JP2014098819A - 画像表示装置、および画像表示装置の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気光学装置の有効画素以外の画素の影響によって発生する表示画像の品質低下を抑制可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置(プロジェクター1)は、入力される画像情報に基づいて、電気光学装置(液晶ライトバルブ12R,12G,12B)の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する第1の画像データ生成部(画像処理部31)と、電気光学装置の有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する画素データ群である外側画像データを、第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する第2の画像データ生成部(見切り画素付加部32、ダミー画素付加部33)と、第2の画像データに対して、電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う画像補正部34と、画像補正部34で画像補正された第2の画像データに基づいて電気光学装置を駆動するパネル駆動部(液晶駆動部14)と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像表示装置、および画像表示装置の制御方法に関する。
従来、液晶プロジェクターにおいて、液晶パネル等の表示デバイスの入出力特性、画像信号の信号処理回路等の電気的特性、光学系の光学特性等のばらつきに起因して、投写画像に色むらが発生することがある。このような色むらを補正するために、色むらの発生している画素の画素データを補正して色むらを抑制する色むら補正回路を備えたプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1)。
また、液晶パネルにおいて、縦方向の電界により駆動されるべき液晶に対して、横電界が加わると、液晶の配向不良(リバースチルトドメイン)が発生し、表示上の不具合が発生してしまう。このようなリバースチルトドメインを低減する技術(補正処理)が知られている(例えば、特許文献2)。
特開2002−90880号公報 特開2011−170235号公報
プロジェクターの液晶パネルには、表示に寄与する有効画素領域の周囲に複数ピクセルのダミー画素等を備えている。このようなダミー画素にも所定の電圧が印加されている。このような有効画素以外のダミー画素が備わっている場合、有効画素がダミー画素からの影響を受けて、表示品質の低下をまねく場合がある。また、従来、プロジェクターにおける液晶パネルに対する各種の補正処理(色むら補正、リバースチルトドメイン補正等)は、液晶パネルの有効画素のみに対して行われていたため、有効画素以外のダミー画素等から受ける影響に対しては、十分に対応できていないという問題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る画像表示装置は、入力される画像情報に基づいて、電気光学装置の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する第1の画像データ生成部と、前記電気光学装置の前記有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する画素データ群である外側画像データを、前記第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する第2の画像データ生成部と、前記第2の画像データに対して、前記電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う画像補正部と、前記画像補正部で画像補正された前記第2の画像データに基づいて前記電気光学装置を駆動するパネル駆動部と、を備えることを特徴とする。
このような画像表示装置によれば、第1の画像データ生成部は、入力される画像情報に基づいて、電気光学装置の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する。第2の画像データ生成部は、電気光学装置の有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する外側画像データを、第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する。画像補正部は、第2の画像データに対して、電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う。パネル駆動部は、画像補正された第2の画像データに基づいて電気光学装置を駆動する。これにより、第1の画像データに外側画像データが付加された第2の画像データに対して画像補正を行うため、有効画素領域以外の外側画像データによる表示画像への影響を、抑制することが可能になる。
[適用例2]上記適用例に係る画像表示装置において、前記外側画像データには、前記電気光学装置上において、画像の表示位置を調整する際に使用される予備画素データを含むことを特徴とする。
このような画像表示装置によれば、外側画像データには予備画素データを含む。これにより、予備画素データについても、補正処理をかけることができるため、予備画素データによる表示画像への影響を抑制することが可能になる。
[適用例3]上記適用例に係る画像表示装置において、前記外側画像データには、前記電気光学装置のダミー画素に相当するダミー画素データを含むことを特徴とする。
このような画像表示装置によれば、外側画像データにはダミー画素データを含む。これにより、ダミー画素データも、表示画素領域の画素に対して影響を与える場合があるため、ダミー画素データに対して補正処理を行うことによって、表示画像への影響を抑制することが可能になる。
[適用例4]本適用例に係る画像表示装置の制御方法は、電気光学装置を有する画像表示装置の制御方法であって、入力される画像情報に基づいて、前記電気光学装置の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する第1の画像データ生成ステップと、前記電気光学装置の前記有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する画素データ群である外側画像データを、前記第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する第2の画像データ生成ステップと、前記第2の画像データに対して、前記電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う画像補正ステップと、前記画像補正ステップによって画像補正された前記第2の画像データに基づいて前記電気光学装置を駆動するパネル駆動ステップと、を備えることを特徴とする。
このような画像表示装置の制御方法によれば、第1の画像データに外側画像データが付加された第2の画像データに対して画像補正を行うため、有効画素領域以外の外側画像データの影響による表示画像への影響を、抑制することが可能になる。
また、上述した画像表示装置、および画像表示装置の制御方法が、画像表示装置に備えられたコンピューターを用いて構築されている場合には、上記形態および上記適用例は、その機能を実現するためのプログラム、あるいは当該プログラムを前記コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体等の態様で構成することも可能である。記録媒体としては、フレキシブルディスクやHDD(Hard Disk Drive)、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、Blu−ray Disc(登録商標)、光磁気ディスク、不揮発性メモリーカード、画像表示装置の内部記憶装置(RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の半導体メモリー)、および外部記憶装置(USB(Universal Serial Bus)メモリー等)等、前記コンピューターが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。
実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示すブロック図。 液晶パネルの画素領域の説明図。 見切り画素データについての説明図であり、(a)は、入力された画像情報に基づく有効画像データの説明図、(b)は、見切り画素データを付加した表示画像データの説明図。 ダミー画素データを付加した全体画像データの説明図。
(実施形態)
以下、画像表示装置の実施形態として、光源から射出された光を画像情報に基づいて変調して光学像を形成し、この光学像を外部のスクリーン等に投写するプロジェクターについて、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、プロジェクター1は、画像投写部10、制御部20、操作受付部21、画像情報入力部30、画像処理部31、見切り画素付加部32、ダミー画素付加部33、画像補正部34等を備えている。
画像投写部10は、光源としての光源装置11、電気光学装置(「光変調装置」ともいう)としての3つの液晶ライトバルブ12R,12G,12B、投写光学系としての投写レンズ13、パネル駆動部としての液晶駆動部14等で構成されている。画像投写部10は、光源装置11から射出された光を、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bで画像光に変調し、この画像光を投写レンズ13から投写して投写面Sに画像を表示する。
光源装置11は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源ランプ11aと、光源ランプ11aが放射した光を液晶ライトバルブ12R,12G,12B側に反射するリフレクター11bとを含んで構成されている。光源装置11から射出された光は、図示しないインテグレーター光学系によって輝度分布が略均一な光に変換され、図示しない色分離光学系によって光の3原色である赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色光成分に分離された後、それぞれ液晶ライトバルブ12R,12G,12Bに入射する。
液晶ライトバルブ12R,12G,12Bは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネル等によって構成される。液晶パネルは、複数の画素がマトリクス状に配列された矩形状の画素領域を備えており、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能になっている。
ここで、液晶パネルの画素領域について説明する。なお、液晶パネルは、液晶ライトバルブ12R,12G,12B毎に備えられているが、構成は同様であるため、ここでは、1つの液晶パネルについて説明する。
図2は、液晶パネルの画素領域の説明図である。
図2に示すように、液晶パネルPLは、複数の画素pxを有して構成されている。複数の画素pxは、有効画素領域の画素px10、有効画素領域の画素px10を囲むように配置された予備画素の領域である見切り画素領域の画素px20、および、見切り画素領域の画素px20を囲むように配置されたダミー画素領域の画素px30によって構成されている。以降、複数の画素pxの全体、即ちpx10、px20およびpx30を合わせた領域を「全体画素領域」と呼ぶ。また、有効画素領域の画素px10および見切り画素領域の画素px20を合わせた領域を「表示画素領域」と呼ぶ。図2では、有効画素領域の画素px10は、白色の画素として表示しており、見切り画素領域の画素px20は、淡い網掛けした画素として表示し、ダミー画素領域の画素px30は、濃い網掛けした画素として表示している。
図2では、簡易化のために画素数を省略しているが、有効画素領域の画素px10は、例えば、横1920ピクセル、縦1080ピクセルとする。また、見切り画素領域の画素px20は、例えば、横方向左右に2ピクセル、縦方向上下に2ピクセルとする。ダミー画素領域の画素px30は、例えば、横方向左右に3ピクセル、縦方向上下に3ピクセルとする。なお、有効画素領域の画素px10、見切り画素領域の画素px20およびダミー画素領域の画素px30の画素数は、これに限定するものではない。
有効画素領域の画素px10には、入力された画像情報に基づく画像が表示される。見切り画素領域の画素px20には、通常は黒色の画素値、つまり光透過率が最小となる画素値が設定されているが、後述する画素ずれ補正がなされた際には、入力画像に基づく画素値が設定される場合がある。ダミー画素領域の画素px30には、ダミー画素領域用の画素値が設定される。なお、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bにおいて、ダミー画素領域は遮光されており、ダミー画素領域に相当する画像は、画像投写部10から画像光として出力されない。
図1に戻り、液晶駆動部14が、入力される画像情報に応じた駆動電圧を各画素pxに印加すると、各画素pxは、画像情報に応じた光透過率に設定される。このため、光源装置11から射出された光は、この液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの画素領域を透過することによって変調され、画像情報に応じた画像光が色光毎に形成される。形成された各色の画像光は、図示しない色合成光学系によって画素毎に合成されてカラーの画像光となった後、投写レンズ13によって拡大投写される。
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)や、各種データ等の一時記憶に用いられるRAM、不揮発性のROM等を備えており、ROMに記憶されている制御プログラムに従ってCPUが動作することによりプロジェクター1の動作を統括制御する。
操作受付部21は、ユーザーがプロジェクター1に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。本実施形態の操作受付部21が備える操作キーとしては、電源のオン・オフを切り替えるための電源キー、入力された映像信号を切り替えるための入力切替キー、各種設定用のメニュー画像を表示させるメニューキー、メニュー画像における項目の選択等に用いられる方向キー、選択した項目を確定させるための決定キー等がある。
ユーザーが操作受付部21の各種操作キーを操作すると、操作受付部21は、この操作を受け付けて、操作された操作キーに対応する制御信号を制御部20に出力する。そして、制御部20は、操作受付部21から制御信号が入力されると、入力された制御信号に基づく処理を行って、プロジェクター1の動作を制御する。なお、操作受付部21の代わりに、あるいは操作受付部21とともに、遠隔操作が可能なリモコン(図示せず)を入力操作部として用いた構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザーの操作内容に応じた赤外線等の操作信号を発信し、図示しないリモコン信号受信部がこれを受信して制御部20に伝達する。
画像情報入力部30は、複数の入力端子を備えており、これらの入力端子には、ビデオ再生装置やパーソナルコンピューター等、図示しない外部の画像供給装置から各種形式の画像情報が入力される。画像情報入力部30は、入力された画像情報をデジタルの画像情報に変換し、その画像情報を画像処理部31に出力する。
画像処理部31は、画像情報入力部30から入力されるデジタルの画像情報を、1画面(1フレーム)の画像毎にフレームメモリー(図示せず)に記憶する。このとき、画像処理部31は、画像情報を、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの有効画素領域の各画素px10の階調を表す画像データ、即ち各画素に印加する駆動電圧を規定するための画像データに変換して記憶する。
さらに、画像処理部31は、制御部20からの指示に基づいてスケーリングや画質調整処理を行う。ここで、画質調整処理とは、画像の表示状態(例えば、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合い等)の調整を行うことを示す。また、画像処理部31は、メニュー画像等のOSD(オンスクリーンディスプレイ)画像を、入力画像に重畳することもできる。そして、画像処理部31は、画像データを見切り画素付加部32に出力する。この画像データを、有効画像データとする。また、この有効画像データが第1の画像データに相当し、画像処理部31が、第1の画像データ生成部に相当する。
見切り画素付加部32は、画像処理部31から入力される有効画像データに対して、予備画素データ(外側画像データ)に相当する見切り画素データを付加した表示画像データを生成する。そして、表示画像データをダミー画素付加部33に出力する。表示画像データが、第2の画像データに相当し、見切り画素付加部32が、第2の画像データ生成部に相当する。
ここで、見切り画素データについて説明する。
図3は、見切り画素データについての説明図であり、(a)は、入力された画像情報に基づく有効画像データの説明図、(b)は、見切り画素データを付加した表示画像データの説明図である。
図3(a)には、画像処理部31から入力される有効画像データG1が表されており、有効画像データG1は、複数の有効画素データpxd1によって構成されている。図3(b)には、有効画像データG1に対して、複数の見切り画素データpxd2が付加された表示画像データG2が表されている。図示するように、見切り画素データpxd2は、複数の有効画素データpxd1を囲むように配置されている。また、見切り画素データpxd2は、見切り画素付加部32においては、黒色の画素値、つまり光透過率が最小となる画素値が設定される。表示画像データG2は、液晶パネルPLの表示画素領域に相当するデータである。
図3では、簡易化のために画素数を省略しているが、有効画素データpxd1は、液晶パネルPLの有効画素領域の画素px10と同様の、横1920ピクセル、縦1080ピクセルとする。また、見切り画素データpxd2は、見切り画素領域の画素px20と同様の、横方向左右に2ピクセル、縦方向上下に2ピクセルとする。
図1に戻り、ダミー画素付加部33は、見切り画素付加部32から入力される表示画像データG2に対して、ダミー画素データ(外側画像データ)を付加した全体画像データを生成する。即ち、有効画素データの外側にダミー画素データを付加している。そして、全体画像データを画像補正部34に出力する。全体画像データが、第2の画像データに相当し、ダミー画素付加部33が、第2の画像データ生成部に相当する。
ここで、ダミー画素データについて説明する。
図4は、ダミー画素データを付加した全体画像データの説明図である。
図4には、表示画像データG2に対して、複数のダミー画素データpxd3が付加された全体画像データG3が表されている。図示するように、ダミー画素データpxd3は、複数の見切り画素データpxd2を囲むように配置されている。ダミー画素データpxd3が付加された全体画像データG3は、液晶パネルPLの全体画素領域に対応する。また、前述したように、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bにおいて、ダミー画素領域の画素px30は遮光されており、ダミー画素データpxd3に相当する画像は、画像投写部10から画像光として出力されない。なお、液晶パネルPLの品質保持のため、ダミー画素データpxd3には、所定の画素値が設定されている。
本実施形態では、ダミー画素データpxd3は、液晶パネルPLのダミー画素領域の画素px30と同様の、横方向左右に3ピクセル、縦方向上下に3ピクセルとする。
図1に戻り、画像補正部34は、ダミー画素付加部33から入力される全体画像データG3に対して、液晶パネルPLの特性に応じた補正処理を行う。具体的には、画像補正部34は、制御部20の指示に基づいて、全体画像データG3に対して、色むら補正、リバースチルトドメイン補正等の画像補正を行う。このような画像補正は、例えば、ルックアップテーブル(図示せず)等の補正用データを参照して補正される。なお、ルックアップテーブル等の補正用データは、プロジェクター1の製造・検査工程において、液晶パネルPLの特性を測定することによって生成されて、記憶される。
さらに、画像補正部34は、画素ずれの補正(表示位置の調整)を行う。画素ずれとは、プロジェクター1の光学系の位置調整の精度等のばらつきのため、投写された画像において、各色光間の位置ずれによって発生する色ずれである。本実施形態では、このような色ずれを低減するため、制御部20の指示に基づいて、画像補正部34は、各色光の画像の表示位置を補正する。このような画素ずれ補正において、画像の表示位置が補正された場合に、前述した見切り画素データpxd2が使用される。画像補正部34によって画像補正処理がなされた全体画像データG3は、液晶駆動部14に出力される。
液晶駆動部14が、画像補正部34から入力される全体画像データG3に従って液晶ライトバルブ12R,12G,12Bを駆動すると、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bによって画像データに応じた画像光に変調され、この画像光が投写レンズ13から投写される。
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)プロジェクター1の画像処理部31は、入力される画像情報に基づいて、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの有効画素領域内の各画素の階調を表す有効画像データG1を生成する。そして、見切り画素付加部32は、有効画素領域の外側に、見切り画素データpxd2を付加した表示画像データG2を生成する。さらに、ダミー画素付加部33は、見切り画素領域の外側に、ダミー画素データpxd3を付加した全体画像データG3を生成する。そして、画像補正部34は、全体画像データG3に対して、画像の補正処理を行う。液晶駆動部14は、画像補正がなされた全体画像データG3に基づいて、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bを駆動する。このように、プロジェクター1は、有効画像データG1に、見切り画素データpxd2およびダミー画素データpxd3が付加された全体画像データG3に対して画像補正をかける。つまり、液晶パネルPLの全体画素領域に対応する全体画像データG3に対して、色むら補正、リバースチルトドメイン補正等の液晶パネルPLの特性に応じた補正処理を行う。よって、有効画素領域に相当する有効画素データpxd1以外の、見切り画素データpxd2およびダミー画素データpxd3の影響によって発生する、液晶パネルPLの表示上の不具合を補正することが可能になる。これにより、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bから投写される画像の品質を向上することができる。
(2)プロジェクター1は、見切り画素データpxd2についても液晶パネルPLの特性に応じた補正処理を行う。つまり、有効画素ではないが、表示(投写)される画素である見切り画素についても、補正処理をかけることができるため、見切り画素部分の画像の品質の低下を抑制することができる。また、画素ずれ補正が行われて、見切り画素が黒色の画素以外となった場合にも、有効画素領域と同様な補正がかけられるため、画像品質において有益である。
(3)プロジェクター1は、ダミー画素データpxd3も含めて補正処理を行う。つまり、表示されないダミー画素であっても、表示画素領域の画素に対して影響を与える場合があるため、ダミー画素に対しても補正処理を行うことによって、表示画素領域内の画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
なお、上述した実施形態に限定されず、種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)上記実施形態では、全体画素領域に対応する全体画像データG3について、補正処理を行うものとしたが、表示画素領域を含む所定の画素領域に対応する画素データの領域(画像データ)について、補正処理を行ってもよい。
(変形例2)上記実施形態では、画像補正部34が行う補正処理を、色むら補正、リバースチルトドメイン補正等としたが、これに限定するものではない。液晶パネルPL(電気光学装置)の特性に応じた補正処理であればよく、例えば、輝度むら補正やラインむら補正、クロストークの補正等としてもよい。
(変形例3)上記実施形態では、画像補正部34で画素ずれの補正を行うものとしたが、見切り画素付加部32で画素ずれの補正を行ってもよい。
(変形例4)上記実施形態では、見切り画素付加部32およびダミー画素付加部33を備えるものとしたが、いずれか一方を備えるものとしてもよい。ダミー画素付加部33のみを備える場合には、ダミー画素付加部33は、画像処理部31から入力される有効画像データG1の外側に隣接して囲むようにダミー画素データ(外側画像データ)を付加し、画像データを生成する。この画像データを全体画像データとする。見切り画素付加部32のみを備える場合には、見切り画素付加部32は、画像処理部31から入力される有効画像データG1の外側に隣接して囲むように見切り画素データ(外側画像データ)を付加し、画像データを生成する。この画像データを全体画像データとする。画像補正部34は、入力される全体画像データに対して、液晶パネルPLの特性に応じた補正処理を行う。
(変形例5)上記実施形態では、画像表示装置としてプロジェクター1を例にして説明しているが、画像表示装置はプロジェクターに限定するものではない。例えば、透過型のスクリーンを一体的に備えたリアプロジェクター、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等に適用することも可能である。
(変形例6)上記実施形態では、光源装置11は、放電型の光源ランプ11aを有して構成されているが、LED(Light Emitting Diode)光源やレーザー等の固体光源や、その他の光源を用いることもできる。
(変形例7)上記実施形態では、プロジェクター1は、電気光学装置(光変調装置)として、透過型の液晶ライトバルブ12R,12G,12B、即ち液晶パネルPLを用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の電気光学装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源から射出した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。
1…プロジェクター、10…画像投写部、11…光源装置、11a…光源ランプ、11b…リフレクター、12R,12G,12B…液晶ライトバルブ、13…投写レンズ、14…液晶駆動部、20…制御部、21…操作受付部、30…画像情報入力部、31…画像処理部、32…見切り画素付加部、33…ダミー画素付加部、34…画像補正部、PL…液晶パネル。

Claims (4)

  1. 入力される画像情報に基づいて、電気光学装置の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する第1の画像データ生成部と、
    前記電気光学装置の前記有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する画素データ群である外側画像データを、前記第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する第2の画像データ生成部と、
    前記第2の画像データに対して、前記電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う画像補正部と、
    前記画像補正部で画像補正された前記第2の画像データに基づいて前記電気光学装置を駆動するパネル駆動部と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記外側画像データには、前記電気光学装置上において、画像の表示位置を調整する際に使用される予備画素データを含むことを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像表示装置であって、
    前記外側画像データには、前記電気光学装置のダミー画素に相当するダミー画素データを含むことを特徴とする画像表示装置。
  4. 電気光学装置を有する画像表示装置の制御方法であって、
    入力される画像情報に基づいて、前記電気光学装置の有効画素領域内の各画素の階調を表す第1の画像データを生成する第1の画像データ生成ステップと、
    前記電気光学装置の前記有効画素領域の外側に相当し、画素値を有する画素データ群である外側画像データを、前記第1の画像データに付加した第2の画像データを生成する第2の画像データ生成ステップと、
    前記第2の画像データに対して、前記電気光学装置の特性に応じた画像補正を行う画像補正ステップと、
    前記画像補正ステップによって画像補正された前記第2の画像データに基づいて前記電気光学装置を駆動するパネル駆動ステップと、
    を備えることを特徴とする画像表示装置の制御方法。
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