(57)【要約】投射システムにおいて映像不均一性を補正するための方法及び装置は、液晶ディスプレイの映像不均一性を補正する段階と、光学的補正を用いて光学システムの光学的不均一性を補正する段階とを有する。
2006510931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射システムにおいて映像不均一性を補正するための方法であって：
液晶ディスプレイの映像不均一性を補正する段階；及び
光学的補償を用いて前記投射システムの光学システムの光学的不均一性を補正する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記の光学的不均一性を補正する段階は、画像スクリーンの前の光路において光学要素を備える手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記光学要素は前記画像スクリーンに投射された光の逆画像である、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記逆画像は写真的にネガである、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記の映像不均一性を補正する段階は映像信号の電子的補正の手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記の光学的不均一性を補正する段階は光学信号の光学的補正の手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、前記映像信号のクリッピングは該方法により実質的に防止される、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記の映像不均一性を補正する段階は補正係数を決定するように複数の補正データを補間する手順、を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法であって、前記逆画像は複数の写真的ネガを更に有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の方法であって、前記逆画像はディジタル写真的ネガを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
投射システムにおいて映像信号を補正するための装置であって：
液晶ディスプレイの映像不均一性を補正する電子的補正器；及び
前記投射システムの光学的不均一性を補正する光学要素；
を有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、前記電子的補正器は、複数の補正係数を決定する補間器を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記光学要素は、前記投射システムの画像スクリーンの逆画像である、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、前記電子的補正器は、前記補正係数の副集合を有する映像信号を補正することにより前記映像不均一性を補正する、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、前記映像信号のクリッピングは実質的に防止される、ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、前記逆画像は、前記スクリーンに投射される光の少なくとも１つの写真的ネガを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の装置であって、前記光学要素は、３原色の各々に対して画像スクリーンに投射される光のネガ画像を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の装置であって、前記写真的ネガはディジタル的ネガである、ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、前記補間器は双線形補間器である、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、カラーディスプレイのための映像処理に関し、特に、液晶（ＬＣ）カラーディスプレイを有するカラーディスプレイにおけるカラー非均一性補正を提供するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーディスプレイは多様な電子装置において用いられている。それらの電子装置には、パーソナルコンピュータのためのモニタ、テレビジョン及び他の映像ディスプレイがある。それらのディスプレイは、直視型の陰極線管装置又は投射装置であることが可能である。
【０００３】
投射装置の１つの種類は、ネマチック液晶のような液晶の光学特性に基づいている。これらの投射装置は、半導体トランジスタアレイの上部に配置された液晶の層を有することが可能である。しばしば、そのようなアレイは、液晶の層に電界を選択的に生成するために用いられるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の１つである。それらの電界は、この材料を横断する光の変調を可能にする液晶材料分子の偏光角を変化させる。その光は反射要素により反射されることが可能であり、又はスクリーンに投射されることが可能である。どちらの場合も、変調された光は、映像画像を形成する光学要素によりスクリーンに投射される。反射の場合、投射装置は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）投射ディスプレイと呼ばれている。
【０００４】
ディスプレイの画像品質に影響を与える幾つかの因子は、解像度、輝度、コントラスト及び色深度である。解像度は、スクリーンが表示する画素数である。しばしば、解像度は
特定の画素寸法において表現される（例えば、多くのコンピュータモニタに対して８００ｘ６００）。この例においては、モニタは水平方向に８００個の画素を有し、垂直方向に６００個の画素を有する。勿論、所定の表示領域に対する画素の数が大きくならばなる程、各々の画素の領域は小さくなり、そして解像度は大きくなる。
【０００５】
色深度は、スクリーン上にどれくらい多くの色を表示することができるかを規定する。一波に、色深度は２値論理（ビット）で表される。カラーディスプレイにおいて用いられる３原色の各々（赤色、青色、緑色）は色深度を表す数字、又は表示されることが可能である特定の色の色合いの数字を有する。色の数は、通常、２値の指数関数的表記法により表される（例えば、３原色の各々の２５６の色合いに対して２８（８ビット映像という））。容易に理解できるように、カラービット数が大きくなればなる程、色合いの数字は大きくなり、そして色深度は大きくなる。勿論、色深度が大きくなればなる程、表示品質は良好になる。
【０００６】
解像度、輝度、コントラスト及び色深度を、特定の所望の画像品質に対して選択することが可能である一方、特定の因子は画像品質を低下させ得る。例えば、ＬＣＯＳ投射装置における光路特性及びイメージャ（ＬＣパネル）特性の両方における差は、投射画像の品質に悪影響を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要なものは、映像クリッピングのような既知の補正スキームの特定の欠点を克服する補正方法及び装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例示としての実施形態においては、方法は、液晶ディスプレイの映像不均一性を補正する段階と、光学的補正を用いて光学システムの光学不均一性を補正する段階とを有する。
【０００９】
本発明の例示としての他の実施形態においては、映像不均一性を補正するための装置は、液晶ディスプレイの映像不均一性を補正する電子的補正装置と、光学投射システムの光学不均一性を補正する光学装置とを有する。
【００１０】
本発明については、添付図面を参照する以下の詳細説明から十分に理解できる。種々の特徴については必ずしもスケーリングして描かれていないことに留意する必要がある。実際には、寸法は、説明を容易にするために、任意に拡大縮小を施されている。
【００１１】
以下の詳細説明においては、制限的でなく、説明目的のために、特定の詳細を開示している例示としての実施形態について、本発明を通して理解することができるように説明している。しかしながら、以下に開示している特定の詳細から逸脱する他の実施形態において本発明を実行することが可能であることを、本発明の開示内容の有利点を理解することにより、当業者は理解することができるであろう。更に、周知の装置、方法及び材料についての説明は、本発明の説明を不明瞭にしないように、省略することがある。
【００１２】
簡単にいうと、本発明は、ＬＣＤ及び光学システムの両方の映像不均一性を補正することにより、ＬＣＤ投射システムにおいてリアルタイムに色不均一性補正を提供するための方法及び装置に関する。ＬＣＤパネル不均一性のための補正は、メモリにおける色全ての画素全てのための補正データの全ての記憶を必要としない双線形補間により電子的に影響を受ける。投射システムの光学映像非均一性の補正は、所望の輝度を上回る領域における輝度レベルを減少させる光学要素を有する。有利であることに、映像信号クリッピング及びその悪影響は、例示としての実施形態により実質的に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、例示としての実施形態に従ったＬＣＤ装置１００について示している。ＬＣＤ１０１は電子的補正装置１０２に接続されている。その電子的補正装置はＬＣＤパネル非均一性のために映像非均一性の電子的補正を提供する。映像入力１０７は電子的補正装置１０２に結合されている。電子的補正装置１０２の出力は、図示しているように、ＬＣＤ１０１に接続されているＬＣＤドライバ１０８に出力される。電子的補正は、以下に更に詳細に説明する双線形補間補正技術により、例示的に影響を受ける。電子的補正装置１０２は、補正データの計算に影響を及ぼし（例えば、補間器）、必要に応じて各々の画素の映像レベルを変化させるようにＬＣＤを制御するために、必要な要素を有する。
【００１４】
ＬＣＤからの出力１０５は、その光学要素は、例示的に、光学的に逆の投射システムの非均一性分布である光学要素１０３に入る。例えば、光学要素は、適用される映像レベルがそのシステムにおいてＬＣＤ１０１が存在しないことにより均一な灰色であるときにもたらされるスクリーンのネガであることが可能である。このように、光１０５は、光学要素１０３を透過し、スクリーンに入射する光１０６として出射する。
【００１５】
本発明の説明を継続するにつれてより明らかになるであろうように、電子的補正装置１０２を用いて映像非均一性を補正することにより、及び光学要素を用いて光学システムの映像非均一性を補正することにより、補正レベルは向上され、画像スクリーン１０４における画像品質は改善される。しかしながら、映像信号のクリッピングは実質的に防止される。
【００１６】
一般に、電子的補正装置１０２は、映像修正により電子カラー非均一性補正を提供する。この補正を達成するために、映像レベルの数字における各々の画素に対する輝度分布は、各々の光路に対して個別に評価される。理解できるであろうように、メモリに記憶するために、全てではないが画素が評価される。正確には、垂直方向と水平方向の両方において所定の画素数により互いに関して間隔を置いたグリッドのポイントに位置付けられた限定された数の画素が評価される。評価において特定の映像レベルに対して実際の輝度と名目上の輝度との間の差が計算され、補正係数として記憶される。
【００１７】
映像信号に対して高品質の補正を提供するために、色補正データが種々の色レベルに対して得られる。例示としての実施形態においては、４つの補正データが、計算のために容易に利用可能であるような方式でメモリ装置に記憶される。それらのデータは、特定の画素数を有する特定領域のグリッド（セグメント）の特定の映像レベルにおける双線形（又は他の二次元）補間に対して用いられる。画層スクリーンにおいて色補正を達成させるために、ディスプレイの異なる位置を表す複数の色補正データがリアルタイムの補間に対して記憶される。
【００１８】
図２は、本発明の例示としての実施形態に従った双線形補間スキームについての原理図である。補間ブロック２０１は、画像スクリーンにおけるポイントを表すポイントに、４つの測定された且つ記憶された補正係数（２０２、２０３、２０４及び２０４）を有する。補正データ２００のマップにおけるいずれの補間ポイント（例えば、補間されたポイント２０５）に対する補正係数は、２００２年６月２４日に出願された、“Ｃｏｌｏｒ  Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ”と題されたＭｉｃｈａｅｌ  Ｂｈａｔｍｕｓｔｓｋｙによる米国特許出願公開第１０／１７９，３１９号明細書に記載されている技術による電子的補正装置１０２により例示的に決定される。この出願の開示内容を援用することにより、本発明の説明を一部代替する。
【００１９】
光とＬＣＤからの電子映像信号との間の関係は線形でないことを特記しておく。それ故、適用された映像レベルにおけるいずれのエラーは、この非線形性のために更なるエラーをもたらす。映像信号の十分な補正を達成させるためには、複数の補正データの集合（各々の色に対して個別に予め設定された映像レベルにおいて得られる補正データの幾つかのマップ）を有する必要がある。映像信号を補正するために、映像データのレベルが補間された補正に加えられる。理論的には、マップ２００の上に複数のマップ（補正データが測定された他の映像レベルに対応する）が存在することが可能であり、補間される係数は、現在処理されている映像レベルに依存してリアルタイムにそれらのマップ間で更に相互補間されることにより決定される。
【００２０】
映像信号とスクリーンに投射された光との間の非線形性の関係に従って映像を補正するために説明した技術は確実に有用である一方、その技術は、画像の種々のレベル及び色のための非常に多くのデータポイントを必要とする。更に、補正処理は、表示されるＬＣＤディスプレイシステムにおける映像修正の大きいマージンをもたらすことが可能である。最終的には、映像レベルが高く且つ補正又は補償が確実であるとき、これは映像信号のクリッピングに繋がる。理解できるであろうように、映像補正及び映像レベルの合計が特定の映像レベルより大きいとき、映像信号はクリッピングされ、適切な補正は達成されない。これは、全体的な映像品質を低下させる。例えば、２５５レベルの映像を考察する。特定の画素の映像レベルが１９０であり、補正係数が１００であると決定される場合、補正にこのレベルを適用することにより最大映像レベル２５５を上回る。映像信号がクリッピングされる結果として、画像ディスプレイにおける不所望のアーチファクトとして明らかである信号において高調波が存在する。しかしながら、本発明の例示としての実施形態に従って、補正の一部は光学要素１０３により対処されるために、電子的補正装置２００により必要とされる電子的補正量は減少され、このことは、電子的補正のレベルの低下及び映像処理におけるクリッピングの減少を意味している。
【００２１】
上記のように、本発明の例示としての実施形態に従って、映像信号のクリッピングの問題に対処するために、依存する電子的補正量は、映像信号のクリッピングを防止するように制限される。このために、全ての電子的補正方法においてクリッピングをもたらす、より高レベルの補正を達成する必要がある補償の一部は、電子的補正装置により影響される一方、維持されている部分は光学要素１０３を用いることを必要とする。それ故、カラー非均一性は、ＬＣＤパネルを制御する電子的補正装置と、光学補正を提供する光学要素との組み合わせにより補正される。従って、ＬＣＤパネル及び光学システムの両方により映像非均一性を補正するために電子的補正装置を必要としないことにより、映像クリッピングは防止され、全体的な補正能力が向上する。
【００２２】
光学要素１０３は、有用であることに、通常、光学システムにおいてＬＣＤを用いないで階調均一映像から一般にもたらされる画像スクリーン１０４の逆であるが、変化は確かに可能である。例示的には、３つの別個の逆画像（即ち、映像色毎に１つ）が用いられる。代替として、１つの逆画像は、電子的補正装置１０２により電子的に必要とされる残りの補正を用いて、全体的な輝度非均一性を補償するために用いられることが可能である。
例示としての実施形態の多くの適用においては、光学要素１０３は写真的にネガの一種であることが可能である。しかしながら、ディジタル写真技術及び他のディジタル画像技術を有する画像処理技術により光学要素１０３を製造することが可能であることを特記しておく。最後に、光学要素１０３は画像スクリーンのカラーネガ（逆画像）であることが可能であるが、３つの白黒ネガを３原色の部分において用いることが可能である。
【００２３】
例示として、ＬＣＤが用いられる投射システムにおけるＬＣＤパネルの代わりにミラーを設置することにより、光学要素１０３を製造することが可能である。光学要素は特定の投射システムに合うように調整することが可能であり、又は、所定の種類の投射システムのための複数のネガをその製造バージョンにより製造することが可能である。前者の場合、画像品質は良好である。後者の場合、大量製造能力が要求される場合に有利である。光学要素１０３により達成される補正の程度に拘らず、残りの補正は、上記の技術と電子的補正装置１０２とを用いて、達成される。
【００２４】
例示としての光学要素１０３による光学システムのための非均一性に対する補償は、次のように達成される。ＬＣＤからの出力は、画像スクリーンの各々の画素における光の強度において明らかである映像補正を有する画像スクリーンに投射される。上記のように、これは、映像レベルの限界を超える補償における向上をもたらすことが可能である。代替として、光強度は、上記の補間方法における不十分な補正のために小さ過ぎることがある。しかしながら、光学要素における画像スクリーンの逆（ネガ）を捕捉することにより、各々の画素は特定の補正まで調節される。即ち、補正し過ぎのために明る過ぎる画素は、光学要素の対応する‘より暗い’部分により調節される一方、強度レベルが画像スクリーンにおいて低過ぎるように、補正が不足している画素は、この低いレベルの光学的に逆である光学要素の領域により調節され、対応する画素はスクリーンにおいてより高い強度を得る。
【００２５】
上記のいずれの場合において、光学要素１０３は又、各々の画素の色強度を補正する（例えば、光学要素１０３はカラーネガ又はスクリーン画像の逆である）ことを特記しておく。光学要素のみでは、非線形映像補償を提供することができないため、高品質の補正を達成することができないことを、更に特記しておく。即ち、光学要素１０３は、同様の方法で全てのレベルを補正する。しかしながら、電子的補正装置１０２との組み合わせにおいて、光学要素は適切な映像補正を提供する。
【００２６】
例示としての実施形態の補正技術及び装置は種々の理由のために優位性がある。例えば、電子的補正／補償は光学システムにおけるエラーを補正する必要がないため、映像修正の必要とされる範囲が減少される。これは、補正される映像信号のクリッピングの問題を削減する。更に、映像修正の範囲が減少されるため、補正の計算の正確度が改善される。  例示としての実施形態の他の有利点は、製造において実現される。光学補正及び電子的補正の組み合わせにより、そのようなシステムの補正レベルがより低くなり、補正マージンが既知のシステムに比べて実質的に大きくなる。これは、更に難しいＬＣＤの問題点を解決することができ、ＬＣＤパネルの歩留まりにおける著しい増加に導く。
【００２７】
最後に、以上、説明した、例示としての実施形態は、厳密に電子的に導入された映像非均一性と光学要素により厳密に導入された光学的非均一性とを有するＬＣＤに対して達成させることができる一方、このことは本質的でないことを特記しておく。このために、光学的非均一性の一部は、実際には、上記の方法により電子的に補償されることが可能である。例えば、大量製造の光学要素が一種の投射システムに対して製造される、大量製造の設定において、ＬＣＤ装置各々の較正は、ある光学的補正を電子的に行うことにより実現されることが可能である。
【００２８】
上記のように本発明について説明したように、当業者は多くの方法において同様に本発明の開示の有利点を有することを確認することが可能であることは明らかである。そのような多様性は、本発明の範囲及び主旨から逸脱するものとみなされるものではなく、当業者には明らかであるように、そのような修正は、同時提出の請求の範囲と法律上の同等性との範囲内において包含されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の例示的実施形態に従った映像補正装置を示す図である。
【図２】本発明の例示的実施形態に従った、補正データの双線形補間を示す図である。
【図１】
2006510931.tif 000003
【図２】
2006510931.tif 000004
【国際調査報告】
2006510931.tif 000005
2006510931.tif 000006
2006510931.tif 000007