JP2006287633A - 画像表示装置の補正値作成方法、この方法をコンピュータに実行させるプログラム、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面全体に滑らかに出力特性値の分布の補正をすることができ、かつ不連続な出力特性値の分布の補正にも対応することができ、画像表示装置に高品質の画像を表示させることのできる画像表示装置の補正値作成方法を提供すること。
【解決手段】画像表示装置の補正値作成方法は、投射画像の出力特性値の分布に設定された要素領域内で出力特性値の分布を近似する関数を設定するステップＳ２２と、要素領域内の各画素における出力特性値から関数値を差し引いた差分を算出するステップＳ２６と、近似関数で与えられる出力特性値の分布の偏り成分を補正する補正値を生成するステップＳ２８と、差分として与えられる出力特性値の分布のばらつき成分を補正する補正値を生成するステップＳ３０とを備えている。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、画像表示装置の補正値作成方法、この方法をコンピュータに実行させるプログラム、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び画像表示装置に関する。

プロジェクタ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の固定画素型の画像表示装置においては、表示画面に画像を表示したときに、画面の一部に輝度出力値や色出力値等の出力特性値に分布を生じることがあり、このようなバラツキは表示画面の輝度ムラや色ムラとして認識される。このような輝度ムラ、色ムラ等は、画素を構成する素子の製造誤差等に起因するものであると考えられている。
このような輝度ムラ、色ムラ等は、出力特性値の分布を画素単位に与える電気信号を補正することにより解消できるので、従来、種々の補正方法が提案されている。

例えば、画面の分割領域毎に表示させたい輝度分布と実際の輝度分布を比較して、補正値を作成する過程をフィードバック処理することにより、最適な補正値を設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、画面を複数領域に分割し、各分割領域で異なるγ補正を実施する方法も提案されている。このγ補正曲線は、「２^ｎ＋１個の点で表される折れ線＋オフセット量」で補間されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、表示画面を複数の三角形領域に分割し、各三角形領域の頂点で補正値を設定する方法も提案されている。この方法における各三角形要素領域内の補正値は、各三角形領域の頂点での補正値から線形補間して求めている（例えば、特許文献３参照）。
そして、画面を複数に分割して補正量を与えるときに、分割領域境界線上の複数点での補正量から分割領域内の補正量を非線形関数で与えている技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平６−１０５１８５号公報 特開２０００−２９８４５０号公報 特開２０００−３１６１７０号公報（図２、〔００６８〕段落） 特開２００２−１０８２９８号公報

しかしながら、前記特許文献１乃至特許文献３に記載された方法では、画面の分割領域毎に補正値を設定するために、輝度ムラ・色ムラ処理による不自然な輝度差・色差が発生する可能性があるという問題がある。
一方、前記特許文献４に記載された方法では、滑らかな補正値が設定されるが、輝点のような不連続な輝度差・色差は補正することができないという問題がある。

本発明の目的は、画面全体に滑らかに出力特性値の分布の補正をすることができ、かつ不連続な出力特性値の分布の補正にも対応することができ、画像表示装置に高品質の画像を表示させることのできる、画像表示装置の補正値作成方法、プログラム、記録媒体、及び画像表示装置を提供することにある。

本発明は、画像表示装置の表示画面の出力特性値の分布を補正するにあたり、偏り補正及びばらつき補正と段階的に補正値を設定し、これに基づいて画像表示装置の出力特性値の分布の補正を行うことにより、前記目的を達成するものである。
具体的には、本発明の画像表示装置の補正値作成方法は、
表示画面内で出力特性値に分布がある画像表示手段と、入力された画像信号を前記出力特性値の分布に応じた補正値によって補正して前記画像表示手段に出力する補正手段とを備えた画像表示装置の前記補正値を作成する画像表示装置の補正値作成方法であって、
前記表示画面に表示された画像の出力特性値の分布を検出する分布検出ステップと、
検出された出力特性値の分布に対して少なくとも１つ以上の要素領域を設定し、設定された要素領域内で前記出力特性値の分布を近似する近似関数を設定する近似関数設定ステップと、
設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値を差し引いた差分を算出する差分算出ステップと、
前記近似関数として与えられる出力特性値の偏りを補正する補正値を生成する偏り補正値生成ステップと、
前記差分として与えられる出力特性値のばらつきを補正する補正値を生成するばらつき補正値生成ステップとを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、近似関数設定ステップにより近似関数を設定することにより、表示画面内におけるうねりのような出力特性値の分布を把握することができるので、偏り補正値生成ステップによりこれを補正する補正値を生成し、この補正値を用いて画像表示装置で補正処理することにより、表示画面を滑らかに補正することができる。
一方、差分算出ステップにより、実際の各画素の出力特性値とその画素における関数値を差し引いて差分を算出しているので、近似関数に対する出力特性値の分布を把握することができる。そして、ばらつき補正値生成ステップによりばらつきに応じた補正値を生成し、この補正値を用いて画像表示装置で補正処理することにより、輝点のような不連続な出力特性値の分布も補正することができる。

また、出力特性値の分布の全体的な様相に比べ、出力特性値の分布の局所的な揺らぎの大きさが小さいことを利用することで、プロジェクタに書き込む補正値の容量を削減することができる。つまり、ばらつき成分の補正値に割り当てるビット数を小さくすることができる。
さらに、出力特性値の分布の局所的な揺らぎで処理方法に柔軟性が生まれるため、補正処理のコストに見合った補正値を生成できる。例えば、処理能力の高い画像処理装置が搭載されたプロジェクタ用には精緻な補正値を生成し、処理能力の低い映像処理装置が搭載されたプロジェクタ用にはそれに見合う補正値を生成するなど、コストに見合った画質を投影できるプロジェクタとすることができる。

本発明では、前述したばらつき補正値生成ステップとしては、算出された差分の分布を近似する差分近似関数を設定する手順と、設定された差分近似関数を補正する補正値を生成する手順とを備えたものが考えられる。
この発明によれば、偏り補正値生成ステップ及びばらつき補正値生成ステップにおける補正値算出の方法を同様のロジックで展開できるので、補正値の算出が複雑にならない。
また、画像表示装置における補正処理においても、同様の補正処理を繰り返すだけでよいので、簡素化することができる。

本発明では、近似関数設定ステップで設定される近似関数は、画素位置を変数とした多項式で与えられる関数であり、差分近似関数は、この近似関数よりも高次の関数として設定されるのが好ましい。
この発明によれば、差分近似関数が近似関数よりも高次の関数として設定されることにより、実際の出力特性値に近い差分近似関数による補正値とすることができるので、画像表示装置で補正処理を実行したときに、高精度に補正を行うことができ、画像表示装置の画質を一層向上させることができる。

本発明では、ばらつき補正値生成ステップとしては、設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値の差分に基づいて補正値を生成することが考えられる。
この発明によれば、ばらつき補正値生成ステップにより、近似関数の関数値を差し引いた差分を直接補正する補正値を生成しているので、この補正値を用いて画像表示装置上で補正処理を行うことにより、ばらつきの補正を確実に行うことができ、高品質の画像を表示できる画像表示装置とすることができる。

本発明は、前述した画像表示装置の補正値作成方法をコンピュータに実行させるプログラム、及び、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成することもでき、前記と同様の作用及び効果を享受することができる。
また、本発明をこのようなプログラム及び記録媒体として構成することにより、一般的なコンピュータを用いて画像表示装置の補正値作成方法を実施させることができるため、画像表示装置の補正値作成装置の汎用性が拡大する。

本発明は、さらに、前述した補正値のデータ構造を備えた画像表示装置としても構成することができる。具体的には、本発明に係る画像表示装置は、
表示画面内で出力特性値に分布がある画像表示手段と、入力された画像信号を前記出力特性値の分布に応じた補正値によって補正して前記画像表示手段に出力する補正手段とを備えた画像表示装置であって、
前記補正手段は、
前記表示画面内の出力特性値の分布に対して設定された少なくとも１つ以上の要素領域内で前記出力特性値の分布に対して設定された近似関数を補正する補正関数を格納した補正関数格納部と、
設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値を差し引いた差分に対する補正値を格納した差分補正値格納部と、
前記補正関数格納部及び前記差分補正値格納部により、前記要素領域毎に前記入力画像信号の補正を行う補正処理部とを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、補正処理部が補正関数格納部及び差分補正値格納部に格納された補正値に基づいて、段階的に補正を行うことができるので、画面全体に滑らかに出力特性値の分布の補正をすることができ、かつ不連続な出力特性値の分布の補正にも対応することができ、高品質の画像を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
■１．第１実施形態
〔１〕補正データ作成装置１の構成
(1-1)全体構成
図１には、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの補正データ作成装置１の模式図が示され、この補正データ作成装置１は、スクリーン２、ＣＣＤカメラ３、及びコンピュータ４を備え、補正データ作成対称となるプロジェクタ１００の投射画像の出力特性値の分布を補正する補正値を作成する装置である。
スクリーン２は、補正値作成対象となるプロジェクタ１００の投射画像が投影される部分であり、ＣＣＤカメラ３は、スクリーン２に投射された投射画像を撮像する撮像装置として機能し、このＣＣＤカメラ３によって撮像された投射画像は、電気信号に変換されてコンピュータ４に出力される。

コンピュータ４は、ＣＣＤカメラ３で撮像された画像を取り込んで、画像処理を行って、プロジェクタ１００の補正値を作成する部分である。
このコンピュータ４で生成された補正値は、プロジェクタ１００に設けられるメモリ等の補正値記憶手段１０１に格納され、詳しくは後述するが、プロジェクタ１００で投射画像を投射する際、この補正値記憶手段１０１に格納された補正値、例えば、要素分割情報記憶部１０１Ａ、偏り補正値記憶部１０１Ｂ、及びばらつき補正値記憶部１０１Ｃに記録された補正値基づいて、画像信号を補正し、投射画像が形成される。

コンピュータ４は、ＣＰＵ４１及び記憶装置４２を備えた汎用のコンピュータであり、ＣＣＤカメラ３から出力された投射画像を撮像した電気信号は、デジタル画像データに変換されて処理される。
ＣＰＵ４１は、演算領域上で展開されるプログラムとしての特性値検出手段４３、特性値分析手段４４、偏り補正値生成手段４５、及びばらつき補正値生成手段４６を備えて構成される。また記憶装置４２には、これらの検出値、分析値を記録保存するために、特性値分布記憶部４７、要素分割情報記憶部４８、偏り成分記憶部４９、及びばらつき成分記憶部５０の他、投射画像として理想的な出力特性値の分布を記憶した理想特性値分布記憶部５１が記憶領域の一部に確保されている。

(1-2)コンピュータ４内部の機能的手段の構成
(a)特性値検出手段４３の構成
特性値検出手段４３は、プロジェクタ１００から投射された投射画像を撮像したＣＣＤカメラ３からの出力に基づいて、出力特性値の分布を検出する部分であり、具体的には、図２及び図３の処理を実行する。
まず、特性値検出手段４３は、特性値検出用投影画像データＴＰを、補正値作成対象とあるプロジェクタ１００に画像信号として入力し、プロジェクタ１００からこの画像データに応じた投射画像をスクリーン２上の投影面上に投射させる（処理Ｓ１）。尚、この際の特性値検出用投影画像データＴＰは、一定階調の単色画像を表示させるものである。

次に、特性値検出手段４３は、投影面上に投射された投射画像を、撮像装置としてのＣＣＤカメラ３で撮影し、撮影データＡ１をデジタルデータとして取り込む（処理Ｓ２）。
最後に、撮影データＡ１にノイズ除去、歪み除去等の画像処理を行った後、画素値演算及び特性値の測定を行って、出力特性値の分布Ａ２を取得する（処理Ｓ３）。取得された出力特性値の分布は、投射される画像の画素位置と、その画素位置での出力特性値とを対応させたテーブルＴ１として取得され、特性値分布記憶部４７に記録される（処理Ｓ４：分布検出ステップ）。尚、この処理において取得される出力特性値の分布としては、輝度ムラ分布、色ムラ分布等の特性値分布が考えられる。

(b)特性値分析手段４４の構成
特性値分析手段４４は、特性値検出手段４３により得られた出力特性値の分布を分析する部分であり、要素領域設定手段４４１、近似関数設定手段４４２、及び差分算出手段４４３を備えて構成され、図４に示される一連の処理を実行する。
要素領域設定手段４４１は、特性値分布記憶部４７に記録された画像Ａ３に示されるような出力特性値の分布を読み出して、読み出された出力特性値分布を、画像Ａ４のように、複数の要素領域に分割する。分割された各要素領域の形状や位置の情報は、記憶装置４２内の要素分割情報記憶部４８に記録保存されるとともに、補正値作成対象となるプロジェクタ１００の補正値記憶手段１０１の要素分割情報記憶部１０１Ａにも格納される。

近似関数設定手段４４２は、分割された要素領域の画像Ａ５に基づいて、グラフＧ１のような出力特性値の分布を取得し、出力特性値の分布を与えるグラフＧ１を、グラフＧ２に示されるような近似関数を設定し、出力特性値の分布の偏り成分（bias）を取得する。尚、グラフＧ１は、画像Ａ５におけるＸ１−Ｘ２線で切断した部分の出力特性値の分布である。
最後に、差分算出手段４４３は、出力特性値の分布からグラフＧ１から、近似関数を与えるグラフＧ２の差分を算出し、残差となるグラフＧ３を、出力特性値のばらつき成分（variability）として取得する。

図４においては、説明の便宜のため、Ｘ軸方向のみの出力特性値の分布として近似関数の設定及び差分算出を説明していたが、プロジェクタ１００による投射画像は、二次元的に拡がるものであり、出力特性値の分布も二次元的に拡がるものであるから、近似関数は、投射画像の横方向の変数Ｘ及び縦方向Ｙを変数とする多項式の関数として把握される。以下、近似関数設定手段４４２による近似関数の設定、及び、差分算出手段４４３による差分算出について詳述する。

（b1)近似関数設定手段４４２による近似関数の設定
近似関数の設定は、具体的には、図５に示されるフローチャートに基づいて行われる。
まず、要素領域設定手段４４１は、前述したように、画像Ａ６に示されるような出力特性値の分布を取得し（処理Ｓ５）、画像Ａ７に示されるような複数の要素領域を分割した要素分割情報を設定し（処理Ｓ６）、要素分割情報記憶部４８に記録保存する。尚、図５では、要素領域の形状を長方形状として分割しているが、これに限らず、三角形やこれ以外の多角形により要素領域分割を行ってもよい。
次に、近似関数設定手段４４２は、要素領域毎に画像Ａ８のような表示画面の偏り成分を把握するために、各要素領域の偏りを表す近似関数を、本実施形態では、最小二乗法を用いて設定する（処理Ｓ７：近似関数設定ステップ）。
最後に、設定された近似関数を偏り成分記憶部４９に記録保存する（処理Ｓ８）。

ここで、最小二乗法により近似関数を設定するには、変数に乗じられる係数を取得しなければならないが、近似関数の設定のための代表点をどのように設定するかによって手法が若干異なる。
(1)節点における特性値を用いて算出する場合
要素領域を画成する節点を用いて算出する方法であり、三角形状の要素領域であれば、図６に示される要素領域の節点Ａ、Ｂ、Ｃにおける画素位置（ｘ_Ａ、ｙ_Ａ）、（ｘ_Ｂ、ｙ_Ｂ）、（ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ）と、各点における出力特性値Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｃとを取得し、Ｎ＝３、ｌ＝１、ｍ＝１、Ｃ_１１＝０として式（１）に示される三元連立方程式を解くことにより、係数Ｃ_００〜Ｃ_０１が得られる。

要素領域形状が四角形状の場合には、図７に示される要素領域の節点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける画素位置（ｘ_Ａ、ｙ_Ａ）、（ｘ_Ｂ、ｙ_Ｂ）、（ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ）、（ｘ_Ｄ、ｙ_Ｄ）と、各節点における出力特性値Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｃ、Ｖ_Ｄとを取得し、Ｎ＝４、ｌ＝１、ｍ＝１として式（２）に示される四元連立方程式を解くことにより、係数Ｃ_００〜Ｃ_１１が得られる。

要素領域形状が任意の多角形の場合には、図８に示される要素領域の節点Ａ〜Ｚにおける画素位置（ｘ_Ａ、ｙ_Ａ）〜（ｘ_Ｚ、ｙ_Ｚ）と、各節点における出力特性値Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｚを取得し、式（３）に示される連立方程式を解くことによりすべての係数Ｃ_ｉｊが得られる。
このような節点の出力特性値を用いて要素領域における近似関数を設定する方法は、未知係数Ｃ_ｉｊの算出が容易であり、かつ、互いに隣接する要素領域での節点における出力特性値が同じであるため、各要素領域の近似関数を画面全体で組み合わせても隣接する要素領域の近似関数間で連続性が担保できるという利点がある。

(2)要素領域内の任意の画素位置での出力特性値を用いて算出する方法
前述した節点を利用した方法よりも、要素領域を近似する関数の精度を向上させたい場合には、節点における出力特性値に加えて、要素領域内の任意の画素位置を用いて近似関数を設定してもよい。
すなわち、図９に示されるように、四角形状の要素領域内で節点Ａ〜Ｄの他に内部の画素位置Ｅ〜Ｉの出力特性値を用いて近似関数の設定を行う場合、近似関数の未知係数の数が、未知係数の算出に用いる出力特性値の数と同じである場合には、式（４）に基づいて近似関数の未知係数を求めることができる。

一方、近似関数の未知係数の数が、未知係数の算出に用いる出力特性値の数よりも少ない場合、例えば、図９におけるＡ〜Ｋにおける出力特性値によって未知係数Ｃ_ｉｊを求める場合には、まず、式（５）によって未知係数を求める。

式（５）で求められた未知係数では、境界部分で関数値にギャップができてしまうので、これを補正する必要がある。つまり、図１０に示すように、要素領域(i)におけるグラフＧ４のような出力特性値の分布を、グラフＧ５のような近似関数で近似すると、境界部分Ｘ２における近似関数値と境界部分Ｘ２における値にギャップが生じ、隣接する要素領域(ii)で生成された近似関数となるグラフＧ６と連続性を担保することができない可能性がある。
そこで、式（５）で求められた未知係数に対して式（６）により境界上の出力特性値から未知係数の増分のδＣ_００〜δＣ_１１を算出し、未知係数の補正を行う。

(b2)差分算出手段４４３による差分算出
近似関数の設定が終了したら、差分算出手段４４３は、各要素領域内の出力特性値と近似関数による関数値との差分をとって、ばらつき成分を取得するが、具体的には、図１１のフローチャートに示される処理を実行する。
まず、差分算出手段４４３は、グラフＧ７に示されるような各要素領域における出力特性値の分布を取得するとともに（処理Ｓ９）、対応する要素領域における近似関数Ｇ８を取得する（処理Ｓ１０）。
次に、差分算出手段４４３は、要素領域内の各画素位置における関数値を算出し（処理Ｓ１１）、出力特性値の分布の各画素位置の出力特性値から対応する関数値の差分を演算してグラフＧ９のようなばらつき成分を取得する（処理Ｓ１２：差分算出ステップ）。
最後に、差分算出手段４４３は、得られたばらつき成分をばらつき成分記憶部５０に記録保存する（処理Ｓ１３）。

(c)偏り補正値生成手段４５の構成
偏り補正値生成手段４５は、近似関数設定手段４４２により設定された偏り成分としての近似関数を補正する補正関数を生成する部分であり、具体的には、図１２のフローチャートに示される処理を実行する。
まず、偏り補正値生成手段４５は、偏り成分記憶部４９から近似関数として与えられる画像Ａ９のような偏り成分を取得する（処理Ｓ１４）。
次に、偏り補正値生成手段４５は、理想特性値分布記憶部５１より各要素領域において、画像Ａ１０に示されるような理想的な出力特性値の分布を取得する（処理Ｓ１５）。

そして、偏り補正値生成手段４５は、画像Ａ９を示す近似関数が、画像Ａ１０の理想的な出力特性値の分布となるような補正関数を設定する（処理Ｓ１６：偏り補正値生成ステップ）。具体的には、画像Ａ９をネガポジ反転したような画像Ａ１１を、補正関数として数値化したものとなる。
最後に、偏り補正値生成手段４５は、生成した補正関数を、補正値作成対象となるプロジェクタ１００の補正値記憶手段１０１の偏り補正値記憶部１０１Ｂに記録保存する（処理Ｓ１７）。

(d)ばらつき補正値生成手段４６の構成
ばらつき補正値生成手段４６は、差分算出手段４４３によって算出された出力特性値の分布のばらつき成分に基づいて、これを補正する補正値を生成する部分であり、具体的には、図１３のフローチャートに示される処理を実行する。
まず、ばらつき補正値生成手段４６は、ばらつき成分記憶部５０から、グラフＧ１０に示されるような各要素領域内のばらつき成分を取得する（処理Ｓ１８）。

次に、ばらつき補正値生成手段４６は、取得された各要素領域内のばらつき成分を解消するようなばらつき補正値を画素毎に設定する（処理Ｓ１９：ばらつき補正値生成ステップ）。具体的には、図１３のグラフＧ１１のように各画素の出力特性値が均一になるようなヒストグラム状の補正値を設定することになる。
ばらつき補正値が生成されたら、ばらつき補正値生成手段４６は、ばらつき補正値を、プロジェクタ１００の補正値記憶手段１０１のばらつき補正値記憶部１０１Ｃに記録保存する（処理Ｓ２０）。

〔２〕補正データ作成装置１の作用
次に、前述した各処理を実行する機能的手段を備えた補正データ作成装置１の作用について、図１４に示されるフローチャートに基づいて説明する。
まず、特性値検出手段４３は、スクリーン２上に投影されたパターン画像をＣＣＤカメラ３に撮影させ、この撮像データに画像処理を施して投射画像の出力特性値の分布を検出し（処理Ｓ２１：分布検出ステップ）、特性値分布記憶部４７に記録保存する。
次に、要素領域設定手段４４１は、取得された出力特性値の分布を複数の要素領域に分割し（処理Ｓ２２）、分割された要素領域情報を、コンピュータ４の記憶装置４２の要素分割情報記憶部４８、及びプロジェクタ１００の要素分割情報記憶部１０１Ａに記録保存する（処理Ｓ２３）。

要素分割情報の記録保存が終了したら、近似関数設定手段４４２は、各要素領域における偏り成分となる近似関数の設定を行い（処理Ｓ２４：近似関数設定ステップ）、設定された近似関数を偏り成分記憶部４９に記録保存する（処理Ｓ２５）。
関数の設定後、差分算出手段４４３は、出力特性値の分布と、近似関数とを各記憶部から読み出して、両者の差分をとってばらつき成分を取得し（処理Ｓ２６：差分算出ステップ）、ばらつき成分記憶部５０に記録保存する（処理Ｓ２７）。

これら一連の特性値分析手段４４による分析が終了したら、偏り補正値生成手段４５は、近似関数及び理想的な特性値分布を読み出して、偏り成分となる近似関数を補正する補正関数を設定し（処理Ｓ２８：偏り補正値生成ステップ）、プロジェクタ１００の補正値記憶手段１０１に確保された偏り補正値記憶部１０１Ｂに補正関数を記録保存する（処理Ｓ２９）。
一方、ばらつき補正値生成手段は、ばらつき成分を読み出して、各画素位置に応じたばらつき補正値の算出を行い（処理Ｓ３０：ばらつき補正値生成ステップ）、プロジェクタ１００の補正値記憶手段１０１に確保されたばらつき補正値記憶部１０１Ｃにばらつき補正値を記録保存する（処理Ｓ３１）。
そして、このような補正値は、輝度ムラ、色ムラ等の出力特性の種類や、投射画像の階調に応じて複数生成される。

〔３〕プロジェクタ１００の構成
前述した補正データ作成装置１によって補正データが作成されたプロジェクタ１００の画像処理回路は、図１５に示されるように、Ａ／Ｄ変換器１０２、変換処理部１０３、Ｄ／Ａ変換器１０４、及び液晶表示装置駆動回路１０５を備えて構成され、ＲＧＢ端子１０６から入力される画像信号は、この画像処理回路によって処理されて液晶表示装置上に光学像が形成される。
Ａ／Ｄ変換器１０２は、アナログ信号として入力される画像信号をデジタル変換する部分であり、デジタル化された画像信号は、変換処理部１０３に出力される。

補正処理部としての変換処理部１０３は、前述した補正データ作成装置１によって作成された補正値記憶手段１０１を備えている。変換処理部１０３は、入力される画像信号をこの補正値記憶手段１０１に基づいて変換し、画像信号に対応する輝度値となるように画像信号を補正する。
この補正値記憶手段１０１には、輝度ムラ、色ムラ等の出力特性の相違や、階調の相違に応じた複数の補正値テーブルが格納されている。変換処理部１０３は、入力される画像信号の階調に応じて、輝度ムラ、色ムラ等の補正値を記録したそれぞれのテーブルを参照して画像信号の補正を行う。尚、入力画像信号の階調判定は、フレーム単位で行われ、画面全体の輝度値を平均化したり、最も面積の広い部分の画像の輝度値に基づいて行うことができる。

補正値記憶手段１０１に記録される補正値のデータ構造は、例えば、図１６に示されるように、投射画像が四角形状の要素領域に分割され、各要素領域の節点が（Ｘa，Ｙa）、（Ｘb，Ｙb）、（Ｘc，Ｙc）、（Ｘd，Ｙd）…設定されているとすると、図１７に示されるデータ構造で格納されている。
すなわち、図１７に示されるように、要素分割情報記憶部１０１Ａには、各要素領域(i)、(ii)…に応じた接点位置が格納されている。
一方、偏り補正値記憶部１０１Ｂには、設定された補正関数、例えば、Ｖ＝Ａ＋ＢＸ＋ＣＹ＋ＤＸＹという補正関数が設定されていた場合、各要素領域(i)、(ii)…に応じた係数が格納されている。

さらに、ばらつき補正値記憶部１０１Ｃには、各要素領域(i)、(ii)…内の各画素位置（Ｘa,Ｙa）、（Ｘa+1，Ｙa）…におけるばらつき補正値が格納されている。
変換処理部１０３は、このようなテーブル１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃを参照し、まず、偏り補正値による補正を行った後、ばらつき補正値による補正を行って、輝度ムラや色ムラ等の出力特性の分布の補正を行う。
そして、この変換処理部１０３によって補正された画像信号は、後段のＤ／Ａ変換器１０４に出力される。

Ｄ／Ａ変換器１０４は、変換処理部１０３によって補正された画像信号をアナログ変換して液晶表示装置駆動回路１０５に出力する部分である。
液晶表示装置駆動回路１０５は、Ｄ／Ａ変換器１０４を介して入力される補正された画像信号に基づいて、液晶表示装置を駆動し、出力特性の分布が解消された投射画像がスクリーン上に投射されることとなる。

■２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
前述した第１実施形態では、ばらつき補正値生成手段４６によるばらつき補正値の生成は、図１３に示されるように、各画素位置でばらつき成分を相殺するような補正値を設定していた。
これに対して、第２実施形態に係る補正値作成方法では、図１８に示されるように、ある要素領域内で取得された出力特性値の分布となるＧ１２について、画素位置に応じたＸ、Ｙを変数として出力特性値を求める関数を、例えば、グラフＧ１３のような一次の関数（Ｖ＝Ａ＋ＢＸ＋ＣＹ＋ＤＸＹ）として算出し、としてその係数を算出し、差分をとってばらつき成分となるグラフＧ１４を求めた後、このばらつき成分を相殺する補正値を、グラフＧ１５のような差分近似関数として生成する点が相違する。

ここで、差分近似関数は、偏り成分を与える近似関数よりも高次の関数として設定するのが好ましく、例えば、偏り成分を与える近似関数が上述の一次の関数として設定されていれば、差分近似関数を二次の関数（Ｖ＝Ａ＋ＢＸ＋ＣＹ＋ＤＸＹ＋ＥＸ^２＋ＦＹ^２＋ＧＸ^２Ｙ＋ＨＸＹ^２＋ＩＸ^２Ｙ^２）として設定することが可能である。尚、差分近似関数における各係数の求め方は、第１実施形態で説明した近似関数の設定方法と同様なので、その説明は省略する。
このように差分近似関数を偏り成分を与える近似関数よりも高次に設定することにより、ばらつき成分を高精度に補正することが可能となる。

また、第１実施形態では、図１４に示されるようにばらつき補正値の生成は、１回の処理で行っていた。
これに対して、第２実施形態では、図１９に示されるように、生成されたばらつき成分の補正値による補正精度をフィードバックすることにより、ばらつき補正値の高精度化を図っている点が相違する。
すなわち、第２実施形態に係る補正値作成方法では、図１９のフローチャートに示されるように、まず、補正値作成方法を実施する補正データ作成装置を構成するばらつき補正値生成手段は、ばらつき成分を取得した後（処理Ｓ３２）、偏り成分（近似関数）を取得し（処理Ｓ３３）、さらに要素分割情報を取得する（処理Ｓ３４）。

これらの情報を取得したら、ばらつき補正値生成手段は、差分近似関数の初期次数を設定し（処理Ｓ３５）、これに基づいて、差分近似関数の未知係数を最小二乗法により算出する（処理Ｓ３６：ばらつき補正値生成ステップ）。
そして、ばらつき補正値生成手段は、得られた差分近似関数で与えられるばらつき補正値に基づいて、プロジェクタに入力された画像信号の補正を行うシミュレーションを行い、補正精度が良好であるか否かを判定する（処理Ｓ３７）。
補正精度が良好であれば、ばらつき補正値生成手段は、処理を終了するが、良好でないと判定された場合、ばらつき補正値生成手段は、差分近似関数の次数を高次に更新して新たな差分近似関数の設定を行い（処理Ｓ３８）、未知係数の算出を行い、補正精度が良好と判定されるまで繰り返す。

■３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、プロジェクタ１００によって投影された投射画像から検出される出力特性値の分布を、要素領域設定手段４４１によって複数の要素領域に分割し、各要素領域について、近似関数を設定し、差分を算出し、これに基づいて要素領域毎に偏り補正値及びばらつき補正値を生成していた。
これに対して、第３実施形態に係る補正値作成方法では、図２０に示されるように、投射画像から得られる出力特性値の分布全体を１つの要素領域とみなして補正値を作成している点が相違する。

また、前記第１実施形態では、要素領域内のすべての画素について、出力特性値の分布のばらつき成分を解消するようにばらつき補正値を設定していた。
これに対して、第３実施形態に係る補正値作成方法では、図２１に示されるように、画面全体としての要素領域内の補正値を生成するための代表画素を設定して、この代表画素の出力特性値を補正するばらつき補正値に基づいて各画素の補正値を生成した後、フィードバックをかけて満足できる補正精度となるまで代表画素の数を増加させることで補正精度を向上させている点が相違する。
以下、これらの相違点について詳述する。尚、本実施形態における補正データ作成装置の機能的手段の構成に関しては、第１実施形態における図１と同様であるので、本実施形態では図示を省略する。

〔１〕偏り成分を表す近似関数の設定
まず、要素領域設定手段は、図２０の画像Ａ１２に示されるような出力特性値の分布を取得し（処理Ｓ３９）、画像Ａ１３のように取得された出力特性値の分布全体を１つ要素領域として設定する（処理Ｓ４０）。
要素領域の設定が終了したら、近似関数設定手段は、出力特性値の分布の画像Ａ１３にガウスぼかし等のフィルタをかけることにより、平滑化処理を行って画像Ａ１４を取得する（処理Ｓ４１）。
最後に近似関数設定手段は、この画像Ａ１４から第１実施形態の場合と同様に最小二乗法等を用いて近似関数を設定し（処理Ｓ４２：近似関数設定ステップ）、設定された近似関数を偏り成分記憶部に記録保存する（処理Ｓ４３）。
以後、第１実施形態と同様に差分算出ステップ、偏り補正値生成ステップを実施して偏り補正値をプロジェクタの補正値記憶手段に記録保存する。
尚、本実施形態における近似関数は、要素領域が画面全体に設定されているので、第１実施形態の場合のように、一次の近似関数として設定するよりも、予め高次の近似関数を設定しておいた方が好ましい。

〔２〕ばらつき補正値の生成
まず、ばらつき補正値生成手段は、図２１に示されるように、ばらつき成分記憶部から差分として与えられた出力特性値の分布のばらつき成分を取得する（処理Ｓ４４）。
次に、ばらつき補正値生成手段は、出力特性値の分布全体の画素から代表画素の数の初期値設定を行う（処理Ｓ４５）。尚、代表画素は、例えば、ばらつき成分の大きな画素の上位何点を選択すること等によりその数を設定することができる。

そして、ばらつき補正値生成手段は、代表画素におけるばらつき成分補正値を生成するとともに、代表画素以外の各画素におけるばらつき成分補正値を生成する（処理Ｓ４５：ばらつき補正値生成ステップ）。
代表画素以外の画素の補正値は、例えば、輝度が明方向にばらつきの大きい代表画素と、暗方向にばらつきの大きい代表画素とがあった場合、その間を直線補間等することによって生成することができる。

さらに、ばらつき補正値生成手段は、得られたばらつき補正値に基づいて、プロジェクタに入力された画像信号の補正を行うシミュレーションを行い、補正精度が良好であるか否かを判定する（処理Ｓ４６）。
補正精度が良好であれば、ばらつき補正値生成手段は、処理を終了するが、良好でないと判定された場合、ばらつき補正値生成手段は、代表画素の数を増方向に更新し（処理Ｓ４８）、再度各画素における補正値を生成し、補正精度が良好と判定されるまで繰り返す。

■４．実施形態の変形
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記第１実施形態では、要素領域内の近似関数をＸ、Ｙを変数とする一次の多項式として設定していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、より高次の多項式として設定してもよく、さらにはｓｉｎ関数、ｃｏｓ関数等として設定してもよい。

また、前記実施形態では、プロジェクタ１００の投射画像を補正するために、要素分割情報、偏り補正値、ばらつき補正値を生成していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、薄型の液晶表示装置や、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ等の自己発光型の画像表示装置に本発明を適用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

本発明は、プロジェクタに適用できる他、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置に好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る補正データ作成装置の構成を表す模式図。 前記実施形態における特性値検出手段による出力特性値の検出方法を表す模式図。 前記実施形態における特性値検出手段の作用を表すフローチャート。 前記実施形態における特性値分析手段の分析手順を表す模式図。 前記実施形態における要素領域設定手段による要素分割、及び近似関数設定手段による近似関数設定手順を表すフローチャート。 前記実施形態における分割された要素領域内の近似関数を求める方法を説明するための模式図。 前記実施形態における分割された要素領域内の近似関数を求める方法を説明するための模式図。 前記実施形態における分割された要素領域内の近似関数を求める方法を説明するための模式図。 前記実施形態における分割された要素領域内の近似関数を求める方法を説明するための模式図。 前記実施形態における分割された要素領域内の近似関数を求める方法を説明するための模式図。 前記実施形態における差分算出手段による差分算出手順を表すフローチャート。 前記実施形態における偏り補正値生成手段による偏り補正値の生成手順を表すフローチャート。 前記実施形態におけるばらつき補正値生成手段によるばらつき補正値の生成手順を表すフローチャート。 前記実施形態における補正値作成方法の手順を表すフローチャート。 前記実施形態における補正データ作成装置により作成された補正値が格納された補正値記憶手段を備えたプロジェクタの画像処理回路の模式図。 前記実施形態におけるプロジェクタの補正値記憶手段に格納された補正値の構造を説明するための模式図。 前記実施形態における補正値記憶手段に格納された補正値のデータ構造を表す模式図。 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の補正値作成方法の手順を説明するための模式図。 前記実施形態におけるばらつき補正値作成方法の手順を表すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の補正値作成方法の近似関数設定ステップの手順を表すフローチャート。 前記実施形態におけるばらつき補正値作成方法の手順を表すフローチャート。

符号の説明

１…補正データ作成装置、４３…特性値検出手段、４５…偏り補正値生成手段、４６…ばらつき補正値生成手段、１００…プロジェクタ、１０１…補正値記憶手段、１０１Ｂ…偏り補正値記憶部、１０１Ｃ…ばらつき補正値記憶部、４４２…近似関数設定手段、４４３…差分算出手段、Ｓ４、Ｓ２１…分布検出ステップ、Ｓ７、Ｓ２４、Ｓ４２…近似関数設定ステップ、Ｓ１２、Ｓ２６…差分算出ステップ、Ｓ１６、Ｓ２８…偏り補正値生成ステップ、Ｓ１９、Ｓ３０、Ｓ３６、Ｓ４５…ばらつき補正値生成ステップ

Claims (7)

1. 表示画面内で出力特性値に分布がある画像表示手段と、入力された画像信号を前記出力特性値の分布に応じた補正値によって補正して前記画像表示手段に出力する補正手段とを備えた画像表示装置の前記補正値を作成する画像表示装置の補正値作成方法であって、
   前記表示画面に表示された画像の出力特性値の分布を検出する分布検出ステップと、
   検出された出力特性値の分布に対して少なくとも１つ以上の要素領域を設定し、設定された要素領域内で前記出力特性値の分布を近似する近似関数を設定する近似関数設定ステップと、
   設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値を差し引いた差分を算出する差分算出ステップと、
   前記近似関数として与えられる出力特性値の偏りを補正する補正値を生成する偏り補正値生成ステップと、
   前記差分として与えられる出力特性値のばらつきを補正する補正値を生成するばらつき補正値生成ステップとを備えていることを特徴とする画像表示装置の補正値作成方法。
2. 請求項１に記載の画像表示装置の補正値作成方法において、
   前記ばらつき補正値生成ステップは、
   算出された差分の分布を近似する差分近似関数を設定する手順と、
   設定された差分近似関数を補正する補正値を生成する手順とを備えていることを特徴とする画像表示装置の補正値作成方法。
3. 請求項２に記載の画像表示装置の補正値作成方法において、
   前記近似関数設定ステップで設定される前記近似関数は、画素位置を変数とした多項式で与えられる関数であり、
   前記差分近似関数は、前記近似関数よりも高次の関数として設定されることを特徴とする画像表示装置の補正値作成方法。
4. 請求項１に記載の画像表示装置の補正値作成方法において、
   前記ばらつき補正値生成ステップは、設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値の差分に基づいて補正値を生成することを特徴とする画像表示装置の補正値作成方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像表示装置の補正値作成方法を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 表示画面内で出力特性値に分布がある画像表示手段と、入力された画像信号を前記出力特性値の分布に応じた補正値によって補正して前記画像表示手段に出力する補正手段とを備えた画像表示装置であって、
   前記補正手段は、
   前記表示画面内の出力特性値の分布に対して設定された少なくとも１つ以上の要素領域内で前記出力特性値の分布に対して設定された近似関数を補正する補正関数を格納した補正関数格納部と、
   設定された要素領域内の各画素の出力特性値から、その画素における前記近似関数により算出された関数値を差し引いた差分に対する補正値を格納した差分補正値格納部と、
   前記補正関数格納部及び前記差分補正値格納部により、前記要素領域毎に前記入力された画像信号の補正を行う補正処理部とを備えていることを特徴とする画像表示装置。

Images