JP4438696B2 - 画像表示装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及び方法に関する。

近年、ＩＴ技術の進歩に伴い、様々な分野で画像表示装置のニーズが高まってきている。このような画像表示装置の内、液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができる液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される映像を、投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する液晶プロジェクタが広く利用されるようになっている。

この液晶プロジェクタは、光変調手段として液晶ライトバルブを用いているが、光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、表示できる明るさの範囲（ダイナミックレンジ）が狭く、画像品質の向上を図ることが困難であった。そこで、ダイナミックレンジを拡大する方法として、画像信号に応じて液晶ライトバルブに入射させる光量を変化させる（調光処理）一方、画像信号を伸長する（伸長処理）方法（適応型画像処理）が従来から提案されている。

ところで、上記のような液晶プロジェクタは、例えばＤＶＤ(Digital Versatile Disk)プレイヤやビデオデッキ、ＰＣ(Personal Computer)等の画像供給装置から画像信号、すなわち画像の供給を受け、当該画像をスクリーンに拡大投射するものである。これらのような画像供給装置は、液晶プロジェクタのγ特性に合わせて画像信号にγ補正を行い、当該γ補正後の画像信号を上記液晶プロジェクタに供給する。しかしながら、予め定められた画像供給装置と液晶プロジェクタとが接続される場合は問題ないが、異なる画像供給装置が接続された場合、画像信号のγ補正処理も異なるため、液晶プロジェクタのγ特性とのミスマッチが発生してしまい所望の画像表示が行えなくなるという問題があった。特に上記のように適応型画像処理機能を備えた液晶プロジェクタの場合、接続される画像供給装置によって供給される画像信号が変化してしまうと、適応型画像処理機能が有効に働かなくなるという問題があった。

このような画像表示装置のγ特性と画像供給装置のγ補正とのミスマッチを防止するために、例えば下記特許文献１には、画像供給装置から供給される画像信号を表示する画像表示装置において、画像供給装置から特定パターンの画像信号を供給し、当該特定パターンの画像信号のγ値を検出し、検出されたγ値と画像表示装置のγ値とから補正値を算出して当該補正値に基づいて画像信号のγ補正を行うことで、画像供給装置に依らず適切な画像表示を行う技術が開示されている。
特開２００４−９６５５６号公報

しかしながら、近年、さらなる画像表示品質の向上のために、色信号（ＲＧＢ）毎に異なるγ補正を行ったり、映像シーンに応じて異なるγ補正を行ったりする等、高機能な画像表示装置が求められている。このように数種類ものγ補正を行う場合、従来技術では画像表示装置のγ特性と画像供給装置のγ補正とのミスマッチを防止するために非常に煩雑なγ補正処理を行う必要があり、画像処理のレスポンスが遅くなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、画像供給装置に依らず、比較的簡単な画像信号の補正処理によって所望の画像表示を行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、画像表示装置に係わる解決手段として、画像供給装置から入力される画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、前記画像供給装置から所定のパターン画像が入力されると、当該パターン画像の明るさを特徴づける階調値をパターン画像信号から検出する明るさ情報検出手段と、前記パターン画像に予め設定された基準階調値を記憶する記憶手段と、前記明るさ情報検出手段によって検出された階調値と前記記憶手段に記憶されている基準階調値との差をなくすような補正パラメータを設定する補正パラメータ設定手段と、前記補正パラメータに基づいて前記画像供給装置から入力される画像信号の明るさ補正を行う補正手段とを具備し、前記パターン画像は、１画面が各々所定の基準階調値に設定された複数の領域から成るパターン画像と１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成され、前記明るさ情報検出手段は、前記複数の領域毎の明るさを特徴づける階調値を検出し、前記記憶手段は、前記複数の領域毎の基準階調値を予め記憶する、という手段を採用する。
この発明によれば、予め所定の階調値（基準階調値）で設定されているパターン画像を画像供給装置から画像表示装置へ出力する。つまり、この画像供給装置から出力されたパターン画像を示すパターン画像信号は、当該画像供給装置においてγ補正された信号である。従って、このようなパターン画像信号の明るさを特徴づける階調値を検出し、上記基準階調値と比較することで、画像供給装置において行われたγ補正処理が、画像表示装置のγ特性と適合しているか否かを判定することができる。よって、画像供給装置から入力されたパターン画像信号の階調値と基準階調値との差をなくすような補正パラメータを設定し、当該補正パラメータに基づいて画像供給装置から入力される画像信号の明るさ補正を行うことで、比較的簡単な処理によって所望の画像表示を行うことが可能である。また、このような補正パラメータを画像供給装置毎に設定することで画像供給装置に依らず、画像信号の明るさ補正処理を行うことが可能である。

また、本発明では、前記パターン画像は、黒レベルの階調値に設定された領域を含み、前記明るさ情報検出手段は、前記領域の階調値を検出し、前記記憶手段は、前記領域の基準階調値を予め記憶することが好ましい。
この発明によれば、特に黒レベルの明るさ補正処理を行うことで、不要な黒浮きを防ぐことが可能である。

また、本発明では、前記パターン画像は、白レベルの階調値に設定された領域を含み、前記明るさ情報検出手段は、前記領域の階調値を検出し、前記記憶手段は、前記領域の基準階調値を予め記憶することが好ましい。
この発明によれば、特に白レベルの明るさ補正処理を行うことで、不要な白レベルの明るさ低下を防ぐことが可能である。

また、上記のように本発明において、前記パターン画像は、１画面が各々所定の基準階調値に設定された複数の領域から成るパターン画像と１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成されている。
この発明によれば、パターン画像の各領域にそれぞれ異なる基準階調値で明るさを設定することで、各基準階調値に対応する補正パラメータを求めることができ、表示画像の全階調にわたって明るさ補正処理を行い、正確なグレースケールを表示することが可能である。また、パターン画像を、１画面が各々所定の階調値に設定された１つ若しくは複数の領域から成るパターン画像と、１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成することによって、パターン画像の切り替わりのタイミングを判定することができ、各領域に設定された基準階調値に対応する補正パラメータを正確に設定することが可能である。
また、上記の１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像は、黒レベルの階調値に設定された全黒パターンで構成されることが好ましい。

また、本発明では、前記明るさ情報検出手段は、前記複数の領域毎に複数箇所の階調値を検出し、当該複数箇所の階調値の平均値を前記複数の領域毎の階調値として決定することが好ましい。
この発明によれば、平均値をとることによって、ノイズ等による明るさ（階調値）のバラつきを低減することができ、前記領域毎の階調値を精度良く決定することが可能である。

また、本発明では、前記明るさ情報検出手段は、前記領域内において、当該領域より小さな領域を検出領域として設定し、当該検出領域の階調値を検出することが好ましい。
この発明によれば、前記領域内において当該領域より小さな領域を検出領域として設定することで、隣接する他の領域の階調値を間違えて検出することを防ぐことが可能である。

また、本発明では、前記補正パラメータ設定手段は、基準階調値を明るさ情報検出手段によって検出された階調値で除算することにより補正係数を算出すると共に当該補正係数を補正パラメータとして設定し、前記補正手段は、前記画像供給装置から入力される画像信号に含まれる階調値に前記補正係数を乗算することで画像の明るさ補正を行うことが好ましい。
この発明によれば、基準階調値から明るさ情報検出手段によって検出された階調値を除算することで得られる補正係数を補正パラメータとして用い、画像供給装置から入力される画像信号に含まれる階調値に前記補正係数を乗算することで画像の明るさ補正を行うので、比較的簡単な処理によって所望の画像表示を行うことが可能である。

また、本発明では、照明光の光量を調整する調光処理手段と、前記画像信号に含まれる階調値の伸長処理を行う伸長処理手段とをさらに備えることが好ましい。
この発明によれば、調光処理機能及び伸長処理機能、すなわち適応型画像処理機能を備えた画像表示装置においても画像供給装置に依らず、比較的簡単な画像信号の補正処理によって所望の画像表示を行うことが可能である。

一方、本発明では、画像表示方法に係る解決手段として、画像供給装置から入力される画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、所定のパターン画像に予め設定された基準階調値を記憶する第１ステップと、前記画像供給装置から前記パターン画像が入力されると、当該パターン画像の明るさを特徴づける階調値を前記パターン画像信号から検出する第２ステップと、当該第２ステップにおいて検出された階調値と前記第１ステップにおいて記憶された基準階調値との差をなくすような補正パラメータを設定する第３ステップと、前記補正パラメータに基づいて前記画像供給装置から入力される画像信号の明るさ補正を行う第４ステップとを有し、前記パターン画像は、１画面が各々所定の基準階調値に設定された複数の領域から成るパターン画像と１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成され、前記第１ステップでは、前記複数の領域毎の基準階調値を予め記憶され、前記第２ステップでは、前記複数の領域毎の明るさを特徴づける階調値を検出される、という手段を採用する。
この発明によれば、画像供給装置に依らず、比較的簡単な画像信号の補正処理によって所望の画像表示を行うことが可能である。
また、上記の１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像は、黒レベルの階調値に設定された全黒パターンで構成されることが好ましい。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明の画像表示方法を用いた画像表示装置の一例として、ＲＧＢの異なる色毎に液晶ライトバルブを備えた３板式の液晶プロジェクタを用いて説明する。
図１は、液晶プロジェクタの一例を示した概略構成図である。図１に示すように、本液晶プロジェクタは、光源５１０、調光素子２６、ダイクロイックミラー５１３、５１４、反射ミラー５１５、５１６、５１７、リレーレンズ５１８、５１９、５２０、赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３、青色光用液晶ライトバルブ５２４、クロスダイクロイックプリズム５２５及び投射レンズ系５２６から構成されている。

光源５１０は、超高圧水銀灯等のランプ５１１と、当該ランプ５１１の光を反射するリフレクタ５１２とから構成されている。この光源５１０とダイクロイックミラー５１３との間には、光源５１０からの光量を調節する調光素子２６が配置されている。調光素子２６は、例えば透過率を可変とした液晶パネルによって構成されるものである。

ダイクロイックミラー５１３は、光源５１０から入射される白色光のうちの赤色光を反射ミラー５１７へ透過させると共に、青色光と緑色光とをダイクロイックミラー５１４へ反射する。反射ミラー５１７は、ダイクロイックミラー５１３から入射された赤色光を赤色光用液晶ライトバルブ５２２へ反射する。

一方、ダイクロイックミラー５１４は、ダイクロイックミラー５１３から入射される青色光と緑色光との内、緑色光を緑色光用液晶ライトバルブ５２３へ反射すると共に、青色光をリレーレンズ５１８へ透過する。この青色光は、リレーレンズ５１８、反射ミラー５１５、リレーレンズ５１９、反射ミラー５１６、リレーレンズ５２０からなるリレー系５２１を介して、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射される。

赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３及び青色光用液晶ライトバルブ５２４は、それぞれに入射された３つの色光（赤色光、緑色光、青色光）を変調し、クロスダイクロイックプリズム５２５に出射する。このクロスダイクロイックプリズム５２５は、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系５２６によってスクリーン５２７上に投射され、画像が拡大されて表示される。

図２は、上記のように構成される本液晶プロジェクタの駆動回路の構成を示したブロック図である。この図において、符号Ａは画像供給装置、Ｂは液晶プロジェクタであり、本液晶プロジェクタＢは、入力部ｂ１、明るさパラメータ検出部ｂ２、画像補正テーブル作成部ｂ３、基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａ、メモリｂ４、画像補正部ｂ５、画像解析部ｂ６、画像処理部ｂ７、ライトバルブドライバｂ８、調光素子ドライバｂ９、赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３、青色光用液晶ライトバルブ５２４及び調光素子２６から構成されている。

本液晶プロジェクタＢは、２つの動作モード（調整モード、通常動作モード）を備えている。これら２つの動作モードの内、調整モードは、画像供給装置Ａから供給される調整用パターン画像から明るさパラメータ（階調値）を検出し、当該明るさパラメータに基づいて画像補正テーブルを作成するモードであり、通常動作モードは、画像供給装置Ａから供給される所定の画像（画像信号）を上記画像補正テーブルに基づいて補正し、補正後の画像信号によって画像を表示するモードである。

画像供給装置Ａは、例えばＤＶＤプレイヤであり、所定のＤＶＤに保存されている画像を再生し、当該画像を示す画像信号と共に同期信号（水平同期信号、垂直同期信号）を本液晶プロジェクタＢの入力部ｂ１に出力する。この画像信号は、画像供給装置Ａによってγ補正された信号である。なお、本実施形態において、画像供給装置Ａは、本液晶プロジェクタＢのγ特性に合わせて画像信号のγ補正を行うものではない。つまり、本実施形態では、本液晶プロジェクタＢのγ特性と画像供給装置Ａのγ補正とのミスマッチが発生する場合を想定している。

本液晶プロジェクタＢの入力部ｂ１は、画像供給装置Ａから画像信号及び同期信号等の画像情報を取得するためのインタフェースであり、上記画像供給装置Ａから入力される画像信号及び同期信号を明るさパラメータ検出部ｂ２に出力する。

明るさパラメータ検出部ｂ２は、調整モード時には、入力部ｂ１から入力される画像信号（アナログ信号）をデジタル画像信号に変換し、当該デジタル画像信号と同期信号とを基に１画面内の所定の位置における明るさパラメータを検出し、当該明るさパラメータを画像補正テーブル作成部ｂ３に出力する。明るさパラメータ検出部ｂ２は、通常動作モード時には、入力部ｂ１から入力される画像信号（アナログ信号）をデジタル画像信号に変換した後、明るさパラメータ検出処理は行わず、デジタル画像信号と共に同期信号を画像補正部ｂ５に出力する

画像補正テーブル作成部ｂ３は、明るさパラメータ検出部ｂ２から入力される明るさパラメータと基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａに記憶されている基準明るさパラメータ（基準階調値）とを基に補正係数を算出し、上記デジタル画像信号を構成する階調と補正係数とを対応づけた画像補正テーブルを作成し、当該画像補正テーブルをメモリｂ４に記憶させる。基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａ及びメモリｂ４は、例えば、フラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性のメモリであり、基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａは予め基準明るさパラメータを記憶し、メモリｂ４は画像補正テーブルを記憶する。

画像補正部ｂ５は、通常動作モード時には、明るさパラメータ検出部ｂ２から入力されるデジタル画像信号に、メモリｂ４に記憶されている画像補正テーブルを基に所定の補正処理を行い、補正後のデジタル画像信号と共に同期信号を画像解析部ｂ６及び画像処理部ｂ７に出力する。また、画像補正部ｂ５は、調整モード時にはノンアクティブ状態となり、補正処理を停止する。

画像解析部ｂ６は、画像補正部ｂ５から入力される補正後のデジタル画像信号を基に、当該補正後のデジタル画像信号が示す画像シーンに最適な伸長パラメータ及び調光パラメータを設定し、伸長パラメータを画像処理部ｂ７に出力し、調光パラメータを調光素子ドライバｂ９に出力する。

画像処理部ｂ７は、画像解析部ｂ６から入力される伸長パラメータに基づいて補正後のデジタル画像信号の伸長処理を行い、伸長処理後のデジタル画像信号をアナログ画像信号に変換した後、同期信号と共にライトバルブドライバｂ８に出力する。ライトバルブドライバｂ８は、画像処理部ｂ７から入力されるアナログ画像信号及び同期信号に基づいて赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３及び青色光用液晶ライトバルブ５２４を駆動させるための駆動信号を生成し、各液晶ライトバルブに出力する。赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３及び青色光用液晶ライトバルブ５２４は、図１で説明したように、上記駆動信号によって駆動し、それぞれに入射された３つの色光（赤色光、緑色光、青色光）の変調が行われる。

調光素子ドライバｂ９は、画像解析部ｂ６から入力される調光パラメータに基づいて、図１に示した調光素子２６を駆動するための駆動信号を生成し、当該駆動信号を調光素子２６に出力する。調光素子２６は、上記駆動信号に基づいて駆動し、これにより光源５１０から出射された光量を変化させる。

このように、本液晶プロジェクタＢは、画像シーンに応じて液晶ライトバルブに入射させる光量を変化させる調光処理機能及び画像信号を伸長する伸長処理機能を備えた適応型画像表示装置である。これら調光処理機能及び伸長処理機能については、例えば、特開２００５−１０７０１９号公報等に開示されているように公知技術なので詳細な説明は省略し、以下では本液晶プロジェクタＢにおいて最も特徴的な構成要素である明るさパラメータ検出部ｂ２、画像補正テーブル作成部ｂ３、画像補正部ｂ５の動作を中心に詳しく説明する。

まず、調整モード時における本液晶プロジェクタＢの動作について説明する。
[調整モード]
図３は、調整モード時における画像補正テーブル作成処理手順を示すフローチャート
である。まず、調整モードへの切替えを行う（ステップＳ１）。このようなモード切替えは、例えば、本液晶プロジェクタＢにモード切替スイッチ等を設け、ユーザが当該モード切替スイッチを操作することで行われる。

次に、画像供給装置Ａから調整用パターン画像を本液晶プロジェクタＢに供給させる（ステップＳ２）。本実施形態では、上記調整用パターン画像を保存したＤＶＤ（調整用ＤＶＤ）を画像供給装置Ａ（ＤＶＤプレイヤ）にセットし、再生させる。このような調整用ＤＶＤは、本液晶プロジェクタＢが出荷される際に同梱されているものである。なお、画像供給装置Ａがビデオデッキならば調整用パターン画像が録画されたビデオテープ、画像供給装置ＡがＰＣならば調整用パターン画像が保存されたフロッピー（登録商標）ディスク等を使用しても良い。

図４に、調整用ＤＶＤに保存されている調整用パターン画像を示す。この図に示すように、調整用パターン画像は、１画面内を４つの領域に分割し、各領域にそれぞれ所定の階調値で表示されるグレーパターン（白、黒も含む）が設定されている。なお、本実施形態では、０（黒）〜２５５（白）階調までの２５６階調表示を行う画像供給装置Ａ及び液晶プロジェクタＢを想定している。第１パターン画像１０では、領域１０ａが０階調、領域１０ｂが１６階調、領域１０ｃが３２階調、領域１０ｄが４８階調のグレーパターンに設定されている。第２パターン画像１１は、全ての領域が０階調、つまり全黒パターンである。第３パターン画像１２では、領域１２ａが６４階調、領域１２ｂが８０階調、領域１２ｃが９６階調、領域１２ｄが１１２階調のグレーパターンに設定されている。第４パターン画像１３は、第２パターン画像１１と同様に全黒パターンである。このように調整用パターン画像は、４つの領域に分割されているパターン画像（分割パターン画像）と全黒表示のパターン画像（全黒パターン画像）とが一定の時間間隔で交互に表示され、最終的には２５５階調、つまり白表示のパターン画像が表示されるように設定されている。

そして、本液晶プロジェクタＢの基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａは、分割パターン画像の各領域に設定されたグレーパターンの階調値を基準明るさパラメータとして分割パターン画像毎に予め記憶している。具体的には、図５に示すように、例えば第１パターン画像１０に対応する基準明るさパラメータを示す数値（０、１６、３２、４８）が各領域の位置情報（画面におけるＸＹ座標）と共に１セットのデータテーブルとして記憶されている。第３パターン画像１２や他の分割パターン画像に対応する基準明るさパラメータも同様に記憶されている。

さて、ステップＳ２では、上記のような調整用パターン画像を示す画像信号が同期信号と共に画像供給装置Ａから本液晶プロジェクタＢの入力部ｂ１に入力される。さらに、これら画像信号及び同期信号は、入力部ｂ１から明るさパラメータ検出部ｂ２に出力される。
明るさパラメータ検出部ｂ２は、アナログ信号である画像信号をデジタル画像信号に変換する。すなわち、アナログ信号である画像信号は、電圧値の大きさを画像の明るさ情報として持っていたが、デジタル画像信号に変換されることにより上記電圧値に対応する階調値を明るさ情報（明るさパラメータ）として持つことになる。

ここで、デジタル画像信号が調整用パターン画像の内、第１パターン画像１０を示す場合、明るさパラメータ検出部ｂ２は、第１パターン画像１０の１フレーム分のデジタル画像信号から、図６に示すように分割された各領域（１０ａ〜１０ｄ）よりさらに小さな領域（検出領域１０ｅ）内の明るさパラメータを検出する（ステップＳ３）。このような明るさパラメータ検出処理は、領域毎に行われる。この時、検出領域１０ｅ内の数箇所の明るさパラメータを検出して、それらの平均値をその領域の明るさパラメータと決定する。このように平均値を取ることでノイズ等の影響による明るさパラメータのバラツキを吸収し、明るさパラメータの検出精度を高めることができる。

また、１フレーム分のデジタル画像信号において、どの明るさパラメータがどの検出領域１０ｅに含まれるのか、つまり明るさパラメータの位置情報を得るには同期信号から判定する必要がある。従って、例えば、明るさパラメータを検出領域１０ｅ内からではなく、領域１０ａ等の大きな領域内から検出しようとすると、同期信号が正確な位置情報を示さない場合（同期信号にノイズが乗ったり、遅延が生じたりしている場合等）に、領域１０ａ内の明るさパラメータを検出する時に、隣接する他の領域の明るさパラメータを検出してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、上記のように領域１０ａ等の大きな領域より小さな領域を検出領域１０ｅとすることで、同期信号が示す位置情報に誤差が生じている場合でも、確実に所定の領域内の明るさパラメータを検出することができる。

このように、明るさパラメータ検出部ｂ２は、第１パターン画像１０の各領域（つまり検出領域１０ｅ）における明るさパラメータを検出すると、当該明るさパラメータの検出位置を示す位置情報と、どの分割パターン画像で検出が行われたかを識別するためのパターン識別情報（すなわち、第１パターン画像１０で検出が行われたことを示す情報）とを
明るさパラメータと共に画像補正テーブル作成部ｂ３に出力する。

続いて、一定時間が経過すると、次の第２パターン画像１１（全黒パターン画像）を示すデジタル画像信号が明るさパラメータ検出部ｂ２に入力される。明るさパラメータ検出部ｂ２は、上記と同様に明るさパラメータを検出するが、この場合全黒パターンなのでどの検出領域の明るさパラメータも同じ値となる。このような場合、明るさパラメータ検出部ｂ２は、現在検出処理を行っている第２パターン画像１１を検出処理対象外と判断し、この第２パターン画像１１に関する明るさパラメータ、位置情報及びパターン識別情報を画像補正テーブル作成部ｂ３に出力しない。

そして、さらに一定時間が経過し、次の第３パターン画像１２を示すデジタル画像信号が明るさパラメータ検出部ｂ２に入力されると、明るさパラメータ検出部ｂ２は、各検出領域毎に異なる明るさパラメータを検出するので、このパターン画像は検出処理対象と判断し、第３パターン画像１２に関する明るさパラメータ、位置情報及びパターン識別情報（つまり第３パターン画像１２で検出が行われたことを示す情報）を画像補正テーブル作成部ｂ３に出力する。

ここで、例えば、全黒パターン画像を挿入せずに分割パターン画像のみで調整用パターン画像を構成すると、分割パターン画像の切り替わりを識別することが困難になり、現在検出している明るさパラメータがどの分割パターン画像に対応するのかを正確に判定することができない。従って、本実施形態では、上記のように分割パターン画像間に全黒パターン画像を挿入してパターン画像の切り替わりを判定することで、正確に分割パターン画像の識別を行っている。

明るさパラメータ検出部ｂ２は、以上のような明るさパラメータの検出処理を繰り返すことで、各分割パターン画像に関する明るさパラメータ、位置情報及びパターン識別情報を画像補正テーブル作成部ｂ３に順次出力する。

画像補正テーブル作成部ｂ３は、上記のように取得した各分割パターン画像に関する明るさパラメータ、位置情報及びパターン識別情報と、基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａに記憶されている基準明るさパラメータに関するデータテーブル（図５に図示）とを基に画像補正テーブルを作成する（ステップＳ４）。

以下、このような画像補正テーブルの作成処理について、第１パターン画像１０に関する明るさパラメータ、位置情報及びパターン識別情報を用いて具体的に説明する。ここで、第１パターン画像１０に関する明るさパラメータとして図７に示すような値が得られたことを想定する。この図７と図５とを比較してわかるように、第１パターン画像１０を画像供給装置Ａから出力した場合、画像供給装置Ａのγ補正と本液晶プロジェクタＢのγ特性とのミスマッチにより基準明るさパラメータと、実際に検出した明るさパラメータとは異なる値になる。

画像補正テーブル作成部ｂ３は、パターン識別情報を基に基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａから第１パターン画像１０に関する基準明るさパラメータを取得する。そして、基準明るさパラメータと明るさパラメータとの位置情報に基づいて両者のペアリングを行い、補正係数ｋを算出する（ｋ＝基準明るさパラメータ／明るさパラメータ）。

例えば、第１パターン画像１０の領域１０ａで検出した明るさパラメータから補正係数ｋを算出すると、補正係数ｋ＝０／０＝０となり、同様に領域１０ｂでは補正係数ｋ＝１６／１５＝１．０６７、領域１０ｃでは補正係数ｋ＝３２／２９＝１．１０３、領域１０ｄでは補正係数ｋ＝４８／４３＝１．１１６となる。そして、画像補正テーブル作成部ｂ３は、図８に示すように、明るさパラメータと当該明るさパラメータを基に算出した補正係数ｋとの対応関係を画像補正テーブルとして作成する。画像補正テーブル作成部ｂ３は、各分割パターン画像に関する明るさパラメータと基準明るさパラメータ記憶部ｂ４ａに記憶されている基準明るさパラメータとを基に、上記のような処理を繰り返し、０〜２５５階調の各階調値（明るさパラメータ）に対応する補正係数ｋを算出して画像補正テーブルを完成させる。

なお、本実施形態では、調整用パターン画像において、１６階調ステップでグレーパターンを設定しているので、そのステップ間の階調（例えば１６階調から３２階調までの間の階調）に対応する補正係数ｋは補間処理によって算出する。なお、このようなグレーパターンのステップ数をさらに細かく設定することにより、精度の良い画像補正テーブルを作成することが可能である。

上記のように画像補正テーブル作成部ｂ３は画像補正テーブルを作成し、メモリｂ４に記憶させる（ステップＳ５）。

以上で調整モードは終了である。なお、この調整モードでは調整用パターン画像をスクリーン５２７上に表示させる必要がないため、画像補正部ｂ５をノンアクティブ状態にしているが、例えば、調整モード中はスクリーン５２７上に「調整中」という文字表示等を行うようにしても良い。

[通常動作モード]
次に通常動作モードについて説明する。
ユーザは、調整モードが終了するとモード切替スイッチを操作して、通常動作モード
への切替えを行う。もしくは、調整モードが終了すると自動的に通常動作モードに切り替わるようにしても良い。

次に、ユーザは、所望のＤＶＤを画像供給装置Ａにセットして再生させる。画像供給装置Ａは、上記ＤＶＤに保存されている画像を示す画像信号と共に同期信号を本液晶プロジェクタＢの入力部ｂ１に出力する。さらに、これら画像信号及び同期信号は、入力部ｂ１から明るさパラメータ検出部ｂ２に出力される。通常動作モードでは、明るさパラメータ検出部ｂ２は、アナログ信号である画像信号をデジタル画像信号に変換した後、当該デジタル画像信号と同期信号とを画像補正部ｂ５に出力する。

画像補正部ｂ５は、上記デジタル画像信号に含まれる明るさパラメータに対応する補正係数ｋをメモリｂ４に記憶されている画像補正テーブルから検索・抽出し、抽出した補正係数ｋを上記明るさパラメータに乗算する。これにより、例えばデジタル画像信号に含まれる明るさパラメータが１５であった場合、明るさパラメータ１５に対応する補正係数ｋは、図８よりｋ＝１．０６７となる。この補正係数ｋ＝１．０６７を明るさパラメータ１５に乗算すると明るさパラメータは１６になり、本液晶プロジェクタＢのγ特性に対して適切な明るさパラメータに補正されたことになる。

画像補正部ｂ５は、上記のような補正処理をデジタル画像信号に含まれる全ての明るさパラメータに対して行い、補正後のデジタル画像信号と共に同期信号を画像解析部ｂ６及び画像処理部ｂ７に出力する。

画像解析部ｂ６は、補正後のデジタル画像信号を基に当該補正後のデジタル画像信号が示す画像シーンに最適な伸長パラメータ及び調光パラメータを設定し、伸長パラメータを画像処理部ｂ７に出力し、調光パラメータを調光素子ドライバｂ９に出力する。

画像処理部ｂ７は、伸長パラメータに基づいて補正後のデジタル画像信号に所定の伸長処理を行い、伸長処理後のデジタル画像信号をアナログ画像信号に変換した後、同期信号と共にライトバルブドライバｂ８に出力する。ライトバルブドライバｂ８は、アナログ画像信号及び同期信号に基づいて赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３及び青色光用液晶ライトバルブ５２４を駆動させるための駆動信号を生成し、各液晶ライトバルブに出力する。

各液晶ライトバルブは、上記駆動信号によって駆動し、それぞれに入射された３つの色光（赤色光、緑色光、青色光）の変調が行われる。調光素子ドライバｂ９は、調光パラメータに基づいて調光素子２６を駆動するための駆動信号を調光素子２６に出力する。調光素子２６は、上記駆動信号に基づいて駆動し、これにより光源５１０から出射される光量を変化させる。以上の動作により、スクリーン５２７上にＤＶＤの画像が表示される。

以上が、通常動作モードにおける本液晶プロジェクタＢの動作である。上記のように本実施形態によれば、従来のように画像供給装置Ａから供給される画像信号のγ値を検出する必要がなく、比較的簡単な処理によって画像信号を補正することができ、その結果、液晶プロジェクタＢのγ特性に適合した画像信号によって画像表示を行うので高表示品質を実現することが可能である。

また、画像供給装置Ａを変更した場合（例えばＤＶＤプレイヤからＰＣに変更した場合）でも、再度調整モード処理を行い、変更後の画像供給装置Ａに応じた画像補正テーブルを新たに作成することで、どのような種類の画像供給装置Ａにも対応することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記実施形態では、補正係数ｋによって画像信号を補正したが、これに限らず、基準明るさパラメータと明るさパラメータとの差を求め、当該差を補正値とし、通常動作モード時には、デジタル画像信号に含まれる明るさパラメータに上記補正値を加算することで補正を行っても良い。または、基準明るさパラメータと明るさパラメータとの対応関係を画像補正テーブルとして作成し、通常動作モード時には、そのような画像補正テーブルから、デジタル画像信号に含まれる明るさパラメータに対応する基準明るさパラメータを抽出して、当該明るさパラメータの値を基準明るさパラメータの値に変換することで補正を行っても良い。

（２）上記実施形態では、調整用パターン画像において１画面を４つに分割していたが、分割数は適宜変更可能である。または、分割せずに１画面に１つのグレーパターンを設定しても良い。

（３）上記実施形態では、全階調に対して補正を行ったが、これに限らず、例えば黒の表示品質のみを向上したい場合には、黒階調のみに補正を行うようにしても良い。この場合、
調整用パターン画像も全黒パターン画像のみで良い。白の表示品質のみを向上したい場合にも同様である。

（４）上記実施形態では、調整用パターン画像としてグレーパターン、すなわちＲＧＢ共に同じ階調のパターンを設定したが、これに限らず、ＲＧＢそれぞれ独立にパターン画像を設定し、ＲＧＢそれぞれ独立に明るさパラメータの補正を行うようにしても良い。γ特性はＲＧＢそれぞれで異なるので、上記のように補正を行うことでさらに表示品質の向上を図ることができる。

（５）上記実施形態では、調整用パターン画像は、ＤＶＤやフロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体に保存されていたが、これに限らず、ネットワークを通じて配信されるものでも良い。

（６）上記実施形態では、液晶プロジェクタＢに１台の画像供給装置Ａが接続される場合について説明したが、これに限らず、本発明は図９に示すように、液晶プロジェクタＢが複数の画像供給装置Ａを接続可能である場合にも適用可能である。このような場合には、例えば、図示するように各画像供給装置Ａに対応する画像補正テーブルを記憶する複数のメモリｂ４と、入力切替部ｂ１０から入力される入力切替信号に同期してメモリｂ４を選択するメモリ選択部ｂ１１とを設ける。そして、画像補正部ｂ５にて補正処理を行う際には、入力切替部ｂ１０によって切り替えられた画像信号に適した画像補正テーブルを記憶するメモリｂ４を、メモリ選択部ｂ１１によって選択する。このように複数の画像供給装置Ａが接続される場合であっても対応可能である。

また、上記のように、複数の画像補正テーブルを備える場合、ユーザの操作によって所望の画像補正テーブルを選択可能にしても良い。

本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタＢの概略構成図である。 本発明の一実施形態における液晶プロジェクタＢの駆動回路の構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態における調整モード処理のフローチャート図である。 本発明の一実施形態における調整用パターン画像の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における基準明るさパラメータのデータテーブルを示す図である。 本発明の一実施形態における明るさパラメータの検出方法の説明図である。 本発明の一実施形態における第１パターン画像１０から検出した明るさパラメータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態における画像補正テーブルの説明図である。 本発明の変形例における液晶プロジェクタＢに複数の画像供給装置Ａが接続される場合の駆動回路の構成概略図である。

符号の説明

Ａ…画像供給装置、Ｂ…液晶プロジェクタ、ｂ１…入力部、ｂ２…明るさパラメータ検出部、ｂ３…画像補正テーブル作成部、ｂ４ａ…基準明るさパラメータ記憶部、ｂ４…メモリ、ｂ５…画像補正部、ｂ６…画像解析部、ｂ７…画像処理部、ｂ８…ライトバルブドライバ、ｂ９…調光素子ドライバ、５１０…光源、５１１…ランプ、５１２…リフレクタ、２６…調光素子、５１３、５１４…ダイクロイックミラー、５１５、５１６、５１７…反射ミラー、５１８、５１９、５２０…リレーレンズ、５２２…赤色光用液晶ライトバルブ、５２３…緑色光用液晶ライトバルブ、５２４…青色光用液晶ライトバルブ、５２５…クロスダイクロイックプリズム、５２６…投射レンズ系

Claims (10)

1. 画像供給装置から入力される画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
   前記画像供給装置から所定のパターン画像が入力されると、当該パターン画像の明るさを特徴づける階調値をパターン画像信号から検出する明るさ情報検出手段と、
   前記パターン画像に予め設定された基準階調値を記憶する記憶手段と、
   前記明るさ情報検出手段によって検出された階調値と前記記憶手段に記憶されている基準階調値との差をなくすような補正パラメータを設定する補正パラメータ設定手段と、
   前記補正パラメータに基づいて前記画像供給装置から入力される画像信号の明るさ補正を行う補正手段と
   を具備し、
   前記パターン画像は、１画面が各々所定の基準階調値に設定された複数の領域から成るパターン画像と１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成され、
   前記明るさ情報検出手段は、前記複数の領域毎の明るさを特徴づける階調値を検出し、
   前記記憶手段は、前記複数の領域毎の基準階調値を予め記憶することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記パターン画像は、黒レベルの階調値に設定された領域を含み、
   前記明るさ情報検出手段は、前記領域の階調値を検出し、
   前記記憶手段は、前記領域の基準階調値を予め記憶することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記パターン画像は、白レベルの階調値に設定された領域を含み、
   前記明るさ情報検出手段は、前記領域の階調値を検出し、
   前記記憶手段は、前記領域の基準階調値を予め記憶することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像は、黒レベルの階調値に設定された全黒パターンで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記明るさ情報検出手段は、前記複数の領域毎に複数箇所の階調値を検出し、当該複数箇所の階調値の平均値を前記複数の領域毎の階調値として決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記明るさ情報検出手段は、前記領域内において、当該領域より小さな領域を検出領域として設定し、当該検出領域の階調値を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
7. 前記補正パラメータ設定手段は、基準階調値を明るさ情報検出手段によって検出された階調値で除算することにより補正係数を算出すると共に当該補正係数を補正パラメータとして設定し、
   前記補正手段は、前記画像供給装置から入力される画像信号に含まれる階調値に前記補正係数を乗算することで画像の明るさ補正を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
8. 照明光の光量を調整する調光処理手段と、
   前記画像信号に含まれる階調値の伸長処理を行う伸長処理手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
9. 画像供給装置から入力される画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、
   所定のパターン画像に予め設定された基準階調値を記憶する第１ステップと、
   前記画像供給装置から前記パターン画像が入力されると、当該パターン画像の明るさを特徴づける階調値を前記パターン画像信号から検出する第２ステップと、
   当該第２ステップにおいて検出された階調値と前記第１ステップにおいて記憶された基準階調値との差をなくすような補正パラメータを設定する第３ステップと、
   前記補正パラメータに基づいて前記画像供給装置から入力される画像信号の明るさ補正を行う第４ステップと
   を有し、
   前記パターン画像は、１画面が各々所定の基準階調値に設定された複数の領域から成るパターン画像と１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像とが一定時間間隔で交互に現れるように構成され、
   前記第１ステップでは、前記複数の領域毎の基準階調値を予め記憶され、
   前記第２ステップでは、前記複数の領域毎の明るさを特徴づける階調値を検出されることを特徴とする画像表示方法。
10. 前記１画面が１つの階調値に設定されたパターン画像は、黒レベルの階調値に設定された全黒パターンで構成されることを特徴とする請求項９記載の画像表示方法。

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