(57)【要約】【課題】医療用カプセルカメラ等で撮像したイメージデータに基づいて表示されるイメージの質を向上させる。【解決手段】  表示装置を提供する。表示装置は、（ａ）受け取られた入力イメージデータを補償するための補正用データを含む不揮発性メモリと、（ｂ）イメージを表示するためのディスプレイハードウェアと、（ｃ）前記入力イメージデータに基づいて、前記不揮発性メモリから前記補正用データを取り出し、その補正用データを前記入力イメージデータの各ピクセルの各色成分に適用した後に、前記ディスプレイハードウェアで表示するためのデータ信号を生成するイメージ処理回路とを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力イメージデータを受け取るための表示システムであって、
前記入力イメージデータを補償するための補正用データを含む不揮発性メモリと、
イメージを表示するためのディスプレイハードウェアと、
（ａ）前記入力イメージデータに基づいて、前記不揮発性メモリから前記補正用データを取り出し、（ｂ）取り出した前記補正用データを前記入力イメージデータの各ピクセルに適用して、前記ディスプレイハードウェアで表示するためのデータ信号を生成するイメージ処理回路と、
前記ディスプレイハードウェアにおける動作温度を測定するための温度計とを含み、
前記補正用データは、補正用のモデルのパラメータの値に対応し、各ピクセルの各色成分の補償値は、対応する受け取られた前記入力イメージデータ及び前記温度計で測定された温度に基づいて前記補正用のモデルから生成され、
前記モデルは、入力値及び温度の線形関数または多項式関数を含み、
前記不揮発性メモリにおける前記補正用データは、前記ディスプレイハードウェアの各ピクセルの各色成分の強度の検出を行う較正ステップで生成されたデータであることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記較正ステップは、診断システムによって、製造中に実施され、
前記診断システムは、各ピクセルの色及び強度の決定のためのセンサを有し、表示可能な色の全範囲のために設計された標準化カラーパターンをイメージとして用いて前記各ピクセルの色成分の強度を決定することを特徴とする表示システム。
【請求項３】
請求項２に記載の表示システムであって、
前記不揮発性メモリに格納された前記補正用データに基づいて生成される前記補償値は、前記ディスプレイハードウェアによって表示される各ピクセルの各色要素の強度の範囲にわたって前記入力イメージデータを補償することを可能にすることを特徴とする表示システム。
【請求項４】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、その各々が前記ディスプレイハードウェアのそれぞれ隣接するピクセルからなる複数の特定のグループのなかの１つのグループに適用可能であることを特徴とする表示システム。
【請求項５】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、デジタルドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする表示システム。
【請求項６】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、アナログドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
製造上のばらつきに対して表示装置に受け取られる入力イメージデータを補正する方法であって、
前記表示装置のディスプレイハードウェアの各ピクセルにおける各色成分の強度を検出する診断システムによって、製造中の較正ステップで補正用データを生成するステップと、
前記表示装置における不揮発性メモリに前記補正用データを格納するステップとを含み、
前記ステップの後に、更に
（ｉ）前記不揮発性メモリから前記補正用データを取り出すステップと、
（ｉｉ）受け取られた前記入力イメージデータにおける各ピクセルに前記補正用データを適用するステップと、
（ｉｉｉ）補正された前記入力イメージデータに基づいて、前記ディスプレイハードウェアのためのデータ信号を生成するステップを含み、
前記表示装置が、前記ディスプレイハードウェアにおける動作温度を測定するための温度計を更に有し、
前記補正用データは、補正用のモデルのパラメータの値に対応し、各ピクセルの各色成分の補償値は、対応する受け取られた前記入力イメージデータ及び前記温度計で測定された温度に基づいて前記補正用のモデルから生成され、
前記モデルは、入力値及び温度の線形関数または多項式関数を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記モデルから生成される前記補償値は、前記ディスプレイハードウェアによって表示される各ピクセルの各色要素の強度の範囲にわたって前記入力イメージデータを補償することを可能にすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記診断システムは、各ピクセルの色及び強度の決定のためのセンサを有し、表示可能な色の全範囲のために設計された標準化カラーパターンをイメージとして用いて前記各ピクセルの色成分の強度を決定することを特徴とする表示システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、その各々が前記ディスプレイハードウェアのそれぞれ隣接するピクセルからなる複数の特定のグループのなかの１つのグループに適用可能であり、
各補償値は、対応する隣接するピクセルのグループの各ピクセルに適用されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、デジタルドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、アナログドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造プロセスにおけるばらつきを補償するための方法に関する。本発明は特に、当該方法の光学機器に対する適用に関する。
【背景技術】
【０００２】
カプセルカメラは、胃腸（ＧＩ）管を検査するための効果的で最少侵襲性の方法であることが分かっている。嚥下可能カプセルカメラの一例は、イスラエル国防衛省に付与された米国特許第５，６０４，５３１号明細書（特許文献１）に記載されている。ギブン・イメージング社を譲受人とする多くの特許に、カメラによって撮像されたイメージを外部の受信器に送信する送信器を使用するカプセルカメラシステムがより詳細に記載されている。他のカプセルカメラの例として、米国特許第６，７０９，３８７号明細書（特許文献２）及び米国特許第６，４２８，４６９号明細書（特許文献３）に記載のものが挙げられる。またこの他、オリンパス株式会社に付与されたカプセルカメラに関する特許も存在する。例えば、米国特許第４，２７８，０７７号明細書（特許文献４）は、胃のために設計されたカプセル中のフィルムカメラを開示している。米国特許第６，９３９，２９２号明細書（特許文献５）は、バッファメモリと送信器を備えたカプセルカメラを開示している。また米国特許第６，８００，０６０号明細書（特許文献６）は、原子分解能記憶（ＡＲＳ）デバイスにイメージデータを記憶するカプセルカメラを開示している。
【０００３】
現在では、種々の電子技術における進歩をカプセルカメラに組み込むことができる。例えば、ＬＥＤは、コンパクトで低消費電力の光源を提供する。ＣＭＯＳイメージセンサは、構成部品の個数及び消費電力を低減させる。集積回路ジオメトリの更なる小型化により、ＳＯＣ（システム・オン・チップ）技術の使用が可能となり、これによりカプセルカメラのサイと消費電力が低減する。しかし、サイズの小型化は、製造公差の限界を極めるものとなる。例えば、半導体イメージセンサの製造プロセスは、その本来の性質として、ロット毎、ウエハ毎、及びダイ毎のばらつきのみならず、ダイの内部のピクセル毎のばらつきを有する。デジタルイメージデータを供給するためのセルに格納された電荷を検知するアナログ回路でさえ、ダイ内部の位置によってばらつきがある。加えて、ＬＥＤは、その光スペクトラム及び強度にばらつきがあることが知られている。また、光はレンズの縁部より中心をより多く通過するので、高い光強度がイメージの縁部より中心に与えられることになる。また、レンズが同一の成形体から製造された場合ですらレンズ毎のばらつきもある。
【０００４】
別の例そちしては、カプセルカメラの照明源が、わずか２〜３センチメートル離れたところから対象物を照射する結果、対象物が不均一な光強度を受けることが挙げられる。更に、ＬＥＤ光が通過するようにカプセルハウジングに設けられる透明なウィンドウは、完全に透明ではない。したがって、カプセル内の光源（例えばＬＥＤ）がオン状態にされると、透明なウィンドウはカメラの視野内の光の一部を光源及びイメージセンサ側に反射してしまう。
【０００５】
カプセルカメラは、外科医が患者のＧＩ管を検査可能とすることを意図したものであるので、その精度とイメージの質は、非常に重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５６０４５３１号明細書
【特許文献２】米国特許第６７０９３８７号明細書
【特許文献３】米国特許第６４２８４６９号明細書
【特許文献４】米国特許第４２７８０７７号明細書
【特許文献５】米国特許第６９３９２９２号明細書
【特許文献６】米国特許第６８０００６０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、表示装置が、（ａ）受け取られた入力イメージデータを補償するための補正用データを含む不揮発性メモリと、（ｂ）イメージを表示するためのディスプレイハードウェアと、（ｃ）前記入力イメージデータに基づいて、前記不揮発性メモリから前記補正用データを取り出し、その補正用データを前記入力イメージデータの各ピクセルの各色成分に適用した後に、前記ディスプレイハードウェアで表示するためのデータ信号を生成するイメージ処理回路とを含む。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、前記不揮発性メモリにおける前記補正用データは、前記ディスプレイハードウェアの各ピクセルの各色成分の強度を検出する診断システムによって、製造中の較正ステップで生成されたデータである。前記診断システムは、各ピクセルの色及び強度の決定のためのセンサを有し、表示可能な色の全範囲のために設計された標準化カラーパターンをイメージとして用いて前記各ピクセルの色成分の強度を決定し得る。前記較正は、前記ディスプレイハードウェアによって表示される各ピクセルの各色要素の強度の範囲にわたって前記入力イメージデータを補償することを可能にする校正用データを提供する。前記診断システムは、前記ディスプレイハードウェアにおける動作温度を測定するための温度計を更に有し、前記補正用データは、補正用のモデルのパラメータの値に対応し、各ピクセルの各色成分の補償値は、対応する受け取られた前記入力イメージデータ及び前記温度計で測定された温度に基づいて前記補正用のモデルから生成され、前記モデルは、入力値及び温度の線形関数または多項式関数を含む。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記表示装置は、前記ディスプレイハードウェアにおける動作温度を測定するための温度計を更に有する。その実施形態においては、前記補正用データが、測定された温度に部分的に基づいて前記入力イメージデータの補正を可能にする。
【００１０】
本発明によれば、前記補正用データは、あらゆる適切な形式で格納され得る。例えば、一実施形態では、前記補正用データは、テーブル形式で前記不揮発性メモリに格納される。その場合、前記補正用データは、前記入力イメージデータにおける対応する値に置き換わる補正された値に対応する。或いは、前記補正用データは、受け取られた前記入力イメージデータにおける対応する値に適用される補償値に対応し得る。別の例として、前記補正用データは、入力イメージデータの予め定められた値のための補正用値に対応し得る。その場合、受け取られた前記入力イメージデータの補正用値は、前記予め定められた値のための補正用値から補間または外挿される。更に別の例として、前記補正用データは、入力イメージデータの予め定められた値及びモデルのパラメータの値のための補正用値に対応し得る。その例では、受け取られた前記入力イメージデータの補正用値は、前記予め定められた値のための補正用値に基づいて前記パラメータの値から生成される。本発明の一実施形態によれば、前記補正用データは、対応する受け取られた前記入力イメージデータに基づいて生成される補正用値からのモデルのパラメータの値に完全に対応し得る。前記モデルは、線形関数または多項式関数等の任意の適切な関数であり得る。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、格納された前記補正用データは、補正用値であって、その各々が前記ディスプレイハードウェアのそれぞれ隣接するピクセルからなる多数の特定のグループのなかの１つのグループに適用可能である、該補正用値のみを含む。その場合、各補正用値は、対応する隣接するピクセルのグループの各ピクセルに適用される。
【００１２】
本発明は、アナログドメインとともに、デジタルドメインにおける製造上のばらつきの補正に適用可能である。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、製造上のばらつきに対して表示装置に受け取られる入力イメージデータを補正する方法が、（ａ）前記表示装置のディスプレイハードウェアの各ピクセルにおける各色成分の強度を検出する診断システムによって、製造中の較正ステップで補正用データを生成するステップと、（ｂ）前記表示装置における不揮発性メモリに前記補正用データを格納するステップとを含み、（ｃ）前記ステップの後に、更に（ｉ）前記不揮発性メモリから前記補正用データ取り出すステップと、（ｉｉ）受け取られた前記入力イメージデータにおける各ピクセルに前記補正用データを適用するステップと、（ｉｉｉ）補正された前記入力イメージデータに基づいて、前記ディスプレイハードウェアのためのデータ信号を生成するステップを含む。
【００１４】
本発明は、カプセルカメラにおいてのみに適用されるものではない。本発明は、一般にカメラ及び表示装置に適用可能である。
【００１５】
本発明は、後述のより詳細な説明を添付の図面とともに参照することで一層良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＧＩ管におけるカプセルカメラの一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による、カプセルカメラにおけるカプセル毎のばらつき及び設計の不完全性を特性化する方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、カプセルカメラがそれ自身の照明の下でカプセル毎のばらつき及び設計の不完全性を特性化する方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、上述の特性化手順を用いてカプセルカメラを使用する方法を示す図である。
【図５】図４に関連付けて説明した本発明の実施形態の代替的実施形態を示す図である。
【図６】図４に関連付けて説明した本発明の実施形態の代替的実施形態を示す図である。
【図７】カプセルカメラのレンズシステム等の光学システムによって生成されたイメージのフットプリントと、イメージセンサアレイとの間の位置合わせを示す図である。
【図８Ａ】ＬＥＤの放射パターンのランバート曲線（角度による輝度）を示す図である。
【図８Ｂ】ＬＥＤの角度に対する輝度を示す図である。
【図９】レンズの格子歪み図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、デジタルドメインでのピクセル値を補償するために設けられる、表示装置１１００内の構造を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、アナログドメインでのピクセル値を補償するために設けられる、表示装置１２００内の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ＧＩ管における例示的なカメラを示す。図１に示すように、嚥下可能カプセルカメラシステム０１が、例えば大腸、小腸、食道、または胃である人体の管腔００内に存在しているところが示されている。カプセルカメラシステム０１は、人体内にある間に完全に自律的であり、その全ての要素は、防湿バリアを提供し体液から内部要素を保護するカプセルハウジング１０に封入されている。カプセルハウジング１０は、管腔の壁を照射するべく、照明システム１２の発光ダイオード（ＬＥＤ）（複数可）からの光が、カプセルハウジング１０の壁を通過できるようにし、かつ管腔００の壁から分散された光が、カプセルカメラ内に収集されてイメージ化されることを可能とするものである。カプセルハウジング１０は、カプセルハウジング１０内部の異物が直接接触しないように管腔００を保護する役目も果たす。カプセルハウジング１０は、容易に嚥下可能で、後にＧＩ管を効率的に通過できるような形状にされる。一般的に、カプセルハウジング１０は、滅菌され、非毒性の材料から作られ、管腔内に留まってしまう可能性を最小化するのに十分な滑らかさを有している。
【００１８】
図１に示すように、カプセルカメラシステム０１は、照明システム１２と、光学システム１４およびイメージセンサ１６を備えるカメラとを備えている。イメージセンサ１６によって撮像されたイメージはイメージプロセッサ１８によって処理され得るが、このイメージプロセッサ１８は、例えばカメラの光学的視野内のＧＩ管の部分に対してカプセルが移動しているか否かの判定等の種々のイメージ処理機能を実施する。イメージプロセッサ１８は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または中央処理装置（ＣＰＵ）によって実現され得る。イメージプロセッサ１８は、１以上の部分的フレームバッファを有し得る。カプセルが回収された後に、身体の外部のドッキングステーションまたはワークステーションで出力ポート２８を通してイメージを取り出すことができるように、半導体非揮発アーカイブメモリ２０が設けられ得る。アーカイブメモリ２０のイメージは、データ圧縮モジュール２２を用いて圧縮状態で格納され得る。（データ圧縮モジュール２２は、ハードウェアで、またはイメージプロセッサ１８上で動作するソフトウェアで実現され得る。）カプセルカメラシステム０１は、電池式電源２４によって電力供給される。カプセルカメラシステム０１は、蠕動によってＧＩ管を通して前進され得る。
【００１９】
照明システム１２はＬＥＤによって実現され得る。図１では、ＬＥＤ（複数可）はカメラの開口に隣接して配置されているが、他の配置も可能である。光源は、例えば開口の後ろ側に配置されてもよい。レーザダイオード等の他の光源を用いてもよい。或いは、白色光源または２以上の狭波長帯域光源の組み合わせを用いてもよい。一実施形態では、白色ＬＥＤが、青色ＬＥＤまたは紫色ＬＥＤ等の種々の構成部品と、ＬＥＤ光によって励起されてより長い波長の光を発光する蛍光材料とによって形成され得る。光を通過させるカプセルハウジング１０の部分は、生体適合性ガラスまたはポリマーから作製され得る。
【００２０】
複数の屈折、回折、または反射レンズを備えたものであり得る光学システム１４は、イメージセンサ１６の視野内に管腔００のイメージを提供する。イメージセンサ１６、受光した光強度を対応する電気信号に変換する、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型センサデバイスを備え得る。イメージセンサ１６は、単色応答を有することができ、または（ＲＧＢまたはＣＹＭ色空間表現を用いた）カラーイメージを撮像可能にするカラーフィルタアレイを備え得る。イメージセンサ１６からのアナログ信号は、好ましくは、デジタル処理技術を使用可能にするデジタル信号形態に変換される。そのような変換は、（本実施形態の場合のように）イメージセンサ１６の内部、またはカプセルハウジング１０内の他の場所に配置されたアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータによって達成され得る。Ａ／Ｄユニットは、イメージセンサ１６とシステム内の残部との間に設けられ得る。ＬＥＤ照明システム１２は、イメージセンサ１６の動作と同期をとられる。制御モジュール２６（図示せず）の機能の１つは、イメージ撮像動作中にＬＥＤを制御することである。
【００２１】
イメージプロセッサ１８は、利用可能な限定された記憶スペースを保存するために、イメージが、前のイメージに対する十分な動きを示すときに保持すべきイメージを選択し得る。撮像されたイメージは、オンボード・アーカイブメモリシステム２０内に格納され得る。図１に示す出力ポート２８は、生体内では動作しないが、カプセルカメラが身体内を通過して回収された後にワークステーションにデータをアップロードする。
【００２２】
ＬＥＤ（複数可）がオン状態にされると、それらの光はカプセルハウジング１０の透明ウィンドウを通過して、ＧＩ管内の対象物を照射する。これらの対象物からの反射光は透明ウィンドウを通過してレンズ１４に達し、このレンズはイメージをイメージセンサ１６に集束させる。ＬＥＤから発光された光の一部は、破線１０３に示すように透明ウィンドウ１０の表面で反射されてイメージセンサ１６に戻される。イメージセンサ１６におけるセルアレイの各ピクセルがある程度独特の特性を有するので、イメージセンサ１６は、外部から提供された一様な照明条件の下で（カプセルカメラシステム０１のＬＥＤはオフにして）、イメージセンサ１６のピクセル毎のばらつきを決定するべく特性化される。実際には、これらのピクセルの異なる読み出し値が、ピクセル毎のばらつき及びピクセル値の非一様性に対するレンズの影響の両方を表すことになる。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態による、カプセルカメラのピクセル毎のばらつき及び設計上の不完全性を特性化する方法を示す。図２に示すように、レンズシステム、イメージセンサ、及び送信器またはアーカイブメモリを備えるカプセルカメラを準備する（ステップ２０１）。次にステップ２０２では、既知の色、光強度、コントラストまたはパターンの光によって照射される対象物を、レンズシステムの視野に置き、露出させる。次にこれらのイメージを用いて、カプセルカメラシステムを特性化または較正する。そのイメージを、アーカイブメモリに格納するか、送信することができる。その後の時点で（ステップ２０３）、これらのイメージを用いて、臨床診断の目的で患者から撮像したイメージを較正する。
【００２４】
ピクセル応答性の及びカメラの応答による視野のばらつき（一様な対象物照射がなされている場合でも生ずるセンサ照射における非一様性）を補償する方法の１つは、較正中に一様な色と輝度の視野をカメラに与えることである。次にテストイメージを、この照射条件の下で撮像し、それを用いて全ピクセルの赤成分について平均値ＡＲを得る。特定のピクセルの赤成分信号をＰＲｉとする場合、このピクセルの赤成分は、測定されたピクセル値の赤成分に係数ＡＲ／ＰＲｉを乗ずることによって、通常の動作中に補償することができる。他の色成分についても同様に補償することができる。（この方法は、他の色空間ドメインの色成分についても同様に適用することができる。）
【００２５】
カプセルカメラ自身による照射（例えば照明システム１２）の下でカプセルカメラシステムの特性化を行うことができる。図３は、本発明の一実施形態による、カプセルカメラ自身による照射の下でカプセルカメラのピクセル毎のばらつき及び設計上の不完全性を特性化する方法を示す。照射及びイメージングシステムの組み合わせの「ホワイトバランス」を補正することができる。図３に示すように、少なくともレンズシステム、イメージセンサ、カプセルカメラのハウジング内の照明システム、及び送信器またはアーカイブメモリを備えるカプセルカメラを準備する（ステップ３０１）。次にステップ３０２では、既知の色、光強度、コントラストまたはパターンの光によって照射される対象物を、レンズシステムの視野に置き、露出させる。次にこれらのイメージを用いて、カプセルカメラシステムを特性化または較正する。そのイメージを、アーカイブメモリに格納するか、送信することができる。その後の時点で（ステップ３０３）、これらのイメージを用いて、臨床診断の目的で患者から撮像したイメージを較正する。
【００２６】
較正中、種々の色の視野のイメージを取ることができる。各試験視野についての平均赤、緑、及び青ピクセル応答を、決定された理想応答及び補正係数と比較することができる。例えば、赤成分についての平均測定値がＡＲで、予測平均値がＡＲＥの場合、係数ＡＲＥ／ＡＲを用いて−測定されたイメージの各ピクセルにこの係数を乗ずることによって、色忠実度を補正することができる。同様の係数を、緑及び青成分について導出することができる。異なるテスト色視野により、三原色について異なる較正係数を求めることができる。代替的に、白色視野を用いて、全ての色を補正してもよい。同一テストパターンの複数のイメージを取ることができ、その結果を平均して、測定されたピクセル値から時間依存性ノイズを減らすことができる。複数のテスト条件にわたる較正係数の重み付け平均を求めて、その後のイメージ補正のために格納しておくことができる。較正係数は、カメラシステム０１のカプセル内、データレコーダ内、またはワークステーションのソフトウェア内に格納することができる。較正係数は、方程式、曲線、区分的曲線またはルックアップテーブルを用いて各々定義することができる。ピクセル当たりのパラメータの数は、２以上でもよい。
【００２７】
センサ１６内では、各ピクセル値が、光入力に無関係の効果によっても影響を受ける。そのような効果は、「ダーク（暗部）」ピクセルの出力値にみられる。ダークピクセルは、光学システム１４の視野内になく、一般的には光不透過性の材料によって覆われているピクセルであり得る。そのようなピクセルの出力値は光入力によらないが、熱誘導電荷漏れのような効果によって決まる。動作ピクセルは、ダークピクセルにおける熱誘導漏れ電流（またはダークピクセル群の熱誘導漏れ電流の平均）等をオフセット値として加えることによって補償され得る。熱誘導漏れ電流は、温度及び時間両方の関数である。動作時のカプセルカメラの温度は、人体の体温に、カプセルカメラの電力消費量と熱誘導の両方よって決まる２〜３度を加えることによって比較的一定の温度であることが予想される。一次推定としては、熱誘導漏れ電流は、ピクセルのプリチャージと読み出しの間の時間に比例する。
【００２８】
レンズシステム１４の効果を含む、ピクセル毎のばらつき、すなわち不均一なピクセル応答性は、Ｒ、Ｇ、及びＢ色成分のそれぞれについて以下の式（１）によって補償され得る。
2020003801.tif 000003
式中、ＰＲ、ＰＧ、及びＰＢは、イメージセンサ１６のピクセルから読み出された３つの色成分についての測定された成分値であり、ＦＲ、ＦＧ、及びＦＢはピクセル毎のばらつきを補正し、ピクセル値の平均値を調節するための増倍係数であり、ＣＲ、ＣＧ、及びＣＢは、正または負であり得、各ピクセルについてのオフセットである。このモデルでは、ピクセル応答は、ピクセルによって吸収された受け取った放射エネルギーに線形従属すると仮定されている。線形従属の傾きは、「応答性」である。ダークピクセル（すなわち、ゼロ入力放射エネルギー）において、ゼロ光応答性（「暗電流」）は、オフセットを表す。補償のための増倍係数の使用は、その単純さのために便利である。しかし、ピクセル特性が、成分値に対して非線形である場合には、更に複雑な補償関数が必要となり得る。一般的な場合では、項ｘＦｋ，ｋ＝Ｒ，Ｇ，Ｂがｆｋ（Ｐｋ））で置き換えられ得る。そのような関数は、例えば、対数または指数項を含む関数または多項式であり得る。当然ながら、ｆｋ（Ｐｋ））は、他のパラメータ、例えば後述するように温度等の関数であってもよい。Ｒ、Ｇ、及びＢは原色である。ＰＲ、ＰＧ、及びＰＢは、非負値である（個々の値は、その計算された値が負である場合は、ゼロに保たれ、または計算された値が２Ｎ−１を超える場合は、Ｎビットの解像度について２Ｎ−１に保たれる）。
【００２９】
パラメータＧＩＲ、ＣＩＧ、及びＣＩＢは、熱誘導漏れ電流に対して補償するために与えられる。漏れ電流の各色成分への影響度は、セルのプリチャージとセルの読み出しの間の時間である時間ｔｌに比例する。ＦＲ、ＣＩＲ、及びＣＲについて解くために、２つの異なる照明強度及び２つの異なるｔｌ値を含む３つのテストイメージを取らなければならない。漏れ電流は、カプセルカメラ内で、またはカプセルカメラの外部で計算することができる。カプセルカメラの外部での計算のために、各イメージについてのタイミングパラメータをフラッシュメモリに格納させるか、無線で送信させる。これらのタイミングパラメータを格納するために必要なメモリ空間は、イメージのサイズに対して非常に小さい。上述の議論では、単に例示の目的でＲＧＢ空間を用いたが、他の色空間を用いてもよい。
【００３０】
各色成分についてのデータを読み出す。一次推定として、即ち後述する熱誘導漏れ電流に対する補償なしで、２つのパラメータＦｉ及びＣｉを、各色成分Ｒ、ＧまたはＢについて格納または送信することができる。生カラーイメージデータも格納または送信して、空間の要求または送信電力を減らすこともできる。これらの生カラーイメージデータは、少ない数の、異なる強度で照射された赤、青、及び緑の対象物のイメージに対応し得る。或いは、各々が均一な既知の色を有する複数の対象物のイメージを用いて、これらの係数を導出することができる。例えば、同じＲＧＢ比率が用いられているが、異なる強度が与えられる照明条件を用いて、ＣＲ、ＣＧ、及びＣＢパラメータについて解くことができる。
【００３１】
暗電流及び応答性の両方が、ピクセル毎に異なることから、これらのパラメータの値は各ピクセルについて計算され、各ピクセルに対してそのピクセルに関連するパラメータの値に基づいた補償が適用される。或いは、ブロック全体のピクセル群について計算された同じパラメータ値（例えば、同じ増加係数または増倍係数）を用いて、あるブロックのピクセルにおける各ピクセルについての補償を与えることができる。
【００３２】
本発明者は、本発明の方法は、体腔条件の下で動作するカプセルカメラとしてではない、他の用途のために用いられるカメラにも適用可能であることも確認している。これらの他の用途のためには、ＣＩＲ、ＣＩＧ、及びＣＩＢ、ＣＲ、ＣＧ，及びＣＢにおける温度依存性と、増倍係数ＦＲ、ＦＧ、及びＦＢ（またはそれらの関数形式）を考慮に入れなければならないこともあり得る。一実施形態では、例えば、複数の温度で測定値がとられる。各温度において、Ｆｋ（またはその関数形式）、ＣｌＲ、及びＣｋ、ｋ＝Ｒ、Ｇ、またはＢは、上述の手順に従って解かれる。
【００３３】
上述のように、動作中に利用可能な補償を行うために、係数は、製造時に各ピクセルについて計算され、格納され得る。或いは、既知の均一な照明条件の下で取られたイメージデータが、後で係数の計算をするために格納され得る。カプセルカメラにおいて動作中に取られたイメージの数は、数万のオーダーであり、特性化のための２、３個の、または２０、３０個のテストイメージデータのためのデータ格納要求はごく僅かなものであり、オンボードアーカイブメモリ（例えば、メモリ２０）に格納され得る。これらのテストデータは、外部レコーダに無線で送信されてもよく、これは後で外科医がイメージを調べる際に用いることができる。各カプセルカメラには、識別番号（ＩＤ）が与えられ得る。ＩＤに基づいて、テストデータをウェブサイトにアップして、撮像されたイメージデータを外科医が調べるときにウェブサイトからダウンロードすることもできる。
【００３４】
上述の単純な関係に基づき計数を抽出するための計算要求（例えば、回路領域及び電力に関するもの）は、比較的小さく、テストイメージデータ（例えば各色成分の値）、またはオンボード回路によって計算され得る計数は容易に格納または送信され得る。電力及び回路要求を例示するために、３０個の３００ｋ解像度イメージを処理するために要求されるＪＰＥＧ回路について規模推定を考えてみる。（種々のよく使用されるファウンドリのライブラリから入手可能な、各々が約５０ｋゲート以下からなるＪＰＥＧ回路の多くの選択肢が存在する。）０．０９ｇｍプロセスの場合、平均固有ゲート容量は、以下の式で推定される。
2020003801.tif 000004
（係数４は、均等なゲートが４トランジスタを有するという仮定である）。０．２μｍの項は、フリンジング容量を表す。今日広く採用されている１コードワード当たり１クロックのＪＰＥＧ標準の場合、リアルタイムのスピードで３０フレームを走らせるために約３０ＭＨｚが必要である。従って、固有容量の２倍の配線容量と、全回路の１／３のアクティブ化レートを仮定すると、要求される電力は以下のように推定される。
2020003801.tif 000005
３０フレームを処理するエネルギーは、２．２５ｍＷ×１秒＝２．２５ｍＪであり、この値は、カプセルカメラのバッテリー容量のなかではごく僅かな値である。比較により、上述の補償係数の計算のための方程式は、ＩＳＯ１０９１８−２ＪＰＥＧコーディング標準で特定されている他のステップのなかの、空間周波数ドメイン離散コサイン変換（ＤＴＣ）演算及びエントロピーコード化を含むＪＰＥＧ処理のための計算要求と比較して非常に単純なものである。更に、特性化のために必要なイメージの数は、通常は実質的に３０イメージ未満である。従って、カプセルカメラ自体で係数を抽出することも、実際上容易に達成され得る。
【００３５】
従って、本明細書に記載の方法、及び他の方法を用いて撮像されたイメージを補正する負担については、これは煩雑な操作ではない。加えて、未補正のイメージにおけるピクセル毎のばらつきは、イメージデータのノイズとして提示されるので、圧縮イメージの圧縮比と質の両方は未補正のイメージより補正イメージにおいてより好ましいものとなる。除去手順なしで、そのようなノイズは、有用な情報内に混合され、その結果、圧縮されたイメージにおけるビット数を増加させる。短距離での差（例えば、隣接するピクセル間）は、周波数ドメインデータを増加させ、従って、圧縮ファイルサイズ及びイメージの質の両方に影響を及ぼす。圧縮中に、イメージデータ中のノイズの処理は、更に電力消費を増加させる。例えば、ＭＰＥＧ処理の場合、現フレームと基準フレームとの差分をコード化するために、前基準フレームが展開される。長距離での差（例えば、センサアレイ内で違いに一定距離だけ離れた２つピクセル間）は、ＭＰＥＧ様圧縮において動き推定に影響を及ぼす。そのような圧縮アルゴリズムにおける動き推定は、圧縮が動き推定後の空間及び周波数ドメイン変換によって行われるので、短距離での差及び長距離での差の両方によって影響を受ける。
【００３６】
本発明の方法は、カメラの外部のイメージセンサの特性化にも適用可能である。そのような方法は、ノイズを少なくし、より良いマッチングを可能とし、その結果周波数ドメイン項が少なくなるので、より良い質、より良い圧縮比を達成し、より少ない電力要求しか提供しない。ＭＰＥＧ圧縮への影響は２倍である。即ち、短距離及び長距離のばらつきが補正される。補正により、センサ内の隣接または近接するピクセル間の短距離の圧縮比が向上し、長距離のばらつきは、短距離のばらつきより１桁大きい大きさとなる。カメラの対物光学要素も、別途特性化され得る。典型的には、各々の対物光学要素を別々に測定する必要はない。イメージセンサ及び対物光学要素についてのそれぞれの較正データが結合され得る。
【００３７】
本発明の一実施形態では、イメージセンサは、上述の方法の１つ（一様な条件または既知の条件の下でのレンズを用いる、またはレンズを用いない方法）を用いて特性化される。イメージセンサは、一般的には圧縮ノイズのためにより高い周波数成分を有する。レンズが与えられる場合は、ほぼ理想的なレンズを用いるべきである。そうでない場合、レンズは、その不完全性を考慮に入れて、使用前にオフラインで光学的に特性化されるべきである。次に補正データが導出されるが、これは次いで特定のセンサに関連付けられる。次いで補正データは、後の使用のためにカメラ製造者に提供され得る。
【００３８】
光源からの光は、ある程度は、カプセルハウジング１０の内外の表面、及びカプセルハウジング１０内の他の物（例えば粒子汚れ）によって反射される。そのような反射は、鏡面反射と散乱の両方であり得る。反射光の一部は、カメラの入光部を通過して、イメージセンサ上に集光され得る。光は、イメージセンサ１６に達する前に、複数の対象物で複数回反射され得る。
【００３９】
ＬＥＤ光の反射によるスプリアス信号は、撮像される映像から独立したものである。カプセルハウジング１０の透明ウィンドウの表面からのイメージセンサ１６によって撮像される反射照明光を特性化するために、カプセルカメラは、光吸収環境（即ち環境からの光反射がない状態）に全体が配置され得る。この配置の下で、イメージセンサ１６において検知される光は、カプセルカメラハウジング１０から、またはカプセル内の他の物から反射された、ＬＥＤからの放射光のみからなる。単純化のため、以下の議論では、ＬＥＤ光源を仮定するが、代わりに、白熱光、蛍光、電界電離イオン源、リン光、または任意の他の発光プロセスに基づく光源のような、他の光源も用いることができる。
【００４０】
測定された赤、緑、及び青のピクセル信号は、以下の式で表され得る。
2020003801.tif 000006
式中、Ｃｌｒ，．．．Ｃｎｒ，Ｃｌｇ，．．．Ｃｎｇ，及びＣｌｂ，．．．Ｃｎｂは、各ＬＥＤの光強度に関連するパラメータであり、Ｉｌ，．．．ＩｎはそれぞれＬＥＤｌ〜ＬＥＤｎにおける電流であり、時間ｔＬＥＤｌ，．．．ｔＬＥＤｎは、対応するＬＥＤ電流の期間である。ＣｌＲ及びＣＲ等の負の項は、それぞれ前述した手順を用いて決定された漏れパラメータ及びオフセット値である。ＬＥＤから放射される光学的強度は、電流に対して概ね線形であることから、イメージセンサで検知された反射光は、個々のＬＥＤを流れる電流を時間積分したものに比例することが予測される。単純化のため、方程式（２）は、ＬＥＤｉについての電流Ｉｉが一定であることを仮定しているが、式（２）の電流項の各々は、電流と時間の積ではなく、瞬間電流を時間で積分したものとして表すこともできる。
【００４１】
各色についてｎ個の独立した線形方程式を解くことを可能とするべくｎ個の異なるＬＥＤ電流の組み合わせに対して測定を行う。理想的には、各ＬＥＤは、順番にそれ自身によってオン状態にされる。赤についてのｎ個の方程式は、ｎ個のイメージ、方程式（１）のイメージ試験から得られるオフセット値ＣＲ、漏れ電流係数の値ＣｌＲを用いて解くことができる。或いは、２つの追加のイメージを取って、方程式（２）を用いて、漏れ電流及びオフセット係数を得ることもできる。その場合、必要となる全イメージの数はｎ＋２である。
【００４２】
カプセルハウジング１０の外側表面からの反射は、カプセルカメラが浸漬された媒体に左右される。多くの場合、ＧＩ管では、カプセルが水分の多い液体中に浸漬される。場合によっては、カプセルが部分的にのみ液体に覆われた状態になる。１つのＬＥＤ反射の較正データの組は、水で満たされた黒い容器内にあるカプセルを用いて取ることができる。別の較正データの組は、水のない状態で取ることができる。ＧＩイメージデータが補正された場合には、光学的補正を提供する較正データの組を選択することができる。異なるイメージ領域を補正するために異なる較正データの組を選択することができる。イメージ領域に対する適切な補正は、例えば以下に示すような種々の基準によって示すことができる。
１．空間周波数スペクトルの高い周波数成分を最小化する。
２．検出されたエッジに対するイメージ処理アルゴリズムを用いて、イメージにおける急峻なエッジを最小化する。
３．連続するイメージ間の変化を最小化する。
通常は、イメージ領域内のカプセルに接触する媒体は、あるフレームと次のフレームとで同一であり、従ってカプセルハウジング１０の外側面からのＬＥＤ反射についての各ピクセルにおける適切な補正は、あるフレームと次のフレームで不変である。補正が正しく（即ち、適切な較正データセットを用いて）特定された場合、イメージにおける変化は最小化される。
４．負でない補正ピクセル信号のみ生成する。負の値は、誤った較正データセットが適用されていることを示す。
【００４３】
（対象物と光源の間の有限な距離及びそれらの相対位置によって生ずる）ＬＥＤによって対象物上に投光された不均一な光及び各ＬＥＤの独自性も補償され得る。小腸内部及び大腸内部の距離が分からない場合であっても、光源の位置と強度が既知であり、平均的な人間の腸は形状とサイズがある一定の特徴的な範囲を有するので、依然として補正をなすことができる。
【００４４】
補償パラメータを抽出するべくデザインされた試験または特性化は、製造プロセス中（例えば、組立プロセス中）に実施することができ、得られたイメージとし、関連する情報または導出される係数とがカプセルカメラの内部または外部に格納される。
【００４５】
代替的に、病院の技術者または外科医が、カプセルカメラを制御された特性環境を提供する容器内に入れて自動試験プログラムを実行することによって、特性化または試験を行うことができる。関連する情報または抽出された係数を有するテストイメージ群は、オンボードメモリに記憶させることができ、またはカプセルカメラが無線送信器及びアンテナを有している場合には、係数データベースまたは関連情報を有するイメージを外部に送信することもできる。これらのデータは、後で表示とアーカイブ化のためにワークステーションにおいて取り出すことができる。特性化データは、患者の健康記録または生の（即ち未補正の）イメージデータと共にアーカイブ化され得る。代替的には、補正されたイメージ及び特性化データが、どのよう補償手順が実施されたについての記述とともに格納される。外科医は、特性化データを用いて補正を解除する自由を有し得る。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による、上述の特性化手順を用いたカプセルカメラを使用するための方法を示す。図４に示すように、少なくともレンズシステム、イメージセンサ、カプセルハウジング内の２つのＬＥＤを有する照明システム、アーカイブメモリ、及び出力ポートを備えるカプセルカメラを準備する（ステップ４０１）。次に、ステップ４０２において、カプセルカメラを、外部光源のない光吸収環境中に置く。次いで、異なる相対的照明で、照明システムによる照明を使用して２つのイメージを取る。（用語「相対的照明」は、露出時間と光強度との積を表す。）次にそのイメージをアーカイブメモリに格納する。ステップ４０３において、カプセルカメラを、外部の照明源を用いて均一な照明条件の環境に置く。均一の照明条件及び読み出し回数に対するピクセルプリチャージの異なる３つのイメージを撮像する。次にこれらのイメージをアーカイブメモリに格納する。
【００４７】
代替的に、ステップ４０２において、暗環境において、各々１つのＬＥＤを自身でオンにして複数のイメージを取る。次に、２つの異なる時間だけ両ＬＥＤをオフにした状態で、２つのイメージを取る。ＬＥＤ反射とともに、時間依存的漏れ電流信号が特性化される。次に特性化データを、アーカイブメモリに格納する。次に、ステップ４０３で、ＬＥＤ照明なしで均一な白色背景で１以上のイメージを取る。（応答性を決定するためにはただ１つのイメージしか必要としない。）
【００４８】
ステップ４０４において、カプセルカメラの照明システムを光源として用いて患者のＧＩ管のイメージを取るために、カプセルカメラを患者が嚥下する。これらのイメージは取られてアーカイブメモリシステムに格納される。ステップ４０５において、カプセルカメラが患者の身体から排出された後、カプセルカメラを回収し、撮像されたイメージと、ステップ４０２及び４０３で取られたイメージ（格納されている場合）とを、カプセルカメラの出力ポートを通して取り出す。カプセルカメラシステムの特性化または較正のために、ステップ４０２及び４０３で取られたイメージを用いて、それぞれ方程式（２）及び（１）に従ってパラメータ値を抽出する。次に、抽出されたパラメータ値を用いて撮像されたイメージを補償する。
【００４９】
代替的に、テストデータまたは特性化データを、外部での保存のために、出力ポート（例えば出力ポート２８）を通して伝送するか、または無線手段によってカプセルカメラの外部へ送信する。図５は、図４に関連付けて説明した本発明の代替的実施形態を示す。図５に示す方法においては、アーカイブメモリの代わりに、不揮発性メモリバッファと送信器を備えたカプセルカメラが提供される。ステップ５０２及び５０３で取られたイメージを含むカプセルカメラで取られたイメージは、初めに不揮発性メモリバッファに格納され、外部の受信器に送信され、そこでイメージが後続のステップで使用するために保存される。一実施形態では、カプセルカメラが患者の測定情報を取得する直前に、格納された補正用イメージデータ及び係数が無線で受信器に送信される。
【００５０】
カプセルカメラは、ＩＤでマーキングされてもよく、外部で格納されたテストデータまたはテストデータから抽出されたパラメータは、ウェブサイトから、電子メールで、フラッシュメモリに保存して、ビデオＣＤ（ＶＣＤ）上に保存して、または他の手段によって利用可能とされ得る。一実施形態では、カプセルカメラがＧＩ管を移動して回収された後、測定データをワークステーションにダウンロードすることができ、ワークステーションでは、テストデータまたはテストデータから取り出されたパラメータを取り出して撮像されたイメージデータを補償することができる。代替的に、ＩＤまたはＩＤ情報を、テストまたは特性化イメージ若しくは係数データに埋め込むことができる。ワークステーションにおいて、技術者が、埋め込まれたＩＤを用いて、目的のテストまたは特性化データ若しくは係数を別の記憶媒体から取り出し、補償処理を行うことができる。
【００５１】
図６は、図４に関連付けて説明した本発明の代替的実施形態を示す。図６に示す方法においては、アーカイブメモリの代わりに、デバイスＩＤを有し、送信器及びアンテナを備えたカプセルカメラが提供される。ステップ６０２及び６０３で取られたイメージを含むカプセルカメラで取られたイメージは、初めに不揮発性メモリバッファに格納され、外部の受信器に送信され、そこでイメージが後続のステップで使用するために保存される。イメージは、外部の保管場所に格納され、その保管場所は、インターネットで取り出す形での利用が可能なものとすることができる。保管場所から取り出されたこれらのイメージは、構造のステップで使用される。
【００５２】
図７は、イメージセンサアレイ（例えばセンサアレイ１６）と、例えば図１のカプセルカメラ０１のレンズ１４等の光学システムによって生成されたイメージのフットプリントとの間の位置合わせを示す。理想的には、図７に示すように、全ての要素に欠陥がなく、完全に位置合わせされている場合には、撮像されたイメージの光学中心が、センサアレイの中心に完全に一致する。しかし、実際には、撮像されたイメージの中心とセンサアレイの中心は完全には位置合わせされない。加えて、不完全性は典型的には、光学システムの構成要素に存在する。通常は、前イメージがセンサアレイに捕捉されることを確実にするために、撮像されたイメージは、センサアレイのサイズより僅かに小さくなるように設計される。上述の特性化のためのテストイメージを使用して、撮像されたイメージとセンサアレイの中心との位置ずれを導出することができる。例えば、均一照明の下で、センサアレイの各列のある色要素の平均値は、撮像されたイメージのエッジ（例えば、左から右にスキャニングして、暗状態から被照明状態への強度が遷移する右側の列、及び被照明状態から暗状態へイメージが遷移する左側の列）がどこにあるかを示す。複数の列に沿って同じ手順を行うと、イメージの上部及び下部のエッジがある場所が示される。
【００５３】
他の例として、テストイメージが、反復パターンからなる場合、ＪＰＥＧまたはＭＰＥＧ処理で使用されているようなＤＣＴを用いて、周波数ドメインのイメージ情報を計算することができる。イメージフットプリントは、パターンが明確に認識可能になる位置に対応する、ＤＣＴ値が急激に増加する場所に配置される。光学中心とセンサアレイの中心との間のオフセット（例えば、ｘｙ座標で表される偏位）は、登録場所または不揮発性メモリ（例えばアーカイブメモリ２０）に、後の基準のために格納され得る。センサアレイの動作境界を実際のイメージフットプリントまたはイメージフットプリントの「意味のある」部分（実際の視野となる領域が予測される部分）に切り取ることによって、センサアレイの実際の有用な視野の外側の領域上で電力が無駄に消費されないことになる。更に、イメージを格納するために必要な空間またはイメージを送信するために必要な帯域幅も減らされる。ワークステーションの利用率は向上し、アーカイブ管理も容易になる。
【００５４】
ＤＣＴは、輝度のために８×８ブロックで行われ得る。従って、一実施形態では、ピクセルのＭ列の領域を処理するために、各行に対して、（Ｍ／８＋１）ブロックが用いられる。そのような配置の下では、解像度は行及び列の両方向に８ピクセルである。６４ＤＣＴ値が前のブロックより増え始めるか減り始める場所の８×８ブロックが見いだされると、現８×８ブロックが、前ブロックの最終列を同じ列に含めることによって再形成され、新たなＤＣＴ値が計算される。ＤＣＴ値が、更に増加または減少している場合には、その手順は、その前ブロックの１つの更なる列を含めるように反復される。この手順は、ＤＣＴ値の最大値または最小値が見いだされるまで反復され、この最大値または最小値はＤＣＴ値が、行方向に増え始めるか減り始める場所を表す。列方向に適用されたとき、この方法で、ＤＣＴ値が列方向に増え始めるか減り始めるピクセルが見つかる。
【００５５】
別の例では、エッジ情報を用いて位置合わせ情報を提供することができる。現在の市販のカメラの多くや、イメージ後処理ソフトウェアでは、エッジ強調が用いられる。エッジを抽出するための１つの方法は、隣接する列のピクセル間の輝度の差を見いだすことである。その差は、一方向におけるエッジ情報を提供する。同じ手順を、隣接した対応するピクセル同士に用いて、列方法のエッジ情報を得ることもできる。列及び行方向について得られたエッジを一緒に用いることができる。
【００５６】
図７にも示されているように、レンズにおける個々のばらつきのために、各レンズの拡大係数は全カプセルカメラにわたって同一でなく、カメラ毎に異なるフットプリントが生ずる。イメージフットプリントの代替的な表現は、例えば、矩形のイメージフットプリントの２つの頂点であり得る。上述のように、イメージ補償は、（例えば、イメージプロセッサ１８、またはセンサアナログゲインを制御し、各ピクセルの各色成分に対してオフセットを提供することによって）カプセルカメラ内で行われ得る。補償または特性化パラメータ値に必要な記憶空間は、別体の不揮発性フラッシュメモリに、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に提供されたメモリに、またはイメージセンサに与えられ得る。代替的に、補償または特性化パラメータ値を、撮像されたイメージデータのための同一の不揮発性フラッシュ記憶装置（例えばアーカイブメモリ２０）に格納することもできる。
【００５７】
図８Ａは、ＬＥＤの放射パターンのランバート曲線（ＬＥＤの軸線に対する角度の関数として輝度を示す極座標）を示し、図８Ｂは、角度の関数としての輝度（線形スケール）を示す。これらの図は、実際のＬＥＤの設計の不完全性を示す。
【００５８】
図９は、レンズの格子歪み図を示す。図９に示すように、中央部の歪みは最小（即ち、実際の格子点が、基準格子によく一致している）であるが、中心から離れるにつれて歪みが現れるようになる。
【００５９】
ＬＥＤ製品には、大量生産時のばらつきが存在するので、図８Ａ、図８Ｂ、及び図９によって示された設計上の問題の間には基本的な差異がある。或いは、レンズ製造において、格子歪みによって測定されるように、ばらつきは、小さくかつ決定論的なものである。図９に示される問題は、データ取得の後であっても、表示前に、ワークステーションまたは他のコンピュータ上で取得したイメージの逆写像をとることによって、大部分を補償することができる。図８Ａ及び図８Ｂにおける不完全性は、設計の不完全性と製造上のばらつきの両方によって生じている。そのような不完全性またはばらつきは、図２〜図６に示す上述の方法を用いて効率的に取り扱うことができる。
【００６０】
一実施形態では、格子歪みは、表示前に、図２〜図６に示す方法を用いて、既知のパターン、例えば格子パターンをイメージングし、エッジを検出（前述）して、光学的不完全性（設計の不完全性及び製造上のばらつき）によって生じたセンサ表面上のイメージの歪みの程度を計算することによって補償することもできる。他の問題（例えば、横の色の影響）は、簡単に解決できる。決定論的なもの場合には、イメージは、そのイメージが表示される前にワークステーション上で補償することができ、欠陥が設計の不完全性及び製造上のばらつきの両方によって生じている場合には図２〜図６の方法のみを現実に用いて補償し、医療装置用との場合にも高い忠実度と高い検出率が得られる。
【００６１】
撮像されたイメージの正確な再現もまた重要である。上述のもののような技術は、テレビセットを含む全ての表示装置に適用可能である。近年、表示装置産業では、標準精細度（ＳＤ）から、高精細度（ＨＤ）及び超高精細度（ＵＨＤ）及び他の解像度までイメージ解像度を増加させてきた。解像度が大きくなることに加えて、表示装置は、その色解像度も、色成分当たり８ビットから９ビット、更には１０ビットまで向上させてきた。従って、製造上のばらつきを制御する必要も、著しく高まってきており、その結果表示の質を確保するためのコストも著しく増加してきている。
【００６２】
本発明の一態様によれば、表示装置の較正を提供するために、表示可能な色の全範囲のために設計された標準化カラーパターンが、制御された動作条件の下での表示装置上への表示のためのイメージとして提供される。このステップは、製造ステップとして実施され、または必要な場合に後のタイミングで反復することができる。多くの表示装置では、色／強度の再現の精度も、動作温度に応じて異なる。色／強度の再現の精度が動作温度に応じて異なる場合、較正に、動作条件として動作温度も考慮にいれることができる。動作温度を考慮に入れるために、表示装置は、好ましくは、表示パネルの動作温度を測定するように構成された温度計を備える。
【００６３】
較正中、診断システムは、表示装置上に表示されたイメージの各ピクセルにおける各色成分の強度を検出する。診断システムは、動作範囲のなかのある範囲にわたる各ピクセルの色及び強度の決定のためのセンサ（例えば、フォトダイオード、フィルタ）を備える。各較正動作点において、各ピクセルの各色成分の強度は、その対応する予測値と比較されて、差があればそれが求められる。次に、診断システムは、測定された差に基づいて補正用データを提供することができる。補正用データは、例えば、所望の色及び強度を達成するため必要な各色成分の入力値に対する補償値の形態であり得る。次いで補正用データは、不揮発性メモリに記録されて、更なる表示動作のために各ピクセルに対する必要な補正がなされ得るようにする。
【００６４】
本発明の一実施形態によれば、表示装置には、熱を測定する手段（熱電対等の「温度計」）が設けられ得る。動作温度は、動作パラメータと考えることができる。典型的には、表示装置の動作温度は、表示装置の電力消費、熱抵抗、及び周囲温度並びに空気流に応じて、周囲温度より高くなる。一部の表示装置では、動作温度を考慮に入れた補償が望ましいことがある。
【００６５】
本発明の一実施形態によれば、補正用データは、不揮発性メモリにあらゆる適切なフォーマットで格納され得る。例えば、入力値及び動作温度の全範囲にわたる各ピクセルの各色成分に対する必要な補償値は、テーブル（表）形式で与えられ得る。イメージを表示する前に、入力値及び測定された動作温度を用いて、各ピクセルの各色成分についてテーブルにアクセスがなされる。こうして得られた補償値は、必要であれば補間または外挿を行った後に、対応する入力値に加えられて、表示される。代替的には、本発明の一実施形態によれば、１以上の補正用モデル（例えば、入力値及び温度の線形関数または多項式関数）に対して補正用データの曲線適合が行われた後、次にモデルのパラメータ（例えば多項式関数の係数やオフセット）を格納される。そのような場合には、イメージを表示する前に、表示装置が、対応する入力値及び動作温度に基づいて各ピクセルの各色成分についての補償値を計算する。次に、計算された補償値に基づいて各入力値を調節した後、イメージが表示される。
【００６６】
上述の方法では多くの改変形態が利用可能である。例えば、補正用データを格納するためのメモリ要求を減らすトレードオフが、補正用データをピクセル単位でなく隣接するピクセル群単位に格納することによって利用可能となる。その形式によれば、グループ特有の補正用データを用いて、各ピクセルに対して補正がなされる。例えば、入力値の重み付け平均に基づいて格納された補正用データから導出された量の分、各ピクセルを補償することができる。一部の表示装置において、補正用データが特定グループ単位で格納される場合、各ピクセルの補償を決定する際に、ピクセルのグループで高コントラスト条件を考慮に入れることができることは有利である。別の改変形態では、各色成分及び温度の入力値を用いて、補正された値を探し出す。補正された値、従って取得され、置換された入力値を用いてイメージを表示することによって、補償が適用される。
【００６７】
別の方法は、ルックアップテーブルの技術と補間または外挿の技術のハイブリッド方式である。例えば、補正用データは、モデルパラメータの値とともに、選択された入力範囲及び選択された温度範囲に対する補正値を含むテーブルの形式で格納され得る。そのような場合、各色成分についての実際の補正値は、モデルパラメータ値を用いてテーブルから得られた値から補間または外挿から計算することが可能である。
【００６８】
補償は、デジタルまたはアナログドメインで行うことができる。例えば、図１０は、本発明の一実施形態による、デジタルドメインでのピクセル値を補償するために設けられる、表示装置１１００内の構造を示す。図１０に示すように、表示されるイメージに対する入力値は、イメージ処理ユニット１１０１で受け取られ、イメージ処理ユニットは、不揮発性メモリ１１０２から補正用データまたはパラメータを取り出す。イメージ処理ユニット１１０１は、次に、必要であれば、イメージの各ピクセルの各色成分に対して必要な補償を計算し、適用する。次に得られた補正済みデータはディスプレイドライバ１１０３に供給され、ディスプレイドライバは、ディスプレイハードウェア１１０４の制御信号及びデータ信号を供給する。
【００６９】
代替的に、図１１は、本発明の一実施形態による、アナログドメインでのピクセル値を補償するために設けられる、表示装置１２００内の構造を示す。図１１に示すように、従来のイメージ処理の後に、表示されるイメージに対する入力値は、デジタル回路とアナログ回路の両方を備えたものであり得るディスプレイドライバユニット１２０３、及び不揮発性メモリ１２０２に供給される。入力値を用いて、不揮発性メモリ１２０２から補正用データを取り出す。次に、ディスプレイユニット１２０３は、イメージの各ピクセルの各色成分を所望の値に正確に再現するために必要な補償を適用する（例えば、各ピクセルにおけるゲインまたはオフセットを調節する）。補正された値に基づいて、ディスプレイドライバユニット１２０３は、ディスプレイハードウェア１２０４に制御信号及びデータ信号を供給する。
【００７０】
本発明の一実施形態によれば、表示装置自身において補償を提供するのではなく、別の装置（例えばコンピュータ、表示装置にイメージデータを供給するセットトップボックス）が、表示装置が補償されたイメージデータを供給する前に、イメージデータに対して補償を行うことができる。その実施形態では、補償を行う装置は、表示装置の不揮発性メモリから補正用データを取り出す。
【００７１】
上記の説明は、本発明の特定の実施形態を例示する目的で提示されたものであり、発明の限定を意図するものではない。本発明の範囲内で多種多様な改変形態が可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項の記載によって定められる。
【図１】
2020003801.tif 000007
【図２】
2020003801.tif 000008
【図３】
2020003801.tif 000009
【図４】
2020003801.tif 000010
【図５】
2020003801.tif 000011
【図６】
2020003801.tif 000012
【図７】
2020003801.tif 000013
【図８Ａ】
2020003801.tif 000014
【図８Ｂ】
2020003801.tif 000015
【図９】
2020003801.tif 000016
【図１０】
2020003801.tif 000017
【図１１】
2020003801.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月31日(2019.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージの各ピクセルの複数の色成分値を表す入力イメージデータを受け取るための表示システムであって、
前記入力イメージデータを補償するための補正用データを含む不揮発性メモリと、
前記イメージを表示するためのディスプレイハードウェアと、
（ａ）前記入力イメージデータに基づいて、前記不揮発性メモリから前記補正用データを取り出し、（ｂ）取り出した前記補正用データを前記イメージの選択されたピクセル群の前記複数の色成分値に適用して、前記ディスプレイハードウェアで表示するためのデータ信号を生成するイメージ処理回路とを含み、
前記補正用データは、前記ディスプレイハードウェアのばらつきを補正するためのモデルのパラメータの値に対応し、前記イメージの前記選択されたピクセル群の各色成分値の補償値は、前記入力イメージデータに前記モデルを適用することから生成され、
前記モデルは、前記イメージデータにおいて表された前記イメージの前記選択されたピクセル群の各色成分値の線形関数として、または多項式関数として、ルックアップテーブルにおいて表され、
前記不揮発性メモリにおける前記補正用データは、前記ディスプレイハードウェアのばらつきの検出を行う較正ステップで生成されたデータであることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記較正ステップは、診断システムによって、製造中に実施され、
前記診断システムは、前記較正ステップの間に前記ディスプレイハードウェア上に表示される各較正イメージにおける各ピクセルの前記複数の色成分値を決定するためのセンサを有し、前記較正イメージの各々は、各ピクセルにおける既知の複数の色成分値を有する標準化カラーパターンを含むことを特徴とする表示システム。
【請求項３】
請求項２に記載の表示システムであって、
前記不揮発性メモリに格納された前記補正用データに基づいて生成される前記補償値は、前記ディスプレイハードウェアによって表示されるイメージ群の前記選択されたピクセル群の複数の色成分値の範囲にわたって前記入力イメージデータを補償することを可能にすることを特徴とする表示システム。
【請求項４】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、その各々が前記ディスプレイハードウェアに表示される前記イメージの隣接するピクセルからなる複数の特定のグループのなかの１つのグループに適用可能であることを特徴とする表示システム。
【請求項５】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、デジタルドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする表示システム。
【請求項６】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記補償値は、アナログドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
製造上のばらつきに対して表示装置に受け取られる入力イメージデータを補正する方法であって、
前記入力イメージデータは、イメージの各ピクセルの複数の色成分値を表し、
前記方法は、
不揮発性メモリから補正用データを取り出すステップであって、前記補正用データは、前記表示装置上に表示される較正イメージにおける各ピクセルの複数の色成分値を検出する診断システムを用いて、製造中に較正ステップで生成され前記不揮発性メモリに格納される、該ステップと、
前記入力イメージデータにおいて表される前記イメージの選択されたピクセル群の各色成分値に前記補正用データを適用するステップと、
前記入力イメージデータにおいて表された前記イメージの前記選択されたピクセル群の補正された前記複数の色成分値に基づいて、ディスプレイハードウェアのためのデータ信号を生成するステップとを含み、
前記補正用データは、補正用のモデルのパラメータの値に対応し、前記選択されたピクセル群の各色成分の補償値は、前記補正用のモデルから生成され、
前記モデルは、前記入力イメージデータにおいて表された前記イメージの前記選択されたピクセル群の各色成分値の線形関数として、または多項式関数として、ルックアップテーブルにおいて表されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記モデルから生成される前記補償値は、前記ディスプレイハードウェアによって表示されるイメージ群の前記選択されたピクセル群の複数の色成分値の範囲にわたって前記入力イメージデータを補償することを可能にすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記診断システムは、各較正イメージにおける各ピクセルの前記複数の色成分値を決定するためのセンサを有し、各ピクセルにおける既知の複数の色成分値を有する標準化カラーパターンを含むことを特徴とする表示システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、その各々が前記ディスプレイハードウェアに表示される前記イメージの隣接するピクセルからなる複数の特定のグループのなかの１つのグループに適用可能であり、
各補償値は、対応する隣接するピクセルのグループの各ピクセルに適用されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、デジタルドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法であって、
前記補償値は、アナログドメインにおいて前記ディスプレイハードウェアに適用されることを特徴とする方法。