WO2003079327A1

WO2003079327A1 - Image display apparatus, image processing method, program, and recording medium

Info

Publication number: WO2003079327A1
Application number: PCT/JP2003/003065
Authority: WO
Inventors: Masashi Kanai
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2003-09-25
Also published as: CA2447146A1; EP1486946A4; TW200306123A; TWI231715B; JP3775666B2; MXPA03010389A; AU2003213363A1; US20030234794A1; US7079155B2; EP1486946A1; CN100341045C; JP2003271122A; KR20040005972A; KR100621285B1; CN1537304A; BR0303398A

Description

明細書画像表示装置、画像処理方法、プログラムおよび記録媒体技術分野

本発明は、出力画像に対して所望の色補正を施す画像表示装置、画像処理方法、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の場合、装置の種類によって色再現領域が異なるので、表示画像の色が変化することがある。これを防止するために、画像処理装置の色特性を一般的な C R Tモニタの色特性に合わせるカラ一マッチングと呼ばれる処理を行うのが一般的である。また、プロジェクタなどの画像表示装置を使用する場合、外部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。特に、外部環境の変化として、外部照明の明るさ若しくは色、または投影面の色が変化する場合を考慮しなければ適切な色の再現を行うことは困難である。これらのカラーマッチングおよび外部環境に対する補正には、一般的に色補正テーブルが用いられる。しかし、プロジェクタなどの画像表示装置の場合、メモリ容量の制約のため、色補正テーブルのデータを多く保有する事は困難である。すなわち、プロジェクタの場合、 1台 1台の個体差が大きいため、各機体ごとに適合する色補正テーブルを格納していなければならない。本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、メモリ容量を節約しつつ適切な色再現が可能な画像表示装置、画像処理方法、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、入力される画像データに対して所望の画像処理を行って画像を表示する画像表示装置であって、当該画像表示装置の特性値に基づき前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像デ一夕に対して所望の色補正を施す第 1 色補正手段と、使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 2色補正手段と、を備えて構成される。以上のように構成された、入力される画像データに対して所望の画像処理を行って画像を表示する画像表示装置によれば、第 1 色補正手段によって、前記画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像デ一夕に対して所望の色補正が施される。そして、第 2色補正手段によって、使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像デ一夕に対して所望の色補正が施される。請求項 2 に記載の発明は、請求項 1 に記載の画像表示装置であって、前記第 1 色補正手段が、使用環境に応じた色調補正を行うように、前記 3 次元色補正テーブルを書き換えるための第 1 書換手段を備えて構成される。請求項 3 に記載の発明は、請求項 1 または 2 に記載の画像表示装置であって、前記第 1 色補正手段が、前記特性値に基づき、前記 3 次元色補正テーブルの格子点デ一夕を書き換えるための第 2 書換手段を備えて構成される。請求項 4 に記載の発明は、請求項 1 乃至 3 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、前記第 2色補正手段における 1 次元色補正テーブルが、外部照明の明るさの変化に対する補正を行なうためのもの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 2 乃至 4 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、前記第 1 色補正手段における 3次元色補正テーブルが、投影面の色の変化に対する補正を行なうためのものであるように構成される。請求項 6 に記載の発明は、請求項 2 乃至 5 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、前記第 1色補正手段における 3次元色補正テーブルが、外部照明の色の変化に対する補正を行なうためのもの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 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、前記特性値を入力するための手段をさらに備えて構成される。請求項 8 に記載の発明は、前記画像表示装置がプロジェク夕である、請求項 1 乃至 7 のいづれか一項に記載の画像表示装置である。請求項 9 に記載の発明は、請求項 2乃至 8 のいづ,れか一項に記載の画像表示装置であって、前記特性値が特性基準値のときに、前記第 2 書換手段による格子点デ一夕の書き換えを行わないように構成される。請求項 1 0 に記載の発明は、請求項 2乃至 8 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、前記第 1 書換手段によつて書き換えられた前記 3 次元色補正テーブルを参照して所望の画像処理を施した際、前記入力される画像データが色域外に変換される場合、各色要素の変化量の比率を保持したまま補正量を減少させることによって、前記入力される画像デ —夕が色域内に変換されるようにするように構成される。請求項 1 1 に記載の発明は、画像表示装置に入力される画像デ一夕に対する画像処理方法であって、前記画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 1 色補正工程と、使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 2色補正工程と、を備えて構成される。 ^J 請求：^ 1 2に記載の発明は、画像表示装置に入力される画像デ一夕に対する画像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つて、前記画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 1色補正処理と、使用環境に応じた階調補正を行なうための 1次元色補正テープルを参照して、前記入力される画像デ一夕に対して所望の色補正を施す第 2色補正処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。請求項 1 3に記載の発明は、請求項 1 2に記載のプログラムを記録したコンビユー夕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、本発明の第 1実施形態にかかるプロジェクタ内の画像処理部の機能プロック図である。

図 2は、本発明の一実施形態にかかるプロジェクタ内の第 1色補正部 1 1 0および第 2色補正部 1 2 0の動作を説明するためのフローチャ一トである。

図 3は、第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テーブル生成処理を説明するためのフローチヤ一トである。

図 4は、！；デ一夕格納部丄 1 4に格納されている L U Tデータの生成処理を説明するためのフローチャートである。

図 5は、 L U Tデ一夕の生成処理を説明するための図である。図 6は、 C R Tの色とプロジェクタの色との対応付けを説明するための図である。.

図 7は、図 3の S 1 0における照明の色に対する補正量の計算処理について説明するためのフローチヤ一トである。

図 8は、図 3の S 1 2におけるスクリーンの色に対する補正量の計算処理について説明するためのフローチヤ一トである。

図 9は、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理について説明するためのフローチャートである。

図 1 0は、本発明の一実施形態にかかる第 2色補正テーブル生成部 1 5 0による色補正テーブルの生成 ·書換処理を説明するためのフロ —チャートである。

図 1 1は、本発明の一実施形態にかかる第 2色補正テーブル生成部 1 5 0による補正カーブの計算処理を説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 2は、各環境下におけるァカーブを示すグラフ図である。

図 1 3は、各環境下における正規化されたァカーブを示すグラフ図である。

図 1 4は、各環境下における正規化されたァカープを基準点 Doで合わせた状態を示すグラフ図である。

図 1 5は、補正後の出力特性に対する補正処理を説明するためのグラフ図である。

図 1 6は、補正カーブの補正量の調整を説明するためのグラフ図である。

図 1 7は、 Doutと Dinとの関係を示すグラフ図である。

図 1 8は、補正カーブの丸め処理を説明するための図である。図 1 9は、 Doを変化させた場合の補正カーブの一例を示すグラフ図 ( 1 ) である。

図 2 0は、 Doを変化させた場合の補正カープの一例を示すグラフ図 ( 2 ) である。

図 2 1は、第 3色補正部 1 3 0による色補正処理を説明するための図である。

図 2 2は、本発明の一実施形態にかかるプロジェクタの色補正テープル生成処理（図 2のステップ 2 0 3における処理）を説明するためのフローチャートである。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第 1実施形態

システム構成

図 1に、本発明の画像表示装置の第 1実施形態にかかるプロジェク夕内の画像処理部 1 0 0の機能プロック図を示す。本発明の画像表示装置としては、プロジェクタの他、 C R T、液晶ディスプレイなども

¾よしる。本発明の第 1実施形態にかかるプロジェクタ内の画像処理部 1 0 0 は、第 1色補正テーブル生成部 1 1 2によって生成された色補正テ一ブル（LUT) に基づきカラ一マッチングおよび使用環境に応じた色調補正を行う第 1色補正部 1 10と、第 2色補正テーブル生成部 1 5 0によって生成された色補正テーブルに基づき使用環境に応じた階調補正を行う第 2色補正部 120と、液晶ライトバルブの出力特性を調整するための第 3色補正部 130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/V (ライトバルブ）駆動部 140と、を備えて構成される。また、前記画像処理部 100は、プロジェクタのァ値を入力するためのァ値入力部 1 1 6と、カラーマッチングおよび使用環境に応じた色調補正用の 3次元色補正テーブル（3D— LUT) を生成するための色補正テーブル内のデータ（変換値、 LUTデ一夕）および格子点データを対応付けて格納している LUTデータ格納部 1 14と、基準環境下におけるプロジェクタの出力特性情報を格納しておくためのデバイス特性保存メモリ 160と、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ための光センサ 170 と、ァ値入力部 1 1 6によって入力されたァ値と LUTデータ格納部 1 14に格納されたデ一夕と光センサ 1 70の測色値とデバイス特性保存用メモリに格納されている情報とに基づいてカラーマッチングおよび使用環境に応じた色調補正用の 3次元色補正テーブルを生成するための第 1色補正テーブル生成部 1 12と、を備えている。さらに、画像処理部 100は、光センサ 170の測色値とデバイス特性保存用メモリに格納されている情報とに基づき使用環境に応じた階調補正を行うための 1次元色補正テ一プル（ 1 D— LUT) を生成する第 2色補正テーブル生成部 1 50を備えて構成される。本発明の第 1実施形態によるプロジェクタでは、まず、第 1色補正テーブル生成部 1 1 2によって生成される色補正テ一ブルを参照して、パーソナルコンビュ一夕などから供給される画像入力信号に対して、第 1色補正部 1 1 0によってカラ一マッチングおよび使用環境に応じた色調補正が施される。そして、当該カラーマッチングおよび使用環境に応じた色調補正が施された画像信号は、第 2色補正テーブル生成部 1 5 0によって生成される色補正テーブルを参照して、第 2色補正部 1 2 0によって使用環境に応じた階調補正がなされる。色補正された画像信号は、第 3色補正部 1 3 0によって、液晶ライトバルブの出力特性を考慮した調整がなされる。 L /V駆動部 1 4 0は、当該調整されたアナログ信号に基づき、液晶ライトバルブを駆動して画像の投影表示を行う。画像処理部 1 0 0の動作

以下に説明する色補正テーブルの生成処理、画像処理などの画像処理部 1 0 0による処理は、プロジェクタのプログラム格納部（図示せず）に記録された画像処理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、画像処理プログラムを記録した媒体を構成する。さらに、当該画像処理プログラム自体も、本願発明の範囲内に包含される。

( 1 ) 第 1色補正部 1 1 0における色補正

図 2を参照して、本発明の一実施形態にかかるプロジェクタ内の第 1色補正部 1 1 0の動作を説明する。まず、本発明によるプロジェクタを使用する前に、予め色補正テーブルを生成し、 L U Tデ一夕格納部 1 1 4に保存しておく（ステップ 2 0 3 )。当該色補正テーブルの生成処理に関しては、以下で図 2 2を参照して詳細に説明する。本発明によるプロジェクタの使用が開始されると、第 1色補正テ一ブル生成部 1 1 2によって色補正テーブルの生成 '書換処理が行われる（ステツプ 2 0 4 )。当該色補正テーブルの生成 ·書換処理に関しては、以下で図 3を参照して詳細に説明する。そして、色補正テーブルの生成 '書換処理の後、書き換えられた色補正テーブルを参照して第 1色補正部 1 1 0によって色補正された画像信号に基づき、画像の表示が行われる（ステップ 2 0 6 )。ここで、画像の表示を終了せず（ステップ 2 0 8、 N 0 )、前回の色補正テープルの生成 ·書換処理終了時から一定時間経過していない場合（ステツプ 2 1 0、N o )、ステップ 2 0 6の画像の表示状態が継続する。一方、画像の表示を終了せず（ステツプ 2 0 8、 N 0 )、前回の色補正テープルの生成 .書換処理終了時から一定時間経過した場合（ステップ 2 1 0、 Y e s )、時間の経過とともに使用環境に応じた色調補正を行うために再度色補正テーブルの生成 ·書換処理を行い（ステップ 2 0 4 )、画像の表示を行う（ステップ 2 0 6 )。本発明によれば、一定時間毎に使用環境に応じた色調補正を行うための色補正テーブルを書き換えるので、外部照明の色または投影面の色が変化しても適切な色再現が可能となる。そして、プロジェクタの電源をオフするなどして画像の表示を終了する場合（ステップ 2 08、 Y e s) には処理を終了する。

( 1— 0 ) 色補正テ一プルの生成処理

次に、図 2 2を参照して、本発明の一実施形態にかかるプロ^ェク夕の色補正テーブル生成処理（図 2のステップ 2 03における処理）について説明する。

( 1 - 0 - 1 ) 基準環境下でのプロジヱク夕の出力特性の測定当該第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テーブルの書換処理を行う前に、予め基準環境下でのプロジェクタの: R GB Kの三刺激値を測定する。ここで、基準環境とは、喑室内でプロジェクタからの出力光を基準スクリーンに投影する場合をいう。そして、

測定色が(1，0,：6) = (255,0，0)のときの測定値を 11₀,¥]¾₀,2]¾₀とし、測定色が (R，G，B) = (0,255,0)のときの測定値を XGO， YGO, Z GOとし、測定色が(11，&,；8) = (0，0，255)のときの測定値を 30,¥30，2]3₀とし、測定色が(11，&3) = (0,0,0)のときの測定値を 1«)，¥1£₀，21«)とする。これらの測定値に基づき、基準環境下におけるプロジェクタの出力特性マトリクス Mo を求め、デバイス特性保存用メモリ 1 6 0に保存しておく。基準環境下におけるプロジェクタの出力特性マトリクス Mo は以下の式によって与えられる。【数 1】

、

_t

( 1— 0— 2 ) 基準環境下でのカラ一マッチング用の 3 D - L U T を作成

プロジェクタの出力特性を所定の色空間にマッチングするための 3 D— LUTを作成して LUTデ一夕格納部 1 14に予め保存しておく < 当該 3 D— LUTの作成方法は任意であり、マツチングが必要なければ無変換の 3 D— L U Tであっても良い。カラーマツチング用の 3 D 一 LUTの出力値を、

{R (Rin，Gin,Bin), G (Hin,Gin,Bin)， B (Rin,Gin,Bin)}

と表記する。ここで、 Rin，Gin，Binは入力値である。

L U Tデータ生成処理の一例

次に、図 4を参照して、 LUTデータ格納部 1 14に格納される L UTデータ生成処理の一例を説明する。当該実施形態では、プロジェクタの色特性を Tの色特性（基準色特性）に適合させる場合について説明する。まず、 CRTにおける入力値（RcGcBc) と出力色の色座標（X_cYcZc， L_c*a_c*bc*など）との対応関係を求める（ S 2 0 )。代表的な色についての対応関係は、実際に色を CR Tから出力させ、出力された光を測定することによって求め、残りの色についての対応関係は補間計算などで求める。そして、プロジェクタにおける入力値（R_PG_PB_P) と出力色の色座標（Χ_ΡΥ_ΡΖ_Ρ, L_p*a_P*b_P*など）との対応関係を求める（ S 2 2 )。同様に、代表的な色についての対応関係は、実際に色をプロジェクタから出力させ、出力された光を測定することによって求め、残りの色についての対応関係は補間計算などで求める。次に、 C R Tの出力色（L_c*a_c*bc*) に対する液晶プロジェクタの出力色（L_P*a_P*b_p*) を定める（S 2 4 )。通常は同じ色同士（（L_C* = L_P*， a_c* = a_P*， b_c* = bp*)を対応付ける。しかし、 C R Tの出力色（L_c*a_c*bc*) がプロジェクタで出力できない色の場合は、図 6に示すように、プロジェク夕で出力できる色のうち比較的その色に近い色（例えば、色相が同じで色座標上の距離が最も小さい色）を対応付ける。そして、図 5に示すように、 S 2 0〜S 2 6から求めれらた対応関係に基づき、各 RcGcBc値に対する R_PG_PB_Pの値を求め、 L U Tデ一夕を生成する（S 2 8 )。当該実施形態では、以上のようにして生成された L U Tデ一夕および格子点データが L U Tデータ格納部 1 1 4に予め格納されているものとする。

( 1 - 1 ) 第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テープルの生成 ·書換処理

次に、図 3を参照して、本発明の一実施形態にかかるプロジェクタ内の第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テーブルの生成 · 書換処理（図 2のステップ 2 0 4における処理）について説明する。 ( 1 - 1 - 1 ) 使用環境下でのプロジェクタの出力特性測定まず、第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テ一プルの生成■書換処理では、使用環境下でのプロジヱク夕の R GBKの三刺激値を測定する。そして、

測定色が (R，G,B) = (255,0,0)のときの測定値を X_R,Y_R,Z_Rとし、測定色が( ，0,：6) = (0，255，0)のときの測定値を (_}，¥(₃,2(₃とし. 測定色が (R，G，： B) = (0，0,255)のときの測定値を XB，YB，Z_bとし、測定色が (R, G，： Β) = (0 , 0， 0)のときの測定値を X _κ， Υ _Κ， Ζ κとする c これらの測定値に基づき、使用璟境下におけるプロジェクタの出力特性マトリクス Μを求め、デバイス特性保存用メモリ 1 6 0に保存しておく。使用環境下におけるプロジェクタの出力特性マトリクス Μは以下の式によって与えられる。

【数 2】

( 1 - 1 - 2 )

使用環境下におけるプロジェクタの出力特性測定後、図 3に示すように、第 1色補正テーブル生成部 1 1 2による色補正テ一プルの生成 -書換処理では、まず、照明の色に対する補正量の計算（ S 1 0 ) およびスクリーン（投影面）の色に対する補正量の計算（S 1 2 ) が行われる。そして、これらの計算結果に基づいて 3次元色補正テ一ブルの値の変換が行われる（S 1 4 )。 S 1 0〜S 1 4の各処理については後に詳述する。

( 1 - 1 - 2 - 1 ) 照明の色に対する補正量の計算（ S 1 0 ) 次に、図 7を参照して、図 3の S 1 0における照明の色に対する補正量の計算処理について説明する。ここでは、照明の色によるプロジェク夕の出力色特性の変化を、プロジェクタの R G B各色のオフセットを補正することによって補正する。具体的には、照明の色とプロジェク夕の白との違いを求め、その差分だけオフセット量を調整する。図 7に示すように、図 3の S 1 0における照明の色に対する補正量の計算処理では、まず、照明の色をプロジェクタの R G Bで表す（ S 3 0 )。照明の色（使用環境下でのプロジェクタの黒を測定したときの値に相当する）をプロジェクタの: G Bの混色で表現すると、以下の式のとおりになる。

【数 3】

次に、図 3の S 1 0における照明の色に対する補正量の計算処理では、 3D— LUTの白色点の RGB値を読み出し、白色点での RGB 値の輝度比を求める（S 32)。白色点での R GB値 r wo、 gwos b woは以下のようになる。 r_W0 = {R(255，0,0)/255}ァ

gwo = {G(0，255，0)/255}ァ

bw。 = {B(0,0，255)Z255}^y

ここで、ァはプロジェクタの出力階調特性を表す値であり、ァ値入力部 1 16から入力される。以上より、図 3の S 10における照明の色に対する補正量の計算処理では、オフセット補正量 r₀、 g₀、 b。を求める（S 34)。以下の式に示すように、：、 gK、 b_Kと rwo、 gwo、 bwoとの差分を求め、当該差分をオフセット補正量とする。

【数 4】

/¾、

、b_Kノ

ここで、 αοは補正のかけ具合を調整するためのパラメ一夕で、 0.0 -0.5程度の値が好適である。以上で S 10における処理を終了する。 ( 1— 1一 2— 2 )スクリーンの色に対する補正量の計算（ S 12 ) 次に、図 8を参照して、図 3の S 12におけるスクリーンの色に対する補正量の計算処理について説明する。ここでは、スクリーンの色によるプロジェクタの出力色特性の変化を、プロジェクタの; RGB各色のゲインを補正することによって補する。具体的には、基準環境下でのプロジェクタの白を使用環境下の R G Bで表現するためのゲインを求める。図 8に示すように、図 3の S 12におけるスクリーンの色に対する補正量の計算処理では、まず、基準環境下でのプロジェクタの白（Γ w,gw,b_w) を使用環境下でのプロジェク夕の R GBの輝度比で表す ( S 40 )。すなわち、基準環境下でのプロジェクタの白と同じ色を使用環境下で再現する場合の R GBの輝度比を求めると以下のようになる

【数 5】

次に、図 3の S 12におけるスクリーンの色に対する補正量の計算処理では、ゲイン補正量 r_G、 gG b_Gを求める（ S 42 )。 rw、 gw、 bwと、 rwo、 gwos bw。とから、ゲイン補正量を求めると以下のとおりとなる。 r

r wo/ r w

G= 1 + a{p_s max(p_r,Pg,p_b)— 1 }, p_g= gwo/ gw

b G= 1 + a oi b/ max(p_r,Pg,p )~ 1 }， Pb= b wo/ b w

式中のひ Gは、補正のかけ具合を調整するためのパラメ一夕で、 0.5 〜 1.0程度が好適である。以上で、 S 1 2における処理を終了する。

( 1 - 1 - 2 - 3 ) 3次元色補正テーブル（ 3 D-L U T) の値の変換（ S 1 4 ) '

次に、図 9を参照して、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理について説明する。ここでは、 L U Tデータ格納部 1 1 4に格納している 3 D— L U Tの各格子点の出力値について、環境変化分の補正を加えて新しい補正テーブルを生成する。図 9に示すように、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理では、まず、 L U Tデ一夕格納部 1 1 4に格納している 3 D— L U Tの各格子点の出力値を読み込み、輝度値に変換する（S 5 0)。変換された輝度値 r gbを以下に示す。 r = {R (Rin,Gin,Bin)/255}

g ={G(Rin,Gin,Bin)/255}⁷'

b ={B(Rin，Gin,Bin)/255}ァ

次に、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理では、璟境補正を加える（S 5 2 )。 S 1 0および S 1 2において求めた補正量を用いて、 3 D— L U Tの値のゲインとオフセットを補正する。補正後の値 r'、 g b'は、以下のとおりである。 r'= rar + ro

g'= g Gg + go

次に、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理では、色域外の色の処理を行う（S 54)。

S 5 2で求めた補正後の値 r '、 g b'は、色域外の色（例えば、 r '<0 または r'>l) になる場合がある。補正後の値が色域外の色になる場合には、色域外に出ないように補正量を調整する。当該補正量の調整は、 R GBに関して互いに相関を持たせて行う。具体的には、以下の計算式を用いて色域外の色の処理を行う。

【数 6】

r / (r - r') ，く 0)

= < 1 (

< o

0 ≤ r' も同様

1)

(1 一 r') / (r'一 r) (r⁵ > 1)

【数 7】

さらに、図 3の S 1 4における 3 D— L U Tの値の変換処理では、環境補正後の 3 D— L U Tの出力値を求める（ S 5 6 )。環境変化分の補正を加えた最終的な 3 D— L U Tの出力値 R '(Rin,Gin，： Bin)、 G '(Rin,Gin，Bin)、 B '(Ein，Gin,Bin)は以下のようになる。

R '(Rin,Gin,Bin) = 255(r")^r

G '(Rin,Gin,Bin) = 255(g")^r

B ' (Rin , Gin , Bin) = 255 (b ") ⁷

以上で、 S 1 4における処理を終了して、図 2のステップ 2 0 6における処理に戻る。

( 2 ) 第 2色補正部 1 2 0における色補正（使用環境に応じた階調補正）

次に、本発明の一実施形態にかかるプロジェクタ内の第 2色補正部 1 2 0の動作は、図 2を参照して説明した第 1色補正部 1 1 0の動作と同様である。したがって、図 2を参照して、第 2色補正部 1 2 0の動作を説明する。まず、本発明によるプロジェクタの使用が開始されると、第 2色補正テーブル生成部 1 5 0によって色補正テ一ブルの生成 ·書換処理が行われる（ステップ 2 0 4 )。当該色補正テーブルの生成 '書換処理に関しては、以下で図 1 0を参照して詳細に説明する。なお、第 1色補正テーブル生成部 1. 1 2による色補正テーブルの生成 ·書換処理と、第 2色補正テーブル生成部 1 5 0による色補正テ一ブルの生成 ·書換処理とを同期させて行うこともできるが、別個独立に行うこともできる。そして、色補正テーブルの生成 ·書換処理の後、書き換えられた色補正テーブルを参照して第 2色補正部 1 2 0によって色補正された画像信号に基づき、画像の表示が行われる（ステップ 2 0 6 )。ここで、画像の表示を終了せず (ステップ 2 0 8、 N o )、前回の色補正テ一ブルの生成 ·書換処理終了時から一定時間経過していない場合（ステツプ 2 1 0、N 0 )、ステップ 2 0 6の画像の表示状態が継続する。一方、画像の表示を終了せず（ステツプ 2 0 8、 N 0 )、前回の色補正テープルの生成 ·書換処理終了時から一定時間経過した場合（ステップ 2 1 0、 Y e s )、時間の経過とともに使用環境に応じた階調補正をおこなうために再度色補正テ一ブルの生成 '書換処理を行い（ステップ 2 0 4 )、画像の表示を行う（ステップ 2 0 6 )。本発明によれば、一定時間毎に使用環境に応じた階調補正を行うための色補正テーブルを書き換えるので、外部照明の明るさが変化しても適切な色再現が可能となる。そして、プロジェクタの電源をオフするなどして画像の表示を終了する場合（ステップ 2 0 8、 Y e s ) には処理を終了する。 ( 2 - 1 ) 第 2色補正テ一プル生成部 1 5 0による色補正テープルの生成 ·書換処理

次に、図 1 0を参照して、本発明の一実施形態にかかるプロジェク夕内の第 2色補正テーブル生成部 1 5 0による色補正テ一ブルの生成 ·書換処理（図 2のステツプ 2 0 4における処理）について説明する。色補正テーブルの生成 ·書換処理では、予め、暗室内でプロジェク夕（画像表示装置） 2 0に白（R = G = B = 2 5 5階調）を出力させ、そのスクリーン 1 0からの反射光の輝度を光センサ 1 7 0などで測定し、デバイス特性保存用メモリ 1 6 0に格納しておく。そして、プロジェクタからの出力がない状態で、外部照明のスクリーンからの反射光の輝度を測定する（ステップ 2 2 2 )。次に、補正カーブの計算処理が行われる（ステップ 2 2 6 )。当該補正カーブの計算処理に関しては、以下で図 1 1を参照して詳細に説明する。そして、計算された補正カーブに基づいて、新たな一次元色補正テーブルが生成される。そして、色補正部 1 2 0で参照される一次元色補正テ一ブルが、新たに生成された一次元色補正テーブルによつて書き換えられる（ステップ 2 2 8 )。補正カーブの計算処理

次に、図 1 1を参照して、本発明の一実施形態にかかるプロジェク夕内の色補正テーブル生成部 1 5 0による補正カープの計算処理（図 1 0のステップ 2 2 6における処理）について説明する。デバイス特性保存用メモリ 1 6 0に格納されているプロジェクタの白出力のスクリーンによる反射光の輝度と、図 1 0の 2 2 2で求めた測定値と、に基づき以下のようにして補正カーブを求める。補正カーブの計算処理では、まず、各環境下でァカーブを正規化する（ステップ 2 3 0 )。 W (白）、 E, (赤）、 G (緑）、 B (青）のいずれの補正カーブも同一のカーブとなるので、当該実施の形態では一例として Wに関して補正カーブを計算する。各環境下（暗室の場合および外部照明が存在する場合）におけるァカーブを以下のように仮定する。ここで、ァは対象となるプロジェクタの階調特性である。ガンマは、対象となるプロジェクタの階調特性を実際に測定して求め、その平均的な値を用いるのが適当である。当該実施の形態では、一例として、 γ = 2.2とする。

暗室の場合：

Fd(Din)二 Yw · Din⁷ … （1)

外部照明が存在する場合：

Fi(Din) = Yw · Din⁷ +Yi … （2)

各環境下におけるァカーブを図 1 2に示す。ここで、 Fがスクリーンからの反射光の合計輝度、 Dinが R G Bのデジタル入力値（ 0 〜 2 5 5階調）を 0 〜 1に正規化したもの、 Yw がプロジヱク夕の白の輝度、 Yiが照明の輝度である。そして、これらの式（1)および式 (2)を、各環境下でプロジェクタが白を出力した時の輝度（暗室の場合： Yw、外部照明外存在する場合： Yw + Yi) で目が順応しているという仮定の下で正規化する。すなわち、式（1)および式 (2) を、各環境下でプロジェクタが白を出力した時の輝度（暗室の場合： Yw、外部照明外存在する場合： Yw + Yi) が 1になるように正規化する。具体的には、

暗室の場合：

F'd(Din) = Fd(Din)/Yw = Din⁷ … （3)

外部照明が存在する場合：

F'i(Din) = Fi(Din)/(Yw + Yi) = (Yw · Dinァ +Yi)/(Yw + Yi)

… (4) となる。各環境下における正規化された yカーブを図 1 3に示す。次に、 yカーブを基準点 Doで重ね合わせる（ステップ 2 3 2 )。図 1 4に示すように、基準点 Doで、 Fd(Din)が Fi(Din)と同一の値をとるように、 Fd(Din)を F軸方向に {F'i(Do)— F'd(Do)}だけ平行移動させる。具体的には、

F'd(Din) = F'd(Din) + {F'i(Do)一 F'd(Do)}

= F'd(Din)一 F'd(Do) + F'i(Do)

とする。ここで、式（3)およぴ式 (4)を用いると、

F" d(Din) = Din ⁷ - D 0⁷ + (Yw . Do⁷ + Yi)/(Yw + Yi) … （5) となる。そして、式 (5)を用いて補正カーブを算出する（ステップ 2 3 4 )。このように当該実施形態では、図 1 4に示すように、基準点 Do付近で、外部照明が存在する場合の出力特性が、暗室の場合のァカーブと一致するように補正カーブを形成する。そして、基準点 Do付近での相対的なコントラスト（ァカープの傾き）が、外部照明の有無によって変化しないように入力階調データを補正することによって、外部照明の有無による出力画像の色の変化を小さくする。以上を式で表現すると以下のようになる。 F，i(Dout) = F"d(Din) … （6)

ここで、 Doutは補正後の入力階調データである。

式 (4)および式 (5)を式 (6)に代入すると、

(Yw · Doutァ + Yi)/ (Yw + Yi) = Din ⁷ - Do ⁷ + (Y · Do⁷ +Yi)/(Yw + Yi)

これより、

Dout= [(l + Yi/Yw)Dinァ—（Yi/Yw)Doァ … （7)

但し、図 1 5に示すように、出力できる輝度範囲には限界があるため（0≤F，d(Din)≤l)、実際には、図 1 5に示すような出力になるように補正をかける。従って、 Doutく 0のときは

Dout= 0

であり、 Dout> 1のときは

Dout= 1

とする。照明によるコントラスト低下を補正する際の中心となる階調 Do を変化させることによって補正カーブは様々に変化する。一般的に、 Do の値が小さいと、図 1 9に示すような補正カーブとなり、低階調域での階調性は向上するが投影画面が全体的に白っぽく見え、淡い色調となる。一方、 Doの値を大きくすると、図 2 0に示すような補正カーブとなり、投影画面が全体的に黒っぽくなる上、低階調での階調変化がさらに少なくなる（いわゆる、低階調域のつぶれが顕著になる）。 Do を適当な値にすることによって、投影画像の全体的な明るさを補正前とあまり変化させずに、コントラストが最も強調されるような補正をかけることができる。実験による評価を行った結果、 Doの値は中階調付近（0.25≤Do ^ 0.50程度）が好適であることを確かめた。さらに、図 1 6に示すように、補正量をひ倍 (0≤ひ≤1)して補正量を調整することもできる。補正のかかり過ぎによる、不自然な画像再現を防ぐためである。補正量を調整する場合の Doutの式 (7)は、

D out = [( 1 + a Yi/Yw)Din ^γ - ( a Yi/Yw)D ^ΎΥ^{/ Ύ} … (7') となる。補正量をひ倍することは、結果として照明の輝度 Yiを倍することに相当する。なお、の値は、 0.8≤ひ≤1の範囲内であることが好ましい。次に、補正カーブの丸め処理を行う（ステップ 2 3 6 )。図 1 7に、式（7)または式（7')によって表される Dout と Din との関係を示す。

図 1 7に示すように、全体的にはコントラストを強調するような補正カーブを構成しているが、図 1 7に示す補正カーブでは、 Dout = 0および Dout二 1の近傍で階調性がなくなってしまっているので、補正力ーブを丸めることによって、 Dout= 0および Dout = 1の近傍で階調性がなくならないようにする。

1 ) 補正量を減少させる丸め処理

まず、 Doutが 0または 1のまま変化しない階調がなくなるように、補正量 A D = Dout— Dinを、 △ D → A D— (A D) … (8)

のように減少させる。この変換を行うと、図 1 8に示すように補正量が大きい程、補正量の減少も大きくなるので、結果として補正カーブが丸められる。上記式 (8)の/?は丸め処理の強さを示すパラメ一夕で、 /? = 0 の場合には丸めの処理を行わない状態となり、の場合には Dout = Dinとなる。 ^の値は 1.5程度が適当である。図 1 8の（ 1 ) に、補正量を減少させる丸め処理を行った場合の Doutと Dinとの関係を示す。 2 ) 近傍で平均化する丸め処理

図 1 8の（ 1 ) に示す補正カープには鋭利な角部が残るので、さらに、各点で近傍平均をとる。具体的には、階調データを 3 3点（Din X 255 = 0 , 8 , 16 , ··· , 255) で計算して、各点において前後 2点ずつを加えた計 5点の平均をとる。これらの処理を行うことによって、 Dout が 0または 1のまま変化しない階調のない補正カーブを生成することができる。前記補正カーブの算出にあたっては、プロジェクタのァ、基準点 Do、補正量 αおよび丸め処理のパラメータ/?の 4つのパラメ一夕が必要となる。これらの値を調節することによって、同一の算出方法でも様々な補正カーブを生成することができる。

( 3 ) 第 3色補正部 1 3 0における色補正

次に、図 2 1を参照して、第 3色補正部 1 3 0による色補正処理に¹ 関して説明する。まず、図 2 1 (a) に示すように、プロジェクタの出力特性を設定して、図 2 1 (b) に示すように、液晶パネルの入出力特性を測定する。そして、図 2 1 (a) および（b) に基づき、図 2 1 ( c ) に示すように、入力信号と液晶パネルへの入力値との対応関係を求める。第 3色補正部 1 30は、図 2 1 ( c ) に示す入力信号と液晶パネルへの入力値との対応関係を表現する色補正テ一プルを参照して液晶パネルの入力値を調節する。当該色補正テーブルは、各プロジェクタ毎に予め格納されている。

Claims

請求の範囲

1 . 入力される画像データに対して所望の画像処理を行つて画像を表示する画像表示装置であって、

当該画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3 次元色補正テ一プルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 1 色補正手段と、

使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像デ一夕に対して所望の色補正を施す第 2色補正手段と、

を備える画像表示装置。

2 . 請求項 1 に記載の画像表示装置であって、

前記第 1 色補正手段が、使用環境に応じた色調補正を行うように、前記 3次元色補正テーブルを書き換えるための第 1 書換手段を備えている画像表示装置。

3 . 請求項 1 または 2 に記載の画像表示装置であって、前記第 1色補正手段が、前記特性値に基づき、前記 3 次元色補正テーブルの格子点デ一夕を書き換えるための第 2 書換手段を備えている画像表示装置。

4 . 請求項 1 乃至 3 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記第 2色補正手段における 1 次元色補正テーブルが、外部照明の明るさの変化に対する補正を行なうためのものである画像表示装置。

5 . 請求項 2 乃至 4 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記第 1 色補正手段における 3 次元色補正テーブルが、投影面の色の変化に対する補正を行なうためのものである画像表示装置。

6 . 請求項 2 乃至 5 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記第 1 色補正手段における 3 次元色補正テーブルが、外部照明の色の変化に対する補正を行なうためのものである画像表示装置。

7 . 請求項 1 乃至 6 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記特性値を入力するための手段をさらに備えている画像表示装置。

8 . 前記画像表示装置がプロジェクタである、請求項 1 乃至 7 のいづれか一項に記載の画像表示装置。

9 . 請求項 2 乃至 8 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記特性値が特性基準値のときに、前記第 2 書換手段による格子点データの書き換えを行わない画像表示装置。

1 0 . 請求項 2 乃至 8 のいづれか一項に記載の画像表示装置であって、

前記第 1 書換手段によって書き換えられた前記 3 次元色補正テーブルを参照して所望の画像処理を施した際、前記入力される画像データが色域外に変換される場合、各色要素の変化量の比率を保持したまま補正量を減少させることによつて、前記入力される画像デ一夕が色域内に変換されるようにする、画像表示装置。

1 1 . 画像表示装置に入力される画像デ一夕に対する画像処理方法であって、

前記画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3 次元色補正テープルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 1 色補正工程と、

使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 2色補正工程と、

を備える画像処理方法。

1 2 . 画像表示装置に入力される画像デ一夕に対する画像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つて、

前記画像表示装置の特性値に基づき、前記画像表示装置の色特性を基準色特性に適合させるための 3 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 1 色補正処理と、

使用環境に応じた階調補正を行なうための 1 次元色補正テーブルを参照して、前記入力される画像データに対して所望の色補正を施す第 2色補正処理と、

をコンピュータに実行させるためのプログラム。

1 3 · 請求項 1 2に記載のプログラムを記録したコンピュータによつて読取可能な記録媒体。