WO2003067205A1 - Capteur optique, procede de captage optique, programme et support d'enregistrement - Google Patents

Description

明 細 書 光検出装置、 光検出方法、 プログラムおよび記録媒体 技術分野

本発明は、 光検出装置、 より具体的には、 より高精度な測定が可能 な光検出装置、 光検出方法、 プログラムおよび記録媒体に関する。 背景技術

プロジェクタなどの画像表示装置を用いる場合、 使用環境が変化し ても製作者の意図した画像を再現できることが重要である。 このよう な画像の見えを調整する考え方として、 デバイスの入出力特性を管理 して色を再現するカラ一マネ一ジメントという考え方がある。 このよ うに、 適切な色再現を行うためには、 光センサを用いて検出された使 用環境の変化 （例えば、 外部照明の明るさや色の変化） を考慮する必 要がある。 プロジェクタに光センサを設けて、 当該光センサを用いて使用環境 の情報を取得する場合、 プロジェクタ全体としてのコストが増大する ことを防く、ため、 あまり高価な光センサを使用することはできない。 このような光センサとしては、 例えば、 フォトダイォ一ドに R G Bの フィル夕を重ねた 3チャンネルの光センサを使用することになる。 こ の場合、 光センサの R G B出力を三刺激値 X Y Zに変換する必要があ る。 従来は、 プロジェクタの R G B出力を前記光センサと高精度の輝 度計とを用いて測定し、 その対応関係から変換用の 3 X 3マトリック スを求め、 当該マトリックスを用いて R G Bから X Y Zへの変換を行 うことが一般的である。 しかしながら、 上記方法によれば、 プロジェクタの出力に対しては 精度よく : R G Bから X Y Zへ変換できるものの、 照明の分光分布がプ ロジェクタのそれとは異なる。 このため、 照明に関しては前記マト リ ヅクスと同一のマトリヅクスを用いても R G Bから X Y Zへの変換を 精度よく行うことは困難である。 本発明は、 上記問題点を解決するためになされたもので、 より高精 度な測定が可能な光検出装置、 光検出方法、 プログラムおよび記録媒 体を提供することを課題とする。 発明の開示

上記課題に鑑み、 請求項 1 に記載の発明は、 特定の照明光 の下で、表示装置が出力する特定色の輝度特性を測定する光 検出装置であって、前記照明光の色成分と前記特定色の色成 分とを分離する光分離手段と、表示装置用の演算子を用いて 前記分離された特定色の色成分に対する前記光検出装置の 出力を、デバイ スに依存しない座標系の値に変換するための 表示装置用変換手段と、 照明用の演算子を用いて、 前記分離 された照明光の色成分に対する前記光検出装置の出力を、デ バイ ス に依存しない座標系の値に変換する ための照明用変 換手段と、 を備えて構成される。 本発明による、特定の照明光の下で表示装置が出力する特 定色の輝度特性を測定する光検出装置によれば、光分離手段 によって、前記照明光の色成分と前記特定色の色成分とが分 離される。 そ して、 表示装置用変換手段によって、 表示装置 用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色成分に対す る前記光検出装置の出力が、デバイスに依存しない座標系の 値に変換される。 また、 照明用変換手段によって、 照明用の 演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分に対する前 記光検出装置の出力が、デバイ スに依存しない座標系の値に 変換される。 このよ う に、 表示装置用の演算子と照明用演算 子とを独立に用いて； G B か ら光検出装置の出力への変換 を行っているので、表示装置の出力と照明光とが重なった色 に対しても よ り高精度な測定が可能となる。 請求項 2 に記載の発明は、請求項 1 に記載の光検出装置で あって、 前記光分離手段が、 表示装置に黒を出力させた と き の輝度特性を、表示装置が m力する特定色の輝度特性から減 算する こ とを用いて、前記照明光の色成分と前記特定色の色 成分とを分離する よ う に構成される。 請求項 3 に記載の発明は、請求項 1 または 2 に記載の光検 出装置であって、 前記表示装置用の演算子は、 表示装置に R G B を出力させた と きに前記光検出装置の出力 とデバイ ス に依存しない座標系の値と を測定して得ら れた対応関係か ら求めた行列である よ う に構成される。 請求項 4 に記載の発明は、請求項 1 乃至 3 のいずれか一項 に記載の光検出装置であって、 前記照明用の演算子は、 複数 の照明光についての前記光検出装置の出力 とデバイ ス に依 存しない座標系の値とを測定して得られた対応関係と、表示 装置に黒を出力させた と き に前記光検出装置の出力 とデバ イ ス に依存しない座標系の値とを測定して得 ら れた対応関 係と、 から求めた行列である よう に構成される。 請求項 5 に記載の発明は、 請求項 1 乃至 4 のいずれか一 項に記載の光検出装置であって、前記表示装置用変換手段に よって変換されたデバイ ス に依存しない座標系の値と、前記 照明用変換手段によ って変換されたデバイ ス に依存しない 座標系の値とを和演算する よう に構成される。 請求項 6 に記載の発明は、請求項 1乃至 5 のいずれか一項 に記載の光検出装置であって、前記デバイ スに依存しない座 標系の値が X Y Zである よ う に構成される。 請求項 7 に記載の発明は、請求項 1乃至 6 のいずれか一項 に記載の光検出装置を備える プロジェクタである。 請求項 8 に記載の発明は、 特定の照明光の下で、 表示装置 が出力する特定色の輝度特性を測定する光検出方法であ つ て、前記照明光の色成分と前記特定色の色成分とを分離する 光分離工程と、 表示装置用の演算子を用いて、 前記分離され た特定色の色成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しない座標系の値に変換するための表示装置用変 換工程と、 照明用の演算子を用いて、 前記分離された照明光 の色成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存 しない座標系の値に変換するための照明用変換工程と、を備 えて構成される。 請求項 9 に記載の発明は、 特定の照明光の下で、 表示装置 が出力する特定色の輝度特性を測定する光検出処理をコ ン ピュー夕 に実行させるためのプロ グラムであって、前記照明 光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する光分離処理 と、 表示装置用の演算子を用いて、 前記分離された特定色の 色成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ ス に依存し ない座標系の値に変換する ための表示装置用変換処理と、照 明用の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分に対 する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しない座標系 の値に変換するための照明用変換処理と、をコ ンビュー夕 に 実行させる よう に構成される。 請求項 1 0 に記載の発明は、 特定の照明光の下で、 表示装 置が出力する特定色の輝度特性を測定する光検出処理をコ ンピュー夕 に実行させる ためのプロ グラ ムを記録したコ ン ピュ一夕 によって読取可能な記録媒体であって、前記照明光 の色成分と前記特定色の色成分とを分離する光分離処理と、 表示装置用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色成 分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しない 座標系の値に変換するための表示装置用変換処理と、照明用 の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分に対する 前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しない座標系の値 に変換するための照明用変換処理と、をコ ン ピュータ に実行 させる ためのプロ グラ ムを記録したコ ン ピュータ によ って 読取可能な記録媒体である。 図面の簡単な説明

図 1は、 本実施形態の一例にかかるプロジェクタ 2 0を用いたシス テムの概略説明図である。

図 2は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0を備えるプロジ ヱク夕 2 0内の画像処理部の機能プロヅク図である。

図 3は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0の機能ブロック 図である。

図 4は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0における処理を 説明するためのフロ一チヤ一トである。

図 5は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0の表示装置用変 換行列 M d計算部 6 0 cにおける処理を説明するためのフローチヤ一 トである。

図 6は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0の照明用変換行 列 M i計算部 6 0 dにおける処理を説明するためのフローチヤ一トで ある。

図 7は、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 6 0の L M S /X Y Z変換部 6 0 bにおける処理を説明するためのフローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して、 本発明の好適な実施の形態について説明す る。 システム構成

図 1に、 本発明にかかる光検出装置としての光センサ 6 0を備える プロジェクタ 2 0を用いたシステムの概略説明図を示す。 スクリーン 1 0のほぼ正面に設けられたプロジェクタ 2 0から、 所 定の画像が投影される。 この場合、 照明器具 5 0からの外部照明 8 0 によってスクリーン 1 0に投影された画像の見え方は大きく異なって しまう。 例えば、 同じ白を表示する場合であっても、 外部照明 8 0の 強度によっては明るい白に見えたり、 暗い白に見えたりする。 図 2に、 本発明の実施形態にかかる光センサ 6 0を備えるプロジェ クタ 2 0内の画像処理部 1 0 0の機能プロック図を示す。 図 2に示すプロジェクタ 2 0内の画像処理部 1 0 0は、 アナログ形 式の画像入力信号をデジタル信号に変換する AZD変換部 1 1 0と、 一次元色補正テーブルを各 R G B画像入力信号に対して適用して所望 の色補正を行う色補正部 1 2 0と、 デジタル信号をアナログ信号に変 換するための D /A変換部 1 3 0と、 液晶ライ トバルブを駆動して画 像の投影表示を行うための L ZV (ライ トバルブ） 駆動部 1 4 0と、 デバイス (プロジェクタ） の特性を保存するためのデバイス特性保存 用メモリ 1 6 0と、 色補正テーブル生成部 1 5 0と、 を備える。 そし て、 本発明にかかる光センサ 6 0がプロジェクタの出力光および外部 照明のスクリーンによる反射光の輝度を測定すると、 色補正テーブル 生成部 1 5 0が、 デバイス特性保存用メモリ 1 6 0に保存されたデバ イス特性と光センサ 6 0の測色値とに基づき外部照明の影響を考慮し た色補正テ一ブルを生成する。 光センサ 60の構成

次に、 図 3を参照して、 本発明の実施形態にかかる光センサ 60の 構成を説明する。 図 3に示す光センサ 60は、 測定対象光を 3種類のフィル夕を重ね た光センサで受光して、 それそれに対応した 3種類の値 （以下 「LM S値」 とする） を出力する受光部 60 aと、 同一の測定対象光を受光 部 60 aによって測定した値 LMSと輝度計 70によって測定した値 XYZ (デバイスに依存しない座標系の値） との対応関係を記録する LM S/X Y Z記録部 60 eと、 LM S/X Y Z記録部 60 eに記録 された LMSと XYZとの対応関係に基づき表示装置用変換行列 Md を計算するための表示装置用変換行列 Md計算部 60 cと、 LMSZ X Y Z記録部 60 eに記録された LM Sと X Y Zとの対応関係に基づ き照明用変換行列 M iを計算するための照明用変換行列 M i計算部 6 0 dと、 表示装置用変換行列 Mdおよび照明用変換行列 Miを参照し て受光部 60 aから出力された LMS値を XYZ値に変換する LMS /XYZ変換部 60 bと、 を備えて構成される。 LMS/XYZ変換 部 60 bは、さらに光分離手段 60 f と、表示装置用変換部 60 gと、 照明用変換部 60 hとを備えて構成される。 光センサ 60による光検出処理

次に、 図 4を参照して、 本発明の実施形態にかかる光センサ 60に おける処理を説明する。 なお、 以下に説明する光センサ 60における 処理は、 光センサ 60のプログラム格納部 （図示せず） に記録された プログラムを実行することによって行われる。 前記プログラム格納部 は、 プログラムを記録した媒体を構成する。 さらに、 当該処理プログ ラム自体も、 本願発明の範囲内に包含される。 図 4に示すように、 まず、 表示装置 （プロジェクタ） の R (赤） G (緑） B (青） K (黒）と代表的な数種類 （少なくとも 2種類） の照明について、 対象の光センサ 6 0によって LM S値を測定するとともに、 三刺激値 を測定可能な輝度計 7 0によって XY Z値を測定する （S 1 0 )。代表 的な照明としては、 白熱灯、 白色蛍光灯、 昼白色蛍光灯、 昼光などが 挙げられる。 そして、 これらの対応関係が LM S/XY Z対応記録部 6 0 eに記録される （ S 1 2 )。 LM S/X Y Z対応記録部 6 0 eに記 録される対応関係の一例を表 1に示す。

【表 1】

そして、 表 1に示すような対応関係に基づき、 表示装置用変換行列 Md計算部 6 0 cにおける処理 （S 1 4 ) および照明用変換行列 M i 計算部 6 0 dにおける処理 （S 1 6 ) が行われた後、 LMSZXY Z 変換部 6 0 bにおける処理が行われる （ S 1 8 )。 S 1 4、 S 1 6およ び S 18における処理に関しては、 以下で詳細に説明する。

(1) 表示装置用変換行列 Md計算部 60 cにおける処理

図 5に、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 60の表示装置用変 換行列 Md計算部 60 cにおける処理を説明するためのフローチヤ一 トを示す。 図 5に示すように、 表示装置用変換行列 Md計算部 60 cは、 まず 表示装置用変換行列 Mdを求める（S 20)。表示装置用変換行列 Md は、

【数 1】

(1)

(i = R， G， B)

のように定義され、 表 1に示す表示装置の RGB Kについてのセンサ 測定値および輝度計測定値の対応関係より、 【数 2】

LR - LK LG-L LB - LK、 MR-MK MG - MK MB-MK (2)

SR -SK SG- SK SB一 SK

となる。 式 (2)より、 表示装置用変換行列 Md (表示装置用の演算子） は、

【数 3】

/ LR - LK LG- LK LB - LK

Md MR-MK MG - MK MB-MK

SR -SK SG- SK SB - SK

(3) と求まる。 このようにして求められた表示装置用変換行列 Mdは、 LMS/X YZ変換部 60 bに供給され（S 22)、図 7に示す LMS/XYZ変 換部 60 bにおける処理へ移行する。

(2) 照明用変換行列 M i計算部 60 d

図 6に、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 60の照明用変換行 列 Mi計算部 60 dにおける処理を説明するためのフローチヤートを 示す。 図 6に示すように、 照明用変換行列 M i計算部 60 dは、 まず照明 用変換行列 Mi (照明用の演算子） を求める （S 30または S 32)。 n=2のとき、 すなわち、 測定対象の照明が 2種類のとき、

【数 4】

Mi = X L -¹ より照明用変換行列 M iを求め （S 30)、 n≥ 3のとき、 すなわち 測定対象の照明が 3種類以上のとき、

【数 5】

Mi = X (L より照明用変換行列 M iを求める （S 32)。 ここで、

【数 6】

であり、 nは照明の数を表す。 このようにして求められた照明用変換行列 M iは、 LMS/XYZ 変換部 6 Obに供給され（S 34)、 図ァに示す！^^^ダ 変換部 60 bにおける処理へ移行する。

(3) LMS/XYZ変換部 6◦ bにおける処理

図 7に、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 60の LMS/XY Z変換部 60 bにおける処理を説明するためのフローチヤ一トを示す ₍ 図 7に示すように、 LMSZXYZ変換部 6 O bの光分離手段 6 0 f は、 まず表示装置で K (黒） を出力したときのセンサ出力値 LoMo S。を測定するとともに （S 40)、 測定対象の色 （特定色） のセンサ 出力値 L MSを測定する （S 42 )。 ここで、 表示装置で K (黒） を出 力したときのセンサ出力値 LoMoS。は、表示装置の黒の出力と照明光 との和と考えられるので、 前記特定色の色成分は、

(L - Lo,M-M₀,S - So)

となる。 このようにして、 前記特定色の色成分が分離される。 次に、 表示装置用変換部 60 gは、 表示装置用変換行列 Md計算部 60 cで求められた行列 Mdを用いて （L— L₀,M— M₀，S— So) を XYZ値に変換し、 照明用変換部 6 O hは、 照明用変換行列 Mi計算 部 60 dで求められた行列 M iを用いて （L₀，M₀，SQ) を XYZ値に 変換する。 そして、 表示装置用変換部 60 gによって変換された XY Z値と、 照明用変換部 60 hによって変換された XYZ値とを和演算 することによって、 測定しょうとしている色の三刺激値 XY Zが求め られる。 すなわち、 測定しょうとしている色の三刺激値 XYZは、

【数 7】

によって求められる （S 44)< このようにして、 本発明の一実施形態にかかる光センサ 60を用い て光検出を行えば、 表示装置用変換行列 Mdと照明用変換行列 M iと を用いて； R GBから LMSへの変換を行っているので、 プロジェクタ の出力と照明光とが重なった色に対してもより高精度な測定が可能と なる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 特定の照明光の下で、 表示装置が出力する特定色の輝 度特性を測定する光検出装置であって、

前記照明光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する 光分離手段と、

表示装置用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色 成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しな い座標系の値に変換するための表示装置用変換手段と、 照明用の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分 に対する前記光検出装置の出力を、デバイスに依存しない座 標系の値に変換するための照明用変換手段と、

を備える光検出装置。

2 . 請求項 1 に記載の光検出装置であって、

前記光分離手段が、表示装置に黒を出力させたと きの輝度 特性を、表示装置が出力する特定色の輝度特性から減算する こ とを用いて、前記照明光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する光検出装置。

3 . 請求項 1 または 2 に記載の光検出装置であって、 前記表示装置用の演算子は、表示装置に R G B を出力させ た と きに前記光検出装置の出力 とデバイ ス に依存しない座 標系の値とを測定して得ら れた対応関係から求めた行列で ある、 光検出装置。

4 . 請求項 1 乃至 3 のいずれか一項に記載の光検出装置で あって、

前記照明用の演算子は、複数の照明光についての前記光検 出装置の出力 とデバイ ス に依存しない座標系の値と を測定 して得られた対応関係と、表示装置に黒を出力させた と きに 前記光検出装置の出力 とデバイ ス に依存しない座標系の値 とを測定して得られた対応関係と、 か ら求めた行列であ る、 光検出装置。

5 . 請求項 1 乃至 4のいずれか一項に記載の光検出装置で あって、

前記表示装置用変換手段に よっ て変換されたデバイ ス に 依存しない座標系の値と、前記照明用変換手段によって変換 されたデバイ スに依存しない座標系の値とを和演算する、光 検出装置。

6 . 請求項 1 乃至 5 のいずれか一項に記載の光検出装置で あって、

前記デバイ スに依存しない座標系の値が X Y Zである、光 検出装置。

7 . 請求項 1 乃至 6 のいずれか一項に記載の光検出装置を 備えるプロジェクタ。

8 . 特定の照明光の下で、 表示装置が出力する特定色の輝 度特性を測定する光検出方法であって、 前記照明光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する 光分離工程と、 .

表示装置用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色 成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しな い座標系の値に変換するための表示装置用変換工程と、 照明用の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分 に対する前記光検出装置の出力を、デバイスに依存しない座 標系の値に変換するための照明用変換工程と、

を備える光検出方法。

9 . 特定の照明光の下で、 表示装置が出力する特定色の輝 度特性を測定する光検出処理をコ ン ピュータ に実行させる ためのプログラムであって、

前記照明光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する 光分離処理と、

表示装置用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色 成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイスに依存しな い座標系の値に変換するための表示装置用変換処理と、 照明用の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分 に対する前記光検出装置の出力を、デバイスに依存しない座 標系の値に変換するための照明用変換処理と、

をコ ンピュータに実行させるためのプロ グラム。

1 0 . 特定の照明光の下で、 表示装置が出力する特定色の 輝度特性を測定する光検出処理をコ ン ピ ュータ に実行させ る ためのプロ グラムを記録したコ ン ピュータ によ って読取 可能な記録媒体であって、

前記照明光の色成分と前記特定色の色成分と を分離する 光分離処理と、

表示装置用の演算子を用いて、前記分離された特定色の色 成分に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しな い座標系の値に変換するための表示装置用変換処理と、 照明用の演算子を用いて、前記分離された照明光の色成分 に対する前記光検出装置の出力を、デバイ スに依存しない座 標系の値に変換するための照明用変換処理と、

をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンビュ 一夕によつて読取可能な記録媒体。