JP2009271145A - 広角投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影面において本体ケースからの反射に基づく色むらを解消した広角投写型映像表示装置を提供することを目的とすること。
【解決手段】本発明に係る広角投写型映像表示装置は、表面が予め設定された色で形成された本体ケース１ａと、短焦点レンズを用いた投写レンズと、投写レンズから映像光を投影面に向けて反射させる非球面反射ミラーとを備えた広角投写型映像表示装置、例えば３板式広角液晶プロジェクタ１である。そして、この３板式広角液晶プロジェクタ１は、投影面における本体ケース１ａからの反射光による色むら領域を均一にする色むら補正部１５を備えており、これにより見た目の色の均一性が保持され、違和感のない映像を表示することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ等で作成された映像や、光ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録された映像信号データを映像光としてスクリーンなどの投影面に投写する短焦点投写レンズを搭載した広角投写型映像表示装置に関する。

投写型映像表示装置は、ホームシアター、会議室、研修室、教室、娯楽場、各種展示室、スタジオなど多方面の施設における映像表示装置として利用されている。従来通常の投写型映像表示装置としての液晶プロジェクタは、液晶プロジェクタとスクリーンや壁面などの投影面との間にどうしても数メートルの投影距離を必要とするものが多く、その間に光を遮るものを置くことができないため、使用環境に制約を生じるという問題があった。そこで、このような不便を解消するため、プロジェクタ本体と投影面との間の投影距離を短くすることにより、融通性がきき設置性を高めた短焦点型の広角投写型映像表示装置が開発されている。このような広角投写型映像表示装置は、例えば特許文献１に記載されている３板式広角液晶プロジェクタである。この３板式広角液晶プロジェクタは、投写レンズとして短焦点レンズを使用するとともに、投写レンズからの映像光を非球面反射ミラーで反射させてスクリーンや壁面などの投影面に投写するものであって、投影面と装置のとの間に僅かな距離を置くだけで投影面に広角投写可能に形成されている。
特開２００４−２５２０４９号公報

ところが、このような３板式広角液晶プロジェクタを設置した場合に、本体ケースから投影面までの距離が近いため、本体ケースからの反射光が投影面に照射され、見た目に違和感を与える色むら領域が投影面に形成されるという問題のあることが分かった。これを図４により説明する。図４は、このような３板式広角液晶プロジェクタ１を置台２上に設置して壁面３に投影するようにした設置例を示す。同図（ａ）は、側面図であって、投写レンズ４から出射された映像光５が非球面反射ミラー６で反射されて壁面３に投影される状態を示している。また、同図（ｂ）は、この投影面７を正面から見たものである。この図４（ｂ）に示すように、本体ケース１ａが投影面７に近いため、投影面７の下方部分に本体ケース１ａからの反射光が照射されて、見た目の色に違和感を与える色むら領域８の形成されることが分かった。このような投影面７における色むら領域８は、３板式広角液晶プロジェクタ１を床面上に設置し、床面に投影する設置においても、同様の現象により発生する。

なお、このように発生する色むら領域８の大きさ、位置、違和感の程度、違和感の質などは、投影面の面質、広角投写型映像表示装置を設置する空間の明るさなどにも影響されるが、主には本体ケースの表面の色、本体ケースから投影面までの距離、本体ケースの形状、特に、投影面への反射角度に影響する形状である。

本発明は、このような背景の下になされたものであって、投影面における本体ケースからの反射光に基づく色むらを解消した広角投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る広角投写型映像表示装置は、表面が所定の色で形成された本体ケースと、光変調素子と、短焦点レンズを用いた投写レンズと、投写レンズから映像光を投影面に向けて反射させる非球面反射ミラーとを備えた広角投写型映像表示装置であって、投影面における本体ケースからの反射光による色むら領域を均一にする色むら補正部を備えていることを特徴とする。このように構成すると、投影面における本体ケースからの反射光による色むらが解消されるので、違和感のない映像を表示することができる。

また、前記色むら補正部は、広角投写型映像表示装置が設置された場合に、本体ケースから投影面までの距離がユーザーメニューで入力されることにより、前記投影面における色むら領域の位置が算出され、算出された投影面における色むら領域が補正されるように構成されているようにすることもできる。色むら領域の位置は、本体ケースから投影面までの距離により定まるので、予め本体ケースから投影面までの距離と色むら領域の位置との関係を把握しておくことが可能である。したがって、ユーザが本体ケースから投影面までの距離を入力することにより、色むら領域の位置を具体的に指定することなく投影面における色むらを自動的に補正することができる。

また、前記色むら補正部は、少なくとも本体ケースの表面の色、本体ケースからの反射角度、及び本体ケースから投影面までの距離に基づき補正係数を算出し、この補正係数に基づき光変調素子に印加される前のＲＧＢ各色の映像信号が補正されるように形成されていることが好ましい。このように構成すると、色むら補正に必要な情報を予め記憶させておくことにより、この情報に基づいて色むらが自動的に処理されるので、ユーザの手間を簡略化することができる。

また、前記色むら補正部は、ユーザーメニューにて補正係数を調整することができるように構成されていることが好ましい。このように構成することにより、投影面の面質、広角投写型映像表示装置を設置する空間の明るさなどによる色むらへの影響をユーザ感覚に基づき補正することが可能となり、ユーザの満足度を向上させることができる。

また、前記色むら補正部は、ユーザーメニューにおいて本体ケースから投影面までの距離が所定範囲内で無段階に設定可能に形成されていることが好ましい。このように構成すれば、本体ケースと投影面までの設定距離を変更して取り付けた場合において、色むら補正を容易に行うことができる。

本発明によれば、投影面における本体ケースからの反射光による色むら領域を均一にする色むら補正部を備えているので、投影面における本体ケースからの反射光による色むらが解消され、違和感のない映像を表示することができる。

(実施の形態１)
本発明の実施の形態に係る広角投写型映像表示装置について、図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係る広角投写型映像表示装置は、光変調素子として液晶パネルを用いた３板式広角液晶プロジェクタ１であって、その制御駆動回路の構成を示すブロック図を図１に示す。なお、以下においては、図４に示した一般の３板式広角液晶プロジェクタ１と共通する構成については、同一の符号を用いて説明するものとする。

本実施の形態に係る３板式広角液晶プロジェクタ１は、本体ケース１ａが予め設定された所定の色に形成されている。表面の色は、塗装色、材料自体の色何れでもよい。
また、３板式広角液晶プロジェクタ１は、図１に示す制御駆動回路を有している。この図に示すように、アナログＰＣ、デジタルＰＣ、ビデオ、テレビなどの各種映像再生機器は、入力端子を介して入力信号処理部１１に接続されている。入力信号処理部１１は、入力端子から入力される各種映像信号に対応し得るようにアナログＩ／Ｆ、デジタルＩ／Ｆ、ビデオＩ／Ｆなどの入力インターフェースを備えている。入力信号処理部１１に入力された映像信号は、入力された映像信号に対応しＡ／Ｄ変換、デコード等の適宜の処理が施されてデジタルＲＧＢ映像信号として映像信号処理部１２へ出力される。

映像信号処理部１２では、フレームメモリー１３などを使用し、パネルサイズに対し適切な信号形態にスケーリング処理され、映像信号補正部１４に出力される。映像信号補正部１４では、スケーリング処理された映像信号をガンマ補正するとともに、リバースチルトドメインの発生を防止するための輝度補正などが行われる。そして、映像信号補正部１４から出力されたデジタルＲＧＢ映像信号は、色むら補正部１５において一定のアルゴリズムに基づいて前述の色むらが補正される。また、色むら補正されたデジタルＲＧＢ映像信号は、液晶パネル駆動部１６においてＲ液晶パネル１７、Ｇ液晶パネル１８及びＢ液晶パネル１９を駆動することができる信号形態に変換されるとともに、Ｒ液晶パネル１７、Ｇ液晶パネル１８、Ｂ液晶パネル１９を駆動のための駆動パルスを同時に発生する。そして、これらはＲ液晶パネル１７、Ｇ液晶パネル１８、Ｂ液晶パネル１９へ入力される。

Ｒ液晶パネル１７、Ｇ液晶パネル１８及びＢ液晶パネル１９は、それぞれ入力された映像信号に応じた回転角を持ち、光源ランプ２０からの光を透過させることにより映像光を生成している。また、このようにして生成された映像光５は、図４に図示された従来のものと同様に、投写レンズ４から出射され、非球面反射ミラー６により反射され、非球面反射ミラー６から所定距離離れた場所にある壁面３等などに結像される。

上記制御駆動回路に収納される制御用ＣＰＵ２１は、映像信号処理部１２を始め、入力信号処理部１１、映像信号補正部１４、色むら補正部１５、液晶パネル駆動部１６、電源回路２２、光源ランプ２０を制御するランプ制御回路２３、各部の温度、傾斜角度などを検出する各種センサ２４、各部の異常を検出する異常検出センサ２５などの全体を制御する。

次に、色むら補正部１５の詳細及び色むら補正のアルゴリズムについて説明する。
図２は色むら補正部１５の内部ブロック図である。色むら補正部１５に入力された水平同期信号及び垂直同期信号は、アドレスカウンタ回路３１へと入力される。アドレスカウンタ回路３１は、色むら領域８の画像を構成する単位要素である画素の水平方向の画素位置を示す水平アドレスと、垂直方向の画素位置を示す垂直アドレスとをそれぞれ生成し、指定する。水平アドレス及び垂直アドレスは、３板式広角液晶プロジェクタ１固有の本体ケース１ａの表面の色等のデータと、設置された状態における投影面と３板式広角液晶プロジェクタ１の本体ケース１ａとの距離とがユーザーメニューで入力されることにより、本体ケース１ａからの反射角度を加味して算出され、アドレスカウンタ回路３１に与えられる。また、この色むら補正部１５には、デジタルＲＧＢ映像信号それぞれについて水平方向の補正係数Ｋｈを格納する水平ＲＵＴ３２と、垂直方向の補正係数Ｋｖを格納する垂直ＲＵＴ３３とを備えている。また、水平ＲＵＴ３２及び垂直ＲＵＴ３３は、投影面７と本体ケース１ａとの距離がユーザーメニューで入力されることにより、制御用ＣＰＵ２１から予め設定されるように構成されている。

アドレスカウンタ回路３１によって生成されたカウンタ信号は、水平ＲＵＴ３２及び垂直ＲＵＴ３３の読み出しアドレスとして各ＲＵＴへ入力される。これにより、投影面７内での各画素の位置に応じた水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖが読み出される。水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖは、ＲＧＢ映像信号毎に個別に設定されている。そして、各画素のデジタルＲＧＢ映像信号毎に読み出された水平補正係数Ｋｈと垂直補正係数Ｋｖは、係数演算回路３４へと入力され、下記に示す式１により補正係数Ｋが演算処理される。そして、算出された補正係数Ｋが信号演算回路３５へ出力される。
Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２…（式１）
また、信号演算回路３５では、入力された映像入力信号ＳＩが下記に示す式２により補正され、補正された映像信号が映像出力信号ＳＯとして後段の液晶パネル駆動部１６へ出力される。
ＳＯ＝ＳＩ×Ｋ…（式２）
ここで、図３に基づき、本実施の形態において水平ＲＵＴ３２及び垂直ＲＵＴ３３に対し設定される水平方向の補正係数Ｋｈ及び垂直方向の補正係数Ｋｖの例を掲げて説明する。なお、図３は、水平ＲＵＴ及び垂直ＲＵＴの説明図であり、色むら８が形成されている投影面７の上方に水平ＲＵＴ３２に格納された補正係数Ｋｈを、また、投影面７の左方に垂直ＲＵＴ３３に格納された補正係数Ｋｖをそれぞれ示したものである。

また、図３は、例えば、ＲＧＢ映像信号の内の一つの映像信号について、垂直ＲＵＴ３３に格納されている垂直補正係数Ｋｖが投影面７の上部の色むら領域８の外側において１となり、投影面７の下部の色むら領域８内で０．８５となるように設定されているものとする。同様に、水平補正係数Ｋｈが投影面７の中央部（色むら領域８内）で０．９となり、投影面７の両端部（色むら領域８の外側）で１となるように設定されているものとする。

この場合、画面左端上端の画素、すなわち、色むら領域８の外側の画素における前記一つの映像信号についての補正係数Ｋは、式１より、
Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２＝（１×１）／２＝１
となり、出力信号ＳＯは、式２より、
ＳＯ＝ＳＩ×Ｋ＝ＳＩ×１＝ＳＩ
となる。これは前記一つの映像入力信号ＳＩがそのまま補正されることなく出力されることを意味している。

また、画面中央部の最下部の画素、すなわち、色むら領域８内の画素における前記一つの映像信号についての補正係数Ｋは、式１より、
Ｋ＝（Ｋｈ＋Ｋｖ）／２＝（０．９×１０．８５）／２＝０．８７５
となり、出力信号ＳＯは、式２より、
ＳＯ＝ＳＩ×Ｋ＝ＳＩ×０．８７５＝０．８７５×ＳＩ
となる。これは前記一つの映像入力信号ＳＩが０．８７５倍されて出力されることを意味している。

このようにして、全ての画素におけるＲＧＢ各映像信号について補正係数Ｋを算出して、映像入力信号ＳＩを補正することにより、色むら領域８におけるスクリーン上に投写された投影面７における見かけ上の色の均一性が保持される。

本発明に係る実施の形態は、以上のように構成されているので次のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施の形態に係る広角投写型映像表示装置としての３板式広角液晶プロジェクタ１は、色むら補正部１５を備えているので、本体ケース１ａからの反射光による投影面７における色むらが解消され、違和感のない映像を表示することができる。

（２）色むら補正部１５は、３板式広角液晶プロジェクタ１が設置された場合に、３板式広角液晶プロジェクタ１の本体ケース１ａから投影面７までの距離がユーザーメニューで入力されることにより、投影面７における色むら領域８の位置が算出され、算出された投影面７における色むら領域８が補正されるように構成されている。したがって、ユーザが本体ケース１ａから投影面７までの距離を入力することにより、色むら領域８を具体的に指定することなく投影面７における色むらを自動的に補正することができる。

（３）色むら補正部１５は、本体ケース１ａの塗装色、本体ケース１ａからの反射角度、本体ケース１ａから投影面７までの距離に基づきる補正係数Ｋを算出し、この補正係数Ｋに基づき、光変調素子としてのＲ液晶パネル１７、Ｇ液晶パネル１８及びＢ液晶パネル１９に印加される前のＲＧＢ各色の映像信号が補正されるように形成されている。したがって、色むら補正に必要な上記情報を予め記憶させておくことにより、自動的に色むらが処理され、ユーザの手間が簡略化される。

（変形例）
上記実施の形態において以下のように変更することもできる。
・上述した水平方向の補正係数Ｋｈ及び垂直方向の補正係数Ｋｖは、３板式広角液晶プロジェクタ１の本体ケース１ａから壁面３などの投影面までの距離に対応可能に水平ＲＵＴ３２及び垂直ＲＵＴ３３に格納することが好ましい。そして、この場合に本体ケース１ａから投影面７までの距離を所定範囲内で無段階に設定可能に形成すると、本体ケース１ａから投影面７までの設定距離を変更して取り付けた場合においても、本体ケース１ａからの反射による投影面７における色むらを容易に補正することができる。

・また、色むら補正部１５は、ユーザーメニューにて水平方向の補正係数Ｋｈ及び垂直方向の補正係数Ｋｖを調整することができるように構成し、投影面７の面質、３板式広角液晶プロジェクタ１を設置する空間の明るさなどによる色むらへの影響をユーザ感覚に基づき補正できるように構成されていることが好ましい。このように構成すれば、ユーザによる色むら領域８の視覚的色評価により色むらを補正することができるので、ユーザの満足度を向上させることができる。

・また、上記実施の形態においては、水平方向の補正係数Ｋｈ及び垂直方向の補正係数Ｋｖは、色むら領域８内の各位置において一定の補正係数とされていたが、最も色変化の大きい個所から色変化の少ない個所に向けて徐々に変化するように設定されたものとしてもよい。このようにすれば、よりきめ細かく色むらを補正することもできる。

・上記実施の形態においては、広角投写型映像表示装置として３板式広角液晶プロジェクタ１を示したが、他の映像光生成系を備える液晶プロジェクタにおいても、本発明を適用することができる。

・また、上記実施の形態においては、広角投写型映像表示装置として光変調素子に液晶パネルを用いた３板式広角液晶プロジェクタ１を示したが、これに限定されるものではなく、他の画像光生成系を備えた投写型プロジェクタとしてもよい。例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ社）の登録商標）方式のプロジェクタを本発明に適用してもよい。

本発明に係る広角投写型映像表示装置は、ホームシアター、会議室、研修室、教室、娯楽場、各種展示室、スタジオなど多方面の施設における映像表示システムとして利用することができる。

本発明の実施の形態に係る広角投写型映像表示装置としての３板式広角液晶プロジェクタにおける制御駆動回路のブロック図である。 同３板式広角液晶プロジェクタにおける色むら補正部内部のブロック図である。 同３板式広角液晶プロジェクタにおける水平ＲＵＴ及び垂直ＲＵＴの説明図である。 色むら発生を説明するための３板式広角液晶プロジェクタの設置図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は投影面の正面図である。

符号の説明

Ｋｈ，Ｋｖ，Ｋ…補正係数、１…（広角投写型映像表示装置としての）３板式広角液晶プロジェクタ、１ａ…本体ケース、４…投写レンズ、５…映像光、６…非球面反射ミラー、７…投影面、８…色むら領域、１５…色むら補正部。

Claims (5)

1. 表面が所定の色で形成された本体ケースと、光変調素子と、短焦点レンズを用いた投写レンズと、投写レンズから映像光を投影面に向けて反射させる非球面反射ミラーとを備えた広角投写型映像表示装置であって、投影面における本体ケースからの反射光による色むら領域を均一にする色むら補正部を備えていることを特徴とする広角投写型映像表示装置。
2. 前記色むら補正部は、広角投写型映像表示装置が設置された場合に、本体ケースから投影面までの距離がユーザーメニューで入力されることにより、前記投影面における色むら領域の位置が算出され、算出された投影面における色むら領域が補正されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の広角投写型映像表示装置。
3. 前記色むら補正部は、少なくとも本体ケースの表面の色、本体ケースからの反射角度、及び本体ケースから投影面までの距離に基づき補正係数を算出し、この補正係数に基づき光変調素子に印加される前のＲＧＢ各色の映像信号が補正されるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の広角投写型映像表示装置。
4. 前記色むら補正部は、ユーザーメニューにて補正係数を調整することができるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の広角投写型映像表示装置。
5. 前記色むら補正部は、ユーザーメニューにおいて、本体ケースから投影面までの距離が所定範囲内で無段階に設定可能に形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の広角投写型映像表示装置。

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