背面投射型表示装置および背面投射型表示装置の制御方法およびプログラム
【課題】ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能とし高画質な表示装置を提供する。
【解決手段】光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、光測定手段による測定結果に基づいてライトバルブを制御する制御手段とを備える。
【解決手段】光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、光測定手段による測定結果に基づいてライトバルブを制御する制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型表示装置の表示制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）放送などの映像ソースを始めとした高画質の映像ソースが豊富になってきている。また、会議室でのプレゼンテーションなどでもコンピュータの映像を用いることが一般的になってきている。そのため、これらの用途に用いる映像装置への高画質化、大画面化の要求がますます強くなっている。このような高画質、大画面の表示装置を安価に実現する有力な技術として背面投射型表示装置がある。
【０００３】
背面投射方式（リアプロジェクション方式）の映像装置は、当初、高輝度ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）により映像を投影するものが主流であった。しかし、近年では、透過型液晶や反射型液晶、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などのライトバルブを利用した背面投射方式の映像装置が主流になっている。これらの装置では、ライトバルブに光を照射し、当該ライトバルブの像面からの映像光を投射光学系によってスクリーンに拡大投射する。ライトバルブとしては、画素間の継ぎ目が目立たず、光制御効率の高いという特性を有するＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）パネルが多く用いられるようになってきている。なお、ＬＣＯＳパネルとは、半導体基板上に液晶層を構成した反射形液晶パネルのことである。また、光源としては、その発光効率の高さから、超高圧水銀ランプや、メタルハライドランプなどの放電ランプが用いられている。
【０００４】
ところで、上記光源としての放電ランプは、使用時間が長くなるにつれ一般的に輝度レベルが下がってくる。これは、ランプ電極の金属が蒸発しランプのガラス内面部分に蒸着し黒くなる黒化と呼ばれる現象や、ガラスが紫外線などにより結晶化し白濁する失透とよばれる現象によるものである。また、点灯開始時から一定の時間までは、ランプ内部の水銀の蒸気量が刻一刻と変化する。そのため、この期間においてはランプの発光スペクトルが変化し、輝度、および白点（ホワイトバランス）などが変化する。また、液晶パネルにおいても、温度変化などにより液晶の透過特性などが変化し、ホワイトバランスがずれるなどの問題があった。
【０００５】
これらの問題に対して、投射光を検出して輝度やホワイトバランスなどを補正する方法がいくつか提案されている。たとえば特許文献１では、透過型液晶パネルからの光を集光し、その焦点部分に設けられた絞りの開口部分の外周にセンサを設ける技術が開示されている。開口部分の外周にセンサを設けることにより、スクリーンへの表示に影響を与えることなく液晶パネルの散乱特性の変化を把握可能としている。また、特許文献２では、背面投射型の表示装置において、予め投射範囲をスクリーンより広い範囲に設定し、スクリーンホルダー（外周部）の各辺に表示部分に突出しないようセンサを配置する構成が開示されている。また、特許文献３においては、反射ミラー越しに微弱な光を検出する構成が開示されている。
【特許文献１】特開平０８−２９２４０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４２２９３号公報
【特許文献３】特開２００３−１７４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ライトバルブにおいては、温度などによる透過率の変化のほか、その液晶セル内のセルギャップのばらつきなどにより、同じ駆動電圧を印加しても、画面上の表示位置によって透過率に変動が生じることがある。その結果スクリーンに投影される映像に輝度のムラが生じ得る。また、高精細な画像表示を行う装置の場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色にそれぞれ、液晶パネルを用意し、それぞれの色毎に独立して制御を行う構成をとることが多い。このような三板構成の場合、それぞれのパネルが上述した輝度のムラを有していると、画面上の表示位置によって色のムラが発生してしまうことになる。
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術においては、表示部には表示されない部分の光、つまり、光の一部分しか検出してい。そのため、画面上の全体的なムラなどを測定し補正する事は出来ない。また、スクリーン周辺にセンサを設けるには、拡大表示などを行い表示部には表示されない部分が存在することが前提となる。つまり、いわゆるオーバースキャンを行う必要が生じる。しかし、ＰＣ画面等を表示する場合には、全画面をスクリーン内に表示する必要がある。つまり、オーバースキャンは出来ず、検出そのものが出来なくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能とし高画質な表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明による投射型表示装置は以下の構成を備える。即ち、
光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、光測定手段による測定結果に基づいてライトバルブを制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能とし高画質な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明に係る投射型表示装置の第１実施形態として、ＬＣＯＳパネルを用いた背面投射型表示装置を例に挙げて以下に説明する。
【００１３】
＜背面投射型表示装置の構造＞
図１は、背面投射型表示装置を投射面背面から見た時の概略構造図である。つまり、装置の内側から見た構成を示している。
【００１４】
背面投射型表示装置の筐体１０１内において、光学系はおおまかに、投射ユニット１０４、全反射フレネルスクリーン１０２、天井ミラー１０３から構成されている。
【００１５】
投射ユニット１０４から投射された光ａは天井ミラー３で反射され、光ｂとしてスクリーン１０２に投射される。スクリーン１０２の四隅に対応する光も、それぞれ天井ミラーで反射されて、スクリーンに投射する。スクリーン１０２に投射した光は、後述のように、スクリーン１０２面を構成するプリズム内の全反射によって、ユーザの位置する方向に射出される。
【００１６】
図２は、投射ユニット内部の概略構成を示した図である。
【００１７】
投射ユニット１０４は、光源である放電ランプ１０５を備えている。また、ダイクロックミラー２０１、ミラー２０２、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２０３、ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９、クロスダイクロプリズム２０４、レンズ２０５を備えている。そして、これらの光学系において、オフアキシャル光学系２０６を備えている。
【００１８】
投射型表示装置に用いられる光源としては、その効率、短アーク長などの理由から、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプ１０５が多く用いられている。これら放電ランプ１０５に対し電圧を印加することにより、水銀蒸気などによる高輝度な光が得られる。
【００１９】
光源１０５からの光は、ダイクロイックミラー２０１にて、ＲＧＢ各色に分離される。図では、２０１ａによってＲ＋Ｇの光とＢの光を分離し、２０１ｂによってＲの光とＧの光を分離している。分離されたＲＧＢそれぞれの光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２０３を介してＬＣＯＳパネル２０７，２０８，２０９に入射される。
【００２０】
ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９は、ＲＧＢ各色毎の映像信号に応じて駆動されており、映像信号に応じた反射光が再びＰＢＳ２０３を通過し、クロスダイクロプリズム２０４に入射される。クロスダイクロプリズム２０４に入射したＲＧＢそれぞれの光（映像）は、当該クロスダイクロプリズム２０４により合成され、レンズ２０５やオフアキシャル光学系２０６を経由して、天井ミラー１０３に向けて投射される。なお、ここで、光軸をずらしたオフアキシャル光学系２０６を採用することで、先の全反射フレネルスクリーン１０２と組み合わせた際の、スクリーン１０２上での中心部と周辺部との輝度差を低減可能としつつ装置の薄型を達成することが出来る。
【００２１】
図３は、投射ユニットからの光がスクリーンに投射される様子を模式的に示した図である。図３の白抜き矢印が、スクリーン１０２に投射される映像光の光路を示している。そして、後述するように、この映像光の大部分はスクリーン１０２の前面（図面の左方向）、つまりユーザの位置する方向に向かうことになる。
【００２２】
ただし、微小ながら図３の黒色の矢印で示されるような反射光が微量に存在する。この反射光は、フレネルスクリーン１０２の装置内部側の表面で反射する光である。スクリーンの材質、表面処理などにもよるが、入射光のうちの１〜５％の光が、反射光としてスクリーンと反対側に出てくることになる。
【００２３】
図４は、全反射フレネルスクリーン１０２の中心から動径方向に切断した際の断面の一部を拡大した図である。スクリーン１０２の装置内部側の表面はプリズム状になっている。なお、図４において断面左側はアクリル樹脂などで構成されるスクリーン１０２であり、断面右側は装置内部の空間（空気）となっている。
【００２４】
プリズムは、天井ミラー１０３からの光ｂを、鑑賞方向であるｃに向けて全反射するようその頂点角度が決定されている。プリズムの入射面４０１がスクリーン面となす角をθｓ、プリズムの頂角をθｔ、光線ｂのスクリーン面に対する入射角をαとすると、光線ｂのプリズム面４０１に対する入射角θｉは、
θｉ＝α−θｓ （式１）
と表すことが出来る。
【００２５】
また、入射面４０１で屈折されて出射する光線ｂ’の出射角θｒは、プリズムの材料の屈折率をｎとすると、
ＳＩＮ（θｒ）＝ＳＩＮ（θｉ）／ｎ （式２）
と表すことができる。したがって、光線ｂ’の全反射面４０２への入射角θｚは、
θｚ＝θｔ−θｒ （式３）
となり、全反射させるための臨界角（ｎ＝１．４９のとき４２．１６°）以上となるようにθｔを選ぶ必要がある。全反射された出射光線ｃの方向がスクリーン面に垂直になる条件は、
θｚ＝１８０°−θｔ−θｓ （式４）
と表すことが出来る。そのため、（式１）、（式２）、（式３）を用いて整理すると
ＴＡＮθｓ＝（ＳＩＮα＋ｎＳＩＮ２θｔ）／（ＣＯＳα−ｎＣＯＳ２θｔ） （式５）
と表される。
【００２６】
すなわち、プリズム（フレネルスクリーン）の材料としてアクリル樹脂（ｎ＝１．４９）を用い、θｔ＝５８°として、α＝７２．９７°とした場合、θｓ＝６７．６０°、θｚ＝５４．４０°となる。
【００２７】
また、上記の式は画面内の任意の位置で成り立つことから、αの最小値と最大値についても同様に、ｎ＝１．４９、θｔ＝５８°としてθｓ、θｚを求めると、
αｍｉｎ＝６５．２２°のときθｓ＝６４．４９°、θｚ＝５７．５１°。また、αｍａｘ＝７８．１９°のときθｓ＝６９．６９°、θｚ＝５２．３１°となる。
【００２８】
したがって、θｔを一定にしたまま、α＝６５．２２°から７８．１９°に対して（式５）によって求まるθｓとなるよう、θｓを６４．４９°から６９．６９°まで徐々に変化させる。このようにして求められる角度となるよう、スクリーン１０２表面に形成される同心円状のプリズム群を構成することで、全画面範囲にわたって出射光線の方向をスクリーンに対して垂直とすることができる。
【００２９】
ところで、前述したように、プリズムの入射面４０１においては、透過光線ｂ’だけでなく、反射光線ｄが微量ながら生じる。この反射光線ｄの光量はプリズムの屈折率１．４９の場合、反射率は約４％程度である。なお、仮に、この光線が天井ミラー１０３に反射して再びスクリーン１０２方向に戻ってしまうと表示画面上のゴーストとして観察されてしまう。そのため、スクリーン１０２の方向に反射されないよう、θｔの値を選択する必要がある。
【００３０】
図５は、フレネルスクリーン１０２の背面、つまり装置内側から観察したフレネルスクリーンの同心円の状態を例示的に示す図である。
【００３１】
上述したように、スクリーン１０２の表面に形成されるプリズム群は、スクリーン１０２の全域で入射光ｂが全反射するように、同心円状に構成されている。ただし、その同心円の中心は本体の光軸からずれた位置に設定されている。これは、天井ミラー１０３からの光をユーザの鑑賞位置の中央方向に向けるためである。
【００３２】
ところで、スクリーン１０２上に形成されるプリズム群が同心円状に構成されているため、図４で示したスクリーン１０２からの反射光ｄは、結果的に特定の集光領域３００に集光されることになる。プリズム角度にも依存するが、本実施形態の構成においては、おおむねスクリーン１０２裏面位置に、スクリーン１０２全体からの反射光が集光されることになる。
【００３３】
＜映像信号処理＞
図６は、映像信号の処理の流れを示すブロック図である。おおまかに、映像入力回路６０１、ランプ制御回路６０２、パネル駆動回路６０３、補正回路６０７、制御部６０８、および、センサ６０９から構成される。
【００３４】
映像入力回路６０１は、外部から映像信号を入力し、解像度変換や、ＩＰ（インタレース−プログレッシブ）変換、色処理等の各種画像処理を行う回路である。
【００３５】
ランプ制御回路６０２は、放電ランプ１０５の点灯を制御する回路であり、高圧水銀ランプなどにおいてはバラスト電源などと呼ばれるものである。なお、放電ランプ１０５の替わりに、ＬＥＤを用いる場合は、この部分はＬＥＤ駆動回路となる。
【００３６】
パネル駆動回路６０３は、前述したＲＧＢ各色に対応するＬＣＯＳパネル２０７〜２０９を駆動するための駆動回路である。
【００３７】
補正回路６０７は、パネル駆動回路６０３への映像信号供給にさいし、各色映像信号のガンマ特性などを補正する補正回路である。例えば、入力信号を、指定された補正量（補正係数）により決定されるマトリックス演算などを介して補正後の出力信号を得るよう構成される。なお、補正量は補正回路６０７内に配置される書き換え可能な記憶領域に記憶されている。
【００３８】
制御部６０８は、上記それぞれの回路を制御する制御部であり、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成される。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより各種制御が実現される。なお、ＲＯＭには各種制御プログラムのほか、各種パラメータが予め記憶されている。パラメータとしては、例えば、前述した補正回路６０７のマトリックス演算に用いられる補正値の初期値や、後述するホワイトバランスの基準パラメータが記憶されている。なお、ホワイトバランスの基準パラメータとして複数の色温度（例えば、５０００Ｋ、６５００Ｋ、９３００Ｋの３つ）に対応した複数のパラメ−タを記憶するよう構成しても良い。また、制御部６０８をＡＳＩＣとして構成しても良い。
【００３９】
検出回路６０９は、図５において説明した、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に配置された光センサ６１０からの信号を検出する検出回路であり、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータなどから構成されている。なお、Ａ／Ｄコンバータなどが内蔵されたタイプのセンサを用いる場合などでは、制御部６０８と直接インタフェースすることも可能である。
【００４０】
次に、本発明での特徴的な部分である光センサ６１０について詳細に説明する。背景技術において説明したように、従来光センサを利用する場合は、スクリーン押さえ部分などにセンサを配し、拡大投影（オーバースキャン）した光の一部分を測定するように構成されていた。本発明においては、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に光センサ６１０を配置する。そのようにすることで、スクリーン１０２の全面に対する映像光の状態を常時検出することが可能になる。
【００４１】
スクリーン１０２からの反射光を検出するため、光の状態としては、光源自体のホワイトバランスずれ、ＬＣＯＳの温度などによる透過率の変化、また、領域ごとのばらつきによる色むらなどによる影響を含むことができる。つまり、光センサ６１０による光の状態の検出結果に基づいて各種補正を施すことで、より高画質な表示装置を提供可能となる。
【００４２】
なお、設置するセンサとしては、単一のフォトダイオードなどの点状のポイントセンサの他、ＣＣＤなどの線状のラインセンサ、または、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど平面のエリアセンサなどを用いることが出来る。そして、目的とする精度などに応じて適宜選択が可能である。
【００４３】
図７は、放電ランプ１０５の平均輝度レベルを測定する場合の光センサ６１０周辺の構成例を示す図である。ポイントセンサである光センサ６１０、スクリーン１０２からの反射光を拡散する拡散フィルタ７０１、拡散フィルタ７０１からの光をセンサ６１０に集光させるためのレンズ７０２である。また、拡散フィルタ７０１に対しスクリーン１０２全面からの反射光が入射するように構成している。このように構成することで、スクリーン１０２全体からの反射光は拡散され平均的な輝度として測定可能となる。なお、ここでセンサ６１０は、ＲＧＢを含む可視光域全域に感度を有している。
【００４４】
また、ＲＧＢすべてが合成された映像光に対する反射光を測定する他、ＲＧＢ各色を時間をずらして順次表示することによりそれぞれの色の映像光に対する反射光を測定することが出来る。たとえば、ＲＧＢそれぞれの色における輝度レベルを測定することで、各色の輝度レベルを独立して検出することが出来る。そして、その輝度レベルに基づいて、各色それぞれに対応するＬＣＯＳの駆動条件を補正して制御する構成とすることにより、ホワイトバランスの補正が可能となる。駆動条件の補正方法としては、例えば、輝度レベルが高い色に対してはＬＣＯＳパネルによる反射光が少なくなるよう制御を行い、輝度レベルが低い色に対してはＬＣＯＳパネルによる反射光が多くなるように制御を行う方法がある。
【００４５】
上述のような可視光域全域に感度を有する単一の光センサによる構成の他、ＲＧＢそれぞれのフィルタ特性を持たせたセンサによる構成としても良い。なお、光センサ６１０がフィルタ無し、つまり、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出することとなる。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。なお、同一の色に対し、複数の異なる輝度の映像信号について輝度を検出することにより、各色の立ち上がり（γ曲線）についても補正を行うことが可能となる。
【００４６】
・外来光の影響
一般的な鑑賞環境では、それほど強力な室内光の下で鑑賞されることは少ない。しかし、室内光、つまり、装置外部からの光がスクリーン１０２で散乱し、プリズムからの反射経路により入射することが考えられる。このような外来光の影響による上述の光センサによる検出への影響を軽減するために、測定に先立って、映像光がＯＦＦの状態でのセンサへの入射光の測定を行っておくとよい。例えば、映像光ＯＦＦ時の輝度レベルを基準として、上述の検出動作による検出輝度レベルとの差分を利用することで外来光の影響を軽減できることになる。
【００４７】
・輝度むら・色むら
ＬＣＯＳパネルなどの液晶パネルでは、セルギャップなどのばらつきにより、各色のパネルごとに、部分的に輝度のムラが発生する場合がある。この輝度ムラによって、合成された映像光には色むらが発生することになる。
【００４８】
図８は、色むらを測定する様子を説明する図である。つまり、スクリーン１０２の一部領域に対して矩形などの所定のパターンを表示し輝度レベルを検出するよう構成する。そして、スクリーン１０２上でのパターンの表示領域を順次移動させ、領域毎に補正量を決定するのである。なお、パターン（領域の大きさ）は小さいほど、より空間解像度の高い検出が可能となるが、一般的にはスクリーン全領域に対する検出に時間がかかってしまうため、必要な空間解像度に応じて決定すると良い。なお、パターンが表示される領域毎に、光センサ６１０がフィルタ無し、つまり、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出することとなる。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。
【００４９】
スクリーン全領域の検出が終了したら、それぞれに領域毎に補正量を決定し、ＲＡＭやフラッシュメモリ等の記憶部に記憶する。そして、以後の画像表示の際に、この記憶部に記憶された補正量を基に領域毎に補正を行うようにすれば、輝度むら・色むらの補正が可能になる。
【００５０】
＜色むら補正の補正値導出の動作フロー＞
図９は、色むら補正の補正量導出のフローチャートである。なお、以下の動作は、装置立ち上げ時に実行するよう構成しても良いし、ユーザによる任意の時点で実行するよう構成しても良い。なお、以下のフローにおいて、補正回路６０７は例えばＲＯＭ等に記憶されたキャリブレーション用の補正量を用いて補正処理を行う。
【００５１】
ステップＳ９０１では、外部光の検出を行う。つまり前述したように、制御部６０８は、映像光がＯＦＦの状態となるようにパネル駆動回路６０３に制御を行う。そして、制御部６０８は、その状態における光センサ６１０への入射光の測定を行う。なお、光センサ６１０による検出値は検出回路６０９を介してＲＡＭなどに一時記憶される。
【００５２】
ステップＳ９０２では、制御部６０８は、輝度レベルの検出対象となる領域にパターン画像が表示されるようパネル駆動回路６０３を制御する。そして、制御部６０８は、その状態における光センサ６１０への入射光の測定を行う。なお、前述したように、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出する。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。
【００５３】
ステップＳ９０３では、制御部６０８は、光センサ６１０による検出値を検出回路６０９を介して取得し、ステップＳ９０２でパターンを表示した領域の情報と関連付けてＲＡＭなどに一時記憶する。
【００５４】
ステップＳ９０４では、制御部６０８は、スクリーン１０２の全領域に対して検出処理（Ｓ９０２およびＳ９０３）が終了したか否かを判断する。終了していないと判断した場合はステップＳ９０５に進む。一方、全領域について終了していると判断した場合はステップＳ９０６に進む。
【００５５】
ステップＳ９０５では、制御部６０８は、次の検出動作の対象となる領域を選択する。例えば、前回の領域と隣接し、まだ検出を行っていない部分を選択する。領域を選択後、ステップＳ９０２に戻る。
【００５６】
ステップＳ９０６では、制御部６０８は、ステップＳ９０１で記憶した外部光の検出値とステップＳ９０３で記憶した各領域の検出値との差分を計算する。そして、ＲＯＭに記憶されたホワイトバランスの基準パラメータからのずれに対し、ずれが補償されるよう新たな補正量を決定する。なお、前述したように、補正量とは補正回路６０７で利用される例えばマトリックス演算における係数である。
【００５７】
ステップＳ９０７では、制御部６０８は、ステップＳ９０６で決定された新たな補正量を補正回路６０７内の記憶領域に記憶する。
【００５８】
このようなステップを経て、補正回路６０７内の記憶領域に新たなパラメータを記憶し当該パラメータを利用しマトリクス演算を行う。そうすることにより、スクリーン１０２に投影した映像光の状態を、スクリーン１０２全面に渡ってほぼ一定の状態に保つことが可能となる。つまり、補正回路６０７によるスクリーン１０２全面に渡る出力値は、制御部６０８内のＲＯＭに記憶したホワイトバランスの基準パラメータに対応した色温度に保たれることとなる。
【００５９】
なお、ここでは、補正回路６０７においてはマトリクス演算によるＲＧＢの出力値の導出として説明を行った。しかし、３次元ルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）、６軸補正、ガンマテーブル書き換えなどを用いた補正方法を利用して実現しても良い。また、出力値の導出にはソフトウェアによる演算の他、ハードウェア構成による導出を行っても良い。特に、補正量（補正係数）のみを制御部６０８から受け付け、演算部分はハードウェアにより構成することにより高速に補正処理を行うことが可能になる。
【００６０】
また、上述の説明においては、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に拡散フィルタ７０１を配置し、拡散フィルタ７０１により拡散された映像光をレンズ７０２で集光しポイントセンサにより輝度を検出するよう構成した。しかし、前述したようにセンサの構成はこれに限られるものではない。たとえば、集光領域３００をカバーする２次元のエリアセンサを用い、直接領域毎の輝度の測定を行ってもよい。また、図１０に示すように、集光領域３００を横切るようラインセンサを走査し輝度を検出しても良い。エリアセンサやラインセンサを用いる構成とすることにより、ステップＳ９０５で説明したスクリーン１０２内の領域毎の輝度検出動作が不要となるというメリットがある。
【００６１】
また、上述の説明においては、通常の表示動作とは独立したキャリブレーション動作として説明を行った。しかし、通常の動画や静止画の表示動作中に、映像信号から導出される全画面の平均輝度・ホワイトバランスと光センサ６１０で測定された平均輝度・ホワイトバランスとを比較し、ずれを検出しても良い。そして、平均輝度・ホワイトバランスずれが発生しているようであれば、ユーザに報知したり、上述したキャリブレーション動作に自動的に移行するよう構成しても良い。また、ずれ量から補正係数を導出して、その都度補正するように構成しても良い。この場合、ずれ量に対する補正値のテーブルなどをあらかじめ設定し、ずれ量から補正値を決定して、上述補正回路のマトリクスの補正係数を書き換えるなどして、補正することが可能である。
【００６２】
さらに、上述の説明においては、背面投射装置の背面部分に集光領域３００が存在するとした。しかし、もちろん、集光領域３００が装置背面部分となる場合に限るものでない。例えば、天井ミラー１０３を用いず下方からスクリーン１０２に対して直接投射する場合、装置下部にスクリーン１０２からの反射光が集光する場合がある。その場合には、装置下部の集光領域３００に光センサ６１０を設けるよう構成しても良い。つまり、スクリーン１０２からの反射光が集光する位置において測定を行うことで、鑑賞の邪魔にならず効率的な測定が可能となる。
【００６３】
また、ここでは補正量導出の際の外光の影響を低減する方法について一部述べた。しかし、外光のホワイトバランス（色温度）を測定し、外光色をキャンセルするような色補正（色温度補正など）の補正量を導出するよう構成してもよい。そのように構成することで、外光に左右されない表示を行うことが可能になる。
【００６４】
以上説明したとおり本実施形態によれば、スクリーン１０２からの反射光の集光領域３００に光センサ６１０を設置する。そのような構成とすることにより、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能となる。そして、その検出結果を元に補正回路６０７の動作を制御することで、より高画質な表示装置を提供することができる。
【００６５】
（変形例）
上述した第１実施形態においては、スクリーン１０２からの反射光の集光領域に配置したセンサによる測定結果に基づいて、補正回路６０７の動作を制御するよう説明を行った。つまり、補正回路６０７の動作を制御することにより、ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９の駆動条件を制御しホワイトバランス補正を実現する構成として説明した。しかし、スクリーン１０２全面に対し同一の補正を行う時はＬＣＯＳパネル２０７〜２０９を制御する替わりに光源の駆動条件を制御するよう構成しても良い。つまり、検出回路６０９による出力に基づいて制御部６０８はランプ制御回路６０２へ制御を行うよう構成しても良い。
【００６６】
近年では、光源として、放電ランプの変わりに、ＬＥＤランプを用いた各種装置が提案されている。そのため、今後ＬＥＤの高輝度化の進展によって、ＬＥＤを光源とした背面投射型表示装置が市場に出てくることは想像に難くない。しかしながら、ＬＥＤの輝度は駆動電流にしたがって変化するが、その値は素子毎にばらついている。そのため、ＬＥＤを光源として用いた場合には、ＬＥＤの輝度特性のばらつきが大きな問題となりうる。この場合には、ランプ制御回路６０２へ制御を行いＲＧＢ各色ＬＥＤの順方向電流をそれぞれ補正することで、ばらつきを補正することが可能となる。このように、スクリーン１０２全面に同一のバラツキが発生するずれを補正する場合には、ランプ制御回路６０２へ制御を行う構成が適している。
【００６７】
なお、上述したランプ制御回路６０２への制御による補正は経時変化にも対応することが可能である。このときには、ＬＣＯＳパネルに代表されるライトバルブの駆動補正を行うよう構成してもよいし、ランプの駆動補正を行うよう構成しても良い。あるいは、これら双方を組み合わせて補正してもよい。
【００６８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００６９】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどがある。
【００７２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】背面投射型表示装置を投射面背面から見た時の概略構造図である。
【図２】投射ユニット内部の概略構成を示した図である。
【図３】投射ユニットからの光がスクリーンに投射される様子を模式的に示した図である。
【図４】全反射フレネルスクリーンの断面の一部を拡大した図である。
【図５】装置内側から観察したフレネルスクリーンの同心円の状態を例示的に示す図である。
【図６】映像信号の処理の流れを示すブロック図である。
【図７】光センサ周辺の具体的な構成例を示す図である。
【図８】色むらを測定する様子を説明する図である。
【図９】色むら補正の補正量導出のフローチャートである。
【図１０】ラインセンサを用いた構成を説明する図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型表示装置の表示制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）放送などの映像ソースを始めとした高画質の映像ソースが豊富になってきている。また、会議室でのプレゼンテーションなどでもコンピュータの映像を用いることが一般的になってきている。そのため、これらの用途に用いる映像装置への高画質化、大画面化の要求がますます強くなっている。このような高画質、大画面の表示装置を安価に実現する有力な技術として背面投射型表示装置がある。
【０００３】
背面投射方式（リアプロジェクション方式）の映像装置は、当初、高輝度ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）により映像を投影するものが主流であった。しかし、近年では、透過型液晶や反射型液晶、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などのライトバルブを利用した背面投射方式の映像装置が主流になっている。これらの装置では、ライトバルブに光を照射し、当該ライトバルブの像面からの映像光を投射光学系によってスクリーンに拡大投射する。ライトバルブとしては、画素間の継ぎ目が目立たず、光制御効率の高いという特性を有するＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）パネルが多く用いられるようになってきている。なお、ＬＣＯＳパネルとは、半導体基板上に液晶層を構成した反射形液晶パネルのことである。また、光源としては、その発光効率の高さから、超高圧水銀ランプや、メタルハライドランプなどの放電ランプが用いられている。
【０００４】
ところで、上記光源としての放電ランプは、使用時間が長くなるにつれ一般的に輝度レベルが下がってくる。これは、ランプ電極の金属が蒸発しランプのガラス内面部分に蒸着し黒くなる黒化と呼ばれる現象や、ガラスが紫外線などにより結晶化し白濁する失透とよばれる現象によるものである。また、点灯開始時から一定の時間までは、ランプ内部の水銀の蒸気量が刻一刻と変化する。そのため、この期間においてはランプの発光スペクトルが変化し、輝度、および白点（ホワイトバランス）などが変化する。また、液晶パネルにおいても、温度変化などにより液晶の透過特性などが変化し、ホワイトバランスがずれるなどの問題があった。
【０００５】
これらの問題に対して、投射光を検出して輝度やホワイトバランスなどを補正する方法がいくつか提案されている。たとえば特許文献１では、透過型液晶パネルからの光を集光し、その焦点部分に設けられた絞りの開口部分の外周にセンサを設ける技術が開示されている。開口部分の外周にセンサを設けることにより、スクリーンへの表示に影響を与えることなく液晶パネルの散乱特性の変化を把握可能としている。また、特許文献２では、背面投射型の表示装置において、予め投射範囲をスクリーンより広い範囲に設定し、スクリーンホルダー（外周部）の各辺に表示部分に突出しないようセンサを配置する構成が開示されている。また、特許文献３においては、反射ミラー越しに微弱な光を検出する構成が開示されている。
【特許文献１】特開平０８−２９２４０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４２２９３号公報
【特許文献３】特開２００３−１７４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ライトバルブにおいては、温度などによる透過率の変化のほか、その液晶セル内のセルギャップのばらつきなどにより、同じ駆動電圧を印加しても、画面上の表示位置によって透過率に変動が生じることがある。その結果スクリーンに投影される映像に輝度のムラが生じ得る。また、高精細な画像表示を行う装置の場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色にそれぞれ、液晶パネルを用意し、それぞれの色毎に独立して制御を行う構成をとることが多い。このような三板構成の場合、それぞれのパネルが上述した輝度のムラを有していると、画面上の表示位置によって色のムラが発生してしまうことになる。
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術においては、表示部には表示されない部分の光、つまり、光の一部分しか検出してい。そのため、画面上の全体的なムラなどを測定し補正する事は出来ない。また、スクリーン周辺にセンサを設けるには、拡大表示などを行い表示部には表示されない部分が存在することが前提となる。つまり、いわゆるオーバースキャンを行う必要が生じる。しかし、ＰＣ画面等を表示する場合には、全画面をスクリーン内に表示する必要がある。つまり、オーバースキャンは出来ず、検出そのものが出来なくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能とし高画質な表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明による投射型表示装置は以下の構成を備える。即ち、
光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、光測定手段による測定結果に基づいてライトバルブを制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能とし高画質な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明に係る投射型表示装置の第１実施形態として、ＬＣＯＳパネルを用いた背面投射型表示装置を例に挙げて以下に説明する。
【００１３】
＜背面投射型表示装置の構造＞
図１は、背面投射型表示装置を投射面背面から見た時の概略構造図である。つまり、装置の内側から見た構成を示している。
【００１４】
背面投射型表示装置の筐体１０１内において、光学系はおおまかに、投射ユニット１０４、全反射フレネルスクリーン１０２、天井ミラー１０３から構成されている。
【００１５】
投射ユニット１０４から投射された光ａは天井ミラー３で反射され、光ｂとしてスクリーン１０２に投射される。スクリーン１０２の四隅に対応する光も、それぞれ天井ミラーで反射されて、スクリーンに投射する。スクリーン１０２に投射した光は、後述のように、スクリーン１０２面を構成するプリズム内の全反射によって、ユーザの位置する方向に射出される。
【００１６】
図２は、投射ユニット内部の概略構成を示した図である。
【００１７】
投射ユニット１０４は、光源である放電ランプ１０５を備えている。また、ダイクロックミラー２０１、ミラー２０２、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２０３、ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９、クロスダイクロプリズム２０４、レンズ２０５を備えている。そして、これらの光学系において、オフアキシャル光学系２０６を備えている。
【００１８】
投射型表示装置に用いられる光源としては、その効率、短アーク長などの理由から、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプ１０５が多く用いられている。これら放電ランプ１０５に対し電圧を印加することにより、水銀蒸気などによる高輝度な光が得られる。
【００１９】
光源１０５からの光は、ダイクロイックミラー２０１にて、ＲＧＢ各色に分離される。図では、２０１ａによってＲ＋Ｇの光とＢの光を分離し、２０１ｂによってＲの光とＧの光を分離している。分離されたＲＧＢそれぞれの光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２０３を介してＬＣＯＳパネル２０７，２０８，２０９に入射される。
【００２０】
ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９は、ＲＧＢ各色毎の映像信号に応じて駆動されており、映像信号に応じた反射光が再びＰＢＳ２０３を通過し、クロスダイクロプリズム２０４に入射される。クロスダイクロプリズム２０４に入射したＲＧＢそれぞれの光（映像）は、当該クロスダイクロプリズム２０４により合成され、レンズ２０５やオフアキシャル光学系２０６を経由して、天井ミラー１０３に向けて投射される。なお、ここで、光軸をずらしたオフアキシャル光学系２０６を採用することで、先の全反射フレネルスクリーン１０２と組み合わせた際の、スクリーン１０２上での中心部と周辺部との輝度差を低減可能としつつ装置の薄型を達成することが出来る。
【００２１】
図３は、投射ユニットからの光がスクリーンに投射される様子を模式的に示した図である。図３の白抜き矢印が、スクリーン１０２に投射される映像光の光路を示している。そして、後述するように、この映像光の大部分はスクリーン１０２の前面（図面の左方向）、つまりユーザの位置する方向に向かうことになる。
【００２２】
ただし、微小ながら図３の黒色の矢印で示されるような反射光が微量に存在する。この反射光は、フレネルスクリーン１０２の装置内部側の表面で反射する光である。スクリーンの材質、表面処理などにもよるが、入射光のうちの１〜５％の光が、反射光としてスクリーンと反対側に出てくることになる。
【００２３】
図４は、全反射フレネルスクリーン１０２の中心から動径方向に切断した際の断面の一部を拡大した図である。スクリーン１０２の装置内部側の表面はプリズム状になっている。なお、図４において断面左側はアクリル樹脂などで構成されるスクリーン１０２であり、断面右側は装置内部の空間（空気）となっている。
【００２４】
プリズムは、天井ミラー１０３からの光ｂを、鑑賞方向であるｃに向けて全反射するようその頂点角度が決定されている。プリズムの入射面４０１がスクリーン面となす角をθｓ、プリズムの頂角をθｔ、光線ｂのスクリーン面に対する入射角をαとすると、光線ｂのプリズム面４０１に対する入射角θｉは、
θｉ＝α−θｓ （式１）
と表すことが出来る。
【００２５】
また、入射面４０１で屈折されて出射する光線ｂ’の出射角θｒは、プリズムの材料の屈折率をｎとすると、
ＳＩＮ（θｒ）＝ＳＩＮ（θｉ）／ｎ （式２）
と表すことができる。したがって、光線ｂ’の全反射面４０２への入射角θｚは、
θｚ＝θｔ−θｒ （式３）
となり、全反射させるための臨界角（ｎ＝１．４９のとき４２．１６°）以上となるようにθｔを選ぶ必要がある。全反射された出射光線ｃの方向がスクリーン面に垂直になる条件は、
θｚ＝１８０°−θｔ−θｓ （式４）
と表すことが出来る。そのため、（式１）、（式２）、（式３）を用いて整理すると
ＴＡＮθｓ＝（ＳＩＮα＋ｎＳＩＮ２θｔ）／（ＣＯＳα−ｎＣＯＳ２θｔ） （式５）
と表される。
【００２６】
すなわち、プリズム（フレネルスクリーン）の材料としてアクリル樹脂（ｎ＝１．４９）を用い、θｔ＝５８°として、α＝７２．９７°とした場合、θｓ＝６７．６０°、θｚ＝５４．４０°となる。
【００２７】
また、上記の式は画面内の任意の位置で成り立つことから、αの最小値と最大値についても同様に、ｎ＝１．４９、θｔ＝５８°としてθｓ、θｚを求めると、
αｍｉｎ＝６５．２２°のときθｓ＝６４．４９°、θｚ＝５７．５１°。また、αｍａｘ＝７８．１９°のときθｓ＝６９．６９°、θｚ＝５２．３１°となる。
【００２８】
したがって、θｔを一定にしたまま、α＝６５．２２°から７８．１９°に対して（式５）によって求まるθｓとなるよう、θｓを６４．４９°から６９．６９°まで徐々に変化させる。このようにして求められる角度となるよう、スクリーン１０２表面に形成される同心円状のプリズム群を構成することで、全画面範囲にわたって出射光線の方向をスクリーンに対して垂直とすることができる。
【００２９】
ところで、前述したように、プリズムの入射面４０１においては、透過光線ｂ’だけでなく、反射光線ｄが微量ながら生じる。この反射光線ｄの光量はプリズムの屈折率１．４９の場合、反射率は約４％程度である。なお、仮に、この光線が天井ミラー１０３に反射して再びスクリーン１０２方向に戻ってしまうと表示画面上のゴーストとして観察されてしまう。そのため、スクリーン１０２の方向に反射されないよう、θｔの値を選択する必要がある。
【００３０】
図５は、フレネルスクリーン１０２の背面、つまり装置内側から観察したフレネルスクリーンの同心円の状態を例示的に示す図である。
【００３１】
上述したように、スクリーン１０２の表面に形成されるプリズム群は、スクリーン１０２の全域で入射光ｂが全反射するように、同心円状に構成されている。ただし、その同心円の中心は本体の光軸からずれた位置に設定されている。これは、天井ミラー１０３からの光をユーザの鑑賞位置の中央方向に向けるためである。
【００３２】
ところで、スクリーン１０２上に形成されるプリズム群が同心円状に構成されているため、図４で示したスクリーン１０２からの反射光ｄは、結果的に特定の集光領域３００に集光されることになる。プリズム角度にも依存するが、本実施形態の構成においては、おおむねスクリーン１０２裏面位置に、スクリーン１０２全体からの反射光が集光されることになる。
【００３３】
＜映像信号処理＞
図６は、映像信号の処理の流れを示すブロック図である。おおまかに、映像入力回路６０１、ランプ制御回路６０２、パネル駆動回路６０３、補正回路６０７、制御部６０８、および、センサ６０９から構成される。
【００３４】
映像入力回路６０１は、外部から映像信号を入力し、解像度変換や、ＩＰ（インタレース−プログレッシブ）変換、色処理等の各種画像処理を行う回路である。
【００３５】
ランプ制御回路６０２は、放電ランプ１０５の点灯を制御する回路であり、高圧水銀ランプなどにおいてはバラスト電源などと呼ばれるものである。なお、放電ランプ１０５の替わりに、ＬＥＤを用いる場合は、この部分はＬＥＤ駆動回路となる。
【００３６】
パネル駆動回路６０３は、前述したＲＧＢ各色に対応するＬＣＯＳパネル２０７〜２０９を駆動するための駆動回路である。
【００３７】
補正回路６０７は、パネル駆動回路６０３への映像信号供給にさいし、各色映像信号のガンマ特性などを補正する補正回路である。例えば、入力信号を、指定された補正量（補正係数）により決定されるマトリックス演算などを介して補正後の出力信号を得るよう構成される。なお、補正量は補正回路６０７内に配置される書き換え可能な記憶領域に記憶されている。
【００３８】
制御部６０８は、上記それぞれの回路を制御する制御部であり、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成される。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより各種制御が実現される。なお、ＲＯＭには各種制御プログラムのほか、各種パラメータが予め記憶されている。パラメータとしては、例えば、前述した補正回路６０７のマトリックス演算に用いられる補正値の初期値や、後述するホワイトバランスの基準パラメータが記憶されている。なお、ホワイトバランスの基準パラメータとして複数の色温度（例えば、５０００Ｋ、６５００Ｋ、９３００Ｋの３つ）に対応した複数のパラメ−タを記憶するよう構成しても良い。また、制御部６０８をＡＳＩＣとして構成しても良い。
【００３９】
検出回路６０９は、図５において説明した、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に配置された光センサ６１０からの信号を検出する検出回路であり、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータなどから構成されている。なお、Ａ／Ｄコンバータなどが内蔵されたタイプのセンサを用いる場合などでは、制御部６０８と直接インタフェースすることも可能である。
【００４０】
次に、本発明での特徴的な部分である光センサ６１０について詳細に説明する。背景技術において説明したように、従来光センサを利用する場合は、スクリーン押さえ部分などにセンサを配し、拡大投影（オーバースキャン）した光の一部分を測定するように構成されていた。本発明においては、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に光センサ６１０を配置する。そのようにすることで、スクリーン１０２の全面に対する映像光の状態を常時検出することが可能になる。
【００４１】
スクリーン１０２からの反射光を検出するため、光の状態としては、光源自体のホワイトバランスずれ、ＬＣＯＳの温度などによる透過率の変化、また、領域ごとのばらつきによる色むらなどによる影響を含むことができる。つまり、光センサ６１０による光の状態の検出結果に基づいて各種補正を施すことで、より高画質な表示装置を提供可能となる。
【００４２】
なお、設置するセンサとしては、単一のフォトダイオードなどの点状のポイントセンサの他、ＣＣＤなどの線状のラインセンサ、または、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど平面のエリアセンサなどを用いることが出来る。そして、目的とする精度などに応じて適宜選択が可能である。
【００４３】
図７は、放電ランプ１０５の平均輝度レベルを測定する場合の光センサ６１０周辺の構成例を示す図である。ポイントセンサである光センサ６１０、スクリーン１０２からの反射光を拡散する拡散フィルタ７０１、拡散フィルタ７０１からの光をセンサ６１０に集光させるためのレンズ７０２である。また、拡散フィルタ７０１に対しスクリーン１０２全面からの反射光が入射するように構成している。このように構成することで、スクリーン１０２全体からの反射光は拡散され平均的な輝度として測定可能となる。なお、ここでセンサ６１０は、ＲＧＢを含む可視光域全域に感度を有している。
【００４４】
また、ＲＧＢすべてが合成された映像光に対する反射光を測定する他、ＲＧＢ各色を時間をずらして順次表示することによりそれぞれの色の映像光に対する反射光を測定することが出来る。たとえば、ＲＧＢそれぞれの色における輝度レベルを測定することで、各色の輝度レベルを独立して検出することが出来る。そして、その輝度レベルに基づいて、各色それぞれに対応するＬＣＯＳの駆動条件を補正して制御する構成とすることにより、ホワイトバランスの補正が可能となる。駆動条件の補正方法としては、例えば、輝度レベルが高い色に対してはＬＣＯＳパネルによる反射光が少なくなるよう制御を行い、輝度レベルが低い色に対してはＬＣＯＳパネルによる反射光が多くなるように制御を行う方法がある。
【００４５】
上述のような可視光域全域に感度を有する単一の光センサによる構成の他、ＲＧＢそれぞれのフィルタ特性を持たせたセンサによる構成としても良い。なお、光センサ６１０がフィルタ無し、つまり、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出することとなる。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。なお、同一の色に対し、複数の異なる輝度の映像信号について輝度を検出することにより、各色の立ち上がり（γ曲線）についても補正を行うことが可能となる。
【００４６】
・外来光の影響
一般的な鑑賞環境では、それほど強力な室内光の下で鑑賞されることは少ない。しかし、室内光、つまり、装置外部からの光がスクリーン１０２で散乱し、プリズムからの反射経路により入射することが考えられる。このような外来光の影響による上述の光センサによる検出への影響を軽減するために、測定に先立って、映像光がＯＦＦの状態でのセンサへの入射光の測定を行っておくとよい。例えば、映像光ＯＦＦ時の輝度レベルを基準として、上述の検出動作による検出輝度レベルとの差分を利用することで外来光の影響を軽減できることになる。
【００４７】
・輝度むら・色むら
ＬＣＯＳパネルなどの液晶パネルでは、セルギャップなどのばらつきにより、各色のパネルごとに、部分的に輝度のムラが発生する場合がある。この輝度ムラによって、合成された映像光には色むらが発生することになる。
【００４８】
図８は、色むらを測定する様子を説明する図である。つまり、スクリーン１０２の一部領域に対して矩形などの所定のパターンを表示し輝度レベルを検出するよう構成する。そして、スクリーン１０２上でのパターンの表示領域を順次移動させ、領域毎に補正量を決定するのである。なお、パターン（領域の大きさ）は小さいほど、より空間解像度の高い検出が可能となるが、一般的にはスクリーン全領域に対する検出に時間がかかってしまうため、必要な空間解像度に応じて決定すると良い。なお、パターンが表示される領域毎に、光センサ６１０がフィルタ無し、つまり、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出することとなる。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。
【００４９】
スクリーン全領域の検出が終了したら、それぞれに領域毎に補正量を決定し、ＲＡＭやフラッシュメモリ等の記憶部に記憶する。そして、以後の画像表示の際に、この記憶部に記憶された補正量を基に領域毎に補正を行うようにすれば、輝度むら・色むらの補正が可能になる。
【００５０】
＜色むら補正の補正値導出の動作フロー＞
図９は、色むら補正の補正量導出のフローチャートである。なお、以下の動作は、装置立ち上げ時に実行するよう構成しても良いし、ユーザによる任意の時点で実行するよう構成しても良い。なお、以下のフローにおいて、補正回路６０７は例えばＲＯＭ等に記憶されたキャリブレーション用の補正量を用いて補正処理を行う。
【００５１】
ステップＳ９０１では、外部光の検出を行う。つまり前述したように、制御部６０８は、映像光がＯＦＦの状態となるようにパネル駆動回路６０３に制御を行う。そして、制御部６０８は、その状態における光センサ６１０への入射光の測定を行う。なお、光センサ６１０による検出値は検出回路６０９を介してＲＡＭなどに一時記憶される。
【００５２】
ステップＳ９０２では、制御部６０８は、輝度レベルの検出対象となる領域にパターン画像が表示されるようパネル駆動回路６０３を制御する。そして、制御部６０８は、その状態における光センサ６１０への入射光の測定を行う。なお、前述したように、可視光域全域に感度を有する単一の光センサの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像光について切り替え表示を行い検出する。一方、センサがＲ、Ｇ、Ｂ成分の輝度をそれぞれ独立して測定可能な複数のセンサから構成されている場合には、白色光、つまり、ＲＧＢすべてが合成された映像光について検出すればよい。
【００５３】
ステップＳ９０３では、制御部６０８は、光センサ６１０による検出値を検出回路６０９を介して取得し、ステップＳ９０２でパターンを表示した領域の情報と関連付けてＲＡＭなどに一時記憶する。
【００５４】
ステップＳ９０４では、制御部６０８は、スクリーン１０２の全領域に対して検出処理（Ｓ９０２およびＳ９０３）が終了したか否かを判断する。終了していないと判断した場合はステップＳ９０５に進む。一方、全領域について終了していると判断した場合はステップＳ９０６に進む。
【００５５】
ステップＳ９０５では、制御部６０８は、次の検出動作の対象となる領域を選択する。例えば、前回の領域と隣接し、まだ検出を行っていない部分を選択する。領域を選択後、ステップＳ９０２に戻る。
【００５６】
ステップＳ９０６では、制御部６０８は、ステップＳ９０１で記憶した外部光の検出値とステップＳ９０３で記憶した各領域の検出値との差分を計算する。そして、ＲＯＭに記憶されたホワイトバランスの基準パラメータからのずれに対し、ずれが補償されるよう新たな補正量を決定する。なお、前述したように、補正量とは補正回路６０７で利用される例えばマトリックス演算における係数である。
【００５７】
ステップＳ９０７では、制御部６０８は、ステップＳ９０６で決定された新たな補正量を補正回路６０７内の記憶領域に記憶する。
【００５８】
このようなステップを経て、補正回路６０７内の記憶領域に新たなパラメータを記憶し当該パラメータを利用しマトリクス演算を行う。そうすることにより、スクリーン１０２に投影した映像光の状態を、スクリーン１０２全面に渡ってほぼ一定の状態に保つことが可能となる。つまり、補正回路６０７によるスクリーン１０２全面に渡る出力値は、制御部６０８内のＲＯＭに記憶したホワイトバランスの基準パラメータに対応した色温度に保たれることとなる。
【００５９】
なお、ここでは、補正回路６０７においてはマトリクス演算によるＲＧＢの出力値の導出として説明を行った。しかし、３次元ルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）、６軸補正、ガンマテーブル書き換えなどを用いた補正方法を利用して実現しても良い。また、出力値の導出にはソフトウェアによる演算の他、ハードウェア構成による導出を行っても良い。特に、補正量（補正係数）のみを制御部６０８から受け付け、演算部分はハードウェアにより構成することにより高速に補正処理を行うことが可能になる。
【００６０】
また、上述の説明においては、スクリーン１０２からの反射光ｄの集光領域３００に拡散フィルタ７０１を配置し、拡散フィルタ７０１により拡散された映像光をレンズ７０２で集光しポイントセンサにより輝度を検出するよう構成した。しかし、前述したようにセンサの構成はこれに限られるものではない。たとえば、集光領域３００をカバーする２次元のエリアセンサを用い、直接領域毎の輝度の測定を行ってもよい。また、図１０に示すように、集光領域３００を横切るようラインセンサを走査し輝度を検出しても良い。エリアセンサやラインセンサを用いる構成とすることにより、ステップＳ９０５で説明したスクリーン１０２内の領域毎の輝度検出動作が不要となるというメリットがある。
【００６１】
また、上述の説明においては、通常の表示動作とは独立したキャリブレーション動作として説明を行った。しかし、通常の動画や静止画の表示動作中に、映像信号から導出される全画面の平均輝度・ホワイトバランスと光センサ６１０で測定された平均輝度・ホワイトバランスとを比較し、ずれを検出しても良い。そして、平均輝度・ホワイトバランスずれが発生しているようであれば、ユーザに報知したり、上述したキャリブレーション動作に自動的に移行するよう構成しても良い。また、ずれ量から補正係数を導出して、その都度補正するように構成しても良い。この場合、ずれ量に対する補正値のテーブルなどをあらかじめ設定し、ずれ量から補正値を決定して、上述補正回路のマトリクスの補正係数を書き換えるなどして、補正することが可能である。
【００６２】
さらに、上述の説明においては、背面投射装置の背面部分に集光領域３００が存在するとした。しかし、もちろん、集光領域３００が装置背面部分となる場合に限るものでない。例えば、天井ミラー１０３を用いず下方からスクリーン１０２に対して直接投射する場合、装置下部にスクリーン１０２からの反射光が集光する場合がある。その場合には、装置下部の集光領域３００に光センサ６１０を設けるよう構成しても良い。つまり、スクリーン１０２からの反射光が集光する位置において測定を行うことで、鑑賞の邪魔にならず効率的な測定が可能となる。
【００６３】
また、ここでは補正量導出の際の外光の影響を低減する方法について一部述べた。しかし、外光のホワイトバランス（色温度）を測定し、外光色をキャンセルするような色補正（色温度補正など）の補正量を導出するよう構成してもよい。そのように構成することで、外光に左右されない表示を行うことが可能になる。
【００６４】
以上説明したとおり本実施形態によれば、スクリーン１０２からの反射光の集光領域３００に光センサ６１０を設置する。そのような構成とすることにより、ユーザの鑑賞に影響を与えることなく表示全画面の光の変化の検出を可能となる。そして、その検出結果を元に補正回路６０７の動作を制御することで、より高画質な表示装置を提供することができる。
【００６５】
（変形例）
上述した第１実施形態においては、スクリーン１０２からの反射光の集光領域に配置したセンサによる測定結果に基づいて、補正回路６０７の動作を制御するよう説明を行った。つまり、補正回路６０７の動作を制御することにより、ＬＣＯＳパネル２０７〜２０９の駆動条件を制御しホワイトバランス補正を実現する構成として説明した。しかし、スクリーン１０２全面に対し同一の補正を行う時はＬＣＯＳパネル２０７〜２０９を制御する替わりに光源の駆動条件を制御するよう構成しても良い。つまり、検出回路６０９による出力に基づいて制御部６０８はランプ制御回路６０２へ制御を行うよう構成しても良い。
【００６６】
近年では、光源として、放電ランプの変わりに、ＬＥＤランプを用いた各種装置が提案されている。そのため、今後ＬＥＤの高輝度化の進展によって、ＬＥＤを光源とした背面投射型表示装置が市場に出てくることは想像に難くない。しかしながら、ＬＥＤの輝度は駆動電流にしたがって変化するが、その値は素子毎にばらついている。そのため、ＬＥＤを光源として用いた場合には、ＬＥＤの輝度特性のばらつきが大きな問題となりうる。この場合には、ランプ制御回路６０２へ制御を行いＲＧＢ各色ＬＥＤの順方向電流をそれぞれ補正することで、ばらつきを補正することが可能となる。このように、スクリーン１０２全面に同一のバラツキが発生するずれを補正する場合には、ランプ制御回路６０２へ制御を行う構成が適している。
【００６７】
なお、上述したランプ制御回路６０２への制御による補正は経時変化にも対応することが可能である。このときには、ＬＣＯＳパネルに代表されるライトバルブの駆動補正を行うよう構成してもよいし、ランプの駆動補正を行うよう構成しても良い。あるいは、これら双方を組み合わせて補正してもよい。
【００６８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００６９】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどがある。
【００７２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】背面投射型表示装置を投射面背面から見た時の概略構造図である。
【図２】投射ユニット内部の概略構成を示した図である。
【図３】投射ユニットからの光がスクリーンに投射される様子を模式的に示した図である。
【図４】全反射フレネルスクリーンの断面の一部を拡大した図である。
【図５】装置内側から観察したフレネルスクリーンの同心円の状態を例示的に示す図である。
【図６】映像信号の処理の流れを示すブロック図である。
【図７】光センサ周辺の具体的な構成例を示す図である。
【図８】色むらを測定する様子を説明する図である。
【図９】色むら補正の補正量導出のフローチャートである。
【図１０】ラインセンサを用いた構成を説明する図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置であって、
前記フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、
前記光測定手段による測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項２】
光源部からの光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、
前記光測定手段による測定結果に基づいて、前記光源部の駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項３】
全反射フレネルスクリーンの一部分に対し選択的に光が投射されるよう前記ライトバルブを制御する位置選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は前記ライトバルブを制御しホワイトバランスを制御することを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項５】
前記ライトバルブはＲＧＢの三色の光それぞれに対応したライトバルブ群から構成されており、
前記制御手段は前記ライトバルブ群をそれぞれ独立して制御し色むらの補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項６】
光源部からの照射光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置の制御方法であって、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光センサにより光量を測定する測定工程と、
前記測定工程による光量の測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
光源部からの照射光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置の制御プログラムであって、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光センサにより光量を測定する測定工程を実行するためのプログラムコードと、
前記測定工程による光量の測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御工程を実行するためのプログラムコードと、
を備えることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１】
光源部からの照射光をライトバルブを介してフレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置であって、
前記フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、
前記光測定手段による測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項２】
光源部からの光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置において、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光測定手段と、
前記光測定手段による測定結果に基づいて、前記光源部の駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項３】
全反射フレネルスクリーンの一部分に対し選択的に光が投射されるよう前記ライトバルブを制御する位置選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は前記ライトバルブを制御しホワイトバランスを制御することを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項５】
前記ライトバルブはＲＧＢの三色の光それぞれに対応したライトバルブ群から構成されており、
前記制御手段は前記ライトバルブ群をそれぞれ独立して制御し色むらの補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
【請求項６】
光源部からの照射光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置の制御方法であって、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光センサにより光量を測定する測定工程と、
前記測定工程による光量の測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
光源部からの照射光をライトバルブを介して全反射フレネルスクリーンに投射する背面投射形表示装置の制御プログラムであって、
前記全反射フレネルスクリーンからの反射光が集光する位置に設けられた光センサにより光量を測定する測定工程を実行するためのプログラムコードと、
前記測定工程による光量の測定結果に基づいて、前記ライトバルブを制御する制御工程を実行するためのプログラムコードと、
を備えることを特徴とする制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９２８９０（Ｐ２００７−２９２８９０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１８４４２（Ｐ２００６−１１８４４２）
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]