(57)【要約】【課題】メモリを低減しつつ、ホワイトバランス、輝度むら、色むらを補正すること。【解決手段】緑色光、赤色光、青色光の３色の色光を画像データに応じて変調する液晶パネルディスプレイ１５を有し、変調された光をスクリーンの裏側に投写するリアプロジェクタにおいて、緑色光の偏光軸の方向と、赤色光、青色光の偏光軸の方向とを異ならせる１／２波長位相板を有し、緑色光の画像データの輝度を各階調一律に補正して光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正する。【選択図】      図１
2004200912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色光、第２色光及び第３色光との３色の色光を画像データに応じて変調する空間光変調装置を有し、変調された光をスクリーンの裏側に投写するプロジェクタにおいて、
前記第１色光の偏光軸の方向と、前記第２色光及び前記第３色光の偏光軸の方向とを異ならせる偏光変換部と、
前記第１色光の画像データの入力データに対して一定比率で演算処理した結果を出力することにより、前記プロジェクタの光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正するホワイトバランス補正手段を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記ホワイトバランス補正手段は、前記第１色光の画像データの輝度を各階調において一律に増加又は減少させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１色光は緑色光であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記画像データが無彩色であるか否かを判定する判定手段と、
前記第１色光の前記画像データを入力状態のまま伝送するバイパス経路部と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記ホワイトバランス補正手段により演算処理された前記第１色光の前記画像データと、前記バイパス経路部を経由する入力状態のままの前記第１色光の前記画像データとを選択的に切り替える切り替え手段とを有し、
前記切り替え手段は、前記画像データが無彩色である場合は、前記ホワイトバランス補正手段により演算処理された前記第１色光の画像データを選択し、前記画像データが無彩色以外の場合は、前記バイパス経路部を経由する入力状態のままの前記第１色光の前記画像データを選択することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記スクリーンにおける投写画像の輝度むら及び色むらの少なくとも一方を補正するための補正値を線形補間により算出する補正値算出手段を有し、
前記ホワイトバランス補正手段は、前記補正値算出手段が算出した前記補正値に基づいて、前記第1色光の前記画像データを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記スクリーンにおける投写画像の輝度情報を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記ホワイトバランス補正手段の補正値の算出式を決定する算出式決定手段とを有し、
前記補正値算出手段は、前記算出式決定手段が決定した前記算出式を用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記画像データが無彩色であるか否かを判定する判定手段と、
前記画像データの色度及び階調を算出する色度・階調算出部とをさらに有し、前記画像データが無彩色であると判定された場合は、前記第１色光の前記画像データに対して前記演算処理の結果を出力してホワイトバランスを補正し、
前記画像データが無彩色以外であると判定された場合は、前記第１色光、前記第２色光及び前記第３色光の３つの前記画像データに対して、前記色度・階調算出部からの出力に基づいて色補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
第１色光、第２色光及び第３色光との３色の色光を画像データに応じて変調する空間光変調装置と、変調された光をスクリーンの裏側に投写する投写レンズとを有するプロジェクタのためのホワイトバランス補正方法において、
前記第１色光の偏光軸の方向と、前記第２色光及び前記第３色光の偏光軸の方向とを異ならせる偏光変換工程と、
前記第１色光の画像データに対して一定比率で演算処理した結果を出力することにより、前記プロジェクタの光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正する補正工程とを含むことを特徴とするホワイトバランス補正方法。
【請求項９】
前記補正工程のために、前記スクリーン上における投写画像のホワイトバランスをコンピュータにより算出するシミュレーション工程をさらに含み、
前記補正工程は、前記シミュレーション工程の結果に基づいて、前記第１色光の画像データの輝度を各階調において一律に増加又は減少させることを特徴とする請求項８に記載のホワイトバランス補正方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載されたホワイトバランス補正方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクタ、特に第１色光、第２色光及び第３色光との３色の色光を画像データに応じて変調する空間光変調装置を有し、変調された光をスクリーンの裏側に投写するプロジェクタ、そのプロジェクタの光学系で発生するホワイトバランス崩れをデジタル信号処理によって補正するホワイトバランス補正方法及びその方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のリアプロジェクタの光学エンジンの概略構成を示すブロック図である。従来の光学エンジン８０は、光源８１と、色分離ダイクロイックミラー８２及び８３と、反射ミラー８４、８５及び８６と、ライトバルブ８７、８８及び８９と、１／２波長位相差板９０と、色合成プリズム（クロスダイクロイックプリズム）９１と、投写レンズ９２と、を備えている。光源８１から射出された非偏光な光は、図示しないフライアイレンズによって複数の部分光束に分割され、図示しないＰＢＳアレイによって１種類の平面偏光に変換され、図示しない重畳レンズによって空間光変調装置であるライトバルブ８７、８８及び８９上で重畳される。
なお、緑色光の偏光軸の方向と、赤色光及び青色光の偏光軸の方向とを異ならせる構成であれば、１／２波長位相差板９０に代わる偏光変換装置を用いる構成にすることができる。また、偏光変換装置を配置する位置も図１５に示す場合に限られない。
【０００３】
これにより、ライトバルブ８７、８８及び８９は均一に照らされる。ダイクロイックミラー８２は、図示しない重畳レンズから射出される光のうち赤色光を反射するとともに、青色光及び緑色光を透過する。ダイクロイックミラー８２で反射された赤色光は、反射ミラー８５で反射され、赤色光用のライトバルブ８８に達する。また、ダイクロイックミラー８２を透過した青色光及び緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー８３によって反射され、緑色光用のライトバルブ８７に達する。
【０００４】
一方、青色光は、ダイクロイックミラー８３を透過し、反射ミラー８４及び８６で反射され、青色光用のライトバルブ８９に達する。三つのライトバルブ８７、８８及び８９に入射した各色光は、画像情報に従ってそれぞれ変調され、各色光の画像を形成する。ライトバルブ８８及び８９からそれぞれ射出された青色の変調光及び赤色の変調光は、色合成面に対するＳ偏光としてクロスダイクロイックプリズム９１に入射する。一方、ライトバルブ８７から射出された緑色の変調光は、λ／２波長位相差板９０を通って色合成面に対するＰ偏光としてクロスダイクロイックプリズム９１に入射する。
【０００５】
クロスダイクロイックプリズム９１は、３色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有している。３色の変調光は、クロスダイクロイックプリズム９１によって合成され、カラー画像を投写するための合成光が形成される。投写レンズ９２は、この合成光をスクリーン上に投写する機能を有し、スクリーン上にカラー画像を表示する。図１６は、従来のリアプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
【０００６】
従来のリアプロジェクタは、光学エンジン８０、反射ミラー９３及びスクリーン９４を備える。光学エンジン８０の投写レンズ９２から射出された投写光（合成光）は、反射ミラー９３で反射され、スクリーン９４の裏側に入射され、投写される。これにより、スクリーン９４にカラー画像が表示される。しかし、このリアプロジェクタでは、クロスダイクロイックプリズム９１における各色光の偏光方向と反射ミラー９３及びスクリーン９４での偏光特性との違い等、リアプロジェクタ光学系の光学構成や部材等に起因して、スクリーン上で色バランス（色度座標上の色度領域）が崩れるという問題があった。特に、無彩色光を投写した場合のホワイトバランス崩れが問題となっていた。なお、この問題は壁面に設けられたスクリーンに画像を投写するプロジェク（いわゆるフロントプロジェクタ）においても存在する。スクリーンの偏光に対する特性が、偏光毎に異なり得るからである。
【０００７】
このホワイトバランス崩れを補正する従来からの方法として、各ライトバルブに供給する第１色光、第２色光、第３色光等の３原色光（例えばＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光）の画像信号を電気的に信号処理して補正する方法が知られている（例えば特許文献１）。３原色の画像信号を処理する各信号処理部に、画像データの各階調に対応した補正値をＲＯＭに記憶したルックアップテーブル（ＬＵＴ）を備え、このＬＵＴを用いてホワイトバランス補正（ホワイトバランス崩れの補正）を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２９２３３２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法によれば、３原色の各処理回路に、画像データの各階調に対応した補正値をＲＯＭに記憶したＬＵＴをそれぞれ設けるため、メモリ量が増大し、コストが上昇するという問題点があった。特に、画像データがＨＤＴＶ（High Definition Television）等の高解像度で高速な処理が必要な場合には、メモリが膨大となると、メモリへのリード、ライトのアクセス時間が短くなる。このため、時間内に処理できない恐れがあり、仮に処理可能なメモリデバイスであっても非常に高価であった。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メモリを低減しつつ、ホワイトバランス崩れ及び色むら、輝度むらを補正することを目的とする。
なお、色むらとは、投写画像の色彩の不均一性をいい、輝度むらとは投写画像の輝度の不均一性をいう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、第１色光、第２色光及び第３色光との３色の色光を画像データに応じて変調する空間光変調装置を有し、変調された光をスクリーンの裏側に投写するプロジェクタにおいて、前記第１色光の偏光軸の方向と、前記第２色光及び前記第３色光の偏光軸の方向とを異ならせる偏光変換部と、前記第１色光の画像データの入力データに対して一定比率で演算処理した結果を出力することにより、前記プロジェクタの光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正するホワイトバランス補正手段を有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。
これにより、ホワイトバランス補正手段が、画像データのうち、第１色光の画像データの輝度を各階調一律に補正するため、光学系で発生するホワイトバランス崩れを改善できる。この結果、演算処理により補正できるため、メモリを有するＬＵＴ処理を用いることなく、かつ、一つの経路の画像データのみを補正するだけで済むため、低コストで高速にホワイトバランス崩れを補正することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ホワイトバランス補正手段は、前記第１色光の画像データの輝度を各階調において一律に増加又は減少させることが望ましい。これにより、さらにホワイトバランスを適正に補正できる。
また、本発明の好ましい態様によれば前記第１色光は緑色光であることが望ましい。これにより、ホワイトバランスを崩す影響が大きい緑色光を補正することで、ホワイトバランスを効率良く補正できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記画像データが無彩色であるか否かを判定する判定手段と、前記第１色光の前記画像データを入力状態のまま伝送するバイパス経路部と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記ホワイトバランス補正手段により演算処理された前記第１色光の前記画像データと、前記バイパス経路部を経由する入力状態のままの前記第１色光の前記画像データとを選択的に切り替える切り替え手段とを有し、前記切り替え手段は、前記画像データが無彩色である場合は、前記ホワイトバランス補正手段により演算処理された前記第１色光の画像データを選択し、前記画像データが無彩色以外の場合は、前記バイパス経路部を経由する入力状態のままの前記第１色光の前記画像データを選択することが望ましい。
【００１４】
これにより、判定手段が、画像データが無彩色であるか否かを判定し、切り替え手段が、判定手段の判定に基づいて、画像データが無彩色である場合は、ホワイトバランス補正手段を通る経路を有効にする。また、画像データが無彩色でない場合は、バイパス経路を有効にする。これにより、特に無彩色領域で目立つホワイトバランス補正（ホワイトバランス崩れの補正）を効果的に補正しつつ、有彩色領域では色再現領域を最大限に活用するために、ホワイトバランス補正を省略して、光学的ロスを低減しながら色再現範囲を広げることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記スクリーンにおける投写画像の輝度むら及び色むらの少なくとも一方を補正するための補正値を線形補間により算出する補正値算出手段を有し、前記ホワイトバランス補正手段は、前記補正値算出手段が算出した前記補正値に基づいて、前記第1色光の前記画像データを補正することが望ましい。
【００１６】
これにより、補正値算出手段が、投写画面内の輝度むら又は色むら等の不均一むらを補正する補正値を線形補間によって算出し、ホワイトバランス補正手段が、補正値算出手段が算出した補正値に基づいて第１色光、例えば緑色光の画像データの輝度を補正する。これにより、少ないメモリ量で不均一むらを低減することができる。特に、線形補間するポイント数を限定すれば、更なるメモリ量の削減が可能である。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記スクリーンにおける投写画像の輝度情報を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記ホワイトバランス補正手段の補正値の算出式を決定する算出式決定手段とを有し、前記補正値算出手段は、前記算出式決定手段が決定した前記算出式を用いて前記補正値を算出することが望ましい。
これにより、検出手段が、投写画面の輝度情報を検出し、算出式決定手段が、検出手段の検出結果に基づいて、補正値の算出式を決定し、補正値算出手段が、算出式決定手段が決定した算出式を用いて補正値を算出する。この結果、適宜、適切な算出式を決定して用いることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記画像データが無彩色であるか否かを判定する判定手段と、前記画像データの色度及び階調を算出する色度・階調算出部とをさらに有し、前記画像データが無彩色であると判定された場合は、前記第１色光の前記画像データに対して前記演算処理の結果を出力してホワイトバランスを補正し、前記画像データが無彩色以外であると判定された場合は、前記第１色光、前記第２色光及び前記第３色光の３つの前記画像データに対して、前記色度・階調算出部からの出力に基づいて色補正を行うことが望ましい。これにより、ホワイトバランスの補正とともに、画像データの色補正を行うことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、第１色光、第２色光及び第３色光との３色の色光を画像データに応じて変調する空間光変調装置と、変調された光をスクリーンの裏側に投写する投写レンズとを有するプロジェクタのためのホワイトバランス補正方法において、前記第１色光の偏光軸の方向と、前記第２色光及び前記第３色光の偏光軸の方向とを異ならせる偏光変換工程と、前記第１色光の画像データに対して一定比率で演算処理した結果を出力することにより、前記プロジェクタの光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正する補正工程とを含むホワイトバランス補正方法を提供できる。
【００２０】
これにより、ホワイトバランス補正工程で、画像データのうち、第１色光、例えば緑色光の画像データの輝度を各階調一律に補正してホワイトバランス崩れを補正する。この結果、演算処理により補正できるため、メモリを有するＬＵＴを用いることなく、かつ、一つの経路の画像データのみを補正するだけでホワイトバランス崩れを補正することができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補正工程のために、前記スクリーン上における投写画像のホワイトバランスをコンピュータにより算出するシミュレーション工程をさらに含み、前記補正工程は、前記シミュレーション工程の結果に基づいて、前記第１色光の画像データの輝度を各階調において一律に増加又は減少させることが望ましい。これにより、投写された画像を実際に測定する代わりに、シミュレーションにより得られた値を用いてホワイトバランスを補正できる。
【００２２】
また、本発明によれば、上述のホワイトバランス補正方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムを提供できる。本プログラムにあっては、このプログラムをコンピュータに読み取らせることによって、上述のホワイトバランス補正方法の動作をコンピュータによって実現することが可能となる。ここで、「プログラム」とは、データ処理方法を記述したものであって、記述する言語や記述方法は特に限定されず、ソースコード、バイナリコード、実行形式等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ等の別個のプログラムと協働してその機能を達成するものを含む。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
高輝度・高効率なリアプロジェクタを実現する場合、従来技術（図１５、１６）で述べたように、例えば、第１色光である緑色光の偏光軸の方向と、第２色光である赤色光及び第３色光である青色光の偏光軸の方向とを異ならせる偏光変換部である１／２波長位相差板を緑色光の光路内に配置する。このようなリアプロジェクタの光学系では、各色光の偏光軸の向きが異なるため、液晶パネル出射後のダイクロイックミラー及びミラー、スクリーン等での偏光特性や反射特性が偏光軸によって異なる。このため、スクリーンを透過する際の光学効率（輝度）が異なってしまい、ホワイトバランスが崩れるといった問題がある。このホワイトバランス崩れは、階調に関わらず所定の割合で緑色が強くなるという性質を有する。この発明の実施の形態１では、この性質に着目し、特に、緑色光の画像データのみを各階調一律に下げる簡単な補正回路を設け、この補正回路によってホワイトバランス補正する場合について説明する。緑色光の画像データを補正することでホワイトバランスを確実に補正できる。図１は、この発明の実施の形態１にかかるリアプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
このリアプロジェクタは、演算器である例えば掛算器１と、表示デバイス２と、投写光学系３と、画像座標判定部５を有する制御部４と、補正係数算出部６と、算出式情報記憶部７と、算出式決定部８と、カメラ１０を有する検出部９と、を備える。制御部４の画像座標判定部５は、画像データのクロック信号、水平同期信号及び垂直同期信号を入力し、処理対象の画素データが画面座標上のどこに位置するかを判定する。掛算器１は、３原色光（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の画像データの各経路のうち、緑色光の画像データの経路上に配置され、緑色光の画像データの色圧縮（輝度の増減）を行う。表示デバイス２は、３原色の画像データを入力し、これらの画像データに基づいて空間光変調装置であるライトバルブを制御し、画像を生成する。
ここで、補正係数算出部６と、算出式情報記憶部７と、算出式決定部８と、カメラ１０を有する検出部９と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１とで、ホワイトバランス補正手段を構成する。
【００２６】
投写光学系３は、ＰＢＳ（偏光変換素子）、投写レンズ、ミラー、スクリーン等の光学部材を含み、画像をスクリーン上に投写する。検出部９は、カメラ（外部センサー）１０を有し、スクリーン画面各部の輝度情報を取得する。算出式決定部８は、検出部９が取得した輝度情報に基づいて、ホワイトバランスの崩れ及び投写画面内の不均一むらを補正する補正値を算出する算出式を決定する。あるいは、リアプロジェクタ外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１に輝度情報を入力し、ＰＣ１１で算出式を決定してもよい。
【００２７】
また、算出式決定部８は、検出部９によって輝度情報を取得する場合、表示デバイス２を制御してテスト用の白色光を出力させる。ここで、テスト用の白色光の階調を複数段階変えて輝度情報を取得してもよい。このように、検出部９が輝度情報を実測することによって、実際に発生する不均一むらに応じた適切な補正を行うことができる。あるいは、ＰＣ１１において予め計算された光学シュミレーションの結果を基に、算出式を決定してもよい。これにより、検出部９を設ける必要がなくなり、また、リアプロジェクタ内で算出式を決定する必要がなくなるため、リアプロジェクタの構成及び処理を簡略化することができる。なお、シミュレーションによる処理手順は後述する。
【００２８】
算出式情報記憶部７は、算出式に関する算出式情報を記憶する。算出式情報とは、たとえば、算出式の定数及び係数や、線形補間を行うための補正点の情報である。ＰＣ１１や算出式決定部８は、決定した算出式に関する算出式情報を算出式情報記憶部７に記憶させる。補正係数算出部６は、画面座標判定部５から処理対象画素データの位置情報と、算出式情報記憶部７から算出式情報とが入力され、ホワイトバランス及び輝度むら、色むら等を補正する補正係数を線形補間により算出する。掛算器１は、補正係数算出部６で算出された補正係数を用いて色圧縮・伸張を行い、ホワイトバランス補正を行う。
【００２９】
なお、表示デバイス２の前段のＲＧＢ信号線上に、色変換（３Ｄ−γ補正）を行う３Ｄ−ＬＵＴや、三つの１Ｄ−ＬＵＴを設けてもよい。また、補正係数算出部６は、画面全体に対して一つの補正係数のみを算出し、掛算器１は、この補正係数を用いて画面全体に対して一律にゲイン補正を行ってもよい。また、補正係数算出部６が算出した補正係数を保持する図示しない補正係数記憶部を設け、掛算器１は、この補正係数記憶部が保持する補正係数を用いてゲイン補正を行ってもよい。また、掛算器１に代えて、図示しない減算器を設け、補正係数算出部６は、この減算器が使用する補正定数を算出するようにしてもよい。さらに、他の色圧縮方法を用いてもよい。
【００３０】
図２は、図１に示した表示デバイス２及び投写光学系３の構成を示す説明図である。ここでは、リアプロジェクタが液晶プロジェクタである場合を示している。また、図２では、照明光学系１６及び投写レンズ１４を簡略化して示している。表示デバイス２及び投写光学系３は、液晶ディスプレイ駆動回路１２、スクリーン１３、投写レンズ１４、液晶ディスプレイパネル１５及び照明光学系１６を含む。
【００３１】
液晶ディスプレイ駆動回路１２は、３原色の画像データを入力し、これらの画像データに応じた画像を液晶ディスプレイパネル１５に表示させる。液晶ディスプレイパネル１５は、照明光学系１６によってほぼ均一に照明されており、液晶ディスプレイパネル１５に表示された画像は、投写レンズ１４によってスクリーン１３上に投写される。
【００３２】
以上の構成において、実施の形態１の動作について、図３〜図１０を参照して説明する。図３は、実施の形態１にかかるホワイトバランス補正による色度領域の変化を示す色度図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施の形態１のホワイトバランス補正では、色度座標上の色領域が、緑色光の画像データの補正分だけ小さくなるが、単に緑色光の画像データの経路のみに掛算器を付加して処理するだけでよいので、高速処理や低コスト化を図ることができる。
また、図３（ｂ）は、緑色光の輝度レベルを補正により下げて、ホワイトバランスを補正することを各色の輝度レベルについて示した図である。
【００３３】
図４は、ホワイトバランス崩れと輝度むら、色むら等の補正に関し、実施の形態１にかかる補正係数との関係を示す説明図である。たとえば、図４（ａ）に示すように、スクリーン１３の一方向（この例では水平方向）に不均一むら（輝度むら又は色むら）が発生する場合、検出部９は、図４（ｂ）に示すような輝度・色温度の情報（輝度情報）を検出する。そして、算出式決定部８は、検出部９の情報に基づいて図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、この輝度情報の逆特性を折れ線によって単純化した算出式を決定する。また、図５に示すように、２次元状に不均一むらが発生する場合は、水平ライン又は垂直ラインごとに算出式を決定する。あるいは、垂直方向の算出式と水平方向の算出式とをそれぞれ決定し、これらの算出結果を掛け合わせて補正係数を算出してもよい。この結果、適宜、適切な算出式を決定して用いることができる。
【００３４】
図６は、実施の形態１にかかる算出式決定処理の処理手順を示すフローチャートである。この算出式決定処理では、まず、算出式決定部８が、表示デバイス２を制御して、テスト用の白色の画像をスクリーン１３に投写させる（Ｓ１）。つぎに、検出部９は、カメラ１０から輝度情報を取り込み（Ｓ２）、取り込んだ領域を割り出し、その領域内での輝度分布（ヒストグラム）を作成する（Ｓ３）。ここで、検出部９が作成するヒストグラムは、画像全体であってもよいし、１水平ラインごとであってもよい。
【００３５】
つぎに、算出式決定部８は、水平方向の連続した輝度の変化をベクトル量として算出し、極大又は極小となるピーク点の数及び座標を検出する（Ｓ４）。そして、算出式決定部８は、これらの座標を結ぶ特性の逆特性を有する補正係数算出式を仮に決定し（Ｓ５）、（ピーク点数＋１）の各区間における補正係数を算出する（Ｓ６）。たとえば、図７（ａ）に示すように、ヒストグラムのピーク点が０個の場合、図７（ｂ）に示すように、算出式は、一つの直線式、ｙ１＝ａ１ｘ＋ｂ１であらわされる。なお、ｙ１は、補正係数の値を示し、ｘは画面上の水平位置を示し、ａ１はｘの係数であり、ｂ１は定数である。
【００３６】
また、図８（ａ）に示すように、ヒストグラムのピーク点が三つの場合、図８（ｂ）に示すように、算出式は、四つの直線式、ｙ１＝ａ１ｘ＋ｂ１、ｙ２＝ａ２ｘ＋ｂ２、ｙ３＝ａ３ｘ＋ｂ３及びｙ４＝ａ４ｘ＋ｂ４であらわされる。なお、ｙ１〜ｙ４は、補正係数の値を示し、ｘは画面上の水平位置を示し、ａ１〜ａ４はｘの係数であり、ｂ１〜ｂ４は定数である。図６に戻り、算出式決定部８は、算出した補正係数及びヒストグラムを用いて補正誤差を算出する（Ｓ７）。すなわち、この補正係数を用いて補正を行った場合、不均一むらがどれだけ残存するかを算出する。あるいは、算出した補正係数と理想の補正係数（ヒストグラムの逆特性を有する補正係数）との誤差を算出する。
【００３７】
そして、算出式決定部８は、補正誤差が所定の閾値内であるか否かを判定する（Ｓ８）。補正誤差が所定の閾値内でない場合、算出式決定部８は、補正誤差が閾値内でない区間に補正点（直線補間の区間を分ける点）を追加し（Ｓ１１）、折れ線状の補正係数を理想の補正係数曲線に近づけ、ステップＳ６に戻る。補正点を追加する方法は、たとえば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、補正誤差が所定の閾値内となるまで、区間の中間点に補正点を追加していく。又は、最も補正誤差が大きな点を新たな補正点として追加しても良い。一方、補正誤差が所定の閾値内である場合、算出式決定部８は、その算出式に関する算出式情報を算出式情報記憶部７に記憶させる（Ｓ９）。
【００３８】
そして、算出式決定部８は、つぎの水平ラインがあるか否かを判定し（Ｓ１０）、つぎの水平ラインがあればステップＳ４に戻り、つぎのラインがなければ処理を終了する。あるいは、この算出式決定処理及び補正係数算出部６による補正係数算出処理を軽減するために、隣り合う水平ラインのヒストグラムを比較し、これらのヒストグラムの差分が所定値以下であれば、これらの水平ラインの算出式を共通化してもよい。また、補正データを減らす場合には、Ｖ−Ｈ方向ともに自動計算する以外に、入力座標に対してその間を自動線形補間してもよい。すなわち、ｎ画素ずつ等、任意の入力画素（座標）間において補正演算を強制的に行い、その間の画素は線形補間するように算出式の決定を行ってもよい。なお、予め画像サイズは補正係数算出部６及び算出式決定部８に登録されている。線形補間を用いることにより、少ないメモリ量で輝度むら又は色むら等の不均一なむらを補正できる。
【００３９】
図１０は、実施の形態１にかかるホワイトバランス補正処理の処理手順を示すフローチャートである。このホワイトバランス補正処理では、まず、画像座標判定部５が、処理対象の画素の位置を判定し、補正係数算出部６に判定結果を出力する（Ｓ１６）。つぎに、補正係数算出部１６は、算出式情報記憶部７から算出式情報を入力し（Ｓ１７）、その算出式情報が示す算出式に画素位置の情報を代入して補正係数を算出する（Ｓ１８）。掛算器１は、補正係数算出部６が算出した補正係数を入力し、緑色の画像データと該補正係数とを掛け合わせ、乗算結果を表示デバイス２に出力する（Ｓ１９）。これにより、リアプロジェクタの光学系によるホワイトバランスの崩れが補正される。
【００４０】
また、スクリーンに投写された投写画像の輝度等を実際に測定する代わりに、光学シミュレーションを行い、その結果を基に補正係数を決定することもできる。図１７は、この補正方法を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１において、コンピュータ（ＰＣ）で光学シミュレーションを行う。ステップＳ１０２において、ホワイトバランス、色むら及び輝度むらを算出する。ステップＳ１０３において、シミュレーション結果に基づいて補正値を算出する。ステップＳ１０４において、プロジェクタへ補正値のデータを転送する。ステップＳ１０５において、補正値のデータを記憶する。これらの一連の処理は、全てＰＣで行えるため、最終結果のみプロジェクタへ伝送するだけでよい。これにより、投写された画像を実際に測定する代わりに、シミュレーションにより得られた値を用いてホワイトバランスを補正できる。
【００４１】
前述したように、実施の形態１によれば、掛算器１が、画像データのうち、緑色光の画像データの輝度を階調に関わらず一律に減少させて、光学系で発生するホワイトバランス崩れを補正する。これにより、ＬＵＴを用いることなく、かつ、一つの経路の画像データのみを補正するだけでホワイトバランス崩れを補正することができるため、メモリを低減しつつホワイトバランス崩れを補正することができる。すなわち、個体差を吸収するために各装置固有の補正係数を記憶するための最低限のメモリだけですみ、ＬＵＴ等で用いる膨大なメモリを必要としない。さらに、ＬＵＴ処理のように、メモリ内のデータを読み書きしない分、高速処理が可能となる。
【００４２】
（実施の形態２）
この発明の実施の形態２は、前述した実施の形態１において、画像データが無彩色であるか否かを判定し、無彩色である場合にのみ、ホワイトバランス補正のための色圧縮を行うものである。図１１は、この発明の実施の形態２にかかるリアプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同一構成の部分については図１と同一の符号を付している。
【００４３】
このリアプロジェクタは、実施の形態１のリアプロジェクタにおいて、画像データが無彩色であるか否かを判定する無彩色判定部２２（判定手段）と、第１色光である緑色光の画像データを入力状態のまま伝送するバイパス経路部２３と、無彩色判定部２２の判定結果に基づいて、ホワイトバランス補正された緑色光の画像データと、バイパス経路部２３を経由する入力状態のままの緑色光の画像データとを選択的に切り替える切り替え部２４（切り替え手段）とを有し、切り替え部２４は、画像データが無彩色である場合は、ホワイトバランス補正された緑色光の画像データを選択し、画像データが無彩色以外、即ち有彩色の場合は、バイパス経路部２３を経由する入力状態のままの緑色光の画像データを選択する。
【００４４】
このリアプロジェクタは、実施の形態１の制御部４に代えて、画面座標判定部５及び上述の無彩色判定部２２を有する制御部２１を備える。無彩色判定部２２は、３原色の画像データを入力して比較する。そして、これらの画像データが全て同一である場合、無彩色判定部２２は、画像データが無彩色であると判定し、切り替え部２４を制御して掛算器１を通る経路を有効にする。一方、３色の画像データが全て同一でない場合、無彩色判定部２２は、画像データが有彩色であると判定し、切り替え部２４を制御してバイパス経路部２３を有効にする。あるいは、バイパス経路部２３を設けず、補正係数算出部６が、無彩色判定部２２の判定結果を入力し、有彩色の場合に補正係数を「１」にしてもよい。他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００４５】
以上の構成において、実施の形態２の動作について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、実施の形態２にかかるホワイトバランス補正による色度領域の変化を示す色度図である。図１２に示すように、このリアプロジェクタでは、無彩色の白色点のみを補正するので、色度座標上の色度領域が縮小しない。また、同図の垂直方向における明度に関しても、階調が変化しても白色点の座標は無変化である。図１３は、実施の形態２にかかるホワイトバランス補正処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、実施の形態１の動作と同一の部分については図１０と同一の符号を付している。
【００４６】
このホワイトバランス補正処理では、まず、無彩色判定部２２が、３色の画像データを比較し（Ｓ２１）、画像データが無彩色であるか否かを判定する（Ｓ２２）。画像データが有彩色の場合、無彩色判定部２２は、切り替え部（スイッチ）２４を制御してバイパス経路部２３を有効にし（Ｓ２８）、処理を終了する。一方、画像データが無彩色の場合、切り替え部２４を制御して掛算器１側の経路を有効にし（Ｓ２３）、ステップＳ１６に進む。また、ステップＳ１９における補正の後、ステップＳ２１へ戻り、上述の手順を繰り返す。他の動作は、実施の形態１と同じである。
【００４７】
前述したように、実施の形態２によれば、無彩色判定部２２が、画像データが無彩色であるか否かを判定し、切り替え部２４が、無彩色判定部２２の判定に基づいて、画像データが無彩色である場合は、掛算器１を通る経路を有効にし、画像データが無彩色でない場合は、バイパス経路部２３を有効にする。これにより、無彩色領域で効果的にホワイトバランス補正を行いつつ、有彩色領域でホワイトバランス補正を省略して光学的ロスを低減することができるため、色度座標上の色度領域を最大限に活用することができ、色再現範囲を広げることができる。すなわち、処理回路を簡素化し、低コストに抑え、かつ高速処理が可能であり、白（無彩色）以外の有彩色データの色バランスを完全に一致できる。
【００４８】
（実施の形態３）
この発明の実施の形態３は、掛算器を３原色光の各経路上に設け、ホワイトバランス補正とともに色補正（色変換）を行うものである。図１４は、この発明の実施の形態３にかかるリアプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同一構成の部分については図１と同一の符号を付している。このリアプロジェクタは、実施の形態１のリアプロジェクタにおいて、さらに、青色及び赤色の画像データ経路上に掛算器３５及び３６をそれぞれ備える。
【００４９】
また、このリアプロジェクタは、実施の形態１の制御部４に代えて、画像座標判定部５、無彩色判定部３０及び色度・階調算出部３２を有する制御部３１を備え、補正係数算出部６に代えて、ホワイトバランス補正用の補正係数を算出するとともに色補正用の補正係数を算出する補正係数算出部３７を備える。無彩色判定部３０は、３原色の画像データを入力して比較し、これらの画像データが全て同一であるか否かに基づいて、画像データが無彩色であるか有彩色であるかを判定する。
【００５０】
色度・階調算出部３２は、無彩色判定部３０の判定結果を入力し、画像データが有彩色である場合、色度及び階調を算出する。補正係数算出部３７は、無彩色判定部３０の判定結果を入力し、画像データが無彩色である場合、実施の形態１の補正係数算出部６と同じ処理を行う。また、補正係数算出部３７は、画像データが無彩色以外、即ち有彩色である場合、色度・階調算出部３２の算出結果を入力し、色補正用の補正係数を算出する。掛算器１、３５及び３６は、画像データが有彩色である場合、補正係数算出部３７が算出した色補正用の補正係数を３原色光の全ての画像データにそれぞれ掛け合わせて出力する。これにより、画像データが無彩色の場合はホワイトバランスの補正、画像データが有彩色の場合は色補正をおこなうことができる。
【００５１】
一方、画像データが無彩色の場合は、掛算器３６及び３５の補正係数が「１」となり、掛算器１のみが前述した実施の形態１と同じ動作を行う。すなわち、掛算器１、３５及び３６は、色補正を行う有彩色補正部３３を構成し、掛算器１は、ホワイトバランス補正を行う無彩色補正部３４を構成する。他の構成及び動作については実施の形態１と同じである。前述したように、実施の形態３によれば、簡単な回路によってホワイトバランス補正とともに色補正を行うことができる。
【００５２】
このように、実施の形態１から実施の形態３によれば、高解像度・高速化に伴う膨大なメモリ量を削減でき、かつ簡単な回路でホワイトバランス補正を実現可能なため、回路的な低コスト化が可能である。さらに、メモリの処理速度に左右されず、高速なリアルタイム処理が可能なため、今後のさらなる高精細・高速化にも対応可能である。また、投写光学系においては、特殊な光学部材を全く用いることなく、理想光学特性を実現できるため、装置全体の低コスト化も可能になる。
【００５３】
なお、実施の形態１から実施の形態３の制御部４、２１、３１、補正係数算出部６、算出式決定部８及び検出部９の機能は、ハードウェアで実現してもよいし、コンピュータプログラムによって実現してもよい。これら各部の機能を実現するコンピュータプログラムは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。コンピュータ（リアプロジェクタ）は、その記録媒体からコンピュータプログラムを読み取って内部記憶装置又は外部記憶装置に転送する。あるいは、コンピュータプログラムを、プログラム供給装置から通信経路を介してコンピュータに供給するようにしてもよい。
【００５４】
コンピュータの機能を実現するときには、内部記憶装置に格納されたコンピュータプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサによって実行される。また、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータが直接実行するようにしてもよい。この明細書において、コンピュータとは、ハードウェア装置とオペレーティングシステム（ＯＳ）とを含む概念であり、ＯＳの制御の下で動作するハードウェア装置を意味している。また、ＯＳが不要でアプリケーションプログラム単体でハードウェア装置を動作させるような場合には、そのハードウェア装置自体がコンピュータに相当する。
【００５５】
ハードウェア装置は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段と、を備えている。コンピュータプログラムは、このようなコンピュータに上述の各機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。上述の機能の一部は、アプリケーションプログラムではなく、ＯＳによって実現されていてもよい。この発明における「記録媒体」としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカードやバーコード等の符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ）及び外部記憶装置等、コンピュータによって読み取ることができる種々の媒体を用いることができる。
【００５６】
また、実施の形態１から実施の形態３の構成は、透過型プロジェクタにも反射型プロジェクタにも適用することができる。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブ等のライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタのライトバルブは、液晶ライトバルブであってもよいし、マイクロミラーを用いたライトバルブであってもよい。
【００５７】
実施の形態１から実施の形態３では、リアプロジェクタについて説明したが、本発明はフロントプロジェクタに適用されてもよい。ただし、リアプロジェクタは、フロントプロジェクタとは異なり、投写レンズからスクリーンまでの光路上に光学素子を有する。つまり、リアプロジェクタにおける方がフロントプロジェクタにおけるよりも、上述のホワイトバランスを崩し得る光学素子が多い。したがって、本発明をリアプロジェクタに適用した場合の方がフロントプロジェクタの場合よりも、その効果は大きい。
【００５８】
さらに、上記各実施形態における説明では、緑色光の画像データの輝度レベルを減少させた場合について説明しているが、これに限られず、ホワイトバランスの崩れを補正できるのであれば、輝度レベルを増加させても良い。加えて、緑色光の画像データに対する補正に限られず、ホワイトバランスの崩れを補正できるのであれば、赤色光又は青色光の画像データに対してホワイトバランスの補正処理を施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のリアプロジェクタを示すブロック図。
【図２】実施の形態１の表示デバイス及び投写光学系の構成図。
【図３】ホワイトバランス補正による色度領域の変化を示す色度図。
【図４】ホワイトバランス崩れと補正係数との関係を示す説明図。
【図５】他のホワイトバランス崩れを示す説明図。
【図６】実施の形態１の算出式決定処理の処理手順のフローチャート。
【図７】実施の形態１の算出式決定方法を説明する図。
【図８】実施の形態１にかかる算出式決定方法を説明する図。
【図９】実施の形態１にかかる補正点の追加方法の説明図。
【図１０】実施の形態１のホワイトバランス補正処理のフローチャート。
【図１１】実施の形態２のリアプロジェクタの概略構成のブロック図。
【図１２】ホワイトバランス補正による色度領域の変化を示す色度図。
【図１３】ホワイトバランス補正処理のフローチャート。
【図１４】実施の形態３のリアプロジェクタのブロック図。
【図１５】従来のリアプロジェクタの光学エンジンのブロック図。
【図１６】従来のリアプロジェクタのブロック図。
【図１７】本発明のシミュレーションによる補正手順の図。
【符号の説明】
１、３５、３６  掛算器、２  表示デバイス、３  投写光学系、４、２１、３１制御部、５  画面座標判定部、６、３７  補正係数算出部、７  算出式情報記憶部、８  算出式決定部、９  検出部、１０  カメラ、１１  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、２２、３０  無彩色判定部、２３  バイパス経路部、２４  切り替え部、３２  色度・階調算出部、３３  有彩色補正部、３４  無彩色補正部
【図１】
2004200912.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004200912.tif 000008
【図７】
2004200912.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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