JPWO2010038310A1 - 画像補正システム、表示装置、補正処理回路、及び、画像補正方法 - Google Patents
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Abstract
Ｄｉｓｐｌａｙ装置（２）に対するユーザの視点位置の相対位置情報に基づき、ＳｉｇｎａｌＢｏａｒｄ部（１）のＭＰＵ部（２２）が画素位置ごとの視線角度を算出し、算出した視線角度に対応するガンマ特性情報をＭｅｍｏｒｙ部（２３１）から読み出し、視点位置において入力階調値が基準ガンマ特性に従う出力輝度値となるようガンマ補正情報を画素位置ごとに算出し、算出したガンマ補正情報をＧａｍｍａＣｏｎｔｒｏｌ部（１３）のＡｎｇｌｅＣｏｍｐ部（１３２）に出力する。ＡｎｇｌｅＣｏｍｐ部（１３２）は、ガンマ補正情報を適用し、入力階調値と画素位置とに対応する補正した階調値をＤｉｓｐｌａｙ装置（２）に出力する。
Description
本発明は、表示装置における表示範囲内の画像補正システム、表示装置、補正処理回路、及び、画像補正方法に関する。
液晶方式などのディスプレイ装置における画面内に生じる表示ムラの一つに、ユーザと画面との位置関係によって生じる画面内の表示輝度分布などの偏り（表示ムラ）がある。このような表示ムラを補正する方法として、基準画素（画面中央など）から遠い位置の画素ほど表示輝度を向上させることで画面内輝度分布を補正する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。図６は、特許文献１に示される表示ムラ補正処理を行うSignalBoard部１ａの構成図である。同図において、SignalBoard部１ａのPositionRx部２１ａは、ユーザの位置を示す位置情報の入力を受け付け、入力された視点位置情報をMPU部２２ａに出力する視点位置情報受信部である。MemoryTable部２３ａは、ユーザとの位置関係に起因しない表示ムラのオフセット量を記憶している。
また、VideoRx部１１ａは、映像信号を受信し、受信した信号を画素ごとに分割する映像信号受信部である。VideoRx部１１ａは、画素ごとに分割した信号をPixelPositionDetect部１２ａと、DCcontrol部１３ａとに出力する。
PixelPositionDetect部１２ａは、入力された映像信号の各画素がDisplay装置２ａの画面内においていずれの表示位置（画素位置）に表示されるかを検出し、検出結果を画素位置情報としてDCcontrol部１３ａに出力する画素位置検出部である。DCcontrol部１３ａは、基準画素（画面中央など）と処理対象の画素との間の距離に応じて、遠い位置の画素ほど表示輝度を向上した補正階調値を算出し、算出した補正階調値を映像信号としてVideoTx部１４ａに出力する。VideoTx部１４ａは、Display装置２ａに補正された映像信号を出力することで、補正処理を行う。
PixelPositionDetect部１２ａは、入力された映像信号の各画素がDisplay装置２ａの画面内においていずれの表示位置（画素位置）に表示されるかを検出し、検出結果を画素位置情報としてDCcontrol部１３ａに出力する画素位置検出部である。DCcontrol部１３ａは、基準画素（画面中央など）と処理対象の画素との間の距離に応じて、遠い位置の画素ほど表示輝度を向上した補正階調値を算出し、算出した補正階調値を映像信号としてVideoTx部１４ａに出力する。VideoTx部１４ａは、Display装置２ａに補正された映像信号を出力することで、補正処理を行う。
また、画面内の表示ムラを補正する他の例として、例えば、映像信号を画素位置ごとに独立にガンマ補正（γ補正；入力階調に対する輝度出力を補正）し、表示ムラ特性（画像ムラ特性）を改善する製品なども提供されている。図７は、映像信号を画素位置ごとに独立にガンマ補正処理を行うSignalBoard部１ｂの構成例を示す。同図において、VideoRx部１１ｂが、映像信号の入力を受け付けて、画素ごとに信号を分割し、PixelPositionDetect部１２ｂが、各画素のDisplay装置２ｂにおける画素位置を算出する。MPU部２２ｂは、Memory部２３ｂが記憶する階調と画素の位置情報ごとの補正情報を読み出し、GammaControl部１３ｂに出力する。GammaControl部１３ｂが映像信号と、画素の位置情報と、補正情報とに基づき、画面特性を１画素ごとに補正し、VideoTx部１４ｂを介してDisplay装置２ｂに補正した映像信号を出力する。
ところで、上述したディスプレイ装置におけるユーザと画面との位置関係により生じる表示ムラは、例えば、図８に示すユーザ（Ｕｓｅｒ）の視点から画面各点までを結ぶ視線（観察方向）と画面とがなす視線角度に依存して、表示の色あいが変化する特性に起因する。図８は、ディスプレイ装置におけるユーザと画面との位置関係を示す図である。
上述した視線角度は、ユーザが画面の正面以外の斜め方向から画面を見る場合、画面の正面から見る場合に比して視線角度が小さくなる。また、ユーザが正面から画面を見る場合であっても、例えば、図８のDisplay装置２ａ上の画面内の異なる位置のＡ点とＢ点とで視線角度が変化する。このような視線角度の変化に応じて、同じ映像信号を入力してもDisplay装置２ａの画面上で視線角度に応じて表示色が異なり、色再現性が不均一となる。
特開２００６−５８２８号公報
上述した視線角度は、ユーザが画面の正面以外の斜め方向から画面を見る場合、画面の正面から見る場合に比して視線角度が小さくなる。また、ユーザが正面から画面を見る場合であっても、例えば、図８のDisplay装置２ａ上の画面内の異なる位置のＡ点とＢ点とで視線角度が変化する。このような視線角度の変化に応じて、同じ映像信号を入力してもDisplay装置２ａの画面上で視線角度に応じて表示色が異なり、色再現性が不均一となる。
上述した視線角度に関して、ユーザと画面との距離がある程度離れている場合、画素間で視線角度に大きな差が生じないが、ユーザと画面との距離が近い場合、画素間で視線角度が大きく変化する。このため、同一の画素位置であってもユーザの位置に応じて色合いが異なり、ユーザ位置に応じた視線角度ごとの補正が必要となる。しかしながら、特許文献１は、画面内の基準画素からの距離に応じて補正を行うため、ユーザと画素との位置関係に関わらず、同一の画素に対して常に同じ補正量で補正することとなり、視線角度に基づく表示ムラ補正を行うことができないという問題がある。
本発明は、このような事情を考慮し、上記の問題を解決すべくなされたもので、その目的は、ディスプレイに表示する画像補正として、ユーザの視点位置に応じた視線角度に依存する表示ムラに対しガンマ特性の補正処理を行うことができる画像補正システム、表示装置、補正処理回路、及び、画像補正方法を提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明は、映像信号に基づき画像を表示する表示部と、前記表示部に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える表示装置であって、前記補正処理回路が、表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理部と、前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力部とを備える表示装置である。
また、本発明は、映像信号に基づき画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える画像補正システムであって、前記補正処理回路が、表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理部と、前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力部とを備える画像補正システムである。
また、本発明は、映像信号に基づき画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える画像補正システムにおける画像補正方法であって、前記補正処理回路が、表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理ステップと、前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力ステップとを有する画像補正方法である。
本発明によれば、表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出することとした。
これにより、ユーザの視点位置と画面の位置関係が変化したり、画面内の異なる表示点を見た際における視線角度の変化に対して、ユーザから見た画面内の各画素点を均一なガンマ特性に保つことができるという効果がある。ディスプレイの色あい変化要因として、ガンマ特性の角度依存性が大きな割合を占めるため、より色合いの変化を補正する効果が大きい。
これにより、ユーザの視点位置と画面の位置関係が変化したり、画面内の異なる表示点を見た際における視線角度の変化に対して、ユーザから見た画面内の各画素点を均一なガンマ特性に保つことができるという効果がある。ディスプレイの色あい変化要因として、ガンマ特性の角度依存性が大きな割合を占めるため、より色合いの変化を補正する効果が大きい。
また本発明によれば、バックライトの配光分布などの視線角度に依存しない画素位置に起因する表示ムラを補正することができるという効果がある。
１、１ａ、１ｂ SignalBoard部
２、２ａ、２ｂ Display装置
１１、１１ａ、１１ｂ VideoRx部
１２、１２ａ、１２ｂ PixelPositionDetect部（位置情報受信部）
１３、１３ｂ GammaControl部
１３ａ DCcontrol部
１３１ PositionComp部
１３２ AngleComp部
１４、１４ａ、１４ｂ VideoTx部
２１、２１ａ PositionRx部
２２、２２ａ、２２ｂ MPU部（視線角度算出部）
２３、２３ｂ、２３１、２３２ Memory部（記憶部）
２３ａ MemoryTable部
２、２ａ、２ｂ Display装置
１１、１１ａ、１１ｂ VideoRx部
１２、１２ａ、１２ｂ PixelPositionDetect部（位置情報受信部）
１３、１３ｂ GammaControl部
１３ａ DCcontrol部
１３１ PositionComp部
１３２ AngleComp部
１４、１４ａ、１４ｂ VideoTx部
２１、２１ａ PositionRx部
２２、２２ａ、２２ｂ MPU部（視線角度算出部）
２３、２３ｂ、２３１、２３２ Memory部（記憶部）
２３ａ MemoryTable部
以下、本発明の一実施形態によるSignalBoard部１を図１を参照して説明する。図１は、本実施形態によるSignalBoard部１とDisplay装置２とを示す概略ブロック図である。SignalBoard部１は、VideoRx部１１、PixelPositionDetect部１２、PositionComp部１３１とAngleComp部１３２とを有するGammaControl部１３、VideoTx部１４、PositionRx部２１、MPU部２２、Memory部２３１とMemory部２３２とを有するMemory部２３を備えており、ユーザの位置に応じた視線角度による表示ムラを低減させる補正処理を行い、補正した信号をDisplay装置２に出力するＩＣ（Integrated Circuit）などの補正処理回路である。
なお、本実施形態において、表示ムラとは、Display装置２の画面の画素位置ごとに、ガンマ特性（入力された映像信号の階調値とユーザの視点位置への出力輝度値との対応関係）が不均一であることを示す。また、この表示ムラを低減させる補正処理とは、入力された映像信号の階調値とユーザの視点位置への出力輝度値との対応関係を示すガンマ（ガンマ）特性をDisplay装置２の画面上で均一化させる処理である。SignalBoard部１は、Display装置２の画面上のいずれの位置についても、ユーザの視点位置に所定の基準ガンマ特性を有する出力輝度値を出力させる補正処理を行うことにより、ガンマ特性を均一化させる。
Display装置２は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）であり、SignalBoard部１から入力された信号に基づき、情報を画像として表示する表示装置である。
SignalBoard部１において、VideoRx部１１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータ端末からの映像信号（Video Signal）や、放送信号（Broadcasting Signal）などを受信し、受信した信号を階調をもつ画素ごとに分割する映像信号受信部である。VideoRx部１１は、画素ごとに分割した信号をPixelPositionDetect部１２と、GammaControl部１３とに出力する。
SignalBoard部１において、VideoRx部１１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータ端末からの映像信号（Video Signal）や、放送信号（Broadcasting Signal）などを受信し、受信した信号を階調をもつ画素ごとに分割する映像信号受信部である。VideoRx部１１は、画素ごとに分割した信号をPixelPositionDetect部１２と、GammaControl部１３とに出力する。
PixelPositionDetect部１２は、入力された映像信号の各画素がDisplay装置２の画面内においていずれの表示位置（画素位置）に表示されるかを検出し、検出結果を画素位置情報としてGammaControl部１３のPositionComp部１３１とAngleComp部１３２とに出力する画素位置検出部である。
PositionRx部２１は、Display装置２の画面に対する相対的なユーザの視点位置を示す３次元の視点位置情報の入力を受け付け、入力された視点位置情報をMPU部２２に出力する視点位置情報受信部である。この視点位置情報として、例えば、光学的な位置情報検出装置などの各種センサによる検出結果や、簡便にはユーザにより入力された情報などを適用することが可能である。
ここで、この３次元の視点位置情報の例として、Display装置２の画面の中心を原点として定める立体座標系における座標情報を例に説明する。本実施形態における立体座標系は、Display装置２の画面の中心を原点とするｘｙｚ座標系である。このｘｙｚ座標系において、Display装置２の画面をｘｙ平面上に設定する。また、ｘ軸方向をDisplay装置２の画面の水平方向とし、ｙ軸方向を画面の鉛直方向とし、ｚ軸方向をｘｙ平面（画面）に垂直な方向とする。この立体座標系における視点位置情報例として、例えば、ユーザの視点が、原点から距離３００ｍｍのｚ軸上の位置にある場合、視点位置情報は、座標情報（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，３００）である。この場合、画面中心（原点）の画素に対する視線角度は９０度である。
図１に戻り、Memory部２３は、Memory部２３１とMemory部２３２とを備え、視線角度に依存するガンマ特性情報と、視線角度に依存しないガンマ特性情報とを記憶する記憶装置である。Memory部２３１は、視線角度ごとに異なるガンマ特性情報を視線角度の値に対応付けて記憶する。Memory部２３２は、視線角度に依存しないガンマ特性情報を画素位置情報に対応付けて記憶する。ここで、視線角度に依存しないガンマ特性とは、例えば、バックライト光量の画面内不均一性や液晶厚の画面内不均一性などにより生じる視線角度以外の要因によるガンマ特性である。また、このような視線角度に依存しないガンマ特性は、このDisplay装置２ごとに固有であり、予めMemory部２３２が記憶している。
図２は、Memory部２３１が記憶する視線角度ごとのガンマ特性情報の一例として、視線角度０度、３０度、６０度における入力階調値に対するユーザの視点方向への出力輝度値を示すガンマ特性曲線のグラフである。視線角度が大きいほど、Display装置２の画面を正面から見ていることを示し、視線角度が小さいほど画面を斜めから見ていることを示す。同図に示すガンマ特性例では、視線角度が小さいほど、入力階調値に対してユーザの視点方向に対して低い出力輝度値となる。なお、予めMemory部２３１が記憶する視線角度ごとのガンマ特性情報は、Display装置２の装置ごとに固有であり、図２はその一例を示す。
なお、Memory部２３１、Memory部２３２が記憶するガンマ特性情報は、例えば、入力階調値と出力輝度値とを対応付けたテーブルの情報でもよいし、入力階調値Ｘと出力輝度値Ｙとの対応関係を示すガンマ値（Ｙ＝Ｘｎで表す関係式におけるｎの値）でもよい。
なお、Memory部２３１、Memory部２３２が記憶するガンマ特性情報は、例えば、入力階調値と出力輝度値とを対応付けたテーブルの情報でもよいし、入力階調値Ｘと出力輝度値Ｙとの対応関係を示すガンマ値（Ｙ＝Ｘｎで表す関係式におけるｎの値）でもよい。
MPU部２２は、上述の立体座標系における画面表示時の画素の位置とユーザの視点位置とに基づき、画素ごとに視線角度を算出する。また、MPU部２２は、算出した視線角度と、画素位置情報と、Memory部２３１が記憶する視線角度ごとのガンマ特性情報と、Memory部２３２が記憶する視線角度に依存しない画素位置ごとのガンマ特性情報と、基準となるガンマ特性情報とに基づき、補正処理に用いるガンマ特性情報を選択する。
MPU部２２は、選択した視線角度に依存しない画素位置ごとのガンマ特性情報をGammaControl部１３のPositionComp部１３１に出力する。また、MPU部２２は、選択した視線角度ごとのガンマ特性情報をGammaControl部１３のAngleComp部１３２に出力する。
MPU部２２は、選択した視線角度に依存しない画素位置ごとのガンマ特性情報をGammaControl部１３のPositionComp部１３１に出力する。また、MPU部２２は、選択した視線角度ごとのガンマ特性情報をGammaControl部１３のAngleComp部１３２に出力する。
GammaControl部１３は、PositionComp部１３１とAngleComp部１３２とを備え、入力された画素ごとの映像信号に対して画素位置ごとの視線角度に依存しない表示ムラ補正処理と、視線角度に応じた表示ムラ補正処理とを行う補正処理部である。
PositionComp部１３１は、入力された画素ごとの映像信号の階調値に対し、対応する画素位置の視線角度に依存しないガンマ特性情報に基づくガンマ補正処理を行う画素位置に起因する表示ムラを補正する補正処理部である。PositionComp部１３１は、補正後の映像信号をAngleComp部１３２に出力する。
PositionComp部１３１は、入力された画素ごとの映像信号の階調値に対し、対応する画素位置の視線角度に依存しないガンマ特性情報に基づくガンマ補正処理を行う画素位置に起因する表示ムラを補正する補正処理部である。PositionComp部１３１は、補正後の映像信号をAngleComp部１３２に出力する。
AngleComp部１３２は、入力された補正後の映像信号に対し、画素ごとに、対応する画素位置の視線角度に応じたガンマ特性情報に基づくガンマ補正処理を行う視線角度に起因する表示ムラを補正する補正処理部である。AngleComp部１３２は、補正後の映像信号をVideoTx部１４に出力する。
VideoTx部１４は、補正された映像信号をDisplay装置２に出力することにより、Display装置２に画像を表示させる映像信号送出部である。
VideoTx部１４は、補正された映像信号をDisplay装置２に出力することにより、Display装置２に画像を表示させる映像信号送出部である。
次に、本発明の一実施形態によるSignalBoard部１の表示ムラ補正処理動作について処理の流れを図１を参照して説明する。図１の各部を接続する接続線の矢印は、信号処理の流れを示している。また、図３は、表示ムラ補正処理において、処理対象画素の階調値に関する補正処理ごとの変遷を概念的に示す図である。
まず、MPU部２２におけるガンマ特性情報の選択処理について説明する。MPU部２２は、予め定められる基準ガンマ特性情報（図３における第１、３象限に示すガンマ特性であり、例えば、Memory部２３１から読み出した視線角度正面（９０度）時のガンマ特性情報）を読み出す（ステップＳ１）。
まず、MPU部２２におけるガンマ特性情報の選択処理について説明する。MPU部２２は、予め定められる基準ガンマ特性情報（図３における第１、３象限に示すガンマ特性であり、例えば、Memory部２３１から読み出した視線角度正面（９０度）時のガンマ特性情報）を読み出す（ステップＳ１）。
PositionRx部２１は、ユーザの視点位置情報（ｘ０、ｙ０、ｚ０）を受信し、受信した視点位置情報をMPU部２２に出力する（ステップＳ２）。
MPU部２２は、PositionRx部２１から入力される視点位置情報に基づき、ｉ番目（ただし、ｉは、１からDisplay装置２の表示画素数Ｉまでの整数）の画素に関する立体座標系におけるDisplay装置２の各画素位置（ｘｉ、ｙｉ、０）ごとの視線角度を算出する。ここで、MPU部２２は、ｉ番目の画素位置（ｘｉ、ｙｉ、０）の視線角度Φ（ｉ）を、例えば三角関数を用いた次式に基づき算出する（ステップＳ３）。
視線角度Φ（ｉ）＝tan−１［Ｚ０÷｛（ｘｉ−ｘ０）２＋（ｙｉ−ｙ０）２｝1/２］・・・（式１）
MPU部２２は、PositionRx部２１から入力される視点位置情報に基づき、ｉ番目（ただし、ｉは、１からDisplay装置２の表示画素数Ｉまでの整数）の画素に関する立体座標系におけるDisplay装置２の各画素位置（ｘｉ、ｙｉ、０）ごとの視線角度を算出する。ここで、MPU部２２は、ｉ番目の画素位置（ｘｉ、ｙｉ、０）の視線角度Φ（ｉ）を、例えば三角関数を用いた次式に基づき算出する（ステップＳ３）。
視線角度Φ（ｉ）＝tan−１［Ｚ０÷｛（ｘｉ−ｘ０）２＋（ｙｉ−ｙ０）２｝1/２］・・・（式１）
MPU部２２は、画素位置ｉごとに上述の視線角度Φ（ｉ）を算出すると、算出した視線角度Φ（ｉ）を検索キーとして、視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報をMemory部２３１から読み出す。ここで、読み出した視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報は、ｉ番目の画素位置における視線角度に応じたガンマ特性情報であり、図３における第４象限のガンマ特性に対応する。
次に、MPU部２２は、図３における第３象限の基準ガンマ特性と第４象限の視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報との２つのガンマ特性情報を合成することにより、画素位置ｉごとに図３の階調値ｖ３から出力階調値ｖ５を算出する。
具体的には、MPU部２２は、基準ガンマ特性情報に基づき、階調値ｖ３ごとに対応する輝度値ｖ４を算出する。また、MPU部２２は、読み出した視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報（図３における第３象限のガンマ特性）に基づき、算出した輝度値ｖ４に対応する階調値ｖ３ごとの出力階調値ｖ５を算出する。
次に、MPU部２２は、図３における第３象限の基準ガンマ特性と第４象限の視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報との２つのガンマ特性情報を合成することにより、画素位置ｉごとに図３の階調値ｖ３から出力階調値ｖ５を算出する。
具体的には、MPU部２２は、基準ガンマ特性情報に基づき、階調値ｖ３ごとに対応する輝度値ｖ４を算出する。また、MPU部２２は、読み出した視線角度Φ（ｉ）のガンマ特性情報（図３における第３象限のガンマ特性）に基づき、算出した輝度値ｖ４に対応する階調値ｖ３ごとの出力階調値ｖ５を算出する。
MPU部２２は、算出結果に基づき、階調値ごとの階調値ｖ３と出力階調値ｖ５とを対応付けたテーブルとして、画素位置ごとの視線角度に応じたガンマ補正ＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ）を全画素位置について作成する。
次に、MPU部２２は、作成した全ての画素位置のガンマ補正ＬＵＴをGammaControl部１３のAngleComp部１３２に出力する。AngleComp部１３２は、入力されたガンマ補正ＬＵＴを内部に備える記憶部に一時的に記憶する（ステップＳ４）。
次に、MPU部２２は、作成した全ての画素位置のガンマ補正ＬＵＴをGammaControl部１３のAngleComp部１３２に出力する。AngleComp部１３２は、入力されたガンマ補正ＬＵＴを内部に備える記憶部に一時的に記憶する（ステップＳ４）。
次にMPU部２２は、図３における第１象限の基準ガンマ特性と第２象限の視線角度に依存しないガンマ特性情報との２つのガンマ特性情報を合成することにより、画素位置ｉごとに図３の入力階調値ｖ１から階調値ｖ３を算出する。
具体的には、MPU部２２は、画素位置ｉごとに画素位置の識別情報（例えば、ｉ）を検索キーとして、ｉ番目の画素位置のガンマ特性情報をMemory部２３２から読み出す。ここで、読み出したガンマ特性情報は、ｉ番目の画素位置における視線角度に依存しないガンマ特性情報であり、図３における第２象限のガンマ特性に対応する。
具体的には、MPU部２２は、画素位置ｉごとに画素位置の識別情報（例えば、ｉ）を検索キーとして、ｉ番目の画素位置のガンマ特性情報をMemory部２３２から読み出す。ここで、読み出したガンマ特性情報は、ｉ番目の画素位置における視線角度に依存しないガンマ特性情報であり、図３における第２象限のガンマ特性に対応する。
次に、MPU部２２は、基準ガンマ特性情報に基づき、入力階調値ｖ１ごとに対応する輝度値ｖ２を算出する。また、MPU部２２は、読み出した視線角度に依存しないガンマ特性情報（図３における第２象限のガンマ特性）に基づき、算出した輝度値ｖ２に対応する入力階調値ｖ１ごとの階調値ｖ３を算出する。
MPU部２２は、算出結果に基づき、階調値ごとの入力階調値ｖ１と階調値ｖ３とを対応付けたテーブルとして、画素位置ごとの視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを全画素位置について作成する。
次に、MPU部２２は、作成した全ての画素位置のガンマ補正ＬＵＴをGammaControl部１３のPositionComp部１３１に出力する。PositionComp部１３１は、入力されたガンマ補正ＬＵＴを内部に備える記憶部に一時的に記憶する（ステップＳ５）。
MPU部２２は、算出結果に基づき、階調値ごとの入力階調値ｖ１と階調値ｖ３とを対応付けたテーブルとして、画素位置ごとの視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを全画素位置について作成する。
次に、MPU部２２は、作成した全ての画素位置のガンマ補正ＬＵＴをGammaControl部１３のPositionComp部１３１に出力する。PositionComp部１３１は、入力されたガンマ補正ＬＵＴを内部に備える記憶部に一時的に記憶する（ステップＳ５）。
次に、GammaControl部１３における映像信号の表示ムラ補正処理について図３を参照して説明する。
VideoRx部１１は、映像信号を受信すると、受信した映像信号を１画素ずつに分割し、分割したｊ番目（ただし、ｊは１から総画素数Ｉまでの整数）の画素の映像信号の入力階調値ｖ１を画素の識別情報「ｊ」とともにPixelPositionDetect部１２とGammaControl部１３とに出力する（ステップＳ６）。PixelPositionDetect部１２は、入力されたｊ番目の映像信号の画素のDisplay装置２の画面上の位置情報（ｘｊ、ｙｊ、０）を算出し、算出した位置情報をPositionComp部１３１とAngleComp部１３２とに出力する（ステップＳ７）。
VideoRx部１１は、映像信号を受信すると、受信した映像信号を１画素ずつに分割し、分割したｊ番目（ただし、ｊは１から総画素数Ｉまでの整数）の画素の映像信号の入力階調値ｖ１を画素の識別情報「ｊ」とともにPixelPositionDetect部１２とGammaControl部１３とに出力する（ステップＳ６）。PixelPositionDetect部１２は、入力されたｊ番目の映像信号の画素のDisplay装置２の画面上の位置情報（ｘｊ、ｙｊ、０）を算出し、算出した位置情報をPositionComp部１３１とAngleComp部１３２とに出力する（ステップＳ７）。
PositionComp部１３１は、入力されたｊ番目の画素の識別情報ｊと入力階調値ｖ１とを検索キーとして、入力階調値ｖ１に対応する階調値ｖ３を内部の記憶部に記憶した視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴから読み出す（図３における第１象限から第２象限への変換）。次にPositionComp部１３１は、読み出した階調値ｖ３をAngleComp部１３２に出力する（ステップＳ８）。
AngleComp部１３２は、入力されたｊ番目の画素の識別情報ｊと階調値ｖ３とを検索キーとして、対応する出力階調値ｖ５を内部の記憶部に記憶した画素位置ごとの視線角度に応じたガンマ補正ＬＵＴから読み出す（図３における第３象限から第４象限への変換）。次に、AngleComp部１３２は、読み出した出力階調値ｖ５をVideoTx部１４に出力する（ステップＳ９）。VideoTx部１４は、入力されたｊ番目の画素の出力階調値ｖ５をDisplay装置２に出力し、Display装置２が画面に出力階調値ｖ５に対応する輝度で表示する（ステップＳ１０）。
なお、図３の第１象限に示す階調値の変換処理は、入力階調値ｖ１に対応した基準ガンマ特性に基づく出力輝度目標値である輝度値ｖ２を算出する処理である。また、同図の第２象限に示す変換処理は、視線角度に依存しない表示ムラを補正し、輝度値ｖ２を出力するための階調値ｖ３を算出する処理である。同図の第３象限に示す変換処理は、階調値ｖ３に対応した基準ガンマ特性に基づくユーザの視点位置に対する出力輝度目標値である輝度値ｖ４を算出する処理である。
また、上述した実施形態において、画素位置の計算、ユーザ視点の位置検出、視線角度の算出として、いずれの画素位置算出方法、ユーザ視点の検出方法、検出装置、視線角度の算出方法を適用することも可能である。
なお、上述したステップＳ１〜Ｓ１０の処理動作は一例であり、一部の処理の順番を入れ替えてもよい。例えば、PositionComp部１３１の補正処理と、AngleComp部１３２の補正処理との順序を入れ替えることも可能である。
なお、上述したステップＳ１〜Ｓ１０の処理動作は一例であり、一部の処理の順番を入れ替えてもよい。例えば、PositionComp部１３１の補正処理と、AngleComp部１３２の補正処理との順序を入れ替えることも可能である。
また、SignalBoard部１において、Memory部２３１とMemory部２３２とを別々に備えることとして説明したが、簡便にはMemory部２３２内のガンマ特性をユーザの位置（視点位置）ごとに切り替えることでも同じ効果が実現できる。具体的には、Memory部２３が、予め視点位置情報と画素位置情報との組合せごとにガンマ特性情報をテーブルとして記憶し、AngleComp部１３２が、PositionRx部２１により受信される視点位置情報に対応するガンマ特性情報をMemory部２３から読み出し、補正値として出力する。この場合、MemoryTable部２３が記憶する視点位置情報と画素位置情報との組合せごとのガンマ特性情報は、視線角度に応じたガンマ特性と、視線角度に依存しないガンマ特性と視線角度に応じたガンマ特性との双方を合成した合成ガンマ特性とのいずれを適用することも可能である。なお、合成ガンマ特性とは、上述した図３の入力階調値ｖ１と出力階調値ｖ５との対応関係を示す。このように、合成ガンマ特性をMemoryTable部２３が記憶する場合、Memory部２３１とGammaControl部１３１とを削除することができる。
また、SignalBoard部１において、MPU部２２がユーザの視点位置情報に応じて、ユーザの視点位置情報の入力ごとに視線角度Φ（ｉ）を算出することとして説明したが、これに限られず、例えば、予めユーザの視点位置情報ごとの視線角度Φ（ｉ）をテーブルとしてMemory部２３が記憶していることでも良い。
また、ステップＳ５において、MPU部２２が、視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを作成することとして説明したが、これに限られず、予めPositionComp部１３１が視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを内部の記憶領域に記憶していることでも良い。これにより、MPU部２２が視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを算出する処理を省略することができる。
また、ステップＳ５において、MPU部２２が、視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを作成することとして説明したが、これに限られず、予めPositionComp部１３１が視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを内部の記憶領域に記憶していることでも良い。これにより、MPU部２２が視線角度に依存しないガンマ補正ＬＵＴを算出する処理を省略することができる。
図４は、ユーザの視点位置における図８に示す点Ａと点Ｂとの補正前のガンマ特性を示すグラフである。同図のグラフは、横軸が入力階調値を示し、縦軸が出力輝度値を示しており、Ａ点とＢ点とで異なるガンマ特性である。
図５は、SignalBoard部１によって補正処理を行った場合のガンマ特性を示すグラフである。図５に示すように、図４の補正前のグラフと異なり、補正後のＡ点とＢ点とのガンマ特性を示すグラフは、ほぼ一致している。すなわち、SignalBoard部１は、異なる視線角度の画素位置における入力された階調値に対するユーザの視点への輝度値の特性（ガンマ特性）を一致させることができ、視線角度に起因する表示ムラの補正処理を行うことが可能である。
図５は、SignalBoard部１によって補正処理を行った場合のガンマ特性を示すグラフである。図５に示すように、図４の補正前のグラフと異なり、補正後のＡ点とＢ点とのガンマ特性を示すグラフは、ほぼ一致している。すなわち、SignalBoard部１は、異なる視線角度の画素位置における入力された階調値に対するユーザの視点への輝度値の特性（ガンマ特性）を一致させることができ、視線角度に起因する表示ムラの補正処理を行うことが可能である。
ディスプレイ（表示装置）の色再現に関しての色あい変化要因は一つではないが、ガンマ特性の角度依存性に起因する割合が大きい。上述したように、本発明の実施形態によるSignalBoard部１は、異なる視線角度に対するガンマ特性情報を複数記憶して、視線角度ごとに補正処理に用いるガンマ特性情報を選択する（切り替える）。すなわち、ユーザと画面の位置関係が変化したり、画面内の異なる表示点を見た際にも、ユーザから見た画面内の各画素点を均一なガンマ特性に保つことができる。すなわち、利用者が一人である場合は、任意の位置から見た画面の色再現性を均一に保つことができる。
また、上述した特許文献１は、画面内の基準画素からの距離に応じて黒レベルを上昇させることで補正を行うため、黒画素の輝度が上昇する黒浮きが避けられず、特定表示色で画面内に色表示ムラの発生などの問題がある。
さらに、他の表示ムラの原因として、バックライト光量の画面内不均一性や液晶厚の画面内不均一性などがあるため、ディスプレイの各点をそれぞれ正面から見た場合でも、画面内で均一な色再現を得ることは困難である。
さらに、他の表示ムラの原因として、バックライト光量の画面内不均一性や液晶厚の画面内不均一性などがあるため、ディスプレイの各点をそれぞれ正面から見た場合でも、画面内で均一な色再現を得ることは困難である。
このように、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertical Alignment）液晶方式などのディスプレイ装置において、視線角度による色あいの変化、表示ムラが問題となる。そこで、表示装置に対して高い表示精度が求められる医療・グラフィック分野において、視点による色変化の少ないＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶ディスプレイが用いられている。しかしながら、このようなＩＰＳ液晶ディスプレイは、個体にもよるが、黒画面で光漏れが発生しやすいことによるコントラスト比の低下や、光透過率が低いことにより、表示が暗くなりがちになる点、他液晶方式より高価である点が問題となる。
上記問題に対し、上述の実施形態によれば、黒（０階調）レベルを変化させず表示ムラ補正が可能である。このため、黒浮きの発生を抑え、かつ淡色から濃色に渡る全色範囲において色表示ムラを抑圧できる。
また、SignalBoard部１ａは、バックライトの配光分布など視線角度に依存しない表示ムラもMemory部２３２が記憶するガンマ特性情報を用いて補正することができる。
上述した実施形態によれば、高精度にDisplay装置２の画面内のガンマ特性を均一化することができるため、特に高い表示精度が求められる医療分野やグラフィック分野、大画面の表示装置、視野角が大きくなる表示装置に対してより大きな表示ムラ補正効果が期待できる。
また、SignalBoard部１ａは、バックライトの配光分布など視線角度に依存しない表示ムラもMemory部２３２が記憶するガンマ特性情報を用いて補正することができる。
上述した実施形態によれば、高精度にDisplay装置２の画面内のガンマ特性を均一化することができるため、特に高い表示精度が求められる医療分野やグラフィック分野、大画面の表示装置、視野角が大きくなる表示装置に対してより大きな表示ムラ補正効果が期待できる。
なお、上述のSignalBoard部１は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、SignalBoard部１のVideoRx部１１、PixelPositionDetect部１２、GammaControl部１３、VideoTx部１４、PositionRx部２１、MPU部２２、Memory部２３の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
Claims (6)
- 映像信号に基づき画像を表示する表示部と、前記表示部に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える表示装置であって、
前記補正処理回路は、
表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理部と、
前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力部と
を備える表示装置。 - 前記補正処理回路は、
前記視点位置を示す視点位置情報を受信する位置情報受信部と、
前記視線角度を画素ごとに算出する視線角度算出部と、
入力階調値と出力輝度値との対応関係を示すガンマ特性情報として、前記視線角度に応じて異なるガンマ特性情報を前記視線角度ごとに対応付けて記憶する記憶部とをさらに備え、
前記補正処理回路の前記補正処理部が、前記記憶部が記憶するガンマ特性情報のうち、前記視線角度算出部が算出する前記視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき前記補正値を算出する
請求項１に記載の表示装置。 - 前記補正処理回路は、
画素位置ごとのガンマ特性情報を記憶する第２記憶部と、
前記第２記憶部が記憶する前記画素位置ごとのガンマ特性情報のうち、処理対象の画素位置のガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する第２補正処理部と
をさらに備える請求項２に記載の表示装置。 - 前記補正処理回路は、
前記視点位置を示す視点位置情報を受信する位置情報受信部と、
前記視点位置情報と前記表示装置の画面上の前記画素位置を示す画素位置情報との組合せごとにガンマ特性情報を記憶する記憶部とをさらに備え、
前記補正処理回路の前記補正処理部が、前記記憶部が記憶するガンマ特性情報のうち、前記位置情報受信部が受信する前記視点位置情報に対応するガンマ特性情報に基づき前記補正値を算出する
請求項１に記載の表示装置。 - 映像信号に基づき画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える画像補正システムであって、
前記補正処理回路は、
表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理部と、
前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力部と
を備える画像補正システム。 - 映像信号に基づき画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示する画像を補正する補正処理を映像信号に行う補正処理回路とを備える画像補正システムにおける画像補正方法であって、
前記補正処理回路が、
表示装置に対するユーザの視点の相対的な位置である視点位置と前記表示装置の画面上の画素位置とを結ぶ直線と、前記表示装置の画面とがなす視線角度に対応するガンマ特性情報に基づき、処理対象画素の入力階調値に関して、前記視点位置に所定の基準ガンマ特性情報に応じた輝度値を出力させる補正値を算出する補正処理ステップと、
前記補正処理部が算出する値に基づいた画像情報を前記表示装置に表示させる映像信号出力ステップと
を有する画像補正方法。
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