JP5591286B2

JP5591286B2 - 画像表示装置、画像表示システム、測定方法及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP5591286B2
Application number: JP2012139119A
Authority: JP
Inventors: 良和坂井; 裕介伴場; 哲也安田
Original assignee: Eizo Corp
Current assignee: Eizo Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: JP2014002325A

Description

本発明は、キャリブレーションなどを行う際に表示デバイスの特性を測定する画像表示装置、画像表示システム、測定方法及びコンピュータプログラムに関する。

液晶パネル又はＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示デバイスを備える画像表示装置は、入力画像信号の階調特性を表示デバイスの階調特性に合わせて補正する処理、いわゆるγ補正の処理を行っている。画像表示装置のγ補正処理では、入力画像信号の階調値と補正後の出力画像信号の階調値とが対応付けられたＬＵＴ（Look Up Table、ルックアップテーブル）が用いられる。ＬＵＴは、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などのメモリ素子を用いて実現され、入力画像信号の階調値をＳＲＡＭのアドレスに対応付け、各アドレスに対して出力画像信号の階調値をデータとして記憶しておく。

従来の画像表示装置は、上記のようなＬＵＴを１つ備え、ＰＣ（PersonalComputer）などからの入力画像信号に対してＬＵＴを用いた補正処理を行った後、画像信号処理部が色補正などの種々の画像信号処理を行って表示デバイスに画像を表示している。またＬＵＴを２つ備える画像表示装置もあり（例えば特許文献１の図１１等参照）、このような画像表示装置は、入力画像信号に対して第１のＬＵＴを用いた補正処理を行った後に画像信号処理部が色補正などの種々の画像信号処理を行い、画像信号処理後の画像信号に対して第２のＬＵＴを用いた補正処理を行って表示デバイスに画像を表示する。ＬＵＴを２つ備える画像表示装置は、ＬＵＴを１つ備える画像表示装置と比較して、高度な色制御などを行うことができるという利点がある。

画像表示装置では、経年変化などによって表示デバイスの階調特性が変化する可能性がある。経年変化が生じた場合、画像表示装置では画像表示に係る種々の特性を更新する処理（いわゆるキャリブレーション）を行うことが好ましく、これにより高品質な画像の表示を維持することができる。キャリブレーションにおいては、例えばセンサなどを用いて表示デバイスが表示した画像の輝度又は色度等を測定し、測定結果に基づいて経年変化の影響を相殺し得るＬＵＴの値を算出して、ＬＵＴの値を更新する処理を行う。上記のようにＬＵＴを２つ備える画像表示装置では、例えばキャリブレーションにより第１のＬＵＴを更新する（ただし、第２のＬＵＴを更新してもよい）。

特開２０１１−９５２８５号公報

ＬＵＴを１つ備えた画像表示装置では、キャリブレーションを行う際に更新対象であるＬＵＴによる補正処理を行わずに表示デバイスの階調特性を測定することによって、表示デバイスそのものの（又はそれに近い）特性を測定することができるため、精度のよいキャリブレーションを行うことができる。これに対してＬＵＴを２つ備えた画像表示装置では、更新対象である第１のＬＵＴによる補正処理を行わずに表示デバイスの階調特性を測定した場合であっても、第２のＬＵＴによる補正処理は行われるため、表示デバイスそのものの特性を測定することができず、キャリブレーションの精度が低いという問題がある。また表示デバイスそのものの特性を測定することができないため、例えば複数の第１のＬＵＴを予め記憶し、ユーザの画質設定などに応じて第１のＬＵＴを切り替える構成の場合に、各第１のＬＵＴについてキャリブレーション処理を行う必要が生じ、キャリブレーション時間が増大するという問題がある。

即ち、従来の画像表示装置では、ＬＵＴを１つ備える構成の場合、高度な色制御などを行うことはできないがキャリブレーションを高精度且つ高速に行うことができるという特徴があり、これに対してＬＵＴを２つ備える構成の場合、表示画質は高いがキャリブレーション精度が低く且つ時間がかかるという特徴がある。例えば第２のＬＵＴにて表示デバイスをγ＝１．０の特性とする変換を行うことにより、画像信号処理部は表示デバイスが線形特性であるとみなして画像信号処理を行うことができ、線形補間などの処理を用いて高精度な画像信号処理を高速に行うことが可能となる。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＬＵＴを２つ備えることで表示画質を高めると共に、キャリブレーションを精度よく且つ高速に行うことができる画像表示装置、画像表示システム、測定方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明に係る画像表示装置は、任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示装置であって、前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルと、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定手段と、該測定手段が測定を行う際に、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えるテーブル切替手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記第２ルックアップテーブルが、前記画像信号処理部からみて前記表示デバイスをγ＝１．０のγ特性とする変換値が記憶してあることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記第３ルックアップテーブルが、前記表示デバイスのγ特性に相当する入力階調値及び出力階調値の対応が記憶してあり、前記第２ルックアップテーブルは、前記表示デバイスのγ特性の逆関数に相当する入力階調値及び出力階調値の対応が記憶してあることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記測定手段の測定結果に応じて、前記第１ルックアップテーブル又は前記第２ルックアップテーブルを更新する更新手段を更に備えることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示システムは、画像を表示する表示デバイスを有する画像表示装置と、該画像表示装置にて表示する画像に係る画像信号を出力する画像信号出力装置とを備える画像表示システムにおいて、任意のγ特性を得るために、前記画像信号出力装置が出力した画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルと、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定手段と、該測定手段が測定を行う際に、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えるテーブル切替手段とを備え、前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、前記第１ルックアップテーブル、前記画像信号処理部、前記第２ルックアップテーブル及び前記測定手段は、前記画像表示装置又は前記画像信号出力装置に設けてあり、前記第３ルックアップテーブル及び前記テーブル切替手段は、前記第１ルックアップテーブルが設けられた前記画像表示装置又は前記画像信号出力装置に設けてあることを特徴とする。

また、本発明に係る測定方法は、任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示システムにて、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定方法であって、前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルを設けておき、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えて、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定することを特徴とする。

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示システムに含まれるコンピュータに、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定させるコンピュータプログラムであって、前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルを記憶しておき、前記コンピュータに、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えさせるステップと、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する処理を行わせるステップとを実行させることを特徴とする。

本発明においては、入力画像を第１ルックアップテーブルにて変換し、変換した画像に対する画像処理を画像処理部にて行い、画像処理後の画像を第２ルックアップテーブルにて変換し、変換した画像を表示デバイスに表示する。第１ルックアップテーブル、画像処理部及び第２ルックアップテーブルによる処理は、画像表示装置が行ってもよく、画像表示装置に接続されたＰＣなどの外部装置にて行ってもよい。
キャリブレーションなどのために表示デバイスの出力物理量（例えば表示画像の輝度又は色度等）を測定する際には、第１ルックアップテーブルを第３ルックアップテーブルに切り替え、第３ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルによる変換が行われた表示画像に対して測定を行う。第３ルックアップテーブルは、第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する値を記憶したルックアップテーブルである。これにより測定時には、第３ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルの変換が相殺されるため、第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルが存在しない場合の表示デバイスの出力物理量（即ち、表示デバイスそのものによる（又はそれに近い）出力物理量）を測定することができる。
表示デバイスそのものの出力物理量を測定することができるため、精度のよい測定を行うことができ、測定結果を用いて種々のキャリブレーションを行うことができる。また通常の画像表示を行う場合にユーザの設定などに応じて複数の第１ルックアップテーブルを切り替える構成であっても、表示デバイスそのものの出力物理量から各第１ルックアップテーブルの適正な値を算出することが可能であるため、第１ルックアップテーブル毎に測定を行う必要がなく、キャリブレーションを短時間で行うことが可能となる。

また、本発明においては、第２ルックアップテーブルには、画像処理部からみて表示デバイスをγ＝１．０のγ特性とする変換値を記憶しておく。これにより画像処理部は、表示デバイスのγ特性をγ＝１．０、即ち線形特性であるとみなして画像処理を行うことができ、例えば線形補間などの処理を用いて高精度な画像処理を高速に行うことが可能となる。

また、本発明においては、第３ルックアップテーブルには、表示デバイスのγ特性に相当する値を記憶する。例えば画像表示装置の製造工程などにおいて、表示デバイス単体でのγ特性を測定し、この測定結果を第３ルックアップテーブルに記憶することができる。これに対して第２ルックアップテーブルには、表示デバイスのγ特性の逆関数に相当する値を記憶する。例えば画像表示装置の製造工程などにおいて測定した表示デバイス単体でのγ特性から逆関数を算出し、算出結果を第２ルックアップテーブルに記憶することができる。
これにより、画像表示装置の通常動作時は第２ルックアップテーブルの変換にて表示デバイスのγ特性を相殺し、画像処理部からみて表示デバイスのγ特性をγ＝１．０とすることができる。また測定時は第３ルックアップテーブルの変換及び第２ルックアップテーブルの変換を相殺し、表示デバイスのγ特性を測定することができる。

また、本発明においては、表示デバイスの測定結果に応じて、第１ルックアップテーブル又は第２ルックアップテーブルの値を更新する。上記のような測定を行うことによって表示デバイスそのものの特性を測定することができるため、例えば測定特性の目標特性に対するズレを算出し、このズレを相殺し得る値となるように、第１ルックアップテーブル又は第２ルックアップテーブルの一方又は両方を更新することができる。このような更新を行うことによって、画像表示装置の表示品質を維持することができる。

本発明による場合は、第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルを備えることにより高画質での表示を行うことができる。また、キャリブレーションなどの際に、第１ルックアップテーブルを第２ルックアップテーブルの変換を相殺する第３ルックアップテーブルに切り替えて表示デバイスの出力物理量の測定を行うことにより、表示デバイスそのものの出力物理量を精度よく測定することができ、キャリブレーションなどを短時間で行うことができる。

本実施の形態に係る画像表示システムの構成を示すブロック図である。第１ＬＵＴ及び第２ＬＵＴによる変換処理を説明するための模式図である。表示パネルの測定処理を説明するための模式図である。画像表示装置が行うキャリブレーション処理の手順を示すフローチャートである。キャリブレーション精度の検証結果を示すグラフである。測定対象の表示パネルの一特性例を示すグラフである。従来の画像表示装置での測定処理を説明するための模式図である。本発明に係る画像表示装置での測定処理を説明するための模式図である。変形例に係る画像表示システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る画像表示システムの構成を示すブロック図である。図において１は、ＰＣ５からの入力画像信号に応じて表示パネル１５に画像を表示する画像表示装置である。画像表示装置１は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、画像信号処理部１４、表示パネル１５、センサ１６、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２等を備えて構成されている。

ＰＣ５は、汎用的なコンピュータであり、ユーザの操作などに応じて画像表示装置１に表示する画像に係る画像信号を生成して出力する。画像表示装置１及びＰＣ５は、画像信号を授受するための信号ケーブルを介して接続されており、ＰＣ５から出力された画像信号は、例えばＲＧＢの画像信号として画像表示装置１へ入力される。画像表示装置１へ入力された入力画像信号は、第１ＬＵＴ２１へ与えられる。

第１ＬＵＴ２１は、入力された画像信号の階調値を変換するためのものであり、入力画像信号の階調値と出力画像信号（変換後の画像信号）の階調値との対応が記憶されている。第１ＬＵＴ２１は、例えばＳＲＡＭなどのメモリ素子を用い、入力画像信号の階調値をＳＲＡＭのアドレスに対応付け、各アドレスに対して出力画像信号の階調値をデータとして記憶しておくことで実現できる。なお第１ＬＵＴ２１は、入力画像信号のＲＧＢの各信号に対してそれぞれＲ用、Ｇ用及びＢ用の３つが設けられる（ただし、図１においてはこれら３つをまとめて第１ＬＵＴ２１として図示している）。第１ＬＵＴ２１は、入力画像信号の階調値を変換し、変換後の画像信号を画像信号処理部１４へ与える。

また第１ＬＵＴ２１は、入力画像信号の階調値が例えばＲＧＢの各色についてそれぞれ８ビットで表される場合に、出力画像信号の階調値を１０ビット（又はそれ以上のビット数）のデータとして記憶している。これにより８ビットの入力画像信号が第１ＬＵＴ２１により１０ビットの画像信号に拡張されて画像信号処理部１４へ与えられる（ただし、第１ＬＵＴ２１が入力画像信号と同じビット数の画像信号を出力する構成であってもよい）。第１ＬＵＴ２１の出力階調値は、例えば画像表示装置１の製造工程において適切な値が算出されて、予め記憶される（工場出荷状態）。また第１ＬＵＴ２１の出力階調値は、その後にキャリブレーションが行われることにより、望まれる目標値又は経年変化等を考慮した適切な値に更新される。

画像信号処理部１４は、第１ＬＵＴ２１から与えられた画像信号に対して種々の画像信号処理を施し、処理後の画像信号を第２ＬＵＴ２２へ与える。本実施の形態においては、画像信号処理部１４が行う画像信号処理はどのようなものであってもよい。例えば画像信号処理部１４は、入力されたＲＧＢの階調値に対して所定の行列演算を行うことで、色空間の変換又は色温度の調整等の画像信号処理を行うことができる。画像信号処理部１４は、第１ＬＵＴ２１によって拡張されたビット数で演算を行うため、高精度の画像信号処理を行うことができる。

第２ＬＵＴ２２は、第１ＬＵＴ２１と同様に、入力された画像信号の階調値を変換するためのものであり、入力画像信号の階調値と出力画像信号の階調値との対応が記憶されている。第２ＬＵＴ２２は、例えばＳＲＡＭなどのメモリ素子を用い、入力画像信号の階調値をＳＲＡＭのアドレスに対応付け、各アドレスに対して出力画像信号の階調値をデータとして記憶しておくことで実現できる。なお第２ＬＵＴ２２は、入力画像信号のＲＧＢの各信号に対してそれぞれＲ用、Ｇ用及びＢ用の３つが設けられる（ただし、図１においてはこれら３つをまとめて第２ＬＵＴ２２として図示している）。第２ＬＵＴ２２は、画像信号処理部１４から与えられた画像信号の階調値を変換し、変換後の画像信号を表示パネル１５へ与える。

また第２ＬＵＴ２２は、入力画像信号の階調値が例えばＲＧＢの各色についてそれぞれ１０ビットで表される場合に、出力画像信号の階調値を８ビット（又はそれ以上のビット数）のデータとして記憶している。これにより画像信号処理部１４から与えられる各色の階調値が１０ビットの画像信号に対して、変換により表示パネル１５で処理可能な８ビットの画像信号に減縮されて表示パネル１５へ与えられる（ただし、表示パネル１５が処理可能な場合は第２ＬＵＴ２２が入力画像信号と同じビット数の画像信号を出力する構成であってもよい）。

表示パネル１５は、液晶パネル又はＰＤＰ等の表示デバイスを用いて構成される。表示パネル１５は、第２ＬＵＴ２２から与えられた画像信号（各色の画素値が８ビットの画像信号）に基づき画像表示を行う。

操作部１３は、画像表示装置１の筐体の前面下部又は側面等に設けられた一又は複数のボタン又はスイッチ等であり、ユーザによる各種の設定操作（例えば明るさ、コントラスト又は色温度等の設定）を受け付ける。操作部１３は、受け付けた操作を制御部１１へ通知する。

記憶部１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory）又はフラッシュメモリ等の不揮発性でデータ書き換え可能なメモリ素子で構成されている。記憶部１２は、後述の測定用ＬＵＴ２３の他に、第１ＬＵＴ２１に切り替えて設定される一又は複数のデータ、並びに、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２の初期値（工場出荷時の値）等を記憶している。制御部１１は、記憶部１２に記憶されたデータの読み出し、及び、データの書き換え等を行うことができる。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の演算処理装置を用いて構成され、画像表示装置１内の第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２等の各部の動作を制御する。例えば制御部１１は、操作部１３にて受け付けたユーザの設定操作に応じて、第１ＬＵＴ２１のデータ（出力画像信号の階調値）を記憶部１２に記憶された別のデータに切り替える、又は、画像信号処理部１４が行う画像信号処理の条件などを変更する等の処理を行い、設定に応じた画像表示を行うべく各部の動作を制御する。また制御部１１は、ＰＣ５からの制御信号が入力され、この制御信号に応じて各部の動作を制御する。また制御部１１は、センサ１６から与えられる情報に基づいて、第１ＬＵＴ２１又は第２ＬＵＴ２２のデータを更新するキャリブレーション処理を行う。

センサ１６は、表示パネル１５が画像を表示した際の輝度及び／又は色度等の出力物理量を検出し、検出結果を制御部１１へ与える。例えばセンサ１６は、画像表示装置１の筐体の表示パネル１５を囲む枠状部分に設けられる。センサ１６は、アクチュエータ又はモータ等の動作に応じて、筐体内から表示パネル１５の表示面上へ出入動作するように構成され、制御部１１はキャリブレーション処理を行う際にセンサ１６を表示面上に移動させて測定を行う。また例えばセンサ１６は、信号線などを介して画像表示装置１に取り外し可能に接続される構成とし、キャリブレーション処理を行う際にユーザがセンサ１６を表示パネル１５の表示面上に装着し、信号線などを画像表示装置１に接続する構成であってもよい。センサ１６は、検出結果をＲＧＢ又はＸＹＺ等のデータとして制御部１１へ与える。

図２は、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２による変換処理を説明するための模式図である。画像表示装置１がＰＣ５からの入力画像を表示する通常動作時において、第１ＬＵＴ２１にはユーザの設定に応じたデータが設定される。記憶部１２には、例えばγ＝１．８、２．２、…のようにγ値に対応したγ特性のデータが複数記憶されている。制御部１１は、操作部１３にて受け付けた設定に応じて記憶部１２からいずれか１つのデータを読み出して第１ＬＵＴ２１に設定する。このように第１ＬＵＴ２１のデータを切り替える構成とすることにより、ユーザの設定に応じた表示特性の変更を容易に行うことができる。

第２ＬＵＴ２２には、表示パネル１５のγ特性を相殺するγ特性のデータが設定される。即ち、表示パネル１５を単体でγ特性を測定し、γ＝ａのγ特性が得られた場合、逆関数に相当するγ＝１／ａのγ特性のデータが第２ＬＵＴ２２に設定される。これにより、第２ＬＵＴ２２及び表示パネル１５を合わせたγ特性はγ＝１．０となる。よって画像信号処理部１４は、表示パネル１５が線形特性であるとみなして処理を行うことができ、線形補間などの演算を利用して高精度且つ高速な処理を行うことができる。また画像表示装置１としては、第１ＬＵＴ２１に設定されたγ＝１．８、２．２、…のγ特性にて画像表示が行われる。

図３は、表示パネル１５の測定処理を説明するための模式図である。キャリブレーション処理などに先立って、画像表示装置１がセンサ１６にて表示パネル１５の出力物理量の測定を行う場合、制御部１１は、第１ＬＵＴ２１を測定用ＬＵＴ２３に切り替える。なお切り替えとは、記憶部１２に記憶された測定用ＬＵＴ２３のデータを読み出して、第１ＬＵＴ２１のデータが設定されていたＳＲＡＭなどのメモリ素子に測定用ＬＵＴ２３のデータを設定することであり、以降ではこのデータが設定されたメモリ素子を測定用ＬＵＴ２３と呼ぶ。即ち第１ＬＵＴ２１及び測定用ＬＵＴ２３は、物理的には同じメモリ素子に異なるデータが設定されたものである（ただし、それぞれ異なるメモリ素子を用いる構成であってもよい）。

測定用ＬＵＴ２３は、第２ＬＵＴ２２による階調値の変換を相殺するものであり、第２ＬＵＴ２２に設定されたデータの逆関数に相当するデータが設定される。即ち、第２ＬＵＴ２２にγ＝１／ａのγ特性のデータが設定されている場合、測定用ＬＵＴ２３にはγ＝ａのγ特性のデータが設定される。上述のように第２ＬＵＴ２２には表示パネル１５のγ特性の逆関数に相当するデータが設定されるため、測定用ＬＵＴ２３には表示パネル１５のγ特性に相当するデータが設定される。よって画像表示装置１の製造工程などにおいて表示パネル１５の単体でのγ特性を測定し、測定結果そのものを測定用ＬＵＴ２３として記憶部１２に記憶し、測定したγ特性の逆関数に相当するデータを算出して第２ＬＵＴ２２に設定すればよい。

このようなデータを設定することにより、測定用ＬＵＴ２３の変換及び第２ＬＵＴ２２の変換が相殺され、画像表示装置１としては表示パネル１５の単体でのγ特性（γ＝ａ）で表示が行われる。この状態でセンサ１６による表示パネル１５の測定を行うことによって、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２による変換を行わずに画像を表示パネル１５に表示した場合と同様の測定結果を得ることができる。

例えば制御部１１は、ＲＧＢの各色が８ビットで表される場合、一の色（例えばＲ）の階調を０から２５５まで１階調ずつ変化させ、他の色（例えばＧＢ）の階調を０に固定して、センサ１６による表示パネル１５の出力物理量の測定を行う。制御部１１は、この測定をＲＧＢの各色について同様に行い、単色表示を行った場合の入力階調と出力階調との対応関係を得ることができる。また例えば、制御部１１は、ＲＧＢの各色の階調を同じ値（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ）として０から２５５まで１階調ずつ変化させ、センサ１６による表示パネル１５の出力物理量の測定を行ってもよい。なお、センサ１６を用いた表示パネル１５の測定は、これら以外の方法で行ってもよい。

センサ１６による測定の終了後、制御部１１は、測定結果に基づいて第１ＬＵＴ２１の値を更新する処理を行う。例えば制御部１１は、表示パネル１５の理想γ特性（例えばγ＝２．２の特性）に対する測定結果のズレを算出し、このズレを相殺するように第１ＬＵＴ２１の値を更新する。また例えば制御部１１は、表示パネル１５の以前の特性（測定用ＬＵＴ２３の特性）に対する測定結果のズレ（即ち経年変化）を算出して第１ＬＵＴ２１の値を更新してもよい。なお記憶部１２に第１ＬＵＴ２１の値を複数記憶している場合には、制御部１１は、これらすべてに対して更新を行う。

また例えば制御部１１は、センサ１６の測定結果に基づいて第２ＬＵＴ２２の値を更新してもよい。制御部１１は、測定結果を相殺する値（測定結果の逆関数に相当する値）を算出して第２ＬＵＴ２２に設定する。なおこの場合、制御部１１は、測定結果から求められる新たなＬＵＴを記憶部１２に測定用ＬＵＴ２３として記憶し、次回の測定の際にはこの測定用ＬＵＴ２３を用いて測定を行う。

図４は、画像表示装置１が行うキャリブレーション処理の手順を示すフローチャートである。例えば操作部１３に対する操作によってキャリブレーション処理の開始指示が与えられた場合、制御部１１は、まずセンサ１６を筐体内に収容された位置から表示パネル１５上の測定位置へ移動させる（ステップＳ１）。次いで制御部１１は、第１ＬＵＴ２１を測定用ＬＵＴ２３に切り替え（ステップＳ２）、入力画像の階調をＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０に設定する（ステップＳ３）。

次いで制御部１１は、ＲＧＢのいずれか１色を測定対象の色とし、この色に対してステップＳ４〜Ｓ７の処理を繰り返し行った後、測定対象の色を変更し、全色に関してセンサ１６による測定を行う。詳しくは、制御部１１は、センサ１６にて表示パネル１５の表示画像に対する出力物理量の測定を行い（ステップＳ４）、測定結果を記憶部１２に記憶する（ステップＳ５）。制御部１１は、測定を行った際の測定対象色の階調が最大階調（８ビットの場合には２５５）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。最大階調でない場合（Ｓ６：ＮＯ）、制御部１１は、測定対象色の階調を１階調増加させて（ステップＳ７）、ステップＳ４へ処理を戻し、測定を繰り返し行う。

測定対象色の階調が最大階調の場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、制御部１１は、ＲＧＢの全色について測定を終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。全色の測定を終了していない場合（Ｓ８：ＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ３へ処理を戻し、未測定の別の色を測定対象色として同様の測定を行う。全色の測定を終了した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御部１１は、センサ１６を表示パネル１５上の測定位置から筐体内への収容位置へ移動する（ステップＳ９）。

制御部１１は、記憶部１２に記憶した測定結果と表示パネル１５の理想特性との差を算出し（ステップＳ１０）、算出した差に基づいて第１ＬＵＴ２１の値を更新する（ステップＳ１１）。なお制御部１１は、ステップＳ１０及びＳ１１の処理をＲＧＢの各色について行う。また第１ＬＵＴ２１が切替可能な構成の場合、制御部１１は、全ての第１ＬＵＴ２１について更新を行う。その後、制御部１１は、測定用ＬＵＴ２３を第１ＬＵＴ２１に切り替えて（ステップＳ１２）、処理を終了する。

図５は、キャリブレーション精度の検証結果を示すグラフである。画像表示装置１において、上述のように第１ＬＵＴ２１を測定用ＬＵＴ２３に切り替えて表示パネル１５の測定を行い、この測定結果を用いて第１ＬＵＴ２１を更新した後に、階調値０〜２５５の画像を入力して表示パネル１５に表示を行った場合の出力階調を測定し、理論値との差を算出してキャリブレーション精度を検証した。図示のグラフは、横軸を入力階調とし、縦軸を出力階調の理論値からのエラー率［％］としたものである。本発明に係る画像表示装置１でのエラー率を、図中の実線（発明法）で示す。また比較のために、第１ＬＵＴ２１を用いて表示パネル１５の表示を行って測定し、この測定結果を用いて第１ＬＵＴ２１を更新した場合のエラー率を、図中の破線（従来法）で示してある。

グラフに示すように、本発明の方法で測定を行った場合、従来の方法で測定を行った場合と比較して、エラー率が改善されている。特に入力階調６４〜２５５の範囲で広く改善効果が得られ、更に入力階調１２８前後では顕著な改善効果が得られている。なおエラー率の平均を算出した場合、従来の方法ではエラー率が０．７５％であるのに対し、本発明の方法では０．３８％に低減されるという結果が得られている。なお改善効果は表示パネル１５の素の階調特性に依存し、階調のつぶれがある場合において、特に効果を発揮する。また、目標とする階調特性によっても、効果は異なる。

次に、画像表示装置１が行う測定処理の詳細を、具体例を示して説明する。図６は、測定対象の表示パネル１５の一特性例を示すグラフであり、入力階調が１４〜２２の範囲に限定して特性を図示してある。図７は、従来の画像表示装置での測定処理を説明するための模式図であり、入力階調と、第１ＬＵＴ２１の入出力値と、第２ＬＵＴ２２の入出力値と、表示パネル１５へ入力される階調値とを上から順に示してある。また図中において、８ビットのデータを整数値で示し、９ビット以上に拡張されたデータを小数第１位までの実数値で示してある。

本例においては、第１ＬＵＴ２１にはγ＝１．０の特性の値が設定され、第２ＬＵＴ２２には図６に示した特性を相殺する特性の値が設定されているものとする。図７に示した従来の画像表示装置の測定処理においては、例えば入力階調が１５の場合、第１ＬＵＴ２１により１５．０が出力され、第２ＬＵＴ２２により１６．３が出力されるため、入力階調１５に対して表示パネル１５には階調値１６．３（更にこれを８ビット化した場合には階調値１６）が入力される。同様にして、入力階調１４に対して表示パネル１５には階調値１４．０が入力され、入力階調１６に対して表示パネル１５には階調値１８．０が入力される。よって、表示パネル１５には階調値１５．０、１６．０及び１７．０が入力されることはなく、この階調値に対応する表示パネル１５の出力物理量を測定することはできない。

例えば入力階調１６に相当する表示パネル１５の出力物理量が測定できない場合、測定結果に基づいて第１ＬＵＴ２１の値を更新する際に、入力階調値１６に対する出力階調値を容易に算出することができない。例えば測定できた階調値１４．０及び１６．３に対応する表示パネル１５の出力物理量から補間処理などにより階調値１６．０に相当する表示パネル１５の出力物理量を算出し、この算出結果を用いて第１ＬＵＴ２１の更新を行うこととなる。補間処理などにより得られる値は誤差を含むものであるため、更新の精度が低下する虞がある。

図８は、本発明に係る画像表示装置１での測定処理を説明するための模式図である。本発明に係る画像表示装置１では、表示パネル１５の測定を行う際に、第１ＬＵＴ２１に代えて、測定用ＬＵＴ２３が用いられる。測定用ＬＵＴ２３は、第２ＬＵＴ２２の変換を相殺する値が設定されている。図８に示した画像表示装置１の測定処理においては、例えば入力階調が１５の場合、測定用ＬＵＴ２３により１４．３が出力され、第２ＬＵＴ２２により１５．０が出力されるため、入力階調１５に対して表示パネル１５には階調値１５．０が入力される。同様にして、入力階調が１４〜２２のいずれの場合であっても、表示パネル１５に対して同じ階調値１４．０〜２２．０が入力される。よって、入力階調に対して第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２の変換が行われず、入力階調が直接的に表示パネル１５へ入力された場合の出力物理量をセンサ１６にて測定することができる。

以上の構成の画像表示装置１は、入力画像信号を第１ＬＵＴ２１にて変換し、変換した画像信号に対する画像信号処理を画像信号処理部１４にて行い、処理後の画像信号を第２ＬＵＴ２２にて変換して表示パネル１５に表示する。第２ＬＵＴ２２は、第１ＬＵＴ２１及び画像信号処理部１４からみて、表示パネル１５のγ特性をγ＝１．０とする変換値（入力階調値に対する出力階調値）を記憶しておく。これにより画像信号処理部１４は、表示パネル１５がγ＝１．０の特性、即ち線形特性であるとみなして画像信号処理を行うことができ、例えば線形補間などの処理を用いて高精度な画像信号処理を高速に行うことが可能となる。

また画像表示装置１は、キャリブレーションなどのために表示パネル１５の出力物理量（輝度又は色度等）をセンサ１６にて測定する際に、第１ＬＵＴ２１を記憶部１２に記憶した測定用ＬＵＴ２３に切り替え、測定用ＬＵＴ２３及び第２ＬＵＴ２２による変換がおこなわれた入力画像信号を表示パネル１５に表示して測定を行う。測定用ＬＵＴ２３は、第２ＬＵＴ２２による変換を相殺する変換値を記憶しておく。これにより測定時には、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２の変換が相殺されるため、第１ＬＵＴ２１及び第２ＬＵＴ２２が存在しない場合の表示パネル１５の出力物理量（即ち、表示パネル１５そのものの特性）を測定することができる。これにより測定結果を用いて第１ＬＵＴ２１又は第２ＬＵＴ２２の更新などのキャリブレーション処理を精度よく行うことができる。複数の第１ＬＵＴ２１を切り替える構成であっても、表示パネル１５そのものの測定結果から各第１ＬＵＴ２１の適正な値を精度よく算出することができるため、第１ＬＵＴ２１毎に測定を行う必要がなく、キャリブレーションを短時間で行うことができる。

例えば画像表示装置１の製造工程などにおいて表示パネル１５単体での特性を測定し、この測定結果を測定用ＬＵＴ２３として記憶部１２に記憶すると共に、測定結果の逆関数に相当する値を第２ＬＵＴ２２として設定することができる。これにより、画像表示装置１の通常動作時は第２ＬＵＴ２２にて表示パネル１５の特性を相殺し、画像信号処理部１４からみて表示パネル１５のγ特性をγ＝１．０とすることができる。また測定時には第２ＬＵＴ２２の変換を測定用ＬＵＴ２３にて相殺し、表示パネル１５そのものの特性をセンサ１６にて測定することができる。

なお本実施の形態においては、画像表示装置１がセンサ１６を備える構成としたが、これに限るものではない。例えばＰＣ５にセンサを設けて測定を行い、測定結果を画像表示装置１の制御部１１へ送信する構成としてもよい。また画像表示装置１はカラー表示を行う構成としたが、モノクロ表示を行うものであってもよい。

また画像表示装置１は、ＲＧＢの単色表示で入力階調を０から２５５まで１階調ずつ増加させて測定を行い、この測定を全色について行う手順にて、センサ１６による表示パネル１５の出力物理量の測定を行ったが、この手順は一例であり、その他のどのような手順で測定を行ってもよい。また０から２５５までの全階調について測定を行うのではなく、必要な一部の階調のみを測定する構成であってもよい。また画像表示装置１が行うキャリブレーション（第１ＬＵＴ２１又は第２ＬＵＴ２２の更新）の方法は、どのような方法であってもよい。よってセンサ１６による測定は、キャリブレーション方法に適した方法で行えばよい。

また第２ＬＵＴ２２には、画像信号処理部１４からみて表示パネル１５をγ＝１．０の特性とする変換値を設定しておく構成としたが、これに限るものではない。例えば第２ＬＵＴ２２に画像信号処理部１４からみて表示パネル１５をγ＝２．０などの特性とする変換値を設定してもよく、この場合であっても表示パネル１５の素の特性（γ＝２．２である場合が多い）と比較して画像信号処理部１４の処理を容易化することができる。

（変形例）
図９は、変形例に係る画像表示システムの構成を示すブロック図である。変形例に係る画像表示システムは、第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２をＰＣ２０５が備える構成である。ＰＣ２０５は、記憶部１２に画像表示プログラム２１０を記憶している。ＰＣ２０５の制御部２１１は、記憶部１２から画像表示プログラム２１０を読み出して実行することにより、画像生成部２１７、第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２がソフトウェアの機能ブロックとして実現される。ＰＣ２０５は、ユーザなどの操作に応じて画像生成部２１７にて表示用の画像に係る画像信号を生成し、生成した画像信号に対して第１ＬＵＴ２１による変換、画像信号処理部１４による画像信号処理及び第２ＬＵＴ２２による変換を行い、これらの処理後の画像信号を画像表示装置２０１へ入力する。画像表示装置２０１は、入力された画像信号に応じた画像表示を行う。

キャリブレーションを行う際、ユーザはＰＣ２０５に接続されたセンサ１６を画像表示装置２０１の表示面に装着する。ＰＣ２０５は、記憶部１２に測定用ＬＵＴ２３を記憶しており、制御部２１１は第１ＬＵＴ２１を測定用ＬＵＴ２３に切り替えてセンサ１６による測定を行う。その後、制御部２１１は、測定結果に基づいて第１ＬＵＴ２１又は第２ＬＵＴ２２の更新を行う。

このように、第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２による処理は、ＰＣ又は画像表示装置のいずれで行ってもよい。例えば第１ＬＵＴ２１の処理をＰＣにて行い、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２による処理を画像表示装置が行う構成としてもよい。また第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２の一部又は全部をＰＣに設ける場合、これらの一部又は全部を図９に示すようにソフトウェアの機能ブロックとして制御部２１１内に実現してもよく、制御部２１１外にハードウェアの機能ブロックとして実現してもよい。同様に、図１に示した画像表示装置１では、第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２をハードウェアの機能ブロックとして実現しているが、これらの一部又は全部をソフトウェアの機能ブロックとして制御部１１内に実現してもよい。この場合には画像表示装置１の記憶部１２に、図９と同様の画像表示プログラムが記憶され、制御部１１が画像表示プログラムを読み出して実行することにより、第１ＬＵＴ２１、画像信号処理部１４及び第２ＬＵＴ２２の機能が実現される。いずれの構成であっても、センサ１６を用いて表示パネル１５の測定を行う際には、第１ＬＵＴ２１に代えて測定用ＬＵＴ２３が用いられる。

１画像表示装置
５ＰＣ（画像信号出力装置、コンピュータ）
１１制御部（テーブル切替手段、更新手段）
１２記憶部
１３操作部
１４画像信号処理部
１５表示パネル（表示デバイス）
１６センサ（測定手段）
２１第１ＬＵＴ（第１ルックアップテーブル）
２２第２ＬＵＴ（第２ルックアップテーブル）
２３測定用ＬＵＴ（第３ルックアップテーブル）
２０１画像表示装置
２０５ＰＣ（画像信号出力装置、コンピュータ）
２１０画像表示プログラム（コンピュータプログラム）
２１１制御部（テーブル切替手段、更新手段）
２１７画像生成部

Claims

任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示装置であって、
前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、
前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルと、
前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定手段と、
該測定手段が測定を行う際に、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えるテーブル切替手段と
を備えることを特徴とする画像表示装置。
前記第２ルックアップテーブルは、前記画像信号処理部からみて前記表示デバイスをγ＝１．０のγ特性とする変換値が記憶してあること
を特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記第３ルックアップテーブルは、前記表示デバイスのγ特性に相当する入力階調値及び出力階調値の対応が記憶してあり、
前記第２ルックアップテーブルは、前記表示デバイスのγ特性の逆関数に相当する入力階調値及び出力階調値の対応が記憶してあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
前記測定手段の測定結果に応じて、前記第１ルックアップテーブル又は前記第２ルックアップテーブルを更新する更新手段を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
画像を表示する表示デバイスを有する画像表示装置と、該画像表示装置にて表示する画像に係る画像信号を出力する画像信号出力装置とを備える画像表示システムにおいて、
任意のγ特性を得るために、前記画像信号出力装置が出力した画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、
該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、
該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、
該第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルと、
前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定手段と、
該測定手段が測定を行う際に、前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えるテーブル切替手段と
を備え、
前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、
前記第１ルックアップテーブル、前記画像信号処理部、前記第２ルックアップテーブル及び前記測定手段は、前記画像表示装置又は前記画像信号出力装置に設けてあり、
前記第３ルックアップテーブル及び前記テーブル切替手段は、前記第１ルックアップテーブルが設けられた前記画像表示装置又は前記画像信号出力装置に設けてあること
を特徴とする画像表示システム。
任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示システムにて、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する測定方法であって、
前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、
前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルを設けておき、
前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えて、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定すること
を特徴とする測定方法。
任意のγ特性を得るために入力画像信号の階調値を変換するための第１ルックアップテーブルと、該第１ルックアップテーブルにより変換された画像信号に対する画像信号処理を行う画像信号処理部と、該画像信号処理部が処理を行った画像信号の階調値を変換するための第２ルックアップテーブルと、該第２ルックアップテーブルにより変換された画像信号に係る画像を表示する表示デバイスとを備える画像表示システムに含まれるコンピュータに、前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定させるコンピュータプログラムであって、
前記第１ルックアップテーブルは、前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺するものではなく、
前記第２ルックアップテーブルによる変換を相殺する入力階調値及び出力階調値の対応を記憶した第３ルックアップテーブルを記憶しておき、
前記コンピュータに、
前記第１ルックアップテーブルを前記第３ルックアップテーブルに切り替えさせるステップと、
前記表示デバイスの表示に係る輝度又は色度を測定する処理を行わせるステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。