢの全てのテストパターン信号が順次供給されるように、演算手段４からのＲＧＢのテストパターン信号を切り替えてリアプロジェクタ１−１〜１−３に同時に供給する。
【００４２】
演算手段４は、受光手段３から同時または順次に得られるＲＧＢのテストパターン画像の測定データを、第１実施の形態と同様にして、特性データメモリ４ａに格納されているリアプロジェクタに対応する特性データにより補正して、その補正された測定データに基づいて原色毎の３刺激値を算出して刺激値データメモリ４ｂに格納に格納する。
【００４３】
リアプロジェクタ１−１〜１−３の各々について、ＲＧＢ全てのテストパターン画像の測定データが得られたら、それらの測定データに基づいて、第１実施の形態と同様に、公知の方法によりリアプロジェクタ間の色や輝度の表示特性むらを補正する補正データを算出して、その算出した補正データを補正データ格納部７に格納して、キャリブレーション処理を終了する。
【００４４】
このように、リアプロジェクタ１−１〜１−３の各々に、ＲＧＢのテストパターン信号が順次供給されるように、ＲＧＢのテストパターン信号を切り替えながら３個のリアプロジェクタ１−１〜１−３に同時に供給することにより、短時間でキャリブレーションを行うことができる。
【００４５】
（第４実施の形態）
図１６は、本発明の第４実施の形態に係る画像表示装置のキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図である。
【００４６】
本実施の形態は、第３実施の形態において、リアプロジェクタ１−１〜１−３に代えてフロントプロジェクタ４１−１〜４１−３を配列し、これらフロントプロジェクタ４１−１〜４１−３により共通のスクリーン１７に画像を投射するようにした点が、第３実施の形態と異なるもので、その他の構成および動作は第３実施の形態と同様であるので、同一作用をなす構成要素には同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
したがって、本実施の形態においても、キャリブレーション時において、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る画像表示装置のキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す集光手段の配置例を示す図である。
【図３】同じく、集光手段の投射光路への挿脱機構の一例を示す側面図および平面図である。
【図４】図１に示す受光手段の構成を示すブロック図である。
【図５】受光手段の部分詳細図である。
【図６】補正データの算出動作を説明するフローチャートである。
【図７】第１実施の形態に係る画像表示装置の通常使用時の要部構成を示すブロック図である。
【図８】集光手段の他の配置例を示す図である。
【図９】同じく、集光手段の他の配置例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係る画像表示装置のキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】同じく、通常使用時の要部構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施の形態に係る画像表示装置のキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】第３実施の形態における受光手段の要部の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示す色フィルタおよび受光素子の一例を示す図である。
【図１５】同じく、色フィルタおよび受光素子の他の例を示す図である。
【図１６】本発明の第４実施の形態に係る画像表示装置のキャリブレーションを実行する要部の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１−１〜１−４  リアプロジェクタ
２  スイッチング手段
３  受光手段
４  演算手段
４ａ  特性データメモリ
４ｂ  刺激値データメモリ
５−１〜５−４  集光手段
６−１〜６−４  光伝送手段
７  補正データ格納部
１１  光源
１２  反射傘
１３  レンズアレイ
１４  空間変調手段
１５  投射レンズ
１６  画像投射光学系
１７，１７−１〜１７−４  スクリーン
１８−１  光ファイバ
１９−１  光コネクタ
２０−１〜２０−４  光ファイバ
２１  駆動機構
２２  ガイド
２３  投射光路
３１  受光素子
３２  増幅器（ＡＭＰ）
３３  アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
３５−１〜３５−４  画像変換部
３７  光学部材
４１−１〜４１−４  フロントプロジェクタ
４５  光合成部材
４６  集光レンズ
４７  色フィルタ
４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ  色フィルタ
４８  受光素子
【図１】
2006065203.tif 000003
【図２】
2006065203.tif 000004
【図３】
2006065203.tif 000005
【図４】
2006065203.tif 000006
【図５】
2006065203.tif 000007
【図６】
2006065203.tif 000008
【図７】
2006065203.tif 000009
【図８】
2006065203.tif 000010
【図９】
2006065203.tif 000011
【図１０】
2006065203.tif 000012
【図１１】
2006065203.tif 000013
【図１２】
2006065203.tif 000014
【図１３】
2006065203.tif 000015
【図１４】
2006065203.tif 000016
【図１５】
2006065203.tif 000017
【図１６】
2006065203.tif 000018