JP4595961B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投射型表示装置（プロジェクタ）に関し、特に、コントラストの改善のために絞りのような遮光手段を有するものに関する。

空間光変調素子に印加する電気信号に従い、空間光変調素子への入射光を空間変調して出射し、出射光を集めて投影することで、映像表示を行う投射型表示装置が普及している。そうした投射型表示装置は、一般的に、光源としてランプと集光鏡を持つとともに、それらから発せられた光を集光して空間光変調素子に入射させる照明光学系を持っており、空間光変調素子からの光を投影レンズによってスクリーンなどに投影する。

現在、空間光変調素子の代表的なものとして、内部に液晶材料を持ち、液晶への印加電界により入射偏光の振動方向を回転させるタイプ（液晶タイプと呼ぶことにする）と、画素毎に微小稼動ミラーを持ち、入射光を微小稼動ミラーで反射させ、映像信号によって微小稼動ミラーの保持角度を変えることで空間変調を行うタイプ（ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）タイプと呼ぶことにする）とがある（‘ＤＭＤ’は登録商標）。

図１は、液晶タイプの投射型表示装置（液晶プロジェクタ）の基本的構成を示す。光源２１から発せられた光は、反射鏡２２に向かう。反射鏡２２と照明光学系２３とにより、多くの光が、空間光変調素子である液晶素子（液晶パネル）２５に集められる。集められた光は、液晶素子２５に入射する前に偏光子２４に入射し、一方向の偏光が取り出される。そして、液晶素子２５に映像信号が印加されており、偏光子２４を出射して液晶素子２５に入射した光を空間変調し、映像信号に応じて偏光方向を回転させる。液晶素子２５を出た光は検光子２６に入射し、投射される光が選択される。検光子２６を出射した光は投影レンズ２７に入射し、スクリーン（図示略）などに投影表示される。

次に、図２は、ＤＭＤタイプの投射型表示装置（ＤＭＤプロジェクタ）の基本的構成を示す。光源３１から発せられた光は、反射鏡３２に向かう。反射鏡３２と照明光学系３３とにより、多くの光が、空間光変調素子であるＤＭＤ素子（ＤＭＤパネル）３４に集められる。ＤＭＤ素子３４には、映像信号が印加されており、入射光を空間変調し、映像信号に応じて微小稼動ミラーの傾きが変化し、光の出射方向を変化させる。ＤＭＤ素子３４により選択された光は、投影レンズ３５に入射し、スクリーン（図示略）などに投影表示される。

ところで、投射型表示装置と他の画像表示装置と画像の比較において、投射型表示装置のコントラストの低さが挙げられる。ここで述べるコントラストとは、白色画面を出したときと、黒色画面を出したときの、輝度の比である。

図１や図２に示したような投射型表示装置では、黒色画面を表示しようとしても、少量だが、光の一部が、投影レンズに入射してしまう。これは、光源を常時動作させているためである。

この欠点を解決する策として、近年、投射型表示装置において、照明光学系もしくは投影レンズに絞りを設置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

絞りを設置することによってコントラストが上がるのは、次の理由による。液晶プロジェクタの場合、液晶素子の特徴として、液晶パネル面に入射する光の角度が大きいほど、コントラストが劣化する。このため、図１に示した液晶プロジェクタにおいて、図３に示すように、照明光学系２３内または照明光学系２３近傍に絞り４１を設置し、液晶素子２５に入射する光線の角度を小さくすることで、コントラストが上がる。

あるいは、図１に示した液晶プロジェクタにおいて、図４に示すように、投影レンズ２７内に絞り４１を設置し、液晶素子２５を出射した光線のうち液晶パネルへの入射角度が大きいものを絞り４１で遮光することによっても、コントラストが上がる。

他方、ＤＭＤプロジェクタの場合は、前述したように、黒色画面を表示したとき、ＤＭＤ素子への入射光が投影レンズに入射しないようになっている。しかし、ＤＭＤ素子は微小なミラーの集合体であるため、ミラーの間などで散乱光を生じてしまう。このために、本来なら投影レンズに向かわない光が、発生してしまう。これをできるだけ実際に投影しないように、投影レンズ内に絞りを設けることで、コントラストを上げることが可能となる。

特開２００１−２６４７２８公報（段落番号００４９〜００５４、図１）

以上のように、従来の投射型表示装置には、絞りを設置することによってコントラストを上げるようにしたものがあった。しかし、この絞りとして遮光量が一定のもの（例えば開口形状が固定された開口絞り）を用いることには、白色画面を表示したときの輝度が下がってしまうという弊害もある。

この弊害を防止する方策は、可変絞り（遮光量を可変な絞り）を用いて、絞り開放時と遮蔽時の複数の状態が可能であるようにすることである。投影画像のコントラストが問題になるのは、投影する環境の明るさによる。明るい部屋では、部屋の明るさ（照明や太陽など）によって、投射型表示装置の有無にかかわらず、スクリーンに、光が当たっている。このために、黒色画面を表示しても、外光のために、装置による黒色部分の浮きは問題にならない。外光を打ち消すだけの、白色画面の輝度が必要である。

逆に、外光がない場合は、黒色画面の浮きが目だってしまう。逆に、暗い場所であることから、白色画面の輝度はそれほど必要ではない。人間の目が慣れてしまうためである。

このことから、外光のある環境では、絞りを開け、白色を明るくして高輝度な映像表現を行う。他方外光がない環境では、絞りを閉じ、白色を抑えてコントラストを上げる。このように、可変絞りによって、輝度とコントラストの両立を図ることができる。

しかし、このように可変絞りを開閉すると、絞りを開いているときと閉じているときでは、空間光変調素子から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が異なることになる。それは、上に述べたように、空間光変調素子に入射する光の一部や、空間光変調器から出射した光の一部を遮ってスクリーンに到達させないことによる。これはコントラストを上げる手段なのだが、そのために以下のような問題が生じることがある。

液晶素子では、液晶が封入される部位（液晶層）の厚みが、面によって一様でない場合がある。仮に、液晶パネルの全画素に、同じレベルの電圧を印加したとしても、液晶層の厚みが、部位によって異なるため、入射光が、同じだけの光変調を受けない可能性がある。これを言い換えると、液晶パネルは、有効画面領域によって、印加電圧（Ｖ）と透過率（Ｔ）の関係グラフ（ＶＴカーブ）が一致しないということになる。

このままでは、画面の部位によって、適切な光変調ができなくなるため、印加映像信号と投影画像で差異が生じる。例えば、透過率５０％に対応したレベルの映像信号が入力した場合にも、画面の全ての部位の透過率が５０％にはならず、投影画像に輝度ムラが生じる。

この輝度ムラを解消するために、液晶パネルの画面を複数の領域に分割し、液晶パネルに印加する映像信号に対し、各々の領域のＶＴカーブ特性等に応じた補正を行うようにした技術（以下「ユニフォーミティ補正技術」と呼ぶ）を、本出願人は特開平１１−１１３０１９号公報で既に開示している。

しかし、ＶＴカーブは、画面の同一の部位においても、液晶パネルに入射する光の角度分布によって変化する。このため、可変絞りの開閉により、液晶パネルから出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化する（照明光学系側の可変絞りの開閉により、液晶パネルに入射する光の角度分布が変化したり、投影レンズ側の可変絞りの開閉により、投影レンズから投影される光の液晶パネル入射時の角度分布が変化する）と、このユニフォーミティ補正技術によっても、適切な補正を行うことができなくなり、投影画像に輝度ムラが生じてしまうことがある。

以上では、可変絞りの開閉により、液晶パネルから出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化するケースを説明したが、液晶パネルから出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化する原因としては、これ以外にも、焦点距離が可変であるズームレンズから成る投影レンズのズーム位置を変化させた場合や、投影レンズを交換可能な液晶プロジェクタで、Ｆナンバーが異なる投影レンズとの交換を行う場合が挙げられる。

本発明は、上述の点に鑑み、空間光変調素子から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化する場合にも、適切なユニフォーミティ補正を行うことのできる投射型表示装置を提供することを課題としてなされたものである。

本出願人は、
光源と、
印加された映像信号に従い入射光を変調して出射する空間光変調素子と、
光源からの光を集光して空間光変調素子を照明する照明光学系と
を備えるとともに、
空間光変調素子からの出射光を投影する投影レンズが、Ｆナンバーの異なる複数種類の投影レンズの間で交換可能になっており、
空間光変調素子の画面を複数の領域に分割し、空間光変調素子に印加する映像信号に対し、各々のこの領域毎に、現在装着されている投影レンズのＦナンバーに応じて、この画面内の位置により変動する空間光変調素子からの光出力を補償するように補正を行う映像信号補正手段であって、複数種類の投影レンズのうちの基準となる投影レンズのＦナンバーに応じた基準補正データを記憶した基準補正データ記憶手段を有しており、現在装着されている投影レンズに、当該投影レンズに対応した個別の補正を行うための基準補正データに対する差分データを記憶した個別補正データ記憶手段が存在していない場合には、基準補正データ記憶手段に記憶された基準補正データに基づいて補正を行い、現在装着されている投影レンズにこの個別補正データ記憶手段が存在している場合には、基準補正データ記憶手段に記憶された基準補正データと個別補正データ記憶手段に記憶された差分データとに基づいて補正を行う映像信号補正手段を備えた投射型表示装置を提案する。

この投射型表示装置には、空間光変調素子に印加する映像信号に対し、空間光変調素子の画面を複数の領域に分割した各領域毎に、Ｆナンバーの異なる複数種類の投影レンズのうち現在装着されている投影レンズのＦナンバーに応じて、画面内の位置により変動する空間光変調素子からの光出力を補償するように補正を行う映像信号補正手段が備えられている。したがって、空間光変調素子の画面の同一の部位における映像信号に対しても、装着された投影レンズのＦナンバーによって異なる補正が行われる。

このように、空間光変調素子の画面の同一の部位における映像信号に対しても、現在装着されている投影レンズのＦナンバーによって異なる補正を行うので、Ｆナンバーが異なる投影レンズとの交換を行うことによって空間光変調素子から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化しても、適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。
また、映像信号補正手段は、基準となる投影レンズのＦナンバーに応じた基準補正データを記憶した基準補正データ記憶手段を有し、この基準補正データ記憶手段からこの基準補正データを参照するとともに、現在装着された投影レンズが有している、当該投影レンズに対応した個別の補正を行うためのこの基準補正データに対する差分データを記憶した個別補正データ記憶手段から、その差分データを参照して補正を行う。これにより、交換可能な投影レンズの種類が多い場合にも、投射型表示装置本体に多数の補正データを記憶させることなく、投影レンズの交換に応じた適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。

なお、この投射型表示装置において、一例として、映像信号補正手段は、各々の領域毎に、映像信号の印加レベルに対するその領域の光の出力レベルの特性と、現在装着されている投影レンズのＦナンバーとに応じて補正を行うことが好適である。

それにより、空間光変調素子のこの特性が、領域によって一致しないとともに投影レンズの交換によって変化する場合にも、適切なユニフォーミティ補正を行うことができるようになる。

本発明に係る投射型表示装置によれば、Ｆナンバーが異なる投影レンズとの交換を行うことによって空間光変調素子から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化しても、適切なユニフォーミティ補正を行うことができるという効果が得られる。
また、交換可能な投影レンズの種類が多い場合にも、投射型表示装置本体に多数の補正データを記憶させることなく、投影レンズの交換に応じた適切なユニフォーミティ補正を行うことができるという効果も得られる。

また、映像信号の印加レベルに対する空間光変調素子の光の出力レベルの特性が、空間光変調素子の領域によって一致しないとともに投影レンズの交換によって変化する場合にも、適切なユニフォーミティ補正を行うことができるという効果も得られる。

以下、本発明を、図面を用いて具体的に説明する。図５は、本発明に関連して考案した液晶プロジェクタの構成例を示すものであり、図１と共通する部分には同一符号を付している。光源２１から発せられた光は、反射鏡２２に向かう。反射鏡２２と照明光学系２３とにより、多くの光が、空間光変調素子である液晶素子（液晶パネル）２５に集められる。

照明光学系２３の近傍には、可変絞り１が設置されている。可変絞り１は、開口部の面積を可変にしたメカニカルシャッターであり、可変絞り駆動部２（可変絞り１の動作部を変位させるモーターや、モーターを駆動するモータードライバ等）によってこの開口部の面積が増減されるようになっている。

反射鏡２２と照明光学系２３とによって集められた光は、液晶素子２５に入射する前に、この可変絞り１を経て偏光子２４に入射し、一方向の偏光が取り出される。そして、液晶素子２５に映像信号が印加されており、偏光子２４を出射して液晶素子２５に入射した光を空間変調し、映像信号に応じて偏光方向を回転させる。液晶素子２５を出た光は検光子２６に入射し、投射される光が選択される。検光子２６を出射した光は投影レンズ２７に入射し、スクリーン（図示略）などに投影表示される。

この液晶プロジェクタの本体の操作パネルやリモートコントローラには、図示は省略するが、可変絞り１を開閉する（開口部の面積を大・小の２段階に調整する）操作を行うための絞り調整釦が設けられている。ＣＰＵ６は、液晶プロジェクタ内の各部を制御するものであり、この絞り調整釦で可変絞り１を開く操作が行われた場合には、可変絞り駆動部２を制御して可変絞り１を開放させ（開口部の面積を最大にし）、他方、この絞り調整釦で可変絞り１を閉じる操作が行われた場合には、可変絞り駆動部２を制御して可変絞り１を絞る（開口部の面積を、最大面積よりも狭くする）。

液晶素子２５に印加される映像信号は、ホワイトバランス調整部３及びガンマ補正部４によって補正される。ホワイトバランス調整部３は、映像信号の色温度を調整するものであり、図示は省略するが、映像信号の白色側の色温度を調整するためのゲイン回路と、映像信号の黒色側の色温度を調整するためのバイアス回路とを含んでいる。ガンマ補正部４は、ホワイトバランス調整部３からの映像信号にガンマ補正を施して画質の調整を行うものであり、図示は省略するが、一般的な液晶素子のＶＴカーブ特性とは逆の特性カーブのデータを格納したルックアップテーブルが設けられている。

３次元補正部５は、液晶素子２５の任意の画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）におけるレベルＺの映像信号についての３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給するものであり、図６に示すように、水平／垂直カウンタ１１，位置ブロック特定処理部１２，座標データ格納部１３，位置演算処理部１４，３次元補間処理部１５及び補正データ格納部１６から成っている。

水平／垂直同期カウンタ１１は、補正処理を行なう画素（信号）の表示画面内での位置、すなわち表示画面を平面として見た場合に、画素の面座標（Ｘ，Ｙ）を特定するためのカウンタであり、この水平／垂直同期カウンタ１１から出力される水平位置座標Ｘは、水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期してゼロリセットされると共に、クロックＣＬＫ毎にカウントアップされ、水平方向の画素の位置を表わす座標データとされる。また、水平／垂直同期カウンタ１１から出力される垂直位置座標Ｙは、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期してゼロリセットされ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ毎にカウントアップされる垂直方向の画素の位置を表わす座標データとされる。クロックＣＬＫは画素の時間軸上での変化に同期したもので、一般にドットクロックと呼ばれるものである。

座標データ格納部１３には、補正中心座標データ（液晶素子２５の画面のうち補正をかける中心点の座標データ）Ｘｃ，Ｙｃと、補正範囲座標データ（液晶素子２５の画面のうち補正が必要とされる範囲の頂点の座標データ）Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２と、補正が及ぶ映像信号レベルの範囲のデータＺ１，Ｚ２とを格納するためのレジスタが設けられており、このレジスタには工場調整時等において予め外部より補正中心座標データ及び補正範囲座標データが入力されて格納されている。

位置ブロック特定処理部１２は、水平／垂直カウンタ１１から画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）の座標Ｘ，Ｙが供給されるとともに、座標データ格納部１３に格納されているデータが供給されて、補正が必要とされる範囲をさらに複数の位置ブロックに分割する。

位置演算処理部１４は、水平／垂直カウンタ１１から供給される画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）の座標Ｘ，Ｙと、座標データ格納部１３に格納されているデータと、位置ブロック特定処理部１２から供給される位置ブロックを特定するサフィックスｎとから、画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）がどの位置ブロックのどこの番地に位置するか判別し、その判別結果を番地データＸｂ，Ｙｂとして出力する。

補正データ格納部１６は、補正中心座標Ｇｃにおける補正データＣｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を格納するためのレジスタなどが設けられている。

３次元補間処理部１５は、位置演算処理部１４からの番地データＸｂ，Ｙｂと、補正データ格納部１６に格納されている補正データＣｃとに基づいて、任意の画素Ｇ（Ｘ，Ｙ）におけるレベルＺの印加された映像信号についてその出力レベルを補間した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成する。ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４には、この３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が供給される。

このホワイトバランス調整部３，ガンマ補正部４及び３次元補正部５の詳細な構成や動作については、本出願人の出願に係る特開平１１−１１３０１９号公報に記載されており、これらの各部により、液晶素子２５の画面を複数の領域に分割し、液晶素子２５に印加する映像信号に対して、各々の領域のＶＴカーブ特性に応じ且つ映像信号のレベルに応じたユニフォーミティ補正（ホワイトバランス調整やガンマ補正）を行うことができる。

ただし、ここでは、図６に示すように、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、補正データＣｃを格納するためのレジスタとして、可変絞り１を開いた際に使用する補正データＣｃを格納するためのレジスタ１７と、可変絞り１を閉じた際に使用する補正データＣｃを格納するためのレジスタ１８との２つのレジスタが設けられている。

工場でのこの液晶プロジェクタの調整時には、可変絞り１を開いた状態での投影画像の色むらや輝度むらと、可変絞り１を閉じた状態での投影画像の色むらや輝度むらとをそれぞれ測定し、可変絞り１を開いた状態での色むらや輝度むらを補償するための（可変絞り１を開いた状態での液晶素子２５への入射光の角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃがレジスタ１７に格納されるとともに、可変絞り１を閉じた状態での色むらや輝度むらを補償するための（可変絞り１を閉じた状態での液晶素子２５への入射光の角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃがレジスタ１８に格納されている。

ＣＰＵ６は、前述の絞り調整釦で可変絞り１を開く操作が行われた場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１７内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させ、他方、絞り調整釦で可変絞り１を閉じる操作が行われた場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１８内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させる。

次に、この液晶プロジェクタの動作を説明する。
ユーザーは、外光のある環境でこの液晶プロジェクタを使用する場合には、前述の絞り調整釦で、可変絞り１を開く操作を行う。すると、ＣＰＵ６の制御に基づいて可変絞り１の開口部の面積が最大になることにより、可変絞り１での遮光量が減少するので、白色が明るくなり、高輝度な映像表現が行われる。

他方、ユーザーは、外光がない環境でこの液晶プロジェクタを使用する場合には、前述の絞り調整釦で、可変絞り１を閉じる操作を行う。すると、ＣＰＵ６の制御に基づいて可変絞り１の開口部の面積が減少することにより、可変絞り１の遮光量が増加するので、白色が抑えられてコントラストが上がる。このようにして、輝度とコントラストの両立を図ることができる。

そして、可変絞り１を開いた際には、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１７内の補正データＣｃ（可変絞り１を開いた状態での投影画像の色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、可変絞り１を開いた状態での投影画像の色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正（ホワイトバランス調整やガンマ補正）が行われる。

他方、可変絞り１を閉じた際には、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１８内の補正データＣｃ（可変絞り１を閉じた状態での投影画像の色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、可変絞り１を閉じた状態での投影画像の色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正が行われる。

このように、この液晶プロジェクタでは、液晶素子２５の画面の同一の部位における同一レベルの映像信号に対しても、可変絞り１の開閉状態に応じて異なる補正を行うことにより、可変絞り１の開閉状態によって液晶素子２５から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化しても、適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。

また、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、液晶素子２５の画面の各領域の特性に応じた補正データＣｃを可変絞り１の開閉状態に応じて２通り記憶したレジスタ１７，１８が設けられているので、可変絞り１の現在の開閉状態に応じた補正データＣｃを演算によって求めるような場合よりも、可変絞り１の開閉状態に応じた適切なユニフォーミティ補正を、迅速に行うことができる。

次に、図７は、本発明を適用した液晶プロジェクタの構成例を示すものであり、図１，図５及び図６と共通する部分には同一符号を付している。この液晶プロジェクタは、可変絞りは設置されていないが、Ｆナンバー１．８５〜２．２のズームレンズから成る投影レンズ２８を有している。

この液晶プロジェクタの本体の操作パネルやリモートコントローラには、図示は省略するが、投影レンズ２８のズーム位置を調節する操作を行うためのズーム調整釦が設けられている。ＣＰＵ６は、このズーム調整釦の操作に基づいて投影レンズ２８のズーム位置を制御する。

図７では、投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態（Ｆナンバーが１．８５になった状態）を示し、図８は、投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態（Ｆナンバーが２．２になった状態）を示す（図８ではホワイトバランス調整部３，ガンマ補正部４，３次元補正部５，ＣＰＵ６の図示は省略している）。これらの図にも表れているように、液晶素子２５から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布は、投影レンズ２８のズーム位置の変化に応じて変化する。

工場でのこの液晶プロジェクタの調整時には、投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態（図７の状態）での投影画像の色むらや輝度むらと、投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態（図８の状態）での投影画像の色むらや輝度むらとをそれぞれ測定し、投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態での色むらや輝度むらを補償するための（投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態で投影レンズ２８から投影される光が液晶素子２５に入射した際の入射角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃが３次元補正部５の補正データ格納部１６のレジスタ１７（図６）に格納されるとともに、投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態での色むらや輝度むらを補償するための（投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態で投影レンズ２８から投影される光が液晶素子２５に入射した際の入射角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃがレジスタ１８に格納されている。

ＣＰＵ６は、前述のズーム調整釦で投影レンズ２８のズーム位置を広角側にする操作が行われた場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１７内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させ、他方、ズーム調整釦で投影レンズ２８のズーム位置をテレ側にする操作が行われた場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１８内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させる。

この液晶プロジェクタのそれ以外の構成は、図５の液晶プロジェクタと同一である。

次に、この液晶プロジェクタの動作を説明する。
ユーザーが、前述のズーム調整釦を操作すると、ＣＰＵ６の制御のもとで投影レンズ２８のズーム位置が調整される。

そして、投影レンズ２８のズーム位置を広角側に調整した場合には、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１７内の補正データＣｃ（投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、投影レンズ２８のズーム位置が広角側にある状態での色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正（ホワイトバランス調整やガンマ補正）が行われる。

他方、投影レンズ２８のズーム位置をテレ側に調整した場合には、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１８内の補正データＣｃ（投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、投影レンズ２８のズーム位置がテレ側にある状態での色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正が行われる。

このように、この液晶プロジェクタでは、液晶素子２５の画面の同一の部位における同一レベルの映像信号に対しても、投影レンズ２８のズーム位置に応じて異なる補正を行うことにより、投影レンズ２８のズーム位置によって液晶素子２５から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化しても、適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。

また、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、液晶素子２５の画面の各領域の特性に応じた補正データＣｃを投影レンズ２８のズーム位置に応じて２通り記憶したレジスタ１７，１８が設けられているので、投影レンズ２８の現在のズーム位置に応じた補正データＣｃを演算によって求めるような場合よりも、投影レンズ２８のズーム位置に応じた適切なユニフォーミティ補正を、迅速に行うことができる。

また、ＣＰＵ６が投影レンズ２８の現在のズーム位置を判別し、その判別結果に基づいて投影レンズ２８の現在のズーム位置におけるＦナンバーに応じた補正が行われるので、投影レンズ２８のズーム位置の変化に応じた適切なユニフォーミティ補正を、自動的に行うことができる。

次に、図９は、本発明を適用した別の液晶プロジェクタの構成例を示すものであり、図１，図５及び図６と共通する部分には同一符号を付している。この液晶プロジェクタは、可変絞りは設置されていないが、投射レンズを、Ｆナンバー１．８５の投影レンズ，Ｆナンバー２．２の投影レンズという２種類の投影レンズの間で交換可能になっている。液晶素子２５から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布は、装着される投影レンズのＦナンバーに応じて変化する。

この液晶プロジェクタに装着する投影レンズとしては、図に投影レンズ２９として示すように、Ｆナンバー伝達部２９ａを設けたものが用いられる。Ｆナンバー伝達部２９ａは、液晶プロジェクタのＣＰＵ６に対して自分のＦナンバー（１．８５であるか２．２であるか）を知らせるためのものであり、投影レンズ２９を液晶プロジェクタに装着することによってＣＰＵ６に接続されるメモリー（例えばＲＯＭ）に、Ｆナンバーを示すデータを記憶することによって構成されている。ＣＰＵ６は、このメモリーからデータを読み出すことにより、装着された投影レンズ２９のＦナンバーを判別する。（別の例として、Ｆナンバー伝達部２９ａを、Ｆナンバーが１．８５であるか２．２であるかによって投影レンズ２９の異なる位置に取り付けた突起物で構成するとともに、液晶プロジェクタに、投影レンズ２９が装着された際のこの突起物の位置を検出する手段を設け、その検出結果によってＣＰＵ６が投影レンズ２９のＦナンバーを判別するようにしてもよい。）

工場でのこの液晶プロジェクタの調整時には、Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での投影画像の色むらや輝度むらと、Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での投影画像の色むらや輝度むらとをそれぞれ測定し、Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための（Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態でその投影レンズから投影される光が液晶素子２５に入射した際の入射角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃが３次元補正部５の補正データ格納部１６のレジスタ１７（図６）に格納されるとともに、Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための（Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態でその投影レンズから投影される光が液晶素子２５に入射した際の入射角度分布に対応する、液晶素子２５の画面の各領域のＶＴカーブ特性に応じた）補正データＣｃがレジスタ１８に格納されている。

ＣＰＵ６は、装着された投影レンズ２９のＦナンバー伝達部２９ａを利用して判別した投影レンズ２９のＦナンバーが１．８５であった場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１７内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させ、他方、装着された投影レンズ２９のＦナンバー伝達部２９ａを利用して判別した投影レンズ２９のＦナンバーが２．２であった場合には、３次元補正部５を制御して、補正データ格納部１６のレジスタ１７，１８のうちレジスタ１８内の補正データＣｃのほうを３次元補間処理部１５に参照させる。

この液晶プロジェクタのそれ以外の構成は、図５の液晶プロジェクタと同一である。

次に、この液晶プロジェクタの動作を説明する。
ユーザーが、Ｆナンバーが１．８５の投影レンズ２９をこの液晶プロジェクタに装着した場合には、Ｆナンバー伝達部２９ａを利用して、装着された投影レンズ２９のＦナンバーが１．８５であることがＣＰＵ６によって判別される。そして、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１７内の補正データＣｃ（Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正（ホワイトバランス調整やガンマ補正）が行われる。

他方、ユーザーが、Ｆナンバーが２．２の投影レンズ２９をこの液晶プロジェクタに装着した場合には、Ｆナンバー伝達部２９ａを利用して、装着された投影レンズ２９のＦナンバーが２．２であることがＣＰＵ６によって判別される。そして、ＣＰＵ６の制御に基づき、３次元補正部５からは、補正データ格納部１６のレジスタ１７内の補正データＣｃ（Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に基づいて作成した３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４に供給される。これにより、ホワイトバランス調整部３やガンマ補正部４では、液晶素子２５に印加される映像信号に対し、Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するようなユニフォーミティ補正（ホワイトバランス調整やガンマ補正）が行われる。

このように、この液晶プロジェクタでは、液晶素子２５の画面の同一の部位における同一レベルの映像信号に対しても、装着された投影レンズのＦナンバーに応じて異なる補正を行うことにより、装着された投影レンズのＦナンバーによって液晶素子２５から出射してスクリーンにまで達する光の角度分布が変化しても、適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。

また、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、液晶素子２５の画面の各領域の特性に応じた補正データＣｃを、交換可能な投影レンズのＦナンバーに応じて２通り記憶したレジスタ１７，１８が設けられているので、現在装着されている投影レンズのズーム位置に応じた補正データＣｃを演算によって求めるような場合よりも、装着された投影レンズのＦナンバーに応じた適切なユニフォーミティ補正を、迅速に行うことができる。

また、ＣＰＵ６が現在装着されている投影レンズのＦナンバーを判別し、その判別結果に基づいて現在装着されている投影レンズのＦナンバーに応じた補正が行われるので、装着された投影レンズのＦナンバーに応じた適切なユニフォーミティ補正を、自動的に行うことができる。

次に、図１０は、図９の液晶プロジェクタの構成の変更例を示すものであり、図１，図５，図６及び図９と共通する部分には同一符号を付している。この液晶プロジェクタに装着する投影レンズとしては、Ｆナンバー２．２の投射レンズについては、図に投影レンズ３０として示すように、差分データ格納部３０ａを設けたものが用いられる（Ｆナンバー１．８５の投射レンズについては、こうした差分データ格納部３０ａを有しない通常の投射レンズが用いられる）。

差分データ格納部３０ａは、投影レンズ３０を液晶プロジェクタに装着することによってＣＰＵ６に接続されるメモリー（例えばＲＯＭ）に、図９の例において３次元補正部５の補正データ格納部１６のレジスタ１７（図６）に格納した補正データＣｃ（Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）に対する３次元補正部５の補正データ格納部１６のレジスタ１８（図６）に格納した補正データＣｃ（Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データ）の差分のデータを記憶することによって構成されている。

図示は省略するが、この例では、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、Ｆナンバー１．８５の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データＣｃを格納したレジスタ（図６のレジスタ１７に相当するレジスタ）のみが設けられており、Ｆナンバー２．２の投影レンズを装着した状態での色むらや輝度むらを補償するための補正データＣｃを格納したレジスタ（図６のレジスタ１８に相当するレジスタ）は設けられていない。

ＣＰＵ６は、装着された投影レンズに差分データ格納部３０ａが存在しない場合（装着された投影レンズのＦナンバーが１．８５である場合）には、補正データ格納部１６のレジスタ内の補正データＣｃを３次元補間処理部１５に参照させ、この補正データＣｃに基づいて３次元補正部５に３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成させる。

他方、ＣＰＵ６は、装着された投影レンズに差分データ格納部３０ａが存在する場合（装着された投影レンズのＦナンバーが２．２である場合）には、差分データ格納部３０ａから差分データを読み出し、この差分データと補正データ格納部１６のレジスタ内の補正データＣｃとを３次元補間処理部１５に参照させ、補正データＣｃからこの差分データを差し引いたデータに基づいて３次元補正部５に３次元補間データＣ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成させる。

この液晶プロジェクタのそれ以外の構成は、図９の例と同一である。

この例では、３次元補正部５の補正データ格納部１６には、基準となる投影レンズのＦナンバー（Ｆナンバー１．８５）に応じた補正データＣｃのみを記憶すれば足りる。これにより、図９の例と全く同様な作用効果が得られることに加えて、交換可能な投影レンズの種類が多い場合にも（ここではＦナンバー１．８５の投影レンズとＦナンバー２．２の投影レンズとの２種類であるが、３種類以上の場合にも）、液晶プロジェクタ本体の３次元補正部５の補正データ格納部１６に多数の補正データを記憶させることなく、投影レンズの交換に応じた適切なユニフォーミティ補正を行うことができる。

また、投射レンズの差分データ格納部３０ａに、Ｆナンバーだけでなく、その投射レンズ固有の光学特性、例えば投射レンズの画角による光量分布の補正などを含めた差分データを記憶することができる。これにより、交換される個々の投射レンズの光学特性に対応した適切なユニフォーミティ補正を液晶プロジェクタ本体が行うことができる。

また、上述の例では差分データを交換される投射レンズの記憶手段に記憶する構成としたが、この投射レンズが有する記憶手段により、個別の投射レンズに対応する補正データを記憶し、その補正データに基づき液晶プロジェクタ本体が投射レンズの交換に応じた適切なユニフォーミティ補正を行う多様な構成に広く適用できる。

なお、以上の各例では、可変絞りを設置した液晶プロジェクタと、ズームレンズから成る投影レンズを有する液晶プロジェクタと、投影レンズを交換可能な液晶プロジェクタとを別々に示した。しかし、これに限らず、可変絞りを設置するとともにズームレンズから成る投影レンズを有する液晶プロジェクタや、可変絞りを設置するとともに投影レンズを交換可能な液晶プロジェクタにも本発明を適用する（可変絞りの現在の開閉状態と現在のズーム位置との組み合わせに応じて適切なユニフォーミティ補正を行ったり、可変絞りの現在の開閉状態と現在装着されている投影レンズのＦナンバーとの組み合わせに応じて適切なユニフォーミティ補正を行う）ようにしてもよい。

また、以上の各例では、液晶素子２５に印加する映像信号に対して、可変絞り１の２段階の開閉状態（開口部の面積の大・小の２段階の調整）に応じた補正を行っている。しかし、別の例として、液晶素子２５に印加する映像信号に対して、可変絞り１の３段階以上の開閉状態に応じた補正を行うようにしてもよい。

また、以上の各例では、液晶プロジェクタに本発明を適用しているが、それ以外の投射型表示装置にも本発明を適用してよい。例えばＤＭＤプロジェクタに可変絞りを設置する場合には、投影レンズ内に設置すればよい。

また、以上の図５の例では、遮光手段として可変絞り１（メカニカルシャッター）を用いている。しかし、別の例として、透過型液晶素子から成る液晶シャッターを遮光手段として用いてもよい。

また、本発明は、以上の例に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとりうることはもちろんである。

液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。 ＤＭＤプロジェクタの基本構成を示す図である。 絞りを設置した従来の液晶プロジェクタを示す図である。 絞りを設置した従来の液晶プロジェクタを示す図である。 本発明に関連して考案した液晶プロジェクタの構成例を示す図である。 図５の３次元補正部の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用した液晶プロジェクタの構成例を示す図である。 図７の液晶プロジェクタのズーム位置の変化を示す図である。 本発明を適用した別の液晶プロジェクタの構成例を示す図である。 図９の液晶プロジェクタの変更例を示す図である。

符号の説明

１ 可変絞り、 ２ 可変絞り駆動部、 ３ ホワイトバランス調整部、 ４ ガンマ補正部、 ５ ３次元補正部、 ６ ＣＰＵ、 ２１ 光源、 ２２ 反射鏡、 ２３ 照明光学系、 ２５ 液晶素子、 ２７ 投影レンズ、 ２８ 投影レンズ、 ２９ 投影レンズ、 ３０ 投影レンズ

Claims (4)

1. 光源と、
   印加された映像信号に従い入射光を変調して出射する空間光変調素子と、
   前記光源からの光を集光して前記空間光変調素子を照明する照明光学系と
   を備えるとともに、
   前記空間光変調素子からの出射光を投影する投影レンズが、Ｆナンバーの異なる複数種類の投影レンズの間で交換可能になっており、
   前記空間光変調素子の画面を複数の領域に分割し、前記空間光変調素子に印加する前記映像信号に対し、各々の前記領域毎に、現在装着されている投影レンズのＦナンバーに応じて、前記画面内の位置により変動する前記空間光変調素子からの光出力を補償するように補正を行う映像信号補正手段であって、前記複数種類の投影レンズのうちの基準となる投影レンズのＦナンバーに応じた基準補正データを記憶した基準補正データ記憶手段を有しており、前記現在装着されている投影レンズに、当該投影レンズに対応した個別の補正を行うための前記基準補正データに対する差分データを記憶した個別補正データ記憶手段が存在していない場合には、前記基準補正データ記憶手段に記憶された前記基準補正データに基づいて補正を行い、前記現在装着されている投影レンズに前記個別補正データ記憶手段が存在している場合には、前記基準補正データ記憶手段に記憶された前記基準補正データと前記個別補正データ記憶手段に記憶された前記差分データとに基づいて補正を行う映像信号補正手段を備えた
   投射型表示装置。
2. 前記映像信号補正手段は、各々の前記領域毎に、前記映像信号の印加レベルに対する該領域の光の出力レベルの特性と、前記現在装着されている投影レンズのＦナンバーとに応じて前記補正を行う
   請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記基準補正データ記憶手段は、前記基準補正データとして、前記空間光変調素子の画面のうち補正をかける中心点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）におけるレベルＺｃの映像信号についての補正データ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を記憶しており、
   前記映像信号補正手段は、前記空間光変調素子からの光出力を補償するためのデータとして、前記空間光変調素子の画面内での座標（Ｘ，Ｙ）におけるレベルＺの映像信号についてその出力レベルを補間した３次元補間データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成する３次元補間データ作成手段を含む
   請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記３次元補間データ作成手段は、
   前記座標（Ｘ，Ｙ）が前記空間光変調素子の画面の前記複数の領域のうちのどの領域のどこの番地に位置するかを示す番地データＸｂ，Ｙｂを作成し、前記現在装着されている投影レンズに前記個別補正データ記憶手段が存在していない場合には、前記基準補正データ記憶手段に記憶された前記基準補正データと前記番地データＸｂ，Ｙｂとに基づいて前記３次元補間データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成し、前記現在装着されている投影レンズに前記個別補正データ記憶手段が存在している場合には、前記基準補正データ記憶手段に記憶された前記基準補正データと前記個別補正データ記憶手段に記憶された前記差分データと前記番地データＸｂ，Ｙｂとに基づいて前記３次元補間データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を作成する
   請求項３に記載の投射型表示装置。

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