JP5082137B2 - 投射型画像表示装置、画像表示システム、および色むら補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、投射画像の撮像結果を用いて色むらの補正を行う投射型画像表示装置、画像表示システム、および色むら補正方法に関する。

投射型画像表示装置の一つであるプロジェクタには、画像を形成するための光学デバイスが設けられている。その光学デバイスの光学的特性にばらつきがあると、単色の画像を前面表示させた場合であっても画像形成部の位置（投射位置）によって輝度が異なってしまう、いわゆる色むらが生じる場合がある。これに対し、その色むらを補正するための装置が幾つか提案されており、例えば特許文献１（特開平１０−８４５５１号公報）に開示されている。

特許文献１に開示された装置は、赤、緑、青の画像をそれぞれ形成する３枚の液晶パネルの透過光の強度のばらつきにより生じる色むらを補正することを目的とした装置であり、赤、緑、青に対応する撮像手段を備え、投射画像を複数のブロックに分割したときの各ブロックの輝度データを各撮像手段の撮影結果に応じて取得し、これを用いて色むらを補正するものである。

特許文献１に開示された装置では、まず黒色画像をプロジェクタより表示させ、表示された黒色画像に対する赤、緑、青の輝度データを撮像手段より取得する。続いて、装置は、白色画像をプロジェクタより表示させ、黒色画像を表示させた場合と同様に、白色画像に対する赤、緑、青の輝度データを撮像手段より取得する。

各ブロックの輝度データを取得する撮像手段としてカメラを用いた場合には、撮像画像の中の各ブロックに対応する輝度データを求めることが行われる。また、撮像手段として輝度計を用いる場合には、各ブロックに画像を順次投射したときの検出値が用いられる。

この後、装置は、白色画像および黒色画像に対する輝度データから各ブロックの輝度差を算出する。そして、投射画像内の輝度が均一となるように各液晶パネルの透過光の強度の調整値がブロックごとにそれぞれ示された色むら補正データを、算出した輝度差に基づいて作成する。

色むら補正データは、赤、緑、青の色むら補正信号として各色の入力映像信号に重畳されて、各液晶パネルに入力される。各液晶パネルは、入力された信号に基づいて赤色光、緑色光、青色光を変調する。

特許文献１に記載の装置では、投射画像を複数のブロックに分割したときの各ブロックの輝度データを撮像手段より取得し、輝度データに基づいて作成した色むら補正データを各液晶パネルの透過光の強度調整に用いる。これにより、各液晶パネルの透過光の強度が均一化され、色むらを補正することが可能となる。
特開平１０−８４５５１号公報

３枚の液晶パネルを備えるプロジェクタが画像を投射する際、一般的に、白色光が、それぞれ異なる波長透過領域を有する複数の光学フィルタ（ダイクロイックミラー）によって赤、緑、青の色光に分離され、各色光が各液晶パネルにそれぞれ入射される。これにより、各色の投射光（各液晶パネルの透過光）の波長領域は、プロジェクタに設けられた各光学フィルタの波長透過領域に応じてそれぞれ決まる。

投射画像の輝度データの取得に用いられるカメラには、投射画像を撮影した画像光を、それぞれ異なる波長領域の赤、緑、青の画像光に分離する複数の光学フィルタと、各光学フィルタを透過した画像光の強度を個別に検出する複数の撮像素子とが、通常設けられている。これにより、各色の画像光の波長領域は、カメラに設けられた各光学フィルタの波長透過領域に応じてそれぞれ決まる。

カメラを用いて色むらの補正を行う場合、通常、プロジェクタからは各液晶パネルの透過光の同時照射による色合成画像（白色画像やグレー画像）が表示され、その色合成画像に対する各撮像素子の検出値に基づいて投射光の強度が調整される。このとき、赤の画像光を受光する撮像素子の検出値に基づいて赤の投射光の強度が調整される。緑、青の投射光の強度についても赤の場合と同様に、各色の画像光を受光する撮像素子の検出値に基づいてそれぞれ調整される。

また、色むらの補正を行う場合、各液晶パネルが印加電圧に対して透過率のばらつきが一様でないことから色むらの状態が階調（投射光の強度を液晶パネルへの印加電圧に対応付けて区切ったときの各段階の強度）によって異なるため、通常は、階調の異なる画像をそれぞれ投射し、各画像に対する撮像素子の検出値を取得する。

図４は、プロジェクタの投射光とカメラの光学フィルタに関する光学的特性の一例を示す図である。

図４において、実線４０１は、赤、緑、青にそれぞれ対応する光学フィルタの透過率を各色の波長領域に対応付けて示したものである。一方、点線４０２は、赤、緑、青にそれぞれ対応する投射光の強度を各色の波長領域に対応付けて示したものである。

投射光とカメラの光学フィルタについて、図４に示すように、色と波長領域の対応関係に差異があると、各撮像素子がそれぞれ受光する画像光には複数の色成分が含まれてしまう。そのため、各撮像素子の検出値に複数の色成分が含まれることになり、検出値をそのまま用いて色むらの補正を行うと補正が正確なものとならない。

輝度計を用いる場合には上記のような問題は生じないが、各色についてそれぞれ測定を行う必要があるため、時間がかかるものとなる。

カメラを用いる場合の上記の問題を解決する一つの手段として、輝度計の場合と同じようにして、赤、緑、青の単色画像をプロジェクタから個別に投射し、各単色画像に対する各撮像素子の検出値に基づいて色むらの補正を行う方法が考えられる。この方法によれば、プロジェクタからは赤、緑、青のいずれか１つの色の投射光による画像が表示されるため、各撮像素子が受光する画像光に複数の色成分を含ませないようにできる。

しかしながら、上記の方法を用いると、輝度計の場合と同様に時間がかかる。この測定時間の長さは、測定を行う階調の数分だけ積算されることとなり、多くの時間を要するという問題が生じる。

本発明の目的は、上述したような問題を解決し、色むらの補正を高精度かつ迅速に行うことが可能な投射型画像表示装置、画像表示システム、および色むら補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による投射型画像表示装置は、
所定の階調による複数の色光による画像を投射し、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子の撮像結果を用いて、投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置であって、
前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、
前記調整値を格納するメモリと、
を有する。

また、上記目的を達成するための本発明による投射型画像表示装置は、
所定の階調による複数の色光による画像を投射し、投射画像を撮像して前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子と、
前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、
前記調整値を格納するメモリと、
を有する。

また、上記目的を達成するための本発明による画像表示システムは、
所定の階調による複数の色光による画像を投射し、投射画像の撮像結果を用いて前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置と、
前記投射画像を撮像する撮像装置と、
を具備し、
前記撮像装置は、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子を有し、
前記投射型画像表示装置は、前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、前記調整値を格納するメモリと、を有する。

また、上記目的を達成するための本発明による色むら補正方法は、
所定の階調による複数の色光による投射画像に対して、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子の撮像結果を用いて、前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する方法であって、
前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射し、前記単色画像に対して各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する。

本発明によれば、制御部は、各撮像素子の検出値をそのまま用いるのではなく、単色画像に対する各撮像素子の検出値を用いて各色光を個別に対応付けた補正値を求め、補正値に基づいて画像信号調整する調整値を作成する。補正値には、対応しない色光の成分が含まれていないため、色むらの状態を正確に把握した上で調整値を作成できる。これにより、色むらの補正を高精度に行うことが可能となる。

また、本発明では、制御部が上記の調整値を作成する際、単色画像の表示が一つの階調に限られているため、測定時間が短縮されることになる。これにより、色むらの補正を迅速に行うことが可能となる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態の投射型画像表示装置１の一構成例を示すブロック図である。

投射型画像表示装置１は、図１に示すように、画像データを示す画像信号に応じてスクリーン１００へ画像を投射する画像投射部１０と、撮像装置２と接続される制御部１１と、投射型画像表示装置１を動作させるためのキーが設けられた操作部１３と、を有する。なお、本実施形態では、撮像装置２は、投射型画像表示装置１の製造時に投射型画像表示装置１がスクリーン１００に表示した投射画像を撮影可能な位置に設置される。

まず、画像投射部１０の構成について説明する。

画像投射部１０は、画像信号処理部１０１、１０２、および１０３と、画像表示素子１０４、１０５、および１０６と、色合成素子１０７と、投射レンズ１０８と、光源部１０９と、色分離光学系１１０と、を有する。

光源部１０９は、白色光を色分離光学系１１０へ照射する。

色分離光学系１１０は、光源部１０９より入射された白色光を、波長領域がそれぞれ異なる赤色光、緑色光、青色光に分離する複数のダイクロイックミラーを構成に含む。赤色光は、画像表示素子１０４へ入射する。緑色光は、画像表示素子１０５へ入射する。青色光は、画像表示素子１０６へ入射する。

画像信号処理部１０１は、メモリ１１１を有する。メモリ１１１には、画像表示素子１０４の透過光（赤色投射光）の強度の調整値（画像表示素子１０４に印加する電圧の増減値）を、投射画像を格子状に分割したときの各格子、および階調にそれぞれ対応付けて示す赤色光補正データが格納される。

画像信号処理部１０１は、赤の画像データを示す赤画像信号が入力されると、赤色光補正データを用いて赤画像信号を補正し、補正した信号である赤画像補正信号を画像表示素子１０４へ出力する。

画像信号処理部１０２は、メモリ１１２を有する。メモリ１１２には、画像表示素子１０５の透過光（緑色投射光）の強度の調整値を、上記の格子および階調にそれぞれ対応付けて示す緑色光補正データが格納される。

画像信号処理部１０２は、緑の画像データを示す緑画像信号が入力されると、緑色光補正データを用いて緑画像信号を補正し、補正した信号である緑画像補正信号を画像表示素子１０５へ出力する。

画像信号処理部１０３は、メモリ１１３を有する。メモリ１１３には、画像表示素子１０６の透過光（青色投射光）の強度の調整値を、上記の格子および階調にそれぞれ対応付けて示す青色光補正データが格納される。

画像信号処理部１０３は、青の画像データを示す青画像信号が入力されると、青色光補正データを用いて青画像信号を補正し、補正した信号である青画像補正信号を画像表示素子１０６へ出力する。

画像表示素子１０４、１０５、１０６は、液晶パネル（液晶ライトバルブ）に代表される光学デバイスであり、画像表示素子１０４は、赤画像補正信号に基づいて赤色光を変調する。画像表示素子１０５は、緑画像補正信号に基づいて緑色光源光を変調する。また、画像表示素子１０６は、青画像補正信号に基づいて青色光を変調する。

各画像表示素子の透過光は、色合成素子１０７へそれぞれ入射し、色合成素子１０７において合成される。色合成素子１０７で合成された光は、投射レンズ１０８へ入射する。そして、投射レンズ１０８を透過した光がスクリーン１００へ投射されて、画像が表示されることとなる。

制御部１１は、メモリ１４を有し、画像投射部１０の動作を制御するとともに、撮像装置２で検出された値を取得して赤色光補正データ、緑色光補正データ、および青色光補正データを作成する。メモリ１４には、撮像装置２より取得した値が格納される。

次に、撮像装置２の構成について説明する。

撮像装置２は、レンズ２１と、光学フィルタ２２と、撮像素子２３、２４、および２５と、を有する。

撮像装置２では、投射画像の撮影による画像光が、レンズ２１を透過して光学フィルタ２２へ入射される。

光学フィルタ２２は、赤、緑、青に対応付けてそれぞれ異なる波長透過領域を有する複数の光学フィルタで構成される。光学フィルタ２２では、レンズ２１を透過した画像光が、波長領域がそれぞれ異なる赤色画像光、緑色画像光、および青色画像光に分離される。

撮像素子２３、２４、２５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）エリアセンサに代表される２次元エリアセンサであり、光学フィルタ２２を透過した赤色画像光、緑色画像光、青色画像光をそれぞれ受光する。各撮像素子は、受光する画像光に応じて各色の投射光がそれぞれ対応付けられる。

本実施形態では、撮像素子２３が赤色画像光を受光し、撮像素子２４が緑色画像光を受光し、撮像素子２５が青色画像光を受光するものとする。すなわち、撮像素子２３は赤色投射光、撮像素子２４は緑色投射光、撮像素子２５は青色投射光がそれぞれ対応付けられる。

また、撮像素子２３、２４、２５は、画像光を受光すると、投射画像を複数の格子に分割して各格子における画像光の強度をそれぞれ検出し、各格子における検出値を投射画像の位置に対応付けて順次示す光検出信号を制御部１１へそれぞれ出力する。

次に、本実施形態における画像信号処理部１０１〜１０３内のメモリ１１１〜１１３へ補正データを格納する際の動作について説明する。補正データの格納は、投射型画像表示装置１の製造時に行われるもので、図２は、その動作を示すフローチャートである。

まず、制御部１１が画像投射部１０に、予め定められた複数の階調（補正階調）のいずれか１つにおける、各色の投射光のそれぞれによる単色画像（赤色単色画像、緑色単色画像、青色単色画像）をスクリーン１００へ順次投射させる（ステップＳ１）。具体的には、各単色画像に対応する画像信号が制御部１１から画像信号処理部１０１〜１０３のそれぞれを通じて画像表示素子１０４〜１０６へ入力され、各画像表示素子が画像信号に基づいて各色光を変調する。

なお、補正階調の数は２個以上であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、補正階調は４つに設定されているものとし、それぞれ階調Ａ、階調Ｂ、階調Ｃ、階調Ｄと示す。また、本実施形態では、階調Ａの単色画像を投射するように設定されているものとする。

各単色画像がスクリーン１００へ投射されるたびに、撮像素子２３、２４、２５が、光学フィルタ２２を透過した各色の画像光の強度を格子ごとにそれぞれ検出して光検出信号を制御部１１へそれぞれ出力する。すると、制御部１１は、各光検出信号から各単色画像に対する各撮像素子の検出値（単色画像検出値）を全て取得する（ステップＳ２）。

制御部１１は、取得した単色画像検出値に基づいて、各色の単色画像補正値を算出する（ステップＳ３）。

ここで、図２に示すフローチャートからステップＳ３の動作を抜き出して、詳しく説明する。

図３は、単色画像補正値の算出方法を説明するための図である。

検出結果３１１は、赤色単色画像における複数の位置（格子）に対する撮像素子２３の単色画像検出値の一例を示すものである。

また、検出結果３２１および検出結果３３１は、赤色単色画像における検出結果３１１と同じ位置に対する撮像素子２４、２５の単色画像検出値の一例をそれぞれ示すものである。

検出結果３１２、３２２、３３２は、緑色単色画像における検出結果３１１と同じ位置に対する撮像素子２３、２４、２５の単色画像検出値の一例をそれぞれ示すものである。

検出結果３１３、３２３、３３３は、青色単色画像における検出結果３１１と同じ位置に対する撮像素子２３、２４、２５の単色画像検出値の一例をそれぞれ示すものである。

ここで、検出結果３１１に示す位置の一つに対応する格子α（不図示）における撮像素子２３、２４、２５の単色画像検出値が、例えば、赤色単色画像に対してはそれぞれＸ１、Ｙ１、Ｚ１とし、緑色単色画像に対してはそれぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２とし、青色単色画像に対してはそれぞれＸ３、Ｙ３、Ｚ３とする。

制御部１１は、赤色投射光に対応する撮像素子の赤色単色画像に対する単色画像検出値を補正した値である赤単色画像補正値を、下記の式（１）を用いて算出する。

続いて、制御部１１は、緑色投射光に対応する撮像素子の緑色単色画像に対する単色画像検出値を補正した値である緑単色画像補正値を、下記の式（２）を用いて算出する。

続いて、制御部１１は、青色投射光に対応する撮像素子の青色単色画像に対する単色画像検出値を補正した値である青単色画像補正値を、下記の式（３）を用いて算出する。

Ｘ１１＝Ｘ１＋ａ＊Ｙ１＋ｂ＊Ｚ１・・・（１）
Ｙ２２＝Ｙ２＋ｃ＊Ｘ２＋ｄ＊Ｚ２・・・（２）
Ｚ３３＝Ｚ３＋ｅ＊Ｘ３＋ｆ＊Ｙ３・・・（３）
赤単色画像補正値Ｘ１１は、階調Ａの赤色単色画像内の格子αにおける実際の赤色光の強度を示す値である。投射光と各撮像素子にそれぞれ受光される画像光について、赤、緑、青に対応する波長領域が一致していないと、赤色単色画像の画像光は、赤色投射光に対応する撮像素子だけではなく、赤色投射光に対応していない撮像素子にも受光される。

そこで、赤単色画像補正値Ｘ１１は、赤色投射光に対応していない撮像素子の赤色単色画像の格子αに対する単色画像検出値を加算して赤色投射光に対応する撮像素子の検出値としている。このとき、各撮像素子は、それぞれ異なる光学フィルタを介して画像光を受光するため、同じ強度の赤色光であっても赤色投射光に対応していない撮像素子が受光する光量は、赤色投射光に対応する撮像素子が受光する光量と異なる。係数ａ、ｂは、これらの光量を均一とするための係数である。

緑単色画像補正値Ｙ２２は、階調Ａの緑色単色画像内の格子αにおける実際の緑色光の強度を示す値である。緑単色画像補正値Ｙ２２も、赤単色画像補正値Ｘ１１と同様にして、緑色投射光に対応していない撮像素子の緑色単色画像の格子αに対する単色画像検出値に係数ａ、ｂに相当する係数ｃ、ｄをそれぞれ乗算した値を加算して、緑色投射光に対応する撮像素子の検出値としている。

青単色画像補正値Ｚ３３は、階調Ａの青色単色画像内の格子αにおける実際の青色光の強度を示す値である。青単色画像補正値Ｚ３３も、赤単色画像補正値Ｘ１１と同様にして、青色投射光に対応していない撮像素子の青色単色画像の格子αに対する検出値に係数ａ、ｂに相当する係数ｅ、ｆをそれぞれ乗算した値を加算して、青色投射光に対応する撮像素子の検出値としている。

制御部１１が、検出結果３１１に示す位置のそれぞれに対応する格子について、各色の単色画像補正値をそれぞれ算出すると、検出結果３１１が補正結果３０１へ、検出結果３１２が補正結果３０２へ、検出結果３１３が補正結果３０３へそれぞれ補正される。

制御部１１は、単色画像における全ての格子に対して、単色画像補正値を赤、緑、青ごとに全て算出すると、算出した単色画像補正値に基づいて、階調Ａに対応する調整値を作成する（ステップＳ４）。このとき、階調Ａの画像において各色光の強度が均一となるように、調整値が格子ごとに各色それぞれ作成される。

制御部１１は、各色毎に作成した階調および格子に対応付けた調整値を画像信号処理部１０１、１０２、１０３へそれぞれ供給する（ステップＳ５）。各画像信号処理部は、供給された調整値を階調および格子に対応付けて各画像信号処理部内のメモリにそれぞれ格納する（ステップＳ６）。

次に、制御部１１は、画像投射部１０に対して、階調Ｂにおける、各色の投射光の同時照射による色合成画像（グレー画像）をスクリーン１００へ投射させる（ステップＳ７）。具体的には、色合成画像に対応する画像信号が制御部１１から画像信号処理部１０１〜１０３のそれぞれを通じて画像表示素子１０４〜１０６へ入力され、各画像表示素子が画像信号に基づいて各色光を変調する。

続いて、制御部１１は、ステップＳ２の動作と同様にして、その色合成画像に対する撮像素子２３、２４、２５の検出値（色合成画像検出値）を全て取得する（ステップＳ８）。

制御部１１は、取得した色合成画像検出値に基づいて、各色の色合成画像補正値を算出する（ステップＳ９）。

ここで、ステップＳ９の動作について、詳しく説明する。

制御部１１が取得した色合成画像検出値の中で、格子αに対応する撮像素子２３、２４、２５の色合成画像検出値をＵ１、Ｖ１、Ｗ１とすると、制御部１１は、赤色投射光に対応する撮像素子の色合成画像検出値を補正した値である赤色合成画像補正値を、下記の式（４）を用いて算出する。

続いて、制御部１１は、緑色投射光に対応する撮像素子の色合成画像検出値を補正した値である緑色合成画像補正値を、下記の式（５）を用いて算出する。

続いて、制御部１１は、青色投射光に対応する撮像素子の色合成画像検出値を補正した値である青色合成画像補正値を、下記の式（６）を用いて算出する。

Ｕ１１＝Ｕ１−（ｐ＊Ｘ２）−（ｑ＊Ｘ３）＋ｎ＊（ａ＊Ｙ１＋ｂ＊Ｚ１）・・・（４）
Ｖ１１＝Ｖ１−（ｎ＊Ｙ１）−（ｑ＊Ｙ３）＋ｐ＊（ｃ＊Ｘ２＋ｄ＊Ｚ２）・・・（５）
Ｗ１１＝Ｗ１−（ｎ＊Ｚ１）−（ｐ＊Ｙ３）＋ｑ＊（ｅ＊Ｘ３＋ｆ＊Ｙ３）・・・（６）
ｎ＝Ｕ１／（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）・・・（７）
ｐ＝Ｖ１／（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）・・・（８）
ｑ＝Ｗ１／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）・・・（９）
赤色合成画像補正値Ｕ１１は、階調Ｂの色合成画像内の格子αにおける実際の赤色光の強度を示す値である。投射光と各撮像素子にそれぞれ受光される画像光について、各色に対応する波長領域が一致してないと、各撮像素子に受光される色合成画像の画像光には、対応する色以外の成分も含まれる。

そこで、赤色合成画像検出値Ｕ１１は、赤色投射光に対応する撮像素子の赤色投射光以外の単色画像の格子αに対する単色画像検出値を減算し、赤色投射光に対応していない撮像素子の赤色単色画像の格子αに対する単色画像検出値を加算して、赤の成分だけで構成される検出値としている。このとき、赤色投射光に対応していない撮像素子の単色画像検出値に対しては、上述した理由により係数ａ、ｂをそれぞれ乗算している。

また、単色画像検出値と色合成画像検出値とは、それぞれ階調が異なる画像に対する検出値であるため、単色画像検出値をそのまま用いると色合成画像補正値が正確なものとならない。係数ｎ、ｐ、ｑのそれぞれは、階調Ａの赤色単色画像、緑色単色画像、青色単色画像に対する各撮像素子の検出値を、階調Ｂの各単色画像に対する検出値に変換するための値である。

緑色合成画像補正値Ｖ１１は、階調Ｂの色合成画像内の格子αにおける実際の緑色光の強度を示す値である。

緑色合成画像補正値Ｖ１１も赤色合成画像補正値Ｕ１１と同様にして、緑色投射光に対応する撮像素子の緑色投射光以外の単色画像の格子αに対する単色画像検出値を減算し、緑色投射光に対応していない撮像素子の緑色単色画像の格子αに対する単色画像検出値を加算して、緑の成分だけで構成される検出値としている。

また、緑色合成画像補正値Ｖ１１は、赤色合成画像補正値Ｕ１１と同様にして、単色画像検出値に対しては、各色に対応させて係数ｎ、ｐ、ｑをそれぞれ乗算し、さらに緑色投射光に対応していない撮像素子の単色画像検出値に対しては、係数ａ、ｂに相当する係数ｃ、ｄもそれぞれ乗算している。

青色合成画像補正値Ｗ１１は、階調Ｂの色合成画像内の格子αにおける実際の青色光の強度を示す値である。

青色合成画像補正値Ｗ１１も赤色合成画像補正値Ｕ１１と同様にして、青色投射光に対応する撮像素子の青色投射光以外の単色画像の格子αに対する単色画像検出値を減算し、青色投射光に対応していない撮像素子の青色単色画像の格子αに対する単色画像検出値を加算して、青の成分だけで構成される検出値としている。

また、青色合成画像補正値Ｗ１１は、赤色合成画像補正値Ｕ１１と同様にして、単色画像検出値に対しては、各色に対応させて係数ｎ、ｐ、ｑをそれぞれ乗算し、さらに青色投射光に対応していない撮像素子の単色画像検出値に対しては、係数ａ、ｂに相当する係数ｅ、ｆもそれぞれ乗算している。

制御部１１は、色合成画像における全ての格子に対して、色合成画像補正値を赤、緑、青ごとに全て算出すると、算出した色合成画像補正値に基づいて、階調Ｂに対応する調整値を作成する（ステップＳ１０）。この調整値も、階調Ａに対応する調整値を作成したときと同様にして格子ごとに各色それぞれ作成される。

制御部１１は、各色毎に作成した階調および格子に対応付けた調整値を画像信号処理部１０１、１０２、１０３へそれぞれ供給する（ステップＳ１１）。各画像信号処理部は、供給された調整値を階調および格子に対応付けて各画像信号処理部内のメモリにそれぞれ格納する（ステップＳ１２）。

なお、制御部１１は、階調Ｃ、階調Ｄについても階調Ｂの場合と同様に色合成画像を投射させて、色合成画像検出値を取得し、各色の色合成画像補正値をそれぞれ算出する。そして、制御部１１は、階調Ｃ、階調Ｄに対応する調整値をそれぞれ作成して各画像信号処理部へ供給する。各画像信号処理部は、供給された調整値を階調および格子に対応付けて各画像信号処理部内のメモリにそれぞれ格納する。

上記のようにして作成された赤色光補正データ、緑色光補正データ、青色光補正データがメモリ１１１〜１１３にそれぞれ格納された状態で投射型画像表示装置１は出荷される。

各補正データがメモリ１１１〜１１３にそれぞれ格納された後、投射型画像表示装置１が画像を投射するときには、画像信号処理部１０１が、赤画像信号を、赤色光補正データに基づいて画像表示素子１０４への印加電圧を階調および投射画像における各格子にそれぞれ対応付けて増減させた赤画像補正信号に変換し、画像表示素子１０４がその赤画像補正信号に基づいて赤色光を変調する。これにより、赤色投射光の強度が均一化される。

また、画像信号処理部１０１と同様にして、画像信号処理部１０２が、緑画像信号を緑色光補正データに基づいて緑画像補正信号に変換し、画像信号処理部１０３が青画像信号を青色光補正データに基づいて青画像補正信号に変換する。そして、画像表示素子１０５が緑画像補正信号に基づいて緑色光を変調し、画像表示素子１０６が青画像補正信号に基づいて青色光を変調する。これにより、緑色投射光および青色投射光の強度もそれぞれ均一化される。

各色の投射光の強度が均一化されるため、輝度が均一な画像、すなわち色むらのない画像が投射型画像表示装置１より表示されることとなる。

なお、補正値の算出が行われていない階調（階調Ａ〜Ｄ以外の階調）が画像信号に示されているときには、制御部が、作成した調整値を用いてその階調に対する調整値を算出し、その調整値に基づいて各画像表示素子への印加電圧がそれぞれ調整される。

本実施形態では、制御部１１は、撮像素子２３、２４、２５の検出値をそのまま用いるのではなく、単色画像検出値および色合成画像検出値を全て取得し、各検出値を用いて複数の階調ごとの補正値を算出し、各補正値に基づいて調整値を作成してメモリ１１１〜１１３に格納させる。補正値には、上述したように対応しない色光の成分が含まれていないため、色むらの状態を正確に把握した上で調整値を作成できる。これにより、色むらの補正を高精度に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、制御部１１が調整値を作成するときに単色画像の表示が一つの階調に限られているため、測定時間が短縮されることになる。これにより、色むらの補正を迅速に行うことが可能となる。

なお、単色画像よりも先に色合成画像を投射して、色合成画像検出値を制御部１１内のメモリ１４に格納することにしてもよい。このとき、制御部１１は、単色画像を投射させて単色画像検出値を取得すると、単色画像補正値、色合成画像補正値をそれぞれ算出する。この場合でも、単色画像の表示は一つの階調に限られるため、測定時間は短縮される。

また、本発明は、上述した実施形態のように投射型画像表示装置１と撮像装置２とを別々にする構成に限定されるものではなく、投射型画像表示装置１と撮像装置２を一体化した構成とすることにしてもよい。このようにしても、各構成の動作は同じであるため、投射型画像表示装置１と撮像装置２とを別々の構成とする場合と同様の効果を奏することとなる。

投射型画像表示装置１と撮像装置２を一体化した構成とする場合には、使用時間を計測する機能を制御部１１に追加し、所定の時間が経過するたびに上述した色むらの補正を行うことにしてもよい。この場合、実際の使用時において色むらが発生しても定期的に色むらを解消させることが可能となる。

また、パーソナルコンピュータなどの外部装置より色むらの補正を行う旨の制御信号が制御部１１に入力されたときに行うことにしてもよい。あるいは、制御部１１が、操作部１３における色むらの補正を行う旨のキー入力を確認した時に行うこととしてもよい。この場合、ユーザが色むらの発生に気付いたときに色むらを解消させることが可能となる。

本実施形態の投射型画像表示装置の一構成例を示すブロック図である。 本実施形態の投射型画像表示装置による補正データを格納する動作を示すフローチャートである。 単色画像補正値の算出方法を説明するための図である。 プロジェクタの投射光およびカメラの光学フィルタに関する光学的特性の一例を示す図である。

符号の説明

１ 投射型画像表示装置
２ 撮像装置
１０ 画像投射部
１１ 制御部
２１ レンズ
２２ 光学フィルタ
２３、２４、２５ 撮像素子
１００ スクリーン
１０１、１０２、１０３ 画像信号処理部
１０４、１０５、１０６ 画像表示素子
１０７ 色合成素子
１０８ 投射レンズ
１０９ 光源部
１１０ 色分離光学系

Claims (12)

1. 所定の階調による複数の色光による画像を投射し、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子の撮像結果を用いて、投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置であって、
   前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、
   前記調整値を格納するメモリと、
   を有する投射型画像表示装置。
2. 所定の階調による複数の色光による画像を投射し、投射画像を撮像して前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置であって、
   前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子と、
   前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、
   前記調整値を格納するメモリと、
   を有する投射型画像表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の投射型画像表示装置において、
   前記制御部は、前記単色画像の階調とは異なる予め定められた複数の階調ごとの調整値を、前記単色画像に対する取得値と、前記予め定められた複数の階調にて前記複数の色光を同時照射したときの前記複数の撮像素子の検出値を用いて作成する、投射型画像表示装置。
4. 請求項３記載の投射型画像表示装置において、
   前記制御部は、前記メモリに格納されている調整値を用いて、前記調整値が求められていない階調に対応する調整値を算出する、投射型画像表示装置。
5. 請求項３に記載の投射型画像表示装置において、
   前記制御部は、前記複数の撮像素子の前記色合成画像に対する検出値に対して、該検出値を検出した撮像素子が対応しない色光の単色画像に対する該撮像素子の検出値をそれぞれ減算し、対応する色光の単色画像に対する該撮像素子以外の撮像素子の検出値をそれぞれ加算して、前記色合成画像に対応する補正値を求める、投射型画像表示装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の投射型画像表示装置において、
   前記制御部は、対応する単色画像が同じ取得値をそれぞれ加算して、前記単色画像に対する補正値を求める、投射型画像表示装置。
7. 所定の階調による複数の色光による画像を投射し、投射画像の撮像結果を用いて前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する投射型画像表示装置と、
   前記投射画像を撮像する撮像装置と、
   を具備し、
   前記撮像装置は、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子を有し、
   前記投射型画像表示装置は、前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射したときの、各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成する制御部と、前記調整値を格納するメモリと、を有する画像表示システム。
8. 所定の階調による複数の色光による投射画像に対して、前記複数の色光のそれぞれに対応する複数の撮像素子の撮像結果を用いて、前記投写画像の複数の領域ごとに色むらを補正する方法であって、
   前記投写画像として複数の色光の単色画像を順次投射し、前記単色画像に対して各撮像素子の対応する色光についての検出値および対応しない色光についての検出値を取得し、該取得値を用いて、前記所定の階調の色光に対して対応する撮像素子が出力する補正値を求め、該補正値に基づいて複数の階調の画像信号を調整する調整値を作成し、前記調整値を記憶する、色むら補正方法。
9. 請求項８に記載の色むら補正方法において、
   前記単色画像の階調とは異なる予め定められた複数の階調ごとの調整値を、前記単色画像に対する取得値と、前記予め定められた複数の階調にて前記複数の色光を同時照射したときの前記複数の撮像素子の検出値を用いて作成する、色むら補正方法。
10. 請求項９に記載の色むら補正方法において、
    記憶した調整値を用いて、前記調整値が作成されていない階調に対応する調整値を算出する、色むら補正方法。
11. 請求項９に記載の色むら補正方法において、
    前記複数の撮像素子の前記色合成画像に対する検出値に対して、該検出値を検出した撮像素子が対応しない色光の単色画像に対する該撮像素子の検出値をそれぞれ減算し、対応する色光の単色画像に対する該撮像素子以外の撮像素子の検出値をそれぞれ加算して、前記色合成画像に対応する補正値を求める、色むら補正方法。
12. 請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の色むら補正方法において、
    対応する単色画像が同じ取得値をそれぞれ加算して、前記単色画像に対する補正値を求める、色むら補正方法。

Images