(57)【要約】【課題】光変調器への入射光の光量むらがある場合であっても、当該光量むらの影響を抑制することにより、輝度むらを低減した画像を投写することが可能なプロジェクタ等を提供すること。【解決手段】プロジェクタ１００が、光変調器１４０の表示領域の外部に設けられ、光変調器１４０への入射光の光量を測定する複数の光量測定部１９０と、当該複数の光量測定部によって測定された光量に基づき、上記表示領域における入射光の光量の分布を決定する光量分布決定部１８０と、当該分布に応じて光変調器１４０を制御するための制御値を決定する制御値決定部１６２を含んで構成される。【選択図】図１
2009186546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調器の表示領域の外部に設けられ、前記光変調器への入射光の光量を測定する複数の光量測定部と、
前記複数の光量測定部によって測定された光量に基づき、前記表示領域における入射光の光量の分布を決定する光量分布決定部と、
前記分布に応じて前記光変調器を制御するための制御値を決定する制御値決定部と、
を含むことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記光量分布決定部は、前記分布として、前記複数の光量測定部によって測定された光量の平均値と各光量測定部の測定光量との差分値または理想光量値と測定光量との差分値に基づき、前記表示領域における調整対象領域ごとの出力光量補正値を演算し、
前記制御値決定部は、前記調整対象領域ごとの前記出力光量補正値に基づき、前記制御値を決定することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記制御値決定部は、前記調整対象領域ごとの前記出力光量補正値と、前記光変調器における入力画像信号値ごとの出力光量を示す入出力データとに基づき、前記表示領域における画素ごとの入力画像信号の補正値である信号補正値を決定するとともに、前記入力画像信号値と、前記信号補正値とに基づき、前記制御値を決定することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調器は、
液晶パネルと、
当該液晶パネルを駆動する駆動部と、
前記液晶パネルに対する前記入射光の出射側に設けられた遮光部材と、
を含み、
前記光量測定部は、前記液晶パネルに対する前記入射光の入射側であって、かつ、前記液晶パネルを介した前記遮光部材の対向位置に設けられ、
前記制御値決定部は、前記制御値として、前記駆動部の駆動に用いられる前記液晶パネルへの印加電圧を決定することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
光変調器と、当該光変調器の表示領域の外部に設けられた複数の光量測定部と、光量分布決定部と、制御値決定部とを有するプロジェクタによる画像の投写方法であって、
前記複数の光量測定部は、前記光変調器への入射光の光量を測定し、
前記光量分布決定部は、前記複数の光量測定部によって測定された光量に基づき、前記表示領域における入射光の光量の分布を決定し、
前記制御値決定部は、前記分布に応じて前記光変調器を制御するための制御値を決定し、
前記光変調器は、前記制御値と、入力画像信号とに基づき、前記入射光を変調することにより、投写対象領域へ向け画像を投写することを特徴とする投写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタおよび投写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プロジェクタ内のランプのアーク位置は時間が経過することによって変化する場合がある。このような場合、液晶パネル等の光変調器への入射光の光量が光変調器内の表示領域において均一とならず、投写画像の画質が劣化してしまう。このような経時変化に対応する手法として、特開２００５−５５７６０号公報では、調光手段によって調光された光の光量を検出し、検出結果に応じて調光手段を自動較正する手法が記載されている。しかし、当該手法は、１つの光学センサを用いた手法であるため、表示領域における光量の分布を把握することはできず、表示領域における光量むらの問題を解決することはできない。
【０００３】
また、特開２００４−２２８９４８号公報では、投写されたキャリブレーション画像を撮像し、撮像画像における画像表示領域を複数の対象領域に区分し、各対象領域における平均明るさ指標値に基づき、入出力特性データを補正して色むらを補正する手法が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−５５７６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開２００４−２２８９４８号公報の手法は、投写されたキャリブレーション画像を撮像する手法であるため、キャリブレーション画像が投写されるスクリーンや当該スクリーンに照射される照明光等の影響を受けてしまい、使用環境が変化する度に経時変化に応じた補正を行う必要があり、ランプのアーク位置の変化等に起因する光量むらを補正する場合には効率性に欠ける。
【０００５】
本発明の目的は、光変調器への入射光の光量むらがある場合であっても、当該光量むらの影響を抑制することにより、輝度むらを低減した画像を投写することが可能なプロジェクタおよび投写方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、光変調器の表示領域の外部に設けられ、前記光変調器への入射光の光量を測定する複数の光量測定部と、前記複数の光量測定部によって測定された光量に基づき、前記表示領域における入射光の光量の分布を決定する光量分布決定部と、前記分布に応じて前記光変調器を制御するための制御値を決定する制御値決定部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る投写方法は、光変調器と、当該光変調器の表示領域の外部に設けられた複数の光量測定部と、光量分布決定部と、制御値決定部とを有するプロジェクタによる画像の投写方法であって、前記複数の光量測定部は、前記光変調器への入射光の光量を測定し、前記光量分布決定部は、前記複数の光量測定部によって測定された光量に基づき、前記表示領域における入射光の光量の分布を決定し、前記制御値決定部は、前記分布に応じて前記光変調器を制御するための制御値を決定し、前記光変調器は、前記制御値と、入力画像信号とに基づき、前記入射光を変調することにより、投写対象領域へ向け画像を投写することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、プロジェクタは、光変調器の表示領域の外部の所定の位置に設けられた複数の光量測定部によって測定された光量を用いることにより、表示領域における入射光の光量の分布を決定することができるので、当該分布に応じて光変調器を制御するための制御値を適切に決定することができるため、光量むらの影響を抑制することができ、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【０００９】
また、前記光量分布決定部は、前記分布として、前記複数の光量測定部によって測定された光量の平均値と各光量測定部の測定光量との差分値または理想光量値と測定光量との差分値に基づき、前記表示領域における調整対象領域ごとの出力光量補正値を演算し、前記制御値決定部は、前記調整対象領域ごとの前記出力光量補正値に基づき、前記制御値を決定してもよい。
【００１０】
これによれば、プロジェクタは、光量の平均値と各光量測定部の測定光量との差分値または理想光量値と測定光量との差分値から各光量測定部の測定対象領域ごとの光量の相違を把握することができ、当該相違に応じて補正値や制御値を決定することができる。
【００１１】
また、前記制御値決定部は、前記調整対象領域ごとの前記出力光量補正値と、前記光変調器における入力画像信号値ごとの出力光量を示す入出力データとに基づき、前記表示領域における画素ごとの入力画像信号の補正値である信号補正値を決定するとともに、前記入力画像信号値と、前記信号補正値とに基づき、前記制御値を決定してもよい。
【００１２】
これによれば、プロジェクタは、表示領域の画素ごとに入力画像信号値を補正することにより、出力光量を調整することができるため、光量むらの影響を抑制することができ、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【００１３】
また、前記光変調器は、液晶パネルと、当該液晶パネルを駆動する駆動部と、前記液晶パネルに対する前記入射光の出射側に設けられた遮光部材と、を含み、前記光量測定部は、前記液晶パネルに対する前記入射光の入射側であって、かつ、前記液晶パネルを介した前記遮光部材の対向位置に設けられ、前記制御値決定部は、前記制御値として、前記駆動部の駆動に用いられる前記液晶パネルへの印加電圧を決定してもよい。
【００１４】
これによれば、プロジェクタは、遮光部材の対向位置に光量測定部を設けることにより、観察者に光量測定部を見られることなく、光量むらの影響を抑制することができる。また、これによれば、プロジェクタは、光量測定結果に応じて液晶パネルへの印加電圧を決定することができるため、液晶パネルにおける光量むらの影響を抑制し、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をプロジェクタに適用した実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施例は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施例に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１６】
（第１の実施例）
図１は、第１の実施例におけるプロジェクタ１００の機能ブロック図である。プロジェクタ１００は、ＰＣ(Personal Computer)等から画像信号等を入力する信号入力部１１０と、入力画像信号に対して画像処理（例えば、色、明るさ、画像の形状等の補正等）を実行する画像処理部１２０と、光源の一種であるランプ１３０と、投写用のレンズ１５０と、ランプ１３０からの光を変調してレンズ１５０に出力する光変調器１４０と、ランプ１３０、光変調器１４０等を制御する制御部１６０を含んで構成されている。
【００１７】
また、光変調器１４０は、画像の表示領域を有する液晶パネル１４４と、表示領域外の光が出力されないようにするための遮光部材の一種である遮光マスク１４６と、液晶パネル１４４を駆動する駆動部１４２を含んで構成されている。
【００１８】
また、プロジェクタ１００は、液晶パネル１４４の表示領域外に設けられる４つの光量測定部１９０と、光量測定部１９０の光量測定結果に基づき、液晶パネル１４４の表示領域における光量分布を決定する光量分布決定部１８０を含んで構成されている。また、制御部１６０は、光量分布決定部１８０によって決定された分布に応じて駆動部１４２を制御するための制御値を決定する制御値決定部１６２を含み、入力信号値と出力輝度値とが対応付けられた入出力データ１６４と、入力信号値を補正するための補正データ１６６を記憶している。
【００１９】
なお、これらの各部の機能は、例えば、以下のハードウェアを用いてプロジェクタ１００に実装してもよい。例えば、信号入力部１１０としては画像信号入力端子等、画像処理部１２０としては画像処理回路等、駆動部１４２としては液晶駆動回路等、制御部１６０としてはＣＰＵ、ＲＡＭ等、光量分布決定部１８０としてはＣＰＵ等、光量測定部１９０としては輝度センサ等が用いられてもよい。
【００２０】
ここで、光変調器１４０における光量測定部１９０の配置について説明する。図２は、第１の実施例における光変調器１４０の正面図である。また、図３は、第１の実施例における光変調器１４０の側面図である。
【００２１】
例えば、液晶パネル１４４の表示領域ＡＢＣＤの辺ＡＢの中点付近の遮光マスク１４６の対向位置に光量測定部１９０−１が設けられ、辺ＢＣの中点付近の遮光マスク１４６の対向位置に光量測定部１９０−２が設けられ、辺ＣＤの中点付近の遮光マスク１４６の対向位置に光量測定部１９０−３が設けられ、辺ＤＡの中点付近の遮光マスク１４６の対向位置に光量測定部１９０−４が設けられている。このように、各光量測定部１９０は、遮光マスク１４６の対向位置にあるため、レンズ１５０側、すなわち、ユーザからは視認できないようになっている。
【００２２】
また、図３に示すように、ランプ１３０からの入射光は、光量測定部１９０、液晶パネル１４４に入射する。当該入射光は、遮光マスク１４６によって遮光されることにより、表示領域ＡＢＣＤのみを透過して出射光として液晶パネル１４４から出射される。すなわち、光量測定部１９０を設けた場合であっても、投写される画像への影響はない。
【００２３】
次に、入出力データ１６４についてより詳細に説明する。図４は、第１の実施例における入出力データ１６４を示す図である。また、図５は、図４に示す入出力データ１６４をグラフ化した図である。
【００２４】
入出力データ１６４は、例えば、画像処理部１２０から出力される入力信号値と、当該入力信号値が入力された場合の望ましい出力輝度値との対応付けを示すデータである。なお、図４において、各値は最小値が０で最大値が１０２３になるように正規化されている。
【００２５】
次に、本実施例における画像の投写手順について説明する。図６は、第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。プロジェクタ１００が起動した場合、制御部１６０は、ランプ１３０を発光させる（ステップＳ１）。
【００２６】
ランプ１３０の発光後、ランプ１３０の光量が安定すると、制御部１６０は、光量測定部１９０を制御し、光量測定部１９０−１〜１９０−４は、入射光の輝度値を測定する（ステップＳ２）。光量測定部１９０−１の測定輝度値をＬ１、光量測定部１９０−２の測定輝度値をＬ２、光量測定部１９０−３の測定輝度値をＬ３、光量測定部１９０−４の測定輝度値をＬ４とする。
【００２７】
光量分布決定部１８０は、（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）／４の演算結果である平均輝度値ＬＡを演算し、ＬＡと各測定輝度値との差分値ΔＬ１〜ΔＬ４を演算する（ステップＳ３）。
【００２８】
制御値決定部１６２は、図２に示すように、対象画素Ｐから各光量測定部１９０までの距離Ｄ１〜Ｄ４を演算し、Ｄ１〜Ｄ４の合計値ＤＳを演算する（ステップＳ４）。例えば、対象画素Ｐの座標を（ｘ、ｙ）とし、表示領域の左上の座標をＡ（０，０）、表示領域の右上の座標をＢ（Ｘ，０）とした場合、光量測定部１９０−１の座標は（Ｘ／２，０）となる。この場合、Ｄ１は、例えば、（Ｘ／２−ｘ）を二乗した値にｙを二乗した値を加えた値の平方根となる。Ｄ２〜Ｄ４も同様に求められる。
【００２９】
制御値決定部１６２は、ΔＬ１〜ΔＬ４、Ｄ１〜Ｄ４、ＤＳに基づき、図５に示す出力輝度補正値ΔＬを演算する（ステップＳ５）。例えば、制御値決定部１６２は、対象画素における各光量測定部１９０における入射光の影響度に基づき、対象画素における出力輝度補正値ΔＬを演算する。より具体的には、対象画素Ｐにおける光量測定部１９０−１における入射光の影響度Ｅ１は、（ＤＳ−Ｄ１）／｛（ＤＳ−Ｄ１）＋（ＤＳ−Ｄ２）＋（ＤＳ−Ｄ３）＋（ＤＳ−Ｄ４）｝である。対象画素Ｐにおける光量測定部１９０−２〜１９０−３における入射光の影響度Ｅ２〜Ｅ４も同様である。
【００３０】
したがって、ΔＬ＝ΔＬ１×Ｅ１＋ΔＬ２×Ｅ２＋ΔＬ３×Ｅ３＋ΔＬ４×Ｅ４となる。例えば、Ｄ１＝１０、Ｄ２＝２０、Ｄ３＝５０、Ｄ４＝２０、ＤＳ＝１００、ΔＬ１＝１０、ΔＬ２＝２０、ΔＬ３＝２０、ΔＬ４＝１０の場合、Ｅ１＝（１００−１０）／｛（１００−１０）＋（１００−２０）＋（１００−５０）＋（１００−２０）｝＝０．３となる。同様に、Ｅ２＝０．２７、Ｅ３＝０．１７、Ｅ４＝０．２７となる。したがって、この場合、ΔＬ＝１０×０．３＋２０×０．２７＋２０×０．１７＋１０×０．２７＝１４．５になる。
【００３１】
なお、制御値決定部１６２は、Ｅ１〜Ｅ４の合計値が１になるように適宜調整してΔＬを演算してもよい。また、制御値決定部１６２は、Ｄ１〜Ｄ４のいずれかが０である場合または０に近い値（例えば、最大距離の１０分の１以下等）である場合、対象画素に最も近い光量測定部１９０の差分値をそのままΔＬとして用いてもよい。
【００３２】
制御値決定部１６２は、対象画素ごとの出力輝度補正値ΔＬを示す補正データ１６６を更新する（ステップＳ６）。制御部１６０および光量分布決定部１８０は、全対象画素に対してΔＬを求める処理が終了したかどうかを判定する（ステップＳ７）。終了していない場合、制御部１６０および光量分布決定部１８０は、次の対象画素を選択してステップＳ４〜Ｓ７の処理を繰り返し実行する。
【００３３】
なお、対象画素は、表示領域の全画素であってもよいし、表示領域の一部の画素であってもよい。表示領域の一部の画素である場合、制御部１６０は、上述した処理で求めたΔＬを用いて補間演算を行って別の画素のΔＬを求めてもよい。
【００３４】
図５に示すように、制御値決定部１６２は、入力信号値Ｖに対する出力輝度値ＬにΔＬを加算することにより、調整後の出力輝度値Ｌ’を決定し、Ｌ’に対応する入力信号値Ｖ’、ＶとＶ’の差分値ΔＶを決定することができる。全対象画素に対する処理が終了し、補正データ１６６が完成すると、制御値決定部１６２は、入力信号値を、補正データ１６６に基づき補正して光変調器１４０への印加電圧（制御値）を決定する（ステップＳ８）。例えば、実際の入力信号値がＶで出力輝度値がＬである場合、制御値決定部１６２は、入力信号値がＶ’で出力輝度値がＬ’になる印加電圧を決定する。
【００３５】
駆動部１４２は、駆動部１４２は、制御値決定部１６２によって決定された各画素に対する印加電圧で液晶パネル１４４の各画素を駆動し、プロジェクタ１００は、液晶パネル１４４、レンズ１５０を介して画像を投写する（ステップＳ９）。
【００３６】
以上のように、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、光変調器１４０の表示領域の外部に設けられた複数の光量測定部１９０によって測定された光量を用いることにより、表示領域における入射光の光量の分布を決定することができるので、当該分布に応じて光変調器１４０を制御するための制御値を適切に決定することができるため、光量むらの影響を抑制することができ、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【００３７】
また、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、光量の平均値と各光量測定部１９０の測定光量との差分値から各光量測定部１９０の測定対象領域ごとの光量の相違を把握することができ、当該相違に応じて補正値や制御値を決定することができる。
【００３８】
また、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、表示領域の画素ごとに入力画像信号値を補正することにより、出力光量を調整することができるため、光量むらの影響を抑制することができ、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【００３９】
また、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、遮光マスク１４６の対向位置に光量測定部１９０を設けることにより、観察者に光量測定部１９０を見られることなく、光量むらの影響を抑制することができる。また、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、光量測定結果に応じて液晶パネル１４４への印加電圧を決定することができるため、液晶パネル１４４における光量むらの影響を抑制し、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【００４０】
（第２の実施例）
図７は、第２の実施例における光変調器１４０の正面図である。第２の実施例では、光量測定部１９１−１〜１９１−４を表示領域の４隅に設けている。このように、光量測定部１９１−１〜１９１−４を表示領域の４隅に設けた場合であっても、プロジェクタ１００は、第１の実施例と同様の手法で画素ごとの制御値を求めることができ、光量むらの影響を抑制し、輝度むらを低減した画像を投写することができる。
【００４１】
（その他の実施例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光量測定部１９０、１９１の設置位置や個数は上述した実施例には限定されない。例えば、光量測定部１９０、１９１は、表示領域の左上と右下の表示領域外の位置に１つずつ設けられてもよいし（合計２個）、表示領域の４隅と各辺の中点の表示領域外の位置に１つずつ設けられてもよい（合計８個）。
【００４２】
また、上述した実施例では、ΔＬ１〜ΔＬ４として、平均輝度値と測定輝度値との差分値が用いられているが、理想光量値と測定輝度値との差分値が用いられてもよい。なお、理想光量値は、光量むらのない状態で光量測定部１９０、１９１で測定した輝度値が用いられてもよい。
【００４３】
また、プロジェクタ１００は、起動する度に上述した光量むら補正処理を実行する必要はなく、例えば、１か月ごと、６か月ごと等の所定期間経過時に上述した光量むら補正処理を実行してもよい。すなわち、制御部１６０は、補正データ１６６を記憶可能であるため、プロジェクタ１００は、一旦正確な補正データ１６６を生成しておくことにより、光量の測定を行うことなく、補正データ１６６を用いて光量むらに応じた補正を行うことができる。
【００４４】
また、光量を示す値は、輝度値には限定されず、例えば、照度値、Ｙ値（ＸＹＺ値におけるＹ値）等の明るさを示す種々の値を採用可能である。また、遮光部材は、遮光マスク１４６等の固定的な遮光部材には限定されず、例えば、液晶シャッタ、アイリス等の駆動可能な遮光部材であってもよい。
【００４５】
また、上述した実施例では、光量分布決定部１８０は、調整対象領域として画素を採用し、画素ごとの出力光量補正値を演算しているが、調整対象領域は画素には限定されず、複数画素（例えば、２×２画素、３×３画素等）で構成される画素ブロックであってもよい。
【００４６】
また、制御値決定部１６２は、距離Ｄ１〜Ｄ４を簡易的に求めてもよい。例えば、制御値決定部１６２は、光量測定部１９０、１９１の座標を（ｘｎ，ｙｎ）、対象画素Ｐの座標を（ｘ、ｙ）とした場合、ｘｎ−ｘの絶対値とｙｎ−ｙの絶対値を比較して大きい方の値を距離として適用してもよい。
【００４７】
また、液晶パネル１４４は３板（例えば、それぞれがＲ、Ｇ、Ｂに対応した液晶パネル等）でもよい。この場合、光量測定部１９０、１９１は、各液晶パネルに設けられてもよいし、１つの液晶パネルに設けられてもよいし、光源からの光を分離する光分離部の直前に設けられてもよい。例えば、光量測定部１９０、１９１が１つの液晶パネルに設けられる場合、光量分布決定部１８０は、当該液晶パネルへの入射光量の測定値から他の液晶パネルへの入射光量の測定値を推定してもよい。
【００４８】
また、プロジェクタ１００は、前面投写型のものであってもよいし、背面投射型のものであってもよい。また、プロジェクタ１００の機能を複数の装置（例えば、ＰＣとプロジェクタ等）に分散して実装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施例におけるプロジェクタの機能ブロック図である。
【図２】第１の実施例における光変調器の正面図である。
【図３】第１の実施例における光変調器の側面図である。
【図４】第１の実施例における入出力データを示す図である。
【図５】図４に示す入出力データをグラフ化した図である。
【図６】第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施例における光変調器の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  プロジェクタ、１１０  信号入力部、１２０  画像処理部、１３０  ランプ、１４０  光変調器、１４２  駆動部、１４４  液晶パネル、１４６  遮光マスク（遮光部材）、１５０  レンズ、１６０  制御部、１６２  制御値決定部、１６４  入出力データ、１６６  補正データ、１８０  光量分布決定部、１９０、１９１  光量測定部
【図１】
2009186546.tif 000003
【図２】
2009186546.tif 000004
【図３】
2009186546.tif 000005
【図４】
2009186546.tif 000006
【図５】
2009186546.tif 000007
【図６】
2009186546.tif 000008
【図７】
2009186546.tif 000009