(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザの設定する明るさに対し、同時に輝度むらも低減可能となる装置を提供する。【解決手段】プロジェクタ装置は、映像信号の明るさを設定するための明るさ設定手段と、明るさ設定手段によって設定された明るさに対して全画素共通の乗算値を算出する共通乗算値算出手段２０２と、明るさ設定手段によって設定された明るさに対して映像信号の座標毎の乗算値を算出する画素乗算値算出手段１０２を有する輝度むら補正機能付き明るさ制御回路を備える。【選択図】図２
2018101933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の明るさを設定するための明るさ設定手段と
明るさ設定手段によって設定された明るさに対して、全画素共通の乗算値を算出する共通乗算値算出手段と、
前記共通乗算値算出手段から算出された全画素共通乗算値から、映像信号の座標毎の乗算値を算出する画素乗算値算出手段を有すること
を特徴とした輝度むら補正機能付き明るさ制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の輝度むら補正機能付き明るさ制御回路は、
表示装置の輝度むらに相当する情報を記憶する初期輝度むら記憶手段を有することを特徴とする。
【請求項３】
キーストーン補正を行うキーストーン補正手段と、
前記キーストーン補正手段によって補正した後に発生する輝度むらを算出するキーストーン輝度むら算出手段と、
前記初期輝度むら記憶手段から読み出した初期輝度むらにキーストーン輝度むらを乗算し総合輝度むらを算出する総合輝度むら演算装置とを有することを特徴とした請求項２に記載の輝度むら補正機能つき明るさ制御回路。
【請求項４】
輝度むらの傾向を等高線で視認可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の輝度むら補正機能つき明るさ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の画質補正に関し、特にゲイン補正に連動してシェーディング補正を施す画像処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像表示装置を設計するにあたり、シェーディング（輝度むら）の均一性と明るさを両立させることは重要な課題である。特に複数のプロジェクタを使って１枚の大画面を実現するブレンディングなどの用途で使われる際には、それぞれのプロジェクタの明るさを合わせることはもちろん、各プロジェクタの輝度むらを低減させることが求められている。
しかしながらプロジェクタの光学設計をおこなう際、明るさと輝度均一性はトレードオフの関係となっており、明るさを優先すると輝度均一性が犠牲になり、また、光学設計が複雑になるためコストも高くなる傾向にもある。
【０００３】
更に、プロジェクタではプロジェクタとスクリーンの位置関係によっても輝度分布が変化してしまうため、プロジェクタで輝度むら低減と明るさを両立させることは更に困難な課題となっている。
【０００４】
これらの課題に対し、例えば、特許文献１では投写面に対する投写光学系の光軸の角度を得る手段を用い、該情報に基づいて投射画像の輝度を調整する技術が開示されている。特許文献２では画像における輝度の調整対象領域をパターン化して示す複数のパターン画像をＯＳＤ表示し、前記パターン化した複数のパターンをユーザが選択することにより輝度を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５０８５９号公報
【特許文献２】特開２０１４−７１４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、キーストーン補正による輝度むらを低減させることはできるが、適度に輝度むらを低減させ明るさも確保したいユーザにとって、明るさを落とし過ぎてしまう問題が発生してしまう。また、特許文献２に開示された従来技術では、輝度むらをユーザが手動で補正する必要があり、非常に煩雑である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、明るさを制御すると共に輝度むらを低減させる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、映像信号の明るさを設定するための明るさ設定手段と明るさ設定手段によって設定された明るさに対して、全画素共通の乗算値を算出する共通乗算値算出手段と、前記共通乗算値算出手段から算出された全画素共通乗算値から、映像信号の座標毎の乗算値を算出する画素乗算値算出手段を有することを特徴とした輝度むら補正機能付き明るさ制御回路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ユーザの設定する明るさに対し、同時に輝度むらも低減可能な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１におけるブロック図
【図２】図１記載のシェーディング補正機能付きゲイン回路の詳細ブロック図
【図３】実施例１での一例を示す位置とシェーディング補正情報の関係を示すグラフ
【図４】図３で示したグラフに対応した、共通ゲインと画像座標に対する乗算値の関係を示すグラフ
【図５】図３で示したグラフに対応した、共通ゲインと画像座標に対する輝度の関係を示すグラフ
【図６】シェーディング補正情報算出および設定を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるブロック図である。
【００１２】
［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第1の実施例による、ブロック図について説明する。１００はプロジェクタ装置を示す。プロジェクタ１００には、映像信号源１０１からの映像信号が入力される。映像信号源１０１は、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレイヤ、ビデオカメラ、スチルカメラなどが考えられる。映像信号源１０１からプロジェクタ装置１００に入力された映像信号は、プロジェクタ装置１００内に組み込まれている映像処理回路１０１に入力される。
【００１３】
映像処理回路１０１は、映像信号源１０１から出力された映像信号が入力され、該信号に対してプロジェクタ製品毎または個体毎に予め決められた色域に対しての色処理と、パネル解像度などに起因して予め決められた解像度への解像度変換処理が施される。
【００１４】
１０２は、本特許の特徴的な処理であり、後述する制御回路１１０によって設定されたシェーディング補正情報とＲＧＢゲイン値から、入力された映像信号に画像処理を施すシェーディング補正付きゲイン回路である。詳細については後述する。１０３は、Ｏｎ−Ｓｃｒｅｅｎ  Ｄｉｓｐｌａｙと呼ばれるプロジェクタの設定画面を画面に表示して操作する機能であるＯＳＤ回路である。操作は、操作パネル１１２や同等の操作が可能な非図示のリモコンによって行われる。本特許に関連して操作される設定は、後述のキーストーン補正とＲＧＢそれぞれのゲイン補正値である。
【００１５】
１０４は、投写面に対する投写光光軸の角度によって発生する投写像の歪みを補正するキーストーン回路である。本実施例では、投射像の４つのコーナを設定することで前記補正を行う回路（以下、４点キーストーンと略す）として説明するが、本質的には例えば縦と横それぞれに対してキーストーン補正を与える回路も４点キーストーン回路によって実現できる。本実施例の説明では、これらは同じとして説明する。
【００１６】
１０５は、後述の液晶パネル１０８の特性と入力映像信号のＲＧＢ各階調特性（例えば１／２．２ガンマ特性）を補正するためのガンマ補正回路である。１０６は、プロジェクタ１００から投写した投写像の色むらを補正するための色むら補正回路である。本回路を使うと輝度むらを低減させることも可能であるが、本実施例では色むらを低減させる手段として輝度むらの一部が低減することはあり得るが、あくまでも色むらを低減させるための手段として用いる。
【００１７】
１０７は、後述する液晶パネル１０８を駆動するための液晶パネル駆動回路である。１０８は、複数の画素電極と対向する位置に透明電極が配置され、液晶分子が封入された液晶パネルである。前記画素電極に電圧が印加されると対向する透明電極間に電界が発生し、その電界によって液晶分子に誘電分極を発生させ液晶分子を回転させることにより液晶パネルの透過率または反射率を任意に制御することが可能となる。ここでは、ＲＧＢ合計３枚の液晶パネルをまとめて液晶パネル１０８と表現している。
【００１８】
１０９は、後述する操作パネル１１２からのユーザ操作、特にキーストーン補正値および出荷時シェーディング情報からシェーディング補正付きゲイン回路１０２に設定するシェーディング補正値を算出するシェーディング補正値算出回路１１０を含んでいる制御回路である。本回路は一般的にはＣＰＵやＭＰＵと呼ばれている中央処理装置であり、ＲＯＭやＲＡＭは内蔵しているとしている。
【００１９】
１１０は、キーストーン回路１０４に設定しているキーストーン補正値および出荷時シェーディング情報記憶装置１１１に記憶されている出荷時シェーディング情報からシェーディング補正値付きゲイン回路１０２に設定するシェーディング補正情報を算出するシェーディング補正値算出回路である。ここでは回路と称しているが、実態は制御回路１０９のＲＯＭに記録さえている演算プログラムである。
【００２０】
１１１は、書き換え可能な記録領域に出荷時のシェーディング情報が記録されている出荷時シェーディング情報記憶装置である。本情報は、外光なし、スクリーンの指向性が世の中のスクリーンを代表するものであるという理想環境におけるプロジェクタの輝度分布を示す情報であり、量産されるプロジェクタで共通な情報として登録されていてもよいし、カメラなどで個体毎に検出した輝度分布情報をそれぞれのプロジェクタに記録してもよい。１１２は、ユーザの指示を制御回路に伝えるための操作パネルである。
【００２１】
以上が本実施例におけるブロック図概要である。次に、図２を使ってシェーディング補正付きゲイン回路１０２の詳細について説明する。
【００２２】
２０１は、ユーザの指示や製品によって決まっているゲイン値の加算合計が記憶されているレジスタである。本レジスタは、一般的に回路実装時には整数値を設定するように設計され、それぞれの整数値に例えばゲイン倍率０．０〜３．０倍を対応させるなどして回路規模を削減することが行われるが、本実施例の説明をするにあたり本質的ではないため、浮動小数点値として記録されているものとする。ここで記録されているＲＧＢそれぞれのゲイン値２０１を、Ｇａｉｎ１Ｒ，Ｇａｉｎ１Ｇ，Ｇａｉｎ１Ｂとして、説明を続ける。
【００２３】
２０２は、２０１に設定されているゲイン値をＲＧＢ共通ゲイン２０４  Ｇａｉｎ２Ｃと、残りの個別ゲイン２０３  Ｇａｉｎ２Ｒ，Ｇａｉｎ２Ｇ，Ｇａｉｎ２Ｂに分離する、共通ゲインと個別ゲイン分離回路である。
【００２４】
本回路では、共通ゲイン２０４を
Ｇａｉｎ２Ｃ＝ｍｉｎ（１．０，ｍｉｎ（ＧａｉｎＲ，ＧａｉｎＢ，ＧａｉｎＢ））
によって算出する。また、個別ゲイン２０３は、
【００２５】
【数１】
2018101933.tif 000003
【００２６】
と計算できる。
【００２７】
ここで、本実施例の説明のしやすさからシェーディング補正付きゲイン回路１０２で共通ゲインおよび個別ゲイン分離回路を実装したが、これらの演算は制御回路１０９で行った方が回路規模および消費電力の観点から圧倒的に有利であり、制御回路１０９で本演算処理後にそれぞれの値を２０３および２０４に設定するように設計すべきで、２０１および２０２は削除すべきである。しかしながら、前述したとおり実施例を分かりやすくするという観点から出来うる限り冗長に説明できるよう実施例を構築している。
【００２８】
２０５は２０３で与えられた各色に対するゲイン値に対応した処理を映像信号２０６に対して施すブロックである。ＲＧＢ各映像信号を、Ｖ１Ｒ，Ｖ１Ｇ，Ｖ１Ｂとし、取りうる値が０〜４０９５だったとすると、本ゲイン処理により出力されるＲＧＢ各映像信号をＶ２Ｒ，Ｖ２Ｇ，Ｖ２Ｂとすると、
【００２９】
【数２】
2018101933.tif 000004
【００３０】
と書ける。２０７は共通ゲイン２０４とシェーディング補正情報２０８からシェーディング補正を施すシェーディング補正回路である。本回路は、入力された映像信号の座標に対してそれぞれゲイン値が算出され、ゲイン値に応じては輝度均一性を向上させることを特徴としている。シェーディング補正情報２０８を、ｓ（ｘ，ｙ）とし、その値が最大値１で正規化された浮動小数点配列である。また、そのシェーディングの最小値をＳｍｉｎ＝ｍｉｎｓ（ｘ，ｙ）とすると、与えられた共通ゲイン  Ｇａｉｎ２Ｃに対して狙っているシェーディングの外形を
【００３１】
【数３】
2018101933.tif 000005
【００３２】
としている。その際、各座標に施される座標ゲイン値は、
【００３３】
【数４】
2018101933.tif 000006
【００３４】
と計算できる。２０８は、制御回路から設定されるシェーディング補正情報である。この情報は、プロジェクタで投写される像の輝度分布を最大値１で正規化した情報と対応している。シェーディング補正情報２０８は、全画素に対して正規化輝度値を持っていてもよいが、ある一定間隔に配置された代表値を記憶しておき、与えられなかった座標における正規化輝度値は補間によって求めるよう構成されていてもよい。
【００３５】
以上、図２を使ってシェーディング補正付きゲイン回路１０２について説明してきたが、次にこの回路による具体的な演算について説明する。
【００３６】
図３は、シェーディング補正情報２０８の一部を切り出したグラフである。横軸が位置を、縦軸が最大を１に正規化されているシェーディング補正情報を示している。このグラフのうち、代表的なシェーディング補正情報が該当座標のゲイン値に変換される過程について説明する。代表点として、該シェーディング補正情報２０８における最大値である
ｓ０＝１．０
該シェーディング補正情報２０８における最小値である
ｓ１＝０．７
該シェーディング補正情報２０８における最大値でも最小値でもない
ｓ２＝０．８
について考える。
【００３７】
図４は、図３で得られたシェーディング補正情報２０８の代表値が、共通ゲイン  Ｇａｉｎ２Ｃに対して座標ゲイン値  ｓｇａｉｎ（ｘ．ｙ）がどのように変化するかを示したグラフである。
【００３８】
最大値を示しているｓ０は、共通ゲイン値に対して同一の座標ゲインが算出されているのが分かる。対して、最小値を示しているｓ１は、共通ゲイン値がｓ１と同じ値になるまで座標ゲインは１倍を保持しているのが分かる。最小値でも最大値でもないｓ１は、最小値であるｓ１の値を境に２本の直線で座標ゲインが変化しているのが見て取れる。
【００３９】
図５は図４で算出したゲインをシェーディング補正情報２０８に施した際のグラフである。横軸を共通ゲイン、縦軸が狙っているシェーディングとなっている。このグラフから分かる通り、最もシェーディング部分を基準にゲインが施され、シェーディングの最小値である０．７以下では輝度むらが無くなっていることが分かる。
【００４０】
ここまで、シェーディング補正情報２０８が制御回路１０９によって与えられるとして説明してきた。以下、図６を使って、シェーディング補正情報２０８が算出される過程について詳細に説明する。６０１は、シェーディング補正情報２０８を制御回路１０９のシェーディング補正値算出回路１１０が算出するためのフローチャートの開始を示している。６０２は出荷時シェーディング情報を取得するフローである。出荷時シェーディング情報は、出荷時シェーディング情報記憶装置１１１に記憶されており、該情報を制御回路１１０が読み出す。
【００４１】
この情報は、全画素に対応したシェーディング情報である必要はなく、シェーディング補正情報２０８に対応した情報、もしくは、補間によって該情報が算出しえる情報であれば十分である。ただし、実施例としては、出荷時シェーディング情報記憶装置１１１には全画素のシェーディング情報があるものとして説明する。ここで読み込まれたシェーディング情報を  Ｆ（ｘ，ｙ）とし、それぞれの要素は最大値１で正規化されている情報である。６０３は、キーストーン回路１０４に記録されているキーストーン情報から該変形によって生じる輝度むらを算出し、前述の出荷時シェーディング情報と合成する処理を示している。
【００４２】
キーストーン回路１０４に記録されているキーストーン情報は、実装によってアフィン変換行列に相当する情報のこともあれば、４点キーストーンのような４点の座標情報の場合も考えられる。しかし、４点の写像情報も結局アフィン変換行列と同等の情報であるため、アフィン変換行列が与えられたとして以降の演算について説明する。ここで与えられるアフィン変換行列は、パネル４隅の座標をキーストーン変形後の座標に変換する行列であり、
【００４３】
【数５】
2018101933.tif 000007
【００４４】
で与えられているものとする。このアフィン変換行列によって、パネル面上の任意の座標とその近傍座標
【００４５】
【数６】
2018101933.tif 000008
【００４６】
がそれぞれ、キーストーン変形処理後の座標
【００４７】
【数７】
2018101933.tif 000009
【００４８】
に写像する際の面積の変動について考える。アフィン変換による写像前座標と写像後座標の関係は、
【００４９】
【数８】
2018101933.tif 000010
【００５０】
【数９】
2018101933.tif 000011
【００５１】
【数１０】
2018101933.tif 000012
【００５２】
【数１１】
2018101933.tif 000013
【００５３】
である。ここで、写像元の４点で囲まれた面積を
Ｓｓｒｃ（ｘ，ｙ；Δｘ，Δｙ）＝ΔｘΔｙ
写像先の４点で囲まれた面積を
Ｓｄｓｔ（ｘ，ｙ；Δｘ，Δｙ）
とすると、パネル上での面積変動量は、
【００５４】
【数１２】
2018101933.tif 000014
【００５５】
で計算できる。これを解くと、
【００５６】
【数１３】
2018101933.tif 000015
【００５７】
【数１４】
2018101933.tif 000016
【００５８】
と、算出できる。ところで、投写面においては前述のアフィン変換後の微少面積はそれぞれ同倍率で投写されるはずであるから、この面積の変動率がすなわち輝度むらの相対値になっているはずである。また、アフィン変換行列が与えられていることより、パネル面上におけるキーストーン処理後の座標も簡単に計算できる。
【００５９】
これらの情報により、得られたキーストーン処理による輝度むら情報をパネル面上の座標に対応したシェーディング情報として算出し、最大値が１となるように正規化したものを  Ｋ（ｘ，ｙ）とする。ただし、投写に使われない画素のシェーディング値は１とでもしておけば十分である。このキーストーン処理による輝度むらと、工場出荷時の輝度むらの積  Ｆ（ｘ，ｙ）Ｋ（ｘ，ｙ）がシェーディング補正情報２０８に書き込むべき情報である。６０４では、６０３で算出したシェーディング補正情報をシェーディング補正付きゲイン回路１０２内部のシェーディング補正情報２０８に書き込みフローを終了する。
【００６０】
以上の処理により、工場出荷時の輝度むらとキーストーン補正によって生じる輝度むらの影響を加味した輝度むらが推定でき、該輝度むらを考慮し、ユーザもしくはプロジェクタシステムが設定したＲＧＢゲイン値に基づいて、明るさを制御すると共に可能であれば輝度むらを低減させることが可能な表示装置を実現することが可能となる。
【００６１】
本実施例では、設定したゲイン値に基づいて共通ゲインとシェーディング補正を行うシェーディング補正付きゲイン回路１０２について説明したが、回路内のシェーディング補正回路を色むら補正回路で代用することも可能である。
【００６２】
また、本実施例では輝度むらを可能な限り低減させるよう構成されているが、共通ゲイン算出を、
Ｇａｉｎ２Ｃ＝ｍａｘ（ｋ，ｍｉｎ（１．０，ｍｉｎ（ＧａｉｎＲ，ＧａｉｎＢ，ＧａｉｎＢ）））
とすることにより、ｋのパラメータを変更可能に設定することにより、輝度むらを少し残すように修正することも容易に可能である。これにより、スクリーンによる反射率むらの影響を補正することも容易である。
【００６３】
更に、シェーディング補正情報２０８に与える情報を演習可能にすることにより、より複雑な輝度むら補正を実現しながら、輝度が最大になる設定も容易に設定可能な表示装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、輝度むらが存在する表示装置においてゲイン調整が行われた際、明るさを制御すると共に輝度むらを低減させる技術に関する。
【符号の説明】
【００６５】
112 明るさ設定手段
202 共通乗算値算出手段
207 画素乗算値算出手段
111 初期輝度むら記憶手段
110 キーストーン輝度むら算出手段
【図１】
2018101933.tif 000017
【図２】
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【図３】
2018101933.tif 000019
【図４】
2018101933.tif 000020
【図５】
2018101933.tif 000021
【図６】
2018101933.tif 000022