JP2010057149A - 画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路 - Google Patents

Abstract

【課題】表示むらを効率的に抑制するための画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路を提供する。
【解決手段】画質調整装置２０の制御部２１は、テストパターンを生成し、液晶パネル１０に供給し、撮影カメラ３０から出力画像を取得する。そして、出力画像データについてバンドパスフィルタリングを行ない、補正値を算出する。そして、すべての基準階調について画像補正テーブルの算出を終了した場合、ＲＯＭに書き込む。液晶パネル１０に画像を表示するための画像信号は、液晶パネル１０と補正回路とに供給される。画像信号を取得した補正回路は、ＲＯＭ５１に記録された画像補正テーブルを参照し、線形補間された補正値を取得する。そして、液晶パネル１０は、補正回路から取得した補正値と、画像信号に基づいて画像を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示むらを効率的に抑制するための画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路に関する。

今日、液晶パネル等のディスプレイの製造ラインは、均一な品質を実現できるように構築されている。しかし、このような製造ラインにおいても、個々のディスプレイには、製造バラツキが発生する。そこで、よりよい画像を出力するディスプレイを調整するために多様な検討が行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の技術では、調整対象装置の画質を、目標装置の画質に近似するように調整する。このため、画質調整装置の制御部は、リファレンス装置及びターゲット装置の特性データを記憶するデータ記憶部を備える。制御部は、データ記憶部のデータに基づいてガンマ・ホワイトバランス変換データを算出し、ガンマ調整器に保持させる。そして、制御部は、データ記憶部のデータ及びガンマ・ホワイトバランス変換データを用いてカラーマネジメント設定プロファイルデータを算出し、カラーマネジメント調整器に保持させる。

また、ディスプレイには表示むらが発生することがある。このような表示むらは、各ピクセルの明るさの不均一によって生じる。ディスプレイにおいて部分的に各ピクセルのＲＧＢの明るさが同じ程度の不均一が生じた場合は輝度むらとなり、各ピクセルのＲＧＢで明るさが異なる場合は色むらとなる。また、両方が同時に発生する場合もある。そこで、液晶パネルの色むらを補正すると同時に、インテグレータ光学系に起因する輝度むらを除去し、高品位な投射画像画質を得るためのプロジェクタについても検討されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に記載の技術では、従来方法で使用されている通常の色むら測定用カメラによる色むら補正ＬＵＴデータに、シェーディングが既知の輝度むら測定用カメラを用いて生成された輝度むら補正ＬＵＴデータを加算する。これにより、液晶パネルの水平／垂直方向の二次元的な色むら及び輝度むらを入力映像信号の照度レベルに応じて補正する照度むら補正ＬＵＴデータを生成する。液晶プロジェクタ装置内のＬＵＴに記憶した照度むら補正データを使用し、二次元的な色むら及び輝度むらを補正して均一な映像に変換する。
特許第４１０９７０２号公報（第１頁、図１） 特開２００６−１５３９１４号公報（第１頁、図１）

ディスプレイに完全にフラットな画像（全画素同一値）を入力した場合、理想的には完全にフラットな画像が出力される。しかし、実際には各ピクセルで明るさが僅かに異なり、それが表示むらとなって現れる。このような表示むらが液晶パネルにおいて発生する原因は、セルギャップのむらや、バックライトの明るさの分布に依存する。

そして、これらの表示むらを画一的に除去したのでは、不都合が生じることがある。すなわち、液晶自体のむらが１％以下、多い場合にも５％程度に対して、バックライトの周辺減光は多いときは３０％程度もある。このような表示むらを補正する場合、完全な白（１００％グレー）画像に対して、データ値を補正して、それ以上明るくすることはできないので、マイナス側に補正するしかない。従って、表示むらを画一的に除去するための補正を行なった場合、液晶パネルにおける周辺減光の影響を受けて、中心部付近の輝度を低下させてしまうことになる。すなわち、多いときは３０％もパネルの輝度を落とすことに
なる。

また、個々のディスプレイ毎に補正を行なう場合には、できるだけ効率的に補正できることが望ましい。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示むらを効率的に抑制するための画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、表示パネルに画像を出力するための信号を供給する信号発生手段と、前記表示パネルにおいて表示された出力画像を撮影する撮像手段と、前記信号発生手段と前記撮像手段に接続される制御手段を備えた画像補正データ生成システムであって、前記制御手段が、前記信号発生手段に対して、表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力する指示手段と、前記撮像手段から、出力画像データを取得する画像取得手段と、前記出力画像データのバンドパスフィルタリングを行なったバンドパスデータを算出するバンドパスフィルタ手段と、前記バンドパスデータに対応した画像補正テーブルを出力する補正データ生成手段とを備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像補正データ生成システムにおいて、前記指示手段は、階調毎に表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力し、前記画像取得手段は、階調毎に出力画像データを取得し、前記補正データ生成手段は、階調毎に画像補正テーブルを出力することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、表示パネルに画像を出力するための信号を供給する信号発生手段と、前記表示パネルにおいて表示された出力画像を撮影する撮像手段と、前記信号発生手段と前記撮像手段に接続される制御手段を備えた画像補正データ生成システムを用いて、画像補正データを生成する方法であって、前記制御手段が、前記信号発生手段に対して、表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力する指示段階と、前記撮像手段から、出力画像データを取得する画像取得段階と、前記出力画像データのバンドパスフィルタリングを行なったバンドパスデータを算出するバンドパスフィルタリング段階と、前記バンドパスデータに対応した画像補正テーブルを出力する補正データ生成段階とを実行することを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、表示パネルに供給される画像信号を調整するための画像補正テーブルを記憶した画像補正回路であって、前記画像補正テーブルは、前記表示パネルの全面に供給された共通する信号値に基づいて表示された出力画像データに対して、バンドパスフィルタリングを行ない、このバンドパスデータに対応して生成されており、前記表示パネルに供給される画像信号に対して、前記画像補正テーブルに基づいて、出力画像を補正する信号を出力することにより、前記表示パネルの出力画像を調整するためのことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像補正回路において、前記画像補正テーブルは階調毎に記録されており、画像信号の座標及び信号値に基づいて線形補間して、出力画像を調整する信号を生成することを要旨とする。

（作用）
請求項１又は３に記載の発明によれば、制御手段が、信号発生手段に対して、表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力する。そして、撮像手段から、出力画像データを取得する。次に、出力画像データのバンドパスフィルタリングを行なったバンドパス
データを算出し、バンドパスデータに対応した画像補正テーブルを出力する。これにより、撮影した画像に基づいて、画像補正テーブルを生成することができる。ここで、バンドパスフィルタリングを行なうことにより、変化の緩やかな表示むらや、細かい表示むらは補正されない。従って、周辺減光の影響を排除し、簡易かつ効率的に表示むらの低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、階調毎に表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力し、階調毎に出力画像データを取得し、階調毎に画像補正テーブルを出力する。これにより、階調によって表示むらが変化する場合にも、的確な画像補正テーブルを生成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、画像補正回路は、表示パネルに供給される画像信号を調整するための画像補正テーブルを記憶している。この画像補正テーブルは、表示パネルの全面に供給された共通する信号値に基づいて表示された出力画像データに対して、バンドパスフィルタリングを行ない、このバンドパスデータに対応して生成されている。そして、表示パネルに供給される画像信号に対して、画像補正テーブルに基づいて、出力画像を補正する信号を出力する。これにより、表示むらが発生している表示パネルの画質を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、画像補正テーブルは階調毎に記録されており、画像信号の座標及び信号値に基づいて線形補間して、出力画像を調整する信号を生成する。これにより、階調によって表示むらが変化する場合にも、表示パネルの画質を向上させることができる。

本発明によれば、表示むらを効率的に抑制するための画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路を提供することができる。

以下、本発明の画像補正データ生成システム、画像補正データ生成方法、画像補正データ生成プログラム及び画像補正回路について説明する。本実施形態では、調整対象の表示パネルの表示むら（輝度むら）を抑制して画質を改善する場合を想定する。なお、本実施形態では、調整対象の表示パネルとして、液晶パネル１０を用いる。

この液晶パネル１０は、透明電極に挟まれた液晶（液晶部）と、背面から液晶を照明するバックライトから構成されている。このため、液晶パネル１０には、液晶部のむらと、バックライトの周辺減光とが重畳された画像が出力されることになる。

液晶パネル１０の画質を改善するために、図３に示すように、補正回路５０を用いる。この補正回路５０は、画像補正テーブルを記録するための不揮発性メモリ（ＲＯＭ５１）を備える。

このＲＯＭ５１には、入力された画像信号の信号値を調整するための補正値に関するデータ（画像補正テーブル）が記録される。本実施形態では、基準階調毎に補正値の平面分布が記録される。

そして、この補正値を算出するための画像補正データ生成システムは、図１に示すように、画質調整装置２０、撮影カメラ３０、テストパターン発生装置４０、ＲＯＭライタ６０から構成される。

ここで、撮像手段としての撮影カメラ３０は、液晶パネル１０上に表示された画像を撮影し、出力画像データを画質調整装置２０に供給する。本実施形態では、撮影カメラ３０として、ＣＣＤ素子を備えたモノクロカメラを用いる。そして、液晶パネル１０に表示された画像を撮影する。

信号発生手段としてのテストパターン発生装置４０は、画質調整装置２０からの指示に基づいて、液晶パネル１０にテストパターン信号を供給する。本実施形態では、８ｂｉｔのＲＧＢ信号を液晶パネル１０全面に供給する。

ＲＯＭライタ６０は、画質調整装置２０から出力される補正値データをＲＯＭ５１に書き込む。
画質調整装置２０は、液晶パネル１０の画質を調整するための補正値を算出する処理を実行するコンピュータ端末である。

この画質調整装置２０は、制御部２１を備える。この制御部２１は、制御手段としてのＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を有し、後述する処理（共通する信号値の供給指示を出力する指示段階、画像取得段階、バンドパスフィルタリング段階、補正データ生成段階等を含む処理）を行なう。このための補正テーブル生成プログラムを実行することにより、制御部２１は、図１に示すように、プロセス管理手段２１１、バンドパスフィルタ手段２１２として機能する。

プロセス管理手段２１１は、指示手段、画像取得手段、補正データ生成手段として機能する。具体的には、液晶パネル１０に入力する信号を制御するとともに、液晶パネル１０に表示された出力画像データに基づいて補正値を算出する処理を実行する。

バンドパスフィルタ手段２１２は、撮影カメラ３０から取得した出力画像データに対して、なだらかな変化成分と細かい変化成分とを削除したバンドパスデータを生成する。すなわち、中間的な周波数のみを分離するようなバンドパスフィルタリングを行なう。

（補正データ生成処理）
次に、図２を用いて、補正データ生成処理について説明する。
ここでは、所定の階調毎に表示むらを抑制するための画像補正テーブルを生成する。具体的には、予め設定された階調（基準階調）毎に、液晶パネル１０上の補正値の分布を算出する。本実施形態では、８ｂｉｔで表現される信号値において所定数（例えば、１０段階）の基準階調を用いることとし、基準階調に対応した調整対象階調を１段階毎に順次変更し、調整対象階調毎に画像補正テーブルを生成する。

まず、画質調整装置２０の制御部２１は、テストパターン生成処理を実行する（ステップＳ１）。具体的には、制御部２１のプロセス管理手段２１１は、テストパターン発生装置４０に対して、調整対象階調の画像出力を行なうためのＲＧＢ信号の出力を指示する。ここでは、調整対象階調において、液晶パネル１０全面に対して、Ｒ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値が同じ信号（共通する信号値）を用いる。この指示に応じて、テストパターン発生装置４０は、調整対象階調となる８ｂｉｔのＲＧＢ信号を液晶パネル１０に供給する。

そして、液晶パネル１０は、これに応じて調整対象階調のグレー画像を出力する。この場合、液晶においてセルギャップのむらや、バックライトの明るさにむらがある場合には、液晶パネル１０において、これらのむらが重畳された表示むらが生じる。ここで、撮影カメラ３０は、表示むらが重畳された画像を撮影している。

そして、画質調整装置２０の制御部２１は、出力画像の取得処理を実行する（ステップＳ２）。具体的には、制御部２１のプロセス管理手段２１１は、液晶パネル１０を撮影した出力画像データを撮影カメラ３０から取り込む。そして、プロセス管理手段２１１は、この出力画像データを、８×８ピクセルから構成されたブロック毎の輝度分布に変換し、バンドパスフィルタ手段２１２に供給する。

次に、画質調整装置２０の制御部２１は、バンドパスフィルタリング処理を実行する（ステップＳ３）。具体的には、制御部２１のバンドパスフィルタ手段２１２は、取得した出力画像データに対してバンドパスフィルタリングを行なうことにより、バンドパスデータを算出する。このバンドパスデータは、液晶パネル１０の面内の輝度分布に応じて、高周波成分及び低周波成分を除いた分布から構成される。そして、バンドパスフィルタ手段２１２は、生成したバンドパスデータをプロセス管理手段２１１に供給する。

次に、画質調整装置２０の制御部２１は、補正値算出処理を実行する（ステップＳ４）。具体的には、制御部２１のプロセス管理手段２１１は、バンドパスデータを反転させた画像補正テーブルを生成する。更に、プロセス管理手段２１１は、調整を行なった基準階調を特定する識別子に関連付けて画像補正テーブルをメモリに一時記憶する。

そして、画質調整装置２０の制御部２１は、次の調整対象階調について、上述した処理を繰り返す。
すべての基準階調について補正データの算出を終了した場合、画質調整装置２０の制御部２１は、ＲＯＭ書込処理を実行する（ステップＳ５）。具体的には、制御部２１のプロセス管理手段２１１は、一時記憶した画像補正テーブルをＲＯＭ５１に書き込む。これにより、ＲＯＭ５１には、基準階調毎に、液晶パネル１０の面内のブロック位置（ｘｙ座標）に対して補正値の分布が記録される。

（画像表示処理）
そして、この液晶パネル１０に対応して生成されたＲＯＭ５１は、補正回路５０に組み込まれる。この補正回路は、液晶パネル１０に供給される画像信号を調整するための回路である。具体的には、液晶パネル１０に画像を表示するための画像信号（ＲＧＢ信号）は、液晶パネル１０とともに補正回路５０にも供給される。

この補正回路５０は、図３に示すように、ＲＯＭ５１の他に、選択・補間手段５２、加算手段５３を備える。
選択・補間手段５２は、ＲＯＭ５１に記録された画像補正テーブルを、ＲＧＢ信号毎に参照する。ここでは、選択・補間手段５２は、画像信号の各ＲＧＢ信号値に隣接する二つの基準階調の画像補正テーブルにおいて、画像信号のピクセル位置（ｘｙ座標）を囲む四つのブロック格子点によって決まる補正値（２×４＝８個）を取得する。そして、選択・補間手段５２は、取得した補正値について、画像信号の信号値と各格子点との距離に応じて線形補間を行なう。

そして、加算手段５３は、選択・補間手段５２から取得した補正値を、入力された画像信号に加算する。液晶パネル１０は、この補正された画像信号を取得して、画像を表示する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・ 本実施形態では、補正回路５０は、ＲＯＭ５１、選択・補間手段５２、加算手段５３を備える。このＲＯＭ５１には、撮影カメラ３０によって撮影された画像における表示むらから生成された画像補正テーブルが記録される。表示むらは、各ピクセルの明るさが理想値と異なるために発生するので、予め各ピクセルの理想値とのズレを測定しておけば
、そのズレに従って各ピクセルへの入力画像値を補正することで表示むらをキャンセルすることが可能である。

・ 本実施形態では、ＲＯＭ５１には、基準階調毎に画像補正テーブルが記録される。表示むらの発生は、同一ピクセルであっても入力レベルに対して一定していない。例えば、２０％グレーを入力したときに１９％のグレーが表示されるピクセルが、５０％グレーにおいては５１％グレーが、８０％グレーでは８３％グレーが表示されるというように変化することがある。ＲＯＭ５１には、基準階調毎に画像補正テーブルが記録されているために、各ピクセルの信号値に応じた補正を行なうことができる。

・ 本実施形態では、バンドパスフィルタリングを行なった分布を用いて画像補正テーブルを生成する。これにより、緩やかな輝度の変化については補正が行なわれない。液晶自体のむらが１％以下、多い場合にも５％程度に対して、バックライトの周辺減光は多いときは３０％程度もあることがある。仮に低周波数成分の除去（ローカット）を行なわないで補正した場合、完全な白（１００％グレー）画像に対して、液晶パネル１０における周辺減光の影響を受けて、中心部付近の輝度を低下させてしまうことになる。

このような場合、画面全体のなだらかな光量変化は人間の眼には検知され難く、ローカットを行なわない補正により液晶パネル１０の輝度が落ちたことのみが目に付くことになる。

また、非常に細かいむら（空間周波数の高い成分）も人間の眼に検知され難い。更に、非常に細かい表示むら（高周波数成分）を補正するには、正確に測定画像と液晶のピクセル位置の相関を取る必要があり、僅かでもずれるとかえって表示むらを作りこむことになる。従って、高周波数成分の除去（ハイカット）を行なうことにより、簡易かつ効率的に画像補正テーブルを生成することができる。

また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 上記実施形態においては、モノクロカメラを用いて、輝度むらの補正を行なう。抑制対象の表示むらは輝度に限定されるものではなく、色むらの補正にも適用することが可能である。輝度むら及び色むら両方補正する場合は、ＲＧＢ３つの光学フィルタを使って、それぞれ撮像手段で出力画像を取得する。そして、それぞれの画像から上記バンドパスフィルタリング処理（ステップＳ３）、補正値算出処理（ステップＳ４）により補正値を算出する。そして、Ｒ信号用、Ｇ信号用、Ｂ信号用の３種類の画像補正テーブルを作成し、ＲＯＭ５１に記録する。これにより、入力画像のＲＧＢデータ値を補正して、色むらを抑制することができる。

○ 上記実施形態においては、ＲＧＢの各信号値を一致させた画像を評価して、輝度むらの補正を行なう。色むらを補正する場合には、光学フィルタを用いるのではなく、単一色のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号をそれぞれ独立して液晶パネル１０に供給して、出力画像の取得処理（ステップＳ２）、バンドパスフィルタリング処理（ステップＳ３）、補正値算出処理（ステップＳ４）により画像補正テーブルを生成することも可能である。

○ 上記実施形態においては、液晶パネル１０の表示むらの抑制に適用したが、調整対象の表示パネルはこれに限定されるものではない。プラズマディスプレィ（ＰＤＰ）、投影型プロジェクタ等のような画像出力装置に適用することも可能である。

○ 上記実施形態においては、調整対象の液晶パネル１０毎に、テストパターン生成処理（ステップＳ１）〜ＲＯＭ書込処理（ステップＳ５）を実行する。これに代えて、調整対象の代表的な表示パネルにおいて、テストパターン生成処理（ステップＳ１）〜補正値
算出処理（ステップＳ４）を実行することにより、代表的な補正値を算出するようにしてもよい。そして、この代表的な補正値を書き込んだＲＯＭを作製し、補正回路５０に組み込む。

例えば、代表的な液晶パネルにおける光源（バックライト）についての輝度むら（表示むら）の補正を行なう場合に適用することができる。液晶パネルにおいて、バックライトの灯数を減らしたり、拡散シートを除いたり、拡散板とランプとの距離を短くしたりした場合には、バックライトによる輝度むらが発生する。このようにバックライトによる輝度むらが発生した液晶パネルに対して、本願発明の画像補正を行なうことにより、表示むらを抑制することができる。この結果、ランプの灯数を削減する等、表示パネルを構成する部品点数を減らすことにより、コストダウンを図るとともに、高品質な表示パネルを製造することができる。又、ランプの灯数を削減した場合、バックライトの光量が減少するが、光学シート等を除いたり、ランプと拡散板との距離を近づけたりすることにより、光量を調整しながら均一な輝度を維持することができる。

更に、このような代表的な補正値に対して、パネル毎に個別に本発明の画像補正を適用することも可能である。そして、各補正値についてＲＯＭ書込処理を実行する。この場合には、個々の表示パネルの特性に基づく表示むらを抑制することができ、より高品質な表示パネルを製造することができる。すなわち、大まかな補正は代表的な画像補正により行ない、更に表示パネル毎に微調整することにより、効率的に画像補正を行なうことができる。

本発明の一実施形態の画像補正データ生成方法の説明図。 補正データ生成処理の説明図。 本発明の補正回路の説明図。

符号の説明

１０…液晶パネル、２０…画質調整装置、２１…制御部、２１１…プロセス管理手段、２１２…バンドパスフィルタ手段、３０…撮影カメラ、４０…テストパターン発生装置、５０…補正回路、５１…ＲＯＭ。

Claims (5)

1. 表示パネルに画像を出力するための信号を供給する信号発生手段と、
   前記表示パネルにおいて表示された出力画像を撮影する撮像手段と、
   前記信号発生手段と前記撮像手段に接続される制御手段を備えた画像補正データ生成システムであって、
   前記制御手段が、
   前記信号発生手段に対して、表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力する指示手段と、
   前記撮像手段から、出力画像データを取得する画像取得手段と、
   前記出力画像データのバンドパスフィルタリングを行なったバンドパスデータを算出するバンドパスフィルタ手段と、
   前記バンドパスデータに対応した画像補正テーブルを出力する補正データ生成手段と
   を備えたことを特徴とする画像補正データ生成システム。
2. 前記指示手段は、階調毎に表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力し、
   前記画像取得手段は、階調毎に出力画像データを取得し、
   前記補正データ生成手段は、階調毎に画像補正テーブルを出力することを特徴とする請求項１に記載の画像補正データ生成システム。
3. 表示パネルに画像を出力するための信号を供給する信号発生手段と、
   前記表示パネルにおいて表示された出力画像を撮影する撮像手段と、
   前記信号発生手段と前記撮像手段に接続される制御手段を備えた画像補正データ生成システムを用いて、画像補正データを生成する方法であって、
   前記制御手段が、
   前記信号発生手段に対して、表示パネルの全面に共通する信号値の供給指示を出力する指示段階と、
   前記撮像手段から、出力画像データを取得する画像取得段階と、
   前記出力画像データのバンドパスフィルタリングを行なったバンドパスデータを算出するバンドパスフィルタリング段階と、
   前記バンドパスデータに対応した画像補正テーブルを出力する補正データ生成段階と
   を実行することを特徴とする画像補正データ生成方法。
4. 表示パネルに供給される画像信号を調整するための画像補正テーブルを記憶した画像補正回路であって、
   前記画像補正テーブルは、前記表示パネルの全面に供給された共通する信号値に基づいて表示された出力画像データに対して、バンドパスフィルタリングを行ない、このバンドパスデータに対応して生成されており、
   前記表示パネルに供給される画像信号に対して、前記画像補正テーブルに基づいて、出力画像を補正する信号を出力することにより、前記表示パネルの出力画像を調整するための画像補正回路。
5. 前記画像補正テーブルは階調毎に記録されており、画像信号の座標及び信号値に基づいて線形補間して、出力画像を調整する信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の画像補正回路。

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