JP2005099478A

JP2005099478A - スペクトル解析機能をもつプロジェクタ

Info

Publication number: JP2005099478A
Application number: JP2003333633A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tamura; 陽一田村
Original assignee: NEC Viewtechnology Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】投影影像が理想的なスペクトルに近くなるよう赤、緑、青のライトバルブのＶＴ補正を書き換え、ランプやライトバルブの経年変化を補償すると共に、全色を同時に試験できる効率的なプロジェクタを提供する。
【解決手段】液晶やＤＬＰに代表されるライトバルブ４を使用したプロジェクタにおいて、投影される映像を、全画面白から全画面黒まで連続的に変化させる映像入力手段１と、投影されたこの映像入力手段１から映像を取り込む撮影レンズ６と、この撮影レンズ６からの光をスペルトル分解するスペルトル分解手段７と、このスペルトル分解手段７よりスペクトル分解された光を撮影する撮像素子７３と、この撮像素子７３の出力から各波長の強度を検出、解析する解析手段８と、この解析手段８の出力から前記ライトバルブ４の出力を補正し所定出力を得る補正制御手段３とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スペクトル解析機能をもつプロジェクタに関し、特に色光の位相を容易に合わせられるようにしたプロジェクタ装置に関する。

現在、プロジェクタの輝度の直線性補正は、プロジェクタ生産時に工場で調整されるのが一般的である。その際に、中間調を持ち上げたプレゼンモードや、黒に近い部分を多少持ち上げ人肌がきれいに見えるよう緑を押さえ込んだシネマモードも用意し、ユーザーがプロジェクタ使用時にそれらを切り替えて使用する。

図４は従来例の投射型ディスプレイの画像表示装置のブロック図である。図４において、この画像表示装置は、光の３原色の投写管とレンズで拡大投射するための投射拡大表示装置１１と、投射拡大表示装置１１からの画像光を透過及び反射するための光学透過／反射体１２と、光学透過／反射体１２からの画像を表示するためのスクリーン１０と、光学透過／反射体１２からの反射光を撮像するための撮像素子１４と、撮像素子１４からの出力信号に基づいて各色毎の誤差値を算出するための算出回路１５と、算出回路１５からの出力信号よりコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度またフォーカスの補正波形を作成するための補正波形作成回路１６とからなり、補正波形作成回路１６からの補正波形は投射拡大表示装置１１を駆動して各種補正が行われる。

図に示すように、投射拡大表示装置１１からの画像光はスクリーン１０の表示面に対して直角投射されるが、光学透過／反射体１３の表面からの反射光に対して斜めに設けられた撮像素子１４で撮像され、その画像光が検出される。光学透過／反射体１３は透過型のスクリーンの材質と同じようなアクリル板で構成され、さらに反射のため反射材料が塗布されており、透過光は画像表示用として反射光は画像調整用として用いられる。

この構成は、投射光学系とスクリーン間に光学透過／反射体１２を設置し、この光学反射体１２からの画像を撮像して各色毎の誤差値を算出回路１５で算出し、この算出信号により全画面のコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフォーカスを補正するための補正波形を作成して自動的に補正することにより、調整時間を大幅に短縮したものである（例えば、特許文献１参照）。

また、液晶プロジェクタとして、電圧−透過率特性の補正を行った非線形特性補正回路が、図５のブロック図に示される。これは、画面全体にわたって正確に電圧−透過率特性の補正を行った高精細な液晶プロジェクタである。

ここでは、液晶パネルは複数の領域に分割され各領域毎に代表点が設定される。各代表点における電圧−透過率特性を線形に補正する補正データがメモリに記憶されている。入力データに対して、複数の代表点における補正データが前記メモリから読み出された後、補間回路は前記補正データに基づき入力データに対する補間データを水平及び垂直方向に線形補間して出力する。

図５の画面図のように、液晶パネルを複数画素で形成されるサブブロックＳＢに分割し、各サブブロックＳＢに一個の代表点ｂを設定する。そして、この代表点毎に電圧−透過率特性を測定し、これと逆特性の補正データを後述するルックアップテーブルＲＡＭに書き込んでおく。前記サブブロックは４個単位で１個のブロックを形成しており、各ブロックには水平アドレス０〜ｎ及び垂直アドレス０〜ｍが付されている。

また、図６のブロック図において、２１〜２４は液晶パネルの電圧−透過率特性を線形に補正するために入力データを補正する補正データが記憶されているルックアップテーブルＲＡＭであり、各ＲＡＭ２１〜２４には代表点における補正データが記憶されている。２５は水平画素アドレス及び垂直画素アドレスに基づいて、ＲＡＭに対する水平ブロックアドレス及び垂直ブロックアドレスを作成して出力するブロックアドレス作成回路である。
２６は各ＲＡＭの出力に基づいて入力データに対する補正後データを補間する補間回路であり、乗算器６１〜６６及び加算器６７〜６９で構成される。また、２７は水平画素アドレス及び垂直画素アドレスに基づいて補間回路２６の補間係数を作成する係数作成回路である。なお、この回路の動作については説明を省略する（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１５６９２号公報特開平８−１７１３７１号公報

しかし、従来技術では、全画面のコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフォーカスを補正するための補正波形を作成して補正する回路はあるが、ランプやライトバルブの経年変化でプロジェクタから出力される光のスペクトルはゆっくり変化していく。これによって使用時間の多いプロジェクタは新しいプロジェクタと比較し、異なった影像を投射することになるが、現状それを補正する手段をもつプロジェクタはなかった。

本発明の主な目的は、投影影像が理想的なスペクトルに近くなるよう赤、緑、青のライトバルブのＶＴ補正を書き換え、ランプやライトバルブの経年変化を保障するようにしたスペクトル解析機能をもつプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、１つの全画面白から全画面黒までの試験用映像信号のみでスペクトル解析機能をもつプロジェクタを提供することにある。

本発明の構成は、液晶やＤＬＰに代表されるライトバルブを使用して入力映像を表示するプロジェクタにおいて、投影される映像を、全画面白から全画面黒まで連続的に変化させる映像入力手段と、この映像入力手段により投影された映像を取り込む撮影レンズと、この撮影レンズからの光をスペルトル分解するスペルトル分解手段と、このスペルトル分解手段のよりスペクトル分解された光を撮影する撮像素子と、この撮像素子の出力から各波長の強度を検出し所定スペクトルと対比して解析する解析手段と、この解析手段の出力から前記ライトバルブの出力を補正し表示出力を得る補正制御手段とを有することを特徴とする。

本発明において、ペルトル分解手段が、３原色に対応する成分を取り出し、解析手段が、前記３原色のレベルを所定３原色のスペクトルのレベルと比較し、補正制御手段が、ライトバルブの３原色の液晶パネルの透過率をそれぞれ制御することができ、また、解析手段が、ライトバルブの輝度の直線性補正を設定するものであり、補正制御手段が、前記ライトバルブの電圧−透過率補正（ＶＴ補正）を行うことができ、また、解析手段が、ライトバルブに供給される光源ランプの使用時間による発光スペクトルの変化を解析し、補正制御手段が、前記ライトバルブで逆補正することもでき、さらに、解析手段が、ライトバルブの使用時間による透過率変化を解析し、補正制御手段が、前記ライトバルブで逆補正することができ、また、スペルトル分解手段が、プリズムまたは回折格子を用いたものにできる。

このように本発明の構成によれば、投影影像が理想的なスペクトルに近くなるよう赤、緑、青のライトバルブのＶＴ補正を書き換えることができ、ランプやライトバルブの経年変化を保障することが出来、従って高品質のプロジェクタが得られる。また、１つの全画面白から全画面黒までの試験用映像信号のみで全色を同時に試験できる効率的なスペクトル解析機能をもつプロジェクタが得られる。

図１は本発明の一実施形態の構成を説明するプロジェクタのブロック図、図２は図１のプロジェクタの試験時の動作を説明する構成図である。図１を参照すると、この実施形態は、一般的なプロジェクタに、試験時にスペクトル解析モードに入ることが出来るようになっている。

一般的なプロジェクタの構成は、入力映像信号をＶＴ補正テーブル３１に従って制御手段３によりライトバルブ４を制御している。このライトバルブ４は、光源のランプ４１により照射される赤、青、緑の３原色の液晶パネル４ｒ、４ｂ、４ｇからなり、これら液晶パネル４ｒ、４ｂ、４ｇの各出力光をダイクロイックプリズム４２により合成して出力する。この出力光は投射レンズ５を介してスクリーン１０に照射される。

本実施例は、これらに加え、試験時に全画面白から全画面黒までの映像を発生する信号発生器１と、スクリーン１０からの反射光を受ける撮像レンズ６と、撮像レンズ６からの光を所定スペクトルに分解するスペクトル分解手段７と、理想スペクトルＲＯＭ９と、この理想スペクトルＲＯＭ９の出力スペクトル分解手段７の出力とを比較するスペクトル解析比較手段８とが設けられている。そして、通常は信号切替器２が、通常映像を選択しているため、プロジェクタへの入力信映像号が表示され、試験時に信号発生器１に切り替わる。
スペクトル分解手段７は、入射光を制限するスリット７１と、このスリット７１からの光を分解するプリズム７２と、プリズム７２のより分解された光を波長ごとに受ける撮像素子７３とから構成される。

このプロジェクタの動作を説明する。すなわち、プロジェクタが、スペクトル解析モードに入ると、信号発生器１より全画面白から全画面黒までの映像が信号切替器２を通り出力される。すなわち、全画面白は、赤、青、緑の３原色を合成したもので、その出力レベルが最大のものが白になり、その出力レベルが最低のものが黒になる。従って、各液晶パネル４ｒ、４ｂ、４ｇの出力は出力レベルにより、白から黒にできる。

この際、例えば、信号発生器１により出力映像レベルを２５５から０に変化させた場合、スペクトル解析比較手段８は各々の出力映像レベルでの各波長（紫から赤）の光強度を取得する。すなわち、図２の試験時の構成図のように、スペクトル分解手段７のスリット７１からの光は、プリズム７２によって紫から赤に分解され、撮像素子７３により、出力レベルでの紫から赤の各波長の光出力が得られる。

取得された各出力映像レベル別の各波長別の光強度は、理想スペクトルＲＯＭ９に格納されている工場出荷時のデータとスペクトル解析比較手段８により比較され、スペクトル解析比較手段８は現在の取得データと理想スペクトルＲＯＭ９からの工場出荷時のデータが出来るだけ似るようにＶＴ補正テーブル３１を書き換え、この補正データにより制御手段３が各液晶パネル４ｒ、４ｂ、４ｇの透過率を制御し駆動する。

例えば、通常は青色の液晶パネル４ｂの劣化が比較的早いが、この青色の液晶パネル４ｂが劣化した場合には、赤、緑の液晶パネル４ｒ、４ｇの透過率を低下させるように制御すれば、均一な映像出力が得られる。このようにユーザーがスペクトル補正を定期的に行うことでプロジェクタの経年変化による出力光のスペクトル変化を保障することが出来るという特徴がある。

本実施例は、解析手段８が、ライトバルブ４の輝度の直線性補正を設定するものであり、補正制御手段３が、ライトバルブ４の電圧−透過率補正（ＶＴ補正）を行うものであるが、解析手段３が、ライトバルブ４に供給される光源ランプ４１の使用時間による発光スペクトルの変化を解析し、補正制御手段３が、ライトバルブ４で逆補正するものとすることもできる。さらに、解析手段８が、ライトバルブ４の使用時間による透過率変化を解析し、補正制御手段３が、そのライトバルブ４で逆補正することもできる。

また、図３は本発明の第２の実施例のスペルトル分解手段７ａのブロック図である。図１のスペルトル分解手段ではプリズム７２によるスペクトル分解を用いたが、図３では、スペルトル分解手段７ａが、スリット７１と、このスリット７１からの光を分解する回折格子７２ａと、回折格子７２ａのより分解された光を波長ごとに受ける撮像素子７３とから構成される。このような回折格子７２ａによるスペクトル分解を用いても同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施形態を説明するプロジェクタのブロック図。図１の動作概要を説明するブロック図。本発明の第２の実施形態を説明するスペクトル分解手段の構成図。従来例のプロジェクタのブロック図。他の従来例のプロジェクタのＶＴ補正を説明する画面図。他の従来例のプロジェクタのＶＴ補正を説明するブロック図。

符号の説明

１信号発生器
２信号切替器
３補正制御手段
４ライトバルブ
４ｒ、４ｇ、４ｂ液晶パネル（赤、緑、青）
５投射レンズ
６撮影レンズ
７，７ａスペクトル分解手段
８スペクトル解析比較手段
９理想スペクトルＲＯＭ
１０スクリーン
１１投射拡大表示装置
１２光学透過／反射体
１４，７３撮像素子
１５算出回路
１６補正波形作成回路
２１〜２４ルックアップテーブルＲＡＭ
２５ブロックアドレス作成回路
２６補間回路
２７係数作成回路
３１ＶＴ補正テーブル
４１光源（ランプ）
４２ダイクロイックプリズム
７１スリット
７２プリズム
７２ａ回折格子

Claims

液晶やＤＬＰに代表されるライトバルブを使用して入力映像を表示するプロジェクタにおいて、投影される映像を、全画面白から全画面黒まで連続的に変化させる映像入力手段と、この映像入力手段により投影された映像を取り込む撮影レンズと、この撮影レンズからの光をスペルトル分解するスペルトル分解手段と、このスペルトル分解手段のよりスペクトル分解された光を撮影する撮像素子と、この撮像素子の出力から各波長の強度を検出し所定スペクトルと対比して解析する解析手段と、この解析手段の出力から前記ライトバルブの出力を補正し表示出力を得る補正制御手段とを有することを特徴とするスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。
ペルトル分解手段が、３原色に対応する成分を取り出し、解析手段が、前記３原色のレベルを所定３原色のスペクトルのレベルと比較し、補正制御手段が、ライトバルブの３原色の液晶パネルの透過率をそれぞれ制御するものである請求項１記載のスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。
解析手段が、ライトバルブの輝度の直線性補正を設定するものであり、補正制御手段が、前記ライトバルブの電圧−透過率補正（ＶＴ補正）を行うものである請求項１または２記載のスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。
解析手段が、ライトバルブに供給される光源ランプの使用時間による発光スペクトルの変化を解析し、補正制御手段が、前記ライトバルブで逆補正するものである請求項１，２または３記載のスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。
解析手段が、ライトバルブの使用時間による透過率変化を解析し、補正制御手段が、前記ライトバルブで逆補正するものである請求項１，２または３記載のスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。
スペルトル分解手段が、プリズムまたは回折格子を用いたものである請求項１乃至５のうちの１項に記載のスペクトル解析機能をもつプロジェクタ。