JP6274746B2 - 投射型画像表示装置、投影画像表示方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
そこで、特許文献1には、投射型画像表示装置毎に、画像重複領域外の有効画像の信号にオフセット(補正値)を付加することで全体的に均一な黒表示を実現する技術が開示されている。
輝度の飽和を回避する方法として、最大階調で補正値が0となるようにする方法が考えられる。しかしながら、このようにしても、ディスプレイのガンマ(γ)補正を行った画像を見た場合に生じる、中間階調の領域での輝度の段差に関しては解消することが出来ない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、低階調から高階調にわたって、画像重複領域と画像重複領域外との輝度変化が視認されづらいマルチスクリーン画面を構成することを目的とする。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における投射型画像表示装置10の概略構成の一例を示すブロック図である。投射型画像表示装置10は、座標指定部50、画像重複部補正回路100、黒表示補正回路200、ライトバルブ駆動部300、及びライトバルブ400を有する。
画像重複部補正回路100は、画像重複部補正タイミング生成回路110、画像重複部補正係数生成回路120、及び乗算器130を有する。
画像重複部補正タイミング生成回路110は、座標指定部50で指定された座標と、同期信号と、に基づいて、画像重複領域における画素位置を生成する。画像重複部補正係数生成回路120は、画像重複部補正タイミング生成回路110で生成された画素位置に基づいて、画像重複領域における補正係数を生成する。乗算器130は、画像重複部補正係数生成回路120で生成された補正係数を入力画像信号に乗ずることによって輝度補正を行う。
オフセット付加タイミング生成回路210は、座標指定部50で指定された座標と、同期信号と、に基づいて、オフセット補正値を付加するタイミングを生成する。
オフセット補正値指定部220は、画像信号の最小階調(=黒)におけるオフセット補正値を指定する。オフセット補正値指定部220は、例えば、ユーザインターフェースを用いることにより実現される。
加算器240は、オフセット制御回路230で生成されたオフセット補正値を画像重複部補正回路100で輝度補正された画像信号に対して加算する。尚、画像重複部補正回路100の画像重複部補正タイミング生成回路110と、黒表示補正回路200のオフセット付加タイミング生成回路と、を、補正タイミング生成回路として共通化しても良い。
画像重複部補正回路100で画像重複領域の輝度補正が行われ、その後、黒表示補正回路200で黒表示補正が行われた画像信号は、ライトバルブ駆動部300及びライトバルブ400を介して投射される。
図2(A)に示すマルチスクリーン画面は、投射型画像表示装置10を横に2台並べ、当該2台の投射型画像表示装置10から投射された画像を示す。図2(A)において、マルチスクリーン画面は、投影画像1000、2000(2つの非重複領域)と、1つの画像重複領域3000とからなる。投影画像1000は、第1の投射型画像表示装置10(のみ)から投射された画像(投射画像)である。投影画像2000は、第1の投射型画像表示装置10に隣接して配置された第2の投射型画像表示装置10(のみ)から投射された画像(投射画像)である。画像重複領域3000は、投影画像1000、2000の一部(所定領域)が重複した領域である。
投射型画像表示装置から投射される画像では、黒の表示を行う場合でも若干の輝度を有する。このため、図2(B)に示す通り、画像重複領域3000における輝度が画像重複領域外の輝度よりも高くなり、画像重複領域の境界で輝度の段差が視認されてしまう。黒表示補正回路200は、この輝度の段差を補正するものである。具体的には図2(C)に示すように、黒表示補正回路200は、画像重複領域3000外の領域の画像信号にオフセット補正値を付加することで、画像重複領域3000の内外で均一な黒表示となるように、画像重複領域3000外の領域の画像信号を補正する。
図4は、入力画像信号の階調と、入力画像信号に対してオフセット補正値が付加された投影画像の輝度との関係の一例を示す図である。図5は、図4の入力画像信号の階調が0〜1024の領域AAを、入力画像信号に対してオフセット補正値が付加されていない投影画像の輝度と共に拡大して示す図である。尚、図4に示す輝度は、ライトバルブ駆動部300及びライトバルブ400を介して投射された、オフセット補正値を付加した後の画像の輝度を、最大輝度レベルで正規化した値である。
すなわち、オフセット制御回路230は、図3(C)のグラフL4に示すような階調となるように入力画像信号にオフセット補正値を付加する。具体的に、入力画像信号における所定の階調より大きな階調でオフセット補正値が0となるように、最小階調でのオフセット補正値を減少させたオフセット補正値を、入力画像信号に対して付加する。例えば、以下の数式(1a)、(1b)で示すように、入力画像信号における所定の階調Lsetまでは線形にオフセット補正値を減少させ、当該所定の階調より大きい階調ではオフセット補正値を0とする。
Doffset=Dblk-Dblk×Lsig/Lset (Lsig≦Lset) ・・・(1a)
Doffset=0 (Lsig>Lset) ・・・(1b)
ここで、Doffsetは、オフセット補正値、Dblkは、最小階調でのオフセット補正値、Lsetは、オフセット値を0とする所定の階調、Lsigは、入力画像信号の階調である。
図6において、グラフLS2は、入力画像信号の階調に対し、同一のオフセット補正値を付加した場合のグラフを示す。また、グラフLS3は、最大階調でオフセット補正値が0となるように、最小階調でのオフセット補正値を線形に減少させたオフセット補正値を入力画像信号に対して付加した場合のグラフを示す。また、グラフLS4は、本実施形態のように、入力画像信号における所定の階調でオフセット補正値が0となるように、最小階調でのオフセット補正値を減少させたオフセット補正値を、入力画像信号に対して付加した場合のグラフを示す。図6に示すように、オフセット制御回路230を用いることによって入力画像信号の全階調領域にわたって輝度の段差を抑制出来ることが分かる。
Lset=α×Dblk ・・・(2)
ここで、αは1以上の係数であり、本発明者らの検討に依れば、係数αをおおよそ1.7(α=1.7)とすることで、前述した過補正の範囲と補正不足の範囲をバランスさせることが出来る。ただし、本実施形態では、例えば、数式(2)に従う範囲で、所定の階調Lsetの値を任意に設定することが出来る。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、黒表示補正回路200において、オフセット制御回路230及び加算器240の前後にそれぞれデガンマ回路250およびガンマ回路260を配置した点が主として第1の実施形態と異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と共通の構成要素については、図1〜図6に付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
入力画像信号は、ディスプレイの一般的なガンマ特性(=2.2)を考慮して1/2.2乗のガンマ値を掛けた信号となっている。
デガンマ回路250は、入力画像信号を階調変換(逆ガンマ補正)することで、表示輝度の変化に対する入力画像信号の階調の変化を略線形となるようにする。理想的には、入力画像信号を2.2乗することで、表示輝度の変化に対する入力画像信号の階調の変化を線形に扱うことが出来る。ガンマ回路260は、オフセット補正値が付加された後の入力画像信号を再度階調変換する。理想的にはディスプレイのガンマ特性を考慮して、ガンマ回路260は、オフセット補正値が付加された後の入力画像信号を1/2.2乗する(ガンマ補正を行う)。
この場合も、第1の実施形態で説明した通り、オフセット制御回路230を用いて、所定の階調Lsetでオフセット補正値を0とする制御が有効となる。
図8において、グラフLS2は、入力画像信号の階調に対し、一律のオフセットを付加した場合のグラフを示す。また、グラフLS3は、最大階調でオフセット補正値が0となるように、最小階調でのオフセット補正値を線形に減少させたオフセット補正値を入力画像信号に対して付加した場合のグラフを示す。また、グラフLS4は、本実施形態のように、入力画像信号における所定の階調でオフセット補正値が0となるように、最小階調でのオフセット補正値を減少させたオフセット補正値を、入力画像信号に対して付加した場合のグラフを示す。
本実施形態においても、オフセット補正値を0とする所定の階調Lsetは、デガンマ回路250で階調変換した入力画像信号に対して、第1の実施形態と同様に過補正の範囲と補正不足の範囲とがバランスするように決定する。所定の階調Lsetは、最小階調におけるオフセット補正値Dblkのα倍とすることで、過補正の範囲と補正不足の範囲とをバランスさせることが出来る。係数αの値は、デガンマ回路250およびガンマ回路260において使用するガンマ値が大きくなるほど大きくするのが良く、本発明者らの検討に依れば、ガンマ値が1.45(γ=1.45)のときには係数αをおおよそ3(α=3)にすることが出来る。
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態では、入力画像信号の各階調(全階調)に対するオフセット補正値を算出する。本実施形態と第1、第2の実施形態とは、オフセット補正値の求め方等が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1、第2の実施形態と共通の構成要素については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図9は、オフセット補正値と入力画像信号の階調との関係の一例(図9(A))と、投影画像の輝度に対する黒補正誤差と入力画像信号の階調との関係の一例(図9(B))を示す図である。例えば、図2に示す画像重複領域3000における投影画像の輝度特性を実現するために要求される入力画像信号の階調に対するオフセット補正値(オフセット付加特性)を見積もると、図9(A)に示すようになる。このオフセット付加特性を実現するために、黒表示補正回路200は、複数の階調に対応するオフセット補正値を少なくとも持つようにする。
以上のように本実施形態では、力画像信号の各階調(全階調)に対するオフセット補正値を算出する。したがって、回路規模の増大なしに低階調から高階調にわたって画像重複領域3000と画像重複領域3000外との輝度変化を、より一層抑制したマルチスクリーン画面を構成することが可能な投射型画像表示装置を提供することが出来る。
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
Claims (13)
- 複数の投射型画像表示装置から投射される画像のうち隣接する画像の一部を重複させて一つの画面を構成するために使用される投射型画像表示装置であって、
最小階調に対応するオフセット補正値を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定された前記最小階調に対応するオフセット補正値に基づいて閾値を決定する決定手段と、
前記画像の重複する領域である画像重複領域外の領域の画像信号の階調値が、前記指定手段により指定された最小階調に対応するオフセット補正値に基づいて前記決定手段により決定される前記閾値よりも低階調である場合は、当該階調値に応じて0(ゼロ)より大きい異なる値のオフセット補正値を付加し、前記画像重複領域外の領域の画像信号の階調値が、前記閾値よりも高階調である場合は、オフセット補正値を付加しないオフセット制御手段を有することを特徴とする投射型画像表示装置。 - 前記オフセット制御手段は、前記画像重複領域外の領域のうち、前記閾値よりも低階調な画像信号に対して、その階調値が小さいほど大きいオフセット補正値を付加することを特徴とする請求項1に記載の投射型画像表示装置。
- 前記閾値は、前記最小階調に対応するオフセット補正値に対して1以上の所定の係数を乗算することにより定まることを特徴とする請求項1又は2に記載の投射型画像表示装置。
- 前記画像信号の階調を変換する階調変換手段を有し、
前記オフセット制御手段は、前記階調変換手段により階調が変換された、前記画像重複領域外の領域の画像信号のうち、その階調値が前記閾値よりも低階調である画像信号に対して、当該画像信号の階調に応じて0(ゼロ)より大きい異なる値のオフセット補正値を付加することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の投射型画像表示装置。 - 前記階調変換手段は、投射される画像の輝度の変化に対する前記画像信号の階調の変化が、階調の変換を行わない場合よりも線形に近づくように前記画像信号の階調を変換することを特徴とする請求項4に記載の投射型画像表示装置。
- 前記オフセット制御手段は、前記画像重複領域外の領域の画像信号の階調値のうち、前記閾値より低階調である階調値に対するオフセット補正値を、2つ以上の階調値に対するオフセット補正値を補間処理することにより決定することを特徴とする請求項1に記載の投射型画像表示装置。
- 複数の投射型画像表示装置から投射される画像のうち隣接する画像の一部を重複させて一つの画面を構成するために使用される投影画像表示方法であって、
最小階調に対応するオフセット補正値を指定する指定工程と、
前記指定工程により指定された前記最小階調に対応するオフセット補正値に基づいて閾値を決定する決定工程と、
前記画像の重複する領域である画像重複領域外の領域の画像信号の階調値が、前記指定工程により指定された最小階調に対応するオフセット補正値に基づいて前記決定工程により決定される前記閾値よりも低階調である場合は、当該階調値に応じて0(ゼロ)より大きい異なる値のオフセット補正値を付加し、前記画像重複領域外の領域の画像信号の階調値が、前記閾値よりも高階調である場合は、オフセット補正値を付加しないオフセット制御工程を有することを特徴とする投影画像表示方法。 - 前記オフセット制御工程は、前記画像重複領域外の領域のうち、前記閾値よりも低階調な画像信号に対して、その階調値が小さいほど大きいオフセット補正値を付加することを特徴とする請求項7に記載の投影画像表示方法。
- 前記閾値は、前記最小階調に対応するオフセット補正値に対して1以上の所定の係数を乗算することにより定まることを特徴とする請求項7又は8に記載の投影画像表示方法。
- 前記画像信号の階調を変換する階調変換工程を有し、
前記オフセット制御工程は、前記階調変換工程により階調が変換された、前記画像重複領域外の領域の画像信号のうち、その階調値が前記閾値よりも低階調である画像信号に対して、当該画像信号の階調に応じて0(ゼロ)より大きい異なる値のオフセット補正値を付加することを特徴とする請求項7〜9の何れか1項に記載の投影画像表示方法。 - 前記階調変換工程は、投射される画像の輝度の変化に対する前記画像信号の階調の変化が、階調の変換を行わない場合よりも線形に近づくように前記画像信号の階調を変換することを特徴とする請求項10に記載の投影画像表示方法。
- 前記オフセット制御工程は、前記画像重複領域外の領域の画像信号の階調値のうち、前記閾値より低階調である階調値に対するオフセット補正値を、2つ以上の階調値に対するオフセット補正値を補間処理することにより決定することを特徴とする請求項11に記載の投影画像表示方法。
- 請求項7〜12の何れか1項に記載の投影画像表示方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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