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【発明の名称】 投射型画像表示システム及びその色補正方法
【発明者】 【氏名】中村 智幸
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号 オリンパス光学工業株式会社内

【氏名】和田 徹
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号 オリンパス光学工業株式会社内

【氏名】石井 謙介
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号 オリンパス光学工業株式会社内
【要約】 【課題】補正の煩雑さを低減すること等が可能な投射型画像表示システムを提供する。

【解決手段】カラー画像表示手段１７からスクリーン１８に映像を投影する投射型画像表示システムであって、初期調整時にスクリーンに投影される映像の初期ＸＹＺ３刺激値と、初期調整時にスクリーンに投影される映像の初期光強度値との相関関係を求めて記憶する手段１３と、初期調整時から所定時間経過後にスクリーンに投影される映像の各原色の最大発光時の光強度を測定する手段１２と、測定した最大発光時の光強度値と記憶した相関関係とから、所定時間経過後のスクリーン上の映像のＸＹＺ３刺激値を推定する手段１４と、推定したＸＹＺ３刺激値から色補正係数を算出する手段１５とを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】カラー画像表示手段からスクリーンに映像を投影する投射型画像表示システムの色補正方法であって、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期ＸＹＺ３刺激値を測定する工程と、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期光強度値を測定する工程と、前記測定した初期ＸＹＺ３刺激値と前記測定した初期光強度値との相関関係を求める工程と、前記初期調整時から所定時間経過後に前記スクリーンに投影される映像の各原色の最大発光時の光強度を測定する工程と、前記測定した最大発光時の光強度値と前記求めた相関関係とから、前記所定時間経過後の前記スクリーン上の映像のＸＹＺ３刺激値を推定する工程と、前記推定したＸＹＺ３刺激値から色補正係数を算出する工程とからなることを特徴とする投射型画像表示システムの色補正方法。
【請求項２】カラー画像表示手段からスクリーンに映像を投影する投射型画像表示システムであって、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期ＸＹＺ３刺激値と、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期光強度値との相関関係を求めて記憶する手段と、前記初期調整時から所定時間経過後に前記スクリーンに投影される映像の各原色の最大発光時の光強度を測定する手段と、前記測定した最大発光時の光強度値と前記記憶した相関関係とから、前記所定時間経過後の前記スクリーン上の映像のＸＹＺ３刺激値を推定する手段と、前記推定したＸＹＺ３刺激値から色補正係数を算出する手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項３】画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線を反射させて前記スクリーンへ導くためのものであって、前記光線が反射する面全体が均一な反射率となるように構成された反射ミラーと、前記反射ミラーの前記光線が反射する面とは逆の面側に設けられ、前記光線のうち前記反射ミラーを透過した光線の光強度を測定する光強度測定手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項４】前記反射ミラーは、平面又は曲面からなることを特徴とする請求項３に記載の投射型画像表示システム。
【請求項５】前記反射ミラーの反射率は、８０％以上且つ９９％以下であることを特徴とする請求項４に記載の投射型画像表示システム。
【請求項６】前記反射ミラーは、高透過率材料に金属膜が蒸着されたものであることを特徴とする請求項５に記載の投射型画像表示システム。
【請求項７】前記光強度測定手段に入射する前記反射ミラーを透過した光線は、前記光強度測定手段の測定受光面に対して略垂直に入射することを特徴とする請求項３に記載の投射型画像表示システム。
【請求項８】前記投射型画像表示システムは、前記画像表示手段及び前記投影光学系をそれぞれ複数有し、前記スクリーンに投影された複数の画像によって１つの画像を合成表示するものであり、前記光強度測定手段による測定対象領域は、前記スクリーンに表示される複数の画像の互いに近接する領域であることを特徴とする請求項３に記載の投射型画像表示システム。
【請求項９】前記光強度測定手段は、測定する色毎に増幅率を切り換えて光強度値の測定を行うものであることを特徴とする請求項３に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１０】表示用カラー画像データがそれぞれ入力することにより、１画面のカラー画像として合成表示される部分カラー画像をそれぞれ表示する複数の部分カラー画像表示手段と、前記各部分カラー画像表示手段が表示する画像の光強度値をそれぞれ測定するための複数の光強度測定手段と、前記複数の光強度測定手段で測定した複数の光強度値を比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて警告を発する警告手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項１１】前記警告手段は、前記複数の光強度測定手段が測定した複数の光強度値の平均値よりも少なくとも一つの前記部分カラー画像表示手段が表示する画像の光強度値が５０％以下であるときに警告を発することを特徴とする請求項１０に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１２】前記警告手段は、前記複数の光強度測定手段が測定した複数の光強度値のうち最も低い光強度値が最も高い光強度値の５０％以下であるときに警告を発することを特徴とする請求項１０に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１３】前記警告手段から発せられる警告が前記複数の部分カラー画像表示手段から投影される映像上に現れることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１４】表示用カラー画像データがそれぞれ入力することにより、１画面のカラー画像として合成表示される部分カラー画像をそれぞれ表示する複数の部分カラー画像表示手段と、前記各部分カラー画像表示手段が表示する画像の光強度値をそれぞれ測定するための複数の光強度測定手段と、経時劣化の原因になり得る要素を点数化し、この点数を前記光強度測定手段の測定結果に応じて積算する点数積算手段と、前記点数積算手段での積算結果に基づいて警告を発する警告手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項１５】システム終了時に前記光強度測定手段によって光強度の測定を毎回行い、次回起動時にその測定結果に基づく補正を反映させることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１６】システム終了時の表示画像が前記光強度測定手段による光強度測定のための画像であることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１７】一連の表示画像の中に前記光強度測定手段による光強度測定のための画像を含み、該画像が表示された際に前記光強度測定手段によって測定を行い、その測定結果に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１８】一連の表示画像の中に前記光強度測定手段による光強度測定のための画像を含み、該画像が表示された際に前記光強度測定手段によって測定を行うことを特徴とする請求項１０又は１３に記載の投射型画像表示システム。
【請求項１９】前記初期ＸＹＺ３刺激値の測定領域と前記初期光強度値の測定領域は略同一であることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項２０】画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線を反射させて前記スクリーンへ導くための反射ミラーと、前記反射ミラーで反射した光線の光強度を測定する光強度測定手段と、通常の画像投影時には前記反射ミラーで反射した光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記反射ミラーの角度を変化させて前記反射ミラーで反射した光線が前記光強度測定手段に照射されるように、前記反射ミラーの角度を変化させる反射ミラー駆動手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項２１】画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線の光強度を測定する光強度測定手段を有し、前記投射型画像表示システムは、さらに、通常の画像投影時には前記光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記スクリーンと前記画像表示手段との間に前記光強度測定手段が位置して前記光線が照射されるように、前記光強度測定手段を移動させる移動手段と、前記スクリーンを透過して前記画像表示手段側に入射する外光を遮蔽するための外光遮蔽手段とを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項２２】画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線の光強度を測定する光強度測定手段を有し、前記投射型画像表示システムは、さらに、通常の画像投影時には前記光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記スクリーンの前記画像表示手段側とは逆側の面上において前記光線が照射されるように、前記光強度測定手段を移動させる移動手段を有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項２３】前記光強度測定手段は前記カラー画像表示手段一つに対して複数設けられ、前記複数の光強度測定手段はそれぞれ、特定の波長帯の光を選択的に透過するフィルタを有することを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項２４】前記光強度測定手段は前記カラー画像表示手段と同数であり、前記光強度測定手段は、それぞれが特定の波長帯の光を選択的に透過する複数のフィルタと、該複数のフィルタの位置を順次移動させるフィルタ駆動手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【請求項２５】入力された映像信号の処理手段をさらに有し、前記処理手段は、入力映像信号を各原色に分離する原色分離手段と、分離された各原色信号に対応するルックアップテーブルと、前記ルックアップテーブルの出力から映像信号を生成する信号生成部とを有することを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投射型画像表示システム及びその色補正方法に関し、特に色や光強度の変化等を補正するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のプロジェクタ（画像表示手段）からの部分画像をスクリーン上で合成して１画面の画像として表示するマルチプロジェクションディスプレイシステム（多画面投射型画像表示システム）では、複数のディスプレイ間の特性の違いによって生じる色や輝度の違いを補正することは重要な課題である。例えば、特開2001-54131号には、分光計、画像撮影装置、色差計又は照度計のいずれかの測定手段を使用して各ディスプレイの特性データを測定し、複数の表示画面の色再現性の違いを補正する方法が記載されている。これにより、複数のディスプレイによってスクリーン上に投影される画像を不連続性を感じない１枚の画像として認識できるようにすることが可能である。
【０００３】しかしながら、上述した補正方法では、各ディスプレイがそれぞれに経時変化を起こし再び補正が必要となった場合には、ユーザーが前記測定手段を設置して測定を行うか、サービスマンが現地に赴き前記測定手段を使用して測定を行う必要があり、非常に面倒である。
【０００４】また、ホワイトバランスやコンバーゼンス誤差を補正するために、ディスプレイ内外に光検出手段を配する場合がある。例えば特公平7-121129号には、表面に専用の加工を施したミラーやハーフミラーを光路中に配置し、その裏面側に光検出手段を配置するという提案がなされている。また、特開平7-284120号には、ディスプレイのオーバースキャン部に光検出手段を配置するという提案がなされている。これにより、各ディスプレイからの投射光を光検出手段で測定でき、ホワイトバランスやコンバーゼンス誤差の補正が可能である。
【０００５】しかしながら、表面上に専用の加工を施したミラーやハーフミラーの裏面側に光検出手段を配置して投射光を検出する場合、ミラーの表面を加工したことによってスクリーン上で部分的或いは全体的な光量の低下が多かれ少なかれ起き、画質が劣化するという問題がある。
【０００６】また、例えば特開平8-292495号には、光源の発光輝度の変化を検出してランプの交換時期を警告するディスプレイシステムが提案されている。これにより、ランプが切れる以前にランプ交換の必要性を知ることができる。
【０００７】しかしながら、上述した技術では、ランプの交換に関連する情報を知らせることを想定しているだけである。そのため、多画面のカラー画像表示装置において、ランプの交換は不要だが、画面間の簡易的な色補正が必要であるといった情報、或いは簡易的は補正ではなく測色計等を用いての補正が必要であるといった情報は得ることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、補正に手間がかかり煩雑であるといった問題、補正手段によって画質が劣化するといった問題、或いは補正処理の必要性を知らせることができないといった問題があった。
【０００９】本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、補正の煩雑さを低減すること、補正手段による画質劣化を抑制すること、或いは補正処理の必要性を容易に認識することが可能な投射型画像表示システム等を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る投射型画像表示システムの色補正方法は、カラー画像表示手段からスクリーンに映像を投影する投射型画像表示システムの色補正方法であって、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期ＸＹＺ３刺激値を測定する工程と、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期光強度値を測定する工程と、前記測定した初期ＸＹＺ３刺激値と前記測定した初期光強度値との相関関係を求める工程と、前記初期調整時から所定時間経過後に前記スクリーンに投影される映像の各原色の最大発光時の光強度を測定する工程と、前記測定した最大発光時の光強度値と前記求めた相関関係とから、前記所定時間経過後の前記スクリーン上の映像のＸＹＺ３刺激値を推定する工程と、前記推定したＸＹＺ３刺激値から色補正係数を算出する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】本発明に係る投射型画像表示システムは、カラー画像表示手段からスクリーンに映像を投影する投射型画像表示システムであって、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期ＸＹＺ３刺激値と、初期調整時に前記スクリーンに投影される映像の初期光強度値との相関関係を求めて記憶する手段と、前記初期調整時から所定時間経過後に前記スクリーンに投影される映像の各原色の最大発光時の光強度を測定する手段と、前記測定した最大発光時の光強度値と前記記憶した相関関係とから、前記所定時間経過後の前記スクリーン上の映像のＸＹＺ３刺激値を推定する手段と、前記推定したＸＹＺ３刺激値から色補正係数を算出する手段とを有することを特徴とする。
【００１２】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線を反射させて前記スクリーンへ導くためのものであって、前記光線が反射する面全体が均一な反射率となるように構成された反射ミラーと、前記反射ミラーの前記光線が反射する面とは逆の面側に設けられ、前記光線のうち前記反射ミラーを透過した光線の光強度を測定する光強度測定手段とを有することを特徴とする。
【００１３】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、表示用カラー画像データがそれぞれ入力することにより、１画面のカラー画像として合成表示される部分カラー画像をそれぞれ表示する複数の部分カラー画像表示手段と、前記各部分カラー画像表示手段が表示する画像の光強度値をそれぞれ測定するための複数の光強度測定手段と、前記複数の光強度測定手段で測定した複数の光強度値を比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて警告を発する警告手段とを有することを特徴とする。
【００１４】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、表示用カラー画像データがそれぞれ入力することにより、１画面のカラー画像として合成表示される部分カラー画像をそれぞれ表示する複数の部分カラー画像表示手段と、前記各部分カラー画像表示手段が表示する画像の光強度値をそれぞれ測定するための複数の光強度測定手段と、経時劣化の原因になり得る要素を点数化し、この点数を前記光強度測定手段の測定結果に応じて積算する点数積算手段と、前記点数積算手段での積算結果に基づいて警告を発する警告手段とを有することを特徴とする。
【００１５】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線を反射させて前記スクリーンへ導くための反射ミラーと、前記反射ミラーで反射した光線の光強度を測定する光強度測定手段と、通常の画像投影時には前記反射ミラーで反射した光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記反射ミラーの角度を変化させて前記反射ミラーで反射した光線が前記光強度測定手段に照射されるように、前記反射ミラーの角度を変化させる反射ミラー駆動手段とを有することを特徴とする。
【００１６】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線の光強度を測定する光強度測定手段を有し、前記投射型画像表示システムは、さらに、通常の画像投影時には前記光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記スクリーンと前記画像表示手段との間に前記光強度測定手段が位置して前記光線が照射されるように、前記光強度測定手段を移動させる移動手段と、前記スクリーンを透過して前記画像表示手段側に入射する外光を遮蔽するための外光遮蔽手段とを有することを特徴とする。
【００１７】また、本発明に係る投射型画像表示システムは、画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段が表示する画像を投射するための投影光学系と、前記投影光学系で投射された画像を映し出すスクリーンとを有する投射型画像表示システムであって、前記投影光学系は、前記画像表示手段からの光線の光強度を測定する光強度測定手段を有し、前記投射型画像表示システムは、さらに、通常の画像投影時には前記光線が前記光強度測定手段に照射されないようにし、光強度測定時には前記スクリーンの前記画像表示手段側とは逆側の面上において前記光線が照射されるように、前記光強度測定手段を移動させる移動手段を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係る背面投射型カラー画像表示システムの構成例を示したものである。なお、本発明は背面投射型のカラー画像システムに特に限定されるものではないが、本実施形態では背面投射型を例にとって説明する。
【００２０】本投射型カラー画像表示システムは、３刺激値測定部１１と、光強度測定部１２と、記憶部１３と、推定部１４と、色補正係数算出部１５と、画像変換部１６と、カラー画像表示部１７と、スクリーン部１８と、反射ミラー２１とから構成されている。
【００２１】３刺激値測定部１１は、例えば分光計などの３刺激値ＸＹＺが測定可能な測定器からなる。この３刺激値測定部１１を用いて、プロジェクタなどのカラー画像表示部１７からスクリーン部１８へ投影された画像の各原色毎のＸＹＺ３刺激値を、工場などで行う初期調整の際に測定する。
【００２２】光強度測定部１２は、フォトダイオードなどの光の強度を測定することが可能な受光素子からなる。この光強度測定部１２により、３刺激値測定部１１と同様に、カラー画像表示部１７からスクリーン部１８へ投影される画像の各原色毎の光強度値を、工場などで行う初期調整の際に測定する。
【００２３】初期調整時における３刺激値測定部１１と光強度測定部１２の測定では、各原色毎に数段階の光強度レベルで同じ画像の同じ領域をできるだけ同時に測定し、各原色毎のＸＹＺ３刺激値と光強度値との相関関係を求め、記憶部１３にこの相関関係を記憶させる。３刺激値測定部１１と光強度測定部１２とで同じ領域を測定するのは、カラー画像表示部１７の画面内での光強度やγのむらによる相関関係への影響を極力避けるためである。
【００２４】図２は、原色ＲのＸ値と光強度値との相関関係の一例を示したものである。相関関係の求め方としては、例えば図２のように５段階の光強度レベルで測定を行い、その間を線形補間で求める方法などが考えられる。この時、光強度値との相関関係を求める３刺激値ＸＹＺは、３つのうち最も値が大きなものを選ぶのがＳ／Ｎ比が良く望ましい。本発明者らの検討では、原色Ｒ（赤）ではＸ、原色Ｇ（緑）ではＹ、原色Ｂ（青）ではＺを選ぶ、或いは、原色Ｒ及びＧではＹ、原色ＢではＺを選ぶと、光強度値との相関関係がほぼ線形となり、後述のＸＹＺ３刺激値の推定が容易であった。
【００２５】初期調整から時間が経過した後、カラー画像表示部１７からスクリーン部１８上へ投影された画像の各原色の最大発光時の光強度値を光強度測定部１２で測定する。この経時変化後の光強度値と、記憶部１３に記憶させたＸＹＺ３刺激値と光強度値の相関関係とから、推定部１４で経時変化後の各原色のＸＹＺ３刺激値のうちの一つを推定して求める。
【００２６】次に、各原色毎に推定によって求めたＸＹＺ値と、初期調整時に測定したＸＹＺ値とから、色補正係数算出部１５により後述の方法によって色補正係数を算出する。
【００２７】算出された各画像表示部毎の色補正係数を画像変換部１６に送る。画像変換部１６では、入力された各画像表示部１７毎の映像信号のそれぞれに対応する色補正係数に基づいて画像変換処理を行い、各画像表示部１７に変換された映像信号を送る。各画像表示部１７では、補正された映像信号に基づいた画像をスクリーン部１８に投影することで、各画面間の経時変化による色のずれが解消された１枚の画像がスクリーン上に表示されることとなる。
【００２８】このように、本実施形態では、初期調整時にのみ分光計等の３刺激値測定部を用いて測定を行い、それ以降はシステム内の光強度測定部によって調整（経時劣化の補正）を行うので、使用者は分光計等による煩雑な測定を行わなくてすみ、補正処理の手間を大幅に軽減することができる。
【００２９】次に、多画面投射型ディスプレイの基本的な色再現方法の一例について説明する。
【００３０】映像信号源から画像変換部１６に入力される各原色の信号値をＲin、Ｇin及びＢin（入力信号値）とし、出力される各原色の信号値をＲout、Ｇout及びＢout（出力信号値）とする。入力信号値は各カラー画像表示部１７の特性には依存しない。画像変換部１６では、これらの入力信号値Ｒin、Ｇin及びＢinを、各カラー画像表示部１７の色再現特性に応じて、表示に適した表示信号値Ｒout、Ｇout及びＢoutに変換する。入力信号値Ｒin、Ｇin及びＢinをＸＹＺ３刺激値に変換するためのマトリックスＡの要素をａとすると、その関係は、【数１】

と表わすことができる。
【００３１】また、ＸＹＺ刺激値と表示信号Ｒout、Ｇout及びＢoutとの関係は、【数２】

と表わすことができる。
【００３２】Ｘr、Ｙr及びＺrは信号値Ｒoutによる最大発光時のＸＹＺ値であり、同様にＸg、Ｙg及びＺgは信号値Ｇoutによる最大発光時のＸＹＺ値、Ｘb、Ｙb及びＺbは信号値Ｂoutによる最大発光時のＸＹＺ値で、各カラー画像表示装置の色再現特性を表わす。また、添え字のｉは、画像表示装置固有の識別記号であり、例えば１〜４などを表す。
【００３３】前記式１及び式２より、出力信号値Ｒout、Ｇout及びＢoutは、【数３】

と表わすことができる。
【００３４】マトリックスＡを表示システムに関連する何かの値として決め、各表示装置の各原色毎の最大発光時におけるＸＹＺ３刺激値を測定することによって、各画面間の色補正係数を算出することができる。マトリックスＡには、例えばｓＲＧＢ規格で決められているような以下のマトリックス【数４】

を用いてもよい。
【００３５】本発明では、初期調整時のみ測色計などでＸＹＺ３刺激値を測定し、以降の色補正は光強度センサなどで光強度値のみを測定し、その光強度値から補正に必要なＸＹＺ値を推定して色補正を行う。
【００３６】光強度値からＸＹＺ３刺激値を推定する際には、図２に示すような相関関係を求めておき、推定を行う。一般に、センサ出力値がセンサへの入射光の光強度に対して線形な出力を示すような感度の範囲で使用すれば、各原色のＸＹＺ値の最も大きな値と光強度値との関係は線形になり、関係式は１次式で求めることができる。
【００３７】式２は、以下の式５【数５】

のように変形することができる。
【００３８】ここで、ｘ、ｙ、ｚは色度値を表わし、ＸＹＺ３刺激値との関係は、【数６】

となっている。これに式１を代入することにより、入力信号値Ｒin、Ｇin及びＢinと出力信号値Ｒout、Ｇout及びＢoutとの関係を求めることができる。
【００３９】一般にプロジェクタの経時変化では、各原色のＸＹＺの比は変化するものの、色度座標ｘｙｚは変化しない。よって、ＸＹＺに係る２つのマトリックスＣ、Ｄのうち、Ｄは初期調整時にだけ測定すればよく、Ｃのみを経時変化後に測定すればよい。Ｃの０以外の要素は光強度センサの光強度値からＸＹＺ値を推定して求めることができるので、光強度値だけで経時劣化による色の補正を行うことが可能となる。
【００４０】ここではＲではＸ、ＧではＹ、ＢではＺの３刺激値を選び、それについて式５で正規化しているが、これは一般に各原色では各値が３刺激値中の他の値よりも大きいためである。値の大きなものを選んだ方がＳ/Ｎ比が良くなるが、Ｓ/Ｎ比に問題がなければ、ＲではＹ、ＧではＹ、ＢではＺと異なる選び方をしても問題はない。
【００４１】次に、ユーザーに測定していることをあまり意識させない光強度測定のタイミングについて説明する。
【００４２】例えば、システム終了時に毎回一連の処理として、補正処理のなされていないＲＧＢの最大発光画像を表示して測定するという方法があげられる。システム終了時に測定を行うのは、液晶プロジェクタなどのディスプレイは通常、電源投入後しばらくの間は光強度が不安定なため、信頼性のあるデータの測定が難しいことによる。そして、表示を行っていない間に色補正に関する推定及び算出を行って画像変換部に算出された色補正係数を送っておき、次回の画像表示部の立ち上げ時にこの補正を反映させるというものである。
【００４３】また、システム終了時に表示する補正のなされていないＲＧＢの最大発光画像は全面均等である必要はなく、測定対象領域のみ所望の画像が表示されていればよい。従って、例えばシステム終了時の画像がメーカーのロゴ等を含み、測定に必要な箇所だけ模様のように補正なしのＲＧＢ最大発光画像が表示される画像を表示し、測定を行うことも可能である。
【００４４】また、補正なしのＲＧＢの最大発光の画像を表示するのが不自然な場合、補正済みのＲＧＢの単色画像を表示するようにしてもよい。ただし、測定された光強度に画像変換部で施している補正の逆補正をかけて無補正時の最大発光の光強度値を算出して求め、色補正のための演算に使用する。このようにして測定された光強度値に逆補正をかけて使用するのであれば、通常の一連のコンテンツを表示している最中に測定対象領域に測定可能な単色画像が表示される際に、必ず測定を行うという方法も考えられる。
【００４５】以上の測定タイミングで測定することにより、ユーザーは色補正のための光強度測定を行っていることを感じることなく、常にディスプレイ間の色が合った画像を表示することが可能となる。
【００４６】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４７】本実施形態は、図１に示した主として反射ミラー部２１に関するものである。図３に、光強度測定部１２と反射ミラ−部２１からなる投影光学系の構成例を示す。
【００４８】本実施形態では、カラー画像表示部１７からの光をスクリーンへ導くための反射ミラー部２１の裏面側、つまりミラーを挟んで画像表示部１７と反対側に光強度測定部１２が配置されている。反射ミラー部２１は、ガラスなどの高透過率材料に金属膜が蒸着されて作られており、８０％以上で９９％以下の高反射率を持ち、大部分の光量を反射するが、反射されないごく微弱な光量を透過させる。この透過した微量の光が光強度測定部１２の受光面に入射するように配置する。また、反射ミラー２１の反射面は平面又は曲面となっている。
【００４９】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明に関する従来の技術に係る反射ミラー部２１及び光強度測定部（光輝度測定部）１２の構成について示したものである。図４（ａ）は、反射ミラーに小さな穴を開け、光強度測定部１２に画像表示部からの光が届くように加工されたものである。図４（ｂ）は、光強度測定部１２を配する部分のみ反射率を落として透過率を上げるように加工し、ミラー前面の反射率を５０％前後にしたものである。このように、従来はミラーに何らかの加工が施されており、そのため光量低下等によって画質が劣化する。
【００５０】これらの方式と比べて、本実施形態の反射ミラー２１は、ミラーに対して反射率を下げるような特別な加工を施しておらず、反射面全体が均一で高反射率となるように構成されている。そのため、光を測定することによる表示画像の画質の劣化が生じない。言いかえれば、もともとスクリーン上での画像の表示には不要な、捨てられていた光を測定しているため、光強度測定による光量の低下が生じない。
【００５１】また、光強度測定部１２の受光面は、照射される光線の主な成分に対して垂直であることが望ましい。これは、光強度測定部１２が一般に指向性を持ち、受光面に対して垂直に入射した光に対する感度が最も高いためである。図５に一般的なフォトダイオードの指向特性の例を示す。
【００５２】また、例えば図６のように、４つの画像表示装置を使用して１枚の画像を表示する場合、光強度測定部１２で測定を行う画像の測定対象領域は、各画面（各画像）の互いに近接する領域であることが望ましい。これは各画面の隣接領域付近での色のずれが最も目立つためであり、この領域付近での色の補正が重要なためである。
【００５３】また、これまでの図では、光強度測定部１２は各カラー画像表示部１７に対してそれぞれ一つ備えられている。図７にフォトダイオードの分光感度特性の一例を示すが、波長によって分光感度が異なる。このため、測定する色毎に増幅器の増幅率を切り換えて、各原色の測定値が最適な数値範囲に収まるような状態で光強度値の測定を行うことが望ましい。
【００５４】（第３の実施形態）図８は、本発明の第３の実施形態に係る多画面投射型カラー画像表示システムの構成例を示したものである。
【００５５】本多画面投射型カラー画像表示システムは、画像表示部３１と、光強度測定部３２と、反射ミラー部３３と、スクリーン部３４と、測定値比較部３５と、警告部３６とからなる。なお、図８に示した構成は図１に示した構成と比べて画像表示装置３１の台数と並び方が異なっているが、これ自体には特に意味はなく、本発明の全ての実施形態に記載されている内容はプロジェクタの台数及び並び方に依存するものではない。
【００５６】所定の映像信号を各画像表示部３１に入力し、各画像表示部３１からスクリーン部３４への投射光の光強度値を、各画像表示部３１に対応して設置されている各反射ミラー部３３の裏面に設けられた光強度測定部３２によって測定する。測定された各光強度値は比較部３５に入力され、比較部３５で各光強度値の大小が比較される。そして、光強度値が最も高いものに対して光強度値が最も低いものの値が例えば５０％以下であった場合に、警告部３６に対して最も光強度が低いカラー画像表示部３１の識別情報（固有番号等）を伝える。警告部３６には各画像表示部３１に対応する各映像信号が入力されているので、これらの映像信号のうち、問題のあった画像表示部３１に対応する映像信号上に警告信号を重畳する。この重畳済みの映像信号が画像表示部３１に送出され、表示される映像上に警告が表示されるため、ユーザーはスクリーン上の画像を見て色補正処理が必要かどうかを認識することができる。
【００５７】なお、第１の実施形態で説明した色補正方法がまだ有効な範囲内かどうかを比較部３５で比較判断し、補正が有効でない程度まで劣化を起こしている場合に、警告情報をスクリーン３４上に表示するようにしてもよい。また、比較部３５で各画像表示部３１の光強度の測定値の平均値を求め、最も光強度が低いものの光強度値が平均値に対して５０％以下である場合に、警告部３６から警告信号を発してもよい。図９は、これについて示したものである。各画像表示装置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの光強度値をそれぞれＶa、Ｖb、Ｖc及びＶdとして、４台の画像表示装置の光強度値の平均値をＶavとしている。図の例では、Ｖdが最小で、かつＶavの値より小さいことを示している。また、一連の表示画像の中に光強度測定のための画像を含ませ、該画像が表示された際に光強度測定を行うようにしてもよい。さらに、警告方法としては、映像信号上に警告信号を重畳するだけでなく、音声などで警告をするようにしてもよい。
【００５８】このように、本実施形態では、測定された光強度値の比較結果に基づいて所定の警告を行うので、ユーザーは補正処理の必要性を容易かつ確実に認識することができる。
【００５９】（第４の実施形態）図１０は、本発明の第４の実施形態に係る多画面投射型カラー画像表示システムの構成例を示したものである。
【００６０】本多画面投射型カラー画像表示システムは、画像表示部４１と、光強度測定部４２と、反射ミラー部４３と、スクリーン部４４と、点数積算部４６と、警告部４７とからなる。
【００６１】各画像表示部４１からスクリーン部４４への投射光の光強度値を、各画像表示部４１に対応して設置されている各反射ミラー部４３の裏面に設けられた光強度測定部４２によって測定する。測定された各光強度値は点数積算部４６に入力され、点数積算部４６では、光強度値の時間毎の変動から推測できる画質劣化要因を画像表示部４１毎に点数化して、その点数化された要素を積算してゆく。そしてある画像表示部４１の点数がある一定値以上に達した時に、警告部４７にその画像表示部の識別情報（固有番号等）を伝える。警告部４７では、第３の実施形態と同様の方法でユーザーに警告情報を伝える。
【００６２】なお、測定された光強度値の変動から推測できる画質の劣化要因の例としては、「一定時間内のON/OFFの繰り返し」、「突然の電源OFF」、「一定時間内の急激な光強度の低下」、「５０時間以上の連続点灯」などがあげられる。これらの要因について、図１１に示すように、画質の劣化に与える影響の大小に応じて点数付けをしておき、点数積算部４６に記憶させておくものとする。そして、各画像表示部４１毎に点数を積算してゆく。
【００６３】このように、本実施形態では、経時劣化の原因になり得る要素を点数化してその積算結果に基づいて警告を行うので、ユーザーは補正処理の必要性を容易かつ確実に認識することができる。
【００６４】（第５の実施形態）図１２は、本発明の第５の実施形態に係る投射型カラー画像表示システムの構成例を示したものである。
【００６５】本投射型カラー画像表示システムは、画像表示部５１と、反射ミラー部５３、反射ミラー駆動部５４及び光強度測定部５５からなる投影光学系と、スクリーン部５６と、外光遮蔽部５７とから構成されている。
【００６６】画像表示部５１からの投影光を反射ミラー部５３でスクリーン部５６に導くことで映像を表示する。光強度測定部５５は、通常の画像表示時には画像表示部５１からスクリーン部５６までの間の光路中になく、光路からやや外れたところに画像表示部５１の方に受光面を向けて配置されている。光強度測定時には、ミラー駆動部５４によって反射ミラー５３の傾きを変化させることで光強度測定部５５に画像光が照射され、さらにスクリーン５６を透過してくる外光が外光遮蔽部５７によって遮断されて、測定が可能になる。そして、測定終了後には、反射ミラー駆動部５４によって反射ミラー部５３の傾きが再び元の角度に戻る。図１３に、これらの動作時における反射ミラー部５３、光強度測定部５５及び画像表示部５１からの光線の位置関係の拡大図を示した。
【００６７】このように、本実施形態では、通常の画像をスクリーン上に投影している際には、投影された画像の部分的或いは全体的な光強度落ちが生じずに画質の劣化を防止することができるとともに、光強度を測定する際には、反射ミラーの傾きを変えることで確実に光強度を測定することができる。
【００６８】図１４は、本実施形態の他の例を示した図である。本例は、光センサ移動部５８によって光強度測定部５５を移動させるものである。
【００６９】本例では、光強度測定部５５の受光部は常に画像表示部５１側を向いているが、通常の画像表示時には画像表示部５１からスクリーン５６までの間の光路中は光強度測定部５５は位置していない。画像光の光強度測定時には、光センサ移動部５８によって光強度測定部５５を画像光の光路中に移動して測定を行う。そして、測定終了後には、再び光強度測定部５５は画像光の照射されない位置に配置される。
【００７０】図１５は、本実施形態のさらに他の例を示した図である。本例も、光センサ移動部５８によって光強度測定部５５を移動させるものである。
【００７１】本例では、光強度測定部５５が、筐体の外側にかつ受光面を画像表示部５１側に向けて配置され、光センサ移動部５８によって測定時にのみスクリーン５６上を移動して画像光の光強度を測定するものである。
【００７２】このように、図１４及び図１５に示した例では、光センサ移動部によって光強度移動部を移動させることで、図１２に示した例と同様の作用効果を奏することができる。
【００７３】（第６の実施形態）次に、本発明の第６の実施形態について、図１６及び図１７を参照して説明する。
【００７４】図１６は、例えば図１に示した光強度測定部について、その一つをより詳細に示したたものである。図１６に示すように、光強度測定部を構成する各センサは、３つのセンサセル６１ａ、６１ｂ及び６１ｃと、３つの光学フィルタ６２ａ、６２ｂ及び６２ｃとから構成されている。３つのセンサセル６１ａ、６１ｂ及び６１ｃは、画像表示部の投射画角に対して充分小さく、かつ３つが密着しており、３つのセンサセル６１ａ、６１ｂ及び６１ｃによって投影画像内のほぼ同位置の光強度を測定することが可能である。３つのセンサセル６１ａ、６１ｂ及び６１ｃには、その入射方向にそれぞれ光学フィルタ６２ａ、６２ｂ及び６２ｃが設置され、各セルには対応する各フィルタを透過した光が入射するようになっている。
【００７５】図１７は、各フィルタ６２ａ、６２ｂ及び６２ｃの分光透過特性（点線）と、画像表示装置の各原色のスペクトル（実線）とを示した図である。図に示すように、フィルタ６２ａは、原色Ｂの光のみを透過し、他の原色Ｇ、Ｒについては透過しない。フィルタ６２ｂは、原色Ｇの光は透過するが、Ｂ、Ｒについては透過しない。フィルタ６２ｃは、原色Ｒの光は透過するが、Ｂ、Ｇの光は透過しない。フィルタ特性をこのように設定することで、センサセル６１ａは原色Ｂの光強度のみを、センサセル６１ｂは原色Ｇの光強度のみを、センサセル６１ｃは原色Ｒの光強度のみを常に測定することができる。すなわち、各センサセル６１ａ、６１ｂ及び６１ｃは、他の原色が発光しているか否かにかかわらず、対応する原色の光強度を測定することができる。
【００７６】これまでのセンサでは、原色の最大発光の光強度を測定する際に、画像表示装置に各原色（ＲＧＢ）の測定用画像を順次表示し、それに同期して順次センサ出力を記録しなければならなかったが、上述したような構成にすることにより、ＲＧＢ同時に最大発光させた時の各センサセル出力を記録することで、瞬時に測定が終了する。ＲＧＢ同時に最大発光させることは、すなわち白色を表示することになり、スクリーンの画面上でも通常の表示から切り換わった際に違和感が無いので、通常の観賞用コンテンツの合間などに極短時間白色を表示して測定を行うことができる。
【００７７】また、この測定のときはセンサに入射する部分のみが白色表示であればよく、センサに入射しない部分の映像は任意の色でよい。このことを利用して、測定時に表示する測定用画像として図１８のようなものを用いることで、より一層違和感を抑制することができ、画面を観賞する者に意識させないで測定を行うことができる。図１８は、画像表示装置を４つ用いて大きな１画面を構成するシステムに適用できる測定用画像である。文字部分が黒で背景が白色表示である。時刻表示はもちろん実際の時刻を表示する。点線で囲まれた部分がセンサに入射する部分に相当し、実際の画像にはこの点線は無い。このような測定用画像を用いて例えば毎定時に測定を行うようにすれば、鑑賞者は単に時報の表示と思い、鑑賞者に全く意識させずに測定を行うことができる。
【００７８】（第７の実施形態）次に、本発明の第７の実施形態について、図１９を参照して説明する。
【００７９】図１９は、例えば図１に示した光強度測定部について、その一つをより詳細に示したたものである。図１９に示すように、光強度測定部を構成する各センサは、１つのセンサセル７１と、３つの光学フィルタ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃと、これらの光学フィルタ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃを切り換えるフィルタ駆動部７３とから構成されている。フィルタ駆動部７３は、図示しないフィルタ制御部からの信号に従って左右に移動することで、フィルタ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃを切り換える。
【００８０】各フィルタ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃの分光透過特性と、画像表示装置の各原色のスペクトルとの関係については、図１７と同様である。したがって、フィルタ特性を図１７のように設定し、フィルタ駆動部７３によって各フィルタ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃの切り換えを適宜行うようにすることで、センサセル７１は、フィルタ７２ａが適用されているときには原色Ｂの光強度のみを、フィルタ７２ｂのときには原色Ｇの光強度のみを、フィルタ７２ｃのときには原色Ｒの光強度のみを測定することができる。すなわち、各フィルタを切り換えることで、他の原色が発光しているか否かにかかわらず、対応する原色の光強度を測定することができる。
【００８１】上記のような構成にすることにより、ＲＧＢ同時に最大発光させた時にフィルタ７２ａからフィルタ７２ｃへと順次フィルタを切り換えて、対応するセンサセル出力を記録することで、測定が終了する。ＲＧＢ同時に最大発光させることは、すなわち白色を表示することになり、スクリーンの画面上でも通常の表示から切り換わった際に違和感が無いので、通常の観賞用コンテンツの合間などに極短時間白色を表示して測定を行うことができる。また、上記構成にすることで、センサセルを複数用いる場合に対し、測定する位置が同じであるため、ＲＧＢの各測定値の精度を向上させることが可能である。
【００８２】なお、第６実施形態と同様に、測定用画像として図１８のようなものを用いることで、画面を観賞する者に意識させないで測定を行うことができる。
【００８３】（第８の実施形態）次に、本発明の第８の実施形態について、図２０を参照して説明する。
【００８４】図１に示した複数のカラー画像表示部１７を用いて１つの大画面を構成する装置において、第１の実施形態では各カラー画像表示部１７の画面間の色を合わせる際にマトリクス変換を行ったが、本実施形態ではマトリクス変換をしないで各画面間の色を合わせるようにしている。
【００８５】図２０は、図１に示した画像変換部１６等の構成を示したものである。画像変換部１６は、入力画像信号をＲＧＢに分離する複数のＲＧＢ分離部８１、分離されたＲＧＢの各信号に対応する複数のＬＵＴ（ルックアップテーブル）８２、ＲＧＢに対応したＬＵＴ８２の出力からビデオ信号を生成する複数のビデオ信号生成部８３とから構成されている。
【００８６】ＬＵＴ８２は、各画像表示部１７の各原色毎に設けられており、入力信号に対する画像表示部１７への出力値が格納されている。ＬＵＴ８２に格納する値は、ＬＵＴ８２を通さない（ＬＵＴ８２の出力が入力と等しい）場合の画像表示部１７のスクリーン上での光強度を各原色（ＲＧＢ）毎に且つ各階調において測定した結果に基づき、各原色に対する所定入力値に対して一定の光強度となるよう設定される。複数の画像表示部１７の画面間において各原色（ＲＧＢ）の色度が等しい場合はこれでもよいが、一般的に画面間での各原色の色度値が異なる場合が多く、このような場合には白を出力したときに画面間の色差が目立つ。そこで、ＬＵＴ８２に格納する値を算出する際に、各原色の光強度だけではなく、白出力時の色度値を合わせるように補正を行う必要がある。以下、このような補正を行う方法について説明する。
【００８７】第１の実施形態で述べた方法により、各画像表示部１７の各原色の最大発光時の３刺激値ＸＹＺが推定される。Ｒの推定ＸＹＺ３刺激値をＸ'R(j)、Ｙ'R(j)、Ｚ'R(j)とし、Ｇ及びＢについても同様にＸ'G(j)、Ｙ'G(j)、Ｚ'G(j)及びＸ'B(j)、Ｙ'B(j)、Ｚ'B(j)とする。これを用いて白色の最大発光時のＸＹＺを算出し、用いられる複数の画像表示部１７での平均値を求め、これを目標白色のＸＹＺ３刺激値として、ＸWAVE、ＹWAVE、ＺWAVEと表す。
【００８８】目標白色を再現するためのＲ、Ｇ、Ｂゲイン値ＧR(j)、ＧG(j)、ＧB(j)を、以下の式７により、【数７】

として算出する。ただし、ｊは各画像表示部１７に対応する記号である。
【００８９】上記のようにして算出されたゲイン値に対して、最終的なＷＢ調整用係数ＣR(j)、ＣG(j)、ＣB(j)を、以下の式により、ＣR(j)＝ＧR(j)／ＧG(j)ＣG(j)＝1.0ＣB(j)＝ＧB(j)／ＧG(j)として決定する。
【００９０】ＬＵＴ８２に格納する値は以下の手順で求める。ＬＵＴ８２を通さない（ＬＵＴ８２の出力が入力と等しい）場合の画像表示部１７のスクリーン上での光強度を各原色（ＲＧＢ）毎に且つ各階調において測定した結果に基づき、各原色に対する所定入力値に対して一定の光強度となるように目標値を決める。この目標値に、上記のようにして算出した係数を乗じた値を新しい目標値とし、所定入力値に対して目標値が出力値となるように求める。
【００９１】このようにして求めたＬＵＴを用いることで、画面間の原色色度が異なる場合でも、白色を表示した際に画面間の色差が目立たなくなる。
【００９２】なお、本実施形態では、ＬＵＴ８２を各画像表示部１７の各原色毎に１つ用いたが、１台の画像表示部１７の画面を分割して、分割された領域１つに対して１つのＬＵＴを用いる構成としてもよい。これによりＬＵＴの数が増加することになるが、画像表示部１７の面内に色ムラがあるような場合には、有効に補正することができる。
【００９３】以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【００９４】
【発明の効果】本発明によれば、初期調整時にのみ３刺激値測定手段を使用し、それ以降の調整はシステム内の光強度測定手段の測定結果に基づいて行うので、使用者は煩雑な測定を行わなくてすみ、補正処理の手間を大幅に軽減することが可能となる。
【００９５】また、本発明によれば、本来スクリーンに到達するはずの光量を損なわずに光強度測定手段によって測定を行うことができるため、表示画像の画質の劣化を防止することが可能となる。
【００９６】また、本発明によれば、画質の劣化によって補正処理が必要な場合に警告が発せられるので、使用者は補正処理の必要性を容易に知ることが可能となる。
【出願人】 【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号
【出願日】 平成１３年１２月５日（２００１．１２．５）
【代理人】 【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
【公開番号】 特開２００３−１７４６５１（Ｐ２００３−１７４６５１Ａ）
【公開日】 平成１５年６月２０日（２００３．６．２０）
【出願番号】 特願２００１−３７１７８６（Ｐ２００１−３７１７８６）