(57)【要約】【課題】  撮像手段への入力光量レベルの低下を補償する透過率のＮＤフィルタを用いることにより、テストパターンの低輝度撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比を改善する。【解決手段】  プロジェクタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから各分割画像をスクリーン１上に投影するマルチディスプレイ装置の色補正を行うキャリブレーション装置は、複数枚のテストパターン画像をスクリーン１上に順次投影するテストパターン画像投影手段（ＰＣ５）と、シャッター速度と絞りで規定される露出条件下で複数枚のテストパターン画像を順次撮像するキャリブレーション用カメラ６と、複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、入力光量レベルの低下を補償する透過率のＮＤフィルタをキャリブレーション用カメラ６の光路上に設けるＮＤフィルタ機構７と、キャリブレーション用カメラ６の撮像データに基づいて補正データを生成する補正データ生成手段（ＰＣ５）とから成る。【選択図】図１
2006108988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置であって、
前記複数台のプロジェクタ間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影するテストパターン画像投影手段と、
シャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限する透過率変更手段と、
前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成する補正データ生成手段とを具備して成ることを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
前記複数枚のテストパターン画像は、前記複数台のプロジェクタの輝度のばらつきを測定可能にするために、３原色のそれぞれにおいて所定輝度を有する複数枚のテストパターン画像より成ることを特徴とする請求項１記載のキャリブレーション装置。
【請求項３】
前記複数枚のテストパターン画像と同数以下の枚数の透過率の異なるＮＤフィルタを用いることを特徴とする請求項１または２記載のキャリブレーション装置。
【請求項４】
前記撮像手段はモノクロ撮像手段であり、該撮像手段と同一光路上には、前記ＮＤフィルタに加えて、該撮像手段の入力光を複数の波長特性に分離し得る複数枚の色フィルタ手段を選択的に設けることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のキャリブレーション装置。
【請求項５】
前記ＮＤフィルタは、前記複数枚のテストパターン画像および前記複数枚の色フィルタ手段の組み合わせのそれぞれに対して、前記撮像手段の露出が適正になる透過率に設定することを特徴とする請求項４記載のキャリブレーション装置。
【請求項６】
前記撮像手段の露出の適正化は、シャッター速度を固定してＮＤフィルタの透過率の設定のみで行うことを特徴とする請求項４記載のキャリブレーション装置。
【請求項７】
１台のプロジェクタから画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置であって、
前記１台のプロジェクタの表示領域間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影するテストパターン画像投影手段と、
シャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限する透過率変更手段と、
前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成する補正データ生成手段とを具備して成ることを特徴とするキャリブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタから画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置、特に、複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば図１２に示すように、複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置が提案されている。このマルチディスプレイ装置では、各分割画像の端部にオーバーラップ部分を持たせておき、隣接するオーバーラップ部分を貼り合わせて１つの全体画像を形成するようにしているため、高精細大画面表示が可能である。このマルチディスプレイ装置は、同一仕様の複数台のプロジェクタを用いているが、プロジェクタを配置するときの位置精度等に起因する幾何ずれ以外に、プロジェクタの構成部品のばらつきや照明ランプの明るさのばらつき等に起因して、色のばらつき、明るさ（輝度）のばらつき、ホワイトバランスの相違等が発生することがある。その場合、複数枚の分割画像をオーバーラップさせて貼り合わせることにより全体画像を表示する際に、各分割画像間の色や明るさのばらつきによって繋ぎ合わせ部分が目立ってしまい、表示品質を損ねてしまう。そこで、図１２に示す従来のマルチディスプレイ装置では、スクリーンの前にキャリブレーション用カメラを設置して、スクリーン上に表示したテストパターン画像を撮像し、撮像された画像データに基づいて補正データ（例えば各プロジェクタにおける色の特性を示すプロファイル）を生成しておき、各プロジェクタから部分画像を投影する際に各々のプロファイルを参照して色補正や幾何補正を行うようにしている。プロファイルを作成する他の従来技術としては、テストパターン画像をスクリーンに投影してデジタルカメラ等で撮像して、撮像データからプロファイルを作成するシステム（例えば、特許文献１参照）がある。なお、以下においては、テストパターン画像をデジタルカメラで撮像してプロファイルを作成することを「キャリブレーション」と称し、そのために用いるカメラを「キャリブレーション用カメラ」と称し、そのために用いるシステムを「キャリブレーションシステム」と称することにする。
【０００３】
上記マルチディスプレイ装置に適用される図１２のキャリブレーションシステムにおいては、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）からテストパターンを各プロジェクタに送出して、各プロジェクタからスクリーン上にテストパターン画像を投影したときに、スクリーンに表示されたテストパターンをキャリブレーション用カメラで撮像し、撮像データをＰＣに保存する。色補正データを取得する際には、輝度および色の異なるテストパターンをスクリーン上に時系列的に投影して、テストパターンをキャリブレーション用カメラで撮像し、撮像データをＰＣに保存して、ＰＣ内で補正データを算出する。また、幾何補正データを取得する際には、ドットパターン等の位置が認識できるテストパターンを投影して、テストパターンをキャリブレーション用カメラで撮像し、撮像データをＰＣに保存して、ＰＣ内で補正データを算出する。得られた補正データは、画像補正処理部に送られて、そこで実際の表示に用いる画像データをリアルタイムに補正して、各プロジェクタに送出するので、補正を盛り込んだ画像を投影することにより、幾何、色、輝度が補正された画像がスクリーンに表示されることになる。なお、色補正には、各プロジェクタ間の色ムラ（または各プロジェクタ内の色ムラ）を軽減させるための小面積毎あるいは画素毎のガンマ補正と、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）各色の表示レベルを合せるホワイトバランス補正とがある。
【０００４】
上記図１２のキャリブレーションシステムにおいてガンマ補正データを取得する際には、輝度レベルが適当な範囲（例えば５〜１００％程度）になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラに設定した後、テストパターンとして、Ｒの輝度値０（黒）〜Ｒの輝度値２５５（全赤）の範囲の所定輝度値刻みの複数枚のＲテストパターン、Ｇの輝度値０（黒）〜Ｇの輝度値２５５（全緑）の範囲の所定輝度値刻みの複数枚のＧテストパターン、Ｂの輝度値０（黒）〜Ｂの輝度値２５５（全青）の範囲の所定輝度値刻みの複数枚のＢテストパターンを順次スクリーンに投影して、それぞれの画像を撮像し、ＰＣにおいて輝度レベルを検出する。その際、キャリブレーション用カメラ側で色フィルタは使用しない。ＰＣでは、各プロジェクタの輝度レベル差を算出し、記憶する。
一方、ホワイトバランス補正データを取得する際には、輝度レベルが適当な範囲（例えば５〜１００％程度）になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラに設定した後、キャリブレーション用カメラ側で、ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタである、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを順次カメラ光路上に挿入した状態で、各フィルタについて、テストパターンとして、Ｒの輝度値２５５（全赤）のテストパターン、Ｇの輝度値２５５（全緑）のテストパターン、Ｂの輝度値２５５（全青）のテストパターンを順次スクリーンに投影して、それぞれの画像を撮像し、ＰＣにおいて各色のバランスがとれるように補正データを作成する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したキャリブレーションシステムにおいてガンマ補正データを作成する際には、ＲＧＢ各色において最低レベル（黒）から最高レベルまでの間の所定輝度値刻みの複数枚のテストパターンを撮像するが、キャリブレーション用カメラとして用いるデジタルカメラのラチチュードは前記各プロジェクタのコントラスト比よりも低いため、シャッター速度調整等の露出制御を行う必要がある。しかし、「デジタルカメラに用いる一般的なメカ機構の絞り装置は絞り値の再現性が悪く、同じ絞り値に設定しても測定毎に違った測定値となる可能性が高いので、絞りは固定した方が好ましい」ことと、「シャッター速度をあまり高速に設定した場合、プロジェクタの光源のゆらぎとの関係において『ゆらぎの周期＞シャッター速度』となる場合に輝度が不安定になるので、正確な測定結果が得られない」ことから、絞り固定で、シャッター速度の最高速を制限してデジタルカメラの露出制御を行うことになる。このとき、「シャッター速度可変」のみで露出制御を行う際に、最高輝度撮像時にＣＣＤ出力レベルが限界を越えないように絞りおよびシャッター速度（例えば１／３０秒）を設定すると、低輝度撮像時には、シャッター速度を最長（例えば２秒）に設定してもＣＣＤ出力レベルが適正値以下に低下するので、高輝度時に比べて撮像データのＳ／Ｎ比が悪化してしまい、正確なプロファイルが取得できない不具合が生じる（図１３参照）。
また、ホワイトバランス補正データを作成する際には、ＲＧＢ各色の最高輝度テストパターンをＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタである、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを介して撮像するが、テストパターン色とフィルタとの組合わせによってＣＣＤ出力レベルに高低差があるため、ＣＣＤ出力レベルが低いほど撮像データのＳ／Ｎ比が悪化してしまい、正確なプロファイルが取得できない不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを使用することにより、テストパターンの低輝度撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置であって、前記複数台のプロジェクタ間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影するテストパターン画像投影手段と、シャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像する撮像手段と、前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限する透過率変更手段と、前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成する補正データ生成手段とを具備して成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の第２発明は、前記複数枚のテストパターン画像は、前記複数台のプロジェクタの輝度のばらつきを測定可能にするために、３原色のそれぞれにおいて所定輝度を有する複数枚のテストパターン画像より成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の第３発明は、前記複数枚のテストパターン画像と同数以下の枚数の透過率の異なるＮＤフィルタを用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の第４発明は、前記撮像手段はモノクロ撮像手段であり、該撮像手段と同一光路上には、前記ＮＤフィルタに加えて、該撮像手段の入力光を複数の波長特性に分離し得る複数枚の色フィルタ手段を選択的に設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の第５発明は、前記ＮＤフィルタは、前記複数枚のテストパターン画像および前記複数枚の色フィルタ手段の組み合わせのそれぞれに対して、前記撮像手段の露出が適正になる透過率に設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の第６発明は、前記撮像手段の露出の適正化は、シャッター速度を固定してＮＤフィルタの透過率の設定のみで行うことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項７に記載の第７発明は、１台のプロジェクタから画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行うキャリブレーション装置であって、前記１台のプロジェクタの表示領域間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影するテストパターン画像投影手段と、シャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像する撮像手段と、前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限する透過率変更手段と、前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成する補正データ生成手段とを具備して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明によれば、複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行う際には、テストパターン画像投影手段により前記複数台のプロジェクタ間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影し、撮像手段によりシャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像し、透過率変更手段により前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限し、補正データ生成手段により前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成するから、被写体であるテストパターン画像の輝度が高いときはＮＤフィルタを介して撮像し、被写体であるテストパターン画像の輝度が低いときはＮＤフィルタを撮像手段の光路上から除去することにより、テストパターンの低輝度撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比が改善されることになる。
【００１６】
第２発明によれば、前記複数枚のテストパターン画像は、前記複数台のプロジェクタの輝度のばらつきを測定可能にするために、３原色のそれぞれにおいて所定輝度を有する複数枚のテストパターン画像より成るから、所望の通り前記複数台のプロジェクタの輝度のばらつきを測定して、色補正のための正確なプロファイルを取得することができる。
【００１７】
第３発明によれば、前記複数枚のテストパターン画像と同数以下の枚数の透過率の異なるＮＤフィルタを用いるから、例えば前記撮像手段のシャッター速度を所定最高速度までの可変にすることにより、所定輝度値刻みのテストパターン画像から成る複数枚のテストパターン画像の枚数よりもＮＤフィルタの枚数を削減して、キャリブレーション装置をコストダウンすることが可能になる。
【００１８】
第４発明によれば、前記撮像手段はモノクロ撮像手段であり、該撮像手段と同一光路上には、前記ＮＤフィルタに加えて、該撮像手段の入力光を複数の波長特性に分離し得る複数枚の色フィルタ手段を選択的に設けるから、前記撮像手段として例えばモノクロデジタルカメラを用いたときに、前記色フィルタ手段として例えばＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタである、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを組み合わせることにより、テストパターンの低輝度撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００１９】
第５発明によれば、前記ＮＤフィルタは、前記複数枚のテストパターン画像および前記複数枚の色フィルタ手段の組み合わせのそれぞれに対して、前記撮像手段の露出が適正になる透過率に設定するから、撮像手段がテストパターン画像を撮像する際に使用する色フィルタ手段の通過波長幅および波長域に応じて撮像手段の出力信号レベルが変化することをＮＤフィルタの透過率によって補償して、撮像手段の出力信号レベルをほぼ一定にすることができ、キャリブレーション装置において測定誤差のばらつきを減少させることができる。
【００２０】
第６発明によれば、前記撮像手段の露出の適正化は、シャッター速度を固定してＮＤフィルタの透過率の設定のみで行うから、キャリブレーション装置においてシャッター速度のばらつきによる測定誤差を軽減することができる。
【００２１】
第７発明によれば、１台のプロジェクタから画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するディスプレイ装置の画像表示状態を調整するために少なくとも色補正を行う際には、テストパターン画像投影手段により前記１台のプロジェクタの表示領域間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像を前記スクリーン上に順次投影し、撮像手段によりシャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像し、透過率変更手段により前記撮像手段による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に前記撮像手段への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを前記撮像手段と同一光路上に設けて前記撮像手段の入力光量を制限し、補正データ生成手段により前記撮像手段の撮像データに基づいて補正データを生成するから、被写体であるスクリーン上に投影したテストパターン画像の輝度が高い領域はＮＤフィルタを介して撮像し、被写体であるスクリーン上に投影したテストパターン画像の輝度が低い領域はＮＤフィルタを撮像手段の光路上から除去することにより、テストパターンの低輝度領域の撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比が改善されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図であり、図２は第１実施形態のキャリブレーション装置に用いるキャリブレーション用カメラおよびパーソナルコンピュータの詳細構成を示す図であり、図３は第１実施形態のキャリブレーション装置のキャリブレーション用カメラ、ＮＤフィルタ機構および色フィルタ機構を含む部分の詳細断面図である。
【００２４】
本実施形態のキャリブレーション装置は、マルチディスプレイ装置のスクリーン上に表示する画像の画像表示状態を調整するための色補正および幾何補正に併用可能に構成されており、図１に示すように、スクリーン１と、オーバーラップ部分２を有するように分割画像をスクリーン１上に投影する複数台（図示例では４台）のプロジェクタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、プロジェクタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれに分割画像信号を供給する画像補正処理部４と、画像補正処理部４を経由してプロジェクタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、プロジェクタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚のテストパターン画像（以下、テストパターンともいう）をスクリーン１上に順次投影するテストパターン画像投影機能および後述する補正データ算出機能を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５と、シャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下で前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像するための撮像手段であるキャリブレーション用カメラ６と、キャリブレーション用カメラ６と同一光路上の所定位置に設けられたＮＤフィルタ機構７および色フィルタ機構８とを具備して成る。
【００２５】
上記画像補正処理部４は、ＰＣ５で作成された補正データを記憶する補正データ記憶部４ａと、外部から供給される（画像補正処理部４自体で供給するようにしてもよい）分割画像データ（以下、単に画像データともいう）に上記補正データによる補正を加えて出力する補正処理部４ｂとを具備して成る。
【００２６】
上記ＰＣ５は、図２に示すように、キャリブレーション用カメラ６から入力された「スクリーン１上に投影されたテストパターン画像を撮像した撮像データ」の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部５ａと、前記「スクリーン１上に投影されたテストパターン画像を撮像した撮像データ」に基づいて、撮像した画像を投影したプロジェクタに関する補正データを算出（生成）および記憶する補正データ算出記憶部５ｂと、輝度レベル検出部５ａによって検出した輝度レベルに基づいてキャリブレーション用カメラ６の露出制御（シャッター速度制御、絞り制御）を行う露出制御部５ｃと、輝度レベル検出部５ａによって検出した輝度レベルに基づいて前記複数枚のテストパターン画像を順次撮像する際に使用するＮＤフィルタ／色フィルタを選択的に切り換えるＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄとを具備して成る。
上記露出制御部５ｃは、ＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄによって選択されたＮＤフィルタ／色フィルタを使用して前記複数のテストパターン画像を撮像するキャリブレーション期間中に、キャリブレーション用カメラ６から出力される撮像データの輝度レベルが適正値になるように、シャッター速度の可変制御を行う（この場合、絞りは所定値に固定するものとする）。
上記ＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄは、キャリブレーション用カメラ６による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮像期間中に、キャリブレーション用カメラ６への入力光量レベルの低下を補償するような所定の透過率を有するＮＤフィルタを同一光路上に設けてキャリブレーション用カメラ６の入力光量を制限する透過率変更制御を行うとともに、後述するようにホワイトバランス補正時にＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタであるＸフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを順次切り換えて使用しガンマ補正時には色フィルタの無い空洞を使用するフィルタ切換制御を行う。
【００２７】
上記キャリブレーション用カメラ６としては、本実施形態ではモノクロ撮像手段であるモノクロデジタルカメラを用いる。このキャリブレーション用カメラ６は、図２に示すように、被写体の像を形成するレンズ機構６ａと、レンズ機構６ａが形成した像を電気信号（画像データ信号）に光電変換するＣＣＤ６ｂと、ＣＣＤ６ｂから出力される画像データ信号に対してサンプルホールドおよび自動利得制御（ＡＧＣ）を行うＳ／Ｈ・ＡＧＣ回路６ｃと、Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路６ｃから出力される画像データ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部６ｄと、Ａ／Ｄ変換した画像データ信号に対して各種信号処理を行うカメラ信号処理部６ｅと、カメラ信号処理部６ｅから出力される画像データ信号をＰＣ５に出力する出力部６ｆと、ＰＣ５の露出制御部５ｃからの指令に基づくシャッター速度および絞りによって規定される所定露出条件下でＣＣＤ６ｂを駆動するＣＣＤ駆動部６ｇとを具備して成る。なお、上記キャリブレーション用カメラ６としては、モノクロデジタルカメラの他、モノクロ撮像手段である、モノクロビデオカメラや、モノクロ用Ｃ−ＭＯＳセンサや、モノクロラインセンサ等を用いることもできる。
【００２８】
上記ＮＤフィルタ機構７は、透過率（透過光量）１／２のＮＤフィルタ７ａと、透過率（透過光量）１／４のＮＤフィルタ７ｂと、これらＮＤフィルタを装着するための３個の開口が円周上に形成されたターレット７ｃと、ＰＣ５のＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄの指令に対応するＮＤフィルタ（または空洞）が光路上に位置するようにターレット７ｃを中心軸周りに回転駆動するモータ７ｄ（図３参照）とから成り、３個の開口の内でＮＤフィルタを装着されない開口は、空洞７ｅとして、ＮＤフィルタを使用しないテストパターン画像撮像時や、幾何補正のためのテストパターン画像撮像時に用いる。
上記ＮＤフィルタ機構７は、前記複数枚のテストパターン画像および後述する色フィルタ機構８の複数枚の色フィルタの組み合わせのそれぞれに対して、キャリブレーション用カメラ６の露出が適正になる透過率のＮＤフィルタが使用されるように、ＰＣ５のＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄによって制御される。
上記ＮＤフィルタ機構７では、透過率の異なる２枚のＮＤフィルタを用いているが、キャリブレーションに使用する複数枚のテストパターン画像と同数以下の枚数の透過率の異なるＮＤフィルタを用いることにより、キャリブレーション装置のコストダウンを図っている。
なお、上記ＮＤフィルタ機構７では、透過光量を１／２，１／４にするタイプのＮＤフィルタを使用しているが、これに限定されるものではなく、光量減衰量およびフィルタ枚数は、共に任意に設定することができる。
【００２９】
上記色フィルタ機構８は、ホワイトバランス補正のためのテストパターン画像撮像時に用いるものであり、ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタであるＸフィルタ８ａ、Ｙフィルタ８ｂ、Ｚフィルタ８ｃと、これらフィルタを装着するための４個の開口が円周上に形成されたターレット８ｄと、ＰＣ５のＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部５ｄの指令に対応するフィルタ（または空洞）が光路上に位置するようにターレット８ｃを中心軸周りに回転駆動するモータ８ｅ（図３参照）とから成り、４個の開口の内でフィルタを装着されない開口は、空洞８ｆとして、ＸＹＺフィルタを使用しないガンマ補正のためのテストパターン画像撮像時に用いる。
なお、上記色フィルタ機構８では、ホワイトバランス補正のためにキャリブレーション用カメラ６の入力光を複数の波長特性に分離し得る複数枚の色フィルタ手段として、ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタであるＸフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを用いているが、代わりにＲ，Ｇ，Ｂ各色の通過フィルタを用いても、任意の色フィルタを用いてもよい。
また、本実施形態では、図３に示すように、ＮＤフィルタ機構７のターレット駆動用のモータ７ｄと、色フィルタ機構８のターレット駆動用のモータ８ｅとを独立的に設けているが、両者を１台のモータに統合して、２つのターレットを切り換えて駆動するようにしたり、異なるギヤ比として２つのターレットを同時に駆動するようにしてもよい。
【００３０】
次に、本実施形態のキャリブレーション装置において実施するキャリブレーションについて説明する。本実施形態のキャリブレーション装置では、キャリブレーションとして、色補正および幾何補正を行うが、その手順は、以下の通りである。
まず、図１に示すように、キャリブレーション用カメラ６を概略観客の観察位置に配置する。次に、幾何補正用のテストパターン画像をスクリーン１に投影して撮像し、撮像データに基づいてＰＣ５で幾何補正データを作成する（幾何ずれが生じないマルチディスプレイ装置である場合は、幾何補正は不要である）。
その後、幾何補正を加えた色補正（ガンマ補正およびホワイトバランス補正）用のテストパターン画像をスクリーン１に投影して撮像し、撮像データに基づいてＰＣ５で色補正データを作成する。
なお、上記のようにして実施する色補正では、各プロジェクタ間の色ムラ（または各プロジェクタ内の色ムラ）を軽減させるための小面積毎あるいは画素毎のガンマ補正と、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）各色の表示レベルを合せるホワイトバランス補正とを行う。ガンマ補正における補正対象をどの位の小面積にするかは、使用するキャリブレーション用カメラ（デジタルカメラ）の画素数に応じて決定することができ、例えば、スクリーン１上の表示画素数が８００万画素で、デジタルカメラの画素数が２００万画素である場合には、２×２画素毎が補正領域になる。ガンマ補正では、ＲＧＢ各色毎に輝度信号の最低レベル（黒）から最高レベルまでの範囲の所定輝度値刻みの複数枚のテストパターン画像をスクリーン１に投影して、それをキャリブレーション用カメラ６で撮像する。一方、ホワイトバランス補正は、ＲＧＢ各色の適当な輝度値（例えば最大輝度値）のテストパターン画像をスクリーン１に投影して、ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数等の人間の視感度にあったフィルタを通してキャリブレーション用カメラ６でテストパターン画像を撮像し、撮像データに基づいて、各色のバランスがとれるような補正を行う。
【００３１】
次に、本実施形態のキャリブレーション装置において実施する色補正を図４〜図７に基づいて詳細に説明する。
図４は第１実施形態のキャリブレーション装置においてガンマ補正データを取得するための処理を示すフローチャートである。なお、事前に、輝度レベルが適当な範囲になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラに設定しておくものとする。まず、図１のステップＳ１−ステップＳ２のＹＥＳ−ステップＳ３−ステップＳ４−ステップＳ５−ステップＳ６−ステップＳ７のＮＯ−ステップＳ２のＹＥＳ−ステップＳ３・・のループを繰り返すことにより、テストパターンとして、Ｒの輝度値０（黒）〜Ｒの輝度値６３の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＲテストパターンを順次スクリーン１に投影して、キャリブレーション用カメラ６でＮＤフィルタ無しでそれぞれの画像を撮像し、撮像データをＰＣ５に取り込む。次に、ステップＳ２のＮＯ−ステップＳ８のＹＥＳ−ステップＳ９−ステップＳ４−ステップＳ５−ステップＳ６−ステップＳ７のＮＯ−ステップＳ２のＮＯ−ステップＳ８のＹＥＳ・・のループを繰り返すことにより、テストパターンとして、Ｒの輝度値６４〜Ｒの輝度値１２７の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＲテストパターンを順次スクリーン１に投影して、透過率１／２のＮＤフィルタを介してキャリブレーション用カメラ６でそれぞれの画像を撮像し、撮像データをＰＣ５に取り込む。次に、ステップＳ２のＮＯ−ステップＳ８のＮＯ−ステップＳ１０−ステップＳ４−ステップＳ５−ステップＳ６−ステップＳ７のＮＯ−ステップＳ２のＮＯ−ステップＳ８のＮＯ−ステップＳ１０・・のループを繰り返すことにより、テストパターンとして、Ｒの輝度値１２８〜Ｒの輝度値２５５の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＲテストパターンを順次スクリーン１に投影して、透過率１／４のＮＤフィルタを介してキャリブレーション用カメラ６でそれぞれの画像を撮像し、撮像データをＰＣ５に取り込む。以上により、Ｒの輝度値０（黒）〜Ｒの輝度値２５５の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＲテストパターンの撮像データが取得されることになる。
【００３２】
全てのＲテストパターンの撮像データの取得が完了すると処理はステップＳ７のＹＥＳからステップＳ１１へと進む。ステップＳ１１では、テストパターン色を赤（Ｒ）から緑（Ｇ）に変更し、次のステップＳ１２は全色取り込みが完了するまでＮＯになるので、処理はステップＳ２に戻ることになる。ステップＳ２以降では、上記と同様の処理を行うことにより、Ｇの輝度値０（黒）〜Ｇの輝度値２５５の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＧテストパターンの撮像データを取得する。そして、全てのＧテストパターンの撮像データの取得が完了すると処理はステップＳ７のＹＥＳからステップＳ１１へと進み、ステップＳ１１でテストパターン色を緑（Ｇ）から青（Ｂ）に変更した後、処理はステップＳ１２のＮＯからステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降では、上記と同様の処理を行うことにより、Ｂの輝度値０（黒）〜Ｂの輝度値２５５の範囲の所定輝度値刻み（図４の場合、輝度値１刻み）の複数枚のＢテストパターンの撮像データを取得する。
以上のガンマ補正データ取得処理における、各色テストパターンの輝度値と、色フィルタの使用状況（この場合、色フィルタ無し）と、ＮＤフィルタの使用状況との組み合わせをまとめると、図５に示すようになる。
【００３３】
図６は第１実施形態のキャリブレーション装置における、テストパターンの輝度値とキャリブレーション用カメラのＣＣＤ出力レベルとの関係を示す模式図である。図６から明らかなように、高輝度（輝度値１２７〜輝度値２５５）のテストパターンは透過率１／４のＮＤフィルタを介して撮像するので、上記従来例のキャリブレーションシステム（ＮＤフィルタ無し）の場合（図１３参照）に比べてキャリブレーション用カメラ６の絞りを２段開放できるようになる。したがって、低輝度（輝度値１２７〜輝度値２５５）のテストパターンをＮＤフィルタ無しで撮像したときのＣＣＤ出力レベルが上記従来例よりも格段に向上するので、低輝度のテストパターンの撮像データのＳ／Ｎ比が大幅に改善されることになり、正確なプロファイルを取得することができるようになる。
【００３４】
図７は第１実施形態のキャリブレーション装置におけるホワイトバランス補正データ取得処理に用いる、各色テストパターン（輝度値固定）と、色フィルタの使用状況と、ＮＤフィルタの使用状況との組み合わせを示す図である。
本実施形態のホワイトバランス補正データ取得処理においては、輝度レベルが適当な範囲（例えば５〜１００％程度）になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラ６に設定した後、キャリブレーション用カメラ側で、ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ表色系  等色関数のＸ，Ｙ，Ｚの各波長領域を通過するフィルタである、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ、Ｚフィルタを順次カメラ光路上に挿入した状態で、各フィルタについて、テストパターンとして、Ｒの輝度値２５５（全赤）のテストパターン、Ｇの輝度値２５５（全緑）のテストパターン、Ｂの輝度値２５５（全青）のテストパターンを順次スクリーンに投影して、それぞれの画像を撮像し、ＰＣ５において輝度レベルを検出する。その際、ＲテストパターンおよびＢテストパターンの撮像はＮＤフィルタ無しで行い、Ｇテストパターンの撮像は透過率１／２のＮＤフィルタを介して行うようにして、一般的にＲテストパターンおよびＢテストパターンの撮像時よりも高くなるＧテストパターンの撮像時のキャリブレーション用カメラのＣＣＤ出力レベルを、他のテストパターンの撮像時と揃えるようにしている。なお、ＮＤフィルタの使い方は上記に限定されるものではなく、ＲＧＢ各色のテストパターンの撮像時のキャリブレーション用カメラのＲＧＢそれぞれのＣＣＤ出力が適正値（例えば信号レベル８０〜１００％）になるようにＮＤフィルタの透過率を決定すればよい。
【００３５】
本実施形態のキャリブレーション装置によれば、被写体であるテストパターン画像の輝度が高いときはＮＤフィルタを介して撮像し、被写体であるテストパターン画像の輝度が低いときはＮＤフィルタ無しで撮像するので、ガンマ補正でのテストパターンの低輝度撮像時の撮像データのＳ／Ｎ比を改善することができる。
また、本実施形態のキャリブレーション装置によれば、ホワイトバランス補正におけるＲＧＢ各色テストパターン画像および各色フィルタの組み合わせ（図７の場合、９通り）のそれぞれに対して、キャリブレーション用カメラ６の露出が適正になる透過率のＮＤフィルタを用いるから、キャリブレーション用カメラ６がテストパターン画像を撮像する際に使用する色フィルタの通過波長幅および波長域に応じてキャリブレーション用カメラ６のＣＣＤ出力レベルが変化することをＮＤフィルタの透過率によって補償して、キャリブレーション用カメラ６のＣＣＤ出力レベルをほぼ一定にすることができるので、キャリブレーション装置において測定誤差のばらつきを減少させることができる。
【００３６】
なお、上記第１実施形態では、ガンマ補正時にキャリブレーション用カメラ６の露出の適正化のためにシャッター速度を可変制御しているが、キャリブレーション用カメラ６のシャッター速度を固定してＮＤフィルタの透過率のみを変更することにより、キャリブレーション用カメラ６の露出を適正化することも可能である。例えば、ＲＧＢ各色テストパターンのそれぞれにおいて、輝度値０〜輝度値６３の範囲のテストパターンはＮＤフィルタ無しで撮像し、輝度値６４〜輝度値１２７の範囲のテストパターンは透過率１／２のＮＤフィルタを介して撮像し、輝度値１２８〜輝度値２５５の範囲のテストパターンは透過率１／４のＮＤフィルタを介して撮像するように構成した場合、キャリブレーション用カメラ６のＣＣＤ入出力特性は図８に示すようになるので、ＣＣＤ出力レベルを適正値にすることができる。よって、キャリブレーション装置においてシャッター速度のばらつきによる測定誤差を軽減することができるようになる。
【００３７】
また、上記第１実施形態は、プロジェクタから投影する分割画像の一部をオーバーラップさせることによりシームレス表示を実現するタイプのマルチディスプレイ装置に適用するように構成しているが、投影する分割画像間に継ぎ目（目地）がある後述する図９のようなタイプのマルチディスプレイ装置に適用した場合にも上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、上記第１実施形態では、プロジェクタの台数を縦横２台ずつの合計４台としているが、任意の複数台数としても、あるいは、１台としてもよく、それらの場合にも上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
［第２実施形態］
図９は本発明の第２実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図であり、図１０は第２実施形態のキャリブレーション装置に用いるキューブ型プロジェクタユニットを示す図である。
【００３９】
本実施形態のキャリブレーション装置は、キャリブレーションの対象とするマルチディスプレイ装置を、投影する分割画像間に継ぎ目があるタイプのマルチディスプレイ装置、すなわち図９に示す４台のキューブ型プロジェクタユニット（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）より成るキューブ型マルチディスプレイ装置１１に置き換えたものであり、それ以外の部分は上記第１実施形態と同様に構成する。なお、キューブ型マルチディスプレイ装置１１を構成するキューブ型プロジェクタユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、図１０に示すように、筺体１２と、筺体１２の図示右側面に設けられたスクリーン１３と、筺体１２内に設けられたプロジェクタ１４およびレンズ１５とから成る。なお、上記キューブ型プロジェクタユニットとして、ＣＲＴ等を用いてもよい。
【００４０】
本実施形態のキャリブレーション装置によれば、スクリーン上に表示される全体画像に継ぎ目がある点で上記第１実施形態と相違するが、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
［第３実施形態］
図１１は本発明の第３実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図である。本実施形態のキャリブレーション装置は、キャリブレーションの対象とするマルチディスプレイ装置を、図１１に示すスタック型マルチディスプレイ装置１６に置き換えたものであり、それ以外の部分は上記第１実施形態と同様に構成する。上記スタック型マルチディスプレイ装置１６は、２台のプロジェクタ１７とスクリーン１８とによって構成されており、輝度アップ等を目的として２台のプロジェクタから投影する画像を１００％オーバーラップさせて表示するシステムとして構成されている。
【００４２】
本実施形態のキャリブレーション装置によれば、スクリーン上に表示される画像が１００％オーバーラップさせて表示されるため、１台ずつプロジェクタ１７のキャリブレーションを実施する（時系列的にキャリブレーションを行う）点で上記第１実施形態と相違するが、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態のキャリブレーション装置に用いるキャリブレーション用カメラおよびパーソナルコンピュータの詳細構成を示す図である。
【図３】第１実施形態のキャリブレーション装置のキャリブレーション用カメラ、ＮＤフィルタ機構および色フィルタ機構を含む部分の詳細断面図である。
【図４】第１実施形態のキャリブレーション装置においてガンマ補正データを取得するための処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態のキャリブレーション装置における、各色テストパターンの輝度値と、色フィルタの使用状況（この場合、色フィルタ無し）と、ＮＤフィルタの使用状況との組み合わせを示す図である。
【図６】第１実施形態のキャリブレーション装置におけるおけるキャリブレーション用カメラのＣＣＤ入出力特性を例示する図である。
【図７】第１実施形態のキャリブレーション装置におけるホワイトバランス補正データ取得処理に用いる、各色テストパターンと、色フィルタの使用状況と、ＮＤフィルタの使用状況との組み合わせを示す図である。
【図８】第１実施形態のキャリブレーション装置の変形例におけるキャリブレーション用カメラのＣＣＤ入出力特性を例示する図である。
【図９】本発明の第２実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態のキャリブレーション装置に用いるキューブ型プロジェクタユニットを示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のキャリブレーション装置の全体構成を示す図である。
【図１２】従来例のキャリブレーションシステムの全体構成を示す図である。
【図１３】従来例のキャリブレーションシステムにおけるキャリブレーション用カメラのＣＣＤ入出力特性を例示する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  スクリーン
２  オーバーラップ部分
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  プロジェクタ
４  画像補正処理部
５  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
５ａ  輝度レベル検出部
５ｂ  補正データ算出記憶部
５ｃ  露出制御部
５ｄ  ＮＤフィルタ／色フィルタ切換制御部
６  キャリブレーション用カメラ
６ａ  レンズ機構
６ｂ  ＣＣＤ
６ｃ  Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路
６ｄ  Ａ／Ｄ変換部
６ｅ  カメラ信号処理部
６ｆ  出力部
６ｇ  ＣＣＤ駆動部
７  ＮＤフィルタ機構
７ａ  ＮＤフィルタ
７ｂ  ＮＤフィルタ
７ｃ  ターレット
７ｄ  モータ
７ｅ  空洞
８  色フィルタ機構
８ａ  Ｘフィルタ
８ｂ  Ｙフィルタ
８ｃ  Ｚフィルタ
８ｄ  ターレット
８ｅ  モータ
８ｆ  空洞
１１  キューブ型マルチディスプレイ装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  キューブ型プロジェクタユニット
１２  筺体
１３  スクリーン
１４  プロジェクタ
１５  レンズ
１６  スタック型マルチディスプレイ装置
１７  プロジェクタ
１８  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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