JP5169406B2 - 演算処理装置及びそれを用いた画像表示装置、並びに演算処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の画素に基づく画素補間の技術に関する。

液晶パネルを用いたプロジェクタや液晶ディスプレイ等の画像表示装置では、液晶の特性の経時変化やプロジェクタの光学特性などに起因して色ムラが発生することがある。そこで、各画素に対して輝度が均一とするように補正値を与えて色ムラを抑制する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。このような色ムラ抑制技術において、各画素に与える補正値を複数の代表画素に与えた補正値に基づき補間する構成が提案されている。これは、補正値を記憶する記憶容量の節約などを目的とする。

特開２００４−１５８９４１号公報 特開２００７−２４１２６２号公報

各画素の補正値を代表画素の補正値の一次補間により算出する場合には、２つの代表画素の間の距離を用いた除算を行う必要がある。この除算で用いる２つの代表画素間の距離は、代表画素を碁盤目状に配置する構成おいて代表画素の数によって変わり得る。具体的には、より精度の高い補間を行うことを目的として代表画素の数をより多く配置する場合には、代表画素間の距離はより短くなる。したがって、補間精度をユーザが選択することができる構成の画像表示装置では、補間精度の高低に応じて代表画素間の距離が大きく変化し得る。このような場合、前述の一次補間における除算を行うための回路規模が比較的大きくなってしまうという問題があった。

なお、上記問題は、液晶パネルや液晶ディスプレイを用いた画像表示装置に限らず、プラズマディスプレイ等、他の画像表示装置においても発生し得る。また、一次補間に限らず二次補間などの複数の画素を用いて補正値を補間する場合に発生し得る。また、補間により補正値を決定する場合に限らず、補間により各画素の画素値を決定する場合にも上記問題は発生し得る。すなわち、一般には、複数の画素間の距離による除算の他、複数の画素で囲まれる面積による除算など、複数の画素間の距離に関連する値による除算を行って画素補間を行う場合において、上記問題は発生し得る。

本発明は、回路規模が大型化するのを抑制しつつ、複数の画素間の距離に関連する値による除算処理を実行して画素補間を実現し得る技術を提供することを目的とする。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］複数の画素間の距離に関連する距離関連値による除算処理を行い、画素補間を行うための演算処理装置であって、前記複数の画素間の距離を取得する距離取得部と、前記複数の画素間の距離に基づき前記距離関連値を算出する距離関連値算出部と、所定数値範囲内の第１の変数を掛け合わせる乗算処理を行う第１の演算部と、２のべき乗による除算処理を行う第２の演算部と、前記距離関連値に基づき前記第１の変数の値と前記２のべき乗における指数の値とを決定する決定部と、を備え、前記演算処理装置は、前記第１の演算部を用いた乗算処理と、前記第２の演算部を用いた除算処理と、によって、前記距離関連値による除算処理を実行する、演算処理装置。

適用例１の演算処理装置では、第１の変数は所定範囲内の数値であるために、第１の演算部の回路規模を比較的小さくすることができ、また、２のべき乗による除算処理も比較的小規模な回路構成で実現できるので、回路規模が大型化するのを抑制しつつ、複数の画素間の距離に関連する値による除算を行い画素補間を実現することができる。

［適用例２］適用例１に記載の演算処理装置において、前記決定部は、前記距離関連値と前記所定数値範囲とに基づき、前記指数の値を決定する、演算処理装置。

このようにすることで、距離関連値が様々な値をとり得る場合においても、第１の変数を所定範囲内の数値に収めることができるので、回路規模の大型化を抑制できる。

［適用例３］適用例２に記載の演算処理装置であって、さらに、前記距離関連値が式１で示す前記所定数値範囲である場合に、式２の変換式を用いて前記距離関連値を一時対応値に変換する変換部と、前記一時対応値から前記第１の変数の値を決定するための変換用テーブルと、を備え、前記決定部は、（ｉ）前記一時対応値に基づき、前記変換用テーブルを参照して前記第１の変数の値を決定し、（ｉｉ）式３の導出式を用いて前記指数の値を決定し、前記変換用テーブルは、前記一時対応値と前記第１の変数の値とを、式４によって対応付けている、演算処理装置。

このようにすることで、第１の変数Ｍの数値範囲を２＾（ｎ−１）≦Ｍ＜２＾ｎとすることができる。したがって、変数ｎを調整することで、演算精度と演算処理装置の回路規模とを調整することができる。具体的には、変数ｎをより大きくすることで回路規模はより大きくなるが、演算精度をより高くすることができる。また、変数ｎをより小さくすることで演算精度はより低くなるが、回路規模をより小さくすることができる。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか一項に記載の演算処理装置において、前記演算処理装置は、画像を構成する複数の画素のうち、複数の代表画素にそれぞれ与えられる特徴量に基づき、前記複数の代表画素とは異なる対象画素についての特徴量を算出する際に、前記距離関連値による除算処理を行う、演算処理装置。

このようにすることで、回路規模が大型化することを抑制しつつ、代表画素の特徴量に基づき、対象画素の特徴量を算出することができる。したがって、例えば、画素補間を行うために各代表画素から対象画素までの距離に応じた重み付けを行って対象画素の特徴量を算出するための回路を比較的小さく構成することができる。

［適用例５］適用例１に記載の演算処理装置を備える画像表示装置。

このようにすることで、画像を表示する際の各画素の特徴量を、回路規模が大型化するのを抑制しつつ算出することができ、画像表示装置の製造コストを低廉に抑えることができる。

［適用例６］複数の画素間の距離に関連する距離関連値による除算処理を行い、画素補間を行うための演算処理方法であって、（ａ）前記複数の画素間の距離を取得する工程と、（ｂ）前記複数の画素間の距離に基づき前記距離関連値を算出する工程と、（ｃ）所定数値範囲内の第１の変数を掛け合わせる乗算処理を行う工程と、（ｄ）２のべき乗による除算処理を行う工程と、（ｅ）前記距離関連値に基づき前記第１の変数の値と前記２のべき乗における指数の値とを決定する工程と、を備える、演算処理方法。

適用例５の特徴量決定方法では、第１の変数は所定範囲内の数値であるために、工程（ｃ）を実現するための回路規模を比較的小さくすることができ、また、２のべき乗による除算処理も比較的小規模な回路構成で実現できるので、回路規模が大型化するのを抑制しつつ、複数の画素間の距離に関連する値による除算を行い画素補間を実現することができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、特徴量決定方法や演算処理装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．変形例：

Ａ．第１の実施例：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の第１の実施例における演算処理装置を適用したプロジェクタの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタ１００は、投写型プロジェクタであり、スクリーンＳｃに画像を投写表示させることができる。プロジェクタ１００は、Ａ／Ｄ変換部１０２と、画像メモリ１０３と、撮像部１０４と、撮像制御部１０５と、液晶パネル駆動部１０６と、画像処理部１１０と、画像投写部１１２と、ＣＰＵ１２０と、メモリ１２２と、操作パネル１２４とを備えている。

Ａ／Ｄ変換部１０２は、ＤＶＤプレーヤやパーソナルコンピュータなどから出力されたアナログ画像信号を入力し、これらアナログ画像信号をディジタル画像信号に変換する。画像メモリ１０３は、Ａ／Ｄ変換後の画像データを格納する。撮像部１０４はプロジェクタ１００の前面に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを備え、スクリーンＳｃに投写された画像を撮像して、ＲＧＢの各階調値から成る画像データを得ることができる。撮像制御部１０５は、撮像部１０４を制御する。画像投写部１１２は、液晶パネル１１４や図示しない照明光学系及び投写光学系を備え、画像光をスクリーンＳｃに向けて投写する。画像処理部１１０は、色ムラ補正回路１１０ａと、色ムラ補正用メモリ１１１と、を備えている。色ムラ補正回路１１０ａは、投写画像の色ムラを補正するための回路である。色ムラ補正用メモリ１１１は、変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂと、補正値格納部１１１ｂと、を備えている。補正値格納部１１１ｂは、色ムラ補正を行う際に用いる補正値を格納する。画像処理部１１０は、画像の色ムラ補正の他、画像の明るさやコントラスト等の画像処理を実行して画像メモリ１０３に画像処理後の画像データを格納する。液晶パネル駆動部１０６は、画像処理部１１０による画像処理後の画像データに基づいて液晶パネル１１４を駆動する。メモリ１２２には、図示しない色ムラ補正用プログラムが格納されており、ＣＰＵ１２０は、このプログラムを実行することにより、色ムラ補正制御部１２０ａとして機能する。操作パネル１２４は、ボタンやタッチパネルにより構成されている。

Ａ２．色ムラ補正の概要：
プロジェクタ１００（図１）では、画像を投写表示する際に色ムラ補正を行う。具体的には、色ムラ補正制御部１２０ａは、色ムラ補正回路１１０ａを制御して各画素の補正値を決定し、その補正値を用いて画像データを補正することにより色ムラ補正を行う。このとき、色ムラ補正制御部１２０ａは、各画素のうち、所定の画素間隔（ピッチ）ごとに位置する画素（以下、「代表画素」と呼ぶ）に設定されている補正値を用いて二次補間を行って各画素の補正値を決定するようにしている。

図２は、プロジェクタ１００における各画素の補正値の決定方法を模式的に示す説明図である。プロジェクタ１００では、液晶パネル１１４の各画素を所定の大きさの正方形のブロックに分け、各ブロックの頂点を代表画素とする。これら代表画素の補正値は、予め補正値格納部１１１ｂ（図１）に格納されている。色ムラ補正制御部１２０ａは、各ブロック内に配置されている各画素について、当該ブロックの頂点に位置する４つの代表画素の補正値を用いて二次補間を行って補正値を決定する。なお、代表画素の補正値の設定については後述する。

図２の例では、ブロックＢｎ内の画素ＮＰの補正値Ｚの決定方法について示している。なお、図２の例では、各ブロックは１辺が１１（ピッチ）の正方形であり、ブロックＢｎの頂点に位置する４つの画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４は代表画素として設定されている。代表画素ＳＰ１には補正値Ａが設定されている。また、代表ＳＰ２には補正値Ｂが、代表画素ＳＰ３には補正値Ｃが、代表画素ＳＰ４には補正値Ｄが、それぞれ設定されている。画素ＮＰは、代表画素ＳＰ１から右に２（ピッチ）、下に３（ピッチ）だけ離れて位置している。

色ムラ補正制御部１２０ａは、画素ＮＰの補正値を決定する際に、より近い代表画素に設定されている補正値に対してより大きな重み付けをして二次補間をするようにしている。具体的には、色ムラ補正制御部１２０ａは、色ムラ補正回路１１０ａを制御して、下記式５に相当する処理を行っている。

上記式５において、「Ｋ」は代表画素間の横の距離を示す。また、「Ｌ」は代表画素間の縦の距離を、「Ｘ」はブロックＢｎの左辺から画素ＮＰまでの距離を、「Ｙ」はブロックＢｎの上辺から画素ＮＰまでの距離を、それぞれ示す。「Ａ」〜「Ｄ」は、上述したとおり、４つの代表画素ＳＰ１〜ＳＰ４の補正値である。なお、「Ｋ×Ｌ」は、ブロックＢｎの面積であり、請求項における距離関連値に相当する。上記式５に示すように、補正値Ｚの決定において、値「Ｋ×Ｌ」による除算を行う必要がある。色ムラ補正回路１１０ａでは、かかる除算部分を、変数Ｍの乗算と２のべき乗による除算とで実行するようにしている（下記式６参照）。

これは、２のべき乗（２＾ｉ）による除算部分は、ビットシフトすることにより実現でき、比較的小規模の回路で構成することができるからである。

ここで、プロジェクタ１００では、色ムラ補正の補正精度をユーザが選択できるように構成されている。具体的には、プロジェクタ１００では、高い精度での色ムラ補正を行うモード（高精度モード）と、比較的低い精度での色ムラ補正を行うモード（低精度モード）との２種類が設定されている。ユーザは、操作パネル１２４に表示されたメニュー画面（図示省略）から、この色ムラ補正のモードを選択することができる。各モードの違いは、前述の二次補間を行う際の処理単位となるブロックの大きさの違いを意味する。すなわち、高精度モードでは比較的小さなブロックを用いて二次補間を行い、低精度モードでは比較的大きなブロックを用いて二次補間を行う。比較的小さなブロックを用いることで、補間を行うべき画素数が少なくなるために補正値の精度が高くなり、また、代表画素と補間により補正値を決定する画素（以下、「対象画素」とも呼ぶ）との距離が短くなるので、決定される補正値の精度が高くなる。本実施例では、高精度モードでは、各ブロックの大きさは前述の１辺が１１（ピッチ）の正方形である。一方、低精度モードでは、各ブロックの大きさは１辺が２０７（ピッチ）の正方形である。なお、上記例に限らず、各モードにおけるブロックの大きさは任意の大きさとすることができる。

このように、プロジェクタ１００では、色ムラ補正のモードに応じて、処理単位のブロックの大きさが異なるため、上記式５における「Ｋ×Ｌ」の値も「１２１」又は「４２８４９」と大きく異なることとなる。それに伴い、上記式６における変数Ｍの値も大きく異なり回路規模が大きくなるおそれがある。しかしながら、後述する色ムラ補正回路１１０ａでは、回路規模を大型化することなく、式６に相当する演算処理を実行可能に構成されている。

なお、前述の色ムラ補正回路１１０ｃと色ムラ補正制御部１２０ａとは、請求項における演算処理装置に相当する。また、前述の補正量は請求項における特徴量に、色ムラ補正制御部１２０ａは請求項における距離取得部に、変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂは請求項における変換用テーブルに、それぞれ相当する。

Ａ３．代表画素の補正値の設定方法：
プロジェクタ１００（図１）では、起動時においてテスト用画像を投写表示し、スクリーンＳｃに投写表示された画像を撮像部１０４によって撮像して画像データを得る。テスト用画像としては、例えば、一面グレー（Ｒ：１２８，Ｇ：１２８，Ｂ：１２８）の画像を用いることができる。また、このテスト用画像データは、予めメモリ１２２に格納しておくことができる。色ムラ補正制御部１２０ａは、撮像により得られた画像データとテスト用画像データとに基づき、代表画素となるべき位置の画素について、これら画像データの差分を求めて補正値を決定し、補正値格納部１１１ｂに格納する。例えば、或る代表画素の実測データが（Ｒ：１２０，Ｇ：１２０，Ｂ：１２８）であれば、補正値として（Ｒ：＋８，Ｇ：＋８，Ｂ：０）が決定され補正値格納部１１１ｂに格納される。このように代表画素のみを対象として実測データから補正値を求めるのは、色ムラ補正用メモリ１１１の記憶容量を節約するためである。なお、代表画素の補正値の決定は、上述したプロジェクタ１００の起動時以外にも、ユーザが色ムラ補正モードを操作パネル１２４において選択した直後や、プロジェクタ１００の電源オフ時など、任意のタイミングで行うことができる。

Ａ４．対象画素の補正値の決定方法：
図３は、図１に示す色ムラ補正回路１１０ａの詳細構成を示す説明図である。色ムラ補正回路１１０ａは、５つの乗算器１１，１２，１３，１４，３０と、加算器２０と、ビットシフト回路４０と、浮動小数点化逆数回路５０と、を備えている。図３の例では、図２に示す画素ＮＰの補正値Ｚを決定する場合を示している。乗算器１１には、色ムラ補正制御部１２０ａから「Ｋ−Ｘ」，「Ｌ−Ｙ」，「Ａ」の各変数の値が入力され、乗算器１１は、これらの値を掛け合わせる。同様に、乗算器１２は色ムラ補正制御部１２０ａから入力された「Ｘ」，「Ｌ−Ｙ」，「Ｂ」の各変数の値を、乗算器１３は色ムラ補正制御部１２０ａから入力された「Ｋ−Ｘ」，「Ｙ」，「Ｃ」の各変数の値を、乗算器１４は色ムラ補正制御部１２０ａから入力された「Ｘ」，「Ｙ」，「Ｄ」の各変数の値を、それぞれ掛け合わせる。なお、色ムラ補正制御部１２０ａは、変数Ｋ，Ｌの値として、ユーザにより選択された色ムラ補正のモードに応じた値を各乗算器１１〜１４に入力する。例えば、高精度モードが選択されている場合には、Ｋ，Ｌの値として、いずれも「１１」を入力する。加算器２０は、乗算器１１〜１４における演算結果を足し合わせる。

浮動小数点化逆数回路５０には、色ムラ補正制御部１２０ａから変数Ｋ，Ｌの各値が入力され、浮動小数点化逆数回路５０は、前述の変数Ｍ（図２）の値と、２のべき乗（２＾ｉ）における指数「ｉ」の値とを決定する。色ムラ補正制御部１２０ａ（図３）は、決定した変数Ｍの値を乗算器３０に入力し、指数ｉの値をビットシフト回路４０に入力する。乗算器３０は、加算器２０から入力される値と、浮動小数点化逆数回路５０から入力される変数Ｍの値とを掛け合わせ、演算結果をビットシフト回路４０に入力する。ビットシフト回路４０は、シフトレジスタ等からなり、乗算器３０から入力された演算結果を、浮動小数点化逆数回路５０から入力された指数「ｉ」の値だけビットシフトして補正値Ｚを得る。

なお、前述の乗算器３０は請求項における第１の演算部に相当する。また、変数Ｍは、第１の変数に、ビットシフト回路４０は請求項における第２の演算部に、浮動小数点化逆数回路５０は請求項における決定部に、それぞれ相当する。

ここで、浮動小数点化逆数回路５０は、前述の変数Ｍの値が所定の数値範囲に収まるように、変数Ｍの値と、指数ｉの値とを決定するように構成されている。具体的には、浮動小数点化逆数回路５０は、変数Ｍの値が、下記式７で表わされる数値範囲に収まるように、変数Ｍの値と、指数ｉの値とを決定する。

上記式４において指数「ｎ」は、整数である。この指数ｎの値は、予め定めた値とすることもでき、また、ユーザが操作パネル１２４のメニュー画面から設定することもできる。図３の例では、指数ｎの値は「１０」であり、２＾９（５１２（１０進法））≦Ｍ＜２＾１０（１０２４（１０進法））となっている。プロジェクタ１００では、変数Ｍの値の範囲を所定範囲内に収めることによって、乗算器３０の回路規模を比較的小さくするように構成されている。

図４は、図３に示す浮動小数点化逆数回路５０の詳細構成を示す説明図である。浮動小数点化逆数回路５０は、乗算器５２と、正規化回路５４と、変数Ｍ決定回路５６と、指数ｉ決定回路５８とを備えている。乗算器５２には、色ムラ補正制御部１２０ａから変数Ｋ，Ｌの各値が入力され、乗算器５２は、これら変数Ｋ，Ｌの値を掛け合わせ、演算結果を正規化回路５４と指数ｉ決定回路５８とに出力する。正規化回路５４は、乗算器５２から入力される演算結果（Ｋ×Ｌ）を、所定の数値範囲内の一時対応値Ｇに変換して、変数Ｍ決定回路５６に出力する。変数Ｍ決定回路５６は、正規化回路５４から入力された一時対応値Ｇに基づき、変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂ（図１）を参照して変数Ｍを決定して乗算器３０（図３）に出力する。指数ｉ決定回路５８は、乗算器５２から入力された演算結果（Ｋ×Ｌ）に基づき、指数ｉの値を決定してビットシフト回路４０（図３）に出力する。なお、前述の乗算器５２は、請求項における距離関連値算出部に相当する。また、前述の正規化回路５４は、請求項における変換部に相当する。

低精度モード（Ｋ，Ｌ＝２０７）が選択され、上記式７における指数ｎが「１０」である場合について、変数Ｍの値と指数ｉの値との決定方法について具体的に説明する。乗算器５２には、変数Ｋ，Ｌの値として「２０７」が入力されるので、乗算器５２は、「４２８４９（１０進法）」を出力する。なお、実際の出力する値は２進数である。正規化回路５４は、入力された演算結果（２進法）の上位ｎビットを取り一時対応値Ｇとする。ここで、「ｎ」は前述の指数ｎの値である。なお、演算結果（２進法）がｎビットよりも小さい場合には、足りない桁に「０」を設定して一時対応値Ｇを得る。

図５は、正規化回路５４における処理結果の得られる一時対応値Ｇの一例を示す説明図である。図５において、上段は変数Ｋ，Ｌの値が２０７の場合に得られる一時対応値Ｇを示し、下段は変数Ｋ，Ｌの値が１１の場合に得られる一時対応値Ｇを示している。変数Ｋ，Ｌの値が２０７の場合には、Ｋ×Ｌの値は４２８４９（１０進法）であるので、上位１０ビットを取った場合には、一時対応値Ｇは、６６９（１０進法）となる。変数Ｋ，Ｌの値が１１の場合には、Ｋ×Ｌの値は１２１（１０進法）であり７ビットで表現される。したがって、下位３ビットを「０」に設定して、一時対応値Ｇ「０ｄ９６８」を得る。以上の正規化回路５４における処理は、下記式８に示す演算処理に相当する。

上記式８において「ｎ」は、前述の指数ｎの値であり、ｕは、下記式９に示すＫ×Ｌの数値範囲における指数ｕを意味する。なお、Ｋ×Ｌが４２８４９（１０進法）の場合、指数ｕは、「１６」となる。

すなわち、上記式８，９の意味するところは、Ｋ×Ｌの値を、下記式１０に示す数値範囲内の値に正規化した値（一時対応値Ｇ）に変換することである。なお、指数ｎをより大きな値として設定するほど演算精度は向上するが、回路規模はより大きくなる。したがって、ユーザは、演算精度と回路規模とを勘案して適切な指数ｎの値を予め実験等によって得ておき設定することができる。

変数Ｍ決定回路５６（図４）には、上述したように、「６６９（１０進法）」が入力されるので、変数Ｍ決定回路５６は、この「６６９（１０進法）」に基づき、変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂを参照して変数Ｍの値を決定する。

図６は、図１に示す変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂの設定内容を模式的に示す説明図である。変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂは、前述の指数ｎの値ごとに用意された複数のテーブルで構成されており、各テーブルでは、一時対応値Ｇと変数Ｍとが対応付けられている。図６では、指数ｎの値が「１０」の場合のテーブル内容を示している。ここで、一時対応値Ｇの値と変数Ｍの値とは、下記式１１に示す関係が成立するように設定されている。なお、一時対応値Ｇの値として「６６９（１０進法）」（低精度モード）、及び「９６８（１０進法）」（高精度モード）以外の値についても設定されているのは、プロジェクタ１００において、上述した高／低の２モード以外にも任意の精度で（Ｋ，Ｌが任意の長さで）補間を行う場合にも対応し得るためである。

前述のように、一時対応値Ｇの値が「６６９（１０進法）」の場合には、変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂを参照して、変数Ｍの値として、「７８３（１０進法）」が決定されることとなる。

一方、指数ｉ決定回路５８（図４）にも、乗算器５２の演算結果「４２８４９（１０進法）」が入力される。指数ｉ決定回路５８は、下記式１２に示す演算を行って、指数ｉの値を決定する。

上記式１２において、変数ｕは、前述の式９における指数ｕと同じ値である。また、変数ｎは、前述の式７における指数ｎの値と同じである。したがって、上述したように、Ｋ，Ｌ＝２０７であり、指数ｎが「１０」であり、指数ｕが「１６」であれば、指数ｉの値として「２５」が決定される。以上の処理によって、変数Ｍを上記式７の数値範囲に収めつつ、Ｋ×Ｌによる除算演算処理（図１）が可能となる。ここで、上記浮動小数点化逆数回路５０における処理の原理について、図７を用いて説明する。

図７は、浮動小数点化逆数回路５０によって変数Ｍ及び指数ｉの各値を決定する原理を模式的に示す説明図である。図７において、最上段は、上記式８に相当する。この式８から１／ＫＬ（上記式５，図２参照）を求める算出式を導くと、下記式１３を得ることができる。

式１３では、「２＾（２ｎ−１）／Ｇ」の数値範囲が、下記式１４に示す数値範囲となるようにしている。すなわち、上述したように、一時対応値Ｇの数値範囲は上記式１０に示す範囲となっているので、１／Ｇに対して、２＾（２ｎ−１）を掛け合わせることで、「２＾（２ｎ−１）／Ｇ」の数値範囲は、下記式１４に示す数値範囲となる。

したがって、この「２＾（２ｎ−１）／Ｇ」を変数Ｍとして決定し、式１３における「ｎ＋ｕ−１」を指数ｉとして決定することで、変数Ｍを所定の数値範囲（式７参照）に収めつつ、Ｋ×Ｌによる除算処理（図１，式５参照）を行うことが可能となる。そして、上述した正規化回路５４における処理は、Ｋ×Ｌの値を、上記式１０に示す数値範囲内の値に正規化した値（一時対応値Ｇ）に変換することで１／Ｇの値を所定の数値範囲の値にする処理に相当する。また、上述した変数Ｍ決定回路５６における処理は、１／Ｇに対して、２＾（２ｎ−１）を掛け合わせる処理に相当する。また、上述した指数ｉ決定回路５８の処理は、式１３における「ｎ＋ｕ−１」を求める演算処理に相当する。

図８は、本実施例において算出される変数Ｍと補正値Ｚとを示す説明図である。図８において、各変数（Ｋ，Ｌ，ｉ等）は、上述した各変数を意味する。また、「実際のＺ」とは、上記色ムラ補正回路１１０ａ（図３）を用いずに算出した場合の補正値Ｚ（机上計算結果）を、「回路出力Ｚ」とは、上記色ムラ補正回路１１０ａを用いて算出した補正値Ｚを、「誤差」とは、「実際のＺ」から「回路出力Ｚ」を引いた値を、それぞれ意味する。

上述したように、低精度モード（Ｋ，Ｌ＝２０７）の場合には、変数Ｍの値は「７８３（１０進法）」となる。また、高精度モード（Ｋ，Ｌ＝１１）の場合には、変数Ｍの値は「５４２（１０進法）」となる。変数Ｍ値は、式７に示す値に正規化されているので、ｎ＝１０の場合には、浮動小数点化逆数回路５０や乗算器３０では、変数Ｍを扱うのに少なくとも９ビットを必要とする。なお、色ムラ補正回路１１０ａにおいて決定される補正値Ｚの誤差は、高精度モードと低精度モードとのいずれにおいても「１」以下となっている。

図９は、比較例としての従来における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。この従来の色ムラ補正回路１０００は、浮動小数点化逆数回路５０に代えて変数Ｍ決定回路４９を備えている点と、ビットシフト回路４０に代えてビットシフト回路４０ａを備えている点とにおいて、上述した第１の実施例の色ムラ補正回路１１０ａ（図３）と異なる。ビットシフト回路４０ａでは、シフトするビット数は予め定められている。このシフトビット数は、回路出力の補正値Ｚと、机上計算結果（「実際のＺ」）との誤差が極めて小さくなる（１以下となる）ように、予め実験等により最適化されている。

図１０は、図９に示すビットシフト回路４０ａのシフトビット数を変えた場合における補正値Ｚ及び変数Ｍの値を示す説明図である。図１０の例では、ｉ（シフトビット数）＝１４のパターン（パターンα）と、ｉ＝１６のパターン（パターンβ）と、ｉ＝２０のパターン（パターンγ）と、ｉ＝２１のパターン（パターンδ）とにおける、色ムラ補正回路１０００から出力される補正値Ｚ（「回路出力Ｚ」）と、机上計算による補正値Ｚ（「実際のＺ」）とを示している。なお、図１０に示す各変数は、前述の図８の各変数と同じである。

パターンαでは、補正値の誤差は、低精度モード（Ｋ，Ｌ＝１０７）において非常に大きくなっている。そして、パターンα，β，γ，δの順番に、両モードにおいて誤差は次第に小さくなっていく。パターンδでは、両モードにおいて誤差が「１」以下となり、上述した第１の実施例における誤差（図８参照）と同程度となっている。そして、従来の色ムラ補正回路１０００では、パターンα〜δの結果に基づき、ビットシフト回路４０ａにおけるシフトビット数を「２１」の固定値として設定する。ここで、変数Ｍの値について考えると、図１０に示すように変数ｉの値が大きくなるに従い、パターンα，β，γ，δの順番で、次第に大きくなっている。そして、パターンδでは、低精度モードで「４９」となり、高精度モードで「１７３３２」となっている。したがって、変数Ｍ決定回路４９や乗算器３０では、変数Ｍを扱うのに少なくとも１５ビットを必要とする。

以上説明したように、第１の実施例のプロジェクタ１００では、代表画素の補正値を用いた二次補間を行う際に、Ｋ×Ｌによる除算演算部分を、所定の数値範囲の変数Ｍによる乗算と、指数が変わり得る２のべき乗の除算として実行するように構成されている。それゆえ、変数Ｍを比較的狭い数値範囲の値とすることで、浮動小数点化逆数回路５０や乗算器３０において、変数Ｍを扱うのに必要とするビット数を比較的小さくすることができる。したがって、色ムラ補正回路１１０ａの回路規模が大型化することを抑制しつつ、代表画素の補正値に基づき各画素の補正値を算出することができる。

Ｂ．第２の実施例：
図１１は、第２の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。第２の実施例におけるプロジェクタは、色ムラ補正回路の構成と、浮動小数点化逆数回路の構成とにおいて、第１の実施例と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。

具体的には、第２の実施例の色ムラ補正回路１１０ｂは、前述の４つの乗算器１１〜１４と加算器２０との間に、それぞれビットシフト回路が配置されている。具体的には、乗算器１１と加算器２０との間にビットシフト回路４１ａが配置されている。また、乗算器１２と加算器２０との間にビットシフト回路４１ｂが、乗算器１３と加算器２０との間にビットシフト回路４１ｃが、乗算器１４と加算器２０との間にビットシフト回路４１ｄが、それぞれ配置されている。第２の実施例の浮動小数点化逆数回路５０ａは、指数ｉ１の値を前述の４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄに対してそれぞれ出力する。また、浮動小数点化逆数回路５０ａは、指数ｉ２の値をビットシフト回路４０に対して出力する。ここで、指数ｉ１と、指数ｉ２とは、下記１６の関係が成り立つ。

すなわち、浮動小数点化逆数回路５０ａでは、指数ｉ決定回路５８（図４）の後段において、決定した指数ｉの値を指数ｉ１と指数ｉ２とに分割する回路（図示省略）を備えている。なお、指数ｉの値の分割方法としては、例えば、１／２ずつにする、或いは、所定の割合（１：２等）に分割するなど任意の方法を採用することができる。以上の構成を有する色ムラ補正回路１１０ｂによる処理は、下記式１６に示す演算に相当する。

以上の構成を有する第２の実施例のプロジェクタも、第１の実施例のプロジェクタ１００と同様の効果を奏する。また、色ムラ補正回路１１０ｂでは、４つの乗算器１１〜１４からの出力を予めｉ１ビット分シフトしているので、加算器２０から乗算器３０に入力される数値を比較的小さい値とすることができる。それゆえ、乗算器３０の回路規模を比較的小さくすることができる。

Ｃ．第３の実施例：
図１２は、第３の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。第３の実施例におけるプロジェクタは、色ムラ補正回路の構成と、浮動小数点化逆数回路の構成とにおいて、第１の実施例と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。

具体的には、第３の実施例の色ムラ補正回路１１０ｃは、前述の４つの乗算器１１〜１４の後段に、４つの乗算器６１〜６４を備えている。また、４つの乗算器６１〜６４の後段に４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄを備えている。これら４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄは、上述した第２の実施例の４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄと同じである。また、４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄの後段に４つの乗算器７１〜７４を備えている。そして、４つの乗算器７１〜７４からの出力が前述の加算器２０に入力される。また、加算器２０とビットシフト回路４０との間には、乗算器３０は存在していない。浮動小数点化逆数回路５０ａは、上述した第２の実施例の浮動小数点化逆数回路５０ａと同じである。

４つの乗算器１１〜１４に入力される変数の値は、第１の実施例と異なる。具体的には、４つの乗算器１１〜１４には、代表画素の補正値Ａ〜Ｄは入力されない。４つの乗算器６１〜６４には、浮動小数点化逆数回路５０ａから変数Ｍの値が入力される。４つのビットシフト回路４１ａ〜４１ｄには、それぞれ浮動小数点化逆数回路５０ａから指数ｉ１が入力される。ビットシフト回路４１ａは、乗算器６１から入力される値をｉ１ビットだけビットシフトする。同様に、ビットシフト回路４１ｂは乗算器６２から入力される値を、ビットシフト回路４１ｃは乗算器６３から入力される値を、ビットシフト回路４１ｄは乗算器６４から入力される値を、それぞれｉ１ビットだけビットシフトする。４つの乗算器７１〜７４には、代表画素の補正値Ａ〜Ｄが入力される。具体的には、乗算器７１には、補正値Ａが入力される。また、乗算器７２には補正値Ｂが、乗算器７３には補正値Ｃが、乗算器７４には補正値Ｄが、それぞれ入力される。ビットシフト回路４０には、浮動小数点化逆数回路５０ａから指数ｉ２の値が入力され、ビットシフト回路４０は、加算器２０からの入力値をｉ２ビット分だけビットシフトする。以上の構成を有する色ムラ補正回路１１０ｃによる処理は、下記式１７に示す演算に相当する。

以上の構成を有する第３の実施例のプロジェクタも、第１の実施例のプロジェクタ１００と同様の効果を奏する。また、色ムラ補正回路１１０ｃでは、代表画素の補正値Ａ〜Ｄは、回路内において比較的後段側で入力されている。したがって、色ムラ補正回路において比較的前段側で補正値Ａ〜Ｄを入力する構成に比べて、代表画素の補正値に生じる誤差をより小さくすることができる。また、乗算器１１〜１４に入力される変数は、それぞれ２つであるので、乗算器１１〜１４を比較的小規模な回路として構成することができる。

Ｄ．第４の実施例：
図１３は、第４の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。第４の実施例におけるプロジェクタは、色ムラ補正回路の構成と、変数Ｍの値及び指数ｉの値の決定方法において第１の実施例と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。

具体的には、第４の実施例の色ムラ補正回路１１０ｄは、浮動小数点化逆数回路５０に代えて変数決定回路５１を備えている。変数決定回路５１は、変数Ｋ，Ｌの値を入力して、変数Ｍの値と、指数ｉの値とを決定する。そして、変数決定回路５１は、決定した変数Ｍの値を乗算器３０に対して出力する。また、変数決定回路５１は、決定した指数ｉの値をビットシフト回路４０に対して出力する。ここで、第４の実施例のプロジェクタでは、上述した変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂ（図１）に代えて、変数決定用テーブルｔｂ２が色ムラ補正用メモリ１１１に格納されている。そして、変数決定回路５１は、この変数決定用テーブルｔｂ２を参照して、入力された変数Ｋ，Ｌの値に基づき、変数Ｍの値及び指数ｉの値を決定する。

図１４は、図１３に示す変数決定用テーブルｔｂ２の設定内容を模式的に示す説明図である。図１４に示すように、変数決定用テーブルｔｂ２では、Ｋ×Ｌの値に対して、それぞれ変数Ｍの値と、指数ｉの値とが予め対応付けられている。これらの各値については、予め、上述した浮動小数点化逆数回路５０（図４）に相当する演算を行い、得られた値を設定しておく。

以上の構成を有する第４の実施例のプロジェクタにおいても、変数Ｍを比較的狭い数値範囲の値とすることができるので、変数決定回路５１や乗算器３０において、変数Ｍを扱うのに必要とするビット数を比較的小さくすることができる。したがって、色ムラ補正回路１１０ｄの回路規模が大型化することを抑制することができる。

Ｅ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｅ１．変形例１：
上述した各実施例では、指数ｉの値は、各対象画素の補正値Ｚを算出するたびに、指数ｉ決定回路５８（図４）又は変数決定回路５１（図１３）によって決定されていたが、これに代えて、予め定められた固定値を設定することもできる。具体的には、変数Ｋ，Ｌの値が所定の数値範囲内でのみ変化し得る構成であれば、指数ｕの値は固定値となる。そして、演算精度を一定として変数ｎの値も固定値とすれば、指数ｉの値は、上記式１２に示すように固定値となる。したがって、ビットシフト回路４０（図３，図１３）に対して、固定値ｉを直接入力する構成とすることもできる。すなわち、一般には、ビットシフト回路４０におけるビットシフト量（指数ｉ）を任意の方法で決定する構成を、本発明の演算処理装置に採用することができる。

Ｅ２．変形例２：
上述した各実施例では、乗算器３０（図３，１１，１３）や乗算器６１〜６４（図１２）では、変数Ｍの値（５１２〜１０２３）を扱うのに９ビット必要であったが、８ビットで扱うようにすることもできる。具体的には、以下のごとく実現可能である。浮動小数点化逆数回路５０，５０ａや変数決定回路５１において求められる値は、５１２〜１０２３（１０進法）の範囲内の数値であるので、必ず最上位１ビットは「１」となる。そこで、この１ビットを除いた下位８ビットで表わされる値（０〜５１１：１０進法）を変数Ｍとして乗算器３０，６１〜６４に入力する。なお、この場合、例えば乗算器３０（図３）では、加算器２０からの出力結果に対して変数Ｍを掛け合わせると共に、加算器２０からの出力結果に対して５１２（１０進法）を掛け合わせ、これら２つの乗算結果を足し合わせて出力値とすることが好ましい。以上の構成によって、乗算器３０，６１〜６４の回路規模をより小さくすることができる。

Ｅ３．変形例３：
上述した各実施例では、補正値Ｚを求めるのに４つの代表画素の補正値を用いた二次補間処理を行っていたが、これに限らず、２つの代表画素の補正値を用いた補間（線形補間）や、３つの代表画素を用いた二次補間など、複数の代表画素の補正値を用いて補間を行う任意の構成を採用することができる。また、各対象画素の補正値を求める場合に限らず、各対象画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を求める場合に、代表画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を用いて、上述した色ムラ補正回路１１０ｃを適用することもできる。すなわち、複数の代表画素にそれぞれ与えられる特徴量に基づき対象画素の特徴量を算出する場合において、本発明の演算処理装置を適用することができる。さらに、対象画素の補正値や画素値等の特徴量を算出する場合に限らず、複数の画素間の距離に関連した値による除算処理を実行する任意の場合において、本発明の演算処理装置を適用することができる。

Ｅ４．変形例４：
上述した各実施例では、各対象画素の補正値を求めるタイミングは、プロジェクタ１００が画像を投写表示するタイミングであったが、これに代えて、代表画素の補正値を求めるのと同じタイミングで求めておき、予め補正値格納部１１１ｂに格納しておく構成とすることもできる。この構成においても、各対象画素の補正値を求めるのに上述した色ムラ補正回路１１０ｃを用いることで、比較的小規模の回路で色ムラ補正回路１１０ｃを構成することができる。

Ｅ５．変形例５：
上述した各実施例は、プロジェクタ１００への適用例であったが、プロジェクタ１００に限らず、他の画像表示装置に本発明を適用することもできる。例えば、投写型プロジェクタに代えて、背面投写型のリアプロジェクションＴＶ受像機や、プラズマディスプレイなど、色ムラ補正を行う任意の画像表示装置に適用することができる。また、画像表示装置に限らず、色ムラ補正を行って補正後の画像データを生成する画像処理装置に適用することもできる。このような画像処理装置としては、例えば、コンピュータディスプレイ等に表示させる画像の色ムラを補正するコンピュータ本体を採用することができる。なお、コンピュータ本体に本発明の演算処理装置を適用した場合、補間精度は一定でも、コンピュータ本体に接続されるディスプレイの解像度によって、上述した変数Ｋ，Ｌの値が変化し得る。この場合であっても、本発明によれば、変数Ｋ，Ｌの変化に関わらず、補正値Ｚの値を精度良く求めることができる。

Ｅ６．変形例６：
上述した実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

本発明の第１の実施例における演算処理装置を適用したプロジェクタの概略構成を示す説明図である。 プロジェクタ１００における各画素の補正値の決定方法を模式的に示す説明図である。 図１に示す色ムラ補正回路１１０ａの詳細構成を示す説明図である。 図３に示す浮動小数点化逆数回路５０の詳細構成を示す説明図である。 正規化回路５４における処理結果の得られる一時対応値Ｇの一例を示す説明図である。 図１に示す変数Ｍ決定用テーブルＭｔｂの設定内容を模式的に示す説明図である。 浮動小数点化逆数回路５０によって変数Ｍ及び指数ｉの各値を決定する原理を模式的に示す説明図である。 本実施例において算出される変数Ｍと補正値Ｚとを示す説明図である。 比較例としての従来における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。 図９に示すビットシフト回路４０ａのシフトビット数を変えた場合における補正値Ｚ及び変数Ｍの値を示す説明図である。 第２の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。 第３の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。 第４の実施例における色ムラ補正回路の構成を示す説明図である。 図１３に示す変数決定用テーブルｔｂ２の設定内容を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１１〜１４…乗算器、２０…加算器、３０…乗算器、４０，４０ａ…ビットシフト回路、４１ａ〜４１ｄ…ビットシフト回路、５０，５０ａ…浮動小数点化逆数回路、５１…変数決定回路、５２…乗算器、５４…正規化回路、５６…変数Ｍ決定回路、５８…指数ｉ決定回路、６１〜６４…乗算器、７１〜７４…乗算器、１００…プロジェクタ、１０３…画像メモリ、１０４…撮像部、１０５…撮像制御部、１０６…液晶パネル駆動部、１１０…画像処理部、１１０ａ〜１１０ｄ…色ムラ補正回路、１１１…色ムラ補正用メモリ、１１１ｂ…補正値格納部、１１２…画像投写部、１１４…液晶パネル、１２０…ＣＰＵ、１２０ａ…色ムラ補正制御部、１２２…メモリ、１２４…操作パネル、１０００…色ムラ補正回路、Ｍｔｂ…変数Ｍ決定用テーブル、Ｚ…補正値、Ａ〜Ｄ…代表画素の補正値、Ｍ…変数、Ｇ…一時対応値、Ｋ…変数、ｉ…指数、ｎ…指数、ＮＰ…画素、ＳＰ１〜ＳＰ４…代表画素、Ｓｃ…スクリーン、Ｂｎ…ブロック

Claims (6)

1. 画像を構成する複数の画素間の距離に関連する距離関連値による除算処理を行い、画素補間を行うための演算処理装置であって、
   前記複数の画素間の距離を取得する距離取得部と、
   前記複数の画素間の距離に基づき前記距離関連値を算出する距離関連値算出部と、
   所定数値範囲内の第１の変数を掛け合わせる乗算処理を行う第１の演算部と、
   ２のべき乗による除算処理を行う第２の演算部と、
   前記距離関連値に基づき前記第１の変数の値と前記２のべき乗における指数の値とを決定する決定部と、
   を備え、
   前記演算処理装置は、前記第１の演算部を用いた乗算処理と、前記第２の演算部を用いた除算処理と、によって、前記距離関連値による除算処理を実行する、演算処理装置。
2. 請求項１に記載の演算処理装置において、
   前記決定部は、前記距離関連値と前記所定数値範囲とに基づき、前記指数の値を決定する、演算処理装置。
3. 請求項２に記載の演算処理装置であって、さらに、
   前記距離関連値が式１で示す前記所定数値範囲である場合に、式２の変換式を用いて前記距離関連値を一時対応値に変換する変換部と、
   前記一時対応値から前記第１の変数の値を決定するための変換用テーブルと、
   を備え、
   前記決定部は、
   （ｉ）前記一時対応値に基づき、前記変換用テーブルを参照して前記第１の変数の値を決定し、
   （ｉｉ）式３の導出式を用いて前記指数の値を決定し、
   前記変換用テーブルは、前記一時対応値と前記第１の変数の値とを、式４によって対応付けている、演算処理装置。
   

   

   

   

   
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の演算処理装置において、
   前記演算処理装置は、画像を構成する複数の画素のうち、複数の代表画素にそれぞれ与えられる特徴量に基づき、前記複数の代表画素とは異なる対象画素についての特徴量を算出する際に、前記距離関連値による除算処理を行う、演算処理装置。
5. 請求項４に記載の演算処理装置を備える画像表示装置。
6. 画像を構成する複数の画素間の距離に関連する距離関連値による除算処理を行い、画素補間を行うための演算処理方法であって、
   （ａ）前記複数の画素間の距離を取得する工程と、
   （ｂ）前記複数の画素間の距離に基づき前記距離関連値を算出する工程と、
   （ｃ）所定数値範囲内の第１の変数を掛け合わせる乗算処理を行う工程と、
   （ｄ）２のべき乗による除算処理を行う工程と、
   （ｅ）前記距離関連値に基づき前記第１の変数の値と前記２のべき乗における指数の値とを決定する工程と、
   を備える、演算処理方法。

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